WO2021162077A1 - 蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置 - Google Patents

蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置 Download PDF

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中村 秀人
田中 彰
新垣 雅進
吉田 英明
渉 手塚
佐藤 彰洋
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古河電気工業株式会社
古河電池株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a deterioration determination device for a storage battery system, a deterioration determination method for a storage battery system, a storage battery system, and a storage battery monitoring device.
  • the present invention relates to a system deterioration determination device, a storage battery system deterioration determination method, a storage battery system, and a storage battery monitoring device.
  • the storage batteries When using a storage battery, in order to obtain the desired voltage and capacity, the storage batteries may be connected in series to form a storage battery row, and each storage battery row may be connected in parallel to form a storage battery system. be.
  • an abnormality such as an internal short circuit or internal liquid entanglement occurs in some of the storage battery systems
  • the internal resistance of the storage battery row including the abnormal storage battery increases or decreases compared to the other storage battery rows, resulting in over-discharge. Deterioration may be accelerated due to a state or overcharged state.
  • the storage battery is a bipolar lead-acid battery
  • the temperature at the center tends to rise due to the structure in which the electrodes are laminated, and since the temperature differs for each storage battery, the progress of deterioration differs for each storage battery, resulting in temperature deterioration and deterioration. Internal short circuit, internal liquid entanglement, etc. may occur due to the progress, and deterioration may be accelerated. Therefore, when a bipolar lead-acid battery is used as a storage battery system, it is necessary to determine whether or not the storage battery constituting the storage battery system is deteriorated and replace the deteriorated storage battery in advance before an abnormality occurs.
  • the charging current (Ic) of each storage battery row is measured, and the relative comparison of the measured charging current (Ic) of each storage battery row, or the charging current (Ic) at the initial stage of use and the charging current (Ic) after the lapse of use is used. It has been proposed to determine deterioration such as internal short circuit and internal liquid entanglement of a specific storage battery row based on the difference between the above and the above (Patent Document 1).
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device of a conventional storage battery system.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a state in which two storage battery rows in a deterioration determination device of a conventional storage battery system are installed in the same storage battery rack.
  • FIG. 10 is a graph showing the time change of the charging current (Ic) when two storage battery rows in the deterioration determination device of the conventional storage battery system are installed in the same storage battery rack and the storage batteries are charged.
  • a plurality of storage batteries 100 8 in FIG. 8) are connected in series to form a storage battery row 200, and a plurality of storage battery rows 200 (in FIG. 8).
  • the first storage battery row 200-1, the second storage battery row 200-2, the third storage battery row 200-3, and the fourth storage battery row 200-4) are connected in parallel to form the assembled battery 600.
  • the assembled battery 600 is connected to an AC / DC converter (PCS: Power Conditioning System) 500.
  • PCS Power Conditioning System
  • a current sensor 400 for measuring the charge / discharge current is installed between the storage battery row 200 and the AC / DC converter 500, and the measurement information of the current sensor 400 is transmitted to the storage battery monitoring device (BMU: Battery Management Unit) 300. Entered.
  • the storage battery monitoring device 300 transfers the charging current (Ic) between the storage battery rows 200 to each other from the value of the charging current (Ic) input from the current sensor 400 installed in each storage battery row 200.
  • the degree of variation in the charging current (Ic), the charging current (Ic) of each storage battery row 200 at the initial stage of installing the storage battery system, and the charging current (Ic) of each storage battery row 200 after the lapse of use are compared.
  • the deterioration determination device 110 of the conventional storage battery system determines whether or not deterioration that may lead to abnormalities such as an internal short circuit or internal liquid entanglement has occurred in the storage battery 100 when the assembled battery 600 is charged.
  • the first storage battery row 200-1 and the second storage battery row 200-2 are in the lower row, the first storage battery row 200-1 is in the lower row, and the second storage battery row 200-2 is in the upper row.
  • a temperature distribution mainly derived from the charging of the assembled battery 600 is generated in the storage battery rack 700. That is, the temperature of the storage battery 100 of the second storage battery row 200-2 installed in the upper stage of the storage battery rack 700 is higher than that of the storage battery 100 of the first storage battery row 200-1 installed in the lower stage of the storage battery rack 700. It tends to be higher. Therefore, when charging the storage battery 100, the charging current (Ic) of the second storage battery row 200-2 tends to be larger than that of the first storage battery row 200-1.
  • FIG. 10 the arrangement of the first storage battery row 200-1 and the second storage battery row 200-2 shown in FIG. 9, that is, the first storage battery row 200-1 is at the bottom and the second storage battery row 200-2 is shown.
  • the average temperature during charging of the storage battery 100 was about 2 ° C. higher in the second storage battery row 200-2 than in the first storage battery row 200-1.
  • the charging current (Ic) of the second storage battery row 200-2 is the first storage battery row 200-1. It is larger than the charging current (Ic).
  • the charging current (Ic) of the first storage battery row 200-1 is larger than the charging current (Ic) of the second storage battery row 200-2. ..
  • the assembled battery when the presence or absence of deterioration of the storage battery 100 of the storage battery system is determined from the charging current (Ic) in a state where the temperature distribution is generated between the storage battery rows 200 of the storage battery system constituting the assembled battery 600, the assembled battery
  • the storage battery 100 of the storage battery system constituting the 600 is not deteriorated, such as an internal short circuit or an internal liquid entanglement, which may lead to an abnormality, it is erroneously determined that the deterioration has occurred, or the assembled battery 600
  • the storage battery 100 of the storage battery system constituting the above has deteriorated, such as an internal short circuit or internal liquid entanglement, which may lead to abnormalities, it may be erroneously determined that the deterioration has not occurred.
  • rice field when the presence or absence of deterioration of the storage battery 100 of the storage battery system is determined from the charging current (Ic) in a state where the temperature distribution is generated between the storage battery rows 200 of the storage battery system constituting the assembled battery 600,
  • the internal resistance of the storage battery row 200 becomes large in the first place. In some cases, it may be difficult to determine that deterioration that leads to the above abnormality has occurred.
  • an object of the present invention is to provide a storage battery system deterioration determination device, a storage battery system deterioration determination method, a storage battery system, and a storage battery monitoring device in which the deterioration determination accuracy of the storage battery system is improved.
  • a storage battery row in which a plurality of storage batteries are connected in series is divided into a plurality of storage battery row blocks, and when charging or discharging of the storage batteries constituting the storage battery system is stopped, each storage battery row block is divided into a storage battery row.
  • the circulating current generated between the storage battery rows is generated by a voltage difference or the like caused by a difference in charging characteristics of each storage battery row.
  • a storage battery row in which a plurality of storage batteries are connected in series is a deterioration determination device for a storage battery system in which a plurality of storage batteries are connected in parallel.
  • the storage battery is a bipolar lead-acid battery.
  • the storage battery systems are connected to a plurality of storage battery rows by connecting the storage battery rows in a plurality of rows in parallel with each other by the storage battery located at the end of the storage battery row and the storage battery located in the middle of the storage battery row.
  • a current sensor that measures the circulating current generated between the storage battery rows in each of the storage battery row blocks when charging or discharging of the storage battery is stopped, and a measurement control unit that collects the values of the circulating current measured by the current sensor.
  • a deterioration determination device for a storage battery system comprising a storage battery state determination unit that determines whether or not deterioration of the storage battery in the storage battery row block has occurred from the collected circulating current value.
  • a switch means is provided between the AC / DC converter and the storage battery system to separate the AC / DC converter from the storage battery system when charging or discharging the storage battery is stopped.
  • the deterioration determination device for the storage battery system according to any one of [5] to [5].
  • This is a method for determining deterioration of a storage battery system in which a plurality of storage batteries connected in series are connected in parallel in a plurality of rows.
  • the storage battery is a bipolar lead-acid battery.
  • the storage battery systems are connected to a plurality of storage battery rows by connecting the storage battery rows in a plurality of rows in parallel with each other by the storage battery located at the end of the storage battery row and the storage battery located in the middle of the storage battery row.
  • a method for determining deterioration of a storage battery system which includes a step of determining whether or not deterioration of the storage battery in the storage battery row block has occurred from the collected circulating current value.
  • the storage battery system of a storage battery system having a plurality of assembled batteries in which a plurality of storage battery blocks in which a plurality of storage batteries are connected in series are connected in parallel in a plurality of rows and a plurality of the assembled batteries are connected in parallel. It is a deterioration judgment device that judges the deterioration of the storage battery.
  • the storage battery is a bipolar lead-acid battery. Measurement that collects the value of the circulating current measured by the current sensor that is provided for each assembled battery and is connected in parallel to measure the circulating current generated between the assembled batteries when the storage battery is stopped charging or discharging.
  • the storage battery state determination unit the sum of the circulating currents measured by the current sensor is equal to or less than a predetermined first threshold value, and the absolute values of the circulating currents measured by the current sensor are the absolute values.
  • the deterioration determination device for a storage battery system according to [8], wherein when the value is equal to or higher than a predetermined second threshold value, the storage battery is determined to be deteriorated.
  • a storage battery system in which a plurality of storage batteries connected in series are connected in parallel to a plurality of storage battery blocks in which a plurality of storage battery blocks are connected in parallel is provided, and a plurality of the assembled batteries are connected in parallel are monitored. It is a storage battery monitoring device
  • the storage battery is a bipolar lead-acid battery. Measurement that collects the value of the circulating current measured by the current sensor that is provided for each assembled battery and is connected in parallel to measure the circulating current generated between the assembled batteries when the storage battery is stopped charging or discharging. Control unit and A storage battery state determination unit that determines deterioration of the storage battery from the collected circulating current value, A storage battery monitoring device equipped with.
  • the sum of the circulating currents measured by the current sensor is equal to or less than a predetermined first threshold value, and the absolute values of the circulating currents measured by the current sensor are the absolute values.
  • the storage battery monitoring device according to [10] wherein when the value is equal to or higher than a predetermined second threshold value, it is determined that the storage battery has deteriorated.
  • a row of storage batteries with multiple storage batteries connected in series It is a storage battery system that has Multiple batteries are connected in parallel, A current sensor for measuring the circulating current generated between the assembled batteries when the storage battery is stopped charging or discharging is provided for each assembled battery and connected in parallel.
  • Storage battery system [13] The storage battery system of a storage battery system having a plurality of assembled batteries in which a plurality of storage battery blocks in which a plurality of storage batteries are connected in series are connected in parallel in a plurality of rows and a plurality of the assembled batteries are connected in parallel.
  • a method for determining deterioration of a storage battery system for determining deterioration of a storage battery.
  • the step of determining the deterioration of the storage battery from the collected value of the circulating current, and Deterioration determination method for storage battery system including.
