(57)【要約】【課題】電池の内部短絡を早期に察知する。【解決手段】放電時に、前記電池の満充電容量を記憶部から取得するステップと、第１の時刻において、電池に印加された第１の電圧を計測し、第２の時刻において、前記電池に印加された第２の電圧を計測するステップと、前記計測された第１の電圧に基づいて前記電池の第１の充電率を導出し、前記計測された第２の電圧に基づいて前記電池の第２の充電率を導出するステップと、前記第１の充電率と前記第２の充電率との差の絶対値に、前記取得された満充電容量を乗算して、前記電池の容量変化の理論値を算出するステップと、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間における前記電池の容量変化の実測値を取得するステップと、前記理論値が前記実測値を下回るかどうか判定するステップとを備える。【選択図】図１
2016090399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電時において電池の内部短絡を検出するシステムによる方法であって、前記システムは記憶部を備え、
前記電池の満充電容量を前記記憶部から取得するステップと、
第１の時刻において、前記電池に印加された第１の電圧を計測し、第２の時刻において、前記電池に印加された第２の電圧を計測するステップと、
前記計測された第１の電圧に基づいて前記電池の第１の充電率を導出し、前記計測された第２の電圧に基づいて前記電池の第２の充電率を導出するステップと、
前記第１の充電率と前記第２の充電率との差の絶対値に、前記取得された満充電容量を乗算して、前記電池の容量変化の理論値を算出するステップと、
前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間における前記電池の容量変化の実測値を取得するステップと、
前記理論値が前記実測値を下回るかどうか判定するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記理論値が前記実測値を下回った場合、前記理論値から前記実測値を減算して得た値の絶対値から前記時間を除算して、前記電池内部の短絡電流値を算出するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
放電時において電池の内部短絡を検出するシステムであって、前記システムは記憶部を備え、
前記電池の満充電容量を前記記憶部から取得する第１の取得部と、
第１の時刻において、前記電池に印加された第１の電圧を計測し、第２の時刻において、前記電池に印加された第２の電圧を計測する計測部と、
前記計測された第１の電圧に基づいて前記電池の第１の充電率を導出し、前記計測された第２の電圧に基づいて前記電池の第２の充電率を導出する導出部と、
前記第１の充電率と前記第２の充電率との差の絶対値に、前記取得された満充電容量を乗算して、前記電池の容量変化の理論値を算出する算出部と、
前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間における前記電池の容量変化の実測値を取得する第２の取得部と、
前記理論値が前記実測値を下回るかどうか判定する判定部と
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項４】
充電時において電池の内部短絡を検出するシステムによる方法であって、前記システムは記憶部を備え、
前記電池の満充電容量を前記記憶部から取得するステップと、
第１の時刻において、前記電池に印加された第１の電圧を計測し、第２の時刻において、前記電池に印加された第２の電圧を計測するステップと、
前記計測された第１の電圧に基づいて前記電池の第１の充電率を導出し、前記計測された第２の電圧に基づいて前記電池の第２の充電率を導出するステップと、
前記第１の充電率と前記第２の充電率との差の絶対値に、前記取得された満充電容量を乗算して、前記電池の容量変化の理論値を算出するステップと、
前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間における前記電池の容量変化の実測値を取得するステップと、
前記実測値が前記理論値を下回るかどうか判定するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記実測値が前記理論値を下回った場合、前記理論値から前記実測値を減算して得た値の絶対値から前記時間を除算して、前記電池内部の短絡電流値を算出するステップと
をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
充電時において電池の内部短絡を検出するシステムであって、前記システムは記憶部を備え、
前記電池の満充電容量を前記記憶部から取得する第１の取得部と、
第１の時刻において、前記電池に印加された第１の電圧を計測し、第２の時刻において、前記電池に印加された第２の電圧を計測する計測部と、
前記計測された第１の電圧に基づいて前記電池の第１の充電率を導出し、前記計測された第２の電圧に基づいて前記電池の第２の充電率を導出する導出部と、
前記第１の充電率と前記第２の充電率との差の絶対値に、前記取得された満充電容量を乗算して、前記電池の容量変化の理論値を算出する算出部と、
前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間における前記電池の容量変化の実測値を取得する第２の取得部と、
前記実測値が前記理論値を下回るかどうか判定する判定部と
を備えたことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池内部の短絡を検出する技術に関し、より詳細には、電池内部の短絡検出方法、短絡検出システムおよび短絡電流値算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化や資源枯渇の対策の一環として、従来の大型の発電所から発電される電力を供給する集中型電源に代わって、小型の発電設備で発電される電力を供給する分散型電源が普及し始めている。分散型電源の例として、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用した電源や燃料電池が挙げられる。分散型電源から直接出力された電力は一般的に安定しておらず、安定化・平滑化させる目的で、一時的に充電可能な電池に充電される。当該電池に充電された電力は電気機器などの負荷に供給される。
【０００３】
充電可能な電池、例えば、リチウムイオン電池において、正極と負極との間には、電解液が満たされ、イオンが移動できる多孔質の絶縁フィルムが挟まれている。当該絶縁フィルムによって、正負極同士が接触することが回避され、正負極間に短絡が生じることを防止している。しかし、絶縁フィルムは、高い温度（例えば、１２０℃）に達すると溶解し始め、絶縁フィルムが溶けると正負極間の絶縁が保たれなくなり電池の内部短絡が始まる。電池の内部短絡が生じると、電池内部に発熱が生じ、電池の故障に繋がる。
【０００４】
そこで、恒温槽に設置された電池を或る充電率まで充電させ、当該電池に流れる充電電流が或る閾値以上かどうかを判定し、当該電池の内部短絡を検出する方法が、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４３４４０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、特許文献１に記載された方法では、恒温槽に設置された電池の内部短絡を検出することが可能であったが、稼動中の電池の内部短絡をリアルタイムで検出することはできなかった。よって、電池の内部短絡を早期に察知できない結果、内部短絡が生じた電池を迅速に取り替えることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電池の内部短絡を早期に察知するための、短絡検出方法、短絡検出システムおよび短絡電流値算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、放電時において電池の内部短絡を検出するシステムによる方法であって、前記システムは記憶部を備え、前記電池の満充電容量を前記記憶部から取得するステップと、第１の時刻において、前記電池に印加された第１の電圧を計測し、第２の時刻において、前記電池に印加された第２の電圧を計測するステップと、前記計測された第１の電圧に基づいて前記電池の第１の充電率を導出し、前記計測された第２の電圧に基づいて前記電池の第２の充電率を導出するステップと、前記第１の充電率と前記第２の充電率との差の絶対値に、前記取得された満充電容量を乗算して、前記電池の容量変化の理論値を算出するステップと、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの時間における前記電池の容量変化の実測値を取得するステップと、前記理論値が前記実測値を下回るかどうか判定するステップとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、稼動中の電池の内部短絡をリアルタイムで検出し、稼動中の電池の内部短絡の電流値をリアルタイムで把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる短絡検出システムを含む構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかるサーバのソフトウェア構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる、放電時の電池の容量変化の推移について説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる、充電時の電池の容量変化の推移について説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる、放電時の短絡検出方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる短絡電流値算出システムを含む構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかるサーバのソフトウェア構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる、放電時の短絡電流値算出方法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】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞  
（構成）  
本発明の第１の実施形態では、例えば、放電時において、電池の容量変化（ｍＡｈ）の実測値から容量変化の理論値を減算して得られた値を、電池の内部短絡によって消費された容量とみなして、電池の容量変化の理論値が実測値を下回った場合に、電池に内部短絡が生じていると決定する。
【００１２】
図１に本発明の第１の実施形態にかかる短絡検出システムを含む構成を示す。図１中、実線は電力線を示し、破線は通信線を示す。電池１から出力された直流電力は、負荷２に供給される。電池１は正負極間において直流電圧Ｅと内部抵抗Ｒとで示される。電池１には、充電電流を供給する直流電源装置３が接続される。直流電源装置３は、不図示の商用電源から交流電力の供給を受けて直流電力に変換し、電池１に直流電力を供給する。
【００１３】
電池１の放電時または充電時における電圧は電圧計４で計測され、電池１で放電された容量または電池１に充電された容量はクーロンカウンタ５で計測される。クーロンカウンタ５は、電池１から流出した電流を積算して放電容量を計測し、電池１に流入する電流を積算して充電容量を計測する。計測された各情報は、ＮＷ（network）６を介して短絡検出システム７に送信される。ＮＷ６は、例えば、有線・無線を含むＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）などで構成される。
【００１４】
本発明の第１の実施形態にかかる短絡検出システム７は、サーバ７１と、サーバ７１で生成された各種データを格納するための記憶部７２とを備える。サーバ７１はＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、後述する各機能部は当該ＣＰＵによって実行される。記憶部７２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶領域で構成される。
【００１５】
図２に本発明の第１の実施形態にかかる、サーバのソフトウェア構成の機能ブロック図を示す。サーバ７１は、通信部７１１、満充電容量取得部（第１の取得部）７１２、閉回路電圧計測部７１３、開回路電圧算出部７１４、充電率導出部７１５、理論値算出部７１６、実測値取得部（第２の取得部）７１７、状態判定部７１８、出力部７１９の各機能部を備えた構成となっている。
【００１６】
通信部７１１は、例えば、電圧計４で計測された電圧情報、クーロンカウンタ５で計測された容量情報などの外部からの情報を受信し、各機能部で生成された各種データを記憶部７２へ送信する。
【００１７】
電池１の満充電容量（ＦＣＣ：Full Charge Capacity）は、予め、電池１を完全に放電させる電流放電法などから導出され、記憶部７２に格納されている。満充電容量取得部７１２は、記憶部７２に格納された電池１の満充電容量を通信部７１１を介して取得する。
【００１８】
閉回路電圧計測部７１３は、電池１の放電時または充電時における閉回路電圧（ＣＣＶ：Closed Circuit Voltage）を電圧計４で計測する。本明細書では、閉回路電圧は、電池１に負荷２が接続されている状態の、電池１の両端子間に印加された電圧をいう。閉回路電圧計測部７１３は、具体的には、第１の時刻における電池１の第１の閉回路電圧（第１の電圧）および第２の時刻における電池１の第２の閉回路電圧（第２の電圧）を電圧計４でそれぞれ計測する。
【００１９】
開回路電圧算出部７１４は、閉回路電圧計測部７１３で計測された閉回路電圧に基づいて開回路電圧（ＯＣＶ：Opened Circuit Voltage）を算出する。本明細書では、開回路電圧は、電池１に負荷２が接続されていない状態の、電池１の両端子間に印加された電圧をいう。本発明の一実施形態では、閉回路電圧に基づいて開回路電圧を算出し、算出した開回路電圧を用いて電池１の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を導出する。導出した充電率は、後述する電池１の容量変化の理論値を算出するために用いられる。開回路電圧算出部７１４は、具体的には、電池１の第１の閉回路電圧に基づいて電池１の第１の開回路電圧を算出し、電池１の第２の閉回路電圧に基づいて電池１の第２の開回路電圧を算出する。なお、開回路電圧算出部７１４は、例えば、電池１に流れる電流を計測する不図示の電流計測部で計測された電流、および電池１の内部抵抗を計測する不図示の内部抵抗計測部で計測された内部抵抗に基づいて、開回路電圧を算出してもよい。
【００２０】
充電率導出部７１５は、開回路電圧算出部７１４で算出された開回路電圧に基づいて電池１の充電率を導出する。充電率導出部７１５は、具体的には、例えば、予め記憶部７２に格納された後述するＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを参照して、電池１の第１の開回路電圧に対応した電池１の第１の充電率を導出し、電池１の第２の開回路電圧に対応した電池１の第２の充電率を導出する。
【００２１】
理論値算出部７１６は、満充電容量取得部７１２で取得した電池１の満充電容量および充電率導出部７１５で導出した電池１の充電率を用いて、電池１の容量変化の理論値を算出する。電池１の容量変化の理論値とは、電池１の充電率、満充電容量に基づいて計算される電池１の容量変化の値をいう。
【００２２】
実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５で一定の時間計測された放電容量または充電容量を電池１の容量変化（本明細書では、電池１の容量変化の実測値という）として取得する。
【００２３】
状態判定部７１８は、放電時において、電池１の容量変化の理論値が電池１の容量変化の実測値を下回るかどうか判定し、充電時において、電池１の容量変化の実測値が電池１の容量変化の理論値を下回るかどうか判定する。放電時において、電池１の容量変化の理論値が電池１の容量変化の実測値を下回った場合、状態判定部７１８は、電池１に内部短絡が生じていると決定する。また、充電時において、電池１の容量変化の実測値が電池１の容量変化の理論値を下回った場合、状態判定部７１８は、電池１に内部短絡が生じていると決定する。なお、例えば、放電時において、電池１の容量変化の実測値から電池１の容量変化の理論値を減算して得た値が一定の閾値を超えた場合に、電池１に内部短絡が生じていると決定してもよい。当該一定の閾値は、計測環境や電池１の自己放電量などを考慮して定められる。
【００２４】
出力部７１９は、状態判定部７１８の判定結果を出力し、例えば、ディスプレイ等の表示装置に表示する。
【００２５】
（動作）  
先ず、第１の時刻ｔ1から第２の時刻ｔ2までの時間（ｔ2−ｔ1）に電池１が放電した場合の短絡検出システム７の動作について説明する。
【００２６】
満充電容量取得部７１２は、予め記憶部７２に格納された電池１の満充電容量ＦＣＣ（ｍＡｈ）を通信部７１１を介して取得する。
【００２７】
閉回路電圧計測部７１３は、第１の時刻ｔ1における電池１の閉回路電圧ＣＣＶt1および第２の時刻ｔ2における電池１の閉回路電圧ＣＣＶt2を電圧計４でそれぞれ計測する。
【００２８】
開回路電圧算出部７１４は、閉回路電圧計測部７１３で計測した閉回路電圧ＣＣＶ（Ｖ）に基づいて開回路電圧ＯＣＶ（Ｖ）を算出する。閉回路電圧ＣＣＶと開回路電圧ＯＣＶとの関係を表した式は、例えば、次の（式１）で示される。  
ＯＣＶ＝ＣＣＶ−ＶA×Ｋ      （式１）  
ＶAは、主に、電池１の内部抵抗Ｒによる電圧変動量などが含まれる電圧変動量である。Ｋは、電圧変動量を調整するための係数であり、電池１から流れる電流、電池１の内部抵抗Ｒ、電池１の温度等のファクターによる影響を考慮するための係数である。
【００２９】
開回路電圧算出部７１４は、閉回路電圧ＣＣＶt1を（式１）に代入して開回路電圧ＯＣＶt1を算出し、閉回路電圧ＣＣＶt2を（式１）に代入して開回路電圧ＯＣＶt2を算出する。
【００３０】
充電率導出部７１５は、例えば、予め記憶部７２に格納された電池１の充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの関係を表すＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを参照して、開回路電圧算出部７１４で算出した開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣを導出する。
【００３１】
ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルは、例えば、次の（１）から（３）の手順で作成される。  
（１）充分に充電（あるいは放電）した電池１に対して、開回路電圧ＯＣＶを測定する（満充電したときの電池１の開回路電圧ＯＣＶに対応する充電率ＳＯＣを１．０とする）。  
（２）電池１を一定容量放電（あるいは充電）した後、充分に休止させ安定させた開回路電圧ＯＣＶを計測する。  
（３）電池１の満充電容量に対する放電（あるいは充電）容量の割合に応じた充電率ＳＯＣと、（２）で計測された各々の開回路電圧ＯＣＶとの相関をテーブル化する。
【００３２】
なお、ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルに、電池１の出力付近に設置された温度センサによって取得された電池１の温度を反映させてもよい。また、ＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを、充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの関係式で代用してもよい。
【００３３】
電池１の充電率ＳＯＣと開回路電圧ＯＣＶとの２つの関係を表すＳＯＣ-ＯＣＶテーブルの一例を次の表１に示す。
【００３４】
【表１】
2016090399.tif 000003
【００３５】
充電率導出部７１５は、表１に示すようなＳＯＣ-ＯＣＶテーブルを用いて、開回路電圧ＯＣＶt1に対応した充電率ＳＯＣt1を導出し、開回路電圧ＯＣＶt2に対応した充電率ＳＯＣt2を導出する。
【００３６】
理論値算出部７１６は、充電率ＳＯＣt1と充電率ＳＯＣt2との差の絶対値に満充電容量ＦＣＣを乗算した次の（式２）を用いて電池１の容量変化の理論値Δth_Dを算出する。
Δth_D＝｜ＳＯＣt1−ＳＯＣt2｜×ＦＣＣ      （式２）
実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５で電池１の容量変化の実測値Δr_D（ｍＡｈ）を取得する。任意の時刻ｔにおいて電池１の出力から流れる電流をＩ（ｔ）とする。電池１が第１の時刻ｔ1から第２の時刻ｔ2までの時間（ｔ2−ｔ1）で放電される場合、電池１の容量変化の実測値Δr_Dは、次の（式３）で表される。
【００３７】
【数１】
2016090399.tif 000004
【００３８】
状態判定部７１８は、電池１の容量変化の理論値Δth_Dが電池１の容量変化の実測値Δr_Dを下回るかどうか判定する。電池１の容量変化の理論値Δth_Dが電池１の容量変化の実測値Δr_Dを下回った場合、電池１に内部短絡があると決定される。
【００３９】
次に、第１の時刻ｔ’1から第２の時刻ｔ’2までの時間（ｔ’2−ｔ’1）に電池１が充電した場合の短絡検出システム７の動作について説明する。
【００４０】
満充電容量取得部７１２、閉回路電圧計測部７１３、開回路電圧算出部７１４、および充電率導出部７１５において行われる処理は、電池１が放電した場合と同様なので説明を省略する。
【００４１】
理論値算出部７１６は、充電率ＳＯＣt’1と充電率ＳＯＣt’2との差の絶対値に満充電容量ＦＣＣを乗算した次の（式４）を用いて電池１の容量変化の理論値Δth_Cを算出する。
Δth_C＝｜ＳＯＣt’1−ＳＯＣt’2｜×ＦＣＣ      （式４）
実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５で電池１の容量変化の実測値Δr_Cを取得する。任意の時刻ｔにおいて電池１の入力に流れる電流をＩ’（ｔ）とする。電池１が第１の時刻ｔ’1から第２の時刻ｔ’2までの時間（ｔ’2−ｔ’1）で充電される場合、電池１の容量変化の実測値Δr_Cは、次の（式５）で表される。
【００４２】
【数２】
2016090399.tif 000005
【００４３】
状態判定部７１８は、電池１の容量変化の実測値Δr_Cが電池１の容量変化の理論値Δth_Cを下回るかどうか判定する。電池１の容量変化の実測値Δr_Cが電池１の容量変化の理論値Δth_Cを下回った場合、電池１に内部短絡があると決定される。
【００４４】
（各時刻における電池の容量変化）  
図３に本発明の第１の実施形態にかかる、放電時の電池の容量変化の推移について説明するための図を示す。図３（ａ）に時刻ｔFULLにおける電池１の満充電容量、残容量（ＲＣ：Remaining Capacity）および充電率を表し、図３（ｂ）に時刻ｔ1における電池１の満充電容量、放電容量、残容量および充電率を表し、図３（ｃ）に時刻ｔ2における電池１の満充電容量、放電容量、残容量および充電率を表す。図３中、電池１は、満充電した時刻ｔFULLから時刻ｔ2まで放電し、実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５を用いて電池１の放電容量を計測する。
【００４５】
図３中、ＦＣＣfreshは、電池１が新品時の満充電容量を示す。図３（ａ）中、ｄtFULLは、時刻ｔFULLにおける電池１の劣化による満充電容量の減少分を表し、ＲＣtFULLは、時刻ｔFULLにおける電池１の残容量を表す。図３（ｂ）中、ｄt1は、時刻ｔ1における電池１の劣化による満充電容量の減少分を表し、Ｄ(tFULL〜t1)は、時刻ｔFULLから時刻ｔ1までの時間（ｔ1−ｔFULL）の電池１の放電容量を表し、ＲＣt1は、時刻ｔ1における電池１の残容量を表す。図３（ｃ）中、ｄt2は、時刻ｔ2における電池１の劣化による満充電容量の減少分を表し、Ｄ(tFULL〜t2)は、時刻ｔFULLから時刻ｔ2までの時間（ｔ2−ｔFULL）の電池１の放電容量を表し、ＲＣt2は、時刻ｔ2における電池１の残容量を表す。図３中、Δth_Dは、時刻ｔ1から時刻ｔ2までの時間（ｔ2−ｔ1）の電池１の容量変化を表す。
【００４６】
時刻ｔFULLから時刻ｔ2までの時間は、電池１が劣化しない程度の短い時間と仮定する。つまり、時刻ｔFULLから時刻ｔ2までの時間内では電池１は劣化しないので、時刻ｔFULL、時刻ｔ1および時刻ｔ2のそれぞれの時刻における電池１の満充電容量ＦＣＣは、それぞれ等しくなり、電池１の劣化による満充電容量の減少分ｄtFULL、ｄt1およびｄt2は、等しくなる。
【００４７】
電池１の満充電容量ＦＣＣを１０００ｍＡｈ、時刻ｔFULLにおける電池１の充電率ＳＯＣtFULLを１．０、時刻ｔ1における電池１の充電率ＳＯＣt1を０．８、時刻ｔ2における電池１の充電率ＳＯＣt2を０．５、電池１の容量変化の実測値Δr_Dを４００ｍＡｈとして仮定する。理論値算出部７１６は、（式２）にＦＣＣ、ＳＯＣt1およびＳＯＣt2を代入して、Δth_D＝３００（ｍＡｈ）を取得する。状態判定部７１８は、理論値Δth_Dが実測値Δr_Dを下回るかどうか判定する。本ケースでは、理論値Δth_Dが実測値Δr_Dを下回っているため、時刻ｔ2において電池１が内部短絡していることが決定される。
【００４８】
図４に本発明の第１の実施形態にかかる、充電時の電池の容量変化の推移について説明するための図を示す。図４（ａ）に時刻ｔ’1における電池１の満充電容量、残容量および充電率を表し、図４（ｂ）に時刻ｔ’2における電池１の満充電容量、充電容量、残容量および充電率を表す。また、図４（ｃ）に時刻ｔ’FULLにおける満充電した電池１の満充電容量、充電容量、残容量および充電率を表す。図４中、電池１は、時刻ｔ’1から時刻ｔ’FULLまで充電され、実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５を用いて電池１の充電容量を計測する。
【００４９】
図４（ａ）中、ｄt’1は、時刻ｔ’1における電池１の劣化による満充電容量の減少分を表し、ＲＣt’1は、時刻ｔ’1における電池１の残容量を表す。図４（ｂ）中、ｄt’2は、時刻ｔ’2における電池１の劣化による満充電容量の減少分を表し、Ｃ(t’1〜t’2)は、時刻ｔ’1から時刻ｔ’2までの時間（ｔ’2−ｔ’1）の電池１の充電容量を表し、ＲＣt’2は、時刻ｔ’2における電池１の残容量を表す。残容量ＲＣt’2は、残容量ＲＣt’1と充電容量Ｃ(t’1〜t’2)とを足し合わせた容量である。図４（ｃ）中、ｄt’FULLは、満充電した時刻ｔ’FULLにおける電池１の劣化による満充電容量の減少分を表し、Ｃ(t’1〜t’FULL)は、時刻ｔ’1から時刻ｔ’FULLまでの時間（ｔ’FULL−ｔ’1）の電池１の充電容量を表し、ＲＣt’FULLは、時刻ｔ’FULLにおける電池１の残容量を表す。残容量ＲＣt’FULLは、残容量ＲＣt’1と充電容量Ｃ(t’1〜t’FULL)とを足し合わせた容量であり、満充電容量ＦＣＣと同じ容量である。図４中、Δth_Cは、時刻ｔ’1から時刻ｔ’2までの時間（ｔ’2−ｔ’1）の電池１の容量変化を表す。
【００５０】
時刻ｔ’1から時刻ｔ’FULLまでの時間は、電池１が劣化しない程度の短い時間と仮定する。つまり、時刻ｔ’1から時刻ｔ’FULLまでの時間内では電池１は劣化しないので、時刻ｔ’1、時刻ｔ’2および時刻ｔ’FULLのそれぞれの時刻における電池１の満充電容量ＦＣＣは、それぞれ等しくなり、電池１の劣化による満充電容量の減少分ｄt’1、ｄt’2およびｄt’FULLは、等しくなる。
【００５１】
電池１の満充電容量ＦＣＣを１０００ｍＡｈ、時刻ｔ’1における電池１の充電率ＳＯＣt’1を０．５、時刻ｔ’2における電池１の充電率ＳＯＣt’2を０．８、時刻ｔ’FULLにおける電池１の充電率ＳＯＣt’FULLを１．０、電池１の容量変化の実測値Δr_Cを２００ｍＡｈとして仮定する。理論値算出部７１６は、（式４）にＦＣＣ、ＳＯＣt’1およびＳＯＣt’2を代入して、Δth_C＝３００（ｍＡｈ）を取得する。状態判定部７１８は、実測値Δr_Cが理論値Δth_Cを下回るかどうか判定する。本ケースでは、実測値Δr_Cが理論値Δth_Cを下回っているため、時刻ｔ’ 2において電池１が内部短絡していることが決定される。
【００５２】
図３および図４で説明したように、電池が放電または充電している状態、つまり、電池が稼動中であっても、電池の内部短絡を検出することが可能であることがわかる。
【００５３】
（フローチャート）
図５に本発明の第１の実施形態にかかる、放電時の短絡検出方法のフローチャートを示す。満充電容量取得部７１２は、記憶部７２から満充電容量ＦＣＣを取得する（Ｓ５０１）。閉回路電圧計測部７１３は、閉回路電圧ＣＣＶを電圧計４で計測する（Ｓ５０２）。開回路電圧算出部７１４は、計測された閉回路電圧ＣＣＶに基づいて開回路電圧ＯＣＶを算出する（Ｓ５０３）。充電率導出部７１５は、例えば、ＯＣＶ−ＳＯＣテーブルを参照して、充電率ＳＯＣを導出する（Ｓ５０４）。理論値算出部７１６は、充電率ＳＯＣおよび満充電容量ＦＣＣに基づいて電池１の容量変化の理論値を算出する（Ｓ５０５）。実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５を用いて電池１の容量変化の実測値を取得する（Ｓ５０６）。状態判定部７１８は、電池１の容量変化の理論値が電池１の容量変化の実測値を下回るかどうかを判定する（Ｓ５０７）。
【００５４】
本実施形態によれば、稼動中の電池の内部短絡をリアルタイムで検出することが可能となる。
【００５５】
＜第２の実施形態＞  
（構成）  
本発明の第２の実施形態では、本発明の第１の実施形態と異なり、電池１が内部短絡であった場合に、電池１の内部短絡の電流値を算出する構成になっている。電池１の内部短絡の電流値を把握することによって、例えば、電池１において発熱する量を推測することが可能となる。
【００５６】
図６に本発明の第２の実施形態にかかる短絡電流値算出システムを含む構成を示す。図６中、実線は電力線を示し、破線は通信線を示す。本発明の第２の実施形態にかかる短絡電流値算出システム８は、本発明の第１の実施形態にかかるサーバ７１と構成が異なるサーバ８１を備える。
