WO2015029831A1

WO2015029831A1 - 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

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Publication number: WO2015029831A1
Application number: PCT/JP2014/071600
Authority: WO
Inventors: 福原基広
Original assignee: 日本碍子株式会社
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2015-03-05
Also published as: EP3040733A4; EP3040733A1; JPWO2015029831A1; JP6166785B2; US10203376B2; EP3040733B1; US20160169977A1; CN105492917A; CN105492917B

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。モジュール列に含まれる複数のモジュールのうち、ブロック電圧値と列電流値との相関性が無くなっ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、ブロック電圧値と一次遅れのブロック電圧値との差が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（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、少なくとも最新の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（５８）と、を有する。

Description

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

　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り、約３００℃の温度に加熱されると、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値として出力する電圧計測部と、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して列電流値として出力する列電流計測部と、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、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性が無くなっ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、前記ブロック電圧値とその一次遅れのブロック電圧値との差が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。また、システム規模が大きくなると、それに応じて監視対象のブロック数も増加するため、短絡による電圧低下を全ブロックのブロック電圧の変化から捉えるのは、さらに困難となる。

　また、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等による一時的なブロック電圧値の低下を、少なくとも１つの単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧値が降下したものとして誤検出する場合がある。

　しかし、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。その結果、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。

　しかも、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等による一時的なブロック電圧値の低下があっても、一時的にブロック電圧値が降下したものとして誤検出することがなくなる。なぜなら、このようなケースは、ブロック電圧値と列電流値との相関性は維持されているため、検出対象から外すことができるからである。

　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。

［２］　第１の本発明において、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性を判定する相関性判定部を有し、前記相関性判定部は、予め設定された一定期間にサンプリングされた前記ブロック電圧値とその一次遅れのブロック電圧値との差を累算する電圧差分累算部と、前記一定期間にサンプリングされた前記列電流値とその一次遅れの列電流値との差を累算する電流差分累算部と、前記電圧差分累算部にて得られた電圧差分累算値を、前記電流差分累算部にて得られた電流差分累算値で除算して、前記一定期間における相関係数を得る相関係数演算部とを有し、前記相関係数演算部にて得られた相関係数が予め設定された範囲から逸脱している場合に、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性が無くなったと判定してもよい。これにより、簡単な計算で済み、ブロック電圧値と列電流値との相関性の有無を容易に、且つ、迅速に得ることができる。演算速度の高速化をも図ることができる。

［３］　この場合、前記予め設定された範囲は、前記ブロックのＩＶ特性に基づいて設定されていてもよい。これにより、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性の判定が容易になる。

［４］　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。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。

［５］　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。

［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値として出力する電圧計測ステップと、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して列電流値として出力する列電流計測ステップと、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性が無くなっ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、前記ブロック電圧値とその一次遅れのブロック電圧値との差が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、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性を判定する相関性判定ステップを有し、前記相関性判定ステップは、予め設定された一定期間にサンプリングされた前記ブロック電圧値とその一次遅れのブロック電圧値との差を累算する電圧差分累算ステップと、前記一定期間にサンプリングされた前記列電流値とその一次遅れの列電流値との差を累算する電流差分累算ステップと、前記電圧差分累算ステップにて得られた電圧差分累算値を、前記電流差分累算ステップにて得られた電流差分累算値で除算して、前記一定期間における相関係数を得る相関係数演算ステップとを有し、前記相関係数演算ステップにて得られた相関係数が予め設定された範囲から逸脱している場合に、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性が無くなったと判定してもよい。

［９］　この場合、前記予め設定された範囲は、前記ブロックのＩＶ特性に基づいて設定されていてもよい。

［１０］　第２の本発明において、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されてもよい。

［１１］　第２の本発明において、前記電圧しきい値は、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が選択されてもよい。

［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値として出力する電圧計測部と、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して列電流値として出力する列電流計測部とを有する二次電池システムを、前記ブロック電圧値と前記列電流値との相関性が無くなっ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、前記ブロック電圧値とその一次遅れのブロック電圧値との差が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。

二次電池システムと、本実施の形態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を示す構成図である。モジュールに含まれる電池構成体を示す等価回路図である。情報送信部の構成を示すブロック図である。送信ファイルのフォーマットの一例を示す説明図である。情報取得部の構成を情報送信部と共に示すブロック図である。第１電圧比較回路、相関性判定回路（第２電圧比較回路、電流比較回路等）及び時間比較回路の構成を示すブロック図である。警告情報データのフォーマットの一例を示す説明図である。情報取得部、モジュール特定部及び通報受信部での処理動作の一例を示すフローチャートである。情報取得部の相関性判定部での処理動作の一例を示すフローチャートである。

