JP2024041522A - Calculation device, method for calculating deterioration state, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、算出装置、劣化状態の算出方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a calculation device, a deterioration state calculation method, and a program.
蓄電素子(Energy Storage Device)は、無停電電源装置(バックアップ)用電池、自動車・鉄道・航空機といった移動体動力用電池又は補機用電池、或いは安定した電源供給を補償する再生可能エネルギー発電所用電池等に広く使用されている。 Energy storage devices are batteries for uninterruptible power supplies (backup), batteries for motive power of automobiles, trains, and aircraft, or batteries for auxiliary equipment, or batteries for renewable energy power plants that guarantee a stable power supply. etc. are widely used.
蓄電素子は、充放電を繰り返すことで劣化が進行し、蓄電容量が徐々に低下することが知られている。蓄電素子を有効活用するためには、蓄電容量がどの程度低下するかを把握することが重要である。 It is known that a power storage element progresses in deterioration through repeated charging and discharging, and its power storage capacity gradually decreases. In order to effectively utilize a power storage element, it is important to understand how much the power storage capacity decreases.
特許文献1には、電池容量を予測することができる電池容量予測装置が開示されている。特許文献1では、電池の充電状態と温度と経過時間により、一定期間における電池容量の劣化量を算出し、その劣化量の積算値を初期の電池容量から減算することにより、所定時点における電池容量を算出する。 Patent Document 1 discloses a battery capacity prediction device that can predict battery capacity. In Patent Document 1, the battery capacity at a predetermined point in time is determined by calculating the amount of battery capacity deterioration over a certain period of time based on the state of charge, temperature, and elapsed time of the battery, and subtracting the integrated value of the deterioration amount from the initial battery capacity. Calculate.
特許文献2には、今現在使用しているリチウムイオン二次電池の将来の劣化状態の予測精度を向上させる技術が開示されている。特許文献2では、データベースに登録されている二次電池の使用履歴の中から抽出された予測対象の現在の状態と一致または近似している過去製品のデータを用いて、予測対象の二次電池の寿命予測を行う。 Patent Document 2 discloses a technique for improving the accuracy of predicting the future deterioration state of lithium ion secondary batteries currently in use. In Patent Document 2, data on past products that match or approximate the current state of the prediction target, extracted from the usage history of the secondary battery registered in a database, are used to determine the current state of the secondary battery to be predicted. predict the lifespan of
蓄電素子の劣化状態の算出に関して、蓄電素子の現在の劣化状態及び将来の劣化状態の両方を算出するニーズがある。特許文献1では、現在の劣化状態及び将来の劣化状態それぞれを算出する個別の技術が提案されているが、それらを統合して劣化状態を算出することについて、未だ十分な検討が行われていない。 Regarding calculation of the deterioration state of the power storage element, there is a need to calculate both the current deterioration state and the future deterioration state of the power storage element. Patent Document 1 proposes separate techniques for calculating the current state of deterioration and the future state of deterioration, but sufficient studies have not yet been conducted on integrating them to calculate the state of deterioration. .
また特許文献1では、将来の蓄電容量の算出時に、蓄電素子の現在に至るまでの履歴データが考慮されておらず、蓄電素子の現在の劣化状態を適切に把握できない。蓄電容量と劣化状態とは異なる場合があり、例えば使用温度帯や使用態様(例えばサイクル使用、静置使用等)等の使用履歴に応じて、同じ蓄電容量であってもSOH(State of Health)が異なる場合が多い。このような場合に、履歴データに基づかない現在の劣化状態から将来の劣化状態を予測すると、予測精度が悪くなる。 Further, in Patent Document 1, when calculating the future power storage capacity, historical data of the power storage element up to the present is not taken into account, and the current state of deterioration of the power storage element cannot be appropriately grasped. The storage capacity and the state of deterioration may differ, for example, depending on the usage history such as the operating temperature range and usage conditions (e.g. cycle use, stationary use, etc.), even if the storage capacity is the same, the SOH (State of Health) may differ. are often different. In such a case, predicting the future state of deterioration from the current state of deterioration that is not based on historical data will result in poor prediction accuracy.
特許文献2に記載の技術は、予測対象の現在の状態と一致または近似している過去製品のデータが存在しない場合には寿命予測ができない。また、予測可能な期間が登録された過去製品のデータ区間に応じた期間に限られているため、長期の期間に係る寿命予測は、データの蓄積の観点から困難である。 The technology described in Patent Document 2 cannot predict the lifespan if there is no data on past products that match or approximate the current state of the prediction target. Furthermore, since the predictable period is limited to the period corresponding to the data interval of registered past products, it is difficult to predict the lifespan over a long period from the viewpoint of data accumulation.
本開示の目的は、蓄電素子における現在及び将来の劣化状態を精度よく算出することができる算出装置等を提供することである。 The objective of this disclosure is to provide a calculation device etc. that can accurately calculate the current and future deterioration state of a storage element.
本開示の一態様に係る算出装置は、蓄電素子の実際の計測データ及び仮想の計測データを取得する取得部と、前記蓄電素子の計測データに基づき前記蓄電素子の現在及び将来の劣化状態を算出する算出部とを備える。前記算出部は、現在の劣化状態を算出する場合、前記取得部で取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、将来の劣化状態を算出する場合、前記取得部で取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する。 A calculation device according to an aspect of the present disclosure includes an acquisition unit that acquires actual measurement data and virtual measurement data of a power storage element, and calculates a current and future deterioration state of the power storage element based on the measurement data of the power storage element. and a calculating section. When calculating the current deterioration state, the calculation section calculates the deterioration state according to a predetermined calculation algorithm based on the actual measurement data acquired by the acquisition section, and when calculating the future deterioration state, the acquisition section calculates the deterioration state. The deterioration state is calculated based on the acquired virtual measurement data according to the predetermined calculation algorithm.
本開示によれば、蓄電素子における現在及び将来の劣化状態を精度よく算出することができる。 According to the present disclosure, the current and future deterioration states of a power storage element can be calculated with high accuracy.
