JP6411538B2 - Prediction system, prediction program, prediction device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、リチウムイオン二次電池の劣化状態を推定、予測する技術に関する。 Embodiments described herein relate generally to a technique for estimating and predicting a deterioration state of a lithium ion secondary battery.
従来技術において、リチウムイオン二次電池の将来の劣化状態を推定、予測する場合、今現在使用している二次電池自体の使用履歴の情報をもとに、その電池の劣化状態を予測する。 In the prior art, when estimating and predicting the future deterioration state of a lithium ion secondary battery, the deterioration state of the battery is predicted based on the information of the usage history of the secondary battery itself currently used.
以下の文献が開示されている。 The following documents are disclosed.
従来技術においては、自己の過去の使用履歴を用いるため履歴データを都度保存して蓄積する必要がある。また履歴データが保存できない二次電池については、劣化を予測することができない等の問題がある。 In the prior art, since the past usage history of the user is used, it is necessary to store and store the history data each time. In addition, secondary batteries that cannot store history data have a problem that deterioration cannot be predicted.
また従来技術においては、今現在使用している二次電池での過去の使用履歴を用いるため、その予測には外挿(既知のデータを用いて、その既知データの範囲外の数値を求める)を用いることとなる。例えば、時間軸上急激に値が落ちる場合や急激に値が上昇する場合などでは、外挿では急激な値の変化を予測することが困難となる。 Also, in the prior art, since the past usage history of the secondary battery currently in use is used, the prediction is extrapolated (using known data, a value outside the range of the known data is obtained). Will be used. For example, when the value suddenly drops on the time axis or when the value rises rapidly, it is difficult to predict a sudden change in value by extrapolation.
本発明が解決しようとする課題は、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を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a technique for improving the prediction accuracy of the future deterioration state of the lithium ion secondary battery currently in use.
実施形態の予測システムは、リチウムイオン二次電池を構成する複数の材料の特性データである内部状態量に基づき、二次電池の寿命予測を行うシステムであって、記憶部と、制御部とを有する。記憶部は、予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品または同じ正極材料および同じ負極材料を主材料として構成される二次電池の使用開始からの経過時間と内部状態量とを蓄積する。制御部は、予測対象の二次電池の使用開始から診断基準日までの経過時間と内部状態量を取得し、その経過時間と内部状態量との関係が一致もしくは近似した個体の情報を記憶部から検索し、検索結果の個体の情報の容量維持率を算出し、この容量維持率推移から予測対象の二次電池の診断基準日から特定期間経過後の予測劣化率を求め、寿命予測結果を算出する。 The prediction system of the embodiment is a system that predicts the lifetime of a secondary battery based on internal state quantities that are characteristic data of a plurality of materials constituting a lithium ion secondary battery, and includes a storage unit and a control unit. Have. Storage unit storing the elapsed time and the internal state quantity from the start of use of the secondary battery composed of different individuals from the secondary battery to be predicted, the same product or the same positive electrode material and the same negative electrode material as a main material To do. The control unit acquires the elapsed time and the internal state quantity from the start of use of the secondary battery to be predicted to the diagnosis reference date, and stores information on an individual whose relationship between the elapsed time and the internal state quantity is identical or approximate The capacity maintenance rate of the individual information of the search results is calculated , the predicted deterioration rate after the lapse of a specific period from the diagnosis reference date of the secondary battery to be predicted is obtained from this capacity maintenance rate transition , and the life prediction result is obtained. calculate.
実施形態では、EV車両(EV:Electric Vehicle)に搭載されたリチウムイオン二次電池の寿命予測を行うシステムについて説明する。寿命予測は、本例では容量維持率がどの程度低下するかを予測することで行われる。 In the embodiment, a system for predicting the lifetime of a lithium ion secondary battery mounted on an EV vehicle (EV: Electric Vehicle) will be described. The life prediction is performed by predicting how much the capacity maintenance rate decreases in this example.