　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９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、５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、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秒～２秒のうちから任意に選択された時間間隔（例えば２００ｍｓｅｃ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（列電流値Ｉ）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）、現在の列電流値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のフォーマットは、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のフォーマットについてみると、図４に示すように、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の現在の列電流値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に関する情報は、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、以下の情報等である。
　　（ａ１）　第１番目のブロック２６の識別番号（Ｂ１）
　　（ａ２）　第１番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ
　　（ａ３）　第２番目のブロック２６の識別番号（Ｂ２）
　　（ａ４）　第２番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ
　　（ａ５）　第３番目のブロック２６の識別番号（Ｂ３）
　　（ａ６）　第３番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ
　　（ａ７）　第４番目のブロック２６の識別番号（Ｂ４）
　　（ａ８）　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、ブロック電圧値と列電流値との相関性が無くなったモジュール列２４について、以下の条件に適合するブロック２６を収容したモジュール２２の情報を取得する。
　　（ｂ１）　上述の相関性が無くなった時点を中心として、その前後の予め設定された時間内であること。
　　（ｂ２）　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、現在のブロック電圧値Ｖと一次遅れのブロック電圧値Ｖｒとの差（電圧差分値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

　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、相関性判定部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第１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。

　第１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（電圧差分値ΔＶ）をとる。電圧差分値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２００ｍｓｅｃ）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。

　相関性判定部７８は、図５に示すように、複数のブロック２６（図２参照）に対応して設置された複数の相関性判定回路９２を有する。

　相関性判定回路９２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、第２電圧比較回路９４と、電流比較回路９６と、電圧差分累算部９８と、電流差分累算部１００と、相関係数演算部１０２と、判定部１０４とを有する。

　第２電圧比較回路９４は、上述した第１電圧比較回路８８と同様に、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（電圧差分値ΔＶ）をとる。

　電流比較回路９６は、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の列電流値Ｉとその一次遅れの列電流値Ｉｒとの差（電流差分値ΔＩ）をとる。

　上述の第２電圧比較回路９４及び電流比較回路９６における各一次遅れ関数１－ｅ^-(t/TL)のｔ及びＴＬは、第１電圧比較回路８８と同様の値を選択することができる。すなわち、ｔは１監視周期（例えば２００ｍｓｅｃ）を選択することができる。時定数ＴＬは、例えば４０秒を選択することができる。もちろん、第１電圧比較回路８８とは別の値を選択してもよい。例えば第１電圧比較回路８８での一次遅れ関数のｔを例えば１秒とし、第２電圧比較回路９４及び電流比較回路９６での一次遅れ関数のｔを例えば２００ｍｓｅｃとしてもよい。なお、上述の第２電圧比較回路９４は、一次遅れ関数が同じであれば、第１電圧比較回路８８で兼用してもよい。

　電圧差分累算部９８は、予め設定された一定期間Ｔｃにサンプリングされたブロック電圧値Ｖとその一次遅れのブロック電圧値Ｖｒとの差（電圧差分値ΔＶ）の合計を演算する。すなわち、第２電圧比較回路９４から順次出力される電圧差分値ΔＶを一定期間Ｔｃにわたって累算して電圧差分累算値ΣΔＶを得る。一定期間Ｔｃとしては、サンプリング数が１０以上３０以下の範囲内である例えば３～５秒を選択することができる。

　電流差分累算部１００は、一定期間Ｔｃにサンプリングされた列電流値Ｉとその一次遅れの列電流値Ｉｒとの差（電流差分値ΔＩ）の合計を演算する。すなわち、電流比較回路９６から順次出力される電流差分値ΔＩを予め設定された一定期間Ｔｃにわたって累算して電流差分累算値ΣΔＩを得る。

　相関係数演算部１０２は、電圧差分累算部９８にて得られた電圧差分累算値ΣΔＶを、電流差分累算部１００にて得られた電流差分累算値ΣΔＩで除算（ΣΔＶ／ΣΔＩ）して、一定期間Ｔｃにおける相関係数Ｒａを得る。

　判定部１０４は、相関係数演算部１０２にて得られた相関係数Ｒａが予め設定されたしきい値範囲Ｒｔｈから逸脱している場合に、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性が無くなったと判定し、当該ブロック２６に対応する時間比較回路９０に時間比較指示信号Ｓｃを出力する。しきい値範囲Ｒｔｈは、ブロック２６のＩＶ特性に基づいて設定することが好ましい。

