KR101882113B1 - 축전지 평가 장치, 축전 시스템 및 축전지 평가 방법 - Google Patents

축전지 평가 장치, 축전 시스템 및 축전지 평가 방법 Download PDF

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도루 에자와
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Abstract

축전 시스템의 열화 평가를, 그 기능을 정지시키지 않고 행한다. 본 발명의 실시 형태로서의 축전지 평가 장치는, 데이터 생성부와 열화 평가부를 구비한다. 상기 데이터 생성부는, 충방전 명령값에 따라 충방전 제어되는 축전 장치로부터 측정되는 전류값 및 전압값에 기초하여, 상기 축전 장치의 충전량과 상기 전압값의 복수의 대응 데이터를 생성한다. 상기 열화 평가부는, 상기 충방전 제어에 의해 제1 충전량 범위에 속하는 상기 대응 데이터가 얻어진 상기 충방전 명령값인 제1 충방전 명령값의 분포가, 소정의 조건을 만족할 때, 상기 제1 충전량 범위에 속하는 상기 대응 데이터의 상기 전압값의 분포에 기초하여, 상기 축전 장치의 열화 상태를 평가한다.

Description

축전지 평가 장치, 축전 시스템 및 축전지 평가 방법{STORAGE-BATTERY EVALUATION DEVICE, ENERGY STORAGE SYSTEM, AND STORAGE-BATTERY EVALUATION METHOD}
본 발명의 실시 형태는 축전지 평가 장치, 축전 시스템 및 축전지 평가 방법에 관한 것이다.
축전 시스템(ESS: Energy Storage System)은 충방전 기능을 구비하고 있고, 전력 계통이 공급하는 전력의 안정이나, 전력 계통에 있어서의 주파수 변동의 억제 등, 전력 품질의 향상을 위하여 사용된다. 또한, 축전 시스템은, 수요가의 피크 사용량의 삭감을 위해서도 사용된다. 이러한 축전 시스템은, 향후 시장의 확대가 기대되고 있다.
축전 시스템은, 계통의 전력 품질 향상의 용도에서는 기본적으로 24시간/365일 운전 가동한다. 이로 인해, 축전 시스템의 열화 평가를 행하는 경우, 축전 시스템의 기능을 정지시키지 않고, 당해 열화 평가를 행하는 것이 요망된다. 현상의 주류는, 충방전 이력에 기초하여 열화 추정을 행하는 것인데, 20년과 같은 장기간에 걸친 운전에서의 상태 평가는 아직 실현되고 있지 않다. 또한, 축전 시스템의 모니터링 및 원격 감시에 의해 열화 추정을 행하는 방법이 있지만, 이것도 아직 실현되고 있지 않다. 차량 탑재 용도나 배전측 용도의 축전 시스템에서는, 가동 중인 축전 시스템을 정지시킬 수 있기 때문에, 축전 시스템을 정지시켜, 실제로 충방전 시험을 행하여 정밀한 열화 평가를 행할 수 있다. 그러나, 전력 계통에 있어서의 전력 품질 향상의 용도의 축전 시스템에서는, 가동 중인 축전 시스템을 정지할 수 없기 때문에, 이 방법은 현실적이지 않다.
일본 특허 공개 제2015-31674호 공보
본 발명의 실시 형태는, 축전 시스템의 기능을 정지시키지 않고, 당해 축전 시스템의 열화 평가를 행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 형태로서의 축전지 평가 장치는 데이터 생성부와 열화 평가부를 구비한다.
상기 데이터 생성부는, 충방전 명령값에 따라 충방전 제어되는 축전 장치로부터 측정되는 전류값 및 전압값에 기초하여, 상기 축전 장치의 충전량과 상기 전압값의 복수의 대응 데이터를 생성한다.
상기 열화 평가부는, 상기 충방전 제어에 의해 제1 충전량 범위에 속하는 상기 대응 데이터가 얻어진 상기 충방전 명령값인 제1 충방전 명령값의 분포가, 소정의 조건을 만족할 때, 상기 제1 충전량 범위에 속하는 상기 대응 데이터의 상기 전압값의 분포에 기초하여, 상기 축전 장치의 열화 상태를 평가한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 축전 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 축전지의 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 전지 모듈의 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 축전지 평가부의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 충방전 명령값 데이터, 전압 데이터 및 전류 데이터의 그래프 예를 도시하는 도면.
도 6은 충전량 데이터 및 온도 데이터의 그래프 예를 도시하는 도면.
도 7은 QV 데이터의 예를 도시하는 도면.
도 8은 대상 명령값 분포와 기준 명령값 분포의 예를 도시하는 도면.
도 9는 전압 분포와 그 통계 정보의 예를 도시하는 도면.
도 10은 열화 상태 평가 데이터의 예를 도시하는 도면.
도 11은 열화 상태 평가 화면의 예를 도시하는 도면.
도 12는 열화 상태 평가 화면의 다른 예를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른 축전 시스템의 동작 흐름도를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 따른 하드웨어 구성예를 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 1에, 본 발명의 실시 형태에 따른 축전 시스템(ESS: Energy Storage System)(101)을 도시한다. 축전 시스템(101)은, 충방전 제어부(111)와, AC/DC 변환기(112)와, 축전지(113)와, 본 실시 형태에 따른 축전 평가 장치에 대응하는 축전지 평가부(114)를 구비한다. 축전 시스템(101)은, SCADA(201)로부터의 충방전 명령값(전력 명령값)에 따라, 전력 계통에 대한 충방전을 행하는 기능을 가짐과 함께, 축전지(113)의 열화 평가를 행하여, 축전지(113)의 상태를 나타내는 ESS 상태 정보를 ESS 감시 시스템(301)에 통지하는 기능을 갖는다. 이하, 축전 시스템(101)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
축전 시스템(101)은, 변압기(402)를 통하여 전력 계통(401)에 접속되어 있다. 변압기(402)는, 전력 계통(401)으로부터 송전되는 전력의 전압을 변환하고, 변환 후의 전력이 축전 시스템(101)에 공급된다. 또한, 변압기(402)는, 축전 시스템(101)으로부터 방전되는 전력을 계통(401)용의 전압으로 변환하여, 변환 후의 전력을 계통(401)에 공급한다.
축전 시스템(101)은, 통신 네트워크를 통하여 SCADA(201)에 접속되어 있다. SCADA(201)(Supervisory Control And Data Acquisition)는, 지역 내에 존재하는 여러가지 축전 시스템(ESS)(101)을 하나의 대형 ESS로 보고, 개개의 ESS에, 시간에 따라 충방전 전력을 지시한 충방전 명령값(전력 명령값)을 보낸다. 이에 의해, 전력 계통(401)에 대한 개개의 ESS의 충방전을 제어한다. 충방전 명령값은, 충전의 명령값 및 방전의 명령값의 양쪽, 혹은 이들 중 적어도 하나를 포함한다. 도 1에서의 축전 시스템(101)은, 지역 내에 존재하는 여러가지 ESS 중 하나에 상당한다. SCADA(201)는, 개개의 ESS의 충방전의 제어를, 전력 회사의 중앙 급전 지령소 등, 상위의 에너지 관리 시스템으로부터의 명령, 또는 배전측의 개개의 에너지 관리 시스템(Energy Management System)으로부터의 명령, 또는 이들의 양쪽 등에 기초하여 행한다.
