JP7415654B2 - battery monitoring system - Google Patents
battery monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7415654B2 JP7415654B2 JP2020029984A JP2020029984A JP7415654B2 JP 7415654 B2 JP7415654 B2 JP 7415654B2 JP 2020029984 A JP2020029984 A JP 2020029984A JP 2020029984 A JP2020029984 A JP 2020029984A JP 7415654 B2 JP7415654 B2 JP 7415654B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- monitoring system
- secondary battery
- systematic
- variation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 113
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 claims description 56
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 40
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 32
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 20
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 17
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 10
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 19
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 8
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 7
- 238000012731 temporal analysis Methods 0.000 description 5
- 238000000700 time series analysis Methods 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000556 factor analysis Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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 are known. For example,
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 have discovered that the normal state of secondary batteries may fluctuate depending on how the secondary battery is used, and sensor data acquired from the secondary battery may fluctuate in short cycles such as seasonal fluctuations. I discovered that. On the other hand, in the configuration disclosed in
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 the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery monitoring system that improves the accuracy of failure diagnosis of secondary batteries.
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として、トレンド成分と季節変動成分又は不規則変動成分とを含む時系列変動から上記トレンド成分を抽出する抽出部(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、
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共分散逆行列の成分から偏相関係数を算出する、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 a secondary battery (2), comprising:
a data acquisition unit (10) that acquires multiple types of monitoring data for monitoring the secondary battery;
a calculation unit (20) that calculates a feature amount using the monitoring data;
an extraction unit (40) that extracts the trend component from a time-series variation including a trend component and a seasonal variation component or an irregular variation component as a systematic variation of the feature amount based on a change in the feature amount over a predetermined period; ,
a failure determination unit (50) that determines that the secondary battery has failed when the systematic fluctuation deviates from a predetermined reference range (R) ;
The calculation unit is in a battery monitoring system that calculates a partial correlation coefficient from the components of an inverse covariance matrix in which the monitoring data is used as a variable as the feature quantity .
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 determined that there is a gap between the origin of systematic fluctuations extracted from changes over a predetermined period of feature values calculated using multiple types of monitoring data obtained from secondary batteries and the initial failure point of the secondary battery. We have newly discovered that there is a correlation. Based on this knowledge, the battery monitoring system extracts systematic fluctuations based on changes over a predetermined period of feature values calculated using multiple types of monitoring data acquired from secondary batteries, and If the absolute value of the 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 based on the systematic fluctuations, the influence of how the secondary battery is used and short-term fluctuations can be suppressed, and the accuracy of failure determination of the secondary battery can be improved. 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 that improves the accuracy of fault diagnosis of secondary batteries.
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。 Note that the numerals in parentheses described in the claims and means for solving the problem indicate correspondence with specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the present invention. It's not a thing.
(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)
An embodiment of the battery monitoring system described above will be described using FIGS. 1 to 7.
