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JP7690926B2 - System and method for estimating durability for fuel cell system - Google Patents
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JP7690926B2 - System and method for estimating durability for fuel cell system - Google Patents

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Description

本明細書が開示する技術は、燃料電池システムに対する耐久性を推定するシステム及び方法に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a system and method for estimating the durability of a fuel cell system.

特許文献1に、車両に搭載されたバッテリを、他の製品にリユースする技術が記載されている。この技術では、リユース前のバッテリの作動データと、リユース後のバッテリの作動データとの両者を収集し、収集された作動データを学習用データとする機械学習によって、バッテリの耐久性(寿命)を推定する機械学習モデルを作成する。 Patent Document 1 describes a technology for reusing batteries installed in vehicles in other products. In this technology, operation data of the battery both before and after reuse is collected, and a machine learning model is created that estimates the durability (lifespan) of the battery by machine learning using the collected operation data as learning data.

特開2020-162309号公報JP 2020-162309 A

上記した技術のように、機械学習の手法を利用することで、工業製品の耐久性を推定することができる。この点に関して、燃料電池システムは、例えば車両に搭載されたり、その後に他の製品でリユースされたりすることから、その耐久性を精度よく推定することが望まれる。機械学習の手法を利用する場合、多くの学習用データが必要とされる。例えば、既に公衆へ提供された既存の燃料電池システムであれば、公衆で利用されている多数の燃料電池システムから、実際に作動したときの作動データを学習用データとして取得することができる。それに対して、当該既存の燃料電池システムを改良した新たな燃料電池システムについては、そのような学習用データを十分に得ることができず、公衆へ提供される前に実施される限られた耐久試験の結果だけでは、機械学習の手法によって耐久性を推定することが難しい。本明細書では、十分な学習用データが存在しない燃料電池システムについても、機械学習の手法によって耐久性を推定することができる技術を提供する。 As with the above-mentioned technology, the durability of industrial products can be estimated by using machine learning techniques. In this regard, since fuel cell systems are installed in vehicles and then reused in other products, it is desirable to accurately estimate their durability. When using machine learning techniques, a large amount of learning data is required. For example, for existing fuel cell systems that have already been provided to the public, actual operation data from a large number of fuel cell systems used by the public can be obtained as learning data. In contrast, for new fuel cell systems that are improvements on the existing fuel cell systems, such learning data cannot be obtained sufficiently, and it is difficult to estimate durability using machine learning techniques based only on the results of limited durability tests performed before being provided to the public. This specification provides a technology that can estimate the durability of fuel cell systems for which sufficient learning data does not exist using machine learning techniques.

本明細書が開示する技術は、燃料電池システムに対する耐久性を推定するシステムに具現化される。第1の態様では、システムは、一又は複数の第1種類の燃料電池システムについて、第1種類の燃料電池システムが実際に作動したときの作動データを、学習用データとして記憶する第1の記憶装置と、第1の記憶装置に記憶された学習用データを用いて機械学習する機械学習モデルであって、第1種類の燃料電池システムの耐久性を推定する機械学習モデルを有する第1の演算装置と、同一の使用条件に関して、第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、第1種類の燃料電池システムとは異なる第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、を記憶する第2の記憶装置と、第2の記憶装置に記憶された耐久試験の結果を用いて、第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果から第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルを決定する第2の演算装置とを備えてもよい。第2の演算装置は、第1の演算装置の機械学習モデルによって推定された第1種類の燃料電池システムの耐久性に、第2の演算装置で決定された変換式又は変換モデルを適用して、第2種類の燃料電池システムの耐久性を推定してもよい。 The technology disclosed in this specification is embodied in a system for estimating durability of a fuel cell system. In a first aspect, the system may include a first storage device that stores, as learning data, operation data when the first type of fuel cell system actually operates for one or more first type fuel cell systems; a first arithmetic device having a machine learning model that performs machine learning using the learning data stored in the first storage device and estimates the durability of the first type of fuel cell system; a second storage device that stores the results of a durability test of the first type of fuel cell system and the results of a durability test of a second type of fuel cell system different from the first type of fuel cell system for the same usage conditions; and a second arithmetic device that determines a conversion formula or conversion model that derives the results of a durability test of the second type of fuel cell system from the results of the durability test of the first type of fuel cell system using the results of the durability test stored in the second storage device. The second arithmetic device may estimate the durability of the second type of fuel cell system by applying the conversion formula or conversion model determined by the second arithmetic device to the durability of the first type of fuel cell system estimated by the machine learning model of the first arithmetic device.

上記したシステムでは、一又は複数の第1種類の燃料電池システムからの作動データが学習用データとして記憶される。そして、当該学習用データを用いた機械学習を施すことにより第1種類の燃料電池システムの耐久性を推定する機械学習モデルが作成される。さらに、第1種類及び第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果を用いて、第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果から第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルが作成される。そして、上記した推定された第1種類の燃料電池システムの耐久性の結果に当該変換式又は変換モデルを適用する。このような構成によると、機械学習モデルによる第1種類の燃料電池システムの推定された耐久性の結果に、二種類の燃料電池システムの耐久試験の結果による変換式又は変換モデルを適用することで、第2種類の燃料電池システムの耐久性を導くことができる。これにより、第2種類の燃料電池システムの耐久性を、第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果だけでなく、既知である第1種類の燃料電池システムの作動データにも依拠して、推定することができる。 In the above-mentioned system, the operation data from one or more first type fuel cell systems is stored as learning data. Then, a machine learning model that estimates the durability of the first type fuel cell system is created by performing machine learning using the learning data. Furthermore, a conversion formula or conversion model that derives the results of the durability test of the second type fuel cell system from the results of the durability test of the first type fuel cell system is created using the results of the durability test of the first type and the second type fuel cell systems. Then, the conversion formula or conversion model is applied to the results of the estimated durability of the first type fuel cell system. With this configuration, the durability of the second type fuel cell system can be derived by applying the conversion formula or conversion model based on the results of the durability test of the two types of fuel cell systems to the results of the durability estimated by the machine learning model of the first type fuel cell system. This makes it possible to estimate the durability of the second type fuel cell system based not only on the results of the durability test of the second type fuel cell system but also on the known operation data of the first type fuel cell system.

第2の態様では、上記の第1の態様において、システムは、公衆に提供された第1種類の燃料電池システム又はそれを搭載する工業製品から、作動データを受信する受信装置をさらに備えてもよい。第1の記憶装置は、受信装置に接続されており、受信装置によって受信された作動データを記憶してもよい。このような構成によると、公衆に提供された多数の第1種類の燃料電池システム又はそれを搭載する工業製品から、大量の作動データを収集することができる。 In a second aspect, the system according to the first aspect described above may further include a receiving device that receives operation data from the first type of fuel cell system provided to the public or an industrial product equipped with the same. The first storage device may be connected to the receiving device and store the operation data received by the receiving device. With this configuration, a large amount of operation data can be collected from a large number of first type of fuel cell systems provided to the public or industrial products equipped with the same.

第3の態様では、上記の第1又は第2の態様において、第2の演算装置は、第2の記憶装置に記憶された耐久試験の結果を用いた機械学習により、変換式又は変換モデルを決定してもよい。このような構成によると、変換式又は変換モデルを精度よく決定することができる。但し、他の実施形態として、変換式又は変換モデルは、例えば一次関数で表されるような、簡素な構造であってもよい。 In a third aspect, in the first or second aspect described above, the second computing device may determine the conversion formula or conversion model by machine learning using the results of the durability test stored in the second storage device. With this configuration, the conversion formula or conversion model can be determined with high accuracy. However, in another embodiment, the conversion formula or conversion model may have a simple structure, for example, expressed by a linear function.

本明細書が開示する技術は、燃料電池システムに対する耐久試験の結果を推定する方法に具現化される。方法は、一又は複数の第1種類の燃料電池システムについて、第1種類の燃料電池システムが実際に作動したときの作動データを、第1の記憶装置に学習用データとして記憶させる工程と、第1の記憶装置に記憶された学習用データを用いて機械学習する機械学習モデルであって、第1の演算装置が有する機械学習モデルに、第1種類の燃料電池システムの耐久性を推定させる工程と、第2の記憶装置に、同一の使用条件に関して、第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、第1種類の燃料電池システムとは異なる第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、を記憶させる工程と、第2の演算装置に、第2の記憶装置に記憶された耐久試験の結果を用いて、第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果から第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルを決定させる工程と、第2の演算装置に、第1の演算装置の機械学習モデルによって推定された第1種類の燃料電池システムの耐久性に対して、第2の演算装置で決定された変換式又は変換モデルを適用して、第2種類の燃料電池システムの耐久性を推定させる工程と、を備えてもよい。このような方法によると、機械学習モデルによる第1種類の燃料電池システムの推定された耐久性の結果に、二種類の燃料電池システムの耐久試験の結果による変換式又は変換モデルを適用することで、第2種類の燃料電池システムの耐久性を導くことができる。これにより、第2種類の燃料電池システムの耐久性を、第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果だけでなく、既知である第1種類の燃料電池システムの作動データにも依拠して、推定することができる。 The technology disclosed in this specification is embodied in a method for estimating the results of durability tests on a fuel cell system. The method may include the steps of: storing operating data for one or more first type fuel cell systems when the first type fuel cell systems are actually operated in a first storage device as learning data; causing a machine learning model, which is a machine learning model that performs machine learning using the learning data stored in the first storage device and is possessed by a first arithmetic device, to estimate the durability of the first type fuel cell system; storing in a second storage device results of a durability test of the first type fuel cell system and results of a durability test of a second type fuel cell system different from the first type fuel cell system, for the same usage conditions; causing the second arithmetic device to determine a conversion equation or conversion model that derives results of a durability test of the second type fuel cell system from the results of the durability test of the first type fuel cell system, using the results of the durability test stored in the second storage device; and causing the second arithmetic device to estimate the durability of the second type fuel cell system by applying the conversion equation or conversion model determined by the second arithmetic device to the durability of the first type fuel cell system estimated by the machine learning model of the first arithmetic device. According to this method, the durability of the second type of fuel cell system can be derived by applying a conversion formula or conversion model based on the results of the durability tests of the two types of fuel cell systems to the results of the durability estimated by the machine learning model of the first type of fuel cell system. This makes it possible to estimate the durability of the second type of fuel cell system based not only on the results of the durability tests of the second type of fuel cell system, but also on the known operating data of the first type of fuel cell system.

推定システムの構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an estimation system. 第1演算装置の学習モデルについて説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a learning model of the first arithmetic device. 推定方法の一例の手順を示すフローチャート。11 is a flowchart showing the procedure of an example of an estimation method.

