JPWO2015005454A1 - 二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
本発明は、二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラムに関する。少なくとも二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧(V)として出力する電圧計測部(62)と、複数のモジュール(22)のうち、ブロック電圧(V)とその一次遅れのブロック電圧(Vr)との差(ΔV)が予め設定された電圧しきい値(Vth)を超えて変化したブロック(26)を収容したモジュール情報を取得する情報取得部(54)と、二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信部(56)と、通報受信部(56)での通報の受信の際に、モジュール情報に対応するモジュール(22)を、異常発生したモジュール(22)として特定するモジュール特定部(58)とを有する。
Description
本発明は、2以上の二次電池の単電池が接続されてなる1以上のブロックが筐体に収容されてなる2以上のモジュールを有する二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラムに関する。
一般に、電力系統の周波数調整、電力系統の需用電力と供給電力の調整は、系統内の複数の発電機や蓄電池等により実施される。また、自然エネルギー発電装置からの発電電力と計画出力電力との差の調整や、自然エネルギー発電装置からの発電電力の変動緩和も、複数の発電機や蓄電池等により実施される場合が多い。蓄電池は、一般的な発電機に比べて、高速に出力電力を変更することができ、電力系統の周波数調整、自然エネルギー発電装置からの発電電力と計画出力電力との差の調整、電力系統の需用電力と供給電力の調整に有効である。
そして、電力系統に接続される高温動作型の蓄電池として、例えばナトリウム−硫黄電池(以下、NaS電池と記す)が挙げられる。このNaS電池は、活物質である金属ナトリウム及び硫黄が固体電解質管により隔離収納された構造の高温二次電池である。NaS電池は、約300℃の高温に加熱されると、溶融された両活物質の電気化学反応により、所定のエネルギーが発生する。そして、通常、NaS電池は、複数の単電池を集合し、相互に接続したモジュールの形で用いられている。すなわち、モジュールは、複数の単電池を直列に接続した回路(ストリング)を、並列に接続してブロックを構成し、さらに該ブロックを少なくとも2以上直列に接続した上で断熱容器に収容した構造を有する。
このようなモジュールの異常の発生を通報する方法としては、各ブロックの放電深度を比較することにより、電池の異常を検出して通報する方法が開示されている(例えば特開平3−158781号公報参照)。この方法は、モジュールを構成するブロック毎に異常の有無を判断する。そのため、ブロックを構成する個々のNaS単電池毎に異常を検出する方法と比較して、装置が複雑化せず、また、製造コストも低減できる点において好適である。
ところで、単電池の故障ひいてはモジュールの故障の要因は、単電池の内部短絡又は外部短絡と考えられる。
単電池の外部短絡は、単電池内の活物質の漏洩による外部短絡ループの形成が挙げられる。単電池の内部短絡はベータ管の破損等による短絡が挙げられる。
これら単電池の外部短絡及び内部短絡は、上述した特開平3−158781号公報に示すように、ブロック毎の放電深度を把握することで検出することができる。しかし、放電深度の変化は、急激ではなく、比較的長い期間にわたって徐々に行われる。そのため、どのモジュール(あるいはどのブロック)で異常が発生したかを判別することが難しく、異常が発生した際の初動行為が遅延するというリスクがある。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、異常が発生した場合に、その発生源であるモジュール(あるいはブロック)を早期に特定することができ、異常が発生した際の初動行為を早期に実施することができる二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
[1] 第1の本発明に係る装置は、2以上の二次電池の単電池が接続されてなる1以上のブロックが筐体に収容されてなる複数のモジュールを有する二次電池システムの異常発生部位を特定する装置であって、前記二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧として出力する電圧計測部と、前記複数のモジュールのうち、前記ブロック電圧とその一次遅れのブロック電圧との差が予め設定された電圧しきい値を超えて変化したブロックを収容したモジュールの情報(モジュール情報)を取得する情報取得部と、前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信部と、前記通報受信部での前記通報の受信の際に、前記モジュール情報に対応するモジュールを、異常発生したモジュールとして特定するモジュール特定部とを有することを特徴とする。
ある1つの単電池が外部短絡あるいは内部短絡すると、短絡した単電池を含むブロックのブロック電圧が急峻に低下するが、その後、ある時間が経過した段階で、短絡前の電圧に戻る場合がある。従って、短絡による電圧低下をブロック電圧の変化から捉えるには、ブロック電圧の検出精度を上げる必要がある。そこで、本発明では、複数のモジュールのうち、ブロック電圧とその一次遅れのブロック電圧との差が予め設定された電圧しきい値を超えて変化したブロックを収容したモジュールの情報(モジュール情報)を取得する。これにより、ブロック電圧の低下があったかどうかを精度よく検出することができ、短絡による異常の発生を検出することができる。
従って、本発明においては、異常の発生源となっているモジュールを特定して、現地使用者、現地管理者等に通報することが可能となる。また、特定された異常の発生源を中心に対応処置を早期に行うことができ、被害の拡大を抑えることが可能となる。
[2] 第1の本発明において、前記一次遅れの時定数を、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下する挙動に応じて選択してもよい。例えば1つの単電池の短絡によってブロック電圧が降下している期間(降下し始める時点から上昇し始める時点までの期間)を考慮して選択してもよい。これにより、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下したブロックの検出精度を上げることができる。
[3] 第1の本発明において、前記電圧しきい値として、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、前記ブロック電圧が一時的に降下する電圧値を選択してもよい。これにより、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下したブロックの検出精度を上げることができる。
[4] 第1の本発明において、さらに、前記複数のモジュールが直列に接続されたモジュール列の電流を計測する電流計測部を有し、前記情報取得部は、前記モジュール列の今回の電流計測値と前回の電流計測値との差が予め設定された電流しきい値を超えた時点を中心として、その前後の予め設定された時間内に、前記モジュール列に含まれる前記複数のモジュールのうち、前記ブロック電圧と前記一次遅れのブロック電圧との差が前記電圧しきい値を超えて変化したブロックを収容したモジュールの情報(モジュール情報)を取得してもよい。
これにより、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下したブロックの検出精度をさらに上げることができる。
[5] この場合、前記電流しきい値として、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、前記ブロック電圧が降下した場合に発生する電流の変動の幅を選択してもよい。
これにより、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下したブロックの検出精度をさらに上げることができる。
[6] 第1の本発明において、前記情報取得部からの前記モジュール情報を受け取って、該モジュール情報をエラーメッセージと共に出力するエラー出力部を有してもよい。モニタやプリンタに、モジュール情報をエラーメッセージと共に出力することで、特定されたモジュールの位置等を一目で認識することができ、好ましい。
[7] 第2の本発明に係る方法は、2以上の二次電池の単電池が接続されてなる1以上のブロックが筐体に収容されてなる複数のモジュールを有する二次電池システムの異常発生部位を特定する方法であって、前記二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧として出力する電圧計測ステップと、複数の前記モジュールのうち、前記ブロック電圧とその一次遅れのブロック電圧との差が予め設定された電圧しきい値を超えて変化したブロックを収容したモジュールの情報(モジュール情報)を取得する情報取得ステップと、前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信ステップと、前記通報受信ステップでの前記通報の受信の際に、前記モジュール情報に対応するモジュールを、異常発生したモジュールとして特定するモジュール特定ステップとを有することを特徴とする。
[8] 第2の本発明において、前記一次遅れの時定数を、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下する挙動に応じて選択してもよい。
[9] 第2の本発明において、前記電圧しきい値として、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、前記ブロック電圧が一時的に降下する電圧値を選択してもよい。
[10] 第2の本発明において、さらに、前記複数のモジュールが直列に接続されたモジュール列の電流を計測する電流計測ステップを有し、前記情報取得ステップは、前記モジュール列の今回の電流計測値と前回の電流計測値との差が予め設定された電流しきい値を超えた時点を中心として、その前後の予め設定された時間内に、前記モジュール列に含まれる前記複数のモジュールのうち、前記ブロック電圧と前記一次遅れのブロック電圧との差が前記電圧しきい値を超えて変化したブロックを収容したモジュールの情報(モジュール情報)を取得してもよい。
[11] この場合、前記電流しきい値として、少なくとも1つの前記単電池の短絡によって、前記ブロック電圧が降下した場合に発生する電流の変動の幅を選択してもよい。
[12] 第2の本発明において、前記情報取得ステップにて得られた前記モジュール情報をエラーメッセージと共に出力するエラー出力ステップを有してもよい。
[13] 第3の本発明に係るプログラムは、2以上の二次電池の単電池が接続されてなる1以上のブロックが筐体に収容されてなる複数のモジュールと、前記二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧として出力する電圧計測部とを有する二次電池システムを、複数の前記モジュールのうち、前記ブロック電圧とその一次遅れのブロック電圧との差が予め設定された電圧しきい値を超えて変化したブロックを収容したモジュールの情報(モジュール情報)を取得する情報取得手段、前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信手段、前記通報受信手段での前記通報の受信の際に、前記モジュール情報に対応するモジュールを、異常発生したモジュールとして特定するモジュール特定手段として機能させるためのプログラムである。
以上説明したように、本発明に係る二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラムによれば、異常が発生した場合に、その発生源であるモジュール(あるいはブロック)を早期に特定することができ、異常が発生した際の初動行為を早期に実施することができる。
以下、本発明に係る二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラムの実施の形態例を図1〜図8を参照しながら説明する。
先ず、本実施の形態に係る装置、方法及びプログラムが適用される二次電池システム10は、図1に示すように、二次電池貯蔵部12と、異常検出部14と、通報部16とを有する。
二次電池貯蔵部12は、複数の箱状のパッケージ18が横方向に配列された構成を有する。図1の例では、4つのパッケージ18(第1パッケージ18A〜第4パッケージ18D)を横方向に配列させた例を示す。二次電池貯蔵部12は、また、二次電池の運転を制御する電池制御装置20を有する。
各パッケージ18は、内部に、2以上のモジュール22が鉛直方向に積載され、且つ、これら2以上のモジュール22が直列に接続されたモジュール列24が収容されている。図1の例では、4つのモジュール22を積載して1つのモジュール列24を構成した例を示す。
モジュール22に含まれる電池構成体は、図2に示すように、1以上のブロック26が直列接続されて構成されている。図2では、3つ以上のブロック26が接続された例を示している。各ブロック26は、2以上の二次電池の単電池28が直列接続した2以上の回路(ストリング30)が並列に接続されて構成されている。例えば8つの単電池28を直列接続して1つのストリング30を構成し、12個のストリング30を並列に接続して、1つのブロック26を構成し、4つのブロック26を直列に接続して1つのモジュール22を構成する等が挙げられる。二次電池としては、NaS電池、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池等が挙げられる。
異常検出部14は、各パッケージ18内に設置された感知器32(熱感知器、煙感知器等)からの信号に基づいて火災等の異常を検出する。
通報部16は、異常検出部14からの異常検出信号Sa(異常を検出したことを示す信号)の入力に基づいて、監視センター等に向けて異常の発生を示す通報(異常通報)を行う。この場合、インターネット等の公衆通信網や携帯電話網を経由して通報を行ってもよい。また、通報は、監視センターのほか、現地使用者、現地管理者等に対して行ってもよい。
さらに、通報部16は、異常検出部14からの異常検出信号Saの入力に基づいて、上述した通報に加えて、電池制御装置20に対して運転停止信号Sbを出力する。電池制御装置20は、運転停止信号Sbの入力に基づいて、予め設定された運転停止のためのシーケンスに従って、二次電池の運転を停止する。
そして、本実施の形態に係る異常発生部位を特定する装置(以下、異常特定装置50と記す)は、図1に示すように、情報送信部52と、情報取得部54と、通報受信部56と、モジュール特定部58とを有する。
情報送信部52は、モジュール列24単位に設置された複数の電流電圧計測部60を有する。各電流電圧計測部60は、図3に示すように、モジュール22単位に設置された複数の電圧計測部62と、1つの電流計測部64と、1つの送信ファイル作成部66とを有する。
電圧計測部62は、ブロック26単位に設置されたブロック電圧計測部68を有する。ブロック電圧計測部68は、対応するブロック26の両端電圧を、予め設定された監視周期に従って計測する。例えば0.5〜2秒のうちから任意に選択された時間間隔(例えば1秒間隔:監視周期)で、対応するブロック26の両端電圧を計測する。
電流計測部64は、上述した監視周期に従って、対応するモジュール列24の電流を、電流計測線70を介して計測する。
各送信ファイル作成部66は、1監視周期毎に、対応するモジュール列24に関する情報を含む送信ファイル72を作成する。モジュール列24に関する情報としては、モジュール列24の識別番号(モジュール列情報)、現在の電流計測値I、当該モジュール列24に含まれる複数のモジュール22に関する情報等が挙げられる。モジュール22に関する情報は、当該モジュール22の識別番号(モジュール情報)と、当該モジュール22に含まれる複数のブロック26の識別番号(ブロック情報)と、複数のブロック26にそれぞれ対応した現在のブロック電圧値V等が挙げられる。
送信ファイル72のフォーマットの一例として、第1番目のモジュール列24に関する送信ファイル72のフォーマットを図4に示す。すなわち、先頭から順番に、第1番目のモジュール列24の識別番号(MR1)と、第1番目のモジュール列24の現在の電流計測値I、第1番目のモジュール列24に含まれる複数のモジュール22に関する情報とを有する。
モジュール22に関する情報の一例として、第1番目のモジュール22に関する情報のフォーマットについてみると、第1番目のモジュール22の識別番号(M1)と、当該モジュール22に含まれる複数のブロック26に関する情報とを有する。
複数のブロック26に関する情報は、以下の情報等を含む。
(1a) 第1番目のブロック26の識別番号(B1)
(1b) 第1番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1c) 第2番目のブロック26の識別番号(B2)
(1d) 第2番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1e) 第3番目のブロック26の識別番号(B3)
(1f) 第3番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1g) 第4番目のブロック26の識別番号(B4)
(1h) 第4番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1a) 第1番目のブロック26の識別番号(B1)
(1b) 第1番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1c) 第2番目のブロック26の識別番号(B2)
(1d) 第2番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1e) 第3番目のブロック26の識別番号(B3)
(1f) 第3番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
(1g) 第4番目のブロック26の識別番号(B4)
(1h) 第4番目のブロック26の現在のブロック電圧値V
一方、情報取得部54は、複数のモジュール列24のうち、今回の電流計測値Iと前回の電流計測値Irとの差(差電流値ΔI)が予め設定された電流しきい値Ithを超えたモジュール列24を把握する。情報取得部54は、当該モジュール列24に含まれる複数のモジュール22のうち、電流しきい値Ithを超えた時点を中心として、その前後の予め設定された時間内に、現在のブロック電圧Vと一次遅れのブロック電圧Vrとの差(差電圧値ΔV)が予め設定された電圧しきい値Vthを超えて変化したブロック26を収容したモジュール22の情報を取得する。
具体的には、情報取得部54は、図5に示すように、情報要求部74と、電圧比較部76と、電流比較部78と、時間比較部80と、警告情報作成部82と、警告情報格納部84と、警告情報出力部86とを有する。
情報要求部74は、1監視周期毎に、情報送信部52の各電流電圧計測部60に対して情報の送信を要求する。各電流電圧計測部60は、情報要求部74からの情報の送信要求に基づいて、対応するモジュール列24に関する情報を含む送信ファイル72を情報取得部54に向けて送信する。
電圧比較部76は、複数のブロック26に対応して設置された複数の電圧比較回路88を有し、時間比較部80も、複数のブロック26に対応して設置された複数の時間比較回路90を有する。
