JP2019023853A - ニューラルネットワーク、蓄電システム、車両、及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ニューラルネットワークと、蓄電池と、を有し、ニューラルネットワークは、入力層と、出力層と、入力層と出力層との間に配置される一または複数の層数の隠れ層と、を有し、所定の隠れ層は、前層の隠れ層または入力層に対して所定の重み係数で結合され、かつ次層の隠れ層または出力層に対して所定の重み係数で結合され、蓄電池において、蓄電池の電圧と、電圧が取得された時刻と、が組データとして測定され、入力層には、時刻を変えて複数測定された組データが与えられ、出力層から出力される信号に応じて、蓄電池の動作条件が変更される蓄電システム。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、蓄電池のパラメータをニューラルネットワークへ入力し、蓄電池の状態の解析を行う一例について説明する。
本発明の一態様のニューラルネットワークは、蓄電池の動作条件を変更するか、否か、の判断を行うための学習を行うことが好ましい。蓄電池の動作条件の変更とは例えば、蓄電池の動作を停止することを指す。あるいは、蓄電池の充電、または放電の速度を変更することを指す。例えば蓄電池の充電、または放電の電流の大きさの上限を変更することを指す。あるいは、蓄電池の充電、または放電の電圧を変更することを指す。例えば蓄電池の充電、または放電の電圧の上限または下限を変更することを指す。
次に、学習を行ったニューラルネットワークNNを用いて、蓄電池の状態における解析を行う。
本実施の形態では、ニューラルネットワークNNの構成の一例を示す。
本実施の形態は、上記実施の形態に示すニューラルネットワークに適用可能なアナログ積和演算回路の具体例について説明を行う。
次に、積和演算回路MACの動作例について説明する。
時刻T01から時刻T02までの間において、配線WL[1]に高レベル電位(図14ではHighと表記している。)が印加され、配線WL[2]に低レベル電位(図14ではLowと表記している。)が印加されている。加えて、配線WDには接地電位(図14ではGNDと表記している。)よりもVPR−VW[1]大きい電位が印加され、配線WDrefには接地電位よりもVPR大きい電位が印加されている。更に、配線CL[1]、及び配線CL[2]にはそれぞれ基準電位(図14ではREFPと表記している。)が印加されている。
時刻T02から時刻T03までの間において、配線WL[1]に低レベル電位が印加される。このとき、メモリセルAM[1]、及びメモリセルAMref[1]のそれぞれのトランジスタTr11のゲートに低レベル電位が印加されるため、メモリセルAM[1]、及びメモリセルAMref[1]のそれぞれのトランジスタTr11は非導通状態となる。
時刻T03から時刻T04までの間において、配線WL[1]に低レベル電位が印加され、配線WL[2]に高レベル電位が印加されている。加えて、配線WDには接地電位よりもVPR−VW[2]の分だけ大きい電位が印加され、配線WDrefには接地電位よりもVPR大きい電位が印加されている。更に、時刻T02以前から引き続き、配線CL[1]、及び配線CL[2]には、それぞれ基準電位が印加されている。
ここで、時刻T04から時刻T05までの間における、配線BL及び配線BLrefに流れる電流について説明する。
時刻T05から時刻T06までの間において、配線CL[1]に基準電位よりもVX[1]高い電位が印加される。このとき、メモリセルAM[1]、及びメモリセルAMref[1]のそれぞれの容量素子C1の第2端子に、電位VX[1]が印加されるため、トランジスタTr12のゲートの電位が上昇する。
時刻T06から時刻T07までの間において、配線CL[1]には接地電位が印加されている。このとき、メモリセルAM[1]、及びメモリセルAMref[1]のそれぞれの容量素子C1の第2端子に、接地電位が印加されるため、ノードNM[1]、及びノードNMref[1]の電位は、それぞれ時刻T04から時刻T05までの間の電位に戻る。
時刻T07から時刻T08までの間において、配線CL[1]に基準電位よりもVX[1]高い電位が印加され、配線CL[2]に基準電位よりもVX[2]高い電位が印加される。このとき、メモリセルAM[1]、及びメモリセルAMref[1]のそれぞれの容量素子C1の第2端子に電位VX[1]が印加され、メモリセルAM[2]、及びメモリセルAMref[2]のそれぞれの容量素子C1の第2端子に電位VX[2]が印加される。このため、メモリセルAM[1]、メモリセルAM[2]、メモリセルAMref[1]、及びメモリセルAMref[2]のそれぞれのトランジスタTr12のゲートの電位が上昇する。
時刻T08から時刻T09までの間において、配線CL[1]、及び配線CL[2]には基準電位が印加されている。このとき、メモリセルAM[1]、メモリセルAM[2]、メモリセルAMref[1]、及びメモリセルAMref[2]のそれぞれの容量素子C1の第2端子に、基準電位が印加されるため、ノードNM[1]、ノードNM[2]、ノードNMref[1]、及びノードNMref[2]の電位は、それぞれ時刻T06から時刻T07までの間の電位に戻る。
本実施の形態では、蓄電池を複数有する蓄電システムについて、説明する。
本実施の形態では、二次電池の一例について説明する。
次に円筒型の二次電池の例について図17を参照して説明する。円筒型の二次電池700は、図17(A)に示すように、上面に正極キャップ(電池蓋)701を有し、側面および底面に電池缶(外装缶)702を有している。これら正極キャップ701と電池缶(外装缶)702とは、ガスケット(絶縁パッキン)710によって絶縁されている。
本実施の形態では、車両に本発明の一態様である蓄電システムを搭載する例を示す。車両として例えば自動車、二輪車、自転車、等が挙げられる。
本実施の形態では、先の実施の形態で示した蓄電システムを電子機器に実装する例を説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態に記載の半導体装置の一形態を、図24および図25を用いて説明する。
図24は半導体装置100の一例を示す断面模式図である。半導体装置100は、トランジスタ300と、トランジスタ200、および容量素子140を有する。トランジスタ200はトランジスタ300の上方に設けられ、容量素子140はトランジスタ300、およびトランジスタ200の上方に設けられている。
また、本実施の形態の変形例の一例を、図25に示す。
本実施の形態では、実施の形態8に示すトランジスタ200およびトランジスタ201の詳細について、図26及び図27を用いて説明を行う。
まず、図24に示すトランジスタ200の詳細について説明を行う。
トランジスタ200を形成する基板としては、例えば、絶縁体基板、半導体基板または導電体基板を用いればよい。絶縁体基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、安定化ジルコニア基板(イットリア安定化ジルコニア基板など)、樹脂基板などがある。また、半導体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどの半導体基板、または炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、酸化ガリウムからなる化合物半導体基板などがある。さらには、前述の半導体基板内部に絶縁体領域を有する半導体基板、例えばSOI(Silicon On Insulator)基板などがある。導電体基板としては、黒鉛基板、金属基板、合金基板、導電性樹脂基板などがある。または、金属の窒化物を有する基板、金属の酸化物を有する基板などがある。さらには、絶縁体基板に導電体または半導体が設けられた基板、半導体基板に導電体または絶縁体が設けられた基板、導電体基板に半導体または絶縁体が設けられた基板などがある。または、これらの基板に素子が設けられたものを用いてもよい。基板に設けられる素子としては、容量素子、抵抗素子、スイッチ素子、発光素子、記憶素子などがある。
絶縁体としては、絶縁性を有する酸化物、窒化物、酸化窒化物、窒化酸化物、金属酸化物、金属酸化窒化物、金属窒化酸化物などがある。
導電体404a、導電体404b、導電体310a、導電体310b、導電体450a、導電体450b、導電体451aおよび導電体451bとしては、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ルテニウムなどから選ばれた金属元素を1種以上含む材料を用いることができる。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される、電気伝導度が高い半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。
次に、図25に示すトランジスタ201の詳細について説明を行う。
82 負極
83 固体電解質層
84 基板
85 配線電極
86 配線電極
87 正極活物質
88 負極活物質
100 半導体装置
105 絶縁体
110 導電体
112 導電体
120 導電体
130 蓄電システム
131 制御回路
135 蓄電池
135_k 蓄電池
135_m 蓄電池
135_S 蓄電池
135_1 蓄電池
135_2 蓄電池
135_3 蓄電池
135_4 蓄電池
137 保護回路
137_S 保護回路
137_2 保護回路
140 容量素子
141 スイッチ群
142 スイッチ群
144 抵抗素子
145 抵抗素子
146 容量素子
147 トランジスタ
148 トランジスタ
149 集積回路
150 絶縁体
156 導電体
160 絶縁体
166 導電体
200 トランジスタ
201 トランジスタ
214 絶縁体
216 絶縁体
218 導電体
220 絶縁体
222 絶縁体
224 絶縁体
225 絶縁体
230 酸化物
246 導電体
248 導電体
280 絶縁体
282 絶縁体
286 絶縁体
300 トランジスタ
310 導電体
310a 導電体
310b 導電体