축전 시스템(101)은, 통신 네트워크를 통하여 ESS 감시 시스템(301)에 접속되어 있다. ESS 감시 시스템(301)은, 축전 시스템(101)으로부터 제공되는 ESS 상태 정보에 기초하여, 축전 시스템(101)을 감시한다. ESS 감시 시스템(301)은 모니터를 구비하며, 감시에 기초하여 화면 데이터를 생성하여 모니터에 표시한다. 감시원은, 모니터에 표시된 화면을 참조함으로써, ESS의 상태를 파악한다. ESS 감시 시스템(301)은, ESS의 감시 결과에 따라, 또는 감시원의 명령에 따라, ESS의 동작을 제어해도 된다.
축전 시스템(101) 및 ESS 감시 시스템(301)간을 접속하는 통신 네트워크와, SCADA(201) 및 축전 시스템(101)간을 접속하는 통신 네트워크는 동일해도 되고, 상이해도 된다. 통신 네트워크는 무선 네트워크, 유선 네트워크, 또는 이들의 혼합이어도 상관없다. 통신 프로토콜은 SCADA(201) 또는 ESS에 대하여 독자적으로 정해진 프로토콜이어도 되고, 범용의 프로토콜 또는 이것을 베이스로 한 것이어도 상관없다.
축전 시스템(101)의 충방전 제어부(111)는, SCADA(201)로부터 충방전 명령값을 축차 수신하고, 당해 충방전 명령값에 기초하여, AC/DC 변환기가 해석 가능한 충전 또는 방전의 명령(충방전 명령)을 생성한다. 충방전 제어부(111)는, 생성된 충방전 명령을 AC/DC 변환기(112)에 보낸다. AC/DC 변환기가 충방전 명령값을 그대로 해석 가능한 경우에는, 충방전 명령값을 그대로 보내도 된다. 또한, 충방전 제어부(111)는, 수신한 충방전 명령값을 축전지 평가부(114)에 보낸다. 이때, 당해 충방전 명령값을 축전지 평가부(114)가 해석 가능한 형식으로 변환하여 보내도 된다.
AC/DC 변환기(112)는, 계통(401)측의 교류 전력과 축전지(113)측의 직류 전력을, 쌍방향으로 변환하는 기능을 갖는다. AC/DC 변환기(112)는 단일의 AC/DC 컨버터를 포함해도 되고, AC/DC 컨버터, DC/DC 컨버터, AC/AC 컨버터 중 2종류 이상의 컨버터를 임의로 접속한 것이어도 된다. 예를 들어, AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터를 직접 접속해도 되고, AC/AC 컨버터와 AC/DC 컨버터를 직접 접속해도 되고, AC/AC 컨버터와 AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터를 이 순서대로 직렬로 접속해도 된다. AC/DC 변환기(112)는, 충방전 제어부(111)로부터의 충방전 명령에 따라 축전지(113)에 대한 충방전의 실행을 행한다.
축전지(113)는 전기 에너지를 축적(충전) 및 방전 가능한 축전지이다. 축전지(113)는, 예를 들어 1개 이상의 전지반을 구비한다. 각 전지반은, 일례로서, 1개 이상의 전지 모듈과, 1개의 BMU(Battery Management Unit: 전지 감시부)를 구비한다. 각 전지 모듈은 복수의 단위 전지(셀)를 구비한다. 각 전지 모듈이 1개의 CMU(Cell Monitoring Unit: 셀 감시부)를 구비해도 된다. 각 전지반이 구비하는 전지 모듈의 수는 동일 수여도 되고, 상이해도 된다. 각 전지 모듈이 구비하는 셀의 수는 동일 수여도 되고, 상이해도 된다. 또한, 각 전지반 및 각 전지 모듈이 구비하는 BMU 및 CMU는 1개로 하고 있지만, 복수 있어도 된다. 축전지(113)는, AC/DC 변환기(112)로부터의 방전 지시에 따라, 셀군에 축전되어 있는 전력을 AC/DC 변환기(112)에 방전하고, 또한 충전 지시에 따라, AC/DC 변환기(112)를 통하여 계통(401)으로부터 공급되는 전력을 셀군에 충전한다. 셀, 전지 모듈, 전지반 및 축전지는, 각각 모두 전기 에너지를 내부에 축적하는 축전 장치의 일 형태이다.
도 2는 축전지의 구성예를 도시하는 도면이다. 복수의 전지반(11)이 병렬로 접속되어, 전지 어레이가 구성되어 있다. 각 전지반(11)에 있어서, 복수의 전지 모듈(12)이 직렬로 접속되어 있다. 각 전지반(11)은 BMU(13)를 구비하고 있다. 도 2에서 도시한 구성은 일례이며, 복수의 전지 모듈(12)이 병렬로 접속되어도 되고, 복수의 전지 모듈(12)이 직병렬로 접속되어도 된다. 또한, 복수의 전지반이 직렬 또는 직병렬로 접속되어 있어도 된다. BMU(13)는, 축전지 평가부(114)와 정보를 송수신하는 통신부를 구비하고 있어도 된다. 당해 통신부는, BMU(13)와는 독립된 기능으로서, 전지반(11)의 내부 또는 외부에 배치되어 있어도 된다.
도 3은 전지 모듈(12)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 전지 모듈(12)은, 복수의 셀(14)이 직병렬로 접속된 구성을 구비한다. 도 3에서 도시한 구성은 일례이며, 다른 구성도 가능하다. 예를 들어, 복수의 셀(14)이 직렬로만 접속되는 형태, 병렬로만 접속되는 형태도 가능하다. 도 3의 예에서는 전지 모듈(12)에 CMU가 구비되어 있어도 된다. 셀(14)은 충방전이 가능한 2차 전지이다. 예를 들어, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 중합체 전지, 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 등을 들 수 있다.
각 셀에 대하여 전압, 전류, 온도 등의 파라미터를 측정하는 측정부(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 마찬가지로, 각 전지 모듈(12)에 대하여, 전지 모듈의 전압, 전류, 온도 등의 파라미터를 측정하는 측정부(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 또한, 각 전지반에 대하여, 전지반의 전압, 전류, 온도 등의 파라미터를 측정하는 측정부(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 또한, 전지 어레이(축전지(113))에 대하여, 축전지(113)의 전압, 전류, 온도 등의 파라미터를 측정하는 측정부(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 여기서는 셀, 전지 모듈, 전지반 및 축전지(113)의 모든 축전 장치의 종류에 대하여, 전압, 전류, 온도 등을 측정하는 측정부가 배치되어 있다고 했지만, 이들 중 일부 종류에만 배치되어 있어도 된다. 또한, 셀의 경우, 모든 셀이 아니라, 일부 셀에만 측정부가 배치되어도 되며, 이것은 다른 종류의 축전 장치(전지 모듈, 전지반)에서도 마찬가지이다. 또한, 각 측정부는 전압, 전류, 온도 이외에, 습도 등 다른 파라미터를 측정해도 된다.
