JP7722096B2 - 情報処理装置及び情報処理方法 - Google Patents

情報処理装置及び情報処理方法

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Description

本発明は、情報処理装置及び情報処理方法に関する。
従来、車両の電源として鉛蓄電池が使用されてきたが、近年では、車両のパワートレインも、ガソリン車のみならず、HEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド自動車)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle:プラグインハイブリッド自動車)及びEV(Electric Vehicle:電気自動車)など多様化している。例えば、車両の電源であった鉛蓄電池が、リチウムイオン電池に置き換えられている場合がある。
車両に搭載された蓄電池は、車両の走行によって充放電を繰り返すが、蓄電池は、充放電を繰り返すことで劣化(例えば、容量劣化)が進行することが知られている。容量劣化を推定する方法としては、例えば、内部抵抗推定法や実容量推定法など種々の方法が考えられる。特許文献1には、車両用蓄電池の内部抵抗を算出して蓄電池の劣化度を推定する方法が開示されている。
特開2013-142561号公報
個々の車両に適した個別の劣化推定方法を用いることは可能であるが、多様なパワートレインに対応して共通に蓄電素子の劣化推定を行う手法は確立されていない。
本発明は、多様化する車両システムに対して共通して蓄電素子の劣化を推定できる情報処理装置及び情報処理方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る情報処理装置は、複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶する記憶部と、車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得する取得部と、取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出する類似度算出部と、取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する推定部と、推定した劣化指標を前記車両へ送信する送信部とを備える。
本発明によれば、多様化する車両システムに対して共通して蓄電素子の劣化を推定できる。
情報処理システムの構成を示す図である。 サーバの構成を示す図である。 蓄電素子DBの構成を示す図である。 温度の時系列データの例を示す図である。 温度ヒストグラムの例を示す図である。 温度履歴を用いた類似度の算出例を示す図である。 SOCの時系列データの例を示す図である。 SOC及び充放電電流の時系列データの例を示す図である。 重み付け算出の例を示す図である。 学習モデルの構成の例を示す図である。 学習モデルの構成の例を示す図である。 推定部による劣化指標の推定例を示す図である。 サーバの処理手順を示すフロー図である。
(1)情報処理装置は、複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶する記憶部と、車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得する取得部と、取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出する類似度算出部と、取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する推定部と、推定した劣化指標を前記車両へ送信する送信部とを備える。
(12)情報処理方法は、複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶部に記憶し、車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得し、取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出し、取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定し、推定した劣化指標を前記車両へ送信する。
記憶部は、複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶する。履歴データは、蓄電素子の劣化に関連するデータであればよく、例えば、温度履歴、充放電履歴、SOC履歴などを含む。履歴データは、温度、充放電、SOCなどの時系列データでもよく、時系列データに基づいて演算された統計データでもよい。例えば、温度に関しては、温度の時系列データでもよく、温度を区分に分け、区分毎の使用時間を表す統計データでもよい。充放電、SOCについても同様である。複数の車両から当該車両の蓄電素子の履歴データが収集され、記憶部は収集された履歴データを車両(又はBMS(Battery management system))毎に対応付けて記憶する。同一の車両から異なるタイミングに収集された履歴データを記憶してもよい。記憶部により、劣化に関連するビッグデータを構築することができる。
取得部は、車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得する。車両に搭載された蓄電素子は、劣化指標を推定する対象の蓄電素子である。車両は、どのようなパワートレイン(車両システム)を用いるものでもよい。
類似度算出部は、取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出する。類似度を算出する場合、対比する履歴データは、温度履歴、充放電履歴、及びSOC履歴の少なくとも1つを含めばよい。温度履歴、充放電履歴、又はSOC履歴が対比可能であれば、精度よく類似度を算出することができる。例えば、劣化指標を推定する対象の蓄電素子の使用時の温度の推移パターン、充放電パターン(充電期間、充電サイクル、放電期間、放電サイクル、休止期間など)、又はSOCの推移パターンと、類似する各パターンを記憶部に記憶した履歴データ中から検索する。
