(57)【要約】直列接続された電池の電圧及び温度を監視する電池監視ユニット（３２）を含む電池モジュール（３０）を複数個直列接続した電池モジュール回路と、前記電池モジュール回路に流れる電流を検出するための電流センサと、各電池監視ユニットからの監視データ及び前記電流センサの検出データを入力する電池管理装置（４４）と、をそれぞれが含む複数の組電池ユニット（２０）と、前記複数の組電池ユニット内の各電池管理装置と通信を行う関門制御装置（６０）と、前記関門制御装置および前記複数の電池管理装置に接続され、前記電池管理装置から第一の時間間隔で取得した前記検出データに基づき各電池または電池モジュールの特性値を算出し、制御装置（８０）から要求があった際、もしくは前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔毎に前記取得した検出データ又は前期算出された特性値を前記制御装置へ送信する計測コンピュータ（９０）と、を備えた蓄電池装置。
2016042678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池と前記複数の電池の電圧及び温度を監視する電池監視ユニットとを含む電池モジュール複数個直列接続した電池モジュール回路と、
前記電池モジュール回路に流れる電流を検出するための電流センサと、
各電池監視ユニットからの監視データ及び前記電流センサの検出データを入力する電池管理装置と、
をそれぞれが含む複数の組電池ユニットと、
前記複数の組電池ユニット内の各電池管理装置と相互通信を行う関門制御装置と、
前記関門制御装置および前記複数の電池管理装置に接続され、前記電池管理装置からの検出データを第一の時間間隔で取得し、取得した前記検出データに基づき各電池または電池モジュールの所定の特性値を算出し、制御装置から要求があった際、もしくは前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔毎に前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を前記制御装置へ送信する計測コンピュータと、
を備えた蓄電池装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
各電池モジュールのうち、劣化診断の対象となる電池モジュールを選択し、この選択した前記電池モジュールの劣化診断を行う請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
各電池モジュールのうち、充電時の電圧が最も高いまた放電時の電圧が最も低い電池モジュールを劣化診断の対象となる電池モジュールとして優先的に選択し、この選択した前記電池モジュールの劣化診断を行う請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
劣化診断の対象となる電池モジュールの残容量、内部抵抗、充電時最大電流、放電時最少電流を計算し、この計算結果に基づいて劣化診断を行う請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項５】
直列接続された複数の電池と前記複数の電池の電圧及び温度を監視する電池監視ユニットとを含む電池モジュール複数個直列接続した電池モジュール回路と、
前記電池モジュール回路に流れる電流を検出するための電流センサと、
各電池監視ユニットからの監視データ及び前記電流センサの検出データを入力する電池管理装置と、
をそれぞれが含む複数の組電池ユニットと、
前記複数の組電池ユニット内の各電池管理装置と接続され通信を行う関門制御装置と、
前記関門制御装置および前記複数の電池管理装置に接続され、前記電池管理装置からの検出データを第一の時間間隔で取得し、取得した前記検出データに基づき各電池または電池モジュールの所定の特性値を算出し、制御装置から要求があった際もしくは前記第一の時間間隔より長い第二の時間間隔毎に前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を前記制御装置へ出力する計測コンピュータと、
前記複数の関門制御装置と接続され、前記関門制御装置を介して前記計測コンピュータと通信を行い、前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を取得する制御装置と、
を備える蓄電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電池装置および蓄電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は製造後徐々に劣化し、その容量の減少や抵抗の上昇などの特性の低下が発生する。電池の劣化は電池を使用するシステムに影響する。劣化が大きい場合はシステムが必要とする電池容量や出力特性を満たさなくなり、システムの稼動停止となる恐れがある。このため、電池の劣化を推定することが重要である。つまり、電池を使用するシステムが電池の寿命を検知できることが望ましい。電池の劣化速度は電池の使用方法（環境温度や充放電範囲など）に応じて変わることが知られており、電池の劣化を推定する方法がいくつか提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７０４４１号公報
