JP2021135114A - Battery monitoring system - Google Patents

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Abstract

To provide a battery monitoring system enabling accuracy of diagnosis for failure of a secondary battery to be improved.SOLUTION: A battery monitoring system 1 monitors a state of a secondary battery 2, and includes a data acquisition unit 10, a calculation unit 20, an extraction unit 40, and a failure determination unit 50. The data acquisition unit 10 acquires a plurality of types of monitoring data for monitoring the secondary battery 2. The calculation unit 20 calculates a feature quantity using the monitoring data. The extraction unit 40 extracts systematic variations of the feature quantity based on change in the feature quantity calculated by the calculation unit 20 during a predetermined period. The failure determination unit 50 determines that the secondary battery 2 has failed when the systematic variations deviate from a predetermined reference range R.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電池監視システムに関する。 The present invention relates to a battery monitoring system.

従来、各種装置の異常を早期に検出するための種々のシステムが知られている。例えば、特許文献1には、ガスエンジン装置から取得した複数種類のセンサデータと、該複数種類のセンサデータから算出した互いの相関係数とを用いて装置の正常状態をモデル化した正常モデルを作成した上で、観測データが正常モデルから所定の程度乖離したときに故障と診断する構成が開示されている。かかる構成では、センサデータに基づいて相関係数を用いて正常状態をモデル化して観測データと比較して診断することで、単に観測データを予め定めた閾値と比較して診断する場合よりも故障の診断精度の向上を図っている。 Conventionally, various systems for early detection of abnormalities in various devices have been known. For example, Patent Document 1 describes a normal model in which a normal state of a device is modeled using a plurality of types of sensor data acquired from a gas engine device and mutual correlation coefficients calculated from the plurality of types of sensor data. After being created, a configuration for diagnosing a failure when the observed data deviates from the normal model by a predetermined degree is disclosed. In such a configuration, the normal state is modeled using the correlation coefficient based on the sensor data and the diagnosis is made by comparing with the observation data. We are trying to improve the diagnostic accuracy of.

特開2017−10263号公報JP-A-2017-10263

本願発明者らは、二次電池では、二次電池の使われ方によって正常状態が変動したり、二次電池から取得したセンサデータが季節の変動などの短周期で変動したりする場合があることを見出した。一方、特許文献1に開示の構成では、診断対象となる装置の正常状態が一意に定まらない場合には、正常モデルを常に更新し続けなければ故障診断の精度が低下する。そして、仮に正常状態を一意に定めた場合には観測データが正常モデルから乖離しやすくなり、正常状態を故障であると誤診断するおそれが高まる。そのため、二次電池に特許文献1に開示の構成を適用した場合、故障診断の精度が低下することが一層懸念される。 The inventors of the present application may fluctuate the normal state of the secondary battery depending on how the secondary battery is used, or the sensor data acquired from the secondary battery may fluctuate in a short cycle such as seasonal fluctuation. I found that. On the other hand, in the configuration disclosed in Patent Document 1, when the normal state of the device to be diagnosed is not uniquely determined, the accuracy of failure diagnosis is lowered unless the normal model is constantly updated. If the normal state is uniquely determined, the observed data tends to deviate from the normal model, and the risk of misdiagnosing the normal state as a failure increases. Therefore, when the configuration disclosed in Patent Document 1 is applied to the secondary battery, there is a further concern that the accuracy of the failure diagnosis will be lowered.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、二次電池の故障診断の精度が向上される電池監視システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a battery monitoring system in which the accuracy of failure diagnosis of a secondary battery is improved.

本発明の一態様は、二次電池(2)の状態を監視する電池監視システム(1)であって、
上記二次電池を監視するための複数種類の監視データを取得するデータ取得部(10)と、
上記監視データを用いて特徴量を算出する算出部(20)と、
上記算出部が算出した上記特徴量の所定期間における変化に基づいて上記特徴量の系統的変動を抽出する抽出部(40)と、
上記系統的変動が所定の基準範囲を逸脱した場合に、上記二次電池が故障したと判定する故障判定部(50)とを備える、電池監視システムにある。
One aspect of the present invention is a battery monitoring system (1) that monitors the state of the secondary battery (2).
A data acquisition unit (10) that acquires a plurality of types of monitoring data for monitoring the secondary battery, and
A calculation unit (20) that calculates features using the above monitoring data, and
An extraction unit (40) that extracts systematic fluctuations of the feature amount based on the change of the feature amount in a predetermined period calculated by the calculation unit, and
The battery monitoring system includes a failure determination unit (50) for determining that the secondary battery has failed when the systematic fluctuation deviates from a predetermined reference range.

本願発明者らは、二次電池から取得した複数種類の監視データを用いて算出した特徴量の所定期間における変化から抽出した系統的変動の起点と、二次電池の初期故障点との間に相関があるとの知見を新たに見出した。そして、上記電池監視システムでは、当該知見に基づいて、二次電池から取得した複数種類の監視データを用いて算出した特徴量の所定期間における変化に基づいて系統的変動を抽出して、当該系統的変動の絶対値が所定の基準範囲を逸脱した場合に二次電池が故障したと判定する。このように、当該系統的変動に基づいて二次電池の状態を監視することにより、二次電池の使われ方や短周期での変動の影響を抑制して、二次電池の故障判定の精度を向上することができる。 The inventors of the present application have set between the starting point of systematic variation extracted from the change of the feature amount calculated from the change in the predetermined period using a plurality of types of monitoring data acquired from the secondary battery and the initial failure point of the secondary battery. We found a new finding that there is a correlation. Then, in the battery monitoring system, based on the knowledge, systematic fluctuations are extracted based on changes in the feature amount calculated using a plurality of types of monitoring data acquired from the secondary battery in a predetermined period, and the system is concerned. When the absolute value of the target fluctuation deviates from the predetermined reference range, it is determined that the secondary battery has failed. In this way, by monitoring the state of the secondary battery based on the systematic fluctuation, the influence of the usage of the secondary battery and the fluctuation in a short cycle can be suppressed, and the accuracy of the failure judgment of the secondary battery can be suppressed. Can be improved.

以上のごとく、本発明によれば、二次電池の故障診断の精度が向上される電池監視システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a battery monitoring system in which the accuracy of failure diagnosis of a secondary battery is improved.

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 The reference numerals in parentheses described in the scope of claims and the means for solving the problem indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. It's not a thing.