(実施例)図1~図3を参照して、本実施例の推定システム10について説明する。本推定システム10では、燃料電池システムに対する耐久性を推定する。一例ではあるが、燃料電池システムは、車両に搭載されるものである。但し、車両に限定されず、燃料電池システムは、車両以外の他の工業製品に搭載されるものであってもよい。 (Example) The estimation system 10 of this example will be described with reference to Figures 1 to 3. This estimation system 10 estimates the durability of a fuel cell system. As an example, the fuel cell system is mounted on a vehicle. However, it is not limited to vehicles, and the fuel cell system may be mounted on other industrial products other than vehicles.

図1に示されるように、推定システム10は、受信装置12と、第1記憶装置14と、第2記憶装置16と、第1演算装置18と、第2演算装置20と、通信装置22と、を備える。受信装置12は、公衆に提供された複数の車両2(以下、単に車両2と称する)から、その各々に搭載されている燃料電池システム(以下、既存型FCシステム2aと称する)の作動データを受信する装置である。一例ではあるが、受信装置12の一部又は全部は、携帯電話事業者が提供する移動体回線網で構成されることができる。受信装置12は、任意の通信プロトコルにより、複数の車両2から送信される既存型FCシステム2aの作動データを無線で受信する。受信装置12は、有線及び/又は無線回線を用いて、第1記憶装置14と通信可能に接続されている。受信装置12は、記憶した作動データを第1記憶装置14に送信する。なお、受信装置12が第1記憶装置14に送信する作動データは、複数の車両2の既存型FCシステム2aのデータに限定されず、単一の車両2の既存型FCシステム2aのデータであってもよい。但し、作動データを提供する車両2の数は、多いほど好ましい。 As shown in FIG. 1, the estimation system 10 includes a receiving device 12, a first storage device 14, a second storage device 16, a first calculation device 18, a second calculation device 20, and a communication device 22. The receiving device 12 is a device that receives operation data of a fuel cell system (hereinafter referred to as an existing FC system 2a) installed in each of a plurality of vehicles 2 (hereinafter simply referred to as vehicles 2) provided to the public. As an example, a part or all of the receiving device 12 can be configured with a mobile line network provided by a mobile phone operator. The receiving device 12 wirelessly receives operation data of the existing FC system 2a transmitted from the plurality of vehicles 2 using any communication protocol. The receiving device 12 is connected to the first storage device 14 so as to be able to communicate with it using a wired and/or wireless line. The receiving device 12 transmits the stored operation data to the first storage device 14. The operation data that the receiving device 12 transmits to the first storage device 14 is not limited to data of the existing FC system 2a of multiple vehicles 2, but may be data of the existing FC system 2a of a single vehicle 2. However, the more vehicles 2 that provide operation data, the more preferable it is.

車両2は、前述した既存型FCシステム2aに加えて、複数のセンサと、メモリと、通信機とを備える。各センサは、車両2の既存型FCシステム2aに関する各種パラメータ(電圧、電流、電圧速度、温度(タンク内温度、外気温度等)、ガス流量、ガス圧力等)値を所定の時間毎に計測する。作動データは、計測された各種パラメータ値を、燃料電池システムを制御するための制御信号(例えば目標電流等)等とともに、時刻情報と関連付けて時系列のデータとしたものである。メモリは、この作動データを記憶する。通信機は、この作動データをメモリから読み取り、各車両2における固有の車両識別情報と共に当該作動データを受信装置12に定期的に送信する。特に限定されないが、通信機は、例えば車両2のユーザが所有する携帯電話等の無線通信可能なモバイル装置であってよい。 In addition to the existing FC system 2a described above, the vehicle 2 is equipped with multiple sensors, a memory, and a communication device. Each sensor measures various parameters (voltage, current, voltage speed, temperature (temperature inside the tank, outside air temperature, etc.), gas flow rate, gas pressure, etc.) related to the existing FC system 2a of the vehicle 2 at predetermined time intervals. The operation data is time-series data in which the measured parameter values are associated with time information together with control signals for controlling the fuel cell system (e.g., target current, etc.). The memory stores this operation data. The communication device reads this operation data from the memory and periodically transmits the operation data to the receiving device 12 together with vehicle identification information unique to each vehicle 2. Although not limited to this, the communication device may be, for example, a mobile device capable of wireless communication, such as a mobile phone owned by the user of the vehicle 2.

第1記憶装置14は、第1演算装置18と通信可能に接続されている。第1記憶装置14は、メモリを有する。第1記憶装置14は、受信装置12から送信された作動データを受信し、受信した作動データを学習用データとして記憶する。第1記憶装置14は、記憶した学習用データを第1演算装置18に送信する。第1演算装置18は、推定処理を実行する。第1演算装置18は、メモリ及びCPUを有する。第1演算装置18は、メモリに記憶された学習モデル19を有する。第1演算装置18は、メモリに記憶された学習モデル19及び/又は他のプログラムに基づいて各種処理をCPUに実行させる。第1演算装置18は、第1記憶装置14から受信した学習用データを学習モデル19に機械学習させる。第1演算装置18は、機械学習した学習モデル19を用いて、既存型FCシステム2aの耐久性の結果を推定する。通信装置22は、第1演算装置18と第2演算装置20とを互いに接続する通信ネットワークである。第1演算装置18は、通信装置22を介して第2演算装置20と通信可能に接続されている。第1演算装置18は、学習モデル19によって推定した耐久性の結果を、第2演算装置20に送信する。なお、通信装置22は、例えば第1演算装置18及び第2演算装置20の各々に組み込まれた通信指示プログラム、あるいは、第1演算装置18及び第2演算装置20の一方又は両方に設けられた一次記憶装置により構成されてもよい。 The first storage device 14 is communicatively connected to the first arithmetic device 18. The first storage device 14 has a memory. The first storage device 14 receives the operation data transmitted from the receiving device 12 and stores the received operation data as learning data. The first storage device 14 transmits the stored learning data to the first arithmetic device 18. The first arithmetic device 18 executes an estimation process. The first arithmetic device 18 has a memory and a CPU. The first arithmetic device 18 has a learning model 19 stored in the memory. The first arithmetic device 18 causes the CPU to execute various processes based on the learning model 19 and/or other programs stored in the memory. The first arithmetic device 18 causes the learning model 19 to machine-learn the learning data received from the first storage device 14. The first arithmetic device 18 estimates the durability results of the existing FC system 2a using the machine-learned learning model 19. The communication device 22 is a communication network that connects the first arithmetic device 18 and the second arithmetic device 20 to each other. The first calculation device 18 is communicatively connected to the second calculation device 20 via the communication device 22. The first calculation device 18 transmits the durability results estimated by the learning model 19 to the second calculation device 20. The communication device 22 may be configured, for example, by a communication instruction program incorporated in each of the first calculation device 18 and the second calculation device 20, or a primary storage device provided in one or both of the first calculation device 18 and the second calculation device 20.