축전지(113)는, 평가 대상으로 되는 축전 장치(1개의 셀, 1개의 전지 모듈, 1개의 전지반 또는 축전지 등)에 관한 전지 정보를 축전지 평가부(114)에 송출한다. 전지 정보는, 측정부에 의해 측정된 파라미터(전압, 전류, 온도 등)를 포함한다.
축전지(113)는, 예비 셀 또는 예비 전지 모듈 또는 예비 전지반을 포함해도 된다. 이 경우, 고장난 셀 또는 고장난 전지 모듈 또는 고장난 전지반이 발생한 경우에는, 당해 고장난 셀 또는 고장난 전지 모듈 또는 고장난 전지반을, 예비 셀 또는 예비 전지 모듈 또는 예비 전지반으로 전환하도록 되어 있어도 된다.
축전지 평가부(114)는, 축전지(113)로부터 수취하는, 평가 대상으로 되는 축전 장치의 전지 정보와, 충방전 제어부(111)로부터 수취하는 충방전 명령값에 기초하여, 평가 대상의 축전 장치의 열화 상태를 평가한다. 축전지 평가부(114)는, 평가 대상으로 되는 축전 장치의 열화 상태를 포함하는 ESS 상태 정보를, ESS 감시 시스템(301)에 송신한다.
도 4는 축전지 평가부(114)의 구성을 도시하는 블록도이다. 축전지 평가부(114)는 정보 취득부(150), 정보 기억부(151), 분석부(152), 분포 등가 판정부(판정부)(153), 전지 상태 기억부(154), QV 데이터 생성부(데이터 생성부)(156), 특징량 산출부(158), 열화 평가부(170)를 구비한다. 열화 평가부(170)는 SoH 산출부(159) 및 유지 보수 계획부(160)를 구비한다. 전지 상태 기억부(154)는 기준 분포 데이터베이스(DB)(155)를 구비한다.
정보 취득부(150)는 축전지(113)에 전기적으로 접속되어 있어, 축전지(113)로부터 평가 대상으로 되는 축전 장치의 전지 정보(전류, 전압, 온도 등)를 수취한다. 정보 기억부(151)는 정보 취득부(150)에 의해 취득된 전지 정보를 내부에 기억한다. 전지 정보에 시각 정보가 부가되어 있어, 당해 시각 정보에 기초하여 시계열로 전지 정보를 기억해도 된다. 혹은, 시각을 계수하는 시계로부터 시각 정보를 취득하여, 수취한 전지 정보에 당해 시각 정보를 관련지어 기억해도 된다.
또한, 정보 취득부(150)는 충방전 제어부(111)로부터 충방전 명령값을 취득한다. 정보 기억부(151)는 정보 취득부(150)에 의해 취득된 충방전 명령값을 내부에 기억한다. 충방전 명령값에 시각 정보가 부가되어 있어, 당해 시각 정보에 기초하여 시계열로 충방전 명령값을 기억해도 된다. 혹은, 시각을 계수하는 시계로부터 시각 정보를 취득하여, 수취한 충방전 명령값에 당해 시각 정보를 관련지어 기억해도 된다.
도 5의 (A)에, 충방전 명령값을 경과 시간에 따라 배치한 데이터(충방전 명령값 데이터)의 그래프를 도시한다. 0보다 큰 값이 방전 명령값, 0보다 작은 값이 충전 명령값이다.
도 5의 (B)에, 전지 정보에 나타나는 전압값을 시간 경과에 따라 배치한 데이터(전압 데이터)의 그래프를 도시한다.
도 5의 (C)에, 전지 정보에 나타나는 전류값을 시간 경과에 따라 배치한 데이터(전류 데이터)의 그래프를 도시한다. 0보다 큰 값이 방전 전류, 0보다 작은 값이 충전 전류를 나타낸다.
도 6의 (A)에, 축전 장치의 충전량을 시간 경과에 따라 배치한 충전량 데이터의 그래프를 도시한다. 여기서는 충전량을 SOC(State Of Charge)로 나타내고 있다. SOC의 단위는 ％로 되어 있다. 또한, 충전량이 0인 경우를 0％, 규정 용량의 충전량을 100％로 해도 되고, 미리 정한 범위의 하한을 0％, 상한을 100％로 하는 등, 임의로 정해도 된다. 이 그래프는, 충방전 개시시의 충전량(초기 상태의 충전량)으로부터 충전 또는 방전되는 전류를 누적(적분)해 감으로써 얻어진다. 축전지(113)가 출력하는 전지 정보에 충전량에 관한 정보가 포함되는 경우에는, 이 정보를 이용하여 SOC의 그래프를 취득해도 된다.
도 6의 (B)에, 축전 장치의 온도를 시간 경과에 따라 나타낸 온도 데이터의 그래프를 도시한다. 온도 대신에 충방전 개시시로부터의 온도 평균, 혹은 일정 시간전까지의 온도의 평균값을 이용해도 된다.
도 5 및 도 6에 도시한 것 이외의 항목에 대해서도, 전지 정보에 당해 항목이 존재하면, 혹은, 당해 항목이, 전지 정보에 포함되는 복수의 항목으로부터 계산 가능하면, 그 항목에 대해서도, 당해 항목의 값을 시간 경과에 따라 배치한 데이터를 얻을 수 있다.
QV 데이터 생성부(156)는, 정보 기억부(151)에 기억된 정보에 기초하여, 충전량과 전압의 복수의 대응 데이터를 포함하는 QV 데이터를 생성한다. 충전량과 전압의 관계를 Q-V 특성이라고 칭하는 경우도 있다. QV 데이터는, 예를 들어 도 5의 (C)의 전류 데이터로부터 도 6의 (A)의 충전량 데이터를 생성하고, 당해 충전량 데이터와 도 5의 (B)의 전압 데이터로부터, 충전량과 전압을 일대일로 대응지은 복수의 대응 데이터를 생성함으로써 얻어진다. 이들 복수의 대응 데이터를 충전량(Q)과 전압(V)을 각각 축으로 하는 좌표계에 플롯한 QV 데이터 예를 도 7의 (A)에 도시한다. 충전량은 SOC(％)에 의해 나타내고 있다. 도 7의 (B)에, 소정의 충전량 범위(평가 범위)(191)를 도시한다. 이 예에서는 소정의 충전량 범위는 69보다 크고 70 미만의 범위이다. 나중에 상세하게 설명하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 소정의 충전량 범위(191)의 전압의 변동에 기초하여, 축전 장치의 열화 상태를 평가하는 것을 특징 중 하나로 한다.
분석부(152)는, 정보 기억부(151)에 기억된 충방전 명령값 중, 소정의 충전량 범위에 속하는 충방전 명령값을 특정하고, 특정한 충방전 명령값과 빈도의 관계를 나타낸 명령값 분포(대상 명령값 분포)를 생성한다. 소정의 충전량 범위에 속하는 충방전 명령값이란, 충방전 제어에 의해 소정의 충전량 범위에 속하는 충전량을 포함하는 대응 데이터가 얻어진 충방전 명령값이다. 즉, 충방전 명령값 중, 그 실행에 의해 측정된 전류값을 누적하여 계산되는 축전 장치의 충전량이, 당해 소정의 충전량 범위에 존재하게 되는 충방전 명령값을 말한다.
