CN105492917B - 确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序。具有:信息取得部(54),其取得包含于模块串中的多个模块中收容有如下组块的模块的信息(模块信息):以组块电压值与的串电流值的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定的时间内,组块电压值与一阶滞后的组块电压值之差超过电压阈值而发生变化;通报接收部(56),其接收二次电池的异常发生的通报;以及模块确定部(58),其在接收通报接收部(56)中的通报时,将至少与最新的模块信息对应的模块确定为发生了异常的模块。
Description
技术领域
本发明涉及确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序,该装置具有2个以上的收容1个以上的组块而成的模块,该组块连接 2个以上的二次电池的单电池而成。
背景技术
一般,由***内的多个发电机或蓄电池等来实施电力***的频率调整、电力***的用电功率和供给功率的调整。另外,较多情况下,也由多个发电机或蓄电池等实施来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、或来自自然能源发电装置的发电功率的变动缓和。蓄电池相比于一般的发电机能高速变更输出功率,这在电力***的频率调整、来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、电力***的用电功率和供给功率的调整方面是有效的。
并且,作为与电力***连接的高温动作型的蓄电池,例如能举出钠硫电池(以下记作NaS电池)。该NaS电池是用固体电解质管隔离收纳作为活性物质的金属钠以及硫的结构的高温二次电池,在被加热到约300℃的温度时,通过熔融的两活性物质的电化学反应而产生规定的能量。并且,通常NaS电池以将多个单电池集合并相互连接而成的模块形式使用。即,模块具有如下结构:将串联连接多个单电池的电路(电路串)并联连接来构成组块,进而在将该组块至少串联连接2个以上的基础上收容在隔热容器中。
作为通报这种模块发生异常的方法,公开了通过比较各组块的放电深度来检测并通报电池的异常的方法(例如参照特开平3-158781号公报)。该方法相比于为了对每个构成模块的组块判断异常的有无而对构成组块的各个NaS单电池检测异常的方法,不会使装置复杂化,另外,在还能减少制造成本这点上优选。
发明内容
另外,可以想到单电池的故障进而模块的故障的要因是单电池的内部短路或外部短路。
单电池的外部短路能举出由于单电池内的活性物质的泄漏形成的外部短路回路。单电池的内部短路能举出β管的损坏等所引起的短路。
如上述的特开平3-158781号公报所述,这些单电池的外部短路以及内部短路能通过掌握每个组块放电深度来进行检测。但是,放电深度的变化不是急剧进行,而是经过较长期间慢慢进行,因此难以判别在哪个模块(或者哪个组块)发生了异常,存在已发生异常时,初始动作行为延迟这种风险。
本发明考虑这样的课题而提出,其目的在于,提供在发生异常的情况下能在早期确定是发生源的模块(或者组块)、能在早期实施发生异常时的初始动作行为的确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序。
[1]第一本发明所涉及的装置是确定二次电池***的异常发生部位的装置,该二次电池***具有收容1个以上的组块的多个模块,该组块由2 个以上的二次电池的单电池连接而成,其特征在于,具有:电压测量部,其以组块为单位检测所述二次电池的电压,并作为组块电压值输出;串电流测量部,其测量串联连接所述多个模块而成的模块串的电流,并作为串电流值输出;信息取得部,其取得包含于所述模块串中的所述多个模块中收容有如下组块的模块的信息(模块信息):以所述组块电压值与所述串电流值的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定的时间内,所述组块电压值与其一阶滞后的组块电压值之差超过电压阈值而发生变化;通报接收部,其接收所述二次电池的异常发生的通报;以及模块确定部,其在所述通报接收部接收所述通报时,将与所述模块信息对应的模块确定为发生了异常的模块。
存在如下情况:若某1个单电池发生外部短路或内部短路,包含短路的单电池的组块的组块电压急速降低,但之后在经过某一时间的阶段返回短路前的电压。另外,由于若***规模变大则相应地监视对象的组块数也增加,因此从全部组块的组块电压的变化中捕捉到短路所引起的电压降低变得更加困难。
另外,有将电力***的频率调整、来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、电力***的用电功率和供给功率的调整等所引起的暂时的组块电压值的降低误检测为组块电压值因至少1个单电池的短路而暂时下降的情况。
但在本发明中,取得多个模块中的收容有组块电压与其一阶滞后的组块电压之差超过预先设定的电压阈值而发生变化的组块的模块的信息(模块信息)。其结果,能精度良好地检测是否有组块电压的降低,能检测出短路所引起的异常的发生。
并且,即使存在电力***的频率调整、来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、电力***的用电功率和供给功率的调整等所引起的暂时的组块电压值的降低,也不会被误检测为暂时性的组块电压值的下降。这是因为,由于在这样的情形中组块电压值与串电流值的相关性得以维持,因此能从检测对象排除。
因此在本发明中,能确定成为异常的发生源的模块并通报给本地使用者、本地管理者等,能以确定的异常的发生源为中心早期进行应对处置,能抑制受损的扩大。
[2]也可以在第一本发明的基础上,具有:相关性判定部,其判定所述组块电压值与所述串电流值的相关性,所述相关性判定部具有:电压差分累计部,其将在预先设定的一定期间内采样的所述组块电压值与其一阶滞后的组块电压值之差进行累计;电流差分累计部,其将在所述一定期间内采样的所述串电流值与其一阶滞后的串电流值之差进行累计;以及相关系数运算部,其用利用所述电流差分累计部得到的电流差分累计值除利用所述电压差分累计部得到的电压差分累计值,得到所述一定期间内的相关系数,在利用所述相关系数运算部得到的相关系数脱离预先设定范围的情况下,判定为所述组块电压值与所述串电流值的相关性消失。由此用简单的计算即可,能容易且迅速地得到组块电压值与串电流值的相关性的有无。还能实现运算速度的高速化。
[3]在该情况下,也可以将所述预先设定范围基于所述组块的IV特性来设定。由此,所述组块电压值与所述串电流值的相关性的判定变得容易。
[4]也可以在第一本发明的基础上,所述一阶滞后的时间常数根据由于至少1个所述单电池的短路而导致组块电压暂时下降的动作来选择。由此,能提高组块电压因至少1个所述单电池的短路而暂时下降的组块的检测精度。
[5]也可以在第一本发明中,对所述电压阈值而言,选择由于至少1个所述单电池的短路而导致所述组块电压暂时下降的电压值。由此,能提高组块电压因至少1个所述单电池的短路而暂时下降的组块的检测精度。
[6]也可以在第一本发明中,具有警告信息输出部,其接收来自所述信息取得部的所述模块信息,将该模块信息和警告信息一同输出。通过将模块信息和警告信息一同输出至监视器和打印机,能一眼辨别已确定的模块的位置等,因而优选。
[7]第二本发明所涉及的方法是确定二次电池***的异常发生部位的方法,该二次电池具有收容1个以上的组块的多个模块,该组块由2个以上的二次电池的单电池连接而成,其特征在于,具有:电压测量步骤,以组块为单位检测所述二次电池的电压,并作为组块电压值输出;串电流测量步骤,测量串联连接所述多个模块而成的模块串的电流,并作为串电流值输出;信息取得步骤,取得包含于所述模块串中的所述多个模块中的收容有如下组块的模块的信息(模块信息):以所述组块电压值与所述串电流值的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定时间内,所述组块电压值与其一阶滞后的组块电压值之差超过电压阈值而发生变化;通报接收步骤,接收所述二次电池的异常发生的通报;以及模块确定步骤,在所述通报接收步骤接收所述通报时,将与所述模块信息对应的模块确定为发生了异常的模块。
[8]也可以在第二本发明的基础上,具有相关性判定步骤,判定所述组块电压值与所述串电流值的相关性,所述相关性判定步骤具有:电压差分累计步骤,将在预先设定的一定期间内采样的所述组块电压值与其一阶滞后的组块电压值之差进行累计;电流差分累计步骤,将在所述一定期间内采样的所述串电流值与其一阶滞后的串电流值之差进行累计;以及相关系数运算步骤,用利用所述电流差分累计步骤得到的电流差分累计值除利用所述电压差分累计步骤得到的电压差分累计值,得到所述一定期间内的相关系数,在利用所述相关系数运算步骤得到的相关系数脱离预先设定范围的情况下,判定为所述组块电压值与所述串电流值的相关性消失。
[9]该情况下,也可以将所述预先设定的范围基于所述组块的IV特性来设定。
[10]也可以在第二本发明的基础上,所述一阶滞后的时间常数根据由于至少1个所述单电池的短路而导致组块电压暂时下降的动作来选择。
[11]也可以在第二本发明的基础上,对所述电压阈值而言,选择由于至少1个所述单电池的短路而导致所述组块电压暂时下降的电压值。
[12]也可以在第二本发明的基础上,具有警告信息输出步骤,接收来自所述信息取得步骤的所述模块信息,将该模块信息和警告信息一同输出。
[13]第三本发明所涉及的程序使二次电池***作为如下单元发挥功能:信息取得单元,其取得包含于所述模块串中的所述多个模块中的收容有如下组块的模块的信息(模块信息):以所述组块电压值与所述串电流值的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定的时间内,所述组块电压值与其一阶滞后的组块电压值之差超过电压阈值而发生变化;通报接收单元,其接收所述二次电池的异常发生的通报;以及模块确定单元,其在所述通报接收单元接收所述通报时,将与所述模块信息对应的模块确定为发生了异常的模块,所述二次电池***具有:多个模块,其收容有1 个以上的组块,该组块由2个以上的二次电池的单电池连接而成;电压测量部,其以组块为单位检测所述二次电池的电压并作为组块电压值输出;以及串电流测量部,其测量串联连接所述多个模块而成的模块串的电流并作为串电流值输出。
如上所述,根据本发明所涉及的确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序,能在发生异常的情况下在早期确定作为发生源的模块(或者组块),能早期实施发生异常时的初始动作行为。
附图说明
图1是示出二次电池***和本实施方式所涉及的确定二次电池***的异常发生部位的装置的构成图。
图2是示出包含于模块中的电池构成体的等效电路图。
图3是示出信息发送部的构成的框图。
图4是示出发送文件的格式的一例的说明图。
图5是将信息取得部的构成和信息发送部一同示出的框图。
图6是示出第一电压比较电路、相关性判定电路(第二电压比较电路、电流比较电路等)以及时间比较电路的构成的框图。
图7是示出警告信息数据的格式的一例的说明图。
图8是示出在信息取得部、模块确定部以及通报接收部的处理动作的一例的流程图。
图9是示出在信息取得部的相关性判定部的处理动作的一例的流程图。
具体实施方式
以下参照图1~图9来说明本发明所涉及的确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序的实施方式例。
首先,如图1所示,运用本实施方式所涉及的装置、方法以及程序的二次电池***10具有:二次电池储藏部12、异常检测部14和通报部16。
二次电池储藏部12具有将多个箱状的箱体18在横向上排列的构成。在图1的示例中示出使4个箱体18(第一箱体18A~第四箱体18D)在横向上排列的示例。二次电池储藏部12还具有控制二次电池的运转的电池控制装置20。
各箱体18在内部收容有模块串24,该模块串24在铅直方向上装载2 个以上的模块22且将2个以上的模块22串联连接。在图1的示例中示出装载5个模块22来构成1个模块串24的示例。
如图2所示,包含于模块22中的电池构成体由2个以上的组块26串联连接而构成,各组块26由2个以上的将2个以上的二次电池的单电池 28串联连接而成的电路(电路串30)并联连接而构成。例如能举出串联连接8个单电池28来构成1个电路串30,并联连接12个电路串30来构成1个组块26,串联连接4个组块26来构成1个模块22等。作为二次电池,能举出NaS电池、锂离子电池、钠离子电池等。
异常检测部14根据来自设置在各箱体18内的感知器32(热感知器、烟感知器等)的信号来检测火灾等的异常。
通报部16根据来自异常检测部14的异常检测信号Sa(表示检测到异常的信号)的输入来向监视中心等进行表示异常发生的通报(异常通报)。在该情况下,也可以经由因特网等公共通信网或移动电话网来进行通报。另外,通报可以除了对监视中心进行以外,还对本地使用者、本地管理者等进行。
进而,通报部16根据来自异常检测部14的异常检测信号Sa的输入,除了输出上述的通报以外,还对电池控制装置20输出运转停止信号Sb。电池控制装置20根据运转停止信号Sb的输入,遵循预先设定的用于停止运转的序列来停止二次电池的运转。
并且,如图1所示,本实施方式所涉及的确定异常发生部位的装置(以下记作异常确定装置50)具有:信息发送部52、信息取得部54、通报接收部56和模块确定部58。
信息发送部52具有以模块串24为单位而设置的多个电流电压测量部 60。如图3所示,各电流电压测量部60具有:以模块22为单位而设置的多个电压测量部62、1个电流测量部64和1个发送文件创建部66。
电压测量部62具有以组块26为单位而设置的组块电压测量部68。组块电压测量部68遵循预先设定的监视周期测量所对应的组块26的两端电压。例如以0.2秒的时间间隔或从0.5秒~2秒中任意选择的时间间隔(例如200msec间隔:监视周期)测量所对应的组块26的两端电压。
电流测量部64遵循上述的监视周期经由电流测量线70测量所对应的模块串24的电流(串电流值I)。
各发送文件创建部66每隔1个监视周期就创建包含与对应的模块串 24相关的信息的发送文件72。作为与模块串24相关的信息,能举出模块串24的识别编号(模块串信息)、当前的串电流值I、与包含于该模块串 24中的多个模块22相关的信息等。与模块22相关的信息能举出该模块 22的识别编号(模块信息)、包含于该模块22中的多个组块26的识别编号(组块信息)、以及与多个组块26分别对应的当前的组块电压值V等。
发送文件72的格式若作为一例而关注与第一个模块串24相关的发送文件72的格式,则如图4所示,从开头起依次具有:第一个模块串24的识别编号(MR1)、第一个模块串24的当前的串电流值I和与包含于第一个模块串24的多个模块22相关的信息。
与模块22相关的信息若作为一例而关注与第一个模块22相关的信息的格式,则具有:第一个模块22的识别编号(M1)、与包含于该模块22 中的多个组块26相关的信息。
与多个组块26相关的信息是以下信息等。
(a1)第一个组块26的识别编号(B1)
(a2)第一个组块26的当前的组块电压值V
(a3)第二个组块26的识别编号(B2)
(a4)第二个组块26的当前的组块电压值V
(a5)第三个组块26的识别编号(B3)
(a6)第三个组块26的当前的组块电压值V
(a7)第四个组块26的识别编号(B4)
(a8)第四个组块26的当前的组块电压值V
另一方面,信息取得部54对多个模块串24中组块电压值与串电流值的相关性消失的模块串24取得收容有适于以下的条件的组块26的模块22 的信息。
(b1)以上述的相关性消失的时间点为中心的其前后的预先设定的时间内。
(b2)包含于该模块串24中的多个模块22中收容当前的组块电压值 V与一阶滞后的组块电压值Vr之差(电压差分值ΔV)超过预先设定的电压阈值Vth而发生变化的组块26的模块22。
具体而言,如图5所示,信息取得部54具有:信息请求部74、电压比较部76、相关性判定部78、时间比较部80、警告信息创建部82、警告信息储存部84和警告信息输出部86。
信息请求部74每隔1个监视周期对信息发送部52的各电流电压测量部60请求信息的发送。各电流电压测量部60根据来自信息请求部74的信息的发送请求,向信息取得部54发送包含与对应的模块串24相关的信息的发送文件72。
电压比较部76具有对应于多个组块26而设置的多个第一电压比较电路88,时间比较部80也具有对应于多个组块26而设置的多个时间比较电路90。
若关于例如1个组块26进行说明,则如图6所示,第一电压比较电路88取包含于所取得的发送文件72中的该组块26的组块电压V与其一阶滞后的组块电压Vr之差(电压差分值ΔV)。在电压差分值ΔV为预先设定的电压阈值Vth以上的情况下,向对应的时间比较电路90输出事件信号Se。一阶滞后函数1-e-(t/TL)中的t能选择1个监视周期(例如200msec)。时间常数TL例如能对应于因1个单电池28的短路、所对应的电路串30 绝缘物化、组块电压V暂时下降的动作来选择。例如能选择从20~60秒中任意选择的时间(例如40秒)。另外,作为电压阈值Vth,能选择因1 个单电池28的短路而暂时下降的电压值、例如200mV等。
如图5所示,相关性判定部78具有对应于多个组块26(参照图2) 而设置的多个相关性判定电路92。
例如若关于1个组块26进行说明,则如图6所示,相关性判定电路 92具有:第二电压比较电路94、电流比较电路96、电压差分累计部98、电流差分累计部100、相关系数运算部102和判定部104。
第二电压比较电路94和上述的第一电压比较电路88同样,取包含于所取得的发送文件72中的该组块26的组块电压V与其一阶滞后的组块电压Vr之差(电压差分值ΔV)。
电流比较电路96取包含于所取得的发送文件72中的该模块串24的串电流值I与其一阶滞后的串电流值Ir之差(电流差分值ΔI)。