【特許文献２】特開２０１３−７３８９７号公報
【特許文献３】特開２０１３−９７９２６号公報
【特許文献４】特開２０１４−４１７４７号公報
【特許文献５】特開２０１４−１３２２４３号公報
【特許文献６】特開２０１４−５４１４８号公報
【特許文献７】特開２００２−２３６１５４号公報
【特許文献８】特開２０１０−２２１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今後の蓄電池装置として、大電力を供給可能な大規模蓄電池装置の開発が要望されている。そこで蓄電容量の１００Ｗｈ程度の電池を利用し、ＭＷｈ、数十ＭＷｈクラスの電池容量の大規模蓄電池装置が例として挙げられる。この場合の設計は、要求されている出力電圧や電流容量に応じて、１０，０００乃至１００，０００個の電池が直列及び又は並列に組み合わせられて計画される必要がある。【０００５】
上記の大規模蓄電装置に搭載した各電池モジュールの劣化診断を行うためには、劣化診断のための特性値として電池モジュールの充電状態（ＳＯＣ：state of charge）や内部抵抗値を計算する必要がある。従来では、各電池モジュールとの間で蓄電池装置の運転のための相互通信を行うための制御装置が、当該相互通信に加えて、上記の劣化診断のための特性値の計算を行っている。【０００６】
しかし、この劣化診断のための特性値の計算にかかる負荷は、診断対象の電池モジュールの数に応じて大きくなるので、運転のための相互通信の遅れやエラーの原因になる。このため、運転の安全性の維持に支障が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、蓄電池装置の運転の安全性を維持して複数の二次電池の劣化診断を行うことが可能な蓄電池装置および蓄電池システムを提供することである。【０００８】
実施形態における蓄電池装置は、直列接続された複数の電池と複数の電池の電圧及び温度を監視する電池監視ユニットとを含む電池モジュール複数個直列接続した電池モジュール回路と、電池モジュール回路に流れる電流を検出するための電流センサと、各電池監視ユニットからの監視データ及び電流センサの検出データを入力する電池管理装置と、をそれぞれが含む複数の組電池ユニットを有する。この蓄電池装置は、複数の組電池ユニット内の各電池管理装置と相互通信を行う関門制御装置を有する。この蓄電池装置は、前記関門制御装置および前記複数の電池管理装置に接続され、前記電池管理装置からの検出データを第一の時間間隔で取得し、取得した前記検出データに基づき各電池または電池モジュールの所定の特性値を算出し、制御装置から要求があった際、もしくは前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔毎に前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を前記制御装置へ送信する計測コンピュータと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態における大規模蓄電池装置の構成の一例を示すブロック構成図である。
【図２】図２は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの内部を簡略的に示す図である。
【図３】図３は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる計測コンピュータの機能構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる計測コンピュータによる処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流特性の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流特性の微分演算結果の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流特性を記録するタイミングの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流と電圧との関係の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる計測コンピュータによる処理手順の別の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を用いて説明する。  
図１は、実施形態における大規模蓄電池装置の構成の一例を示すブロック構成図である。  
図１を用いて、本実施形態に関する大規模蓄電池装置の全体系統の概要を説明する。  
図１において、１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎは、蓄電池装置（電池盤と称しても良い）である。これらを総称して蓄電池装置１０と呼ぶこともある。蓄電池装置１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎは、同じ構成であり、例えば１６個が用意されている。図では、１つの蓄電池装置１０−１の内部構成が代表して示されている。