(1)本開示の一態様に係る算出装置は、蓄電素子の実際の計測データ及び仮想の計測データを取得する取得部と、前記蓄電素子の計測データに基づき前記蓄電素子の現在及び将来の劣化状態を算出する算出部とを備える。前記算出部は、現在の劣化状態を算出する場合、前記取得部で取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、将来の劣化状態を算出する場合、前記取得部で取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する。 (1) A calculation device according to one aspect of the present disclosure includes an acquisition unit that acquires actual measurement data and virtual measurement data of a power storage element, and current and future deterioration of the power storage element based on the measurement data of the power storage element. and a calculation unit that calculates the state. When calculating the current deterioration state, the calculation section calculates the deterioration state according to a predetermined calculation algorithm based on the actual measurement data acquired by the acquisition section, and when calculating the future deterioration state, the acquisition section calculates the deterioration state. The deterioration state is calculated based on the acquired virtual measurement data according to the predetermined calculation algorithm.
本開示の一態様に係る算出装置によれば、現在の劣化状態を算出する推定処理と、将来の劣化状態を算出する予測処理とを共通化できる。算出アルゴリズムを共通化することで記憶させるアルゴリズムが減るだけでなく、場合に応じて算出アルゴリズムを選択するための処理が不要となり、処理フローを単純化できる。また、算出アルゴリズムが異なると精度も異なる場合があるが、共通化によって、現在及び将来の劣化状態について精度が異なることが無い。言い換えると、算出アルゴリズムを共通化することで、現在の劣化状態の推定処理における蓄電素子の状態を引き継ぎ、かつ同じ精度で、将来の劣化状態の予測処理を行うことが可能となる。過去、現在、将来と連続性のある劣化状態の算出が可能となるとともに、劣化状態の算出結果に対する整合性が高まる。 According to a calculation device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to standardize the estimation process for calculating the current degradation state and the prediction process for calculating the future degradation state. By standardizing the calculation algorithm, not only is the number of algorithms to be stored reduced, but the process for selecting a calculation algorithm according to the case is not required, and the process flow can be simplified. In addition, although the accuracy may differ depending on the calculation algorithm, standardization prevents the accuracy from differing between the current and future degradation states. In other words, by standardizing the calculation algorithm, it is possible to inherit the state of the storage element in the estimation process of the current degradation state and perform the prediction process of the future degradation state with the same accuracy. It is possible to calculate a degradation state that has continuity between the past, present, and future, and to improve the consistency of the calculation results of the degradation state.
(2)上記(1)に記載の算出装置において、前記算出部は、前記実際の計測データに基づき現在の劣化状態を算出した後、前記実際の計測データに基づき生成された前記仮想の計測データに基づき将来の劣化状態を算出してもよい。 (2) In the calculation device according to (1) above, the calculation unit calculates the current state of deterioration based on the actual measurement data, and then calculates the virtual measurement data generated based on the actual measurement data. The future state of deterioration may be calculated based on the following.
上記(2)に記載の算出装置によれば、現在の劣化状態の推定処理と、将来の劣化状態の予測処理とに関する劣化状態の算出アルゴリズムを共通化し、現在の劣化状態を算出した後に将来の劣化状態を予測するため、入力される計測データに対応して処理を切り換えることができ、データの連続性を担保しつつ、任意の時点における劣化状態を効率的に算出できる。また、実際の計測データに基づき、仮想の計測データを生成させて将来の劣化状態を予測するため、精度が向上する。 According to the calculation device described in (2) above, the deterioration state calculation algorithm for the current deterioration state estimation process and the future deterioration state prediction process is made common, and the future deterioration state is calculated after the current deterioration state is calculated. In order to predict the state of deterioration, processing can be switched according to the input measurement data, and the state of deterioration at any point in time can be efficiently calculated while ensuring data continuity. Furthermore, since virtual measurement data is generated based on actual measurement data and future deterioration conditions are predicted, accuracy is improved.
(3)上記(1)又は(2)に記載の算出装置において、前記算出部は、前記実際の計測データに基づき算出した現在の劣化状態を基準値として将来の劣化状態を算出してもよい。 (3) In the calculation device according to (1) or (2) above, the calculation unit may calculate a future deterioration state using the current deterioration state calculated based on the actual measurement data as a reference value. .
上記(3)に記載の算出装置によれば、現在の劣化状態の算出結果を将来の劣化状態に反映できる。例えば、現在の劣化状態の値を初期値として将来の劣化状態を連続的に算出できるため、劣化状態の予測精度を向上できる。 According to the calculation device described in (3) above, the calculation result of the current state of deterioration can be reflected in the future state of deterioration. For example, since the future deterioration state can be continuously calculated using the current deterioration state value as an initial value, the prediction accuracy of the deterioration state can be improved.
(4)上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の算出装置において、時系列的な実際の計測データに基づき前記蓄電素子の仮想負荷を推定する負荷推定部と、前記負荷推定部で推定した仮想負荷に基づき前記仮想の計測データを生成する生成部とを備えてもよい。 (4) In the calculation device according to any one of (1) to (3) above, a load estimating unit that estimates a virtual load of the power storage element based on time-series actual measurement data, and the load estimator. The generating unit may also include a generating unit that generates the virtual measurement data based on the virtual load estimated by the unit.
「仮想負荷」とは、仮想的な負荷であり、仮想的な蓄電素子の使われ方を意味する。仮想負荷は、例えば仮想の電力、環境温度、熱伝達率又は熱伝導率などの蓄電素子の放熱条件、蓄電素子の制御方法等を示す情報を含んでもよい。 A "virtual load" is a virtual load and means how a virtual power storage element is used. The virtual load may include information indicating, for example, virtual power, environmental temperature, heat dissipation conditions of the power storage element such as heat transfer coefficient or thermal conductivity, a control method of the power storage element, and the like.
