DE112019003222T5

DE112019003222T5 - Zustandsschätzverfahren und Zustandsschätzvorrichtung

Info

Publication number: DE112019003222T5
Application number: DE112019003222.4T
Authority: DE
Inventors: Nan UKUMORI
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2021-03-11
Also published as: US11619674B2; US20210270904A1; JP7298114B2; JP2020003227A; WO2020004163A1; CN112334785A

Abstract

Ein Zustandsschätzverfahren für eine Speichereinrichtung beinhaltet: Erfassen, durch ein erstes Verfahren, einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeicherzelle 61 in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; Erfassen, durch ein zweites Verfahren, einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; und Abschätzen des Zustands der Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschätzen eines Zustands einer Energiespeichereinrichtung und betrifft eine Zustandsschätzvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine Energiespeichereinrichtung wird in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, einer Gleichstrom- oder Wechselstrom-Stromversorgung, die in einer stabilisierten Leistungsversorgung, und dergleichen enthalten ist, häufig verwendet. Ferner nimmt auch die Verwendung von Energiespeichereinrichtungen in großvolumigen Systemen zu, die erzeugte elektrische Energie speichern. Die Energiespeichereinrichtung degradiert im Laufe der Zeit und auch mit der Anzahl von Ladungen und Entladungen. Bei der Alterung bzw. Degradation nehmen das Ladevermögen und das Entladevermögen (Kapazität bei voller Ladung) der Energiespeichereinrichtung graduell ab und der Innenwiderstand wächst an. Die Kapazität bei voller Ladung ist die Menge an elektrischer Energie, die in der Energiespeichereinrichtung zum Zeitpunkt einer vollen Ladung gespeichert wird.
Beim Betrieb der Energiespeichereinrichtung ist es erforderlich, den Zustand der Energiespeichereinrichtung abzuschätzen und kenntlich zu machen. Beispielsweise wird ein Zustand der Gesundheit bzw. ein Zustand der Leistungsfähigkeit (SOH), der das Verhältnis der Kapazität der aktuellen Energiespeichereinrichtung zu der Kapazität einer neuwertigen Energiespeichereinrichtung angibt, abgeschätzt. Die Energiespeichereinrichtung wird ausgetauscht, wenn der SOH der Energiespeichereinrichtung bis zu einem gewissen Grade absinkt.
Konventionellerweise wird eine Technik zur sequentiellen Abschätzung des SOH auf der Grundlage von historischen Daten, die eine Historie einer Energiespeichereinrichtung repräsentieren, verwendet. Die historischen Daten beinhalten eine Information, die eine Historie der Energiespeichereinrichtung repräsentiert, etwa einen Spannungsverlauf, einen Stromverlauf, eine Historie der Nichtverwendung bzw. Inaktivität oder eine Temperaturhistorie. Die historischen Daten werden durch kontinuierliches Erfassen von Messdaten, die durch einen Sensor, etwa einem Voltmeter, in Bezug auf die Energiespeichereinrichtung gemessen werden, erzeugt. Eine Technik zum Abschätzen des SOH auf der Grundlage eines Eigenschaftswerts bzw. eines charakteristischen Werts (beispielsweise Innenwiderstand) der Energiespeichereinrichtung, der in einer relativ kurzen Zeitdauer gemessen werden kann, ist ebenfalls vorgeschlagen worden. Die Patentschrift 1 offenbart ein Beispiel einer Technik zum Abschätzen des SOH auf der Grundlage eines charakteristischen Werts der Energiespeichereinrichtung unter Verwendung eines neuronalen Netzwerks.
DRUCKSCHRIFT DES STANDS DER TECHNIK
PATENTSCHRIFT
Patentschrift 1: JP-A-2006-220616
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
PROBLEMEN, DIE VON DER ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND.
Bei dem Verfahren zum sequentiellen Abschätzen des SOH einer Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage historischer Daten kann der SOH der Energiespeichereinrichtung stets in Echtzeit erfasst werden, während der Betrieb des Energiespeichersystems in normaler Weise fortgesetzt wird. Jedoch summieren sich Schätzfehler auf, die Grund der Unsicherheit eines Berechnungsalgorithmus zum Berechnen des SOH und aufgrund der Unsicherheit einer Eingangsinformation auftreten, und die Schätzgenauigkeit für den SOH nimmt tendenziell allmählich ab. Bei einer Energiespeichereinrichtung, die in einem komplexen Lade-Entlade-Muster betrieben wird, werden die historischen Daten relativ komplex, und die Schätzgenauigkeit für den SOH nimmt tendenziell nach und nach ab. Da dieses Verfahren von Messwerten abhängt, die kontinuierlich durch den Sensor erfasst werden, ist es schwierig, den SOH abzuschätzen, wenn ein Messwert aufgrund des Rauschens oder desgleichen verloren geht.
Bei dem Verfahren zum Abschätzen des SOH auf der Grundlage eines charakteristischen Werts, der in einer kurzen Zeitdauer gemessen werden kann, summieren sich Schätzfehler im Laufe der Zeit nicht auf. Es ist ferner möglich, den SOH für eine Energiespeichereinrichtung abzuschätzen, die mittels eines komplexen Lade-Entlade-Musters betrieben wird. Jedoch hängt die Schätzgenauigkeit für den SOH wesentlich von der Messgenauigkeit des charakteristischen Werts ab. In diesem Verfahren ist es erforderlich, den normalen Betrieb des Energiespeichersystems zu unterbrechen und eine spezielle Betriebsweise zum Messen des charakteristischen Werts der Energiespeichereinrichtung auszuführen. In diesem Verfahren ist es schwierig, stets den SOH der Energiespeichereinrichtung in Echtzeit zu erhalten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zustandsschätzverfahren und eine Zustandsschätzvorrichtung für eine Energiespeichereinrichtung bereitzustellen, wodurch der SOH mit hoher Robustheit erhalten werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Ein Zustandsschätzverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: Erfassen bzw. Beschaffen, durch ein erstes Verfahren, einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; Erfassen bzw. Beschaffen, durch ein zweites Verfahren, einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt, und Abschätzen des Zustands der Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung
VORTEILE DER ERFINDUNG
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat erdacht: (1) Behandlung eines Degradationsphänomens einer Energiespeichereinrichtung als ein Wahrscheinlichkeitssystem anstelle eines definiten bzw. bestimmten Systems; und (2) Erfassen bzw. Beschaffen des SOH jeweils durch mehrere Verfahren und Ableiten des SOH mit hoher Robustheit auf der Grundlage des erfassten SOH. Mit der vorhergehenden Vorgehensweise kann der SOH mit hoher Robustheit im Vergleich zu einem Falle abgeschätzt werden, in welchem der SOH durch ein einzelnes Verfahren in genauer bestimmter Weise abgeschätzt wird.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die einen Überblick über ein Fernüberwachungssystem gibt.
2 ist eine Blockansicht, die das Beispiel eines Aufbaus des Fernüberwachungssystems zeigt.
3 ist eine Blockansicht, die das Beispiel eines Aufbaus des Energiespeichersystems zeigt.
4 ist eine Blockansicht, die das Beispiel eines Aufbaus des Energiespeichermoduls zeigt.
5 ist eine Blockansicht, die ein Beispiel eines funktionalen Aufbaus einer Batterieverwaltungsvorrichtung und der Verwaltungsvorrichtung zeigt.
6 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Zustands einer Energiespeicherzelle zum Zeitpunkt (t-1) zeigt.
7 ist ein Graph, der ein Beispiel von Zustandsübergangswahrscheinlichten zeigt.
8 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Zustands einer Energiespeicherzelle zum Zeitpunkt t zeigt, der gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird.
9 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Gleichstromwiderstand (DCR) und einem SOH der Energiespeicherzelle zeigt.
10 ist ein Graph, der ein Beispiel des Zustands der Energiespeicherzelle zeigt, der durch Messen eines charakteristischen Werts erhalten wird.
11 ist ein Graph, der ein erstes Beispiel eines abgeschätzten Zustands der Energiespeicherzelle zum Zeitpunkt t zeigt.
12 ein Graph, der ein zweites Beispiel des abgeschätzten Zustands der Energiespeicherzelle zum Zeitpunkt t zeigt.
13 ist ein Graph, der ein drittes Beispiel des abgeschätzten Zustands der Energiespeicherzelle zum Zeitpunkt t zeigt.
14 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Details zum Erhalten der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt t aus der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt (t-1) zeigt.
15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel von Zustandsübergangswahrscheinlichkeiten zeigt.
16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für Details zum Erhalten der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt (t+1) aus der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt t zeigt.
17 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zeigt, in welchem eine Servervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform den Zustand der Energiespeicherzelle abschätzt.
18 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zeigt, in welchem eine Servervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform den Zustand der Energiespeicherzelle abschätzt.
19 ist eine Blockansicht, die ein funktionales Aufbaubeispiel einer Batterieverwaltungsvorrichtung zeigt, die als eine Zustandsschätzvorrichtung agiert.
20 ist eine Blockansicht, die ein funktionelles Aufbaubeispiel einer Verwaltungsvorrichtung zeigt, die als eine Zustandsschätzvorrichtung agiert.

ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ein Zustandsschätzverfahren für eine Energiespeichereinrichtung beinhaltet: Erfassen bzw. Beschaffen, durch ein erstes Verfahren, einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; Erfassen bzw. Beschaffen, durch ein zweites Verfahren, einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; und Abschätzen des Zustands der Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung. Eine Zustandsschätzvorrichtung zum Abschätzen eines Zustands einer Energiespeichereinrichtung weist auf: Eine erste Erfassungseinheit bzw. Beschaffungseinheit, die durch ein erstes Verfahren eine erste Wahrscheinlichkeitsverteilung erfasst bzw. beschafft, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; eine zweite Erfassungseinheit bzw. Beschaffungseinheit, die durch ein zweites Verfahren eine zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung erfasst bzw. beschafft, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; und eine Schätzeinheit, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung abschätzt.
Der Zustand der Energiespeichereinrichtung wird beispielsweise in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausgedrückt, die die Wahrscheinlichkeit kennzeichnet, dass der Wert des SOH einen jeweiligen Wert zwischen 0 und 1 annimmt. Wenn Unsicherheit in dem abgeschätzten SOH besteht und diese abhängig von dem Schätzverfahren variiert, macht es die Verwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung dennoch möglich, den Wert des SOH und der Unsicherheit, die dem Schätzverfahren entspricht, auszudrücken. Die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH wird durch das erste Verfahren erhalten, und die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH wird durch das zweite Verfahren erhalten, und der Zustand der Energiespeichereinrichtung wird unter Anwendung der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung in Form von beispielsweise der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH abgeschätzt. Durch das Kombinieren der Wahrscheinlichkeitsverteilungen des SOH, die durch die zwei Verfahren erhalten werden, ist es möglich, denn wahrscheinlichen SOH mit hoher Robustheit im Vergleich zu einem Falle abzuschätzen, in welchem der SOH durch ein einzelnes Verfahren in definiter Weise abgeschätzt wird. Selbst wenn die Unsicherheit des SOH, der durch ein Verfahren abgeschätzt wird, groß ist, kann beispielsweise die Unsicherheit des letztlich abgeschätzten SOH reduziert werden.
