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JP7634438B2 - Battery storage system and battery maintenance support method - Google Patents
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Description

本発明は、冷却能力を有する畜電池システムの健全度を判定可能な蓄電池システム、及び蓄電池保守支援方法に関する。 The present invention relates to a battery storage system capable of determining the health of a battery storage system having cooling capacity, and a battery maintenance support method.

蓄電池システムの安全及び安心を担保した運用のためには、電池温度を適切な範囲に収めるように管理する必要が有る。したがって、蓄電池システムの状態に応じた適切な保守を伴う運用の技術が重要となる。 To operate a battery storage system safely and securely, it is necessary to manage the battery temperature to keep it within an appropriate range. Therefore, it is important to have technology that allows for proper maintenance according to the state of the battery storage system.

冷却機構を備えた蓄電池システムにおいて、蓄電池の最高温度到達点は、蓄電池の劣化率や内部抵抗、外気温、冷却能力とその低下率、(電力又は電流の)負荷パターン等の複合要因で決まる。したがって、蓄電池の規定を超えた過熱に対しては、その要因を分離して主要因を特定し、その主要因に応じた適切な対策を、適切なタイミングで実施する必要がある。 In a battery system equipped with a cooling mechanism, the maximum temperature the battery can reach is determined by a combination of factors, including the battery's deterioration rate, internal resistance, outside temperature, cooling capacity and its rate of decline, and the load pattern (power or current). Therefore, when a battery overheats beyond its specifications, it is necessary to separate the causes, identify the main cause, and implement appropriate measures according to that main cause at the appropriate time.

そのため、要因の中でも特に冷却能力とその低下率について、検知することが重要であるが、これを流量計センサ等の追設無しに検知する技術が求められている。特許文献1では、自動車が主用途の蓄電池システムを管理対象とし、外気取込ファンを用いた冷却機構の冷却能力低下率に関する指標として、蓄電池システム内に塵埃が入ることを防ぐフィルタのフィルタ詰り量を算出し、フィルタ交換タイミングを判定する技術が開示されている。 For this reason, it is particularly important to detect the cooling capacity and its rate of decline among other factors, and there is a demand for technology that can detect this without the need for additional flowmeter sensors or the like. Patent Document 1 discloses a technology that manages storage battery systems, the main use of which is automobiles, and calculates the amount of clogging in a filter that prevents dust from entering the storage battery system as an index of the rate of decline in the cooling capacity of a cooling mechanism that uses an outside air intake fan, and determines the timing for filter replacement.

また、特許文献2には、電池監視装置及び電池システムが開示されており、蓄電池の状態を客観評価する各種の指標値が列挙された中で、電池セルの劣化による内部抵抗値の上昇率SOHR(以下、単に「SOHR」ともいう)を求め、電池管理指標に用いられることが記載されている。 Patent Document 2 also discloses a battery monitoring device and a battery system, which lists various index values for objectively evaluating the state of a storage battery, and describes how the rate of increase in internal resistance due to deterioration of the battery cell, SOHR (hereinafter simply referred to as "SOHR"), is calculated and used as a battery management index.

特開2016-177971号公報JP 2016-177971 A 特開2021-44145号公報JP 2021-44145 A

特許文献1の車載電池パックの冷却システムでは、その適用対象である自動車のユーザーの行動パターンによって全く異なる条件で使用される。そのため、冷却能力低下率推定の演算を実現するためには、パラメータ同定用の膨大な事前評価データの取得が必要となる。 The cooling system for the vehicle battery pack in Patent Document 1 is used under completely different conditions depending on the behavioral patterns of the vehicle user to which it is applied. Therefore, in order to realize the calculation of the cooling capacity decline rate estimation, it is necessary to obtain a huge amount of pre-evaluation data for parameter identification.

これに対し、本発明者らは、特許文献2に開示されている蓄電池管理指標としてのSOHRを求め、そのSOHRを特許文献1に記載されているような冷却能力低下率推定に適用して簡素化できないものか検討した。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨大な事前評価データを取得することなしに、冷却能力低下の判定が可能な蓄電池システムを提供することにある。 In response to this, the inventors have calculated the SOHR as a storage battery management index disclosed in Patent Document 2, and examined whether it is possible to simplify the process by applying the SOHR to the estimation of the cooling capacity decline rate as described in Patent Document 1. The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a storage battery system that can determine the decline in cooling capacity without acquiring a huge amount of advance evaluation data.

上記課題を解決する本発明は、移動体用に冷却能力を備えた蓄電池の状態を推定して保守を支援可能な蓄電池システムであって、蓄電池に付設された温度センサで日別に最高到達温度Tmaxを検出して記録する電池温度記録部と、最高到達温度Tmaxが検出された時刻から当日の運行開始時刻まで遡った時間帯における環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxを検出して記録する環境温度記録部と、蓄電池の状態に対応付けられた対策方針が記憶された保守支援情報テーブルと、を備え、最高到達温度Tmaxと、環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxと、に基づいて冷却能力低下の程度を判定し、能力低下の判定結果に基づいて蓄電池の状態を推定し、推定された蓄電池の状態に基づいて、保守支援情報テーブルから選択された情報を出力可能とする。 The present invention, which solves the above problem, is a storage battery system capable of estimating the state of a storage battery equipped with cooling capacity for a mobile body and supporting maintenance. The system includes a battery temperature recording unit that detects and records the maximum temperature Tmax reached on a daily basis using a temperature sensor attached to the storage battery, an environmental temperature recording unit that detects and records the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb during the time period going back from the time when the maximum temperature Tmax was detected to the start time of operation on that day, and a maintenance support information table that stores countermeasure policies associated with the state of the storage battery. The system determines the degree of cooling capacity decline based on the maximum temperature Tmax and the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb, estimates the state of the storage battery based on the result of the capacity decline determination, and is capable of outputting information selected from the maintenance support information table based on the estimated state of the storage battery.

本発明によれば、膨大な事前評価データを取得することなしに冷却能力低下の判定が可能な蓄電池システムを提供できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 The present invention provides a battery storage system that can determine whether cooling capacity has decreased without acquiring a large amount of pre-evaluation data. Problems, configurations, and effects other than those described above will become clear from the description of the following embodiment.

本発明の実施形態に係る鉄道向け蓄電池システム(以下、「本システム」ともいう)の構成を説明するための機能ブロック図である。1 is a functional block diagram for explaining the configuration of a railway storage battery system (hereinafter also referred to as "this system") according to an embodiment of the present invention. 図1の本システムで、冷却能力低下の判定に用いる二次元領域を示すグラフである。2 is a graph showing a two-dimensional area used to determine a decrease in cooling capacity in the system of FIG. 1 . 図1の本システムで、電池劣化度とSOHRとの相関関係を示すグラフである。2 is a graph showing the correlation between the degree of battery deterioration and SOHR in the system of FIG. 1 . 図2のグラフ上に、要因判定指標と、環境温度Tambと、をプロットした位置に応じて分類判定した結果に基づいて決定される対策方針の一覧表である。This is a list of countermeasure policies that are determined based on the results of classification judgment according to the positions where the cause judgment index and the environmental temperature Tamb are plotted on the graph of FIG. 2. 本発明の実施形態に係る蓄電池保守支援方法(以下、「本方法」ともいう)の概略手順を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing an outline of a battery maintenance support method according to an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "the method").

<概略>
以下、図1~図4を参照して本システム20(図1)について説明する。本システム20は、鉄道を主用途とする蓄電池1、及びそれに付帯する冷却機構2を含めた総合的な冷却能力を管理対象として例示している。この本システム20は、鉄道運行ダイヤに従いパターン化された負荷が繰り返される特性を利用して冷却能力低下を判定する。その結果、本システム20は、それに関する膨大な事前評価データを取得することなしに、冷却能力低下を判定する。
<Summary>
The present system 20 (FIG. 1) will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. The present system 20 exemplifies the overall cooling capacity of a storage battery 1, the main application of which is railroads, including an associated cooling mechanism 2, as an object to be managed. The present system 20 determines a decrease in cooling capacity by utilizing the characteristic that a patterned load is repeated according to a railroad operation schedule. As a result, the present system 20 determines a decrease in cooling capacity without acquiring a large amount of related pre-evaluation data.