現在及び将来の劣化状態を算出する算出アルゴリズムの共通化においては、将来の劣化状態の算出に用いる未計測の計測データが必要となる。上記(4)に記載の算出装置によれば、蓄電素子の実測値の履歴に基づき仮想負荷を推定し、推定した仮想負荷から計測データを生成することで、これまでの蓄電素子の使用状態に対応した仮想の計測データを好適に生成できる。所望の期間に亘る仮想の計測データを生成することで、任意の予測期間における寿命予測が可能となる。 In order to standardize the calculation algorithm for calculating the current and future deterioration states, unmeasured measurement data to be used for calculating the future deterioration states is required. According to the calculation device described in (4) above, by estimating the virtual load based on the history of the actual measured values of the energy storage element and generating measurement data from the estimated virtual load, the usage state of the energy storage element can be adjusted. Corresponding virtual measurement data can be suitably generated. By generating virtual measurement data over a desired period, it becomes possible to predict the lifespan in any prediction period.
(5)上記(4)に記載の算出装置において、前記生成部は複数の仮想負荷パターンに基づき複数の前記仮想の計測データを生成し、前記算出部は各仮想の計測データに対応する将来の劣化状態を算出してもよい。 (5) In the calculation device according to (4) above, the generation unit generates a plurality of virtual measurement data based on a plurality of virtual load patterns, and the calculation unit generates future data corresponding to each virtual measurement data. The state of deterioration may also be calculated.
上記(5)に記載の算出装置によれば、多様な使用態様を想定した幅のある劣化状態の算出が可能となる。将来の劣化状態は、仮想の計測データに基づき算出されるため、実際の計測データに基づき算出される現在の劣化状態に比べて、算出結果の確実性が低減する。幅を持たせた劣化状態の算出を行うことで、将来の劣化状態の予測にの信頼性を向上できる。 According to the calculation device described in (5) above, it is possible to calculate a wide range of deterioration states assuming various usage modes. Since the future state of deterioration is calculated based on virtual measurement data, the reliability of the calculation result is lower than that of the current state of deterioration that is calculated based on actual measurement data. By calculating the deterioration state with a range, it is possible to improve the reliability of predicting the future deterioration state.
(6)上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の算出装置において、前記算出部は、前記蓄電素子の計測データに基づき前記蓄電素子の内部状態量を算出し、算出した前記内部状態量に基づき前記蓄電素子の劣化状態を算出してもよい。 (6) In the calculation device according to any one of (1) to (5) above, the calculation unit calculates an internal state quantity of the electricity storage element based on measurement data of the electricity storage element, and The deterioration state of the power storage element may be calculated based on the internal state quantity.
内部状態量は、例えば蓄電素子のSOC(State of Charge:充電状態)、内部温度、正極容量、負極容量、容量バランスのずれ等を含んでもよい。容量バランスのずれとは、蓄電素子の正極と負極とにおける、可逆的に電荷イオンが電極から出入りできる容量の相違を意味する。容量バランスのずれの詳細については、特許6428958号公報を参照されたい。 The internal state quantity may include, for example, the SOC (State of Charge) of the power storage element, internal temperature, positive electrode capacity, negative electrode capacity, capacity balance shift, and the like. A shift in capacity balance refers to a difference in capacity between the positive electrode and the negative electrode of a power storage element, in which charged ions can reversibly enter and exit from the electrodes. Please refer to Japanese Patent No. 6428958 for details on the capacity imbalance.
上記(6)に記載の算出装置によれば、計測データを内部状態量の履歴に変換することで、蓄電素子の劣化状態や使用履歴を正確に考慮して劣化状態を算出できるため、劣化状態の算出精度を向上できる。 According to the calculation device described in (6) above, the deterioration state can be calculated by accurately considering the deterioration state and usage history of the power storage element by converting the measurement data into the history of internal state quantities. The calculation accuracy can be improved.
(7)上記(1)から(6)のいずれか1つに記載の算出装置において、前記算出部で算出した現在の劣化状態の修正情報に基づき前記所定の算出アルゴリズムを修正する修正部を備えてもよい。 (7) The calculation device according to any one of (1) to (6) above, further comprising a correction section that corrects the predetermined calculation algorithm based on correction information of the current state of deterioration calculated by the calculation section. It's okay.
上記(7)に記載の算出装置によれば、修正情報に基づき算出アルゴリズムを修正することで、劣化状態の算出精度を向上できる。算出アルゴリズムの精度を、計算しながら(算出装置を運用しながら)向上させることができる。組み込んだ算出アルゴリズムが不変ではなく、精度が上がる方向に算出装置が算出アルゴリズムを自律的に進化させることができる。 According to the calculation device described in (7) above, the calculation accuracy of the deterioration state can be improved by correcting the calculation algorithm based on the correction information. The accuracy of the calculation algorithm can be improved while calculating (while operating the calculation device). The built-in calculation algorithm is not immutable, and the calculation device can autonomously evolve the calculation algorithm in a direction that improves accuracy.
(8)本開示の一態様に係る劣化状態の算出方法は、蓄電素子の実際の計測データ及び仮想の計測データを取得し、現在の劣化状態を算出する場合、取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、将来の劣化状態を算出する場合、取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する処理をコンピュータが実行する。 (8) A method for calculating a state of deterioration according to one aspect of the present disclosure is to obtain actual measurement data and virtual measurement data of a power storage element, and when calculating the current state of deterioration, based on the obtained actual measurement data. When calculating the deterioration state according to a predetermined calculation algorithm and calculating the future deterioration state, the computer executes a process of calculating the deterioration state according to the predetermined calculation algorithm based on the acquired virtual measurement data.
(9)本開示の一態様に係るプログラムは、蓄電素子の実際の計測データ及び仮想の計測データを取得し、現在の劣化状態を算出する場合、取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、将来の劣化状態を算出する場合、取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する処理をコンピュータに実行させる。 (9) When the program according to one aspect of the present disclosure acquires actual measurement data and virtual measurement data of a power storage element and calculates the current state of deterioration, the program uses a predetermined calculation algorithm based on the acquired actual measurement data. When calculating the state of deterioration according to the method and calculating the state of deterioration in the future, the computer is caused to execute a process of calculating the state of deterioration according to the predetermined calculation algorithm based on the acquired virtual measurement data.
以下、本開示をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, the present disclosure will be specifically described with reference to drawings showing embodiments thereof.
(第1実施形態)
図1は、遠隔監視システム100の構成例を示す図である。遠隔監視システム100は、発電システム200に含まれる蓄電素子に関する情報への遠隔からのアクセスを可能とする。遠隔監視システム100は、遠隔監視の対象となる発電システム200と、発電システム200から情報を収集する算出装置50とを含む。算出装置50と発電システム200とは、インターネットなどのネットワークN1を介して通信可能に接続されている。発電システム200の数は1又は3以上でもよい。算出装置50はいずれかの発電システム200に統合してもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
図2は、発電システム200の構成例を示すブロック図である。太陽光発電システムや風力発電システムといった発電装置の図示は省略する。発電システム200は、通信デバイス10、ドメイン管理装置30、蓄電ユニット(ドメイン)40を備える。サーバ装置20は、ネットワークN2を介して通信デバイス10と接続されている。蓄電ユニット40は、複数のバンク41を含んでもよい。蓄電ユニット40は、例えば、電池盤に収容されて、火力発電システム、メガソーラー発電システム、風力発電システム、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)、鉄道用の安定化電源システムなどに使用される。通信デバイス10、ドメイン管理装置30及び蓄電ユニット40を含む構成は、蓄電システムと呼ばれる。蓄電システムは、図示しないパワーコンディショナを含んでもよい。蓄電ユニット40は産業用途に限らず、家庭用のものであってもよい。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
事業者は、通信デバイス10、ドメイン管理装置30、蓄電ユニット40を含む蓄電システムの設計、導入、運用及び保守する事業を行い、蓄電システムを遠隔監視システム100により遠隔監視できる。
The business operator designs, installs, operates, and maintains a power storage system including the
通信デバイス10は、制御部11、記憶部12、第1通信部13及び第2通信部14を備える。制御部11は、CPU(Central Processing Unit)などで構成され、内蔵するROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを用い、通信デバイス10全体を制御する。
The
記憶部12は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置を備える。記憶部12は、所要の情報を記憶することができ、例えば、制御部11の処理によって得られた情報を記憶することができる。
The
第1通信部13は、ドメイン管理装置30又は電池管理装置44との通信を実現する通信インタフェースを備える。制御部11は、第1通信部13を通してドメイン管理装置30との間で通信を行うことができる。
The
第2通信部14は、ネットワークN2を介した通信を実現する通信インタフェースを備える。制御部11は、第2通信部14を通してサーバ装置20との間で通信を行うことができる。
The
ドメイン管理装置30は、所定の通信インタフェースを用いて各バンク41との間で情報の送受信を行う。記憶部12は、ドメイン管理装置30を介して取得した運用データを記憶することができる。
The
サーバ装置20は、通信デバイス10から蓄電システムの計測データの実測値を収集することができる。計測データは、蓄電システム内の各蓄電素子の電流値、電圧値、温度などの計測値を含む。サーバ装置20は、収集された計測データを、蓄電素子毎に区分して記憶する。サーバ装置20は、ネットワークN2、N1を介して計測データを算出装置50に送信することができる。なお、ネットワークN1、N2は、1つの通信ネットワークであってもよい。サーバ装置20が、算出装置50として機能してもよい。
The
バンク41は、蓄電モジュールを複数直列に接続したものであり、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)44、複数の蓄電モジュール42、及び各蓄電モジュール42に設けられた計測基板(CMU:Cell Management Unit)43などを備える。
The
蓄電モジュール42は、複数の蓄電セルが直列に接続されている。本明細書では、「蓄電素子」は、蓄電セル、蓄電モジュール42、バンク41、またはバンク41を並列に接続したドメインを意味してもよい。本実施形態では、計測基板43は、蓄電モジュール42の各蓄電セルの状態に関する蓄電素子情報を取得する。蓄電素子情報は、例えば、蓄電セルの電圧、電流、温度などを含む。蓄電素子情報は、例えば、0.1秒、0.5秒、1秒などの適宜の周期で繰り返し取得することができる。蓄電素子情報は計測データ又は計測データの一部となる。「蓄電素子」は、鉛蓄電池及びリチウムイオン電池のような二次電池や、キャパシタのような、再充電可能なものであることが好ましい。蓄電素子の一部が、再充電不可能な一次電池であってもよい。
The
電池管理装置44は、通信機能付きの計測基板43とシリアル通信によって通信を行うことができ、計測基板43が検出した蓄電素子情報を取得することができる。電池管理装置44は、ドメイン管理装置30との間で情報の送受信を行うことができる。ドメイン管理装置30は、ドメインに所属するバンクの電池管理装置44からの蓄電素子情報を集約する。ドメイン管理装置30は、集約された蓄電素子情報を通信デバイス10へ出力する。このように、通信デバイス10は、ドメイン管理装置30を介して、蓄電ユニット40の計測データを取得することができる。通信デバイス10は、取得した計測データを、サーバ装置20を介して算出装置50へ送信する。
The battery management device 44 can communicate with the
図3は、算出装置50の構成例を示すブロック図である。算出装置50は、例えばサーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ、量子コンピュータ等であり、種々の情報処理、情報の送受信を行う。算出装置50は複数のコンピュータからなるマルチコンピュータであってもよく、ソフトウェアによって仮想的に構築された仮想マシンであってもよい。算出装置50は、制御部51、記憶部52、通信部53、表示部54及び操作部55等を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the
制御部51は、CPU、GPU(Graphics Processing Unit)、ROM、RAM等を備える演算回路である。制御部51が備えるCPU又はGPUは、ROMや記憶部52に格納された各種コンピュータプログラムを実行し、上述したハードウェア各部の動作を制御する。制御部51は、計測開始指示を与えてから計測終了指示を与えるまでの経過時間を計測するタイマ、数をカウントするカウンタ、日時情報を出力するクロック等の機能を備えていてもよい。
The
記憶部52は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性記憶装置を備える。記憶部52は、制御部51が参照する各種コンピュータプログラム及びデータ等を記憶する。
The
本実施形態では記憶部52は、蓄電素子の劣化状態の算出に関する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム521と、このプログラム521の実行に必要なデータとして計測DB(Data Base)522とを記憶している。
In this embodiment, the
計測DB522は、発電システム200から受け付けた計測データを記憶するデータベースである。計測データは、上述の通り、発電システム200内の蓄電素子の電流、電圧及び温度の計測値を含む。計測DB522には、例えば、計測データを識別するためのIDをキーに、蓄電素子の識別情報、計測値の計測日時及び計測データ等の情報を紐付けたレコードが時系列順に格納されている。計測DB522にはさらに、各時点の計測データに基づく劣化状態が記憶されていてもよい。計測DB522には、計測データの実測値が記憶されている。制御部51は、サーバ装置20から送信される計測データを受信した場合、受信した計測データ等を時系列順に計測DB522に記憶する。
The
プログラム521を含むコンピュータプログラム(プログラム製品)は、当該コンピュータプログラムを読み取り可能に記録した非一時的な記録媒体5Aにより提供されてもよい。記録媒体5Aは、CD-ROM、USBメモリ、SD(Secure Digital)カード等の可搬型メモリである。制御部51は、図示しない読取装置を用いて、記録媒体5Aから所望のコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムを記憶部52に記憶させる。代替的に、上記コンピュータプログラムは通信により提供されてもよい。プログラム521は、単一のコンピュータプログラムでも複数のコンピュータプログラムにより構成されるものでもよく、また、単一のコンピュータ上で実行されても通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されてもよい。
A computer program (program product) including the
通信部53は、ネットワークN1を介した通信を実現する通信インタフェースを備える。制御部51は、通信部53を通じて、発電システム200から送信された計測データを受信する。
The
表示部54は、例えば液晶ディスプレイ又は有機EL(electroluminescence)ディスプレイ等のディスプレイ装置を備える。表示部54は、制御部51からの指示に従って各種の情報を表示する。操作部55は、ユーザの操作を受け付けるインタフェースである。操作部55は、例えばキーボード、ディスプレイ内蔵のタッチパネルデバイス、スピーカ及びマイクロフォン等を備える。操作部55は、ユーザからの操作入力を受け付け、操作内容に応じた制御信号を制御部51へ送出する。
The
算出装置50は、外部に接続されたコンピュータを通じて操作を受付け、通知すべき情報を外部のコンピュータへ出力する構成であってもよい。この場合、算出装置50は、表示部54及び操作部55を備えていなくてもよい。
The
図4は、算出装置50の構成例を示す機能ブロック図である。算出装置50の制御部51は、記憶部52に記憶されたプログラム521を読み出して実行することにより、取得部511、算出部512、負荷推定部513、生成部514、及び出力部515の各機能を実現する。代替的に、これらの各機能の一部は、制御部51に備えられた専用のハードウェア回路(例えばFPGA又はASIC)により実現されてもよい。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration example of the
取得部511は、蓄電素子の計測データを取得する。取得部511は、現在(現時点)の劣化状態の推定を行う場合、計測DB522に記憶された計測データから所望の計測データを読み出すことにより、実際の計測データを取得する。実際の計測データとは、計測データの実測値を意味する。また、取得部511は、将来の劣化状態の予測を行う場合、後述する生成部514から出力される仮想の計測データを受け付けることにより、仮想の計測データを取得する。仮想の計測データとは、仮想的に生成された計測データであって、未計測の計測データを意味する。取得部511は、実際の計測データを取得する第1の取得部511と、仮想の計測データを取得する第2の取得部511とを含んでもよい。
The
算出部512は、取得部511で取得した実際の計測データ又は仮想の計測データに基づいて、蓄電素子の劣化状態を算出する。算出部512は、計測データに基づいて蓄電素子の蓄電容量を算出するための所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する。以下では、劣化状態として、蓄電素子の蓄電容量(電池容量)を算出する場合を説明する。代替的に、劣化状態は、例えば内部抵抗、充放電特性、蓄電容量の劣化量(例えば通電劣化量及び非通電劣化量)、SOH、正極・負極の劣化率、容量バランスのずれ等であってもよい。
The
本実施形態では、算出アルゴリズムとして、計測データに基づき蓄電素子の内部状態量を算出し、算出した内部状態量に基づき劣化状態を算出するものを例に挙げて説明するが、算出アルゴリズムはこれに限定されない。 In this embodiment, an example calculation algorithm will be described in which an internal state quantity of a power storage element is calculated based on measurement data, and a deterioration state is calculated based on the calculated internal state quantity. Not limited.