311 基板
313 半導体領域
314a 低抵抗領域
314b 低抵抗領域
315 絶縁体
316 導電体
320 絶縁体
322 絶縁体
324 絶縁体
326 絶縁体
328 導電体
330 導電体
350 絶縁体
352 絶縁体
354 絶縁体
356 導電体
360 絶縁体
362 絶縁体
364 絶縁体
366 導電体
370 絶縁体
372 絶縁体
374 絶縁体
376 導電体
380 絶縁体
382 絶縁体
384 絶縁体
386 導電体
404 導電体
404a 導電体
404b 導電体
405 導電体
405a 導電体
405b 導電体
406 金属酸化物
406a 金属酸化物
406b 金属酸化物
406c 金属酸化物
412 絶縁体
413 絶縁体
418 絶縁体
419 絶縁体
420 絶縁体
426a 領域
426b 領域
426c 領域
440 導電体
440a 導電体
440b 導電体
450a 導電体
450b 導電体
451a 導電体
451b 導電体
452a 導電体
452b 導電体
500 二次電池
510 正極リード電極
511 負極リード電極
601 疑似異常発生スイッチ
602 エミュレータ
603 コントローラIC
604 OS−LSI推論チップ
605 ディスプレイ
700 二次電池
701 正極キャップ
702 電池缶
703 正極端子
704 正極
705 セパレータ
706 負極
707 負極端子
708 絶縁板
709 絶縁板
710 ガスケット
711 PTC素子
712 安全弁機構
7100 携帯表示装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 操作ボタン
7104 蓄電池
7200 携帯情報端末
7201 筐体
7202 表示部
7203 バンド
7204 バックル
7205 操作ボタン
7206 入出力端子
7207 アイコン
7300 無人航空機
7301 蓄電池システム
7302 ローター
7303 カメラ
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 蓄電池
8000 表示装置
8001 筐体
8002 表示部
8003 スピーカ部
8004 制御回路
8021 充電装置
8022 ケーブル
8024 蓄電システム
8100 照明装置
8101 筐体
8102 光源
8103 制御回路
8104 天井
8200 室内機
8201 筐体
8202 送風口
8203 制御回路
8204 室外機
8230 ソーラーパネル
8231 配線
8240 充電装置
8250 自動車
8251 蓄電池
8300 蓄電システム
8301 充電装置
8302 スマートフォン
8400 自動車
8401 ヘッドライト
8406 電気モーター
8500 自動車
8600 スクータ
8601 サイドミラー
8602 蓄電システム
8603 方向指示灯
8604 座席下収納
8700 電動自転車
8701 蓄電池
8702 電池パック
8703 表示部
8710 電動二輪車
8711 蓄電池
8712 表示部
8713 ハンドル
9600 タブレット型端末
9625 スイッチ
9626 スイッチ
9627 電源スイッチ
9628 操作スイッチ
9629 留め具
9630 筐体
9630a 筐体
9630b 筐体
9631 表示部
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 蓄電体
9636 DCDCコンバータ
9637 コンバータ
9640 可動部
Claims (13)
- ニューラルネットワークと、蓄電池と、を有し、
前記ニューラルネットワークは、入力層と、出力層と、前記入力層と出力層との間に配置される一または複数の層数の隠れ層と、を有し、
所定の前記隠れ層は、前層の前記隠れ層または前記入力層に対して所定の重み係数で結合され、かつ次層の前記隠れ層または前記出力層に対して所定の重み係数で結合され、
前記蓄電池において、前記蓄電池の電圧と、前記電圧が取得された時刻と、が組データとして測定され、
前記入力層には、前記時刻を変えて複数測定された前記組データが与えられ、
前記出力層から出力される信号に応じて、前記蓄電池の動作条件が変更される蓄電システム。 - 請求項1において、
前記組データとして、外部から前記蓄電池に充電される電流が測定される、蓄電システム。 - 請求項1または請求項2において、
前記組データとして、前記蓄電池の温度が測定される、蓄電システム。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかにおいて、
前記蓄電池において測定される前記組データは、前記蓄電池の充電を行う期間において測定され、
前記出力層から第1の信号が出力される場合には、前記蓄電池の動作が停止される蓄電システム。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかにおいて、
前記蓄電池において測定される前記組データは、前記蓄電池の充電を行なう期間において測定され、
前記出力層から第1の信号が出力される場合には、前記蓄電池の前記充電が停止され、
前記出力層から第2の信号が出力される場合には、前記充電が続けられる蓄電システム。 - ニューラルネットワークと、n個の蓄電池(nは2以上の整数)と、を有し、
前記ニューラルネットワークは、入力層と、出力層と、前記入力層と出力層との間に配置される一または複数の層数の隠れ層と、を有し、
所定の前記隠れ層は、前層の前記隠れ層または前記入力層に対して所定の重み係数で結合され、かつ次層の前記隠れ層または前記出力層に対して所定の重み係数で結合され、
前記n個の蓄電池のうち、第1乃至第(n−1)の蓄電池は電気的に直列に接続され、
前記入力層には、前記第1乃至前記第(n−1)の蓄電池のそれぞれにおいて測定された組データが与えられ、
前記組データとしては、前記第1乃至前記第(n−1)の蓄電池のそれぞれにおいて、電圧と、前記電圧が取得された時刻と、が測定され、
前記出力層から出力される信号に応じて、前記第1の蓄電池は蓄電池の動作が停止され、前記第nの蓄電池は前記第1の蓄電池に置き換えて、前記第2乃至前記第(n−1)の蓄電池と電気的に直列に接続される蓄電システム。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記ニューラルネットワークは、第1の回路を有し、
前記第1の回路は、積和演算を行う機能を有し、
前記第1の回路は、第1のトランジスタと、容量と、第2のトランジスタと、を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記容量の一方の電極、及び、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのチャネル形成領域は金属酸化物を有し、
前記金属酸化物はインジウムと、元素Mと、を有し、
前記元素Mは、アルミニウム、ガリウム、スズ、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステンより選ばれる一以上であり、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方には、アナログデータに応じた電位が保持される蓄電システム。 - 請求項7において、
前記第2のトランジスタのチャネル形成領域はシリコンを有する蓄電システム。 - 請求項7において、
前記第2のトランジスタのチャネル形成領域は第2の金属酸化物を有し、
前記第2の金属酸化物はインジウムと、元素Mと、を有し、
前記元素Mは、アルミニウム、ガリウム、スズ、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステンより選ばれる一以上である蓄電システム。 - 蓄電池と、第1の回路と、を有し、
前記蓄電池の電圧と、前記電圧が取得された時刻と、が組データとして測定され、
前記蓄電池において測定される前記組データは、前記蓄電池の充電を行う期間において測定され、
前記時刻を変えて複数測定された前記組データが第1の回路に入力され、
前記第1の回路は、前記組データに応じて前記蓄電池の動作条件を変更する蓄電システム。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の蓄電システムを有する車両。
- 請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の蓄電システムを有する電子機器。
- 入力層と、出力層と、前記入力層と出力層との間に配置される一または複数の層数の隠れ層と、を有し、
所定の前記隠れ層は、前層の前記隠れ層または前記入力層に対して所定の重み係数で結合され、かつ次層の前記隠れ層または前記出力層に対して所定の重み係数で結合され、
第1の値と、前記第1の値が取得された時刻と、が組データとして測定され、
前記入力層には、前記時刻を変えて複数測定された前記組データが与えられ、
前記出力層から前記入力層に与えられる前記組データに応じた第2の値が出力され、
第1の回路を有し、
前記第1の回路は、積和演算を行う機能を有し、
前記第1の回路は、第1のトランジスタと、容量と、第2のトランジスタと、を有し、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記容量の一方の電極、及び、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのチャネル形成領域は金属酸化物を有し、
前記金属酸化物はインジウムと、元素Mと、を有し、
前記元素Mは、アルミニウム、ガリウム、スズ、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステンより選ばれる一以上であり、
前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方には、アナログデータに応じた電位が保持されるニューラルネットワーク。
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