実施形態1における、電池監視システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the battery monitoring system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、電池監視システムを搭載した車両の構成を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of a vehicle equipped with a battery monitoring system according to the first embodiment. 実施形態1における、電池監視システムの制御態様を示すフロー図。The flow chart which shows the control mode of the battery monitoring system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、電池監視システムにおいて取得された複数の監視データを示す概念図。The conceptual diagram which shows the plurality of monitoring data acquired in the battery monitoring system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、電池監視システムにおいて算出された特徴量を示す概念図。The conceptual diagram which shows the feature amount calculated in the battery monitoring system in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における、電池監視システムにおいて算出された(a)トレンド成分、(b)季節変動成分及び(c)不規則変動成分の概念図。The conceptual diagram of (a) trend component, (b) seasonal variation component and (c) irregular variation component calculated in the battery monitoring system in the first embodiment. 実施形態1における、二次電池の電池性能の時間変化に示す概念図。The conceptual diagram which shows the time change of the battery performance of the secondary battery in Embodiment 1. FIG. 実施形態2における、電池監視システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the battery monitoring system in Embodiment 2. 実施形態2における、電池監視システムの制御態様を示すフロー図。The flow chart which shows the control mode of the battery monitoring system in Embodiment 2. 実施形態2における、電池監視システムにおいて取得された監視データを示す概念図。The conceptual diagram which shows the monitoring data acquired in the battery monitoring system in Embodiment 2. FIG. 実施形態2における、電池監視システムにおいて算出されたトレンド成分の概念図。The conceptual diagram of the trend component calculated in the battery monitoring system in Embodiment 2. 実施形態3における、電池監視システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the battery monitoring system in Embodiment 3. 実施形態3における、電池監視システムの制御態様を示すフロー図。FIG. 5 is a flow chart showing a control mode of the battery monitoring system according to the third embodiment. 実施形態3における、電池監視システムにおいて取得された複数の監視データを示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a plurality of monitoring data acquired in the battery monitoring system according to the third embodiment. 実施形態3における、電池監視システムにおいて算出されたトレンド成分の概念図。The conceptual diagram of the trend component calculated in the battery monitoring system in Embodiment 3. 実施形態4における、電池監視システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the battery monitoring system in Embodiment 4. 実施形態4における、電池監視システムの制御態様を示すフロー図。FIG. 5 is a flow chart showing a control mode of the battery monitoring system according to the fourth embodiment. 実施形態5における、電池監視システムの構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structure of the battery monitoring system in Embodiment 5. 変形形態1における、電池監視システムの構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structure of the battery monitoring system in the modified form 1. 変形形態2における、電池監視システムの構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structure of the battery monitoring system in the modified form 2.

(実施形態1)
上記電池監視システムの実施形態について、図1〜図7を用いて説明する。
図1に示す本実施形態の電池監視システム1は、二次電池2の状態を監視するものである。
図1に示すように、データ取得部10、算出部20、抽出部40及び故障判定部50を備える。
データ取得部10は、二次電池2を監視するための複数種類の監視データを取得する。
算出部20は、監視データを用いて特徴量を算出する。
抽出部40は、算出部20が算出した特徴量の所定期間における変化に基づいて特徴量の系統的変動を抽出する。
故障判定部50は、系統的変動が所定の基準範囲を逸脱した場合に、二次電池2が故障したと判定する。
(Embodiment 1)
The embodiment of the battery monitoring system will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
The battery monitoring system 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 monitors the state of the secondary battery 2.
As shown in FIG. 1, a data acquisition unit 10, a calculation unit 20, an extraction unit 40, and a failure determination unit 50 are provided.
The data acquisition unit 10 acquires a plurality of types of monitoring data for monitoring the secondary battery 2.
The calculation unit 20 calculates the feature amount using the monitoring data.
The extraction unit 40 extracts the systematic variation of the feature amount based on the change of the feature amount calculated by the calculation unit 20 in a predetermined period.
The failure determination unit 50 determines that the secondary battery 2 has failed when the systematic fluctuation deviates from a predetermined reference range.

以下、本実施形態の電池監視システム1について、詳述する。
本実施形態の電池監視システム1は、図2に示すように、電気自動車やハイブリッド車等の車両100に搭載された電源を構成する二次電池2を監視するものである。本実施形態では、図2に示すように、二次電池2は複数の電池セル21、22、23を組み合わせてなる組電池である。なお、二次電池2は単一の電池セルであってもよい。
Hereinafter, the battery monitoring system 1 of the present embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the battery monitoring system 1 of the present embodiment monitors the secondary battery 2 constituting the power source mounted on the vehicle 100 such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the secondary battery 2 is an assembled battery in which a plurality of battery cells 21, 22, and 23 are combined. The secondary battery 2 may be a single battery cell.

図1に示すデータ取得部10は、当該二次電池2における複数種類の監視データを取得する。監視データとしては、閉回路電圧、充放電電流、SOC(State of charge、充電状態)、電池容量、電池温度、電池周囲の環境温度、積算充電時間、積算放電時間、積算電流などを例示できる。また、組電池の監視データとしては、組電池の総閉回路電圧、組電池内の二次電池の最大及び/又は最小の閉回路電圧、電池温度、SOCなどを例示できる。データ取得部10は、取得しようとする監視データを検知可能なセンサ等とすることができ、例えば、電圧センサ、電流センサ、温度センサなどとすることができ、SOCはこれらの値に基づいて算出して取得することができる。本実施形態では、図2に示すように、車両100に搭載されたBMU(バッテリマネジメントユニット)に備えられた電圧センサ101、電流センサ102及び温度センサ103により、データ取得部10が構成されている。 The data acquisition unit 10 shown in FIG. 1 acquires a plurality of types of monitoring data in the secondary battery 2. Examples of the monitoring data include closed circuit voltage, charge / discharge current, SOC (State of charge), battery capacity, battery temperature, environmental temperature around the battery, integrated charging time, integrated discharging time, integrated current, and the like. Further, as the monitoring data of the assembled battery, the total closed circuit voltage of the assembled battery, the maximum and / or minimum closed circuit voltage of the secondary battery in the assembled battery, the battery temperature, the SOC, and the like can be exemplified. The data acquisition unit 10 can be a sensor or the like capable of detecting the monitoring data to be acquired, for example, a voltage sensor, a current sensor, a temperature sensor, or the like, and the SOC is calculated based on these values. Can be obtained. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the data acquisition unit 10 is composed of the voltage sensor 101, the current sensor 102, and the temperature sensor 103 provided in the BMU (battery management unit) mounted on the vehicle 100. ..

図1に示す格納部11は、書き換え可能な不揮発性メモリからなり、データ取得部10が取得した複数種類の監視データが格納される。本実施形態では、格納部11は、BMUに備えられている。 The storage unit 11 shown in FIG. 1 is composed of a rewritable non-volatile memory, and stores a plurality of types of monitoring data acquired by the data acquisition unit 10. In this embodiment, the storage unit 11 is provided in the BMU.

図1に示す算出部20は、特徴量を算出するための所定のプログラムを実行可能なプロセッサからなる。本実施形態では、算出部20は、車両100の外部に設けられる。なお、車両100に備えられたBMUに搭載されたプロセッサにより当該プログラムを実行させて算出部20を構成してもよい。算出部20は格納部11に格納された複数種類の監視データを用いて二次電池2の特徴量を算出する。当該特徴量は、例えば、監視データの変数間の相関係数とすることができ、本実施形態では当該相関係数として、監視データの共分散逆行列の成分から偏相関係数を算出する。共分散逆行列は、算出部20により複数種類の監視データを変数としてスパース正則化を行うことにより算出することができる。 The calculation unit 20 shown in FIG. 1 includes a processor capable of executing a predetermined program for calculating the feature amount. In the present embodiment, the calculation unit 20 is provided outside the vehicle 100. The calculation unit 20 may be configured by executing the program by a processor mounted on the BMU provided in the vehicle 100. The calculation unit 20 calculates the feature amount of the secondary battery 2 using a plurality of types of monitoring data stored in the storage unit 11. The feature quantity can be, for example, a correlation coefficient between variables of the monitoring data. In the present embodiment, the partial correlation coefficient is calculated from the components of the covariance inverse matrix of the monitoring data as the correlation coefficient. The covariance inverse matrix can be calculated by performing sparse regularization using a plurality of types of monitoring data as variables by the calculation unit 20.