　時間比較部８０（図５参照）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以下の通りである。すなわち、図６に示すように、対応する第１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相関性判定回路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。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（ｃ１）～（ｃ３）のいずれか１つである場合は、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。
　　（ｃ１）　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。
　　（ｃ２）　対応する第１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。
　　（ｃ３）　対応する相関性判定回路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１０６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。
　　（ｄ１）　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）
　　（ｄ２）　モジュール２２の識別番号（モジュール情報）
　　（ｄ３）　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１０６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１０６をスタック方式（後入れ先出し方式）のメモリ１０８に格納する。これにより、メモリ１０８から警告情報データ１０６を取り出す際に、最新の警告情報データ１０６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１０６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１１０とプリンタ１１２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１１０に表示され、さらに、プリンタ１１２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、異常情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１０６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１０８に格納されている最新の警告情報データ１０６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１１０やプリンタ１１２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１１０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及び図９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における電圧比較部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（電圧差分値ΔＶ）をとる。

　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、電圧差分値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の相関性判定部７８は、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性の判定処理を行う。相関性判定部７８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（電圧差分値ΔＶ）と、列電流値Ｉとその一次遅れの列電流値Ｉｒとの差（電流差分値ΔＩ）とに基づいて、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性を判定する。

　具体的には、全ブロック２６について、図９に示すステップ５ａ～５ｆに示す処理を行う。すなわち、図９のステップ５ａにおいて、電圧差分累算部９８は、予め設定された一定期間Ｔｃにサンプリングされたブロック電圧値Ｖとその一次遅れのブロック電圧値Ｖｒとの差（電圧差分値ΔＶ）を累算して電圧差分累算値ΣΔＶを得る。ステップ５ｂにおいて、電流差分累算部１００は、一定期間Ｔｃにサンプリングされた列電流値Ｉとその一次遅れの列電流値Ｉｒとの差（電流差分値ΔＩ）を累算して電流差分累算値ΣΔＩを得る。ステップ５ｃにおいて、相関係数演算部１０２は、電圧差分累算値ΣΔＶを電流差分累算値ΣΔＩで除算して、一定期間Ｔｃにおける相関係数Ｒａを得る。ステップ５ｄにおいて、判定部１０４は、相関係数演算部１０２にて得られた相関係数Ｒａと予め設定されたしきい値範囲Ｒｔｈとを比較する。ステップＳ５ｅにおいて、相関係数Ｒａがしきい値範囲Ｒｔｈから逸脱していると判別された場合は、ステップ５ｆに進み、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性が無くなったと判定して、該当ブロックに対応する時間比較回路９０に時間比較指示信号Ｓｃを出力する。

　図８のメインルーチンに戻り、次のステップＳ６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Ｓ７において、入力時点間の時間的長さＴａが所定時間Ｔｂ以内であると判別された場合は、ステップＳ８に進み、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１０６を作成する。具体的には、下記情報等を登録した警告情報データ１０６を作成する。
　　（ｅ１）　現在の日付、時刻
　　（ｅ２）　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）
　　（ｅ３）　モジュール２２の識別番号（モジュール情報）
　　（ｅ４）　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１０６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１１０とプリンタ１１２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１０６をスタック方式（後入れ先出し方式）のメモリ１０８に格納する。

　ステップＳ１１での処理が終了した段階、あるいは、ステップＳ７において、入力時点間の時間的長さＴａが所定時間Ｔｂを超えていると判別された場合は、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１０８に格納されている最新の警告情報データ１０６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１１０やプリンタ１１２に出力する。

　そして、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。

　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、以下のような効果を奏する。

　すなわち、通常、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のブロック電圧値Ｖが急峻に低下するが、数分経過した段階で、短絡前の電圧に戻る場合がある。また、システム規模が大きくなると、それに応じて監視対象のブロック数も増加するため、短絡による電圧低下を全ブロック２６のブロック電圧値Ｖの変化から捉えるのは、さらに困難となる。

　また、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等による一時的なブロック電圧値Ｖの低下を、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値Ｖが降下したものとして誤検出する場合がある。

　しかし、本実施の形態では、モジュール列２４に含まれる複数のモジュール２２のうち、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性が無くなっ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、ブロック電圧値Ｖと一次遅れのブロック電圧値Ｖｒとの差（電圧差分値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。その結果、ブロック電圧値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。