도 8의 (B)에, 대상 명령값 분포(명령값 샘플의 분포)의 예를 도시한다. 횡축이 명령값, 종축이 빈도(도수)이다. 일례로서, 0보다 큰 값의 명령값은 방전 지시이고, 0보다 작은 값의 명령값은 충전 지시이다. 도면에서의 곡선은, 이 히스토그램을 근사하는 정규 분포이며, 이 히스토그램은 정규성이 있다고 할 수 있다.
또한, 분석부(152)는, 대상 명령값 분포에 기초하여, 평균, 표준 편차 등의 통계 정보를 계산한다. 도 8의 (B)에는, 도 8의 (B)의 대상 명령값 분포로부터 계산된 통계 정보의 예도 도시되어 있다. 여기서는 평균 μB, 표준 편차 σB, 데이터수 nB가 도시되어 있다.
전지 상태 기억부(154)는 기준 분포 데이터베이스(155)를 저장하고 있다. 기준 분포 데이터베이스(155)는, 충방전 명령값과 빈도의 기준으로 되는 관계를 나타내는 기준 명령값 분포(기준 분포)와, 기준 명령값 분포의 통계 정보를 포함한다. 기준 분포 데이터베이스(155)에 포함되는 기준 명령값 분포와, 그 통계 정보의 예를 도 9의 (A)에 도시한다. 여기서는 통계 정보의 예로서, 평균 μA, 표준 편차 σA, 데이터수 nA가 도시되어 있다.
분포 등가 판정부(153)는, 분석부(152)에서 산출된 대상 명령값 분포가, 충방전 명령값의 빈도에 관한 조건(소정의 조건)을 만족하는지를 판정한다. 여기서는, 대상 명령값 분포가, 기준 분포 데이터베이스(155)에 포함되는 기준 명령값 분포와 등가인지를 판정하여, 등가인 경우에는 조건을 만족하고, 등가가 아닌 경우에는 조건을 만족하지 않는다고 판정하는 예를 나타낸다.
2개의 분포간의 등가성을 판단하는 방법의 예로서, 2 표본 t 검정(파라메트릭법)을 이용할 수 있다. 이 방법에서는 대상 명령값 분포와 기준 명령값 분포의 각각의 정규성을 확인함과 함께, 양자간의 등분산성을 확인한 후, 양쪽 분포간에 차가 없다고 하는 귀무가설을 세운다. 정규성의 확인은, 앤더슨 달링 검정 등의 정규성 검정을 이용하면 된다. 등분산성의 확인은, F 검정 등의 등분산 검정을 이용하면 된다. 기준 명령값 분포의 평균값
Figure 112016021600910-pct00001
과 표준 편차
Figure 112016021600910-pct00002
과, 금회의 대상 명령값 분포의 평균값
Figure 112016021600910-pct00003
와 표준 편차
Figure 112016021600910-pct00004
를 구하고, 이하의 식에서 t0값을 구한다. n1은 기준 명령값 분포에 관한 표본수, n2는 금회의 대상 명령값 분포에 관한 표본수이다.
Figure 112016021600910-pct00005
식 (1)
t0값은 자유도 φ의 t 분포를 따르는 것으로 알려져 있다. 자유도 φ를, 이하의 정의에 따라 구한다.
Figure 112016021600910-pct00006
식 (2)
위험률 α와 자유도 φ로부터 t 분포표에 의해 t값의 임계치(t(φ;α)라고 표기함)를 취득한다. 일반적으로, 위험률 α가 5％일 때, t0≤t(φ;α)이면, 양쪽 분포의 평균값에 유의차가 없다는 것을 부정할 수 없는, 즉, 유의차는 보이지 않는다. 이 경우, 양쪽 분포는 등가라고 간주할 수 있다. 반대로, t0>t(φ;α)이면, 양쪽 분포간에 차가 있다고 간주할 수 있다.
특징량 산출부(158)는, 분포 등가 판정부(153)에 의해 양쪽 분포가 등가라고 판단된 경우, QV 데이터 생성부(156)에서 생성되는 QV 데이터로부터, 소정의 충전량 범위(평가 범위)에 속하는 대응 데이터 (Q, V)의 전압값의 분포를 구한다. 구체적으로, 특징량 산출부(158)는, 소정의 충전량 범위(평가 범위)에 속하는 대응 데이터 (Q, V)를 특정한다. 도 7의 (B)에, 소정의 충전량 범위(191)가 69보다 크고 71보다 작은 범위(69<Q<71)인 경우, 당해 범위에 속하는 대응 데이터를 특정하는 예를 도시한다. 그리고, 특정한 대응 데이터로부터, 전압값과 빈도의 관계를 나타낸 전압 분포(V 분포)를 생성한다. 예를 들어 횡축이 전압[V], 종축이 빈도(도수)인 히스토그램을 생성한다. 또한, 특징량 산출부(158)는, 당해 전압 분포의 평균, 표준 편차 등의 통계 정보를 계산한다.
도 9에, QV 데이터에 있어서 당해 범위(191)(도 7의 (B) 참조)에 속하는 대응 데이터의 전압값으로부터 생성된 V 분포와 그 통계 정보의 예를 도시한다. 도면에서의 곡선은, 이 히스토그램을 근사하는 정규 분포이며, 이 전압 분포는 정규성을 갖는다고 할 수 있다. 도면의 우측에는 통계 정보의 계산예가 도시되어 있다. 예를 들어 평균은 Vμ, 표준 편차는 Vσ, 샘플수(데이터수)는 nV로 되어 있다.
특징량 산출부(158)는, 전압 분포(전압값의 분포) 또는 그것으로부터 산출되는 통계 정보에 기초하여, 축전 장치의 특징량을 산출한다. 특징량은, 전압의 변동(변화 정도)을 표현하는 값이면 어느 것이라도 좋으며, 일례로서 전압 분포의 표준 편차 또는 분산이 있다. 또는 표준 편차 또는 분산에 기초하는 값이면, 그 밖의 값이어도 된다.
상술한 설명에서는, 분포 등가 판정부(153)에 의해 대상 명령값 분포가 기준 명령값 분포와 등가라고 판정된 경우, 전압 분포 및 특징량의 산출을 행했지만, 양쪽 분포간의 등가의 판정과는 별도로, 전압 분포 및 특징량의 산출을 병행하여 (동시에) 행하여, 양쪽 분포가 등가라고 판정된 경우, 그때의 특징량을 채용하도록 해도 된다.
또한, 상술한 예에서는, 대상 명령값 분포가 기준 명령값 분포와 등가인 경우, 충방전 명령값의 빈도에 관한 조건(소정의 조건)이 만족되었다고 했지만, 별도의 방법을 이용해도 된다. 예를 들어 대상 명령값 분포의 평균과 표준 편차가, 각각 미리 정한 범위에 포함되는 경우에는, 당해 소정의 조건이 만족되는 등, 간이적인 방법을 이용해도 된다. 당해 미리 정한 범위는, 기준 명령값 분포의 평균 및 표준 편차 등에 기초하여 결정해도 된다.
