(57)【要約】【課題】二次電池の異常発熱から消火装置による消火開始までの時間を小さくする。【解決手段】蓄電システム１００は、可燃性物質を含有する二次電池１３１と、二次電池１３１の燃焼を抑制する消火剤を放出するガス消火装置１０４と、二次電池１３１の温度および電圧を計測する監視装置と、監視装置が計測した温度または電圧が所定の閾値を超える場合に、ガス消火装置１０４に消火剤を放出させる制御装置とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性物質を含有する二次電池と、
前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置と、
前記二次電池から、前記二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得する監視装置と、
前記監視装置が取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる制御装置と
を備える蓄電システム。
【請求項２】
前記二次電池を複数備え、
前記監視装置が、複数の前記二次電池それぞれについて、前記二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得し、
前記制御装置が、前記消火装置に、複数の前記二次電池のうち前記監視装置が取得した前記量が所定の閾値を超えるものに向けて前記消火剤を放出させる
請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記監視装置が、前記二次電池の電圧を取得し、
前記制御装置が、前記監視装置が取得した電圧が、前記二次電池の上限充電電圧以上の電圧である所定の閾値を超える場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる
請求項１または請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記監視装置が、前記二次電池の温度を取得し、
前記制御装置が、前記監視装置が取得した温度が、前記二次電池の標準温度範囲の上限以上の電圧である所定の閾値を超える場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記制御装置が、前記監視装置が取得した前記量が一定時間以上前記所定の閾値を超え続ける場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記消火装置が、前記消火剤として不活性ガスを含有する消火ガスを放出する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記消火装置が、前記二次電池の雰囲気の酸素分圧が１５％以下になるように前記消火ガスを放出する
請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記消火装置が、前記二次電池の雰囲気の酸素分圧が前記可燃性物質から発生する可燃性ガスの限界酸素濃度以下になるように前記消火ガスを放出する
請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項９】
前記消火装置が、前記二次電池の雰囲気の酸素分圧が３００秒以内に所定値以下になるように前記消火ガスを放出する
請求項７または請求項８に記載の蓄電システム。
【請求項１０】
前記消火装置が、前記消火剤として水を放出する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の蓄電システム。
【請求項１１】
前記消火装置が、前記二次電池の単位充電容量当り３リットル毎分以上となる放出量で水を放出する
請求項１０に記載の蓄電システム。
【請求項１２】
二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置を動作させる消火制御部と
を備える制御装置。
【請求項１３】
二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得するステップと、
取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置を動作させるステップと
を有する二次電池の消火方法。
【請求項１４】
コンピュータを、
二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得する取得部、
前記取得部が取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置を動作させる消火制御部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電システム、制御装置、二次電池の消火方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電システムには、可燃性物質を利用した二次電池（電気化学的蓄電装置）を用いるものがある。可燃性物質とは、例えば日本国の消防法で定義される「危険物」である。二次電池の例としては、ナトリウムおよび硫黄を含有するナトリウム−硫黄電池、炭酸ジエチルなどの第二石油類を含有するリチウムイオン電池などが挙げられる。
【０００３】
このような二次電池を備える蓄電システムには、当該二次電池の燃焼を抑制する消火装置を備えるものがある。例えば、特許文献１には、リチウム二次電池の監視システムとして、リチウム二次電池が設置された電池室内の温度が異常温度になったことを認識した時に消火器を作動させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８９２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、電池室内の温度が異常温度になった場合、すなわち二次電池が異常発熱になって所定時間経った後に消火装置を作動させるものであり、消火装置が作動するまでに二次電池の異常発熱が他の二次電池にも悪影響を及ぼしうる。そのため、二次電池の異常発熱などの異常時から消火装置による消火開始までの時間を小さくすることが望まれている。
本発明の目的は、二次電池の異常発熱などの異常時から消火装置による消火開始までの時間を小さくするための蓄電システム、制御装置、二次電池の消火方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、蓄電システムは、可燃性物質を含有する二次電池と、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置と、前記二次電池から、前記二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得する監視装置と、前記監視装置が取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる制御装置とを備える。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る蓄電システムは、前記二次電池を複数備え、前記監視装置が、複数の前記二次電池それぞれについて、前記二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得し、前記制御装置が、前記消火装置に、複数の前記二次電池のうち前記監視装置が取得した前記量が所定の閾値を超えるものに向けて前記消火剤を放出させる。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様に係る蓄電システムは、前記監視装置が、前記二次電池の電圧を取得し、前記制御装置が、前記監視装置が取得した電圧が、前記二次電池の上限充電電圧以上の電圧である所定の閾値を超える場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係る蓄電システムは、前記監視装置が、前記二次電池の温度を取得し、前記制御装置が、前記監視装置が取得した温度が、前記二次電池の標準温度範囲の上限以上の電圧である所定の閾値を超える場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、第１から第４の何れかの態様に係る蓄電システムは、前記制御装置が、前記監視装置が取得した前記量が一定時間以上所定の閾値を超え続ける場合に、前記消火装置に前記消火剤を放出させる。
【００１１】
本発明の第６の態様によれば、第１から第５の何れかの態様に係る蓄電システムは、前記消火装置が、前記消火剤として不活性ガスを含有する消火ガスを放出する。
【００１２】
本発明の第７の態様によれば、第６の態様に係る蓄電システムは、前記消火装置が、前記二次電池の雰囲気の酸素分圧が１５％以下になるように前記消火ガスを放出する。
【００１３】
本発明の第８の態様によれば、第６の態様に係る蓄電システムは、前記消火装置が、前記二次電池の雰囲気の酸素分圧が前記可燃性物質を元に発生する可燃性ガスの限界酸素濃度以下になるように前記消火ガスを放出する。
【００１４】
本発明の第９の態様によれば、第７または第８の態様に係る蓄電システムは、前記消火装置が、前記二次電池の雰囲気の酸素分圧が３００秒以内に所定値以下になるように前記消火ガスを放出する。
【００１５】
本発明の第１０の態様によれば、第１から第５の何れかの態様に係る蓄電システムは、前記消火装置が、前記消火剤として水を放出する。
【００１６】
本発明の第１１の態様によれば、第１０の態様に係る蓄電システムは、前記消火装置が、前記二次電池の単位充電容量（キロワットアワー）当り３リットル毎分以上となる放出量で水を放出する。
【００１７】
本発明の第１２の態様によれば、制御装置は、二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置を動作させる消火制御部とを備える。
【００１８】
本発明の第１３の態様によれば、二次電池の消火方法は、二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得するステップと、取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置を動作させるステップとを有する。
【００１９】
本発明の第１４の態様によれば、プログラムは、コンピュータを、二次電池の異常時から発火可能性に相関する量を取得する取得部、前記取得部が取得した前記量が所定の閾値を超える場合に、前記二次電池の燃焼を抑制する消火剤を放出する消火装置を動作させる消火制御部として機能させる。
【発明の効果】
【００２０】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、制御装置は、二次電池の異常時から発火可能性に相関する量が所定の閾値を超える場合に、消火装置を動作させる。これにより、制御装置は、異常発熱の発生前に異常発熱の発生を予測して、事前に消火装置を動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す概略平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図３】二次電池の消火実験結果を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す概略平面図である。
【図６】第２の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す概略平面図である。
【図８】第３の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第４の実施形態に係る制御システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】第４の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第５の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す概略平面図である。
第１の実施形態に係る蓄電システム１００は、コンテナ１０１、ラック１０２、複数の蓄電装置１０３、ガス消火装置１０４、消火ガス管１０５、ガス制御弁１０６、制御システム１０７、感知器１０８を備える。
コンテナ１０１は、蓄電システム１００の外殻をなす。
ラック１０２は、コンテナ１０１の内部に設置される。ラック１０２は、蓄電装置１０３を内包するための筐体、またはキュービクルである。
蓄電装置１０３は、直列に接続された複数の二次電池１３１を備える。蓄電装置１０３が備える二次電池１３１は、可燃性物質（日本国の消防法で定義される「危険物」）を含有する。二次電池１３１の例としては、ナトリウムおよび硫黄を含有するナトリウム−硫黄電池、炭酸ジエチルなどの第二石油類を含有するリチウムイオン電池などが挙げられる。同じ蓄電装置１０３に備えられる二次電池１３１どうしは、類焼を防ぐため、断熱性を有する樹脂などにより区切られることもある。当該部に樹脂を用いた場合としては、例えば、高密度ポリエチレンまたはポリプロピレンなど、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下の高分子素材が用いられる。
なお、図１に示す例では、蓄電システム１００は、ラック１０２および蓄電装置１０３を２つずつ備えるがこれに限られない。他の実施形態では、ラック１０２および蓄電装置１０３の個数は１つまたは３つ以上であっても良い。また他の実施形態では、１つのラック１０２に複数の蓄電装置１０３が設置されても良い。
【００２３】
ガス消火装置１０４は、不活性ガスを含有する消火ガスを貯蔵する。不活性ガスの例としては、窒素、二酸化炭素、アルゴンガスなどが挙げられる。消火ガスは、二次電池１３１の燃焼を抑制する消火剤の一例である。なお、図１に示す例では、ガス消火装置１０４は、交換を容易にするためにコンテナ１０１の外部に設置されるが、これに限られない。他の実施形態に係るガス消火装置１０４は、コンテナ１０１の内部に設置されても良い。
消火ガス管１０５は、ガス消火装置１０４からコンテナ１０１内部へ伸びる配管である。消火ガス管１０５のうちコンテナ１０１内部に配された部分には、ノズルが設けられる。消火ガス管１０５を通る消火ガスは、当該ノズルを介してコンテナ内部へ放出される。図１に示す例では、消火ガス管１０５は、２つのラック１０２に対向して配されるが、これに限られない。他の実施形態では、消火ガス管１０５は、各ラック１０２の内部に配されても良い。
ガス制御弁１０６は、消火ガス管１０５における消火ガスの流路の開閉を制御する。ガス制御弁１０６が閉じている場合、消火ガスはコンテナ１０１内部に放出されない。
【００２４】
制御システム１０７は、蓄電装置１０３およびガス制御弁１０６の制御を行う。具体的には、制御システム１０７は、二次電池１３１の電圧および温度を監視する。制御システム１０７は、当該二次電池の電圧および温度に基づいてガス制御弁１０６の開閉の指示を出力する。
感知器１０８は、コンテナ１０１内部の温度を計測し、当該温度が所定の閾値を超えた場合に、ガス制御弁１０６を閉じる指示を出力する。当該閾値は、二次電池１３１の標準温度範囲の上限値より高い温度（例えば、摂氏２００度）に設定される。感知器１０８は、コンテナ１０１の天井に設置される。
【００２５】
図２は、第１の実施形態に係る制御システムの構成を示す概略ブロック図である。
制御システム１０７は、蓄電装置１０３が備える各二次電池１３１を監視する監視装置２１０と、蓄電装置１０３およびガス制御弁１０６を制御する制御装置２２０とを備える。監視装置２１０は、ＣＭＵ（Cell Monitoring Unit）として実装される。また、制御装置２２０は、ＢＭＵ（Battery Management Unit）として実装される。
【００２６】
監視装置２１０は、電圧取得部２１１、温度取得部２１２、監視情報出力部２１３を備える。
電圧取得部２１１は、蓄電装置１０３が備える各二次電池１３１に設けられた電圧計から、当該二次電池１３１の電圧を示す信号を取得する。電圧取得部２１１は、取得した信号に基づいて二次電池１３１の電圧を特定する。温度取得部２１２は、蓄電装置１０３が備える各二次電池１３１に設けられた温度センサから、当該二次電池１３１の温度を示す信号を取得する。温度取得部２１２は、取得した信号に基づいて二次電池１３１の温度を特定する。監視情報出力部２１３は、蓄電装置１０３の識別情報に関連付けて、当該蓄電装置１０３が備える二次電池１３１の電圧および温度を示す情報を、制御装置２２０に出力する。
【００２７】
二次電池１３１の電圧および温度は、いずれも二次電池１３１の異常時から発火可能性に相関する量の一例である。二次電池１３１の電圧が上限充電電圧より高い電圧に達した場合、リチウムイオン電池の場合、当該二次電池１３１の正極活物質から抜け出たリチウムイオンの量が過剰になる。これにより、上限充電電圧より高い電圧に達した二次電池１３１の正極活物質の結晶構造は崩壊しやすい状態となる。また、標準温度範囲より高い温度で二次電池１３１の充電を行うと、正極活物質の結晶構造は崩壊しやすい状態となる。二次電池１３１に内部短絡が生じると温度が上昇し、前述の状態に至ったり、あるいは、蓄電システムの誤動作で、二次電池１３１に誤って充電がされ続けたりした場合、あるいは、二次電池１３１の各電池間で電圧アンバランスが発生し、上限充電電圧を越える二次電池が発生するなどした場合、正極活物質の結晶構造が崩壊しやすい状態に陥り、この崩壊時の熱化学反応により二次電池１３１が異常発熱、さらには熱暴走に至る蓋然性が高くなる。
つまり、二次電池１３１の異常時から発火可能性の高さは、二次電池１３１の電圧の高さおよび温度の高さに相関する。
【００２８】
制御装置２２０は、監視情報取得部２２１、電圧判定部２２２、温度判定部２２３、消火制御部２２４を備える。
監視情報取得部２２１は、監視装置２１０から各蓄電装置１０３が備える二次電池１３１の電圧および温度を取得する。
電圧判定部２２２は、監視情報取得部２２１が取得した電圧が所定の電圧閾値を超えるか否かを判定する。電圧閾値は、二次電池１３１の上限充電電圧以上の値とする。これは、上述したとおり、二次電池１３１の電圧が上限充電電圧より高い電圧に達する場合に、二次電池１３１が異常発熱、さらには熱暴走に至る蓋然性が高いためである。
温度判定部２２３は、監視情報取得部２２１が取得した温度が所定の温度閾値を超えるか否かを判定する。温度閾値は、二次電池１３１の標準温度範囲の上限値以上の値とする。これは、上述したとおり、二次電池１３１の温度が標準温度範囲の上限値より高い温度で二次電池１３１を充電した場合に、二次電池１３１が異常発熱、さらには熱暴走に至る蓋然性が高いためである。例えば、正極と電解液との反応、負極と電解液との反応、および電解液の熱分解が発生し、二次電池１３１が異常発熱、さらには熱暴走に至る二次電池１３１の基準温度を温度閾値とすることができる。また、二次電池１３１の異常時には、周囲の物質温度、雰囲気ガス温度が、組成ガスの発火点、引火点以下となるような組成、または周囲温度にすることが好ましい。
消火制御部２２４は、二次電池１３１の電圧が電圧閾値を超える場合または二次電池１３１の温度が温度閾値を超える場合に、ガス制御弁１０６を開く指示を出力する。
【００２９】
消火制御部２２４がガス制御弁１０６を開く指示を出力すると、ガス消火装置１０４に貯蔵された消火ガスが消火ガス管１０５を介してコンテナ１０１内へ放出される。消火制御部２２４は、コンテナ１０１内の酸素分圧が所定の酸素濃度以下になるように、ガス制御弁１０６の開度を調整する。当該酸素濃度は、１５％以下であることが好ましく、１４％以下であることがより好ましく、１２．５％以下であることがさらに好ましい。
【００３０】
ここで、コンテナ１０１内の酸素分圧について説明する。
図３は、二次電池のうち、リチウムイオン二次電池の消火実験結果を２例示した図である。それぞれ、内包する可燃性物質が異なった二次電池１３１（電池Ａ、電池Ｂ）で試験を行った。
コンテナ１０１内の温度を摂氏１０度程度、コンテナ１０１内の酸素分圧を２１％とする環境下にて二次電池１３１の消火実験を行った。本消火実験に係る消火ガスは、窒素ガスである。実験開始から６１秒後に二次電池１３１を故意に熱暴走させ、着火して発火させた。発火から３０秒後に、電池Ａ、電池Ｂの火点温度がそれぞれ摂氏６００度、５００度を超え、火点温度がピークに達した。実験開始から１２０秒の時点で消火ガスの放出を開始した。消火ガスの放出に伴い、コンテナ１０１内の酸素分圧は低下し、酸素分圧が１５％に達した時点で電池Ｂの火炎が、１２．５％に達した時点で電池Ａの火炎が消失した。つまり、電池Ａの燃焼は、酸素分圧が１２．５％に達するまで継続し、電池Ｂの燃焼は、酸素分圧が１５％に達するまで継続していた。このように、図３に示す実験の結果、コンテナ内の酸素分圧が１５％以下とすることで、二次電池１３１を消火することができることが分かる。なお、本実験では、それぞれ酸素分圧が１５％、１２．５％に達した時点で二次電池１３１の火炎が消失したが、二次電池１３１が含有する可燃性物質の種類、正極活物質の結晶構造崩壊時の熱分解発熱量や発生する可燃性ガス種によって、二次電池１３１の燃焼が停止する酸素分圧は異なる。つまり、二次電池１３１の種類によっては、酸素分圧が１５％以下であれば二次電池１３１の燃焼が発生、継続しない。また、酸素分圧を１２．５％以下とすることで、ほとんどの二次電池１３１において、仮に着火して発火に至ったとしても、その燃焼を抑制することができる。
なお、二次電池１３１が含有する可燃性物質、電池材料の種類を起因とするこの温度特性、これに対する消火特性が既知である場合、消火制御部２２４は、コンテナ１０１内の酸素分圧が当該可燃性物質、電池材料から発生する可燃性ガスの種類の限界酸素濃度以下になるように、ガス制御弁１０６の開度を調整することが好ましい。限界酸素濃度とは、可燃性ガスが燃焼するために必要な酸素濃度である。限界酸素濃度は、可燃性ガスの種類により異なる。
【００３１】
また、消火制御部２２４は、蓄電装置１０３の雰囲気の酸素分圧が３００秒以内に所定の酸素濃度以下になるように、ガス制御弁１０６の開度を制御する。二次電池１３１の基準温度（例えば、摂氏８０度）に達すると、正極活物質と電解液との反応、負極活物質と電解液との反応、および電解液の熱分解が発生し、当該熱が蓄積され連鎖的に熱分解され始めた場合、二次電池１３１は熱暴走の状態に至る。実験によれば、一例に係る二次電池１３１は、二次電池１３１の温度が基準温度に達してから３００秒以内で、異常時から熱暴走の状態などの燃焼状態が起こることが分かった。つまり、一例に係る二次電池１３１の熱暴走などの異常継続時間は、３００秒である。なお、二次電池１３１が基準温度に達してから発火するまでの時間は、二次電池１３１が含有する可燃性物質の種類によって異なる。したがって、ガス消火装置１０４が、蓄電装置１０３の雰囲気の酸素分圧が３００秒以内に所定の酸素濃度以下になるように消火ガスを放出することで、熱暴走などによる二次電池１３１の発火、燃焼事象を未然に防止することができる。
【００３２】
本実施形態に係る制御装置２２０の動作について説明する。
図４は、第１の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
監視装置２１０が監視情報を生成すると、監視情報取得部２２１は、監視装置２１０から監視情報を取得する（ステップＳ１）。監視情報とは、蓄電装置１０３の識別情報と、当該蓄電装置１０３が備える二次電池１３１の電圧および温度とが関連付けられた情報である。次に、電圧判定部２２２は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる電圧のうち、所定の電圧閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ２）。また、温度判定部２２３は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる温度のうち、所定の温度閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３３】
次に、消火制御部２２４は、電圧判定部２２２および温度判定部２２３の判定結果を参照し、温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ４）。温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６に、開指示を出力する（ステップＳ５）。他方、何れの二次電池１３１も、温度および電圧が閾値を超えない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６に指示を出力せずに処理を終了する。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、蓄電システム１００は、可燃性物質を含有する二次電池１３１と、二次電池１３１の燃焼を抑制する消火剤を放出するガス消火装置１０４と、二次電池１３１の温度および電圧を計測する監視装置２１０と、監視装置２１０が計測した温度または電圧が所定の閾値を超える場合に、ガス消火装置１０４に消火剤を放出させる制御装置２２０とを備える。これにより、蓄電システム１００は、二次電池１３１の異常発生から消火装置による消火開始、消火終了までの時間を小さくすることができる。
【００３５】
また本実施形態によれば、ガス消火装置１０４は、消火剤として不活性ガスを含有する消火ガスを放出する。これにより、消火剤によって蓄電装置１０３および制御システム１０７が故障することを防ぐことができる。
【００３６】
《第２の実施形態》
図５は、第２の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す概略平面図である。
第１の実施形態に係る蓄電システム１００は、２つのラック１０２に対向して配される１本の消火ガス管１０５を備え、消火ガスが、当該消火ガス管１０５を介して全ての蓄電装置１０３に対して均一に放出される。これに対し、第２の実施形態に係る蓄電システム１００は、異常が生じた二次電池１３１を有する蓄電装置１０３に対して優先的に消火ガスを放出する。
【００３７】
第２の実施形態に係る蓄電システム１００は、ラック１０２の数と同数の消火ガス管１０５およびガス制御弁１０６を備える。各消火ガス管１０５は、ガス消火装置１０４から対応するラック１０２の内部へ伸びる。消火ガス管１０５のうちラック１０２の内部に配された部分には、ノズルが設けられる。消火ガス管１０５を通る消火ガスは、当該ノズルを介してラック１０２内部へ放出される。ガス制御弁１０６は、各消火ガス管１０５に１つずつ設けられる。
【００３８】
本実施形態に係る制御装置２２０の動作について説明する。
図６は、第２の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
監視装置２１０が監視情報を生成すると、監視情報取得部２２１は、監視装置２１０から監視情報を取得する（ステップＳ２１）。監視情報とは、蓄電装置１０３の識別情報と、当該蓄電装置１０３が備える二次電池１３１の電圧および温度とが関連付けられた情報である。次に、電圧判定部２２２は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる電圧のうち、所定の電圧閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ２２）。また、温度判定部２２３は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる温度のうち、所定の温度閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ２３）。
【００３９】
次に、消火制御部２２４は、電圧判定部２２２および温度判定部２２３の判定結果を参照し、温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ２４）。温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在する場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、消火制御部２２４は、監視情報に基づいて、温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１を備える蓄電装置１０３を特定する（ステップＳ２５）。次に、消火制御部２２４は、特定した蓄電装置１０３が設置されるラック１０２に対応するガス制御弁１０６に、開指示を出力する（ステップＳ２６）。これにより、ガス消火装置１０４が貯蔵する消火ガスを、異常が生じた二次電池１３１を備える蓄電装置１０３に集中的に放出することができる。次に、消火制御部２２４は、開始時の出力から一定時間の経過を待機し（ステップＳ２７）、その後に、全てのガス制御弁１０６に、開指示を出力する（ステップＳ２８）。これにより、異常となった二次電池１３１が発火に至ったとしても、他の蓄電装置１０３への類焼を防ぐことができる。他方、何れの二次電池１３１も、温度および電圧が閾値を超えない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６に指示を出力せずに処理を終了する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、監視装置２１０は、複数の二次電池１３１それぞれについて、二次電池１３１の電圧および温度を取得し、制御装置２２０が、ガス消火装置１０４に、複数の二次電池１３１のうち監視装置２１０が取得した電圧または温度が所定の閾値を超えるものに向けて消火ガスを放出させる。したがって、蓄電システム１００は、ガス消火装置１０４が貯蔵する消火ガスを、異常が生じた二次電池１３１に集中的に放出させることができる。これにより、ガス消火装置１０４から放出される消火ガスの量が、他の蓄電装置１０３に分散されないため、蓄電システム１００は、異常が生じた二次電池１３１の雰囲気の酸素濃度を急速に低下させることができる。なお、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、電圧または温度が所定の閾値を超える二次電池１３１が存在する場合に全てのガス制御弁１０６を開き、第１の実施形態と同様に全ての蓄電装置１０３に消火ガスを放出させても良い。
【００４１】
なお、本実施形態に係る消火ガス管１０５およびガス制御弁１０６は、ラック１０２ごとに設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る消火ガス管１０５およびガス制御弁１０６は、蓄電装置１０３ごとに設けられても良い。また、他の実施形態に係る消火ガス管１０５およびガス制御弁１０６は、二次電池１３１ごとに設けられても良い。
【００４２】
また、本実施形態に係る制御装置２２０は、異常が生じた二次電池１３１を備える蓄電装置１０３に対して消火ガスを放出した一定時間後に、全ての蓄電装置１０３に対して消火ガスを放出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置２２０は、異常が生じた二次電池１３１を備える蓄電装置１０３に対して消火ガスを放出した後に、全ての蓄電装置１０３に対して消火ガスを放出しなくても良い。
【００４３】
《第３の実施形態》
図７は、第３の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す概略平面図である。
第２の実施形態に係る蓄電システム１００は、消火ガスにより雰囲気の酸素濃度を低下させることで二次電池１３１を消火する。これに対し、第３の実施形態に係る蓄電システム１００は、消火ガスの放出による雰囲気の酸素濃度の低下と、水の放出による温度の低下により、二次電池１３１を消火する。
【００４４】
第３の実施形態に係る蓄電システム１００は、第２の実施形態の構成に加え、さら水消火装置１０９と、ラック１０２の数と同数の水管１１０および水制御弁１１１を備える。水消火装置１０９は、内部に水を貯蔵、または外部から引いてくるなどし、図示しないポンプにより当該水を水管１１０へ圧送する。各水管１１０は、水消火装置１０９から対応するラック１０２の内部へ伸びる。水管１１０のうちラック１０２の内部に配された部分には、ノズルが設けられる。水管１１０を通る水は、当該ノズルを介してラック１０２へ放出される。水制御弁１１１は、各水管１１０に１つずつ設けられる。