  • the circulating current generated by the voltage difference between the storage battery rows is measured when the storage battery is stopped charging or discharging, it is possible to prevent the storage battery system from being affected by the temperature distribution. , The deterioration judgment accuracy of the storage battery system is improved. Further, according to the aspect of the present invention, since the storage battery row in which a plurality of storage batteries are connected in series is divided into a plurality of storage battery row blocks, it is possible to prevent an increase in the internal resistance of the storage battery row, so that the circulating current can be reduced. The flow becomes easier, the measurement accuracy of the circulating current is improved, and the accuracy of determining that the storage battery has deteriorated before an abnormality such as an internal short circuit or internal liquid entanglement occurs in the storage battery is improved.
  • the storage battery row block is connected in series with another storage battery row block at one connection portion, the circulating current generated for each storage battery row block can be accurately measured. The accuracy of system deterioration judgment is further improved.
  • the current sensors are provided between the storage battery rows adjacent to each other in the storage battery row block, deterioration determination can be accurately performed for each storage battery row of the storage battery row block. can.
  • each storage battery row block is provided with one current sensor, deterioration of the storage battery system can be determined for each storage battery row block, so that the storage battery can be replaced for each storage battery row block, etc.
  • the deterioration determination accuracy of the storage battery system is improved by a simple structure.
  • the AC / DC converter is provided with a switch means between the AC / DC converter and the storage battery system so that the AC / DC converter and the storage battery system are separated from each other when the storage battery is charged or discharged. Since the circulating current can be measured while the influence of the above is prevented, the deterioration determination accuracy of the storage battery system is further improved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a functional block of a storage battery monitoring device provided in the deterioration determination device of the storage battery system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of deterioration determination in the deterioration determination device of the storage battery system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the circulating current generated between the storage battery rows and the degree of deterioration of the storage battery row blocks.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device of a conventional storage battery system.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a state in which two storage battery rows in a deterioration determination device of a conventional storage battery system are installed in one storage battery rack.
  • FIG. 10 is a graph showing the time change of the charging current when two storage battery rows in a deterioration determination device of a conventional storage battery system are installed in one storage battery rack and the storage batteries are charged.
  • FIG. 10 is a graph showing the time change of the charging current when two storage battery rows in a deterioration determination device of a conventional storage battery system are installed in one storage battery rack and the storage batteries are charged.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart of deterioration determination in the deterioration determination device of the storage battery system according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a modified example of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a functional block of a storage battery monitoring device provided in the deterioration determination device of the storage battery system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of deterioration determination in the deterioration determination device of the storage battery system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the circulating current generated between the storage battery rows and the degree of deterioration of the storage battery row blocks.
  • the storage battery rows 20 in which a plurality of storage batteries 10, 10, 10, ... Are connected in series are connected in parallel in a plurality of rows. It is also a device for determining deterioration of the storage battery system 11 which is an assembled battery.
  • eight storage batteries 10 are connected in series to form a row of storage battery rows 20.
  • the storage battery system 11 has, in order, the first storage battery row 20-1, the second storage battery row 20-2, and the third storage battery row 20-3.
  • the fourth storage battery row 20-4 and the four rows of storage battery rows 20 are connected in parallel.
  • the storage battery system 11 is connected to the AC / DC converter (PCS) 50.
  • the storage battery system 11 is connected to an external power system (not shown) via an AC / DC converter (PCS) 50.
  • the storage battery rows 20 in a plurality of rows are mutually arranged by the storage battery 10 (10A) located at the end of the storage battery row 20 and the storage battery 10 (10B) located in the middle of the storage battery row 20.
  • the storage battery system 11 is divided into a plurality of storage battery row blocks 12.
  • a plurality of rows of storage battery rows 20 are connected to each other between the fourth storage battery 10 (10B) and the fifth storage battery 10 (10B) from the AC / DC converter (PCS) 50 side.
  • PCS AC / DC converter
  • the storage batteries 10 (10B) located in the middle of the storage battery row 20 are connected to each other in parallel by a conduction bar 70 which is a connection cable.
  • a conduction bar 70 which is a connection cable.
  • the storage battery system 11 is divided into two, a storage battery row block 12A and a storage battery row block 12B, by one conduction bar 70.
  • the third and fourth storage battery rows 20-4 are a plurality of rows of storage battery rows 20, 20, 20 ... Located in the storage battery row block 12B, that is, the first storage battery row 20-1 and the second storage battery row 20. -2, the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20-4 are connected by the one conduction bar 70 described above. That is, the storage battery row block 12A and the storage battery row block 12B share one conduction bar 70.
  • the deterioration determination device 1 of the storage battery system is provided with current sensors 40 and 80.
  • the current sensors 40 and 80 are sensors that measure the current value and the direction of the current flow.
  • the current sensor 40 is connected between the storage battery row 20 and the AC / DC converter (PCS) 50.
  • the current sensor 40 is connected to the storage battery 10 (10A) located at the end of the storage battery row 20 on the AC / DC conversion device (PCS) 50 side for each storage battery row 20. Therefore, the current sensor 40 is located between the first storage battery row 20-1 and the second storage battery row 20-2, between the second storage battery row 20-2 and the third storage battery row 20-3, and the third storage battery row 20-3. It is provided between the storage battery rows 20-3 and the fourth storage battery row 20-4, respectively. From the above, in the deterioration determination device 1 of the storage battery system, a plurality of current sensors 40 (four in FIG. 1) are provided in the storage battery row block 12A.
  • the first storage battery row 20-1 when the charging / discharging of the storage battery 10 is stopped
  • the voltage of is lower than the voltage of the second storage battery row 20-2, the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20-4 located in the storage battery row block 12A.
  • the circulating current which is the charging current Ic from the second storage battery row 20-2, the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20-4 to the first storage battery row 20-1 (hereinafter, The circulating current may also be indicated as Ic).
  • the current sensor 40 includes a first storage battery row 20-1, a second storage battery row 20-2, a third storage battery row 20-3, and a third storage battery row 20-3 located in the storage battery row block 12A when the storage battery 10 is stopped charging or discharging.
  • the circulating current Ic generated between the fourth storage battery rows 20-4 and its direction are measured.
  • the current sensor 80 is provided on the continuity bar 70. Specifically, the current sensor 80 is located between the first storage battery row 20-1 and the second storage battery row 20-2 located in the storage battery row block 12B, and the second storage battery row 20-2 and the third storage battery. One is provided between rows 20-3, and one is provided between the third storage battery row 20-3 and the fourth storage battery row 20-4. From the above, a plurality of current sensors 80 (three in FIG. 1) are provided in the storage battery row block 12B.
  • the voltage of the first storage battery row 20-1 when the charging / discharging of the storage battery 10 is stopped is set to the storage battery row block. It is lower than the voltage of the second storage battery row 20-2, the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20-4 located at 12B. As a result, a circulating current (not shown) from the second storage battery row 20-2, the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20-4 to the first storage battery row 20-1 is generated. ..
  • the current sensor 80 includes a first storage battery row 20-1, a second storage battery row 20-2, a third storage battery row 20-3, and a third storage battery row 20-3 located in the storage battery row block 12B when the storage battery 10 is stopped charging or discharging.
  • the circulating current generated between the fourth storage battery rows 20-4 and its direction are measured.
  • a storage battery monitoring device (BMU: Battery Management Unit) 30 is connected to the current sensors 40 and 80, respectively.
  • the measurement information of the circulating current measured by the respective current sensors 40 and 80 is input to the storage battery monitoring device 30.
  • the storage battery monitoring device 30 is connected to the AC / DC conversion device 50.
  • the storage battery monitoring device 30 is from the current sensors 40 and 80 at the timing when charging from the AC / DC converter 50 to the storage battery system 11 is stopped or when the discharge from the storage battery system 11 to the external power system is stopped. From the information on the direction of the charging current value (Icc) and the charging current (Ic), the first storage battery row 20-1, the second storage battery row 20-2, the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20-4 The degree of variation in the charging current Ic between the two and the comparison of the charging current value (Icc) are analyzed.
  • the storage battery 10 in the first storage battery row 20-1, the storage battery 10 in the second storage battery row 20-2, the storage battery 10 in the third storage battery row 20-3, and the fourth storage battery row 20- It is determined whether or not the storage battery 10 of No. 4 has deteriorated that may lead to abnormalities such as an internal short circuit or internal liquid entanglement.
  • the storage battery monitoring device 30 includes a setting unit 31 for setting deterioration determination conditions of the storage battery 10 and a measurement control unit 32 for collecting measurement information of circulating current from the current sensors 40 and 80.
  • the storage battery state determination unit 33 that determines the state of the storage battery 10 based on the measurement information collected by the control unit 32, the storage unit 34 that stores the above-mentioned measurement information, setting information, and determination information, and the determination information. It is composed of a higher-level system and a communication unit 35 that displays a screen.
  • the storage battery state determination unit 33 is based on the measurement information of the circulating current (Ic) collected from the current sensor 40, and the storage battery 10 and the second storage battery row of the first storage battery row 20-1 located in the storage battery row block 12A. It is determined whether or not deterioration occurs in the storage battery 10 of 20-2, the storage battery 10 of the third storage battery row 20-3, and the storage battery 10 of the fourth storage battery row 20-4. Further, the storage battery state determination unit 33 determines the storage battery 10 and the second storage battery row 20 of the first storage battery row 20-1 located in the storage battery row block 12B based on the measurement information of the circulating current collected from the current sensor 80. It is determined whether or not the storage battery 10 of -2, the storage battery 10 of the third storage battery row 20-3, and the storage battery 10 of the fourth storage battery row 20-4 have deteriorated.
  • the operation of the deterioration determination device 1 of the storage battery system which is an embodiment of the deterioration determination method of the storage battery system according to the present invention, will be described with reference to the flowchart 60 of FIG.
  • the setting unit 31 of the storage battery monitoring device (BMU) 30 is set.
  • the deterioration determination process of the storage battery system 11 is started at the timing of determining the presence or absence of deterioration of the storage battery system 11 (step 61).
  • the storage battery monitoring device 30 determines whether or not the charging / discharging of the storage battery system 11 has been stopped based on the information from the current sensor 40 or the AC / DC converter (PCS) 50 (step 62).
  • the measurement control unit 32 of the storage battery monitoring device 30 determines the circulating current value (Icc) and the circulating current (Ic) from the current sensors 40 and 80. ) Is measured and measurement information is collected (step 63).
  • the storage battery state determination unit 33 determines whether or not the circulating current value (Icc) is equal to or greater than the threshold value a (step 64).
  • the threshold value a of the circulating current value (Icc) is set in advance by the setting unit 31.
  • the storage battery state determination unit 33 determines that the circulating current value (Icc) is equal to or higher than the threshold value a.
  • the storage battery monitoring device 30 displays the occurrence of deterioration on the control screen which is the communication unit 35 of the host system or the storage battery monitoring device (BMU) 30 as necessary.
  • the storage battery state determination unit 33 determines the storage battery row block 12 and the storage battery row 20 having the deteriorated storage battery 10 based on the measurement information of the circulating current (Ic) from the current sensors 40 and 80 (step). 66).