SoH 산출부(159)는, 특징량 산출부(158)에서 산출된 특징량과, 열화 상태 평가 데이터에 기초하여, 축전 장치의 열화 상태(SoH)를 평가한다. 열화 상태 평가 데이터는, 열화 상태값과 특징량을 대응지은 데이터이다. 열화 상태는, 축전 장치의 열화 상태를 나타내는 것이면 어느 것이라도 좋지만, 예를 들어 초기 용량에 대한 현재 용량의 비(현재 용량/초기 용량)를 이용할 수 있다. 혹은, 내부 저항의 값, 또는 그 밖의 종류의 값을 이용해도 된다.
SoH 산출부(159)는, 열화 상태 평가 데이터에 있어서, 당해 산출된 특징량에 대응하는 열화 상태값을 특정하고, 특정한 열화 상태값에 기초하여, 축전 장치의 열화 상태를 결정한다. 도 10에 열화 상태 평가 데이터의 예를 도시한다. 이 열화 상태 평가 데이터는, 특징량과 SoH(여기서는 현재 용량/초기 용량의 퍼센트 표시)를 대응지은 함수 Y=f(Vσ69-71)이다. Vσ69 -71은, 소정의 충전량 범위가 69보다 크고 71 미만일 때의 전압의 표준 편차를 나타낸다. 함수의 출력 Y는 SoH값을 나타내고 있다. 본 예에서는 도 9에 도시한 바와 같이, 표준 편차는 Vσ이기 때문에, Y=f(Vσ)에 의해 열화 상태값이 Y1로서 계산되어 있다.
여기서, 소정의 충전량 범위(평가 범위)에 속하는 대응 데이터의 전압값의 변동에 관한 특징량(상기 예에서는 표준 편차)으로부터 열화 상태를 평가할 수 있는 이유에 대하여 설명한다. 실행하는 충방전 명령값에 따라 축전 장치에 대하여 입력 또는 출력되는 전류는 상이하며, 축전 장치(전지 셀, 전지 모듈, 전지반 또는 축전지 등)의 내부 저항은 입력 또는 출력된 전류에 따라 변화한다. 이로 인해, 앞서 도시한 도 7의 (A)로부터도 이해되는 바와 같이, 충전량과 전압의 관계는 일정해지지 않는다(충전량과 전압의 관계는 1차 직선으로 되지 않는다). 또한, 축전 장치의 종류(형번 또는 재료 등) 및 열화 상태(SoH)에 따라, 충전량과 전압의 관계(QV 특성)에 있어서, 전압의 변동이 현저하게 나타나는 충전량 범위가 존재한다. 또한, 그 범위 내에서도, 입력 또는 출력되는 전류에 따라(실행되는 충방전 명령값에 따라), 또한, 충전량에 따라, 측정되는 전압은 변화한다.
따라서, 미리, 복수의 열화 상태의 축전 장치(동일한 종류의 축전 장치)에서, 예를 들어 동일한 패턴의 충방전 명령값군을 사용하여 충방전을 행하여 QV 데이터를 취득한다. 이때, 각 축전 장치의 초기 충전량 등의 조건은 동일하게 해도 된다. 그리고, 각 QV 데이터에서 전압의 변동이 열화 상태에 따라 크게 변화하는 충전량 범위를, 각 열화 상태간에서 공통으로 특정한다. 여기서, 충전량 범위를 좁은 범위로 특정함으로써, 전술한 본 실시 형태에 따라 대상 명령값 분포와 등가성을 판단하는 경우에 있어서, 당해 충전량 범위 내에서 충방전 명령값이 실행될 때의 충전량의 상이를 흡수할 수 있다. 그리고, 당해 충전량 범위에서 전압의 변동을 나타내는 특징량(표준 편차 등)과 열화 상태값을 대응지은 열화 평가 데이터를 작성하고, 또한, 이 충전량 범위에 속하는 충방전 지시군에 기초하여 기준 명령값 분포를 생성한다. 각 열화 상태에서 충전량 범위에 속하는 충방전 지시군은 동일(혹은 등가)하다고 간주하여, 어느 하나의 열화 상태에 대응하는 충전량 범위에 속하는 충방전 지시군의 분포를 기준 명령값 분포로서 채용해도 된다. 또한, 특정한 충전량 범위 내에서 충방전 명령값의 빈도가 동일(또는 등가)하게 되는 충방전 명령값군을 별도 준비하여 실행하여, 각 열화 상태의 축전 장치의 측정을 행하고, 마찬가지로 하여 열화 평가 데이터 및 기준값 명령값 분포를 생성해도 된다.
이와 같이 하여 생성된 열화 평가 데이터를 사용함으로써, 소정의 충전량 범위 내의 명령값 분포가 기준 명령값 분포와 등가인 충방전 명령값군이 제공된 경우에는, 상술한 처리에 의해 축전 장치의 열화 상태를 평가 가능하다.
유지 보수 계획부(160)는, SoH 산출부(159)에 의해 계산된 축전 장치의 열화 상태, 또는 정보 기억부(151) 및 전지 상태 기억부(154)에 기억된 정보, 또는 이들 양쪽에 기초하여 축전 장치의 상태에 관한 ESS 상태 정보를 생성한다. 유지 보수 계획부(160)는, ESS 상태 정보를, 통신 네트워크를 통하여 ESS 감시 시스템(301)에 송신한다.
ESS 상태 정보의 일례로서, 유지 보수 계획부(160)는, 축전 장치의 가동 가부에 관한 정보를 송신해도 된다. 구체적으로, 유지 보수 계획부(160)는, 축전 장치의 SoH에 기초하여 축전지(113)의 가동 가부를 판단한다. 예를 들어 SoH의 범위를 역치 A와 역치 B를 사용하여 3개로 구획하여, 역치 A 이하의 범위 1, 역치 A보다 크고 역치 B 이하의 범위 2, 역치 B 이상의 범위 3을 얻는다. 축전 장치의 SoH가 범위 1에 속하는 경우에는, 더 이상의 축전지(113)의 가동은 불가(즉, 축전지(113)는 수명을 다했다)하다고 판단하여, 고장 경고의 메시지를 ESS 감시 시스템(301)에 통지해도 된다. 범위 2에 속하는 경우에는, 아직 가동은 가능하지만, 유지 보수가 필요하다고 판단하여, 유지 보수 콜의 메시지를 ESS 감시 시스템(301)에 통지해도 된다. 범위 3에 속하는 경우에는, 축전지(113)는 정상이며, 앞으로도 가동 가능하다고 판단한다. 그 경우, ESS 감시 시스템(301)에는, 축전지(113)가 정상(고장이 없고, 유지 보수의 필요성도 아직 없음)이라는 취지의 메시지를 통지해도 되며, 그러한 통지를 특별히 행하지 않아도 된다.
여기서 설명한 가동 가부의 판단 방법은 일례이며, 별도의 판단 방법을 이용해도 된다. 예를 들어, 복수회의 열화 평가에 의해 복수의 SoH를 산출하고, 이들 SoH의 평균, 중앙값, 최댓값 또는 최솟값을 이용하여 가동 가부의 판단을 행해도 된다.
또한, 예를 들어 특징량(또는 SoH)의 천이로부터 가동 가부를 판단하는 상태 천이 모델을 생성해 두고, 당해 상태 천이 모델과, 복수회의 열화 평가에 의해 산출한 복수의 특징량(또는 복수의 SoH)에 기초하여 가동 가부의 판단을 행해도 된다.