【００４５】
消火制御部２２４が水制御弁１１１を開く指示を出力すると、水消火装置１０９に貯蔵された消火ガスが水管１１０を介してラック１０２内へ放出される。消火制御部２２４は、異常が生じた二次電池１３１に対し所定量の水を放出するように、水制御弁１１１の開度を調整する。二次電池１３１に放出する水量は、熱暴走など異常発熱を起こす前の当該二次電池１３１の満充電時、あるいは異常充電時のエネルギー量の１ｋＷｈに対して毎分３リットル以上であることが好ましく、毎分３．５リットル以上であることがより好ましく、毎分５リットル以上であることがさらに好ましい。
例えば、二次電池１３１の満充電時のエネルギー量が０．２ｋＷｈである場合、消火制御部２２４は、毎分０．５７リットル以上の水を放出するように、水制御弁１１１の開度を調整する。
【００４６】
ここで、放出水量を毎分３リットル以上とする理由について説明する。
二次電池１３１に放出する水量は、熱暴走など異常発熱を起こす前での消火水放出が前提であるため、当該二次電池１３１の満充電時、あるいは異常充電時のエネルギー量に対して計算量をベースとし、可燃性物質の熱分解、熱暴走などに至った場合まで考慮する場合は、この値をベースに必要に応じさらに増量する。
消火で放出する水の初期温度を常温の２５℃とし、その消火水が蒸発せず十分なる液相状態で冷却できる温度上昇幅として摂氏６０度程度と仮定した場合（消火水は８５℃まで上昇）、一例に係る二次電池１３１の満充電時、あるいは異常充電時のエネルギー量がＡ［ｋＷｈ］であり、当該二次電池１３１のエネルギー放出持続時間が５分である場合、以下に示す式（１）により、二次電池１３１あたりの必要水量ｘを求めることができる。
【００４７】
【数１】
2016192261.tif 000003
【００４８】
上記式より、上記例に係る二次電池１３１の温度、電圧異常時に起こる熱分解発熱に至るのをまず抑止するために必要な水量は、毎分２．８７×Ａｋｇであることが分かる。当該水量を、二次電池１３１の満充電時、あるいは異常充電時のエネルギー量であるＡｋＷｈで除算することで、二次電池１３１のエネルギー量１ｋＷｈに対する必要水量である毎分２．９ｋｇを求めることができる。そこで、水消火装置１０９は、少なくとも毎分３リットルの水を放水することで、二次電池１３１の熱分解反応に至ることを抑止することができる。
なお、上記計算では、二次電池１３１のエネルギー放出持続時間が５分である場合について、エネルギー量を算出したが、二次電池１３１のエネルギー放出持続時間によって、二次電池１３１の熱分解反応移行を停止できる水放出量は異なる。つまり、二次電池１３１の種類によっては、エネルギー放出持続時間が３分である場合があり、この場合は、二次電池１３１のエネルギー量１ｋＷｈあたり毎分４．８ｋｇ以上の水を放水することが好ましい。
【００４９】
本実施形態に係る制御装置２２０の動作について説明する。
図８は、第３の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
監視装置２１０が監視情報を生成すると、監視情報取得部２２１は、監視装置２１０から監視情報を取得する（ステップＳ４１）。次に、電圧判定部２２２は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる電圧のうち、所定の電圧閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ４２）。また、温度判定部２２３は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる温度のうち、所定の温度閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ４３）。
【００５０】
次に、消火制御部２２４は、電圧判定部２２２および温度判定部２２３の判定結果を参照し、温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ４４）。温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在する場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、消火制御部２２４は、監視情報に基づいて、温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１を備える蓄電装置１０３を特定する（ステップＳ４５）。次に、消火制御部２２４は、特定した蓄電装置１０３が設置されるラック１０２に対応する水制御弁１１１に、開指示を出力する（ステップＳ４６）。これにより、水消火装置１０９が貯蔵する水を、異常が生じた二次電池１３１を備える蓄電装置１０３に集中的に放出することができる。また、消火制御部２２４は、他のラック１０２に対応するガス制御弁１０６に、開指示を出力する（ステップＳ４７）。これにより、異常を生じた二次電池１３１を備えない蓄電装置１０３へ消火ガスを放出することができる。他方、何れの二次電池１３１も、温度および電圧が閾値を超えない場合（ステップＳ４４：ＮＯ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６および水制御弁１１１に指示を出力せずに処理を終了する。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、監視装置２１０は、複数の蓄電装置１０３のうち、異常発熱が生じた二次電池１３１を有するものに水を放出する。これにより、監視装置２１０は、異常が生じた二次電池１３１を優先的に冷却し、異常発熱、さらには熱暴走および発火へと発展していくことを防ぐことができる。また監視装置２１０は、異常がない蓄電装置１０３に消火ガスを放出することで、異常がない蓄電装置１０３の水濡れによる故障を防ぎつつ、異常がない蓄電装置１０３への類焼を防ぐことができる。なお、他の実施形態かかる監視装置２１０は、ガス消火装置１０４、消火ガス管１０５およびガス制御弁１０６を備えず、水消火装置１０９のみにより消火を行っても良い。
【００５２】
《第４の実施形態》
以下、図面を参照しながら第４の実施形態について詳しく説明する。