算出部512は、時系列で得られた計測データに基づき蓄電素子のSOC及び温度を含む内部状態量の時系列データを算出する。算出部512は、計測データと、算出したSOC及び温度との履歴に基づき、蓄電素子の通電による劣化を示す通電劣化と、蓄電素子の通電によらない劣化を示す非通電劣化とを峻別し、例えばルート則に基づきそれぞれの劣化量を算出する。算出部512は、SOCの時系列データに基づき特定されるSOCの変動量(変動の大きさ)に基づき、SOCの変動量が大きい程、通電劣化量が大きくなるように、通電劣化量を算出することが好ましい。
The
算出部512は、得られた通電劣化量と非通電劣化量との和に基づき合計劣化量を算出する。算出部512は、前回の蓄電容量(算出時点よりも1つ前の時点における蓄電容量)から、算出した合計劣化量を減算することにより、算出時点における蓄電素子の蓄電容量を求めることができる。
The
算出部512は、現在の劣化状態の推定を行う場合、取得部511で取得した実際の計測データを受け付け、受け付けた実際の計測データを用いて上記算出アルゴリズムにより現在の蓄電容量を算出する。算出部512は、計測初期から現在までの全期間における各時点の計測データと、計測初期における初期容量とに基づき、各時点の蓄電容量を逐次演算し、現在の蓄電容量を算出してもよい。
When estimating the current deterioration state, the
また、算出部512は、将来の劣化状態の予測を行う場合、取得部511で取得した仮想の計測データを受け付け、受け付けた仮想の計測データを用いて上記算出アルゴリズムにより将来の蓄電容量を算出する。算出部512は、上述の推定処理にて得られた現在の蓄電容量を基準値として、将来の蓄電容量を算出してもよい。すなわち、算出部512は、仮想の計測データ及び算出アルゴリズムにより算出される合計劣化量を、現在の蓄電容量から減算することにより、将来の時点における蓄電容量を算出してもよい。
Further, when predicting a future state of deterioration, the
計測データに基づき推定されるSOCは、蓄電素子の劣化状態に対応して異なる。将来の蓄電容量の算出時に、現在の蓄電容量を基準値として用いることで、現在の蓄電容量により表される蓄電素子の劣化状態を保持させた上で、将来の蓄電容量の算出が可能となる。 The SOC estimated based on the measurement data differs depending on the state of deterioration of the power storage element. By using the current storage capacity as a reference value when calculating the future storage capacity, it becomes possible to calculate the future storage capacity while maintaining the deterioration state of the storage element represented by the current storage capacity. .
算出部512は、現在の蓄電素子の蓄電容量の診断結果に基づき、算出した現在の蓄電容量を補正してもよい。診断結果とは、例えば、直近の短期間における蓄電素子の計測データに基づき特定される蓄電素子の容量値(蓄電容量)を意味する。蓄電容量の診断手法は特に限定されないが、例えば、蓄電素子の内部抵抗を測定することにより蓄電容量を算出してもよく、蓄電素子に設定される下限電圧値から上限電圧までに亘りフル充放電を行うことにより実容量を測定してもよい。算出部512は、取得した診断結果と、算出した現在の蓄電容量とを比較し、算出した現在の蓄電容量を診断結果に沿うよう補正する。診断結果を用いた補正は、各時点における蓄電容量を算出する度実行されてもよい。診断結果を用いた補正は、将来の蓄電容量の算出結果に対しては実行されないものであってよい。
The
負荷推定部513は、時系列的な実際の計測データに基づき、蓄電素子の仮想負荷を推定する。負荷推定部513は、例えば、初期時点から現時点までの計測データの履歴に基づき、将来の仮想負荷としての電力値及び環境温度を推定する。電力値は、計測データの履歴により示される現在までの蓄電素子の使われ方に基づき、将来の蓄電素子の使われ方を予測することで決定される。仮想負荷としての電力値及び環境温度は、計測データの履歴に基づき特定された実際の電力値及び環境温度と同じであってもよく、所定ルールに基づき実際の電力値及び環境温度の少なくとも一方を増加又は減少させた値であってもよい。
The
負荷推定部513は、複数パターンの仮想負荷を生成してもよい。電力値及び環境温度の少なくとも一方を異ならせた複数の仮想負荷を生成することで、幅のある将来の劣化状態の予測が可能となる。
The
生成部514は、負荷推定部513で推定した仮想負荷に基づき仮想の計測データを生成する。生成部514は、負荷推定部513で推定した電力値及び環境温度に基づき、将来時点の計測データ、すなわち電流、電圧及び温度を導出する。負荷推定部513から複数の仮想負荷を受け付けた場合、生成部514は、各仮想負荷に対応した複数の計測データを生成する。生成部514で生成した仮想の計測データは、取得部511に出力される。
The
出力部515は、算出部512で算出した現在及び将来の蓄電容量の算出結果を示す情報を表示部54へ出力する。表示部54は、蓄電容量の算出結果を示す情報を表示する。
The
制御部51はさらに、図4に示すように修正部516として機能する構成であってもよい。修正部516は、算出部512で算出した現在の蓄電容量の修正情報に基づき、算出アルゴリズムを修正する。修正部516については、他の実施形態で詳述する。
The
図5は、劣化状態の算出処理手順の一例を示すフローチャートである。算出装置50の制御部51は、記憶部52に記憶するプログラム521に従って所定の又は適宜の間隔で以下の処理を開始する。制御部51は、プログラム521の処理に並行して、サーバ装置20から送信される計測データを受信し、受信した計測データを計測DB522に記憶している。
Figure 5 is a flowchart showing an example of a deterioration state calculation process procedure. The
算出装置50の制御部51は、現在の劣化状態を算出する推定処理を実行するか否かを判定する(ステップS11)。制御部51は、例えば現在の劣化状態が計測DB522に記憶済みであるか否かを判定することにより、推定処理を実行するか否かを判定してもよい。現在の劣化状態が計測DB522に記憶済みであるとは、計測DB522に記憶する最新の計測データについて現在の劣化状態が既に推定済みであることを意味する。
The
現在の劣化状態が記憶済みでないことにより推定処理を実行すると判定した場合(ステップS11:YES)、制御部51は、計測DB522に記憶する計測データを抽出することにより、実際の計測データを取得する(ステップS12)。
If it is determined that the estimation process is to be performed because the current state of deterioration has not been stored (step S11: YES), the
現在の劣化状態が記憶済みであることにより推定処理を実行しないと判定した場合(ステップS11:NO)、制御部51は、将来の劣化状態の予測処理を実行すると判定し、処理をステップS13へ進める。ステップS11は、推定処理と予測処理との切り替え処理に対応する。
If it is determined that the estimation process is not to be performed because the current state of deterioration has been stored (step S11: NO), the
ステップS11において制御部51は、ユーザから推定処理又は予測処理の実行指示を受け付けることにより、推定処理又は予測処理のいずれを実行するかを判定してもよい。
In step S11, the
将来の劣化状態の予測処理を実行する場合、制御部51は、計測DB522に記憶する計測初期から現在までの全期間における計測データに基づき、蓄電素子の仮想負荷を推定する(ステップS13)。ステップS13において制御部51は、複数の仮想負荷を推定してもよい。