本実施形態における算出部20による特徴量の算出方法として、図4に示すようにデータ取得部10が6種類の監視データX1〜X6を取得する場合について説明する。なお、取得する監視データは2種類以上であれば良く、6種類に限らない。図4に示すように、各監視データX1〜X6は時間の経過と共に変化する。算出部20は、まず、第1の期間P1で取得した監視データX1〜X6を変数としてスパース正則化を行い、共分散逆行列として偏相関係数行列Λを算出する。偏相関係数行列Λは、例えば下記のように表すことができる。 As a method of calculating the feature amount by the calculation unit 20 in the present embodiment, a case where the data acquisition unit 10 acquires six types of monitoring data X1 to X6 will be described as shown in FIG. The monitoring data to be acquired may be of two or more types, and is not limited to six types. As shown in FIG. 4, each monitoring data X1 to X6 changes with the passage of time. First, the calculation unit 20 performs sparse regularization using the monitoring data X1 to X6 acquired in the first period P1 as variables, and calculates the partial correlation coefficient matrix Λ as the covariance inverse matrix. The partial correlation coefficient matrix Λ can be expressed as follows, for example.

Figure 2021135114
Figure 2021135114

上記式において、偏相関係数行列Λの成分λnm(n、m=1〜6)は、監視データXnと監視データXmとの間の偏相関係数を示す。すなわち、λ12は、監視データX1と監視データX2との間の偏相関係数を意味する。また、偏相関係数行列Λは対称行列であるため、上記式において、一部の偏相関係数λを省略して記載してある。さらに、偏相関係数行列Λの、主対角線上の成分は全て1であるため、記載を省略してある。そして、算出部20は、当該偏相関係数行列Λの成分λnm(n、m=1〜6)を特徴量として算出する。特徴量である偏相関係数λnmは、2種類の監視データの相関性が高い場合は1又は−1に近づく。また、相関性が低い場合は0に近づく。そして、図5に示すように、特徴量である偏相関係数λnmは、時間の経過とともに変化する。 In the above equation, the component λnm (n, m = 1 to 6) of the partial correlation coefficient matrix Λ indicates the partial correlation coefficient between the monitoring data Xn and the monitoring data Xm. That is, λ12 means a partial correlation coefficient between the monitoring data X1 and the monitoring data X2. Further, since the partial correlation coefficient matrix Λ is a symmetric matrix, a part of the partial correlation coefficient λ is omitted in the above equation. Further, since all the components on the main diagonal of the partial correlation coefficient matrix Λ are 1, the description is omitted. Then, the calculation unit 20 calculates the component λnm (n, m = 1 to 6) of the partial correlation coefficient matrix Λ as a feature amount. The partial correlation coefficient λnm, which is a feature quantity, approaches 1 or -1 when the correlation between the two types of monitoring data is high. If the correlation is low, it approaches 0. Then, as shown in FIG. 5, the partial correlation coefficient λnm, which is a feature quantity, changes with the passage of time.

本実施形態では、算出部20により算出された特徴量は、図1に示す特徴量記憶部30に記憶される。特徴量記憶部30は、書き換え可能な不揮発性メモリからなる。本実施形態では、特徴量記憶部30は車両100の外部に設けられる。なお、車両100に備えられたBMUが特徴量記憶部30を備えていてもよい。 In the present embodiment, the feature amount calculated by the calculation unit 20 is stored in the feature amount storage unit 30 shown in FIG. The feature quantity storage unit 30 is composed of a rewritable non-volatile memory. In the present embodiment, the feature amount storage unit 30 is provided outside the vehicle 100. The BMU provided in the vehicle 100 may include the feature amount storage unit 30.

図1に示す抽出部40は、特徴量の系統的変動を抽出するための所定のプログラムを実行可能なプロセッサからなる。本実施形態では、抽出部40は、車両100の外部に設けられる。なお、車両100に備えられたBMUに搭載されたプロセッサにより当該プログラムを実行させて抽出部40を構成してもよい。本実施形態では、抽出部40は、特徴量の系統的変動として、時系列解析における要因分解の平滑化処理によりトレンド成分を抽出する。時系列解析における要因分解は公知の方法により行うことができる。また、平滑化処理として、直近の特徴量の平均を計算する移動平均や、現在までの特徴量を基に過去の系統的変動を抽出するカルマン平滑化を採用してもよい。なお、系統的変動を抽出するために用いる特徴量の期間は特に限定されない。 The extraction unit 40 shown in FIG. 1 includes a processor capable of executing a predetermined program for extracting systematic fluctuations in the feature amount. In the present embodiment, the extraction unit 40 is provided outside the vehicle 100. The extraction unit 40 may be configured by executing the program by a processor mounted on the BMU provided in the vehicle 100. In the present embodiment, the extraction unit 40 extracts the trend component by the smoothing process of the factor decomposition in the time series analysis as the systematic variation of the feature amount. Factor decomposition in time series analysis can be performed by a known method. Further, as the smoothing process, a moving average for calculating the average of the latest features or a Kalman smoothing for extracting past systematic fluctuations based on the features up to the present may be adopted. The period of the feature amount used to extract the systematic variation is not particularly limited.

本実施形態では、例えば、特徴量として、偏相関係数行列Λにおける特定の成分である偏相関係数λnmは図5のように示すことができる。そして、抽出部40は、当該偏相関係数λnmに対して、時系列解析における要因分解を行うことにより、図6(a)〜(c)に示すトレンド成分、季節変動成分及び不規則変動成分に分離し、系統的変動としてトレンド成分を抽出する。トレンド成分は長周期の変動を示し、季節変動成分は短周期の変動を示し、不規則変動成分はランダムな変動を示す。 In the present embodiment, for example, as a feature quantity, the partial correlation coefficient λ nm, which is a specific component in the partial correlation coefficient matrix Λ, can be shown as shown in FIG. Then, the extraction unit 40 performs factor decomposition in the time series analysis on the partial correlation coefficient λ nm, so that the trend component, the seasonal variation component, and the irregular variation component shown in FIGS. The trend component is extracted as a systematic variation. The trend component shows long-period fluctuations, the seasonal variation component shows short-period fluctuations, and the irregular fluctuation component shows random fluctuations.

各変動の周期について、例えば、1年の季節変化に注目して監視する場合には、1年を周期とする変動成分を短周期の変動とし、1年よりも長い周期の変動成分を長周期の変動とし、1年よりも短い周期の変動成分をランダムな変動として定義することができる。また、1週間の使われ方の変化に注目して監視する場合には、1週間を周期とする変動成分を短周期の変動とし、1週間よりも長い周期の変動成分を長周期の変動とし、1週間よりも短い周期の変動成分をランダムな変動として定義することができる。以上のように、変化の注目の対象に基づいて各変動の周期を定義することができる。 For example, when monitoring the cycle of each fluctuation by paying attention to the seasonal change of one year, the fluctuation component having a cycle of one year is regarded as a short cycle fluctuation, and the fluctuation component having a cycle longer than one year is regarded as a long cycle. Fluctuations with a period shorter than one year can be defined as random fluctuations. In addition, when monitoring by paying attention to changes in usage for one week, fluctuation components with a cycle of one week are defined as short-cycle fluctuations, and fluctuation components with a cycle longer than one week are defined as long-cycle fluctuations. Fluctuation components with cycles shorter than one week can be defined as random fluctuations. As described above, the period of each fluctuation can be defined based on the object of interest of the change.

そして、二次電池2の異常は偏相関係数において長周期の変動として表れ、二次電池2の温度変化や使われ方などの二次電池2の異常との関連の低い条件は、偏相関係数において季節変動成分や不規則変動成分に表れる。従って、系統的変動として偏相関係数からトレンド成分を抽出することで、二次電池2の異常が反映された長周期の変動を顕在化することができる。 Then, the abnormality of the secondary battery 2 appears as a long-period fluctuation in the partial correlation coefficient, and conditions having a low relationship with the abnormality of the secondary battery 2, such as the temperature change and usage of the secondary battery 2, are the phase deviation. It appears in the seasonal fluctuation component and the irregular fluctuation component in the number of relations. Therefore, by extracting the trend component from the partial correlation coefficient as the systematic fluctuation, the long-period fluctuation reflecting the abnormality of the secondary battery 2 can be realized.