電圧比較回路88は、例えば1つのブロック26に関して説明すると、図6に示すように、取得された送信ファイル72に含まれる当該ブロック26のブロック電圧Vとその一次遅れのブロック電圧Vrとの差(差電圧値ΔV)をとる。差電圧値ΔVが予め設定された電圧しきい値Vth以上である場合に、対応する時間比較回路90にイベント信号Seを出力する。一次遅れ関数1−e-(t/TL)のうち、tは1監視周期(例えば1秒)を選択することができる。時定数TLは、例えば1つの単電池28の短絡によって、対応するストリング30が絶縁物化し、一時的にブロック電圧Vが降下する挙動に応じて選択することができる。例えば1つの単電池28の短絡によってブロック電圧Vが降下している期間(降下し始める時点から上昇し始める時点までの期間)を考慮すると、例えば20〜60秒のうちから任意に選択された時間(例えば40秒)を選択することができる。また、電圧しきい値Vthとしては、1つの単電池28の短絡によって、一時的に降下する電圧値、例えば200mV等を選択することができる。
電流比較部78は、複数のモジュール列24に対応して設置された複数の電流比較回路92を有する。電流比較回路92は、例えば1つのモジュール列24に関して説明すると、取得された送信ファイル72に含まれる当該モジュール列24の電流計測値Iと前回の電流計測値Irとの差(差電流値ΔI)をとる。差電流値ΔIが予め設定された電流しきい値Ith以上である場合に、当該モジュール列24に含まれる複数の時間比較回路90に時間比較指示信号Scを出力する。電流しきい値Ithとしては、例えば1つの単電池28の短絡によって、ブロック電圧Vが降下した場合に発生する電流の変動の幅、例えば100A等を選択することができる。
時間比較部80は、上述したように、複数のブロック26に対応して設置された複数の時間比較回路90を有する。時間比較回路90は、例えば1つのブロック26に関して説明すると、図6に示すように、時間的長さTaと予め設定された時間的長さ(所定時間Tb)とを比較する。時間的長さTaは、対応する電圧比較回路88からのイベント信号Seの入力時点と対応する電流比較回路92からの時間比較指示信号Scの入力時点との間の時間的長さをいう。入力時点間の時間的長さTaが所定時間Tb以内であれば、当該時間比較回路90から警告情報作成部82にイベントログ信号Selを出力する。一方、以下の場合は、イベントログ信号Selは出力されない。所定時間Tbとしては、例えば3〜60秒のうちから任意に選択された時間(例えば10秒)を選択することができる。
(2a) 入力時点間の時間的長さTaが所定時間Tbを超えている場合
(2b) 対応する電圧比較回路88からのイベント信号Seの入力時点から所定時間Tb経過しても時間比較指示信号Scが入力されない場合
(2c) 対応する電流比較回路92からの時間比較指示信号Scの入力時点から所定時間Tb経過してもイベント信号Seが入力されない場合
(2a) 入力時点間の時間的長さTaが所定時間Tbを超えている場合
(2b) 対応する電圧比較回路88からのイベント信号Seの入力時点から所定時間Tb経過しても時間比較指示信号Scが入力されない場合
(2c) 対応する電流比較回路92からの時間比較指示信号Scの入力時点から所定時間Tb経過してもイベント信号Seが入力されない場合
警告情報作成部82は、時間比較部80から出力されたイベントログ信号Selの入力に基づいて、下記情報等を登録した警告情報データ94を作成して、警告情報格納部84と警告情報出力部86に転送する。
(3a) イベントログ信号Selの出力元である時間比較回路90に対応するブロック26を収容したモジュール列24の識別番号(モジュール列情報)
(3b) モジュール22の識別番号(モジュール情報)
(3c) ブロック26の識別番号(ブロック情報)
(3a) イベントログ信号Selの出力元である時間比較回路90に対応するブロック26を収容したモジュール列24の識別番号(モジュール列情報)
(3b) モジュール22の識別番号(モジュール情報)
(3c) ブロック26の識別番号(ブロック情報)
1つの警告情報データ94は、例えば図7に示すように、先頭から順番に、現在の日付(年、月、日)、現在の時刻(時間、分)、モジュール列情報、モジュール情報、ブロック情報及び現在のブロック電圧値Vが格納される。
警告情報格納部84は、警告情報作成部82にて作成された警告情報データ94をスタック方式(後入れ先出し方式)のメモリ96に格納する。これにより、メモリ96から警告情報データ94を取り出す際に、最新の警告情報データ94が取り出されることになる。
警告情報出力部86は、警告情報作成部82から順次送られてくる警告情報データ94を表示用のデータと印字用のデータにそれぞれ変換してモニタ98とプリンタ100にエラーメッセージ(例えば「短絡異常発生」等のメッセージ)と共に出力する。これにより、時系列に警告情報(年月日、時刻、モジュール列情報、モジュール情報、ブロック情報、現在のブロック電圧値V)がエラーメッセージと共にモニタ98に表示され、さらに、プリンタ100にエラーメッセージと共に印字される。
一方、通報受信部56は、図1に示すように、通報部16からの異常の発生を示す通報(異常通報)を受信する。具体的には、異常通報を受信した段階で、モジュール特定部58を起動する。
モジュール特定部58は、複数のモジュール22のうち、最新の警告情報データ94に登録されたモジュール列情報及びモジュール情報に対応するモジュール22を、異常発生したモジュール22として特定する。
すなわち、モジュール特定部58は、通報受信部56による起動に基づいて、動作を開始し、メモリ96に格納されている最新の警告情報データ94に登録されているモジュール列情報及びモジュール情報に対応するモジュール22を、異常発生したモジュール22として特定する。特定したモジュール22のオペレータ等への伝達は、モジュール情報とエラーメッセージ(例えば「第1モジュールで事故発生」等)をモニタ98やプリンタ100に出力することで行われる。また、二次電池貯蔵部12の模式画像と共に、特定したモジュール22の位置に事故発生のシンボルを付した画像をモニタ98に表示したり、プリント用紙に印字するようにすれば、特定されたモジュール22の位置を一目で認識することができ、好ましい。
次に、本実施の形態に係る異常特定装置50の処理動作を図8のフローチャートを参照しながら説明する。
先ず、図8のステップS1において、情報要求部74は、情報送信部52の各電流電圧計測部60に対して情報の送信を要求する。各電流電圧計測部60は、情報要求部74からの情報の送信要求に基づいて、対応するモジュール列24に関する情報を含む送信ファイル72を情報取得部54に向けて送信する。
ステップS2において、情報取得部54は、各電流電圧計測部60からの送信ファイル72を受け取る。
ステップS3において、情報取得部54の電圧比較部76は、取得された送信ファイル72に含まれる全ブロック26のブロック電圧Vとそれぞれ対応する一次遅れのブロック電圧Vrとの差(差電圧値ΔV)を演算する。
ステップS4において、電圧比較部76は、全ブロック26のうち、差電圧値ΔVが電圧しきい値Vth以上であるブロック26に対応する時間比較回路90にイベント信号Seを出力する。
一方、ステップS5において、情報取得部54の電流比較部78は、取得された送信ファイル72に含まれる全モジュール列24の電流計測値Iとそれぞれ対応する前回の電流計測値Irとの差(差電流値ΔI)を演算する。
ステップS6において、電流比較部78は、全モジュール列24のうち、差電流値ΔIが電流しきい値Ith以上であるモジュール列24に対応する複数の時間比較回路90にそれぞれ時間比較指示信号Scを出力する。
ステップS7において、時間比較部80に含まれる時間比較回路90のうち、イベント信号Se及び時間比較指示信号Scが入力された時間比較回路90は、イベント信号Seの入力時点と時間比較指示信号Scの入力時点との間の時間的長さTaと予め設定された時間的長さ(所定時間Tb)とを比較する。
ステップS8において、入力時点間の時間的長さTaが所定時間Tb以内であれば、当該時間比較回路90から警告情報作成部82にイベントログ信号Selを出力する。
ステップS9において、警告情報作成部82は、警告情報データ94を作成する。具体的には、下記情報を登録した警告情報データ94を作成する。
(4a) 現在の日付、時刻
(4b) イベントログ信号Selの出力元である時間比較回路90に対応するブロック26を収容したモジュール列24の識別番号(モジュール列情報)
(4c) モジュール22の識別番号(モジュール情報)
(4d) ブロック26の識別番号(ブロック情報)
(4a) 現在の日付、時刻
(4b) イベントログ信号Selの出力元である時間比較回路90に対応するブロック26を収容したモジュール列24の識別番号(モジュール列情報)
(4c) モジュール22の識別番号(モジュール情報)
(4d) ブロック26の識別番号(ブロック情報)
ステップS10において、警告情報出力部86は、作成された警告情報データ94を表示用のデータと印字用のデータにそれぞれ変換してモニタ98とプリンタ100にエラーメッセージ(例えば「短絡異常発生」等のメッセージ)と共に出力する。
ステップS11において、警告情報格納部84は、警告情報作成部82にて作成された警告情報データ94をスタック方式(後入れ先出し方式)のメモリ96に格納する。
ステップS12において、通報受信部56は、通報部16から異常の発生を示す通報(異常通報)があるか否かを判別する。異常通報が受信されていなければ、ステップS1に戻り、該ステップS1以降の処理を繰り返す。
異常通報が受信されていれば、次のステップS13に進み、モジュール特定部58での処理が行われる。すなわち、メモリ96に格納されている最新の警告情報データ94に登録されたモジュール列情報及びモジュール情報に対応したモジュール22を、異常発生したモジュール22として特定する。そして、特定したモジュール22に関するモジュール情報とエラーメッセージをモニタ98やプリンタ100に出力する。
ステップS14において、情報取得部54に対する終了要求(電源断、メンテナンス等による終了要求等)があるか否かを判別し、終了要求がなければステップS1に戻り、該ステップS1以降の処理を繰り返す。一方、終了要求があった段階で、情報取得部54での処理が終了する。なお、ステップS3及びステップS4での処理を、ステップS6とステップS7の間で行ってもよい。