本システム20は、その判定結果に基づいて、蓄電池システム20の不具合を解消するための対策を実行体(Execution body)に対して情報提供する。実行体は、本システム20から受け取った情報に基づいた対策方針(Countermeasure policy)を主体(意思決定部:Decision department)又は保守作業者等に実行させるように促す。 Based on the result of this determination, the system 20 provides the execution body with information on measures to resolve the malfunction of the storage battery system 20. The execution body prompts the subject (decision department) or a maintenance worker to execute a countermeasure policy based on the information received from the system 20.

なお、主体とは、人である運転士、又は運転指令のほか、運行管理システム、又は自動運転システム等のコンピュータを意味する。保守作業者等とは、蓄電池1の交換等の保守業務を実行できる者をいう。また、本システム20は、交換対象部品を特定して交換すべき寿命の到来を予告し、その部品交換を促すための情報を発報する。 The subject refers to a human driver or driving command, as well as a computer such as an operation management system or an automatic driving system. A maintenance worker, etc. refers to a person who can perform maintenance work such as replacing the storage battery 1. In addition, this system 20 identifies parts to be replaced, notifies the user of the arrival of the end of the life that requires replacement, and issues information to encourage the replacement of the parts.

<構成>
図1は、本システム20の構成を説明するための機能ブロック図である。図1において、電池システム20は、電池群(以下、単に「蓄電池」ともいう)1、冷却機構2、電池管理装置3、電池電流記録部4、電池電圧記録部5、電池温度記録部6、及び環境温度記録部7、から構成される。
<Configuration>
Fig. 1 is a functional block diagram for explaining the configuration of the present system 20. In Fig. 1, the battery system 20 is composed of a battery group (hereinafter also simply referred to as a "storage battery") 1, a cooling mechanism 2, a battery management device 3, a battery current recording unit 4, a battery voltage recording unit 5, a battery temperature recording unit 6, and an environmental temperature recording unit 7.

蓄電池1は、リチウムイオン電池や、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等が挙げられるが、これらに限定されない。冷却機構2は、不図示の強制空冷方式であれば、発熱体である蓄電池1の缶体等に熱伝導可能に接続された放熱フィンと、それに送付する送風ファンが例示される。その他、不図示の液冷方式が挙げられる。何れの冷却方式による冷却機構2であっても、本システム20と組み合わせて冷却能力低下を判定することが可能である。 The storage battery 1 may be, but is not limited to, a lithium ion battery, a lead storage battery, a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, etc. If the cooling mechanism 2 is a forced air cooling system (not shown), it may be, for example, a heat dissipation fin connected to the can of the storage battery 1, which is a heat generating body, in a thermally conductive manner, and a blower fan that sends air to the fin. Other examples include a liquid cooling system (not shown). Regardless of the cooling system used for the cooling mechanism 2, it is possible to determine a decrease in cooling capacity in combination with the present system 20.

電池管理装置3は、抵抗率演算部8と最高到達温度抽出部9、要因判定指標演算部10、要因判定部11から構成される。抵抗率演算部8は、抵抗率を演算する。抵抗率演算の手法としては、電流変化と電圧変化の比率から求めた抵抗値を基準抵抗値で除算する方法や、カルマンフィルタ(Kalman filter)等の方法が挙げられるが、これらに限定されない。カルマンフィルタは、離散的な誤差のある観測から、時々刻々と時間変化する量を推定するために用いられる。 The battery management device 3 is composed of a resistivity calculation unit 8, a maximum temperature extraction unit 9, a factor determination index calculation unit 10, and a factor determination unit 11. The resistivity calculation unit 8 calculates the resistivity. Methods for calculating the resistivity include, but are not limited to, a method in which the resistance value calculated from the ratio of the current change to the voltage change is divided by a reference resistance value, and a Kalman filter. The Kalman filter is used to estimate a quantity that changes over time from observations with discrete errors.

なお、蓄電池1は、適宜数量の電池セルを直並列に接続して電池群(組電池又は電池パックとも呼ばれる)を構成する。また、状態検知装置は、電池群(蓄電池)1を構成する各々の電池セルの内部抵抗値の上昇率SOHRに基づいて、電池群1全体の内部抵抗値の上昇率SOHRを求めてもよい。 The storage battery 1 is configured as a battery group (also called a battery pack) by connecting an appropriate number of battery cells in series and parallel. The status detection device may also determine the rate of rise SOHR of the internal resistance of the entire battery group 1 based on the rate of rise SOHR of the internal resistance of each battery cell that configures the battery group (storage battery) 1.

このSOHRは、一例として、下式(1)で求められるが、これ以外の方法で求めても構わない。下式(1)において、Rcは現在の電池セルの内部抵抗値であり、Roは使用開始当初の電池セルの内部抵抗値である。
SOHR=100×(Rc/Ro)・・・・(1)
As an example, the SOHR can be calculated by the following formula (1), but it may be calculated by other methods. In the formula (1), Rc is the current internal resistance value of the battery cell, and Ro is the internal resistance value of the battery cell at the beginning of use.
SOHR=100×(Rc/Ro) (1)

最高到達温度抽出部9は、日々の鉄道運行の中での電池最高到達温度Tmaxと、外気温最大値Tamb,maxを抽出する。要因判定指標演算部10は、抵抗率と最高到達温度Tmax、外気温最大値Tamb,maxを用いて冷却能力低下判定指標を下式(2)に示すように演算する。
(Tmax-Tamb,max)/SOHR・・・・・・(2)
The maximum temperature extraction unit 9 extracts the maximum battery temperature Tmax and the maximum outside air temperature Tamb,max during daily train operation. The factor determination index calculation unit 10 calculates the cooling capacity degradation determination index using the resistivity, the maximum battery temperature Tmax, and the maximum outside air temperature Tamb,max as shown in the following formula (2).
(Tmax-Tamb,max)/SOHR...(2)

要因判定部11は、冷却能力低下判定指標と、外気温最大値Tamb,maxと、を用いて冷却能力の低下有無を判定する。その判定方法についての詳細は、図2~図4も交えて以下に説明する。 The factor determination unit 11 determines whether the cooling capacity has decreased using the cooling capacity decrease determination index and the maximum outside air temperature Tamb,max. Details of the determination method are described below with reference to Figures 2 to 4.

図2は、図1の本システム20で、冷却能力低下の判定に用いる二次元領域を示すグラフである。図2のグラフにおいて、横軸は外気温Tamb[℃]、縦軸は冷却能力低下判定指標であり、下式(3)に示すとおりである。
(Tmax-Tamb)/SOHR=ΔT/SOHR[K]・・・(3)
Fig. 2 is a graph showing a two-dimensional area used to determine the cooling capacity decrease in the system 20 of Fig. 1. In the graph of Fig. 2, the horizontal axis is the outside air temperature Tamb [°C], and the vertical axis is the cooling capacity decrease determination index, which is shown in the following formula (3).
(Tmax-Tamb)/SOHR=ΔT/SOHR[K]...(3)

図2のグラフ中には、右下がりの斜め破線で閾値となる境界線を示している。このグラフに日々の観測値として、最高到達温度Tmax[℃]と、外気温最大値Tamb,max[℃]と、をプロットした位置が、閾値となる境界線より下であれば冷却能力低下無し(No decrease in cooling capacity)、上であれば冷却能力低下有り(There is a decrease in cooling capacity)と判定する。 In the graph in Figure 2, the threshold boundary is indicated by a diagonal dashed line sloping downward to the right. If the maximum temperature reached Tmax [℃] and the maximum outside air temperature Tamb,max [℃] are plotted as daily observed values on this graph, and the position is below the threshold boundary, it is determined that there is no decrease in cooling capacity, and if it is above, there is a decrease in cooling capacity.

図3は、図1の本システム20で、電池セルの劣化による内部抵抗値の上昇率SOHR[%]と、電池劣化度との相関関係を示すグラフである。図3に示すように、電池セルは、新品(Brand new)であればSOHRが小さく、電池交換を要する(Battery needs to be replaced)ような劣化品(Deteriorated product)であればSOHRが大きい。このことは、上式(1)に示したように、現在の電池セルの内部抵抗値Rcが、使用開始当初の電池セルの内部抵抗値Roよりも、劣化に伴って徐々に増加することを意味している。 Figure 3 is a graph showing the correlation between the rate of increase in internal resistance due to deterioration of a battery cell, SOHR [%], and the degree of battery deterioration in the system 20 of Figure 1. As shown in Figure 3, if the battery cell is brand new, the SOHR is small, and if the battery is a deteriorated product that needs to be replaced, the SOHR is large. This means that, as shown in formula (1) above, the current internal resistance value Rc of the battery cell gradually increases with deterioration, compared to the internal resistance value Ro of the battery cell at the beginning of use.