第2記憶装置16は、耐久試験装置4及び第2演算装置20と通信可能に接続されている。第2記憶装置16は、メモリを有する。第2記憶装置16は、耐久試験装置4から受信した多種類の燃料電池システムの耐久試験の結果を記憶する。多種類の燃料電池システムの耐久試験の結果には、同一の使用条件に関して、既存型FCシステム2aの耐久試験の結果と、新型FCシステムの耐久試験の結果とが含まれる。新型FCシステムは、既存型FCシステム2aとは異なっており、既存型FCシステム2aを改良した燃料電池システムである。一例ではあるが、新型FCシステムの出力(kW)は、既存型FCシステム2aの出力(kW)±20%程度である。第2記憶装置16は、記憶した多種類の燃料電池システムの耐久試験の結果を第2演算装置20に送信する。ここで、燃料電池システムでは、燃料電池システムが経験する使用条件が異なると、燃料電池システムの劣化に影響を与える動作パラメータ(例えば、電流、電圧の変化速度、外気温度等)の取り得る値が影響され得る。従って、第2演算装置20には、互いに同一の使用条件で実施された、既存型FCシステム2aの耐久試験の結果と、新型FCシステムの耐久試験の結果とが送信される。本明細書の同一の使用条件とは、各動作パラメータが取り得る値の範囲や出現頻度が同程度であるものを指す。ここで、既存型FCシステム2aは、本明細書が開示する技術における「第1種類の燃料電池システム」の一例であり、新型FCシステムは、本明細書が開示する技術における「第2種類の燃料電池システム」の一例である。 The second storage device 16 is communicatively connected to the durability test device 4 and the second arithmetic device 20. The second storage device 16 has a memory. The second storage device 16 stores the results of durability tests of the various types of fuel cell systems received from the durability test device 4. The results of durability tests of the various types of fuel cell systems include the results of durability tests of the existing FC system 2a and the results of durability tests of the new FC system for the same usage conditions. The new FC system is different from the existing FC system 2a and is a fuel cell system that is an improvement of the existing FC system 2a. As an example, the output (kW) of the new FC system is about ±20% of the output (kW) of the existing FC system 2a. The second storage device 16 transmits the stored results of durability tests of the various types of fuel cell systems to the second arithmetic device 20. Here, in a fuel cell system, if the usage conditions experienced by the fuel cell system are different, the possible values of operating parameters that affect the deterioration of the fuel cell system (e.g., current, rate of change of voltage, outside air temperature, etc.) may be affected. Therefore, the results of the durability test of the existing FC system 2a and the endurance test of the new FC system, both of which were conducted under the same operating conditions, are transmitted to the second calculation device 20. In this specification, the same operating conditions refer to conditions in which the range of values that each operating parameter can take and the frequency of occurrence are approximately the same. Here, the existing FC system 2a is an example of a "first type of fuel cell system" in the technology disclosed in this specification, and the new FC system is an example of a "second type of fuel cell system" in the technology disclosed in this specification.

耐久試験装置4は、燃料電池システムの耐久試験を実施する装置である。耐久試験装置4は、例えばシャシダイナモメータを備え、燃料電池システムを搭載した試験車両を用いて、耐久試験を実施することができる。試験車両は、上述した車両2と同様に、実車に設けられた各センサによって、燃料電池システムに関する各種パラメータ(電圧、電流、電圧速度、温度(タンク内温度、外気温度等)、ガス流量、ガス圧力等)値を所定の時間毎に計測する。耐久試験装置4は、それらの計測データに時刻情報を関連付けた時系列データを、燃料電池システムを制御するための制御信号(例えば目標電流等)などとともに、耐久試験の結果として記録する。耐久試験装置4は、耐久試験の結果を第2記憶装置16に送信する。なお、耐久試験装置4の具体的な構成は特に限定されない。耐久試験装置4は、試験車両の利用に代えて、実車に搭載された燃料電池システムの作動を再現し得るシミュレータ装置を利用してもよい。 The durability test device 4 is a device that performs durability tests on the fuel cell system. The durability test device 4 is equipped with, for example, a chassis dynamometer, and can perform durability tests using a test vehicle equipped with a fuel cell system. The test vehicle, like the vehicle 2 described above, measures various parameters related to the fuel cell system (voltage, current, voltage speed, temperature (temperature inside the tank, outside air temperature, etc.), gas flow rate, gas pressure, etc.) at predetermined time intervals using sensors installed in the actual vehicle. The durability test device 4 records time-series data in which the measurement data is associated with time information, together with control signals (e.g., target current, etc.) for controlling the fuel cell system, as the results of the durability test. The durability test device 4 transmits the results of the durability test to the second storage device 16. Note that the specific configuration of the durability test device 4 is not particularly limited. Instead of using a test vehicle, the durability test device 4 may use a simulator device that can reproduce the operation of a fuel cell system installed in an actual vehicle.

