(57)【要約】  実施形態の蓄電池装置は、電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置であって、セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の電池盤に再配置された後のセルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、複数の電池盤の間で、セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、を備えるので、電池モジュールの再配置作業において、作業スペース、作業労力及び作業時間の低減を図ることができる。
2017042892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置であって、
前記セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、
を備えた蓄電池装置。
【請求項２】
生成された前記再配置情報を提示する情報提示部を備えた、
請求項１記載の蓄電池装置。
【請求項３】
前記情報生成部は、前記セルモジュールをノードとし、再配置位置を特定する有向辺を経路とする有向グラフを用いた最短閉路探索により前記再配置情報を生成する、
請求項１記載の蓄電池装置。
【請求項４】
前記情報生成部は、前記セルモジュールの性能値のばらつきに基づいて前記セルモジュールの順位を付け、前記順位に従って、前記複数の電池盤に順番に前記セルモジュールを割り当てる、
請求項１記載の蓄電池装置。
【請求項５】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置と、前記蓄電池装置を制御する制御装置と、を備えた蓄電池システムであって、
前記制御装置は、前記蓄電池装置から前記セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、
を備えた蓄電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、生成された前記再配置情報を提示する情報提示部を備えた、
請求項５記載の蓄電池システム。
【請求項７】
前記情報生成部は、前記セルモジュールをノードとし、再配置位置を特定する有向辺を経路とする有向グラフを用いた最短閉路探索により前記再配置情報を生成する、
請求項５記載の蓄電池システム。
【請求項８】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置で実行される方法であって、
前記セルモジュールの性能値を取得する過程と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する過程と、
生成された前記再配置情報を提示する過程と、
を備えた方法。
【請求項９】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記セルモジュールの性能値を取得する手段と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する手段と、
生成された前記再配置情報を提示する手段と、
して機能させるプログラム。
【請求項１０】
前記再配置情報を生成する手段は、前記セルモジュールをノードとし、再配置位置を特定する有向辺を経路とする有向グラフを用いた最短閉路探索により前記再配置情報を生成する、
請求項９記載のプログラム。
【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、蓄電池システム、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池のようなエネルギー密度が高く、長寿命の二次電池が開発され、車載用二次電池としての利用に留まらず、電力系統の安定化を目的とした定置型蓄電池への利用が拡大している。定置型蓄電池システムの期待寿命は１５〜２０年と長いが、二次電池の寿命は使用方法や周囲環境の違いによって変わるため、電池劣化の進行度合いが不均一となったり、急速に電池劣化が進行したりすることなどが懸念される。また、電池セルの特性ばらつきにより、電池劣化の進行速度が異なる場合も考えられる。特に、リチウムイオン電池を用いた大規模蓄電池システムでは、大出力・大容量の蓄電池を構築するために、多数の電池セルを多直列・多並列に組み合わせて使用することになる。【０００３】
この場合、電池セル間に劣化状態のばらつきが生じると、蓄電池システム全体の性能低下が顕著に現れるという問題が生じる。
すなわち、定置型蓄電池システムなどを構成する組電池では、直列接続された電池モジュール群（電池ユニット）において、各電池モジュール（あるいは、電池セル）間に劣化状態のばらつきが生じると、その電池モジュール群全体の性能は最も劣化が大きい電池モジュール（あるいは、電池セル）によって決まり、性能低下が顕著に現れるのである。【０００４】
各電池モジュール間の劣化状態にばらつきが生じた場合、劣化状態に応じて電池モジュールの配置を並び替え、全体性能の回復を図る方法が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１２７４０４号公報
【特許文献２】特開２０１４−０７５３１７号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１９３９７号公報
【特許文献４】特開２０１４−０２３３６２号公報
【特許文献５】特開２０１４−０４１７４７号公報