第１から第３の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧または温度が所定の閾値を超えたときに、ガス消火装置１０４に消火ガスを放出させる。他方、二次電池１３１の電圧または温度が所定の閾値を超えたとしても、ただちに二次電池１３１が異常発熱、さらには熱暴走状態、最悪発火するとは限らない。例えば、二次電池１３１の電圧または温度が一時的に閾値を超えたとしても、その後直ちに電圧および温度が閾値未満に遷移すれば、二次電池１３１が異常状態にまでは至らない可能性が高い。そこで、第５の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧または温度が所定時間（例えば、１分）の間、所定の閾値を超え続けたときに、ガス消火装置１０４に消火ガスを放出させる。
なお、第４の実施形態に係る蓄電システム１００は、第１の実施形態と同様に、図１に示す構成を備える。
【００５３】
図９は、第４の実施形態に係る制御システムの構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態に係る制御システム１０７は、制御装置２２０の構成が第１の実施形態と異なる。本実施形態に係る制御システム１０７は、第１の実施形態の構成に加え、さらに計時部２２５を備える。
計時部２２５は、電圧判定部２２２によって電圧が電圧閾値を超えたと判定された時刻、または温度判定部２２３によって温度が温度閾値を超えたと判定された時刻からの経過時間を計測する。
【００５４】
本実施形態に係る制御装置２２０の動作について説明する。
図１０は、第４の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
監視装置２１０が監視情報を生成すると、監視情報取得部２２１は、監視装置２１０から監視情報を取得する（ステップＳ６１）。次に、電圧判定部２２２は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる電圧のうち、所定の電圧閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ６２）。また、温度判定部２２３は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる温度のうち、所定の温度閾値を超えるものが存在するか否かを判定する（ステップＳ６３）。
【００５５】
次に、消火制御部２２４は、電圧判定部２２２および温度判定部２２３の判定結果を参照し、温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ６４）。温度と電圧の少なくとも一方が閾値を超える二次電池１３１が存在する場合（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、計時部２２５は、既に経過時間の計測を開始しているか否かを判定する（ステップＳ６５）。計時部２２５が経過時間の計測を開始していない場合（ステップＳ６５：ＮＯ）、計時部２２５は、現在時刻からの経過時間の計測を開始し（ステップＳ６６）、次の監視情報の取得を待機する。
【００５６】
計時部２２５が経過時間の計測を開始している場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、消火制御部２２４は、当該経過時間が所定の時間に達したか否かを判定する（ステップＳ６７）。経過時間が所定の時間に達していない場合（ステップＳ６７：ＮＯ）、制御装置２２０は、次の監視情報の取得を待機する。これにより、計時部２２５は、経過時間の計測を継続する。他方、経過時間が所定の時間に達した場合（ステップＳ６７：ＹＥＳ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６に、開指示を出力する（ステップＳ６８）。
他方、ステップＳ６４において、何れの二次電池１３１も、温度および電圧が閾値を超えない場合（ステップＳ６４：ＮＯ）、計時部２２５は、経過時間の計測を停止し（ステップＳ６９）、処理を終了する。これにより、制御装置２２０は、所定の時間の間、継続して温度または電圧が閾値を超える場合に、消火ガスを放出することができる。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、蓄電システム１００は、所定の時間の間、継続して温度または電圧が閾値を超える場合に、消火ガスを放出する。これにより、蓄電システム１００は、異常状態に至るか否かを精度よく検出し、不必要な消火ガスの消費を抑えることができる。
【００５８】
《第５の実施形態》
第５の実施形態に係る蓄電システムについて説明する。
第１〜第４の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧または温度が所定の閾値を超えたか否かに基づいて消火ガスを放出するか否かを判定する。他方、上述したとおり、二次電池１３１の電圧および温度が閾値を超えたとしても、必ずしも二次電池１３１が異常状態に至るとは限らない。そこで、第５の実施形態に係る蓄電システム１００は、電圧および温度の一次微分値と閾値とを比較し、消火ガスを放出するか否かを判定する。なお、二次電池１３１が熱暴走に至ると、二次電池１３１の電圧が急激に低下し、二次電池１３１の温度が急激に上昇することが知られている。つまり、電圧の一次微分値および温度の一次微分値は、いずれも二次電池１３１の発火可能性に相関する量の一例である。
【００５９】
本実施形態に係る制御装置２２０の動作について説明する。
図１１は、第５の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
監視装置２１０が監視情報を生成すると、監視情報取得部２２１は、監視装置２１０から監視情報を取得する（ステップＳ８１）。次に、電圧判定部２２２は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる電圧に基づいて、各二次電池１３１の電圧変化速度（電圧の一次微分値）を算出する（ステップＳ８２）。次に、電圧判定部２２２は、電圧変化速度が所定の電圧変化速度閾値未満となる二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ８３）。
二次電池１３１が内部短絡を起こすと、異常発熱を起こすと共に、電圧が急激に低下するため、電圧変化速度閾値は、負数に設定される。なお、電圧変化速度が所定の電圧変化速度閾値未満となることは、電圧変化速度の絶対値が正数の閾値を超えることと等価である。