図1に示す故障判定部50は、二次電池2が故障した否かを判定するための所定のプログラムを実行可能なプロセッサからなる。本実施形態では、故障判定部50は、車両100の外部に設けられる。なお、車両100に備えられたBMUに搭載されたプロセッサにより当該プログラムを実行させて故障判定部50を構成してもよい。故障判定部50は、系統的変動と所定の基準範囲とを比較し、当該比較結果が系統的変動が所定の基準範囲Rを逸脱していることを示すものである場合に二次電池2が故障したと判定する。 The failure determination unit 50 shown in FIG. 1 includes a processor capable of executing a predetermined program for determining whether or not the secondary battery 2 has failed. In the present embodiment, the failure determination unit 50 is provided outside the vehicle 100. The failure determination unit 50 may be configured by executing the program by a processor mounted on the BMU provided in the vehicle 100. The failure determination unit 50 compares the systematic variation with the predetermined reference range, and when the comparison result indicates that the systematic variation deviates from the predetermined reference range R, the secondary battery 2 is used. Judge that it has failed.

次に、電池監視システム1の制御フローについて、図3を用いて説明する。
まず、図3に示すステップS1において、データ取得部10により、二次電池2から図4に示す複数種類の監視データX1〜X6を取得する。取得された監視データX1〜X6は、図1、図2に示す格納部11に格納される。
Next, the control flow of the battery monitoring system 1 will be described with reference to FIG.
First, in step S1 shown in FIG. 3, the data acquisition unit 10 acquires a plurality of types of monitoring data X1 to X6 shown in FIG. 4 from the secondary battery 2. The acquired monitoring data X1 to X6 are stored in the storage unit 11 shown in FIGS. 1 and 2.

ステップS1の後、図3に示すステップS2において、算出部20により監視データを用いて特徴量を算出する。本実施形態では、算出部20により複数種類の監視データを変数としてスパース正則化を行って共分散逆行列を算出し、当該共分散逆行列の成分から特徴量としての偏相関係数を算出する。本実施形態では、図4に示す第1の期間P1に亘る特徴量を算出する。そして、ステップS3において、当該一定期間の特徴量を図1、図2に示す特徴量記憶部30に記憶する。 After step S1, in step S2 shown in FIG. 3, the calculation unit 20 calculates the feature amount using the monitoring data. In the present embodiment, the calculation unit 20 performs sparse regularization using a plurality of types of monitoring data as variables to calculate a covariance inverse matrix, and calculates a partial correlation coefficient as a feature amount from the components of the covariance inverse matrix. .. In the present embodiment, the feature amount over the first period P1 shown in FIG. 4 is calculated. Then, in step S3, the feature amount for the fixed period is stored in the feature amount storage unit 30 shown in FIGS. 1 and 2.

そして、ステップS3の後、図3に示すステップS4において、抽出部40により、特徴量記憶部30に記憶された特徴量から系統的変動を抽出する。本実施形態では、抽出部40は、特徴量記憶部30に記憶された特徴量としての偏相関係数に対して、時系列解析における要因分解による平滑化処理を行うことにより、図6(a)〜(c)に示すトレンド成分、季節変動成分及び不規則変動成分に分離する。これにより、抽出部40は特徴量の所定期間における変化から、図6(a)に示す系統的変動としてのトレンド成分を抽出する。 Then, after step S3, in step S4 shown in FIG. 3, the extraction unit 40 extracts the systematic variation from the feature amount stored in the feature amount storage unit 30. In the present embodiment, the extraction unit 40 performs a smoothing process by factor decomposition in the time series analysis on the partial correlation coefficient as the feature amount stored in the feature amount storage unit 30, so that FIG. 6A ) To (c), the trend component, the seasonal variation component, and the irregular variation component are separated. As a result, the extraction unit 40 extracts the trend component as the systematic variation shown in FIG. 6A from the change in the feature amount in the predetermined period.

次に、図3に示すステップS5において、故障判定部50により、系統的変動が所定の基準範囲Rを逸脱したか否か判定する。本実施形態では、図6(a)に示すように基準範囲Rは二次電池2の設計時に予めベンチ評価での系統的変動の変動幅に基づいて設定した。故障判定部50により、系統的変動が基準範囲Rを逸脱していると判断された場合は、ステップS5のYesに進み、ステップS6において、故障判定部50は二次電池2が故障していると判定し、この制御フローを終了する。例えば、図6(a)に示すように、時間T1において、系統的変動であるトレンド成分が基準範囲Rを逸脱しており、二次電池2が故障していると判定される。図7に示すように、二次電池2は、初期状態を100%としたときの満充電容量の維持率は想定値として示すように使用に伴って徐々に低下するが、当該二次電池2では、想定値よりも満充電容量の維持率が低下している。そして、本実施形態1の電池監視システム1によれば、図6(a)の時間T1に対応する図7の初期故障Fiにおいて、満充電容量の維持率が想定値よりも低下する前に、二次電池2の故障を判定することができる。一方、ステップS5において故障判定部50により系統的変動が基準範囲Rを逸脱していないと判断された場合は、ステップS5のNoに進み、再度ステップS1に戻る。 Next, in step S5 shown in FIG. 3, the failure determination unit 50 determines whether or not the systematic variation deviates from the predetermined reference range R. In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, the reference range R is set in advance at the time of designing the secondary battery 2 based on the fluctuation range of the systematic fluctuation in the bench evaluation. If the failure determination unit 50 determines that the systematic fluctuation deviates from the reference range R, the process proceeds to Yes in step S5, and in step S6, the failure determination unit 50 has failed the secondary battery 2. Is determined, and this control flow is terminated. For example, as shown in FIG. 6A, at time T1, the trend component, which is a systematic fluctuation, deviates from the reference range R, and it is determined that the secondary battery 2 is out of order. As shown in FIG. 7, in the secondary battery 2, the maintenance rate of the full charge capacity when the initial state is 100% gradually decreases with use as shown as an assumed value, but the secondary battery 2 In, the maintenance rate of the full charge capacity is lower than the assumed value. Then, according to the battery monitoring system 1 of the first embodiment, in the initial failure Fi of FIG. 7 corresponding to the time T1 of FIG. 6A, before the maintenance rate of the full charge capacity becomes lower than the assumed value, The failure of the secondary battery 2 can be determined. On the other hand, if the failure determination unit 50 determines in step S5 that the systematic fluctuation does not deviate from the reference range R, the process proceeds to No in step S5, and the process returns to step S1 again.

本実施形態1の電池監視システム1の制御フローでは、二次電池2から取得した複数種類の監視データを用いて特徴量を算出し、当該特徴量の所定期間における変化に基づいて系統的変動を抽出する。そして、当該系統的変動が所定の基準範囲Rを逸脱した場合に二次電池2が故障したと判定する。これにより、当該二次電池2の故障を早期に検出することができる。 In the control flow of the battery monitoring system 1 of the first embodiment, the feature amount is calculated using a plurality of types of monitoring data acquired from the secondary battery 2, and the systematic fluctuation is calculated based on the change of the feature amount in a predetermined period. Extract. Then, when the systematic fluctuation deviates from the predetermined reference range R, it is determined that the secondary battery 2 has failed. As a result, the failure of the secondary battery 2 can be detected at an early stage.