【特許文献６】特開２０１４−１１０１９８号公報
【特許文献７】特開２０１５−００８０４０号公報
【特許文献８】特開２０１３−１３７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの公知技術では各電池モジュールの劣化状態に応じて、全ての電池モジュールを並び替えて再配置する方法が提案されており、電池モジュールの交換には広い作業スペースを確保しなければならず、多大な労力と時間を要していた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池モジュールの再配置作業において、作業スペース、作業労力及び作業時間の低減を図ることが可能な蓄電池装置、蓄電池システム、方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の蓄電池装置は、電池セルが直列に接続された蓄電池装置である。
そして、対応する電池セルに対し逆方向接続したダイオードと、ダイオードと直列に接続した電流制限用素子と、を備えたバイパス回路を、電池セルのそれぞれに対し並列接続している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の蓄電池システムを備えた自然エネルギー発電システムの概要構成図である。
【図２】図２は、実施形態の蓄電池システムの概要構成ブロック図である。
【図３】図３は、セルモジュール、ＣＭＵ及びＢＭＵの詳細構成説明図である。
【図４】図４は、セルモジュールの性能が均一の場合の電池盤ユニットの性能説明図である。
【図５】図５は、セルモジュールの性能にばらつきが生じた場合の電池盤ユニットの性能説明図である。
【図６】図６は、再配置情報の算出及び提示処理の処理フローチャートである。
【図７】図７は、再配置先設定手順の説明図（その１）である。
【図８】図８は、再配置先設定手順の説明図（その２）である。
【図９】図９は、再配置先設定手順の説明図（その３）である。
【図１０】図１０は、再配置完了後のセルモジュールの配置位置の説明図である。
【図１１】図１１は、セルモジュールの再配置後の電池盤ユニットの性能説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に図面を参照して実施形態について説明する。
図１は、実施形態の蓄電池システムを備えた自然エネルギー発電システムの概要構成図である。
【００１０】
自然エネルギー発電システム１００は、電力システムとして機能し、太陽光、水力、風力、バイオマス、地熱等の自然エネルギー（再生可能エネルギー）を利用し、系統電力として出力可能な自然エネルギー発電ユニット１と、自然エネルギー発電ユニット１の発電電力を測定する電力計２と、電力計２の測定結果に基づいて自然エネルギー発電ユニット１の余剰電力を充電し、不足電力を放電して自然エネルギー発電ユニット１の発電電力に重畳して出力する蓄電池システム３と、自然エネルギー発電ユニット１の出力電力（蓄電池システム３の出力電力が重畳されている場合も含む）の電圧変換を行う変圧器４と、蓄電池システム３のローカルな制御を行う蓄電池制御コントローラ５と、蓄電池制御コントローラ５のリモート制御を行う上位制御装置６と、を備えている。
【００１１】
図２は、実施形態の蓄電池システムの概要構成ブロック図である。
蓄電池システム３は、大別すると、電力を蓄える蓄電池装置１１と、蓄電池装置１１から供給された直流電力を所望の電力品質を有する交流電力に変換して負荷に供給する電力変換装置（ＰＣＳ：Power  Conditioning  System）１２と、を備えている。
【００１２】
蓄電池装置１１は、大別すると、複数の電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎ（Ｎは自然数）と、電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎが接続された電池端子盤２２と、を備えている。
電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎは、互いに並列に接続された複数の電池盤２３−１〜２３−Ｍ（Ｍは自然数）と、ゲートウェイ装置２４と、後述のＢＭＵ（Battery  Management  Unit：電池管理装置）及びＣＭＵ（Cell  Monitoring  Unit：セル監視装置）に動作用の直流電源を供給する直流電源装置２５と、を備えている。
【００１３】
ここで、電池ユニットの構成について説明する。
電池盤２３−１〜２３−Ｍは、それぞれ、高電位側電源供給ライン（高電位側電源供給線）ＬＨ及び低電位側電源供給ライン（低電位側電源供給線）ＬＬを介して、出力電源ライン（出力電源線；母線）ＬＨＯ、ＬＬＯに接続され、主回路である電力変換装置１２に電力を供給している。
【００１４】
電池盤２３−１〜２３−Ｍは、同一構成であるので、電池盤２３−１を例として説明する。
電池盤２３−１は、大別すると、複数（図１では、２４個）のセルモジュール３１−１〜３１−２４と、セルモジュール３１−１〜３１−２４にそれぞれ設けられた複数（図１では、２４個）のＣＭＵ３２−１〜３２−２４と、セルモジュール３１−１２とセルモジュール３１−１３との間に設けられたサービスディスコネクト３３と、電流センサ３４と、コンタクタ３５と、を備え、複数のセルモジュール３１−１〜３１−２４、サービスディスコネクト３３、電流センサ３４及びコンタクタ３５は、直列に接続されている。
【００１５】
ここで、セルモジュール３１−１〜３１−２４は、電池セルを複数、直並列に接続されて組電池を構成している。そして、複数の直列接続されたセルモジュール３１−１〜３１−２４で組電池群を構成している。
【００１６】
さらに電池盤２３−１は、ＢＭＵ３６を備え、各ＣＭＵ３２−１〜３２−２４の通信ライン、電流センサ３４の出力ラインは、ＢＭＵ３６に接続されている。
ＢＭＵ３６は、ゲートウェイ装置２４の制御下で、電池盤２３−１全体を制御し、各ＣＭＵ３２−１〜３２−２４との通信結果（後述する電圧データ及び温度データ）及び電流センサ３４の検出結果に基づいてコンタクタ３５の開閉制御を行う。
【００１７】
次に電池端子盤の構成について説明する。
電池端子盤２２は、電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎに対応させて設けられた複数の盤遮断器４１−１〜４１−Ｎと、蓄電池装置１１全体を制御するマイクロコンピュータとして構成されたマスタ（Master）装置４２と、を備えている。
【００１８】
マスタ装置４２には、電力変換装置１２との間に、電力変換装置１２のＵＰＳ（Uninterruptible  Power  System）１２Ａを介して供給される制御電源線５１と、イーサネット（登録商標）として構成され、制御データのやりとりを行う制御通信線５２と、が接続されている。
【００１９】
ここで、セルモジュール３１−１〜３１−２４、ＣＭＵ３２−１〜３２−２４およびＢＭＵ３６の詳細構成について説明する。
【００２０】
図３は、セルモジュール、ＣＭＵ及びＢＭＵの詳細構成説明図である。
セルモジュール３１−１〜３１−２４は、それぞれ、直列接続された複数（図３では、１０個）の電池セル６１−１〜６１−１０を備えている。
【００２１】
ＣＭＵ３２−１〜３２−２４は、対応するセルモジュール３１−１〜３１−２４を構成している電池セルの電圧及び所定箇所の温度を測定するための電圧温度計測ＩＣ（Analog  Front  End  IC:AFE-IC）６２と、それぞれが対応するＣＭＵ３２−１〜３２−２４全体の制御を行うＭＰＵ６３と、ＢＭＵ３６との間でＣＡＮ通信を行うためのＣＡＮ（Controller  Area  Network）規格に則った通信コントローラ６４と、セル毎の電圧に相当する電圧データ及び温度データを格納するメモリ６５と、を備えている。
【００２２】
以下の説明において、セルモジュール３１−１〜３１−２４のそれぞれと、対応するＣＭＵ３２−１〜３２−２４と、を合わせた構成については、電池モジュール３７−１〜３７−２４と呼ぶものとする。例えば、セルモジュール３１−１と対応するＣＭＵ３２−１を合わせた構成を電池モジュール３７−１と呼ぶものとする。
【００２３】
また、ＢＭＵ３６は、ＢＭＵ３６全体を制御するＭＰＵ７１と、ＣＭＵ３２−１〜３２−２４との間でＣＡＮ通信を行うためのＣＡＮ規格に則った通信コントローラ７２と、ＣＭＵ３２−１〜３２−２４から送信された電圧データ及び温度データを格納するメモリ７３と、を備えている。
【００２４】
蓄電池制御コントローラ５は、自然エネルギー発電ユニット１の発電電力を検出し、この発電電力が電力系統へ及ぼす影響を緩和するために、蓄電池装置１１を用いて発電電力の出力変動抑制を行なっている。ここで、蓄電池装置１１に対する変動抑制量は当該蓄電池制御コントローラ５あるいはその上位制御装置６で算出し、蓄電池装置１１に対応するＰＣＳ（Power  Conditioning  System）１２に充放電指令として与えられる。
【００２５】
次に実施形態の動作説明に先立ち、リチウムイオン電池を用いた蓄電池システムを例として、一般的な蓄電池の劣化現象を説明する。
劣化によって変化する電池特性として、内部抵抗と電池容量がある。電池容量は経時的に減少傾向を示し、電池の内部抵抗は逆に増加傾向を示す。電池容量が減少する要因の一つに内部抵抗の増加が挙げられる。
【００２６】
また、一般的に電池温度が高いほど、電池の劣化速度は大きくなる。そのため、電池盤内で電池温度のばらつきが生じると、電池温度が高いモジュールの劣化が進行しやすくなる。例えば、電池の充放電に伴って電池内部の発熱が生じ、電池の温度が上昇する。電池から発生した熱は電池盤の上部に集まり、上部に配置された電池ほど温度が高くなる傾向にある。また、ＰＣＳ等の機器による発熱や排熱により、隣接する電池盤の温度が高くなることも考えられる。このように、電池盤内の温度分布にばらつきが生じると、電池温度が高い電池セルや電池モジュールの劣化が早まることが懸念される。
【００２７】
ここで、蓄電池システム３のように、電池セル６１−１〜６１−１０やセルモジュール３１−１〜３１−２４を多直列・多並列で組み合わせた組電池において、電池セル６１−１〜６１−１０やセルモジュール３１−１〜３１−２４間の劣化状態に、ばらつきが生じた場合を考える。
【００２８】
セルモジュール３１−１〜３１−２４の中で、直列接続された電池セル６１−１〜６１−１０をみると、セルモジュール３１−１〜３１−２４の容量（Ａｈ：Ampere  per  Hour）は、各セルモジュール３１−１〜３１−２４を構成している最小容量の電池セル６１−１〜６１−１０の容量に規定される。例えば、最大容量の電池セル（例えば、電池セル６１−１０）に合わせて完放電から満充電まで行うと、他の電池セル（上述の例の場合、電池セル６１−１〜６１−９）は、過放電あるいは過充電となってしまうからである。
【００２９】
同様に、電池盤２３−１〜２３−Ｍの中で直列接続されたセルモジュール３１−１〜３１−２４をみると、電池盤２３−１〜２３−Ｍの容量（Ａｈ）は、各電池盤２３−１〜２３−Ｍを構成している最小容量のセルモジュール３１−１〜３１−２４の容量に規定される。例えば、最大容量のセルモジュール（例えば、セルモジュール３１−１）に合わせて完放電から満充電まで行うと、他のセルモジュール（上述の例の場合、セルモジュール３１−２〜３１−２４）は、過放電あるいは過充電となってしまうからである。
【００３０】
すなわち、容量については直列構成内で最も性能の低い電池セルの性能あるいはセルモジュールの性能が、直列構成全体性能を決めることとなる。
【００３１】
これに対して、並列接続された電池盤２３−１〜２３−Ｍを考えると、各電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎの容量は、（少なくとも静的には、）各電池盤２３−１〜２３−Ｍの容量の合計となる。
さらに蓄電池装置１１全体の容量は、（少なくとも静的には、）各電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎの容量の合計となる。
【００３２】
したがって、蓄電池装置１１の性能低下について、電池盤ユニット２１−１をモデル化して考えることとする。
また、理解の容易と、説明の簡略化のため、電池盤ユニット２１−１が、三つの電池盤２３−１〜２３−３を備えるものとし、電池盤２３−１〜２３−３は、それぞれ三つのセルモジュール３１−１〜３１−３を備えるものとする。
【００３３】
以下の説明においては、電池盤２３−１〜２３−３を構成しているそれぞれのセルモジュール３１−１〜３１−３を識別するため、電池盤２３−１のセルモジュール３１−１〜３１−３をセルモジュールＣ１〜Ｃ３として図示し、電池盤２３−２のセルモジュール３１−１〜３１−３をセルモジュールＣ４〜Ｃ６として図示し、電池盤２３−３のセルモジュール３１−１〜３１−３をセルモジュールＣ７〜Ｃ９として図示する。
【００３４】
すなわち、電池盤ユニット２１−１は、総計９個のセルモジュールＣ１〜Ｃ９で構成されているものとする。
【００３５】
図４は、セルモジュールの性能が均一の場合の電池盤ユニットの性能説明図である。
各セルモジュールＣ１〜Ｃ９に付与された性能値は、例えば、各セルモジュールを構成している電池セル（電池セル６１−１〜６１−９）あるいはセルモジュールＣ１〜Ｃ９に対する内部抵抗の測定結果に基づいて、各セルモジュールＣ１〜Ｃ９の劣化状態を表したものである。
一般的に、二次電池は劣化が進むほど内部抵抗が増加し、充放電可能な容量は逆に減少する。
【００３６】
図４に示したセルモジュールＣ１〜Ｃ９の性能値は、セルモジュールＣ１〜Ｃ９の内部抵抗や各セルモジュールＣ１〜Ｃ９を構成している電池セルの容量に基づいて算出された電池の劣化状態を１０段階で簡略的に表したものである。すなわち、性能値が高いほど（図４の例の場合、値が１０に近いほど）劣化が少ないことを示す。
【００３７】
ところで、各電池盤２３−１〜２３−３の性能は、直列接続された三つのセルモジュールに対応する性能値のうち、最小値によって決まる。一方で、電池盤ユニット２１−１全体性能は、電池盤２３−１〜２３−３の性能値の合計値となる。
【００３８】
図４には、セルモジュールＣ１〜Ｃ９の性能が均一であり（セルモジュールの性能値にばらつきが全くない）、かつ、性能が高い場合（例えば、初期状態）の電池盤ユニット２１−１を想定した状態を示している。
【００３９】
図４の例の場合、電池盤２３−１全体の性能値は、３０（＝１０＋１０＋１０）となる。同様に、電池盤２３−２全体の性能値は、３０（＝１０＋１０＋１０）となり、電池盤２３−３全体の性能値は、３０（＝１０＋１０＋１０）となる。
【００４０】
図５は、セルモジュールの性能にばらつきが生じた場合の電池盤ユニットの性能説明図である。
ところで、電池セル６１−１〜６１−１０を構成している二次電池は、充放電サイクルや経年劣化により劣化が進むが、劣化の進行度合いは使用状況や周囲環境（温度、湿度）などによって異なるため、各セルモジュールＣ１〜Ｃ９が均等に劣化していくとは限らない。
【００４１】
例えば、図５に示すように、電池盤ユニット２１−１を構成するセルモジュールＣ１〜Ｃ９の性能値にばらつきが生じた場合には、性能値が高いセルモジュールが存在しても、電池盤２３−１〜２３−３の性能は、直列接続された三つのセルモジュールに対応する性能値のうち、最小値によって決まるため、電池盤ユニット２１−１全体の性能値は６（＝３＋２＋１）に下がってしまう。
【００４２】
このように、セルモジュールＣ１〜Ｃ９の性能値にばらつきが見られる電池盤ユニット２１−１においては、セルモジュールＣ１〜Ｃ９の配置を変更することで、各電池盤２３−１〜２３−３の性能を改善（回復）し、ひいては、電池盤ユニット２１−１の性能を改善（回復）することができる。
すなわち、前述の通り、直列接続されたセルモジュール群では、最も性能値の低いセルモジュール（あるいは電池セル）が制約となり、充放電可能な容量が決定する。
【００４３】
一方で、並列接続された電池盤２３−１〜２３−３間に性能ばらつきが生じた場合には、電池盤ユニット２１−１の容量は、電池盤２３−１〜２３−３の容量の合計となる。
【００４４】
そのため、セルモジュールＣ１〜Ｃ９の性能値のばらつきの影響は、直列接続の場合と比較して、並列接続の場合は少ない。厳密には、並列接続された電池盤２３−１〜２３−３間に内部抵抗差が生じた場合、各電池盤２３−１〜２３−３を流れる充放電電流は不均一となり、ＳＯＣが変化すると共に、それらの挙動は非常に複雑なものとなる。
【００４５】
したがって、単純に各電池盤２３−１〜２３−３の容量を合計した場合と比較して、充放電可能な容量は少なくなる傾向となるが、直列接続されたセルモジュールＣ１〜Ｃ９間に性能差が生じた場合と比べると、その影響は少ないと考えられる。
【００４６】
したがって、直列接続されたセルモジュールＣ１〜Ｃ９間の性能差を抑制するように、セルモジュールの再配置を行えば、各電池盤２３−１〜２３−３、ひいては、電池盤ユニット２１−１の容量の低下を改善（回復）することができる。
【００４７】
すなわち、本実施形態では、電池盤２３−１〜２３−３内のセルモジュールＣ１〜Ｃ９の並び方は任意とし、各電池盤２３−１〜２３−３をそれぞれ構成しているセルモジュールの性能値の差を最小化するようにセルモジュールＣ１〜Ｃ９の再配置を行えるようにすることで、最小限の手間で各電池盤２３−１〜２３−３の性能を改善（回復）することにより、電池盤ユニット２１−１の容量（性能）、すなわち、システム性能の改善（回復）を図っている。
【００４８】
次に、各セルモジュールの性能値に基づいて、セルモジュールの再配置を行うための再配置情報の算出及び提示手順について説明する。以下の説明においては、再配置情報の算出及び提示を上位制御装置６が行う場合について説明する。
【００４９】
図６は、再配置情報の算出及び提示処理の処理フローチャートである。
まず、上位制御装置６は、蓄電池制御コントローラ５、ＰＣＳ１２及び各電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎを構成している電池盤２３−１〜２３−ＭのＢＭＵ３６を介して、ＣＭＵ３２−１〜ＣＭＵ３２−２４に対し、セルモジュール３１−１〜３１−２４を構成している電池セルの内部抵抗あるいは電池容量を測定あるいは推定させ、セルモジュール３１−１〜３１−２４毎の性能値を取得させ、通知させる（ステップＳ１１）。
【００５０】
次に、上位制御装置６は、各電池盤ユニット２１−１〜２１−Ｎを構成している電池盤２３−１〜２３−ＭのＢＭＵ３６、ＰＣＳ１２及び蓄電池制御コントローラ５を介して通知された各セルモジュールの性能値に基づいて、セルモジュールの順位付けを行う（ステップＳ１２）。
【００５１】
具体的には、性能値の高い順に順位を設定しており、図５の例の場合、セルモジュールＣ１は第５位、セルモジュールＣ２は第７位、セルモジュールＣ３は第４位、セルモジュールＣ４は第１位、セルモジュールＣ５は第８位、セルモジュールＣ６は第６位、セルモジュールＣ７は第３位、セルモジュールＣ８は第２位、セルモジュールＣ９は第９位と順位付けがなされる。
【００５２】
次に、上位制御装置６は、電池盤２３−１〜２３−３に対し、ステップＳ１２で判定した順位順で電池盤２３−１〜２３−３のそれぞれに配置可能な最大数ずつセルモジュールをまとめて割り当てる（ステップＳ１３）。
【００５３】
具体的には、例えば、電池盤２３−１には、性能値が第１位〜第３位に相当するセルモジュール（セルモジュールＣ４、Ｃ８、Ｃ７）を割り当て、電池盤２３−２には、性能値が第４位〜第６位に相当するセルモジュール（セルモジュールＣ３、Ｃ１、Ｃ６）を割り当て、電池盤２３−３には、性能値が第７位〜第９位に相当するセルモジュール（セルモジュールＣ２、Ｃ５、Ｃ９）を割り当てる。
これにより、各電池盤２３−１〜２３−３にそれぞれ割り当てられた後のセルモジュールの性能差は、割り当て前の状態よりも小さくなり、実際に充電あるいは放電に用いられない容量は減少する。
【００５４】
次に上位制御装置６は、具体的なセルモジュールの再配置先を決定する（ステップＳ１４）。
この場合において、電池盤２３−１〜２３−３のそれぞれにおけるセルモジュールの配置（直列接続順）は、対応する電池盤２３−１〜２３−３の性能には影響を与えず、任意に設定可能であるため、割り当て前と、割り当て後とで、対応する電池盤が変わらないセルモジュール（図５の例の場合、セルモジュールＣ６及びセルモジュールＣ９）は、再配置の対象から除き、そのままとする。これによって、電池モジュールの交換に伴う手間を削減しつつ、蓄電池システム全体の性能回復を図ることができる。
【００５５】
図７は、再配置先設定手順の説明図（その１）である。
例えば、セルモジュールＣ１は、再配置前には、電池盤２３−１に配置されているが、再配置後は、電池盤２３−２に配置される必要がある。
【００５６】
ここで、再配置先の電池盤２３−２に配置されているセルモジュールＣ６は、上述したように再配置対象から除かれているため、セルモジュールＣ１の再配置先は、再配置前の電池盤２３−２のセルモジュールＣ４あるいはセルモジュールＣ５の配置位置のみとなる。
【００５７】
同様に、図７においては、全ての再配置対象のセルモジュールＣ１〜Ｃ５、Ｃ７〜Ｃ８のそれぞれについて、グラフ理論の最短経路問題の考え方を適用し、各セルモジュールの配置位置をノードとして捉え、元の配置位置（ノード）から再配置先への移動方向を有向辺（矢印）として示している。すなわち、再配置に際し、実際には、各セルモジュールは、有向辺に沿った経路で一度だけ移動させられるのであるが、再配置先（再配置位置）の検討においては、再配置可能位置は、一または複数想定されている。
【００５８】
例えば、セルモジュールＣ８については、再配置前には、電池盤２３−３に配置されているが、再配置後は、電池盤２３−１に配置される必要があるので、セルモジュールＣ８については、再配置前の電池盤２３−１のセルモジュールＣ１〜Ｃ３の配置位置がそれぞれ再配置可能位置とされる。このため、図７においては、３本の有向辺Ｌ１〜Ｌ３が示されている。
【００５９】
次に上位制御装置６は、全ての再配置対象の各セルモジュールＣ１〜Ｃ５、Ｃ７〜Ｃ８のそれぞれについて、図７中、矢印で示した有向辺を通って、少なくとも１つの他のセルモジュールの配置位置を経由して、再び元のセルモジュールの配置位置に戻る最短経路（最短閉路）を求めることで再配置可能な位置を決定する（ステップＳ１４）。
【００６０】
すなわち、最も少ないセルモジュールの移動で再配置可能な位置を決定する。より具体的には、一つの再配置対象のセルモジュールを再配置するのに、二つのセルモジュールの移動（いわゆる配置位置の交換）で当該二つのセルモジュールの再配置が完了する場合、当該再配置可能位置が、三つのセルモジュールの移動で当該三つのセルモジュールの再配置が完了する再配置可能位置よりも優先的に採用される。
これは、二つのセルモジュールの移動で当該二つのセルモジュールの再配置が完了する場合の方が、作業量が少ないからである。
【００６１】
続いて、図７に示した有向グラフを参照して、より具体的に再配置先の決定について説明する。
先にも述べたように、図７において、セルモジュールＣ６とセルモジュールＣ９は、移動の必要が無いセルモジュールであるので、セルモジュールの移動先を示す有効辺が存在しない。
【００６２】
そして、図７に示した有向グラフを用いて、再配置先を検討する検討対象のセルモジュールの元の配置位置（ノード）から少なくとも一つの他のセルモジュールの配置位置（ノード）を経由して元の検討対象のセルモジュールの元の配置位置（ノード）に戻る最短経路（最短閉路）を求めることで、電池モジュールの再配置位置を決定している。
【００６３】
この場合において、セルモジュールの再配置先の違いによる再配置（移動）コスト、すなわち、セルモジュールの取り外し、セルモジュールの移動、セルモジュールの取り付け等の交換の手間は、すべて同じであると仮定し、有効辺の重みはすべて１としている。なお、再配置先（移動先）によって交換の手間が大きく変わるような場合には、当該再配置に対応する有効辺の重みを大きくする重み付けを行うことにより、再配置コストを考慮した再配置先を設定するように構成し、交換の手間を考慮するようにすることも可能である。
【００６４】
実際の処理においては、セルモジュールＣ１〜Ｃ９の再配置位置の候補を有向グラフで表したネットワークにおいて、Dijkstra法やBellman-Ford法などの最短経路問題を解くアルゴリズムを用いて、最短経路を導出すればよい。
【００６５】
まず、図７において、現在の配置位置（第１のノード）にあるセルモジュールＣ１の再配置先を求める。セルモジュールＣ１の再配置先の候補としては、セルモジュールＣ４の配置位置（第４のノード）及びセルモジュールＣ５の配置位置（第５のノード）への有向辺Ｌ１１、Ｌ１２で示されている。
【００６６】
しかしながら、セルモジュールＣ４は、セルモジュールＣ１が配置されていた電池盤２３−１へ再配置すべきセルモジュールであるので、有向辺Ｌ１１に示すようにセルモジュールＣ１の配置位置からセルモジュールＣ４の配置位置に向かい、有向辺Ｌ２１に示すように、当該セルモジュールＣ４の配置位置からセルモジュールＣ１の配置位置へ向かう経路が、最短経路（最短閉路）となっていることがわかる。
【００６７】
すなわち、セルモジュールＣ１と、セルモジュールＣ４とを交換すれば、再配置が完了することがわかる。
次に、セルモジュールＣ１とセルモジュールＣ４の移動先は決定したので、セルモジュールＣ１の配置位置（第１のノード）あるいはセルモジュールＣ４の配置位置（第４のノード）を始点または終点とする有向辺Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１〜Ｌ２３を全て取り除く（検討対象から除外する）。
【００６８】
図８は、再配置先設定手順の説明図（その２）である。
図８においては、図７の状態から検討に不要な有向辺Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１〜Ｌ２３を取り除いた状態が示されている。
【００６９】
次に、現在の配置位置（第２のノード）にあるセルモジュールＣ２の再配置先を求める。セルモジュールＣ２の再配置先の候補としては、セルモジュールＣ７の配置位置（第７のノード）及びセルモジュールＣ８の配置位置（第８のノード）への有効辺Ｌ３１、Ｌ３２で示されている。
【００７０】
この場合において、セルモジュールＣ７及びセルモジュールＣ８は、いずれもセルモジュールＣ２が配置されていた電池盤２３−１へ再配置すべきセルモジュールである。従って、セルモジュールＣ２の配置位置からセルモジュールＣ７の配置位置に向かう有向辺Ｌ３１に対応する経路及びセルモジュールＣ２の配置位置からセルモジュールＣ８の配置位置に向かう有向辺Ｌ３２に対応する経路のいずれも最短経路となっていることがわかる。
【００７１】
したがって、いずれの経路を選択しても問題はないが、例えば、二つのセルモジュールの交換の場合は、先に処理した側を選択することとし、当該セルモジュールＣ７の配置位置からセルモジュールＣ２の配置位置へ向かう経路が、最短経路として選択される。
【００７２】
次に、セルモジュールＣ２とセルモジュールＣ７の移動先は決定したので、セルモジュールＣ２の配置位置（第２のノード）あるいはセルモジュールＣ７の配置位置（第７のノード）を始点または終点とする有向辺Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ５１を全て取り除く（検討対象から除外する）。
【００７３】
図９は、再配置先設定手順の説明図（その３）である。
続いて、いまだ再配置位置が決定していないセルモジュールＣ３、セルモジュールＣ５及びセルモジュールＣ８の再配置先を求めることとなるが、図９に示すように、セルモジュールＣ３の配置位置（第３ノード）からセルモジュールＣ５の配置位置（第５ノード）へ向かう有向辺Ｌ６１、セルモジュールＣ５の配置位置（第５ノード）からセルモジュールＣ８の配置位置（第８ノード）へ向かう有向辺Ｌ６２及びセルモジュールＣ８の配置位置（第８ノード）からセルモジュールＣ３の配置位置（第３ノード）へ向かう有向辺Ｌ６３しか残っておらず、しかもこの経路は、最短経路となっている。
【００７４】
すなわち、セルモジュールＣ３をセルモジュールＣ５の配置位置へ移動し、セルモジュールＣ５をセルモジュールＣ８の配置位置へ移動し、セルモジュールＣ８をセルモジュールＣ３の配置位置へ移動することで、再配置が完了することがわかる。
【００７５】
図１０は、再配置完了後のセルモジュールの配置位置の説明図である。
以上の説明と同様の手順に従えば、セルモジュールの再配置が完了し、図１０に示すように、電池盤２３−１に、より性能値の高いセルモジュールを配置し、電池盤２３-３に、より性能値の低いセルモジュールを配置し、電池盤２３−２に残りのセルモジュールを配置している。
【００７６】
図１１は、セルモジュールの再配置後の電池盤ユニットの性能説明図である。
この結果、電池盤２３−１〜２３−３の間では、図１１に示すように比較的大きな性能値の差が存在するが、各電池盤内２３−１〜２３−３を構成している３個のセルモジュール間の性能値の差は小さくなっている。
この結果、電池盤ユニット２１−１としての性能値＝１２となり、再配置前の性能値＝６に対して、改善されていることが分かる。
【００７７】
以上の再配置スケジューリングにより、セルモジュールの再配置方法が決定した後、実際に保守員などがセルモジュールの交換を行う際には、図７〜図１０に示した交換手順を携帯端末等に順番に表示したり、印刷物としてプリントアウトしたりすることで、作業の支援を行うようにすればよい。
【００７８】
また、全ての交換作業が完了した後、各電池モジュールの再配置が正しく行えたかどうかを、例えば、以下のいずれかの方法で検査を行う。
（１）セルモジュール毎に固有のＩＤ情報を記録（ＣＭＵ内の記憶部などに記録）し、このＩＤ情報を外部から読み出すインタフェースを用意する。各電池モジュールの再配置前後のＩＤ情報を照合することによって、再配置が正しく行えたかどうかの検査を行う。
【００７９】
（２）電池モジュールに固有のＩＤ情報が付与されていない場合は、各電池モジュールの再配置後に内部抵抗などの劣化診断を再度実施し、電池ユニット（直列接続された電池モジュール群）内の劣化状態の偏差（ばらつき）が最小化（あるいは許容範囲内で縮小化）されているかどうかを検査する。
【００８０】
以上に示した再配置スケジューリング方法、及び、交換手順の提示、再配置後の自動検査などの機能を提供することにより、蓄電池システムの性能を維持するためのメンテナンス作業の効率化を図ることができる。
【００８１】
以上の説明のように、実施形態が適用された蓄電池装置を複数備えた蓄電池システムによれば、電池モジュールの再配置作業において、作業スペース、作業労力及び作業時間の低減を図ることができる。
【００８２】
さらに各蓄電池装置の容量を有効に利用でき、実効的な蓄電池システムの長寿命化が図れ、運用コストの低減を図ることができるとともに、蓄電池システムの長期運用が可能となる。
【００８３】
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。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、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。
【００８４】
例えば、以上の説明においては、セルモジュールの再配置処理を上位制御装置６が行う構成を採っていたが、蓄電池制御コントローラ５あるいはＰＣＳ１２が行う構成とすることも可能である。
また、以上の説明においては、電池盤２３−１に、より性能値の高いセルモジュールを配置し、電池盤２３-３に、より性能値の低いセルモジュールを配置し、電池盤２３−２に残りのセルモジュールを配置していたが、任意の電池盤に性能値に基づくセルモジュールを配置するように構成することも可能である。
また、以上の説明においては、電池盤２３−１〜２３−Ｍ内においては、セルモジュールの配置位置については何も考慮していなかったが、電池盤２３−１〜２３−Ｍ内で上部に配置された電池ほど温度が高くなる傾向にあるので、これを考慮して再配置位置を設定するように構成することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月16日(2017.1.16)
【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】
それぞれ複数の電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続され、前記複数のセルモジュールを管理する電池管理部を有する電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置であって、
前記セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、前記複数の電池盤の間で前記セルモジュールの再配置を行った場合に一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、
を備えた蓄電池装置。
【請求項２】
生成された前記再配置情報を提示する情報提示部を備えた、
請求項１記載の蓄電池装置。
【請求項３】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置であって、
前記セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、を備え、
前記情報生成部は、前記セルモジュールをノードとし、再配置位置を特定する有向辺を経路とする有向グラフを用いた最短閉路探索により前記再配置情報を生成する、
蓄電池装置。
【請求項４】
前記情報生成部は、前記セルモジュールの性能値のばらつきに基づいて前記セルモジュールの順位を付け、前記順位に従って、前記複数の電池盤に順番に前記セルモジュールを割り当てる、
請求項１又は請求項２に記載の蓄電池装置。
【請求項５】
それぞれ複数の電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続され、前記複数のセルモジュールを管理する電池管理部を有する電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置と、前記蓄電池装置を制御する制御装置と、を備えた蓄電池システムであって、
前記制御装置は、前記蓄電池装置から前記セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、前記複数の電池盤の間で前記セルモジュールの再配置を行った場合に一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、
を備えた蓄電池システム。
【請求項６】
前記制御装置は、生成された前記再配置情報を提示する情報提示部を備えた、
請求項５記載の蓄電池システム。
【請求項７】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置と、前記蓄電池装置を制御する制御装置と、を備えた蓄電池システムであって、
前記制御装置は、前記蓄電池装置から前記セルモジュールの性能値を取得する性能値取得部と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する情報生成部と、を備え、
前記情報生成部は、前記セルモジュールをノードとし、再配置位置を特定する有向辺を経路とする有向グラフを用いた最短閉路探索により前記再配置情報を生成する、
蓄電池システム。
【請求項８】
それぞれ複数の電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続され、前記複数のセルモジュールを管理する電池管理部を有する電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置で実行される方法であって、
前記セルモジュールの性能値を取得する過程と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、前記複数の電池盤の間で前記セルモジュールの再配置を行った場合に一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する過程と、
生成された前記再配置情報を提示する過程と、
を備えた方法。
【請求項９】
それぞれ複数の電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続され、前記複数のセルモジュールを管理する電池管理部を有する電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記セルモジュールの性能値を取得する手段と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、前記複数の電池盤の間で前記セルモジュールの再配置を行った場合に一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する手段と、
生成された前記再配置情報を提示する手段と、
して機能させるプログラム。
【請求項１０】
電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続される電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記セルモジュールの性能値を取得する手段と、
取得された前記セルモジュールの性能値に基づいて、一の前記電池盤に再配置された後の前記セルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、前記セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する手段と、
生成された前記再配置情報を提示する手段と、
して機能させ、
前記再配置情報を生成する手段は、前記セルモジュールをノードとし、再配置位置を特定する有向辺を経路とする有向グラフを用いた最短閉路探索により前記再配置情報を生成する、
プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
実施形態の蓄電池装置は、それぞれ複数の電池セルを備えたセルモジュールが複数、直列に接続され、前記複数のセルモジュールを管理する電池管理部を有する電池盤が複数並列に接続される蓄電池装置である。
そして、性能値取得部は、セルモジュールの性能値を取得し、情報生成部は、取得されたセルモジュールの性能値に基づいて、前記複数の電池盤の間で前記セルモジュールの再配置を行った場合に一の電池盤に再配置された後のセルモジュールの性能値のばらつきが再配置前より小さくなるように、前記複数の電池盤の間で、セルモジュールの再配置を行わせるための再配置情報を生成する。
【国際調査報告】
2017042892.tif 000014
2017042892.tif 000015
2017042892.tif 000016
2017042892.tif 000017