WO2019142711A1 - 監視装置、監視方法、コンピュータプログラム、劣化判定方法、劣化判定装置、及び劣化判定システム - Google Patents
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Definitions
- One aspect of the present invention relates to a monitoring device, a monitoring method, and a computer program.
- Storage elements are widely used in uninterruptible power supplies, DC or AC power supplies included in stabilized power supplies, and the like.
- the use of storage elements in large-scale systems for storing renewable energy or power generated by an existing power generation system is expanding.
- the storage module has a configuration in which storage cells are connected in series. It is known that deterioration of a storage cell proceeds by repeating charge and discharge.
- Patent Document 1 uses a database storing predicted deterioration rates corresponding to a plurality of use conditions of the storage battery, and data of use conditions and deterioration rates obtained from the storage battery that is actually operating, to obtain the service life of the storage battery. Techniques for making predictions are disclosed.
- Patent Document 2 discloses a technique for equalizing such variations in voltage or state of charge among storage cells.
- AI artificial intelligence
- One aspect of the present invention provides a monitoring device, a monitoring method, and a computer program using AI.
- Another aspect of the present invention provides a degradation determination method, a degradation determination device, and a degradation determination system capable of early detecting a storage element having a relatively rapid progress of degradation.
- a learning model for detecting the state of the storage device is an acquisition unit for acquiring information as to whether the first mode or the second mode, and the learning model is the first mode And a change unit configured to change the operation of the balancing circuit that balances the voltage of the storage element from a predetermined state.
- the learning model for detecting the state of the storage element acquires information of either a first mode or a second mode, and the learning model is the first mode
- the storage is performed.
- the operation of the balancing circuit which balances the voltage of the elements is changed from a predetermined state.
- the acquisition unit acquires information as to whether the learning model for detecting the state of the storage element is the first mode or the second mode.
- the first mode may be a teacher data creation mode, a correct data creation mode, or a learning mode.
- the second mode may be a learning mode or a detection mode (a mode in which the state of the storage element is actually detected using a learned learning model).
- the changing unit changes the operation of the balancing circuit (balancer) that balances the voltage of the storage element when the learning model is in the first mode from a predetermined state.
- the predetermined state may be the normal operating state of the balancing circuit.
- balancing can be performed when the voltage difference between the plurality of storage cells (for example, the difference between the maximum voltage and the minimum voltage among the voltages of the storage cells) becomes equal to or greater than a threshold.
- Changing from the predetermined state may be to limit the operation of the balancing circuit. For example, (1) increasing the threshold at which the balancing circuit starts to operate so that balancing is not performed unless the voltage difference between the plurality of storage cells becomes larger than the normal state, (2) the balancing circuit Stopping the operation of the system to avoid balancing.
- the degree to which the voltage or the state of charge of the storage element is automatically adjusted can be changed by the operation of the balance circuit. As a result, it is possible to obtain data reflecting the actual state of the storage element whose deterioration has progressed or the storage element that is in an abnormal state.
- the degraded storage element behaves like a normal storage element (for example, due to the operation of the balancing circuit included in the storage module) , Voltage behavior detected by the sensor, temperature behavior).
- the change unit described above changes the operation of the balance circuit from the predetermined state, so that it is possible to efficiently collect data of the storage element in which the deterioration has progressed or the storage element that is in the abnormal state.
- the changing unit may change the threshold voltage when the balancing circuit performs voltage balancing to a large value when the learning model is in the first mode.
- the changing unit may change the operation of the balancing circuit to the stop state when the learning model is in the first mode.
- the changing unit may discharge one storage cell of the plurality of storage cells to increase the voltage difference between the plurality of storage cells. For example, by discharging the storage cell showing the minimum voltage among the plurality of storage cells, the voltage of the storage cell is lowered and the charge state is lowered. This makes it possible to simulate a storage cell that has been deteriorated or a storage cell that is in an abnormal state.
- the changing unit may operate the balancing circuit in a predetermined state when the learning model is in the second mode.
- the balancing circuit in the detection mode in which the state of the storage element is actually detected by the learned learning model, the balancing circuit can be operated in a predetermined state (for example, a normal operation state).
- the learning model shows a behavior different from that of a normal storage element, and has already learned data relating to a storage element that is in the process of deterioration or is in an abnormal state. can do.
- the changing unit may change the operation of the balancing circuit from a predetermined state when the learning model is in the second mode. For example, in a detection mode in which the state of the storage element is actually detected by a learned learning model, the balance circuit is changed from a predetermined state (for example, the operation of the balance circuit is limited) and the output of the learning model is confirmed. And validate the learning model.
- the state of the storage element is detected in a state in which the storage element whose deterioration has progressed or the storage element in an abnormal state is further realized Can.
- the acquisition unit may acquire, from the server, information on whether the learning model is in the first mode or the second mode.
- the monitoring device may comprise a learning model.
- the learning model may output the state of the storage element based on input data including the voltage and temperature of the storage element.
- the learning model includes, for example, an algorithm for machine learning including deep learning.
- the energization of the storage element unit including the plurality of storage elements is stopped, the equalization of the voltages of the plurality of storage elements is stopped, and the voltage of the plurality of storage elements is reduced.
- a time change is acquired, and based on the acquired time change of the voltage, it is determined whether or not there is a degraded storage element whose deterioration progresses rapidly.
- a storage cell or storage module may correspond to a storage element, and a storage module or a bank described later may correspond to a storage element unit.
- a storage cell (hereinafter referred to as a degraded storage cell) in which the progress of deterioration is relatively fast is included in the storage module
- the degraded storage cell restricts the performance of the storage module. Furthermore, the performance of the entire storage system in which the storage module is incorporated is affected. Therefore, in order to maintain the performance of the storage system, it is desirable to detect the degraded storage cell early. However, even in the case of a storage cell in which the progress of deterioration is relatively fast, the progress of initial deterioration is often gradual.
- the degraded storage cell When the function of equalizing the voltage or state of charge of the plurality of storage cells is working, the difference in behavior between the degraded storage cell and the normal storage cell becomes small, and it is difficult to detect the degraded storage cell. After the degraded storage cell can not be detected at an early stage and it becomes clear that the performance of the storage system is degraded, it may take time to investigate the cause and the time to stop the storage system may be long. With the above-described configuration, it can be more easily determined whether or not the storage element is a degraded storage element than in the conventional case, and the degraded storage element can be detected early. Therefore, the degraded storage element can be removed before the performance of the storage system is significantly reduced.
- FIG. 1 is a diagram showing an overview of a remote monitoring system (deterioration determination system) 100 according to the present embodiment.
- a network N including a public communication network (for example, the Internet etc.) N1 and a carrier network N2 for realizing wireless communication according to a mobile communication standard
- a thermal power generation system F for example, the Internet etc.
- a mega solar power generation system S for realizing wireless communication according to a mobile communication standard
- wind power A rectifier (a DC power supply or an AC power supply) D or the like disposed in a power generation system W
- an uninterruptible power supply (UPS) U a stabilized power supply system for railways, etc.
- a communication device 1 described later a server device 2 for collecting information from the communication device 1, a client device 3 for acquiring the collected information, and the like are connected.
- the carrier network N2 includes a base station BS.
- the client device 3 can communicate with the server device 2 from the base station BS via the network N.
- An access point AP is connected to the public communication network N1.
- the client device 3 can transmit and receive information to and from the server device 2 from the access point AP via the network N.
- a power conditioner (Power Conditioning System) P and a storage system 101 are juxtaposed to the mega solar power generation system S, the thermal power generation system F, and the wind power generation system W.
- the storage system 101 is configured by arranging a plurality of containers C accommodating the storage module group L in parallel.
- the storage module group L has, for example, a hierarchical structure of a storage module in which a plurality of storage cells are connected in series, a bank in which a plurality of storage modules are connected in series, and a domain in which a plurality of banks are connected in parallel.
- the storage element is preferably a rechargeable battery such as a secondary battery such as a lead storage battery and a lithium ion battery, or a capacitor. A part of the storage element may be a non-rechargeable primary battery.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the remote monitoring system 100.
- the remote monitoring system 100 includes a communication device 1, a server device 2, a client device 3, and a battery management device 50 (see FIG. 3) as a monitoring device described later.
- the communication device 1 is connected to the network N and connected to the target devices P, U, D, and M.
- the target devices P, U, D, M include a power conditioner P, an uninterruptible power supply U, a rectifier D, and a management device M described later.
- the battery management device 50 can be included in the management device M in view of the remote monitoring target.
- the remote monitoring system 100 uses the communication device 1 connected to each of the target devices P, U, D, M, the state (for example, voltage, current, temperature, charge state (for example, voltage, current, temperature) of the storage module (storage cell) in the storage system 101 Monitor the SOC)).
- the remote monitoring system 100 presents the detected state of the storage cell (including a deterioration state, an abnormal state, and the like) so that a user or an operator (maintenance worker) can confirm it.
- the communication device 1 includes a control unit 10, a storage unit 11, a first communication unit 12, and a second communication unit 13.
- the control unit 10 is configured by a CPU (Central Processing Unit) or the like, and controls the entire communication device 1 using a memory such as a built-in ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
- a CPU Central Processing Unit
- ROM Read Only Memory
- RAM Random Access Memory
- the storage unit 11 is configured using, for example, a non-volatile memory such as a flash memory.
- the storage unit 11 stores a device program 1P read and executed by the control unit 10.
- the storage unit 11 stores information collected by the processing of the control unit 10 and information such as an event log.
- the first communication unit 12 is a communication interface that implements communication with the target devices P, U, D, and M.
- a serial communication interface such as RS-232C or RS-485 can be used.
- the second communication unit 13 is an interface for realizing communication via the network N, and uses, for example, a communication interface such as Ethernet (registered trademark) or an antenna for wireless communication.
- the control unit 10 can communicate with the server device 2 via the second communication unit 13.
- the server device 2 includes a control unit 20, a storage unit 21, a communication unit 22, a learning model 23, and the like.
- the server device 2 may be a single server computer, but is not limited to this, and may be configured of a plurality of server computers.
- the control unit 20 can be configured by, for example, a CPU, and controls the entire server device 2 using a built-in memory such as a ROM and a RAM.
- the control unit 20 can also be configured by a CPU and a graphics processing unit (GPU), a multi-core CPU, or a tensor processing unit (TPU).
- the control unit 20 executes information processing based on the server program 2P stored in the storage unit 21.
- the server program 2P includes a web server program, and the control unit 20 functions as a web server that executes provision of a web page to the client device 3 and acceptance of login to a web service.
- the control unit 20 can also collect information from the communication device 1 as a server for Simple Network Management Protocol (SNMP) based on the server program 2P.
- SNMP Simple Network Management Protocol
- the storage unit 21 can use, for example, a non-volatile memory such as a hard disk or a flash memory.
- the storage unit 21 stores data including the states of the target devices P, U, D, and M to be monitored, which are collected by the process of the control unit 20.
- the communication unit 22 is a communication device that realizes communication connection and data transmission / reception via the network N.
- the communication unit 22 is a network card corresponding to the network N.
- the learning model 23 includes a state including deterioration or abnormality of the storage cell based on input data including the voltage and temperature of the storage cell collected from the target devices P, U, D, and M via the communication device 1. It can be output.
- the learning model 23 includes, for example, an algorithm for machine learning including deep learning and the like.
- the learning model 23 may be realized using a quantum computer.
- the client device 3 may be a computer used by an operator such as a manager of the storage system 101 of the power generation system S, F or a maintenance worker of the target devices P, U, D, M.
- the client device 3 may be a desktop or laptop personal computer, or may be a smartphone or tablet communication terminal.
- the client device 3 includes a control unit 30, a storage unit 31, a communication unit 32, a display unit 33, and an operation unit 34.
- the control unit 30 is a processor using a CPU.
- the control unit 30 causes the display unit 33 to display a web page provided by the server device 2 or the communication device 1 based on the web browser program stored in the storage unit 31.
- the storage unit 31 uses, for example, a non-volatile memory or a hard disk such as a hard disk or a flash memory.
- the storage unit 31 stores various programs including a web browser program.
- the communication unit 32 uses a communication device such as a network card for wired communication, a wireless communication device for mobile communication connected to the base station BS (see FIG. 1), or a wireless communication device corresponding to connection to the access point AP. be able to.
- the control unit 30 allows the communication unit 32 to perform communication connection or exchange information with the server apparatus 2 or the communication device 1 via the network N.
- the display unit 33 can use a display such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display.
- the display unit 33 can display the image of the web page provided by the server device 2 by the processing based on the web browser program of the control unit 30.
- the operation unit 34 is a user interface such as a keyboard and a pointing device capable of input and output with the control unit 30, or an audio input unit.
- the operation unit 34 may use a touch panel of the display unit 33 or a physical button provided on a housing.
- the operation unit 34 notifies the control unit 20 of operation information by the user.
- FIG. 3 is a view showing an example of the connection form of the communication device 1.
- the communication device 1 is connected to the management device M.
- a battery management unit (Battery Management Unit) 50 as a monitoring device provided in each of the banks # 1 to #N is connected to the management device M.
- the communication device 1 may be a terminal device (measurement monitor) that communicates with the battery management device 50 to receive information on the storage element, or is a network card type communication device connectable to a power supply related device. May be
- Each of the banks # 1 to #N includes a plurality of storage modules 60, and each storage module 60 includes a control board (Cell Monitoring Unit) 70.
- the battery management device 50 provided for each bank can communicate with the control board 70 with a communication function built in each of the storage modules 60 by serial communication, and information can be communicated with the management device M. It can transmit and receive.
- the management device M aggregates information from the battery management device 50 of the bank belonging to the domain, and outputs the information to the communication device 1.
- FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the control board 70 and the battery management device 50.
- the control board 70 includes a balance circuit 71, a drive unit 73, a voltage acquisition unit 74, a control unit 75, a storage unit 76, a communication unit 77, and the like.
- the storage module 60 a plurality of storage cells 61a to 61e are connected in series. In FIG. 4, for convenience, five storage cells connected in series are illustrated, but the number of storage cells constituting the storage module 60 is not limited to five.
- the balancing circuit 71 is a series circuit of a resistor 71a and a switch 72a connected in parallel to the storage cell 61a, a series circuit of a resistor 71b and a switch 72b connected in parallel to the storage cell 61b, and parallel to the storage cell 61c.
- a series circuit with 72e is provided.
- the switches 72a to 72e may use, for example, FETs (Field Effect Transistors), but may use relays.
- the drive unit 73 drives the switches 72a to 72e to turn on or off.
- the switches 72a to 72e are FETs
- the drive unit 73 can output a gate signal to the gate of the FET to turn the FET on and off.
- the voltage acquisition unit 74 acquires the voltage of each of the storage cells 61a to 61e.
- the storage unit 76 stores a predetermined threshold voltage.
- Control unit 75 identifies the maximum voltage and the minimum voltage from the voltages of storage cells 61a to 61e acquired by voltage acquisition unit 74. When the voltage difference between the maximum voltage and the minimum voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage, the control unit 75 turns on a switch connected in parallel to the storage cell for which the maximum voltage has been acquired, thereby causing The storage cell is discharged. Thereby, the voltage (state of charge) of the storage cell is lowered to balance the voltage (state of charge) between the storage cells 61a to 61e.
- the communication unit 77 has a function of performing, for example, serial communication with the first communication unit 52 of the battery management device 50.
- the battery management device 50 includes a control unit 51, a first communication unit 52, a second communication unit 53, and the like.
- the first communication unit 52 has, for example, a function of performing serial communication with the communication unit 77 of the control board 70.
- the second communication unit 53 has a function of transmitting and receiving information to and from the communication device 1. More specifically, the second communication unit 53 has a function as an acquisition unit, and the server apparatus 2 receives information as to whether the learning model 23 for detecting the state of the storage cell shifts to either the learning mode or the detection mode. Get from As a result, in a large-scale system or the like including a large number of battery management devices 50, the operations of the individual battery management devices 50 can be remotely managed and collectively managed.
- the detection mode (also referred to as operation mode) is a mode in which the state of the storage cell is actually detected using the learning model 23 that has already been learned.
- the server device 2 is configured to include the learning model 23.
- the present invention is not limited to this, and another device may be configured to include the learning model 23.
- the control unit 51 can be configured by a CPU or the like.
- the control unit 51 has a function as a change unit, and changes the operation of the balancing circuit 71 that balances the voltages of the plurality of storage cells from the predetermined state when the learning model 23 of the server device 2 shifts to the learning mode. Perform control operations like this.
- the predetermined state may mean a normal operating state of the balancing circuit 71.
- the voltage difference between the plurality of storage cells 61a to 61e for example, the difference between the maximum voltage and the minimum voltage among the voltages of the storage cells.
- Changing from the predetermined state may mean to limit the operation of the balancing circuit 71. For example, (1) the threshold voltage at which the balancing circuit 71 starts operation is increased to increase the voltage between the plurality of storage cells It is included that the balancing is not performed unless the difference is further larger than the normal state, and (2) the operation of the balancing circuit 71 is stopped and the balancing is not performed. Details of the control operation for the balancing circuit 71 performed by the control unit 51 will be described later.
- the degree to which the voltage or state of charge of the storage cell is automatically adjusted can be changed by the operation of balancing circuit 71. As a result, it is possible to obtain data reflecting the actual state of the storage cell in which the deterioration has progressed or the storage cell that is in an abnormal state.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of transition of the state of the storage cell in the storage module.
- Storage cells are represented by symbols a to e.
- the voltage (charging state) of the storage cell is indicated by hatching.
- the voltage difference of the storage cell is exaggerated in FIG. 5, and the actual voltage difference is smaller (for example, about several tens of mV).
- States A to C shown in the upper part show transitions of states of the storage cell in a normal operation state of the balancing circuit 71.
- the voltages of the storage cells a, c, d and e are substantially the same, but the voltage of the storage cell b is smaller than the voltages of the other storage cells.
- storage cell b has progressed in deterioration or potentially has a sign of abnormality as compared with other storage cells.
- the voltage difference between the storage cells (the difference between the voltage of the storage cell b and the voltage of the other storage cells in the figure) becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth. Then, the operation of the balancing circuit 71 is started, and the storage cells other than the storage cell b are discharged. Thereby, the voltage of the storage cell is balanced.
- the battery management device 50 can change the threshold voltage at which the balancing circuit 71 starts operation (balancing) to a value Vth2 larger than the threshold voltage Vth in the normal state.
- States D to E shown in the lower part of the figure show transitions of states of the storage cell when the operation of the balancing circuit 71 is changed from the normal state. State D is similar to state A.
- the balancing circuit 71 does not start balancing as in normal operating conditions.
- the battery management device 50 collects data such as voltage, current, temperature, SOC and the like of the storage cell (storage module), and uses the communication device 1 as data for learning of the learning model 23. It can be provided to the server device 2.
- the second communication unit 53 can transmit various data indicating the state of the collected storage cell (storage module) to the server device 2.
- FIG. 6 is a view showing an example of control operation of the battery management device 50. As shown in FIG. Here, Case 1 to Case 5 will be described.
- Case 1 shows the case where the learning model 23 shifts to the learning mode.
- the control unit 51 changes the threshold voltage when the balancing circuit 71 balances the voltage to a large value.
- the control unit 51 acquires data including the voltage and temperature of the storage cell, and provides the data to the learning model 23.
- the storage cell in which the deterioration has progressed or the storage cell in an abnormal state is likely to behave differently from the normal storage cell.
- Case 2 shows the case where the learning model 23 shifts to the learning mode.
- the control unit 51 changes the operation of the balancing circuit 71 to the stop state.
- the control unit 51 acquires data including the voltage and temperature of the storage cell, and provides the data to the learning model 23.
- the storage cell in which the deterioration has progressed or the storage cell in an abnormal state is likely to behave differently from the normal storage cell.
- Case 3 shows the case where the learning model 23 shifts to the learning mode.
- Control unit 51 discharges one storage cell of the plurality of storage cells to increase the voltage difference between the plurality of storage cells. For example, by discharging the storage cell showing the minimum voltage among the plurality of storage cells, the voltage of the storage cell is reduced and the SOC is reduced, so that the voltage difference between the plurality of storage cells (for example, maximum voltage and minimum) The difference with the voltage can be increased.
- the control unit 51 acquires data including the voltage and temperature of the storage cell, and provides the data to the learning model 23. This makes it possible to simulate a storage cell that has been deteriorated or a storage cell that is in an abnormal state.
- Case 4 shows the case where the learning model 23 shifts to the detection mode.
- the control unit 51 operates the balancing circuit 71 in a normal operation state (predetermined state). That is, in the detection mode in which the state of the storage cell is actually detected by the learned learning model 23, the balancing circuit 71 can be operated in the normal operation state.
- the control unit 51 acquires data including the voltage and temperature of the storage cell, and provides the data to the learning model 23.
- the learning model 23 exhibits different behavior from that of a normal storage cell, and has already learned data relating to a storage cell in which deterioration has progressed or a storage cell in an abnormal state. It can be detected.
- Case 5 shows the case where the learning model 23 shifts to the detection mode.
- the control unit 51 sets the state of the balancing circuit 71 to any one of the cases 1, 2 and 3 described above. That is, in the detection mode in which the state of the storage cell is actually detected by the learned learning model 23, the balance circuit 71 is changed from the normal operation state.
- the control unit 51 acquires data including the voltage and temperature of the storage cell, and provides the data to the learning model 23.
- the validity of the learning model 23 can be verified. If the learned model 23 can quickly detect the storage module in which the balancing circuit 71 has been changed from the normal operation state or a specific storage cell included in the storage module, the learning model 23 can be determined to be highly relevant.
- the storage module having the balancing circuit 71 or the control board 70 not operating normally as well as the detection of a degraded storage cell according to such a learned model 23 that has already been learned, and the battery management device 50 not operating normally. Can also be detected.
- FIG. 7 is a block diagram showing an example of another configuration of the battery management device 50.
- the battery management device 50 can include a learning model 54.
- the learning model 54 can have the same configuration and function as the above-described learning model 23.
- the battery management device 50 may have the same function as that of the server device 2 and can determine the mode (detection mode or learning mode) of the learning model 54.
- the battery management device 50 can quickly detect the degraded state or the abnormal state of the storage module (storage cell) monitored by itself.
- FIG. 8 is a flowchart showing an example of the processing procedure performed by the battery management device 50.
- the control unit 51 acquires the mode of the learning model (S11), and determines whether it is the learning mode (S12). If it is in the learning mode (YES in S12), the control unit 51 changes the state of the balancing circuit from the normal state (S13).
- the change from the normal state can be, for example, any of cases 1, 2 and 3 illustrated in FIG.
- the control unit 51 acquires learning data including the voltage and temperature of the storage cell (S14), and transmits the acquired learning data to the server device 2 to provide the learning model (S15).
- the learning data can be acquired by collecting data detected at a predetermined sampling cycle over a predetermined period.
- the control unit 51 determines whether or not the acquisition of learning data is ended (S16), and when the acquisition of learning data is not ended (NO in S16), the processing after step S14 is continued. When the acquisition of the learning data is completed (YES in S16), the control unit 51 returns the balancing circuit to the normal state (S17), and performs the process of step S23 described later.
- the control unit 51 determines whether or not to change the state of the balance circuit from the normal state (S18).
- the change from the normal state can be, for example, any of cases 1, 2 and 3 illustrated in FIG. That is, in the detection mode, the state of the balancing circuit can be selected as either the normal operating state or the state in which the normal operating state is restricted.
- control unit 51 When changing the state of the balance circuit from the normal state (YES in S18), the control unit 51 changes the state of the balance circuit from the normal state (S19), and performs the process of step S20 described later. When the state of the balance circuit is not changed from the normal state (NO in S18), the control unit 51 performs the process of step S20 described later without performing the process of step S19.
- the control unit 51 acquires input data including the voltage and temperature of the storage cell (S20), and transmits the acquired input data to the server device 2 to provide the learning model (S21).
- the input data in the detection mode can be acquired by collecting data detected at a predetermined sampling cycle over a predetermined period.
- the control unit 51 determines whether or not the detection mode is to be ended (S22), and when the detection mode is not to be ended (NO in S22), the processing after step S20 is continued.
- the control unit 51 determines whether the process is ended (S23).
- the control unit 51 continues the process after step S11, and when the process is ended (YES in S23), the process is ended.
- the control unit 51 of the present embodiment can also be realized using a general-purpose computer provided with a CPU (processor), a RAM (memory), and the like. That is, as shown in FIG. 8, a computer program in which the procedure of each process is defined is loaded into a RAM (memory) provided in the computer, and the computer program is executed by the CPU (processor) to control the computer 51 can be realized.
- the computer program may be recorded and distributed in a recording medium.
- the learning model 23 learned by the server device 2 and a computer program based thereon are distributed and installed to the remote monitoring target devices P, U, D, M, the battery management device 50, and the terminal device via the network N and the communication device 1. May be
- the computer program causes the computer to learn information on whether the learning model is in the first mode or the second mode in order to cause the computer to learn the learning model for the storage element, and the learning model is in the first mode.
- the input data including at least one of the voltage, the current, the temperature, and the SOC of the storage element is acquired and provided to the learning model. Step to execute.
- the computer program may further cause the computer to execute the steps of acquiring input data and providing the learning model with the operation of the balancing circuit in a predetermined state.
- the computer program causes the computer to detect the state of the storage element, the input data including at least one of the voltage, current, temperature, and SOC of the storage element to the computer with respect to the learning model learned by the computer program described above. And the step of detecting the state of the storage element are executed.
- the battery management device of the present embodiment when learning a learning model for detecting the state of the storage cell, the voltage or SOC of the storage cell is automatically adjusted by the operation of the balancing circuit. You can change the degree. As a result, it becomes possible to acquire data reflecting the actual state of the storage cell in which the deterioration has progressed or the storage cell that is in an abnormal state, and it is possible to quickly detect the deterioration state or the abnormal state of the storage cell.
- a learning method of a learning model which changes an operation of a balance circuit that balances a voltage of a storage element from a predetermined state, and then acquires input data including at least one of a voltage, a current, a temperature, and an SOC of the storage element.
- the operation of the balancing circuit is variously changed from a predetermined state (the threshold voltage for performing voltage balancing is changed to a large value or a small value, or the operation of the balancing circuit is changed to a stopped state)
- Input data may be obtained and provided to a learning model.
- input data may be provided to the learning model without changing the state of the balancing circuit from the predetermined state (ie, leaving the balancing circuit in the normal operating state).
- Input data may be provided to a learning model of the server.
- Such an approach can provide input data in multiples to a learning model from a limited number of storage modules. That is, big data for learning can be prepared efficiently.
- FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the storage system 101.
- the storage system 101 has a hierarchical structure of a storage module 60 in which a plurality of storage cells are connected in series, a bank 4 in which a plurality of storage modules 60 are connected in series, and a domain in which a plurality of banks 4 are connected in parallel.
- the storage system 101 shown in FIG. 9 constitutes one domain.
- the storage system 101 is connected to the power conditioner P.
- Each of the plurality of banks 4 is connected to the power conditioner P via a power line 42. Power is supplied to the bank 4 through the power conditioner P to charge the bank 4. Also, the power discharged from the bank 4 is output to the outside through the power conditioner P.
- the power conditioner P is connected to a power generation system and / or a power transmission system.
- Each bank 4 is provided with a switch 41.
- the switch 41 performs connection and disconnection between the plurality of storage modules 60 connected in series and the power line 42.
- the switch 41 When the switch 41 is closed, the plurality of storage modules 60 and the power line 42 are connected, and when the switch 41 is opened, the plurality of storage modules 60 and the power line 42 are disconnected.
- charging or discharging, ie, energization is performed in the respective storage modules 60 through the power conditioner P, the power lines 42, and the switch 41.
- Each bank 4 includes a plurality of power storage modules 60 and a battery management unit (BMU) 50.
- Each storage module 60 includes a control board (CMU: Cell Monitoring Unit) 70.
- the control substrate 70 provided in each of the storage modules 60 is connected to the battery management device 50.
- the battery management device 50 can communicate with each control board 70.
- the battery management device 50 is supplied with power by a path (not shown) different from the power line 42, and can operate regardless of the state of the switch 41.
- the storage system 101 includes a management device M.
- the management device M is a BMU that manages storage elements belonging to a domain.
- the battery management devices 50 provided in the respective banks 4 are connected to the management device M via the communication line 43.
- the communication device 1 is connected to the management device M and / or the power conditioner P.
- the communication device 1 may have a communication device connected to the management device M and a communication device connected to the power conditioner P.
- the battery management device 50 exchanges information with the management device M.
- the management device M aggregates information from the plurality of battery management devices 50 and outputs the information to the communication device 1.
- FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of the storage module 60.
- a control board 70 provided in the storage module 60 includes a balance circuit (balancer) 71, a drive unit 73, a voltage acquisition unit 74, a control unit 75, a storage unit 76, and a communication unit 77.
- the plurality of storage cells 61a to 61e included in the storage module 60 are connected in series. In FIG. 10, for convenience, five storage cells connected in series are shown, but the number of storage cells constituting the storage module 60 is not limited to five. Further, the storage module 60 may include storage cells connected in parallel to other storage cells.
- the plurality of storage cells 61 a to 61 e are electrically connected in series to storage cells included in another storage module 60 and are electrically connected to the switch 41.
- the balancing circuit 71 is a series circuit of a resistor 71a and a switch 72a connected in parallel to the storage cell 61a, a series circuit of a resistor 71b and a switch 72b connected in parallel to the storage cell 61b, and parallel to the storage cell 61c.
- a series circuit with 72e is provided.
- switching elements such as FETs (Field Effect Transistors) or switching circuits such as relays may be used.
- the drive unit 73 drives the switches 72a to 72e to turn on or off.
- the switches 72a to 72e are FETs
- the drive unit 73 can output a gate signal to the gate of the FET to turn the FET on and off.
- the voltage acquisition unit 74 acquires the voltage of each of the storage cells 61a to 61e.
- the storage unit 76 stores a predetermined threshold voltage.
- Control unit 75 specifies the maximum voltage and the minimum voltage from the voltages of storage cells 61a to 61e acquired by voltage acquisition unit 74. When the voltage difference between the maximum voltage and the minimum voltage becomes equal to or greater than the threshold voltage, control unit 75 turns on a switch connected in parallel to the storage cell of the maximum voltage to thereby store the storage cell via the resistor. Discharge. Thus, the voltage of the storage cell is lowered to equalize the voltage between the storage cells 61a to 61e.
- the voltage of the storage cell is lower than that of the other storage cells.
- the operation of the balancing circuit 71 discharges the other storage cells, and the SOCs and voltages of the other storage cells decrease.
- the voltages and SOCs of the plurality of storage cells included in storage module 60 are equalized.
- the balancing circuit 71, the drive unit 73, the voltage acquisition unit 74, the control unit 75, and the storage unit 76 correspond to the equalization unit.
- the communication unit 77 has a function of performing serial communication with the battery management device 50, for example.
- the control unit 75 causes the communication unit 77 to transmit, to the battery management device 50, information indicating the voltages of the storage cells 61a to 61e acquired by the voltage acquisition unit 74.
- FIG. 11 is a graph schematically showing the time change of the voltage of the storage cell in the state where the balancing circuit 71 operates.
- the horizontal axis shows the time when the storage cell is left in a non-energized state, and the vertical axis shows the voltage of the storage cell.
- the voltage may be OCV (Open Circuit Voltage).
- OCV Open Circuit Voltage
- the voltage of the degraded storage cell whose degradation is rapidly progressing is indicated by a triangle mark, and the voltage of a normal storage cell whose progression rate of degradation is within the allowable range is indicated by a circle.
- the voltage of the degraded storage cell falls faster, and a difference occurs with the voltage of the normal storage cell. As time passes, the voltage difference expands and reaches the threshold voltage.
- OCV Open Circuit Voltage
- a broken line indicates the point in time when the voltage difference between the degraded storage cell and the normal storage cell reaches the threshold voltage.
- the time change of the voltage of the normal storage cell in the state where the balance circuit 71 does not operate is indicated by a broken line circle.
- the voltage of the normal storage cell is lowered compared to the case where the balancing circuit 71 does not operate, and the degraded storage cell and the normal storage cell
- the voltage difference between the Even if time passes, the voltage difference between the degraded storage cell and the normal storage cell is difficult to expand.
- the balancing circuit 71 when the balancing circuit 71 is not in operation, the voltage difference between the degraded storage cell and the normal storage cell expands as time passes. Therefore, it is expected that the degraded storage cell is easily detected based on the time change of the voltage.
- FIG. 12 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the battery management device 50 and the management device M.
- the battery management device 50 includes a control unit 51, a first communication unit 52, and a second communication unit 53.
- the control unit 51 is a processor using a CPU.
- the first communication unit 52 is connected to the plurality of control boards 70 in the bank 4.
- the first communication unit 52 receives the information transmitted from the control board 70.
- the second communication unit 53 is connected to the management device M via the communication line 43.
- the control unit 51 causes the second communication unit 53 to transmit the information received from the plurality of control boards 70 to the management apparatus M.
- the management device M is configured using a computer.
- the management device M includes a control unit 401, a first communication unit 402, and a second communication unit 403.
- the control unit 401 is a processor using a CPU.
- the first communication unit 402 is connected to the plurality of battery management devices 50.
- the first communication unit 402 receives the information transmitted from the battery management device 50.
- the second communication unit 403 is connected to the communication device 1.
- the control unit 401 causes the second communication unit 403 to transmit the information received from the plurality of battery management devices 50 to the communication device 1.
- the communication device 1 transmits the information received from the management device M to the server device 2. That is, the management device M transmits information to the server device 2 via the communication device 1, and the battery management device 50 transmits information to the server device 2 via the management device M and the communication device 1.
- the server device 2 functions as a deterioration determination device.
- the learning model 23 performs machine learning in order to determine the presence or absence of the degraded storage cell from the time change of the voltage of the storage cell. For example, machine learning is performed by the server device 2.
- the voltage acquisition is performed from almost the same state of charge of the plurality of storage cells connected in series.
- the switch 41 of the bank 4 open and the balancing circuit 71 not operating the voltage of each storage cell is acquired by the voltage acquisition unit 74, and the acquired voltages are the battery management device 50, the management device M, It is transmitted via the communication device 1.
- the battery management devices 50 provided in the respective banks 4 are connected to the management device M via the communication line 43.
- the time change of the voltage of each of the plurality of storage cells is stored, for example, in the storage unit 21 of the server device 2.
- FIG. 13 is a graph schematically showing the time change of the voltage of the storage cell in the state where the voltage equalization is not performed.
- the horizontal axis shows the time when the storage cell is left in a non-energized state, and the vertical axis shows the voltage of the storage cell.
- the voltage may be OCV.
- the voltage of the degraded storage cell is indicated by a triangle, and the voltage of a normal storage cell whose progress rate of deterioration is within the allowable range is indicated by a circle.
- a degraded storage cell is a storage cell in which the progress of degradation is faster than that of a normal storage cell.
- the voltage of the degraded storage cell falls faster, and a difference occurs with the voltage of the normal storage cell.
- the voltage difference between the normal storage cell and the degraded storage cell continues to expand as time passes.
- the voltage difference between the normal storage cell and the degraded storage cell is significant, so whether the storage cell is a degraded storage cell or not based on the voltage of the storage cell It is possible to determine. For example, it may be determined that the storage cell is a degraded storage cell when the voltage after a predetermined time has elapsed without energization is less than a predetermined threshold. The storage cell may be determined to be a degraded storage cell when the ratio of the voltage to the initial voltage after a predetermined time has elapsed without energization is less than the threshold.
- the time change of the voltage may be approximated by a linear function, and the storage cell may be determined to be a degraded storage cell when the absolute value of the rate of change of the voltage with respect to time exceeds a threshold.
- the storage cell may be determined that the predetermined number of storage cells having a lower voltage after a predetermined time has passed without energization is a degraded storage cell.
- the determination as to whether or not the storage cell is a degraded storage cell may be performed by a person or by a computer.
- control unit 20 of server device 2 determines whether or not each storage cell is a degraded storage cell, based on a temporal change in voltage of each of the plurality of storage cells stored in storage unit 21. Determine if By the determination, it is specified whether or not each storage cell is a degraded storage cell.
- the teacher data in which the time change of the voltage for each of the plurality of storage cells is associated with the result of specifying whether the storage cell is a degraded storage cell are created.
- the teacher data is stored, for example, in the storage unit 21 of the server device 2.
- Machine learning of the learning model 23 is performed using the created teacher data.
- the control unit 20 of the server device 2 performs machine learning of the learning model 23 in accordance with the server program 2P. In machine learning, it is possible to determine whether the storage cell is a degraded storage cell or not according to the time change of the voltage of the storage cell whose voltage is unknown whether it is a degraded storage cell or not. Perform machine learning to adjust parameters.
- a learned learning model 23 is obtained.
- Machine learning may be performed by computers other than the server device 2.
- learning data representing the learning model 23 that has already been learned is created by machine learning, and the created learning data is input to the server device 2.
- the server device 2 stores the learning data in the storage unit 21 to obtain the learned learning model 23.
- FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of the process of determining the presence or absence of a degraded storage element.
- the control unit 20 of the server device 2 which is the deterioration determination device executes the following processing in accordance with the server program 2P.
- the storage element to be determined whether or not the storage element is a degraded storage element is a storage cell included in the storage system 101.
- Control unit 20 disconnects power storage module 60 including the storage cell from power line 42 for supplying power to storage module 60, thereby stopping the power storage module 60 (S1).
- the control unit 20 causes the communication unit 22 to transmit a control signal for opening the switch 41 to the switch 41 of the storage module 60 including the target storage cell.
- the control signal is transmitted to the switch 41 via the communication network N, the communication device 1 and the management device M.
- the switch 41 When the switch 41 is opened, the plurality of storage modules 60 and the power lines 42 are disconnected, and the storage modules 60 are not energized.
- the bank 4 in which the switch 41 is opened is disconnected from the power line 42 (main circuit).
- a control signal may be transmitted to the battery management device 50, and the battery management device 50 may open the switch 41 according to the control signal.
- the switch 41 may be opened independently in the storage system 101. For example, the switch 41 may be opened manually.
- the process of step S1 corresponds to the energization stop unit.
- the control unit 20 stops the equalization of the voltages of the plurality of storage cells with respect to the storage module 60 whose energization has been stopped (S2). For example, the control unit 20 transmits a control signal to the communication unit 22 to stop the operation of the balancing circuit 71 to the control board 70 via the communication network N, the communication device 1, the management device M, and the battery management device 50.
- the control unit 75 of the control board 70 stops the operation of the balancing circuit 71
- the equalization of the voltages of the plurality of storage cells included in the storage module 60 is stopped.
- the operation of the balancing circuit 71 is stopped.
- the process of step S2 corresponds to the equalization stop unit. Alternatively, step S2 may be performed simultaneously with step S1 or may be performed before step S1.
- the control unit 20 acquires the time change of the voltage of the storage cell included in the storage module 60 in which the energization is stopped and the operation of the balancing circuit 71 is stopped (S3).
- the control unit 20 causes the communication unit 22 to transmit a control signal for acquiring the voltage of the storage cell to the control substrate 70 of the storage module 60 including the target storage cell.
- the control signal is transmitted to the control board 70 via the communication network N, the communication device 1, the management device M, and the battery management device 50.
- the voltages of the storage cells 61a to 61e are acquired with almost the same state of charge of the storage cells 61a to 61e included in the storage module 60.
- the voltage acquisition unit 74 repeatedly acquires the voltage of each of the storage cells 61a to 61e.
- the voltage acquired by the voltage acquisition unit 74 may be OCV.
- the control unit 75 causes the communication unit 77 to sequentially transmit information indicating the acquired voltage.
- the information indicating the voltage is sequentially transmitted to the server device 2 via the battery management device 50, the management device M, the communication device 1 and the communication network N.
- the server device 2 receives the information indicating the voltage of the storage cell by the communication unit 22, and the control unit 20 stores the received information in the storage unit 21.
- time passes information indicating the voltage of the storage cell is sequentially received and stored.
- the information indicating the voltage of the storage cell according to the passage of time may be transmitted and received collectively.
- the time change of the voltage of the storage cell is acquired. For example, with respect to all the storage cells included in the bank 4 in which the switch 41 is opened, temporal change in voltage is acquired.
- the process of step S3 corresponds to the acquisition unit.
- control unit 20 reads out information indicating the time change of voltage of the storage cell from storage unit 21 and provides it to learning model 23, and learning model 23 stores the storage cell based on the time change of voltage of the storage cell. It is determined whether or not the storage cell is a degraded storage cell (S4). Since learning model 23 has already learned the difference in time change in voltage between the degraded storage cell and the normal storage cell, whether or not the storage cell is a degraded storage cell according to the change in voltage of the storage cell over time Can be determined. The learning model 23 determines whether or not the storage cell is a degraded storage cell based on the time change of the voltage in a shorter period than the period in which the time change of the voltage of the storage cell is acquired to create teacher data. May be determined. The process of step S4 corresponds to the determination unit.
- control unit 20 outputs the result of determination as to whether or not the storage cell is a degraded storage cell (S5).
- the control unit 20 causes the communication unit 22 to transmit information indicating the determination result to the client device 3 via the communication network N.
- the client device 3 receives the information indicating the determination result by the communication unit 32, and the control unit 30 causes the display unit 33 to display the determination result based on the received information.
- identification information is given to each storage cell, and the identification information and information indicating whether the storage cell identified by the identification information is a degraded storage cell are displayed on the display unit 33.
- the administrator of the storage system can know which storage cell is the degraded storage cell by checking the output determination result.
- the process which determines the presence or absence of a degradation electrical storage cell (deterioration electrical storage element) is complete
- the storage module 60 including the storage cell determined to be the degraded storage cell is removed from the bank 4.
- the storage module 60 may be replaced with a new storage module 60.
- a plurality of storage modules 60 other than the removed storage module 60 may be connected.
- the switch 41 is closed, and the respective storage modules 60 enable the operation of the balancing circuit 71, and the operation resumption of the bank 4 becomes possible.
- the determination of the presence or absence of a degraded storage cell is performed for a part of the banks 4 among the plurality of banks 4 included in the storage system 101, and the determination of the presence or absence of a degraded storage cell is completed.
- the bank 4 it may be determined whether or not there is a degraded storage cell.
- the number of banks 4 to be determined at one time may be one or more.
- the time change of the voltage of the storage cell is acquired in a state where the energization of the storage module 60 is stopped and the equalization of the voltages of the plurality of storage cells is stopped. Based on the change, it is determined whether the storage cell is a degraded storage cell.
- the energization stop of the storage module 60 and the stop of the voltage equalization of the storage cell are performed by remote control (performed via a communication network). In the state where the equalization of the voltages of the plurality of storage cells is stopped, the difference in time change of the voltage is large between the degraded storage cells and the normal storage cells.
- the degraded storage cell can be easily detected.
- degraded storage is also achieved for a storage cell having a smaller degree of degradation than a storage cell that has been determined to be a degraded storage cell by a conventional method. It can be determined that it is a cell. Therefore, the degraded storage cell can be detected earlier than before. Since the degraded storage cells can be detected at an early stage, the degraded storage cells can be removed before the performance of the storage system 101 is significantly degraded, and the time for stopping the bank 4 or the storage system 101 can be shortened. .
- the learning model 23 it is determined by the learning model 23 using supervised learning whether or not the storage cell is a degraded storage cell. Whether the storage cell is a degradation storage cell from the time variation of the storage cell voltage by using the time variation of the storage cell voltage and the result of specifying whether the storage cell is a degradation storage cell as teaching data It is possible to make the learning model 23 to determine whether or not to learn. By using the learning model 23, it is possible to determine whether or not the storage cell is a degraded storage cell, based on a temporal change in voltage of a short period. Therefore, it is possible to shorten the time for stopping bank 4 or storage system 101 in order to determine whether the storage cell is a degraded storage cell.
- FIG. 15 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the battery management device 50 and the management device M.
- the control substrate 70 further includes a current acquisition unit 78 and a temperature acquisition unit 79.
- the current acquisition unit 78 sequentially acquires the currents flowing in series in the plurality of storage cells included in the storage module 60.
- the temperature acquisition unit 79 sequentially acquires temperatures at one or more locations in the storage module 60 using a temperature sensor.
- voltage acquisition unit 74 sequentially acquires the voltage of each storage cell.
- the control unit 75 transmits to the communication unit 77 the information indicating the voltage acquired by the voltage acquisition unit 74, the current acquired by the current acquisition unit 78, and the temperature acquired by the temperature acquisition unit 79. It is sent to the management device 50 one by one. Information indicating voltage, current and temperature is transmitted to the server device 2 via the battery management device 50, the management device M, the communication device 1 and the communication network N. The server device 2 receives the information indicating the voltage, the current, and the temperature by the communication unit 22, and the control unit 20 stores the information indicating the voltage, the current, and the temperature in the storage unit 21.
- the other configurations of the storage system 101 and the deterioration determination system 100 are the same as in the first or second embodiment.
- the server device 2 sequentially receives and stores information indicating the voltage, current and temperature of the storage cell as time passes. Information indicating voltage, current and temperature is stored for each storage cell. Thus, the operation history of the storage cell is obtained.
- teacher data is created in which the temporal change in voltage, the operation history, and the result of specifying whether the storage cell is a degraded storage cell are associated with each other.
- Machine learning of the learning model 23 is performed using the created teacher data.
- the behavior of the storage cell differs depending on the operation history of the storage cell. For example, when charging and discharging are repeated frequently, deterioration of the storage cell becomes severe, and the difference between the degraded storage cell and the normal storage cell becomes large. In machine learning, it is possible to determine whether the storage cell is a degraded storage cell or not according to the time change of the voltage of the storage cell and the operation history which is unknown whether or not the cell is a degraded storage cell. Machine learning is performed to adjust the parameters of the learning model 23.
- the degradation determination system 100 executes processing to determine the presence or absence of a degraded storage cell, as shown in the flowchart of FIG. 14, as in the second embodiment.
- the control unit 20 reads out information indicating the time change of the voltage of the storage cell and information indicating the operation history of the storage cell from the storage unit 21 and provides the information to the learning model 23.
- the learning model 23 determines whether the storage cell is a degraded storage cell or not based on the time change of the voltage of the storage cell and the operation history. Since the learning model 23 has already learned the time change and the operation history of the voltage of the degraded storage cell and the normal storage cell, the storage cell is degraded according to the change of the voltage of the storage cell and the operation history. It can be determined whether or not it is a storage cell.
- the time change of the voltage of the storage cell is acquired in a state where the energization of the storage module 60 is stopped and the equalization of the voltages of the plurality of storage cells is stopped. Based on the time change of voltage and the operation history, it is determined by the learning model 23 whether or not the storage cell is a degraded storage cell. Although the behavior of the storage cell differs according to the operation history, time change of the voltage of the storage cell, the operation history, and the result of specifying whether the storage cell is a degraded storage cell are used as teacher data, The learning model 23 can be learned to determine whether the storage cell is a degraded storage cell or not from the time change of the voltage of the cell and the operation history.
- the learning model 23 it is possible to determine whether the storage cell is a degraded storage cell or not based on the time change of the voltage and the operation history. It can be easily determined whether the storage cell is a degraded storage cell, regardless of the storage cell whose operation history is. Therefore, a degraded storage cell can be easily detected from among a large number of storage cells having different operation histories. Further, as in the first embodiment, the deteriorated power storage cell can be detected earlier than in the conventional case.
- the battery management device 50 functions as a deterioration determination device.
- FIG. 16 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the battery management device 50.
- the battery management device 50 further includes a learning model 54 and a storage unit 55.
- the learning model 54 performs the same operation as the learning model 23 in the first or second embodiment.
- the storage unit 55 is a hard disk or a non-volatile memory.
- the server device 2 may not have the learning model 23.
- the other configurations of the storage system 101 and the deterioration determination system 100 are the same as in the first or second embodiment.
- the machine learning of the learning model 54 is performed.
- Machine learning may be performed by the battery management device 50. Alternatively, it may be executed on another computer.
- learning data representing the learning model 23 that has already been learned is created by machine learning, and the created learning data is input to the battery management device 50, and the battery management device 50 stores the learning data in the storage unit 55.
- the learned learning model 54 is obtained.
- the degradation determination system 100 executes processing to determine the presence or absence of a degraded storage cell as shown in the flowchart of FIG. 14 as in the second or third embodiment.
- the battery management device 50 executes the operation as the deterioration determination device.
- the battery management apparatus 50 stops the energization of the storage module 60 by opening the switch 41 (S1), and causes the control board 70 to stop the operation of the balancing circuit 71, thereby equalizing the voltages of the plurality of storage cells. Stop (S2).
- the battery management device 50 receives the information transmitted from the control board 70 by the first communication unit 52, and stores the information by the storage unit 55, thereby acquiring the time change of the voltage of the storage cell (S3).
- the learning model 54 determines whether the storage cell is a degraded storage cell (S4).
- battery management device 50 outputs the result of determination as to whether or not the storage cell is a degraded storage cell (S5).
- the battery management device 50 transmits information indicating the determination result to the client device 3 via the management device M, the communication device 1 and the communication network N.
- finished the process which determines the presence or absence of a degradation electrical storage cell is complete
- the storage cell is a degraded storage cell, based on the time change of the voltage of the storage cell.
- the degraded storage cell can be detected earlier than in the past.
- the management device M may function as the deterioration determination device.
- the presence or absence of a degraded storage cell is determined using a learning model.
- degradation determination system 100 may determine the presence or absence of a degraded storage cell without using a learning model.
- the deterioration determination device stops the energization of the storage module 60 and acquires the time change of the voltage of the storage cell in a state where the equalization of the voltages of the plurality of storage cells is stopped, and the time change of the voltage It is then determined whether the storage cell is a degraded storage cell. It is preferable that the stop of the energization of the storage module 60 and the stop of the voltage equalization of the storage cell be performed by remote control (performed via a communication network).
- the difference in time change of the voltage is large between the degraded storage cell and the normal storage cell, so the presence or absence of the degraded storage cell is determined without using the learning model. It is possible.
- the balancing circuit 71 is used to equalize the voltages of the plurality of storage cells.
- control board 70 may perform voltage equalization in a manner other than that using balancing circuit 71.
- the control substrate 70 may perform voltage equalization by discharging storage cells having a high voltage and charging storage cells having a low voltage.
- the storage element to be subjected to the determination as to whether the storage element is a deteriorated storage element is a storage cell.
- the deterioration determination system 100 may use the storage module 60 as a storage element to be determined and the bank 4 as a storage element unit.
- the storage system 101 includes a plurality of banks 4.
- the storage system 101 may be composed of a single bank 4.
- the energization of the storage element unit including the plurality of storage elements is stopped, the equalization of the voltages of the plurality of storage elements is stopped, and the time change of the voltage of the plurality of storage elements is Based on the time change of the acquired and acquired voltage, it is determined whether or not there is a degraded storage element whose deterioration progresses rapidly.
- the deterioration determination method may be implemented by a computer program.
- the computer program performs, in the computer, processing of stopping energization of a storage element unit including a plurality of storage elements, processing of stopping equalization of voltages of the plurality of storage elements, time change of voltage of the plurality of storage elements And a process of determining the presence or absence of a degraded storage element whose deterioration is rapidly progressing based on a time change of the acquired voltage.
- the degradation determination method determines whether the storage element is a degraded storage element based on a temporal change in voltage in a state in which energization is not performed and voltage equalization is stopped for the plurality of storage elements according to a learning model using supervised learning It is determined whether or not.
- This deterioration determination method may be implemented by a computer program.
- the time change of the voltage of the storage element in a state where current is not applied and voltage equalization is not performed, and the result of specifying whether the storage element is a deteriorated storage element are used as teacher data.
- Machine learning of the learning model may be implemented by a computer program.
- the operation history of the plurality of storage elements is acquired, and the plurality of storage elements are not energized and the voltage equalization is stopped by the learning model using supervised learning. Based on the time change and the operation history, it is determined whether the storage element is a degraded storage element.
- This deterioration determination method may be implemented by a computer program.
- This deterioration determination method may be implemented by a computer program.
- the presence or absence of a degraded storage element is determined for a part of storage element units among a plurality of storage element units connected in parallel, and the determination of the presence or absence of a degraded storage element for the part storage element unit After completion of step b., The presence or absence of a degraded storage element is determined for other storage element units among the plurality of storage element units.
- This deterioration determination method may be implemented by a computer program.
- the deterioration determination device that determines the presence or absence of a degraded storage element whose degradation progresses rapidly stops the equalization of the voltage of the plurality of storage elements and a deenergization unit that stops energization of the storage element unit including the plurality of storage elements.
- the equalization stop unit and the energization stop unit stop energization of the storage element unit, and the equalization stop unit stops equalization of the voltage, and acquires temporal changes in voltage of the plurality of storage elements.
- An acquisition unit and a determination unit that determines the presence or absence of a degraded storage element based on a time change of the acquired voltage.
- the deterioration determination device may be implemented by the battery management device 50 or the control board 70 provided in the vicinity of the storage element unit such as the storage system 101 or the like.
- the deterioration determination device may be implemented by the battery management device 50 and the control board 70.
- the deterioration determination device may be implemented using the server device 2 connected to the storage element unit via a communication network.
- the determination unit causes the learning model using supervised learning to deteriorate the plurality of storage elements based on a temporal change in voltage in a state in which energization is stopped and voltage equalization is stopped. It is determined whether or not it is a storage element.
- the deterioration determination system includes a storage element unit including a plurality of storage elements, a switch for connecting and disconnecting an electric wire for energizing the storage element unit to the storage element unit, and a voltage of the plurality of storage elements.
- the apparatus includes an equalization unit that makes equalization, and a deterioration determination device that determines the presence or absence of a degraded storage element whose deterioration progresses rapidly.
- the deterioration judging device is configured to stop the operation of the equalization unit, and the switch disconnects the storage element unit from the electric wire, and the equalization stop unit stops the operation of the equalization unit.
- a determination unit that determines the presence or absence of the degraded storage element based on the acquired time change of the voltage.
- the power storage element unit including the plurality of storage elements is de-energized, the voltage equalization of the plurality of storage elements is stopped, and the time change of the voltage of the storage elements is acquired. Based on the change, it is determined whether or not the storage element is a deterioration storage element that is rapidly deteriorating. In the state where the equalization of the voltages of the plurality of storage elements is stopped, the difference in the time change of the voltage between the degraded storage element and the normal storage element is large. Therefore, based on the time change of the voltage of the storage element, it can be easily determined whether the storage element is a degraded storage cell.
- the learning model using supervised learning whether or not the storage element is a degraded storage element. Whether the storage element is a degraded storage element from the time change of the voltage of the storage element by using the time change of the voltage of the storage element and the result of specifying whether the storage element is a degraded storage element as teacher data It is possible to learn a learning model that can determine whether or not it is not. By using the learning model, it is possible to determine whether or not the storage element is a degraded storage element based on the temporal change of voltage in a short period.
- the storage element based on the time change of the voltage of the storage element and the operation history, it is determined by the learning model whether or not the storage element is a degraded storage element.
- the storage element can be used as teacher data by using the time change of the voltage of the storage element, the operation history, and the result of specifying whether the storage element is a degraded storage element. It is possible to learn a learning model that can determine whether or not the storage element is a degraded storage element from the time change of the voltage and the operation history. By using the learning model, it can be easily determined whether the storage element is a degraded storage element, regardless of the storage element whose operation history is.
- the determination of the presence or absence of the degraded storage element is performed for some of the storage element units, and after the determination is completed, the presence or absence of the degraded storage element for the other storage element unit Make a decision on In a system including a plurality of storage element units, preventive maintenance can be performed while continuing the operation of the system.
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Abstract
監視装置は、蓄電素子の状態を検知する学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得する取得部と、学習モデルが第一モードである場合、蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更する変更部とを備える。
Description
本発明の一局面は、監視装置、監視方法及びコンピュータプログラムに関する。
蓄電素子は、無停電電源装置、安定化電源に含まれる直流又は交流電源装置等に広く使用されている。また、再生可能エネルギー又は既存の発電システムにて発電された電力を蓄電しておく大規模なシステムでの蓄電素子の利用が拡大している。
蓄電モジュールは、蓄電セルが直列に接続された構成となっている。蓄電セルは、充放電を繰り返すことで劣化が進行することが知られている。特許文献1には、蓄電池の複数の使用条件に対応する劣化率予測値を記憶したデータベースと、実際に稼働している蓄電池から得られた使用条件と劣化率のデータを用いて、蓄電池の寿命予測を行う技術が開示されている。
蓄電セルを直列接続した蓄電モジュールでは、充電時や使用時等において個々の蓄電セル間で自己放電の差又は劣化速度の差があるため、蓄電セル間で電圧のばらつき、あるいは充電状態のばらつきが生じる。特許文献2には、このような蓄電セル間の電圧のばらつき又は充電状態のばらつきを均等化する技術が開示されている。
移動体や施設に設置されている蓄電セル(蓄電モジュール)の劣化進行又は異常を早期に把握することが望まれており、そのために人工知能(以下、「AI」という)を用いることが検討されている。
本発明の一局面は、AIを用いた監視装置、監視方法及びコンピュータプログラムを提供する。
本発明の他の局面は、劣化の進行が比較的速い蓄電素子を早期に検出することができる劣化判定方法、劣化判定装置、及び劣化判定システムを提供する。
本発明の他の局面は、劣化の進行が比較的速い蓄電素子を早期に検出することができる劣化判定方法、劣化判定装置、及び劣化判定システムを提供する。
蓄電素子の監視装置は、前記蓄電素子の状態を検知する学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得する取得部と、前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更する変更部とを備える。
蓄電素子の監視方法は、前記蓄電素子の状態を検知する学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得し、前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更する。
取得部は、蓄電素子の状態を検知する学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得する。第一モードは、教師データ作成モード、正解データ作成モード、又は学習モードであってもよい。第二モードは、学習モード又は検知モード(学習済の学習モデルを用いて、蓄電素子の状態を実際に検知するモード)であってもよい。変更部は、学習モデルが第一モードである場合、蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路(バランサー)の動作を所定状態から変更する。
所定状態は、均衡回路の通常の動作状態であってもよい。例えば、複数の蓄電セル間の電圧差(例えば、各蓄電セルの電圧のうち最大電圧と最小電圧との差)が閾値以上になった場合に均衡化を行うことができる。所定状態から変更するとは、均衡回路の動作を制限することであってもよい。例えば、(1)均衡回路が動作を開始する閾値を大きくして、複数の蓄電セル間の電圧差が通常状態よりもさらに大きくならないと均衡化を行わないようにすること、(2)均衡回路の動作を停止して均衡化を行わないようにすることが含まれる。
上述の構成により、蓄電素子の状態を検知する学習モデルを学習させる場合、均衡回路の動作によって、蓄電素子の電圧又は充電状態が自動的に調整される度合いを変更することができる。これにより、劣化が進行した蓄電素子又は異常状態になりつつある蓄電素子の実態を反映したデータを取得することが可能となる。
AIに学習(特に機械学習)させるためには、正常な蓄電素子のデータ及び劣化した蓄電素子のデータを含む、多くのデータを収集することが望ましい。しかし、劣化した蓄電素子のデータを得ることは容易ではない。劣化した蓄電素子を試験的に作るには、コストと時間がかかる。移動体や施設に設置され実際に使用されている蓄電素子からデータを収集する場合、蓄電モジュールに備えられている均衡回路の動作により、劣化した蓄電素子が正常な蓄電素子と同様な挙動(例えば、センサで検知される電圧挙動、温度挙動)を示す。上述の変更部が、均衡回路の動作を所定状態から変更することにより、劣化が進行した蓄電素子又は異常状態になりつつある蓄電素子のデータを効率良く収集することができる。
変更部は、学習モデルが第一モードである場合、均衡回路が電圧の均衡化を行う際の閾値電圧を大きい値に変更してもよい。これにより、劣化が進行した蓄電素子又は異常状態になりつつある蓄電素子が正常な蓄電素子と異なる挙動を示しやすくなる。
変更部は、学習モデルが第一モードである場合、均衡回路の動作を停止状態に変更してもよい。これにより、劣化が進行した蓄電素子又は異常状態になりつつある蓄電素子が正常な蓄電素子と異なる挙動を示しやすくなる。
変更部は、学習モデルが第一モードである場合、複数の蓄電セルのうち一の蓄電セルを放電して複数の蓄電セルの間の電圧差を大きくしてもよい。例えば、複数の蓄電セルのうち最小電圧を示す蓄電セルを放電することにより、当該蓄電セルの電圧が低下し充電状態が低下する。これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルを模擬することができる。
変更部は、学習モデルが第二モードである場合、均衡回路を所定状態で動作させてもよい。例えば、学習済の学習モデルによって蓄電素子の状態を実際に検知する検知モードでは、均衡回路を所定状態(例えば、通常の動作状態)で動作させることができる。
これにより、移動体や施設に設置された蓄電素子の実際の使用条件でのデータに基づいて、蓄電素子(蓄電セル、蓄電モジュール)の劣化進行又は異常などを正確に把握することができる。学習モデルは、正常な蓄電素子と異なる挙動を示す、劣化が進行した蓄電素子又は異常状態になりつつある蓄電素子に係るデータを学習済であるので、蓄電素子の劣化状態又は異常状態をいち早く検知することができる。
変更部は、学習モデルが第二モードである場合、均衡回路の動作を所定状態から変更してもよい。例えば、学習済の学習モデルによって蓄電素子の状態を実際に検知する検知モードで、均衡回路を所定状態から変更し(例えば、均衡回路の動作を制限し)、学習モデルの出力を確認することにより、学習モデルの妥当性を検証できる。
移動体や施設に設置された蓄電素子の実際の使用条件下において、さらに、劣化が進行した蓄電素子又は異常状態になりつつある蓄電素子を顕在化させた状態で蓄電素子の状態を検知することができる。
取得部は、学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報をサーバから取得してもよい。これにより、監視装置を多数備える大規模なシステム等において、個々の監視装置の動作を遠隔、かつ一括して管理することができる。
監視装置は、学習モデルを備えてもよい。学習モデルは、蓄電素子の電圧及び温度を含む入力データに基づいて、蓄電素子の状態を出力してもよい。学習モデルは、例えば、深層学習を含む機械学習のためのアルゴリズムを含む。これにより、監視装置は、自身が監視する蓄電素子(蓄電セル、蓄電モジュール)の劣化状態又は異常状態をいち早く検知することができる。
監視装置は、学習モデルを備えてもよい。学習モデルは、蓄電素子の電圧及び温度を含む入力データに基づいて、蓄電素子の状態を出力してもよい。学習モデルは、例えば、深層学習を含む機械学習のためのアルゴリズムを含む。これにより、監視装置は、自身が監視する蓄電素子(蓄電セル、蓄電モジュール)の劣化状態又は異常状態をいち早く検知することができる。
本発明の他の局面に係る劣化判定方法は、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止し、前記複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止し、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得し、取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する。蓄電セル又は蓄電モジュールが蓄電素子に対応してもよく、蓄電モジュール又は後述するバンクが蓄電素子ユニットに対応してもよい。
劣化の進行が比較的速い蓄電セル(以下、劣化蓄電セルと言う)が蓄電モジュールに含まれている場合、劣化蓄電セルによって蓄電モジュールの性能が制約される。更には、蓄電モジュールが組み込まれた蓄電システム全体の性能が影響を受ける。従って、蓄電システムの性能を保つためには、劣化蓄電セルを早期に検出することが望ましい。しかしながら、劣化の進行が比較的速い蓄電セルであっても、初期の劣化の進行は緩やかであることが多い。複数の蓄電セルの電圧又は充電状態を均等化する機能が働いている場合、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの挙動の差が小さくなり、劣化蓄電セルを検出し難い。劣化蓄電セルを早期に検出することができず、蓄電システムの性能の低下が明らかになった後では、原因の調査に時間を要し、蓄電システムを停止する時間が長くなる可能性がある。
上述の構成により、従来よりも容易に蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定することができ、劣化蓄電素子を早期に検出することができる。従って、蓄電システムの性能が著しく低下する前に、劣化蓄電素子を取り除くことが可能となる。
劣化の進行が比較的速い蓄電セル(以下、劣化蓄電セルと言う)が蓄電モジュールに含まれている場合、劣化蓄電セルによって蓄電モジュールの性能が制約される。更には、蓄電モジュールが組み込まれた蓄電システム全体の性能が影響を受ける。従って、蓄電システムの性能を保つためには、劣化蓄電セルを早期に検出することが望ましい。しかしながら、劣化の進行が比較的速い蓄電セルであっても、初期の劣化の進行は緩やかであることが多い。複数の蓄電セルの電圧又は充電状態を均等化する機能が働いている場合、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの挙動の差が小さくなり、劣化蓄電セルを検出し難い。劣化蓄電セルを早期に検出することができず、蓄電システムの性能の低下が明らかになった後では、原因の調査に時間を要し、蓄電システムを停止する時間が長くなる可能性がある。
上述の構成により、従来よりも容易に蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定することができ、劣化蓄電素子を早期に検出することができる。従って、蓄電システムの性能が著しく低下する前に、劣化蓄電素子を取り除くことが可能となる。
(第1実施形態)
以下、本実施の形態に係る監視装置を図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の遠隔監視システム(劣化判定システム)100の概要を示す図である。図1に示すように、公衆通信網(例えば、インターネットなど)N1及び移動通信規格による無線通信を実現するキャリアネットワークN2などを含むネットワークNには、火力発電システムF、メガソーラー発電システムS、風力発電システムW、無停電電源装置(UPS)U及び鉄道用の安定化電源システム等に配設される整流器(直流電源装置、又は交流電源装置)Dなどが接続されている。また、ネットワークNには、後述の通信デバイス1、通信デバイス1から情報を収集するサーバ装置2、及び収集された情報を取得するクライアント装置3などが接続されている。
以下、本実施の形態に係る監視装置を図面に基づいて説明する。図1は本実施の形態の遠隔監視システム(劣化判定システム)100の概要を示す図である。図1に示すように、公衆通信網(例えば、インターネットなど)N1及び移動通信規格による無線通信を実現するキャリアネットワークN2などを含むネットワークNには、火力発電システムF、メガソーラー発電システムS、風力発電システムW、無停電電源装置(UPS)U及び鉄道用の安定化電源システム等に配設される整流器(直流電源装置、又は交流電源装置)Dなどが接続されている。また、ネットワークNには、後述の通信デバイス1、通信デバイス1から情報を収集するサーバ装置2、及び収集された情報を取得するクライアント装置3などが接続されている。
キャリアネットワークN2には基地局BSが含まれている。クライアント装置3は、基地局BSからネットワークNを経由してサーバ装置2と通信することができる。公衆通信網N1にはアクセスポイントAPが接続されている。クライアント装置3は、アクセスポイントAPからネットワークNを経由してサーバ装置2との間で情報を送受信することができる。
メガソーラー発電システムS、火力発電システムF及び風力発電システムWには、パワーコンディショナ(Power Conditioning System)P、及び蓄電システム101が併設されている。蓄電システム101は、蓄電モジュール群Lを収容したコンテナCを複数並設して構成されている。蓄電モジュール群Lは、例えば、蓄電セルを複数直列に接続した蓄電モジュールと、蓄電モジュールを複数直列に接続したバンクと、バンクを複数並列に接続したドメインとの階層構造にて構成されている。蓄電素子は、鉛蓄電池及びリチウムイオン電池のような二次電池や、キャパシタのような、再充電可能なものであることが好ましい。蓄電素子の一部が、再充電不可能な一次電池であってもよい。
図2は、遠隔監視システム100の構成例を示すブロック図である。遠隔監視システム100は、通信デバイス1、サーバ装置2、クライアント装置3、及び後述する監視装置としての電池管理装置50(図3参照)などを備える。
図2に示すように、通信デバイス1は、ネットワークNに接続されるとともに、対象装置P、U、D、Mに接続されている。対象装置P、U、D、Mは、パワーコンディショナP、無停電電源装置U、整流器D、後述する管理装置Mを含む。なお、遠隔監視対象という観点では、電池管理装置50は管理装置Mに含めることができる。
遠隔監視システム100では、各対象装置P、U、D、Mに接続した通信デバイス1を用いて、蓄電システム101における蓄電モジュール(蓄電セル)の状態(例えば、電圧、電流、温度、充電状態(SOC))を監視する。遠隔監視システム100は、検知された蓄電セルの状態(劣化状態、異常状態などを含む)をユーザ又はオペレータ(保守員)が確認できるように提示する。
通信デバイス1は、制御部10、記憶部11、第1通信部12及び第2通信部13を備える。制御部10は、CPU(Central Processing Unit)などで構成され、内蔵するROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを用い、通信デバイス1全体を制御する。
記憶部11は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いて構成されている。記憶部11には、制御部10が読み出して実行するデバイスプログラム1Pが記憶されている。記憶部11には、制御部10の処理によって収集された情報、イベントログ等の情報が記憶される。
第1通信部12は、対象装置P、U、D、Mとの通信を実現する通信インタフェースであり、例えば、RS-232C又はRS-485等のシリアル通信インタフェースを用いることができる。
第2通信部13は、ネットワークNを経由して通信を実現するインタフェースであり、例えば、Ethernet(登録商標)、又は無線通信用アンテナ等の通信インタフェースを用いる。制御部10は、第2通信部13を介してサーバ装置2と通信が可能である。
サーバ装置2は、制御部20、記憶部21、通信部22、及び学習モデル23などを備える。サーバ装置2は、1台のサーバコンピュータでもよいが、これに限定されるものではなく、複数台のサーバコンピュータで構成してもよい。
制御部20は、例えば、CPUで構成することができ、内蔵するROM及びRAM等のメモリを用い、サーバ装置2全体を制御する。また、制御部20は、CPU及びGPU(Graphics Processing Unit)、マルチコアCPU、あるいはTPU(Tensor Processing Unit)で構成することもできる。制御部20は、記憶部21に記憶されているサーバプログラム2Pに基づく情報処理を実行する。サーバプログラム2PにはWebサーバプログラムが含まれ、制御部20は、クライアント装置3へのWebページの提供、Webサービスへのログインの受け付け等を実行するWebサーバとして機能する。制御部20は、サーバプログラム2Pに基づき、SNMP(Simple Network Management Protocol)用サーバとして通信デバイス1から情報を収集することも可能である。
記憶部21は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いることができる。記憶部21には、制御部20の処理によって収集される監視対象となる対象装置P、U、D、Mの状態を含むデータを記憶する。
通信部22は、ネットワークNを介した通信接続及びデータの送受信を実現する通信デバイスである。具体的には、通信部22は、ネットワークNに対応したネットワークカードである。
学習モデル23は、通信デバイス1を経由して対象装置P、U、D、Mから収集された、蓄電セルの電圧及び温度を含む入力データに基づいて、蓄電セルの劣化又は異常を含む状態を出力することができる。学習モデル23は、例えば、深層学習などを含む機械学習のためのアルゴリズムを含む。学習モデル23は、量子コンピュータを用いて実現されてもよい。
クライアント装置3は、発電システムS、Fの蓄電システム101の管理者、対象装置P、U、D、Mの保守員等のオペレータが使用するコンピュータであってもよい。クライアント装置3は、デスクトップ型又はラップトップ型のパーソナルコンピュータであってもよいし、スマートフォン又はタブレット型の通信端末であってもよい。クライアント装置3は、制御部30、記憶部31、通信部32、表示部33、及び操作部34を備える。
制御部30は、CPUを用いたプロセッサである。制御部30は、記憶部31に記憶されているWebブラウザプログラムに基づき、サーバ装置2又は通信デバイス1により提供されるWebページを表示部33に表示させる。
記憶部31は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ又はハードディスクが用いられている。記憶部31には、Webブラウザプログラムを含む各種プログラムが記憶されている。
通信部32は、有線通信用のネットワークカード等の通信デバイス、基地局BS(図1参照)に接続する移動通信用の無線通信デバイス、又はアクセスポイントAPへの接続に対応する無線通信デバイスを用いることができる。制御部30は、通信部32により、ネットワークNを介してサーバ装置2又は通信デバイス1との間で通信接続又は情報の送受信が可能である。
表示部33は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等のディスプレイを用いることができる。表示部33は、制御部30のWebブラウザプログラムに基づく処理により、サーバ装置2で提供されるWebページのイメージを表示することができる。
操作部34は、制御部30との間で入出力が可能なキーボード及びポインティングデバイス、若しくは音声入力部等のユーザインタフェースである。操作部34は、表示部33のタッチパネル、又は筐体に設けられた物理ボタンを用いてもよい。操作部34は、ユーザによる操作情報を制御部20へ通知する。
図3は通信デバイス1の接続形態の一例を示す図である。図3に示すように、通信デバイス1は、管理装置Mに接続される。管理装置Mには、バンク#1~#Nそれぞれに設けられた監視装置としての電池管理装置(Battery Management Unit)50が接続されている。なお、通信デバイス1は、電池管理装置50と通信して蓄電素子の情報を受信する端末装置(計測モニタ)であってもよいし、電源関連装置に接続可能なネットワークカード型の通信デバイスであってもよい。
各バンク#1~#Nは、複数の蓄電モジュール60を備え、各蓄電モジュール60は、制御基板(Cell Monitoring Unit)70を備える。バンク毎に設けられている電池管理装置50は、蓄電モジュール60に夫々内蔵されている通信機能付きの制御基板70とシリアル通信によって通信を行うことができるとともに、管理装置Mとの間で情報の送受信を行うことができる。管理装置Mは、ドメインに所属するバンクの電池管理装置50からの情報を集約し、通信デバイス1へ出力する。
図4は制御基板70及び電池管理装置50の構成の一例を示すブロック図である。制御基板70は、均衡回路71、駆動部73、電圧取得部74、制御部75、記憶部76、通信部77などを備える。蓄電モジュール60は、複数の蓄電セル61a~61eが直列に接続されている。図4では、便宜上、直列接続された5個の蓄電セルを図示するが、蓄電モジュール60を構成する蓄電セルの数は5に限定されるものではない。
均衡回路71は、蓄電セル61aに並列に接続される、抵抗71aとスイッチ72aとの直列回路、蓄電セル61bに並列に接続される、抵抗71bとスイッチ72bとの直列回路、蓄電セル61cに並列に接続される、抵抗71cとスイッチ72cとの直列回路、蓄電セル61dに並列に接続される、抵抗71dとスイッチ72dとの直列回路、及び蓄電セル61eに並列に接続される、抵抗71eとスイッチ72eとの直列回路を備える。スイッチ72a~72eは、例えば、FET(Field Effect Transistor)を用いることができるが、リレーを用いてもよい。
駆動部73は、スイッチ72a~72eがオン又はオフするように駆動する。駆動部73は、スイッチ72a~72eがFETである場合、FETのゲートにゲート信号を出力して、FETをオン・オフすることができる。
電圧取得部74は、蓄電セル61a~61eそれぞれの電圧を取得する。
記憶部76は、所定の閾値電圧を記憶する。
制御部75は、電圧取得部74で取得した各蓄電セル61a~61eそれぞれの電圧から最大電圧と最小電圧とを特定する。制御部75は、最大電圧と最小電圧との電圧差が閾値電圧以上となった場合、最大電圧が取得された蓄電セルに並列に接続されたスイッチをオンにすることにより、抵抗を介して当該蓄電セルを放電させる。これにより、当該蓄電セルの電圧(充電状態)を下げて、蓄電セル61a~61eの間の電圧(充電状態)を均衡化する。
通信部77は、電池管理装置50の第1通信部52との間で、例えば、シリアル通信を行う機能を有する。
電池管理装置50は、制御部51、第1通信部52、及び第2通信部53などを備える。
第1通信部52は、制御基板70の通信部77との間で、例えば、シリアル通信を行う機能を有する。
第2通信部53は、通信デバイス1との間で情報の送受信を行う機能を有する。より具体的には、第2通信部53は、取得部としての機能を有し、蓄電セルの状態を検知する学習モデル23が学習モード又は検知モードのいずれに移行するかの情報をサーバ装置2から取得する。これにより、電池管理装置50を多数備える大規模なシステム等において、個々の電池管理装置50の動作を遠隔管理、かつ一括して管理することができる。
検知モード(運用モードとも称する)は、学習済の学習モデル23を用いて、蓄電セルの状態を実際に検知するモードである。本実施の形態では、サーバ装置2が学習モデル23を備える構成であるが、これに限定されるものではなく、他の装置が学習モデル23を備える構成でもよい。
制御部51は、CPU等で構成することができる。制御部51は、変更部としての機能を有し、サーバ装置2の学習モデル23が学習モードに移行する場合、複数の蓄電セルの電圧を均衡化する均衡回路71の動作を所定状態から変更するような制御動作を行う。
所定状態は、均衡回路71の通常の動作状態を意味してもよく、例えば、複数の蓄電セル61a~61e間の電圧差(例えば、各蓄電セルの電圧のうち最大電圧と最小電圧との差)が閾値電圧以上になった場合、均衡化を行う状態とすることができる。所定状態から変更するとは、均衡回路71の動作を制限することを意味してもよく、例えば、(1)均衡回路71が動作を開始する閾値電圧を大きくして、複数の蓄電セル間の電圧差が通常状態よりもさらに大きくならないと均衡化を行わないようにすること、(2)均衡回路71の動作を停止して均衡化を行わないようにすることが含まれる。制御部51が行う均衡回路71に対する制御動作の詳細は後述する。
上述の構成により、蓄電セルの状態を検知する学習モデル23を学習させる場合、均衡回路71の動作によって、蓄電セルの電圧又は充電状態が自動的に調整される度合いを変更することができる。これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルの実態を反映したデータを取得することが可能となる。
図5は蓄電モジュールにおける蓄電セルの状態の遷移の一例を示す図である。蓄電セルを符号a~eで表す。図中、蓄電セルの電圧(充電状態)は斜線を付して表している。蓄電セルの電圧差は、図5では誇張して表しており、実際の電圧差はもっと小さい(例えば、数十mV程度)。上段に示す状態Aから状態Cまでは、均衡回路71の通常の動作状態における蓄電セルの状態の遷移を示す。状態Aでは、蓄電セルa、c、d、eの電圧はほぼ同じであるが、蓄電セルbの電圧は他の蓄電セルの電圧よりも小さい。この場合、蓄電セルbは、他の蓄電セルと比べて、劣化が進行、あるいは異常の予兆が潜在的に発生している。
さらに使用状態が続き、状態Bになると、蓄電セル間の電圧差(図では蓄電セルbの電圧と他の蓄電セルの電圧との差)が閾値電圧Vth以上になったとする。そうすると、均衡回路71の動作が開始され、蓄電セルb以外の蓄電セルの放電が行われる。これにより、蓄電セルの電圧が均衡化される。
その後、例えば、各蓄電セルに対して充電が行われると、各蓄電セルの電圧は均衡化した状態で上昇し、状態Cのようになる。
次に、本実施の形態の電池管理装置50による均衡回路71に対する制御動作について説明する。電池管理装置50は、均衡回路71が動作(均衡化)を開始する閾値電圧を通常状態での閾値電圧Vthよりも大きい値Vth2に変更することができる。下段に示す状態Dから状態Eまでは、均衡回路71の動作が通常状態から変更された場合における蓄電セルの状態の遷移を示す。状態Dは、状態Aと同様である。
さらに使用状態が続き、状態Eになり、蓄電セル間の電圧差(図では蓄電セルbの電圧と他の蓄電セルの電圧との差)ΔVが閾値電圧Vth以上になったとする(電圧差ΔVは閾値電圧Vth2よりも小さい)。均衡回路71は、通常の動作状態のように均衡化を開始しない。例えば、状態Eにおいて、電池管理装置50は、蓄電セル(蓄電モジュール)の電圧、電流、温度、SOCなどのデータを収集して、学習モデル23の学習用データとして、通信デバイス1を介して、サーバ装置2に提供することができる。第2通信部53は、収集した蓄電セル(蓄電モジュール)の状態を示す各種データをサーバ装置2に送信することができる。
これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルの実態を反映したデータを取得することが可能となる。
次に、学習モデル23のモードと電池管理装置50の均衡回路71に対する制御動作との関係について説明する。
図6は電池管理装置50の制御動作の一例を示す図である。ここでは、ケース1からケース5について説明する。
ケース1では、学習モデル23が学習モードに移行する場合を示す。制御部51は、均衡回路71が電圧の均衡化を行う際の閾値電圧を大きい値に変更する。制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含むデータを取得し、学習モデル23に提供する。これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルが正常な蓄電セルと異なる挙動を示しやすくなる。
ケース2では、学習モデル23が学習モードに移行する場合を示す。制御部51は、均衡回路71の動作を停止状態に変更する。制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含むデータを取得し、学習モデル23に提供する。これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルが正常な蓄電セルと異なる挙動を示しやすくなる。
ケース3では、学習モデル23が学習モードに移行する場合を示す。制御部51は、複数の蓄電セルのうち一の蓄電セルを放電して複数の蓄電セルの間の電圧差を大きくする。例えば、複数の蓄電セルのうち最小電圧を示す蓄電セルを放電することにより、当該蓄電セルの電圧が低下しSOCが低下するので、複数の蓄電セルの間の電圧差(例えば、最大電圧と最小電圧との差)を大きくすることができる。制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含むデータを取得し、学習モデル23に提供する。これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルを模擬することができる。
ケース4では、学習モデル23が検知モードに移行する場合を示す。制御部51は、均衡回路71を通常の動作状態(所定状態)で動作させる。すなわち、学習済の学習モデル23によって蓄電セルの状態を実際に検知する検知モードでは、均衡回路71を通常の動作状態で動作させることができる。制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含むデータを取得し、学習モデル23に提供する。
これにより、移動体や施設に設置された蓄電セルの実際の使用条件でのデータに基づいて、蓄電セル(蓄電モジュール)の劣化進行又は異常などを正確に把握することができる。学習モデル23は、正常な蓄電セルと異なる挙動を示す、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルに係るデータを学習済であるので、蓄電セルの劣化状態又は異常状態をいち早く検知することができる。
ケース5では、学習モデル23が検知モードに移行する場合を示す。制御部51は、均衡回路71の状態を、前述のケース1、2、3のいずれかの状態にする。すなわち、学習済の学習モデル23によって蓄電セルの状態を実際に検知する検知モードで、均衡回路71を通常の動作状態から変更する。制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含むデータを取得し、学習モデル23に提供する。
これにより、学習モデル23の妥当性を検証することができる。学習済みの学習モデル23が、均衡回路71を通常の動作状態から変更した蓄電モジュール又はその蓄電モジュールに含まれる特定の蓄電セルをいち早く検知できれば、学習モデル23は妥当性が高いと判断できる。このような学習済みの学習モデル23により、劣化した蓄電セルの検知のみならず、正常に動作していない均衡回路71又は制御基板70を有する蓄電モジュールや、正常に動作していない電池管理装置50を有するバンクを検知することもできる。
図7は電池管理装置50の他の構成の一例を示すブロック図である。図7に示すように、電池管理装置50は、学習モデル54を備えることができる。学習モデル54は、上述の学習モデル23と同様の構成、機能を備えることができる。電池管理装置50は、サーバ装置2と同様の機能を備えてもよく、学習モデル54のモード(検知モード又は学習モード)を判別することができる。これにより、電池管理装置50は、自身が監視する蓄電モジュール(蓄電セル)の劣化状態又は異常状態をいち早く検知することができる。
図8は電池管理装置50が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では便宜上、処理の主体を制御部51として説明する。制御部51は、学習モデルのモードを取得し(S11)、学習モードであるか否かを判定する(S12)。学習モードである場合(S12でYES)、制御部51は、均衡回路の状態を通常状態から変更する(S13)。通常状態からの変更は、例えば、図6で例示したケース1、2、3のいずれかとすることができる。
制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含む学習用データを取得し(S14)、取得した学習用データをサーバ装置2へ送信することにより、学習モデルに提供する(S15)。学習用データは、所要の期間に亘って、所定のサンプリング周期で検出したデータを収集することにより、取得することができる。
制御部51は、学習用データの取得を終了するか否かを判定し(S16)、学習用データの取得を終了しない場合(S16でNO)、ステップS14以降の処理を続ける。学習用データの取得を終了する場合(S16でYES)、制御部51は、均衡回路を通常状態に戻し(S17)、後述のステップS23の処理を行う。
学習モードでない場合(S12でNO)、すなわち、検知モードである場合、制御部51は、均衡回路の状態を通常状態から変更するか否かを判定する(S18)。通常状態からの変更は、例えば、図6で例示したケース1、2、3のいずれかとすることができる。すなわち、検知モードでは、均衡回路の状態を通常の動作状態と、通常の動作状態を制限した状態とのいずれかを選択することができる。
均衡回路の状態を通常状態から変更する場合(S18でYES)、制御部51は、均衡回路の状態を通常状態から変更し(S19)、後述のステップS20の処理を行う。均衡回路の状態を通常状態から変更しない場合(S18でNO)、制御部51は、ステップS19の処理を行うことなく、後述のステップS20の処理を行う。
制御部51は、蓄電セルの電圧、温度を含む入力データを取得し(S20)、取得した入力データをサーバ装置2へ送信することにより、学習モデルに提供する(S21)。なお、検知モードにおける入力データは、所要の期間に亘って、所定のサンプリング周期で検出したデータを収集することにより、取得することができる。
制御部51は、検知モードを終了するか否かを判定し(S22)、検知モードを終了しない場合(S22でNO)、ステップS20以降の処理を続ける。検知モードを終了する場合(S22でYES)、制御部51は、処理を終了するか否かを判定する(S23)。処理を終了しない場合(S23でNO)、制御部51は、ステップS11以降の処理を続け、処理を終了する場合(S23でYES)、処理を終了する。
本実施の形態の制御部51は、CPU(プロセッサ)、RAM(メモリ)などを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、図8に示すような、各処理の手順を定めたコンピュータプログラムをコンピュータに備えられたRAM(メモリ)にロードし、コンピュータプログラムをCPU(プロセッサ)で実行することにより、コンピュータ上で制御部51を実現することができる。コンピュータプログラムは記録媒体に記録され流通されてもよい。サーバ装置2で学習させた学習モデル23及びそれに基づくコンピュータプログラムが、ネットワークN及び通信デバイス1経由で遠隔監視の対象装置P、U、D、Mや電池管理装置50、端末装置に配信されインストールされてもよい。
コンピュータプログラムは、コンピュータに蓄電素子のための学習モデルを学習させるため、コンピュータに、学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得させるステップと、学習モデルが第一モードである場合、蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更させるステップと、蓄電素子の電圧、電流、温度及びSOCの少なくともいずれかを含む入力データを取得させ学習モデルに提供させるステップとを実行させる。
コンピュータプログラムは、学習モデルが第一モードである場合、均衡回路の動作を所定状態としたまま、入力データを取得させ学習モデルに提供させるステップを更にコンピュータに実行させてもよい。
コンピュータプログラムは、コンピュータに蓄電素子の状態を検知させるため、コンピュータに、蓄電素子の電圧、電流、温度及びSOCの少なくともいずれかを含む入力データを、前述のコンピュータプログラムによって学習済みの学習モデルに対して入力させるステップと、蓄電素子の状態を検知させるステップとを実行させる。
上述のように、本実施の形態の電池管理装置によれば、蓄電セルの状態を検知する学習モデルを学習させる場合、均衡回路の動作によって、蓄電セルの電圧又はSOCが自動的に調整される度合いを変更することができる。これにより、劣化が進行した蓄電セル又は異常状態になりつつある蓄電セルの実態を反映したデータを取得することが可能となり、蓄電セルの劣化状態又は異常状態をいち早く検知することができる。
以下の形態で技術的思想が実現されてもよい。学習モデルの学習方法であって、蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更してから、蓄電素子の電圧、電流、温度及びSOCの少なくともいずれかを含む入力データを取得して学習モデルに提供する、方法。一又は複数の蓄電モジュールについて、均衡回路の動作を所定状態から種々変更して(電圧均衡化を行う閾値電圧を大きい値又は小さい値に変更したり、均衡回路の動作を停止状態に変更したりして)、入力データを取得し学習モデルに提供してもよい。一又は複数の蓄電モジュールについて、均衡回路の状態を所定状態から変更せずに(すなわち、均衡回路を通常の動作状態としたまま)、入力データを学習モデルに提供してもよい。サーバの学習モデルに対して入力データを提供してもよい。こうしたアプローチにより、限られた数の蓄電モジュールから、学習モデルに対して倍数的に入力データを提供できる。すなわち、学習のためのビッグデータを効率良く用意できる。
(第2実施形態)
図9は、蓄電システム101の構成例を示すブロック図である。蓄電システム101は、複数の蓄電セルを直列に接続した蓄電モジュール60と、複数の蓄電モジュール60を直列に接続したバンク4と、複数のバンク4を並列に接続したドメインとの階層構造を有する。図9に示す蓄電システム101は一つのドメインを構成している。
図9は、蓄電システム101の構成例を示すブロック図である。蓄電システム101は、複数の蓄電セルを直列に接続した蓄電モジュール60と、複数の蓄電モジュール60を直列に接続したバンク4と、複数のバンク4を並列に接続したドメインとの階層構造を有する。図9に示す蓄電システム101は一つのドメインを構成している。
蓄電システム101は、パワーコンディショナPに接続されている。複数のバンク4の夫々が、電力線42を介してパワーコンディショナPに接続されている。パワーコンディショナPを通じてバンク4へ電力が供給され、バンク4が充電される。また、バンク4から放電された電力は、パワーコンディショナPを通じて外部へ出力される。例えば、パワーコンディショナPは、発電システム及び/又は送電システムに接続されている。
夫々のバンク4は、開閉器41を備えている。開閉器41は、直列に接続された複数の蓄電モジュール60と電力線42との間の接続及び切断を行う。開閉器41が閉じた場合に複数の蓄電モジュール60と電力線42とが接続され、開閉器41が開いた場合に複数の蓄電モジュール60と電力線42とが切断される。複数の蓄電モジュール60と電力線42とが接続された状態で、パワーコンディショナP、電力線42及び開閉器41を通じて、夫々の蓄電モジュール60で充電又は放電、即ち通電が行われる。
夫々のバンク4は、複数の蓄電モジュール60と、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)50とを備えている。夫々の蓄電モジュール60は、制御基板(CMU:Cell Monitoring Unit)70を備えている。夫々の蓄電モジュール60に備えられた制御基板70は、電池管理装置50に接続されている。電池管理装置50は、夫々の制御基板70との間で通信を行うことができる。電池管理装置50は、電力線42とは別の経路(図示せず)で電力を供給されており、開閉器41の状態によらずに動作することが可能である。
蓄電システム101は、管理装置Mを備えている。管理装置Mは、ドメインに属する蓄電素子を管理するBMUである。夫々のバンク4に備えられた電池管理装置50は、通信線43を介して管理装置Mに接続されている。通信デバイス1は、管理装置M及び/又はパワーコンディショナPに接続されている。通信デバイス1は、管理装置Mに接続される通信デバイスと、パワーコンディショナPに接続される通信デバイスとを有してもよい。電池管理装置50は、管理装置Mとの間で情報の送受信を行う。管理装置Mは、複数の電池管理装置50からの情報を集約し、通信デバイス1へ出力する。
図10は、蓄電モジュール60の構成例を示すブロック図である。蓄電モジュール60が備える制御基板70は、均衡回路(バランサ)71、駆動部73、電圧取得部74、制御部75、記憶部76、及び通信部77を含んでいる。蓄電モジュール60が備える複数の蓄電セル61a~61eは、直列に接続されている。図10では、便宜上、直列接続された5個の蓄電セルを示しているが、蓄電モジュール60を構成する蓄電セルの数は5に限定されるものではない。また、蓄電モジュール60は、他の蓄電セルに並列に接続された蓄電セルを含んでいてもよい。複数の蓄電セル61a~61eは、他の蓄電モジュール60に含まれる蓄電セルに直列に電気的接続され、開閉器41に電気的接続される。
均衡回路71は、蓄電セル61aに並列に接続される、抵抗71aとスイッチ72aとの直列回路、蓄電セル61bに並列に接続される、抵抗71bとスイッチ72bとの直列回路、蓄電セル61cに並列に接続される、抵抗71cとスイッチ72cとの直列回路、蓄電セル61dに並列に接続される、抵抗71dとスイッチ72dとの直列回路、及び蓄電セル61eに並列に接続される、抵抗71eとスイッチ72eとの直列回路を備える。スイッチ72a~72eには、FET(Field Effect Transistor)等のスイッチング素子、又はリレー等のスイッチング回路を用いてもよい。
駆動部73は、スイッチ72a~72eがオン又はオフするように駆動する。駆動部73は、スイッチ72a~72eがFETである場合、FETのゲートにゲート信号を出力して、FETをオン・オフすることができる。電圧取得部74は、蓄電セル61a~61e夫々の電圧を取得する。記憶部76は、所定の閾値電圧を記憶する。
制御部75は、電圧取得部74で取得した各蓄電セル61a~61eの電圧から最大電圧と最小電圧とを特定する。制御部75は、最大電圧と最小電圧との電圧差が閾値電圧以上となった場合、最大電圧の蓄電セルに並列に接続されたスイッチをオンにすることにより、抵抗を介して当該蓄電セルを放電させる。これにより、当該蓄電セルの電圧を下げて、蓄電セル61a~61eの間の電圧を均等化する。
蓄電セル61a~61eの中にSOCが他よりも低い蓄電セルがあった場合、この蓄電セルの電圧は他の蓄電セルよりも低くなる。均衡回路71の動作により、他の蓄電セルは放電し、他の蓄電セルのSOC及び電圧は低下する。このようにして、蓄電モジュール60に含まれる複数の蓄電セルの電圧及びSOCが均等化される。均衡回路71、駆動部73、電圧取得部74、制御部75及び記憶部76は、均等化部に対応する。
通信部77は、電池管理装置50との間で、例えば、シリアル通信を行う機能を有する。制御部75は、通信部77に、電圧取得部74が取得した蓄電セル61a~61e夫々の電圧を示す情報を電池管理装置50へ送信させる。
図11は、均衡回路71が動作する状態での蓄電セルの電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。横軸は蓄電セルを無通電の状態で放置した時間を示し、縦軸は蓄電セルの電圧を示す。電圧は、OCV(Open Circuit Voltage)であってもよい。劣化の進行が速い劣化蓄電セルの電圧を三角印で示し、劣化の進行速度が許容範囲内である正常な蓄電セルの電圧を丸印で示している。劣化蓄電セルの電圧はより早く低下し、正常な蓄電セルの電圧との間に差が発生する。時間経過に従って、電圧差は拡大し、閾値電圧に達する。図11には、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの電圧差が閾値電圧に達した時点を破線で示している。図11には、均衡回路71が動作しない状態での正常な蓄電セルの電圧の時間変化を破線丸印で示している。
図11に示すように、複数の蓄電セルの電圧が均等化されることにより、正常な蓄電セルの電圧は、均衡回路71が動作しない場合に比べて低下し、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの電圧差が小さくなる。時間が経過しても、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの電圧差は拡大し難い。このため、均衡回路71が動作する状態では、電圧の時間変化に基づいて劣化蓄電セルを検出することが難しいと予想される。逆に、均衡回路71が動作しない状態では、時間経過に従って、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの電圧差が拡大する。このため、電圧の時間変化に基づいて劣化蓄電セルを検出し易いと予想される。
図12は、電池管理装置50及び管理装置Mの機能構成例を示すブロック図である。電池管理装置50は、制御部51、第1通信部52及び第2通信部53を備える。制御部51は、CPUを用いたプロセッサである。第1通信部52は、バンク4内の複数の制御基板70に接続されている。第1通信部52は、制御基板70から送信された情報を受信する。第2通信部53は、通信線43を介して管理装置Mに接続されている。制御部51は、第2通信部53に、複数の制御基板70から受信した情報を管理装置Mへ送信させる。
管理装置Mは、コンピュータを用いて構成されている。管理装置Mは、制御部401、第1通信部402及び第2通信部403を備える。制御部401は、CPUを用いたプロセッサである。第1通信部402は、複数の電池管理装置50に接続されている。第1通信部402は、電池管理装置50から送信された情報を受信する。第2通信部403は、通信デバイス1に接続されている。制御部401は、第2通信部403に、複数の電池管理装置50から受信した情報を通信デバイス1へ送信させる。通信デバイス1は、管理装置Mから受信した情報をサーバ装置2へ送信する。即ち、管理装置Mは通信デバイス1を介して情報をサーバ装置2へ送信し、電池管理装置50は、管理装置M及び通信デバイス1を介して情報をサーバ装置2へ送信する。
次に、本実施形態に係る劣化判定方法を説明する。サーバ装置2は、劣化判定装置として機能する。学習モデル23は、蓄電セルの電圧の時間変化から劣化蓄電セルの有無を判定するために、機械学習を行う。例えば、機械学習はサーバ装置2で実行される。
直列接続された複数の蓄電セルの充電状態がほぼ同一の状態から、電圧の取得が行われる。このとき、バンク4の開閉器41が開き、均衡回路71が動作しない状態で、夫々の蓄電セルの電圧が電圧取得部74で取得され、取得された電圧が電池管理装置50、管理装置M及び通信デバイス1を介して送信される。夫々のバンク4に備えられた電池管理装置50は、通信線43を介して管理装置Mに接続されている。複数の蓄電セルの夫々の電圧の時間変化は、例えば、サーバ装置2の記憶部21に記憶される。
図13は、電圧の均等化が行われない状態での蓄電セルの電圧の時間変化を模式的に示すグラフである。横軸は蓄電セルを無通電の状態で放置した時間を示し、縦軸は蓄電セルの電圧を示す。電圧は、OCVであってもよい。劣化蓄電セルの電圧を三角印で示し、劣化の進行速度が許容範囲内である正常な蓄電セルの電圧を丸印で示している。劣化蓄電セルは、正常な蓄電セルに比較して劣化の進行が速い蓄電セルである。劣化蓄電セルの電圧はより早く低下し、正常な蓄電セルの電圧との間に差が発生する。図11に示す電圧の均等化が行われた状態での電圧の時間変化と異なり、時間経過に従って、正常な蓄電セルと劣化蓄電セルとの電圧差は拡大し続ける。
ある程度の長さの時間が経過した後では、正常な蓄電セルと劣化蓄電セルとの電圧差は顕著であるので、蓄電セルの電圧に基づいて当該蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することが可能である。例えば、通電が行われずに所定時間が経過した後の電圧が所定の閾値未満である場合に、蓄電セルが劣化蓄電セルであると判定してもよい。通電が行われずに所定時間が経過した後の電圧の初期電圧に対する比率が閾値未満である場合に、蓄電セルが劣化蓄電セルであると判定してもよい。電圧の時間変化を一次関数で近似し、時間に対する電圧の変化率の絶対値が閾値を超過する場合に、蓄電セルが劣化蓄電セルであると判定してもよい。複数の蓄電セルの中で、通電が行われずに所定時間が経過した後の電圧がより低い方の所定数の蓄電セルを、劣化蓄電セルであると判定してもよい。
電圧の時間変化が取得された複数の蓄電セルの夫々について、劣化蓄電セルであるか否かの判定は人が行ってもよく、コンピュータで行われてもよい。例えば、サーバ装置2の制御部20は、サーバプログラム2Pに従って、記憶部21に記憶された複数の蓄電セルの夫々の電圧の時間変化に基づいて、夫々の蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する。判定により、夫々の蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かが特定される。
複数の蓄電セルの夫々について電圧の時間変化と当該蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを特定した結果とを対応付けた教師データが、作成される。教師データは、例えば、サーバ装置2の記憶部21に記憶される。作成された教師データを用いて、学習モデル23の機械学習が行われる。例えば、サーバ装置2の制御部20は、サーバプログラム2Pに従って、学習モデル23の機械学習を行う。機械学習では、劣化蓄電セルであるか否かが不明な蓄電セルの電圧の時間変化に応じて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することができるように、学習モデル23のパラメータを調整する機械学習を行う。
サーバ装置2で機械学習の処理を実行することにより、学習済みの学習モデル23が得られる。機械学習は、サーバ装置2以外のコンピュータで実行されてもよい。この場合は、機械学習により学習済みの学習モデル23を表す学習データが作成され、作成された学習データがサーバ装置2へ入力される。サーバ装置2は、学習データを記憶部21に記憶することにより、学習済みの学習モデル23を得る。
図14は、劣化蓄電素子の有無を判定する処理の手順を示すフローチャートである。劣化判定装置であるサーバ装置2の制御部20は、サーバプログラム2Pに従って以下の処理を実行する。劣化蓄電素子であるか否かを判定する対象の蓄電素子は、蓄電システム101に含まれる蓄電セルである。制御部20は、蓄電セルが含まれる蓄電モジュール60を、蓄電モジュール60に通電するための電力線42から切断することにより、蓄電モジュール60の通電を停止させる(S1)。例えば、制御部20は、通信部22に、開閉器41を開くための制御信号を、対象の蓄電セルが含まれる蓄電モジュール60の開閉器41へ送信させる。制御信号は、通信ネットワークN、通信デバイス1及び管理装置Mを介して開閉器41へ送信される。開閉器41が開くことにより、複数の蓄電モジュール60と電力線42とが切断され、蓄電モジュール60の通電が行われなくなる。開閉器41が開いたバンク4は、電力線42(主回路)から切り離された状態になる。ステップS1では、制御信号が電池管理装置50へ送信され、制御信号に従って電池管理装置50が開閉器41を開いてもよい。サーバ装置2から制御信号を送信するのではなく、蓄電システム101において独自に開閉器41が開いてもよい。例えば、手動で開閉器41を開いてもよい。ステップS1の処理は通電停止部に対応する。
制御部20は、次に、通電を停止した蓄電モジュール60について、複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止する(S2)。例えば、制御部20は、通信部22に、均衡回路71の動作を停止させるための制御信号を、通信ネットワークN、通信デバイス1、管理装置M及び電池管理装置50を介して制御基板70へ送信させる。制御基板70の制御部75が均衡回路71の動作を停止させることにより、蓄電モジュール60に含まれる複数の蓄電セルの電圧の均等化が停止される。例えば、開閉器41が開いたバンク4に含まれる全ての蓄電モジュール60において、均衡回路71の動作が停止する。ステップS2の処理は均等化停止部に対応する。代替的に、ステップS2は、ステップS1と同時に行われてもよいし、ステップS1より前に行われてもよい。
制御部20は、次に、通電が停止され均衡回路71の動作が停止した蓄電モジュール60に含まれる蓄電セルの電圧の時間変化を取得する(S3)。例えば、制御部20は、通信部22に、蓄電セルの電圧を取得するための制御信号を、対象の蓄電セルが含まれる蓄電モジュール60の制御基板70へ送信させる。制御信号は、通信ネットワークN、通信デバイス1、管理装置M及び電池管理装置50を介して制御基板70へ送信される。制御基板70では、最初、蓄電モジュール60に含まれる複数の蓄電セル61a~61eの充電状態がほぼ同一の状態で、蓄電セル61a~61e夫々の電圧を取得する。引き続き、電圧取得部74は、蓄電セル61a~61e夫々の電圧を繰り返し取得する。電圧取得部74が取得する電圧はOCVであってもよい。制御部75は、通信部77に、取得した電圧を示す情報を順次送信させる。電圧を示す情報は、電池管理装置50、管理装置M、通信デバイス1及び通信ネットワークNを介してサーバ装置2へ順次送信される。サーバ装置2は、蓄電セルの電圧を示す情報を通信部22で受信し、制御部20は、受信した情報を記憶部21に記憶させる。時間の経過に従って、蓄電セルの電圧を示す情報は順次受信され、記憶される。代替的に、時間の経過に従う蓄電セルの電圧を示す情報が、一括送信及び一括受信されてもよい。このようにして、蓄電セルの電圧の時間変化が取得される。例えば、開閉器41が開いたバンク4に含まれる全ての蓄電セルについて、電圧の時間変化が取得される。ステップS3の処理は取得部に対応する。
制御部20は、次に、蓄電セルの電圧の時間変化を示す情報を記憶部21から読み出して学習モデル23に提供し、学習モデル23は、蓄電セルの電圧の時間変化に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する(S4)。学習モデル23は、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの電圧の時間変化の違いを既に学習しているので、蓄電セルの電圧の時間変化に応じて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することができる。学習モデル23は、教師データを作成するために蓄電セルの電圧の時間変化を取得した期間に比べて、より短い期間の電圧の時間変化に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定してもよい。ステップS4の処理は、判定部に対応する。
制御部20は、次に、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かの判定結果を出力する(S5)。例えば、制御部20は、通信部22に、判定結果を示す情報を、通信ネットワークNを介してクライアント装置3へ送信させる。クライアント装置3は、判定結果を示す情報を通信部32で受信し、制御部30は、受信した情報に基づいて、表示部33に判定結果を表示させる。例えば、夫々の蓄電セルには識別情報が付与されており、識別情報と、識別情報により識別される蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを示す情報とが表示部33に表示される。蓄電システムの管理者は、出力された判定結果を確認することにより、何れの蓄電セルが劣化蓄電セルであるかを知ることができる。以上で、劣化蓄電セル(劣化蓄電素子)の有無を判定する処理は終了する。
劣化蓄電セルの有無を判定する処理が終了した後、劣化蓄電セルであると判定された蓄電セルを含んだ蓄電モジュール60は、バンク4から取り外される。例えば、蓄電モジュール60は、新しい蓄電モジュール60と交換されてもよい。バンク4では、取り外された蓄電モジュール60以外の複数の蓄電モジュール60が接続されてもよい。判定の対象となったバンク4では、判定の処理の後、開閉器41が閉じ、夫々の蓄電モジュール60は均衡回路71の動作を可能にし、バンク4の運用再開が可能となる。
蓄電システム101に含まれる複数のバンク4の中の一部のバンク4について、劣化蓄電セルの有無の判定を行い、劣化蓄電セルの有無の判定が終了した後に、蓄電システム101に含まれる他のバンク4について劣化蓄電セルの有無の判定を行ってもよい。一度に判定が行われるバンク4の数は単数であってもよく複数であってもよい。このように、夫々のバンク4について劣化蓄電セルの有無の判定を順次的に行うことにより、蓄電システム101全体の運用を停止することなく、即ち蓄電システム101の稼働を継続しながら、蓄電システム101の予防保全を行うことができる。
以上詳述した如く、本実施形態においては、蓄電モジュール60の通電を停止し、複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止した状態で、蓄電セルの電圧の時間変化を取得し、電圧の時間変化に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する。蓄電モジュール60の通電停止と蓄電セルの電圧均等化の停止とは、遠隔操作により行われる(通信ネットワーク経由で行われる)。複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止した状態では、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとで電圧の時間変化の差が大きい。このため、蓄電セルの電圧の時間変化に基づいて、従来よりも容易に蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することができ、容易に劣化蓄電セルを検出することができる。また、容易に蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定できるので、従来の方法で劣化蓄電セルであると判定されていた蓄電セルよりも劣化の度合いが小さい蓄電セルについても、劣化蓄電セルであることを判定できる。従って、従来よりも早期に、劣化蓄電セルを検出することができる。劣化蓄電セルを早期に検出できるので、蓄電システム101の性能が著しく低下する前に、劣化蓄電セルを取り除くことが可能となり、バンク4又は蓄電システム101を停止する時間を短くすることが可能となる。
本実施形態においては、教師あり学習を用いる学習モデル23により、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する。蓄電セルの電圧の時間変化と、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを特定した結果とを教師データとすることで、蓄電セルの電圧の時間変化から蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する学習モデル23を学習させることができる。学習モデル23を利用することにより、短い期間の電圧の時間変化に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定できるようになる。このため、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かの判定を行うためにバンク4又は蓄電システム101を停止する時間を短くすることが可能となる。
(実施形態3)
本実施形態においては、蓄電セルの動作履歴を用いて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かの判定を行う。図15は、電池管理装置50及び管理装置Mの機能構成例を示すブロック図である。制御基板70は、電流取得部78及び温度取得部79を更に含んでいる。電流取得部78は、蓄電モジュール60に含まれる複数の蓄電セルに直列に流れる電流を逐次取得する。温度取得部79は、温度センサを用いて、蓄電モジュール60内の一又は複数の箇所での温度を逐次取得する。同様に、電圧取得部74は、夫々の蓄電セルの電圧を逐次取得する。
本実施形態においては、蓄電セルの動作履歴を用いて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かの判定を行う。図15は、電池管理装置50及び管理装置Mの機能構成例を示すブロック図である。制御基板70は、電流取得部78及び温度取得部79を更に含んでいる。電流取得部78は、蓄電モジュール60に含まれる複数の蓄電セルに直列に流れる電流を逐次取得する。温度取得部79は、温度センサを用いて、蓄電モジュール60内の一又は複数の箇所での温度を逐次取得する。同様に、電圧取得部74は、夫々の蓄電セルの電圧を逐次取得する。
蓄電モジュール60の動作中に、制御部75は、電圧取得部74が取得した電圧、電流取得部78が取得した電流、及び温度取得部79が取得した温度を示す情報を、通信部77に電池管理装置50へ逐次送信させる。電圧、電流及び温度を示す情報は、電池管理装置50、管理装置M、通信デバイス1及び通信ネットワークNを介して、サーバ装置2へ送信される。サーバ装置2は、電圧、電流及び温度を示す情報を通信部22で受信し、制御部20は、電圧、電流及び温度を示す情報を記憶部21に記憶させる。蓄電システム101及び劣化判定システム100のその他の構成は、実施形態1又は2と同様である。
サーバ装置2では、時間の経過に従って、蓄電セルの電圧、電流及び温度を示す情報が順次受信され、記憶される。電圧、電流及び温度を示す情報は、夫々の蓄電セルについて記憶される。このようにして、蓄電セルの動作履歴が取得される。
複数の蓄電セルの夫々について電圧の時間変化と動作履歴と当該蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを特定した結果とを対応付けた教師データが、作成される。作成された教師データを用いて、学習モデル23の機械学習が行われる。蓄電セルの挙動は、蓄電セルの動作履歴に応じて異なる。例えば、充電及び放電を高頻度で繰り返した場合、蓄電セルの劣化が激しくなり、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの差が大きくなる。機械学習では、劣化蓄電セルであるか否かが不明な蓄電セルの電圧の時間変化と動作履歴とに応じて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することができるように、学習モデル23のパラメータを調整する機械学習を行う。
本実施形態に係る劣化判定システム100は、実施形態2と同様に、図14のフローチャートに示すように、劣化蓄電セルの有無を判定する処理を実行する。ステップS4では、制御部20は、蓄電セルの電圧の時間変化を示す情報及び蓄電セルの動作履歴を示す情報を記憶部21から読み出して学習モデル23に提供する。学習モデル23は、蓄電セルの電圧の時間変化及び動作履歴に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する。学習モデル23は、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとの電圧の時間変化及び動作履歴の違いを既に学習しているので、蓄電セルの電圧の時間変化及び動作履歴に応じて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することができる。
以上のように、本実施形態においては、蓄電モジュール60の通電を停止し、複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止した状態で、蓄電セルの電圧の時間変化を取得する。電圧の時間変化及び動作履歴に基づいて、学習モデル23により、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する。動作履歴に応じて蓄電セルの挙動は異なるものの、蓄電セルの電圧の時間変化と動作履歴と、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを特定した結果とを教師データとすることで、蓄電セルの電圧の時間変化及び動作履歴から蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する学習モデル23を学習させることができる。学習モデル23を利用することにより、電圧の時間変化及び動作履歴に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定することが可能である。動作履歴がどのような蓄電セルであっても、劣化蓄電セルであるか否かを容易に判定できる。従って、動作履歴の異なる多数の蓄電セルの中からでも、容易に劣化蓄電セルを検出することができる。また、実施形態1と同様に、従来よりも早期に、劣化蓄電セルを検出することができる。
(実施形態4)
本実施形態では、電池管理装置50が劣化判定装置として機能する。図16は、電池管理装置50の機能構成例を示すブロック図である。電池管理装置50は、学習モデル54及び記憶部55を更に備えている。学習モデル54は、実施形態1又は2における学習モデル23と同様の動作を行う。記憶部55は、ハードディスク又は不揮発性メモリである。本実施形態では、サーバ装置2は学習モデル23を備えていなくてもよい。蓄電システム101及び劣化判定システム100のその他の構成は、実施形態1又は2と同様である。
本実施形態では、電池管理装置50が劣化判定装置として機能する。図16は、電池管理装置50の機能構成例を示すブロック図である。電池管理装置50は、学習モデル54及び記憶部55を更に備えている。学習モデル54は、実施形態1又は2における学習モデル23と同様の動作を行う。記憶部55は、ハードディスク又は不揮発性メモリである。本実施形態では、サーバ装置2は学習モデル23を備えていなくてもよい。蓄電システム101及び劣化判定システム100のその他の構成は、実施形態1又は2と同様である。
実施形態1又は2における学習モデル54の機械学習と同様に、学習モデル54の機械学習が行われる。機械学習は、電池管理装置50で行われてもよい。代替的に、他のコンピュータで実行されてもよい。この場合、機械学習により学習済みの学習モデル23を表す学習データが作成され、作成された学習データが電池管理装置50へ入力され、電池管理装置50は、学習データを記憶部55に記憶することにより、学習済みの学習モデル54を得る。
本実施形態に係る劣化判定システム100は、実施形態2又は3と同様に、図14のフローチャートに示すように、劣化蓄電セルの有無を判定する処理を実行する。劣化判定装置としての動作を、電池管理装置50が実行する。電池管理装置50は、開閉器41を開くことにより、蓄電モジュール60の通電を停止させ(S1)、制御基板70に均衡回路71の動作を停止させることにより、複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止する(S2)。電池管理装置50は、制御基板70から送信される情報を第1通信部52で受信し、記憶部55で記憶することにより、蓄電セルの電圧の時間変化を取得する(S3)。学習モデル54は、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する(S4)。また、電池管理装置50は、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かの判定結果を出力する(S5)。例えば、電池管理装置50は、判定結果を示す情報を、管理装置M、通信デバイス1及び通信ネットワークNを介してクライアント装置3へ送信する。以上で、劣化蓄電セルの有無を判定する処理は終了する。
本実施形態においても、実施形態2又は3と同様に、蓄電セルの電圧の時間変化に基づいて、蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを容易に判定することが可能である。また、従来よりも早期に、劣化蓄電セルを検出することができる。劣化判定システム100において電池管理装置50に代えて、管理装置Mが劣化判定装置として機能する形態であってもよい。
実施形態2~4においては、学習モデルを用いて劣化蓄電セルの有無を判定する。代替的に、劣化判定システム100は、学習モデルを用いずに、劣化蓄電セルの有無を判定してもよい。この形態では、劣化判定装置は、蓄電モジュール60の通電を停止し、複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止した状態で、蓄電セルの電圧の時間変化を取得し、電圧の時間変化に応じて蓄電セルが劣化蓄電セルであるか否かを判定する。蓄電モジュール60の通電停止と蓄電セルの電圧均等化の停止とは、遠隔操作により行われる(通信ネットワーク経由で行われる)ことが好ましい。複数の蓄電セルの電圧の均等化を停止した状態では、劣化蓄電セルと正常な蓄電セルとで電圧の時間変化の差が大きいので、学習モデルを用いずとも、劣化蓄電セルの有無を判定することは可能である。
実施形態2~4においては、均衡回路71を用いて複数の蓄電セルの電圧の均等化を行う。代替的に、制御基板70は、均衡回路71を用いる方法以外の方法で電圧の均等化を行ってもよい。例えば、制御基板70は、電圧の高い蓄電セルを放電させ、電圧の低い蓄電セルを充電させることによって、電圧の均等化を行ってもよい。実施形態1~3においては、劣化蓄電素子であるか否かの判定を行う対象の蓄電素子が蓄電セルである。代替的に、劣化判定システム100は、蓄電モジュール60を、判定の対象の蓄電素子とし、バンク4を蓄電素子ユニットとしてもよい。実施形態2~4においては、蓄電システム101は複数のバンク4を備える。代替的に、蓄電システム101は単数のバンク4から構成されていてもよい。
以上のように、劣化判定方法は、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止し、前記複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止し、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得し、取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する。劣化判定方法は、コンピュータプログラムによって実施されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータに、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止する処理と、前記複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止する処理と、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得する処理と、取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する処理とを実行させてもよい。
劣化判定方法では、教師あり学習を用いる学習モデルによって、前記複数の蓄電素子について、通電が行われず電圧の均等化が停止された状態での電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子であるか否かを判定する。この劣化判定方法は、コンピュータプログラムによって実施されてもよい。
劣化判定方法では、通電が行われず電圧の均等化が行われない状態での蓄電素子の電圧の時間変化と、当該蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを特定した結果とを教師データとして、前記学習モデルの機械学習を行う。この劣化判定方法は、コンピュータプログラムによって実施されてもよい。
劣化判定方法では、前記複数の蓄電素子の動作履歴を取得し、教師あり学習を用いる学習モデルによって、前記複数の蓄電素子について、通電が行われず電圧の均等化が停止された状態での電圧の時間変化及び前記動作履歴に基づいて、劣化蓄電素子であるか否かを判定する。この劣化判定方法は、コンピュータプログラムによって実施されてもよい。
劣化判定方法では、通電が行われず電圧の均等化が行われない状態での蓄電素子の電圧の時間変化と、当該蓄電素子の動作履歴と、当該蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを特定した結果とを教師データとして、前記学習モデルの機械学習を行う。この劣化判定方法は、コンピュータプログラムによって実施されてもよい。
劣化判定方法では、並列接続された複数の蓄電素子ユニットの中の一部の蓄電素子ユニットについて、劣化蓄電素子の有無を判定し、前記一部の蓄電素子ユニットについての劣化蓄電素子の有無の判定が終了した後、前記複数の蓄電素子ユニットの中の他の蓄電素子ユニットについて、劣化蓄電素子の有無を判定する。この劣化判定方法は、コンピュータプログラムによって実施されてもよい。
劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する劣化判定装置は、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止する通電停止部と、前記複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止する均等化停止部と、前記通電停止部が前記蓄電素子ユニットの通電を停止し、前記均等化停止部が電圧の均等化を停止した状態で、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得する取得部と、取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子の有無を判定する判定部とを備える。劣化判定装置は、蓄電システム101等の蓄電素子ユニットの近傍に設けられる電池管理装置50又は制御基板70により実施されてもよい。劣化判定装置は、電池管理装置50と制御基板70とにより実施されてもよい。劣化判定装置は、蓄電素子ユニットと通信ネットワーク接続されるサーバ装置2を用いて実施されてもよい。
劣化判定装置では、前記判定部は、教師あり学習を用いる学習モデルによって、前記複数の蓄電素子について、通電が停止され電圧の均等化が停止された状態での電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子であるか否かを判定する。
劣化判定システムは、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットと、前記蓄電素子ユニットに通電するための電線を前記蓄電素子ユニットに対して接続及び切断する開閉器と、前記複数の蓄電素子の電圧を均等化させる均等化部と、劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する劣化判定装置とを備える。前記劣化判定装置は、前記均等化部の動作を停止する均等化停止部と、前記開閉器が前記蓄電素子ユニットを前記電線から切断し、前記均等化停止部が前記均等化部の動作を停止した状態で、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得する取得部と、取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子の有無を判定する判定部とを有する。
上記構成によれば、複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止し、複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止した状態で、蓄電素子の電圧の時間変化を取得し、電圧の時間変化に基づいて、蓄電素子が劣化の進行の速い劣化蓄電素子であるか否かを判定する。複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止した状態では、劣化蓄電素子と正常な蓄電素子とで電圧の時間変化の差が大きい。このため、蓄電素子の電圧の時間変化に基づいて、容易に蓄電素子が劣化蓄電セルであるか否かを判定することができる。
上記構成によれば、教師あり学習を用いる学習モデルにより、蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定する。蓄電素子の電圧の時間変化と、蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを特定した結果とを教師データとすることで、蓄電素子の電圧の時間変化から蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定できる学習モデルを学習させることができる。学習モデルを利用することにより、短い期間の電圧の時間変化に基づいて、蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定することができるようになる。
上記構成によれば、蓄電素子の電圧の時間変化及び動作履歴に基づいて、学習モデルにより、蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定する。動作履歴に応じて蓄電素子の挙動は異なるものの、蓄電素子の電圧の時間変化と動作履歴と蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを特定した結果とを教師データとすることで、蓄電素子の電圧の時間変化及び動作履歴から蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを判定できる学習モデルを学習させることができる。学習モデルを利用することにより、動作履歴がどのような蓄電素子であっても、劣化蓄電素子であるか否かを容易に判定することができる。
上記構成によれば、複数の蓄電素子ユニットがある場合に、一部の蓄電素子ユニットについて劣化蓄電素子の有無の判定を行い、判定が終了した後に、他の蓄電素子ユニットについて劣化蓄電素子の有無の判定を行う。複数の蓄電素子ユニットを含んだシステムでは、システムの稼働を継続しながら、予防保全を行うことができる。
実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
Claims (20)
- 蓄電素子の監視装置であって、
前記蓄電素子の状態を検知する学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得する取得部と、
前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更する変更部と
を備える監視装置。 - 前記変更部は、
前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記均衡回路が電圧の均衡化を行う際の閾値電圧を大きい値に変更する請求項1に記載の監視装置。 - 前記変更部は、
前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記均衡回路の動作を停止状態に変更する請求項1に記載の監視装置。 - 前記変更部は、
前記学習モデルが前記第一モードである場合、複数の蓄電セルのうち一の蓄電セルを放電して前記複数の蓄電セルの間の電圧差を大きくする請求項1に記載の監視装置。 - 前記変更部は、
前記学習モデルが前記第二モードである場合、前記均衡回路を前記所定状態で動作させる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の監視装置。 - 前記変更部は、
前記学習モデルが前記第二モードである場合、前記均衡回路の動作を前記所定状態から変更する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の監視装置。 - 前記取得部は、
前記学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報をサーバから取得する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の監視装置。 - 蓄電素子の監視方法であって、
前記蓄電素子の状態を検知する学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得し、
前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更する監視方法。 - コンピュータに蓄電素子のための学習モデルを学習させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記学習モデルが第一モード又は第二モードのいずれのモードかの情報を取得させるステップと、
前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記蓄電素子の電圧を均衡化する均衡回路の動作を所定状態から変更させるステップと、
前記蓄電素子の電圧、電流、温度及びSOCの少なくともいずれかを含む入力データを取得させ前記学習モデルに提供させるステップと
を実行させるコンピュータプログラム。 - 前記学習モデルが前記第一モードである場合、前記均衡回路の動作を所定状態としたまま、前記入力データを取得させ前記学習モデルに提供させるステップを前記コンピュータに更に実行させる請求項9に記載のコンピュータプログラム。
- コンピュータに蓄電素子の状態を検知させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータに、
前記蓄電素子の電圧、電流、温度及びSOCの少なくともいずれかを含む入力データを、請求項9又は10に記載のコンピュータプログラムによって学習済みの学習モデルに対して入力させるステップと、
前記蓄電素子の状態を検知させるステップと
を実行させるコンピュータプログラム。 - 複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止し、
前記複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止し、
前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得し、
取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する、ことを備え、
前記通電の停止及び前記均等化の停止を、通信ネットワーク経由で遠隔操作により行う
劣化判定方法。 - 教師あり学習を用いる学習モデルによって、前記複数の蓄電素子について、通電が行われず電圧の均等化が停止された状態での電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子であるか否かを判定する
請求項12に記載の劣化判定方法。 - 通電が行われず電圧の均等化が行われない状態での蓄電素子の電圧の時間変化と、当該蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを特定した結果とを教師データとして、前記学習モデルの機械学習を行う
請求項13に記載の劣化判定方法。 - 前記複数の蓄電素子の動作履歴を取得し、
教師あり学習を用いる学習モデルによって、前記複数の蓄電素子について、通電が行われず電圧の均等化が停止された状態での電圧の時間変化及び前記動作履歴に基づいて、劣化蓄電素子であるか否かを判定する
請求項12に記載の劣化判定方法。 - 通電が行われず電圧の均等化が行われない状態での蓄電素子の電圧の時間変化と、当該蓄電素子の動作履歴と、当該蓄電素子が劣化蓄電素子であるか否かを特定した結果とを教師データとして、前記学習モデルの機械学習を行う
請求項15に記載の劣化判定方法。 - 並列接続された複数の蓄電素子ユニットの中の一部の蓄電素子ユニットについて、劣化蓄電素子の有無を判定し、
前記一部の蓄電素子ユニットについての劣化蓄電素子の有無の判定が終了した後、前記複数の蓄電素子ユニットの中の他の蓄電素子ユニットについて、劣化蓄電素子の有無を判定する
請求項12から請求項16のいずれか一項に記載の劣化判定方法。 - 劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する劣化判定装置において、
複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットの通電を停止する通電停止部と、
前記複数の蓄電素子の電圧の均等化を停止する均等化停止部と、
前記通電停止部が前記蓄電素子ユニットの通電を停止し、前記均等化停止部が電圧の均等化を停止した状態で、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得する取得部と、
取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子の有無を判定する判定部と
を備える劣化判定装置。 - 前記判定部は、教師あり学習を用いる学習モデルによって、前記複数の蓄電素子について、通電が停止され電圧の均等化が停止された状態での電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子であるか否かを判定する
請求項18に記載の劣化判定装置。 - 複数の蓄電素子を含む蓄電素子ユニットと、
前記蓄電素子ユニットに通電するための電線を前記蓄電素子ユニットに対して接続及び切断する開閉器と、
前記複数の蓄電素子の電圧を均等化させる均等化部と、
劣化の進行が速い劣化蓄電素子の有無を判定する劣化判定装置とを備え、
前記劣化判定装置は、
前記均等化部の動作を停止する均等化停止部と、
前記開閉器が前記蓄電素子ユニットを前記電線から切断し、前記均等化停止部が前記均等化部の動作を停止した状態で、前記複数の蓄電素子の電圧の時間変化を取得する取得部と、
取得した電圧の時間変化に基づいて、劣化蓄電素子の有無を判定する判定部と
を有する劣化判定システム。
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