【００１１】
蓄電池装置１０−１は、充放電端子５１、５２を有する。例えば充放電端子５１がプラス端子であり、充放電端子５２がマイナス端子である。充放電端子５１、５２は、電池端子盤１２の遮断器１２−１に接続されている。電池端子盤１２は、蓄電池装置１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎに対応する遮断器１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎを有する。遮断器１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎは、それぞれ手動で開閉操作される。遮断器１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎのプラス端子は共通接続される。また、遮断器１２−１、１２−２、・・・、１２−ｎのマイナス端子は共通接続されている。  
プラス端子の共通接続とは、プラス端子同士が１つに束ねられている状態である。マイナス端子の共通接続とはマイナス端子が１つに束ねられている状態である。電池端子盤１２のプラス・マイナス端子間の直流（ＤＣ）電圧は、例えば４９０Ｖ乃至７７８Ｖ程度になるよう設定されている。また電池端子盤１２は、後述する制御コンピュータ８０を含む。
【００１２】
電池端子盤１２から出力されるＤＣ電圧は、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）１４に供給される。パワーコンディショナ１４は、ＤＣ電圧をスッチングすることで昇圧し、交流（ＡＣ）出力を生成している。ＡＣ出力は、例えば５０Ｈｚで６．６ｋＶである。パワーコンディショナ１４の出力が、外部の電力系統の電力供給ラインに供給される。パワーコンディショナ１４は、電力系統と電池間の電力の出し入れを行う双方向交直流変換機能を持つ。また、パワーコンディショナ１４の出力は、制御コンピュータ８０を介して、蓄電池装置１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎの直流電源装置に供給される。図１では、蓄電池装置１０−１内の直流電源装置７０が代表して示されている。
【００１３】
次に、蓄電池装置１０−１の内部構成を説明する。蓄電池装置１０−１は、並列接続された複数（例えば１６個）の組電池ユニット２０−１、２０−２、・・・、２０−１６を有する。組電池ユニット２０−１、２０−２、・・・、２０−１６は、同じ構成であるから、組電池ユニット２０−１の内部構成を代表して図１に示している。
【００１４】
組電池ユニット２０−１の構成を説明する。組電池ユニット２０−１は、直列接続された複数（例えば２２個）の電池モジュール３０−１、３０−２、・・・、３０−２２を有する。これらを総称して電池モジュール回路３０と呼ぶこともある。電池モジュール３０−１、３０−２、・・・、３０−２２で構成される直列回路の途中に、スイッチ４６が設けられてもよい。このスイッチ４６は、例えば、何れかの電池モジュールが点検のために取り離されるときに、直列回路をオフするために利用される。またスイッチ４６は、断路器（サービスディスコネクト)と兼ねている場合があり、ヒューズである場合もある。そして挿抜状態やヒューズの状態を、後述する電池管理装置４４（ＢＭＵ：Battery Monitoring Unit））へ通知するための配線がされている場合もある。
【００１５】
上記したそれぞれの電池モジュール３０−１、３０−２、・・・、３０−２２は、同じ構成である。それぞれの電池モジュール３０−１、３０−２、・・・、３０−２２は、少なくとも直列接続された複数の電池と、複数の電池の温度及び電圧を監視する電池監視ユニット３２を含む。
【００１６】
これら各電池は、時間的な経過による劣化や充放電の繰り返しによる劣化により容量が減少し、ＳＯＣ（state of charge）に対する充電時内部抵抗と放電時内部抵抗が大きくなる特性をもつ。
【００１７】
図２は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの内部を簡略的に示す図である。電池モジュール３０−１を代表して電池モジュールの簡単な内部構成を図２に示している。
【００１８】
電池モジュール３０−１内では、直列接続された複数（例えば１２個）の電池Ｃａ１−Ｃａ１２による第１の電池回路と、直列接続された複数（例えば１２個）の電池Ｃｂ１−Ｃｂ１２による第２の電池回路とが並列接続され、並列回路を構成している。電池は、例えばリチウムイオン２次電池であり、蓄電容量が数十Ｗｈ〜数百Ｗｈ程度（例えば、平均電圧２[Ｖ]〜５Ｖ×出力電流３[Ａｈ]〜１００Ａｈ）の電池が利用されている。並列回路のプラス端子と、マイナス端子が導出されている。
【００１９】
さらに電池モジュール３０−１内に、電池監視ユニット（ＣＭＵ：Cell Monitoring Unit）３２が設けられている。電池監視ユニット３２は、各電池の端子電圧をモニタ(検知または検出)する。またこの電池監視ユニット３２は、各電池の温度又は電池モジュール内の温度を検出することができる。またこの電池監視ユニット３２は、内部にマイクロプロセッサを含む制御部を有するとともに、外部と通信を行うための送受信器を備える。
【００２０】
図１に戻り、組電池ユニット２０−１内部の構成をさらに説明する。複数の電池モジュール３０−１、・・・、３０−２１、３０−２２を直列接続した直列回路の一方の端子に電流センサ４１が接続される。また直列回路の一方の端子に、スイッチ回路４２（電磁接触器）の一方の入出端子が接続されている。そして、スイッチ回路４２の他方の入出力端子に第1の充放電端子５１が設けられている。また、複数の電池モジュール３０−１、・・・、３０−２１、３０−２２を直列接続した直列回路の他方の端子に第２の充放電端子５２が設けられている。
【００２１】
スイッチ回路４２は、抵抗を持たない（抵抗Ｒ２に比べ非常に抵抗値が少ない。例えば１/１０以下の抵抗値。）スイッチＳ１と、抵抗Ｒ２を直列に接続したスイッチＳ２とが並列接続されている。
【００２２】
図１ではスイッチ回路４２は、充放電端子５１と電流センサ４１との間に設けられている。しかしさらなるスイッチ回路が、充放電端子５２と電池モジュール３０−２２間に設けられる。これは、一方のスイッチ回路が接点溶着などで開かなくなっても、他方のスイッチ回路を「開」にして安全を図るためである。
【００２３】
ここで、電池モジュール３０−１、３０−２、・・・、３０−２２内の電池監視ユニット３２は、ＣＡＮ（Control Area Network）ラインなどの通信バスラインを介して、電池管理装置４４に接続され、相互に通信を行うことができる。また、電池管理装置４４には、電流センサ４１が接続されている。電池管理装置４４は、電流センサ４１が計測した電流データを受け取ることができる。
【００２４】
電池管理装置４４は、マイクロプロセッサを含む制御部を有し、また、電池監視ユニット３２と通信を行うための送受信部を含む。さらに電池管理装置４４は、スイッチ回路４２のスイッチＳ１，Ｓ２を制御するために制御信号を出力することができる。
【００２５】
また電池管理装置４４は、関門制御装置６０（Gateway(ゲートウェイ)装置、マスター制御装置と称してもよい)と接続されており、相互間で、各種のデータの送受信を行うことができる。例えば、電池管理装置４４と関門制御装置６０との通信は、例えば１００μsecから２００μｓecのμ秒間隔で行われる。関門制御装置６０は、電池管理装置４４の動作、直流電源装置７０の動作を制御することができる。つまり、関門制御装置６０は、各組電池ユニット２０−１・・・、２０−１６を統括制御する。
【００２６】
関門制御装置６０は、各蓄電池装置１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎに設けられている。各蓄電池装置１０−１、１０−２、・・・、１０−ｎ内の関門制御装置６０は、制御コンピュータ８０と通信バスラインを介して接続されて、相互に通信を行うことができる。制御コンピュータ８０は、内部にマイクロプロセッサを含む制御部を有するとともに、外部と通信を行うための送受信器を備える。また、制御コンピュータ８０は、遮断器１２−１、１２−２・・・、１２−ｎの状態も監視している。また、関門制御装置６０は、電池管理装置４４から送られてくるデータに対して間引くなどの処理を行うことにより、制御コンピュータ８０に送るデータ量を削減してもよい。
【００２７】
また、関門制御装置６０と電池管理装置４４の間には、計測コンピュータ９０が接続される。
【００２８】
この計測コンピュータ９０は、電池管理装置４４から得られる各電池モジュール内に格納される各電池の電圧、温度、各電池モジュールに流れる電流値などの検出データやＳＯＣデータを取得する。これらのデータを用いて各電池もしくは各電池モジュールについての所定の値を算出する。例えば、時間毎に格納された各電池もしくは電池モジュール毎の電流値および電圧値を用いて内部抵抗の値を算出する。この内部抵抗値によって劣化診断に用いることが可能である。
【００２９】
例えば、計測コンピュータ９０と制御コンピュータ８０との通信は、１分、１時間、１日毎もしくは１か月毎（第二の時間間隔）など、通常の１００μ秒単位間隔（第一の時間間隔）で行われる電池管理装置４４と関門制御装置６０との通信頻度に比べて非常に遅い頻度で行い、制御コンピュータ８０、関門制御装置６０、計測コンピュータ９０、電池管理装置４４間の通信への影響はない、もしくは軽微である。
【００３０】
なお、計測コンピュータ９０が取得するデータは、制御コンピュータ８０に送信されるデータ量よりも多いことが好適である。
【００３１】
上記したように、この（大規模）蓄電池装置は、組電池ユニット毎に独立したスイッチ回路４２（電磁接触器）を持つ。このために直流母線(組電池ユニット出力端子を並列接続している配線)に対して組電池ユニット毎に独立して投入・解列（開放）を行うことができる。開列或いは開放とは、他の電池ユニットとの接続状態から、非接続状態に設定する、或いは切り離すことである。
【００３２】
従って、起動時に組電池ユニットの出力電圧（電流センサ４１の検出値から求める電圧）と直流母線の電圧差が大きい組電池ユニットが検出された場合、この検出された組電池ユニットだけ起動を中止することができる。例えば、ある組電池ユニット内の電池モジュールが取り離されていたり、あるいは短絡していたり、故障していたような場合、この電池モジュールを含まない組電池ユニットを構成することができる。また、ある組電池ユニットまたは組電池ユニット内の電池モジュールに障害が発生したとき、障害が発生した組電池ユニットだけを解列し、蓄電池装置全体としては、運転を継続することが可能になる。障害が発生して切り離した後であっても当該蓄電池ユニットに関するデータを計測コンピュータ９０に要求し、取得し、早期の異常原因の特定が可能となる。
【００３３】
異常状態（障害）が発生した場合（例えば異常な温度情報、異常な電流、異常な電圧降下）、このことは、電池管理装置４４により検出される。そして、組電池ユニット内のスイッチ回路４２がオフされ、装置全体の安全が得られる。
【００３４】
さらに、運転状態にある組電池ユニット数またはそれらの合計出力容量、残容量の情報を関門制御装置６０を経由してパワーコンディショナ１４や制御コンピュータ８０へ伝達することができる。この伝達経路は、イーサーネット（登録商標）など各種通信ネットワークを利用することができる。パワーコンディショナ１４は、各組電池ユニット２０−１・・・、２０−１６から送られてくる直流電流を交流電流に変換する。
【００３５】
本実施形態のパワーコンディショナ１４は、その受信した情報に応じて電力出力制限を行ったり、組電池ユニット若しくは蓄電装置の動作を停止したりして、蓄電システムの保護動作を行うことができる。例えば、出力を一定に維持する必要がある場合、組電池ユニット側から異常な電流が出力されているような場合、出力を抑制また停止することができる。さらには、組電池ユニット側の出力が弱くなり、逆潮流を生じる可能性がある場合は、動作を停止させることができる。
【００３６】
上記した様に、組電池ユニット毎に独立して起動・停止が可能で、かつ、それらの状態を上位システムである関門制御装置６０、制御コンピュータ８０、パワーコンディショナ１４へ伝達する手段を設けている。また、制御コンピュータ８０は、あらかじめ定められた状態を検知した場合や、ユーザが選択したデータについて計測コンピュータ９０からデータを取得することが可能である。このデータの取得頻度は、通常の各組電池モジュール、またはこれに格納される各電池の異常検知を行うためのデータ通信に比べ非常に少ないタイミングで行うため、上記各電池、各電池モジュールまたは各組電池ユニットの異常検知機能と並行して行うことが可能である。このようにして制御コンピュータ８０、複数の関門制御装置６０とを結ぶ通信線の情報処理量を超えない範囲で通信を行いながら劣化診断など他の処理を行うことが可能となり、任意の数だけ組電池ユニットを接続しても安全を保つことが可能である。
【００３７】
この結果、ユニット毎に自立して、出力のオンオフ制御ができる組電池ユニットの並列接続を可能とする手段により、任意容量の大規模蓄電池装置を得られるようになる。
【００３８】
図３は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる計測コンピュータの機能構成例を示すブロック図である。  
図３に示すように、計測コンピュータ９０は、データ取得部９１、計算部９２、出力部９３を有する。
【００３９】
次に、計測コンピュータ９０による、電池モジュール回路３０の算出機能（劣化診断）について説明する。図４は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる計測コンピュータによる処理手順の一例を示すフローチャートである。  
計測コンピュータ９０のデータ取得部９１は、劣化診断対象の電池モジュールとして、ここでは電池モジュール３０−１を選び（Ａ１）、この電池モジュール３０−１に接続される電池管理装置４４に対し、その電池モジュール３０−１の電流、電圧、温度、ＳＯＣを出力させるための指令を出力する。
【００４０】
計測コンピュータ９０のデータ取得部９１は、それぞれの組電池ユニット２０で直列接続されている電池モジュールの一部を、劣化診断対象として優先的に選択することができる。
【００４１】
また、それぞれの組電池ユニット２０で直列接続されている電池モジュールのうち、充電時に最も電圧が高いまたは、放電時に最も電圧が低い電池または電池モジュールは、内部抵抗が高く最も劣化がすすんでいる（容量が最も少なくなっている）と考えられ、電池ユニット全体としての容量低下に大きく影響する。そこで、計測コンピュータ９０のデータ取得部９１は、充電時に最も電圧が高いまたは放電時に最も電圧が低い電池モジュールを劣化診断対象として優先的に選択することができる。
【００４２】
電池管理装置４４は、上記の指令を受けると、上記の選ばれた電池モジュール３０−１が接続されるＣＭＵ３２に、その電池モジュール３０−１の電圧、温度を送信させるための指令を送ることで、このＣＭＵ３２から電圧、温度の情報を読み出す。
【００４３】
ここで、電池管理装置４４は、読み出した電流および電圧に基づいて、読み出し元の電池モジュール３０−１のＳＯＣを計算する。
【００４４】
電流積算値に基づいたＳＯＣの計算について説明する。図５は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流特性の一例を示す図である。図６は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流特性の微分演算結果の一例を示す図である。図７は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流特性を記録するタイミングの一例を示す図である。
【００４５】
電池管理装置４４は、電流センサ４１で検出した、電池モジュール３０−１に流れる電流値を監視し、この電流を積分した値（図６参照）が所定の閾値以下になってから所定時間が経過した後の所定のタイミング（図７参照）、この電池モジュール−１３０の電圧を内部メモリに記録する。図５から図７の横軸の時刻は同じであり、図７の縦軸の値が０でない部分は、電池モジュール３０−１の電圧を記録するタイミングである。
【００４６】
電池管理装置４４は、上記の電流を積分した値に、電流効率、電池容量（温度による変数）、自己放電率などに基づいて、電池モジュール３０−１のＳＯＣを計算する。
【００４７】
電池管理装置４４は、この計算したＳＯＣ、および、電池モジュール３０−１の電流、電圧、温度を温度帯別に区分して、各ＳＯＣに対する、電流および電池モジュール３０−１の電圧のデータとして計測コンピュータ９０に送る。
【００４８】
計測コンピュータ９０のデータ取得部９１は、Ａ１で選んだ電池モジュール３０−１の診断に必要な数のデータが得られるまで連続的にその電池モジュール３０−１のデータを取得する（Ａ２）。
【００４９】
計測コンピュータ９０の計算部９２は、得られたデータをもとに、その電池モジュール３０−１の劣化を診断するための特性値として残容量、内部抵抗値（ＳＯＣ別）を計算する（Ａ３）。
【００５０】
図８は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電圧とＳＯＣとの関係の一例を示す図である。  
図９は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる電池モジュールの電流と電圧との関係の一例を示す図である。  
図８に示した特性において、各ＳＯＣに対する電流（Ｉ）・電圧（Ｖ）プロットを作成することで任意の電流値における電圧曲線を得ることができる。
【００５１】
ここで、あるＳＯＣでの電流と電圧の関係をプロットすると電流・電圧プロットを得ることができ、図９に示すように、任意の電流値での電池モジュール３０−１の電圧を得ることができる。計算部９２は、任意の電流値での電池モジュール３０−１の電圧の特性に基づいて内部抵抗値を計算できる。
【００５２】
計測コンピュータ９０の出力部９３は、残容量、内部抵抗値の計算結果を制御コンピュータ８０に出力する（Ａ４）。  
この計算結果は、制御コンピュータ８０による外部指令値制御に使われる。このように、電池モジュールの残容量、内部抵抗値を求めることで、蓄電池装置の運転指令決定の際に合わせて指令値を決められるので電池モジュールを長く使うことができる。
【００５３】
電池管理装置４４で計算された、電流積算値に基づいたＳＯＣは、電流センサ４１のオフセット値に起因した誤差が時間経過とともに拡大することがある。  
計測コンピュータ９０の計算部９２は、内部インピーダンス、電池モジュール３０−１の電圧および電流の実測値に基づいて、電池モジュール３０−１の開放回路電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage)を推定し、このＯＣＶとＳＯＣとの所定の関係に基づいて、電流積算値に基づいたＳＯＣとの誤差を求めることができる（Ａ５）。
【００５４】
この誤差の値は出力部９３から電池管理装置４４に出力される（Ａ６）。これに伴い、電池管理装置４４は、上記のように計算したＳＯＣの値を修正する。この修正は電池管理装置４４毎に行われる。このように、積分計算による誤差の累積や電流に対する電池電圧変化の過渡特性の影響により正確に把握するのが難しいＳＯＣの値が修正されることで、電池管理装置４４は、電池モジュール３０−１のＳＯＣと残容量をより正しく把握できる。
【００５５】
全ての組電池ユニット２０で診断対象の電池モジュールの選択が終了していなければ（Ａ７のＮＯ）、選択の有無の判断を行っていない電池モジュールの中から診断対象の電池モジュールを選択する（Ａ７→Ａ１）。このように、電池モジュールの劣化診断を順次行うことで、各電池モジュールの電池容量を求めることができるので、特定の電池モジュールの異常な劣化や故障の兆候を検出することができ、より安全、安心に蓄電池装置の運転を行うことができる。
【００５６】
そして、電池モジュール回路３０の劣化診断のための各種データの計算を制御コンピュータ８０や制御コンピュータ８０とは別に設けられた計測コンピュータ９０により行うので、蓄電池装置の運転中における制御コンピュータ８０や制御コンピュータ８０による処理を滞らせることなく、電池モジュール回路３０の劣化診断のための各種データを求めることが出来る。よって、大規模蓄電池装置の運転の安全性を維持して複数の二次電池の劣化診断を行うことができるようになる。また、各電池モジュールのうち、一部を劣化診断対象として優先的に選択する事で、劣化診断のための各種データの量が減少するので、このデータの出力先である制御コンピュータ８０の処理負荷を減少させることができる。次に、計測コンピュータ９０による、電池モジュール３０の劣化診断の別の例について説明する。  
図１０は、実施形態における大規模蓄電池装置に設けられる計測コンピュータによる処理手順の別の例を示すフローチャートである。  
大規模蓄電池装置を正しく制御するためには、電池モジュール回路３０の内部抵抗値の特性も重要である。まず、制御コンピュータ８０は、診断対象の電池モジュールとして、ここでは電池モジュール３０−１を選ぶ（Ａ１１）。
【００５７】
制御コンピュータ８０は、Ａ１で選んだ電池モジュール３０−１の診断に必要な数のデータが得られるまで連続的にその電池モジュール３０−１のデータ（温度帯別に区分した、各ＳＯＣに対する、電流および電池モジュール３０−１の電圧のデータ）を取得する（Ａ１２）。
【００５８】
計測コンピュータ９０の計算部９２は、Ａ１２で取得したデータを用いて、電池モジュール３０−１のＳＯＣと充電時または放電時の内部抵抗値との対応を示すＳＯＣ−内部抵抗データ計算する（Ａ１３）。
【００５９】
さらに、計測コンピュータ９０の計算部９２は、上記のＳＯＣ−内部抵抗データをもとに、電池モジュール３０−１の内部抵抗値に対応するＳＯＣ毎の最大充電電流値および最大放電電流値を計算する（Ａ１４）。
【００６０】
例えば、ＳＯＣ毎の最大充電電流値は、以下の式（１）で求めることができる。  
（電池モジュール３０−１の最大許容電圧−電池モジュール３０−１のＯＣＶ）／電池モジュール３０の充電時の内部抵抗値  …式（１）
また、例えば、ＳＯＣ毎の最大放電電流値は、以下の式（２）で求めることができる。
【００６１】
（電池モジュール３０−１のＯＣＶ−電池モジュール３０−１の最少許容電圧）／電池モジュール３０の放電時の内部抵抗値  …式（２）
計測コンピュータ９０の出力部９３は、ＳＯＣ−内部抵抗データ、最大充電電流値、最大放電電流値のデータを制御コンピュータ８０に送信する（Ａ１５）。
【００６２】
全ての組電池ユニット２０で診断対象の電池モジュールの選択が終了していなければ（Ａ１６のＮＯ）、選択の有無の判断を行っていない電池モジュールの中から診断対象の電池モジュールを選択する（Ａ１６→Ａ１１）。このように、電池モジュールの劣化診断を順次行うことで、電池モジュール回路３０の電池容量を求めることができる。
【００６３】
また、ここでは、上記のように、計算部９２が電池モジュールの残容量の計算を行っているとする。計測コンピュータ９０の出力部９３は、この残容量の情報も制御コンピュータ８０に送信する。このようにして、制御コンピュータ８０は、電池モジュール回路３０の残容量、内部抵抗値、充電時最大電流、充電時放電電流を把握できるので、これらの値に見合ったＰＣＳ１４の運転を行うことができる。
【００６４】
計測コンピュータ９０を通信ネットワークに接続すると、電池モジュール回路３０の劣化診断のための計算を遠隔で行うことが出来る。よって蓄電池装置を無人で運転していても、電池モジュール回路３０の故障の兆候による電池交換などの計画を立てることができる。
【００６５】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、蓄電池装置の運転の安全性を維持して複数の二次電池の劣化診断を行うことが可能な蓄電池装置を提供することができる。
【００６６】
つまり、積分誤差や電流に対する電池電圧変化の過渡特性があるため、正確に把握するのが難しいＳＯＣの値をより正確に求めることができる、また、計測コンピュータを使うことでＳＯＣ、容量、ＳＯＣに対する充電時内部抵抗と放電時内部抵抗を正しく算出（測定）することができる。また、計測コンピュータが計算した上記のデータで電池管理装置４４のデータをアップデートし、より正確なＳＯＣ値を算出することができる状態にすることができる。
【００６７】
また、計測コンピュータが計算した修正したＳＯＣ、容量、内部抵抗特性を上位装置制御情報としてデータを送ることで高精度なＰＣＳ制御ができる。
【００６８】
なお、上記の各実施形態に記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯ）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【００６９】
また、この記憶媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であっても良い。
【００７０】
また、記憶媒体からコンピュータにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワークソフト等のＭＷ（ミドルウェア）等が上記実施形態を実現するための各処理の一部を実行しても良い。
【００７１】
さらに、各実施形態における記憶媒体は、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【００７２】
また、記憶媒体は１つに限らず、複数の媒体から上記の各実施形態における処理が実行される場合も本発明における記憶媒体に含まれ、媒体構成は何れの構成であっても良い。なお、各実施形態におけるコンピュータは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上記の各実施形態における各処理を実行するものであって、パソコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であっても良い。
【００７３】
また、各実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【００７４】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、計測コンピュータ９０において内部抵抗値を算出し、その内部抵抗値を読み出し、制御コンピュータ８０で劣化診断を行うなど、これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０−１、１０−２、１０−ｎ・・・蓄電池装置、１２・・・電池端子盤、２１−１、１２−２、１２−ｎ・・・遮断機、１４・・・パワーコンディショナ、２０・・・組電池ユニット、３０・・・電池モジュール、３２・・・電池監視ユニット、４４・・・電池管理装置、５１・・・第１の充放電端子、５２・・・第２の充放電端子、６０・・・関門制御装置、８０・・・制御コンピュータ、９０・・・計測コンピュータ、９１・・・データ取得部、９２・・・計算部、９３・・・出力部。
【図１】
2016042678.tif 000003
【図２】
2016042678.tif 000004
【図３】
2016042678.tif 000005
【図４】
2016042678.tif 000006
【図５】
2016042678.tif 000007
【図６】
2016042678.tif 000008
【図７】
2016042678.tif 000009
【図８】
2016042678.tif 000010
【図９】
2016042678.tif 000011
【図１０】
2016042678.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月26日(2015.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池と前記複数の電池の電圧及び温度を監視する電池監視ユニットとを含む電池モジュール複数個直列接続した電池モジュール回路と、
前記電池モジュール回路に流れる電流を検出するための電流センサと、
各電池監視ユニットからの監視データ及び前記電流センサの検出データを入力する電池管理装置と、
をそれぞれが含む複数の組電池ユニットと、
前記複数の組電池ユニット内の各電池管理装置と相互通信を行う関門制御装置と、
前記関門制御装置および前記複数の電池管理装置に接続され、前記電池管理装置からの検出データを第一の時間間隔で取得し、取得した前記検出データに基づき各電池または電池モジュールの所定の特性値を算出し、前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を前記第一の時間間隔よりも長い第二の時間間隔毎に前記制御装置へ送信する計測コンピュータと、
を備えた蓄電池装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
各電池モジュールのうち、劣化診断の対象となる電池モジュールを選択し、この選択した前記電池モジュールの劣化診断を行う請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
各電池モジュールのうち、充電時の電圧が最も高いまた放電時の電圧が最も低い電池モジュールを劣化診断の対象となる電池モジュールとして優先的に選択し、この選択した前記電池モジュールの劣化診断を行う請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
劣化診断の対象となる電池モジュールの残容量、内部抵抗、充電時最大電流、放電時最少電流を計算し、この計算結果に基づいて劣化診断を行う請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項５】
直列接続された複数の電池と前記複数の電池の電圧及び温度を監視する電池監視ユニットとを含む電池モジュール複数個直列接続した電池モジュール回路と、
前記電池モジュール回路に流れる電流を検出するための電流センサと、
各電池監視ユニットからの監視データ及び前記電流センサの検出データを入力する電池管理装置と、
をそれぞれが含む複数の組電池ユニットと、
前記複数の組電池ユニット内の各電池管理装置と接続され通信を行う関門制御装置と、
前記関門制御装置および前記複数の電池管理装置に接続され、前記電池管理装置からの検出データを第一の時間間隔で取得し、取得した前記検出データに基づき各電池または電池モジュールの所定の特性値を算出し、前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を前記第一の時間間隔より長い第二の時間間隔毎に前記制御装置へ出力する計測コンピュータと、
前記複数の関門制御装置と接続され、前記関門制御装置を介して前記計測コンピュータと通信を行い、前記取得した検出データまたは算出された前記各電池または電池モジュールの特性値を取得する制御装置と、
を備える蓄電池システム。
【国際調査報告】
2016042678.tif 000013
2016042678.tif 000014
2016042678.tif 000015
2016042678.tif 000016