A
As shown in FIG. 1, it includes a
The
The
The
The
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
As shown in FIG. 2, the
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
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
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
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 for calculating feature amounts by the
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. Furthermore, since the partial correlation coefficient matrix Λ is a symmetric matrix, some of the partial correlation coefficients λ are omitted from the above equation. Furthermore, since all the components on the main diagonal of the partial correlation coefficient matrix Λ are 1, their description is omitted. Then, the
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 this embodiment, the feature amount calculated by the
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
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 this embodiment, for example, as a feature quantity, a partial correlation coefficient λnm, which is a specific component in the partial correlation coefficient matrix Λ, can be shown as shown in FIG. Then, the
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。 Regarding the period of each fluctuation, for example, when monitoring seasonal changes in one year, the fluctuation component with a period of one year is considered a short-period fluctuation, and the fluctuation component with a period longer than one year is considered a long-period fluctuation. , and a fluctuation component with a period shorter than one year can be defined as a random fluctuation. In addition, when monitoring changes in usage over a week, the fluctuation components with a period of one week are considered short-period fluctuations, and the fluctuation components with a period longer than one week are considered long-period fluctuations. , a fluctuation component with a period shorter than one week can be defined as a random fluctuation. As described above, the period of each fluctuation can be defined based on the target of 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。
Abnormalities in the
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
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
First, in step S1 shown in FIG. 3, the
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
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。
After step S3, in step S4 shown in FIG. 3, the extracting
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
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
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
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 this embodiment, as described above, failure determination is performed using systematic fluctuations based on changes in the feature amount acquired from the
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 effects of the
In the
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
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。
Furthermore, in this embodiment, the
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
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 this embodiment, the
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。
In addition, the present embodiment further includes a feature
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。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. The
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 this embodiment, the
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
(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
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
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。
Thereafter, as shown in FIG. 9, step S7 and step S50 are performed in parallel. First, in step S7, the
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
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 effects of the
According to the second embodiment, by timely setting the reference range R for failure determination based on systematic fluctuations, failure diagnosis can be performed while updating the reference range R indicating the normal state of the
(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)
The
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
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 amounts calculated by the
(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
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
(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 described above, the
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
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
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 first modification and the second modification, it is possible to perform failure diagnosis in real time, manage data stored in the
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 the above-described embodiments and modifications, but can be applied to various embodiments without departing from the spirit 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
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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として、トレンド成分と季節変動成分又は不規則変動成分とを含む時系列変動から上記トレンド成分を抽出する抽出部(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、
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共分散逆行列の成分から偏相関係数を算出する、電池監視システム。 A battery monitoring system (1) that monitors the state of a secondary battery (2),
a data acquisition unit (10) that acquires multiple types of monitoring data for monitoring the secondary battery;
a calculation unit (20) that calculates a feature amount using the monitoring data;
an extraction unit (40) that extracts the trend component from a time-series variation including a trend component and a seasonal variation component or an irregular variation component as a systematic variation of the feature amount based on a change in the feature amount over a predetermined period; ,
a failure determination unit (50) that determines that the secondary battery has failed when the systematic fluctuation deviates from a predetermined reference range (R) ;
The calculation unit calculates a partial correlation coefficient from a component of an inverse covariance matrix with the monitoring data as a variable as the feature quantity .
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1~3のいずれか一項に記載の電池監視システム。 further comprising a feature amount storage unit (30) that stores the feature amount calculated by the calculation unit,
4. The battery monitoring system according to claim 1 , wherein the extraction section extracts the systematic fluctuation by smoothing the feature amount stored in the feature storage section.
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1~6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 a vehicle (100),
The battery monitoring system according to any one of claims 1 to 6 , wherein at least one of the calculation section, the extraction section, and the failure determination section is arranged outside the vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020029984A JP7415654B2 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | battery monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020029984A JP7415654B2 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | battery monitoring system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021135114A JP2021135114A (en) | 2021-09-13 |
JP7415654B2 true JP7415654B2 (en) | 2024-01-17 |
Family
ID=77660953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020029984A Active JP7415654B2 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | battery monitoring system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7415654B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117991108B (en) * | 2024-04-07 | 2024-06-18 | 邦邦汽车销售服务(北京)有限公司 | Data-based power battery damage detection method and system |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009176024A (en) | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Sharp Corp | Production process abnormality-detecting method, production process abnormality-detecting system, program for making computer execute the production process abnormality-detecting method, and computer-readable recording medium to which the program is recorded |
JP2009255685A (en) | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Nsk Ltd | Control device of electric power steering device |
JP2010193625A (en) | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | Abnormality sign determining device for input electric quantity |
CN107831443A (en) | 2017-10-20 | 2018-03-23 | 开沃新能源汽车集团有限公司 | Battery system short trouble diagnostic method based on coefficient correlation |
JP2019152657A (en) | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社デンソー | Battery monitoring system |
JP2019152656A (en) | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社デンソー | Battery monitoring system |
WO2019243950A1 (en) | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for detecting abnormality in power storage device and device for controllling power storage device |
WO2021004599A1 (en) | 2019-07-05 | 2021-01-14 | Volvo Truck Corporation | A method for estimating an operating parameter of a battery unit |
WO2021019760A1 (en) | 2019-08-01 | 2021-02-04 | 三菱電機株式会社 | Abnormality diagnostic method, abnormality diagnostic device, and abnormality diagnostic program |
-
2020
- 2020-02-26 JP JP2020029984A patent/JP7415654B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009176024A (en) | 2008-01-24 | 2009-08-06 | Sharp Corp | Production process abnormality-detecting method, production process abnormality-detecting system, program for making computer execute the production process abnormality-detecting method, and computer-readable recording medium to which the program is recorded |
JP2009255685A (en) | 2008-04-15 | 2009-11-05 | Nsk Ltd | Control device of electric power steering device |
JP2010193625A (en) | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | Abnormality sign determining device for input electric quantity |
CN107831443A (en) | 2017-10-20 | 2018-03-23 | 开沃新能源汽车集团有限公司 | Battery system short trouble diagnostic method based on coefficient correlation |
JP2019152657A (en) | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社デンソー | Battery monitoring system |
JP2019152656A (en) | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社デンソー | Battery monitoring system |
WO2019243950A1 (en) | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for detecting abnormality in power storage device and device for controllling power storage device |
WO2021004599A1 (en) | 2019-07-05 | 2021-01-14 | Volvo Truck Corporation | A method for estimating an operating parameter of a battery unit |
WO2021019760A1 (en) | 2019-08-01 | 2021-02-04 | 三菱電機株式会社 | Abnormality diagnostic method, abnormality diagnostic device, and abnormality diagnostic program |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
XIA, Bing; SHANG, Yunlong; NGUYEN,Truong; MI, Chris,"A Correlation Based Detection Method for Internal Short Circuit in Battery Packs",2017 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC),2017年03月26日,pp. 2363-2368,DOI: 10.1109/APEC.2017.7931030 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021135114A (en) | 2021-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9465387B2 (en) | Anomaly diagnosis system and anomaly diagnosis method | |
US8260493B2 (en) | Health prognosis for complex system using fault modeling | |
CN111273176B (en) | Fault diagnosis optimization method, device, system and storage medium | |
CN107121639B (en) | Multidimensional parameter direct current system storage battery management method and device | |
US8671315B2 (en) | Prognostic analysis system and methods of operation | |
JP2004150440A (en) | Method for performing diagnosis on system | |
CN113586239B (en) | Engine fault diagnosis method, engine fault diagnosis device, controller and storage medium | |
CN107644148B (en) | On-orbit satellite abnormal state monitoring method and system based on multi-parameter association | |
CN110391840B (en) | Method and system for judging abnormality of telemetry parameters of sun synchronous orbit satellite | |
CN117216481B (en) | Remote monitoring method and system for electric appliance | |
EP4145157A1 (en) | Battery system state of health monitoring system | |
CN115128481B (en) | Battery state estimation method and system based on neural network and impedance identification correction | |
JP7415654B2 (en) | battery monitoring system | |
JP5939439B2 (en) | Abnormality diagnosis device | |
CN117169761A (en) | Battery state evaluation method, apparatus, device, storage medium, and program product | |
CN109001645A (en) | A kind of elevator battery detection method, device, equipment and storage medium | |
CN116662771A (en) | Method and system for self-adaptive PCA error quantitative evaluation of capacitive voltage transformer | |
CN117872183B (en) | Battery pack operation dispersity evaluation method based on information entropy | |
CN110866682A (en) | Underground cable early warning method and device based on historical data | |
CN105117615A (en) | Anomaly detection method based on cumulative sum control chart and applied to satellite power supply system | |
US20230168305A1 (en) | Anomaly identification in an electrochemical system | |
US11339763B2 (en) | Method for windmill farm monitoring | |
CN113312758B (en) | Health state evaluation method and device for wind generating set | |
KR102505810B1 (en) | Diagnosis method and system for high voltage battery of vehicle | |
CN114083987A (en) | Battery monitoring parameter correction method and device and computer equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230628 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230718 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230911 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231218 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7415654 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |