JP6968302B1 - 蓄電池内部状態推定装置及び蓄電池内部状態推定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る蓄電池内部状態推定装置1を含む蓄電池劣化診断システム100の構成例を示す図である。蓄電池劣化診断システム100は、図1に示すように、蓄電池内部状態推定装置1と、蓄電池2と、電流検出装置3と、電圧検出装置4とを備える。実施の形態1に係る蓄電池内部状態推定装置1は、蓄電池2の内部状態を推定する装置である。内部状態の推定とは、蓄電池2の劣化状態の推定を含み、蓄電池2の劣化の程度及び進行状況、蓄電池2の容量低下の程度、並びに蓄電池2の劣化の程度の指標となる劣化パラメータの推定なども含む概念である。
データ生成部5は、入力された電流値Iと、サンプリング周期tsとに基づいて、規格化容量のデータ点列を算出する。また、データ生成部5は、入力された電圧値Vと、規格化容量のデータ点列とに基づいて、電圧値Vを規格化容量でj(j=1,2,…,ND)階微分したND個の高階微分電圧のデータ点列を算出する。また、データ生成部5は、入力された電圧値Vと、規格化容量のデータ点列とに基づいて、電圧値Vを規格化容量でj(j=1,2,…,NI)階積分したNI個の高階積分電圧のデータ点列を算出する。最後に、データ生成部5は、電圧値V、規格化容量、ND個の高階微分電圧及びNI個の高階積分電圧のそれぞれのデータ点列を推定用時系列データとして生成する。生成された推定用時系列データは、推定部60に入力される。
分離推定部6は、データ生成部5が取得し生成したデータ点列に基づいて、高域関数及び低域関数のパラメータを推定する。高域関数は、相対的により高周波な成分が支配的な関数である。また、低域関数は、相対的により低周波な成分が支配的な関数である。
(ii)歪みパラメータνを1つ追加するだけで歪みを表現可能であり、後述するパラメータ推定において有用である。
(iii)利用する公知のシグモイド関数が初等関数で表現可能であれば、歪みシグモイド関数及び歪みピーク関数も初等関数で表現可能であるため、実用上扱いやすく、特に蓄電池の電圧曲線と微分電圧曲線をモデル化するうえで有用である。
(iv)歪み関数のピーク位置の解析解が多くの場合に初等関数で求まるため、実用上有用であり、特に後述するパラメータ推定における初期値を決めるうえで有用である。
分離推定部6は、データ生成部5が取得して生成したデータ点列に基づいて、高域関数及び低域関数のパラメータを推定する。具体的には、以下のとおりである。
統合推定部7は、分離推定部6で推定したパラメータに基づき、上記(23)式を最小化するようにしてパラメータを改めて推定する。具体的には、分離推定部6で別々に求めたパラメータ及び分離推定部6で求めなかったパラメータのうちの少なくとも何れかを含め、かつ、既に推定したパラメータをここでの推定の初期値として利用して、全パラメータを改めて推定する。
劣化診断部8は、2個以上の劣化度の異なる蓄電池2のデータを比較して、蓄電池2の劣化パラメータを推定する。劣化パラメータの推定には、過去に推定に用いたデータと、今回の推定に用いたデータとの両方を用いてもよい。或いは、今回の推定処理において、電流検出装置3及び電圧検出装置4が、それぞれ2個以上の蓄電池2の電流データ及び電圧データを検出しているのであれば、それぞれのデータ同士の比較により、相対的な劣化度を推定してもよい。この場合には、データ生成部5、分離推定部6、統合推定部7においても、これまでに説明してきた内容を複数の蓄電池データに対して適用することになる。
以下、実施の形態2に係る蓄電池内部状態推定装置及び蓄電池内部状態推定方法について説明する。但し、実施の形態1で説明済みの部分は、適宜説明を省略する。
(5)容量曲線に対し、分数階積分を用いる場合も、上記(2)と同様の効果が得られる。
(6)容量曲線に対し、分数階微分及び分数階積分の両方を用いる場合も、上記(3)と同様の効果が得られる。
Claims (18)
- 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分電圧曲線を含み、
前記ZIjは正の実数であるとともに、前記NIが1の場合を除く
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND個のZDj(j=1,…,ND)階微分電圧曲線と、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分電圧曲線とを含み、
前記ZDjは正の実数であるとともに、前記NDが1の場合と、前記NDが1かつ前記ZDjが2の場合とを除き、
前記ZIjは正の実数であるとともに、前記NIが1の場合を除く
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND個のZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線を含み、
前記ZDjは正の実数であるとともに、前記NDが1かつ前記ZDjが1の場合を除き、
前記ZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線は容量の電圧微分による
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線を含み、
前記ZIjは正の実数であり、
前記ZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線は容量の電圧積分による
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND個のZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線と、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線とを含み、
前記ZDj及び前記ZIjは正の実数であるとともに、前記NDが1かつ前記ZDjが1の場合を除き、
前記ZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線は容量の電圧微分により、
前記ZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線は容量の電圧積分による
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND1個のZD1j(j=1,…,ND1)階微分電圧曲線と、1以上の整数であるND2個のZD2j(j=1,…,ND2)階微分容量曲線と、1以上の整数であるNI1個のZI1j(j=1,…,NI1)階積分電圧曲線と、1以上の整数であるNI2個のZI2j(j=1,…,NI2)階積分容量曲線とを含み、
前記ZD1j、前記ZD2j、前記ZI1j及び前記ZI2jは正の実数であり、
前記ZD1jは少なくとも1つのkに対してZD1k≠1であり、
前記ZD2jは少なくとも1つのkに対してZD2k≠1である
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 前記モデル関数は、高域要素関数と低域要素関数とを含む要素関数の和で表わされ、
前記推定部は、
前記ZDj階微分電圧曲線又は前記ZDj階微分容量曲線からは少なくとも高域要素関数を推定し、
前記ZIj階積分電圧曲線又は前記ZIj階積分容量曲線からは少なくとも低域要素関数を推定する
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の蓄電池内部状態推定装置。 - 前記高域要素関数の少なくとも1つは、位置μ及びスケールσをパラメータに含み、
前記低域要素関数の少なくとも1つは、位置μ及びスケールσをパラメータに含む
ことを特徴とする請求項7に記載の蓄電池内部状態推定装置。 - 前記推定部は、
より高階な前記ZDj階微分電圧曲線又は前記ZDj階微分容量曲線を用いて、より高域な高域要素関数を推定する操作を順に繰り返し、
より高階な前記ZIj階積分電圧曲線又は前記ZIj階積分容量曲線を用いて、より低域な低域要素関数を推定する操作を順に繰り返し、
前記高域要素関数又は前記低域要素関数の推定には、既に推定した前記高域要素関数および前記低域要素関数を利用し、
前記推定用時系列データと推定した前記高域要素関数と前記低域要素関数に基づいて前記モデル関数を推定する
ことを特徴とする請求項7から9の何れか1項に記載の蓄電池内部状態推定装置。 - 前記推定部は、
前記ZDj階微分電圧曲線又はZDj階微分容量曲線を用いて前記高域要素関数を推定するとき、推定対象の前記高域要素関数以外でまだ推定していない前記要素関数を近似した近似関数を同時に推定し、
前記ZIj階積分電圧曲線又はZIj階積分容量曲線を用いて前記低域要素関数を推定するとき、推定対象の前記低域要素関数以外でまだ推定していない前記要素関数を近似した近似関数を同時に推定する
ことを特徴とする請求項7から10の何れか1項に記載の蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるN D 個のZ Dj (j=1,…,N D )階微分電圧曲線及び1以上の整数であるN I 個のZ Ij (j=1,…,N I )階積分電圧曲線のうちの少なくとも1つを含み、
前記Z Dj 及び前記Z Ij は正の実数であり、
前記モデル関数は、高域要素関数と低域要素関数とを含む要素関数の和で表わされ、
前記推定部は、
前記Z Dj 階微分電圧曲線からは少なくとも高域要素関数を推定し、
前記Z Ij 階積分電圧曲線からは少なくとも低域要素関数を推定する
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定装置であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成するデータ生成部と、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるN D 個のZ Dj (j=1,…,N D )階微分容量曲線及び1以上の整数であるN I 個のZ Ij (j=1,…,N I )階積分容量曲線のうちの少なくとも1つを含み、
前記Z Dj 及び前記Z Ij は正の実数であり、
前記モデル関数は、高域要素関数と低域要素関数とを含む要素関数の和で表わされ、
前記推定部は、
前記Z Dj 階微分容量曲線からは少なくとも高域要素関数を推定し、
前記Z Ij 階積分容量曲線からは少なくとも低域要素関数を推定する
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定装置。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定方法であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成する第1ステップと、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する第2ステップと、
を有し、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分電圧曲線を含み、
前記ZIjは正の実数であるとともに、前記NIが1の場合を除く
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定方法。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定方法であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成する第1ステップと、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する第2ステップと、
を有し、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND個のZDj(j=1,…,ND)階微分電圧曲線と、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分電圧曲線とを含み、
前記ZDjは正の実数であるとともに、前記NDが1の場合と、前記NDが1かつ前記ZDjが2の場合とを除き、
前記ZIjは正の実数であるとともに、前記NIが1の場合を除く
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定方法。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定方法であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成する第1ステップと、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する第2ステップと、
を有し、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND個のZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線を含み、
前記ZDjは正の実数であるとともに、前記NDが1かつ前記ZDjが1の場合を除き、
前記ZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線は容量の電圧微分による
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定方法。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定方法であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成する第1ステップと、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する第2ステップと、
を有し、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線を含み、
前記ZIjは正の実数であり、
前記ZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線は容量の電圧積分による
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定方法。 - 蓄電池の内部状態を推定する蓄電池内部状態推定方法であって、
前記蓄電池から取得した電流値及び電圧値の時系列データから推定用時系列データを生成する第1ステップと、
前記推定用時系列データに基づいて前記蓄電池のモデル関数を推定する第2ステップと、
を有し、
前記推定用時系列データは、1以上の整数であるND個のZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線と、1以上の整数であるNI個のZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線とを含み、
前記ZDj及び前記ZIjは正の実数であるとともに、前記NDが1かつ前記ZDjが1の場合を除き、
前記ZDj(j=1,…,ND)階微分容量曲線は容量の電圧微分により、
前記ZIj(j=1,…,NI)階積分容量曲線は容量の電圧積分による
ことを特徴とする蓄電池内部状態推定方法。
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