Bei dem Zustandsschätzverfahren kann ein historischer Verlauf, den die Energiespeichereinrichtung von einem ersten Zeitpunkt zu einem zweiten Zeitpunkt durchläuft, erfasst bzw. beschaffen werden, und in dem ersten Verfahren kann die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt auf der Grundlage der Historie berechnet werden. Die erste Erfassungseinheit kann die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung auf der Grundlage einer von der Energiespeichereinrichtung durchlaufenden Historie berechnen. Die Änderung des SOH der Energiespeichereinrichtung variiert gemäß den Unterschieden im Betriebsverlauf (einschließlich des Verlaufs, des inaktiven Zustands), etwa das Wiederholen des Ladens und des Entladens oder der inaktiven Phase der Energiespeichereinrichtung, oder gemäß der Installationsumgebung (Temperaturverlauf), etwa die Einwirkung einer hohen Temperatur oder einer niedrigen Temperatur. Der SOH der Energiespeichereinrichtung, der sich von dem ersten Zeitpunkt ausgehend ändert, kann auf der Grundlage der Historie bzw. des Verlaufs abgeschätzt werden.
Bei dem Zustandsschätzverfahren kann ein charakteristischer Wert, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an einem speziellen Zeitpunkt angibt, gemessen werden, und in dem zweiten Verfahren kann die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem speziellen Zeitpunkt auf der Grundlage des charakteristischen Werts erfasst bzw. erhalten bzw. beschafft werden. Die zweite Erfassungseinheit kann die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem speziellen Zeitpunkt auf der Grundlage eines charakteristischen Werts erfassen bzw. beschaffen, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an einem speziellen Zeitpunkt angibt. Durch die Erfassung des SOH auf der Grundlage des in dem speziellen Zeitpunkt gemessenen charakteristischen Werts kann der SOH abgeschätzt werden, wodurch der Einfluss eines Schätzfehlers, der beim sequentiellen Abschätzen des SOH gemäß dem Verlauf auftritt, deutlich reduziert werden.
Bei den Zustandsschätzverfahren kann in Übereinstimmung mit einem Modell eines teilweise beobachtbaren Markov-Entscheidungsprozesses die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt unter Anwendung des Zustands der Energiespeichereinrichtung an dem ersten Zeitpunkt und einer Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die einem historischen Verlauf der Energiespeichereinrichtung von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt entspricht, berechnet werden, die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung kann auf der Grundlage eines charakteristischen Werts erfasst bzw. beschafft werden, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt kennzeichnet, und der Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt kann aus der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung abgeschätzt werden. Die erste Erfassungseinheit kann die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt unter Anwendung des Zustands der Energiespeichereinrichtung an dem ersten Zeitpunkt und einer Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die einem historischen Verlauf der Energiespeichereinrichtung von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt entspricht, berechnet werden, die zweite Erfassungseinheit kann die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung auf der Grundlage eines charakteristischen Werts erfassen, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt kennzeichnet, und die Schätzeinheit kann den Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt aus der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung gemäß einem Modell eines teilweise beobachtbaren Markov-Entscheidungsprozesses abschätzen. Durch das Kombinieren der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, mit der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die durch Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, ist es möglich, den Einfluss eines Schätzfehlers zu reduzieren, der auftritt, wenn der SOH entsprechend dem historischen Verlauf abgeschätzt wird. Es ist möglich, den SOH der Energiespeichereinrichtung in Echtzeit abzuschätzen, wenn gleichzeitig der Einfluss eines Schätzfehlers reduziert wird. Durch die Verwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die durch Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, ist es möglich, das Aufsummieren von Abschätzfehlern, die beim Abschätzen des SOH entsprechend dem historischen Verlauf auftreten, zurückzusetzen.
Das Zustandsschätzverfahren kann ein Abschätzen eines Zustands der Energiespeichereinrichtung an einem zweiten Zeitpunkt beinhalten, indem ein Zustand der Energiespeichereinrichtung an einem ersten Zeitpunkt verwendet wird, der in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausgedrückt wird, und indem eine Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die einem historischen Verlauf, der von der Energiespeichereinrichtung dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt durchlaufen wird, oder einem virtuellen Ereignis entspricht. Durch die Verwendung der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die dem historischen Verlauf bzw. der Historie oder einem virtuellen Ereignis (Vorhersagedaten) entspricht, kann der SOH der Energiespeichereinrichtung, der sich von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt ändert, abgeschätzt werden.
Bei dem Zustandsschätzverfahren kann der zweite Zeitpunkt ein Zeitpunkt in der Zukunft sein. Der Zustand der Energiespeicherzelle an dem Zeitpunkt in der Zukunft kann auf der Grundlage des Zustands der Energiespeichereinrichtung zum aktuellen Zeitpunkt und auf der Grundlage der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die einem virtuellen Ereignis (angenommenes künftiges Ereignis) entspricht, vorhergesagt werden.
Die vorliegende Erfindung wird unter Verweis auf die Zeichnungen, die die Ausführungsformen zeigen, nachfolgend detailliert beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine Ansicht, die einen Überblick über ein Fernüberwachungssystem 100 zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Kommunikationsnetzwerk N ein öffentliches Kommunikationsnetzwerk (beispielsweise das Internet) N1, ein Trägernetzwerk N2, das auf der Grundlage eines mobilen Kommunikationsstandards eine Drahtlos-Kommunikation verwirklicht, und dergleichen. Ein Solarenergieerzeugungssystem S, ein thermisches Energieerzeugungssystem F, ein Windenergieerzeugungssystem W, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS) U, ein Gleichrichter (Gleichstromleistungsversorgung oder Wechselstromleistungsversorgung) D, die in einem stabilisierten Energieversorgungssystem für die Bahn, und dergleichen angeordnet sind, sind entsprechend mit dem Kommunikationsnetzwerk N verbunden. Es sind eine Kommunikationseinrichtung 1, die später beschrieben ist (siehe 2), eine Servervorrichtung 2 zum Sammeln von Information aus der Kommunikationseinrichtung 1, eine Client-Vorrichtung 3 zum Erfassen der gesammelten Information und dergleichen mit dem Kommunikationsnetzwerk N verbunden.
Das Trägernetzwerk N2 beinhaltet eine Basisstation BS. Die Client-Vorrichtung 3 kann mit der Servervorrichtung 2 aus der Basisstation BS heraus über das Kommunikationsnetzwerk N in Verbindung treten. Ein Zugangspunkt AP ist mit dem öffentlichen Kommunikationsnetzwerk N1 verbunden. Die Client-Vorrichtung 3 kann Information aus dem Zugangspunkt AP über das Kommunikationsnetzwerk N zu und von der Servervorrichtung 2 senden und empfangen.
Eine Leistungsaufbereitungseinheit (Leistungsaufbereitungssystem: PCS) P und ein Energiespeichersystem 101 sind jeweils in den Solarenergieerzeugungssystem S, dem thermischen Energieerzeugungssystem F und dem Windenergieerzeugungssystem W vorgesehen. Das Energiespeichersystem 101 ist durch mehrere nebeneinanderliegende Behälter C aufgebaut, die jeweils eine Energiespeichermodulgruppe L beherbergen. Die Energiespeichermodulgruppe L hat einen hierarchischen Aufbau aus beispielsweise einem Energiespeichermodul, in welchem mehrere Energiespeicherzellen in Reihe geschaltet sind, einer Bank, in der mehrere Energiespeichermodule in Reihe geschaltet sind, und einem Bereich bzw. einer Domäne, in welchem(r) mehrere Bänke parallelgeschaltet sind. Die Energiespeicherzelle, das Energiespeichermodul oder die Bank entsprechen einer Energiespeichereinrichtung. Die Energiespeichereinrichtung ist vorzugsweise eine wiederaufladbare Einrichtung, etwa eine Sekundärbatterie, etwa eine Bleisäurebatterie oder eine Lithiumionenbatterie, oder ist ein Kondensator. Einige der Energiespeichereinrichtungen können in Form einer nicht-wiederaufladbaren Primärbatterie vorliegen.
2 ist eine Blockansicht, die das Aufbaubeispiel des Fernüberwachungssystems 100 zeigt. Das Fernüberwachungssystem 100 beinhaltet die Kommunikationseinrichtung 1, die Servervorrichtung 2, die als eine Zustandsschätzvorrichtung agiert, die Client-Vorrichtung 3 und das Energiespeichersystem 101 (siehe 3). Das Energiespeichersystem 101 beinhaltet eine Verwaltungsvorrichtung M, die später beschrieben ist. Die Verwaltungsvorrichtung M verwaltet bzw. steuert die Energiespeichereinrichtungen, die in dem Energiespeichersystem 101 enthalten sind. Das Energiespeichersystem 101 ist nicht auf das System beschränkt, das an dem Energieerzeugungssystem angebracht ist. Das Energiespeichersystem 101 kann über die Leistungsaufbereitungseinheit P mit einem Leistungsübertragungssystem verbunden sein.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Kommunikationseinrichtung 1 mit dem Kommunikationsnetzwerk N verbunden und ist auch mit den Zielvorrichtungen P, U, D, M verbunden. Die Zielvorrichtungen P, U, D, M sind Vorrichtungen, die durch das Fernüberwachungssystem 100 zu verwalten sind. Die Zielvorrichtungen P, U, D, M umfassen die Leistungsaufbereitungseinheit P, die unterbrechungsfreie Stromversorgung U, den Gleichrichter D und die Verwaltungsvorrichtung M.
In dem Fernüberwachungssystem 100 wird der Zustand (beispielsweise Spannung, Strom, Temperatur, Ladezustand (SOC)) der in dem Energiespeichersystem 101 enthaltenen Energiespeichereinrichtung unter Anwendung der Kommunikationseinrichtung 1 überwacht, die jeweils mit den Zielvorrichtungen P, U, D, M verbunden ist. Beispielsweise werden historische Daten einschließlich der Verlaufsdaten für die Spannung, den Strom und die Temperatur der Energiespeichereinrichtung und die Umgebungstemperatur kontinuierlich erfasst bzw. beschafft, um die Überwachung auszuführen. Die historischen Daten können einen betrieblichen Verlauf (Verlauf des Ladens-Entladens) der Energiespeichereinrichtung und/oder den Verlauf enthalten können, wann diese nicht in Benutzung war, wobei dadurch ein Verlauf bezeichnet wird, an welchem die Energiespeichereinrichtung inaktiv belassen wurde, ohne ein Laden und Entladen auszuführen. Für die Energiespeichereinrichtung, für die die historischen Daten kontinuierlich erfasst werden, kann ein Degradationszustand auf der Grundlage der historischen Daten abgeschätzt werden. Der Degradationszustand umfasst den SOH. Beispielsweise kann der SOH auf der Grundlage der historischen Daten sequentiell bzw. der Reihe nach abgeschätzt werden. Das Fernüberwachungssystem 100 präsentiert den Zustand (einschließlich eines degradierten Zustands, eines von der Norm abweichenden Zustands, und dergleichen) der Energiespeichereinrichtung derart, dass ein Benutzer oder ein Bediener (eine Person, die für die Wartung verantwortlich ist) den erkannten Zustand bestätigen kann.
Die Kommunikationseinrichtung 1 beinhaltet eine Steuereinheit 10, eine Speichereinheit 11, eine erste Kommunikationseinheit 12 und eine zweite Kommunikationseinheit 13. Die Steuereinheit 10 ist aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) oder dergleichen aufgebaut und steuert die gesamte Kommunikationseinrichtung 1 durch die Verwendung von eingebauten Speichern, etwa einem Nur-Lese-Speicher (ROM) und einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM).
Die Speichereinheit 11 ist nicht-flüchtig. Die Speichereinheit 11 ist unter Anwendung eines nicht-flüchtigen Speichers, etwa eines Flash-Speichers, aufgebaut. Die Speichereinheit 11 speichert ein Geräteprogramm 1P, das von der Steuereinheit 10 auszulesen und auszuführen ist. Die Speichereinheit 11 speichert Information, etwa eine Information, die durch die Funktion der Steuereinheit 11 gesammelt wird, und speichert Ereignisaufzeichnungen.
Die erste Kommunikationseinheit 12 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die eine Kommunikation mit den Zielvorrichtungen P, U, D, M ermöglicht. Die erste Kommunikationseinheit 12 ist beispielsweise unter Anwendung einer seriellen Kommunikationsschnittstelle, etwa RS-232C oder RS-485, aufgebaut. Die zweite Kommunikationseinheit 13 ist eine Schnittstelle, die eine Kommunikation über das Kommunikationsnetzwerk N ermöglicht. Die zweite Kommunikationseinheit 13 ist unter Anwendung einer Kommunikationsschnittstelle, etwa Ethernet (eingetragene Handelsmarke), oder beispielsweise einer Antenne für drahtlose Kommunikation aufgebaut. Die Steuereinheit 10 kann über die zweite Kommunikationseinheit 13 mit der Servervorrichtung 2 in Verbindung treten.
Die Servervorrichtung 2 beinhaltet eine Steuereinheit 20, eine Speichereinheit 21 und eine Kommunikationseinheit 22. Die Servervorrichtung 2 kann ein einzelner Servercomputer sein oder kann aus mehreren Servercomputern aufgebaut sein.
Die Steuereinheit 20 beinhaltet beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Die Steuereinheit 20 steuert die gesamte Servervorrichtung 2 durch Verwendung eines Speichers, etwa eines eingebauten Nur-Lese-Speichers (ROM) und eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff (RAM). Die Steuereinheit 20 kann unter Anwendung einer CPU und einer graphischen Verarbeitungseinheit (GPU), einer Mehrkern-CPU oder einer Tensorverarbeitungseinheit (TPU) aufgebaut sein. Die Steuereinheit 20 führt auf der Grundlage eines Computerprogramms 2P, das in der Speichereinheit 21 abgelegt ist, eine Informationsverarbeitung aus. Das Computerprogramm 2P beinhaltet ein Web-Serverprogramm. Die Steuereinheit 20 agiert als ein Web-Server, der das Bereitstellen einer Netzseite für die Client-Vorrichtung 3, die Aufnahme eines Einwählens in einen Netzdienst, und dergleichen, ausführt. Die Steuereinheit 20 kann Information aus der Kommunikationseinrichtung 1 als ein Server für ein einfaches Netzwerkverwaltungsprotokoll (SNMP) auf der Grundlage des Computerprogramms 2P sammeln.
Die Speichereinheit 21 kann beispielsweise ein nicht-flüchtiger Speicher sein, etwa ein Flash-Speicher oder eine Festplatte. Die Speichereinheit 21 speichert Daten einschließlich der Zustände der Zielvorrichtungen P, U, D, M, die zu überwachen sind, wobei die Daten durch den Prozessablauf in der Steuereinheit 20 gesammelt werden. Die Kommunikationseinheit 22 ist eine Kommunikationseinrichtung, die die Kommunikationsverbindung erstellt und das Senden und Empfangen von Daten über das Kommunikationsnetzwerk N ermöglicht. Die Kommunikationseinheit 22 kann eine Netzwerkkarte sein, die dem Kommunikationsnetzwerk N zugeordnet ist. Die Energiespeichereinheit 21 speichert historische Daten über jede Energiespeichereinrichtung, die durch das Fernüberwachungssystem 100 erfasst werden. Die Energiespeichereinheit 21 speichert ferner Zustandsdaten, die die Zustände der Energiespeichereinrichtungen, die der Reihe nach ermittelt werden, repräsentieren.
Die Client-Vorrichtung 3 kann ein Computer sein, der von einem Bediener, etwa einem Administrator des Energiespeichersystems 101 oder einer Person, die für die Wartung der Zielvorrichtungen P, U, D, M verantwortlich ist, verwendet wird. Die Client-Vorrichtung 3 kann ein Personal Computer in Form eines Tischrechners oder eines Laptops sein oder kann ein Kommunikationsendgerät in Form eines intelligenten Telefons oder eines Tablets sein. Die Client-Vorrichtung 3 beinhaltet eine Steuereinheit 30, eine Speichereinheit 31, eine Kommunikationseinheit 32, eine Anzeigeeinheit 33 und eine Bedieneinheit 34.
Die Steuereinheit 30 ist ein Prozessor, in welchem eine CPU verwendet wird. Eine Steuereinheit 30 bewirkt, dass eine Anzeigeeinheit 33 eine von der Servervorrichtung 2 oder der Kommunikationseinrichtung 1 auf der Grundlage eines in einer Speichereinheit 31 gespeicherten Netz-Browserprogramms bereitgestellte Netzseite anzeigt.
Die Speichereinheit 31 ist beispielsweise ein nicht-flüchtiger Speicher, etwa ein Flash-Speicher oder eine Festplatte. Die Speichereinheit 31 speichert diverse Programme, wozu ein Netz-Browserprogramm gehört. Es ist möglich, für die Kommunikationseinheit 32 beispielsweise eine Kommunikationseinrichtung, etwa eine Netzwerkkarte für eine verdrahtete Kommunikation, eine Drahtlos-Kommunikationseinrichtung für die mobile Kommunikation, die mit einer Basisstation BS verbunden ist (siehe 1) oder eine Drahtlos-Kommunikationseinrichtung, die einer Verwendung zu dem Zugangspunkt AP zugeordnet ist, zu verwenden. Die Steuereinheit 30 kann kommunizierend mit der Servervorrichtung 2 oder der Kommunikationseinrichtung 1 über das Kommunikationsnetzwerk N unter Anwendung der Kommunikationseinheit 32 verbunden sein oder Information zu diesen senden und von diesen zu empfangen.
Es kann eine Anzeige, etwa eine Flüssigkristallanzeige oder eine organische Elektrolumineszenz-(EL-) Anzeige für die Anzeigeeinheit 33 verwendet werden. Die Anzeigeeinheit 33 kann ein Bild einer von der Servervorrichtung 2 bereitgestellten Netzseite durch Verarbeitung auf der Grundlage des Netz-Browserprogramms der Steuereinheit 30 anzeigen.
Die Bedieneinheit 34 ist eine Benutzerschnittstelle, etwa eine Tastatur und eine Zeigeeinrichtung, die in der Lage sind, eine Eingabe und Ausgabe in Verbindung mit der Steuereinheit 30 auszuführen, oder es ist eine Spracheingabeeinheit vorgesehen. Es kann ein berührungsempfindliches Paneel der Anzeigeeinheit 33 oder ein physischer Knopf, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, als die Bedieneinheit 34 verwendet werden. Die Bedieneinheit 34 benachrichtigt die Steuereinheit 30 über Information bezüglich einer Betätigung, die von dem Benutzer ausgeübt wird.
Die 3 ist eine Blockansicht, die ein Aufbaubeispiel des Energiespeichersystems 101 zeigt. Das Energiespeichersystem 101 besitzt einen hierarchischen Aufbau in Form eines Energiespeichermoduls 6, in welchem mehrere Energiespeicherzellen 61 in Reihe geschaltet sind, einer Bank 4, in der mehrere Energiespeichermodule 6 in Reihe geschaltet sind, und in Form eines Bereichs bzw. einer Domäne, in welchem(r) mehrere Bänke 3 parallel geschaltet sind. Das in 3 gezeigte Energiespeichersystem 101 bildet einen einzelnen Bereich bzw. eine einzelne Domäne. Das Energiespeichermodul 6 kann eine Energiespeicherzelle 61 aufweisen, die parallel geschaltet ist zu einer weiteren Energiespeicherzelle 61. Die Bank 4 kann ein Energiespeichermodul 6 aufweisen, das parallel geschaltet ist zu einem weiteren Energiespeichermodul 6.
Spannung, Strom und Temperatur der Energiespeicherzelle 61 und die Umgebungstemperatur werden kontinuierlich erfasst, und die historischen Daten, die die Verläufe der Spannung, des Stroms, der Temperatur und der Umgebungstemperatur beinhalten, werden in der Verwaltungsvorrichtung M oder der Servervorrichtung 2 nach Bedarf gespeichert, wodurch die Energiespeicherzelle 61 überwacht wird. Die Energiespeicherzelle 61 kann eine Energiespeicherzelle 61 sein, die von der ersten Nutzung an (der anfängliche Betrieb des Energiespeichersystems 101) überwacht worden ist und für die die historischen Daten erfasst worden sind. Bei dem Energiespeichersystem 101 kann die Energiespeicherzelle 61 eine Energiespeicherzelle 61 sein, die gegebenenfalls bislang noch nicht überwacht worden ist, sie kann eine Energiespeicherzelle 61 sein, in der die historischen Daten nicht mehr vorhanden sind, oder sie kann eine Energiespeicherzelle 61 sein, die dem Energiespeicherspeichersystem 101 neu hinzugefügt wird in einem Zustand, in welchem die historischen Daten unbekannt sind.
Das Energiespeichersystem 101 ist mit der Leistungsaufbereitungseinheit P verbunden. Jede Bank 4 ist über eine Stromleitung 44 mit der Leistungsaufbereitungseinheit P verbunden. Es wird der Bank 4 über die Leistungsaufbereitungseinheit P Leistung zugeführt, um die Bank 4 aufzuladen. Die von der Bank 4 freigegebene Leistung wird über die Leistungsaufbereitungseinheit P nach außen abgegeben. Beispielsweise ist die Leistungsaufbereitungseinheit P mit dem Energieerzeugungssystem und/oder dem Energieübertragungssystem verbunden.
Jede Bank 4 beinhaltet mehrere Energiespeichermodule 6 und eine Batterieverwaltungsvorrichtung (Batterieverwaltungseinheit: BMU) 5. Jedes Energiespeichermodul 6 beinhaltet eine Steuerplatine (Zellenüberwachungseinheit: CMU) 7. Die Steuerplatine 7 ist mit der Batterieverwaltungsvorrichtung 5 verbunden. Die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 kann mit jeder Steuerplatine 7 kommunizieren.
Ein Energiespeichersystem 101 ist mit einer Verwaltungsvorrichtung M versehen. Die Verwaltungsvorrichtung M ist eine BMU, die eine Energiespeichereinrichtung, die zu einem Bereich bzw. einer Domäne gehört, verwaltet. Die Batterieverwaltungsvorrichtung 5, die in jeder Bank 4 vorgesehen ist, ist über eine Kommunikationsleitung 43 mit der Verwaltungsvorrichtung M verbunden. Die Kommunikationseinrichtung 1 ist mit der Verwaltungsvorrichtung M und/oder einer Leistungsaufbereitungseinheit P verbunden. Die Kommunikationseinrichtung 1 kann eine Kommunikationseinrichtung, die mit der Verwaltungsvorrichtung M verbunden ist, und eine Kommunikationseinrichtung aufweisen, die mit der Leistungsaufbereitungseinheit P verbunden ist. Die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 sendet und empfängt Information zu und von der Verwaltungsvorrichtung M. Die Verwaltungsvorrichtung M sammelt Information aus mehreren Batterieverwaltungsvorrichtungen 5 und gibt die Information an die Kommunikationseinrichtung 1 aus. Eine Temperaturerfassungseinheit (nicht gezeigt) kann die Umgebungstemperatur der Domäne (die Außenlufttemperatur oder die Temperatur im Inneren eines Raums, in welchem die Energiespeichereinrichtungen installiert sind) oder die Umgebungstemperatur jeder Bank erfassen.