When executing the prediction process of the future deterioration state, the
制御部51は、推定した仮想負荷に基づき、仮想の計測データを生成する(ステップS14)。複数の仮想負荷が推定されている場合には、制御部51は、各仮想負荷に対応する複数の仮想の計測データを生成する。
The
制御部51は、取得した実際の計測データ又は仮想の計測データに基づき、内部状態量としてのSOC及び温度を算出する(ステップS15)。制御部51は、算出した内部状態量と、1つ前の時点における内部状態量とに基づき、算出対象時点における蓄電容量を算出する(ステップS16)。
The
算出を実行する時点を現時点tとした場合、制御部51は、過去の直近時点t-1における実際の計測データに対応する内部状態量を算出し、直近時点t-1における蓄電容量から、算出した内部状態量に対応する劣化量を減算することで、現時点tの蓄電容量を算出する。また、制御部51は、現時点tにおける仮想の計測データに対応する内部状態量を算出し、現時点tにおける蓄電容量から、算出した内部状態量に対応する劣化量を減算することで、将来の時点t+1の蓄電容量を算出する。将来時点の蓄電容量の算出を繰り返し実行することで、任意の予測期間に亘る蓄電容量の予測が可能となる。
When the time point at which the calculation is executed is the current time t, the
制御部51は、算出した蓄電容量を補正するか否かを判定する(ステップS17)。例えば、算出した蓄電容量が現在の蓄電容量であり、且つ、算出した蓄電容量と蓄電容量の診断結果との差分の絶対値が予め設定される閾値以上である場合、制御部51は、蓄電容量を補正すると判定する。一方、算出した蓄電容量が現在の蓄電容量であり、且つ、算出した蓄電容量と蓄電容量の診断結果との差分の絶対値が予め設定される閾値未満である場合、制御部51は、蓄電容量を補正しないと判定する。また、算出した蓄電容量が現在の蓄電容量でない場合、制御部51は、蓄電容量を補正しないと判定する。蓄電容量の診断結果は、例えば外部の診断装置により行われた蓄電容量の診断結果を取得してもよい。
The
蓄電容量を補正すると判定した場合(ステップS17:YES)、制御部51は、算出した現在の蓄電容量を診断結果に沿うよう補正する(ステップS18)。また、制御部51は、修正された蓄電容量に沿うように、内部状態量やSOHを補正してもよい。例えば、非通電劣化量と通電劣化量の割合を変えずに、それらの絶対値を補正してもよい。制御部51は、算出した現在の蓄電容量を診断結果における容量値に置き換えてもよい。蓄電容量を補正しないと判定した場合(ステップS17:NO)、制御部51は、補正処理をスキップする。ステップS17及びステップS18は省略してもよい。
If it is determined that the power storage capacity is to be corrected (step S17: YES), the
制御部51は、蓄電容量の算出を終了するか否かを判定する(ステップS19)。例えば、現在及び将来の蓄電容量のいずれかが算出済みでないことにより、蓄電容量の算出を終了しないと判定した場合(ステップS19:NO)、制御部51は、処理をステップS11に戻す。これにより、制御部51は、現在の蓄電容量の推定処理を実行した後、処理を推定処理から予測処理へと切り替え、将来の蓄電容量の予測処理を実行する。
The
現在及び将来の蓄電容量の両方が算出済みであることにより、蓄電容量の算出を終了すると判定した場合(ステップS19:YES)、制御部51は、蓄電容量の算出結果を示す画面情報を生成し、生成した蓄電容量の算出結果を示す画面情報を表示部54に表示する(ステップS20)。制御部51は、一連の処理を終了する。蓄電容量の算出結果を示す画面には、例えば現在までの各時点における蓄電容量と、将来の時点における蓄電容量とを示す数値やグラフが表示されている。
If it is determined that the calculation of the electricity storage capacity is to be completed because both the current and future electricity storage capacities have been calculated (step S19: YES), the
本実施形態によれば、連続性を持たせた現在及び将来の劣化状態を精度よく算出できる。現在の劣化状態の推定及び将来の劣化状態の予測における劣化状態の算出アルゴリズムを共通化することで、効率的且つ精度よく劣化状態を算出できる。また、入力要素となる計測データの確実性に対応して将来の劣化状態の予測時には幅のある劣化状態を算出するなど、算出アルゴリズムの前後における処理内容を推定処理又は予測処理に対応して設定することができる。 According to this embodiment, it is possible to accurately calculate the current and future deterioration states with continuity. By using a common deterioration state calculation algorithm for estimating the current deterioration state and predicting the future deterioration state, the deterioration state can be calculated efficiently and accurately. In addition, the processing content before and after the calculation algorithm is set in accordance with the estimation process or prediction process, such as calculating a wide range of deterioration states when predicting future deterioration states in response to the reliability of the measurement data that is the input element. can do.
(第2実施形態)
第2実施形態では、劣化状態の算出アルゴリズムを修正する。
Second Embodiment
In the second embodiment, the algorithm for calculating the deterioration state is modified.
第2実施形態の算出装置50は、図4に示した修正部516としての機能により、現在の劣化状態の修正情報に基づき、算出アルゴリズムを修正する。修正情報は、例えば現在の劣化状態の補正内容に基づき決定されてもよい。修正部516は、計測初期から現在までの各時点で実行した補正内容を解析することにより、補正パターンを特定する。修正部516は、特定した補正パターンを修正情報として、特定した補正パターンに従い算出アルゴリズムを修正する。
The
図6は、第2実施形態の算出装置50が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure executed by the
算出装置50の制御部51は、算出アルゴリズムの修正情報を取得する(ステップS31)。制御部51は、外部装置で生成された修正情報を通信により取得してもよく、計測初期から現在までの各時点で実行した補正内容に基づき特定の補正パターンを導出することにより、修正情報を取得してもよい。
The
制御部51は、取得した修正情報に従い算出アルゴリズムを修正し(ステップS32)、一連の処理を終了する。
The
本実施形態によれば、本システムの運用を通じて算出アルゴリズムを最適化することができ、劣化状態の推定精度が向上する。 According to this embodiment, the calculation algorithm can be optimized through operation of this system, and the accuracy of estimating the deterioration state is improved.