実施形態のシステムは、予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品の二次電池の内部状態量を用いて行う。実施形態では、先行して使用されている同一製品の二次電池、製品寿命となった同一製品の二次電池など、それぞれ互いに別体の二次電池の使用履歴が複数データベースに登録されている。実施形態のシステムでは、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、予測対象の二次電池の現在の内部状態量を用いて検索することで、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抽出する。実施形態のシステムは、この抽出データを用いて、予測対象の二次電池の寿命予測を行う。 The system of the embodiment is performed using the internal state quantity of the secondary battery of the same product, which is different from the secondary battery to be predicted. In the embodiment, usage histories of secondary batteries that are separate from each other, such as secondary batteries of the same product that have been used in advance and secondary batteries of the same product that have reached the end of product life, are registered in a plurality of databases. . In the system of the embodiment, the current state of the prediction target is matched by searching from the usage history of the secondary battery registered in the database using the current internal state quantity of the prediction target secondary battery. Or, extract data of past products that are approximate. The system of the embodiment uses this extracted data to predict the lifetime of the secondary battery to be predicted.
本実施形態では、内部状態量という指標を用いて寿命予測を行う。各セル(二次電池)は、正極活物質、負極活物質などの材料を有する構成となっている。内部状態量は、セルを構成する各材料の特性データで成るものとする。すなわち、内部状態量は、複数材料それぞれの特性データであり、例えば正極を構成する活物質A(例えばマンガン酸リチウム)の容量、正極を構成する活物質B(例えばコバルト酸リチウム)の容量、負極(例えば黒鉛やチタン酸リチウム)の容量、正極を構成する活物質Aの充電量、正極を構成する活物質Bの充電量、負極の充電量、内部抵抗値などの特性データを含んでいる。 In the present embodiment, life prediction is performed using an index called an internal state quantity. Each cell (secondary battery) has a configuration including materials such as a positive electrode active material and a negative electrode active material. The internal state quantity is made up of characteristic data of each material constituting the cell. That is, the internal state quantity is characteristic data of each of a plurality of materials. For example, the capacity of the active material A (for example, lithium manganate) constituting the positive electrode, the capacity of the active material B (for example, lithium cobaltate) constituting the positive electrode, and the negative electrode It includes characteristic data such as capacity (for example, graphite and lithium titanate), charge amount of the active material A constituting the positive electrode, charge amount of the active material B constituting the positive electrode, charge amount of the negative electrode, and internal resistance value.
例えば着目する特性データを1つのみとし、その特性データのみを用いて寿命予測を行う場合、当該特性データ以外の要因を考慮しないため予測結果の精度は高くない。本実施形態では、種類の異なる複数の特性データを用いて寿命予測を行うため、検索結果の精度を高めることができる。 For example, when only one piece of characteristic data is focused on and life prediction is performed using only that piece of characteristic data, factors other than the piece of characteristic data are not considered, so the accuracy of the prediction result is not high. In the present embodiment, since life prediction is performed using a plurality of different types of characteristic data, it is possible to improve the accuracy of search results.