  • the storage battery state determination unit 33 determines the degree of deterioration (SOH: State Of Health) of the storage battery row 20 having the storage battery 10 in which deterioration has occurred from the value of the circulating current value Icc (step 67).
  • the degree of deterioration (SOH) of the storage battery row 20 for example, a method of calculating from a linear function of the circulating current value (Icc) and the degree of deterioration (SOH) is used.
  • Icc circulating current value
  • SOH degree of deterioration
  • the temperature of each storage battery row block 12 may be measured at the time of measuring the circulating current Ic, and the degree of deterioration (SOH) may be corrected according to the temperature distribution.
  • the storage battery monitoring device 30 determines in step 62 that the charging / discharging of the storage battery system 11 has not been stopped, the storage battery monitoring device 30 again determines whether or not the charging / discharging of the storage battery system 11 has been stopped ( Step 62). If the storage battery state determination unit 33 determines in step 64 that the circulating current value (Icc) is less than the threshold value a, the storage battery status determination unit 33 returns to step 62, and the storage battery monitoring device 30 stops charging / discharging the storage battery system 11. Determine if it has been done.
  • Examples of the storage battery 10 include a bipolar lead-acid battery.
  • the bipolar lead-acid battery is made of resin in which a plurality of cell members having an electrolytic layer interposed between the positive electrode and the negative electrode and a resin substrate are alternately laminated, and the cell is surrounded between the opposing substrates.
  • the frame-shaped frame is arranged so that the cell members are electrically connected in series.
  • the positive electrode has a lead layer for a positive electrode made of lead or a lead alloy, and an active material layer for a positive electrode containing an active substance provided on the lead layer for a positive electrode.
  • the negative electrode has a lead layer for a negative electrode made of lead or a lead alloy, and an active material layer for a negative electrode containing an active substance provided on the lead layer for a negative electrode.
  • the electric field layer interposed between the positive electrode and the negative electrode is, for example, a glass fiber mat impregnated with an electrolytic solution such as sulfuric acid.
  • the resin substrate is a thermoplastic resin having sulfuric acid resistance (for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polymethylmethacrylate (acrylic resin), acrylicnitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polyamide (for example).
  • the current sensors 40 and 80 measure the charge / discharge current flowing through each storage battery row 20 and determine the charge state (SOC: State Of Charge) of the storage battery 10, the current sensors 40 and 80 have excellent temperature characteristics, little measurement error, and accuracy. High current sensors are preferred.
  • the circulating current Ic generated by the voltage difference between the storage battery rows 20 and the like is measured when the storage battery 10 is stopped from being charged or discharged, so that the storage battery system 11 has a temperature distribution. Since it is possible to prevent the influence of the above, the accuracy of the deterioration determination of the storage battery system 11 is improved. Further, since the deterioration determination device 1 of the storage battery system measures the circulating current Ic when the storage battery 10 is stopped charging or discharging, the measurement of the current value itself of the circulating current Ic is facilitated and highly accurate. The accuracy of deterioration determination of the storage battery system 11 is improved.
  • the storage battery row 20 in which a plurality of storage batteries 10 are connected in series is divided into a plurality of storage battery row blocks 12, it is possible to prevent an increase in the internal resistance of the storage battery row 20. Therefore, the circulating current Ic easily flows, the measurement accuracy of the circulating current Ic is improved, and the accuracy of determining that the storage battery 10 has deteriorated before an abnormality such as an internal short circuit or internal liquid entanglement occurs in the storage battery 10 is improved. improves.
  • the current sensors 40 and 80 are provided between the storage battery rows 20 adjacent to each other in the storage battery row block 12, so that the storage battery row 20 of the storage battery row block 12 is provided. Deterioration judgment can be performed accurately for each case.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device 2 for a storage battery system according to a second embodiment of the present invention.
  • the storage battery system 11 was divided into two parts, a storage battery row block 12A and a storage battery row block 12B, by one conduction bar 70.
  • Rows 20-3 and 4th storage battery rows 20-4 are connected in parallel by a first conduction bar 70-1, and the first storage battery row 20-1 and the second storage battery row located in the storage battery row block 12B.
  • the storage battery system 11 is divided into two, a storage battery row block 12A and a storage battery row block 12B, by different conduction bars 70.
  • the first conduction bar 70-1 and the second conduction bar 70-2 are connected by one storage battery row block connection bar 90. Therefore, the storage battery row block 12A and the storage battery row block 12B are connected in series by one connection portion (storage battery row block connection bar 90).
  • the current sensor 40 that measures the circulating current Ic generated between the storage battery rows 20 located in the storage battery row block 12A is the AC / DC conversion device (PCS) of the storage battery row 20 for each storage battery row 20. ) It is connected to the storage battery 10 (10A) located at the end on the 50 side.
  • the current sensor 80 for measuring the circulating current Ic generated between the storage battery rows 20 located in the storage battery row block 12B is a second storage battery row between the first storage battery row 20-1 and the second storage battery row 20-2. One is provided between 20-2 and the third storage battery row 20-3, and one is provided between the third storage battery row 20-3 and the fourth storage battery row 20-4.
  • the current sensor 80 is provided on the second conduction bar 70-2.
  • the storage battery row block 12A is connected in series with the storage battery row block 12B at one connection portion, so that the circulating current Ic generated for each storage battery row block 12 is calculated by the storage battery row block 12 Since each measurement can be performed with high accuracy, the deterioration determination accuracy of the storage battery system 11 is further improved.
  • the storage battery row block 12A when the storage battery 10 located in the storage battery row block 12A has deteriorated and the storage battery 10 located in the storage battery row block 12B has not deteriorated, the storage battery row block The circulating current Ic is more likely to flow only in 12A, and the circulating current Ic derived from the storage battery row block 12A is less likely to flow in the storage battery row block 12B.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device 2 for a storage battery system according to a third embodiment of the present invention.
  • the current sensor 40 for measuring the circulating current Ic generated between the storage battery rows 20 located in the storage battery row block 12A is connected to each storage battery row 20 and is connected to the storage battery row 20.
  • the current sensor 80 for measuring the circulating current Ic generated between the storage battery rows 20 located in the row block 12B is a second storage battery row 20 between the first storage battery row 20-1 and the second storage battery row 20-2. One was provided between -2 and the third storage battery row 20-3, and one was provided between the third storage battery row 20-3 and the fourth storage battery row 20-4.
  • one current sensor is provided in each storage battery row block 12.
  • one current sensor 40 is provided between a plurality of rows of storage battery rows 20, 20, 20 ... Connected in parallel at the position of the storage battery row block 12A, and the current sensor 80 is provided.
  • One is provided between the storage battery rows 20, 20, 20 ... Of a plurality of rows connected in parallel at the position of the storage battery row block 12B.
  • one current sensor 40, 80 measures the circulating current of the storage battery rows 20 in a plurality of rows.
  • both the current sensor 40 and the current sensor 80 are provided between the third storage battery row 20-3 and the fourth storage battery row 20-4.
  • the current sensor 41 measures the charge / discharge current between the storage battery row block 12A and the AC / DC converter (PCS) 50 and between the storage battery system 11 and the AC / DC converter (PCS) 50. Is provided.
  • each storage battery row block 12 is provided with one current sensor, deterioration determination of the storage battery system 11 can be performed for each storage battery row block 12, so that each storage battery row block 12 can be determined.
  • the deterioration determination accuracy of the storage battery system 11 is improved by a simple structure.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the storage battery 10 is further between the AC / DC conversion device (PCS) 50 of the deterioration determination device 3 of the storage battery system and the current sensor 41.
  • a switch means 42 is provided to disconnect the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11 when the charging is stopped or the discharging is stopped. By turning on / off the switch means 42, the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11 can be electrically connected / disconnected. In FIG. 7, the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11 are electrically separated by the switch means 42.
  • the switch means 42 is provided between the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11, the AC / DC converter is used when determining the deterioration of the storage battery system 11 when the storage battery 10 is stopped from being charged or discharged.
  • the (PCS) 50 and the storage battery system 11 can be separated from each other. Therefore, since the circulating current can be measured while the influence of the AC / DC converter (PCS) 50 is prevented, the deterioration determination accuracy of the storage battery system 11 is further improved.
  • the storage battery row may be in a mode in which nine or more storage batteries are connected in series depending on the usage conditions of the storage battery system and the like.
  • the storage battery row may have a mode in which seven or less storage batteries are connected in series.
  • the storage battery system is divided into two storage battery row blocks, but instead of this, it may be divided into three or four or more storage battery row blocks.
  • a deterioration determination device for a storage battery system which is a fifth embodiment of the present invention, will be described.
  • the deterioration determination device for the storage battery system according to the fifth embodiment has the same main components as the deterioration determination device for the storage battery system according to the first to fourth embodiments. The same components as those in the fourth embodiment will be described with reference to the same reference numerals.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a deterioration determination device for a storage battery system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the storage battery system 11 of the deterioration determination device 5 of the storage battery system according to the fifth embodiment has a plurality of storage batteries 10.
  • a plurality of storage batteries 10 are connected in series to form storage battery rows L11 to L14 and L21 to L24.
  • FIG. 11 as an example of the storage battery rows L11 to L14 and L21 to L24, an example in which four storage batteries 10 are connected in series is shown, but the number of storage batteries 10 forming one storage battery row is four. The number is not limited, and any number may be two or more.
  • the storage battery rows L11 to L14 and L21 to L24 are connected in parallel to form the storage battery blocks B11, B12, B21, and B22.
  • the adjacent storage battery rows L11 and the storage battery rows L12 are connected in parallel to form the storage battery block B11
  • the adjacent storage battery rows L13 and the storage battery row L14 are connected in parallel to form the storage battery block B12.
  • adjacent storage battery rows L21 and storage battery rows L22 are connected in parallel to form a storage battery block B21
  • adjacent storage battery rows L23 and storage battery rows L24 are connected in parallel to form a storage battery block B22.
  • the storage battery blocks B11, B12, B21, and B22 are connected in series to form the assembled batteries BP1 and BP2. Specifically, the storage battery block B11 and the storage battery block B21 are connected in series to form the assembled battery BP1, and the storage battery block B12 and the storage battery block B22 are connected in series to form the assembled battery BP2.
  • FIG. 11 as an example of the assembled battery, an example in which two storage battery blocks are connected in series is shown, but the number of storage battery blocks forming one assembled battery is not limited to two, and is not limited to three. One or more storage battery blocks may be connected in series to form one assembled battery. Further, in the storage battery system 11, the number of assembled batteries is not limited to two, and may be three or more.
  • a current sensor 40 is connected in series to each of the assembled batteries BP1 and BP2.
