JP7702629B2 - 演算システム、電池の劣化予測方法、及び電池の劣化予測プログラム - Google Patents

演算システム、電池の劣化予測方法、及び電池の劣化予測プログラム Download PDF

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Description

本開示は、電動移動体に搭載された電池の劣化予測を行うための演算システム、電池の劣化予測方法、及び電池の劣化予測プログラムに関する。
近年、ハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)、電気自動車(EV)が普及してきている。これらの電動車両にはキーデバイスとして、リチウムイオン電池などの二次電池が搭載される。電動車両を利用した配送事業者(宅配事業者)、バス事業者、タクシー事業者、レンタカー事業者、カーシェアリング事業者などの事業者は、管理している複数の電動車両に搭載された二次電池の劣化予測に基づき、電動車両の入れ替え時期の決定や、運行管理の見直しなどを行っている。
定置型の蓄電池を想定したものであるが、蓄電池の劣化予測を行う方法として以下の方法が提案されている。この方法では、蓄電池のSOC(State Of Charge)、温度、電流レートなどの使用条件を区分し、複数の蓄電池を使用する際に各区分で使用した時間を記録し、各区分の劣化係数を求めて劣化予測を行う(例えば、特許文献1参照)。
特開2015-21934号公報
電動車両に搭載された電池は、定置型の蓄電池と異なり、電流が短時間に大きく変化することがあるため、区分ごとの劣化係数を求めることが難しい。また、区分ごとに劣化係数を求める方法は演算処理が複雑になる。
本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、電動移動体に搭載された電池の劣化予測を簡便に行う技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本開示のある態様の演算システムは、複数の電動移動体にそれぞれ搭載された電池のデータを含む走行データを取得するデータ取得部と、取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体に搭載された電池のSOHを特定するSOH特定部と、各電池の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池の劣化回帰曲線を生成する劣化回帰曲線生成部と、前記複数の電動移動体の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成する係数回帰関数生成部と、電池の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池の劣化回帰曲線をもとに、当該電池の余寿命を予測する劣化予測部と、ユーザに入力された、当該電池が搭載された電動移動体の走行条件の変更を受け付ける受付部と、を備える。前記劣化予測部は、受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体に搭載された当該電池の劣化回帰曲線を変更する。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本開示の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
本開示によれば、電動移動体に搭載された電池の劣化予測を簡便に行うことができる。
実施の形態に係る、事業者により利用される演算システムを説明するための図である。 電動車両に搭載された電池システムの詳細な構成を説明するための図である。 FCCの推定方法を説明するための図である。 実施の形態に係る、演算システムの構成例を示す図である。 二次電池の劣化曲線をグラフで示した図である。 1日当たりの平均走行距離を独立変数、電池モジュールの劣化曲線の劣化係数を従属変数とする回帰直線の一例を示す図である。 特定の電池モジュールの劣化回帰曲線の変更処理の具体例を示す図である。 図8Aは、表示部に表示される劣化予測シミュレーション画面の一例を示す図である。 図8Bは、表示部に表示される劣化予測シミュレーション画面の一例を示す図である。 演算システムによる電池モジュールの劣化予測処理の流れを示すフローチャートである。
図1は、実施の形態に係る、事業者により利用される演算システム1を説明するための図である。事業者は、複数の電動車両3を保有し、複数の電動車両3を活用して事業を営んでいる。例えば、事業者は複数の電動車両3を活用して、配送事業(宅配事業)、タクシー事業、レンタカー事業、又はカーシェアリング事業を営んでいる。本実施の形態では、電動車両3として、エンジンを搭載しない純粋なEVを想定する。
演算システム1は、事業者の業務を管理するためのシステムである。演算システム1は、1台または複数台の情報処理装置(例えば、サーバ、PC)で構成される。演算システム1を構成する情報処理装置の一部または全部はデータセンタに存在していてもよい。例えば、データセンタ内のサーバ(自社サーバ、クラウドサーバ、又はレンタルサーバ)と、事業者内のクライアントPCの組み合わせで構成されてもよい。
複数の電動車両3は、待機中は、事業者の営業所の駐車場や車庫内に駐車されている。複数の電動車両3は無線通信機能を有し、演算システム1と無線通信が可能である。複数の電動車両3は、搭載している二次電池の運用データを含む走行データを演算システム1に送信する。電動車両3は走行中に、演算システム1を構成するサーバに走行データを、ネットワークを介して無線送信してもよい。例えば、10秒に1回の頻度で走行データを都度送信してもよい。また、1日1回の所定のタイミングに(例えば、営業時間の終了時に)、1日分の走行データをバッチ送信してもよい。
また、演算システム1が営業所に設置された自社のサーバ又はPCで構成される場合、電動車両3は、営業終了後に営業所に帰還した後、1日分の走行データを当該自社のサーバ又はPCに送信してもよい。その場合、当該自社のサーバ又はPCに無線で送信してもよいし、当該自社のサーバ又はPCと有線接続して有線経由で送信してもよい。また、走行データが記録された記録メディアを経由して、当該自社のサーバ又はPCにデータを送信してもよい。また、演算システム1がクラウドサーバと営業者内のクライアントPCの組み合わせで構成される場合、電動車両3は、営業者内のクライアントPCを経由して、走行データをクラウドサーバに送信してもよい。
図2は、電動車両3に搭載された電池システム40の詳細な構成を説明するための図である。電池システム40は、第1リレーRY1及びインバータ35を介してモータ34に接続される。インバータ35は力行時、電池システム40から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ34に供給する。回生時、モータ34から供給される交流電力を直流電力に変換して電池システム40に供給する。モータ34は三相交流モータであり、力行時、インバータ35から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ35に供給する。