推定部は、取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する。例えば、推定部は、時点t1から時点tnまでのSOCの推移及び温度の推移に基づいて、時点t1から時点tnまでのSOHの低下(劣化指標)を推定することができる。送信部は、推定部で推定した劣化指標を車両へ送信する。
上述の構成により、車両に搭載された蓄電素子の劣化指標を精度よく推定することができない状況がある場合でも、当該蓄電素子の使用状態を反映する履歴データと類似する履歴データに基づいて推定された劣化指標を当該車両に提供することができ、多様化する車両システムに対して共通して蓄電素子の劣化を推定できる。
(2)前記取得部は、車両に搭載された蓄電素子の劣化指標の信頼度を取得し、前記送信部は、前記推定部で推定した劣化指標の信頼度が、前記取得部で取得した信頼度よりも高い場合、推定した劣化指標を前記車両へ送信してもよい。
劣化指標の信頼度は、車両のパワートレインと当該車両の蓄電素子の劣化推定方法との適合性に依存する。例えば、内部抵抗推定推定法は、クランキング時の電流が大きい場合には、精度は良いと考えられるが、エンジンを搭載しない車両の蓄電素子や補機用バッテリなどの場合には、精度は良くないと考えられる。推定部で推定した劣化指標の信頼度が、車両に搭載された蓄電素子の劣化指標の信頼度よりも高い場合、推定した劣化指標を車両へ送信することにより、より高精度の劣化指標を車両に提供することができる。
(3)前記記憶部は、複数の蓄電素子それぞれの劣化指標の信頼度を記憶し、算出した類似度及び記憶した信頼度に基づいて重み付けを算出する重み付け算出部と、算出した重み付けに基づいて、前記複数の蓄電素子の中から蓄電素子を選定する選定部とを備え、前記推定部は、選定した蓄電素子の履歴データに基づいて劣化指標を推定してもよい。
例えば、類似度をSとし、信頼度をRとすると、重み付けWは、W=S×Rで算出する。選定部は、算出した重み付けに基づいて、複数の蓄電素子の中から蓄電素子を選定する。例えば、重み付けWが所定の閾値以上である蓄電素子を選定すればよい。これにより、記憶部に記憶した複数の蓄電素子の中から、履歴データの類似度と、劣化指標の信頼度の両方を考慮して蓄電素子を選定できる。選定する蓄電素子は複数あってもよい。
推定部は、選定した蓄電素子の履歴データに基づいて劣化指標を推定するので、履歴データの類似度と、劣化指標の信頼度の両方を考慮して劣化指標を推定できる。
(4)前記類似度算出部は、取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子と同一範囲の使用電圧の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出してもよい。
同一範囲の使用電圧は、例えば、12Vのような低圧電圧と、数百Vのような高圧電圧とに区分してもよい。同一範囲の使用電圧に限定することにより、使用電圧の高低に依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(5)前記類似度算出部は、取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子の活物質の全部又は一部と同一の活物質を有する蓄電素子の履歴データとの類似度を算出してもよい。
活物質の全部又は一部が同一である蓄電素子に限定することにより、活物質の違いに依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(6)前記類似度算出部は、取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子と同一製造者の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出してもよい。
同一製造者の蓄電素子に限定することにより、製造者の違いに依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(7)前記記憶部は、複数の蓄電素子それぞれの使用地域に関連する位置データを記憶し、前記取得部は、前記車両の使用地域に関する位置データを取得し、前記類似度算出部は、取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子の使用地域の全部又は一部と同一の使用地域の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出してもよい。
使用地域は、例えば、1都1道2府43県でもよく、関東地方、近畿地方などの区分けでもよく、都市部、郊外及び山間部などの区分けでもよい。使用地域の全部又は一部が同一の使用地域で使用されている車両の蓄電素子に限定することにより、使用地域の違いに依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(8)前記履歴データは、蓄電素子の温度の区分毎の前記区分での使用時間を含んでもよい。
蓄電素子の温度の区分毎の当該区分での使用時間とは、例えば、温度を所定の区分(例えば、5℃、10℃など)に分け、それぞれの温度範囲の中で蓄電素子が使用された時間(頻度)である。車両の使用状態によっては、蓄電素子の温度が異なる場合があり、蓄電素子の劣化に与える影響も異なると考えられる。使用温度パターンが類似する蓄電素子を選定することにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(9)前記履歴データは、蓄電素子のSOCの区分毎の前記区分での使用時間を含んでもよい。
蓄電素子のSOCの区分毎の当該区分での使用時間とは、例えば、SOCを所定の区分(例えば、10%など)に分け、それぞれのSOC範囲の中で蓄電素子が使用された時間(頻度)である。車両の使用状態や車両の種類(例えば、HEV、EVなど)によっては、蓄電素子のSOCの推移が異なる場合があり、蓄電素子の劣化に与える影響も異なると考えられる。SOCの推移パターンが類似する蓄電素子を選定することにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(10)前記履歴データは、蓄電素子のSOCの区分毎の前記区分での累積充放電量を含んでもよい。
蓄電素子のSOCの区分毎の当該区分での累積充放電量とは、例えば、SOCを所定の区分(例えば、10%など)に分け、それぞれのSOC範囲の中での蓄電素子の累積充放電量(Ah)(頻度)である。車両の使用状態や車両の種類(例えば、HEV、EVなど)によっては、蓄電素子のSOCの推移が異なる場合があり、蓄電素子の劣化に与える影響も異なると考えられる。SOCの推移パターンが類似する蓄電素子を選定することにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
(11)前記推定部は、推定した劣化指標又は前記劣化指標の推移に基づいて蓄電素子の将来の劣化推定を予測し、前記送信部は、前記劣化推定の予測を前記車両に送信してもよい。
将来の劣化推定を予測することにより、車両に搭載された蓄電素子の寿命までの残余期間を予測することができ、蓄電素子が使用できなくなる前に蓄電素子の交換を行うことが可能となる。車両に複数の蓄電素子が搭載されている場合には、寿命に近づいている蓄電素子だけを新品と交換することができ、車両の蓄電素子全体としての寿命を延ばすことが可能となる。
以下、図面を参照しながら、情報処理装置及び情報処理方法の実施形態を説明する。
図1は情報処理システムの構成を示す図である。情報処理システムは、情報処理装置としてのサーバ50を備える。サーバ50は、通信ネットワーク1を介して路側装置20と接続されている。車両10には、蓄電素子(蓄電素子)11及びBMS(Battery Management System)12が搭載されている。蓄電素子11は、リチウムイオン電池でもよく、他の二次電池でもよい。車両10は、ガソリン車、HEV(Hybrid Electric Vehicle:ハイブリッド自動車)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle:プラグインハイブリッド自動車)又はEV(Electric Vehicle:電気自動車)のいずれでもよい。
BMS12は、蓄電素子11の電圧、電流、温度などを所定のサンプリング周期で計測して得られた計測データ、これらの計測データに基づく、蓄電素子11の劣化に関連する履歴データ(例えば、温度履歴、充放電履歴、SOC(State of Charge)履歴など)を収集して記憶する記憶部(不図示)を備える。BMS12は、履歴データを用いて蓄電素子11の劣化推定を行うとともに、劣化推定時での推定値の信頼度を決定する。劣化推定は、内部抵抗推定法や実容量推定法など種々の方法を用いることができる。信頼度は、蓄電素子11の状態や劣化推定方法に基づいて、劣化推定を行う都度決定してもよい。信頼度は、例えば、「高」、「中」、「低」の如く表してもよく、5段階の数字で表してもよく、0~100%の範囲内の数値で表してもよい。
BMS12は、計測データ、履歴データ、劣化の推定値及び信頼度を、路側装置20を介してサーバ50に、あるいは直接サーバ50に送信するための通信モジュール(不図示)を備える。具体的には、BMS12は、携帯電話網(例えば、LTE[Long Term Evolution]、4G、5GGなど)を利用して、無線LAN(例えば、WiFiなど)を利用して、あるいはITS(Intelligent Transport System)無線を利用して、蓄電素子データ、蓄電素子ID、BMS IDとともに計測データ、履歴データ、劣化の推定値及び信頼度をサーバ50へ送信してもよい。
車両10は、不図示のECU(Electronic Control Unit)を備える。ECUは、車両10の使用地域に関する位置データを収集し、収集した位置データを、蓄電素子ID、BMSのIDとともにサーバ50へ送信してもよい。位置データは、例えば、車両10の走行履歴でもよい。これにより、車両10(すなわち、蓄電素子11)が存在するエリア(地域)と当該エリアに存在する時間(期間)を特定できる。
図2はサーバ50の構成を示す図である。サーバ50は、車両10に搭載されたBMS12が蓄電素子11の劣化指標を推定すると精度よく劣化指標を推定できない場合に、BMS12に代わって当該車両10に搭載された蓄電素子11の劣化指標を推定する。サーバ50は、制御部51、通信部52、類似度算出部53、推定部54、重み付け算出部55、及び蓄電素子DB56を備える。サーバ50の各部は、複数のサーバに分散してもよい。制御部51は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等で構成される。
通信部52は、通信モジュールを備え、路側装置20を介してBMS12と、あるいは直接BMS12と通信を行うことができる。通信部52は、取得部としての機能を有し、多数の車両10に搭載されたBMS12から、蓄電素子11の計測データ、履歴データ、劣化の推定値及び信頼度を取得する。通信部52は、車両10(すなわち、蓄電素子11)の位置データを取得する。
通信部52を介して多数の車両10から収集された各種データ(蓄電素子11の履歴データ、劣化推定データ、使用地域データ、及び蓄電素子データ)は、ビッグデータとして蓄電素子DB56に記憶される。通信部52は、同一車両10から、異なるタイミングで各種データを取得してもよい。
図3は蓄電素子DB56の構成を示す図である。蓄電素子DB56は、サーバ50が備えてもよいが、サーバ50からアクセス可能な別のデータサーバ等に備える構成でもよい。蓄電素子DB56は、BMS ID(蓄電素子IDでもよい)毎に、蓄電素子11の履歴データ、劣化推定データ、使用地域データ、及び蓄電素子データが対応付けられている。履歴データには、温度履歴、SOC履歴(SOC区間、SOC帯)、充放電履歴などを含めてもよい。履歴データは、温度、充放電、SOCなどの時系列データでもよく、時系列データに基づいて演算された統計データでもよい。劣化推定データには、劣化の推定値履歴、推定値の信頼度履歴、推定日時履歴などを含めてもよい。使用地域データには、蓄電素子11が使用されたエリア情報履歴、エリア情報毎の期間などを含めてもよい。蓄電素子データには、蓄電素子11の製造メーカ、使用電圧、活物質などを含めてもよい。
図3に示すように、BMS ID0001については、温度履歴データ群T0001、SOC区間データ群B0001、SOC帯データ群C0001、充放電履歴データ群D0001、推定値履歴データ群H0001、信頼度履歴データ群R1、推定日時データ群XXO、エリア情報履歴データ群A01、期間データ群OO、製造メーカXYZ、使用電圧12V、活物質X△が記録されている。データ群は、履歴データの中の複数の時点それぞれにおけるデータの集合体を意味する。他のBMS IDについても同様である。蓄電素子DB56により、多数の蓄電素子11の劣化に関連するビッグデータを構築することができる。
蓄電素子DB56は、複数の蓄電素子11それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶している。履歴データは、蓄電素子11の劣化に関連するデータであればよく、例えば、温度履歴、充放電履歴、SOC履歴などを含む。履歴データは、温度、充放電、SOCなどの時系列データでもよく、時系列データに基づいて演算された統計データでもよい。例えば、温度に関しては、温度の時系列データでもよく、温度を区分に分け、区分毎の使用時間を表す統計データでもよい。充放電、SOCについても同様である。複数の車両から当該車両の蓄電素子11の履歴データが収集され、蓄電素子DB56は収集された履歴データを車両(又はBMS(Battery management system))毎に対応付けて記憶している。同一の車両から異なるタイミングに収集された履歴データを記憶してもよい。
通信部52は、車両10から劣化推定対象の蓄電素子11の劣化に関連する履歴データを取得する。取得する履歴データは、既に蓄電素子DB56に記憶されているものではなく、BMS12に代わってサーバ50が劣化指標の推定を行う際に用いるデータである。劣化推定対象の蓄電素子11を搭載する車両10は、どのようなパワートレイン(車両システム)を用いるものでもよい。
類似度算出部53は、車両10から取得した履歴データと蓄電素子DB56に記憶した履歴データとの類似度を算出する。類似度を算出する場合、対比する履歴データは、温度履歴、充放電履歴、及びSOC履歴の少なくとも1つを含めばよい。温度履歴、充放電履歴、又はSOC履歴が対比可能であれば、精度よく類似度を算出することができる。例えば、劣化指標を推定する対象の蓄電素子11の使用時の温度の推移パターン、充放電パターン(充電期間、充電サイクル、放電期間、放電サイクル、休止期間など)、又はSOCの推移パターンと、類似する各パターンを蓄電素子DB56に記憶した履歴データ中から検索してもよい。
推定部54は、車両10から取得した履歴データと類似する、蓄電素子DB56に記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する。例えば、推定部54は、時点t1から時点tnまでのSOCの推移及び温度の推移に基づいて、時点t1でのSOH(State of Health)から時点tnでのSOHの差によりSOHの低下(劣化指標)を推定することができる。時点t1でのSOHは、車両10のBMS12が推定したSOHを用いてもよい。
通信部52は、推定部54で推定した劣化指標を車両10へ送信する。
上述の構成により、車両10に搭載された蓄電素子11の劣化指標を精度よく推定することができない状況がある場合でも、当該蓄電素子11の使用状態を反映する履歴データと類似する履歴データに基づいて推定された劣化指標を当該車両10に提供することができ、多様化する車両システムに対して共通して蓄電素子11の劣化を推定できる。
通信部52は、推定部54で推定した劣化指標の信頼度が、車両10から取得した蓄電素子11の劣化指標の信頼度よりも高い場合、推定部54で推定した劣化指標を当該車両10へ送信してもよい。
劣化指標の信頼度は、車両のパワートレインと当該車両10の蓄電素子11の劣化推定方法との適合性に依存する。例えば、内部抵抗推定推定法は、クランキング時の電流が大きい場合には、精度は良いと考えられるが、エンジンを搭載しない車両の蓄電素子11や補機用バッテリなどの場合には、精度は良くないと考えられる。推定部54で推定した劣化指標の信頼度が、車両10に搭載された蓄電素子11の劣化指標の信頼度よりも高い場合、推定部54で推定した劣化指標を車両10へ送信することにより、より高精度の劣化指標を車両10に提供することができる。
類似度の算出方法について具体的に説明する。以下、温度履歴、SOC履歴、充放電履歴の順で説明する。
図4は温度の時系列データの例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。温度スケールは一例であり、他の温度推移でもよい。温度推移は、1日、3日、1週間、1か月単位、3か月単位、6か月単位、1年単位など種々のスケールを用いてもよい。例えば、時間スケールが、1か月である場合、1か月毎に図4に示すような温度推移が得られる。劣化推定対象の蓄電素子11の温度の時系列データの場合、温度推移の始点は、BMS12が直近に行った劣化推定の時点でもよく、劣化推定の信頼度が比較的高いときの劣化推定の時点でもよい。BMS12が推定した劣化指標がある程度信頼できる時点を始点とすればよい。
図5は温度ヒストグラムの例を示す図である。温度ヒストグラムは、温度の時系列データに基づいて演算された統計値であり、温度履歴でもある。温度ヒストグラムは、劣化推定対象の蓄電素子11の温度の区分毎に当該区分での使用時間(頻度)を示す。図5Aは、温度を5℃の範囲の8個の区間で区切って、各区間における使用時間をヒストグラムとして表している。図5Bは、温度ヒストグラムに基づいて算出される特徴ベクトルを表す。特徴ベクトルは、8個の区間に相当する8個の要素を有し、各要素は頻度である。特徴ベクトルをVで表すと、特徴ベクトルV=(0、7、191、316、166、37、3、0)で表すことができる。特徴ベクトルVは、後述のように正規化してもよい。
図6は温度履歴を用いた類似度の算出例を示す図である。温度履歴を用いた類似度の算出は、車両10から取得した温度履歴と蓄電素子DB56に記憶した温度履歴との類似度を算出する。図5Bに示したように、BMS12(車両10)から送信された温度の時系列データに基づく特徴ベクトルVは、V=(0、7、191、316、166、37、3、0)であり、正規化された特徴ベクトルVは、V′=(0、0.009722、0.265278、0.438889、0.230556、0.051389、0.004167、0)である。一方、蓄電素子DB56に記憶された、正規化された特徴ベクトルVsは、BMS毎に、Vs1=(0、0、0.009722、0.231944、0.45、0.2625、0.045833、0)、Vs2=(0、0.044444、0.197222、0.351389、0.270833、0.122222、0.013889、0)、Vs3=(0、0.198611、0.597222、0.2、0.004167、0、0、0)、…とする。
類似度算出部53は、車両10から取得した温度履歴に基づく特徴ベクトルV′と、蓄電素子DB56に記憶した温度履歴に基づく特徴ベクトルVs1、Vs2、Vs3、…それぞれとの類似度を算出する。類似度の算出は、例えば、特徴ベクトルの各要素の距離(例えば、ユークリッド距離)を用いればよい。距離が近いほど類似度が大きいと判定できる。図6の例では、BMS00002の温度履歴が最も類似していると判定される。
車両の使用状態によっては、蓄電素子の温度が異なる場合があり、蓄電素子の劣化に与える影響も異なると考えられる。蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)の中から、劣化推定対象の蓄電素子11の使用温度パターンと類似する蓄電素子11を選定することにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
図7はSOCの時系列データの例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸はSOCを示す。SOC推移は、1日、3日、1週間、1か月単位、3か月単位、6か月単位、1年単位など種々のスケールを用いてもよい。例えば、時間スケールが、1か月である場合、1か月毎に図7に示すようなSOC推移が得られる。劣化推定対象の蓄電素子11のSOCの時系列データの場合、SOC推移の始点は、BMS12が直近に行った劣化推定の時点でもよく、劣化推定の信頼度が比較的高いときの劣化推定の時点でもよい。BMS12が推定した劣化指標がある程度信頼できる時点を始点とすればよい。
SOC区間ヒストグラムは、SOCの時系列データに基づいて演算された統計値であり、SOC履歴でもある。SOC区間ヒストグラムは、劣化推定対象の蓄電素子11のSOCを所定の区間(例えば、10%の範囲など)に分け、それぞれのSOC区間の中で蓄電素子11が使用された時間(頻度)を示す。図7の場合、SOC区間ヒストグラムに基づいて算出される特徴ベクトルは、10個の区間に相当する10個の要素を有し、各要素は頻度である。類似度の算出は、図6の場合と同様に行うことができる。
車両の使用状態や車両の種類(例えば、HEV、EVなど)によっては、蓄電素子のSOCの推移が異なる場合があり、蓄電素子の劣化に与える影響も異なると考えられる。蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)の中から、劣化推定対象の蓄電素子11のSOCの推移パターンが類似する蓄電素子11を選定することにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
図8はSOC及び充放電電流の時系列データの例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸はSOC及び電流を示す。SOC推移は、1日、3日、1週間、1か月単位、3か月単位、6か月単位、1年単位など種々のスケールを用いてもよい。例えば、時間スケールが、1か月である場合、1か月毎に図8に示すようなSOC推移が得られる。劣化推定対象の蓄電素子11のSOCの時系列データの場合、SOC推移の始点は、BMS12が直近に行った劣化推定の時点でもよく、劣化推定の信頼度が比較的高いときの劣化推定の時点でもよい。BMS12が推定した劣化指標がある程度信頼できる時点を始点とすればよい。
SOC帯ヒストグラムは、SOCの時系列データに基づいて演算された統計値であり、SOC履歴でもある。SOC帯ヒストグラムは、劣化推定対象の蓄電素子11のSOCを所定のSOC帯(例えば、10%の範囲など)に分け、それぞれのSOC帯の中で蓄電素子11の累積充放電量(Ah)を示す。図8の場合、SOC帯ヒストグラムに基づいて算出される特徴ベクトルは、5個のSOC帯に相当する5個の要素を有し、各要素は累積充放電量である。類似度の算出は、図6の場合と同様に行うことができる。
車両の使用状態や車両の種類(例えば、HEV、EVなど)によっては、蓄電素子のSOCの推移が異なる場合があり、蓄電素子の劣化に与える影響も異なると考えられる。蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)の中から、劣化推定対象の蓄電素子11のSOCの推移パターンが類似する蓄電素子11を選定することにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
図示していないが、充放電履歴についても、充放電推移を、例えば、1日、3日、1週間、1か月単位、3か月単位、6か月単位、1年単位など種々のスケールで表すことができる。スケール内において、充電回数、充電期間、放電回数、放電期間、休止回数、休止期間などの各要素を用いて特徴ベクトルを求めてもよい。類似度の算出は、図6の場合と同様に行うことができる。
上述の構成により、蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)の中から、劣化推定対象の蓄電素子11の充放電パターンが類似する蓄電素子11を選定することができる。
類似度を算出する場合に、蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)を所定条件によって、予め絞り込んで検索することができる。以下、検索する際の所定条件について説明する。
類似度算出部53は、車両10から取得した履歴データと、蓄電素子DB56に記憶した複数の蓄電素子11のうち車両10に搭載された蓄電素子11と同一範囲の使用電圧の蓄電素子11の履歴データとの類似度を算出してもよい。同一範囲の使用電圧は、例えば、12Vのような低圧電圧と、数百Vのような高圧電圧とに区分してもよい。同一範囲の使用電圧に限定することにより、使用電圧の高低に依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
類似度算出部53は、車両10から取得した履歴データと、蓄電素子DB56に記憶した複数の蓄電素子11のうち車両10に搭載された蓄電素子11の活物質の全部又は一部が同一の活物質を有する蓄電素子11の履歴データとの類似度を算出してもよい。
正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミ酸化物などのリチウム遷移金属酸化物(Li1+aMeO2 、a≧1、Me:Ni、Mn、Coなどの遷移金属元素を1以上含む)、スピネル型マンガン酸リチウム(LiMe2 4 :Meは少なくともMnを含む1種以上の金属元素)、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸バナジウムリチウムなどのLiを吸蔵放出できる材料が用いられていればよい。これらを2種類以上併用してもよい。
負極活物質は、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン、金属Li、一酸化ケイ素、シリコン又はその合金、スズ又はその合金、バナジン酸リチウム、酸化タングステン、酸化チタン、酸化ニオブなどLiを吸蔵放出できる材料が用いられていればよい。これらを2種類以上併用してもよい。活物質の全部又は一部が同一である蓄電素子に限定することにより、活物質の違いに依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
類似度算出部53は、車両10から取得した履歴データと、蓄電素子DB56に記憶した複数の蓄電素子11のうち車両10に搭載された蓄電素子11と同一製造者の蓄電素子11の履歴データとの類似度を算出してもよい。同一製造者の蓄電素子に限定することにより、製造者の違いに依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
類似度算出部53は、車両10から取得した履歴データと、蓄電素子DB56に記憶した複数の蓄電素子11のうち車両10に搭載された蓄電素子11の使用地域の全部又は一部が同一の使用地域の蓄電素子11の履歴データとの類似度を算出してもよい。使用地域は、例えば、1都1道2府43県でもよく、関東地方、近畿地方などの区分けでもよく、都市部、郊外及び山間部などの区分けでもよい。使用地域の全部又は一部が同一の使用地域で使用されている車両の蓄電素子に限定することにより、使用地域の違いに依拠する蓄電素子特性や劣化の進行状況などが異なる蓄電素子間で類似度を算出してしまうことを抑制できる。これにより、劣化指標の推定精度を高めることができる。
蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)の中から、劣化推定対象の蓄電素子11の履歴データと類似する履歴データを有する蓄電素子11を選定する際の重み付けについて説明する。
重み付け算出部55は、類似度算出部53で算出した類似度及び蓄電素子DB56に記憶した信頼度に基づいて重み付けを算出してもよい。
図9は重み付け算出の例を示す図である。重み付けWは、例えば、W=S×Rで算出してもよい。Sは類似度を示し、Rは劣化推定データの信頼度を示す。図9では、BMS ID0001の蓄電素子11の重み付けW1は、W1=S1×R1で算出されている。S1は類似度算出部53で算出した類似度であり、R1はBMS ID0001の劣化推定データの信頼度である。他のBMS IDについても同様である。
制御部51は、選定部としての機能を有し、重み付け算出部55で算出した重み付けに基づいて、複数の蓄電素子11の中から蓄電素子11を選定してもよい。重み付けWが所定の閾値以上である蓄電素子11を選定すればよい。これにより、蓄電素子DB56に記憶した複数の蓄電素子11の中から、履歴データの類似度と、劣化指標の信頼度の両方を考慮して蓄電素子11を選定できる。選定する蓄電素子11は複数あってもよい。
推定部54は、選定した蓄電素子11の履歴データに基づいて劣化指標を推定してもよい。これにより、履歴データの類似度と、劣化指標の信頼度の両方を考慮して劣化指標を推定できる。
類似度の算出、重み付けの算出は、ニューラルネットワークなどの機械学習を用いてもよい。
図10は学習モデル53aの構成の例を示す図である。学習モデル53aは、深層学習(ディープラーニング)を含むニューラルネットワークモデルであり、入力層、出力層及び複数の中間層から構成されている。図10では、便宜上、2つ中間層を図示しているが、代替的に中間層の層数は3つ以上であってもよい。
入力層、出力層及び中間層には、1つ又は複数のノード(ニューロン)が存在し、各層のノードは、前後の層に存在するノードと一方向に所望の重みで結合されている。入力層のノードの数と同数の成分を有するベクトルが、学習モデル53aの入力データとして与えられる。入力データには、BMS12から送信された履歴データ(車両10から取得した履歴データ)、サーバ50に記憶したBMSのID、及び当該IDの履歴データ(蓄電素子DB56に記憶した履歴データ)などが含まれる。出力データは、当該IDの履歴データの類似度が含まれる。入力データに含まれるBMSのIDの数は複数でもよい。
出力データは、出力層のノードの数(出力層のサイズ)と同じサイズの成分を有するベクトル形式のデータとすることができる。例えば、出力ノードは、複数の類似度それぞれの確率を出力する。複数の類似度は、例えば、90%~100%、80%~90%、70%~80%、…の如く所要の範囲でもよく、あるいは所定の数値(95%、90%、85%、…)でもよい。
学習モデル53aは、例えば、CPU(例えば、複数のプロセッサコアを実装したマルチ・プロセッサなど)、GPU(Graphics Processing Units)、DSP(Digital Signal Processors)、FPGA(Field-Programmable Gate Arrays)などのハードウェアを組み合わせることによって構成することができる。
図11は学習モデル53bの構成の例を示す図である。図11に示すように、入力データには、BMS12から送信された履歴データ(車両10から取得した履歴データ)、サーバ50に記憶したBMSのID、当該IDの履歴データ、及び当該IDの履歴データの信頼度(蓄電素子DB56に記憶した履歴データ)などが含まれる。出力データは、当該IDの履歴データの重み付けが含まれる。入力データに含まれるBMSのIDの数は複数でもよい。
出力データは、出力層のノードの数(出力層のサイズ)と同じサイズの成分を有するベクトル形式のデータとすることができる。例えば、出力ノードは、複数の信頼度それぞれの確率を出力する。複数の信頼度は、例えば、80%~100%、60%~80%、40%~60%、…の如く所要の範囲でもよく、あるいは所定の数値(80%、60%、40%、…)でもよい。
図12は推定部54による劣化指標の推定例を示す図である。推定部54は、選定された蓄電素子11の履歴データ(例えば、SOCの時系列データ及び温度の時系列データなど)を入力データとして取得すると、蓄電素子11の劣化値を推定(算出)する。図12に示すように、SOCの時系列データは、時点t1から時点tnまでのSOC推移を示し、温度の時系列データは、時点t1から時点tnまでの温度推移を示す。
推定部54は、時点t1から時点tnまでのSOC推移及び温度推移に基づいて、時点t1から時点tnまでのSOHの低下(劣化値、劣化指標)を推定することができる。時点t1でのSOH(健康度ともいう)をSOHt1 とし、時点tnでのSOHをSOHtn とすると、劣化値は(SOHt -SOHtn )となる。すなわち、時点t1でのSOHが分かっていると、劣化値に基づいて時点tnでのSOHを求めることができる。
時点t1でのSOHは、車両10のBMS12が推定したSOHを用いてもよい。具体的には、時点t1は、サーバ50による劣化推定対象である蓄電素子11に対して、劣化推定を行ったBMS12の複数の劣化推定のうち、当該BMS12が直近に行った劣化推定の時点でもよく、劣化推定の信頼度が比較的高いときの劣化推定の時点でもよい。BMS12が推定した劣化指標がある程度信頼できる時点を時点t1とすればよい。
時点t1から時点tnまでの期間は、選定された蓄電素子11の履歴データに応じて適宜決定すればよい。図12の例では、温度推移を入力する構成であるが、温度の時系列データに代えて、所要温度(例えば、時点t1から時点tnまでの平均温度)を入力してもよい。
蓄電素子11の劣化推定対象期間(例えば、時点t1から時点tnまで)経過後の劣化値Qdegは、Qdeg=Qcnd+Qcurという式で算出できる。Qcndは非通電劣化値であり、Qcurは通電劣化値である。非通電劣化値Qcndは、例えば、Qcnd=K1×√(t)で求めることができる。係数K1は、SOC及び温度Tの関数である。tは経過時間であり、例えば、時点t1から時点tnまでの時間である。通電劣化値Qcurは、例えば、Qcur=K2×√(t)で求めることができる。係数K2は、SOC及び温度Tの関数である。時点t1でのSOHをSOHt1とし、時点tnでのSOHをSOHtn とすると、SOHtn=SOHt1-QdegによりSOHを推定することができる。係数K1は、劣化係数であり、SOC及び温度Tと係数K1との対応関係を演算で求めてもよく、あるいはテーブル形式で記憶しておくことができる。SOCは、時系列データとすることができる。係数K2についても、係数K1と同様である。推定部54は、ニューラルネットワークなどの機械学習を用いてもよい。推定部54は、選定された蓄電素子11の履歴データに応じて内部抵抗推定法や実容量推定法を用いて、劣化指標を推定してもよい。
図13はサーバ50の処理手順を示すフロー図である。サーバ50は、車両10から蓄電素子11の劣化に関連する履歴データ、劣化推定データを取得する(S11)。履歴データは、温度履歴、充放電履歴、SOC履歴を含んでもよい。劣化推定データは、劣化の推定値(劣化指標)、推定値の信頼度を含んでもよい。
サーバ50は、取得した履歴データと蓄電素子DB56に記憶した履歴データとの類似度を算出し(S12)、算出した類似度と蓄電素子DB56に記憶した劣化推定データの信頼度に基づいて重み付けを算出する(S13)。
サーバ50は、算出した重み付けに基づいて、蓄電素子DB56に記憶したBMS(蓄電素子11)の中からBMS(蓄電素子11)を選定し(S14)、選定したBMS(蓄電素子11)の履歴データに基づいて劣化推定データを算出する(S15)。
サーバ50は、算出した劣化推定データの信頼度が車両10から取得した劣化推定データの信頼度より大きいか否かを判定し(S16)、大きい場合(S16でYES)、算出した劣化推定データを車両10へ送信し(S17)、処理を終了する。算出した劣化推定データの信頼度が車両10から取得した劣化推定データの信頼度より大きくない場合(S16でNO)、サーバ50は、処理を終了する。
サーバ50は、算出した劣化推定データや劣化推定データの推移傾向などに基づいて、各蓄電素子11の将来の劣化推定を予測して、車両10(BMS12)に送信してもよい。将来の劣化推定を予測することにより、車両10に搭載された蓄電素子11の寿命までの残余期間を予測することができ、蓄電素子11が使用できなくなる前に蓄電素子11の交換を行うことが可能となる。車両10に複数の蓄電素子11が搭載されている場合には、寿命に近づいている蓄電素子11だけを新品と交換することができ、車両10の蓄電素子全体としての寿命を延ばすことが可能となる。
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。
1 通信ネットワーク
10 車両
11 蓄電素子
12 BMS
20 路側装置
50 サーバ
51 制御部
52 通信部
53 類似度算出部
53a、53b 学習モデル
54 推定部
55 重み付け算出部
56 蓄電素子DB

Claims (10)

  1. 複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶する記憶部と、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得する取得部と、
    取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出する類似度算出部と、
    取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する推定部と、
    推定した劣化指標を前記車両へ送信する送信部と
    を備え
    前記取得部は、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化指標の信頼度を取得し、
    前記送信部は、
    前記推定部で推定した劣化指標の信頼度が、前記取得部で取得した信頼度よりも高い場合、推定した劣化指標を前記車両へ送信する、
    情報処理装置。
  2. 複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶する記憶部と、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得する取得部と、
    取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出する類似度算出部と、
    取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する推定部と、
    推定した劣化指標を前記車両へ送信する送信部と
    を備え、
    前記記憶部は、
    複数の蓄電素子それぞれの劣化指標の信頼度を記憶し、
    算出した類似度及び記憶した信頼度に基づいて重み付けを算出する重み付け算出部と、
    算出した重み付けに基づいて、前記複数の蓄電素子の中から蓄電素子を選定する選定部と
    を備え、
    前記推定部は、
    選定した蓄電素子の履歴データに基づいて劣化指標を推定する、
    情報処理装置。
  3. 複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶する記憶部と、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得する取得部と、
    取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出する類似度算出部と、
    取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定する推定部と、
    推定した劣化指標を前記車両へ送信する送信部と
    を備え、
    前記記憶部は、
    複数の蓄電素子それぞれの使用地域に関連する位置データを記憶し、
    前記取得部は、
    前記車両の使用地域に関する位置データを取得し、
    前記類似度算出部は、
    取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子の使用地域の全部又は一部と同一の使用地域の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出する、
    情報処理装置。
  4. 前記類似度算出部は、
    取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子と同一範囲の使用電圧の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出する、
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  5. 前記類似度算出部は、
    取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子の活物質の全部又は一部と同一の活物質を有する蓄電素子の履歴データとの類似度を算出する、
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  6. 前記類似度算出部は、
    取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子と同一製造者の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出する、
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  7. 前記推定部は、
    推定した劣化指標又は前記劣化指標の推移に基づいて蓄電素子の将来の劣化推定を予測し、
    前記送信部は、
    前記劣化推定の予測を前記車両に送信する、
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の情報処理装置。
  8. 複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶部に記憶し、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得し、
    取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出し、
    取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定し、
    推定した劣化指標を前記車両へ送信
    車両に搭載された蓄電素子の劣化指標の信頼度を取得し、
    推定した劣化指標の信頼度が、取得した信頼度よりも高い場合、推定した劣化指標を前記車両へ送信する、
    情報処理方法。
  9. 複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶部に記憶し、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得し、
    取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出し、
    取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定し、
    推定した劣化指標を前記車両へ送信し、
    複数の蓄電素子それぞれの劣化指標の信頼度を記憶し、
    算出した類似度及び記憶した信頼度に基づいて重み付けを算出し、
    算出した重み付けに基づいて、前記複数の蓄電素子の中から蓄電素子を選定し、
    選定した蓄電素子の履歴データに基づいて劣化指標を推定する、
    情報処理方法。
  10. 複数の蓄電素子それぞれの劣化に関連する履歴データを記憶部に記憶し、
    車両に搭載された蓄電素子の劣化に関連する履歴データを取得し、
    取得した履歴データと記憶した履歴データとの類似度を算出し、
    取得した履歴データと類似する、記憶した履歴データに基づいて劣化指標を推定し、
    推定した劣化指標を前記車両へ送信し、
    複数の蓄電素子それぞれの使用地域に関連する位置データを記憶し、
    前記車両の使用地域に関する位置データを取得し、
    取得した履歴データと、前記記憶部に記憶した複数の蓄電素子のうち車両に搭載された蓄電素子の使用地域の全部又は一部と同一の使用地域の蓄電素子の履歴データとの類似度を算出する、
    情報処理方法。
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