  • the current sensor 40 connected in series with the assembled battery BP1 and the current sensor 40 connected in series with the assembled battery BP2 are connected in parallel, and the connection point of the two current sensors 40 is connected to the AC / DC converter 50. It is connected. Further, the current sensor 40 connected in series with the assembled battery BP1 and the current sensor 40 connected in series with the assembled battery BP2 are connected to the storage battery monitoring device 30, respectively.
  • the storage battery system 11 shown in FIG. 11 when the storage battery 10 is deteriorated, a circulating current is generated in the storage battery system 11 when charging / discharging is stopped.
  • the deterioration determination device 5 of the storage battery system measures the circulating current and determines the deterioration of the storage battery 10 based on the measurement result.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a flow of processing for determining deterioration of the storage battery 10 in the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the flow of circulating current when there is a storage battery 10 in which deterioration has progressed in the assembled battery BP1, and the storage battery 10 in which deterioration has progressed is shown by hatching. The operation of determining the deterioration of the storage battery 10 in the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • the storage battery monitoring device 30 operates the storage battery system 11 by repeatedly charging the storage battery system 11 from the external power system and discharging the storage battery system 11 to the load for a predetermined period of time, so that the storage battery set by the setting unit 31 is operated. When it is time to determine the presence or absence of deterioration of the system 11, the deterioration determination process of the storage battery system 11 shown in FIG. 12 is started.
  • the storage battery monitoring device 30 determines whether or not the charging / discharging of the storage battery system 11 has been stopped based on the information from the current sensor 40 or the AC / DC converter 50 (step S101). When the storage battery monitoring device 30 determines that charging / discharging has not been stopped (NO in step S101), the storage battery monitoring device 30 repeats the process of step S101. When the storage battery monitoring device 30 determines that the charging / discharging of the storage battery system 11 has stopped (YES in step S101), the measurement control unit 32 acquires the circulating current value and the direction of the circulating current measured by the current sensor 40. (Step S102).
  • a voltage difference occurs between the assembled battery BP1 and the assembled battery BP2.
  • a circulating current flowing from the assembled battery BP1 to the assembled battery BP2 is generated.
  • the current sensor 40 connected to the assembled battery BP1 measures the circulating current i1 flowing from the assembled battery BP2 to the assembled battery BP1, and the current sensor 40 connected to the assembled battery BP2 moves from the assembled battery BP2 to the assembled battery BP1.
  • the sum of the circulating current i2 flowing out that is, the circulating current i21 flowing out from the storage battery row L13 and the circulating current i22 flowing out from the storage battery row L14 is measured.
  • the storage battery monitoring device 30 indicates the current value and direction of the circulating current i1 measured by the current sensor 40 connected to the assembled battery BP1 and the circulating current i2 measured by the current sensor 40 connected to the assembled battery BP2.
  • the measurement control unit 32 acquires the current value and the direction (step S102).
  • the storage battery monitoring device 30 determines the deterioration of the storage battery 10 by the storage battery state determination unit 33 based on the acquired current value and direction of the circulating current i1 and the acquired current value and direction of the circulating current i2. Specifically, the storage battery monitoring device 30 first determines whether the sum of the current value of the circulating current i1 and the current value of the circulating current i2 is equal to or less than a predetermined first threshold value (step S103).
  • the first threshold value is preset by the setting unit 31.
  • the circulating current i1 and the circulating current i2 have the same value and the polarities are opposite, so that the circulating current i1 and the circulating current i2 circulate.
  • the sum of the currents i2 becomes 0, and the storage battery monitoring device 30 determines that the current is equal to or less than the first threshold value (YES in step S103). If the storage battery monitoring device 30 determines NO in step S103, the processing flow is returned to step S101.
  • the storage battery monitoring device 30 sets the absolute value of the current value of the circulating current i1 and the circulating current i2. Deterioration of the storage battery 10 is determined based on the absolute value of the current value (step S104). Specifically, the storage battery monitoring device 30 determines whether the absolute value of the current value of the circulating current i1 and the absolute value of the current value of the circulating current i2 are both equal to or higher than a predetermined second threshold value.
  • the second threshold value is preset by the setting unit 31.
  • step S104 when the absolute value of the current value of the circulating current i1 and the absolute value of the current value of the circulating current i2 are both equal to or higher than a predetermined second threshold value (YES in step S104), the storage battery 10 is used. It is determined that the product has deteriorated (step S105). If the storage battery monitoring device 30 determines NO in step S104, the processing flow is returned to step S101.
  • the AC / DC converter (PCS) 50 is located between the AC / DC converter (PCS) 50 and the current sensor 40, and further, when the storage battery 10 is stopped charging or discharging.
  • the switch means 42 may be provided so as to be separated from the storage battery system 11. By turning on / off the switch means 42, the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11 can be electrically connected / disconnected. In FIG. 14, the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11 are electrically separated by the switch means 42.