以下、図面を参照しつつ実施形態の態様を説明する。図1は、実施形態のシステム構成例を示す図である。実施形態のシステム100は、予測サーバ1、EV車両2を有し、これらがインターネット3(広域ネットワーク)を介して互いにデータの送受信を行う。予測サーバ1は、インターネット3を介して接続される場所、すなわちEV車両2から遠い場所に設置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of the embodiment. The
予測サーバ1は、EV車両2に搭載される二次電池の電流値、電圧値、電池温度をインターネット3を介して受信し、寿命予測結果を算出してEV車両2に送信する。予測サーバ1は、実施形態では1台のコンピュータとして説明するが、複数台のコンピュータにより構成されるサーバ群や、これに大容量ストレージやネットワーク機器を含めたクラウドシステムであってもよい。
The
EV車両2は、リチウムイオン二次電池、電気モータを有し、二次電池から供給される電力でモータを駆動させることで走行する電気自動車である。またEV車両2は、インターネット3を介して予測サーバ1と通信可能となる機構を有する。EV車両2は、二次電池の現在の電流値、電圧値、電池温度を計測し、これら計測結果を予測サーバ1に送信する。この送信は、従前技術の通信手段とする。
The EV
図2は、予測サーバ1のハードウェア構成例を示す図である。予測サーバ1は、本実施形態ではコンピュータであり、プロセッサ11、メモリ12、ROM(Read Only Memory)13、HDD(Hard Disk Drive)14、入力装置15、出力装置16、ネットワークI/F(Interface)17を有する。これらは通信バス18により互いに制御信号、データの送受信を行う。
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration example of the
プロセッサ11は、例えばCPU(Central Processing Unit)などの演算処理装置であり、ROM13やHDD14などに格納されているプログラムをメモリ12にロードし、演算実行する。これによりプロセッサ11は、プログラムに従い様々な処理を行うとともに、各ハードウェアを制御する。メモリ12は、揮発性の主記憶装置である。ROM13は、永続的に記憶する不揮発性の記憶装置であり、システム起動時のBIOS(Basic Input Output System)などが事前に記憶されている。HDD14は、永続的に記憶可能な不揮発性の補助記憶装置であり、ユーザが使用するデータやプログラム、オペレーティングシステムはHDD14に記憶される。
The processor 11 is an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit), for example, and loads a program stored in the
入力装置15は、ユーザから予測サーバ1への情報入力を受け付ける装置であり、キーボード、マウスなどである。出力装置16は、予測サーバ1の処理内容や処理結果をユーザに通知する装置であり、モニター、プリンタなどである。入力装置15、出力装置16は、予測サーバ1の管理者が例えばメンテナンスを行う際に使用される。
The input device 15 is a device that receives information input from the user to the
ネットワークI/F17は、予測サーバ1の外部機器と通信を担うユニットであり、LAN(Local Area Network)ボードを含む。尚、EV車両2から得られる情報は、ネットワークI/F17を経由して得られるものとする。
The network I /
図3は、実施形態のシステムの機能ブロック図である。まずEV車両2の構成から説明する。EV車両2は、電池パック201、コントロールユニット210、表示操作部204を有する。電池パック201は、複数のセルを組み合わせて成るモジュールを、複数接続してケースに収容したものである。セルは、実施形態ではリチウムイオン二次電池とする。
FIG. 3 is a functional block diagram of the system according to the embodiment. First, the configuration of the
コントロールユニット210は、CAN(Controller Area Network)を介して電池パック201を制御するユニットであり、測定器202、測定結果DB203を有する。測定器202は、電池パック201内に取り付けられるセンサから、電池パック201に収容されるセルそれぞれの現在の電流値、電圧値、温度の監視情報を受信して計測する。これら測定値は、記憶部である測定結果DB203に蓄積され、その後ユーザ操作に従い、または定期的に予測サーバ1に送信される。尚、記憶部を有さないEV車両である場合、測定器202で得られた測定値はそのまま予測サーバ1に送信される。
The
表示操作部204は、EV車両2を制御するためのユーザ操作を受け付け、また車両状態などを表示するコントロールパネルである。尚、カーナビゲーションシステムのコントロールパネルを流用してもよい。
The
次に、予測サーバ1の構成について説明する。予測サーバ1は、過去の電池状態DB101、内部状態量算出部102、劣化推移DB104、検索部105、予測算出部107、予測結果DB108を有する。また一時的なデータとして、現在の内部状態量103、一致ログ106がある。尚、内部状態量算出部102、検索部105、予測算出部107は、図2に示すプロセッサ11が、HDD14に事前に導入されているプログラムをメモリ12に展開して演算実行することで、他のハードウェアリソースと協働して実現される機能部である。また過去の電池状態DB101、劣化推移DB104、予測結果DB108は、事前に導入されているRDBMS(Relational database management system)のデータ管理機構により実現されるが、データ蓄積を目的とした他の手段で実現されてもよい。
Next, the configuration of the
