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公開番号2025020965
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124618
出願日2023-07-31
発明の名称状態出力システム及び状態出力方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G01R 31/392 20190101AFI20250205BHJP(測定;試験)
要約【課題】鉄道車両に備えられる二次電池を構成する電極の内部状態を高精度に出力可能な状態出力システムを提供する。
【解決手段】状態出力システム100は、自身に備えられる二次電池18で駆動する鉄道車両19の停車中に、二次電池18の充放電中の直流電流又は直流電圧のうちの少なくとも一方の経時変化データを取得する取得部31と、取得部31が取得した前記経時変化データから、、二次電池18を構成する電極の内部状態を表す、直流電流の緩和過程の時定数である緩和時間の分布状態を決定する決定部32と、取得した経時変化データに基づいて決定された、前記緩和時間の分布状態を出力装置50に出力する出力部34と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
自身に備えられる二次電池で駆動する鉄道車両の停車中に、前記二次電池の充放電中の直流電流又は直流電圧のうちの少なくとも一方の経時変化データを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記経時変化データから、前記二次電池を構成する電極の内部状態を表す、直流電流の緩和過程の時定数である緩和時間の分布状態を決定する決定部と、
取得した前記経時変化データに基づいて決定された、前記緩和時間の分布状態を出力装置に出力する出力部と、を備える
ことを特徴とする状態出力システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記鉄道車両の停車中は、
前記鉄道車両への通電開始による始業の前、又は、
駅、駅間若しくは車両基地の少なくとも何れかの場所での前記鉄道車両の停車中、
のうちの少なくとも１つの状態を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の状態出力システム。
【請求項３】
前記取得部は、所定期間毎に前記二次電池の経時変化データを取得し、
前記出力部は、前記所定期間毎に取得した前記経時変化データに基づいて決定された前記緩和時間の分布状態を、それぞれ出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の状態出力システム。
【請求項４】
前記所定期間毎は、
前記鉄道車両の定期点検毎、又は、
前記鉄道車両への通電開始による始業の前のうちの所定日数毎、
のうちの少なくとも１つのタイミングを含む
ことを特徴とする請求項３に記載の状態出力システム。
【請求項５】
前記所定期間毎は、前記鉄道車両の定期点検毎を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の状態出力システム。
【請求項６】
前記取得部は、
前記二次電池の経時変化データを取得を開始するときの前記二次電池のＳＯＣが所定ＳＯＣであるか否かを判定し、
前記二次電池のＳＯＣが前記所定ＳＯＣであるときに前記二次電池の経時変化データを取得を開始し、
前記二次電池のＳＯＣが前記所定ＳＯＣではないときに、前記二次電池のＳＯＣが前記所定ＳＯＣになるように前記二次電池の充電又は放電の少なくとも一方の制御を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の状態出力システム。
【請求項７】
前記取得部は、前記鉄道車両の運行に関する情報である運行情報に基づき、前記鉄道車両が停車中であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の状態出力システム。
【請求項８】
前記運行情報は、
前記鉄道車両の停車予定駅の名称、
前記鉄道車両の停車予定時刻、
前記停車予定駅を識別する識別情報、
前記鉄道車両の走行距離、又は、
前記鉄道車両の走行速度、
のうちの少なくとも１つの情報を含む
ことを特徴とする請求項７に記載の状態出力システム。
【請求項９】
前記決定部で決定された緩和時間の分布状態に基づいて前記電極の内部状態を診断する診断部を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の状態出力システム。
【請求項１０】
前記診断部は、
前記緩和時間の分布状態を示す緩和スペクトルに含まれるピークの数、
前記ピークの位置、又は、
前記ピークの半値幅、
のうちの少なくとも１つの情報を用いて、前記電極の内部状態を診断する
ことを特徴とする請求項９に記載の状態出力システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、状態出力システム及び状態出力方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化を防止するために、炭酸ガスの排出量削減が求められている。例えば炭酸ガスの大きな排出源の一つであるガソリンエンジンを使用した自動車については、ハイブリッド電気自動車、電気自動車等への代替が進んでいる。充放電が可能な二次電池（蓄電池）としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、鉛畜電池、電気二重層キャパシタ等が存在する。このうち特に、リチウムイオン二次電池等の高出力密度の電池セルを複数個備える二次電池システムが産業用途に広く用いられている。近年では、高電圧化、大容量化された車両用の二次電池システムが普及し始めている。
【０００３】
鉄道車両の分野においても、省エネルギ化を図るために、二次電池システムは広く利用されている。特に近年では、架線のない非電化区間を走行する鉄道車両の環境負荷低減を目的に、二次電池システムを搭載したハイブリッド型気動車が普及し始めている。
【０００４】
ハイブリッド型気動車は架線のある電化区間では架線電力を電源として走行するが、架線のない非電化区間は二次電池システムを電源として走行する。このため、ハイブリッド型気動車の動力用電源に代表される大型の二次電池システムは、高電圧かつ高出力であることが求められる。このため、二次電池システムは、複数の電池セル（単電池）を直並列に接続することで構成される。また、各電池セルには、リチウムイオン二次電池が多く用いられる。
【０００５】
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、充放電及び保管によって特性劣化を生じる。鉄道車両の分野においてもその利用期間が長期に及ぶことが想定される。このため、二次電池を搭載した製品を安定して使用し続けるには、二次電池の劣化状態を適切に判定することが好ましい。
【０００６】
特許文献１の要約書には「二次電池システム４００は、二次電池２００と、二次電池２００への定電流による充放電開始から終了までの、二次電池２００に対して測定可能な応答関数の第１計時変化データ、又は、定電流による充放電終了から電圧が定常状態に至るまでの前記応答関数の第２経時変化データ、の少なくとも何れか一方の経時変化データに基づき、前記応答関数の緩和過程における時定数の分布状態を、二次電池２００の状態を示す第１関数のパラメータとして決定するパラメータ決定部を備える状態判定装置１００と、を備える。」ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２２－１８５５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の発明では、二次電池を構成する電極内部での劣化ムラが評価される（段落００２６）。しかし、特許文献１に記載の発明を鉄道車両に搭載された二次電池に適用すると、二次電池の使用状態によっては正確なデータを取得できない。即ち、鉄道車両の走行中には、鉄道車両に搭載される二次電池が大負荷で使用されている。このため、二次電池の状態が変化し、二次電池を構成する電極の内部状態を精度よく出力できない可能性がある。
本開示が解決しようとする課題は、鉄道車両に備えられる二次電池を構成する電極の内部状態を高精度に出力可能な状態出力システム及び状態出力方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の状態出力システムは、自身に備えられる二次電池で駆動する鉄道車両の停車中に、前記二次電池の充放電中の直流電流又は直流電圧のうちの少なくとも一方の経時変化データを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記経時変化データから、前記二次電池を構成する電極の内部状態を表す、直流電流の緩和過程の時定数である緩和時間の分布状態を決定する決定部と、取得した前記経時変化データに基づいて決定された、前記緩和時間の分布状態を出力装置に出力する出力部と、を備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、鉄道車両に備えられる二次電池を構成する電極の内部状態を高精度に出力可能な状態出力システム及び状態出力方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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