4 ist eine Blockansicht, die ein Aufbaubeispiel des Energiespeichermoduls 6 zeigt. Die Steuerplatine 7 beinhaltet eine Steuereinheit 71, eine Spannungserfassungseinheit 72, eine Stromerfassungseinheit 73, eine Temperaturerfassungseinheit 74 und eine Kommunikationseinheit 75. Die Steuereinheit 71 ist mit einem Prozessor und einem Speicher versehen. Die Steuereinheit 71 steuert die Funktion der Steuerplatine 7. Die Spannungserfassungseinheit 72 erfasst bzw. erhält die Spannung aller Energiespeicherzellen 61. Die Stromerfassungseinheit 73 erfasst bzw. erhält den Strom, der durch die Energiespeicherzellen 61 fließt. Beispielsweise erfasst die Stromerfassungseinheit 73 den Strom, der durch die mehreren Energiespeicherzellen 61 fließt, die in Reihe geschaltet sind, oder sie erfasst bzw. erhält einzeln den Strom, der durch jede der Energiespeicherzellen 61 fließt. Die Temperaturerfassungseinheit 74 erfasst die Temperatur an einem oder mehreren Punkten in dem Energiespeichermodul 6, wobei ein Temperatursensor verwendet wird. Die Temperaturerfassungseinheit 74 kann die Temperatur außerhalb jeder Energiespeicherzelle 61 erfassen.
Die Kommunikationseinheit 75 ist mit der Batterieverwaltungsvorrichtung 5 verbunden. Die Kommunikationseinheit 75 hat die Funktion, beispielsweise eine serielle Kommunikation mit der Batterieverwaltungsvorrichtung 5 auszuführen. Die Steuereinheit 71 veranlasst die Kommunikationseinheit 75, Information, die die erfasste Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnet, an die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 zu senden.
5 ist eine Blockansicht, die ein funktionales Aufbaubeispiel der Batterieverwaltungsvorrichtung 5 aus der Verwaltungsvorrichtung M zeigt. Die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 beinhaltet eine Steuereinheit 51, eine erste Kommunikationseinheit 52 und eine zweite Kommunikationseinheit 53. Die Steuereinheit 51 ist ein Prozessor, in welchem eine CPU verwendet ist. Die erste Kommunikationseinheit 52 ist mit mehreren Steuerplatinen 7 in der Bank 4 verbunden. Die erste Kommunikationseinheit 52 empfängt Information, die von der Steuerplatine 7 gesendet wird. Die zweite Kommunikationseinheit 53 ist über die Kommunikationsleitung 43 (siehe 3) mit der Verwaltungsvorrichtung M verbunden. Die Steuereinheit 51 bewirkt, dass die Kommunikationseinheit 53, die aus den mehreren Steuerplatinen 7 empfangene Information an die Verwaltungsvorrichtung M sendet.
Die Verwaltungsvorrichtung M ist unter Verwendung eines Computers aufgebaut. Die Verwaltungsvorrichtung M beinhaltet eine Steuereinheit 401, eine erste Kommunikationseinheit 402 und eine zweite Kommunikationseinheit 403. Die Steuereinheit 401 ist ein Prozessor, in welchem eine CPU verwendet ist. Die erste Kommunikationseinheit 402 ist mit mehreren Batterieverwaltungsvorrichtungen 5 verbunden. Die erste Kommunikationseinheit 402 empfängt Information, die aus den Batterieverwaltungsvorrichtungen 5 übertragen wird. Die zweite Kommunikationseinheit 403 ist mit der Kommunikationseinrichtung 1 verbunden. Die Steuereinheit 401 bewirkt, dass die zweite Kommunikationseinheit 403 die aus den mehreren Batterieverwaltungsvorrichtungen 5 empfangene Information an die Kommunikationseinrichtung 1 sendet. Die Kommunikationseinrichtung 1 sendet die aus der Verwaltungsvorrichtung M empfangene Information an die Servervorrichtung 2. Das heißt, die Verwaltungsvorrichtung M sendet über die Kommunikationseinrichtung 1 Information an die Servervorrichtung 2, die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 sendet über die Verwaltungsvorrichtung M und die Kommunikationseinrichtung 1 Information an die Servervorrichtung 2.
Die Servervorrichtung 2 erfasst kontinuierlich historische Daten jeder Energiespeicherzelle 61. In jedem Energiespeichermodul 6 erfasst nach Bedarf die Spannungserfassungseinheit 72 die Spannung jeder Energiespeicherzelle 61, die Stromerfassungseinheit 73 erfasst den Strom, der durch die Energiespeicherzelle 61 fließt, und die Temperaturerfassungseinheit 74 erfasst die Temperatur in dem Speichermodul 6. Eine Steuereinheit 71 veranlasst die Kommunikationseinheit 75, Information zu senden, die die erfasste Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnet. Die die Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnende Information wird über die Batterieverwaltungsvorrichtung 5, die Verwaltungsvorrichtung M, eine Kommunikationsvorrichtung 1 und ein Kommunikationsnetzwerk N an die Servervorrichtung 2 gesendet.
Die Servervorrichtung 2 empfängt Information, die die Spannung, den Strom und die Temperatur jeder Energiespeicherzelle 61 kennzeichnet, in der Kommunikationseinheit 22, und die Steuereinheit 20 speichert die empfangene Information in einer Speichereinheit 21. Die Erfassung der Spannung, des Stroms und der Temperatur jeder Energiespeicherzelle 61 und die Speicherung der Information, die die Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnet, werden kontinuierlich bzw. ununterbrochen (beispielsweise periodisch) ausgeführt. Alternativ kann die die Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnende Information, die für jede Energiespeicherzelle 61 mehrere Male erfasst wird, gesammelt gesendet und gespeichert werden. Auf diese Weise werden historische Daten, die den historischen Verlauf für die Spannung, den Strom, die Temperatur jeder Energiespeicherzelle 61 und die Umgebungstemperatur beinhalten, kontinuierlich erfasst und in der Servervorrichtung 2 gespeichert. Beispielsweise werden historische Daten seit dem Beginn der Funktion jeder Energiespeicherzelle 61 in der Energiespeichereinheit 21 der Servervorrichtung 2 gespeichert. Alternativ können die historischen Daten in einer Speichervorrichtung gespeichert werden, die nicht die Servervorrichtung 2 ist.
Der SOH der Energiespeicherzelle 61 kann aus den historischen Daten abgeschätzt werden. Beispielsweise nimmt, wann immer das Laden und Entladen ausgeführt werden, der SOH gemäß der Spannung und dem Strom, die mit dem Laden und Entladen in Beziehung stehen, ab. Selbst wenn die Energiespeicherzelle 61 ohne das Laden und Entladen inaktiv gelassen wird, nimmt der SOH entsprechend der verstrichenen Zeit ab. Der SOH kann sequentiell auf der Grundlage der historischen Daten, die kontinuierlich erfasst werden, geschätzt werden. Jedoch gibt es eine Unsicherheit für den abgeschätzten SOH aufgrund der akkumulierten Schätzfehler und dergleichen.
Die Servervorrichtung 2 kann in einer kurzen Zeit einen charakteristischen Wert messen, der die Eigenschaft der Energiespeicherzelle 61 angibt. Die Steuerplatine 7 erfasst Verhaltensdaten einschließlich der Spannung, des Stroms, der Temperatur, und dergleichen der Energiespeicherzelle 61 unter speziellen Bedingungen für eine vorbestimmte Zeitdauer, etwa für 60 Sekunden, und sendet die erfassten Verhaltensdaten an die Servervorrichtung 2. Die Servervorrichtung 2 empfängt die Verhaltensdaten in der Kommunikationseinheit 22 und veranlasst die Steuereinheit 20, die empfangenen Verhaltensdaten in der Speichereinheit 21 zu speichern. Die Steuereinheit 20 berechnet den charakteristischen Wert der Energiespeicherzelle 61 auf der Grundlage der Verhaltensdaten. Der charakteristische Wert ist beispielsweise der Gleichstromwiderstand (DCR) im Inneren der Energiespeicherzelle 61.
Der SOH der Energiespeicherzelle 61 kann aus dem charakteristischen Wert der Energiespeicherzelle 61 abgeschätzt werden. Beispielsweise werden Daten, die den Zusammenhang zwischen dem DCR der Energiespeicherzelle 61 und dem tatsächlich gemessenen SOH repräsentieren, in der Energiespeichereinheit 21 gespeichert, und der SOH der Energiespeicherzelle 61 kann auf der Grundlage des gemessenen DCR und dem gespeicherten Zusammenhang abgeschätzt werden. Es ergibt sich auch eine Unsicherheit für den SOH, der durch dieses Verfahren abgeschätzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wir das Degradationsphänomen der Energiespeichereinrichtung als ein Wahrscheinlichkeitssystem behandelt. Der abgeschätzte Zustand der Energiespeichereinrichtung kann in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung erhalten werden, die die Wahrscheinlichkeit angibt, dass der Wert des SOH einen Wert zwischen 0 und 1 annimmt. Der SOH der Energiespeicherzelle 61 wird durch einen teilweise beobachtbaren Markov-Entscheidungsprozess bestimmt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH wird sequentiell abgeschätzt, und es wird eine Markov-Eigenschaft für den SOH angenommen. Unter der Bedingung, dass die Markov-Eigenschaft angenommen wird, wird der zum Zeitpunkt t abgeschätzte SOH durch den SOH beeinflusst, der zum Zeitpunkt (t-1) abgeschätzt wurde und wird nicht von dem SOH beeinflusst, der zu einem früheren Zeitpunkt abgeschätzt wurde. t ist eine natürliche Zahl, die gleich 1 oder größer ist. Der charakteristische Wert wird zum Zeitpunkt t gemessen. Der SOH zum Zeitpunkt t wird auf der Grundlage SOH zum Zeitpunkt (t-1) auf der Grundlage des Zustandsverlaufs bzw. Zustandsübergangs, der dem historischen Verlauf der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt (t-1) bis zum Zeitpunkt t entspricht, und auf der Grundlage des zum Zeitpunkt t gemessenen charakteristischen Werts ermittelt.
k und j werden als reelle Zahlen zwischen 0 und 1 angenommen. Der Wert des SOH zum Zeitpunkt t wird als Qt bezeichnet, und die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t gleich k ist, wird als F_t(Q_t = k) bezeichnet. Der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t wird in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung erhalten, die aus F_t(Q_t = k) entsprechend zu jedem k = 0 bis 1 erstellt wird. Der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt (t-1) wird in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung erhalten, die durch F_t-1(Q_t-1 = k) entsprechend zu jedem k = 0 bis 1 erstellt wird. Der Zeitpunkt (t-1) entspricht dem ersten Zeitpunkt und der Zeitpunkt t entspricht dem zweiten Zeitpunkt.
Der Zustand der Energiespeicherzelle 61 verläuft gemäß der Betriebshistorie der Energiespeicherzelle 61 von dem Zeitpunkt (t-1) bis zu dem Zeitpunkt t. Wenn die Betriebshistorie der Energiespeicherzelle 61 von dem Zeitpunkt (t-1) bis zu dem Zeitpunkt t gleich a_t-1 ist, dann wird eine Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die die Wahrscheinlichkeit ist, dass der Zustand der Energiespeicherzelle 61 einen Übergang derart ausführt, dass der Wert des SOH, der zum Zeitpunkt (t-1) j war, zum Zeitpunkt t zu k wird, als P(Qt = k|Q_t-1 = j, a_t-1) bezeichnet. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t zu k wird aufgrund des Zustandsverlaufs ist Σ_jP(Q_t = k|Q_t-1 = j, a_t-1) · F_t-1(Q_t-1 = j). Die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die aus dieser Wahrscheinlich erstellt wird, die jedem k = 0 bis 1 entspricht, entspricht der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Der charakteristische Wert der Energiespeicherzelle 61, der zum Zeitpunkt t gemessen wird, wird als o_t bezeichnet. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zu k wird, wenn der charakteristische Wert o_t erhalten wird, wird als P(o_t|Q_t=k) bezeichnet. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die aus dieser Wahrscheinlichkeit, die jedem k= 0 bis 1 entspricht, erstellt wird, entspricht der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung. In dem Modell des teilweise beobachtbaren Markov-Entscheidungsprozesses wird die Wahrscheinlichkeit F_t(Q_t = k), dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t gleich k ist, ausgedrückt durch die nachfolgende Gleichung (1). Durch das Erhalten von F_t(Q_t = k) für jedes k = 0 bis 1 wird der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t in Form der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH erhalten. $F_{t} (Q_{t} = k) = P (o_{t} | Q_{t} = k) Σ_{j} P (Q_{t} = k | Q_{t-1} = j, a_{t-1}) \cdot F_{t-1} (Q_{t-1} = j)$
Der Vorgang zum Erhalten des Zustands der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t wird unter Verwendung eines Graphen beschrieben. 6 ist ein Graph, der ein Beispiel des Zustands der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt (t-1) zeigt. Die horizontale Achse repräsentiert den Wert des SOH in %, und die vertikale Achse repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH einen jeweiligen Wert annimmt. Der SOH wird in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung erhalten. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH kann eine Normalverteilung sein. Das in 6 gezeigte Beispiel ist eine Normalverteilung mit einem Mittelwert von 95 %.
7 ist ein Graph, der ein Beispiel von Zustandsübergangswahrscheinlichkeiten zeigt. Die horizontale Achse repräsentiert den Wert des SOH in %. Die vertikale Achse repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH ausgehend von dem auf der horizontalen Achse gezeigten Wert einen Übergang ausführt. Der Graph der durch (91) in 7 bezeichnet ist, zeigt P(Qt = k|Q_t-1 = 91, a_t-1) und zeigt die Wahrscheinlichkeit eines Übergangs von einem Zustand, in welchem der Wert des SOH zum Zeitpunkt (T-1) 91 % beträgt, in einen Zustand, in welchem der Wert des SOH einen Wert (k), der auf der horizontalen Achse angegeben ist, zum Zeitpunkt t hat. Die Graphen, die durch (90) und (92) bis (99) in der Figur bezeichnet sind, zeigen die gleichen Wahrscheinlichkeiten. Der Inhalt der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit entspricht der Betriebshistorie a_t-1 der Energiespeicherzelle 61 vom Zeitpunkt (t-1) bis zum Zeitpunkt t. Das in 7 gezeigte Beispiel ist ein Beispiel, in welchem der Inhalt der Betriebshistorie a_t-1 der Energiespeicherzelle 61 ein Inhalt ist, in welchem die Energiespeicherzelle 61 einen Monat in einem Zustand belassen wird, in welchem der SOC 80 % und die Temperatur 35 °C beträgt.
8 ist ein Graph, der ein Beispiel des Zustands der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t zeigt, der entsprechend dem Zustandsübergang erhalten wird. Die horizontale Achse repräsentiert den Wert des SOH in %, und die vertikale Achse repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH einen jeweiligen Wert annimmt. In 8 ist der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt (t-1), der in 6 gezeigt ist, durch eine gestrichelte Linie angegeben, und der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t, der entsprechend dem Zustandsübergang erhalten wird, ist durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Der Wert der Wahrscheinlichkeit, die den Wert jedes SOH entspricht, entspricht Σ_jP(Q_t = k|Q_t-1 = j, a_t-1) · F_t-1(Q_t-1 = j) in Gleichung (1). Beispielsweise wird die Wahrscheinlichkeit nach dem Übergang von SOH = 95 % auf 94 % dadurch erhalten, dass der Wert, der dem SOH von 95 % in 6 entspricht, mit dem Wert multipliziert wird, der dem SOH von 94 % auf dem Graphen entspricht, der in 7 als (95) bezeichnet ist. Der Wert, der in 8 dem SOH von 94 % entspricht, kann dadurch berechnet werden, dass die gleiche Berechnung selbst für Werte ausgenommen für den SOH von 95 % ausgeführt wird, und dadurch, dass die Summe der durch die Berechnung erhaltenen Wert genommen wird. Die Werte in dem Graphen sind normiert. Wie in 8 gezeigt ist, nimmt aufgrund des Zustandsübergangs, der der Betriebshistorie a_t-1 entspricht, der Wert des SOH ab und eine Schwankung bzw. Variation nimmt zu. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung, die in 8 gezeigt ist, entspricht der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Der DCR ist als ein Beispiel des charakteristischen Werts der Energiespeichereinrichtung angegeben. 9 ist ein Graph, der ein Beispiel der Beziehung zwischen dem DCR und dem SOH der Energiespeicherzelle 61 zeigt. Die horizontale Achse repräsentiert den Wert des SOH in %, und die vertikale Achse repräsentiert den DCR der Energiespeicherzelle 61. Das in 9 gezeigte Beispiel ist ein experimentelles Ergebnis einer getrennten Messung des DCR und des SOH der Energiespeicherzelle 61. Die Punkte in der Figur bezeichnen das experimentelle Ergebnis, und die Kurve ist eine Kurve, die durch Approximation der Beziehung zwischen dem DCR und SOH auf der Grundlage des experimentellen Ergebnisses erhalten wird. Es gibt eine Korrelation zwischen dem DCR und dem SOH. Jedoch können die Werte des SOH, die dem jeweiligen DCR entsprechen, variieren.
10 ist ein Graph, der ein Beispiel des Zustands der Energiespeicherzelle 61 zeigt, der durch Messen des charakteristischen Werts erhalten wird. Die horizontale Achse repräsentiert den Wert des SOH in %, und die vertikale Achse repräsentiert die Wahrscheinlichkeit in wirklichen Einheiten (a.u.), dass der SOH einen jeweiligen Wert annimmt. Das in 10 gezeigte Beispiel ist ein Beispiel, das aus dem in 9 gezeigten experimentellen Ergebnis erhalten wird. 10 zeigt alle Beispiele, in denen die Werte von DCR gleich r(1), r(2) und r(3) sind. Wie in 9 und 10 gezeigt ist, wächst der Wert des SOH an, wenn der Wert des DCR abnimmt. Ferner gibt es eine Unsicherheit für den Wert des SOH in Bezug auf den DCR, und der Zustand der Energiespeicherzelle 61 wird durch die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH repräsentiert. Die in 10 gezeigte Wahrscheinlichkeitsverteilung entspricht der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung. Ferner enthält auch der Wert des DCR, der während des tatsächlichen Betriebs der Energiespeicherzelle 61 erhalten wird, eine gewisse Unsicherheit bzw. Unbestimmtheit. Die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung kann unter Berücksichtigung der Gewissheit des Wertes des DCR berechnet werden.
11 ist ein Graph, der ein erstes Beispiel eines abgeschätzten Zustands der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t zeigt. 12 ist ein Graph, der ein zweites Beispiel des abgeschätzten Zustands der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t zeigt, und 13 ist ein Graph, der ein drittes Beispiel des abgeschätzten Zustands der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t zeigt. Die horizontale Achse jeder Figur repräsentiert den Wert des SOH in %, und die vertikale Achse repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH einen jeweiligen Wert annimmt. Der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt (t-1), der in 6 gezeigt ist, ist durch eine unterbrochene Linie angegeben, und der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t, der gemäß dem Zustandsübergang bzw. Zustandsverlauf erhalten wird, und in 8 gezeigt ist, ist durch eine gestrichelte Linie angegeben. Der Wert der Wahrscheinlichkeit, die dem Wert jedes SOH entspricht, entspricht F_t(Q_t = k), das durch Gleichung (1) erhalten wird. Der Wert der Wahrscheinlichkeit, die dem Wert des jeweiligen SOH entspricht, ist ein normierter Wert, der erhalten wird, indem der Wert in dem in 6 gezeigten Graphen und der Wert in dem in 8 gezeigten Graphen mit dem Wert multipliziert werden, der dem gleichen Wert des SOH entspricht.
11 zeigt den Zustand der Energiespeicherzelle 61, wenn der zum Zeitpunkt t gemessene DCR gleich r(1) ist. Wie in 11 gezeigt ist, wird, wenn der Wert des DCR gleich r(1) ist, abgeschätzt, dass der Wert des SOH größer ist in dem Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t als derjenige in dem Zustand zum Zeitpunkt (t-1). Bei der für die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung verwendeten Berechnung wird die in der Berechnung zu verwendende erste Wahrscheinlichkeitsverteilung aus der unmittelbar vorhergehenden Historie berechnet. Das heißt, die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung und die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung werden grundsätzlich zum gleichen Zeitpunkt (vom Zeitpunkt (t-1) bis zum Zeitpunkt t) berechnet. Während jedoch die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung sequentiell berechnet wird, muss die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung nicht notwendigerweise sequentiell berechnet werden. Wenn beispielsweise in dem Zustandsschätzverfahren der charakteristische Wert erhalten wird, dann wird die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung erfasst bzw. erhalten und die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung wird korrigiert.
12 zeigt den Zustand der Energiespeicherzelle 61, wenn der zum Zeitpunkt t gemessene DCR gleich r(2) ist. Wie in 12 gezeigt ist, wird, wenn der Wert des DCR gleich r(2) ist, der Wert des SOH in dem Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t nahezu gleich demjenigen in dem Zustand der Energiespeicherzelle 61, der gemäß dem Zustandsübergang bzw. Zustandsverlauf abgeschätzt wird. Da die Schwankung des Wertes des SOH, der durch die Messung des DCR erhalten wird, klein ist, ist auch die Schwankung des Wertes des SOH in dem Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t kleiner als für den Zustand der Energiespeicherzelle 61, der gemäß dem Zustandsverlauf bzw. Zustandsübergang abgeschätzt wird.
13 zeigt den Zustand der Energiespeicherzelle 61, wenn der zum Zeitpunkt t gemessene DCR gleich r(3) ist. Wie in 13 gezeigt ist, wird, wenn der Wert DCR gleich r(3) ist, abgeschätzt, dass der Wert des SOH im dem Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t kleiner ist als derjenige in dem Zustand zum Zeitpunkt (t-1).
Wie zuvor beschrieben ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Zustand der Energiespeicherzelle 61 in Form der Wahrscheinlichkeitsverteilung erfasst, die die Wahrscheinlichkeit angibt, dass der SOH einen jeweiligen Wert annimmt. Der Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t wird auf der Grundlage des Zustandsübergangs von dem Zustand zum Zeitpunkt (t-1) in den Zustand der Energiespeicherzelle 61 abgeschätzt, der aus dem charakteristischen Wert erhalten wird, der zum Zeitpunkt t gemessen wird. Durch das Kombinieren der Wahrscheinlichkeitsverteilungen des SOH, die aus den zwei Verfahren erhalten werden und die jeweils eine Schwankung besitzen, kann ein wahrscheinlicherer SOH ermittelt werden. Während des Betriebs der Energiespeicherzelle 61 kann das Verfahren zum Erhalten der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung geändert werden. Wenn beispielsweise der DCR als der charakteristische Wert verwendet wird, dann kann die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung unter Anwendung der Entladekapazität als der charakteristische Wert zum nächsten Zeitpunkt berechnet werden. Wenn das Verfahren zum Erhalten der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung auf diese Weise geändert wird, dann wird die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung zu einer schmalen Verteilung, wobei der SOH in der Mitte erfasst bzw. erhalten wird.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Abschätzen des Zustands der Energiespeicherzelle 61 unter Anwendung spezieller numerischer Werte beschrieben. 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Details zum Erhalten der Wahrscheinlichkeit des SOH zum Zeitpunkt t aus der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt (t-1) zeigt. Die Bereiche, in denen die Werte des SOH 100 % bis 98 %, 98 % bis 96 %, 96 % bis 94 %, 94 % bis 92 % und 92 % bis 90 % betragen, sind entsprechend als ein Bereich (1), ein Bereich (2), ein Bereich (3), ein Bereich (4) und ein Bereich (5) definiert. Zum Zeitpunkt (t-1) wird die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH in dem Bereich (1) liegt, als 1,0 angenommen, und die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH in einem anderen Bereich liegt, wird als 0 angenommen.
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit zeigt. Beispielsweise besteht der Inhalt der Betriebshistorie a_t-1 der Energiespeicherzelle 61 darin, dass die Energiespeicherzelle 61 in einem Zustand, in welchem der SOC 100 % beträgt, für einen Monat belassen wird. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH von dem Bereich (1) in den Bereich (2) übergeht, wird als 0,3 angenommen. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH von dem Bereich (2) in den Bereich (3) übergeht, wird als 0,2 angenommen, und die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH von dem Bereich (3) in den Bereich (4) übergeht, wird als 0,1 angenommen, und die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH von dem Bereich (4) in den Bereich (5) übergeht, wird als 0,05 angenommen. In diesem Beispiel wird zur Vereinfachung angenommen, dass nur der Übergang von einem gewissen Bereich zu dem Bereich auftritt, in welchem der Wert des SOH einen Schritt niedriger ist. Beispielsweise kann der Übergang von dem Bereich (1) in einen der Bereiche (2), (3), (4) und (5) auftreten, aber in diesem Beispiel sei angenommen, dass der Übergang von dem Bereich (1) in den Bereich (2) auftritt, und der Übergang in andere Bereiche nicht auftritt.
Da die Wahrscheinlichkeit des Übergangs des Werts des SOH vom Bereich (1) in den Bereich (2) aufgrund des Zustandsübergangs 0,3 beträgt, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t in dem Bereich (1) enthalten ist, 0,7 (= 1,0 x (1 - 0,3)), das entsprechend dem Zustandsübergang erhalten wird, wie in 14 gezeigt ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH im Bereich (2) zum Zeitpunkt t liegt, der gemäß dem Zustandsübergang erhalten wird, beträgt 0,3.
Der charakteristische Wert der Energiespeicherzelle 61 wird zum Zeitpunkt t gemessen, und der Zustand der Energiespeicherzelle 61, der dem charakteristischen Wert entspricht, wird demgemäß erfasst bzw. erhalten. Beispielsweise wird der DCR der Energiespeicherzelle 61 gemessen, und es wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die dem DCR zugeordnet ist, erfasst bzw. erhalten. Beispielsweise kann Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH eine Normalverteilung sein, deren Mittelpunkt auf dem Wert des SOH liegt, der dem gemessenen charakteristischen Wert entspricht. Wie in 14 gezeigt ist, werden die Wahrscheinlichkeiten, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t, der durch Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, in dem Bereich (1), dem Bereich (2), dem Bereich (3), dem Bereich (4) und dem Bereich (5) zum Zeitpunkt t enthalten wird, entsprechend als 0,5, 0,2, 0,1, 0,0 und 0,0 angenommen.
Durch Kombinieren bzw. Integrieren der Wahrscheinlichkeit, die gemäß dem Zustandsübergang erhalten wird, und der Wahrscheinlichkeit, die durch die Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, wird die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH in dem Bereich (1) und dem Bereich (2) liegt, entsprechend zu 0,35 (= 0,7 x 0,5) und 0,06 (= 0,3 x 0,2). Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH in einem anderen Bereich liegt, wird zu 0. Wie in 14 gezeigt ist, nehmen die Wahrscheinlichkeiten, wenn die Wahrscheinlichkeit normiert wird, dass der Wert des SOH in dem Bereich (1) und dem Bereich (2) liegt, entsprechend den Wert 0,85 und 0,15 an. Diese Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert den Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt t.
Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t im Bereich (1) liegt, beträgt 0,85, was größer ist als die Wahrscheinlichkeit von 0,7, die gemäß dem Zustandsübergang erhalten wird, und größer ist als die Wahrscheinlichkeit von 0,5, die durch die Messung des charakteristischen Werts erhalten wird. Wenn sowohl das Schätzergebnis des SOH, das gemäß dem Zustandsübergang bzw. Zustandsverlauf erhalten wird, als auch das Schätzergebnis des SOH, das durch die Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, korrekt sind, dann gibt das Schätzergebnis des Zustands der Energiespeichereinrichtung die Wahrscheinlichkeit an, dass der SOH einen tatsächlichen Wert annimmt, der größer ist, im Vergleich zu dem Ergebnis, wenn die Abschätzung nur gemäß dem Zustandsverlauf erfolgt, oder im Vergleich zu dem Ergebnis, wenn die Abschätzung nur durch die Messung des charakteristischen Werts erfolgt.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Details zum Erhalten der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt (t-1) aus der Wahrscheinlichkeit jedes SOH zum Zeitpunkt t zeigt. Die Wahrscheinlichkeit jedes SOH ändert sich von dem Wert zum Zeitpunkt t aufgrund des Zustandsübergangs bzw. Zustandsverlaufs. Wie in 15 gezeigt ist, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH sich von dem Bereich (1) aufgrund des Zustandsübergangs in den Bereich (2) ändert, 0,3, und die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH sich von dem Bereich (2) in den Bereich (3) ändert, beträgt 0,2. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t, der gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, in dem Bereich (1) liegt, beträgt 0,6 (= 0,85 x (1 - 0,3)), wie in 16 gezeigt ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t, der gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, in dem Bereich(2) liegt, beträgt 0,37 (= 0,85 x 0,3 + 0,15 x (1 - 0,2)), wie in 14 gezeigt ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t, der gemäß dem Zustandsübergang erhalten wird, in dem Bereich (3) liegt, beträgt 0,03 (=0,15 x 0,2).
Der charakteristische Wert der Energiespeicherzelle 61 wird zum Zeitpunkt (t+1) gemessen, und der Zustand der Energiespeicherzelle 61, der dem charakteristischen Wert entspricht, wird diesbezüglich erfasst bzw. erhalten. Wie in 16 gezeigt ist, wird die Wahrscheinlichkeiten, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt t, der durch Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, entsprechend in dem Bereich (1), dem Bereich (2), dem Bereich (3), dem Bereich (4) und dem Bereich (5) zum Zeitpunkt t enthalten ist, entsprechend als 0,2, 0,5, 0,2, 0,1 und 0,0 angenommen. Die Wahrscheinlichkeit, die gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, und die Wahrscheinlichkeit, die durch die Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, werden integriert bzw. kombiniert. Die Wahrscheinlichkeiten, dass der Wert des SOH in dem Bereich (1), dem Bereich (2) und dem Bereich (3) enthalten ist, werden entsprechend auf 0,12 (= 0,6 x 0,2), 0,19 (= 0,37 x 0,5) und 0,01 (= 0,03 x 0,2) festgelegt. Die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH in einem anderen Bereich enthalten ist, wird zu 0. Wie in 16 gezeigt ist, werden, wenn die Wahrscheinlichkeit normiert wird, die Wahrscheinlichkeiten, dass der Wert des SOH in dem Bereich (1), dem Bereich (2) und dem Bereich (3) enthalten ist, entsprechend zu 0,38, 0,60 und 0,02. Diese Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert den Zustand der Energiespeicherzelle 61 zum Zeitpunkt (t+1).
Wenn der Zustand der Energiespeicherzelle 61 jeweils zum Zeitpunkt t und zum Zeitpunkt (t+1) nur gemäß dem Zustandsverlauf abgeschätzt wird, dann sind die Wahrscheinlichkeiten, dass der Wert des SOH in dem Bereich (1), in dem Bereich (2) und dem Bereich (3) zum Zeitpunkt (t+1) liegt, entsprechend zu 0,49 (= 0,7 x 0,7), 0,45 (= 0,7 x 0,3 + 0,3 x (1 - 0,2)) und 0,06 (= 0,3 x 0,2). Wie in 16 gezeigt ist, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass der Wert des SOH zum Zeitpunkt (t+1) in dem Bereich (2) liegt, der durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform abgeschätzt ist, 0,6, wobei dieser Wert größer ist als die Wahrscheinlichkeit von 0,45, die nur aufgrund des Zustandsverlaufs abgeschätzt wird, und größer ist als die Wahrscheinlichkeit von 0,5, die durch Messung des charakteristischen Werts erhalten wird.
Als Nächstes wird die Funktion der Zustandsschätzvorrichtung beschrieben. Die Servervorrichtung 2 agiert als eine Zustandsschätzvorrichtung. Wie in 2 gezeigt ist, speichert die Energiespeichereinheit 21 der Servervorrichtung 2 historische Daten und Zustandsdaten, die den Zustand der Energiespeicherzelle 61 kennzeichnen, der zu jedem Zeitpunkt abgeschätzt wird. Beispielsweise enthalten die Zustandsdaten eine Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die an jedem Zeitpunkt abgeschätzt wird. 17 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf zeigt, in welchem die Servervorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform den Zustand der Energiespeicherzelle 61 abschätzt. Die Steuereinheit 20 der Servervorrichtung 2 führt den folgenden Prozessablauf gemäß dem Computerprogramm 2P aus.
Die Zustandsdaten beinhalten Daten, die den Zustand der Energiespeicherzelle 61, der am ersten Zeitpunkt abgeschätzt wurde, repräsentieren. Die Servervorrichtung 2 erfasst historische Daten der Energiespeicherzelle 61 von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt (S11). Die Steuerplatine 7 erfasst die Spannung, den Strom und die Temperatur der Energiespeicherzelle 61 nach Bedarf und überträgt Information, die die erfasste Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnet. Die die Spannung, den Strom und die Temperatur kennzeichnende Information wird über die Batterieverwaltungsvorrichtung 5, die Verwaltungsvorrichtung M, die Kommunikationsvorrichtung 1 und das Kommunikationsnetzwerk N an die Servervorrichtung 2 gesendet. Die Servervorrichtung 2 empfängt Information, die die Spannung, den Strom und die Temperatur der Energiespeicherzelle 61 kennzeichnet, in der Kommunikationseinheit 22, und die Steuereinheit 20 speichert die empfangene Information in einer Speichereinheit 21. Der Prozessablauf wird von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt fortgesetzt und historische Daten, die die historischen Verläufe für die Spannung, den Strom und die Temperatur der Energiespeicherzelle 61 beinhalten, werden erfasst. Alternativ können die historischen Daten in einer Speichervorrichtung, die nicht die Servervorrichtung 2 ist, gespeichert werden.
Anschließend berechnet die Steuereinheit 20 eine Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH an dem zweiten Zeitpunkt, die gemäß dem Zustandsverlauf (S12) erhalten wird. Beispielsweise speichert die Speichereinheit 21 die Zustandsübergangswahrscheinlichkeit zugeordnet zu der Struktur der historischen Daten. Die in 15 gezeigte Zustandsübergangswahrscheinlichkeit ist ein Beispiel der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die der Struktur der historischen Daten zugeordnet ist, die die Betriebshistorie repräsentieren, wobei die Energiespeicherzelle 61 einen Monat lang inaktiv gelassen wurde. Die Zustandsübergangswahrscheinlichkeit kann auf der Grundlage von Erfahrung oder von Experimenten oder kann durch theoretische Berechnungen festgelegt werden. Die Steuereinheit 20 liest die Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die der Struktur der historischen Daten entspricht, die von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt erhalten werden, aus der Speichereinheit 21 aus. Die Steuereinheit 20 liest ferner die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH an dem ersten Zeitpunkt aus der Speichereinheit 21 aus. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH an dem ersten Zeitpunkt ist in den Zustandsdaten enthalten. Die Steuereinheit 20 berechnet die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH zu dem zweiten Zeitpunkt, die gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, aus der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit und der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH an dem ersten Zeitpunkt. Die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH einen gewissen Wert annimmt, wird erhalten, indem die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH an dem ersten Zeitpunkt diesen Wert hat, mit der Wahrscheinlichkeit multipliziert wird, dass der SOH sich ausgehend von diesem Wert nicht ändert, indem die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH an dem ersten Zeitpunkt einen anderen Wert hat, mit der Wahrscheinlichkeit multipliziert wird, dass der SOH von einem anderen Wert auf diesen Wert übergeht, und indem die Werte der Multiplikationen addiert werden.
Der Prozessablauf des S12 kann unter Anwendung eines Lernmodells ausgeführt werden. Der Prozessablauf des S12 entspricht der ersten Erfassungseinheit. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die durch den Prozessablauf des S12 berechnet wird, entspricht der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Anschließend misst die Steuereinheit 20 den charakteristischen Wert der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt (S13). Beispielsweise veranlasst die Steuereinheit 20, dass die Kommunikationseinheit 22 ein Steuersignal zum Messen des charakteristischen Werts an die Steuerplatine 7 des Energiespeichermoduls 6 sendet, das die Zielenergiespeicherzelle 61 enthält. Das Steuersignal wird über das Kommunikationsnetzwerk N, die Kommunikationseinrichtung 1, die Verwaltungsvorrichtung M und die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 an die Steuerplatine 7 gesendet. Die Steuerplatine 7 erfasst Verhaltensdaten, die Spannung, Strom, Temperatur und dergleichen der Energiespeicherzelle 61 beinhalten, gemäß dem Steuersignal für eine vorbestimmte Zeitdauer, die zum Messen des charakteristischen Werts unter speziellen Bedingungen erforderlich ist, und sendet die erfassten Verhaltensdaten an die Servervorrichtung 2. Die Servervorrichtung 2 empfängt die Verhaltensdaten in der Kommunikationseinheit 22 und veranlasst, dass die Steuereinheit 20 die empfangenen Verhaltensdaten in der Speichereinheit 21 speichert. Die Steuereinheit 20 berechnet den charakteristischen Wert der Energiespeicherzelle 61 auf der Grundlage der Verhaltensdaten. Beispielsweise ist der charakteristische Wert der DCR im Inneren der Energiespeicherzelle 61. Der Prozessablauf des S12 und des S13 können in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
Danach erfasst bzw. beschafft die Steuereinheit 20 die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die dem gemessenen charakteristischen entspricht (S14). Wie beispielsweise in 9 gezeigt ist, speichert die Energiespeichereinheit 21 Daten, die die Beziehung zwischen dem charakteristischen Wert der Energiespeicherzelle 61 und der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH kennzeichnen. Die Steuereinheit 20 liest die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die dem gemessenen charakteristischen Wert entspricht, aus der Speichereinheit 21 aus, um die Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die dem charakteristischen Wert entspricht, zu erfassen bzw. zu erhalten. Der Prozessablauf des S14 kann unter Anwendung eines Lernmodells ausgeführt werden. Der Prozessablauf des S14 entspricht der zweiten Erfassungseinheit. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung SOH, die durch den Prozessablauf des S14 berechnet wird, entspricht der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Danach berechnet die Steuereinheit 20 die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH an dem zweiten Zeitpunkt (S15). In S15 multipliziert die Steuereinheit 20 die in S12 erhaltene Wahrscheinlichkeit mit der in S14 enthaltenen Wahrscheinlichkeit für jeden Wert des SOH und normiert den Wert der Multiplikation, wodurch die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH an dem zweiten Zeitpunkt berechnet wird. Die erhaltene Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert den Zustand der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt und ist ein Schätzergebnis des Zustands der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt. Der Prozessablauf in S15 entspricht der Schätzeinheit. Damit ist der Prozessablauf zum Abschätzen des Zustands der Energiespeicherzelle 61 abgeschlossen.
Die Servervorrichtung 2 wiederholt den Prozessablauf von S11 bis S15. Durch die Wiederholung des Prozessablaufs für S11 bis S15 wird der Zustand der Energiespeicherzelle 61 sequentiell abgeschätzt. Die Servervorrichtung 2 wiederholt den Prozessablauf für S11 bis S15 für jede der mehreren Energiespeicherzellen 61. Die Zustände der mehreren Energiespeicherzellen 61 werden sequentiell abgeschätzt.
Die Servervorrichtung 2 kann den zweiten Zeitpunkt auch als einen Zeitpunkt in der Zukunft festlegen und kann den Zustand der Energiespeicherzelle 61 in der Zukunft vorhersagen. In diesem Falle führt die Servervorrichtung 2 den Prozessablauf des S11 nicht aus und berechnet eine Zustandsübergangswahrscheinlichkeit gemäß einem virtuellen Ereignis (angenommenes Muster), das angibt, wie die Energiespeicherzelle 61 bis zu dem zweiten Zeitpunkt in der Zukunft arbeitet. Das angenommene Muster ist beispielsweise ein angenommenes Lade-Entlade-Muster oder ein angenommenes Temperaturmuster. In S12 berechnet die Servervorrichtung 2 eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH auf der Grundlage des Zustands der Energiespeicherzelle 61 an dem aktuellen Zeitpunkt und auf der Grundlage der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit. Die erhaltene Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert den Zustand der Energiespeicherzelle 61, der vorhergesagt wird, wenn die Energiespeicherzelle 61 entsprechend dem angenommenen Muster verwendet wird. Es ist möglich, den Zustand der Energiespeicherzelle 61 in der Zukunft vorherzusagen (zu simulieren). Ein derartiger Zustandsvorhersagesimulator (Lebensdauervorhersagesimulator) ist nicht auf die Servervorrichtung 2 in dem Fernüberwachungssystem 100 beschränkt. Es kann ein unabhängiger Simulator die zuvor beschriebene Funktion ausführen.
Wie zuvor detailliert beschrieben worden ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Zustand der Energiespeicherzelle 61 in Form der Wahrscheinlichkeitsverteilung ausgedrückt, die die Wahrscheinlichkeit angibt, dass der Wert des SOH einen jeweiligen Wert zwischen 0 und 1 annimmt. Es gibt eine Unsicherheit hinsichtlich des abgeschätzten SOH, und die Unsicherheit variiert in Abhängigkeit von dem Schätzverfahren. Durch die Verwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung ist es möglich, den Wert des SOH und die Unsicherheit entsprechend dem Schätzverfahren auszudrücken. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Wahrscheinlichkeitsverteilung (erste Wahrscheinlichkeitsverteilung) für den SOH an dem zweiten Zeitpunkt, die gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, unter Anwendung des Zustands der Energiespeicherzelle 61 an dem ersten Zeitpunkt (Zeitpunkt (t-1)) und gemäß der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit erhalten, die der Betriebshistorie der Energiespeicherzelle 61 von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt (Zeitpunkt t) entspricht. Die Änderung des SOH der Energiespeicherzelle 61 variiert gemäß einer Betriebshistorie, etwa gemäß einem Wiederholen des Ladens und Entladens, oder wenn die Energiespeicherbatterie ruht. Durch die Verwendung der Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die der Betriebshistorie entspricht, ist es möglich, den SOH der Energiespeicherzelle 61, der sich von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt gemäß der Betriebshistorie ändert, abzuschätzen. Der SOH der Energiespeicherzelle 61 kann in Echtzeit abgeschätzt werden, während der Betrieb der Energiespeicherzelle 61 weiterhin fortgesetzt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der charakteristische Wert der Energiespeicherzelle 61, etwa der DCR, an dem zweiten Zeitpunkt gemessen, und die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH an dem zweiten Zeitpunkt (zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung) wird auf der Grundlage des charakteristischen Werts erfasst bzw. erhalten. Durch die Erfassung bzw. durch das Erhalten des SOH auf der Grundlage des durch Messung innerhalb einer kurzen Zeitdauer erhaltenen charakteristischen Werts kann der SOH abgeschätzt werden, wobei der Einfluss eines Schätzfehlers reduziert wird, und der entsprechende Fehler zum Zeitpunkt der sequentiellen Abschätzung des SOH, die der Betriebshistorie entspricht, auftritt.
Durch das Kombinieren der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung wird in der vorliegenden Ausführungsform der Zustand der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt in Form der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH abgeschätzt. Durch das Kombinieren der Wahrscheinlichkeitsverteilungen des SOH, die durch zwei Verfahren erhalten werden, kann der Zustand der Energiespeicherzelle 61 in einer vielschichtigen Weise ausgewertet werden. Ferner kann ein wahrscheinlicher SOH mit hoher Robustheit im Vergleich zu einem Falle abgeschätzt werden, in welchem der SOH in definiter Weise durch ein einzelnes Verfahren abgeschätzt wird. Durch das Kombinieren bzw. Integrieren der Wahrscheinlichkeitsverteilung des SOH, die gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, und der Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die durch Messung des charakteristischen Wertes erhalten wird, ist es möglich, den Einfluss eines Schätzfehlers zu reduzieren, der zum Zeitpunkt des Abschätzens des SOH entsprechend der Betriebshistorie auftritt. Es ist möglich, den SOH der Energiespeicherzelle 61 in Echtzeit abzuschätzen, während gleichzeitig der Einfluss eines Schätzfehlers reduziert wird. Selbst wenn ein Fehler bei der Messung des charakteristischen Werts enthalten ist, ist es durch die Verwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die gemäß dem Zustandsverlauf erhalten wird, möglich, einen wahrscheinlicheren SOH abzuschätzen, in welchem der Einfluss des Messfehlers reduziert ist.
Durch die Verwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die durch die Messung des charakteristischen Werts erhalten wird, ist es möglich, die Akkumulation von Schätzfehlern zurückzusetzen, die zur Zeit der Abschätzung des SOH entsprechend der Betriebshistorie auftreten. Beispielsweise kann das Fernüberwachungssystem 100 die historischen Daten nach dem Abschätzen des Zustands der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt löschen. Dies ermöglicht es, die Speicherkapazität und die Kommunikationskapazität zu reduzieren und damit die Hardwareressourcen und die Netzwerkressourcen des Fernüberwachungssystems 100 effizienter zu nutzen.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform wird ein Modus, in welchem die Zustandsübergangswahrscheinlichkeit nicht verwendet wird, gezeigt. Der Aufbau des Energiespeichersystems 101 und des Fernüberwachungssystems 100 ist gleich zum Aufbau in der ersten Ausführungsform. 18 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf für die Prozesse in der Servervorrichtung 2 zum Abschätzen des Zustands der Energiespeicherzelle 61 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Steuereinheit 20 der Servervorrichtung 2 führt den folgenden Prozessablauf gemäß dem Computerprogramm 2P aus.
Die Steuereinheit 20 erfasst die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die durch ein spezielles Verfahren erhalten wird (S21). In S21 wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH durch ein Verfahren erfasst bzw. ermittelt, dass sich von dem Verfahren unterscheidet, in welchem die Zustandsübergangswahrscheinlichkeit verwendet wird. Wenn beispielsweise die historischen Daten der Energiespeicherzelle 61 für einen Monat verloren gehen, dann wird die Wahrscheinlichkeit, dass der SOH einen entsprechenden Wert annimmt, so angenommen, dass die Wahrscheinlichkeit für alle Werte des SOH gleich ist. Anschließend misst die Steuereinheit 20 den charakteristischen Wert der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt (S22) und erfasst bzw. ermittelt die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die dem gemessen charakteristischen Wert entspricht (S23).
Als nächstes berechnet die Steuereinheit 20 die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH an dem zweiten Zeitpunkt (S24). In S24 multipliziert die Steuereinheit 20 die in S21 erhaltene Wahrscheinlichkeit mit der Wahrscheinlichkeit, die in S23 erhalten wird, für jeden Wert des SOH und normiert den Wert der Multiplikation, wodurch die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH an dem zweiten Zeitpunkt berechnet ist. Die erhaltene Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert den Zustand der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt und ist ein Schätzergebnis des Zustands der Energiespeicherzelle 61 an dem zweiten Zeitpunkt. Damit ist der Prozessablauf zum Abschätzen des Zustands der Energiespeicherzelle 61 abgeschlossen.
Durch die Verwendung der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die durch das erste Verfahren erhalten wird, und die Verwendung der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die durch das zweite Verfahren erhalten wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Zustand der Energiespeicherzelle 61 in Form der Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH abgeschätzt. Durch das Kombinieren der Wahrscheinlichkeitsverteilungen für den SOH, die durch zwei Verfahren erhalten werden, kann der Zustand der Energiespeicherzelle 61 auf diverse Arten ausgewertet werden, und es kann ein wahrscheinlicherer SOH ermittelt werden. Es kann ein wahrscheinlicher SOH mit hoher Robustheit aus der Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH, die durch die zwei Verfahren ermittelt wird, abgeschätzt werden, ohne dass der Zustandsverlauf bzw. Zustandsübergang berücksichtigt wird. Beispielsweise kann auch für die Energiespeicherzelle 61, deren historischen Daten verloren gehen, ein wahrscheinlicher SOH abgeschätzt werden, indem die Wahrscheinlichkeitsverteilung für den SOH durch zwei Verfahren erfasst bzw. ermittelt wird.
(Dritte Ausführungsform)
In einer dritten Ausführungsform agiert die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 oder die Verwaltungsvorrichtung M als die Zustandsschätzvorrichtung. 19 ist eine Blockansicht, die ein funktionales Aufbaubeispiel der Batterieverwaltungsvorrichtung 5, die als die Zustandsschätzvorrichtung agiert, zeigt. Die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 beinhaltet ferner eine Speichereinheit 54. Die Speichereinheit 54 ist eine Festplatte oder ein nicht-flüchtiger Speicher. Die Speichereinheit 54 speichert historische Daten und Zustandsdaten.
20 ist eine Blockansicht, die ein funktionales Aufbaubeispiel der Verwaltungsvorrichtung M zeigt, die als die Zustandsschätzvorrichtung agiert. Die Verwaltungsvorrichtung M beinhaltet ferner eine Speichereinheit 404. Die Speichereinheit 404 ist eine Festplatte oder ein nicht-flüchtiger Speicher. Die Speichereinheit 404 speichert historische Daten und Zustandsdaten. Die anderen Baustrukturen des Energiespeichersystems 101 und des Fernüberwachungssystems 100 sind gleich zu jenen der ersten Ausführungsform.
Wie in der ersten oder der zweiten Ausführungsform führt die Batterieverwaltungsvorrichtung 5 oder die Verwaltungsvorrichtung M als Zustandsschätzvorrichtung den Prozessablauf zum Abschätzen des Zustands der Energiespeicherzelle 61 aus, der in dem Flussdiagramm der 17 oder 18 gezeigt ist. Auch in der vorliegenden Ausführungsform ist es ebenso wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform möglich, einen wahrscheinlichen SOH mit hoher Robustheit für die Energiespeicherzelle 61 abzuschätzen.
In der ersten bis dritten Ausführungsform ist die Energiespeicherzelle 61 die Energiespeichereinrichtung, die als Zielobjekt für das Abschätzen des Zustands dient. Alternativ kann das Fernüberwachungssystem 100 das Energiespeichermodul 6 als die Energiespeichereinrichtung verwenden. Das Fernüberwachungssystem 100 kann gegebenenfalls auch die Bank 4 als die Energiespeichereinrichtung verwenden.
Die Energiespeichereinrichtung als das Zielobjekt zum Abschätzen des Zustands kann eine Energiespeicherzelle oder ein Energiespeichermodul sein, die in einem Fahrzeug verbaut sind. Eine Steuereinheit, etwa eine Motorsteuereinheit (ECU), die in dem Fahrzeug montiert ist, kann als eine Zustandsschätzvorrichtung agieren, oder alternativ kann die Zustandsabschätzung auf Basis einer Cloud-Umgebung realisiert werden. Das Fahrzeug kann eine Energiespeichereinrichtung, eine Zustandsschätzvorrichtung zum Abschätzen des Zustands der Energiespeichereinrichtung und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Schätzergebnisses aufweisen. Alternativ kann das Fahrzeug eine Energiespeichereinrichtung, eine Kommunikationseinrichtung zum Übertragen von Information einschließlich des Zustands der Energiespeichereinrichtung von dem Fahrzeug nach draußen und zum Empfangen des Schätzergebnisses und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Schätzergebnisses aufweisen.
Die vorliegend offenbarten Ausführungsformen sind in jeglicher Hinsicht anschaulich und sollten nicht als beschränkend betrachtet werden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche festgelegt und nicht durch die zuvor beschriebenen Lehren und soll Bedeutungen miteinschließen, die äquivalent zu den Ansprüchen sind und soll auch alle Modifizierungen innerhalb des Bereichs der Ansprüche miteinschließen.
Bezugszeichenliste

100: Fernüberwachungssystem
101: Energiespeichersystem
2: Servervorrichtung
20: Steuereinheit
21: Speichereinheit
4: Bank
5: Batterieverwaltungsvorrichtung
6: Energiespeichermodul
61: Energiespeicherzelle
7: Steuerplatine
M: Verwaltungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006220616 A [0005]

Claims

Ein Zustandsschätzverfahren zum Abschätzen eines Zustands einer Energiespeichereinrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen, durch ein erstes Verfahren, einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die dem Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; Erfassen, durch ein zweites Verfahren, einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; und Abschätzen des Zustands der Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Das Zustandsschätzverfahren nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Verfahren ein Zustand der Energiespeichereinrichtung an einem Zeitpunkt t durch einen Zustand der Energiespeichereinrichtung an einem Zeitpunkt (t-1) beeinflusst wird, und in dem zweiten Verfahren der Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem Zeitpunkt t durch den Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem Zeitpunkt (t-1) nicht beeinflusst wird.
Das Zustandsschätzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Historie, die von der Energiespeichereinrichtung von einem ersten Zeitpunkt zu einem zweiten Zeitpunkt durchlaufen wird, erfasst wird, und in dem ersten Verfahren die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt auf der Grundlage der Historie berechnet wird.
Das Zustandsschätzverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein charakteristischer Wert, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an einem speziellen Zeitpunkt angibt, gemessen wird, und in dem zweiten Verfahren die zweite Wahrscheinlichkeit an dem speziellen Zeitpunkt auf der Grundlage des charakteristischen Werts erfasst wird.
Das Zustandsschätzverfahren nach Anspruch 1, wobei gemäß einem Modell mit einem teilweise beobachtbaren Markov-Entscheidungsprozess die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt unter Anwendung des Zustands der Energiespeichereinrichtung an dem ersten Zeitpunkt einer Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die einer Historie der Energiespeichereinrichtung von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt entspricht, berechnet wird, die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung auf der Grundlage eines charakteristischen Werts erfasst wird, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt angibt, und der Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt aus der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung abgeschätzt wird.
Ein Zustandsschätzverfahren zum Abschätzen eines Zustands einer Energiespeichereinrichtung, mit Abschätzen eines Zustands der Energiespeichereinrichtung an einem zweiten Zeitpunkt unter Anwendung eines Zustands der Energiespeichereinrichtung an einem ersten Zeitpunkt, der in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausgedrückt ist, und unter Anwendung einer Zustandsübergangswahrscheinlichkeit, die einer Historie, die von der Energiespeichereinrichtung von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt durchlaufen wird, oder einem virtuellen Ereignis entspricht.
Das Zustandsschätzverfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Zeitpunkt ein Zeitpunkt in der Zukunft ist.
Eine Zustandsschätzvorrichtung zum Abschätzen eines Zustands einer Energiespeichereinrichtung, wobei die Vorrichtung aufweist: eine erste Erfassungseinheit, die durch ein erstes Verfahren eine erste Wahrscheinlichkeitsverteilung erfasst, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; eine zweite Erfassungseinheit, die durch ein zweites Verfahren eine zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung erfasst, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung in Form einer Wahrscheinlichkeitsverteilung ausdrückt; und eine Schätzeinheit, die den Zustand der Energiespeichereinrichtung auf der Grundlage der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung abschätzt.
Die Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei in dem ersten Verfahren ein Zustand der Energiespeichereinrichtung an einem Zeitpunkt t durch einen Zustand der Energiespeichereinrichtung an einem Zeitpunkt (t-1) beeinflusst ist, und in dem zweiten Verfahren der Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem Zeitpunkt t nicht von dem Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem Zeitpunkt (t-1) beeinflusst ist.
Die Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste Erfassungseinheit die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung auf der Grundlage einer Historie, die von der Energiespeichereinrichtung durchlaufen wird, berechnet.
Die Zustandsschätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die zweite Erfassungseinheit die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung an einem speziellen Zeitpunkt auf der Grundlage eines charakteristischen Werts erfasst, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an dem speziellen Zeitpunkt kennzeichnet.
Die Zustandsschätzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Erfassungseinheit die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt unter Anwendung des Zustands der Energiespeichereinrichtung an dem ersten Zeitpunkt und einer Zustandsübergangswahrscheinlichkeit berechnet, die einer Historie der Energiespeichereinrichtung von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt entspricht, die zweite Erfassungseinheit die zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung an dem zweiten Zeitpunkt auf der Grundlage eines charakteristischen Wertes erfasst, der eine Eigenschaft der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt kennzeichnet, und die Schätzeinheit den Zustand der Energiespeichereinrichtung an dem zweiten Zeitpunkt aus der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung gemäß einem Modell eines teilweise beobachtbaren Markov-Entscheidungsprozesses abschätzt.