過去の電池状態DB101は、予測対象の二次電池(本例では電池パック201)とは異なる個体の、同一製品で得られた電流値、電圧値、温度の計測結果を蓄積している。すなわち過去の電池状態DB101は、予測対象の二次電池とは別個体であり同一製品である二次電池の、過去に集計した計測結果を蓄積している。尚、図3の破線矢印で示すように、EV車両2から今現在送信される電流値、電圧値、温度の測定値を過去の電池状態DB101に登録し、他の車両に搭載された電池パックの寿命予測を行う際には当該測定値を過去データとして用いる、という実装でもよい。
The past
同一製品とは、例えば同じ正極材料および同じ負極材料を主材料として構成されるセルを搭載した同一の名称で販売される車や、同じ正極材料および同じ負極材料を主材料として構成されるセルを搭載した同一の名称で販売される定置型蓄電池システムをいう。その他、同一の名称で販売されるセルを搭載した車向け用の電池モジュールや電池パックを同一製品としてもよいし、同一の名称で販売されるセルを搭載した定置用途向けの電池モジュールや電池パックを同一製品とするなどしてもよい。 The same product refers to, for example, a car that is sold with the same name equipped with a cell composed of the same positive electrode material and the same negative electrode material as a main material, or a cell composed of the same positive electrode material and the same negative electrode material as a main material. A stationary storage battery system sold under the same name. In addition, battery modules and battery packs for cars equipped with cells sold under the same name may be the same product, or battery modules and battery packs for stationary applications equipped with cells sold under the same name. May be the same product.
内部状態量算出部102は、EV車両2より送信される、予測対象の二次電池の計測結果を取得し、内部状態量を算出する。この算出結果は、図3では現在の内部状態量103として記されている。内部状態量は、従前技術、例えば上記特許文献2に示される電池性能推定方法で算出される、二次電池で使用される各材料の各種特性データである。また一方で、内部状態量算出部102は、過去の電池状態DB101に蓄積されている蓄積データを取得して内部状態量を算出する。この算出結果は、劣化推移DB104に蓄積される。
The internal state
劣化推移DB104は、先行して使用されている同一製品の二次電池、製品寿命となった同一製品の二次電池など、予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品の内部状態量の推移と電池の性能、例えば容量維持率の推移を対応させて蓄積している(以下、ログという)。この時、複数の使用条件(温度、SOC範囲、充放電電流、およびそれらのパターン)が異なるログが蓄積されているが、必ずしも使用条件の詳細については蓄積する必要が無い。
The
予測結果DB108は、予測算出部107により得られた予測結果を永続的に保存し、データを蓄積する。
The
検索部105、予測算出部107、および一致ログ106については、図4のフローチャートを参照しつつ説明する。
The
検索部105は、診断対象の二次電池の内部状態量をもとに、劣化推移DB104を参照し、劣化推移DB104内の一致もしくは類似する内部状態量の二次電池を1つまたは複数検索する(S001)。例えば、電池パック201の使用開始から今現在までの経過時間と今現在の内部状態量とを用いて、劣化推移DB104を検索し、当該経過時間と当該内部状態量との関係が一致もしくは類似するログを抽出する。類似判定は、例えば、最も値の近いものを採用したり、一定範囲内のものを1つまたは複数採用したりする。また検索単位としては、パック単位、モジュール単位、セル単位のいずれであってもよいが、本例ではセル単位として説明する。
The
予測サーバ1は、検索抽出されたセルにおいて、使用開始時点の内部状態量に対する、検索された内部状態量の差から容量維持率を算出する。容量維持率とは、初期容量に対する計測時の容量比である。図5は、劣化推移DB104に蓄積されたセル中の、検索ヒットしたセルの容量維持率の推移グラフ(ログ)を示した図である。また丸印で示すP1は、現在の内部状態量103のヒット値を示している。また図6は、検索ヒットしたセルの他の使用条件でのログについての容量維持率の推移グラフであり、丸印は、現在の内部状態量103のヒット値を示している。この推移グラフが一致ログ106に相当する。
The
初期容量とは、製品完成時や製品購入時にあらかじめ定められたセルの0%と定義した電圧(例えば放電終止電圧)から、100%と定義した開回路電圧(例えば充電終止電圧)に到達するまで充電した場合の総充電容量[Ah]など各種値を定義し用いることができる。 The initial capacity is a voltage defined as 0% of a cell predetermined at the time of product completion or product purchase (for example, discharge end voltage) until reaching an open circuit voltage (for example, end-of-charge voltage) defined as 100%. Various values such as total charge capacity [Ah] when charged can be defined and used.