또는, 로지스틱 회귀 분석 등에 의해 특징량으로부터 고장 확률을 판정하는 모델을 생성해 두고, 당해 모델과, 산출한 특징량으로부터 고장률을 산출하고, 당해 고장률의 값으로부터 가동 가부를 판단해도 된다. 여기서 예시한 것 이외의 방법으로 가동 가부를 판단하는 것도 물론 가능하다.
가동 가부에 관한 정보 외에, ESS 상태 정보로서 충방전 명령값 데이터(전력 명령값 데이터), 전압 데이터, 전류 데이터, 충전량 데이터, 온도 데이터를 송신해도 된다. 또한, 상기한 소정의 충전량 범위에서의 전압의 분포를 나타내는 전압 분포 데이터(전압 히스토그램) 또는 당해 전압 분포를 근사하는 정규 분포의 데이터를 송신해도 된다. 또한, 상기 소정의 충전량 범위에 속하는 충방전 명령값의 분포를 나타내는 명령값 분포 데이터, 또는 당해 명령값 분포를 근사하는 정규 분포의 데이터를 송신해도 된다. 또한, 열화 상태를 특정할 때 사용한 열화 상태 평가 데이터를 송신해도 된다. 또한, 금회 측정된 열화 상태(SoH)를 나타내는 정보를 송신해도 된다. 또한, QV 데이터를 송신해도 된다. 여기서 설명한 것 이외의 데이터를 송신해도 된다.
ESS 감시 시스템(301)은, ESS(101)로부터 ESS 상태 정보를 수신하고, ESS 상태 정보에 기초하여, 관리자가 축전지(113)의 상태를 평가하기 위한 화면(열화 상태 평가 화면)을 표시 장치에 표시한다. 또한, ESS 상태 정보에 가동 가부 정보가 포함되어 있을 때, 당해 가동 가부 정보에 따른 동작을 행해도 된다. 예를 들어 가동 가부 정보가 가동 불가를 나타내는 경우에는, 고장 경고의 메시지를 당해 화면에 표시해도 된다. 가동은 가능하지만, 유지 보수가 필요한 경우에는, 유지 보수 콜의 메시지를 화면에 표시해도 된다. 축전지(113)가 정상인 경우에는, 축전지(113)의 정상을 통지하는 메시지를 화면에 표시해도 된다. 화면에의 표시 외에, 스피커를 통하여 고장 경고, 유지 보수 콜, 또는 축전지(113)의 정상을 통지하는 메시지음을 출력해도 된다. 또한, 가동 불가는 적색, 가동 가능하지만 유지 보수가 필요한 경우에는 황색, 및 축전지(113)가 정상인 경우에는 녹색 등, 화면에 색을 표시(예를 들어 점등)시킴으로써, ESS(101)의 가동 상태를 통지해도 된다.
도 11에, ESS 감시 시스템(301)의 표시 장치에 표시되는 열화 상태 평가 화면의 예를 도시한다. 이 화면의 좌측에는, 충방전 명령값 데이터(전력 명령값 데이터), 전압 데이터, 전류 데이터, 충전량 데이터, 온도 데이터가 각각 경과 시간에 따라 표시되어 있다. 또한, 중앙에는, 전압 분포를 근사하는 정규 분포의 데이터와 QV 데이터가 표시되어 있다. 또한, 우측에는, 충방전 명령값의 분포를 근사하는 정규 분포의 데이터와, 열화 상태 평가 데이터가 표시되어 있다. 관리자는, 이 화면을 봄으로써, 축전지(113)의 상태를 감시할 수 있다. 열화 상태 평가 화면에, 각종 메시지를 표시하는 메시지 표시부가 배치되어도 된다. 메시지 표시부를 구비한 열화 상태 평가 화면의 예를 도 12에 도시한다. 축전지(113)의 상태에 따른 메시지를 메시지 표시부(202)에 표시한다. 예를 들어 축전지(113)가 가동 불가라고 판단된 경우에는, 「축전지(113)는 고장입니다」등, 고장 경고의 메시지를 표시한다. 도면에서의 「‥‥」은, 임의의 메시지가 표시되어 있는 상태를 표현하고 있다. 또한, 메시지는 팝업 표시 등, 별도의 형태로 표시되어도 된다.
여기서 특징량 산출부(158)는, 상술한 방법으로 산출한 특징량(전압 분포의 표준 편차)을 축전 장치의 온도에 따라 보정하고, 보정 후의 특징량을 SoH 산출부(159)에서 사용해도 된다. 이에 의해, 온도에 대한 전압 분포의 의존성을 고려할 수 있어, 보다 정밀도가 높은 열화 상태 추정이 가능하게 된다. 보정은, 예를 들어 이하의 식으로 행할 수 있다.
FV=α*EXP(1/T)*σ 식 (3)
FV: 보정 후의 열화 특징량
α: 온도 계수
T: 축전 장치(셀 또는 전지 모듈 또는 전지반 등)의 온도
σ: 어느 충전량 범위에 속하는 전압 분포의 표준 편차(즉 보정 전의 특징량)
어느 열화 상태의 축전 장치에 대하여, 복수의 온도마다, 특정 패턴의 충방전 명령값군에서 충방전을 행한 경우에 있어서의 소정의 충전량 범위 내에서 특징량(전압 분포의 표준 편차)의 산출을 행하여, 온도와 특징량의 관계를 나타내는 데이터(온도-특징량 데이터)를 얻는다. 마찬가지의 처리를, 상이한 열화 상태의 축전 장치에 대해서도 행하며, 각 처리에서는 축전 장치의 초기 충전량을 동일하게 해도 된다. 이어서, 복수의 열화 상태에 대한 온도-특징량 데이터에 기초하여, 어느 기준으로 되는 온도(기준 온도)에 대하여, 다른 온도에서의 각 열화 상태에서의 특징량을, 기준 온도의 각 열화 상태에서의 특징량과 일치 또는 근사시키도록 하는 온도 계수 α를, 상기 식 (3)의 형을 제약으로서 결정한다. 결정 방법은 최소 제곱법 등 어느 것이어도 된다. 이에 의해, 기준 온도 이외의 다른 온도마다 α의 값을 결정할 수 있다. 여기서는 기준 온도 이외의 다른 온도마다 α를 결정했지만, 이들 다른 온도에 공통인 α의 값을 결정해도 된다. 또한, EXP(1/T) 이외의 함수형을 사용해도 된다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른 축전 시스템의 동작 흐름도이다.
축전 시스템(101)은, 임의의 타이밍으로 축전 장치의 열화 상태 평가 처리를 개시한다. SCADA(201)로부터 수신하는 충방전 명령값을 축전지 평가부(114)의 정보 기억부(151)에 축적하고(302), 분석부(152)가 소정의 충전량 범위(평가 범위)에 속하는 충방전 명령값의 분포(대상 명령값 분포)를 생성한다(S303). 소정의 충전량 범위(평가 범위)에 속하는 충방전 명령값이 수신될 때마다 대상 명령값 분포를 갱신해도 되고, 일정 시간마다 당해 분포를 갱신해도 되며, 후술하는 스텝 305에서 "예"로 진행할 때, 당해 분포를 한번에 생성해도 된다.
한편, 축전 시스템의 충방전 제어부(111)는, SCADA(201)로부터 수신하는 충방전 명령값을 AC/DC 변환기(112)로의 충방전 명령으로 변환하여 출력하고, AC/DC 변환기(112)는 당해 충방전 명령에 따라 축전지(113)를 충방전시킨다. 축전지 평가부(114)는, 축전지(113)의 충반전시에 측정되는 전압, 전류, 온도 등의 전지 정보를 취득하고, 취득한 전지 정보를 정보 기억부(151)에 기억한다(301). QV 데이터 생성부(156)는, 처리 개시 후, 정보 기억부(151)에 기억된 전지 정보에 기초하여, 충전량과 전압값의 복수의 대응 데이터를 포함하는 QV 데이터를 생성하고(304), 분포 등가 판정부(153)는, 소정의 충전량 범위에 속하는 대응 데이터수(샘플수)가 소정값 이상 존재하는지를 검사한다(S305). 대응 데이터수가 소정값 미만인 경우에는, 스텝 301로 복귀하고, 대응 데이터수가 소정값 이상인 경우에는, 분포 등가 판정부(153)는, 대상 명령값 분포가 기준 명령값 분포와 등가인지를 판정한다. 양자가 등가가 아닌 경우에는, 스텝 301로 복귀한다. 양자가 등가인 경우에는, 특징량 산출부(158)가, 상기 소정의 충전량 범위 내의 대응 데이터의 전압값으로부터 전압값의 분포인 전압 분포(V 분포)를 생성하고, 당해 전압 분포로부터 전압값의 변동에 관한 특징량을 산출한다(307). 특징량으로서, 예를 들어 표준 편차 또는 분산 등을 계산한다.
SoH 산출부(159)는, 미리 제공된 열화 상태 평가 데이터에 기초하여, 특징량 산출부(158)에서 산출된 특징량으로부터 열화 상태(SoH)를 계산한다(308). 이때, 축전 장치의 온도와, 상기 식 (3)으로부터 특징량을 보정하고, 보정 후의 특징량과 열화 상태 평가 데이터로부터 SoH를 계산해도 된다.
유지 보수 계획부(160)는, SoH의 값에 기초하여, 축전 장치의 가동 상태를 판단하여, 가동 가능의 상태이면, 스텝 301로 복귀한다. 혹은 미리 정한 시간이 경과된 경우나, 관리자로부터 종료 지시가 제공된 경우 등, 소정의 종료 조건이 성립된 경우에는, 처리를 종료해도 된다. 또한, 가동 상태가 가동 가능의 상태이지만, 축전지의 남은 수명 기간 내에 유지 보수의 필요가 있다고 판단된 경우에는, 유지 보수 콜의 메시지를 ESS 감시 시스템(301)에 송신하고(311), 스텝 301로 복귀한다. 혹은 상기 소정의 종료 조건이 성립된 경우에는, 처리를 종료해도 된다. 또한, 가동 상태가 가동 불가일 때에는, 고장 경고의 메시지를 ESS 감시 시스템(310)에 송신하고(310), 본 처리를 종료한다.
본 실시 형태에서는 기준 명령값 분포가 1개만 준비되었지만, 복수의 기준 명령값 분포와 복수의 열화 상태 평가 데이터를 준비해 둠으로써, 여러가지 충방전 패턴의 충방전 명령값군에 대응 가능하다. 이 경우, 대상 명령값 분포가 복수의 기준 명령값 분포의 각각과 등가인지를 판정하여, 등가라고 판정된 기준 명령값 분포에 대응하는 열화 상태 평가 데이터를 사용하여 열화 평가를 행하면 된다.
또한, 소정의 충전량 범위를 2 이상 설정하고, 각 충전량 범위에 대응하는 기준 명령값 분포와 열화 상태 평가 데이터를 준비해도 된다. 이 경우, 충전량 범위마다, 상술한 본 실시 형태의 처리를 행하고, 명령값 분포와 기준 지정값 분포가 등가라고 판단된 충전량 범위에 기초하여, 전술한 처리를 행해도 된다. 복수의 충전량 범위에서 양쪽 분포가 등가라고 판단된 경우에는, 어느 하나의 충전량 범위에 대응하는 열화 상태(SoH)를 채용해도 되고, 최초로 양쪽 분포가 등가라고 판단된 쪽의 충전량 범위에 대응하는 열화 상태를 채용해도 되며, 복수의 열화 상태를 종합 판단해도 된다. 예를 들어 복수의 SoH의 평균, 중앙값, 최댓값, 최솟값 등을 채용해도 되며, 이 이외의 방법이어도 된다. 혹은, 등가의 기준 명령값 분포가 복수 존재하는 경우에는, 예를 들어 가장 등가의 기준 명령값 분포(전술한 검정에서 t0이 가장 큰 것 등)를 선택해도 된다.
본 실시 형태에서는, 대상 명령값 분포는, 소정의 충전량 범위에 속하는 충방전 명령값(전력 명령값)의 분포였지만, 다른 형태로서, 충방전 명령값의 시간에 따른 1차 미분값(dP/dt)의 분포여도 된다. 이 경우, 기준 명령값 분포도, 예를 들어 충방전 명령값의 시간에 따른 1차 미분과 빈도의 기준으로 되는 관계를 나타내는 분포로 하고, 필요에 따라, 이제까지의 설명의 충방전 명령값을, 충방전 명령값의 시간에 따른 1차 미분값으로 바꿔 읽음으로써, 이제까지와 마찬가지로 하여 처리를 실시할 수 있다. 이에 의해, 전력 변화의 등가성을 담보할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 전력 계통(401)의 주파수 변동 억제 등, 전력 계통(401)에 대하여 입출력하는 전류(충방전 전류)가 연속적으로 가변하는 축전 시스템(101)(ESS)에 있어서, 주파수 변동 억제 등 ESS로서의 기능을 가동시키면서(축전 시스템(101)을 정지시키지 않고), 축전 시스템(101)의 전지 상태를 평가하는 것이 가능하게 된다.
도 14는, 본 발명의 실시 형태에 따른 축전 시스템에서의 축전지 평가부(114) 및 충방전 제어부(111)의 하드웨어 구성예를 도시한다. 도 14의 하드웨어 구성은 CPU(61), 입력부(62), 표시부(63), 통신부(64), 주기억부(65), 외부 기억부(66)를 구비하고, 이들은 버스(67)에 의해 서로 통신 가능하게 접속된다.
입력부(62)는, 축전지(113)에서 측정된 전지 정보를 배선 등을 통하여 취득한다. 출력부(63)는, AC/DC 변환기(112)에 충방전 명령을 출력한다. 통신부(64)는 무선 또는 유선의 통신 수단을 포함하고, SCADA(201) 및 ESS 감시 시스템(301)과, 각각 소정의 통신 방식으로 통신을 행한다. 입력부(62), 출력부(63) 및 통신부(64)는, 각각 별개의 집적 회로 등의 회로를 포함하여도 되고, 단일의 집적 회로 등의 회로를 포함하여도 된다.
외부 기억부(66)는, 예를 들어 HDD, SSD, 메모리 장치, CD-R, CD-RW, DVD- RAM, DVD-R 등의 기억 매체 등을 포함한다. 외부 기억부(66)는, 축전지 평가부 및 충방전 제어부의 기능을 프로세서인 CPU(61)에 실행시키기 위한 프로그램을 기억하고 있다. 또한, 정보 기억부(151) 및 전지 상태 기억부(154)도 외부 기억부(66)에 포함된다. 여기서는, 외부 기억부(66)를 1개만 나타내고 있지만, 복수 존재해도 상관없다.
주기억부(65)는, CPU(61)에 의한 제어하에서, 외부 기억부(66)에 기억된 제어 프로그램을 전개하고, 당해 프로그램의 실행시에 필요한 데이터, 당해 프로그램의 실행에 의해 발생한 데이터 등을 기억한다. 주기억부(65)는, 예를 들어 휘발성 메모리(DRAM, SRAM 등) 또는 불휘발성 메모리(NAND 플래시 메모리, MRAM 등) 등, 임의의 메모리 또는 기억부를 포함한다. 주기억부(65)에 전개된 제어 프로그램이 CPU(61)에 의해 실행됨으로써, 축전지 평가부(114) 및 충방전 제어부(111)의 기능이 실행된다.
본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
101: 축전 시스템
114: 축전지 평가부
151: 정보 기억부
152: 분석부
153: 분포 등가 판정부
154: 전지 상태 기억부
156: 데이터 생성부
158: 특징량 산출부
159: SoH 산출부
160: 유지 보수 계획부
155: 기준 분포 데이터베이스
111: 충방전 제어부
112: AC/DC 변환기
113: 축전지
114: 축전지 평가부
201: SCADA
301: ESS 감시 시스템
401: 전력 계통
402: 변압기

Claims (12)

  1. 충방전 명령값에 따라 충방전 제어되는 축전 장치의, 상기 충방전 명령값의 실행에 따라 측정되는 전압값을 취득하고, 취득한 전압값에 기초하여 상기 축전 장치의 충전량과 상기 전압값의 대응 데이터를 생성하는 데이터 생성부와,
    제1 충전량 범위에 속하는 상기 축전 장치의 충전량이 얻어진 상기 충방전 명령값인 제1 충방전 명령값의 분포가 소정의 조건을 만족하는지를 판정하여, 상기 제1 충방전 명령값의 상기 분포가 상기 소정의 조건을 만족할 경우, 상기 제1 충전량 범위에 속하는 상기 축전 장치의 충전량에 대응하는 상기 축전 장치의 전압값을 상기 대응 데이터에 기초하여 특정하고, 특정한 상기 전압값의 분포에 기초하여, 상기 축전 장치의 열화 상태를 평가하는 열화 평가부
    를 구비한, 축전지 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 충방전 명령값의 분포가, 충방전 명령값의 기준 분포와 등가인지를 판정하여, 상기 제1 충방전 명령값의 분포가 상기 기준 분포와 등가인 경우, 상기 소정의 조건이 만족된다고 판정하는 판정부를 구비한, 축전지 평가 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 판정부는, 상기 제1 충방전 명령값의 분포가 상기 기준 분포와 등가인지 여부를 t 검정에 의해 판정하는, 축전지 평가 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전압값의 분포로서, 상기 전압값의 변동에 관한 특징량을 산출하는 특징량 산출부를 더 구비하고,
    상기 열화 평가부는, 상기 특징량에 기초하여 상기 축전 장치의 열화 상태를 평가하는, 축전지 평가 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열화 평가부는, 상기 특징량과 상기 축전 장치의 열화 상태값을 대응지은 열화 상태 평가 데이터에 기초하여, 상기 축전 장치의 열화 상태값을 취득하고, 상기 열화 상태값에 기초하여 상기 축전 장치의 열화 상태를 결정하는, 축전지 평가 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 특징량은, 상기 전압값의 표준 편차, 분산, 또는 상기 표준 편차 및 상기 분산 중 하나에 기초하는 값인, 축전지 평가 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 특징량 산출부는, 상기 축전 장치의 온도 정보를 더 이용하여, 상기 특징량을 산출하는, 축전지 평가 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충방전 명령값은 충방전 전력값을 지정하고 있고,
    상기 제1 충방전 명령값의 분포는, 상기 제1 충방전 명령값의 시간에 따른 1차 미분값의 분포인, 축전지 평가 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열화 평가부는, 상기 축전 장치의 상기 열화 상태에 따른 정보를, 상기 축전 장치에 대한 감시 시스템에 통신 네트워크를 통하여 송신하는, 축전지 평가 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전 장치는,
    셀,
    복수의 상기 셀을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 접속한 모듈,
    복수의 상기 모듈을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 접속한 전지반, 또는
    복수의 상기 전지반을 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 접속한 전지 어레이인, 축전지 평가 장치.
  11. 복수의 셀을 포함하는 복수의 모듈을 구비하는 적어도 1개의 전지반을 갖는 축전지와,
    충방전 명령값에 따라, 상기 축전지의 충방전 제어를 행하는 충방전 제어부와,
    상기 셀, 상기 모듈 또는 상기 전지반인 축전 장치의 상기 충방전 명령값의 실행에 따라 측정되는 전압값을 취득하고, 취득한 전압값에 기초하여, 상기 축전 장치의 충전량과 상기 전압값의 대응 데이터를 생성하는 데이터 생성부와,
    제1 충전량 범위에 속하는 상기 축전 장치의 충전량이 얻어진 상기 충방전 명령값인 제1 충방전 명령값의 분포가 소정의 조건을 만족하는지를 판정하여, 상기 제1 충방전 명령값의 상기 분포가 상기 소정의 조건을 만족할 경우, 상기 제1 충전량 범위에 속하는 상기 축전 장치의 충전량에 대응하는 상기 축전 장치의 전압값을 상기 대응 데이터에 기초하여 특정하고, 특정한 상기 전압값의 분포에 기초하여, 상기 축전 장치의 열화 상태를 평가하는 열화 평가부
    를 구비한, 축전 시스템.
  12. 충방전 명령값에 따라 충방전 제어되는 축전 장치의 상기 충방전 명령값의 실행에 따라 측정되는 전압값을 취득하고, 취득한 전압값에 기초하여, 상기 축전 장치의 충전량과 상기 전압값을 대응지은 대응 데이터를 생성하는 대응 데이터 생성 스텝과,
    제1 충전량 범위에 속하는 상기 축전 장치의 충전량이 얻어진 상기 충방전 명령값인 제1 충방전 명령값의 분포가 소정의 조건을 만족하는지를 판정하여, 상기 제1 충방전 명령값의 상기 분포가 상기 소정의 조건을 만족할 경우, 상기 제1 충전량 범위에 속하는 상기 축전 장치의 충전량에 대응하는 상기 축전 장치의 전압값을 상기 대응 데이터에 기초하여 특정하고, 특정한 상기 전압값의 분포에 기초하여, 상기 축전 장치의 열화 상태를 평가하는 열화 평가 스텝
    을 구비한, 축전지 평가 방법.
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