このように、本実施の形態に係る異常特定装置50及び異常特定方法においては、以下の処理を行う。
(5a) 複数のモジュール22のうち、ブロック電圧Vとその一次遅れのブロック電圧Vrとの差(差電圧値ΔV)が予め設定された電圧しきい値Vthを超えて変化したブロック26を収容したモジュール22の情報を取得して警告情報データ94を作成する。
(5b) 通報受信部56での異常通報の受信の際に、少なくとも最新の警告情報データ94に対応するモジュール22を、異常発生したモジュール22として特定する。
(5a) 複数のモジュール22のうち、ブロック電圧Vとその一次遅れのブロック電圧Vrとの差(差電圧値ΔV)が予め設定された電圧しきい値Vthを超えて変化したブロック26を収容したモジュール22の情報を取得して警告情報データ94を作成する。
(5b) 通報受信部56での異常通報の受信の際に、少なくとも最新の警告情報データ94に対応するモジュール22を、異常発生したモジュール22として特定する。
これにより、異常の発生源となっているモジュール22を特定して、現地使用者、現地管理者等に通報することが可能となり、特定された異常の発生源を中心に対応処置を早期に行うことができ、被害の拡大を抑えることが可能となる。
また、ある1つの単電池28が外部短絡あるいは内部短絡すると、短絡した単電池28を含むブロック26のブロック電圧Vが急峻に低下するが、その後、1.5分〜2分が経過した段階で、短絡前の電圧に戻る場合がある。従って、短絡による電圧低下をブロック電圧の変化から捉えるには、ブロック電圧の検出精度を上げる必要がある。
そこで、本実施の形態では、複数のモジュール22のうち、ブロック電圧Vとその一次遅れのブロック電圧Vrとの差ΔVが電圧しきい値Vthを超えて変化したブロック26を収容したモジュール22の情報(モジュール情報)を取得する。これにより、ブロック電圧Vの低下があったかどうかを精度よく検出することができ、短絡による異常の発生を検出することができる。
また、本実施の形態は、一次遅れの時定数を、少なくとも1つの単電池28の短絡によって、一時的にブロック電圧Vが降下する挙動に応じて選択している。また、電圧しきい値Vthとして、少なくとも1つの単電池28の短絡によって、ブロック電圧Vが一時的に降下する電圧値を選択している。これにより、少なくとも1つの単電池28の短絡によって、一時的にブロック電圧Vが降下したブロック26の検出精度を上げることができる。
さらに、本実施の形態の情報取得部54は、所定の時点を中心として、その前後の予め設定された時間内に、モジュール列24に含まれる複数のモジュール22のうち、ブロック電圧Vと一次遅れのブロック電圧Vrとの差ΔVが電圧しきい値Vthを超えて変化したブロック26を収容したモジュール22の情報を取得する。所定の時点は、モジュール列24の今回の電流計測値Iと前回の電流計測値Irとの差(差電流値ΔI)が予め設定された電流しきい値Ithを超えた時点である。これにより、少なくとも1つの単電池28の短絡によって、一時的にブロック電圧Vが降下したブロック26の検出精度をさらに上げることができる。
なお、本発明に係る二次電池システムの異常発生部位を特定する装置、方法及びプログラムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
Claims (13)
- 2以上の二次電池の単電池(28)が接続されてなる1以上のブロック(26)が筐体に収容されてなる複数のモジュール(22)を有する二次電池システム(10)の異常発生部位を特定する装置であって、
前記二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧(V)として出力する電圧計測部(62)と、
前記複数のモジュール(22)のうち、前記ブロック電圧(V)とその一次遅れのブロック電圧(Vr)との差(ΔV)が予め設定された電圧しきい値(Vth)を超えて変化したブロック(26)を収容したモジュール(22)の情報を取得する情報取得部(54)と、
前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信部(56)と、
前記通報受信部(56)での前記通報の受信の際に、前記モジュール情報に対応するモジュール(22)を、異常発生したモジュール(22)として特定するモジュール特定部(58)とを有することを特徴とする装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記一次遅れの時定数は、少なくとも1つの前記単電池(28)の短絡によって、一時的にブロック電圧(V)が降下する挙動に応じて選択されていることを特徴とする装置。 - 請求項1又は2記載の装置において、
前記電圧しきい値(Vth)は、少なくとも1つの前記単電池(28)の短絡によって、前記ブロック電圧(V)が一時的に降下する電圧値が選択されることを特徴とする装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置において、