第2演算装置20は、メモリとCPUを有する。第2演算装置20のCPUは、第2記憶装置16から受信した既存型及び新型FCシステムの耐久試験の結果を用いて、既存型FCシステム2aの耐久試験の結果から新型FCシステムの耐久試験の結果を導く変換モデルを決定する。第2演算装置20は、メモリに記憶された機械学習モデルが機械学習することにより、変換モデルを決定する。これにより、変換モデルを精度よく決定することができる。但し、変換モデルは、機械学習によって決定されるものである必要はなく、例えば一次関数で表されるような簡素な構造であってもよい。例えば、仮に変換式がy=Axであるとする。ここで、xは、既存型FCシステム2aの指標値であって、耐久試験後の値と初期値との差であり、yは、新型FCシステムの指標値であって、耐久試験後の値と初期値との差であり、Aは定数であり、xとyの比から決定される。新型FCシステムが既存型FCシステム2aよりも耐久性が改良されていた場合、Aは1よりも小さい値となる。 The second calculation device 20 has a memory and a CPU. The CPU of the second calculation device 20 uses the results of the durability tests of the existing and new FC systems received from the second storage device 16 to determine a conversion model that derives the results of the durability test of the new FC system from the results of the durability test of the existing FC system 2a. The second calculation device 20 determines the conversion model by machine learning using the machine learning model stored in the memory. This makes it possible to accurately determine the conversion model. However, the conversion model does not need to be determined by machine learning, and may have a simple structure such as that expressed by a linear function. For example, it is assumed that the conversion formula is y = Ax. Here, x is an index value of the existing FC system 2a and is the difference between the value after the durability test and the initial value, y is an index value of the new FC system and is the difference between the value after the durability test and the initial value, and A is a constant and is determined from the ratio of x to y. If the durability of the new FC system is improved compared to the existing FC system 2a, A is a value smaller than 1.

第2演算装置20のCPUは、第1演算装置18の学習モデル19によって推定された既存型FCシステム2aの耐久性に、前述した変換式又は変換モデルを適用する。これにより、第2演算装置20は、新型FCシステムの耐久性を推定できる。 The CPU of the second calculation device 20 applies the above-mentioned conversion formula or conversion model to the durability of the existing FC system 2a estimated by the learning model 19 of the first calculation device 18. This allows the second calculation device 20 to estimate the durability of the new FC system.

図2を参照して、学習モデル19による推定、及びその推定に対しての変換モデルの適用について説明する。図2に示されるように、第1演算装置18の学習モデル19は、推定したい既存型FCシステム2aの使用条件が入力されると、既存型FCシステム2aの耐久性の推定結果を出力する。入力パラメータ(使用条件)には、電流値、温度、及び電圧変化速度、作動時間などが含まれる。ここで出力パラメータ(耐久性の推定結果)は、例えば、燃料電池システムにおける電流が所定値のときの燃料電池システムの電圧値である。当該電圧値が高いほど、燃料電池システムの耐久性は高いと判断され、当該電圧値が低いほど、燃料電池システムの耐久性は低いと判断される。学習モデル19は、第1記憶装置14から読み込んだ学習用データの一部のデータを用いて、使用条件の入力が与えられたときに、その出力の推定結果と作動データの結果との誤差が最小になるように最適化されてもよい。また、学習モデル19の汎化性能を確保するために、学習用データの一部のデータが検証用として確保されてもよい。この場合、その確保されたデータが学習モデル19の過学習の回避に利用されてもよい。 With reference to FIG. 2, the estimation by the learning model 19 and the application of the conversion model to the estimation will be described. As shown in FIG. 2, when the usage conditions of the existing FC system 2a to be estimated are input, the learning model 19 of the first calculation device 18 outputs an estimation result of the durability of the existing FC system 2a. The input parameters (usage conditions) include a current value, a temperature, a voltage change rate, and an operating time. Here, the output parameter (estimated durability result) is, for example, a voltage value of the fuel cell system when the current in the fuel cell system is a predetermined value. The higher the voltage value, the higher the durability of the fuel cell system is determined to be, and the lower the voltage value, the lower the durability of the fuel cell system is determined to be. The learning model 19 may be optimized using a part of the learning data read from the first storage device 14 so that when the input of the usage conditions is given, the error between the estimated output result and the operating data result is minimized. In addition, in order to ensure the generalization performance of the learning model 19, a part of the learning data may be reserved for verification. In this case, the reserved data may be used to avoid overlearning of the learning model 19.

第2演算装置20は、第1演算装置18からの既存型FCシステム2aの推定の結果が入力されると、入力された推定の結果に変換モデル又は変換式を適用し、新型FCシステムの耐久性の結果を出力する。ここでの出力パラメータは、第1演算装置18(即ち学習モデル19)と同様に、例えば、燃料電池システムにおける電流が所定値のときの燃料電池の電圧値である。 When the second calculation device 20 receives the estimation result of the existing FC system 2a from the first calculation device 18, it applies a conversion model or conversion formula to the input estimation result and outputs the durability result of the new FC system. The output parameter here is, for example, the voltage value of the fuel cell when the current in the fuel cell system is a predetermined value, as with the first calculation device 18 (i.e., the learning model 19).

なお、学習モデル19の出力パラメータは、特定の電流値のときの電圧値に限定されず、特定の温度/ガス供給量のときの電圧値といった特定の条件をあわせたときの電圧値であってよい。出力パラメータは、燃料電池システムの劣化度合を表す指標値であればよい。変形例では、出力パラメータが、例えば特定の条件で水素に圧力を負荷した場合に、ガスタンクからリークするガス量であってもよい。 The output parameter of the learning model 19 is not limited to the voltage value at a specific current value, but may be a voltage value when specific conditions are met, such as a voltage value at a specific temperature/gas supply amount. The output parameter may be an index value that represents the degree of deterioration of the fuel cell system. In a modified example, the output parameter may be, for example, the amount of gas leaking from a gas tank when hydrogen is pressurized under specific conditions.

本実施例における推定システム10では、学習モデル19として、ElasticNetを採用している。但し、学習モデル19は、特に限定されず、ElasticNetとは別の回帰(例えばRidge回帰、Lasso回帰等)、ニューラルネットワークといった他の機械学習モデルを採用してもよい。 In the estimation system 10 of this embodiment, ElasticNet is used as the learning model 19. However, the learning model 19 is not particularly limited, and other machine learning models such as regression other than ElasticNet (e.g., Ridge regression, Lasso regression, etc.) and neural networks may be used.

従来より、機械学習の手法を利用することで、工業製品の耐久性を推定することができる。この点に関して、燃料電池システムは、例えば車両に搭載されたり、その後に他の製品でリユースされたりすることから、その耐久性を精度よく推定することが望まれる。機械学習の手法を利用する場合、多くの学習用データが必要とされる。例えば、既に公衆へ提供された既存の燃料電池システムであれば、公衆で利用されている多数の燃料電池システムから、実際に作動したときの作動データを学習用データとして取得することができる。それに対して、当該既存の燃料電池システムを改良した新たな燃料電池システムについては、そのような学習用データを十分に得ることができず、公衆へ提供される前に実施される限られた耐久試験の結果だけでは、機械学習の手法によって耐久性を推定することが難しい。 Conventionally, the durability of industrial products can be estimated by using machine learning techniques. In this regard, since fuel cell systems are installed in vehicles and then reused in other products, it is desirable to accurately estimate their durability. When using machine learning techniques, a large amount of learning data is required. For example, in the case of existing fuel cell systems that have already been provided to the public, actual operation data from a large number of fuel cell systems in use by the public can be obtained as learning data. In contrast, in the case of new fuel cell systems that are improvements on existing fuel cell systems, such learning data cannot be obtained in sufficient amounts, and it is difficult to estimate durability using machine learning techniques based only on the results of limited durability tests conducted before the systems are provided to the public.

上記した推定システム10では、一又は複数の既存型FCシステム2aからの作動データが学習用データとして記憶される。そして、当該学習用データを用いた機械学習を施すことにより既存型FCシステム2aの耐久性を推定する学習モデル19が作成される。さらに、既存型及び新型FCシステムの耐久試験の結果を用いて、既存型FCシステム2aの耐久試験の結果から新型FCシステムの耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルが作成される。そして、上記した推定された既存型FCシステム2aの耐久性の結果に当該変換式又は変換モデルを適用する。このような構成によると、学習モデル19による既存型FCシステム2aの推定された耐久性の結果に、二種類の燃料電池システム(既存型及び新型FCシステム)の耐久試験の結果による変換式又は変換モデルを適用することで、新型FCシステムの耐久性を導くことができる。これにより、新型FCシステムの耐久性を、新型FCシステムの耐久試験の結果だけでなく、既知である既存型FCシステム2aの作動データにも依拠して、推定することができる。 In the estimation system 10 described above, operation data from one or more existing FC systems 2a is stored as learning data. Then, a learning model 19 is created to estimate the durability of the existing FC system 2a by performing machine learning using the learning data. Furthermore, a conversion formula or conversion model is created that derives the results of the endurance test of the new FC system from the results of the endurance test of the existing FC system 2a using the results of the endurance test of the existing FC system 2a using the results of the endurance test of the new FC system. Then, the conversion formula or conversion model is applied to the results of the estimated durability of the existing FC system 2a. With this configuration, the durability of the new FC system can be derived by applying the conversion formula or conversion model based on the results of the endurance test of two types of fuel cell systems (the existing and new FC systems) to the results of the durability estimated by the learning model 19 of the existing FC system 2a. This allows the durability of the new FC system to be estimated based not only on the results of the endurance test of the new FC system but also on the known operation data of the existing FC system 2a.

次いで、図3を参照して、推定システム10が実行する耐久性の推定処理(推定方法)の手順について説明する。図3に示すように、先ずステップS12において、推定システム10は、学習用データを記憶する第1記憶工程を実施する。第1記憶工程では、具体的には、推定システム10が、受信装置12から送信された複数の既存型FCシステム2aの作動データを、学習用データとして第1記憶装置14に記憶させる。次いで、ステップS14において、推定システム10は、学習用データを機械学習する機械学習工程を実行する。機械学習工程では、具体的には、推定システム10が、S12で第1記憶装置14に記憶させた学習用データを用いて、第1演算装置18の学習モデル19に機械学習させる。 Next, the procedure of the durability estimation process (estimation method) executed by the estimation system 10 will be described with reference to FIG. 3. As shown in FIG. 3, first, in step S12, the estimation system 10 executes a first storage step of storing learning data. Specifically, in the first storage step, the estimation system 10 stores the operation data of the multiple existing FC systems 2a transmitted from the receiving device 12 in the first storage device 14 as learning data. Next, in step S14, the estimation system 10 executes a machine learning step of machine learning the learning data. Specifically, in the machine learning step, the estimation system 10 uses the learning data stored in the first storage device 14 in S12 to machine learn the learning model 19 of the first calculation device 18.

次いで、ステップS16において、推定システム10は、機械学習モデルによる第1推定工程を実行する。第1推定工程では、具体的には、推定システム10が、第1演算装置18に機械学習した学習モデル19を用いて、既存型FCシステム2aの耐久性の結果を推定させる。 Next, in step S16, the estimation system 10 executes a first estimation process using a machine learning model. Specifically, in the first estimation process, the estimation system 10 causes the first calculation device 18 to estimate the durability results of the existing FC system 2a using a learning model 19 that has been machine-learned.

次いで、ステップS18において、推定システム10は、耐久試験の結果を記憶する第2記憶工程を実行する。第2記憶工程では、具体的には、推定システム10が、第2記憶装置16に、既存型FCシステム2a及び新型FCシステムの耐久試験の結果を記憶させる。次いで、ステップS20において、推定システム10は、耐久試験の結果を用いて変換モデルを決定する決定工程を実行する。決定工程では、具体的には、推定システム10が、第2演算装置20に、S18で第1記憶装置14に記憶された既存型FCシステム2a及び新型FCシステムの耐久試験の結果を用いて、既存型FCシステム2aの耐久試験の結果から新型FCシステムの耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルを決定させる。 Next, in step S18, the estimation system 10 executes a second storage step of storing the results of the durability test. In the second storage step, specifically, the estimation system 10 stores the results of the durability test of the existing FC system 2a and the new FC system in the second storage device 16. Next, in step S20, the estimation system 10 executes a determination step of determining a conversion model using the results of the durability test. In the determination step, specifically, the estimation system 10 causes the second calculation device 20 to determine a conversion formula or conversion model that derives the results of the durability test of the new FC system from the results of the durability test of the existing FC system 2a, using the results of the durability test of the existing FC system 2a and the new FC system stored in the first storage device 14 in S18.

次いで、ステップS22において、推定システム10は、学習モデル19による推定に変換モデルを適用する適用工程を実行する。適用工程では、具体的には、推定システム10が、第1演算装置18の学習モデル19によって推定された既存型FCシステム2aの耐久性に、S20で決定した変換式又は変換モデルを適用させる。以上の一連のステップS12~S22により、新型FCシステムの耐久性を、新型FCシステムの耐久試験の結果だけでなく、既知である既存型FCシステム2aの作動データにも依拠して、推定することができる。 Next, in step S22, the estimation system 10 executes an application step of applying a conversion model to the estimation by the learning model 19. Specifically, in the application step, the estimation system 10 applies the conversion formula or conversion model determined in S20 to the durability of the existing FC system 2a estimated by the learning model 19 of the first calculation device 18. Through the above series of steps S12 to S22, the durability of the new FC system can be estimated based not only on the results of the durability test of the new FC system, but also on the known operating data of the existing FC system 2a.

本実施例における推定システム10は、公衆に提供された既存型FCシステム2aを搭載する車両2から、作動データを受信する受信装置12を備えている。また、第1記憶装置14は、受信装置12に接続されており、受信装置12によって受信された作動データを記憶する。このような構成によると、公衆に提供された多数の既存型FCシステム2aを搭載する車両2から、大量の作動データを収集することができる。 The estimation system 10 in this embodiment includes a receiving device 12 that receives operation data from a vehicle 2 equipped with an existing FC system 2a provided to the public. The first storage device 14 is also connected to the receiving device 12 and stores the operation data received by the receiving device 12. With this configuration, a large amount of operation data can be collected from a large number of vehicles 2 equipped with existing FC systems 2a provided to the public.

本実施例における推定システム10は、受信装置12からの作動データは、第1記憶装置14を経由して、第1演算装置18へ移送される。但し、必ずしも第1記憶装置14を経由しなくてもよく、受信装置12から第1演算装置18に直接送信されてもよい。この場合、第1演算装置18のメモリが、第1記憶装置14として機能してもよい。同様に、耐久試験装置4からの耐久試験の結果も第2記憶装置16を必ずしも経由しなくてもよく、耐久試験装置4から第2演算装置20に直接送信されてもよい。 In the estimation system 10 of this embodiment, the operating data from the receiving device 12 is transferred to the first calculation device 18 via the first storage device 14. However, it does not necessarily have to go via the first storage device 14, and it may be sent directly from the receiving device 12 to the first calculation device 18. In this case, the memory of the first calculation device 18 may function as the first storage device 14. Similarly, the results of the durability test from the durability test device 4 do not necessarily have to go via the second storage device 16, and it may be sent directly from the durability test device 4 to the second calculation device 20.

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the technology disclosed in this specification have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. The technical elements described in this specification or drawings exhibit technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. The technology exemplified in this specification or drawings can achieve multiple objectives simultaneously, and achieving one of those objectives is itself technically useful.