  • the switch means 42 is provided between the AC / DC converter (PCS) 50 and the storage battery system 11, the AC / DC converter is used when determining the deterioration of the storage battery system 11 when the storage battery 10 is stopped from being charged or discharged.
  • the (PCS) 50 and the storage battery system 11 can be separated from each other. Therefore, since the circulating current can be measured while the influence of the AC / DC converter (PCS) 50 is prevented, the deterioration determination accuracy of the storage battery system 11 is further improved.
  • the switch means 42 may be a mechanical switch or a semiconductor switch.
  • the present invention can be used for determining deterioration of a storage battery.

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Abstract

蓄電池が複数個直列に接続された蓄電池列が、複数列に並列接続された蓄電池システムの劣化判定装置であり、前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、複数列の前記蓄電池列が、相互に、前記蓄電池列の端部に位置する前記蓄電池及び前記蓄電池列の途中に位置する前記蓄電池にて並列接続されることで、前記蓄電池システムが複数の蓄電池列ブロックに分割され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、それぞれの前記蓄電池列ブロックにおける前記蓄電池列間に発生する循環電流を測定する電流センサと、前記電流センサの測定した循環電流の値を収集する計測制御部と、収集された循環電流の値から前記蓄電池列ブロック内の前記蓄電池の劣化発生の有無を判定する蓄電池状態判定部と、を備える、蓄電池システムの劣化判定装置。

Description

蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置
 本発明は、蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置に関し、特に、充放電停止時に発生する循環電流を測定することで蓄電池システムの劣化を判定する、蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置に関するものである。
 蓄電池の使用にあたって、所望の電圧や容量を得るために、蓄電池を直列に接続して蓄電池列を構成し、各蓄電池列を並列に接続して組電池とした蓄電池システムの状態で使用することがある。蓄電池システムのうち、一部の蓄電池に内部短絡や内部液絡等の異常が生じると、異常が生じた蓄電池を含む蓄電池列は他の蓄電池列よりも内部抵抗が増加または減少して、過放電状態や過充電状態となり、劣化が加速されることがある。特に蓄電池が双極型鉛蓄電池である場合、電極を積層する構造であるため中心部の温度が上昇し易く、蓄電池ごとに温度が異なるため、蓄電池ごとに劣化の進行状況も異なり、温度劣化、劣化進行による内部短絡、内部液絡等が発生し、劣化が加速する虞がある。従って、双極型鉛蓄電池を蓄電池システムとして使用する場合には、蓄電池システムを構成する蓄電池の劣化の有無を判定し、劣化した蓄電池を異常が発生する前に予め交換等することが必要となる。
 そこで、各蓄電池列の充電電流(Ic)を測定し、測定された各蓄電池列の充電電流(Ic)の相対比較、または使用初期の充電電流(Ic)と使用経過後の充電電流(Ic)との差に基づいて、特定の蓄電池列の内部短絡や内部液絡などの劣化を判定することが提案されている(特許文献1)。
 しかし、組電池に温度分布が生じている場合には、それぞれの蓄電池列において温度差が発生することがある。蓄電池は充電時の温度状態によって充電特性が相違し、温度の高い条件下で充電される蓄電池は、温度の低い条件下で充電される蓄電池よりも充電特性が向上する傾向にある。従って、特許文献1では、組電池に温度分布が生じている場合には、相対的に温度の高い条件下で充電される蓄電池列の充電電流値(Icc)は、相対的に温度の低い条件下で充電される蓄電池列の充電電流値(Icc)よりも大きくなるので、蓄電池列の劣化を判定する際に、誤判定してしまう可能性があった。
 従来の蓄電池システムの劣化判定装置の上記問題の詳細について、図面を用いながら説明する。なお、図8は、従来の蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。図9は、従来の蓄電池システムの劣化判定装置における2つの蓄電池列について同一の蓄電池ラックに設置している状態の概略構成図である。図10は、従来の蓄電池システムの劣化判定装置における2つの蓄電池列を同一の蓄電池ラックに設置して蓄電池に充電を行った際の充電電流(Ic)の時間変化を示すグラフである。
 図8に示すように、従来の蓄電池システムの劣化判定装置110では、蓄電池100を複数(図8では8個)直列接続して蓄電池列200を構成し、蓄電池列200を複数(図8では、第1の蓄電池列200-1、第2の蓄電池列200-2、第3の蓄電池列200-3、第4の蓄電池列200-4の4つ)並列接続して組電池600を構成している。組電池600は、交直変換装置(PCS:Power Conditioning System)500に接続されている。それぞれの蓄電池列200には充放電電流を測定する電流センサ400が蓄電池列200と交直変換装置500の間に設置され、電流センサ400の測定情報は蓄電池監視装置(BMU:Battery Management Unit)300に入力される。交直変換装置500が組電池600への充電を開始すると、蓄電池監視装置300は、それぞれの蓄電池列200に設置された電流センサ400から入力される充電電流(Ic)の値から蓄電池列200相互間の充電電流(Ic)のばらつきの度合いや、蓄電池システムを設置した初期におけるそれぞれの蓄電池列200の充電電流(Ic)と使用経過後のそれぞれの蓄電池列200の充電電流(Ic)の比較を行い、その差分からそれぞれの蓄電池列200内の蓄電池100に内部短絡や内部液絡など異常に繋がりうる劣化が生じているか否かを判定する。従って、従来の蓄電池システムの劣化判定装置110では、組電池600の充電時に、蓄電池100に内部短絡や内部液絡など異常に繋がりうる劣化が生じているか否かを判定する。
 図9に示すように、例えば、第1の蓄電池列200-1と第2の蓄電池列200-2を、第1の蓄電池列200-1が下段に、第2の蓄電池列200-2が上段になるように、同一の蓄電池ラック700に設置している場合、蓄電池ラック700には主に組電池600の充電に由来する温度分布が発生する。すなわち、蓄電池ラック700の上段に設置された第2の蓄電池列200-2の蓄電池100の方が、蓄電池ラック700の下段に設置された第1の蓄電池列200-1の蓄電池100よりも温度が高くなる傾向にある。従って、蓄電池100の充電時、第2の蓄電池列200-2の方が第1の蓄電池列200-1よりも充電電流(Ic)が大きくなる傾向にある。
 図10は、図9に示す第1の蓄電池列200-1と第2の蓄電池列200-2の配置、すなわち、第1の蓄電池列200-1が下段に、第2の蓄電池列200-2が上段になるように、同一の蓄電池ラック700に設置して、蓄電池100に充電を行った際の、第1の蓄電池列200-1の充電電流(Ic)と第2の蓄電池列200-2の充電電流(Ic)の時間変化を示したグラフである。なお、蓄電池100への充電実施中における平均気温は、第2の蓄電池列200-2の方が第1の蓄電池列200-1よりも約2℃ほど高い状態にあった。
 図10に示すように、蓄電池100への充電開始直後の領域Aと充電終了前の領域Bでは、第2の蓄電池列200-2の充電電流(Ic)が第1の蓄電池列200-1の充電電流(Ic)よりも大きくなっている。一方で、蓄電池100への充電終了直前の領域Cでは、第1の蓄電池列200-1の充電電流(Ic)が第2の蓄電池列200-2の充電電流(Ic)よりも大きくなっている。このように、組電池600を構成している蓄電池システムの蓄電池列200間に温度分布が生じた状態で、充電電流(Ic)から蓄電池システムの蓄電池100の劣化発生の有無を判定すると、組電池600を構成している蓄電池システムの蓄電池100に内部短絡や内部液絡など異常に繋がりうる劣化が発生していないにも関わらず、劣化発生と誤った判定をしてしまう場合や、組電池600を構成している蓄電池システムの蓄電池100に内部短絡や内部液絡など異常に繋がりうる劣化が発生しているにも関わらず、劣化が発生していないと誤った判定をしてしまう場合があった。
 また、蓄電池列200内の蓄電池100の直列数が多いと、そもそも、蓄電池列200の内部抵抗が大きくなるので、蓄電池100に内部短絡や内部液絡などの異常が発生する前に、蓄電池100に上記異常に繋がるような劣化が生じたことを判定することが難しい場合があった。
特開2012-88097号公報
 上記事情から、本発明は、蓄電池システムの劣化判定精度が向上した蓄電池システムの劣化判定装置、蓄電池システムの劣化判定方法、蓄電池システム及び蓄電池監視装置を提供することを目的とする。
 本発明では、蓄電池を複数個直列に接続された蓄電池列が複数の蓄電池列ブロックに分割されており、蓄電池システムを構成する蓄電池の充電停止時または放電停止時に、それぞれの蓄電池列ブロックについて蓄電池列間に発生する循環電流を測定することで、蓄電池システムの劣化の有無を判定するものである。蓄電池列間に発生する循環電流は、それぞれの蓄電池列が有する充電特性の差に起因した電圧差等によって発生する。
 本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
[1]蓄電池が複数個直列に接続された蓄電池列が、複数列に並列接続された蓄電池システムの劣化判定装置であり、
前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
複数列の前記蓄電池列が、相互に、前記蓄電池列の端部に位置する前記蓄電池及び前記蓄電池列の途中に位置する前記蓄電池にて並列接続されることで、前記蓄電池システムが複数の蓄電池列ブロックに分割され、
前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、それぞれの前記蓄電池列ブロックにおける前記蓄電池列間に発生する循環電流を測定する電流センサと、前記電流センサの測定した循環電流の値を収集する計測制御部と、収集された循環電流の値から前記蓄電池列ブロック内の前記蓄電池の劣化発生の有無を判定する蓄電池状態判定部と、を備える、蓄電池システムの劣化判定装置。
 [2]前記蓄電池列ブロックが、他の前記蓄電池列ブロックと、1本の接続部にて直列に接続されている、[1]に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
 [3]前記電流センサが、それぞれの蓄電池列ブロックに複数備えられている、[1]または[2]に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
 [4]前記蓄電池列ブロックにおける、相互に隣接した前記蓄電池列の間に、それぞれ、前記電流センサが備えられている、[3]に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
 [5]前記電流センサが、それぞれの蓄電池列ブロックに1つずつ備えられている、[1]または[2]に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
 [6]交直変換装置と前記蓄電池システムの間に、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に前記交直変換装置と前記蓄電池システムの間を切り離し状態とするスイッチ手段が設けられている、[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
 [7]蓄電池を複数個直列に接続された蓄電池列を複数列に並列接続された蓄電池システムの劣化判定方法であり、
前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
複数列の前記蓄電池列が、相互に、前記蓄電池列の端部に位置する前記蓄電池及び前記蓄電池列の途中に位置する前記蓄電池にて並列接続されることで、前記蓄電池システムが複数の蓄電池列ブロックに分割され、
前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、それぞれの前記蓄電池列ブロックにおける前記蓄電池列間に発生する循環電流を測定するステップと、
測定した循環電流の値を収集するステップと、
収集した循環電流の値から前記蓄電池列ブロック内の前記蓄電池の劣化発生の有無を判定するステップと、を含む、蓄電池システムの劣化判定方法。
 [8]蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列が複数列に並列接続された蓄電池ブロックを直列に複数接続した組電池を複数有し、前記組電池が並列に複数接続された蓄電池システムの前記蓄電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、
 前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
 前記組電池毎に設けられて並列に接続され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサの測定した前記循環電流の値を収集する計測制御部と、
 収集された前記循環電流の値から前記蓄電池の劣化を判定する蓄電池状態判定部と、
 を備える蓄電池システムの劣化判定装置。
 [9]前記蓄電池状態判定部は、前記電流センサで測定された循環電流の和が予め定められた第1閾値以下であり、且つ、前記電流センサで測定された循環電流のそれぞれの絶対値が予め定められた第2閾値以上の場合、前記蓄電池に劣化が有ると判定する[8]に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
 [10]蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列が複数列に並列接続された蓄電池ブロックを直列に複数接続した組電池を複数有し、前記組電池が並列に複数接続された蓄電池システムを監視する蓄電池監視装置であって、
 前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