さらに、前記複数のモジュール(22)が直列に接続されたモジュール列(24)の電流を計測する電流計測部(64)を有し、
前記情報取得部(54)は、前記モジュール列(24)の今回の電流計測値(I)と前回の電流計測値(Ir)との差(ΔI)が予め設定された電流しきい値(Ith)を超えた時点を中心として、その前後の予め設定された時間内に、前記モジュール列(24)に含まれる前記複数のモジュール(22)のうち、前記ブロック電圧(V)と前記一次遅れのブロック電圧(Vr)との差(ΔV)が前記電圧しきい値(Vth)を超えて変化したブロック(26)を収容したモジュール(22)の情報を取得することを特徴とする装置。 - 請求項4記載の装置において、
前記電流しきい値(Ith)は、少なくとも1つの前記単電池(28)の短絡によって、前記ブロック電圧(V)が降下した場合に発生する電流の変動の幅が選択されることを特徴とする装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置において、
前記情報取得部(54)からの前記モジュール情報を受け取って、該モジュール情報をエラーメッセージと共に出力するエラー出力部(86)を有することを特徴とする装置。 - 2以上の二次電池の単電池(28)が接続されてなる1以上のブロック(26)が筐体に収容されてなる複数のモジュール(22)を有する二次電池システム(10)の異常発生部位を特定する方法であって、
前記二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧(V)として出力する電圧計測ステップと、
複数の前記モジュール(22)のうち、前記ブロック電圧(V)とその一次遅れのブロック電圧(Vr)との差(ΔV)が予め設定された電圧しきい値(Vth)を超えて変化したブロック(26)を収容したモジュール(22)の情報を取得する情報取得ステップと、
前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信ステップと、
前記通報受信ステップでの前記通報の受信の際に、前記モジュール情報に対応するモジュール(22)を、異常発生したモジュール(22)として特定するモジュール特定ステップとを有することを特徴とする方法。 - 請求項7記載の方法において、
前記一次遅れの時定数は、少なくとも1つの前記単電池(28)の短絡によって、一時的にブロック電圧(V)が降下する挙動に応じて選択されていることを特徴とする方法。 - 請求項7又は8記載の方法において、
前記電圧しきい値(Vth)は、少なくとも1つの前記単電池(28)の短絡によって、前記ブロック電圧(V)が一時的に降下する電圧値が選択されていることを特徴とする方法。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載の方法において、
さらに、前記複数のモジュール(22)が直列に接続されたモジュール列(24)の電流を計測する電流計測ステップを有し、
前記情報取得ステップは、前記モジュール列(24)の今回の電流計測値(I)と前回の電流計測値(Ir)との差(ΔI)が予め設定された電流しきい値(Ith)を超えた時点を中心として、その前後の予め設定された時間内に、前記モジュール列(24)に含まれる前記複数のモジュール(22)のうち、前記ブロック電圧(V)と前記一次遅れのブロック電圧(Vr)との差(ΔV)が前記電圧しきい値(Vth)を超えて変化したブロック(26)を収容したモジュール(22)の情報を取得することを特徴とする方法。 - 請求項10記載の方法において、
前記電流しきい値(Ith)は、少なくとも1つの前記単電池(28)の短絡によって、前記ブロック電圧(V)が降下した場合に発生する電流の変動の幅が選択されることを特徴とする方法。 - 請求項7〜11のいずれか1項に記載の方法において、
前記情報取得ステップにて得られた前記モジュール情報をエラーメッセージと共に出力するエラー出力ステップを有することを特徴とする方法。 - 2以上の二次電池の単電池(28)が接続されてなる1以上のブロック(26)が筐体に収容されてなる複数のモジュール(22)と、前記二次電池の電圧をブロック単位に検出してブロック電圧(V)として出力する電圧計測部(62)とを有する二次電池システム(10)を、
前記複数のモジュール(22)のうち、前記ブロック電圧(V)とその一次遅れのブロック電圧(Vr)との差(ΔV)が予め設定された電圧しきい値(Vth)を超えて変化したブロック(26)を収容したモジュール(22)の情報を取得する情報取得手段、
前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信手段、
前記通報受信手段での前記通報の受信の際に、前記モジュール情報に対応するモジュール(22)を、異常発生したモジュール(22)として特定するモジュール特定手段として機能させるためのプログラム。
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