図7に示す概念図のように、二次電池2の正常状態が継続する場合は、二次電池2の電池性能は実線L0から実線L1を辿って緩やかに低下する。一方、二次電池2に故障が発生した場合は、図7に示すように二次電池2の電池性能は実線L0から実線L2に移行し、故障の初期段階である初期故障Fiから急速に低下する。 As shown in the conceptual diagram shown in FIG. 7, when the normal state of the secondary battery 2 continues, the battery performance of the secondary battery 2 gradually decreases from the solid line L0 to the solid line L1. On the other hand, when a failure occurs in the secondary battery 2, the battery performance of the secondary battery 2 shifts from the solid line L0 to the solid line L2 as shown in FIG. 7, and rapidly decreases from the initial failure Fi, which is the initial stage of the failure. do.

本実施形態では、上述のように、二次電池2から取得した特徴量の所定期間における変化に基づく系統的変動を利用して故障判定を行っている。そして、当該系統的変動は、初期故障Fiの段階でもその変化を検出することができるため、二次電池2の電池性能が大幅に低下する前である初期故障Fiの段階において故障判定を行うことができる。換言すると、二次電池2の初期故障Fiを検出することができる。 In the present embodiment, as described above, the failure determination is performed by utilizing the systematic variation based on the change in the feature amount acquired from the secondary battery 2 in a predetermined period. Since the systematic fluctuation can be detected even at the stage of the initial failure Fi, the failure determination is performed at the stage of the initial failure Fi, which is before the battery performance of the secondary battery 2 is significantly deteriorated. Can be done. In other words, the initial failure Fi of the secondary battery 2 can be detected.

次に、本実施形態1の電池監視システム1における作用効果について、詳述する。
本実施形態1の電池監視システム1では、二次電池2から取得した複数種類の監視データを用いて算出した特徴量の所定期間における変化から抽出した系統的変動の起点と、二次電池2の初期故障点との間に相関があるとの新たな知見に基づいて、二次電池2から取得した複数種類の監視データを用いて算出した特徴量の所定期間における変化に基づいて系統的変動を抽出して、当該系統的変動の絶対値が所定の基準範囲を逸脱した場合に二次電池が故障したと判定する。このように、当該系統的変動に基づいて二次電池2の状態を監視することにより、二次電池2の使われ方や短周期での変動の影響を抑制して、二次電池2の故障判定の精度を向上することができる。
Next, the operation and effect of the battery monitoring system 1 of the first embodiment will be described in detail.
In the battery monitoring system 1 of the first embodiment, the starting point of the systematic variation extracted from the change of the feature amount calculated by using the plurality of types of monitoring data acquired from the secondary battery 2 in a predetermined period, and the secondary battery 2 Based on the new finding that there is a correlation with the initial failure point, the systematic fluctuation is calculated based on the change in the feature amount over a predetermined period calculated using multiple types of monitoring data acquired from the secondary battery 2. When the absolute value of the systematic fluctuation deviates from a predetermined reference range, it is determined that the secondary battery has failed. In this way, by monitoring the state of the secondary battery 2 based on the systematic fluctuation, the usage of the secondary battery 2 and the influence of the fluctuation in a short cycle are suppressed, and the secondary battery 2 fails. The accuracy of the determination can be improved.

また、本実施形態では、データ取得部10は、複数種類の監視データX1〜X6として、少なくとも、二次電池2における閉回路電圧、充放電電流、充電状態及び電池温度を取得する。これにより、監視データX1〜X6としてこれらを取得することにより、特徴量に二次電池2の異常が反映されやすくなるため、故障判定の精度向上が図られる。 Further, in the present embodiment, the data acquisition unit 10 acquires at least the closed circuit voltage, charge / discharge current, charging state, and battery temperature of the secondary battery 2 as a plurality of types of monitoring data X1 to X6. As a result, by acquiring these as monitoring data X1 to X6, the abnormality of the secondary battery 2 is likely to be reflected in the feature amount, so that the accuracy of failure determination can be improved.

また、本実施形態では、算出部20は、特徴量として監視データX1〜X6を変数とする相関係数を算出する。これにより複数種類の監視データX1〜X6から二次電池2の異常が反映された特徴量を算出することができ、二次電池2の故障判定の精度を向上することができる。 Further, in the present embodiment, the calculation unit 20 calculates the correlation coefficient with the monitoring data X1 to X6 as variables as the feature amount. As a result, it is possible to calculate the feature amount reflecting the abnormality of the secondary battery 2 from the plurality of types of monitoring data X1 to X6, and it is possible to improve the accuracy of the failure determination of the secondary battery 2.

また、本実施形態では、算出部20は、相関係数として、共分散逆行列の成分から偏相関係数を算出する。これにより、特徴量が二次電池2の異常を一層反映したものとなるため、二次電池2の故障判定の精度を一層向上することができる。 Further, in the present embodiment, the calculation unit 20 calculates the partial correlation coefficient from the components of the covariance inverse matrix as the correlation coefficient. As a result, the feature amount further reflects the abnormality of the secondary battery 2, so that the accuracy of failure determination of the secondary battery 2 can be further improved.

また、本実施形態では、算出部20は、スパース正則化を行って上記共分散逆行列を算出する。これにより、特徴量が二次電池2の異常をより一層反映したものとなるため、二次電池2の故障判定の精度をより一層向上することができる。 Further, in the present embodiment, the calculation unit 20 performs sparse regularization to calculate the covariance inverse matrix. As a result, the feature amount further reflects the abnormality of the secondary battery 2, so that the accuracy of the failure determination of the secondary battery 2 can be further improved.

また、本実施形態では、算出部20が算出した特徴量を記憶する特徴量記憶部30をさらに備え、抽出部40は、特徴量記憶部30が記憶した特徴量を平滑化処理して系統的変動を抽出する。これにより、系統的変動として長期的な変動を反映しトレンド成分を抽出して、季節変動成分や不規則変動成分に基づくノイズの発生を効果的に抑制すことができるため、二次電池2の故障判定の精度をより一層向上することができる。 Further, in the present embodiment, the feature amount storage unit 30 for storing the feature amount calculated by the calculation unit 20 is further provided, and the extraction unit 40 systematically smoothes the feature amount stored in the feature amount storage unit 30. Extract fluctuations. As a result, the trend component can be extracted by reflecting the long-term fluctuation as the systematic fluctuation, and the generation of noise based on the seasonal fluctuation component and the irregular fluctuation component can be effectively suppressed. The accuracy of failure determination can be further improved.

また、本実施形態では、図2に示すように、二次電池2及びデータ取得部10は、車両100に搭載されており、格納部11、算出部20、特徴量記憶部30、抽出部40及び故障判定部50は車両100の外部に配された外部機器8に備えられている。そして、二次電池2の故障診断を行う際には、外部機器8を車両100に接続して、データ取得部10で取得した監視データX1〜X6を外部機器8に送信する。このように、電池監視システム1の一部の構成を外部機器8に設けることにより、車両100に搭載する装置が少なくて済む。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the secondary battery 2 and the data acquisition unit 10 are mounted on the vehicle 100, and the storage unit 11, the calculation unit 20, the feature amount storage unit 30, and the extraction unit 40 are mounted. The failure determination unit 50 is provided in the external device 8 arranged outside the vehicle 100. Then, when performing a failure diagnosis of the secondary battery 2, the external device 8 is connected to the vehicle 100, and the monitoring data X1 to X6 acquired by the data acquisition unit 10 are transmitted to the external device 8. By providing the external device 8 with a part of the configuration of the battery monitoring system 1 in this way, the number of devices mounted on the vehicle 100 can be reduced.

また、本実施形態では、二次電池2は、複数の電池セル21〜23を組み合わせてなる組電池を構成している。これにより、複数の電池セルを備える場合に電池セル毎に当該電池監視システム1を備える必要がない。なお、二次電池2が単一の電池セルからなる場合は、電池セル毎に当該電池監視システム1を備えることとしてもよい。 Further, in the present embodiment, the secondary battery 2 constitutes an assembled battery formed by combining a plurality of battery cells 21 to 23. As a result, when a plurality of battery cells are provided, it is not necessary to provide the battery monitoring system 1 for each battery cell. When the secondary battery 2 is composed of a single battery cell, the battery monitoring system 1 may be provided for each battery cell.

以上のごとく、本実施形態によれば、故障診断の精度が向上される電池監視システム1を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the battery monitoring system 1 in which the accuracy of failure diagnosis is improved.

(実施形態2)
本実施形態2の電池監視システム1は、図8に示すように、系統的変動を記憶する変動記憶部45と、系統的変動に基づいて上記基準範囲を設定する基準範囲設定部55とをさらに備える。なお、その他の構成は実施形態1の場合と同等であって、実施形態1と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 8, the battery monitoring system 1 of the second embodiment further includes a fluctuation storage unit 45 that stores systematic fluctuations and a reference range setting unit 55 that sets the reference range based on the systematic fluctuations. Be prepared. The other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals as those in the first embodiment are assigned and the description thereof will be omitted.

図9に示す本実施形態2の電池監視システム1による制御フローでは、図3に示す実施形態1と同様にステップS1〜S3まで行う。その後、図9に示すステップS4において、抽出部40により、図10に示す期間Ptにおける監視データX1〜X6の共分散逆行列の成分から算出した偏相関係数を特徴量とし、当該特徴量に対して時系列解析における要因分解によって平滑化処理を行うことにより、系統的変動としてトレンド成分を抽出する。 In the control flow by the battery monitoring system 1 of the second embodiment shown in FIG. 9, steps S1 to S3 are performed in the same manner as in the first embodiment shown in FIG. After that, in step S4 shown in FIG. 9, the partial correlation coefficient calculated from the components of the covariance inverse matrix of the monitoring data X1 to X6 in the period Pt shown in FIG. On the other hand, the trend component is extracted as a systematic variation by performing the smoothing process by factor decomposition in the time series analysis.

その後、図9に示すように、ステップS7とステップS50とを並列に行う。まず、ステップS7において、変動記憶部45により所定期間における系統的変動を記憶する。例えば、図10に示すように、変動記憶部45により開始から現在までの期間Ptにおいて取得されたすべての系統的変動を記憶する。そして、ステップS8において、基準範囲設定部55により変動記憶部45に記憶された系統的変動に基づいて基準範囲Rを設定する。なお、先に基準範囲が設定されている場合はこれを更新して最新の基準範囲Rとして設定する。 After that, as shown in FIG. 9, step S7 and step S50 are performed in parallel. First, in step S7, the fluctuation storage unit 45 stores systematic fluctuations in a predetermined period. For example, as shown in FIG. 10, all systematic fluctuations acquired in the period Pt from the start to the present are stored by the fluctuation storage unit 45. Then, in step S8, the reference range R is set based on the systematic variation stored in the variation storage unit 45 by the reference range setting unit 55. If the reference range is set earlier, it is updated and set as the latest reference range R.

一方、図9に示すステップS50では、故障判定部50により、ステップS4で抽出された系統的変動が最新の基準範囲Rを逸脱しているかを判定する。故障判定部50により、当該最新の系統的変動が最新の基準範囲Rを逸脱していると判断された場合は、ステップS50のYesに進み、実施形態1の場合と同様にステップS6において、故障判定部50は二次電池2が故障していると判定し、この制御フローを終了する。本実施形態2の電池監視システム1では、例えば、図10、図11に示す時間T2において系統的変動であるトレンド成分が基準範囲Rを逸脱しており、二次電池2が故障していると判定される。一方、ステップS50において故障判定部50により当該系統的変動が最新の基準範囲Rを逸脱していないと判断された場合は、ステップS50のNoに進み、再度ステップS1に戻る。 On the other hand, in step S50 shown in FIG. 9, the failure determination unit 50 determines whether the systematic variation extracted in step S4 deviates from the latest reference range R. If the failure determination unit 50 determines that the latest systematic variation deviates from the latest reference range R, the process proceeds to Yes in step S50, and the failure occurs in step S6 as in the case of the first embodiment. The determination unit 50 determines that the secondary battery 2 is out of order, and ends this control flow. In the battery monitoring system 1 of the second embodiment, for example, when the trend component which is a systematic fluctuation at the time T2 shown in FIGS. 10 and 11 deviates from the reference range R, the secondary battery 2 is out of order. It is judged. On the other hand, if the failure determination unit 50 determines in step S50 that the systematic variation does not deviate from the latest reference range R, the process proceeds to No in step S50, and the process returns to step S1 again.

次に、本実施形態2の電池監視システム1における作用効果について、詳述する。
本実施形態2によれば、故障判定の基準範囲Rを系統的変動に基づいて適時設定することにより、二次電池2の正常状態を示す基準範囲Rを適時に更新しながら故障診断を行うことができる。これにより、故障判定の精度を一層向上することができる。なお、本実施形態2においても実施形態1と同等の作用効果を奏する。
Next, the operation and effect of the battery monitoring system 1 of the second embodiment will be described in detail.
According to the second embodiment, by setting the reference range R for failure determination in a timely manner based on the systematic fluctuation, the failure diagnosis is performed while updating the reference range R indicating the normal state of the secondary battery 2 in a timely manner. Can be done. As a result, the accuracy of failure determination can be further improved. It should be noted that the second embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.

(実施形態3)
本実施形態3の電池監視システム1では、図12に示すように、データ取得部10、算出部20、抽出部40及び故障判定部50を備え、図1に示す実施形態1における特徴量記憶部30を備えていない。そして、図1に示す実施形態1の電池監視システム1では、抽出部40は特徴量記憶部30に記憶された所定期間の特徴量を平滑化処理することで系統的変動としてトレンド成分を抽出した。これに替えて、図12に示す本実施形態3の電池監視システム1では、抽出部40は算出部20によって算出された特徴量をフィルタ処理することを所定期間継続することで系統的変動としてトレンド成分を抽出する。本実施形態3では、当該フィルタ処理としてカルマンフィルタによるフィルタ処理を採用している。なお、カルマンフィルタによるフィルタ処理に替えて、所定の遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させずに遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させるローパスフィルタによるフィルタ処理を採用してもよい。なお、本実施形態3において、その他の構成は実施形態1と同等であって実施形態1の場合と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 12, the battery monitoring system 1 of the third embodiment includes a data acquisition unit 10, a calculation unit 20, an extraction unit 40, and a failure determination unit 50, and is a feature amount storage unit according to the first embodiment shown in FIG. Not equipped with 30. Then, in the battery monitoring system 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, the extraction unit 40 extracts the trend component as a systematic variation by smoothing the feature amount stored in the feature amount storage unit 30 for a predetermined period. .. Instead of this, in the battery monitoring system 1 of the third embodiment shown in FIG. 12, the extraction unit 40 continues to filter the feature amount calculated by the calculation unit 20 for a predetermined period, so that the trend is as a systematic fluctuation. Extract the ingredients. In the third embodiment, the filter processing by the Kalman filter is adopted as the filter processing. Instead of the filter processing by the Kalman filter, a filter processing by a low-pass filter may be adopted in which components having a frequency lower than a predetermined cutoff frequency are hardly attenuated and components having a frequency higher than the cutoff frequency are gradually reduced. In the third embodiment, the other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals as those in the first embodiment are assigned, and the description thereof will be omitted.

図13に示す本実施形態3の電池監視システム1による制御フローでは、図3に示す実施形態1と同様にステップS1、S2を行う。その後、図13に示すステップS30において、抽出部40により、算出部20により算出された特徴量から系統的変動を抽出する。本実施形態3では、抽出部40は、算出部20により算出された特徴量としての偏相関係数に対して、カルマンフィルタによるフィルタ処理を行う。これにより、抽出部40は特徴量の所定期間における変化から系統的変動としてのトレンド成分を抽出する。本実施形態3では、図14に示すように、抽出部40は、現在時間Tnまでの所定期間Pnで取得された監視データに基づいて算出された特徴量に対して、カルマンフィルタによるフィルタ処理を行い、図15に示すように現在時間Tnにおける系統的変動としてのトレンド成分を抽出する。その後、本実施形態3においても、図3に示す実施形態1のステップS5、S6と同様に図13に示すS5、S6を行う。 In the control flow by the battery monitoring system 1 of the third embodiment shown in FIG. 13, steps S1 and S2 are performed in the same manner as in the first embodiment shown in FIG. Then, in step S30 shown in FIG. 13, the extraction unit 40 extracts the systematic variation from the feature amount calculated by the calculation unit 20. In the third embodiment, the extraction unit 40 performs filtering processing by the Kalman filter on the partial correlation coefficient as the feature amount calculated by the calculation unit 20. As a result, the extraction unit 40 extracts the trend component as a systematic variation from the change in the feature amount in a predetermined period. In the third embodiment, as shown in FIG. 14, the extraction unit 40 filters the feature amount calculated based on the monitoring data acquired in the predetermined period Pn up to the current time Tn by the Kalman filter. , The trend component as a systematic variation at the current time Tn is extracted as shown in FIG. After that, also in the third embodiment, S5 and S6 shown in FIG. 13 are performed in the same manner as in steps S5 and S6 of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態3では、算出部20が算出した特徴量をフィルタ処理して系統的変動を抽出する。これにより、算出部20により特徴量が算出される都度、抽出部40におけるフィルタ処理を行うことによってリアルタイムに近いタイミングで系統的変動を抽出することができるため、故障判定のリアルタイム性を向上することができる。なお、本実施形態3においても、実施形態1における平滑化処理による作用効果を除いて、実施形態1と同様の作用効果を得られる。 In the third embodiment, the feature amount calculated by the calculation unit 20 is filtered to extract the systematic variation. As a result, systematic fluctuations can be extracted at a timing close to real time by performing filter processing in the extraction unit 40 each time the feature amount is calculated by the calculation unit 20, so that the real-time property of failure determination can be improved. Can be done. Also in the third embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained except for the effects of the smoothing treatment in the first embodiment.

(実施形態4)
本実施形態4の電池監視システム1では、図16に示すように、データ取得部10、算出部20、抽出部40、変動記憶部45、故障判定部50及び基準範囲設定部55を備え、図9に示す実施形態2における特徴量記憶部30を備えていない。そして、本実施形態4における抽出部40は、実施形態3の場合と同様に、算出部20によって算出された特徴量をフィルタ処理することを所定期間継続することで系統的変動としてトレンド成分を抽出する。なお、本実施形態4において、その他の構成は実施形態2と同等であって実施形態2の場合と同一の符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 16, the battery monitoring system 1 of the fourth embodiment includes a data acquisition unit 10, a calculation unit 20, an extraction unit 40, a fluctuation storage unit 45, a failure determination unit 50, and a reference range setting unit 55. The feature amount storage unit 30 according to the second embodiment shown in 9 is not provided. Then, the extraction unit 40 in the fourth embodiment extracts the trend component as a systematic variation by continuing to filter the feature amount calculated by the calculation unit 20 for a predetermined period as in the case of the third embodiment. do. In the fourth embodiment, the other configurations are the same as those in the second embodiment, and the same reference numerals as those in the second embodiment are assigned, and the description thereof will be omitted.

図17に示す本実施形態4の電池監視システム1による制御フローでは、図13に示す実施形態3と同様にステップS1、S2及びS30を行う。その後、図9に示す実施形態2と同様にステップS7及びステップS50以降を行う。本実施形態4では、実施形態1、2における平滑化処理による作用効果を除いて、実施形態1及び2の場合と同様の作用効果を得られるとともに、実施形態3の場合と同様の作用効果も得られる。 In the control flow by the battery monitoring system 1 of the fourth embodiment shown in FIG. 17, steps S1, S2 and S30 are performed in the same manner as in the third embodiment shown in FIG. After that, step S7 and step S50 and subsequent steps are performed in the same manner as in the second embodiment shown in FIG. In the fourth embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained except for the effects of the smoothing treatment in the first and second embodiments, and the same effects as those of the third embodiment can be obtained. can get.

(実施形態5)
上記実施形態1では、外部機器8を車両の外部接続部105に直接接続したが、これに替えて、車両に通信手段を設けて、クラウドシステムを使用したネットワークを介して車両100の外部に配された外部機器8に接続してもよい。例えば、図18に示す実施形態3では、車両100は、外部機器8と通信可能な送受信機110を備えている。なお、本実施形態3では、二次電池2と、データ取得部10、算出部20、抽出部40及び故障判定部50を車両100に配置し、特徴量記憶部30及び格納部11を外部機器8に設けている。外部機器8は、例えば、サーバにより構成することができ、車両100のディーラー等に設置することができる。そして、送受信機110を用いて、監視データX1〜X6や特徴量としての偏相関係数行列Λを特徴量記憶部30や格納部11に送信したり、特徴量記憶部30や格納部11から受信したりすることができる。
(Embodiment 5)
In the first embodiment, the external device 8 is directly connected to the external connection portion 105 of the vehicle, but instead, a communication means is provided in the vehicle and distributed to the outside of the vehicle 100 via a network using a cloud system. It may be connected to the external device 8 provided. For example, in the third embodiment shown in FIG. 18, the vehicle 100 includes a transmitter / receiver 110 capable of communicating with the external device 8. In the third embodiment, the secondary battery 2, the data acquisition unit 10, the calculation unit 20, the extraction unit 40, and the failure determination unit 50 are arranged in the vehicle 100, and the feature amount storage unit 30 and the storage unit 11 are external devices. It is provided in 8. The external device 8 can be configured by, for example, a server, and can be installed at a dealer of the vehicle 100 or the like. Then, the transmitter / receiver 110 is used to transmit the monitoring data X1 to X6 and the partial correlation coefficient matrix Λ as the feature amount to the feature amount storage unit 30 and the storage unit 11, or from the feature amount storage unit 30 and the storage unit 11. You can receive it.

本実施形態5の構成によれば、車両100に搭載する部品を少なくすることができ、車両100を軽量化しやすいとともに、外部機器8を構成するサーバにおいて監視データX1〜X6や特徴量の収集が容易となる。なお、本実施形態5においても上記実施形態1〜4の場合と同等の作用効果を奏することができる。 According to the configuration of the fifth embodiment, the number of parts mounted on the vehicle 100 can be reduced, the weight of the vehicle 100 can be easily reduced, and monitoring data X1 to X6 and feature quantities can be collected in the server constituting the external device 8. It will be easy. It should be noted that even in the fifth embodiment, the same effects as those in the first to fourth embodiments can be obtained.

なお、本実施形態5では、特徴量記憶部30及び格納部11を車両100の外に配置したが、これに替えて、図19に示す変形形態1のように、二次電池2、データ取得部10、格納部11及び特徴量記憶部30を車両100に配置し、算出部20、抽出部40及び故障判定部50を外部機器8に設けてもよい。また、図20に示す変形形態2のように、二次電池2及びデータ取得部10を車両100に配置し、格納部11、算出部20、特徴量記憶部30、抽出部40及び故障判定部50を外部機器8に設けてもよい。変形形態1及び変形形態2のいずれの場合でも、車両100の送受信機110を介して外部機器8と車両100との間でデータの送受信を行うように構成されている。 In the fifth embodiment, the feature amount storage unit 30 and the storage unit 11 are arranged outside the vehicle 100, but instead of this, as in the modified form 1 shown in FIG. 19, the secondary battery 2 and the data acquisition The unit 10, the storage unit 11, and the feature amount storage unit 30 may be arranged in the vehicle 100, and the calculation unit 20, the extraction unit 40, and the failure determination unit 50 may be provided in the external device 8. Further, as in the modified form 2 shown in FIG. 20, the secondary battery 2 and the data acquisition unit 10 are arranged in the vehicle 100, and the storage unit 11, the calculation unit 20, the feature amount storage unit 30, the extraction unit 40, and the failure determination unit are arranged. 50 may be provided in the external device 8. In both the modified form 1 and the modified form 2, data is transmitted and received between the external device 8 and the vehicle 100 via the transmitter / receiver 110 of the vehicle 100.

変形形態1及び変形形態2の構成によれば、リアルタイムに故障診断をしたり、特徴量記憶部30に記憶されたデータの管理や故障判定部50におけるプログラムの更新をしたり、AI技術を用いたプログラムを実行したりすることが容易となる。また、算出部20、抽出部40及び故障判定部50をサーバ等のような計算速度の速い機器によって構成することにより、故障判断をより短時間で行うことができる。なお、変形形態1及び変形形態2においても上記実施形態5の場合と同等の作用効果を奏する。 According to the configurations of the modified form 1 and the modified form 2, the failure diagnosis is performed in real time, the data stored in the feature amount storage unit 30 is managed, the program in the failure determination unit 50 is updated, and the AI technology is used. It becomes easy to execute the existing program. Further, by configuring the calculation unit 20, the extraction unit 40, and the failure determination unit 50 with a device having a high calculation speed such as a server, the failure determination can be performed in a shorter time. It should be noted that the modified form 1 and the modified form 2 also have the same effects as those in the case of the fifth embodiment.

本発明は上記各実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to each of the above embodiments and modifications, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.

1…電池監視システム、2…二次電池、10…データ取得部、11…格納部、20…算出部、30…特徴量記憶部、40…抽出部、45…変動記憶部、50…故障判定部、55…基準範囲設定部、100…車両 1 ... Battery monitoring system, 2 ... Secondary battery, 10 ... Data acquisition unit, 11 ... Storage unit, 20 ... Calculation unit, 30 ... Feature amount storage unit, 40 ... Extraction unit, 45 ... Variable storage unit, 50 ... Failure determination Department, 55 ... Reference range setting unit, 100 ... Vehicle

Claims (10)

二次電池(2)の状態を監視する電池監視システム(1)であって、
上記二次電池を監視するための複数種類の監視データを取得するデータ取得部(10)と、
上記監視データを用いて特徴量を算出する算出部(20)と、
上記特徴量の所定期間における変化に基づいて上記特徴量の系統的変動を抽出する抽出部(40)と、
上記系統的変動が所定の基準範囲(R)を逸脱した場合に、上記二次電池が故障したと判定する故障判定部(50)とを備える、電池監視システム。
A battery monitoring system (1) that monitors the status of the secondary battery (2).
A data acquisition unit (10) that acquires a plurality of types of monitoring data for monitoring the secondary battery, and
A calculation unit (20) that calculates features using the above monitoring data, and
An extraction unit (40) that extracts systematic changes in the features based on changes in the features over a predetermined period, and
A battery monitoring system including a failure determination unit (50) for determining that the secondary battery has failed when the systematic fluctuation deviates from a predetermined reference range (R).
上記データ取得部は、上記複数種類の監視データとして、少なくとも、上記二次電池における閉回路電圧、充放電電流、充電状態及び電池温度を取得する、請求項1に記載の電池監視システム。 The battery monitoring system according to claim 1, wherein the data acquisition unit acquires at least the closed circuit voltage, charge / discharge current, charging state, and battery temperature of the secondary battery as the plurality of types of monitoring data. 上記算出部は、上記特徴量として上記監視データを変数とする相関係数を算出する、請求項1又は2に記載の電池監視システム。 The battery monitoring system according to claim 1 or 2, wherein the calculation unit calculates a correlation coefficient using the monitoring data as a variable as the feature amount. 上記算出部は、上記相関係数として、共分散逆行列の成分から偏相関係数を算出する、請求項3に記載の電池監視システム。 The battery monitoring system according to claim 3, wherein the calculation unit calculates a partial correlation coefficient from the components of the covariance inverse matrix as the correlation coefficient. 上記算出部は、スパース正則化を行って上記共分散逆行列を算出する、請求項4に記載の電池監視システム。 The battery monitoring system according to claim 4, wherein the calculation unit calculates the covariance inverse matrix by performing sparse regularization. 上記抽出部は、上記算出部が算出した上記特徴量をフィルタ処理して上記系統的変動を抽出する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池監視システム。 The battery monitoring system according to any one of claims 1 to 5, wherein the extraction unit extracts the systematic variation by filtering the feature amount calculated by the calculation unit. 上記算出部が算出した上記特徴量を記憶する特徴量記憶部(30)をさらに備え、
上記抽出部は、上記特徴量記憶部が記憶した上記特徴量を平滑化処理して上記系統的変動を抽出する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池監視システム。
A feature amount storage unit (30) for storing the feature amount calculated by the calculation unit is further provided.
The battery monitoring system according to any one of claims 1 to 5, wherein the extraction unit extracts the systematic variation by smoothing the feature amount stored in the feature amount storage unit.
上記抽出部が抽出した上記系統的変動を記憶する変動記憶部(45)と、該変動記憶部に記憶された上記系統的変動に基づいて上記基準範囲を設定する基準範囲設定部(55)と、をさらに備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電池監視システム。 A fluctuation storage unit (45) that stores the systematic fluctuations extracted by the extraction unit, and a reference range setting unit (55) that sets the reference range based on the systematic fluctuations stored in the fluctuation storage unit. The battery monitoring system according to any one of claims 1 to 7, further comprising. 上記二次電池及び上記データ取得部は車両(100)に搭載されており、
上記算出部、上記抽出部及び上記故障判定部の少なくとも一つは上記車両の外部に配されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電池監視システム。
The secondary battery and the data acquisition unit are mounted on the vehicle (100).
The battery monitoring system according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the calculation unit, the extraction unit, and the failure determination unit is arranged outside the vehicle.
上記二次電池は、電池セル又は複数の電池セル(21、22、23)を組み合わせてなる組電池を構成している、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電池監視システム。 The battery monitoring system according to any one of claims 1 to 9, wherein the secondary battery constitutes a battery cell or an assembled battery formed by combining a plurality of battery cells (21, 22, 23).
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