上述的第二电压比较电路94以及电流比较电路96中的各一阶滞后函数1-e-(t/TL)的t以及TL能选择和第一电压比较电路88同样的值。即,t 能选择1个监视周期(例如200msec)。时间常数TL例如能选择40秒。当然也可以选择和第一电压比较电路88不同的值。例如可以将第一电压比较电路88中的一阶滞后函数的t例如设为1秒,将第二电压比较电路94以及电流比较电路96中的一阶滞后函数的t例如设为200msec。另外,若一阶滞后函数相同,则上述的第二电压比较电路94也可以由第一电压比较电路88兼用。
电压差分累计部98运算在预先设定的一定期间Tc内采样的组块电压值V与其一阶滞后的组块电压值Vr之差(电压差分值ΔV)的合计。即,将从第二电压比较电路94依次输出的电压差分值ΔV经过一定期间Tc进行累计,得到电压差分累计值ΣΔV。作为一定期间Tc,能选择采样数为 10以上30以下的范围内的例如3~5秒。
电流差分累计部100运算在一定期间Tc内采样的串电流值I与其一阶滞后的串电流值Ir之差(电流差分值ΔI)的合计。即,将从电流比较电路96依次输出的电流差分值ΔI经过预先设定的一定期间Tc进行累计,得到电流差分累计值ΣΔI。
相关系数运算部102用在电压差分累计部98得到的电压差分累计值ΣΔV除以在电流差分累计部100得到的电流差分累计值ΣΔI,得到一定期间Tc内的相关系数Ra。
在相关系数运算部102得到的相关系数Ra脱离预先设定的阈值范围 Rth的情况下,判定部104判定为组块电压值V与串电流值I的相关性消失,对与该组块26对应的时间比较电路90输出时间比较指示信号Sc。阈值范围Rth优选根据组块26的IV特性来设定。
如上所述,时间比较部80(参照图5)具有对应于多个组块26而设置的多个时间比较电路90。若例如关于1个组块26进行说明,则时间比较电路90如下。即,如图6所示,将来自对应的第一电压比较电路88的事件信号Se的输入时间点与来自对应的相关性判定电路92的时间比较指示信号Sc的输入时间点之间的时间长度Ta和预先设定的时间长度(规定时间Tb)进行比较。若输入时间点间的时间长度Ta在规定时间Tb以内,则从该时间比较电路90对警告信息创建部82输出事件日志信号Sel。
另一方面,在以下的(c1)~(c3)的任一种情况下,不输出事件日志信号Sel。作为规定时间Tb,例如能选择从3~60秒中任意选择的时间 (例如10秒)。
(c1)输入时间点间的时间长度Ta超过规定时间Tb的情况。
(c2)即使从来自对应的第一电压比较电路88的事件信号Se的输入时间点起经过了规定时间Tb也未输入时间比较指示信号Sc的情况。
(c3)即使从来自对应的相关性判定电路92的时间比较指示信号Sc 的输入时间点起经过了规定时间Tb也未输入事件信号Se的情况。
警告信息创建部82根据从时间比较部80输出的事件日志信号Sel的输入来创建登记了下述信息等的警告信息数据106,并转发至警告信息储存部84和警告信息输出部86。
(d1)收容与作为事件日志信号Sel的输出源的时间比较电路90对应的组块26的模块串24的识别编号(模块串信息)
(d2)模块22的识别编号(模块信息)
(d3)组块26的识别编号(组块信息)
例如如图7所示,1个警告信息数据106从开头起依次储存当前的日期(年、月、日)、当前的时刻(小时、分)、模块串信息、模块信息、组块信息、以及当前的组块电压值V。
警告信息储存部84将在警告信息创建部82创建的警告信息数据106 储存在堆栈方式(后进先出方式)的存储器108。由此,在从存储器108 取出警告信息数据106时,取出最新的警告信息数据106。
警告信息输出部86将从警告信息创建部82依次送来的警告信息数据 106分别转换成显示用的数据和打印用的数据并和警告信息(例如“短路异常发生”等消息)一同输出至监视器110和打印机112。由此以时间序列在监视器110将警告信息(年月日、时刻、模块串信息、模块信息、组块信息、当前的组块电压值V)和警告信息一同进行显示,进而在打印机112和警告信息一同打印。
另一方面,如图1所示,通报接收部56接收来自通报部16的表示异常发生的通报(异常通报)。具体而言,在接收到异常信息的阶段起动模块确定部58。
模块确定部58将多个模块22中与登记在最新的警告信息数据106中的模块串信息以及模块信息对应的模块22确定为发生了异常的模块22。
即,模块确定部58根据基于通报接收部56的起动而开始动作,将与登记在储存于存储器108的最新的警告信息数据106中的模块串信息以及模块信息对应的模块22确定为发生了异常的模块22。通过将模块信息和警告信息(例如“在第一模块发生事故”等)输出至监视器110或打印机 112来进行所确定的模块22向操作者等的传递。另外,若将在所确定的模块22的位置标注事故发生的记号的图像和二次电池储藏部12的示意图像一同显示在监视器110或打印在打印用纸,则能一眼辨别已确定的模块22 的位置,因而优选。
接下来,参照图8以及图9的流程图来说明本实施方式所涉及的异常确定装置50的处理动作。
首先在图8的步骤S1中,信息请求部74对信息发送部52的各电流电压测量部60请求信息的发送。各电流电压测量部60根据来自信息请求部74的信息的发送请求,向信息取得部54发送包含与对应的模块串24 相关的信息的发送文件72。
在步骤S2中,信息取得部54接收来自各电流电压测量部60的发送文件72。
在步骤S3中,信息取得部54中的电压比较部76取包含于所取得的发送文件72中的全部组块26的组块电压V与其分别对应的一阶滞后的组块电压Vr之差(电压差分值ΔV)。
在步骤S4中,电压比较部76将事件信号Se输出至与全部组块26中电压差分值ΔV为电压阈值Vth以上的组块26对应的时间比较电路90。
另一方面,在步骤S5中,信息取得部54的相关性判定部78进行组块电压值V与串电流值I的相关性的判定处理。相关性判定部78根据包含于所取得的发送文件72中的全部组块26的组块电压V与其分别对应的一阶滞后的组块电压Vr之差(电压差分值ΔV)和串电流值I与其一阶滞后的串电流值Ir之差(电流差分值ΔI),判定组块电压值V与串电流值 I的相关性。
具体而言,对全部组块26进行图9所述的步骤S5a~S5f所示的处理。即,在图9的步骤S5a中,电压差分累计部98将在预先设定的一定期间 Tc内采样的组块电压值V与其一阶滞后的组块电压值Vr之差(电压差分值ΔV)进行累计,得到电压差分累计值ΣΔV。在步骤S5b中,电流差分累计部100将在一定期间Tc内采样的串电流值I与其一阶滞后的串电流值Ir之差(电流差分值ΔI)进行累计而得到电流差分累计值ΣΔI。在步骤 S5c中,相关系数运算部102用电压差分累计值ΣΔV除以电流差分累计值ΣΔI,得到一定期间Tc内的相关系数Ra。在步骤S5d中,判定部104将相关系数运算部102中得到的相关系数Ra和预先设定的阈值范围Rth进行比较。在步骤S5e中,判别为相关系数Ra脱离阈值范围Rth的情况下,进入步骤S5f,判定为组块电压值V与串电流值I的相关性消失,对与该组块对应的时间比较电路90输出时间比较指示信号Sc。
返回图8的主例程(main routine),在接下来的步骤S6中,包含于时间比较部80中的时间比较电路90中被输入有事件信号Se及时间比较指示信号Sc的时间比较电路90将事件信号Se的输入时间点与时间比较指示信号Sc的输入时间点之间的时间长度Ta和预先设定的时间长度(规定时间Tb)进行比较。
在步骤S7中,判别为输入时间点间的时间长度Ta在规定时间Tb以内的情况下,进入步骤S8,从该时间比较电路90对警告信息创建部82 输出事件日志信号Sel。
在步骤S9中,警告信息创建部82创建警告信息数据106。具体而言, 创建登记了下述信息等的警告信息数据106。
(e1)当前的日期、时刻
(e2)收容有与事件日志信号Sel的输出源的时间比较电路90对应的组块26的模块串24的识别编号(模块串信息)
(e3)模块22的识别编号(模块信息)
(e4)组块26的识别编号(组块信息)
在步骤S10中,警告信息输出部86将创建的警告信息数据106分别转换成显示用的数据和打印用的数据,并和警告信息(例如“短路异常发生”等消息)一同输出至监视器110和打印机112。
在步骤S11中,警告信息储存部84将警告信息创建部82中创建的警告信息数据106储存在堆栈方式(后进先出方式)的存储器108。
在步骤S11中的处理结束的阶段,或者在步骤S7中判别为输入时间点间的时间长度Ta超过规定时间Tb的情况下,在步骤S12中,通报接收部56判别从通报部16是否有表示异常发生的通报(异常通报)。若未接收到异常通报,则返回步骤S1,并重复该步骤S1以后的处理。
若接收到异常通报,则进入接下来的步骤S13,进行模块确定部58 中的处理。即,将与登记在储存于存储器108的最新的警告信息数据106 中的模块串信息及模块信息对应的模块22确定为发生了异常的模块22。然后,将与确定的模块22相关的模块信息和警告信息输出至监视器110 或打印机112。
然后在步骤S14中,判别是否有对信息取得部54的结束请求(基于切断电源、维护等的结束请求等),若没有结束请求则返回步骤S1,重复该步骤S1以后的处理。另一方面,在有结束请求的阶段,结束信息取得部54中的处理。
如此在本实施方式所涉及的异常确定装置50以及异常确定方法中,起到以下这种效果。
即,存在如下情况:通常若某1个单电池28发生外部短路或内部短路,则有包含已短路的单电池28的组块26的组块电压值V急速降低,但在经过了几分钟的阶段返回短路前的电压。另外,由于若***规模变大,则相应地监视对象的组块数也增加,因此从全部组块26的组块电压值V 的变化中捕捉到短路所引起的电压降低变得更加困难。
另外,还有将电力***的频率调整、来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整、电力***的用电功率和供给功率的调整等所引起的暂时的组块电压值V的降低误检测为组块电压值V因至少1个单电池28的短路而暂时下降的情况。
但在本实施方式中,取得包含于模块串24中的多个模块22中的收容有如下组块26的模块22的信息:以组块电压值V与串电流值I的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定的时间内组块电压值V与一阶滞后的组块电压值Vr之差(电压差分值ΔV)超过电压阈值Vth而发生变化。其结果,能精度良好地检测是否有组块电压值V的降低,能检测出短路所引起的异常的发生。
特别地,将在预先设定的一定期间Tc内采样的组块电压值V与其一阶滞后的组块电压值Vr之差(电压差分值ΔV)进行累计,将在一定期间 Tc内采样的串电流值I与其一阶滞后的串电流值Ir之差(电流差分值ΔI) 进行累计,用得到的电压差分累计值ΣΔV除以电流差分累计值ΣΔI,得到一定期间Tc内的相关系数Ra。并且在得到的相关系数Ra脱离预先设定的阈值范围Rth的情况下,判定为组块电压值V与串电流值I的相关性消失。由此用简单的计算即可,能容易且迅速地得到组块电压值V与串电流值I的相关性的有无。还能实现运算速度的高速化。
进而,由于即使存在以下各种调整等所引起的暂时的组块电压值V的降低,组块电压值V与串电流值I的相关性也得以维持,因此能将这样的情形从检测对象排除,不会误检测为组块电压值V因至少1个单电池28 的短路而暂时下降。
(f1)电力***的频率调整
(f2)来自自然能源发电装置的发电功率与计划输出功率之差的调整
(f3)电力***的用电功率和供给功率的调整
并且,根据取得的模块22的信息创建警告信息数据106,在接收通报接收部56中的异常通报时,将至少与最新的警告信息数据106对应的模块22确定为发生了异常的模块。其结果,能确定成为异常的发生源的模块22并将其通报给本地使用者、本地管理者等,能以确定的异常的发生源为中心在早期进行应对处置,能抑制受损的扩大。
另外,对应于组块电压V因至少1个单电池28的短路而暂时下降的动作来选择一阶滞后的时间常数,作为电压阈值Vth,选择组块电压V因至少1个单电池28的短路而暂时下降的电压值。因此,能提高组块电压V 因至少1个单电池28的短路而暂时下降的组块26的检测精度。
另外,本发明所涉及的确定二次电池***的异常发生部位的装置、方法以及程序并不限于上述的实施方式,当然能不脱离本发明的要旨而采用多种构成。
Claims (10)
1.一种用于确定二次电池***(10)的异常发生部位的装置,该二次电池***(10)具有收容1个以上的组块(26)的多个模块(22),该组块(26)由2个以上的二次电池的单电池(28)连接而成,其特征在于,具有:
电压测量部(62),其以组块为单位检测所述二次电池的电压,并作为组块电压值(V)输出;
串电流测量部(64),其测量串联连接所述多个模块(22)而成的模块串(24)的电流,并作为串电流值(I)输出;
信息取得部(54),其取得包含于所述模块串(24)中的所述多个模块(22)中收容有如下组块(26)的模块(22)的模块信息:以所述组块电压值(V)与所述串电流值(I)的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定的时间内,所述组块电压值(V)与其一阶滞后的组块电压值(Vr)之差(ΔV)超过电压阈值(Vth)而发生变化;
通报接收部(56),其接收所述二次电池的异常发生的通报;
模块确定部(58),其在所述通报接收部(56)接收所述通报时,将与所述模块信息对应的模块(22)确定为发生了异常的模块;以及
相关性判定部(78),其判定所述组块电压值(V)与所述串电流值(I)的相关性,
所述相关性判定部(78)具有:
电压差分累计部(98),其将在预先设定的一定期间内采样的所述组块电压值(V)与其一阶滞后的组块电压值(Vr)之差(ΔV)进行累计;
电流差分累计部(100),其将在所述一定期间内采样的所述串电流值(I)与其一阶滞后的串电流值(Ir)之差(ΔI)进行累计;以及
相关系数运算部(102),其用利用所述电流差分累计部(100)得到的电流差分累计值(ΣΔI)除利用所述电压差分累计部(98)得到的电压差分累计值(ΣΔV),得到所述一定期间内的相关系数(Ra),
在利用所述相关系数运算部(102)得到的相关系数(Ra)脱离预先设定范围的情况下,判定为所述组块电压值(V)与所述串电流值(I)的相关性消失。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述一阶滞后的时间常数根据由于至少1个所述单电池(28)的短路而导致组块电压暂时下降的状态来选择。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,
对所述电压阈值(Vth)而言,选择由于至少1个所述单电池(28)的短路而导致所述组块电压暂时下降的电压值。
4.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,
所述装置具有:
警告信息输出部(86),其接收来自所述信息取得部(54)的所述模块信息,将该模块信息和警告信息一同输出。
5.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,
所述装置具有:
警告信息输出部(86),其接收来自所述信息取得部(54)的所述模块信息,将该模块信息和警告信息一同输出。
6.一种用于确定二次电池***(10)的异常发生部位的方法,该二次电池***(10)具有收容1个以上的组块(26)的多个模块(22),该组块(26)由2个以上的二次电池的单电池(28)连接而成,其特征在于,具有:
电压测量步骤,以组块为单位检测所述二次电池的电压,并作为组块电压值(V)输出;
串电流测量步骤,测量串联连接所述多个模块(22)而成的模块串(24)的电流,并作为串电流值(I)输出;
信息取得步骤,取得包含于所述模块串(24)中的所述多个模块(22)中收容有如下组块(26)的模块(22)的模块信息,以所述组块电压值(V)与所述串电流值(I)的相关性消失的时间点为中心,在其前后的预先设定的时间内,所述组块电压值(V)与其一阶滞后的组块电压值(Vr)之差(ΔV)超过电压阈值(Vth)而发生变化;
通报接收步骤,接收所述二次电池的异常发生的通报;
模块确定步骤,在所述通报接收步骤接收所述通报时,将与所述模块信息对应的模块(22)确定为发生了异常的模块;以及
相关性判定步骤,判定所述组块电压值(V)与所述串电流值(I)的相关性,
所述相关性判定步骤具有:
电压差分累计步骤,将在预先设定的一定期间内采样的所述组块电压值(V)与其一阶滞后的组块电压值(Vr)之差(ΔV)进行累计;
电流差分累计步骤,将在所述一定期间内采样的所述串电流值(I)与其一阶滞后的串电流值(Ir)之差(ΔI)进行累计;以及
相关系数运算步骤,用利用所述电流差分累计步骤得到的电流差分累计值(ΣΔI)除利用所述电压差分累计步骤得到的电压差分累计值(ΣΔV),得到所述一定期间内的相关系数(Ra),
在利用所述相关系数运算步骤得到的相关系数(Ra)脱离预先设定范围的情况下,判定为所述组块电压值(V)与所述串电流值(I)的相关性消失。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,
所述一阶滞后的时间常数根据由于至少1个所述单电池(28)的短路而导致组块电压暂时下降的状态来选择。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,
对所述电压阈值(Vth)而言,选择由于至少1个所述单电池(28)的短路而导致所述组块电压暂时下降的电压值。
9.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,
所述方法具有:
警告信息输出步骤,接收来自所述信息取得步骤的所述模块信息,将该模块信息和警告信息一同输出。
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,
所述方法具有:
警告信息输出步骤,接收来自所述信息取得步骤的所述模块信息,将该模块信息和警告信息一同输出。
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