JP7413741B2 - Storage battery data storage device, computer program and storage battery data storage method - Google Patents
Storage battery data storage device, computer program and storage battery data storage method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7413741B2 JP7413741B2 JP2019219000A JP2019219000A JP7413741B2 JP 7413741 B2 JP7413741 B2 JP 7413741B2 JP 2019219000 A JP2019219000 A JP 2019219000A JP 2019219000 A JP2019219000 A JP 2019219000A JP 7413741 B2 JP7413741 B2 JP 7413741B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- series data
- time
- value
- parameters
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013500 data storage Methods 0.000 title claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
本発明は、蓄電池データ蓄積装置、コンピュータプログラム及び蓄電池データ蓄積方法に関する。 The present invention relates to a storage battery data storage device, a computer program, and a storage battery data storage method.
自動車用蓄電池や非常用電源又は重要電源としての産業用蓄電池は幅広く使用されている。特に、近年、HEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド自動車)及びEV(Electric Vehicle:電気自動車)等の車両が普及しつつある。車両に搭載された蓄電池は、車両の走行によって充放電を繰り返すが、蓄電池は、充放電を繰り返すことで劣化が進行することが知られている。 Automotive storage batteries and industrial storage batteries as emergency or critical power sources are widely used. In particular, in recent years, vehicles such as HEV (Hybrid Electric Vehicle) and EV (Electric Vehicle) have become popular. A storage battery mounted on a vehicle is repeatedly charged and discharged as the vehicle travels, and it is known that storage batteries deteriorate as a result of repeated charging and discharging.
蓄電池の劣化はその使用履歴によって劣化形態やその進行も異なるためルールベースでの診断が難しい。特許文献1には、充放電履歴を学習データとして用いることで内部状態を診断するシステムが開示されている。
It is difficult to diagnose the deterioration of storage batteries based on rules because the form and progression of deterioration vary depending on the usage history.
しかし、充放電履歴データを用いて内部状態などの診断を精度よく行うためには、蓄電池に流れる電流の時系列データ、及び蓄電池の端子電圧の時系列データが大量に必要である。このため、蓄電池の状態を継続して精度よく推定するためには、大容量の記憶装置などのリソースを確保しなければならない。 However, in order to accurately diagnose internal conditions and the like using charge/discharge history data, a large amount of time-series data of the current flowing through the storage battery and time-series data of the terminal voltage of the storage battery are required. Therefore, in order to continuously and accurately estimate the state of the storage battery, it is necessary to secure resources such as a large-capacity storage device.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、蓄電池の状態を推定するために必要なデータの蓄積量を低減することができる蓄電池データ蓄積装置、コンピュータプログラム及び蓄電池データ蓄積方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a storage battery data storage device, a computer program, and a storage battery data storage method that can reduce the amount of data stored to estimate the state of a storage battery. The purpose is to
蓄電池データ蓄積装置は、蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを取得する取得部と、前記取得部で取得した第1電気値及び第2電気値に基づいて、前記第1電気値の時系列データが与えられたときに推定期間での前記第2電気値の時系列データを推定できる複数のパラメータを算出する算出部と、前記第1電気値の時系列データ及び前記算出部で算出した複数のパラメータを記憶する記憶部とを備える。 The storage battery data storage device includes an acquisition unit that acquires time-series data of each of a first electric value and a second electric value of the storage battery, and a storage battery data storage device that acquires time-series data of each of a first electric value and a second electric value of the storage battery. a calculation unit that calculates a plurality of parameters that can estimate the time series data of the second electrical value in the estimation period when given the time series data of the first electrical value; and the time series data of the first electrical value and the and a storage section that stores the plurality of parameters calculated by the calculation section.
コンピュータプログラムは、コンピュータに、蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを取得する処理と、取得した第1電気値及び第2電気値に基づいて、前記第1電気値の時系列データが与えられたときに推定期間での前記第2電気値の時系列データを推定できる複数のパラメータを算出する処理と、前記第1電気値の時系列データ及び算出した複数のパラメータを記憶部に記憶する処理とを実行させる。 The computer program causes the computer to acquire time series data of the first electric value and the second electric value of the storage battery, and to calculate the first electric value based on the acquired first electric value and second electric value. A process of calculating a plurality of parameters that can estimate the time series data of the second electric value in the estimation period when time series data is given, and a process of calculating the time series data of the first electric value and the plurality of calculated parameters. The process of storing data in the storage unit is executed.
蓄電池データ蓄積方法は、蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを取得し、取得された第1電気値及び第2電気値に基づいて、前記第1電気値の時系列データが与えられたときに推定期間での前記第2電気値の時系列データを推定できる複数のパラメータを算出し、前記第1電気値の時系列データ及び算出された複数のパラメータを記憶部に記憶する。 The storage battery data accumulation method includes acquiring time series data of each of a first electric value and a second electric value of the storage battery, and calculating the time series data of the first electric value based on the acquired first electric value and second electric value. When data is given, calculate a plurality of parameters that can estimate the time series data of the second electric value in the estimation period, and store the time series data of the first electric value and the calculated plural parameters in a storage unit. Remember.
取得部は、蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを取得する。第1電気値及び第2電気値は、蓄電池の状態を推定するために必要なデータであり、例えば、蓄電池の充放電時の電圧及び電流の一方及び他方とすることができる。 The acquisition unit acquires time series data of each of the first electric value and the second electric value of the storage battery. The first electrical value and the second electrical value are data necessary for estimating the state of the storage battery, and can be, for example, one or the other of voltage and current during charging and discharging of the storage battery.
算出部は、複数のパラメータを算出する。複数のパラメータは、第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データに基づいて算出することができ、第1電気値の時系列データを用いることにより、推定期間での元の第2電気値の時系列データを再現することができるパラメータとすることができる。ここで、再現は、全く同一という意味だけでなく、ある程度の誤差が存在しても、当該誤差が許容範囲内であればよいという意味である。 The calculation unit calculates a plurality of parameters. The plurality of parameters can be calculated based on the time series data of the first electric value and the second electric value, and by using the time series data of the first electric value, the original second electric value in the estimation period can be calculated. It can be a parameter that can reproduce time series data of values. Here, reproduction does not only mean exactly the same, but also means that even if a certain amount of error exists, it is sufficient that the error is within an allowable range.
記憶部は、第1電気値の時系列データ及び算出した複数のパラメータを記憶する。これにより、蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを記憶する場合に比べて、第2電気値の時系列データに代えて複数のパラメータを記憶すればよいので、蓄電池の状態を推定するために必要なデータの蓄積量を低減することができる。 The storage unit stores time-series data of the first electrical value and a plurality of calculated parameters. As a result, compared to the case where time-series data of the first electric value and second electric value of the storage battery are stored, it is only necessary to store a plurality of parameters instead of the time-series data of the second electric value. The amount of data required to estimate the state can be reduced.
蓄電池データ蓄積装置は、前記第2電気値の時系列データを破棄する破棄部を備えてもよい。 The storage battery data storage device may include a discard unit that discards the time series data of the second electric value.
破棄部は、第2電気値の時系列データを破棄してもよい。第2電気値の時系列データは、第1電気値の時系列データ及び算出した複数のパラメータによって再現できるので、記憶する必要がない。破棄することによって、不要な記憶容量を確保する必要がなくなる。 The discarding unit may discard the time series data of the second electrical value. The time-series data of the second electrical values can be reproduced using the time-series data of the first electrical values and the calculated parameters, so there is no need to store it. By discarding it, there is no need to reserve unnecessary storage capacity.
蓄電池データ蓄積装置は、前記複数のパラメータ数は、前記第2電気値の時系列データの前記推定期間での時系列データのサンプル数より少なくてもよい。 In the storage battery data storage device, the number of the plurality of parameters may be smaller than the number of samples of the time series data in the estimation period of the time series data of the second electric value.
複数のパラメータ数は、第2電気値の時系列データの推定期間での時系列データのサンプル数より少なくてもよい。例えば、推定期間を10分間とし、時系列データのサンプリング周期を1秒とすると、推定期間内の時系列データのサンプル数は、600個となる。パラメータの数を、例えば、5個(<600個)とし、時系列データ及びパラメータの1個当たりのデータサイズを、仮に、4バイトとする。推定期間内の時系列データを全て記憶するには、2400バイト必要とするのに対し、パラメータを記憶するには、20バイトで済む。このように、蓄電池の状態を推定するために必要なデータの蓄積量を低減することができる。 The number of the plurality of parameters may be smaller than the number of samples of the time series data in the estimation period of the time series data of the second electrical value. For example, if the estimation period is 10 minutes and the sampling period of time-series data is 1 second, the number of samples of time-series data within the estimation period is 600. Assume that the number of parameters is, for example, 5 (<600), and the data size of each time series data and parameter is 4 bytes. Storing all the time-series data within the estimation period requires 2400 bytes, whereas storing parameters only requires 20 bytes. In this way, the amount of accumulated data required to estimate the state of the storage battery can be reduced.
蓄電池データ蓄積装置において、前記第1電気値は、前記蓄電池の放電時の電流であり、前記第2電気値は、前記蓄電池の放電時の電圧であってもよい。 In the storage battery data storage device, the first electric value may be a current when the storage battery is discharged, and the second electric value may be a voltage when the storage battery is discharged.
蓄電池が放電時には、第1電気値は電流とし、第2電気値は電圧としてもよい。すなわち、蓄電池が放電時のとき、電流値の時系列データと複数のパラメータとを用いることにより、放電時の蓄電池の電圧(端子電圧)の時系列データを推定することができる。 When the storage battery is discharging, the first electrical value may be a current, and the second electrical value may be a voltage. That is, when the storage battery is discharging, time-series data of the voltage (terminal voltage) of the storage battery during discharging can be estimated by using time-series data of current values and a plurality of parameters.
蓄電池データ蓄積装置において、前記第1電気値は、前記蓄電池の充電時の電圧であり、前記第2電気値は、前記蓄電池の充電時の電流であってもよい。 In the storage battery data storage device, the first electrical value may be a voltage when charging the storage battery, and the second electrical value may be a current when charging the storage battery.
蓄電池が充電時には、第1電気値は電圧とし、第2電気値は電流としてもよい。すなわち、蓄電池が充電時のとき、電圧値の時系列データと複数のパラメータとを用いることにより、充電時の蓄電池の電流(充電電流)の時系列データを推定することができる。 When the storage battery is being charged, the first electrical value may be a voltage, and the second electrical value may be a current. That is, when the storage battery is being charged, time-series data of the current (charging current) of the storage battery during charging can be estimated by using time-series data of voltage values and a plurality of parameters.
蓄電池データ蓄積装置において、前記算出部は、前記複数のパラメータとして前記蓄電池の等価回路のパラメータを算出してもよい。 In the storage battery data storage device, the calculation unit may calculate parameters of an equivalent circuit of the storage battery as the plurality of parameters.
算出部は、複数のパラメータとして蓄電池の等価回路のパラメータを算出してもよい。等価回路(等価回路モデルとも称する)は、蓄電池の端子電圧を表す等価回路であり、例えば、図3に示すように、起電力Ve(開放電圧OCVとも称する)を有する電圧源、合金部材の電気的抵抗等に対応し、電圧源に直列に接続される抵抗R0、界面電荷移動抵抗及び拡散インピーダンス等に対応する抵抗R1、R2、電気二重層キャパシタンスを表し、抵抗R1、R2それぞれに並列に接続されるキャパシタC1、C2などの組み合わせで構成される。 The calculation unit may calculate parameters of an equivalent circuit of the storage battery as the plurality of parameters. An equivalent circuit (also referred to as an equivalent circuit model) is an equivalent circuit that represents the terminal voltage of a storage battery. For example, as shown in FIG. Resistance R0, which corresponds to physical resistance, etc. and is connected in series to the voltage source; resistance R1, R2, which corresponds to interfacial charge transfer resistance and diffusion impedance, etc., and electric double layer capacitance, which is connected in parallel to each of resistors R1 and R2. It is composed of a combination of capacitors C1, C2, etc.
等価回路のパラメータの算出は、例えば、蓄電池が放電時の場合、時系列データで表される電流が流れた際の実測電圧値の時系列データ(実測電圧波形)に対して、同等の電流が流れた際の等価回路のパラメータによって計算される計算電圧値の時系列データ(計算電圧波形)との誤差が最小となるようにパラメータを繰り返し調整することによって行うことができる。また、同様に、蓄電池が充電時の場合、時系列データで表される電圧が印加された際の実測電流値の時系列データ(実測電流波形)に対して、同等の電圧が印加された際の等価回路のパラメータによって計算される計算電流値の時系列データ(計算電流波形)との誤差が最小となるようにパラメータを繰り返し調整することによって行うことができる。 To calculate the parameters of the equivalent circuit, for example, when the storage battery is discharging, the equivalent current is This can be done by repeatedly adjusting the parameters so that the error between the calculated voltage value and the time series data (calculated voltage waveform) calculated by the parameters of the equivalent circuit when the current flows is minimized. Similarly, when the storage battery is charging, the time series data (actual current waveform) of the actual measured current value when the voltage represented by the time series data is applied, and when the equivalent voltage is applied This can be done by repeatedly adjusting the parameters so that the error between the calculated current value and the time series data (calculated current waveform) calculated by the parameters of the equivalent circuit of is minimized.
蓄電池データ蓄積装置は、前記算出部で算出した等価回路のパラメータに基づいて前記蓄電池の状態を判定する判定部を備えてもよい。 The storage battery data storage device may include a determination unit that determines the state of the storage battery based on the parameters of the equivalent circuit calculated by the calculation unit.
判定部は、算出部で算出した等価回路のパラメータに基づいて蓄電池の状態を判定してもよい。例えば、内部抵抗の大小(初期値との差分の大小)に応じて、劣化の度合いを判定してもよい。 The determination unit may determine the state of the storage battery based on the parameters of the equivalent circuit calculated by the calculation unit. For example, the degree of deterioration may be determined based on the magnitude of the internal resistance (the magnitude of the difference from the initial value).
蓄電池データ蓄積装置において、前記取得部は、車載の蓄電池の時系列データを取得してもよい。 In the storage battery data storage device, the acquisition unit may acquire time-series data of an on-vehicle storage battery.
取得部は、車載の蓄電池の時系列データを取得してもよい。例えば、コネクテッドカーが普及し、車載の蓄電池から取得するデータ量が爆発的に増大したとしても、蓄電池の状態を推定するために必要なデータ量を低減することが可能となる。 The acquisition unit may acquire time-series data of an on-vehicle storage battery. For example, even if connected cars become popular and the amount of data acquired from in-vehicle storage batteries increases explosively, it is possible to reduce the amount of data required to estimate the state of the storage battery.
本発明によれば、蓄電池の状態を推定するために必要なデータの蓄積量を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of accumulated data necessary for estimating the state of a storage battery.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の蓄電池データ蓄積システムの概念を示す図である。蓄電池データ蓄積システムは、蓄電池データ蓄積装置としてのサーバ50を備える。サーバ50は、通信ネットワーク1を介して路側装置20と接続されている。車両10(例えば、コネクテッドカー)には、蓄電池11及び通信装置12が搭載されている。蓄電池11は、鉛蓄電池でもよく、リチウムイオン電池でもよく、他の二次電池でもよい。通信装置12は、蓄電池11の電圧、電流、温度などを所定のサンプリング周期で計測して得られた時系列データを一時的に記憶する記憶部(不図示)、記憶部に記憶した時系列データを外部に送信するための通信部(不図示)を備える。時系列データは、電圧、電流、温度など計測値とともに計測した時刻を含む。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the concept of a storage battery data storage system according to this embodiment. The storage battery data storage system includes a
具体的には、通信装置12は、例えば、携帯電話網(例えば、LTE[Long Term Evolution]、4G、3Gなど)を利用して、あるいは、無線LAN(例えば、WiFiなど)を利用して、蓄電池IDとともに時系列データをサーバ50へ送信することができる。また、通信装置12は、ITS(Intelligent Transport System)無線を利用して、蓄電池IDとともに時系列データを路側装置20へ送信することができる。路側装置20は、受信した蓄電池ID及び時系列データをサーバ50へ送信することができる。なお、図1では、車両10を1台図示しているが、車両10は多数存在してもよい。このようにして、サーバ50は、多数の車両10から、蓄電池11の時系列データを大量に取得(受信)することができる。
Specifically, the
図2はサーバ50の構成を示す図である。サーバ50は、サーバ全体を制御する制御部51、通信部52、記憶部53、パラメータ算出部54、判定部55、蓄電池DB56を備える。蓄電池DB56は、サーバ50とは別個のデータサーバに組み込んでもよい。制御部51は、CPU、ROM、RAM等で構成することができる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
通信部52は、車両10及び路側装置20との間の通信機能を有する。通信部52は、車両10に搭載された蓄電池11の蓄電池ID及び時系列データを、車両10から直接、あるいは路側装置20を経由して取得することができる。時系列データは、蓄電池11の電圧、電流、温度の時系列データを含む。また、時系列データには、電圧、電流、温度などに基づいて算出できる物理量(例えば、SOC、SOHなど)を含めてもよい。通信部52は、蓄電池11の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを取得することができる。ここで、第1電気値及び第2電気値は、蓄電池11の状態を推定するために必要なデータであり、例えば、蓄電池11の充放電時の電圧及び電流の一方及び他方とすることができる。通信部52を介して取得した時系列データは、記憶部53に記憶してもよい。
The
記憶部53は、フラッシュメモリ、あるいはハードディスクなどで構成することができる。
The
パラメータ算出部54は、複数のパラメータを算出することができる。複数のパラメータは、第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データに基づいて算出することができるパラメータであり、所要の推定期間内の第1電気値の時系列データを用いることにより、当該推定期間での元の第2電気値の時系列データを再現することができるパラメータとすることができる。ここで、再現は、全く同一という意味だけでなく、ある程度の誤差が存在しても、当該誤差が許容範囲内であればよいという意味である。
The
制御部51は、通信部52を介して取得した第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データのうち、第1電気値の時系列データとパラメータ算出部54で算出した複数のパラメータを蓄電池DB56に記憶することができる。すなわち、制御部51は、第1電気値の時系列データと算出された複数のパラメータに基づいて推定できる第2電気値の時系列データは記憶しなくてよい。制御部51は、第2電気値の時系列データを破棄してもよい。第2電気値の時系列データは、第1電気値の時系列データ及び算出した複数のパラメータによって再現できるので、記憶する必要がない。
The
これにより、蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを記憶する場合に比べて、第2電気値の時系列データに代えて複数のパラメータを記憶すればよいので、蓄電池11の状態を推定するために必要なデータの蓄積量を低減することができる。また、第2電気値の時系列データを破棄することにより、不要な記憶容量を確保する必要がなくなる。 As a result, compared to the case where time-series data of each of the first electric value and the second electric value of the storage battery is stored, it is only necessary to store a plurality of parameters instead of the time-series data of the second electric value. The amount of data required to estimate the state of the data can be reduced. Further, by discarding the time-series data of the second electrical values, there is no need to secure unnecessary storage capacity.
特に、コネクテッドカーが普及し、車載の蓄電池11から取得するデータ量が爆発的に増大したとしても、蓄電池11の状態を推定するために必要なデータ量を低減することが可能となる。
In particular, even if connected cars become widespread and the amount of data acquired from the in-
パラメータ算出部54は、蓄電池11の等価回路のパラメータを算出してもよい。
The
図3は蓄電池11の等価回路の例を示す図である。等価回路(等価回路モデルとも称する)は、蓄電池11のインピーダンスを表す等価回路であり、例えば、図3に示すように、起電力Ve(開放電圧OCVとも称する)を有する電圧源、抵抗R0、抵抗とキャパシタとの並列回路(図3では、抵抗R1とキャパシタC1との並列回路、抵抗R2とキャパシタC2との並列回路)が直列に接続された構成をなす。なお、抵抗とキャパシタとの並列回路の数は2個に代えて、1個でもよく、3個以上でもよい。
FIG. 3 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of the
より具体的には、抵抗R0は、例えば、合金部材の電気的抵抗等を表し、抵抗R1、R2は、例えば、界面電荷移動抵抗及び拡散インピーダンスを表し、キャパシタC1、C2は、例えば、電気二重層キャパシタンスを表す。抵抗R0が、蓄電池11の内部抵抗に相当し、蓄電池11の劣化とともに、その値が大きくなる傾向がある。抵抗とキャパシタとの並列回路は、蓄電池11内部の過渡的な現象を表現するパラメータである。
More specifically, the resistance R0 represents, for example, the electrical resistance of the alloy member, the resistances R1 and R2 represent, for example, the interfacial charge transfer resistance and the diffusion impedance, and the capacitors C1 and C2 represent, for example, the electrical resistance of the alloy member. Represents layer capacitance. The resistance R0 corresponds to the internal resistance of the
図4は蓄電池11の電流波形の例を示す図である。図中、縦軸は電流を示し、横軸は時間を示す。図5は蓄電池11の電圧波形の例を示す図である。図中、縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示す。電流値及び電圧値の時系列データは、図に示すような電流波形及び電圧波形から所定のサンプリング周期(例えば、1秒など)で計測して得られた数値の時系列データである。図4及び図5は、例えば、車両10が急加速や急減速なく比較的定速度で走行している場合の充放電パターンとすることができる。逆に言えば、車両10の走行状態(加速、減速、アイドリング、高速運転など)に応じて電流波形及び電圧波形は変化する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a current waveform of the
等価回路のパラメータの算出は、例えば、蓄電池11が放電時の場合、時系列データで表される電流が流れた際の実測電圧値の時系列データ(実測電圧波形)に対して、同等の電流が流れた際の等価回路のパラメータによって計算される計算電圧値の時系列データ(計算電圧波形)との誤差が最小となるようにパラメータを繰り返し調整することによって行うことができる。また、同様に、蓄電池11が充電時の場合、時系列データで表される電圧が印加された際の実測電流値の時系列データ(実測電流波形)に対して、同等の電圧が印加された際の等価回路のパラメータによって計算される計算電流値の時系列データ(計算電流波形)との誤差が最小となるようにパラメータを繰り返し調整することによって行うことができる。
For example, when the
設定する等価回路モデルやパラメータ算出の手法としては、例えば、正負極電位と分極抵抗を考慮した等価回路モデルに対して、実測値と計算値の残差が最小となるようにフィッティングする手法や、高次式の指数関数モデルに対して、Gauss-Newton法やLevenberg-Marquardt法を用いてフィッティングする手法などの公知の手法を用いればよい。 The equivalent circuit model to be set and the method for calculating parameters include, for example, a method of fitting an equivalent circuit model that takes into account positive and negative electrode potentials and polarization resistance so that the residual difference between the actual measured value and the calculated value is minimized, A known method such as a fitting method using the Gauss-Newton method or the Levenberg-Marquardt method may be used for a higher-order exponential function model.
図6は蓄電池11の放電時のサーバ50の処理を示す図である。期間T、T+1は推定期間であり、例えば、10分としてもよいが、充放電の状態や蓄電池11の状態に応じて適宜調整してよい。例えば、蓄電池11の電流や電圧の変動が大きい場合には、推定期間を短くし、蓄電池11の電流や電圧の変動が小さい場合には、推定期間を長くしてもよい。また、蓄電池11の劣化度合いが進むにつれて推定期間を短くしてもよい。図6に示すように、推定期間Tにおいて、取得した時系列データを、電圧V1、V2、…、Vnとし、電流I1、I2、…、Inとする。推定期間T内の電圧値及び電流値の時系列データによって算出されたパラメータを、Ve、R0、R1、C1、R2、C2とする。これらのパラメータは、図3で例示したものである。
FIG. 6 is a diagram showing the processing of the
推定期間Tが放電時の場合、サーバ50は、推定期間T内の電流I1、I2、…、Inと算出されたパラメータVe、R0、R1、C1、R2、C2を蓄電池DB56に記憶することができる。また、サーバ50は、電圧V1、V2、…、Vnを破棄してもよい。
When the estimation period T is a discharge time, the
上述のように、蓄電池11が放電時には、記憶する第1電気値は電流とし、破棄できる第2電気値は電圧としてもよい。すなわち、電圧値の時系列データを破棄しても、電流値の時系列データと複数のパラメータとを用いることにより、放電時の蓄電池11の電圧(端子電圧)の時系列データを推定(再現)することができる。
As described above, when the
図7は蓄電池11の充電時のサーバ50の処理を示す図である。図7に示すように、推定期間Tにおいて、取得した時系列データを、電圧V1、V2、…、Vnとし、電流I1、I2、…、Inとする。推定期間T内の電圧値及び電流値の時系列データによって算出されたパラメータを、Ve、R0、R1、C1、R2、C2とする。これらのパラメータは、図3で例示したものである。
FIG. 7 is a diagram showing the processing of the
推定期間Tが充電時の場合、サーバ50は、推定期間T内の電圧V1、V2、…、Vnと算出されたパラメータVe、R0、R1、C1、R2、C2を蓄電池DB56に記憶することができる。また、サーバ50は、電流I1、I2、…、Inを破棄してもよい。
When the estimation period T is charging, the
上述のように、蓄電池11が充電時には、記憶する第1電気値は電圧とし、破棄できる第2電気値は電流としてもよい。すなわち、電流値の時系列データを破棄しても、電圧値の時系列データと複数のパラメータとを用いることにより、充電時の蓄電池11の電流の時系列データを推定(再現)することができる。
As described above, when the
パラメータ数(図6、図7の例では、6個)は、第2電気値の時系列データの推定期間Tでの時系列データのサンプル数(図6、図7の例では、n個)より少なくてもよい。例えば、推定期間Tを10分間とし、時系列データのサンプリング周期を1秒とすると、推定期間内の時系列データのサンプル数は、600個となる。パラメータの数を、例えば、6個(<600個)とし、時系列データ及びパラメータの1個当たりのデータサイズを、仮に、4バイトとする。推定期間内の時系列データを全て記憶するには、2400バイト必要とするのに対し、パラメータを記憶するには、24バイトで済む。このように、蓄電池11の状態を推定するために必要なデータの蓄積量を低減することができる。
The number of parameters (6 in the examples of FIGS. 6 and 7) is the number of samples of time series data in the estimation period T of the time series data of the second electrical value (n in the examples of FIGS. 6 and 7) It may be less. For example, if the estimation period T is 10 minutes and the sampling period of time series data is 1 second, the number of samples of time series data within the estimation period is 600. Assume that the number of parameters is, for example, 6 (<600), and the data size of each time series data and parameter is 4 bytes. While 2400 bytes are required to store all the time series data within the estimation period, 24 bytes are required to store the parameters. In this way, the amount of accumulated data necessary for estimating the state of the
図8は蓄電池DB56の構成を示す図である。蓄電池DB56は、蓄電池11毎に、図8に示すような、期間(推定期間)、充放電の別、蓄積するデータの各項目で構成されている。推定可能データは、蓄電池DB56に記憶されるデータを表すのではなく、必要に応じて、蓄積されたデータから推定(再現)できるデータを表している。例えば、期間T1が充電の場合、蓄積するデータは、期間T1の電圧の時系列データ及び等価回路パラメータとすることができる。期間T2が放電の場合、蓄積するデータは、期間T2の電流の時系列データ及び等価回路パラメータとすることができる。他の期間も同様である。このように、期間T1、T2、…の蓄積されたデータに基づいて、充電時の電流の時系列データ、及び放電時の電圧の時系列データは、記憶することなく、必要に応じて推定できる。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
蓄電池DB56に記録された時系列データと推定(再現)された時系列データは、他の時系列データ(例えば、温度)とともに、蓄電池11の状態(例えば、SOC、SOHなど)を推定するのに用いることができる。
The time-series data recorded in the
図9は蓄電池11の状態判定の例を示す図である。図において、縦軸は蓄電池11の内部抵抗を示し、横軸は時間を示す。判定部55は、パラメータ算出部54で算出した等価回路のパラメータに基づいて蓄電池11の状態を判定してもよい。例えば、内部抵抗の大小(初期値との差分の大小)に応じて、劣化の度合いを判定してもよい。図9の例では、内部抵抗の計算値と内部抵抗の初期値(蓄電池11が新品の場合の内部抵抗)との差が閾値を超えた場合、蓄電池11の劣化がありと判定できる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of determining the state of the
図10はサーバ50の処理手順の例を示すフローチャートである。便宜上、以下では、処理の主体を制御部51として説明する。制御部51は、蓄電池11の電圧及び電流の時系列データを車両10から取得し(S11)、取得した時系列データに基づいて、充放電の切替時点を特定する(S12)。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the
制御部51は、例えば、日時の古い方から新しい方に向かって、充電期間又は放電期間が推定期間の長さよりも短いか否かを判定する(S13)。充電期間又は放電期間が短い場合には、電圧値又は電流値の時系列データのサンプル数とパラメータの数との間に大きな差がなくなり、電圧値又は電流値の時系列データに代えてパラメータを記憶しても、記憶容量の低減を図ることができない場合があるからである。
For example, the
充電期間又は放電期間が推定期間の長さよりも短い場合(S13でYES)、制御部51は、当該充電期間又は放電期間内の電圧及び電流の時系列データを蓄電池DB56に記憶し(S14)、ステップS13以降の処理を続ける。充電期間又は放電期間が推定期間の長さよりも短くない場合(S13でNO)、制御部51は、当該期間(推定期間)は充電期間であるか否かを判定する(S15)。
If the charging period or discharging period is shorter than the length of the estimation period (YES in S13), the
当該期間が充電期間である場合(S15でYES)、制御部51は、当該充電期間内の電圧及び電流の時系列データに基づいて等価回路パラメータを算出し(S16)、当該充電期間内の電圧の時系列データ及び算出した等価回路パラメータを蓄電池DB56に記憶し、当該充電期間内の電流の時系列データを破棄し(S17)、後述のステップS18の処理を行う。
If the period is a charging period (YES in S15), the
当該期間が充電期間でない場合(S15でNO)、制御部51は、当該期間(推定期間)は放電期間であるか否かを判定する(S18)。当該期間が放電期間である場合(S18でYES)、制御部51は、当該放電期間内の電圧及び電流の時系列データに基づいて等価回路パラメータを算出し(S19)、当該放電期間内の電流の時系列データ及び算出した等価回路パラメータを蓄電池DB56に記憶し、当該放電期間内の電圧の時系列データを破棄し(S20)、後述のステップS21の処理を行う。
If the period is not a charging period (NO in S15), the
当該期間が放電期間でない場合(S18でNO)、制御部51は、他の推定期間(日時がより新しい推定期間)の有無を判定し(S21)、他の推定期間がある場合(S21でYES)、ステップS15以降の処理を続ける。他の推定期間がない場合(S21でNO)、制御部51は、処理を終了する。
If the period is not a discharge period (NO in S18), the
サーバ50は、CPU(プロセッサ)、ROM、RAMなどを備えたコンピュータを用いて実現することもできる。図10に示すような処理の手順を定めたコンピュータプログラム(記録媒体に記録可能)をコンピュータに備えられたRAMにロードし、コンピュータプログラムをCPU(プロセッサ)で実行することにより、コンピュータ上でサーバ50を実現することができる。
The
上述のように、本実施の形態によれば、蓄電池の状態を推定するために必要な電圧値の時系列データ及び電流値の時系列データに基づいて、等価回路パラメータを算出し、電圧値の時系列データ又は電流値の時系列データに代えて等価回路パラメータを保存することにより、従来よりも少ないデータ量を保存するだけで、必要に応じて蓄電池の状態を推定することができ、蓄積リソースに制約されずに高精度な状態推定に必要なデータを保存することができる。また、同じ記憶容量のリソースに対しては、より多くのサンプル数のデータを保存できるので、蓄電池の推定をより高精度に行うことが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the equivalent circuit parameters are calculated based on the time series data of voltage values and the time series data of current values necessary for estimating the state of the storage battery. By saving equivalent circuit parameters instead of time-series data or time-series data of current values, it is possible to estimate the state of the storage battery as needed by saving a smaller amount of data than before, and the storage resource It is possible to store the data necessary for highly accurate state estimation without being restricted by. Furthermore, since a larger number of samples of data can be stored in a resource with the same storage capacity, it is possible to estimate the storage battery with higher accuracy.
また、蓄電池の充放電挙動を、より少ないデータ量で保存することができるので、機械学習(例えば、ニューラルネットワーク)の大量の学習用データへの活用が可能となり、機械学習を組み合わせることにより、蓄電池の、より高精度な状態推定を可能とすることが期待される。 In addition, since the charging and discharging behavior of storage batteries can be stored with a smaller amount of data, it is possible to use machine learning (for example, neural networks) on large amounts of learning data. It is expected that this will enable more accurate state estimation.
上述の実施の形態では、車載の蓄電池について説明したが、車載用だけでなく、据置型の蓄電池に対しても本実施の形態を適用することができる。 In the above-described embodiment, a storage battery installed in a vehicle has been described, but the present embodiment can be applied not only to a storage battery installed in a vehicle but also to a stationary storage battery.
1 通信ネットワーク
10 車両
11 蓄電池
12 通信装置
20 路側装置
50 サーバ
51 制御部
52 通信部
53 記憶部
54 パラメータ算出部
55 判定部
56 蓄電池DB
1
Claims (10)
前記取得部で取得した第1電気値及び第2電気値に基づいて、前記第1電気値の時系列データが与えられたときに推定期間での前記第2電気値の時系列データを推定できる複数のパラメータを算出する算出部と、
前記第1電気値の時系列データ、及び前記第2電気値の時系列データに代えて前記算出部で算出した複数のパラメータを記憶する記憶部と
を備える蓄電池データ蓄積装置。 an acquisition unit that acquires time series data of each of the first electric value and the second electric value of the storage battery;
Based on the first electric value and the second electric value acquired by the acquisition unit, time-series data of the second electric value in the estimation period can be estimated when the time-series data of the first electric value is given. a calculation unit that calculates multiple parameters;
A storage battery data storage device comprising: a storage unit that stores time-series data of the first electrical value and a plurality of parameters calculated by the calculation unit in place of the time-series data of the second electrical value.
前記第2電気値は、前記蓄電池の放電時の電圧である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の蓄電池データ蓄積装置。 The first electric value is a current when the storage battery is discharged,
The storage battery data storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second electrical value is a voltage when the storage battery is discharged.
前記第2電気値は、前記蓄電池の充電時の電流である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の蓄電池データ蓄積装置。 The first electric value is a voltage when charging the storage battery,
The storage battery data storage device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second electric value is a current when charging the storage battery.
前記複数のパラメータとして前記蓄電池の等価回路のパラメータを算出する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の蓄電池データ蓄積装置。 The calculation unit is
The storage battery data storage device according to any one of claims 1 to 5, wherein parameters of an equivalent circuit of the storage battery are calculated as the plurality of parameters.
車載の蓄電池の時系列データを取得する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の蓄電池データ蓄積装置。 The acquisition unit includes:
The storage battery data storage device according to any one of claims 1 to 7, wherein the storage battery data storage device acquires time-series data of an on-vehicle storage battery.
蓄電池の第1電気値及び第2電気値それぞれの時系列データを取得する処理と、
取得した第1電気値及び第2電気値に基づいて、前記第1電気値の時系列データが与えられたときに推定期間での前記第2電気値の時系列データを推定できる複数のパラメータを算出する処理と、
前記第1電気値の時系列データ、及び前記第2電気値の時系列データに代えて、算出した複数のパラメータを記憶部に記憶する処理と
を実行させるコンピュータプログラム。 to the computer,
A process of acquiring time series data of each of the first electric value and the second electric value of the storage battery;
Based on the acquired first electrical value and second electrical value, a plurality of parameters that can estimate the time-series data of the second electrical value in the estimation period when the time-series data of the first electrical value is given. The calculation process and
A computer program that executes a process of storing a plurality of calculated parameters in a storage unit in place of the time series data of the first electrical value and the time series data of the second electrical value .
取得された第1電気値及び第2電気値に基づいて、前記第1電気値の時系列データが与えられたときに推定期間での前記第2電気値の時系列データを推定できる複数のパラメータを算出し、
前記第1電気値の時系列データ、及び前記第2電気値の時系列データに代えて、算出された複数のパラメータを記憶部に記憶する蓄電池データ蓄積方法。 Obtain time series data of each of the first electric value and the second electric value of the storage battery,
A plurality of parameters that can estimate time-series data of the second electrical value in an estimation period when time-series data of the first electrical value is given, based on the acquired first electrical value and second electrical value. Calculate,
A storage battery data storage method, wherein a plurality of calculated parameters are stored in a storage unit in place of the time-series data of the first electrical value and the time-series data of the second electrical value .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019219000A JP7413741B2 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Storage battery data storage device, computer program and storage battery data storage method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019219000A JP7413741B2 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Storage battery data storage device, computer program and storage battery data storage method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021088249A JP2021088249A (en) | 2021-06-10 |
JP7413741B2 true JP7413741B2 (en) | 2024-01-16 |
Family
ID=76219093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019219000A Active JP7413741B2 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Storage battery data storage device, computer program and storage battery data storage method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7413741B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015191859A (en) | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社Gsユアサ | Device and method for estimating operational state of power storage element, and power storage system |
JP2017129493A (en) | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 横河電機株式会社 | System and method for measuring capacity of secondary-battery |
JP2017138128A (en) | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 株式会社デンソー | Battery state estimation device |
JP2019168453A (en) | 2018-03-20 | 2019-10-03 | 株式会社Gsユアサ | Device, computer program, and method for estimating deterioration |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101927644B1 (en) * | 2014-06-24 | 2018-12-10 | 가부시끼가이샤 도시바 | Degradation control device of storage battery system and method for same |
-
2019
- 2019-12-03 JP JP2019219000A patent/JP7413741B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015191859A (en) | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社Gsユアサ | Device and method for estimating operational state of power storage element, and power storage system |
JP2017129493A (en) | 2016-01-21 | 2017-07-27 | 横河電機株式会社 | System and method for measuring capacity of secondary-battery |
JP2017138128A (en) | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 株式会社デンソー | Battery state estimation device |
JP2019168453A (en) | 2018-03-20 | 2019-10-03 | 株式会社Gsユアサ | Device, computer program, and method for estimating deterioration |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021088249A (en) | 2021-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109313236B (en) | Battery management apparatus and method for calibrating state of charge of battery | |
EP3605127B1 (en) | Device and method for estimating battery resistance | |
JP3960241B2 (en) | Secondary battery remaining capacity estimation device, secondary battery remaining capacity estimation method, and computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute processing by the secondary battery remaining capacity estimation method | |
CN109959876B (en) | Battery state estimating device | |
EP3611525B1 (en) | Apparatus for estimating a battery free capacity | |
CN111433618B (en) | Current measuring apparatus and method, and battery pack including the same | |
CN105677901B (en) | Method and system for determining state of charge of power battery | |
CN111890988B (en) | Battery thermal runaway detection method and device, battery management system and vehicle | |
KR102658858B1 (en) | Apparatus and method for monitoring battery | |
CN110927592B (en) | Method and device for estimating peak power of battery | |
CN115759434A (en) | Method, system, computer device and storage medium for predicting battery capacity in real time | |
EP4145667A1 (en) | Device and method for controlling output of parallel multi-pack module | |
KR102688034B1 (en) | Apparatus and method for estimating charging time of secondary battery | |
JP7413741B2 (en) | Storage battery data storage device, computer program and storage battery data storage method | |
CN110832333A (en) | Apparatus and method for estimating state of secondary battery | |
EP3974247A1 (en) | Device and method for controlling output of parallel multi-pack system | |
CN112213649B (en) | Method and system for constructing open-circuit voltage curve | |
EP3748388B1 (en) | Apparatus and method for diagnosing current sensor | |
WO2020085011A1 (en) | Battery control device | |
KR102422376B1 (en) | System and method for extracting the ocv table of electric vehicle batteries | |
CN115825758B (en) | Method and system for determining remaining time of battery charge | |
EP4194870B1 (en) | A method and system for determining a remaining useful lifetime of a battery | |
JP7486130B2 (en) | Management device and vehicle power supply system | |
CN115047344A (en) | Power battery pack heat estimation method and device | |
WO2024050773A1 (en) | Battery system control method and control apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221005 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230606 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230711 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230829 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7413741 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |