JP2014068434A - System and method for determining battery abnormality - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池異常判断システム及び方法に関する。 The present invention relates to a battery abnormality determination system and method.
従来、車両の電池情報をセンターへ送信し、センターにて電池情報を解析して電池状態を判断すると共に、判断された電池情報の1つである電池劣化度に応じて各種処理を行う電池情報管理システムが提案されている。このシステムは、センターにて劣化度に応じた修正プログラムを配信したり、寿命を超えた電池には交換を促すメッセージを配信したりする(特許文献1参照)。 Conventionally, the battery information of the vehicle is transmitted to the center, the battery information is analyzed at the center to determine the battery state, and the battery information is subjected to various processes according to the battery deterioration degree which is one of the determined battery information. A management system has been proposed. In this system, a correction program corresponding to the degree of deterioration is distributed at the center, or a message prompting replacement is distributed to a battery that has exceeded its life (see Patent Document 1).
しかし、従来において送信される電池情報には、電池の体積変化(電極の膨張やガス発生による体積変化)が考慮されていない。このため、電池体積に基づく異常状態について検出することができない。 However, battery information transmitted conventionally does not take into account changes in the volume of the battery (electrode expansion or volume change due to gas generation). For this reason, an abnormal state based on the battery volume cannot be detected.
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電池体積に基づく異常状態について検出することが可能な電池異常判断システム及び方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a battery abnormality determination system and method capable of detecting an abnormal state based on the battery volume. It is in.
本発明の電池異常判断システム及び方法は、複数の電動車両において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、各電池容量維持率区分、及び各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶し、この区分毎に平均値や標準偏差という体積統計値を求め、体積統計値から特定の電動車両の電池体積が異常であるか判断する。 In the battery abnormality determination system and method of the present invention, each of the information on the battery capacity maintenance rate and the average battery temperature acquired in the plurality of electric vehicles belongs to each of the battery capacity maintenance rate categories and each of the average battery temperature categories. Whether the battery volume of a specific electric vehicle is abnormal is determined from the volume statistic, and the volume statistic such as the average value or standard deviation is obtained for each categorization. to decide.
本発明によれば、電池体積は、電池容量維持率が低下するほど増加する傾向にあり、平均電池温度が上昇するほど増加する傾向にある。このような傾向は電池使用時において通常的に発生するものであり、このような傾向内に収まる電池体積は正常である。一方、例えば電極の膨張やガス発生による体積変化については、上記傾向の範囲を逸脱して体積が変化してしまうこととなる。よって、電池体積の情報を属する区分毎に多く記憶することで、通常的に発生する傾向を捉えた電池体積の情報を集めることとなる。そして、多くの電池体積が正常であると仮定すると、区分毎の体積統計値は、正常な電池体積の統計値といえ、これに基づいて特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断することができる。従って、電池体積に基づく異常状態について検出することができる。 According to the present invention, the battery volume tends to increase as the battery capacity retention rate decreases, and tends to increase as the average battery temperature increases. Such a tendency is normally generated when the battery is used, and the battery volume that falls within such a tendency is normal. On the other hand, for example, volume change due to electrode expansion or gas generation deviates from the above tendency range and the volume changes. Therefore, by storing a large amount of battery volume information for each category, battery volume information that captures the tendency that normally occurs is collected. Assuming that many battery volumes are normal, the volume statistic value for each category is a statistic value of the normal battery volume, and based on this, whether or not the battery volume of a specific electric vehicle is abnormal Can be judged. Therefore, it is possible to detect an abnormal state based on the battery volume.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る電池異常判断システムを示す構成図である。図1に示すように、電池異常判断システム1は、自車両(特定車両)20に搭載される電池21が異常状態であるかを判断するものであって、複数の車両10,20と、センター側装置30とにより構成されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a battery abnormality determination system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the battery abnormality determination system 1 determines whether or not a
複数の車両10,20は、それぞれ電池11,21と、取得部(取得手段)12,22と、送受信部13,23と、判断部(判断手段)14,24と、提示部15,25とを備えており、モータを動力源とし、電池11,21の電力によりモータを駆動して走行を行う電動車両である。電池11,21は、モータに電力を供給すると共に、下り坂などの回生時には充電を行うリチウムイオン電池等の二次電池である。
The plurality of
取得部12,22は、電池体積、電池容量維持率(初期の電池の満充電容量に対する現在の電池の満充電容量の割合)、及び平均電池温度の情報を取得するものである。具体的に取得部12,22は、電池11,21に取り付けられた歪みゲージ、圧力センサ、及び変位センサなどの信号に基づいて、電池11,21の膨張等を検知して電池11,21の体積の情報を取得する。また、取得部12,22は、充電時における充電容量や、満充電後の電池電圧等から電池容量維持率を算出して取得する。さらに、取得部12,22は、電池11,21に設けられる温度センサの信号を積算して平均化することにより、平均電池温度を算出して取得する。
The
なお、平均電池温度は、車両10,20の使用開始時(納車時など)から現在までの温度の平均であることが好ましい。長期に亘る平均温度を取得することにより、以下に示す電池11,21の異常判断において精度の向上を図ることができるからである。
The average battery temperature is preferably an average of temperatures from the start of use of the
送受信部13,23は、センター側装置30と通信を行うものであって、取得部12,22にて取得した情報をセンター側装置30に送信するものである。また、送受信部13,23は、センター側装置30からの情報を受信する機能を有している。
The transmission /
特に本実施形態においてセンター側装置30は、車両10,20の電池11,21が異常である否かを判断するための体積統計値(又は適正体積範囲)を算出する構成となっており、送受信部13,23は、この情報を受信するようになっている。
In particular, in the present embodiment, the
判断部14,24は、送受信部13,23にて受信された体積統計値(又は適正体積範囲)の情報と、取得部12,22にて取得した電池体積との情報とを比較し、電池11,21が異常状態であるか否かを判断するものである。
The
提示部15,25は、例えば画像表示部と音声出力部とにより構成され、各種情報をユーザに提示するものであって、特に本実施形態では判断部14,24により判断された電池異常の判断結果を表示したり音声出力したりする機能を有するものである。これにより、ユーザは、電池11,21が異常状態であるか否かを知ることができ、電池11,21を交換すべきであるかなどを判断することができる。
The
センター装置30は、電池11,21が異常である否かを判断するための体積統計値(又は適正体積範囲)を算出等するものであって、送受信部31と、記憶部(記憶手段)32と、算出部(算出手段)33とを備えている。
The
送受信部31は、複数の車両10,20の送受信部13,23からの情報を受信すると
共に、複数の車両10,20の送受信部13,23に対して情報送信するものである。特に本実施形態において送受信部31は、複数の車両10,20の取得部12,22にて取得された電池体積、電池容量維持率、及び平均電池温度の情報を受信する。
The transmission /
記憶部32は、送受信部31にて受信された情報を記憶するものである。図2は、図1に示した記憶部32の記憶内容を示す図である。図2に示すように、記憶部32は、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分(各セル容量の区分)と、所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分(各セル温度の区分)とのそれぞれにおいて、電池体積の情報を記憶するようになっている。
The
このような記憶部32は、送受信部31にて情報を受信すると、受信した車両10,20の電池容量維持率がどの区分に属するか、及び、平均電池温度がどの区分に属するかを判定し、属する区分に電池体積の情報を記憶する。そして、他の車両10,20についても送受信部31にて情報を受信すると、属する区分毎に電池体積の情報を順次記憶していく。
When the
具体的に説明すると、セル容量がC1であり、セル温度がT1であり、電池体積V1である電池11,21の情報が受信されたとすると、記憶部32は、カテゴリ「C1T1」の区分に対して電池体積V1と記憶する。同様に、記憶部32は、セル容量がC1であり、セル温度がT1であり、電池体積V2である電池11,21の情報が受信されたとすると、カテゴリ「C1T1」の区分に対して電池体積V2と記憶する。さらに、記憶部32は、セル容量がC2であり、セル温度がT2であり、電池体積V3である電池11,21の情報が受信されたとすると、カテゴリ「C2T2」の区分に対して電池体積V3と記憶する。
More specifically, assuming that the cell capacity is C1, the cell temperature is T1, and the information of the
図3は、平均セル温度及び容量維持率とセル体積増加量との相関を示すグラフである。図3に示すように、セル体積は、平均セル温度が高くなるほど増加する傾向にあることがわかる。また、セル体積は、容量維持率が低くなるほど増加する傾向にあることがわかる。このため、本実施形態において記憶部32は、各電池容量維持率区分と各平均電池温度区分とに分けて、電池体積の情報を記憶している。
FIG. 3 is a graph showing the correlation between the average cell temperature and capacity retention rate and the cell volume increase. As shown in FIG. 3, it can be seen that the cell volume tends to increase as the average cell temperature increases. It can also be seen that the cell volume tends to increase as the capacity retention rate decreases. For this reason, in the present embodiment, the
詳細に説明すると、正常な電池11,21において容量維持率が低くなり、平均電温度が高くなると体積は増加する。一方、正常な電池11,21において容量維持率が高くなり、平均電温度が低くなると体積の増加は小さくなる。このように、同じ正常な電池11,21であっても、容量維持率や平均電池温度によって体積が異なってくることとなり、単純に体積のみから、電池11,21が異常状態であるか否かを判断してしまうと、誤った判断結果となってしまう可能性が高まる。よって、本実施形態では、各電池容量維持率区分と各平均電池温度区分とに分けて電池体積の情報を記憶することで、容量維持率及び温度毎に正常な電池11,21の体積データを蓄積していき、誤った判断を行わないようにしている。
More specifically, the capacity retention rate of the
算出部33は、記憶部32において属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、属する区分それぞれについて算出するものである。例えばカテゴリ「C1T1」には電池体積V1,V2の情報が記憶されているため、算出部33は、電池体積V1,V2について平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を算出することとなる。
The
より詳細に算出部33は、体積統計値から電池体積の適正体積範囲を算出する。ここで、体積統計値が或る値αである場合、適正体積範囲は、例えばα±βなどに設定される。
In more detail, the
以上のように算出部33が体積統計値や適正体積範囲を算出した後、送受信部31は、この情報を自車両20(特定車両)に送信する。より詳細に自車両20の電池21のセル容量がC1〜C2であり、セル温度がT1〜T2である場合、送受信部31は、カテゴリ「C1T1」の体積統計値や適正体積範囲の情報を送信する。また、送受信部31は、自車両20の電池21のセル容量又はセル温度が異なる場合、そのカテゴリの体積統計値や適正体積範囲の情報を送信することとなる。すなわち、センター側装置30は、複数の車両10,20からの情報を記憶すると共に、電池の異常判断を行う自車両20については自車両20の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における体積統計値や適正体積範囲の情報を送信することとなる。
After the
送受信部23が体積統計値や適正体積範囲の情報を受信すると、判断部24は、自車両20の電池体積の情報と、受信した体積統計値や適正体積範囲の情報から、自車両20の電池21が異常であるか否かを判断する。
When the transmission /
自車両20が適正体積範囲の情報を受信していた場合、判断部24は、自車両20の電池体積が適正体積範囲内に収まる場合に電池21が正常であると判断し、適正体積範囲内に収まらない場合に電池21が異常であると判断する。
When the
ここで、電池21に電極の膨張やガス発生による異常(体積変化)が発生している場合、記憶部32とは大きくかけ離れた電池体積となってしまう。よって、判断部24は、記憶部32に記憶される体積統計値や適正体積範囲の情報から電池21の異常を判断できることとなる。
Here, when an abnormality (volume change) due to electrode expansion or gas generation occurs in the
なお、記憶部32には電極の膨張やガス発生による異常(体積変化)が発生しているときの電池体積の情報についても記憶されてしまうが、記憶される情報の多くが正常な電池11,21の情報であることから、算出部33において平均処理や標準偏差処理が行われることにより、その影響は少なくなり電池21の異常判断を支障なく行うことができる。
The
また、例えば送受信部13,23において、電池体積の情報に閾値を設け、あまりに電池体積が異常値となっている場合には、そもそもセンター側装置30に電池体積の情報を送信しないようにしてもよい。加えて、その閾値は、センター側装置30から受信した体積統計値や適正体積範囲に基づいて設定されてもよい。
Further, for example, in the transmission /
次に、本実施形態に係る電池異常判断方法について説明する。図4は、本実施形態に係る電池異常判断方法を示すフローチャートである。図4に示すように、まず取得部12,22は、搭載されている電池11,21の全セルの体積を測定する(S1)。
Next, a battery abnormality determination method according to this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a battery abnormality determination method according to this embodiment. As shown in FIG. 4, first, the
次に、取得部11,21はセル容量(容量維持率)及び平均電池温度の情報を取得し、送受信部13,23は、全セルの体積、セル容量(容量維持率)及び平均電池温度の情報をセンター側装置30に送信する(S2)。
Next, the
その後、センター側装置30はステップS2にて送信された情報を受信して上記した記憶及び算出の処理を行い、自車両20の送受信部23は、適正体積範囲の情報を受信する(S3)。なお、ステップS3の処理では適正体積範囲の情報に代えて、又は適正体積範囲の情報と共に、体積統計値の情報を受信してもよい。また、ステップS3にて受信される情報は、図2に示す区分のうち自車両20が属する区分における適正体積範囲の情報である。
Thereafter, the center-
そして、自車両20の判断部24は、ステップS3にて受信された適正体積範囲の情報に基づいて、自車両20の電池21が異常であるか否かを判断する(S4)。このとき、
判断部24は、適正体積範囲から逸脱したセルが存在するか否かに基づいて電池21が異常であるか否かを判断する。
And the
The
適正体積範囲から逸脱したセルが存在しないと判断した場合(S4:NO)、判断部24は、提示部25に対して正常信号を送信する(S5)。そして、図4に示す処理は終了する。なお、ステップS5では正常信号であるため、ユーザに対して提示する必要性が少ないことから、正常である旨の提示を行っていないが、特にこれに限らず、正常である旨の提示を行ってもよい。
When it is determined that there is no cell deviating from the appropriate volume range (S4: NO), the
一方、適正体積範囲から逸脱したセルが存在すると判断した場合(S4:NO)、判断部24は、提示部25に対して不良信号及び不良セルの情報を送信する(S6)。これにより、提示部25は、電池21が異常である旨と異常セルの情報を提示すると共に、アラーム出力を行う(S7)。そして、図4に示す処理は終了する。
On the other hand, when it is determined that there is a cell deviating from the appropriate volume range (S4: NO), the
このようにして、本実施形態に係る電池異常判断システム1及び方法によれば、複数の車両10,20において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、各電池容量維持率区分、及び各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶し、この区分毎に平均値や標準偏差という体積統計値を求め、体積統計値から特定の電動車両の電池体積が異常であるか判断する。ここで、電池体積は、電池容量維持率が低下するほど増加する傾向にあり、平均電池温度が上昇するほど増加する傾向にある。このような傾向は電池使用時において通常的に発生するものであり、このような傾向内に収まる電池体積は正常である。一方、例えば電極の膨張やガス発生による体積変化については、上記傾向の範囲を逸脱して体積が変化してしまうこととなる。よって、電池体積の情報を属する区分毎に多く記憶することで、通常的に発生する傾向を捉えた電池体積の情報を集めることとなる。そして、多くの電池体積が正常であると仮定すると、区分毎の体積統計値は、正常な電池体積の統計値といえ、これに基づいて自車両20の電池体積が異常であるか否かを判断することができる。従って、電池体積に基づく異常状態について検出することができる。
Thus, according to the battery abnormality determination system 1 and the method according to the present embodiment, each of the information on the battery capacity maintenance rate and the average battery temperature acquired in the plurality of
また、体積統計値に基づく電池体積の適正体積範囲を算出し、適正体積範囲内であるかに基づいて自車両20の電池体積が異常であるか否かを判断するため、適正体積範囲内であるか否かという簡易な比較処理にて異常判断できることとなり、センター側装置30のように大掛かりな装置でなく車載装置にて異常判断を行うことができ、異常判断について車両側にて実行させることができる。
Moreover, in order to determine whether or not the battery volume of the
また、平均温度は車両10,20の使用開始時から現在までの温度の平均であるため、長期に亘る平均温度により電池体積に与える影響を考慮することができる。
In addition, since the average temperature is an average of the temperatures from the start of use of the
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば本実施形態において判断部14,24は、各車両10,20に備えられているが、これに限らず、センター側装置30に備えられていてもよい。また、算出部33についてもセンター側装置30に限らず、各車両10,20に備えられていてもよい。
As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present embodiment, the
1…電池異常判断システム
10…車両
11…電池
12…取得部(取得手段)
13…送受信部
14…判断部(判断手段)
15…提示部
20…自車両(特定の電動車両)
21…電池
22…取得部(取得手段)
23…送受信部
24…判断部(判断手段)
25…提示部
30…センター側装置
31…送受信部
32…記憶部(記憶手段)
33…算出部(算出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery
13. Transmission /
15 ...
21 ...
23: Transmission /
25 ...
33... Calculation unit (calculation means)
Claims (4)
電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報を取得する取得手段と、
複数の電動車両の前記取得手段において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分、及び所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段において前記属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、前記属する区分それぞれについて算出する算出手段と、
特定の電動車両の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における前記算出手段により算出された体積統計値に基づいて、特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断する判断手段と、
を備えることを特徴とする電池異常判断システム。 A battery abnormality determination system for determining whether a battery mounted on an electric vehicle is in an abnormal state,
An acquisition means for acquiring information on battery volume, battery capacity retention rate, and average battery temperature;
Each of the information on the battery capacity maintenance rate and the average battery temperature acquired by the acquisition means of a plurality of electric vehicles is divided into a predetermined range and each average battery temperature is divided into a predetermined range. A storage means for determining which of the sections belongs, and storing information on the battery volume for each of the sections;
Calculating means for calculating at least one volume statistical value of the average value and standard deviation of the battery volume stored for each of the classifications belonging to the storage means for each of the classifications;
Determination means for determining whether or not the battery volume of a specific electric vehicle is abnormal based on the volume statistics calculated by the calculation means in the category to which the battery capacity maintenance rate of the specific electric vehicle and the average battery temperature belong When,
A battery abnormality determination system comprising:
前記判断手段は、特定の電動車両の電池体積が前記適正体積範囲内であるかに基づいて、特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断する
ことを特徴とする請求項1に記載の電池異常判断システム。 The calculation means calculates an appropriate volume range of the battery volume based on the volume statistics,
The determination means determines whether or not the battery volume of the specific electric vehicle is abnormal based on whether or not the battery volume of the specific electric vehicle is within the appropriate volume range. The battery abnormality determination system described in 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の電池異常判断システム。 The battery abnormality determination system according to claim 1, wherein the average temperature is an average of temperatures from the start of use of the vehicle to the present time.
電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報を取得する取得ステップと、
複数の電動車両の取得ステップにおいて取得された電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分、及び所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップにおいて前記属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、前記属する区分それぞれについて算出する算出ステップと、
特定の電動車両の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における前記算出ステップにて算出された体積統計値から、特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断する判断ステップと、
を備えることを特徴とする電池異常判断方法。 A battery abnormality determination method for determining whether a battery mounted on an electric vehicle is in an abnormal state,
An obtaining step for obtaining information on battery volume, battery capacity retention rate, and average battery temperature;
Information on the battery volume, battery capacity maintenance rate, and average battery temperature acquired in the acquisition step of the plurality of electric vehicles is divided into battery capacity maintenance rate categories divided by a predetermined range, and averages divided by a predetermined range. A storage step of determining which of the battery temperature categories belongs, and storing information on the battery volume for each category to which the battery temperature categories belong;
A calculation step of calculating at least one volume statistical value of an average value and a standard deviation of the battery volume stored for each of the belonging categories in the storing step for each of the belonging categories;
A determination step of determining whether or not the battery volume of the specific electric vehicle is abnormal from the volume statistical value calculated in the calculation step in the category to which the battery capacity maintenance rate of the specific electric vehicle and the average battery temperature belong; ,
A battery abnormality determination method comprising:
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