図4は、図2のグラフ上に、上式(2)の要因判定指標ΔT/SOHR[K]と、環境温度Tamb[℃]と、をプロットした位置に応じて分類判定した結果に基づいて決定される対策方針の一覧表である。この一覧表は、横方向の項目として、左から順に、温度及び対策方針を示し、縦方向の項目として、上から順に、温度逸脱無(適切な温度:Suitable temperature)、SOHR上昇(SOHR rise)、冷却能力低下(Decreased cooling capacity)、外気温上昇(Outside temperature rise,稀な猛暑日:Rare hot day)、及びダイヤの乱れ(Disturbance of operation schedule)、を示している。 Figure 4 is a table showing countermeasure policies determined based on the results of classification judgment according to the position where the factor judgment index ΔT/SOHR [K] of the above formula (2) and the environmental temperature Tamb [°C] are plotted on the graph of Figure 2. This table shows, from the left, the temperature and countermeasure policies as horizontal items, and, from the top, shows, from the top, the no temperature deviation (suitable temperature), SOHR rise, decreased cooling capacity, outside temperature rise (rare hot day), and disturbance of operation schedule as vertical items.

図4において、温度は、図2のグラフに日々の観測値をプロットした位置が、閾値となる境界線の上か、その逆で下か、何れであるかを示している。また、対策方針は、さらに、電池交換と、冷却交換と、制御交換と、のうち何れであるかを特定する。本システム20によれば、要因の中でも特に冷却能力とその低下率について、検知することが重要であるが、これを流量計センサ等の追設無しに検知することが可能になる。 In FIG. 4, the temperature indicates whether the position where the daily observed value is plotted on the graph in FIG. 2 is above the boundary line that is the threshold value or below it. The countermeasure policy further specifies whether the countermeasure is a battery replacement, a cooling replacement, or a control replacement. With this system 20, it is particularly important to detect the cooling capacity and its rate of decline among other factors, and this can be detected without the need for additional flowmeter sensors, etc.

上述のようにプロット位置が、図2のグラフ上の位置に応じて分類判定した結果に基づいて、図4の一覧表に〇×△で示す対策方針が決定される。〇は交換不要(Unnecessary)を意味し、×は交換を要する(Necessary)を意味する。△の場合は、SOHRの[%]値が所定値より大きい場合にのみ交換を要する。したがって、△は暫定要(Temporarily required)とする。 As described above, the plot position is classified according to the position on the graph in Figure 2, and based on the result, a countermeasure policy is decided, indicated by O, X or △ in the table in Figure 4. O means replacement is not necessary, and × means replacement is necessary. In the case of △, replacement is only required if the SOHR [%] value is greater than a specified value. Therefore, △ means that it is temporarily required.

図4の1行目は、プロットに特徴が無く、温度逸脱無しの場合を示す。この場合、電池交換と、冷却交換と、制御交換と、の何れの対策も不要とする方針が示される。 The first row in Figure 4 shows a case where there are no features in the plot and no temperature deviation. In this case, a policy is shown in which none of the measures of battery replacement, cooling replacement, or control replacement is required.

図4の2行目は、プロットに特徴が無く、SOHR上昇の場合を示す。この場合、環境温度Tamb[℃]の高低に関わらず電池交換を要し(Battery needs to be replaced)、制御変更(Control exchange)が暫定要(Temporarily required)とする方針が示される。 The second row in Figure 4 shows a case where there is no characteristic in the plot and the SOHR is rising. In this case, regardless of the environmental temperature Tamb [℃], the battery needs to be replaced, and a control exchange is temporarily required.

図4の3行目は、プロットした位置が、閾値となる境界線より上に多数であるため、冷却能力低下有りの場合を示す。この場合、冷却交換(Cooling replacement)を要するほか、SOHR次第(Depends on SOHR)では電池交換も要する方針が示される。 The third row in Figure 4 shows a case where cooling capacity has decreased because many of the plotted positions are above the threshold boundary line. In this case, cooling replacement is required, and depending on SOHR, battery replacement may also be required.

図4の4行目は、プロットした位置が、閾値となる境界線上で、しかも外気温上昇している場合を示している。この場合、SOHR次第で、電池交換と、制御変更(Control exchange)と、それぞれを要する方針が示される。 The fourth row in Figure 4 shows the case where the plotted position is on the threshold boundary and the outside temperature is rising. In this case, depending on the SOHR, a policy is shown that requires either a battery exchange or a control exchange.

図4の5行目は、プロットした位置が、閾値となる境界線より上に1点のみであり、ダイヤの乱れの場合を示している。この場合、SOHR次第で電池交換を要する方針が示される。 The fifth row in Figure 4 shows a case where there is only one plotted point above the threshold boundary line, indicating a disruption in the schedule. In this case, a policy requiring battery replacement is indicated depending on the SOHR.

<運用>
図5は、本方法の概略手順を示すフローチャートである。本方法は、本システム20を用いて、図5に示すステップ(S1~S8)により、移動体用に冷却能力を備えた蓄電池1の状態を推定して保守を支援する。なお、ステップ(S1)以前に、本システム20の利用者(設置者、管理者)は、予め、蓄電池1の状態に対応付けられた対策方針を読み出し自在に記憶保持した保守支援情報テーブルを用意しておく。ステップ(S1)以降は、本システム20によって実行される。その処理機能は、本システム20を構成する不図示のコンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
<Operation>
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of the procedure of the method. In the method, the system 20 is used to estimate the state of the storage battery 1 equipped with a cooling capacity for a mobile body and to support maintenance through steps (S1 to S8) shown in FIG. 5. Note that, prior to step (S1), a user (installer, manager) of the system 20 prepares a maintenance support information table in which countermeasure policies associated with the state of the storage battery 1 are stored and held so as to be freely readable. Step (S1) and subsequent steps are executed by the system 20. The processing functions are realized by a computer (not shown) constituting the system 20 executing a program stored in a memory.

本方法を実行するコンピュータは、蓄電池1の状態に対応付けられた対策方針の情報が記憶保持された保守支援情報テーブルを読み出し自在にする(S1)。本システム20が、蓄電池1に付設された温度センサで日別に最高到達温度Tmaxを検出して記録する(S2)。なお、保守支援情報テーブルは、図4に示す程度の情報量であり、膨大な事前評価データではなく、簡素な一覧表程度で良い。保守支援情報は、既定のメンテナンス周期や、繁忙、天候等の状況を客観的に勘案した経験則(データベース)に基づいて、最適判断が期待できる内容であることが好ましい。 The computer executing this method can freely read out a maintenance support information table that stores and holds information on countermeasure policies associated with the state of the storage battery 1 (S1). The system 20 detects and records the maximum temperature Tmax reached on a daily basis using a temperature sensor attached to the storage battery 1 (S2). The maintenance support information table has an amount of information on the order of that shown in FIG. 4, and it is sufficient to have a simple list rather than a huge amount of pre-evaluation data. It is preferable that the maintenance support information is based on empirical rules (database) that objectively take into account the existing maintenance cycle and conditions such as busy times and weather, and is therefore capable of leading to optimal judgments.

本システム20により、最高到達温度Tmaxが検出された時刻から当日の運行開始時刻まで遡った時間帯における環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxを検出して記録する(S3)。本システム20が、最高到達温度Tmaxと、環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxと、に基づいて冷却能力低下を判定する(S4)。 The system 20 detects and records the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb during the time period going back from the time when the maximum temperature Tmax was detected to the start of operation on that day (S3). The system 20 determines whether the cooling capacity has decreased based on the maximum temperature Tmax and the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb (S4).

本システム20が、冷却能力低下の判定結果に基づいて蓄電池1の状態を推定する(S5)。本システム20が、推定された蓄電池1の状態に基づいて、保守支援情報テーブルから選択された情報を出力する(S6)。 The system 20 estimates the state of the storage battery 1 based on the result of the determination of the decrease in cooling capacity (S5). The system 20 outputs information selected from the maintenance support information table based on the estimated state of the storage battery 1 (S6).

本方法では、本システム20が抵抗率演算部8により求めたSOHRを蓄電池管理指標に用いることで、簡略な計算により冷却能力低下の程度を推定できる。その結果、本方法によれば、膨大な事前評価データを取得することなしに、冷却能力低下の判定が可能となる。また、電圧、電流、温度を計測するセンサは既存の物で足りるので、それらを増設する負担は不要、又は少なくて済む。 In this method, the system 20 uses the SOHR calculated by the resistivity calculation unit 8 as a battery management index, allowing the degree of cooling capacity decline to be estimated by a simple calculation. As a result, this method makes it possible to determine the decline in cooling capacity without acquiring a huge amount of pre-evaluation data. In addition, existing sensors for measuring voltage, current, and temperature are sufficient, so there is no need to install additional sensors, or the burden of doing so is minimal.

本システム20は、蓄電池1の最大温度が上限温度以内に収まる限界冷却能力低下指標を演算する(S7)。部品交換時期予測ステップ(S8)では、本システム20が、現在の冷却能力低下指標と、運行による冷却能力低下量予測値と、に基づいて、部品交換の適切な時期を予測して通知する。 The system 20 calculates a limit cooling capacity decline index at which the maximum temperature of the storage battery 1 falls within the upper limit temperature (S7). In a part replacement timing prediction step (S8), the system 20 predicts and notifies the appropriate time for part replacement based on the current cooling capacity decline index and the predicted amount of cooling capacity decline due to operation.

本方法において、交換の対象部品は、蓄電池1そのものと、冷却機構部品と、の少なくとも何れかである。何れが交換対象であるかについても、図4の一覧表に示す要領で決定された対策方針に従えば良い。 In this method, the parts to be replaced are at least one of the storage battery 1 itself and the cooling mechanism parts. As to which parts are to be replaced, the countermeasure policy determined in the manner shown in the table in Figure 4 should be followed.

このように、本システム20によれば、冷却能力低下について、その原因と近未来予想が可能である。したがって、本システム20は、図4に示す電池交換と、冷却(機構部品)交換と、制御変更と、の何れかに特定された原因を解消するため、最適に決定された対策を運行主体又は保守作業者等に促すことで実効性を発揮する。 In this way, with this system 20, it is possible to predict the cause and near-future of a decline in cooling capacity. Therefore, this system 20 is effective by encouraging the operator or maintenance worker to take the optimal measure to eliminate the cause identified as either battery replacement, cooling (mechanical part) replacement, or control change as shown in Figure 4.

部品交換時期予測ステップ(S8)では、本システム20が、1日の運行あたりに低下する冷却能力低下量予測値に基づいて、部品交換の適切な時期を、部品交換までの残り運行可能回数として通知しても良い。つまり、本方法によれば、冷却能力低下の原因を解消するために特定された交換部品について、現状の運行頻度でそのまま運行継続するならば、この先の交換日程を明確に通知できる。 In the part replacement timing prediction step (S8), the system 20 may notify the appropriate time for part replacement as the number of remaining possible runs until part replacement based on the predicted amount of cooling capacity decline per day of operation. In other words, according to this method, for the part identified to be replaced in order to eliminate the cause of the decline in cooling capacity, future replacement dates can be clearly notified if operation continues at the current operating frequency.

部品交換時期予測ステップ(S8)では、本システム20が、蓄電池1の劣化率と運行情報から冷却能力低下を判定可能な限界冷却能力低下指標を演算しても良い。本方法の演算結果では、管理対象の使用頻度の情報を運行情報から取得できるので、その頻度に応じた冷却能力低下の程度を計量的に判定可能である。その結果、本方法によれば、部品不良を原因とする故障が発生する以前に、早過ぎず、遅過ぎず、適時に部品交換を運行主体又は保守作業者等に促せる。 In the part replacement timing prediction step (S8), the system 20 may calculate a limit cooling capacity decline index that can determine a decline in cooling capacity from the deterioration rate of the storage battery 1 and the operation information. The calculation result of this method can obtain information on the frequency of use of the managed object from the operation information, so that the degree of decline in cooling capacity according to that frequency can be quantitatively determined. As a result, according to this method, it is possible to urge the operation entity or maintenance worker, etc. to replace parts at an appropriate time, not too early and not too late, before a failure caused by a defective part occurs.

部品交換時期予測ステップ(S8)では、本システム20が、運行期間の気象条件の情報を用いて限界冷却能力低下指標を演算しても良い。本方法において、限界冷却能力低下指標の演算結果が、例えば猛暑であるためオーバーヒートとなれば、相応の対策方針の情報が発報される。 In the part replacement timing prediction step (S8), the system 20 may calculate the limit cooling capacity degradation index using information on weather conditions during the operation period. In this method, if the calculation result of the limit cooling capacity degradation index is overheating due to extreme heat, for example, information on appropriate countermeasures is issued.

部品交換時期予測ステップ(S8)では、本システム20が、鉄道車両の定期メンテナンス計画と運行計画を用い、冷却能力低下指標の予測値が限界冷却能力低下指標を超える直前の定期メンテナンスタイミングを部品交換時期として通知しても良い。そうすることで、部品不良を原因とする故障が発生する以前に、早過ぎず、遅過ぎず、適時に部品交換を運行主体又は保守作業者等に促せる。 In the part replacement timing prediction step (S8), the system 20 may use the regular maintenance plan and operation plan of the railway vehicle to notify the regular maintenance timing just before the predicted value of the cooling capacity deterioration index exceeds the limit cooling capacity deterioration index as the part replacement timing. In this way, the operation body or maintenance worker can be urged to replace the part at an appropriate time, not too early and not too late, before a failure caused by a defective part occurs.

本システム20は、その判定結果に基づいて、管理対象である蓄電池1及びそれに付帯する冷却機構2への対策を実行できる実行体に対して情報提供する。実行体は、本システム20から受け取った情報に基づいた対策方針を主体(意思決定部)又は保守作業者等に実行させるように促すことで実効性を発揮する。 Based on the result of this determination, this system 20 provides information to an execution entity that can execute measures for the storage battery 1 and its associated cooling mechanism 2 that are under management. The execution entity exerts its effectiveness by encouraging a subject (decision-making unit) or a maintenance worker to execute a countermeasure policy based on the information received from this system 20.

本システム20において、抵抗率演算部8により求めたSOHRを蓄電池管理指標に用いることで、簡略な計算により冷却能力低下の程度を推定できる。その結果、本システム20は、膨大な事前評価データを取得することなしに、冷却能力低下の判定が可能である。 In this system 20, the SOHR calculated by the resistivity calculation unit 8 is used as a battery management index, so the degree of cooling capacity decline can be estimated by simple calculation. As a result, this system 20 can determine the decline in cooling capacity without acquiring a huge amount of pre-evaluation data.

本システム20は、冷却能力低下の判定結果に基づいて、蓄電池1の状態を推定し、その推定された蓄電池1の状態に基づいて、保守支援情報テーブル11から選択された保守支援情報を出力可能である。これにより、本システム20は、それに関する膨大な事前評価データを取得することなしに、冷却能力低下を判定することが可能である。 This system 20 can estimate the state of the storage battery 1 based on the result of the determination of the decrease in cooling capacity, and output maintenance support information selected from the maintenance support information table 11 based on the estimated state of the storage battery 1. This allows this system 20 to determine the decrease in cooling capacity without acquiring a huge amount of pre-evaluation data related to it.

すなわち、当日運行時間帯において検出された環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxが高いにもかかわらず、蓄電池1の最高到達温度Tmaxが上限温度を超えなければ、冷却能力が十分に機能しているので、「冷却能力低下無し」とみなせる。 In other words, even if the maximum reached value Tamb,max of the environmental temperature Tamb detected during the operating hours of the day is high, if the maximum reached temperature Tmax of the storage battery 1 does not exceed the upper limit temperature, the cooling capacity is functioning sufficiently and it can be considered that there is no decrease in cooling capacity.

また、環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxが異常に高いときに、蓄電池1の最高到達温度Tmaxも上限温度を超えている場合は、蓄電池1及び蓄電池システム20の故障でなく、自然現象とも考えられる。想定外の猛暑日にやむを得ずオーバーヒートした場合、管理対象とする鉄道車両の運行を見合わせるように判断される。 In addition, when the maximum reached value Tamb,max of the environmental temperature Tamb is abnormally high, if the maximum reached temperature Tmax of the storage battery 1 also exceeds the upper limit temperature, this is not considered to be a malfunction of the storage battery 1 or the storage battery system 20, but rather a natural phenomenon. If overheating is unavoidable on an unexpectedly hot day, a decision is made to suspend operation of the managed railway vehicles.

つまり、蓄電池1及び蓄電池システム20は、暑い最中にも蓄電池1に上限温度を超えさせない保証を得るための必要最小限度に対し、少しだけ余裕を上乗せしたところを狙って、冷却能力が設計される。また、熱くないときはもちろんのこと、猛暑日でも上限温度を超えないように、オーバーヒートさせない設計であることが前提である。 In other words, the cooling capacity of the storage battery 1 and the storage battery system 20 is designed to be just a little bit higher than the minimum required to ensure that the upper limit temperature of the storage battery 1 is not exceeded even in the heat of the day. The premise is that the design will not allow the battery 1 to overheat, so that the upper limit temperature is not exceeded even on extremely hot days, let alone when it is not hot.

逆に、環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxが高くないにもかかわらず、蓄電池1の最高到達温度Tmaxが異常に高くなった場合は、少なくとも、蓄電池1と、蓄電池システム20と、の何れかが故障し、冷却能力が基準を逸脱する程に低下したものと考えられる。 Conversely, if the maximum temperature Tmax of the storage battery 1 becomes abnormally high even though the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb is not high, it is considered that at least either the storage battery 1 or the storage battery system 20 has failed and the cooling capacity has decreased to the extent that it deviates from the standard.

この場合、本システム20は、管理対象とする鉄道車両の環境温度仕様(例えば、-15度≦気温50度)と、及び耐熱設計(例えば、-20度≦気温55度)と、の少なくとも何れかに対し、蓄電池1の最高到達温度Tmaxを照合する。照合結果に応じて、本システム20は、仕様に規定された通常使用の範囲内で発生した故障と判定する。つまり、あってはならない故障であり、その故障対策を運行主体又は保守作業者等に促すことになる。 In this case, the system 20 checks the maximum temperature Tmax of the storage battery 1 against at least one of the environmental temperature specifications (e.g., -15°C≦air temperature 50°C) and the heat resistance design (e.g., -20°C≦air temperature 55°C) of the railway vehicle being managed. Depending on the check result, the system 20 determines that the failure occurred within the range of normal use defined in the specifications. In other words, it is a failure that should not occur, and urges the operator or maintenance worker to take measures against the failure.

このような経験則を含む技術情報に基づいて、蓄電池1及び蓄電池システム20は、製造当初において、製品仕様に適合する設計であっても、その冷却能力が経年劣化することがわかっている。したがって、本システム20は、冷却能力を早期発見して、最適な保守情報を出力する。 Based on technical information including such empirical rules, it is known that the cooling capacity of the storage battery 1 and storage battery system 20 deteriorates over time, even if they are designed to comply with product specifications at the time of manufacture. Therefore, this system 20 detects cooling capacity at an early stage and outputs optimal maintenance information.

その目的に対し、本システム20は、膨大な事前評価データを取得することなしに、冷却能力低下を判定することが可能である。また、本システム20によれば、要因の中でも特に冷却能力とその低下率について、検知することが重要であるが、これを流量計センサ等の追設無しに、既設の電圧、電流、及び温度のセンサを用いて検知することが可能になる。 For this purpose, the present system 20 is able to determine the decline in cooling capacity without acquiring a huge amount of pre-evaluation data. Furthermore, the present system 20 makes it possible to detect the cooling capacity and its rate of decline, which are particularly important factors, using existing voltage, current, and temperature sensors without the need to install additional flowmeter sensors, etc.

<補足事項>
ここで例示した本システム20は、鉄道用であって、蓄電池1の冷却能力低下を検出して、対策方針を示す情報を発出する機能を備えたものである。このように、本システム20は、鉄道車両への応用について説明した。しかし、本発明の適用分野はこれに限定されない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。例えば、毎日の運行形態がパターン化された自動車、あるいは電池式フォークリフト等の蓄電池システムにも好適である。
<Additional Information>
The system 20 illustrated here is for use in railways, and has a function of detecting a decrease in the cooling capacity of the storage battery 1 and issuing information indicating a countermeasure policy. In this manner, the application of the system 20 to railway vehicles has been described. However, the application field of the present invention is not limited to this. Other embodiments conceivable within the scope of the technical concept of the present invention are also included within the scope of the present invention. For example, the system is also suitable for a storage battery system for automobiles whose daily operating patterns are patterned, or for battery-powered forklifts, etc.

本システム20は、複数の電池セルを備える電池群(蓄電池)1を従来よりも有効に活用して、電池セルの交換数を可及的に削減可能にする効果が得られる。本システム20は、中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)及び記憶装置(メモリ)を備えたコンピュータである。 This system 20 makes more effective use of a battery group (storage battery) 1 having multiple battery cells than conventional methods, and has the effect of making it possible to reduce the number of battery cell replacements as much as possible. This system 20 is a computer equipped with a central processing unit (CPU) and a storage device (memory).

そのコンピュータは、ワンチップマイコンで足りるが、他用途のコンピュータの一部を兼用利用しても良く、地上設備のコンピュータと移動体との間で無線通信する構成でも構わない。その場合、図1に示した機能構成ブロックのうち、少なくとも、蓄電池1、冷却機構2、電池電流記録部4、電池電圧記録部5、電池温度記録部6、及び環境温度記録部7が車上設備として、移動体側に配設されると良い。これに対応する電池管理装置3が地上設備であるならば、その間を無線通信によりデータ転送すれば良い。 The computer can be a one-chip microcomputer, but it may also be part of a computer for other purposes, and it may be configured to communicate wirelessly between the computer in the ground equipment and the mobile body. In that case, of the functional configuration blocks shown in Figure 1, at least the storage battery 1, cooling mechanism 2, battery current recording unit 4, battery voltage recording unit 5, battery temperature recording unit 6, and environmental temperature recording unit 7 should be arranged on the mobile body side as on-board equipment. If the corresponding battery management device 3 is ground equipment, data can be transferred between them via wireless communication.

なお、CPUは、電流センサ及び電圧センサの検知結果に基づいて算出された各々の電池セルの劣化度に基づいて、電池群1の交換の要否を判定する。また、CPUは、電池群1の交換が必要と判定した場合に、電池群1の劣化度に基づいて交換対象の電池群1を特定する。さらに、CPUは、その交換対象の電池群1と交換される新たな電池群1のパラメータ、又は交換数を新たな電池群1の許容電流値に基づいて算出することが好ましい。 The CPU determines whether or not the battery group 1 needs to be replaced based on the degree of deterioration of each battery cell calculated based on the detection results of the current sensor and the voltage sensor. When the CPU determines that the battery group 1 needs to be replaced, it identifies the battery group 1 to be replaced based on the degree of deterioration of the battery group 1. Furthermore, it is preferable that the CPU calculates the parameters of the new battery group 1 to be replaced with the battery group 1 to be replaced, or the number of replacements, based on the allowable current value of the new battery group 1.

なお、冷却能力低下の程度は、定量的(quantitative)又は定性的(Qualitative)の何れでも良い。定量的とは、物事の状況や状態を数字にして表すことをいう。その逆の定性的は、物事の変化や質等を数字ではなく言葉や文字で表すことをいう。本システム20において、定量的な判定するために設定された閾値や判断基準が適切であれば、「冷却能力低下有り」又は「冷却能力低下無し」といった定性的な表現でも有益である。 The degree of cooling capacity decline may be either quantitative or qualitative. Quantitative means expressing the situation or state of something in numbers. Conversely, qualitative means expressing the change or quality of something in words or letters rather than numbers. In this system 20, if the thresholds and judgment criteria set for quantitative judgment are appropriate, qualitative expressions such as "cooling capacity declined" or "no cooling capacity declined" are also useful.

本システム20は、定量的と定性的と少なくとも何れかの表現により、管理対象とする蓄電池1又は蓄電池システム20の冷却能力低下について、その程度、原因、及び近未来予想が可能である。つまり、本システム20は、何らかの形で特定された原因を解消するため、最適に決定された対策を運行主体又は保守作業者等に促すことで実効性を発揮する。 This system 20 is capable of predicting the degree, cause, and near-future of the decline in the cooling capacity of the storage battery 1 or storage battery system 20 under management, using at least one of quantitative and qualitative expressions. In other words, this system 20 is effective by encouraging the operating entity or maintenance workers to take optimal measures to eliminate the identified cause in some way.

本システムは、つぎのように総括できる。
[1]本システム20は、移動体用に冷却能力を備えた蓄電池1の状態を推定して保守を支援するものである。本システム20は、図1に示すように、電池温度記録部5と、環境温度記録部7と、保守支援情報テーブル(11)と、を備える。
This system can be summarized as follows.
[1] This system 20 estimates the state of a storage battery 1 equipped with a cooling capacity for a mobile body and supports its maintenance. As shown in Fig. 1, this system 20 includes a battery temperature recording unit 5, an environmental temperature recording unit 7, and a maintenance support information table (11).

図1に示すように、電池温度記録部6は、蓄電池1に付設された電池センサで検出された日別の最高到達温度Tmaxを記録する。環境温度記録部7は、当日の運行開始時刻から当日の最高到達温度Tmaxが検出された時刻までの時間帯を一区切りとし、その時間帯における環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxを検出して記録する。 As shown in FIG. 1, the battery temperature recording unit 6 records the daily maximum temperature Tmax detected by a battery sensor attached to the storage battery 1. The environmental temperature recording unit 7 detects and records the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb during a period from the start of operation on that day to the time when the maximum temperature Tmax was detected on that day.

このような規則で検出して記録された最高到達温度Tmaxと、環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxと、に基づいて、本システム20は、冷却能力低下の程度を判定する。なお、畜電池システム20は、それを構成する畜電池1の状態(劣化度、冷却能力)が同じであれば、その最高到達温度Tmaxは、外気温Tambで決まる環境依存の性質を有する。 Based on the maximum temperature Tmax detected and recorded according to these rules and the maximum value Tamb,max of the environmental temperature Tamb, the system 20 determines the degree of cooling capacity decline. Note that if the state (degree of deterioration, cooling capacity) of the storage batteries 1 that constitute the storage battery system 20 is the same, the maximum temperature Tmax is environmentally dependent and is determined by the outside air temperature Tamb.

また、パターン化された同じ電力負荷が日々繰り返される移動体用途の電池において、電池システムの状態(劣化度、冷却能力)が同じ場合の最高到達温度Tmaxは外気温Tambで決まる性質を利用できる。 In addition, in batteries for mobile applications where the same patterned power load is repeated daily, it is possible to take advantage of the property that the maximum temperature Tmax achieved when the battery system state (level of deterioration, cooling capacity) is the same is determined by the outside air temperature Tamb.

また、日々の最高到達温度Tmaxと、日々の最高到達温度Tmaxを記録した時点から当日の運行開始時点まで遡った外気温の最大値Tamb,maxを差し引いてから、畜電池1の抵抗率で除算した値と、外気温の最大値Tamb,maxの2つのパラメータで決定される日々の観測値がどの位置にプロットされるかで、冷却能力低下の程度を判定できる。なお、電圧、電流、温度を計測するセンサは既存の物で足りるので、それらを増設する負担は不要、又は少なくて済む。 The degree of cooling capacity decline can be determined by where the daily observed value determined by two parameters, the maximum outside air temperature Tamb,max and the daily maximum reached temperature Tmax minus the maximum outside air temperature Tamb,max dating back from the time the daily maximum reached temperature Tmax was recorded to the start of operation on that day, is plotted. The degree of cooling capacity decline can be determined by where the daily observed value determined by two parameters, the maximum outside air temperature Tamb,max and the daily maximum reached temperature Tmax, is plotted. The existing sensors for measuring voltage, current, and temperature are sufficient, so there is no need or only a small burden of installing additional sensors.

[2]上記[1]の本システム20は、図2~図4に示す原理に基づく、冷却能力低下指標算出部、部品交換時期予測部と、を有することが好ましい。これらは、図1の機能ブロック図の要件を備えて構成される。これらは、図1を用いて説明した機能ブロック図の名称と一致する呼称とは限らない。却能力低下指標算出部と、部品交換時期予測部と、これらについて随所に説明する機能であれば、いかなる呼称でも分散形態でも構わない。冷却能力低下指標算出部は、蓄電池1の最大温度が上限温度以内に収まる限界冷却能力低下指標を演算する。 [2] The system 20 described in [1] above preferably has a cooling capacity degradation index calculation unit and a part replacement time prediction unit based on the principles shown in Figures 2 to 4. These are configured to satisfy the requirements of the functional block diagram in Figure 1. These do not necessarily have to be named according to the names of the functional block diagram described using Figure 1. As long as the cooling capacity degradation index calculation unit and the part replacement time prediction unit are functions that are described at various times, they may be named in any way and in any distributed form. The cooling capacity degradation index calculation unit calculates a limit cooling capacity degradation index at which the maximum temperature of the storage battery 1 falls within the upper limit temperature.

すなわち、冷却能力低下指標算出部は、日々の最高到達温度Tmaxと、日々の最高到達温度Tmaxを記録した時点から当日の運行開始時点まで遡った外気温の最大値Tamb,maxを差し引いたΔTを、畜電池1の抵抗率SOHRで除算した値を上式(2),(3)で規定し、冷却能力低下判定指標とする。本システム20は、図2に示すように、この冷却能力低下判定指標と、外気温の最大値Tamb,maxの2つのパラメータがどの位置にプロットされるかで、冷却能力低下の有無を判定する。 That is, the cooling capacity decline index calculation unit determines the cooling capacity decline judgment index by dividing ΔT, which is calculated by subtracting the daily maximum temperature Tmax from the maximum outside air temperature Tamb,max dating back from the time when the daily maximum temperature Tmax was recorded to the start of operation on that day, by the resistivity SOHR of the storage battery 1, using the above formulas (2) and (3). As shown in Figure 2, the system 20 determines whether or not there is a decline in cooling capacity based on where the two parameters, the cooling capacity decline judgment index and the maximum outside air temperature Tamb,max, are plotted.

部品交換時期予測部は、現在の冷却能力低下指標と、運行による冷却能力低下量予測値に基づいて、部品交換の適切な時期を通知することが可能である。交換の対象部品は、蓄電池1そのものと、冷却機構部品と、の少なくとも何れかである。何れが交換対象であるかについても、図4の一覧表に示す要領で決定された対策方針に従えば良い。 The part replacement timing prediction unit can notify the appropriate time for part replacement based on the current cooling capacity degradation index and the predicted amount of cooling capacity degradation due to operation. The parts to be replaced are at least either the storage battery 1 itself or the cooling mechanism parts. As for which parts are to be replaced, it is sufficient to follow the countermeasure policy determined in the manner shown in the table in Figure 4.

このように、本システム20によれば、冷却能力低下について、その原因と近未来予想が可能であり、最適に決定された対策を運行主体又は保守作業者等に促せる。このように、本システム20は、特定された原因を解消するため、図4に例示する電池交換と、冷却(機構部品)交換と、制御変更と、何れかの支援情報を適宜に発出する。 In this way, with this system 20, it is possible to predict the cause and near-future status of a decline in cooling capacity, and to encourage the operation body or maintenance workers to take optimal measures. In this way, in order to eliminate the identified cause, this system 20 appropriately issues support information such as battery replacement, cooling (mechanical part) replacement, or control change, as shown in FIG. 4.

[3]上記[2]の本システム20において、部品交換時期予測部は、1日の運行あたりに低下する冷却能力低下量予測値に基づいて、部品交換の適切な時期を、部品交換までの残り運行可能回数として通知することが可能である。つまり、本システム20によれば、冷却能力低下の原因を解消するために特定された交換部品について、現状の運行頻度でそのまま運行継続できる限界、すなわち、この先に交換すべき期限を明確に通知できる。 [3] In the present system 20 described in [2] above, the part replacement timing prediction unit is able to notify the appropriate time for part replacement as the number of remaining possible runs before part replacement, based on the predicted value of the amount of cooling capacity decline per day of operation. In other words, according to the present system 20, it is possible to clearly notify the limit at which operation can continue at the current operating frequency for a replacement part identified to eliminate the cause of the decline in cooling capacity, i.e., the deadline for future replacement.

[4]上記[3]の本システム20において、部品交換時期予測部は、蓄電池1の劣化率と運行情報に基づいて、限界冷却能力低下指標を演算することが好ましい。この部品交換時期予測部は、図1の機能ブロック図の要件を備えて構成される。その部品交換時期予測部の演算結果により、冷却能力低下の程度を計量的に判定可能である。 [4] In the system 20 described in [3] above, the part replacement time prediction unit preferably calculates a limit cooling capacity degradation index based on the deterioration rate of the storage battery 1 and the operation information. This part replacement time prediction unit is configured to satisfy the requirements of the functional block diagram of Figure 1. The degree of cooling capacity degradation can be quantitatively determined based on the calculation results of the part replacement time prediction unit.

[5]上記[4]の本システム20において、部品交換時期予測部は運行期間の気象条件の情報を用いて限界冷却能力低下指標を演算することが好ましい。ここでも、部品交換時期予測部は、図1の機能ブロック図の要件を備えて構成される。その部品交換時期予測部が演算した限界冷却能力低下指標の結果により、冷却能力低下の程度を計量的に判定可能である。 [5] In the system 20 described in [4] above, it is preferable that the part replacement time prediction unit calculates the limit cooling capacity decline index using information on weather conditions during the operation period. Here, too, the part replacement time prediction unit is configured to have the requirements of the functional block diagram of Figure 1. The degree of cooling capacity decline can be quantitatively determined based on the result of the limit cooling capacity decline index calculated by the part replacement time prediction unit.

本方法で管理対象とする畜電池システム20は、その冷却能力について、気象条件が冷涼なときはもちろんのこと、猛暑日でも上限を超えないように設計されている。それにも関わらず、本システム20において、限界冷却能力低下指標の演算結果がオーバーヒートとなれば、相応の対策方針の情報が発報される。 The battery storage system 20 that is the subject of management by this method is designed so that its cooling capacity does not exceed the upper limit, even on extremely hot days, let alone when the weather conditions are cool. Despite this, if the calculation result of the limit cooling capacity decrease index in this system 20 indicates overheating, information on appropriate countermeasures is issued.

[6]上記[5]の本システム20において、部品交換時期予測部は、鉄道車両の定期メンテナンス計画と運行計画を用い、冷却能力低下指標の予測値が限界冷却能力低下指標を超える直前の定期メンテナンスタイミングを部品交換時期として通知する。 [6] In the system 20 described in [5] above, the part replacement timing prediction unit uses the regular maintenance plan and operation plan of the railway vehicle to notify the part replacement timing of the regular maintenance immediately before the predicted value of the cooling capacity deterioration index exceeds the limit cooling capacity deterioration index.

本システム20は、鉄道用途の蓄電池システム20(蓄電池1も含む)を主な管理対象とすることに好適である。鉄道用途の蓄電池システム20は、運行ダイヤに従って、概ね同じパターンの電力負荷特性(負荷パターン)が毎日繰り返される。 This system 20 is suitable for managing mainly a storage battery system 20 for railway applications (including storage battery 1). In a storage battery system 20 for railway applications, roughly the same pattern of power load characteristics (load pattern) is repeated every day in accordance with the train schedule.

したがって、鉄道に限らず各種の搬送体のなかでも、定期運航車両のように、使用頻度が一定かつ継続的である場合、構成部品の劣化程度は、使用頻度に応じた劣化速度に経過時間を乗じれば推定できる。ここでいう、鉄道車両の定期メンテナンス計画とは、使用可能な寿命が既知である部品毎に、部品交換時期を定めたタイムチャートである。 Therefore, when the frequency of use is constant and continuous, such as in the case of scheduled service vehicles, not only for railways but also for various other types of transport vehicles, the degree of deterioration of components can be estimated by multiplying the rate of deterioration according to the frequency of use by the elapsed time. A scheduled maintenance plan for railway vehicles here is a time chart that determines the replacement timing for each part with a known usable lifespan.

また、本システム20は、冷却能力低下指標の予測値が限界冷却能力低下指標を超える直前の時期を定期メンテナンスタイミングとする。本システム20は、定期メンテナンスタイミングを列車毎のタイムチャートに織り込んで、カレンダー(スケジュール)管理に供する。本システム20は、カレンダー管理を実行することにより、定期メンテナンスタイミングが保守作業者等に通知される。 Furthermore, this system 20 determines the timing of regular maintenance to be the period immediately before the predicted value of the cooling capacity degradation index exceeds the limit cooling capacity degradation index. This system 20 incorporates the regular maintenance timing into a time chart for each train and provides it for calendar (schedule) management. By performing calendar management, this system 20 notifies maintenance workers, etc. of the regular maintenance timing.

このように通知された定期メンテナンスタイミングは、冷却能力低下指標の予測値が限界冷却能力低下指標を超える直前である。このタイミングは、管理対象とする部品毎に既知である固有の寿命に対し、品質管理の技術常識に基づいて、無駄を無くして、最小限の余裕を残して設定される。その結果、本システム20は、部品不良を原因とする故障が発生する以前に、早過ぎず、遅過ぎず、適時に部品交換を運行主体又は保守作業者等に促すことで実効性を発揮する。 The timing of regular maintenance notified in this way is immediately before the predicted value of the cooling capacity degradation index exceeds the limit cooling capacity degradation index. This timing is set based on common technical knowledge of quality control, with respect to the known specific lifespan of each managed part, while eliminating waste and leaving a minimum of leeway. As a result, this system 20 is effective by urging the operation entity or maintenance worker, etc. to replace parts at an appropriate time, neither too early nor too late, before a breakdown caused by a defective part occurs.

一方、鉄道に限った設備装置等のなかでも、使用頻度が散発的かつ不定期である場合、構成部品の劣化程度は、必ずしも経時劣化と同じ進行速度とは限らない。この場合、本システム20は、列車の運行計画から算出された使用頻度の指標に基づいて、鉄道車両毎に設けられた定期メンテナンス計画を前後に修正することにより、最適タイミングで部品交換される。 On the other hand, even for equipment and devices used only on railways, if the frequency of use is sporadic and irregular, the degree of deterioration of components does not necessarily progress at the same rate as deterioration over time. In this case, the system 20 replaces parts at the optimal timing by revising the regular maintenance plan established for each railway vehicle forward or backward based on an index of frequency of use calculated from the train operation plan.

つまり、本システム20において、列車の運行計画が低頻度ならば、保守周期を長く伸ばす。逆に、本システム20において、列車の運行計画が高頻度ならば、保守周期を短く縮める。そうすることで、部品不良を原因とする故障が発生する以前に、早過ぎず、遅過ぎず、適時に部品交換を運行主体又は保守作業者等に促すことで実効性を発揮する。 In other words, in this system 20, if train operation plans are infrequent, the maintenance cycle is extended. Conversely, in this system 20, if train operation plans are frequent, the maintenance cycle is shortened. In this way, it is effective in encouraging the operation body or maintenance workers to replace parts at the appropriate time, not too early and not too late, before a breakdown caused by a defective part occurs.

20…電池システム(本システム)、1…電池群(蓄電池)、2…冷却機構、3…電池管理装置、4…電池電流記録部、5…電池電圧記録部、6…電池温度記録部、7…環境温度記録部、8…抵抗率演算部、9…最高到達温度抽出部、10…要因判定指標演算部、11…要因判定部、SOHR…電池セルの劣化による内部抵抗値の上昇率、Tamb…環境温度、Tamb,max…(Tamb環境温度)の最高到達値、Tmax…最高到達温度
20... battery system (this system), 1... battery group (storage battery), 2... cooling mechanism, 3... battery management device, 4... battery current recording unit, 5... battery voltage recording unit, 6... battery temperature recording unit, 7... environmental temperature recording unit, 8... resistivity calculation unit, 9... maximum reached temperature extraction unit, 10... factor determination index calculation unit, 11... factor determination unit, SOHR... rate of increase in internal resistance value due to deterioration of battery cell, Tamb... environmental temperature, Tamb,max... maximum reached value of (Tamb environmental temperature), Tmax... maximum reached temperature

Claims (12)

移動体用に冷却能力を備えた蓄電池の状態を推定して保守を支援可能な蓄電池システムであって、
前記蓄電池に付設された温度センサで日別に最高到達温度Tmaxを検出して記録する電池温度記録部と、
前記最高到達温度Tmaxが検出された時刻から当日の運行開始時刻まで遡った時間帯における環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxを検出して記録する環境温度記録部と、
前記蓄電池の状態に対応付けられた対策方針が記憶された保守支援情報テーブルと、
を備え、
前記最高到達温度Tmaxと、前記環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxと、に基づいて冷却能力低下を判定し、
該冷却能力低下の判定結果に基づいて前記蓄電池の状態を推定し、
該推定された前記蓄電池の状態に基づいて、前記保守支援情報テーブルから選択された情報を出力可能とする、
蓄電池システム。
A storage battery system capable of estimating a state of a storage battery having a cooling capacity for a mobile body and supporting maintenance,
a battery temperature recorder that detects and records a maximum temperature Tmax on a daily basis using a temperature sensor attached to the storage battery;
an environmental temperature recording unit that detects and records a maximum reached value Tamb,max of the environmental temperature Tamb in a time period going back from the time when the maximum reached temperature Tmax was detected to the start time of the operation of the day;
a maintenance support information table in which countermeasure policies associated with the states of the storage batteries are stored;
Equipped with
A decrease in cooling capacity is determined based on the maximum reached temperature Tmax and the maximum reached value Tamb,max of the environmental temperature Tamb;
estimating a state of the storage battery based on the result of the determination of the cooling capacity decrease;
and outputting information selected from the maintenance support information table based on the estimated state of the storage battery.
Battery storage system.
前記蓄電池の最大温度が上限温度以内に収まる限界冷却能力低下指標を演算する冷却能力低下指標算出部と、
現在の冷却能力低下指標と、運行による冷却能力低下量予測値と、に基づいて、部品交換の適切な時期を通知する部品交換時期予測部と、
をさらに有する、
請求項1に記載の蓄電池システム。
a cooling capacity degradation index calculation unit that calculates a limit cooling capacity degradation index at which a maximum temperature of the storage battery falls within an upper limit temperature;
a part replacement timing prediction unit that notifies the user of an appropriate time for part replacement based on a current cooling capacity deterioration index and a predicted cooling capacity deterioration amount due to operation;
Further comprising
The battery system according to claim 1 .
前記部品交換時期予測部は1日の運行あたりに低下する冷却能力低下量予測値に基づいて、部品交換の適切な時期を、部品交換までの残り運行可能回数として通知する、
請求項2に記載の蓄電池システム。
the part replacement time prediction unit notifies the appropriate time for part replacement as the number of remaining possible operations until part replacement based on a predicted value of a cooling capacity decrease per day of operation;
The battery system according to claim 2 .
前記部品交換時期予測部は、蓄電池の劣化率と運行情報から冷却能力低下を判定可能な限界冷却能力低下指標を演算する、
請求項3に記載の蓄電池システム。
The part replacement time prediction unit calculates a limit cooling capacity deterioration index capable of determining a deterioration in cooling capacity from a deterioration rate of the storage battery and operation information.
The battery system according to claim 3 .
前記部品交換時期予測部は運行期間の気象条件の情報を用いて前記限界冷却能力低下指標を演算する、
請求項4に記載の蓄電池システム。
The part replacement time prediction unit calculates the limit cooling capacity deterioration index using information on weather conditions during an operation period.
The battery system according to claim 4.
前記部品交換時期予測部は、鉄道車両の定期メンテナンス計画と運行計画とを用い、冷却能力低下指標の予測値が前記限界冷却能力低下指標を超える直前の定期メンテナンスタイミングを部品交換時期として通知する、
請求項5に記載の蓄電池システム。
the part replacement timing prediction unit uses a regular maintenance plan and an operation plan for the railway vehicle and notifies, as a part replacement timing, a regular maintenance timing immediately before a predicted value of a cooling capacity deterioration index exceeds the limit cooling capacity deterioration index.
The battery system according to claim 5 .
移動体用に冷却能力を備えた蓄電池の状態をコンピュータが推定して保守を支援する蓄電池保守支援方法であって、
前記コンピュータは、
前記蓄電池の状態に対応付けられた対策方針の情報が記憶保持された保守支援情報テーブルを読み出し自在にするステップと、
前記蓄電池に付設された温度センサで日別に最高到達温度Tmaxを検出して記録するステップと、
前記最高到達温度Tmaxが検出された時刻から当日の運行開始時刻まで遡った時間帯における環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxを検出して記録するステップと、
前記最高到達温度Tmaxと、前記環境温度Tambの最高到達値Tamb,maxと、に基づいて冷却能力低下を判定するステップと、
該冷却能力低下の判定結果に基づいて前記蓄電池の状態を推定するステップと、
該推定された前記蓄電池の状態に基づいて、前記保守支援情報テーブルから選択された情報を出力するステップと、
を有する、
蓄電池保守支援方法。
A storage battery maintenance support method in which a computer estimates a state of a storage battery having a cooling capacity for a mobile object and supports maintenance, comprising:
The computer includes:
a step of freely reading out a maintenance support information table in which information on countermeasure policies associated with the state of the storage battery is stored;
A step of detecting and recording a maximum temperature Tmax reached by the storage battery on a daily basis using a temperature sensor attached to the storage battery;
A step of detecting and recording a maximum reached value Tamb,max of the environmental temperature Tamb in a time period going back from the time when the maximum reached temperature Tmax was detected to the start time of operation of the day;
A step of determining a decrease in cooling capacity based on the maximum reached temperature Tmax and a maximum reached value Tamb,max of the environmental temperature Tamb;
estimating a state of the storage battery based on a result of the determination of the cooling capacity decrease;
outputting information selected from the maintenance support information table based on the estimated state of the storage battery;
having
Storage battery maintenance support method.
前記蓄電池の最大温度が上限温度以内に収まる限界冷却能力低下指標を演算するステップと、
現在の冷却能力低下指標と、運行による冷却能力低下量予測値と、に基づいて、部品交換の適切な時期を予測して通知する部品交換時期予測ステップと、
をさらに有する、
請求項7に記載の蓄電池保守支援方法。
A step of calculating a limit cooling capacity deterioration index at which the maximum temperature of the storage battery falls within an upper limit temperature;
a part replacement timing prediction step of predicting and notifying an appropriate time for part replacement based on a current cooling capacity deterioration index and a predicted value of a cooling capacity deterioration amount due to operation;
Further comprising
The battery maintenance support method according to claim 7.
前記部品交換時期予測ステップは、1日の運行あたりに低下する冷却能力低下量予測値に基づいて、部品交換の適切な時期を、部品交換までの残り運行可能回数として通知する、
請求項8に記載の蓄電池保守支援方法。
The part replacement time prediction step notifies an appropriate time for part replacement as a remaining number of possible operations until part replacement based on a predicted value of a cooling capacity decrease amount per day of operation.
The battery maintenance support method according to claim 8.
前記部品交換時期予測ステップは、蓄電池の劣化率と運行情報から冷却能力低下を判定可能な限界冷却能力低下指標を演算する、
請求項9に記載の蓄電池保守支援方法。
The part replacement time prediction step calculates a limit cooling capacity deterioration index capable of determining a cooling capacity deterioration based on a deterioration rate of the storage battery and operation information.
The battery maintenance support method according to claim 9.
前記部品交換時期予測ステップは、運行期間の気象条件の情報を用いて前記限界冷却能力低下指標を演算する、
請求項10に記載の蓄電池保守支援方法。
The part replacement time prediction step calculates the limit cooling capacity deterioration index using information on weather conditions during an operation period.
The battery maintenance support method according to claim 10.
前記部品交換時期予測ステップは、鉄道車両の定期メンテナンス計画と運行計画を用い、冷却能力低下指標の予測値が前記限界冷却能力低下指標を超える直前の定期メンテナンスタイミングを部品交換時期として通知する、
請求項11に記載の蓄電池保守支援方法。
The part replacement timing prediction step uses a regular maintenance plan and an operation plan of the railway vehicle, and notifies the timing of regular maintenance immediately before the predicted value of the cooling capacity deterioration index exceeds the limit cooling capacity deterioration index as the part replacement timing.
The battery maintenance support method according to claim 11.
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