JP6034473B2 - 蓄電池診断装置およびその方法 - Google Patents
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Description
判定までの処理は外観検査や内部抵抗の測定等である。この技術では、継続使用可否は判定できるものの、蓄電池の使用者や回収業者は、現在の対象となる蓄電池の残存価値については知ることができない。
ユーザが蓄電池を電池状態測定部1にセットする。ここでいう蓄電池は測定の構成単位を示す表現であり、セル(単一の電池)やモジュール(複数のセルを組み合わせて所定の電圧・電流を得られるようにしたもの)などの概念を含むものである。電池状態測定部1は、充放電器や交流測定器、X線装置など蓄電池の状態を計測できる装置であれば、特定の形態に限定されない。
次に対象蓄電池が再利用される可能性のある用途を蓄電池用途入力部3から入力する。
再利用される可能性のある用途は、たとえば、「EV」「家庭用定置」「電動スクータ」等である。
電池ID入力部11から、対象蓄電池を特定するのに必要な情報を入力する。具体的には蓄電池側に具備されたIC等に記録された製造番号等を電子的に読み取ることが想定される。
別の例として、同内容の情報をユーザがキーボードやバーコードリーダを用いて入力することも可能である。
蓄電池状態測定部1は、ステップST1でセットされた蓄電池のd次元状態量を計算する。
蓄電池状態量履歴データ記憶部27は、蓄電池状態計算部1が計算したd次元状態量を、電池ID入力部11から入力されたID情報と対応づけて内部に格納する。また、測定回数・測定日時(測定時間情報)も同時に記録する。測定時間情報は、診断履歴の変化傾向を計算するために必要な情報となる。図3に蓄電池状態量履歴データ記憶部27に格納されるデータ例を示す。
電池性能判別空間変換計算部2は、電池性能判別空間変換関数記憶部14から当該用途に対応した判別空間変換関数を読み出し、当該判別空間変換関数により、電池状態測定部1で測定された電池状態量を、電池性能判別空間上の座標に写像する。電池性能判別空間変換関数記憶部14は、用途ごとに判別空間変換関数を記憶している。
行列Aを定める方法については後述する。
電池変化量データ計算部(第1計算部、第2計算部)9は、電池性能判別関数記憶部17から当該用途に対応する電池性能判別関数を読み出す。電池性能判別関数記憶部17は、用途ごとに電池性能判別関数を記憶している。
急速劣化判定部10は、電池変化量データ計算部9で計算された電池性能判別関数面との距離が閾値以下になったか、または移動成分が閾値を超えたかを判断する。当該距離が閾値以下になった、または移動成分が閾値を超えた場合、あるいはこれらの両方が成立した場合、当該用途での使用可能限界が近づいたと判断する。このとき、急速劣化判定部10は、電池状態表示部4に警告信号を送信する。
(ST18)
状態量予測値計算部(第1ベクトル取得部、第2ベクトル取得部、予測ベクトル取得部)25は、蓄電池状態量履歴データ記憶部27から対象蓄電池の状態量データの履歴を読み出す。また、電池性能判別空間変換関数記憶部14から用途に応じた判別空間変換関数を読み出す。履歴における対象蓄電池の今回と前回の状態を、当該判別空間変換関数によりそれぞれ変換後電池データに変換する。電池性能判別空間において、前回の変換後電池データを表す座標から、今回の変換後蓄電池データを表す座標への、変化方向および単位時間あたりの変化量を表すベクトル(第1ベクトルと呼ぶ)を計算する。
そして、選択したデータXと、当該データの次の測定時点のデータYとの間のベクトルV3を計算する。図7において、TxはデータXの測定時点、TyはデータYの測定時点を表す。
将来使用不可決定部26は、状態量予測値計算部25で計算された予測ベクトルに、次回測定までの時間ΔTを乗じ、この結果を、今回測定された電池の変換後電池データに加算することで、次回測定時の変換後蓄電池データの予測値D(図7参照)を得る。次回の測定時点がTDと表すと、ΔT=TD-TCである。この場合、次回測定時の予測値Dは以下のように計算される。
電池使用可能判別量計算部(残存価値計算部)7は、電池性能判別関数記憶部17から当該用途に対応する電池性能判別関数を読み出し、電池性能判別空間変換計算部2で計算された変換後蓄電池データに基づき、対象蓄電池について、当該用途の単純残存価値を計算する。図8の左側に、中古EV、定置蓄電池、スクータの3つの用途に応じてそれぞれ単純残存価値を計算する例を示す。この3用途は説明用の一例であり,本発明はこれら3用途に限定されるものではない.
電池性能判別関数の数学的な定義は限定されないが、電池性能判別空間上の状態量(変換後蓄電池データ)を入力とし、戻り値は実数値とする。戻り値の符号が正なら対象電池は使用可能、負なら使用不可能に対応する(図4参照)。電池性能判別関数fの出力を単純残存価値と定義してもよいが、0以下の負値は全て0とみなす等のフィルタ処理を加えてもよい。また電池性能判別関数fの出力が負(使用不可能)であれば、警告信号を生成して、電池状態表示部4に通知する。
電池状態表示部4が、電池使用可能判別量計算部7により計算された単純残存価値を表示する。
複合残存価値計算部8は、電池使用可能判別量計算部7で計算された各々の用途の各単純残存価値を、調整係数計算部6から入力された各調整係数を乗算して総和することで、複合残存価値を得る。図8の右側に、各単純残存価値を調整係数により重み付け総和して複合残存価値を得る例を示す。調整係数計算部6は、用途毎の調整係数の値を記憶している。調整係数計算部6は、複合残存価値計算部8からの要求に応じて用途毎の調整係数を出力する。
電池状態表示部4は、複合残存価値計算部8で計算された複合残存価値を表示する。
学習用データを学習用蓄電池状態データ記憶部15に格納し、学習用データに一対一に対応して使用可/不可を示す符号を学習用蓄電池使用可/不可符号記憶部16に格納し、学習を開始する。
電池性能判別空間変換関数計算部13は、学習用蓄電池状態データ記憶部15から学習用データ(蓄電池状態量)を学習に必要な所定の個数読み出し、さらに読み出した蓄電池状態量に対応する使用可/不可符号を学習用蓄電池使用可/不可符号記憶部16から読み出す。これらの読み出したデータを用いて、電池性能判別空間への変換関数を学習し、電池性能判別空間変換関数記憶部14に記憶する。
石井他「わかりやすいパターン認識」1998オーム社 ISBN4-274-13149-1
電池性能判別関数計算部8は、学習用蓄電池状態データ記憶部15から学習用データ(蓄電池状態量のデータ)を学習に必要な所定の個数読み出し、ステップS14で学習された判別空間変換関数を用いて、電池性能判別空間へ当該蓄電池状態量を変換する。
電池性能判別関数計算部8は、ステップS15で読み出した蓄電池状態量に対応する符号を学習用蓄電池使用可/不可符号記憶部16から読み出す。使用可/不可符号の情報により、電池性能判別空間上の状態量(変換後蓄電池データ)は、使用可の蓄電池と不可の蓄電池を区別することが可能となる。
上述したように、複数の二次利用用途を設定すれば、用途毎の単純残存価値を重み付け総和することで、複合残存価値を計算できる。一方で、二次利用用途を単一かつ一次利用用途と同じものに限定して、当該用途におけるリユースの可/不可判定、劣化診断ツールとして実現することも想定される。
Claims (13)
- 蓄電池の複数の状態量を、前記蓄電池の用途に応じた判別空間変換関数により、1次元以上の次元数の判別空間上の座標に写像する変換計算部と、
少なくとも前記判別空間上の座標に写像された状態量が、前記判別空間を蓄電池の使用可能領域と使用不可領域とに区分する電池性能判別関数に対し前記使用可能領域と前記使用不可領域のどちらに属するかにに基づき、前記蓄電池の残存価値を計算する残存価値計算部と
を備えた蓄電池診断装置。 - 複合残存価値計算部をさらに備え、
前記変換計算部は、前記蓄電池の複数の用途のそれぞれに応じた判別空間変換関数により、前記複数の状態量を、前記用途毎の判別空間上の座標に写像し、
前記残存価値計算部は、前記用途毎の判別空間上の座標に写像された状態量が、前記用途毎の判別空間を使用可能領域と使用不可領域とに区分する電池性能判別関数に対し前記使用可能領域と前記使用不可領域のどちらに属するかに基づき、前記用途毎の前記蓄電池の残存価値を計算し、
前記複合残存価値計算部は、前記用途毎の前記残存価値を前記用途ごとの重み係数で重み付け総和することにより、前記蓄電池の複合残存価値を計算する
請求項1に記載の蓄電池診断装置。 - 前記蓄電池を測定して前記蓄電池の複数の状態量を取得する電池状態測定部
をさらに備えた請求項1または2に記載の蓄電池診断装置。 - 前記蓄電池の用途を1つ以上入力する蓄電池用途入力部
をさらに備えた請求項1ないし3のいずれか一項に記載の蓄電池診断装置。 - 第1測定時点および前記第1測定時点より後の第2測定時点のそれぞれにおける蓄電池の複数の状態量を、前記蓄電池の用途に応じた判別空間変換関数により、1次元以上の次元数の判別空間上の第1座標および第2座標に写像する第1計算部と、
前記判別空間を蓄電池の使用可能領域と使用不可領域とに区分する電池性能判別関数について、前記第1座標および前記第2座標が前記使用可能領域に属する場合に、前記第1座標から前記電池性能判別関数上の最近傍点を求め、前記第1座標から前記第2座標へのベクトルについて、前記第1座標から前記最近傍点への方向の前記ベクトルの成分を計算する第2計算部と、
前記成分の長さを前記第1測定時点および前記第2測定時点間の時間長で除した比率に基づいて、前記蓄電池の劣化進行を診断する劣化判定部と、
を備えた蓄電池診断装置。 - 前記劣化判定部は、前記比率が閾値を超えた場合に、警告信号を出力する
請求項5に記載の蓄電池診断装置。 - 前記劣化判定部は、前記第2座標と前記電池性能判別関数との距離が閾値以下になったら警告信号を出力する
請求項5または6に記載の蓄電池診断装置。 - 第1測定時点および前記第1測定時点より後の第2測定時点のそれぞれにおける蓄電池の複数の状態量を、前記蓄電池の用途に応じた判別空間変換関数により、1次元以上の次元数の判別空間上の第1座標および第2座標にそれぞれ写像し、前記第1座標から前記第2座標へのベクトルを前記第2座標および第1座標の測定時点間の時間長で除算して第1ベクトルを取得する第1ベクトル取得部と、
前記蓄電池とは別の少なくとも1つの蓄電池について、複数の測定時点毎に当該蓄電池の複数の状態量を含むデータを格納する蓄電池状態量記憶部と、
前記格納部内の各前記データを読み出し、各前記データを前記判別空間変換関数により前記判別空間上の座標へ写像し、前記座標の中から前記第2座標との距離に応じて少なくとも1つの座標を第3座標として選択し、前記座標のうち前記第3座標の次の測定時点に対応する座標である第4座標に対する前記第3座標からのベクトルを前記第4座標および第3座標の測定時点間の時間長で除算して第2ベクトルを取得する第2ベクトル取得部と、
前記第1ベクトルと前記第2ベクトルを合成して予測ベクトルを得る予測ベクトル取得部と、
前記第2測定時点より後の第3測定時点と前記第2測定時点間の時間長を前記予測ベクトルに乗算し、乗算結果を前記第2座標に加算することにより、前記判別空間において前記第3測定時点の前記蓄電池の状態量の写像先を予測し、前記判別空間を蓄電池の使用可能領域と使用不可領域とに区分する判別関数と前記写像先と基づいて、前記蓄電池の将来使用可否を診断する将来使用可否決定部と
を備えた蓄電池診断装置。 - 前記将来使用可否決定部は、前記写像先が前記使用不可領域に属するときは、警告信号を出力する
ことを特徴とする請求項8に記載の蓄電池診断装置。 - 前記将来使用可否決定部は、前記写像先が前記使用可能領域に属し、前記写像先と前記判別関数との距離が閾値以下のときは、警告信号を出力する
ことを特徴とする請求項8または9に記載の蓄電池診断装置。 - 蓄電池の複数の状態量を、前記蓄電池の用途に応じた判別空間変換関数により、1次元以上の次元数の判別空間上の座標に写像する変換計算ステップと、
少なくとも前記判別空間上の座標に写像された状態量が、前記判別空間を蓄電池の使用可能領域と使用不可領域とに区分する電池性能判別関数に対し前記使用可能領域と前記使用不可領域のどちらに属するかに基づき、前記蓄電池の残存価値を計算する残存価値計算ステップと
を備えた蓄電池診断方法。 - 第1測定時点および前記第1測定時点より後の第2測定時点のそれぞれにおける蓄電池の複数の状態量を、前記蓄電池の用途に応じた判別空間変換関数により、1次元以上の次元数の判別空間上の第1座標および第2座標に写像する第1計算ステップと、
前記判別空間を蓄電池の使用可能領域と使用不可領域とに区分する電池性能判別関数について、前記第1座標および前記第2座標が前記使用可能領域に属する場合に、前記第1座標から前記電池性能判別関数上の最近傍点を求め、前記第1座標から前記第2座標へのベクトルについて、前記第1座標から前記最近傍点への方向の前記ベクトルの成分を計算する第2計算ステップと、
前記成分の長さを前記第1測定時点および前記第2測定時点間の時間長で除した比率に基づいて、前記蓄電池の劣化進行を診断する劣化判定ステップと、
を備えた蓄電池診断方法。 - 第1測定時点および前記第1測定時点より後の第2測定時点のそれぞれにおける蓄電池の複数の状態量を、前記蓄電池の用途に応じた判別空間変換関数により、1次元以上の次元数の判別空間上の第1座標および第2座標にそれぞれ写像し、前記第1座標から前記第2座標へのベクトルを前記第2座標および第1座標の測定時点間の時間長で除算して第1ベクトルを取得する第1ベクトル取得ステップと、
前記蓄電池とは別の少なくとも1つの蓄電池について、複数の測定時点毎に当該蓄電池の複数の状態量を含むデータを格納する蓄電池状態量記憶部から前記データを読み出すステップと、
前記格納部内の各前記データを読み出し、各前記データを前記判別空間変換関数により前記判別空間上の座標へ写像し、前記座標の中から前記第2座標との距離に応じて少なくとも1つの座標を第3座標として選択し、前記座標のうち前記第3座標の次の測定時点に対応する座標である第4座標に対する前記第3座標からのベクトルを前記第4座標および第3座標の測定時点間の時間長で除算して第2ベクトルを取得する第2ベクトル取得ステップと、
前記第1ベクトルと前記第2ベクトルを合成して予測ベクトルを得る予測ベクトル取得ステップと、
前記第2測定時点より後の第3測定時点と前記第2測定時点間の時間長を前記予測ベクトルに乗算し、乗算結果を前記第2座標に加算することにより、前記判別空間において前記第3測定時点の前記蓄電池の状態量の写像先を予測し、前記判別空間を蓄電池の使用可能領域と使用不可領域とに区分する判別関数と前記写像先とに基づいて、前記蓄電池の将来使用可否を診断する将来使用可否決定ステップと
を備えた蓄電池診断方法。
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