CN117678106A - 预兆探测系统、预兆探测方法以及预兆探测程序 - Google Patents

Abstract

在预兆探测系统中，电池数据获取部获取包含定期地测量流过电池组的电流而得到的电流数据的电池数据。在从充电器对电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，判定部将产生该电流值为零的区间判定为是电池组变为不可使用状态的预兆。

Description

预兆探测系统、预兆探测方法以及预兆探测程序

技术领域

本公开涉及一种探测电池的发热、起火等异常产生的预兆的预兆探测系统、预兆探测方法以及预兆探测程序。

背景技术

以配送车辆等营业车为中心，电动汽车(EV)正在普及。近年来，正在构建将EV的行驶数据(电池信息、车辆控制信息等)保存在云上从而能够在多方面灵活运用的环境。

锂离子电池当劣化加剧时，有时锂金属呈树状析出而贯穿隔膜，引起正极与负极之间的内部短路。该短路路径当流过电流时瞬时被熔断，恢复正极与负极之间的绝缘。随着锂离子电池的劣化加剧，由金属析出引起的瞬时短路的产生频率增加，最终电池变为不可使用。另外，由金属析出引起的瞬时短路的频繁使起火的危险性增大。

提出一种基于电池电压的瞬时下降来检测由金属析出引起的瞬时短路的方法(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-009405号公报

发明内容

然而，基于由金属析出引起的瞬时短路的电压的紊乱是毫秒级的，其变动范围为几十mV左右。因而，如果不以高速采样监视电压则容易产生漏检测。为了以高速采样高精度地监视电压变动，需要高规格的测量系统、大容量存储器、高速通信。在该情况下，成本和消耗电力增加。

本公开是鉴于这种状况而完成的，其目的在于提供一种以低成本高精度地探测电池不可使用的预兆的技术。

为了解决上述问题，本公开的某个方式的预兆探测系统具备：获取部，其获取包含定期地测量流过电池组的电流而得到的电流数据的电池数据；以及判定部，在从充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，所述判定部将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。

此外，以上的结构要素的任意的组合、将本公开的表现在装置、系统、方法、计算机程序、记录有计算机程序的记录介质等之间进行变换而得到的方式作为本公开的方式还是有效的。

根据本公开，能够以低成本高精度地探测电池不可使用的预兆。

附图说明

图1是用于说明实施方式所涉及的预兆探测系统的概要的图。

图2是示出充电器和电动车辆的结构例的图。

图3是示出实施方式所涉及的预兆探测系统的结构例的图。

图4是示出某个电动车辆的三天的量的电池数据的具体例的图。

图5是用于说明充电前放电期间的设定方法的图。

图6是示出实施方式所涉及的预兆探测系统对电池组变为不可使用状态的预兆进行探测的第一处理例的流程的流程图。

图7是示出实施方式所涉及的预兆探测系统对电池组变为不可使用状态的预兆进行探测的第二处理例的流程的流程图。

图8是示出实施方式所涉及的预兆探测系统对电池组变为不可使用状态的预兆进行探测的第三处理例的流程的流程图。

图9是示出实施方式所涉及的预兆探测系统对电池组变为不可使用状态的预兆进行探测的第四处理例的流程的流程图。

图10是示出实施方式所涉及的预兆探测系统对电池组变为不可使用状态的预兆进行探测的第五处理例的流程的流程图。

图11是示出包含充电器的保护动作期间的电流数据和电压数据的推移例的图。

具体实施方式

图1是用于说明实施方式所涉及的预兆探测系统1的概要的图。实施方式所涉及的预兆探测系统1是用于探测搭载于电动车辆3的电池组31(参照图2)变为不可使用状态的预兆的系统。电池组31的不可使用状态包括由于基于发热/起火、断线等的异常产生引起的不可使用状态、以及由于寿命引起的不可使用状态。作为电池组31变为不可使用状态的预兆，能够例举由金属析出引起的瞬时短路的频繁发生、由紧固部(汇流条、螺纹紧固件)的腐蚀、松动引起的接触不良。当电流路径由于紧固部的腐蚀、脱离而消失时，有产生电弧放电的危险。

在图1中，示出了配送业务商利用预兆探测系统1的例子。预兆探测系统1例如可以构建于在面向电动车辆3提供运行管理辅助服务的服务提供主体的本公司设施、或数据中心设置的本公司服务器上。另外，预兆探测系统1也可以构建于基于云服务合同进行利用的云服务器上。另外，预兆探测系统1还可以构建于在多个据点(数据中心、本公司设施)分散设置的多个服务器上。该多个服务器也可以是多个本公司服务器的组合、多个云服务器的组合、本公司服务器与云服务器的组合中的任一者。

各配送业务商持有多个电动车辆3以及至少一个充电器4，具有用于停放多个电动车辆3的配送据点。电动车辆3通过充电线缆5与充电器4连接，从充电器4经由充电线缆5对搭载于电动车辆3的电池组31进行充电。

在配送业务商的配送据点设置有运行管理终端装置7。运行管理终端装置7例如由PC构成。运行管理终端装置7用于属于配送据点的多个电动车辆3的管理。配送业务商的运行管理者能够使用运行管理终端装置7来创建多个电动车辆3的配送计划、充电计划。运行管理终端装置7能够经由网络2接入预兆探测系统1。