 前記組電池毎に設けられて並列に接続され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサの測定した前記循環電流の値を収集する計測制御部と、
 収集された前記循環電流の値から前記蓄電池の劣化を判定する蓄電池状態判定部と、
 を備える蓄電池監視装置。
 [11]前記蓄電池状態判定部は、前記電流センサで測定された循環電流の和が予め定められた第1閾値以下であり、且つ、前記電流センサで測定された循環電流のそれぞれの絶対値が予め定められた第2閾値以上の場合、前記蓄電池に劣化が有ると判定する[10]に記載の蓄電池監視装置。
 [12][8]若しくは[9]に記載の蓄電池システムの劣化判定装置、又は[10]若しくは[11]に記載の蓄電池監視装置と、
 蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列と、
 を有する蓄電池システムであって、
 前記組電池が並列に複数接続され、
 前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサが前記組電池毎に設けられて並列に接続される、
 蓄電池システム。
 [13]蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列が複数列に並列接続された蓄電池ブロックを直列に複数接続した組電池を複数有し、前記組電池が並列に複数接続された蓄電池システムの前記蓄電池の劣化を判定する蓄電池システムの劣化判定方法であって、
 前記組電池毎に設けられて並列に接続され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサの測定した前記循環電流の値を収集するステップと、
 収集された前記循環電流の値から前記蓄電池の劣化を判定するステップと、
 を含む蓄電池システムの劣化判定方法。
 本発明の態様によれば、蓄電池列間の電圧差等によって発生する循環電流を、蓄電池の充電停止時または放電停止時に測定することから、蓄電池システムが温度分布の影響を受けることを防止できるので、蓄電池システムの劣化判定精度が向上する。また、本発明の態様によれば、蓄電池を複数個直列に接続された蓄電池列が複数の蓄電池列ブロックに分割されていることから、蓄電池列の内部抵抗の増大を防止できるので、循環電流が流れやすくなり、循環電流の測定精度が向上し、蓄電池に内部短絡や内部液絡などの異常が発生する前に蓄電池に劣化が生じたことを判定する精度が向上する。
 本発明の態様によれば、蓄電池列ブロックが他の蓄電池列ブロックと1本の接続部にて直列に接続されていることにより、蓄電池列ブロックごとに生じる循環電流を精度よく測定できるので、蓄電池システムの劣化判定精度がさらに向上する。
 本発明の態様によれば、蓄電池列ブロックにおける、相互に隣接した蓄電池列の間に、それぞれ電流センサが備えられていることにより、蓄電池列ブロックの蓄電池列ごとに劣化判定を精度よく行うことができる。
 本発明の態様によれば、それぞれの蓄電池列ブロックに電流センサが1つずつ備えられていることにより、蓄電池列ブロックごとに蓄電池システムの劣化判定ができるので、蓄電池列ブロックごとに蓄電池の交換等を行う場合、簡易な構造にて蓄電池システムの劣化判定精度が向上する。
 本発明の態様によれば、交直変換装置と蓄電池システムの間に、蓄電池の充放電停止時に交直変換装置と蓄電池システムの間を切り離し状態とするスイッチ手段が設けられていることにより、交直変換装置の影響を防止した状態で循環電流を測定することができるので、蓄電池システムの劣化判定精度がさらに向上する。
図1は、本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図2は、本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置に備えられる蓄電池監視装置の機能ブロックの構成図である。 図3は、本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置における劣化判定のフローチャートである。 図4は、蓄電池列間に発生する循環電流と蓄電池列ブロックの劣化度合いとの関係を示すグラフである。 図5は、本発明の第2実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図6は、本発明の第3実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図7は、本発明の第4実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図8は、従来の蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図9は、従来の蓄電池システムの劣化判定装置における2つの蓄電池列を1つの蓄電池ラックに設置している状態の概略構成図である。 図10は、従来の蓄電池システムの劣化判定装置における2つの蓄電池列を1つの蓄電池ラックに設置して蓄電池に充電を行った際の充電電流の時間変化を示すグラフである。 図11は、本発明の第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図12は、本発明の第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置における劣化判定のフローチャートである。 図13は、本発明の第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。 図14は、本発明の第5実施例の変形例の概略構成図である。
 <第1実施例>
 本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置1について説明する。なお、図1は、本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。図2は、本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置に備えられる蓄電池監視装置の機能ブロックの構成図である。図3は、本発明の第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置における劣化判定のフローチャートである。図4は、蓄電池列間に発生する循環電流と蓄電池列ブロックの劣化度合いとの関係を示すグラフである。
 図1に示すように、第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置1は、複数個の蓄電池10、10、10・・・が直列に接続された蓄電池列20が複数列に並列接続された、組電池である蓄電池システム11の劣化を判定する装置である。図1では、説明の便宜上、8個の蓄電池10が直列に接続されて1列の蓄電池列20が形成されている。また、蓄電池システムの劣化判定装置1では、説明の便宜上、蓄電池システム11には、順に、第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3、第4の蓄電池列20-4と、4列の蓄電池列20が並列に接続されている。
 また、蓄電池システム11は、交直変換装置(PCS)50と接続されている。蓄電池システム11は、交直変換装置(PCS)50を介して外部の電力系統(図示せず)と接続されている。
 蓄電池システムの劣化判定装置1は、複数列の蓄電池列20が、蓄電池列20の端部に位置する蓄電池10(10A)及び蓄電池列20の途中に位置する蓄電池10(10B)にて、相互に、並列に接続されることで、蓄電池システム11が複数の蓄電池列ブロック12に分割されている。図1では、説明の便宜上、複数列の蓄電池列20が、交直変換装置(PCS)50側から4つ目の蓄電池10(10B)と5つ目の蓄電池10(10B)との間で、相互に、並列に接続されている態様としている。また、蓄電池列20の途中に位置する蓄電池10(10B)は、接続ケーブルである導通バー70にて、相互に、並列に接続されている。蓄電池システムの劣化判定装置1では、それぞれの蓄電池列20について、蓄電池列20の途中に位置する複数の蓄電池10(10B)のうち、所定の1つの蓄電池10(10B)にて、複数列の蓄電池列20、20、20・・・が相互に並列に接続されている。従って、蓄電池システム11は、1本の導通バー70にて、蓄電池列ブロック12Aと蓄電池列ブロック12Bの2つに分割されている。
 また、蓄電池列ブロック12Aに位置する複数列の蓄電池列20、20、20・・・、すなわち、第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3、第4の蓄電池列20-4は、蓄電池列ブロック12Bに位置する複数列の蓄電池列20、20、20・・・、すなわち、第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3、第4の蓄電池列20-4と、上記した1本の導通バー70で接続されている。すなわち、蓄電池列ブロック12Aと蓄電池列ブロック12Bは、1本の導通バー70を共用している。
 また、蓄電池システムの劣化判定装置1では、電流センサ40、80が備えられている。電流センサ40、80は、電流値と電流の流れの向きを測定するセンサである。電流センサ40は、蓄電池列20と交直変換装置(PCS)50の間に接続されている。電流センサ40は、それぞれの蓄電池列20について、蓄電池列20の交直変換装置(PCS)50側の端部に位置する蓄電池10(10A)に接続されている。従って、電流センサ40は、第1の蓄電池列20-1と第2の蓄電池列20-2の間、第2の蓄電池列20-2と第3の蓄電池列20-3の間、第3の蓄電池列20-3と第4の蓄電池列20-4の間に、それぞれ、備えられている。上記から、蓄電池システムの劣化判定装置1では、電流センサ40は、蓄電池列ブロック12Aに複数(図1では4つ)備えられている。
 図1に示すように、例えば、蓄電池列ブロック12Aに位置する第1の蓄電池列20-1の蓄電池10において劣化が進行した場合、蓄電池10の充放電停止時の第1の蓄電池列20-1の電圧は、蓄電池列ブロック12Aに位置する第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4の電圧と比較して低くなる。これにより、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4から第1の蓄電池列20-1への充電電流Icである循環電流(以下、循環電流もIcと示す場合がある。)が発生する。すなわち、蓄電池10の充放電停止時には、劣化が進行した蓄電池10を有さない蓄電池列20から劣化が進行した蓄電池10を有する蓄電池列20へ、循環電流Icが発生する。電流センサ40は、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に、蓄電池列ブロック12Aに位置する第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4の間に発生する循環電流Icとその向きを測定する。
 電流センサ80は、導通バー70に設けられている。具体的には、電流センサ80は、蓄電池列ブロック12Bに位置する第1の蓄電池列20-1と第2の蓄電池列20-2の間、第2の蓄電池列20-2と第3の蓄電池列20-3の間、第3の蓄電池列20-3と第4の蓄電池列20-4の間に、それぞれ、1つずつ備えられている。上記から、電流センサ80は、蓄電池列ブロック12Bに複数(図1では、3つ)備えられている。
 例えば、蓄電池列ブロック12Bに位置する第1の蓄電池列20-1の蓄電池10において劣化が進行した場合、蓄電池10の充放電停止時の第1の蓄電池列20-1の電圧は、蓄電池列ブロック12Bに位置する第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4の電圧と比較して低くなる。これにより、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4から第1の蓄電池列20-1への循環電流(図示せず)が発生する。電流センサ80は、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に、蓄電池列ブロック12Bに位置する第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4の間に発生する循環電流とその向きを測定する。
 また、図1に示すように、それぞれの電流センサ40、80には、蓄電池監視装置(BMU:Battery Management Unit)30が接続されている。それぞれの電流センサ40、80が測定した循環電流の測定情報は、蓄電池監視装置30に入力される。
 また、蓄電池監視装置30は、交直変換装置50に接続されている。蓄電池監視装置30は、交直変換装置50から蓄電池システム11への充電を停止しているタイミングまたは蓄電池システム11から外部の電力系統への放電を停止しているタイミングで、電流センサ40、80からの充電電流値(Icc)と充電電流(Ic)の向きの情報から、第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3及び第4の蓄電池列20-4相互間の充電電流Icのばらつきの度合いや充電電流値(Icc)の比較の分析を行う。上記分析の結果に基づき、第1の蓄電池列20-1の蓄電池10、第2の蓄電池列20-2の蓄電池10、第3の蓄電池列20-3の蓄電池10、第4の蓄電池列20-4の蓄電池10に内部短絡や内部液絡など異常に繋がりうる劣化が生じているか否かを判定する。
 図2に示すように、蓄電池監視装置30は、蓄電池10の劣化判定条件などを設定する設定部31と、電流センサ40、80からの循環電流の測定情報を収集する計測制御部32と、計測制御部32で収集された計測情報に基づいて蓄電池10の状態を判定する蓄電池状態判定部33と、上記した計測情報、設定の情報及び判定の情報を記憶する記憶部34と、判定の情報を上位システムや画面表示する通信部35と、で構成されている。
 蓄電池状態判定部33は、電流センサ40から収集された循環電流(Ic)の測定情報に基づいて、蓄電池列ブロック12Aに位置する第1の蓄電池列20-1の蓄電池10、第2の蓄電池列20-2の蓄電池10、第3の蓄電池列20-3の蓄電池10、第4の蓄電池列20-4の蓄電池10の劣化発生の有無を判定する。また、蓄電池状態判定部33は、電流センサ80から収集された循環電流の測定情報に基づいて、蓄電池列ブロック12Bに位置する第1の蓄電池列20-1の蓄電池10、第2の蓄電池列20-2の蓄電池10、第3の蓄電池列20-3の蓄電池10、第4の蓄電池列20-4の蓄電池10の劣化発生の有無を判定する。
 次に、本発明に係る蓄電池システムの劣化判定方法の実施例である、蓄電池システムの劣化判定装置1の動作について、図3のフローチャート60を参照しながら説明する。所定期間にわたって外部の電力系統から蓄電池システム11への充電と蓄電池システム11から負荷への放電を繰り返して蓄電池システム11を稼働させたことにより、蓄電池監視装置(BMU)30の設定部31で設定された蓄電池システム11の劣化の有無を判定するタイミングで、蓄電池システム11の劣化判定プロセスを開始する(ステップ61)。次に、蓄電池監視装置30は、電流センサ40または交直変換装置(PCS)50からの情報により、蓄電池システム11の充放電が停止されたか否かを判定する(ステップ62)。蓄電池監視装置30が蓄電池システム11の充放電が停止したと判定した場合には、蓄電池監視装置30の計測制御部32は、電流センサ40、80からの循環電流値(Icc)と循環電流(Ic)の向きを測定し、測定情報を収集する(ステップ63)。
 次に、蓄電池状態判定部33は、循環電流値(Icc)が閾値a以上か否か判定する(ステップ64)。循環電流値(Icc)の閾値aは、予め、設定部31で設定されている。
 次に、蓄電池状態判定部33が、循環電流値(Icc)が閾値a以上と判定した場合には、蓄電池状態判定部33は、蓄電池システム11のいずれかの蓄電池10に劣化が発生したと判定する(ステップ65)。また、蓄電池監視装置30は、必要に応じて、上位システムや蓄電池監視装置(BMU)30の通信部35である制御画面に劣化の発生を表示する。次に、蓄電池状態判定部33は、電流センサ40、80からの循環電流(Ic)の測定情報に基づいて、劣化が発生した蓄電池10を有する蓄電池列ブロック12と蓄電池列20を判定する(ステップ66)。次に、蓄電池状態判定部33は、循環電流値Iccの値から、劣化が発生した蓄電池10を有する蓄電池列20の劣化度合い(SOH:State Of Health)を判定する(ステップ67)。
 図4に示すように、蓄電池列20の劣化度合い(SOH)の特定方法は、例えば、循環電流値(Icc)と劣化度合い(SOH)の1次関数から算出する方法が用いられる。なお、図4においては、SOHが小さいほど劣化の度合いが大きく、SOHが大きいほど劣化の度合いが小さいことを意味する。また、必要に応じて、循環電流Ic測定時に各蓄電池列ブロック12の温度測定を実施し、温度分布に応じて、劣化度合い(SOH)を補正してもよい。
 一方で、蓄電池監視装置30は、ステップ62にて、蓄電池システム11の充放電が停止されていないと判定した場合には、再度、蓄電池システム11の充放電が停止されたか否かを判定する(ステップ62)。また、蓄電池状態判定部33は、ステップ64にて、循環電流値(Icc)が閾値a未満と判定した場合には、ステップ62に戻り、蓄電池監視装置30が、蓄電池システム11の充放電が停止されたか否かを判定する。
 蓄電池10としては、例えば、双極型鉛蓄電池が挙げられる。双極型鉛蓄電池は、正極と負極との間に、電解層を介在させたセル部材と、樹脂製の基板とが交互に複数積層されると共に、対向する基板の間にセルを包囲する樹脂製の額縁形のフレームが配設され、セル部材同士が電気的に直列接続されたものとなっている。正極は、鉛又は鉛合金製の正極用鉛層と、正極用鉛層上に設けられた活性物質を含有する正極用活物質層を有する。負極は、鉛又は鉛合金製の負極用鉛層と、負極用鉛層上に設けられた活性物質を含有する負極用活物質層を有する。正極と負極との間に介在する電界層は、例えば、硫酸等の電解液が含浸されたガラス繊維マット等である。樹脂製の基板は、耐硫酸性を有する熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート(アクリル樹脂)、アクリルニトリルーブタジエンースチレン共重合体(ABS)、ポリアミド(ナイロン)、ポリカーボネート等)製であり、四角状の平板形に形成されたフレームプレートである。電流センサ40、80は、それぞれの蓄電池列20に流れる充放電電流を測定し、蓄電池10の充電状態(SOC:State Of Charge)を判定するため、温度特性に優れ、測定誤差の少ない、精度の高い電流センサが好ましい。
 このように、蓄電池システムの劣化判定装置1では、蓄電池列20間の電圧差等によって発生する循環電流Icを、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に測定することから、蓄電池システム11が温度分布の影響を受けることを防止できるので、蓄電池システム11の劣化判定の精度が向上する。また、蓄電池システムの劣化判定装置1では、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に循環電流Icを測定することから、循環電流Icの電流値自体の測定が容易化、高精度化されるので、蓄電池システム11の劣化判定の精度が向上する。また、蓄電池システムの劣化判定装置1では、蓄電池10を複数個直列に接続された蓄電池列20が複数の蓄電池列ブロック12に分割されていることから、蓄電池列20の内部抵抗の増大を防止できるので、循環電流Icが流れやすくなり、循環電流Icの測定精度が向上し、蓄電池10に内部短絡や内部液絡などの異常が発生する前に蓄電池10に劣化が生じたことを判定する精度が向上する。
 また、蓄電池システムの劣化判定装置1では、蓄電池列ブロック12における、相互に隣接した蓄電池列20の間に、それぞれ電流センサ40、80が備えられていることにより、蓄電池列ブロック12の蓄電池列20ごとに劣化判定を精度よく行うことができる。
 <第2実施例>
 次に、本発明の第2実施例である蓄電池システムの劣化判定装置について説明する。なお、第2実施例である蓄電池システムの劣化判定装置は、第1実施例である蓄電池システムの劣化判定装置と主要な構成要素は共通しているので、第1実施例と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図5は、本発明の第2実施例である蓄電池システムの劣化判定装置2の概略構成図である。
 蓄電池システムの劣化判定装置1では、蓄電池システム11は、1本の導通バー70にて、蓄電池列ブロック12Aと蓄電池列ブロック12Bの2つに分割されていた。これに代えて、図5に示すように、蓄電池システムの劣化判定装置2では、蓄電池列ブロック12Aに位置する第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3、第4の蓄電池列20-4は、第1の導通バー70-1で並列に接続され、蓄電池列ブロック12Bに位置する第1の蓄電池列20-1、第2の蓄電池列20-2、第3の蓄電池列20-3、第4の蓄電池列20-4は、第1の導通バー70-1とは異なる第2の導通バー70-2で並列に接続されている。蓄電池システムの劣化判定装置2では、蓄電池システム11は、異なる導通バー70にて、蓄電池列ブロック12Aと蓄電池列ブロック12Bの2つに分割されている。
 第1の導通バー70-1と第2の導通バー70-2は、1本の蓄電池列ブロック接続バー90にて接続されている。従って、蓄電池列ブロック12Aと蓄電池列ブロック12Bは、1本の接続部(蓄電池列ブロック接続バー90)にて直列に接続されている。
 蓄電池システムの劣化判定装置2では、蓄電池列ブロック12Aに位置する蓄電池列20間に発生する循環電流Icを測定する電流センサ40は、それぞれの蓄電池列20について、蓄電池列20の交直変換装置(PCS)50側の端部に位置する蓄電池10(10A)に接続されている。蓄電池列ブロック12Bに位置する蓄電池列20間に発生する循環電流Icを測定する電流センサ80は、第1の蓄電池列20-1と第2の蓄電池列20-2の間、第2の蓄電池列20-2と第3の蓄電池列20-3の間、第3の蓄電池列20-3と第4の蓄電池列20-4の間に、それぞれ、1つずつ備えられている。電流センサ80は、第2の導通バー70-2に設けられている。
 蓄電池システムの劣化判定装置2では、蓄電池列ブロック12Aが蓄電池列ブロック12Bと1本の接続部にて直列に接続されていることにより、蓄電池列ブロック12ごとに生じる循環電流Icを蓄電池列ブロック12ごとに精度よく測定できるので、蓄電池システム11の劣化判定精度がさらに向上する。すなわち、蓄電池システムの劣化判定装置2では、例えば、蓄電池列ブロック12Aに位置する蓄電池10に劣化が生じており、蓄電池列ブロック12Bに位置する蓄電池10には劣化が生じていない場合、蓄電池列ブロック12Aにのみ循環電流Icがより流れやすくなり、蓄電池列ブロック12Bには蓄電池列ブロック12A由来の循環電流Icがより流れにくくなる。
 <第3実施例>
 次に、本発明の第3実施例である蓄電池システムの劣化判定装置について説明する。なお、第3実施例である蓄電池システムの劣化判定装置は、第1実施例及び第2実施例である蓄電池システムの劣化判定装置と主要な構成要素は共通しているので、第1実施例及び第2実施例と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図6は、本発明の第3実施例である蓄電池システムの劣化判定装置2の概略構成図である。
 第2実施例である蓄電池システムの劣化判定装置2では、蓄電池列ブロック12Aに位置する蓄電池列20間に発生する循環電流Icを測定する電流センサ40は、それぞれの蓄電池列20に接続され、蓄電池列ブロック12Bに位置する蓄電池列20間に発生する循環電流Icを測定する電流センサ80は、第1の蓄電池列20-1と第2の蓄電池列20-2の間、第2の蓄電池列20-2と第3の蓄電池列20-3の間、第3の蓄電池列20-3と第4の蓄電池列20-4の間に、それぞれ、1つずつ備えられていた。これに代えて、図6に示すように、蓄電池システムの劣化判定装置3では、電流センサは、それぞれの蓄電池列ブロック12に1つずつ備えられている。
 図6に示すように、電流センサ40は、蓄電池列ブロック12Aの位置にて並列に接続されている複数列の蓄電池列20、20、20・・・間に1つ備えられ、電流センサ80は、蓄電池列ブロック12Bの位置にて並列に接続されている複数列の蓄電池列20、20、20・・・間に1つ備えられている。上記から、蓄電池システムの劣化判定装置3では、1つの電流センサ40、80が、複数列の蓄電池列20の循環電流を測定する態様となっている。なお、蓄電池システムの劣化判定装置3では、電流センサ40と電流センサ80は、いずれも、第3の蓄電池列20-3と第4の蓄電池列20-4の間に1つ備えられている。また、蓄電池システムの劣化判定装置3では、蓄電池列ブロック12Aと交直変換装置(PCS)50の間に、蓄電池システム11と交直変換装置(PCS)50の間の充放電電流を測定する電流センサ41が備えられている。
 蓄電池システムの劣化判定装置3では、それぞれの蓄電池列ブロック12に電流センサが1つずつ備えられていることにより、蓄電池列ブロック12ごとに蓄電池システム11の劣化判定ができるので、蓄電池列ブロック12ごとに蓄電池10の交換等を行う場合、簡易な構造にて蓄電池システム11の劣化判定精度が向上する。
 <第4実施例>
 次に、本発明の第4実施例である蓄電池システムの劣化判定装置について説明する。なお、第4実施例である蓄電池システムの劣化判定装置は、第1実施例~第3実施例である蓄電池システムの劣化判定装置と主要な構成要素は共通しているので、第1実施例~第3実施例と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図7は、本発明の第4実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。
 図7に示すように、第4実施例である蓄電池システムの劣化判定装置4では、蓄電池システムの劣化判定装置3の交直変換装置(PCS)50と電流センサ41との間に、さらに、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11の間を切り離し状態とするスイッチ手段42が設けられている。スイッチ手段42のオン・オフによって、交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11との間を、電気的に接続・切断状態とすることができる。図7では、スイッチ手段42によって、交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11との間が、電気的に切り離された状態となっている。
 交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11との間にスイッチ手段42が設けられていることにより、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に蓄電池システム11の劣化を判定する際に、交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11の間を切り離し状態とすることができる。従って、交直変換装置(PCS)50の影響を防止した状態で循環電流を測定することができるので、蓄電池システム11の劣化判定精度がさらに向上する。
 次に、本発明の蓄電池システムの劣化判定装置について、他の実施態様を説明する。上記各実施例では、蓄電池列は8個の蓄電池が直列に接続されていたが、蓄電池システムの使用条件等に応じて、蓄電池列は9個以上の蓄電池が直列に接続されている態様でもよく、蓄電池列は7個以下の蓄電池が直列に接続されている態様でもよい。また、上記各実施例では、蓄電池システムは2つの蓄電池列ブロックに分割されていたが、これに代えて、3つまたは4つ以上の蓄電池列ブロックに分割されていてもよい。
<第5実施例>
 次に、本発明の第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置について説明する。なお、第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置は、第1実施例~第4実施例である蓄電池システムの劣化判定装置と主要な構成要素は共通しているので、第1実施例~第4実施例と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。
 図11は、本発明の第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置の概略構成図である。図11に示すように、第5実施例である蓄電池システムの劣化判定装置5の蓄電池システム11は、複数の蓄電池10を有する。蓄電池10は、直列に複数個接続されて蓄電池列L11~L14、L21~L24を形成している。図11においては、蓄電池列L11~L14、L21~L24の例として4個の蓄電池10を直列に接続した例を示しているが、1つの蓄電池列を形成する蓄電池10の数は、4個に限定されるものではなく、2個以上の数であればよい。
 蓄電池列L11~L14、L21~L24は、並列接続されて蓄電池ブロックB11、B12、B21、B22を形成している。具体的には、隣り合う蓄電池列L11と蓄電池列L12が並列接続されて蓄電池ブロックB11が形成され、隣り合う蓄電池列L13と蓄電池列L14が並列接続されて蓄電池ブロックB12が形成されている。また、隣り合う蓄電池列L21と蓄電池列L22が並列接続されて蓄電池ブロックB21が形成され、隣り合う蓄電池列L23と蓄電池列L24が並列接続されて蓄電池ブロックB22が形成されている。図11においては、蓄電池ブロックB11、B12、B21、B22の例として、2つの蓄電池列を並列にした例を示しているが、1つの蓄電池ブロックを形成する蓄電池列の数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。
 蓄電池ブロックB11、B12、B21、B22は、直列に接続されて組電池BP1、BP2を形成している。具体的には、蓄電池ブロックB11と蓄電池ブロックB21が直列に接続されて組電池BP1を形成され、蓄電池ブロックB12と蓄電池ブロックB22が直列に接続されて組電池BP2が形成されている。図11においては、組電池の例として、2つの蓄電池ブロックを直列にした例を示しているが、1つの組電池を形成する蓄電池ブロックの数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上の蓄電池ブロックを直列に接続して1つの組電池を形成してもよい。また、蓄電池システム11においては、組電池の数は2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。
 組電池BP1、BP2のそれぞれには、電流センサ40が直列に接続されている。組電池BP1に直列に接続されている電流センサ40と、組電池BP2に直列に接続されている電流センサ40は、並列に接続され、2つの電流センサ40の接続点は、交直変換装置50に接続されている。また、組電池BP1に直列に接続されている電流センサ40と、組電池BP2に直列に接続されている電流センサ40は、それぞれ蓄電池監視装置30に接続されている。
 図11に示す蓄電池システム11において、蓄電池10の劣化が進行した場合、蓄電池システム11において充放電停止時に循環電流が発生する。蓄電池システムの劣化判定装置5は、この循環電流を測定し、測定結果に基づいて蓄電池10の劣化を判定する。
 図12は、実施例5において蓄電池10の劣化を判定する処理の流れを示すフローチャートである。また、図13は、組電池BP1において劣化が進行した蓄電池10がある場合の循環電流の流れの一例を示す図であり、劣化が進行した蓄電池10をハッチングで示している。実施例5における蓄電池10の劣化の判定の動作を、図12、13を用いて説明する。
 蓄電池監視装置30は、所定期間にわたって外部の電力系統から蓄電池システム11への充電と蓄電池システム11から負荷への放電を繰り返して蓄電池システム11を稼働させたことにより、設定部31で設定された蓄電池システム11の劣化の有無を判定するタイミングとなった場合、図12に示す蓄電池システム11の劣化判定処理を開始する。
 まず、蓄電池監視装置30は、電流センサ40または交直変換装置50からの情報により、蓄電池システム11の充放電が停止されたか否かを判定する(ステップS101)。蓄電池監視装置30は、充放電が停止されていないと判定した場合には(ステップS101でNO)、ステップS101の処理を繰り返す。蓄電池監視装置30は、蓄電池システム11の充放電が停止したと判定した場合には(ステップS101でYES)、電流センサ40で測定された循環電流値と循環電流の向きを計測制御部32で取得する(ステップS102)。
 例えば、図13に示すように、組電池BP1においてハッチングで示した蓄電池10の劣化が進行した場合、充放電時に蓄電池システム11において電流分布が発生し、その結果、充放電を停止したときには、劣化した蓄電池10を含む組電池BP1の蓄電池ブロックB11においては、蓄電池列L11と蓄電池列L12とで電圧差が生じる。この電圧差を解消するため、蓄電池ブロックB11においては、図12に示す蓄電池列L12から蓄電池列L11に至る矢印の方向で循環電流i11が発生する。
 また、蓄電池ブロックB11において循環電流が発生した場合、組電池BP1と組電池BP2とでは電圧差が生じる。この組電池BP1と組電池BP2との電圧差を解消するため、蓄電池システム11においては、組電池BP1から組電池BP2へ流れる循環電流が発生する。組電池BP1に接続されている電流センサ40は、組電池BP2から組電池BP1に流れ込む循環電流i1を測定し、組電池BP2に接続されている電流センサ40は、組電池BP2から組電池BP1に流れ出る循環電流i2、即ち、蓄電池列L13から流れ出る循環電流i21と蓄電池列L14から流れ出る循環電流i22との和を測定する。
 蓄電池監視装置30は、組電池BP1に接続されている電流センサ40で測定された循環電流i1の電流値と向き、及び組電池BP2に接続されている電流センサ40で測定された循環電流i2の電流値と向きを計測制御部32で取得する(ステップS102)。
 次に蓄電池監視装置30は、取得した循環電流i1の電流値及び向きと、取得した循環電流i2の電流値及び向きに基づいて、蓄電池10の劣化を蓄電池状態判定部33で判定する。具体的には、蓄電池監視装置30は、まず、循環電流i1の電流値と、循環電流i2の電流値の和が予め定められた第1閾値以下であるか判定する(ステップS103)。第1閾値は、予め設定部31で設定されている。
 蓄電池10が劣化して組電池BP1と組電池BP2との間で循環電流が発生している場合、循環電流i1と循環電流i2は、値が等しく極性が逆となるため、循環電流i1と循環電流i2の和は0となり、蓄電池監視装置30は、第1閾値以下であると判定する(ステップS103でYES)。なお、蓄電池監視装置30は、ステップS103でNOと判定した場合、処理の流れをステップS101へ戻す。
 蓄電池監視装置30は、循環電流i1の電流値と、循環電流i2の電流値の和が予め定められた第1閾値以下である場合、循環電流i1の電流値の絶対値と、循環電流i2の電流値の絶対値に基づいて、蓄電池10の劣化を判定する(ステップS104)。具体的には、蓄電池監視装置30は、循環電流i1の電流値の絶対値と、循環電流i2の電流値の絶対値がいずれも予め定められた第2閾値以上であるか判定する。第2閾値は、予め設定部31で設定されている。蓄電池監視装置30は、循環電流i1の電流値の絶対値と、循環電流i2の電流値の絶対値がいずれも予め定められた第2閾値以上である場合(ステップS104でYES)、蓄電池10が劣化していると判定する(ステップS105)。なお、蓄電池監視装置30は、ステップS104でNOと判定した場合、処理の流れをステップS101へ戻す。
 本実施例によれば、直列の蓄電池列L11~L14、L21~L24のそれぞれに電流センサ40を設けなくても、蓄電池10の劣化の発生を検知することができる。
 なお、実施例5においては、図14に示すように、交直変換装置(PCS)50と電流センサ40との間に、さらに、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11の間を切り離し状態とするスイッチ手段42を設けてもよい。スイッチ手段42のオン・オフによって、交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11との間を、電気的に接続・切断状態とすることができる。図14では、スイッチ手段42によって、交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11との間が、電気的に切り離された状態となっている。
 交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11との間にスイッチ手段42が設けられていることにより、蓄電池10の充電停止時または放電停止時に蓄電池システム11の劣化を判定する際に、交直変換装置(PCS)50と蓄電池システム11の間を切り離し状態とすることができる。従って、交直変換装置(PCS)50の影響を防止した状態で循環電流を測定することができるので、蓄電池システム11の劣化判定精度がさらに向上する。なお、スイッチ手段42は、機械的なスイッチでもよく、また、半導体スイッチであってもよい。
 本発明は、蓄電池の劣化判定に使用することができる。
1、2、3、4      蓄電池システムの劣化判定装置
 10           蓄電池
 11           蓄電池システム
 12           蓄電池列ブロック
 20           蓄電池列
 30           蓄電池監視装置
 32           計測制御部
33           蓄電池状態判定部
 40           電流センサ
 80           電流センサ

Claims (13)

  1.  蓄電池が複数個直列に接続された蓄電池列が、複数列に並列接続された蓄電池システムの劣化判定装置であり、
     前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
     複数列の前記蓄電池列が、相互に、前記蓄電池列の端部に位置する前記蓄電池及び前記蓄電池列の途中に位置する前記蓄電池にて並列接続されることで、前記蓄電池システムが複数の蓄電池列ブロックに分割され、
     前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、それぞれの前記蓄電池列ブロックにおける前記蓄電池列間に発生する循環電流を測定する電流センサと、前記電流センサの測定した循環電流の値を収集する計測制御部と、収集された循環電流の値から前記蓄電池列ブロック内の前記蓄電池の劣化発生の有無を判定する蓄電池状態判定部と、を備える、蓄電池システムの劣化判定装置。
  2.  前記蓄電池列ブロックが、他の前記蓄電池列ブロックと、1本の接続部にて直列に接続されている、請求項1に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
  3.  前記電流センサが、それぞれの蓄電池列ブロックに複数備えられている、請求項1または2に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
  4.  前記蓄電池列ブロックにおける、相互に隣接した前記蓄電池列の間に、それぞれ、前記電流センサが備えられている、請求項3に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
  5.  前記電流センサが、それぞれの蓄電池列ブロックに1つずつ備えられている、請求項1または2に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
  6.  交直変換装置と前記蓄電池システムの間に、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に前記交直変換装置と前記蓄電池システムの間を切り離し状態とするスイッチ手段が設けられている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
  7.  蓄電池を複数個直列に接続された蓄電池列を複数列に並列接続された蓄電池システムの劣化判定方法であり、
     前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
     複数列の前記蓄電池列が、相互に、前記蓄電池列の端部に位置する前記蓄電池及び前記蓄電池列の途中に位置する前記蓄電池にて並列接続されることで、前記蓄電池システムが複数の蓄電池列ブロックに分割され、
     前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、それぞれの前記蓄電池列ブロックにおける前記蓄電池列間に発生する循環電流を測定するステップと、
     測定した循環電流の値を収集するステップと、
     収集した循環電流の値から前記蓄電池列ブロック内の前記蓄電池の劣化発生の有無を判定するステップと、を含む、蓄電池システムの劣化判定方法。
  8.  蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列が複数列に並列接続された蓄電池ブロックを直列に複数接続した組電池を複数有し、前記組電池が並列に複数接続された蓄電池システムの前記蓄電池の劣化を判定する劣化判定装置であって、
     前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
     前記組電池毎に設けられて並列に接続され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサの測定した前記循環電流の値を収集する計測制御部と、
     収集された前記循環電流の値から前記蓄電池の劣化を判定する蓄電池状態判定部と、
     を備える蓄電池システムの劣化判定装置。
  9.  前記蓄電池状態判定部は、前記電流センサで測定された循環電流の和が予め定められた第1閾値以下であり、且つ、前記電流センサで測定された循環電流のそれぞれの絶対値が予め定められた第2閾値以上の場合、前記蓄電池に劣化が有ると判定する
     請求項8に記載の蓄電池システムの劣化判定装置。
  10.  蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列が複数列に並列接続された蓄電池ブロックを直列に複数接続した組電池を複数有し、前記組電池が並列に複数接続された蓄電池システムを監視する蓄電池監視装置であって、
     前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
     前記組電池毎に設けられて並列に接続され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサの測定した前記循環電流の値を収集する計測制御部と、
     収集された前記循環電流の値から前記蓄電池の劣化を判定する蓄電池状態判定部と、
     を備える蓄電池監視装置。
  11.  前記蓄電池状態判定部は、前記電流センサで測定された循環電流の和が予め定められた第1閾値以下であり、且つ、前記電流センサで測定された循環電流のそれぞれの絶対値が予め定められた第2閾値以上の場合、前記蓄電池に劣化が有ると判定する
     請求項10に記載の蓄電池監視装置。
  12.  請求項8若しくは請求項9に記載の蓄電池システムの劣化判定装置、又は請求項10若しくは請求項11に記載の蓄電池監視装置と、
     蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列と、
     を有する蓄電池システムであって、
     前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
     前記組電池が並列に複数接続され、
     前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサが前記組電池毎に設けられて並列に接続される、
     蓄電池システム。
  13.  蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池列が複数列に並列接続された蓄電池ブロックを直列に複数接続した組電池を複数有し、前記組電池が並列に複数接続された蓄電池システムの前記蓄電池の劣化を判定する蓄電池システムの劣化判定方法であって、
     前記蓄電池は、双極型鉛蓄電池であり、
     前記組電池毎に設けられて並列に接続され、前記蓄電池の充電停止時または放電停止時に、前記組電池間に発生する循環電流を測定する電流センサの測定した前記循環電流の値を収集するステップと、
     収集された前記循環電流の値から前記蓄電池の劣化を判定するステップと、
     を含む蓄電池システムの劣化判定方法。
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