図4のフローチャートの説明に戻る。次に予測算出部107は、得られた一致ログ106に基づき予測劣化率算出を行う(S002)。予測劣化率の算出は、以下の順で行われる。
Returning to the flowchart of FIG. Next, the
予測算出部107は、診断対象セルの使用開始日から診断基準日(データ取得日)の期間と、診断基準日から予測する先までの期間の比率を算出する。図7は、電池パック201の容量維持率の時間変化について示した図である。図7にある使用開始日は、電池パック201を使い始めた日付であり、診断基準日は今現在の日付である。ここで、予測算出部107は、使用開始日から診断基準日までの期間(15ヶ月)を1とし、これに対する診断基準日から予測日までの期間(本例では3ヶ月とする)の比率を算出する。本例では、使用開始日から診断基準日までの期間が15ヶ月であるため、比率は0.2となる。
The
次に予測算出部107は、一致ログ106に対して上記で算出した比率を適用し、予測先における劣化率を抽出する。図8は、図5で示したログである。予測算出部107は、検索ヒット値(P1)から0.2先の値(P2)の容量維持率を求め、P1とP2の容量維持率の差を算出する。ここでは0.01低下していることが導き出され、これを予測劣化率とする。予測算出部107は、全ての一致ログに対して上記方法で予測劣化率を抽出する。
Next, the
上記では診断基準日から3ヶ月後を予測日とした予測劣化率を抽出したが、予測算出部107は、これのみならず1ヶ月後や2ヶ月後等の他の予測日に対しても同様の方法で予測劣化率を算出する。検索される各セルの1か月後、2か月後、3か月後の予測劣化率を図9の一覧に示す。図9の例では、セル1〜セル8のログが検索抽出され、セル1〜セル8について、1〜3か月後の予測劣化率を算出している。図9に示す一覧が図4のフローチャートに示す予測劣化率301に相当する。
In the above description, the predicted deterioration rate with the predicted
図4のフローチャートの説明に戻る。次に予測算出部107は、予測劣化率の分布算出を行う(S003)。予測算出部107は、予測日毎に予測劣化率の分布を算出し、最終的な予測範囲を確定する。本例では、予測範囲を予測劣化率の平均値±標準偏差(μ±σ)から求めることとする。このようにして算出される寿命予測結果は、この最終的な予測範囲のデータであり、予測結果DB108に蓄積して保存される。
Returning to the flowchart of FIG. Next, the
図4のフローチャートに従い算出される寿命予測結果は、EV車両2に送信され、EV車両2の表示操作部204は寿命予測結果の各データをグラフ化して表示する。図10は、このときの表示例である。図10に示すように、ユーザはセル単位、モジュール単位、パック単位の選択、およびセル単位の場合はセルの識別情報を選択することができる。また予測日も選択することが可能となっており、表示操作部204は、ユーザにより選択される設定に従い再表示を行う。このようにして、ユーザは将来の寿命予測を確認することができる。
The life prediction result calculated according to the flowchart of FIG. 4 is transmitted to the
上記実施形態では、予測演算を行うユニットの一形態として、サーバ(コンピュータ)を用いる態様を説明した。これは、複数のEV車両からの要求を同時に処理するため、また複数データの収集や集計を大規模に行うための実装例である。一方で、ユーザがその場で手軽に対象電池の予測結果を得るためのデバイスを提供してもよい。図11に示す予測装置3は、据置型もしくは持ち運びが容易な装置であり、マイクロプロセッサ311、ASIC312(ASIC:Application specific integrated circuit)、メモリ313、不揮発性の補助記憶装置314、表示部315、操作部316、入出力端子317を有する。マイクロプロセッサ311は、装置内のハードウェアを統括的に制御する。ASIC312は、特定処理を高速に行うための集積回路であり、上記で説明した処理の一部もしくは全てを高速演算する。入出力端子317は、EV車両2のコントロールユニット210と直接的にケーブル接続するための端子であるとするが、LAN接続などでも構わない。メモリ313、補助記憶装置314、表示部315、操作部316は従前のユニットを採用する。尚、表示部315、操作部316は、タッチパネルディスプレイでもよい。
In the above-described embodiment, a mode in which a server (computer) is used as one form of a unit that performs prediction calculation has been described. This is an implementation example for simultaneously processing requests from a plurality of EV vehicles and for collecting and collecting a plurality of data on a large scale. On the other hand, you may provide the device for a user to obtain the prediction result of an object battery easily on the spot. The
図3に示す内部状態量算出部102、検索部105、予測算出部107の各機能部は、マイクロプロセッサ311でのソフトウェア制御もしくはASIC312で実現される。また小型化を図るため、予測装置3は、過去の電池状態DB101や予測結果DB108を有さない構成でもよい。この場合、劣化推移DB104へのデータ登録を事前にしておき、補助記憶装置315に記憶しておく。図4のフローチャートに従い算出される寿命予測結果は、表示部315にそのままグラフ化されて表示される。
Each function unit of the internal state
本実施形態では、EV車両の電池パックを予測対象として説明したが、例えばノートPCのバッテリなどにも適用される。すなわち、リチウムイオン二次電池であれば、どのような態様であってもよい。 In the present embodiment, the battery pack of the EV vehicle has been described as a prediction target. That is, any aspect may be used as long as it is a lithium ion secondary battery.
従来技術では、予測対象の二次電池自体の過去データを用いて、外挿を行うことで将来の予測を行っているが、適切な予測モデルが構築されるまでは、外挿で予測結果を得るのは困難である。一方本実施形態では、図5、図6、図8に示すように、同一製品の過去データを用いて内挿(既存データ列を基にして、そのデータ列の区間それぞれの範囲内を求める)を行って予測する。このように、同一製品の過去の実績値に基づき対象二次電池の寿命予測を行うことから、外挿では予測困難な急激な値の変化をも予測することが可能である。 In the prior art, the future prediction is performed by extrapolating using the past data of the secondary battery itself to be predicted, but the prediction result is extrapolated until an appropriate prediction model is constructed. It is difficult to get. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 8, interpolation is performed using past data of the same product (determining the range of each section of the data string based on the existing data string). To predict. Thus, since the lifetime prediction of the target secondary battery is performed based on the past actual value of the same product, it is possible to predict a sudden change in value that is difficult to predict by extrapolation.
このように同一製品の過去データに基づき内挿で予測するため、同一製品の過去データの範囲外を予測日として指定された場合、表示操作部204は、適用範囲外である旨のメッセージを表示してもよい。
Since the prediction is performed based on the past data of the same product in this way, if the forecast date is outside the range of the past data of the same product, the
本実施形態のように、予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品の二次電池の内部状態量の過去データを用いて寿命予測を行うことができる。これにより、予測対象セル自身の使用履歴等の情報を必要とせずに寿命予測を行うことができる。 Like this embodiment, lifetime prediction can be performed using the past data of the internal state quantity of the secondary battery of the same product of the individual different from the secondary battery of prediction object. Thereby, lifetime prediction can be performed without requiring information such as the usage history of the prediction target cell itself.
本実施形態では、内部状態量という、セルを構成する各材料の特性データで成るものを指標として採用している。すなわち、内部状態量を用いることで、複数且つ多種類の特性データを活用して寿命予測を行うことができる。本実施形態のように、多種類の特性データを用いることで、検索の際には、特性データAが一致もしくは近似、且つ、特性データBが一致もしくは近似、且つ、特性データCが一致もしくは近似、且つ、・・・というように、検索条件を絞ることが可能となり、1つの特性データや少数の特性データを用いる場合よりも高精度の検索結果を得ることができる。 In the present embodiment, an internal state quantity, which is composed of characteristic data of each material constituting the cell, is employed as an index. That is, by using the internal state quantity, it is possible to perform life prediction using a plurality of and many kinds of characteristic data. As in this embodiment, by using various types of characteristic data, the characteristic data A matches or approximates, the characteristic data B matches or approximates, and the characteristic data C matches or approximates when searching. In addition, the search condition can be narrowed down and the search result can be obtained with higher accuracy than the case of using one characteristic data or a small number of characteristic data.
寿命予測の用語は、リチウムイオン電池の劣化予測、性能予測、性能推定も含む。また寿命予測の用語は、リチウムイオン電池の状態予測、劣化状態予測など、将来の電池状態を予測、推定する概念も含む。 The term “life prediction” also includes lithium ion battery deterioration prediction, performance prediction, and performance estimation. The term of life prediction includes a concept for predicting and estimating a future battery state such as a state prediction and a deterioration state prediction of a lithium ion battery.
各実施形態では、装置内部に各実施形態の態様を実施する機能が予め記録されている場合で説明をしたが、これに限らず同様の機能をネットワークから装置にダウンロードしても良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、CD−ROM等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めインストールやダウンロードにより得る機能は装置内部のOS(オペレーティング・システム)等と協働してその機能を実現させるものであってもよい。 In each embodiment, the description has been given in the case where the function for implementing the embodiment of each embodiment is recorded in advance in the apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the same function may be downloaded from the network to the apparatus. Those having these functions stored in a recording medium may be installed in the apparatus. The recording medium may be any form as long as the recording medium can store the program and can be read by the apparatus, such as a CD-ROM. In addition, the function obtained by installing or downloading in advance may be realized in cooperation with an OS (operating system) inside the apparatus.
また、本実施形態ではセルとの用語を用いているが、その他にも、電池、単電池、二次電池、蓄電池、電池セルと称される場合もある。また、電池モジュール、電池パックは、それぞれ制御基板を備えている場合もある。また、本実施形態ではEV車両に搭載された電池を用いて説明しているが、定置型蓄電池システムに代えてもよい。 In addition, although the term “cell” is used in the present embodiment, it may be referred to as a battery, a single battery, a secondary battery, a storage battery, or a battery cell. The battery module and the battery pack may each include a control board. Moreover, although this embodiment has been described using a battery mounted on an EV vehicle, it may be replaced with a stationary storage battery system.
実施形態により、リチウムイオン電池の将来の劣化状態の予測精度を向上させることができる。 According to the embodiment, the prediction accuracy of the future deterioration state of the lithium ion battery can be improved.
なお、本発明の実施形態を説明したが、当該実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although embodiment of this invention was described, the said embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Claims (10)
予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品または同じ正極材料および同じ負極材料を主材料として構成される二次電池の使用開始からの経過時間と内部状態量とを蓄積する記憶部と、
予測対象の二次電池の使用開始から診断基準日までの経過時間と内部状態量を取得し、該経過時間と内部状態量との関係が一致もしくは近似した個体の情報を前記記憶部から検索し、検索結果の個体の情報の容量維持率を算出し、この容量維持率推移から前記予測対象の二次電池の前記診断基準日から特定期間経過後の予測劣化率を求め、寿命予測結果を算出する制御部と、
を有することを特徴とする予測システム。 A prediction system for predicting the lifetime of a secondary battery based on internal state quantities that are characteristic data of a plurality of materials constituting a lithium ion secondary battery,
Different individuals from the secondary battery to be predicted, a storage unit for storing the elapsed time and the internal state quantity from the start of use of the secondary battery composed of the same product or the same positive electrode material and the same negative electrode material as a main material ,
The elapsed time from the start of use of the secondary battery to be predicted to the diagnosis reference date and the internal state quantity are acquired, and information on the individual whose relationship between the elapsed time and the internal state quantity is identical or approximate is retrieved from the storage unit. , Calculate the capacity maintenance rate of the individual information of the search result, calculate the predicted deterioration rate after the lapse of a specific period from the diagnosis reference date of the secondary battery to be predicted from this capacity maintenance rate transition , and calculate the life prediction result A control unit,
A prediction system characterized by comprising:
予測対象の二次電池の電流、電圧、電池温度の測定値を受信し、前記寿命予測結果を送信するインターフェイス部と、
前記寿命予測結果を受信し、グラフ化して表示する表示部と、を有し、
前記制御部は、前記インターフェイス部で受信される測定値に基づき内部状態量を算出して取得し、算出した前記予測対象の二次電池の寿命予測結果を、前記インターフェイス部を介して送信制御することを特徴とする請求項1に記載の予測システム。 A control unit that measures and transmits the current, voltage, and battery temperature of the secondary battery to be predicted; and
An interface unit that receives measured values of the current, voltage, and battery temperature of the secondary battery to be predicted, and transmits the life prediction result;
A display unit for receiving the life prediction result and displaying the result in a graph;
The control unit calculates and obtains an internal state quantity based on a measurement value received by the interface unit, and controls transmission of the calculated lifetime prediction result of the predicted secondary battery via the interface unit. The prediction system according to claim 1, wherein:
予測対象の二次電池の使用開始から診断基準日までの経過時間と内部状態量を取得し、
該経過時間と内部状態量との関係が一致もしくは近似した個体の情報を、予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品または同じ正極材料および負極材料を主材料として構成される二次電池の使用開始からの経過時間と内部状態量とを蓄積した記憶部から検索し、
検索結果の個体の情報の容量維持率を算出し、この容量維持率推移から前記予測対象の二次電池の前記診断基準日から特定期間経過後の予測劣化率を求め、寿命予測結果を算出する
処理を、コンピュータに実行させるための予測プログラム。 A program for causing a computer to execute a process of predicting the lifetime of a secondary battery based on internal state quantities that are characteristic data of a plurality of materials constituting a lithium ion secondary battery,
Obtain the elapsed time and internal state quantity from the start of use of the secondary battery to be predicted to the diagnosis reference date ,
Information about an individual in which the relationship between the elapsed time and the internal state quantity is identical or approximate is a secondary composed mainly of the same product or the same positive electrode material and negative electrode material of an individual different from the secondary battery to be predicted Search from the storage unit that has accumulated the elapsed time from the start of use of the battery and the internal state quantity,
The capacity maintenance rate of the individual information of the search results is calculated, and the predicted deterioration rate after the lapse of a specific period from the diagnosis reference date of the prediction target secondary battery is obtained from the transition of the capacity maintenance rate , and the life prediction result is calculated. A prediction program for causing a computer to execute processing.
予測対象の二次電池とは異なる個体の、同一製品または同じ正極材料および負極材料を主材料として構成される二次電池の使用開始からの経過時間と内部状態量とを蓄積する記憶部と、
予測対象の二次電池の電流、電圧、電池温度の測定値を入力する第1端子と、
前記第1端子で受信される測定値に基づき、前記予測対象の二次電池の内部状態量を算出するとともに使用開始から診断基準日までの経過時間を取得し、該経過時間と内部状態量との関係が一致もしくは近似した個体の情報を前記記憶部から検索し、検索結果の個体の情報の容量維持率を算出し、この容量維持率推移から前記予測対象の二次電池の前記診断基準日から特定期間経過後の予測劣化率を求め、寿命予測結果を算出する制御部と、
を有することを特徴とする予測装置。 A prediction device for predicting the lifetime of a secondary battery based on internal state quantities that are characteristic data of a plurality of materials constituting a lithium ion secondary battery,
A storage unit for storing different individuals from the secondary battery to be predicted, the elapsed time and the internal state quantity of the same product or the same positive electrode material and negative electrode material from the start of use of the secondary battery configured as a main material,
A first terminal for inputting measured values of the current, voltage, and battery temperature of the secondary battery to be predicted;
Based on the measurements received by the first terminal, the acquired elapsed time to the diagnostic reference date from with the use start calculating the internal state of the secondary battery to be predicted, and the elapsed time and the internal state quantity The storage unit is searched for information on individuals that have the same or similar relationship, and the capacity maintenance rate of the individual information in the search results is calculated . From this capacity maintenance rate transition , the diagnostic reference date of the secondary battery to be predicted is calculated. A control unit that calculates the predicted deterioration rate after a specific period from
The prediction apparatus characterized by having.
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