网络2是因特网、专用线、VPN(Virtual Private Network：虚拟专用网络)等通信路径的总称，其通信介质、协议不限。作为通信介质，例如能够使用移动电话网(蜂窝网)、无线LAN、有线LAN、光纤网、ADSL网、CATV网等。作为通信协议，例如能够使用TCP(Transmission Control Protocol：传输控制协议)/IP(Internet Protocol：因特网协议)、UDP(User Datagram Protocol：用户数据报协议)/IP、以太网(注册商标)等。

图2是示出充电器4和电动车辆3的结构例的图。充电器4具备整流电路41、PFC(Power Factor Correction：功率因数校正)电路42、DC/DC转换器43、控制部44、电流传感器45、电压传感器46以及输出继电器47。在实施方式中，假定依据CHAdeMO(注册商标)的快速充电器。

整流电路41对从商用电力系统6供给的交流电压(例如，三相交流200V)进行全波整流。PFC电路42对被进行全波整流后的电力的功率因数进行改善。DC/DC转换器43是绝缘型的DC/DC转换器，用于对从PFC电路42供给的直流电力的电流或电压进行控制。电流传感器45检测DC/DC转换器43的输出电流并将其输出到控制部44。电压传感器46检测DC/DC转换器43的输出电压并将其输出到控制部44。

控制部44基于由电流传感器45检测的输出电流、以及由电压传感器46检测的输出电压来控制DC/DC转换器43的输出电流或输出电压。控制部44包括微控制器、通信控制器以及非易失存储器(例如，EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory：电可擦除可编程只读存储器)、闪速存储器)。

在CHAdeMO、ChaoJi中，作为经由充电线缆5的充电器4与电动车辆3之间的通信方式，采用了CAN(Controller Area Network：控制器局域网)。此外，在Combo中，采用了PLC(Power Line Telecommunication：电力线通信)。在依据CHAdeMO的充电线缆5中包括CAN通信线。控制部44包括CAN控制器作为用于控制与电动车辆3内的车辆控制部36的通信的通信控制器。

一般来说，电池组31的充电使用恒定电流(CC)-恒定电压(CV)充电。恒定电流充电期间的目标电流值存在固定值的情况和阶段性地切换的情况。

在恒定电流充电控制时，控制部44控制DC/DC转换器43，以使由电流传感器45检测的输出电流维持目标电流值。具体地说，控制部44在被检测的输出电流高于目标电流值的情况下生成用于使DC/DC转换器43的输出电流减少的电流指令值，在被检测的输出电流低于目标电流值的情况下生成用于使DC/DC转换器43的输出电流增加的电流指令值。DC/DC转换器43根据基于所生成的电流指令值的驱动信号进行开关动作。

在恒定电流充电控制时，当由电流传感器45检测的输出电流与目标电流值之间的偏离为规定值(例如，5％～20％)以上时，控制部44判定为是电流异常，并发动保护动作来使充电停止。控制部44使DC/DC转换器43的动作停止并将输出继电器47控制为关断状态(断开状态)来作为保护动作。控制部44在使充电停止后执行再启动顺序，对电池组31再次开始充电。为了安全，再启动顺序通常需要几十秒左右。

例如，当接触电阻由于上述的由紧固部的腐蚀、松动引起的接触不良而增加时，充电器4的输出电流无法维持目标电流值而下降。另外，当紧固部脱离时，充电器4的输出电流变为0。

另外，当由电流传感器45检测的输出电流超过过电流阈值时，控制部44发动保护动作来使充电停止。在该情况下，控制部44也在使充电停止后执行再启动顺序，对电池组31再次开始充电。例如，当产生上述的由金属析出引起的瞬时短路时，在短路路径中瞬间流过大电流，因此充电器4的输出电流超过过电流阈值。

电动车辆3具备电池组31、电池控制部32、电流传感器33、电压传感器34、温度传感器35、车辆控制部36、马达37、逆变器38、第一继电器39、第二继电器310、车载充电机(Onboard Charger)311、车速传感器313、无线通信部314以及天线315。

电池组31包括串联或串并联连接的多个单元。单元能够使用锂离子电池单元、镍氢电池单元、铅电池单元等。下面，假定在本说明书中使用锂离子电池单元(标称电压：3.6V-3.7V)的例子。

电流传感器33检测流过电池组31的电流并将其输出到电池控制部32。电压传感器34检测电池组31的电压并将其输出到电池控制部32。此外，虽然未图示，但电压传感器34还能够检测电池组31中包括的串联连接的多个单元各自的电压。温度传感器35检测电池组31的温度并将其输出到电池控制部32。温度传感器35也可以设置于电池组31的多个部位。

电池控制部32(也称为BMU、BMS)包括微控制器、通信控制器以及非易失存储器。电池控制部32与车辆控制部36经由车载网络(例如，CAN、LIN(Local Interconnect Network：局部互联网络))来连接。该通信控制器控制与车辆控制部36之间的通信。

电池控制部32估计电池组31中包括的多个单元各自的SOC(State Of Charge：荷电状态)、FCC(Full Charge Capacity：满充电容量)以及SOH(State Of Health：健康状态)。