　特に、予め設定された一定期間Ｔｃにサンプリングされたブロック電圧値Ｖとその一次遅れのブロック電圧値Ｖｒとの差（電圧差分値ΔＶ）を累算し、一定期間Ｔｃにサンプリングされた列電流値Ｉとその一次遅れの列電流値Ｉｒとの差（電流差分値ΔＩ）を累算し、得られた電圧差分累算値ΣΔＶを電流差分累算値ΣΔＩで除算して、一定期間Ｔｃにおける相関係数Ｒａを得るようにしている。そして、得られた相関係数Ｒａが予め設定されたしきい値範囲Ｒｔｈから逸脱している場合に、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性が無くなったと判定している。これにより、簡単な計算で済み、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性の有無を容易に、且つ、迅速に得ることができる。演算速度の高速化をも図ることができる。

　さらに、以下のような各種調整等による一時的なブロック電圧値Ｖの低下があっても、ブロック電圧値Ｖと列電流値Ｉとの相関性は維持されているため、このようなケースを検出対象から外すことができ、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値Ｖが降下したものとして誤検出することがなくなる。
　　（ｆ１）　電力系統の周波数調整
　　（ｆ２）　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
　　（ｆ３）　電力系統の需用電力と供給電力の調整

　しかも、取得したモジュール２２の情報に基づいて警告情報データ１０６を作成し、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１０６に対応するモジュール２２を、異常発生したモジュールとして特定している。その結果、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、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、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。そのため、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。

　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

　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値（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）が直列に接続されたモジュール列（２４）の電流を計測して列電流値（Ｉ）として出力する列電流計測部（６４）と、
　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、前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性が無くなっ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、前記ブロック電圧値（Ｖ）とその一次遅れのブロック電圧値（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）のモジュール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、
　前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性を判定する相関性判定部（７８）を有し、
　前記相関性判定部（７８）は、
　予め設定された一定期間にサンプリングされた前記ブロック電圧値（Ｖ）とその一次遅れのブロック電圧値（Ｖｒ）との差（ΔＶ）を累算する電圧差分累算部（９８）と、
　前記一定期間にサンプリングされた前記列電流値（Ｉ）とその一次遅れの列電流値（Ｉｒ）との差（ΔＩ）を累算する電流差分累算部（１００）と、
　前記電圧差分累算部（９８）にて得られた電圧差分累算値（ΣΔＶ）を、前記電流差分累算部（１００）にて得られた電流差分累算値（ΣΔＩ）で除算して、前記一定期間における相関係数（Ｒａ）を得る相関係数演算部（１０２）と、を有し、
　前記相関係数演算部（１０２）にて得られた相関係数（Ｒａ）が予め設定された範囲から逸脱している場合に、前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性が無くなったと判定することを特徴とする装置。
　請求項２記載の装置において、
　前記予め設定された範囲は、前記ブロック（２６）のＩＶ特性に基づいて設定されてい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、
　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１～４のいずれか１項に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１～５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値（Ｖ）として出力する電圧計測ステップと、
　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）の電流を計測して列電流値（Ｉ）として出力する列電流計測ステップと、
　前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性が無くなっ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、前記ブロック電圧値（Ｖ）とその一次遅れのブロック電圧値（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（２２）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方法。
　請求項７記載の方法において、
　前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性を判定する相関性判定ステップを有し、
　前記相関性判定ステップは、
　予め設定された一定期間にサンプリングされた前記ブロック電圧値（Ｖ）とその一次遅れのブロック電圧値（Ｖｒ）との差（ΔＶ）を累算する電圧差分累算ステップと、
　前記一定期間にサンプリングされた前記列電流値（Ｉ）とその一次遅れの列電流値（Ｉｒ）との差（ΔＩ）を累算する電流差分累算ステップと、
　前記電圧差分累算ステップにて得られた電圧差分累算値（ΣΔＶ）を、前記電流差分累算ステップにて得られた電流差分累算値（ΣΔＩ）で除算して、前記一定期間における相関係数（Ｒａ）を得る相関係数演算ステップとを有し、
　前記相関係数演算ステップにて得られた相関係数（Ｒａ）が予め設定された範囲から逸脱している場合に、前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性が無くなったと判定することを特徴とする方法。
　請求項８記載の方法において、
　前記予め設定された範囲は、前記ブロック（２６）のＩＶ特性に基づいて設定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、
　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７～１０のいずれか１項に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値（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）が直列に接続されたモジュール列（２４）の電流を計測して列電流値（Ｉ）として出力する列電流計測部（６４）とを有する二次電池システム（１０）を、
　前記ブロック電圧値（Ｖ）と前記列電流値（Ｉ）との相関性が無くなっ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、前記ブロック電圧値（Ｖ）とその一次遅れのブロック電圧値（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（２２）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。