また、温度判定部２２３は、監視情報取得部２２１が取得した監視情報に含まれる温度に基づいて、各二次電池１３１の温度変化速度（温度の一次微分値）を算出する（ステップＳ８４）。次に、温度判定部２２３は、温度変化速度が所定の温度変化速度閾値を超える二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ８５）。
【００６０】
次に、消火制御部２２４は、電圧判定部２２２および温度判定部２２３の判定結果を参照し、電圧変化速度が閾値を下回る二次電池１３１または温度変化速度が閾値を超える二次電池１３１が存在するか否かを判定する（ステップＳ８６）。電圧変化速度が閾値を下回る二次電池１３１または温度変化速度が閾値を超える二次電池１３１が存在する場合（ステップＳ８６：ＹＥＳ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６に、開指示を出力する（ステップＳ８７）。他方、電圧変化速度が閾値を下回る二次電池１３１および温度変化速度が閾値を超える二次電池１３１が存在しない場合（ステップＳ８６：ＮＯ）、消火制御部２２４は、ガス制御弁１０６に指示を出力せずに処理を終了する。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、蓄電システム１００は、電圧または温度の一次微分値に基づいて、消火ガスを放出するか否かを判定する。これにより、蓄電システム１００は、異常発生状態を精度よく検出し、不必要な消火ガスの消費を抑えることができる。
なお、本実施形態では、電圧または温度の一次微分値のみに基づいて消火ガスを放出するか否かを判定したが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、温度が温度閾値を超え、かつ温度変化速度が温度変化速度閾値を超える場合に、消火ガスを放出させても良い。また、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、電圧が温度閾値を超えた後に、電圧変化速度が電圧変化速度閾値を下回るようになった場合に、消火ガスを放出させても良い。
【００６２】
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
【００６３】
例えば、上述した実施形態によれば、蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧と温度の両方を監視し、電圧と温度の何れか一方が閾値を超えた場合に、ガス消火装置１０４が消火ガスを放出するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧と温度の何れか一方のみを監視しても良い。また例えば、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の異常時から発火可能性に相関する量として二次電池１３１のひずみを監視しても良い。二次電池１３１は、充放電の繰り返しにより膨張し、筐体にひずみが生じる。二次電池１３１が膨張すると、内部短絡などの異常発生の可能性が高まる。つまり、二次電池１３１のひずみは、二次電池１３１の異常時から発火可能性に相関する。また例えば、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の発火可能性に相関する量として直列に接続された複数の二次電池１３１を含む回路（二次電池群）の電圧を監視しても良い。
また例えば、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧と温度の両方が閾値を超えた場合に、ガス消火装置１０４が消火ガスを放出しても良い。なお、ＪＩＳ  Ｃ  ８７１５−２（２０１２年）に、「高温度域では，標準温度範囲で指定した上限充電電圧よりも低い充電電圧を指定してもよい。」との記載があるように、二次電池１３１の温度が標準温度範囲の上限値を超えたとしても、充電電圧によっては必ずしも二次電池１３１の発火は生じない。したがって、蓄電システム１００は、二次電池１３１の電圧と温度の両方を監視することで、二次電池１３１の可用性を高めることができる。
【００６４】
また、上述した実施形態によれば、蓄電システム１００は感知器１０８を備えるが、これに限られず、他の実施形態に係る蓄電システム１００は、感知器１０８を備えなくても良い。
また、上述した実施形態によれば、制御システム１０７は監視装置２１０と制御装置２２０と１つずつ備えるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御システム１０７は、監視装置２１０を二次電池１３１と一対一に設けても良い。また他の実施形態に係る制御システム１０７は、監視装置２１０および制御装置２２０の機能を有する１つの装置を備えても良い。また他の実施形態に係る制御システム１０７は、制御装置２２０の機能を複数の装置に分散して設けても良い。
【００６５】
図１２は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の監視装置２１０および制御装置２２０は、コンピュータに実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。
【００６６】
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置に展開し、上記処理を実行しても良い。
【００６７】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１００  蓄電システム
１０３  蓄電装置
１０４  ガス消火装置
１０６  ガス制御弁
１０７  制御システム
１３１  二次電池
２２０  制御装置
２２２  電圧判定部
２２３  温度判定部
２２４  消火制御部
９００  コンピュータ
９０１  ＣＰＵ
９０３  補助記憶装置
【図１】
2016192261.tif 000004
【図２】
2016192261.tif 000005
【図３】
2016192261.tif 000006
【図４】
2016192261.tif 000007
【図５】
2016192261.tif 000008
【図６】
2016192261.tif 000009
【図７】
2016192261.tif 000010
【図８】
2016192261.tif 000011
【図９】
2016192261.tif 000012
【図１０】
2016192261.tif 000013
【図１１】
2016192261.tif 000014
【図１２】
2016192261.tif 000015