2a:既存型FCシステム
10:推定システム
12:受信装置
14、16:記憶装置
18、20:演算装置
19:学習モデル
2a: Existing FC system 10: Estimation system 12: Receiving device 14, 16: Storage device 18, 20: Calculation device 19: Learning model

Claims (4)

燃料電池システムに対する耐久性を推定するシステムであって、
一又は複数の第1種類の燃料電池システムについて、前記第1種類の燃料電池システムが実際に作動したときの作動データを、学習用データとして記憶する第1の記憶装置と、
前記第1の記憶装置に記憶された前記学習用データを用いて機械学習する機械学習モデルであって、前記第1種類の燃料電池システムの耐久性を推定する前記機械学習モデルを有する第1の演算装置と、
同一の使用条件に関して、前記第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、前記第1種類の燃料電池システムとは異なる第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、を記憶する第2の記憶装置と、
前記第2の記憶装置に記憶された前記耐久試験の結果を用いて、前記第1種類の燃料電池システムの前記耐久試験の結果から前記第2種類の燃料電池システムの前記耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルを決定する第2の演算装置と、
を備え、
前記第2の演算装置は、前記第1の演算装置の前記機械学習モデルによって推定された前記第1種類の燃料電池システムの前記耐久性に、前記第2の演算装置で決定された前記変換式又は変換モデルを適用して、前記第2種類の燃料電池システムの耐久性を推定する、
システム。
A system for estimating durability of a fuel cell system, comprising:
a first storage device that stores, as learning data, operation data obtained when one or more first type fuel cell systems are actually operated, the first type fuel cell systems;
a first arithmetic device having a machine learning model that performs machine learning using the learning data stored in the first storage device, the machine learning model estimating durability of the first type of fuel cell system;
a second storage device that stores the results of a durability test of the first type of fuel cell system and the results of a durability test of a second type of fuel cell system different from the first type of fuel cell system, under the same operating conditions;
a second arithmetic unit that uses the results of the durability test stored in the second storage device to determine a conversion formula or a conversion model for deriving results of the durability test of the second type of fuel cell system from the results of the durability test of the first type of fuel cell system;
Equipped with
the second arithmetic device applies the conversion formula or the conversion model determined by the second arithmetic device to the durability of the first type of fuel cell system estimated by the machine learning model of the first arithmetic device, thereby estimating the durability of the second type of fuel cell system;
system.
公衆に提供された前記第1種類の燃料電池システム又はそれを搭載する工業製品から、前記作動データを受信する受信装置をさらに備え、
前記第1の記憶装置は、前記受信装置に接続されており、前記受信装置によって受信された前記作動データを記憶する、請求項1に記載のシステム。
a receiving device for receiving the operation data from the first type of fuel cell system provided to the public or an industrial product equipped with the first type of fuel cell system;
The system of claim 1 , wherein the first storage device is coupled to the receiving device and stores the operational data received by the receiving device.
前記第2の演算装置は、前記第2の記憶装置に記憶された前記耐久試験の結果を用いた機械学習により、前記変換式又は変換モデルを決定する、請求項1又は2に記載のシステム。 The system according to claim 1 or 2, wherein the second computing device determines the conversion formula or the conversion model by machine learning using the results of the durability test stored in the second storage device. 燃料電池システムに対する耐久性を推定する方法であって、
一又は複数の第1種類の燃料電池システムについて、前記第1種類の燃料電池システムが実際に作動したときの作動データを、第1の記憶装置に学習用データとして記憶させる工程と、
前記第1の記憶装置に記憶された前記学習用データを用いて機械学習する機械学習モデルであって、第1の演算装置が有する前記機械学習モデルに、前記第1種類の燃料電池システムの前記耐久性を推定させる工程と、
第2の記憶装置に、同一の使用条件に関して、前記第1種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、前記第1種類の燃料電池システムとは異なる第2種類の燃料電池システムの耐久試験の結果と、を記憶させる工程と、
第2の演算装置に、前記第2の記憶装置に記憶された前記耐久試験の結果を用いて、前記第1種類の燃料電池システムの前記耐久試験の結果から前記第2種類の燃料電池システムの前記耐久試験の結果を導く変換式又は変換モデルを決定させる工程と、
前記第2の演算装置に、前記第1の演算装置の前記機械学習モデルによって推定された前記第1種類の燃料電池システムの前記耐久性に対して、前記第2の演算装置で決定された前記変換式又は変換モデルを適用して、前記第2種類の燃料電池システムの耐久性を推定させる工程と、
を備える方法。
A method for estimating durability of a fuel cell system, comprising:
storing, in a first storage device, operation data obtained when one or more first type fuel cell systems are actually operated, as learning data;
A step of estimating the durability of the first type of fuel cell system using a machine learning model that performs machine learning using the learning data stored in the first storage device and that is included in a first computing device;
storing in a second storage device the results of a durability test of the first type of fuel cell system and the results of a durability test of a second type of fuel cell system different from the first type of fuel cell system, under the same operating conditions;
causing a second arithmetic device to determine a conversion formula or a conversion model for deriving a result of the durability test of the second type of fuel cell system from the result of the durability test of the first type of fuel cell system, using the result of the durability test stored in the second storage device;
A step of causing the second arithmetic device to estimate durability of the second type of fuel cell system by applying the conversion formula or the conversion model determined by the second arithmetic device to the durability of the first type of fuel cell system estimated by the machine learning model of the first arithmetic device;
A method for providing the above.
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