今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。
各実施形態に示すシーケンスは限定されるものではなく、矛盾の無い範囲で、各処理手順はその順序を変更して実行されてもよく、また並行して複数の処理が実行されてもよい。各処理の処理主体は限定されるものではなく、矛盾の無い範囲で、各装置の処理を他の装置が実行してもよい。
The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should be considered not to be restrictive. The technical features described in each embodiment can be combined with each other, and the scope of the present invention is intended to include all changes within the scope of the claims and the range of equivalents to the scope of the claims. be done.
The sequences shown in each embodiment are not limited, and each processing procedure may be executed with the order changed, or a plurality of processes may be executed in parallel, as long as there is no contradiction. The processing entity of each process is not limited, and the processes of each device may be executed by other devices as long as there is no contradiction.
各実施形態に記載した事項は相互に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した独立請求項及び従属請求項は、引用形式に関わらず、相互に組み合わせることが可能である。さらに、特許請求の範囲には他の2以上のクレームを引用するクレームを記載する形式(マルチクレーム形式)を用いているが、これに限るものではない。マルチクレームを少なくとも一つ引用するマルチクレーム(マルチマルチクレーム)を記載する形式を用いて記載してもよい。 Items described in each embodiment can be combined with each other. Moreover, independent claims and dependent claims described in the claims can be combined with each other regardless of the form of citation. Further, although the scope of claims uses a format in which claims refer to two or more other claims (multi-claim format), the invention is not limited to this format. It may be written using a multi-claim format that cites at least one multi-claim.
100 遠隔監視システム
200 発電システム
10 通信デバイス
11 制御部
12 記憶部
13 第1通信部
14 第2通信部
20 サーバ装置
30 ドメイン管理装置
40 蓄電ユニット
41 バンク
42 蓄電モジュール
43 計測基板
44 電池管理装置
50 算出装置
51 制御部
52 記憶部
53 通信部
54 表示部
55 操作部
511 取得部
512 算出部
513 負荷推定部
514 生成部
515 出力部
516 修正部
521 プログラム
5A 記録媒体
100
Claims (9)
前記蓄電素子の計測データに基づき前記蓄電素子の現在及び将来の劣化状態を算出する算出部とを備え、
前記算出部は、現在の劣化状態を算出する場合、前記取得部で取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、将来の劣化状態を算出する場合、前記取得部で取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する
算出装置。 an acquisition unit that acquires actual measurement data and virtual measurement data of the power storage element;
a calculation unit that calculates the current and future deterioration state of the power storage element based on measurement data of the power storage element,
When calculating the current deterioration state, the calculation section calculates the deterioration state according to a predetermined calculation algorithm based on the actual measurement data acquired by the acquisition section, and when calculating the future deterioration state, the acquisition section calculates the deterioration state. A calculation device that calculates a state of deterioration based on the acquired virtual measurement data according to the predetermined calculation algorithm.
請求項1に記載の算出装置。 The calculation unit calculates the current state of deterioration based on the actual measurement data, and then calculates the future state of deterioration based on the virtual measurement data generated based on the actual measurement data. calculation device.
請求項1又は請求項2に記載の算出装置。 The calculation device according to claim 1 or 2, wherein the calculation unit calculates a future deterioration state using a current deterioration state calculated based on the actual measurement data as a reference value.
前記負荷推定部で推定した仮想負荷に基づき前記仮想の計測データを生成する生成部とを備える
請求項1又は請求項2に記載の算出装置。 a load estimation unit that estimates a virtual load of the electricity storage element based on time-series actual measurement data;
The calculation device according to claim 1 or 2, further comprising a generation unit that generates the virtual measurement data based on the virtual load estimated by the load estimation unit.
前記算出部は各仮想の計測データに対応する将来の劣化状態を算出する
請求項4に記載の算出装置。 The generating unit generates a plurality of the virtual measurement data based on a plurality of virtual load patterns,
The calculation device according to claim 4 , wherein the calculation unit calculates a future degradation state corresponding to each virtual measurement data.
算出した前記内部状態量に基づき前記蓄電素子の劣化状態を算出する
請求項1又は請求項2に記載の算出装置。 The calculation unit calculates an internal state quantity of the power storage element based on measurement data of the power storage element,
The calculation device according to claim 1 or 2, wherein the deterioration state of the electricity storage element is calculated based on the calculated internal state quantity.
請求項1又は請求項2に記載の算出装置。 The calculation device according to claim 1 or 2, further comprising a modification unit that modifies the predetermined calculation algorithm based on modification information of the current state of deterioration calculated by the calculation unit.
現在の劣化状態を算出する場合、取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、
将来の劣化状態を算出する場合、取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する
処理をコンピュータが実行する劣化状態の算出方法。 Acquiring actual measurement data and virtual measurement data of the energy storage element;
When calculating the current deterioration state, the deterioration state is calculated according to a predetermined calculation algorithm based on the acquired actual measurement data,
When calculating a future deterioration state, the deterioration state is calculated based on the acquired virtual measurement data in accordance with the predetermined calculation algorithm by a computer.
現在の劣化状態を算出する場合、取得した実際の計測データに基づき所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出し、
将来の劣化状態を算出する場合、取得した仮想の計測データに基づき前記所定の算出アルゴリズムに従い劣化状態を算出する
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。 Acquire actual measurement data and virtual measurement data of the energy storage element,
When calculating the current state of deterioration, the state of deterioration is calculated according to a predetermined calculation algorithm based on the acquired actual measurement data,
When calculating a future state of deterioration, the program causes a computer to execute a process of calculating the state of deterioration according to the predetermined calculation algorithm based on the acquired virtual measurement data.
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