【００５７】
図７に本発明の第２の実施形態にかかる、サーバのソフトウェア構成の機能ブロック図を示す。サーバ８１は、通信部７１１、満充電容量取得部７１２、閉回路電圧計測部７１３、開回路電圧算出部７１４、充電率導出部７１５、理論値算出部７１６、実測値取得部７１７、状態判定部７１８、短絡電流値算出部８１１、出力部７１９の各機能部を備えた構成となっている。
【００５８】
短絡電流値算出部８１１は、理論値算出部７１６で算出した電池１の容量変化の理論値と、実容量算出部７１７で算出した電池１の容量変化の実測値とに基づいて、電池１の内部短絡の電流値を算出する。電池１の内部短絡の電流値の具体的な算出方法は後述する。
【００５９】
出力部７１９は、短絡電流値算出部８１１で算出された短絡電流値を出力し、例えば、ディスプレイ等の表示装置に表示する。
【００６０】
本実施形態にかかる短絡電流値算出システム８が備える他の機能部は、本発明の第１の実施形態にかかる短絡検出システム７が備える他の機能部と異ならないので、説明を省略する。
【００６１】
（動作）  
経過時間（ｔ2−ｔ1）で電池１が放電されるケースでは、短絡電流値算出部８１１は、理論値Δth_Dが実測値Δr_Dを下回った場合、次の（式６）を用いて電池１の内部短絡の電流値Ｉs_Dを算出する。
【００６２】
【数３】
2016090399.tif 000006
【００６３】
また、経過時間（ｔ’2−ｔ’1）で電池１が充電されるケースでは、短絡電流値算出部８１１は、実測値Δr_Cが理論値Δth_Cを下回った場合、次の（式７）を用いて電池１の内部短絡の電流値Ｉs_Cを算出する。
【００６４】
【数４】
2016090399.tif 000007
【００６５】
（式６）および（式７）からわかるように、電池１の容量変化の理論値から電池１の容量変化の実測値を減算して得た値の絶対値から、経過時間を除算して得た値が電池１の内部短絡の電流値となる。
【００６６】
本実施形態にかかる短絡電流値算出システム８が備える他の機能部の動作は、本発明の第１の実施形態にかかる短絡検出システム７が備える他の機能部の動作と異ならないので、説明を省略する。
【００６７】
なお、短絡電流値から、電池１の自己放電による電流値を差し引いた値を電池１の内部短絡の電流値としてもよい。
【００６８】
（フローチャート）  
図８に本発明の第２の実施形態にかかる、放電時の短絡電流値算出方法のフローチャートを示す。満充電容量取得部７１２は、記憶部７２から満充電容量ＦＣＣを取得する（Ｓ８０１）。閉回路電圧計測部７１３は、閉回路電圧ＣＣＶを電圧計４で計測する（Ｓ８０２）。開回路電圧算出部７１４は、計測された閉回路電圧ＣＣＶに基づいて開回路電圧ＯＣＶを算出する（Ｓ８０３）。充電率導出部７１５は、例えば、ＯＣＶ−ＳＯＣテーブルを参照して、充電率ＳＯＣを導出する（Ｓ８０４）。理論値算出部７１６は、充電率ＳＯＣおよび満充電容量ＦＣＣに基づいて電池１の容量変化の理論値を算出する（Ｓ８０５）。実測値取得部７１７は、クーロンカウンタ５を用いて電池１の容量変化の実測値を取得する（Ｓ８０６）。状態判定部７１８は、電池１の容量変化の理論値が電池１の容量変化の実測値を下回るかどうかを判定する（Ｓ８０７）。短絡電流値算出部８１１は、電池１の容量変化の理論値から電池１の容量変化の実測値を減算した値の絶対値から、経過時間を除算して短絡電流値を算出する（Ｓ８０８）。
【００６９】
本実施形態によれば、稼動中の電池の内部短絡をリアルタイムで検出し、稼動中の電池の内部短絡の電流値をリアルタイムで把握することが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１  電池
２  負荷
３  直流電源
４  電圧計
５  クーロンカウンタ
６  ＮＷ
７  短絡検出システム
８  短絡電流値算出システム
７１、８１  サーバ
７２  記憶部
７１１  通信部
７１２  満充電容量取得部
７１３  閉回路電圧計測部
７１４  開回路電圧算出部
７１５  充電率導出部
７１６  理論値算出部
７１７  実測値取得部
７１８  状態判定部
７１９  出力部
８１１  短絡電流値算出部
【図１】
2016090399.tif 000008
【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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