第1リレーRY1は、電池システム40とインバータ35を繋ぐ配線間に挿入されるコンタクタである。車両制御部30は、走行時、第1リレーRY1をオン状態(閉状態)に制御し、電池システム40と電動車両3の動力系を電気的に接続する。車両制御部30は非走行時、原則として第1リレーRY1をオフ状態(開状態)に制御し、電池システム40と電動車両3の動力系を電気的に遮断する。なおリレーの代わりに、半導体スイッチなどの他の種類のスイッチを用いてもよい。
電池システム40は、電動車両3の外に設置された充電器4と充電ケーブル38で接続することにより商用電力系統9から充電することができる。充電器4は商用電力系統9に接続され、充電ケーブル38を介して電動車両3内の電池システム40を充電する。電動車両3において、電池システム40と充電器4を繋ぐ配線間に第2リレーRY2が挿入される。なおリレーの代わりに、半導体スイッチなどの他の種類のスイッチを用いてもよい。電池システム40の管理部42は充電開始前に、第2リレーRY2をオン状態(閉状態)に制御し、充電終了後にオフ状態(開状態)に制御する。
一般的に、普通充電の場合は交流で、急速充電の場合は直流で充電される。交流で充電される場合、第2リレーRY2と電池システム40との間に挿入されるAC/DCコンバータ(不図示)により、交流電力が直流電力に変換される。
電池システム40は、電池モジュール41と管理部42を備え、電池モジュール41は、直列接続された複数のセルE1-Enを含む。なお電池モジュール41は、複数の電池モジュールが直列/直並列接続されて構成されていてもよい。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル(公称電圧:3.6-3.7V)を使用する例を想定する。セルE1-Enの直列数は、モータ34の駆動電圧に応じて決定される。
複数のセルE1-Enと直列にシャント抵抗Rsが接続される。シャント抵抗Rsは電流検出素子として機能する。なおシャント抵抗Rsの代わりにホール素子を用いてもよい。また電池モジュール41内に、複数のセルE1-Enの温度を検出するための複数の温度センサT1、T2が設置される。温度センサは電池モジュールに1つ設置されてもよいし、複数のセルごとに1つ設置されてもよい。温度センサT1、T2には例えば、サーミスタを使用することができる。
管理部42は、電圧測定部43、温度測定部44、電流測定部45及び電池制御部46を備える。直列接続された複数のセルE1-Enの各ノードと、電圧測定部43との間は複数の電圧線で接続される。電圧測定部43は、隣接する2本の電圧線間の電圧をそれぞれ測定することにより、各セルE1-Enの電圧を測定する。電圧測定部43は、測定した各セルE1-Enの電圧を電池制御部46に送信する。
電圧測定部43は電池制御部46に対して高圧であるため、電圧測定部43と電池制御部46間は絶縁された状態で、通信線で接続される。電圧測定部43は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)または汎用のアナログフロントエンドICで構成することができる。電圧測定部43はマルチプレクサ及びA/D変換器を含む。マルチプレクサは、隣接する2本の電圧線間の電圧を上から順番にA/D変換器に出力する。A/D変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。
温度測定部44は分圧抵抗およびA/D変換器を含む。A/D変換器は、複数の温度センサT1、T2と複数の分圧抵抗によりそれぞれ分圧された複数のアナログ電圧を順次、デジタル値に変換して電池制御部46に出力する。電池制御部46は当該デジタル値をもとに複数のセルE1-Enの温度を推定する。例えば電池制御部46は、各セルE1-Enの温度を、各セルE1-Enに最も隣接する温度センサで測定された値をもとに推定する。
電流測定部45は差動アンプ及びA/D変換器を含む。差動アンプはシャント抵抗Rsの両端電圧を増幅してA/D変換器に出力する。A/D変換器は、差動アンプから入力される電圧をデジタル値に変換して電池制御部46に出力する。電池制御部46は当該デジタル値をもとに複数のセルE1-Enに流れる電流を推定する。
なお電池制御部46内にA/D変換器が搭載されており、電池制御部46にアナログ入力ポートが設置されている場合、温度測定部44及び電流測定部45はアナログ電圧を電池制御部46に出力し、電池制御部46内のA/D変換器でデジタル値に変換してもよい。
電池制御部46は、電圧測定部43、温度測定部44及び電流測定部45により測定された複数のセルE1-Enの電圧、温度、及び電流をもとに複数のセルE1-Enの状態を管理する。電池制御部46と車両制御部30間は、車載ネットワークにより接続される。車載ネットワークとして例えば、CAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を使用することができる。
電池制御部46はマイクロコンピュータ及び不揮発メモリ(例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、フラッシュメモリ)により構成することができる。マイクロコンピュータ又は不揮発メモリ内に、SOC-OCV(Open Circuit Voltage)マップ46aが保持される。SOC-OCVマップ46aには、複数のセルE1-EnのSOC-OCVカーブの特性データが記述されている。複数のセルE1-EnのSOC-OCVカーブは、電池メーカにより予め作成され、出荷時にマイクロコンピュータ又は不揮発メモリ内に登録されたものである。電池メーカは各種の試験を行って、セルE1-EnのSOC-OCVカーブを導出している。
電池制御部46は、複数のセルE1-EnのそれぞれのSOC、FCC(Full Charge Capacity)及びSOHを推定する。電池制御部46は、OCV法、電流積算法、又は両者を組み合わせてSOCを推定する。OCV法は、電圧測定部43により測定される各セルE1-EnのOCVと、SOC-OCVマップ46aに記述されるSOC-OCVカーブの特性データをもとにSOCを推定する方法である。電流積算法は、各セルE1-Enの充放電開始時のOCVと、電流測定部45により測定される電流の積算値をもとにSOCを推定する方法である。電流積算法は、充放電時間が長くなるにつれて、電流測定部45の測定誤差が累積していく。従って、OCV法により推定されたSOCを用いて、電流積算法により推定されたSOCを補正することが好ましい。
電池制御部46は、SOC-OCVマップ46aに記述されるSOC-OCVカーブの特性データと、電圧測定部43により測定されるセルの2点のOCVをもとに当該セルのFCCを推定することができる。
図3は、FCCの推定方法を説明するための図である。電池制御部46は、セルの2点のOCVを取得する。電池制御部46は、SOC-OCVカーブを参照して、2点の電圧にそれぞれ対応する2点のSOCを特定し、2点のSOCの差分ΔSOCを算出する。図3に示す例では2点のSOCは20%と75%であり、ΔSOCは55%である。
電池制御部46は、電流測定部45により測定される電流の推移をもとに、2点のOCVを取得した2点の時刻の間の期間の電流積算量(=充放電容量)Qを算出する。電池制御部46は、下記(式1)を算出してFCCを推定することができる。
FCC=Q/ΔSOC ・・・(式1)
SOHは、初期のFCCに対する現在のFCCの比率で規定され、数値が低いほど(0%に近いほど)劣化が進行していることを示す。電池制御部46は、下記(式2)を算出してSOHを推定することができる。
SOH=現在のFCC/初期のFCC ・・・(式2)
また、SOHは、完全充放電による容量測定により求めてもよいし、保存劣化とサイクル劣化を合算することにより求めてもよい。保存劣化はSOC、温度、及び保存劣化速度をもとに推定することができる。サイクル劣化は、使用するSOC範囲、温度、電流レート、及びサイクル劣化速度をもとに推定することができる。保存劣化速度およびサイクル劣化速度は、予め実験やシミュレーションにより導出することができる。SOC、温度、SOC範囲、及び電流レートは測定により求めることができる。
またSOHは、セルの内部抵抗との相関関係をもとに推定することもできる。内部抵抗は、セルに所定の電流を所定時間流した際に発生する電圧降下を、当該電流値で割ることにより推定することができる。内部抵抗は温度が上がるほど低下する関係にあり、SOHが低下するほど増加する関係にある。
電池制御部46は、複数のセルE1-Enの電圧、電流、温度、SOC、FCC、SOHを、車載ネットワークを介して車両制御部30に通知する。車両制御部30は、電池データと車両データを含む走行データを生成する。電池データには、複数のセルE1-Enの電圧、電流、温度が含まれる。なお電池システム40によっては、電池データに電圧、電流、温度に加えてSOCを含めることができる機種もある。さらに、電圧、電流、温度、SOCに加えて、FCC及びSOHの少なくとも一方を含めることができる機種もある。車両データには、平均速度、走行距離、走行ルートなどを含めることができる。
無線通信部36は、アンテナ36aを介してネットワークに無線接続するための信号処理を行う。本実施の形態では、無線通信部36は、車両制御部30から取得した走行データを演算システム1に無線送信する。電動車両3が無線接続可能な無線通信網として、例えば、携帯電話網(セルラー網)、無線LAN、ETC(Electronic Toll Collection System)、DSRC(Dedicated Short Range Communications)、V2I(Vehicle-to-Infrastructure)、V2V(Vehicle-to-Vehicle)を使用することができる。
図4は、実施の形態に係る、演算システム1の構成例を示す図である。演算システム1は、処理部11、記憶部12、表示部13及び操作部14を備える。処理部11は、データ取得部111、SOH特定部112、劣化回帰曲線生成部113、係数回帰直線生成部114、平均走行距離特定部115、劣化予測部116、操作受付部117及び表示制御部118を含む。処理部11の機能はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、CPU、GPU(Graphics Processing Unit)、ROM、RAM、ASIC、FPGA(Field Programmable Gate Array)、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。
記憶部12は、走行データ保持部121、運転者データ保持部122、SOC-OCV特性保持部123及び時系列SOH値保持部124を含む。記憶部12は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の不揮発性の記録媒体を含み、各種のプログラム及びデータを記録する。
走行データ保持部121は、事業者が保有している複数の電動車両3から収集した走行データを保持する。運転者データ保持部122は、事業者に所属する複数の運転者のデータを保持する。例えば、運転者ごとに、運転した電動車両3ごとの累計走行距離を管理する。
SOC-OCV特性保持部123は、事業者が保有している複数の電動車両3にそれぞれ搭載された複数の電池モジュール41のSOC-OCV特性を保持する。電池モジュール41のSOC-OCV特性は、各電動車両3から取得したものを使用してもよいし、各電動車両3から収集された走行データをもとに推定したものを使用してもよい。
後者の場合、処理部11のSOC-OCV特性推定部(不図示)は、取得された電池データに含まれる複数の時刻のSOCと電圧の組から、電池モジュール41が休止状態とみなせる期間のSOCと電圧(≒OCV)の組を抽出し、抽出した複数組のSOCとOCVをもとにSOC-OCV特性を近似する。なおSOC-OCV特性推定部は、同種別の電池モジュール41を搭載した複数の電動車両3から取得されたSOCとOCVの組データをもとに、当該種別の電池モジュール41の共通のSOC-OCV特性を生成してもよい。なお、SOC-OCV特性はセル単位で保持されてもよい。
時系列SOH値保持部124は、電池モジュール41ごとのSOHの時系列データを保持する。SOHの時系列データは、例えば、1日に1回、数日に1回、又は1週間に1回の頻度で記録される。
表示部13は液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等のディスプレイを備え、処理部11により生成された画像を表示する。操作部14はキーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースであり、演算システム1のユーザの操作を受け付ける。
データ取得部111は、複数の電動車両3にそれぞれ搭載された電池モジュール41の電池データを含む走行データを取得し、取得した走行データを走行データ保持部121に保存する。SOH特定部112は、データ取得部111により取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動車両3に搭載された電池モジュール41のSOHを特定する。SOH特定部112は、特定したSOHを時系列SOH値保持部124に保存する。
取得された電池データにSOHが含まれる場合、SOH特定部112は、取得したSOHをそのまま使用することができる。取得された電池データにSOHが含まれないが、電圧、電流、温度、SOCが含まれる場合、上記(式1)及び(式2)をもとにSOHを算出することができる。即ち、SOH特定部112は、電池データに含まれる電流の推移をもとに、2点のOCVを取得した2点の時刻の間の期間の電流積算量Qを算出し、算出した電流積算量Qを上記(式1)に適用してFCCを推定する。SOH特定部112は、算出したFCCを上記(式2)に適用してSOHを算出する。
取得された電池データにSOCもSOHも含まれない場合、SOH特定部112は、電池モジュール41が休止状態とみなせる期間の電圧(≒OCV)を、SOC-OCV特性に適用してSOCを推定する。または、SOH特定部112は、一定期間の電流値を積算してSOCを推定する。SOH特定部112は、推定したSOCを使用して、電池データにSOCが含まれる場合と同様にSOHを算出する。
劣化回帰曲線生成部113は、各電池モジュール41の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池モジュール41の劣化回帰曲線を生成する。曲線回帰には例えば、最小二乗法を使用することができる。
図5は、二次電池の劣化曲線をグラフで示した図である。二次電池の劣化は、下記(式3)に示すように、時間の平方根(0.5乗則)に比例して進行することが知られている。
SOH=w+w√t ・・・(式3)
は初期値、wは劣化係数。
劣化回帰曲線生成部113は、時間tを独立変数、SOHを従属変数とする、0.5乗の指数曲線回帰により、上記(式3)の劣化係数wを求める。wは共通であり、通常、1.0~1.1の範囲に設定される。実際の初期容量と公称値が一致している場合はw=1.0に設定され、公称値が最低保証量に設定され、実際の初期容量より低く設定されている場合は、1.0より大きい値が設定される。
係数回帰直線生成部114は、複数の電動車両3の単位期間当たりの平均走行距離を独立変数とし、複数の電池モジュール41の劣化回帰曲線の劣化係数wを従属変数とする回帰直線を生成する。直線回帰には例えば、最小二乗法を使用することができる。以下、単位期間当たりの平均走行距離として1日当たりの平均走行距離を想定する。
各電動車両3の1日当たりの平均走行距離が走行データ保持部121に記録されている場合、平均走行距離特定部115は、走行データ保持部121に記録されている平均走行距離を使用することができる。各電動車両3の1日当たりの平均走行距離が走行データ保持部121に記録されていない場合、データ取得部111は、各電動車両3から累積走行距離を取得する。平均走行距離特定部115は、取得された各電動車両3の累積走行距離を各電動車両3の使用開始日からの日数で割って、各電動車両3の1日当たりの平均走行距離を算出する。
図6は、1日当たりの平均走行距離を独立変数、電池モジュール41の劣化曲線の劣化係数wを従属変数とする回帰直線の一例を示す図である。図6に示す例では、下記(式4)に示す回帰直線が生成されている。
y=-0.003x-0.2981 ・・・(式4)
劣化予測部116は、劣化回帰曲線生成部113により生成された電池モジュール41の劣化回帰曲線と、当該電池モジュール41の余寿命とすべきSOHをもとに、当該電池モジュール41の余寿命を予測する。電池モジュール41の余寿命とすべきSOHは電池メーカにより予め設定されている。例えば、70%に設定されてもよい。なお、電池モジュール41の余寿命とすべきSOHは、操作部14からユーザにより設定変更が可能である。
操作受付部117は、ユーザに入力された、特定の電池モジュール41の劣化予測依頼を受け付ける。劣化予測部116は、指定された電池モジュール41の劣化回帰曲線を生成し、当該電池モジュール41の余寿命を予測する。表示制御部118は、予測された電池モジュール41の余寿命を表示部13に表示させる。
表示制御部118は、電池モジュール41の余寿命を、電池モジュール41の残り使用可能期間(例えば、残り使用可能日数)で表示させることができる。また電動車両3が毎日使用される前提である場合、表示制御部118は、電池モジュール41の余寿命を、電池モジュール41の使用終了日(20XX年XX月XX日)で表示させることもできる。また表示制御部118は、電池モジュール41の余寿命を、電池モジュール41が搭載された電動車両3の残り走行可能距離で表示させることもできる。電動車両3の残り走行可能距離は、当該電動車両3に搭載されている電池モジュール41の残り使用可能日数に、当該電動車両3の1日当たりの平均走行距離を掛けることにより算出することができる。なお、算出された使用終了日や残り使用可能日数、残り走行可能距離は予測結果であるため、表示制御部118は、±10%程度の幅を持たせて表示部13に表示させてユーザに提示してもよい。
以上の説明は、電動車両3の1日当たりの平均走行距離に変更がない場合の説明である。ユーザは、操作部14から、余寿命を予測したい電池モジュール41が搭載された電動車両3の走行条件を変更することができる。
操作受付部117は、ユーザに入力された、特定の電池モジュール41が搭載された電動車両3の走行条件の変更を受け付ける。例えば、電動車両3の1日当たりの平均走行距離の変更を受け付ける。劣化予測部116は、受け付けられた1日当たりの平均走行距離を、係数回帰直線生成部114により生成された係数回帰直線に適用する。これにより、平均走行距離変更後の劣化係数wを求めることができる。劣化予測部116は、求めた劣化係数wを使用して当該電動車両3に搭載された電池モジュール41の劣化回帰曲線を変更する。
図7は、特定の電池モジュール41の劣化回帰曲線の変更処理の具体例を示す図である。劣化回帰曲線生成部113は、予測時点より過去の複数時点の当該電池モジュール41のSOHをもとに、当該電池モジュール41の劣化回帰曲線を生成する。なお、図7に示す劣化回帰曲線(SOH=w+w√t)のwは、1.05に設定されている。これは、当該電池モジュール41の実際の初期容量が公称値より大きいことを示している。
平均走行距離特定部115は、当該電池モジュール41が搭載された電動車両3の各日の平均走行距離を走行データ保持部121から取得する。平均走行距離特定部115は、各日の平均走行距離を合計し、合計した距離を使用日数で割ることにより、1日当たりの平均走行距離を算出する。なお、当該電動車両3の各日の平均走行距離を取得できない場合は、平均走行距離特定部115は、当該電動車両3の累積走行距離を取得して、当該累積走行距離を使用日数で割ることにより、1日当たりの平均走行距離を算出する。図7に示す例では、当該電動車両3の1日当たりの平均走行距離は110.7km/dayである。
図8A、図8Bは、表示部13に表示される劣化予測シミュレーション画面13sの一例を示す図である。図8A、図8Bに示す劣化予測シミュレーション画面13sには、車両選択欄13a、平均走行距離欄13b及び残り使用可能日数欄13cが含まれる。
ユーザは、車両選択欄13aから、劣化予測シミュレーションをしたい電動車両3を選択する。劣化回帰曲線生成部113は、選択された電動車両3に搭載された電池モジュール41の劣化回帰曲線を生成する。劣化予測部116は、生成された電池モジュール41の劣化回帰曲線をもとに、当該電池モジュール41の残り使用可能日数を予測する。平均走行距離特定部115は、選択された電動車両3の平均走行距離を特定する。
図8Aに示すように、表示制御部118は、選択された電動車両3の平均走行距離を平均走行距離欄13bに表示させる。表示制御部118は、予測された電池モジュール41の残り使用可能日数を残り使用可能日数欄13cに表示させる。
ユーザは、選択した電動車両3の平均走行距離を変更することができる。図8Bに示す劣化予測シミュレーション画面13sは、平均走行距離が60.7km/dayに変更された状態を示している。劣化予測部116は、変更後の平均走行距離を上記係数回帰直線に適用して、平均走行距離の変更後の劣化係数wを求める。平均走行距離が110.7km/dayから60.7km/dayに変更されると、上記図6に示すように劣化係数wが点aから点a’に移動する。点aから点a’への遷移は上記係数回帰直線の傾きを用いる。点aの劣化係数w1に平均走行距離の変化分(110.7km/day→60.7km/dayの場合は-50km/day)を回帰直線の傾きに乗じることで点a’に対応する劣化係数w1を得る。
劣化予測部116は、平均走行距離の変更前の劣化回帰曲線と、変更後の劣化回帰曲線を、予測時点のSOHが一致する位置で重畳する。予測時点以降は、劣化予測部116は、変更後の劣化回帰曲線にしたがい劣化を予測する。上記図7には、平均走行距離が110.7km/dayの場合、60.7km/dayに変更された場合、85.7km/dayに変更された場合、135.7km/dayに変更された場合、及び160.7km/dayに変更された場合の5通りの劣化回帰曲線が描かれている。平均走行距離が短く変更されるほど、劣化回帰曲線が緩やかになり、電池モジュール41の寿命が伸びることが分かる。
劣化予測部116は、平均走行距離の変更後の劣化回帰曲線をもとに、当該電池モジュール41の残り使用可能日数を予測する。表示制御部118は、予測された電池モジュール41の残り使用可能日数を残り使用可能日数欄13cに表示させる。
ユーザは、劣化予測シミュレーション結果を、電動車両3の交換時期の予測や複数の電動車両3の運行管理に活用することができる。例えば、バス事業者の場合、残り使用可能日数が短い電動車両3の運行ルートを走行距離が短い運行ルートに変更し、残り使用可能日数が長い電動車両3の運行ルートを走行距離が長い運行ルートに変更することにより、複数の電動車両3の交換時期を揃えることができる。
図9は、演算システム1による電池モジュール41の劣化予測処理の流れを示すフローチャートである。SOH特定部112は、各電動車両3から取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動車両3に搭載された電池モジュール41のSOHを特定する(S10)。劣化回帰曲線生成部113は、各電池モジュール41の時系列のSOHをもとに、各電池モジュール41の劣化回帰曲線を生成する(S11)。係数回帰直線生成部114は、複数の電動車両3の平均走行距離と、複数の電池モジュール41の劣化曲線の劣化係数wをもとに、劣化係数wの回帰直線を生成する(S12)。
劣化予測部116は、ユーザにより指定された電動車両3に搭載された電池モジュール41の劣化回帰曲線から、当該電池モジュール41の残り使用可能日数を算出する(S13)。表示制御部118は、平均走行距離特定部115により特定された当該電動車両3の平均走行距離と、当該電動車両3に搭載された電池モジュール41の残り使用可能日数を表示部13に表示させる(S14)。
劣化予測シミュレーションの継続中(S15のN)、操作受付部117は、ユーザから当該電動車両3の平均走行距離の変更を受け付けることができる(S16)。劣化予測部116は、受け付けた平均走行距離を、劣化係数wの回帰直線に適用して、新たな劣化係数wを算出する(S17)。ステップS13に遷移する。劣化予測部116は、劣化係数wの変更後の劣化回帰曲線から、当該電池モジュール41の残り使用可能日数を算出する(S13)。表示制御部118は、変更後の平均走行距離と残り使用可能日数を表示部13に表示させる(S14)。
ステップS14-ステップS17の処理が、劣化予測シミュレーションが終了するまで(S15のY)、繰り返し実行される(S15のN)。
上述した実施の形態では、係数回帰直線生成部114は、1日当たりの平均走行距離を独立変数として、劣化係数wの回帰直線を生成した。この点、係数回帰直線生成部114は、1日当たりの平均放電量を独立変数として、劣化係数wの回帰直線を生成してもよい。走行データ保持部121に電池モジュール41の放電履歴が記録されている場合、平均走行距離ではなく、平均放電量を使用してもよい。また電池データとして過去の累積放電量を取得できる場合は、累積放電量を電動車両3の使用開始日からの日数で割って、1日当たりの平均放電量を算出することができる。
1日当たりの平均放電量を独立変数として劣化係数wの回帰直線が生成されている場合、劣化予測部116は、操作受付部117により受け付けられた1日当たりの平均走行距離を、当該電動車両3の電費[km/Wh]をもとに、単位期間当たりの平均放電量に変換する。劣化予測部116は、変換した平均放電量を劣化係数wの回帰直線に適用して、変更後の劣化係数wを得ることができる。
以上説明したように本実施の形態によれば、複数の電動車両3に搭載された複数の電池モジュール41の劣化曲線の劣化係数wをもとに、劣化係数wの回帰関数を生成することにより、電動車両3に搭載された電池モジュール41の劣化予測を簡便に行うことができる。例えば、走行条件を変更した場合の余寿命の変化を容易に試算することができる。
また本実施の形態では、累積して記録される電動車両3の走行距離を用いて劣化係数wの回帰関数を生成する。電動車両3の管理者にとって分かりやすく扱いやすい走行距離をパラメータとして、劣化予測を直感的に行うことができる。累積して記録される電動車両3の走行距離は、通信障害や人為的な作業ミスなどよるデータ消失に対して頑健であり、データ区間が飛んた場合でも、単位期間当たりの平均走行距離を算出することができる。即ち、電動車両3の走行データが断片的にしか残っていない場合でも、高精度な劣化予測を行うことができる。
上述したように電動車両3の劣化予測を行う際には過去の走行データを用いるが、実際には十分な走行データがログデータとして残っていないことも多い。数か月のデータが欠損している場合や異常値が含まれている場合もある。また、電動車両3のログデータに、累積走行距離の項目は存在するが、電池関連のログデータに、累積放電量の項目が存在せず、充放電時の瞬時値のみが短期間記録される項目として存在する場合もある。
このような場合には、累積走行距離を使用することが有効であり、数か月の欠損を含むログデータであっても、累積走行距離の変化量(1日当たりの走行距離)から走行開始日を試算可能であり、その走行開始日を基準に劣化予測を行うことができる。
なお、走行距離と充放電電流値の関係から電費が計算できるが、データに異常値が含まれる場合、電費の算出結果が不安定になることがある。一方、走行距離は放電電力量の代替パラメータと考えられるが、電動車両3の走行データとして一般的な項目であり、単調増加な累積値であるため異常値の検出も容易である。このように走行距離は、劣化予測を行うための頑健なパラメータといえる。
また本実施の形態に係る劣化予測は、電池モジュール41の複数の使用条件の区分ごとに劣化係数を求めるモデルではないため、簡易な計算で劣化予測を行うことができる。電動車両3に搭載される電池モジュール41では、電流が短時間で不規則に大きく変化することがあるため、複数の区分ごとに劣化係数を求めることが困難なことが多い。またユーザにとっても、走行距離以外の条件を入力する必要がなく、操作が容易である。
以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上述した実施の形態では、1日当たりの走行距離を説明変数として劣化係数wの回帰関数を生成した。この点、1日当たりの走行距離に加えて、温度や充電電流レートなどを含む複数のパラメータを説明変数とする重回帰分析により、劣化係数wの回帰関数を生成してもよい。この場合、劣化係数wの推定精度をさらに向上させることができる。
電池モジュール41の劣化予測の1つの項目として、電池モジュール41の容量の急激な劣化(以下、急劣化または三次劣化という)の発生を予測してもよい。
低温または高温環境下での充放電、ハイレートでの充放電など、電池モジュール41にとって負担が大きい使用方法が繰り返し行われると、急劣化が発生しやすくなる。急劣化が発生すると、基本的に電池モジュール41が使用できなくなるため電池モジュール41の寿命が短くなる。急劣化の主な要因は電解液の減少にあるが、電解液の量を直接測定するには電池モジュール41を分解する必要がある。しかしながら、電池モジュール41の使用中に電池モジュール41を分解するのは現実的ではない。
そこで、電池モジュール41の外部から、電解液が反応する周波数帯(例えば、100Hz~10kHz)の交流信号を印加して、電池モジュール41の交流インピーダンス値を測定する。または、電池モジュール41の充放電開始時または充放電停止時の過渡応答を測定することにより、電池モジュール41の交流インピーダンス値を推定する。劣化予測部116は、測定または推定された交流インピーダンス値をもとに、電池モジュール41の急劣化が発生するまでの期間を予測する。表示制御部118は、指定された電動車両3に搭載された電池モジュール41に急劣化が発生すると予測された場合、当該電池モジュール41の余寿命として、急劣化が発生するまでの日数を表示させる。
上述の実施の形態では、電動車両3に搭載された電池モジュール41の劣化予測を行う例を想定した。この点、電動車両3は二輪の電動バイク(電動スクータ)または電気自転車であってもよい。また、電動車両3には、ゴルフカートや、ショッピングモールやエンタテイメント施設などで使用されるランドカーなどの低速の電動車両3も含まれる。また、電池モジュール41が搭載される対象は電動車両3に限るものではない。例えば、電動船舶、鉄道車両、マルチコプタ(ドローン)などの電動移動体も含まれる。
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
[項目1]
複数の電動移動体(3)にそれぞれ搭載された電池(E1、41)のデータを含む走行データを取得するデータ取得部(111)と、
取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体(3)に搭載された電池(E1、41)のSOH(State Of Health)を特定するSOH特定部(112)と、
各電池(E1、41)の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池(E1、41)の劣化回帰曲線を生成する劣化回帰曲線生成部(113)と、
前記複数の電動移動体(3)の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池(E1、41)の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成する係数回帰関数生成部(114)と、
電池(E1、41)の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池(E1、41)の劣化回帰曲線をもとに、当該電池(E1、41)の余寿命を予測する劣化予測部(116)と、
ユーザに入力された、当該電池(E1、41)が搭載された電動移動体(3)の走行条件の変更を受け付ける受付部(117)と、を備え、
前記劣化予測部(116)は、受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体(3)に搭載された当該電池(E1、41)の劣化回帰曲線を変更する、
ことを特徴とする演算システム(1)。
電池(E1、41)は、セルE1であってもよいし、モジュール41であってもよい。
これによれば、電動移動体(3)に搭載された電池(E1、41)の劣化予測を簡便に行うことができる。
[項目2]
各電動移動体(3)から取得された累積走行距離と各電動移動体(3)の使用期間をもとに、各電動移動体(3)の前記単位期間当たりの平均走行距離を算出する平均走行距離特定部(115)をさらに備える、
ことを特徴とする項目1に記載の演算システム(1)。
これによれば、データとして取得しやすい累積走行距離から平均走行距離を算出し、平均走行距離をもとに劣化係数を回帰することにより、汎用性が高いシステムを構築することができる。
[項目3]
前記係数回帰関数生成部(114)は、前記複数の電動移動体(3)の単位期間当たりの平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池(E1、41)の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、前記劣化係数の回帰関数を生成し、
前記受付部(117)は、前記電池(E1、41)が搭載された電動移動体(3)の単位期間当たりの平均走行距離の変更を受け付け、
前記劣化予測部(116)は、受け付けられた単位期間当たりの平均走行距離を、当該電動移動体(3)の電費をもとに、単位期間当たりの平均放電量に変換する、
ことを特徴とする項目1に記載の演算システム(1)。
これによれば、劣化係数を回帰するパラメータとして平均放電量を使用し、ユーザが条件を変更するパラメータとして平均走行距離を使用する場合でも、劣化予測を好適に行うことができる。
[項目4]
前記劣化予測部(116)は、前記電池(E1、41)の変更後の劣化回帰曲線をもとに、当該電池(E1、41)の余寿命として、当該電池(E1、41)の残り使用可能期間および当該電池(E1、41)が搭載された電動移動体(3)の残り走行可能距離の少なくとも一方を算出し、表示部に表示させる、
ことを特徴とする項目1から3のいずれか1項に記載の演算システム(1)。
これによれば、ユーザにとって分かりやすいユーザインタフェースを構築することができる。
[項目5]
複数の電動移動体(3)にそれぞれ搭載された電池(E1、41)のデータを含む走行データを取得するステップと、
取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体(3)に搭載された電池(E1、41)のSOHを特定するステップと、
各電池(E1、41)の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池(E1、41)の劣化回帰曲線を生成するステップと、
前記複数の電動移動体(3)の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池(E1、41)の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成するステップと、
電池(E1、41)の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池(E1、41)の劣化回帰曲線をもとに、当該電池(E1、41)の余寿命を予測するステップと、
ユーザに入力された、当該電池(E1、41)が搭載された電動移動体(3)の走行条件の変更を受け付けるステップと、
受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体(3)に搭載された当該電池(E1、41)の劣化回帰曲線を変更するステップと、
を有することを特徴とする電池(E1、41)の劣化予測方法。
これによれば、電動移動体(3)に搭載された電池(E1、41)の劣化予測を簡便に行うことができる。
[項目6]
複数の電動移動体(3)にそれぞれ搭載された電池(E1、41)のデータを含む走行データを取得する処理と、
取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体(3)に搭載された電池(E1、41)のSOHを特定する処理と、
各電池(E1、41)の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池(E1、41)の劣化回帰曲線を生成する処理と、
前記複数の電動移動体(3)の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池(E1、41)の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成する処理と、
電池(E1、41)の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池(E1、41)の劣化回帰曲線をもとに、当該電池(E1、41)の余寿命を予測する処理と、
ユーザに入力された、当該電池(E1、41)が搭載された電動移動体(3)の走行条件の変更を受け付ける処理と、
受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体(3)に搭載された当該電池(E1、41)の劣化回帰曲線を変更する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする電池(E1、41)の劣化予測プログラム。
これによれば、電動移動体(3)に搭載された電池(E1、41)の劣化予測を簡便に行うことができる。
1 演算システム、 E1-En セル、 T1,T2 温度センサ、 RY1,RY2 リレー、 3 電動車両、 4 充電器、 11 処理部、 111 データ取得部、 112 SOH特定部、 113 劣化回帰曲線生成部、 114 係数回帰直線生成部、 115 平均走行距離特定部、 116 劣化予測部、 117 操作受付部、 118 表示制御部、 12 記憶部、 121 走行データ保持部、 122 運転者データ保持部、 123 SOC-OCV特性保持部、 124 時系列SOH値保持部、 13 表示部、 14 操作部、 30 車両制御部、 34 モータ、 35 インバータ、 36 無線通信部、 36a アンテナ、 38 充電ケーブル、 40 電池システム、 41 電池モジュール、 42 管理部、 43 電圧測定部、 44 温度測定部、 45 電流測定部、 46 電池制御部、 46a SOC-OCVマップ。

Claims (6)

  1. 複数の電動移動体にそれぞれ搭載された電池のデータを含む走行データを取得するデータ取得部と、
    取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体に搭載された電池のSOH(State Of Health)を特定するSOH特定部と、
    各電池の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池の劣化回帰曲線を生成する劣化回帰曲線生成部と、
    前記複数の電動移動体の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成する係数回帰関数生成部と、
    電池の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池の劣化回帰曲線をもとに、当該電池の余寿命を予測する劣化予測部と、
    ユーザに入力された、当該電池が搭載された電動移動体の走行条件の変更を受け付ける受付部と、を備え、
    前記劣化予測部は、受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体に搭載された当該電池の劣化回帰曲線を変更する、
    ことを特徴とする演算システム。
  2. 各電動移動体から取得された累積走行距離と各電動移動体の使用期間をもとに、各電動移動体の前記単位期間当たりの平均走行距離を算出する平均走行距離特定部をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項1に記載の演算システム。
  3. 前記係数回帰関数生成部は、前記複数の電動移動体の単位期間当たりの平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、前記劣化係数の回帰関数を生成し、
    前記受付部は、前記電池が搭載された電動移動体の単位期間当たりの平均走行距離の変更を受け付け、
    前記劣化予測部は、受け付けられた単位期間当たりの平均走行距離を、当該電動移動体の電費をもとに、単位期間当たりの平均放電量に変換する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の演算システム。
  4. 前記劣化予測部は、前記電池の変更後の劣化回帰曲線をもとに、当該電池の余寿命として、当該電池の残り使用可能期間および当該電池が搭載された電動移動体の残り走行可能距離の少なくとも一方を算出し、表示部に表示させる、
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の演算システム。
  5. 複数の電動移動体にそれぞれ搭載された電池のデータを含む走行データを取得するステップと、
    取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体に搭載された電池のSOHを特定するステップと、
    各電池の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池の劣化回帰曲線を生成するステップと、
    前記複数の電動移動体の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成するステップと、
    電池の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池の劣化回帰曲線をもとに、当該電池の余寿命を予測するステップと、
    ユーザに入力された、当該電池が搭載された電動移動体の走行条件の変更を受け付けるステップと、
    受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体に搭載された当該電池の劣化回帰曲線を変更するステップと、
    を有することを特徴とする電池の劣化予測方法。
  6. 複数の電動移動体にそれぞれ搭載された電池のデータを含む走行データを取得する処理と、
    取得された走行データに含まれる電池データをもとに、各電動移動体に搭載された電池のSOHを特定する処理と、
    各電池の時系列に特定された複数のSOHを曲線回帰して、各電池の劣化回帰曲線を生成する処理と、
    前記複数の電動移動体の単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を独立変数とし、前記複数の電池の劣化回帰曲線の劣化係数を従属変数とする、劣化係数の回帰関数を生成する処理と、
    電池の寿命とすべき設定されたSOHと、特定の電池の劣化回帰曲線をもとに、当該電池の余寿命を予測する処理と、
    ユーザに入力された、当該電池が搭載された電動移動体の走行条件の変更を受け付ける処理と、
    受け付けられた走行条件の変更に応じた単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を特定し、当該単位期間当たりの平均走行距離または平均放電量を前記劣化係数の回帰関数に適用して走行条件変更後の劣化係数を特定し、当該劣化係数を使用して当該電動移動体に搭載された当該電池の劣化回帰曲線を変更する処理と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする電池の劣化予測プログラム。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230120034A (ko) * 2022-02-08 2023-08-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
CN115792681A (zh) * 2022-03-01 2023-03-14 浙江凌骁能源科技有限公司 一种基于车联网大数据平台的单体电池一致性检测算法
CN114889492B (zh) * 2022-05-09 2024-06-18 潍柴动力股份有限公司 一种电动汽车续航里程估算方法、装置、系统和存储介质
WO2023238210A1 (ja) * 2022-06-06 2023-12-14 日本電信電話株式会社 予測装置、予測方法、及びプログラム
KR20240039531A (ko) * 2022-09-19 2024-03-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 상태 정보 제공 장치 및 그것의 동작 방법
US12493077B2 (en) * 2022-09-27 2025-12-09 Infineon Technologies Ag Determining the remaining useful life of power modules
WO2025121144A1 (ja) * 2023-12-07 2025-06-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池分析システム、電池分析方法、および電池分析プログラム、記録媒体
JP2025098594A (ja) * 2023-12-20 2025-07-02 株式会社日立製作所 二次電池の劣化予測システム、及び、二次電池の劣化予測方法
AT527967A1 (de) * 2024-02-07 2025-08-15 Avl List Gmbh Bordsystem eines Fahrzeugs und Verfahren zur Bewertung eines SOH einer Hochspannungsbatterie
WO2026013424A1 (ja) * 2024-07-12 2026-01-15 日産自動車株式会社 二次電池の劣化推定方法及び二次電池の劣化推定システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008039526A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電池劣化診断方法、電池劣化診断装置及びコンピュータプログラム
JP2011044346A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Toyota Motor Corp 二次電池の制御装置、二次電池の制御方法および制御マップの作成方法
JP6488538B2 (ja) 2013-07-23 2019-03-27 日本電気株式会社 劣化係数決定システム、劣化予測システム、劣化係数決定方法およびプログラム
KR20160090140A (ko) 2015-01-21 2016-07-29 삼성전자주식회사 배터리의 상태를 추정하는 방법 및 장치
JP6380417B2 (ja) * 2016-01-21 2018-08-29 横河電機株式会社 二次電池容量測定システム及び二次電池容量測定方法
JP2018046667A (ja) * 2016-09-14 2018-03-22 株式会社東芝 充電パターン作成装置、充電制御装置、充電パターン作成方法、プログラム、及び蓄電システム
WO2018147194A1 (ja) * 2017-02-07 2018-08-16 日本電気株式会社 蓄電池制御装置、充放電制御方法、及び記録媒体
WO2019097357A1 (ja) 2017-11-16 2019-05-23 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の寿命推定装置及び寿命推定方法および異常検出方法
WO2019230069A1 (ja) * 2018-06-01 2019-12-05 住友電気工業株式会社 電池管理装置、電池情報処理システム、及び電池情報処理方法

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