电池控制部32将OCV(Open Circuit Voltage：开路电压)法和电流积分法组合来估计SOC。OCV法是基于单元的OCV和单元的SOC-OCV曲线来估计SOC的方法。单元的SOC-OCV曲线基于由电池制造商进行的特性试验来预先制作，并在出厂时被登记于微控制器的内部存储器内。

电流积分法是基于单元的充放电开始时的OCV和流过单元的电流的积分值来估计SOC的方法。在电流积分法中，随着充放电时间变长，电流测量误差累积。因而，优选使用通过OCV法估计出的SOC来对通过电流积分法估计出的SOC进行校正。

电池控制部32能够通过将从充放电开始起到结束为止的电流积分值除以该期间的SOC变化来估计FCC。充放电开始时的SOC和结束时的SOC能够根据测量出的OCV和SOC-OCV曲线来分别求出。SOH以当前的FCC相对于初始的FCC的比率来规定，数值越低(越接近0％)，则表示劣化越加剧。

电池控制部32将电池组31和各单元的电压、电流、温度、SOC、FCC及SOH经由车载网络发送到车辆控制部36。

车辆控制部36是控制电动车辆3整体的车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)，例如可以由综合型的VCM(Vehicle Control Module：车辆控制模块)构成。车辆控制部36包括用于与车载网络连接的通信控制器、以及用于经由充电线缆5与充电器4的控制部44进行通信的通信控制器(例如，CAN控制器)。

电动车辆3具备三相交流马达来作为驱动用的马达37。逆变器38在动力运行时将从电池组31供给的直流电力转换为交流电力后供给到马达37。在再生时将从马达37供给的交流电力转换为直流电力后供给到电池组31。马达37在动力运行时根据从逆变器38供给的交流电力进行旋转。在再生时将由于减速而产生的旋转能量转换为交流电力后供给到逆变器38。

第一继电器39是插入到将电池组31与逆变器38相连的布线的接触器。在行驶时，车辆控制部36将第一继电器39控制为接通状态(闭合状态)，来将电池组31与逆变器38电连接。在非行驶时，车辆控制部36原则上将第一继电器39控制为关断状态(断开状态)，来将电池组31与逆变器38电切断。

第二继电器310是插入到将电池组31与供充电线缆5插入的入口(inlet)相连的直流布线的继电器。电池控制部32在从充电器4进行充电时将第二继电器310控制为接通状态，在充电结束后将第二继电器310控制为关断状态。

车载充电机311用于将带AC插头的线缆插入到普通充电器或通用的AC插座来以交流电力进行充电时。车载充电机311对经由带AC插头的线缆供给的交流电压进行全波整流，并改善被进行全波整流后的电力的功率因数，控制被改善了功率因数后的直流电力的电流或电压并将该电流或电压供给到电池组31。

车载充电机311基本上具有与充电器4同样的功能。在恒定电流充电控制时，当被检测的充电电流与目标电流值之间的偏离为规定值(例如，5％～20％)以上时，车载充电机311判定为是电流异常，发动保护动作来使充电停止。车载充电机311在使充电停止后执行再启动顺序，对电池组31再次开始充电。在过电流检测时也同样。

车速传感器313产生与车轴的转速成比例的脉冲信号，并将所产生的脉冲信号发送到车辆控制部36。车辆控制部36基于从车速传感器313接收到的脉冲信号来检测电动车辆3的速度。

无线通信部314进行用于经由天线315与网络2无线连接的信号处理。作为电动车辆3能够无线连接的无线通信网，例如能够使用移动电话网(蜂窝网)、无线LAN、V2I(Vehicle to Infrastructure：车对基础设施)、V2V(Vehicle to Vehicle：车对车)、ETC系统(Electronic Toll Collection System：电子不停车收费系统)、DSRC(Dedicated ShortRange Communications：专用短程通信)等。

在电动车辆3的行驶中，车辆控制部36能够使用无线通信部314来将包含电池数据的行驶数据实时地发送到预兆探测系统1。行驶数据至少包含电动车辆3的车速。电池数据包含电池组31和多个单元的电压、电流、温度、SOC、SOH。车辆控制部36将这些数据定期地(例如，每隔10秒)进行采样后每次发送到预兆探测系统1。

此外，车辆控制部36也可以将电动车辆3的行驶数据累积于内部的存储器，并在规定的定时一并发送累积于存储器的行驶数据。例如，车辆控制部36可以在一天的营业结束后将累积于存储器的行驶数据一并发送到运行管理终端装置7。运行管理终端装置7在规定的定时将多个电动车辆3的行驶数据发送到预兆探测系统1。

另外，在从具备网络通信功能的充电器4进行充电时，车辆控制部30也可以将累积于存储器的行驶数据经由充电线缆5一并发送到充电器4。充电器4将接收到的行驶数据发送到预兆探测系统1。该例子在充电器4具备网络通信功能且电动车辆3未搭载无线通信功能的情况下有效。

在电动车辆3的停车期间，车辆控制部36也将电池数据定期地(例如，每隔10秒)进行采样后累积于内部的存储器。在电动车辆3的停车期间从充电器4对电池组31进行充电时的电池数据包含充电开始时刻和充电结束时刻。充电开始时刻和充电结束时刻能够根据充电器4与电动车辆3之间的通信日志等来确定。车辆控制部30将累积于存储器的电池数据在规定的定时(例如，行驶开始时)发送到预兆探测系统1。

图3是示出实施方式所涉及的预兆探测系统1的结构例的图。预兆探测系统1具备处理部11、存储部12以及通信部13。通信部13是用于通过有线或无线的方式与网络2连接的通信接口。

处理部11包括电池数据获取部111、判定部112以及通知部113。处理部11的功能能够通过硬件资源与软件资源的协作、或仅通过硬件资源来实现。作为硬件资源，能够利用CPU、ROM、RAM、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、其它LSI。作为软件资源，能够利用操作系统、应用程序等程序。

存储部12包括电池数据保持部121。存储部12包括HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态驱动器)等非易失性的记录介质，用于存储各种数据。

电池数据获取部111经由网络2获取电动车辆3行驶时的行驶数据(包含电池数据)或停车时的电池数据，并将所获取到的电池数据保存于电池数据保持部121。除电池数据以外的行驶数据既可以一起保存于电池数据保持部121，也可以保存于其它行驶数据保持部(未图示)。

判定部112定期地(例如，每月一次)检查搭载于电动车辆3的电池组31是否产生了变为不可使用状态的预兆。判定部112在进行定期检查时从电池数据保持部121读入保存于电池数据保持部121的作为对象的电池组31的电池数据。

判定部112判定在所读入的电池数据中从充电器4对作为对象的电池组31进行充电的期间(下面，称为充电期间)的电流数据中是否包含电流值暂时变为零的区间(下面，称为零电流区间)。在本说明书中，将使用充电器4(下面，设为包括车载充电机311的概念)从商用电力系统6对电池组31进行充电的期间设为充电期间。该充电期间不包含从马达37进行的再生充电期间。

在充电期间的电流数据中包含零电流区间的情况下，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆、或者判定为存在该预兆的可能性。

充电期间中的零电流区间基本上示出由于充电器4的保护功能而停止充电的区间。零电流区间的期间与从由于充电器4的保护功能而停止充电起到再次开始充电为止的期间(在上述的例子中为几十秒左右)对应。例如，在电流数据的采样间隔为10秒的情况下，零电流区间为1个～几个采样区间。

此外，实际上，即使是充电期间的电流数据中包含零电流数据区间的情况，该零电流区间也有可能是由于包括电流传感器33的测量系统的不良状况、传输中的数据缺失、数据改变等而产生的。因此，能够想到追加将充电期间中的零电流区间是由于充电器4的保护功能的发动而产生的数据的准确率提高的方法。

首先，能够想到考虑在充电期间中产生零电流区间的频率的方法。在考虑了产生频率的第一方法中，在充电期间的电流数据中包含零电流区间、且零电流区间的产生间隔比上次短的情况下，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。此外，零电流区间的产生间隔根据零电流区间与到下一零电流区间为止的期间、或充电期间的每规定期间的产生次数来检测。

在考虑了产生频率的第二方法中，在充电期间的电流数据中包含零电流区间、且在一个充电期间中或预先设定的充电期间中的规定期间内多次产生了零电流区间的情况下，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。此外，一个充电期间表示持续进行从充电开始起到充电结束为止的一次充电的期间，表示从充电开始起到设定为充电结束的SOC为止、或到充电被强制性地结束为止的期间。另外，充电期间中的规定期间是预先设定的固定期间、或基于保存在服务器上的多个电流数据而设定的规定期间。

通常，锂金属的析出呈树状生长，因此在多个部位产生瞬时短路。随着析出进行，瞬时短路的产生间隔变短。另外，随着紧固部的腐蚀进行，电阻增加的期间增加，充电器4无法维持恒定电流控制的次数增加。因而，在零电流数据的产生间隔比上次短的情况下，能够估计为锂金属的析出正在进行、或紧固部的腐蚀正在进行。在一次充电中多次产生了零电流区间的情况下，能够估计为析出、腐蚀的进行发展，电池组31处于接近不可使用状态的状态。

接着，作为将充电期间中的零电流区间是由于充电器4的保护功能的发动而产生的数据的准确率提高的方法，能够想到考虑能量损耗的方法。在充电期间的电流数据中包含零电流区间、且(a)包含零电流区间的充电期间的电流积分值比紧挨在该充电期间之前的放电期间的电流积分值多的情况、(b)包含零电流区间的充电期间的电流积分值比紧接在该充电期间之后的放电期间的电流积分值多的情况、(c)包含零电流区间的充电期间的电流积分值比两方的放电期间的电流积分值多的情况下，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。也可以使用(a)-(c)中的任一个条件。

在搭载于电动车辆3的电池组31的情况下，一般进行不充电到SOC＝100％、不放电到SOC＝0％的运用。因而，需要基于各种数据来决定充电期间的开始时间点及结束时间点、放电期间的开始时间点及结束时间点。

图4是示出某个电动车辆3的三天的量的电池数据的具体例的图。上面的图是绘制了电流数据的图，下面的图是绘制了SOC数据的图。在图4所示的电流数据中，将正值设为放电电流，将负值设为充电电流。在图4所示的例子中，通过充电电流阶段性地下降的恒定电流-恒定电压充电来从充电器4对电池组31进行充电。其以外的不规则的充电电流是因再生充电产生的充电电流。另外，在一天中产生了十二个小时左右的休止时间。

在电池数据中包含充电器4与电动车辆3之间的通信日志的情况下，判定部112能够根据该通信日志来确定充电开始时刻和充电结束时刻。在图4所示的例子中，充电开始时的SOC为24％，充电结束时的SOC为96％。

判定部112将紧挨在包含零电流区间的充电期间之前的放电期间(下面，称为充电前放电期间)的结束时刻设定为该充电期间的充电开始时刻。判定部112将该充电前放电期间的开始时刻设定为与该充电期间的充电结束时刻的SOC对应的最近的SOC的时刻。

图5是用于说明充电前放电期间的设定方法的图。在图5所示的例子中，判定部112将电池组31的SOC位于包含零电流区间的充电期间的结束时刻的SOC(＝96％)的最近的SOC的时刻设定为充电前放电期间的开始时刻，并将该充电期间的开始时刻设定为充电前放电期间的结束时刻。

判定部112对该充电期间的电流值进行积分来计算该充电期间的总充电容量[Ah]。判定部112对充电前放电期间的电流值进行积分来计算充电前放电期间的总放电容量[Ah]。

充电前放电期间的总放电容量为从充电前放电期间的放电电流值的积分值减去再生充电电流值的积分值而得到的值。在充电前放电期间的放电电流值的积分值中不仅包括向马达37供给的放电电流，还包括向电动车辆3内的辅机(未图示)供给的放电电流。

该充电期间的总充电容量与充电前放电期间的总放电容量基本上一致。即，充放电效率(＝充电期间的总充电容量/充电前放电期间的总放电容量)＝1。

在充电期间中由于锂金属的析出而产生了瞬时短路的情况下，流过短路路径的电流不会被充电至电池组31，成为能量损耗。另外，在接触电阻由于紧固部的腐蚀、松动而增加的情况下，也不会被充电至电池组31，被接触电阻消耗的能量增加。因而，在充电期间包含零电流区间的情况下，总充电容量比总放电容量多与该零电流区间中的能量损耗相应的量。

在包含零电流区间的充电期间的总充电容量比充电前放电期间的总放电容量多的情况下，判定部112能够将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。

此外，在存在未由电流传感器33测量的待机电流(例如，传感器、微机的消耗电力、单元的自放电)的情况下，判定部112基于行驶期间用的按照温度的估计待机电流、停车期间(休止时间)用的按照温度的估计待机电流、充电前放电期间内的累积行驶时间、充电前放电期间内的累积停车时间、各期间的温度数据等，来估计充电前放电期间的待机电流的积分值。此外，待机电流的积分值的估计方法是一例，除此以外，还能够通过各种方法来进行估计。

判定部112对充电前放电期间的总放电容量加上估计出的充电前放电期间内的待机电流的积分值、或从充电期间的总充电容量减去估计出的充电前放电期间内的待机电流的积分值。或者，判定部112也可以基于估计出的充电前放电期间内的待机电流的积分值，来将判定值校正为小于1的值。

判定部112将紧接在包含零电流区间的充电期间之后的放电期间(下面，称为充电后放电期间)的开始时刻设定为该充电期间的充电结束时刻。判定部112将充电后放电期间的结束时刻设定为与该充电期间的充电开始时刻的SOC对应的稍后的SOC的时刻。在包含零电流区间的充电期间的总充电容量比充电后放电期间的总放电容量多的情况下，判定部112能够将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。

判定部112对该充电期间的电流值进行积分来计算该充电期间的总充电容量[Ah]。判定部112对充电后放电期间的电流值进行积分来计算充电后放电期间的总放电容量[Ah]。在包含零电流区间的充电期间的总充电容量比充电后放电期间的总放电容量多的情况下，判定部112能够将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。

判定部112还能够将充电后放电期间的结束时刻设定为比该充电期间的充电开始时刻的SOC高的位置的SOC的时刻。在该情况下，判定部112将该充电期间的充电开始时刻设定为与充电后放电期间的结束时刻的SOC对应的SOC的时刻。此外，需要在缩短后的充电期间内包含零电流区间。

另外，也可以是，在包含零电流区间的充电期间的总充电容量比充电前放电期间的总放电容量多、且比充电前放电期间的总放电容量多的情况下，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。

接着，作为将充电期间中的零电流区间是由于充电器4的保护功能的发动而产生的数据的准确率提高的方法，能够想到考虑温度上升的方法。即使是充电期间的电流数据中包含零电流区间的情况，在零电流区间的温度数据与之前的期间的温度数据相比未上升规定值以上的情况下，判定部112也不将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。规定值是基于作为实验、模拟的结果得到的数据、设计者的见解等来决定的。

通常，由瞬时短路引起的过电流、由接触不良引起的电阻增加伴有焦耳热的增加。因而，不伴有温度上升的零电流区间是由于测量系统的不良状况等其它因素而产生的可能性高。在该情况下，判定部112不将产生零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。当考虑温度上升的方法与考虑上述的零电流区间的产生频率的方法、或考虑能量损耗的方法组合使用时更有效。

通知部113向搭载有被检测到变为不可使用状态的预兆的电池组31的电动车辆3、或对该电动车辆3进行管理的运行管理终端装置7发送表示接近该电池组31变为不可使用状态的警报。

图6是示出实施方式所涉及的预兆探测系统1对电池组31变为不可使用状态的预兆进行探测的第一处理例的流程的流程图。判定部112从电池数据保持部121读入保存于电池数据保持部121的作为检查对象的电池组31的电池数据(S10)。判定部112根据所读入的电池数据来确定充电期间的电流数据(S11)。

判定部112判定在充电期间的电流数据中是否包含零电流区间(S12)。在不包含零电流区间的情况下(S12为“否”)，判定部112结束该电池组31的检查。在包含零电流区间的情况下(S12为“是”)，判定部112计算下述(式1)(S13)。

Rt＝(从上次的零电流区间起到本次的零电流区间为止的期间)/(从上上次的零电流区间起到上次的零电流区间为止的期间)…(式1)

判定部112将期间比Rt与设定值(小于1的值)进行比较(S14)。设定值是基于作为实验、模拟的结果得到的数据、设计者的见解等来决定的。例如可以设定为0.5。

在期间比Rt为设定值以上的情况下(S14为“否”)，判定部112结束该电池组31的检查。在期间比Rt小于设定值的情况下(S14为“是”)，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。通知部113将表示接近该电池组31变为不可使用状态的警报经由网络2发送到搭载有该电池组31的电动车辆3、或对该电动车辆3进行管理的运行管理终端装置7(S15)。

图7是示出实施方式所涉及的预兆探测系统1对电池组31变为不可使用状态的预兆进行探测的第二处理例的流程的流程图。第二处理例是相对于第一处理例追加了步骤S14a的处理的例子。在期间比Rt小于设定值的情况下(S14为“是”)，判定部112判定零电流区间的温度数据与之前的期间的温度数据相比是否上升了规定值以上(S14a)，在零电流区间的温度数据未上升规定值以上的情况下(S14a为“否”)，判定部112结束该电池组31的检查。在零电流区间的温度数据上升了规定值以上的情况下(S14a为“是”)，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。通知部113发送上述警报(S15)。

图8是示出实施方式所涉及的预兆探测系统1对电池组31变为不可使用状态的预兆进行探测的第三处理例的流程的流程图。第三处理例的步骤S20-S22的处理与第一处理例的步骤S10-S12的处理同样。在充电期间的电流数据中包含零电流区间的情况下(S22为“是”)，判定部112判定在该充电期间(一个充电期间)是否多次产生了零电流区间(S23)。在未多次产生的情况下(S23为“否”)，判定部112结束该电池组31的检查。在多次产生了的情况下(S23为“是”)，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。通知部113发送上述警报(S24)。此外，也可以如第二处理例那样将零电流区间是否伴有温度上升追加到条件中。

图9是示出实施方式所涉及的预兆探测系统1对电池组31变为不可使用状态的预兆进行探测的第四处理例的流程的流程图。第四处理例的步骤S30-S32的处理与第一处理例的步骤S10-S12的处理同样。在充电期间的电流数据中包含零电流区间的情况下(S32为“是”)，判定部112计算该充电期间的总充电容量B、充电前放电期间的总放电容量A、以及充电后放电期间的总放电容量C(S33)。判定部112判定是否满足(总充电容量B/总放电容量A)＞1、且(总放电容量C/总充电容量B)＜1的条件(S34)。在不满足该条件的情况下(S34为“否”)，判定部112结束该电池组31的检查。在满足该条件的情况下(S34为“是”)，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。通知部113发送上述警报(S35)。

图10是示出实施方式所涉及的预兆探测系统1对电池组31变为不可使用状态的预兆进行探测的第五处理例的流程的流程图。第五处理例是相对于第四处理例追加了步骤S34a的处理的例子。在满足步骤S34的条件的情况下(S34为“是”)，判定部112判定零电流区间的温度数据与之前期间的温度数据相比是否上升了规定值以上(S34a)，在零电流区间的温度数据未上升规定值以上的情况下(S34a为“否”)，判定部112结束该电池组31的检查。在零电流区间的温度数据上升了规定值以上的情况下(S34a为“是”)，判定部112将产生该零电流区间判定为是电池组31变为不可使用状态的预兆。通知部113发送上述警报(S35)。

如以上说明那样，根据本实施方式，能够以低成本高精度地探测电池组31变为不可使用的预兆。如上所述，电池组31的充电期间的电流数据中包含的零电流区间是基于与充电器4的过电流检测、恒定电流控制脱离相伴的保护动作而产生的。从确保安全的目的出发，对从由于过电流检测、恒定电流控制脱离而引起的停止充电起到再次开始充电为止的再充电顺序的时间设定几十秒到1分钟左右的充电器4较多。在该再启动顺序的期间良好地进行阶段性地增加电流值的控制。

另外，知道由于充电器4的保护动作引起的零电流区间的产生会在单元的寿命末期高频率地产生。在本实施方式中，能够捕捉由充电器4的保护动作引起的零电流区间的产生，从而在产生发热、起火等不良状况前探测其预兆。

图11是示出包含充电器4的保护动作期间的电流数据和电压数据的推移例的图。在图11所示的例子中，将充电器4的保护动作期间夹在中间，电流推移为80A→0A→80A，电压推移为3.97V→3.93V→3.97V。在该期间，电流包含100％的变动，但电压只包含1％左右的变动。在以组电压的变动来观察的情况下，比单元电压的变动更小。

为了基于电压变化来探测电池组31的不可使用状态的预兆，需要始终以微秒到毫秒之类的高速采样监视并记录电压。因而，需要能够高速访问且大容量的、高价的存储器。另外，测量系统的消耗电力增加。

另一方面，在基于电流变化来探测该预兆的情况下，直接灵活运用现有的观测系统，并探测100％的电流变动，由此与基于微小的电压变动进行探测的情况相比，能够高精度地探测该预兆。通过利用充电器4的保护动作为高速响应、再充电顺序花费几十秒到1分钟左右，从而只要以低速采样监视并记录电流即可。不需要高价的存储器，也不需要追加的传感器，因此追加的硬成本基本上为零。仅根据现有的云累积数据就能够进行探测。另外，测量系统的消耗电力也不增加。

另外，通过考虑零电流区间的产生频率、能量的损耗、温度上升等，从而能够准确地区分零电流区间的产生是由于单元的劣化、电流路径的异常引起的、还是由于它们以外的偶发性的异常(噪声因素)引起的。由此，能够更高精度地探测电池组31变为不可使用状态的预兆。

根据本实施方式，将电池组31的不可使用状态的预兆事先通知给用户，由此用户能够在最佳的时机更换电池组31来作为预知保全。由此，用户能够在追求经济合理性的同时将停机时间最小化。

以上，基于实施方式对本公开进行了说明。本领域技术人员容易理解的是，实施方式是例示，它们的各构成要素、各处理工艺的组合能够存在各种变形例、另外那样的变形例也在本公开的范围内。

上述的预兆探测系统可以安装于电动车辆3内的电池控制部32。特别是基于在一个充电期间中是否多次产生了零电流区间来探测电池组31变为不可使用状态的预兆的处理适于安装到电池控制部32。关于在一个充电期间中多次产生零电流区间的事象，估计析出、腐蚀的进行发展，电池组31处于接近不可使用状态的状态。在一个充电期间中多次产生了零电流区间的情况下，电池控制部32也可以在该时间点将电池组31处置为不可使用。

另外，在上述实施方式中，作为电动车辆3，假定了四轮的电动汽车。关于该点，也可以是电动摩托车(电动踏板车)、电动自行车、电动滑板车。另外，电动汽车不仅包括全标准的电动汽车，还包括高尔夫球车、在购物中心、娱乐设施等中使用的区域车(land car)等低速的电动汽车。另外，搭载电池组31的对象并不限于电动车辆3。例如，还包括电动船舶、铁道车辆、多旋翼直升机(无人机)等电动移动体。

此外，实施方式也可以通过以下的项目确定。

[项目1]

一种预兆探测系统(1)，其特征在于，具备：

获取部(111)，其获取包含定期地测量流过电池组(31)的电流而得到的电流数据的电池数据；以及

判定部(112)，在从充电器(4)对所述电池组(31)进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，所述判定部(112)将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

据此，通过使用电流数据，从而能够以低成本高精度地探测电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

[项目2]

根据项目1所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

搭载所述电池组(31)的多个电动移动体(3)的行驶数据累积于服务器(12)，

所述判定部(112)使用所述行驶数据中包含的所述电流数据，来判定成为所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆的判定基准的、所述电流值为零的区间。

据此，能够实现基于累积于服务器(12)的行驶数据来探测并提供被搭载于电动移动体(3)的电池组(31)变为不可使用状态的预兆的云服务。

[项目3]

根据项目1所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

所述电流值暂时变为零的区间的期间与从由于所述充电器(4)的保护功能而停止充电起到再次开始充电为止的期间对应。

据此，通过灵活运用充电器(4)的保护功能，从而能够不需要电池组(31)的观测系统的变更。

[项目4]

根据项目1或3所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

在从所述充电器(4)对所述电池组(31)进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间、且所述电流值暂时变为零的区间的产生间隔比上次短的情况下，所述判定部(112)将产生该电流值变为零的区间判定为是所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

据此，通过考虑产生频率，从而能够进一步高精度地探测电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

[项目5]

根据项目4所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

搭载所述电池组(31)的多个电动移动体(3)的行驶数据累积于服务器(12)，

所述判定部(112)基于累积于所述服务器(12)的所述行驶数据中包含的多个所述电流数据，来设定成为所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆的判定基准的、所述电流值暂时变为零的区间的产生间隔。

据此，能够实现基于累积于服务器(12)的行驶数据来探测并提供被搭载于电动移动体(3)的电池组(31)变为不可使用状态的预兆的云服务。

[项目6]

根据项目1或3所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

在从所述充电器(4)对所述电池组(31)进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间、且在一次充电中多次产生了所述电流值暂时变为零的区间的情况下，所述判定部(112)将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

据此，通过考虑产生频率，从而能够进一步高精度地探测电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

[项目7]

根据项目6所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

搭载所述电池组(31)的多个电动移动体(3)的行驶数据累积于服务器(12)，

所述判定部(112)基于累积于所述服务器(12)的所述行驶数据中包含的多个所述电流数据，来设定成为所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆的判定基准的、一次充电中所述电流值暂时变为零的区间的产生次数。

据此，能够实现基于累积于服务器(12)的行驶数据来探测并提供被搭载于电动移动体(3)的电池组(31)变为不可使用状态的预兆的云服务。

[项目8]

根据项目1至4中的任一项所述的预兆探测系统(1)，其特征在于，

在所述电池数据中还包含定期地测量所述电池组(31)的温度而得到的温度数据，

即使是从所述充电器(4)对所述电池组(31)进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况，在电流值暂时变为零的区间的期间的温度数据与之前期间的温度数据相比未上升规定值以上的情况下，所述判定部(112)也不将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

据此，通过考虑温度上升，从而能够进一步高精度地探测电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

[项目9]

一种预兆探测方法，其特征在于，具有以下步骤：

获取包含定期地测量流过电池组(31)的电流而得到的电流数据的电池数据；以及

在从充电器(4)对所述电池组(31)进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

据此，通过使用电流数据，从而能够以低成本高精度地探测电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

[项目10]

一种预兆探测程序，其特征在于，使计算机执行以下处理：

获取包含定期地测量流过电池组(31)的电流而得到的电流数据的电池数据；以及

在从充电器(4)对所述电池组(31)进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

据此，通过使用电流数据，从而能够以低成本高精度地探测电池组(31)变为不可使用状态的预兆。

附图标记说明

1：预兆探测系统；2：网络；3：电动车辆；4：充电器；5：充电线缆；6：商用电力系统；7：运行管理终端装置；11：处理部；111：电池数据获取部；112：判定部；113：通知部；12：存储部；121：电池数据保持部；31：电池组；32：电池控制部；33：电流传感器；34：电压传感器；35：温度传感器；36：车辆控制部；37：马达；38：逆变器；39：第一继电器；310：第二继电器；311：车载充电机；313：车速传感器；314：无线通信部；315：天线；41：整流电路；42：PFC电路；43：DC/DC转换器；44：控制部；45：电流传感器；46：电压传感器；47：输出继电器。

Claims (10)

1.一种预兆探测系统，其特征在于，具备：

获取部，其获取包含定期地测量流过电池组的电流而得到的电流数据的电池数据；以及

判定部，在从充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，所述判定部将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。

2.根据权利要求1所述的预兆探测系统，其特征在于，

搭载所述电池组的多个电动移动体的行驶数据累积于服务器，

所述判定部使用所述行驶数据中包含的所述电流数据，来判定成为所述电池组变为不可使用状态的预兆的判定基准的、所述电流值为零的区间。

3.根据权利要求1所述的预兆探测系统，其特征在于，

所述电流值暂时变为零的区间的期间与从由于所述充电器的保护功能而停止充电起到再次开始充电为止的期间对应。

4.根据权利要求1或3所述的预兆探测系统，其特征在于，

在从所述充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间、且所述电流值暂时变为零的区间的产生间隔比上次短的情况下，所述判定部将产生该电流值变为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。

5.根据权利要求4所述的预兆探测系统，其特征在于，

搭载所述电池组的多个电动移动体的行驶数据累积于服务器，

所述判定部基于累积于所述服务器的所述行驶数据中包含的多个所述电流数据，来设定成为所述电池组变为不可使用状态的预兆的判定基准的、所述电流值暂时变为零的区间的产生间隔。

6.根据权利要求1或3所述的预兆探测系统，其特征在于，

在从所述充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间、且在一次充电中多次产生了所述电流值暂时变为零的区间的情况下，所述判定部将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。

7.根据权利要求6所述的预兆探测系统，其特征在于，

搭载所述电池组的多个电动移动体的行驶数据累积于服务器，

所述判定部基于累积于所述服务器的所述行驶数据中包含的多个所述电流数据，来设定成为所述电池组变为不可使用状态的预兆的判定基准的、一次充电中所述电流值暂时变为零的区间的产生次数。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的预兆探测系统，其特征在于，

在所述电池数据中还包含定期地测量所述电池组的温度而得到的温度数据，

即使是从所述充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况，在电流值暂时变为零的区间的期间的温度数据与之前期间的温度数据相比未上升规定值以上的情况下，所述判定部也不将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。

9.一种预兆探测方法，其特征在于，具有以下步骤：

获取包含定期地测量流过电池组的电流而得到的电流数据的电池数据；以及

在从充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。

10.一种预兆探测程序，其特征在于，使计算机执行以下处理：

获取包含定期地测量流过电池组的电流而得到的电流数据的电池数据；以及

在从充电器对所述电池组进行充电的期间的电流数据中包含电流值暂时变为零的区间的情况下，将产生该电流值为零的区间判定为是所述电池组变为不可使用状态的预兆。