WO2019155781A1 - 移動体の蓄電装置管理装置及びその方法 - Google Patents
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- WO2019155781A1 WO2019155781A1 PCT/JP2018/047977 JP2018047977W WO2019155781A1 WO 2019155781 A1 WO2019155781 A1 WO 2019155781A1 JP 2018047977 W JP2018047977 W JP 2018047977W WO 2019155781 A1 WO2019155781 A1 WO 2019155781A1
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Definitions
- the present invention relates to a power storage device management apparatus for a mobile body that manages a power storage device mounted on a mobile body such as a railway vehicle, and a method thereof.
- Patent Document 1 the deterioration state of the power storage device based on the passage of time is set in advance as a reference deterioration pattern, and the deterioration state of the power storage device after the route running estimated from information on the route on which the vehicle will run will be described.
- a technique is disclosed that limits charge / discharge power in order to reduce the deterioration rate of the power storage device when the estimated value is predicted to be worse than the set reference deterioration pattern.
- the reference deterioration pattern is set as a pattern that can maintain the deterioration state of the power storage device at the minimum until the replacement time, regardless of the operation over time.
- deterioration does not progress regardless of operation over time, and the deterioration rate differs for each operation.
- the control of Patent Document 1 is used in operation where the charge / discharge power is large and the deterioration rate is faster than the reference deterioration pattern, it follows the reference deterioration pattern in which deterioration proceeds at a constant speed over time. Therefore, there is a possibility that the charge / discharge power is limited, and the original running performance cannot be exhibited.
- An object of the present invention is to set a combination of reference deterioration patterns for maintaining the deterioration state of the power storage device at a value exceeding the reference value until the replacement time according to the operation of the moving body.
- the present invention estimates a deterioration state of a power storage device mounted on a mobile body, a deterioration estimation date / time when the deterioration state of the power storage device is estimated, and deterioration of the power storage device at the deterioration estimation date / time.
- It is a pattern showing deterioration state estimation means for outputting power storage device deterioration state information including a state estimation value, and a temporal change of the deterioration state decrease amount of the power storage device when operated by one operation assigned to the moving body.
- the reference deterioration pattern set from at least one deterioration speed setting value and the time required for one operation is associated with one or more combinations of operations assigned to the mobile body for each operation.
- Reference deterioration pattern calculation means for calculating and managing, and deterioration state determination means for determining the deterioration state of the power storage device based on the output of the reference deterioration pattern calculation means. It is characterized in.
- a combination of reference deterioration patterns for maintaining the deterioration state of the power storage device at a value exceeding the reference value until the replacement time can be set according to the operation of the moving body.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power storage device management system for a moving body according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows an example of deterioration speed setting information. It is explanatory drawing which shows an example of service. It is a block diagram which shows an example of operation related information. It is a flowchart which shows an example of the internal process of a reference
- FIG. 1 It is a characteristic view which shows an example of the judgment result whether a standard deterioration pattern provisional value is higher than a power storage device replacement reference value, and (a) is a characteristic diagram in a case where a deterioration state is lower than a power storage device replacement reference value. , (B) is a characteristic diagram in the case where the deterioration state exceeds a power storage device replacement reference value.
- FIG. 5 is a characteristic diagram of a reference deterioration pattern provisional value using a calculation result of the reference deterioration pattern recalculation unit, where (a) is a characteristic diagram when the reference deterioration pattern recalculation unit does not recalculate, and (b) It is a characteristic view when the reference deterioration pattern recalculation means recalculates.
- 6 is a schematic configuration diagram of a power storage device management system for a mobile body in Embodiment 2.
- FIG. It is an example of the deterioration rate setting information in Example 2, Comprising: (a) It is a block diagram of deterioration rate setting value information for normal, (b) is a block diagram of deterioration rate setting value information for electrical storage apparatus deterioration maintenance. is there.
- 12 is a flowchart illustrating an example of internal processing of a reference deterioration pattern calculation unit according to the second embodiment.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mobile power storage device management system according to an embodiment of the present invention.
- a power storage device management system for a mobile body includes a power storage device 101, a deterioration state estimation means 102, a deterioration speed setting value database 103, an operation related information acquisition means 104, a calculation start command means 105, a power storage device.
- the replacement plan setting means 106, the reference deterioration pattern calculation means 107, the reference deterioration pattern recalculation determination means 108, and the power control means 109 are configured.
- the power storage device 101 and the power control means 109 are mounted on a moving body such as a railway vehicle.
- the reference deterioration pattern recalculation determination means 108 is a computer device including, for example, a CPU (Central Processing Unit), an input device, an output device, a communication device, and a storage device, and is a mobile object for managing the power storage device 101. It is configured as a power storage device management device.
- a CPU Central Processing Unit
- the CPU is configured as a central processing unit that controls the overall operation of the apparatus.
- the input device is composed of a keyboard or a mouse
- the output device is composed of a display or a printer.
- the communication device includes a NIC (Network Interface Card) for connecting to a wireless LAN or a wired LAN.
- the storage device is composed of storage media such as RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory).
- the storage device includes various computer programs (eg, deterioration state estimation program, operation related information acquisition program, calculation start command program, power storage device replacement plan setting program, reference deterioration pattern calculation program, reference deterioration pattern recalculation determination program, power control Program) and various databases (for example, deterioration rate setting value database) are stored.
- the CPU executes various computer programs (degradation state estimation program, operation related information acquisition program, calculation start command program, power storage device replacement plan setting program, reference deterioration pattern calculation program, reference deterioration pattern recalculation determination program).
- the functions of the deterioration state estimation means 102, operation related information acquisition means 104, calculation start command means 105, power storage device replacement plan setting means 106, reference deterioration pattern calculation means 107, and reference deterioration pattern recalculation determination means 108 are realized. Is done.
- the power storage device 101 is a DC power source mounted on a railway vehicle (moving body), and is constituted by a secondary battery.
- Degradation state estimation means 102 is connected to power storage device 101 and stores power storage device state information 151 including information indicating the state of power storage device 101 such as voltage, current, charge amount, and temperature of power storage device 101. From the acquired power storage device state information 151, including the information regarding the estimated deterioration state (deterioration state estimated value) and the date and time when the deterioration state was estimated (deterioration state estimation date and time) The power storage device deterioration state information 152 is output. Examples of the deterioration state included in the power storage device deterioration state information 152 include the capacity maintenance rate and the internal resistance of the power storage device 101, but are not limited thereto, and may include, for example, the temperature rise rate of the power storage device 101. good.
- a method for analyzing charge / discharge power to the power storage device 101 during traveling a method for analyzing charge / discharge power by performing a charge / discharge cycle when the battery is not used, such as when the station is stopped, and the like are known. However, any of them may be used.
- Degradation speed set value database 103 is a deterioration that includes information related to the deterioration speed setting value for each operation (operation assigned to a railway vehicle on which power storage device 101 is mounted, hereinafter may be simply referred to as assigned operation).
- the speed set value information 153 is output to the reference deterioration pattern calculation means 107.
- FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the degradation rate set value information 153.
- the deterioration rate setting value information 153 includes an assigned operation 153 a, a normal deterioration rate setting value 153 b, and a deterioration rate setting value 153 c for maintaining the deterioration of the power storage device.
- the assigned operation 153a information such as “1”, “2”, “3”, etc. is recorded as information for specifying the operation assigned to the railway vehicle.
- Each deterioration speed set value 153b, 153c may be a parameter that represents how much deterioration (deterioration of power storage device 101) progresses due to the operation of the railway vehicle. For example, capacity maintenance per operation is maintained.
- the deterioration rate set value 153c for maintaining the deterioration of the power storage device is a deterioration rate set value when the operation is suppressed more than usual (smaller than the normal deterioration rate set value 153b, and the deterioration rate of the power storage device 101 becomes lower.
- the deterioration speed setting value information of “0.015” is recorded. Note that the deterioration speed set values 153b and 153c for each operation may be created from the result of train operation simulation or the like, or may be created from actual measurement values when a driver who performs an exemplary driving operation is driving. good.
- FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of an operation assigned to a railway vehicle.
- operations (“operation 1” to “operation 6”) 301 to 306 are information allocated to the railway vehicle, and are information from the departure station to the final station of the railway vehicle.
- the operation 301 indicating “operation 1” is a one-way train operation in which the operation starts from the A station and continues to the D station as a minimum unit.
- the operation 302 indicating “operation 2” is a one-way train operation that starts from the D station and operates to the A station as a minimum unit.
- “Service 1” and “Service 2” are different services.
- FIG. 4 is a block diagram showing an example of operation related information.
- the operation related information 154 includes an allocated operation 154a and an operation date / time 154b. Similar to the assigned operation 153a, information such as “1”, “2”, “3”, etc. is recorded in the assigned operation 154a as information specifying the operation assigned to the railway vehicle. In the operation date and time 154b, information such as “January 1 6:00 to 7:30” is recorded as the operation date and time of the railway vehicle to which the operation is assigned. In this way, the operation-related report acquisition unit 104 acquires the operation-related information 154 including both the operation 154a assigned to the railway vehicle and information related to the operation date and time 154b, so that the railway vehicle is driven by which operation. I understand.
- the operation-related report acquisition unit 104 may manually input the operation assigned to the railway vehicle and the operation date and time, or may acquire information by communication from a computer that distributes the operation of each railway vehicle. .
- the calculation start command means 105 outputs a calculation start command 155 to the reference deterioration pattern calculation means 107.
- the calculation start command 155 is output as a trigger for starting the reference deterioration pattern calculation.
- the calculation start command means 105 normally outputs OFF information, but when starting calculation of the reference deterioration pattern, ON information is output as the calculation start command 155.
- the calculation start command means 105 may output ON information by using, for example, a switch operation of a driving operation panel in a railway vehicle as a trigger, or by using wireless communication from a ground management facility as a trigger. It may be output.
- the power storage device replacement plan setting means 106 outputs a power storage device replacement date and time 156 indicating the replacement time of the power storage device 101 to the reference deterioration pattern calculation means 107, and a reference value for determining that the power storage device 101 needs to be replaced.
- the power storage device replacement reference value 166 is output to the reference deterioration pattern recalculation determination means 108.
- As the power storage device replacement date and time 156 it is desirable to set the date and time when the periodic inspection is started, but there are other dates and times that the manager of the railway vehicle determines to be most suitable for replacing the power storage device 101. For example, the date may be used.
- the power storage device replacement reference value 166 is generally indicated by the capacity maintenance rate or the internal resistance increase rate of the power storage device 101, but is not necessarily limited thereto.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 outputs operation-related information 154 output from the operation-related information acquisition unit 104, power storage device deterioration state information 152 output from the deterioration state estimation unit 102, and output from the power storage device replacement plan setting unit 106.
- the storage device replacement date and time 156, the recalculation command 178 and the degradation rate selection information 168 output from the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108, and the calculation start command 155 output from the calculation start command unit 105 are input.
- a reference deterioration pattern provisional value 157 is calculated, and the calculated reference deterioration pattern provisional value 157 is output to the reference deterioration pattern recalculation determination means 108. Details of the processing of the reference deterioration pattern calculation means 107 will be described later.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 inputs the reference deterioration pattern provisional value 157 output from the reference deterioration pattern calculation unit 105 and the power storage device replacement reference value 166 output from the power storage device replacement plan setting unit 106, respectively.
- the power storage device 101 is operated in an operation assigned to the railway vehicle based on each input value, the deterioration state of the power storage device 101 is replaced with the power storage device replacement until the power storage device 101 replacement date (power storage device replacement date 156). It is determined whether or not the value (state) exceeding the reference value 166 can be maintained.
- the reference deterioration pattern recalculation determination means 108 determines that it cannot be maintained, it outputs a recalculation command 178 and deterioration rate selection information 168 to the reference deterioration pattern calculation means 107, and if it determines that it can be maintained, the power control means 109 A reference deterioration pattern fixed value 158 is output to Recalculation command 178 is normal (when reference deterioration pattern recalculation determination means 108 determines that the deterioration state of power storage device 101 can be maintained at a value exceeding power storage device replacement reference value 166 until the replacement date of power storage device 101.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 Is output as OFF information, but the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 cannot maintain the deterioration state of the power storage device 101 at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166 until the replacement date and time of the power storage device 101. If it is determined, it is output as ON information. Details of the processing of the reference deterioration pattern recalculation determination means 108 will be described later.
- the power control unit 109 receives the reference deterioration pattern determined value 158 output from the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 and performs charge / discharge power control of the power storage device 101 based on the input reference deterioration pattern determined value 158. .
- description is abbreviate
- FIG. 5 shows the internal processing (prediction calculation processing) of the reference deterioration pattern calculation means 107. This process is started when the CPU executes the reference deterioration pattern calculation program read from the memory. First, the reference deterioration pattern calculation unit 107 takes in the output of the calculation start command unit 105 and determines whether or not the calculation start command is ON (step 501). If the calculation start command 155 is ON, the process proceeds to step 504. If the calculation start command 155 is OFF, the process proceeds to step 502.
- step 502 the reference deterioration pattern calculation means 107 takes in the output of the reference deterioration pattern recalculation determination means 108, determines whether or not the recalculation instruction is ON, and if the recalculation instruction 178 is ON, step 503 If the recalculation command 178 is OFF, the process returns to step 501 and the process of step 501 is repeated.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 sets a deterioration speed setting value used for calculation of the reference deterioration pattern for each operation based on the deterioration speed selection information 168 output from the reference deterioration pattern recalculation determination means 108.
- the deterioration speed selection information 168 is set with a deterioration speed setting value used for calculating a reference deterioration pattern for each assigned operation.
- FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of the degradation rate selection information 168. As shown in FIG. In FIG. 6, the deterioration speed selection information 168 is composed of an assigned operation 168a and a deterioration speed setting value 168b used for calculation.
- the assigned operation 168a As in the assigned operation 153a, information such as “1”, “2”, “3”, etc. is recorded as information specifying the operation assigned to the railway vehicle.
- “normal use” information is recorded as a setting value for selecting the normal deterioration rate, or the deterioration rate for maintaining the deterioration state of the power storage device 101.
- the setting value when selecting information for “maintaining power storage device deterioration” is recorded.
- “operation 1” in which the assigned operation 168a is “1” and “operation 3” in which the assigned operation 168a is “3” are normal (deterioration speed setting values for normal use).
- “operation 2” in which the assigned operation 168a is “2” indicates that power storage device deterioration maintenance (deterioration speed setting value for power storage device deterioration maintenance) is used.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 performs some operations according to the deterioration speed selection information 168 set by the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 during recalculation (when the recalculation command 178 is ON).
- the reference deterioration pattern provisional value 157 may be calculated in a state in which the deterioration speed setting value of the vehicle is changed (the deterioration speed setting value of a part of the operation is changed from “for normal use” to “for power storage device deterioration maintenance”). it can.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 proceeds to step 505 when the processing in step 503 is completed.
- step 501 If it is determined in step 501 that the calculation start command is ON, the reference deterioration pattern calculation unit 107 initializes deterioration speed selection information (step 504), and deterioration used for calculation of the reference deterioration pattern in all assigned operations.
- the speed set value 168b is set to “normal use” and the process proceeds to step 505.
- step 505 the reference deterioration pattern calculation means 107 sets the deterioration state at the latest deterioration state estimation date and time as a starting point (starting point of reference deterioration pattern calculation) based on the power storage device deterioration state 152, and proceeds to step 506.
- step 506 the reference deterioration pattern calculation means 107 reads the operation related information 154 in FIG. 4, sets the operation and operation date / time assigned based on the operation related information 154, and proceeds to step 507.
- step 507 the reference deterioration pattern calculation means 107 performs a loop process that repeats the processes of step 508, step 509, and step 510 by the number of operations allocated to the railway vehicle.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 refers to the deterioration speed setting value (deterioration speed) in the operation of the loop being referred to based on the deterioration speed setting value information 153 of FIG. If the deterioration speed selection information 153 in the loop operation being referred to is “normal”, the deterioration speed setting value 153b for normal use is referred to as the deterioration speed setting value in the operation of the loop being referred to, If it is “for storage device deterioration maintenance”, the deterioration rate setting value 153c for storage device deterioration maintenance is referred to as the deterioration rate setting value in the operation of the loop being referred to.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 obtains the deterioration state decrease amount from the starting point by using the deterioration speed set value 153b or 153c referred to in step 508, and is referring to the starting point date and time (deteriorating state estimation date and time).
- a reference deterioration pattern indicating the amount of deterioration state deterioration) is calculated.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 sets (resets) the final deterioration state and date / time of the reference deterioration pattern as the starting point in the next loop.
- the reference deterioration pattern in the next loop operation can be calculated from the deterioration state and the date and time when the reference loop operation ends.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 calculates the power storage device replacement date and time 156 based on the output of the power storage device replacement plan setting unit 106 and the date and time when the reference loop operation ends (the operation calculated from the time required for the reference loop operation). End date and time), and it is determined whether or not the date and time when the operation of the loop being referred to ends (operation end date and time) exceeds the power storage device replacement date and time 156 (step 511). If the replacement date and time 156 has been exceeded, the process proceeds to step 513. If the operation end date and time has not exceeded the power storage device replacement date and time 156, the process returns to step 507 again, and the process proceeds to the next loop. If all the operations assigned to the railway vehicle have been completed, the process goes out of the loop and proceeds to step 512.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 recalculates and sets the operation date and time assuming that the same operation is repeated again after the calculation of the reference deterioration pattern. That is, after the calculation of the reference deterioration pattern so far, the operation date and time is recalculated in order to repeat the same operation combination again. For example, when there are 10 days of assigned operations, the operation dates and times are recalculated so that the same operation can be repeated again from the 11th day.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 proceeds to step 507 to continue the calculation of the reference deterioration pattern in order to execute the reference deterioration pattern calculation loop again.
- FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of a reference deterioration pattern calculated as a result of executing the internal processing of the reference deterioration pattern calculation means 107.
- FIG. 7 shows an example in which three operations are allocated to the railway vehicle and the storage device replacement date and time is reached when the same operation is performed for two laps.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents the deterioration state (estimated value). In the deterioration state in FIG.
- the latest deterioration state is the deterioration state 700, and the deterioration state at the time when “operation 1” to “operation 3”, which are the operations of the first lap (time t1 to t2), are finished.
- a deterioration speed setting value for “operation 1” (for example, a normal deterioration speed setting value) is set starting from a time t1 indicating the estimated date and time (deterioration state estimation date and time) when the latest deterioration state 700 is estimated. Based on 153b), a reference deterioration pattern (starting point reference deterioration pattern) P1 indicating a deterioration state (deterioration state decrease amount) 701 until “operation 1” is completed is created.
- Calculations for creating the reference deterioration patterns P11, P12, and P13 are executed until the end date and time exceeds the time t3 indicating the power storage device replacement date and time 156.
- the time t3 indicating the power storage device replacement date and time 156.
- the end date / time of “operation 3” in the operation on the second lap exceeds the time (power storage device replacement date / time 156) t3
- the calculation is performed when the same operation is performed for two laps.
- the reference deterioration pattern P13 is the final reference deterioration pattern at the operation end date and time.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 determines in step 511 that the operation end date / time has exceeded the power storage device replacement date / time 156, the reference deterioration pattern combination (reference deterioration patterns P1, P2) calculated in the processing so far is determined. , P3, P11, P12, P13), and among the reference deterioration patterns belonging to the specified combination of reference deterioration patterns, the deterioration state (deterioration state decrease amount) in the final reference deterioration pattern P13 is determined as the reference deterioration pattern provisional value.
- the reference deterioration pattern calculation means 107 is the power storage device 101 in the case of driving from the starting point (deterioration state estimation date / time) to the end of operation at which all the operations (operation of one or more combinations) assigned to the railway vehicle are completed.
- a combination of reference deterioration patterns (reference deterioration patterns P1, P2, P3, P11, P12, and P13) indicating the deterioration state (deterioration state decrease amount) of the above is specified.
- FIG. 8 is a flowchart showing the internal processing of the reference deterioration pattern recalculation determining means 108. This process is started when the CPU executes a reference deterioration pattern recalculation determination program.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 compares the reference deterioration pattern provisional value 157 output from the reference deterioration pattern calculation unit 107 with the power storage device replacement reference value 166 output from the power storage device replacement plan setting unit 106, It is determined whether or not the deterioration state in the temporary deterioration pattern value 157 exceeds the power storage device replacement reference value 166 (step 801). If the deterioration state in the temporary deterioration value reference value 157 exceeds the power storage device replacement reference value 166, step 802 is performed. If the deterioration state in the reference deterioration pattern provisional value 157 does not exceed the power storage device replacement reference value 166, the process proceeds to step 803.
- FIG. 9 is a characteristic diagram showing an example of determination in step 801.
- FIG. 9A shows a case where the deterioration state in the reference deterioration pattern provisional value 157 is lower than the power storage device replacement reference value 166.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 determines that the deterioration state of the power storage device 101 cannot be maintained at a value (state) exceeding the power storage device replacement reference value 166 until time t3 that is the power storage device replacement date and time.
- FIG. 9B shows a case where the deterioration state in the reference deterioration pattern provisional value 157 exceeds the power storage device replacement reference value 166.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 determines that the deterioration state of the power storage device 101 can be maintained at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166 until time t3 of the power storage device replacement date and time.
- the power storage device replacement reference value 166 in FIG. 9B is set to a level lower than the power storage device replacement reference value 166 in FIG. 9A.
- the reference deterioration pattern recalculation determination means 108 determines in step 801 that the deterioration state (deterioration state decrease amount) in the reference deterioration pattern provisional value 157 exceeds (exceeds) the power storage device replacement reference value 166.
- the reference deterioration pattern provisional value 157 is output as the reference deterioration pattern fixed value 158 to the power control means 109 (step 802), and then the processing in this routine is terminated.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 determines in step 801 that the deterioration state in the reference deterioration pattern provisional value 157 does not exceed the power storage device replacement reference value 166, the reference deterioration pattern calculation unit 107 In order to request recalculation of the reference deterioration pattern provisional value 157, a recalculation command 178 is output to the reference deterioration pattern calculation means 107 (step 803), and the process proceeds to step 804.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 outputs deterioration rate selection information 168 for suppressing the deterioration rate of the power storage device 101 to the reference deterioration pattern calculation unit 107.
- the deterioration speed selection information 168 as shown in the example of FIG. 6, it may be set to use a deterioration speed set value for maintaining the deterioration of the power storage device for some operations, or for all operations.
- the deterioration rate setting value for maintaining the deterioration of the power storage device may be used.
- a deterioration rate set value for maintaining the deterioration of the power storage device is set to be used in advance for a part of the operation, and the deterioration rate for maintaining the deterioration of the storage device is repeated every time the recalculation of the reference deterioration pattern provisional value 157 is repeated. You may set so that the operation using a set value may increase.
- FIG. 10 is a characteristic diagram of the reference deterioration pattern provisional value
- (a) is a characteristic diagram of the reference deterioration pattern provisional value 157 that has not been recalculated
- (b) is a graph after recalculation once.
- FIG. 10 is a characteristic diagram of a reference pattern provisional value 157.
- FIG. 10A is a characteristic diagram when the reference deterioration pattern provisional value 157 is not recalculated using the deterioration rate set value 153c for maintaining the deterioration of the power storage device, similarly to FIG. 9A.
- the deterioration state (deterioration state reduction amount) in the reference deterioration pattern provisional value 157 is lower than the storage device replacement reference value 166, and the deterioration state of the storage device 101 is determined as the storage device replacement reference value until time t3 of the storage device replacement date and time. It is determined that the value exceeding 166 cannot be maintained.
- FIG. 10B calculates the reference deterioration patterns P21 and P121 in “operation 2” in the first and second laps using the deterioration rate set value 153c for maintaining the deterioration of the power storage device, and the reference deterioration pattern.
- the reference deterioration patterns belonging to reference deterioration patterns P1, P21, P3, P11, P121, P13
- the reference deterioration pattern provisional value 157 is restored from the deterioration state (deterioration state decrease amount) of the final reference deterioration pattern P13. It is a characteristic view at the time of calculating. In this case, as shown in FIG.
- the degradation state of the power storage device 101 can be changed to the power storage device replacement reference value 166 until the time t3 of the power storage device replacement date and time without lowering the level of the power storage device replacement reference value 166. It is determined that the value can be maintained above the value.
- the deterioration state of the power storage device 101 is a value that exceeds the power storage device replacement reference value 166.
- a combination of reference deterioration patterns that can be maintained in accordance with operation can be set.
- the reference deterioration pattern recalculation determination unit 108 serves as a deterioration state determination unit that determines the deterioration state of the power storage device 101 based on a combination of one or more reference deterioration patterns output from the reference deterioration pattern calculation unit 107.
- the deterioration state determining means is a power storage device at the end of operation when all operations on the power storage device replacement date and time (time t3) are completed based on a combination of one or more reference deterioration patterns based on the output of the reference deterioration pattern calculating means 107.
- a combination of one or more reference deterioration patterns is output as a reference deterioration pattern fixed value used for charge / discharge power control of the power storage device 101.
- the deterioration state determination unit determines whether or not the deterioration state decrease amount of the power storage device 101 at the time when the operation ends exceeds the power storage device replacement reference value 166, the deterioration state decrease amount of the power storage device 101 at the time when the operation ends.
- the reference deterioration pattern provisional value 157 and the power storage device replacement reference value 166 are compared, and the condition that the reference deterioration pattern provisional value 157 exceeds the power storage device replacement reference value 166,
- the power storage device replacement date and time It is determined that the deterioration state of the power storage device 101 cannot be maintained at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166.
- the deterioration state determination unit determines that the deterioration state of the power storage device 101 cannot be maintained at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166 until the storage device replacement date and time
- the deterioration state determination unit recalculates the reference deterioration pattern calculation unit 107.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 determines one or more reference deterioration patterns having a deterioration rate setting value different from the reference deterioration pattern belonging to the combination of one or more reference deterioration patterns specified before receiving the recalculation instruction.
- the combination of one or more reference deterioration patterns that are included is specified again, and the combination of one or more reference deterioration patterns that are specified again is output to the deterioration state determining means.
- the deterioration state determination means the deterioration state of the power storage device 101 is determined using the combination of one or more reference deterioration patterns specified again, so that the deterioration state of the power storage device 101 is replaced until the power storage device replacement date and time. There is a high possibility that it is determined that the reference value 166 can be maintained at a value exceeding the reference value 166.
- the deterioration state of the power storage device 101 is maintained at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166 by changing the deterioration speed setting value in at least a part of the operation and recalculating the reference deterioration pattern provisional value 157. It is possible to set a combination of possible reference deterioration patterns according to the operation of the railway vehicle.
- the deterioration speed setting value in at least a part of the operation is changed,
- a combination of reference deterioration patterns that can maintain the deterioration state of the power storage device 101 at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166 is set according to the operation of the railway vehicle. can do.
- the combination of the set reference deterioration patterns is used by the power control unit 158 for charge / discharge power control of the power storage device 101, so that the power storage device 101 is not limited to charge / discharge power. Can be driven, and the running performance inherent to railway vehicles can be exhibited.
- Example 2 The power storage device tends to have a slower deterioration rate as the deterioration progresses. Therefore, the reference deterioration pattern can be calculated with higher accuracy by setting an appropriate deterioration speed setting value according to the deterioration state at that time. Therefore, in the second embodiment, an example is shown in which the deterioration rate set value is set according to the deterioration state of the power storage device and the reference deterioration pattern is calculated.
- FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a configuration of a mobile storage device management system according to the second embodiment.
- the power storage device management system according to the second embodiment uses deterioration rate setting value information 1153 (1153A, 1153B) instead of the deterioration rate setting value information 153 as information output from the deterioration rate setting value database 103.
- the reference deterioration pattern calculation unit 1107 is used instead of the reference deterioration pattern calculation unit 107, and other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
- Example 1 a different part from Example 1 is demonstrated.
- FIG. 12 is a configuration diagram of the deterioration speed setting value information 1153 in which the deterioration speed setting value for each operation is set according to the deterioration state at each time, and (a) is a normal belonging to the deterioration speed setting value information 1153.
- FIG. 6B is a configuration diagram of deterioration rate setting value information 1153B for maintaining the deterioration of the power storage device belonging to the deterioration rate setting value information 1153.
- FIG. 12A the normal deterioration rate set value information 1153A is composed of an assigned operation 1153a1 and a deterioration state 1153a2.
- the assigned operation 1153a1 information such as “1”, “2”, “3”, etc. is recorded as information specifying the operation assigned to the vehicle (railway vehicle).
- the deterioration state 1153a2 is divided into a plurality of blocks (“0%”, “10%”, “20%”, etc., And how much deterioration (power storage device) occurs in each block due to the operation of the vehicle.
- the information of the speed setting value indicating whether or not (deterioration of 101) proceeds is recorded. For example, information on the speed setting value indicating the amount of decrease in capacity maintenance rate per operation (%) is recorded.
- the assigned operation 1153a1 specifies the operation “1” (“operation 1”)
- the information “0.3” is recorded in the “0%” block of the deterioration state 1153a2.
- the information “0.2” is recorded in the “10%” block, and the information “0.15” is recorded in the “20%” block. Since the power storage device 101 has a tendency that the deterioration rate becomes slower as the deterioration progresses, a smaller speed setting value is set as the value (%) of the deterioration state 1153a2 increases.
- the degradation rate set value information 1153B for maintaining the degradation of the power storage device is composed of an assigned operation 1153b1 and a degradation state 1153b2.
- the assigned operation 1153b1 information such as “1”, “2”, “3”, etc. is recorded as information specifying the operation assigned to the vehicle.
- the deterioration state 1153b2 is divided into a plurality of blocks (“0%”, “10%”, “20%”, etc., And each block is deteriorated by how much the vehicle is operating (power storage device).
- the information of the speed setting value indicating whether or not (deterioration of 101) proceeds is recorded. For example, information on the speed setting value indicating the amount of decrease in capacity maintenance rate per operation (%) is recorded.
- the assigned operation 1153b1 specifies the operation “1” (“operation 1”)
- the information “0.2” is recorded in the “0%” block of the deterioration state 1153b2.
- information “0.1” is recorded in the “10%” block
- information “0.05” is recorded in the “20%” block. Since the power storage device 101 has a tendency that the deterioration speed becomes slower as the deterioration progresses, a smaller speed setting value is set as the value (%) of the deterioration state 1153b2 increases.
- the deterioration speed setting value for each operation may be created from the result of a train operation simulation or the like, or may be created from an actual measurement value when a driver who performs an exemplary driving operation drives.
- FIG. 13 is a flowchart illustrating the internal processing of the reference deterioration pattern calculation unit 1107 according to the second embodiment.
- steps 1301 to 1307 are the same as steps 501 to 507 in FIG. 5
- steps 1309 to 1313 are the same as steps 509 to 5137 in FIG. 5.
- the process of step 1308 will be described.
- the reference deterioration pattern calculation means stage 1107 determines the deterioration rate from the operation of the reference loop and the final deterioration state of the reference deterioration pattern calculated in the previous loop based on the deterioration rate set value information 1153.
- the setting value if the deterioration speed selection information 1153 in the operation of the loop being referred to is the normal deterioration speed selection information 1153A, the final deterioration of the reference deterioration pattern calculated in the previous loop is selected from the deterioration states 1153a2.
- the degradation rate setting value corresponding to the condition. For example, if the deterioration state in “operation 1” is “10%”, “0.2” is referred to as the deterioration speed setting value.
- the deterioration rate selection information 1153 in the operation of the loop being referred to is the deterioration rate selection information 1153B for maintaining the power storage device deterioration
- the final reference deterioration pattern calculated in the previous loop is selected from the deterioration states 1153b2.
- the degradation rate setting value corresponding to the particular degradation state For example, if the deterioration state in “operation 1” is “10%”, “0.1” is referred to as the deterioration speed setting value.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 uses the deterioration speed setting value (deterioration speed setting value specified by the deterioration state 1153 a 2 or 1153 b 2) referred to in step 1308 to calculate the deterioration state decrease amount from the starting point.
- the reference deterioration pattern from the date and time of the starting point and the time taken to operate the loop being referred to to the date and time when the operation of the loop being referred to ends (operation end date and time) is calculated.
- the reference deterioration pattern calculation unit 107 deteriorates the power storage device 101 based on the estimation of the deterioration state estimation unit 102 among a plurality of blocks of the deterioration state 1153a2 or 1153b2 belonging to the deterioration speed selection information 1153 (1153A, 1153B).
- a block corresponding to the estimated state value (%) is selected, and a reference deterioration pattern using the speed setting value set in the selected block is specified as a reference deterioration pattern belonging to a combination of reference deterioration patterns.
- the combination of the reference deterioration pattern using the appropriate deterioration rate setting value according to the deterioration state of the power storage device 101 is changed to the deterioration state of the power storage device 101.
- the combination of the reference deterioration patterns that can be maintained at a value that exceeds the power storage device replacement reference value 166 can be specified.
- the combination of the reference deterioration patterns using the appropriate deterioration rate setting value according to the deterioration state of the power storage device 101 A combination of reference deterioration patterns capable of maintaining the deterioration state of the device 101 at a value exceeding the power storage device replacement reference value 166 can be set according to the operation of the railway vehicle.
- each power storage device has the configuration of each embodiment.
- mounting a power storage device for each vehicle can be mentioned.
- railway vehicles not all vehicles in a train necessarily reach the period of periodic inspection at the same time, and different periodic inspection periods may be planned for each vehicle. Therefore, in this case, it is desirable to have the configuration of the embodiment for each vehicle.
- a configuration in which a part of the functions is arranged in only one vehicle may be used as long as it can be used.
- the power storage device management device can be configured to include a power control unit 109 that controls the charge / discharge power of the power storage device 101 using the reference deterioration pattern determined value output from the deterioration state determination unit.
- the present invention is not limited to the one having all the configurations described in the above embodiments, and includes a configuration in which a part of the configuration is deleted.
- a part of the configuration according to one embodiment can be added to or replaced with the configuration according to another embodiment.
- the present invention can be applied to a bus or a garbage truck that travels on a predetermined route at a predetermined time.
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Abstract
移動体に搭載された蓄電装置の劣化状態を推定し、蓄電装置の劣化状態を推定した劣化推定日時と当該劣化推定日時における蓄電装置の劣化状態推定値を含む蓄電装置劣化状態情報を出力する劣化状態推定手段と、移動体に割当てられる1つの運行で運転した場合の蓄電装置の劣化状態低下量の時間的変化を示すパターンであって、少なくとも1つ以上の劣化速度設定値と1つの運行に要する時間とから設定される基準劣化パターンを、移動体に割当てられる1つ以上の組み合わせの運行に対応づけて運行毎に計算して管理する基準劣化パターン計算手段と、基準劣化パターン計算手段の出力を基に蓄電装置の劣化状態を判定する劣化状態判定手段を備える。
Description
本発明は、鉄道車両等の移動体に搭載される蓄電装置を管理する移動体の蓄電装置管理装置及びその方法に関する。
近年、原動機などで走行する鉄道車両の低燃費化を実現するために、蓄電装置を搭載し、減速エネルギの回収および加速時の駆動エネルギのアシストを行う鉄道車両が開発されている。これらの鉄道車両に搭載された蓄電装置は、使用環境に応じ経年劣化していくことが知られている。経年劣化が進行すると、蓄電装置を利用した制御が充分に機能せず、本来の走行性能を発揮出来なくなる。そのため、劣化がある程度進行した段階で蓄電装置を交換するのが一般的である。蓄電装置の交換作業は数日かかるため、交換作業中は数日運行を停止する必要がある。運行停止による経済損失は大きく、蓄電池交換作業による運行停止は鉄道事業者にとって大きな課題である。
この課題を解決する手段として、蓄電装置の交換作業を、数年に一度の定期検査に合わせて行うことが挙げられる。鉄道車両は定期検査を行う際、全ての部品を点検するため、数日間運行を停止する。そのため、この期間内に蓄電装置を交換することで、運行停止による経済損失を最低限に抑えることができる。しかし、定期検査の時期まで劣化状態を維持する方策を考え、実行することは非常に困難である。蓄電装置の劣化速度は、使用状況に応じて変化するためである。
これに対し、特許文献1には、時間経過に基づいた蓄電装置の劣化状態を基準劣化パターンとして予め設定しておき、車両がこれから走るルートに関する情報から推定したルート走破後の蓄電装置の劣化状態推定値が、設定した基準劣化パターンよりも悪くなることが予想された場合、蓄電装置の劣化速度を遅くするために充放電電力を制限する技術が開示されている。
特許文献1に記載の従来技術において、基準劣化パターンは、蓄電装置の劣化状態を交換時期まで最低限維持できるパターンとして、時間経過に対して運行に関係なく設定されている。しかしながら、実際の鉄道車両の運行においては、時間経過に対して運行に関係なく劣化が進行することはなく、運行毎に劣化速度が異なる。このため、充放電電力が大きく基準劣化パターンよりも劣化速度が速い運行で特許文献1の制御を用いた場合、時間経過に対して一定の速度で劣化が進行する基準劣化パターンに追従するようにするために充放電電力を制限することが行われ、本来の走行性能を発揮できない可能性がある。
本発明は、蓄電装置の劣化状態を交換時期まで基準値を超える値に維持するための基準劣化パターンの組み合わせを移動体の運行に応じて設定することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、移動体に搭載された蓄電装置の劣化状態を推定し、前記蓄電装置の劣化状態を推定した劣化推定日時と当該劣化推定日時における前記蓄電装置の劣化状態推定値を含む蓄電装置劣化状態情報を出力する劣化状態推定手段と、前記移動体に割当てられる1つの運行で運転した場合の前記蓄電装置の劣化状態低下量の時間的変化を示すパターンであって、少なくとも1つ以上の劣化速度設定値と前記1つの運行に要する時間とから設定される基準劣化パターンを、前記移動体に割当てられる1つ以上の組み合わせの運行に対応づけて当該運行毎に計算して管理する基準劣化パターン計算手段と、前記基準劣化パターン計算手段の出力を基に前記蓄電装置の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、蓄電装置の劣化状態を交換時期まで基準値を超える値に維持するための基準劣化パターンの組み合わせを移動体の運行に応じて設定することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
(実施例1)
[移動体の蓄電装置管理システムの構成]
図1は、本発明の一実施形態に関わる移動体の蓄電装置管理システムの概略構成図である。図1において、移動体の蓄電装置管理システムは、蓄電装置101と、劣化状態推定手段102と、劣化速度設定値データベース103と、運行関連情報取得手段104と、計算開始指令手段105と、蓄電装置交換計画設定手段106と、基準劣化パターン計算手段107と、基準劣化パターン再計算判定手段108と、電力制御手段109とを備えて構成されている。蓄電装置101と電力制御手段109は、鉄道車両等の移動体に搭載される。
[移動体の蓄電装置管理システムの構成]
図1は、本発明の一実施形態に関わる移動体の蓄電装置管理システムの概略構成図である。図1において、移動体の蓄電装置管理システムは、蓄電装置101と、劣化状態推定手段102と、劣化速度設定値データベース103と、運行関連情報取得手段104と、計算開始指令手段105と、蓄電装置交換計画設定手段106と、基準劣化パターン計算手段107と、基準劣化パターン再計算判定手段108と、電力制御手段109とを備えて構成されている。蓄電装置101と電力制御手段109は、鉄道車両等の移動体に搭載される。
この際、劣化状態推定手段102と、劣化速度設定値データベース103と、運行関連情報取得手段104と、計算開始指令手段105と、蓄電装置交換計画設定手段106と、基準劣化パターン計算手段107と、基準劣化パターン再計算判定手段108は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、入力装置、出力装置、通信装置および記憶装置を備えたコンピュータ装置であって、蓄電装置101を管理するための移動体の蓄電装置管理装置として構成される。
CPUは、装置全体の動作を統括的に制御する中央処理装置として構成される。入力装置は、キーボードまたはマウスから構成され、出力装置は、ディスプレイまたはプリンタから構成される。また通信装置は、無線LAN又は有線LANに接続するためのNIC(Network Interface Card)を備えて構成される。さらに記憶装置は、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などの記憶媒体から構成される。
記憶装置には、各種コンピュータプログラム(例えば、劣化状態推定プログラム、運行関連情報取得プログラム、計算開始指令プログラム、蓄電装置交換計画設定プログラム、基準劣化パターン計算プログラム、基準劣化パターン再計算判定プログラム、電力制御プログラム)や各種データベース(例えば、劣化速度設定値データベース)が格納される。この場合、CPUが、各種コンピュータプログラム(劣化状態推定プログラム、運行関連情報取得プログラム、計算開始指令プログラム、蓄電装置交換計画設定プログラム、基準劣化パターン計算プログラム、基準劣化パターン再計算判定プログラム)を実行することにより、劣化状態推定手段102、運行関連情報取得手段104、計算開始指令手段105、蓄電装置交換計画設定手段106、基準劣化パターン計算手段107、基準劣化パターン再計算判定手段108の機能がそれぞれ実現される。
蓄電装置101は、鉄道車両(移動体)に搭載される直流電源であって、二次電池で構成される。
劣化状態推定手段102は、蓄電装置101に接続されており、蓄電装置101の電圧や電流、充電量、温度など、蓄電装置101の状態を示す情報を含んだ蓄電装置状態情報151を蓄電装置101から取得し、取得した蓄電装置状態情報151から、蓄電装置101の劣化状態を推定し、推定した劣化状態(劣化状態推定値)と劣化状態を推定した日時(劣化状態推定日時)に関する情報を含んだ蓄電装置劣化状態情報152を出力する。蓄電装置劣化状態情報152に含まれる劣化状態としては、蓄電装置101の容量維持率や、内部抵抗などが挙げられるが、その限りではなく、例えば蓄電装置101の温度上昇速度などを含んでいても良い。劣化状態の推定方法としては、走行中の蓄電装置101への充放電電力を分析する方法や、駅停車中などのバッテリ不使用時に充放電サイクルを実施し充放電電力を分析する方法などが知られているが、そのいずれであってもかまわない。
劣化速度設定値データベース103は、運行(蓄電装置101が搭載された鉄道車両に割当てられた運行、以下、単に割当てられた運行と称することがある。)毎の劣化速度設定値に関する情報を含む劣化速度設定値情報153を、基準劣化パターン計算手段107へ出力する。
図2は、劣化速度設定値情報153の例を示す構成図である。図2において、劣化速度設定値情報153は、割当てられた運行153a、通常用の劣化速度設定値153bと、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値153cから構成される。割当てられた運行153aには、鉄道車両に割当てられた運行を特定する情報として、「1」、「2」、「3」などの情報が記録される。各劣化速度設定値153b、153cについては、その鉄道車両の運行によってどれだけ、劣化(蓄電装置101の劣化)が進行するかを表したパラメータであればよく、例えば、運行1回あたりの容量維持率低下量(%)を示す情報が記録される。具体的には、割当てられた運行153aで「1」の運行(「運行1」)が特定される場合、通常用の劣化速度設定値153bには、「0.02」の情報が記録され、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値153cには、通常時よりも運転を抑えた場合の劣化速度設定値(通常用の劣化速度設定値153bよりも小さく、蓄電装置101の劣化速度が低くなる劣化速度設定値)として、「0.015」の情報が記録される。なお、運行毎の劣化速度設定値153b、153cは、列車運転シミュレーションの結果などから作成しても良いし、模範的な運転操作を実施する運転手が運転した際の実測値から作成しても良い。
運行関連情報取得手段104は、鉄道車両に割当てられた運行とその運行日時に関する情報が含まれる運行関連情報154を基準劣化パターン計算手段107へ出力する。図3は、鉄道車両に割当てられた運行の例を示す構成図である。図3において、運行(「運行1」~「運行6」)301~306は、鉄道車両に割当てられる情報であって、鉄道車両の出発駅から終着駅までの情報である。例えば、「運行1」を示す運行301は、A駅を出発してD駅まで運転するという片道の列車運転を最小単位としたものである。「運行2」を示す運行302は、D駅を出発してA駅まで運転するという片道の列車運転を最小単位としたものである。「運行1」と、「運行2」は、それぞれ別の運行である。
図4は、運行関連情報の一例を示す構成図である。図4において、運行関連情報154は、割当てられた運行154aと、運行日時154bから構成される。割当てられた運行154aには、割当てられた運行153aと同様に、鉄道車両に割当てられた運行を特定する情報として、「1」、「2」、「3」などの情報が記録される。運行日時154bには、運行が割当てられた鉄道車両の運行日時として、例えば、「1月1日6:00~7:30」などの情報が記録される。このように、運行関連報取得手段104は、鉄道車両に割当てられた運行154aとその運行日時154bに関する情報を両方含む運行関連情報154を取得することで、鉄道車両がいつどの運行で運転されるかが分かる。なお、運行関連報取得手段104は、鉄道車両に割当てられた運行やその運行日時を手動入力しても良いし、各鉄道車両の運行を振り分けるコンピュータなどからの通信によって情報を取得しても良い。
計算開始指令手段105は、計算開始指令155を基準劣化パターン計算手段107へ出力する。計算開始指令155は、基準劣化パターン計算開始のトリガーとして出力される。計算開始指令手段105からは、通常時は、OFFの情報が出力されるが、基準劣化パターンの計算を開始する際には、ONの情報が計算開始指令155として出力される。計算開始指令手段105は、例えば、鉄道車両内の運転操作盤のスイッチ操作をトリガーとして、ONの情報を出力しても良いし、地上管理施設などからの無線通信をトリガーとして、ONの情報を出力しても良い。
蓄電装置交換計画設定手段106は、蓄電装置101の交換時期を示す蓄電装置交換日時156を基準劣化パターン計算手段107へ出力し、蓄電装置101の交換が必要であると判定するための基準値となる蓄電装置交換基準値166を基準劣化パターン再計算判定手段108へ出力する。蓄電装置交換日時156としては、定期検査が開始される日時を設定することが望ましいが、鉄道車両の管理者が、蓄電装置101を交換するのに最も適していると判断した日時が他にあれば、その日時としてもかまわない。蓄電装置交換基準値166としては、蓄電装置101の容量維持率や内部抵抗増加率で示すのが一般的であるが、必ずしもそれに限ったものではない。
基準劣化パターン計算手段107は、運行関連情報取得手段104から出力された運行関連情報154と、劣化状態推定手段102から出力された蓄電装置劣化状態情報152と、蓄電装置交換計画設定手段106から出力された蓄電装置交換日時156と、基準劣化パターン再計算判定手段108から出力された再計算指令178および劣化速度選択情報168と、計算開始指令手段105から出力された計算開始指令155をそれぞれ入力し、各入力した情報等を基に基準劣化パターン暫定値157を算出し、算出した基準劣化パターン暫定値157を基準劣化パターン再計算判定手段108へ出力する。基準劣化パターン計算手段107の処理の詳細については後述する。
基準劣化パターン再計算判定手段108は、基準劣化パターン計算手段105から出力された基準劣化パターン暫定値157と、蓄電装置交換計画設定手段106から出力された蓄電装置交換基準値166をそれぞれ入力し、各入力した値を基に鉄道車両に割当てられた運行で蓄電装置101を運転した場合に、蓄電装置101の交換日時(蓄電装置交換日時156)まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値(状態)に維持することができるか否かを判断する。基準劣化パターン再計算判定手段108は、維持できないと判断した場合、基準劣化パターン計算手段107へ、再計算指令178と劣化速度選択情報168を出力し、維持できると判断した場合、電力制御手段109へ基準劣化パターン確定値158を出力する。再計算指令178は、通常時(基準劣化パターン再計算判定手段108が蓄電装置101の交換日時まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できると判断した場合)は、OFFの情報として出力されるが、基準劣化パターン再計算判定手段108が蓄電装置101の交換日時まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できないと判断した場合、ONの情報として出力される。基準劣化パターン再計算判定手段108の処理の詳細については後述する。
電力制御手段109は、基準劣化パターン再計算判定手段108から出力された基準劣化パターン確定値158を入力し、入力した基準劣化パターン確定値158を基に蓄電装置101の充放電電力制御を実施する。なお、充放電電力制御方法の具体的内容については、説明を省略する。
[基準劣化パターン計算手段107]
図5は、基準劣化パターン計算手段107の内部処理(予測演算処理)を示したものである。この処理は、CPUが、メモリから読み出した基準劣化パターン計算プログラムを実行することにより開始される。まず、基準劣化パターン計算手段107は、計算開始指令手段105の出力を取り込み、計算開始指令がONか否かを判定し(ステップ501)、計算開始指令155がONである場合にはステップ504へ進み、計算開始指令155がOFFである場合にはステップ502へ進む。ステップ502では、基準劣化パターン計算手段107は、基準劣化パターン再計算判定手段108の出力を取り込み、再計算指令がONか否かを判定し、再計算指令178がONである場合にはステップ503へ進み、再計算指令178がOFFである場合には、ステップ501に戻り、ステップ501の処理を繰り返す。
図5は、基準劣化パターン計算手段107の内部処理(予測演算処理)を示したものである。この処理は、CPUが、メモリから読み出した基準劣化パターン計算プログラムを実行することにより開始される。まず、基準劣化パターン計算手段107は、計算開始指令手段105の出力を取り込み、計算開始指令がONか否かを判定し(ステップ501)、計算開始指令155がONである場合にはステップ504へ進み、計算開始指令155がOFFである場合にはステップ502へ進む。ステップ502では、基準劣化パターン計算手段107は、基準劣化パターン再計算判定手段108の出力を取り込み、再計算指令がONか否かを判定し、再計算指令178がONである場合にはステップ503へ進み、再計算指令178がOFFである場合には、ステップ501に戻り、ステップ501の処理を繰り返す。
ステップ503では、基準劣化パターン計算手段107は、基準劣化パターン再計算判定手段108の出力による劣化速度選択情報168を基に、基準劣化パターンの計算に用いる劣化速度設定値を運行毎に設定する。劣化速度選択情報168は、割当てられた運行毎に、基準劣化パターンの計算に用いる劣化速度設定値を設定したものである。図6は、劣化速度選択情報168の例を示す構成図である。図6において、劣化速度選択情報168は、割当てられた運行168aと、計算に用いる劣化速度設定値168bから構成される。割当てられた運行168aには、割当てられた運行153aと同様に、鉄道車両に割当てられた運行を特定する情報として、「1」、「2」、「3」などの情報が記録される。計算に用いる劣化速度設定値168bには、通常時の劣化速度を選択する場合の設定値として、「通常用」の情報が記録され、或いは、蓄電装置101の劣化状態を維持するための劣化速度を選択する場合の設定値として、「蓄電装置劣化維持用」の情報が記録される。
図6の例では、割当てられた運行168aが「1」となる「運行1」と、割当てられた運行168aが「3」となる「運行3」は、通常用(通常用の劣化速度設定値)を用いるが、割当てられた運行168aが「2」となる「運行2」は、蓄電装置劣化維持用(蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値)を用いることを示している。これにより、基準劣化パターン計算手段107は、再計算の際(再計算指令178がONの場合)には、基準劣化パターン再計算判定手段108で設定した劣化速度選択情報168に従い、一部の運行の劣化速度設定値を変更した状態(一部の運行の劣化速度設定値を、「通常用」から「蓄電装置劣化維持用」に変更した状態)で基準劣化パターン暫定値157を計算することができる。基準劣化パターン計算手段107は、ステップ503での処理が終了したら、ステップ505へ進む。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ501で、計算開始指令がONと判定した場合、劣化速度選択情報を初期化し(ステップ504)、割当てられた全ての運行で、基準劣化パターンの計算に用いる劣化速度設定値168bを「通常用」に設定し、ステップ505へ進む。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ505では、蓄電装置劣化状態152を基に、最新の劣化状態推定日時における劣化状態を起点(基準劣化パターン計算の起点)として設定し、ステップ506へ進む。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ506では、図4の運行関連情報154を読込み、運行関連情報154を基に割当てられた運行と運行日時を設定し、ステップ507へ進む。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ507では、ステップ508、ステップ509、ステップ510の処理を、鉄道車両に割当てられた運行数分だけ繰り返すループ処理を実施する。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ508では、図2の劣化速度設定値情報153を基に、参照中のループの運行における劣化速度設定値(劣化速度)を参照する。なお、参照中のループの運行における劣化速度選択情報153が、「通常用」であれば、参照中のループの運行における劣化速度設定値として、通常用の劣化速度設定値153bを参照し、「蓄電装置劣化維持用」であれば、参照中のループの運行における劣化速度設定値として、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値153cを参照する。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ509では、ステップ508で参照した劣化速度設定値153b又は153cを用いて、起点からの劣化状態低下量を求め、起点の日時(劣化状態推定日時)と参照中のループの運行にかかる時間とから、起点から、参照中のループの運行が終了する日時(運行終了日時)まで、運転した場合(蓄電装置101を運転した場合)の蓄電装置101の劣化状態(劣化状態低下量)を示す基準劣化パターンを計算する。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ510では、基準劣化パターンの最終的な劣化状態と日時を、次のループにおける起点として設定(再設定)する。この処理によって、次のループの運行における基準劣化パターンを、参照中のループの運行が終了した時点での劣化状態と日時を起点として計算することができるようになる。
基準劣化パターン計算手段107は、蓄電装置交換計画設定手段106の出力による蓄電装置交換日時156と、参照中のループの運行が終了する日時(参照中のループの運行にかかる時間から算出される運行終了日時)とを比較し、参照中のループの運行が終了する日時(運行終了日時)が、蓄電装置交換日時156を超えているか否かを判定し(ステップ511)、運行終了日時が蓄電装置交換日時156を超えている場合は、ステップ513へ進み、運行終了日時が蓄電装置交換日時156を超えていない場合は、再びステップ507へ戻り、次のループの処理へ移行する。鉄道車両に割当てられた運行が全て終了した場合は、ループを抜けてステップ512へ進む。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ512では、基準劣化パターンの計算終了後から再び同じ運行を繰り返したと仮定して、運行日時を再計算して設定する。すなわち、これまでの基準劣化パターンの計算終了後から、再び同じ運行の組み合わせを繰り返すために、運行日時を再計算する。例えば、割当てられた運行が10日分あった場合、11日目から再び同じ運行を繰り返せるように、各運行日時を再計算していく。各運行日時の計算が完了したら、基準劣化パターン計算手段107は、再び基準劣化パターン計算ループの処理を実行するために、ステップ507へ進み、基準劣化パターンの計算を続ける。
ここで、基準劣化パターンの例を図7に示す。図7は、基準劣化パターン計算手段107の内部処理を実行した結果、計算される基準劣化パターンの例を示す特性図である。図7には、鉄道車両に3つの運行が割当てられ、同じ運行を2周分実施した段階で蓄電装置交換日時に到達する場合の例が示されている。図7において、横軸は時間であり、縦軸は劣化状態(推定値)である。図7における劣化状態は、最新の劣化状態が、劣化状態700で、1周目の運行(時間t1~t2)である「運行1」~「運行3」がそれぞれ終了した時点での劣化状態が、劣化状態(劣化状態700からの低下量を示す劣化状態低下量)701~703である。また、2周目の運行(時間t2~t4)である「運行1」~「運行3」がそれぞれ終了した時点での劣化状態が劣化状態(劣化状態低下量)711~713である。まず、最新の劣化状態700が推定された推定日時(劣化状態推定日時)を示す時間t1と劣化状態700をそれぞれ起点とし、「運行1」における劣化速度設定値(例えば、通常用劣化速度設定値153b)を基に、「運行1」が終了するまでの劣化状態(劣化状態低下量)701を示す基準劣化パターン(起点用基準劣化パターン)P1が作成される。
「運行2」以降は、1つ前の運行終了日時における劣化状態を起点とし、各運行における劣化速度設定値(例えば、通常用劣化速度設定値153b)から各運行が終了するまでの基準劣化パターンP2、P3が作成される。当該車両(鉄道車両)が割当てられた運行(「運行1」~「運行3」)が終了した後(時間t1から時間t2までの運行期間T1が経過した後)も、「運行3」の終了日時が、蓄電装置交換日時156を示す時間t3を超えていない場合、再び同じ運行の組み合わせ(「運行1」~「運行3」)を、時間t2から時間t4までの運行期間T2に繰り返し、運行終了日時が、蓄電装置交換日時156を示す時間t3を越えるまで、基準劣化パターンP11、P12、P13を作成するための計算を実行する。図7で示した例においては、2周目の運行の中の「運行3」の終了日時が、時間(蓄電装置交換日時156)t3を越えたため、同じ運行を2周分実施した段階で計算を終了している。この際、基準劣化パターンP13は、運行終了日時における最終用基準劣化パターンとなる。
基準劣化パターン計算手段107は、ステップ511で、運行終了日時が蓄電装置交換日時156を超えていると判定した場合、これまでの処理で計算された基準劣化パターンの組み合わせ(基準劣化パターンP1、P2、P3、P11、P12、P13)を特定し、特定された基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンのうち最終用基準劣化パターンP13における劣化状態(劣化状態低下量)を、基準劣化パターン暫定値(劣化状態低下量の予測値)157として、基準劣化パターン再計算判定手段108へ出力し(ステップ513)、このルーチンでの処理を終了する。この際、基準劣化パターン計算手段107は、起点(劣化状態推定日時)から、鉄道車両に割当てられる運行(1つ以上の組み合わせの運行)が全て終了する運行終了時点まで運転した場合の蓄電装置101の劣化状態(劣化状態低下量)を示す基準劣化パターンの組み合わせ(基準劣化パターンP1、P2、P3、P11、P12、P13)を特定することになる。
基準劣化パターン計算手段107の処理によって、運行毎に適切な基準劣化パターンを計算することができる。
[基準劣化パターン再計算判定手段106]
図8は、基準劣化パターン再計算判定手段108の内部処理を示すフローチャートである。この処理は、CPUが、基準劣化パターン再計算判定プログラムを実行することにより開始される。
図8は、基準劣化パターン再計算判定手段108の内部処理を示すフローチャートである。この処理は、CPUが、基準劣化パターン再計算判定プログラムを実行することにより開始される。
まず、基準劣化パターン再計算判定手段108は、基準劣化パターン計算手段107の出力による基準劣化パターン暫定値157と蓄電装置交換計画設定手段106の出力による蓄電装置交換基準値166とを比較し、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態が蓄電装置交換基準値166を上回るか否かを判定し(ステップ801)、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態が蓄電装置交換基準値166を上回る場合はステップ802へ進み、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態が蓄電装置交換基準値166を上回らない場合はステップ803へ進む。
図9は、ステップ801における判定の一例を示す特性図である。図9(a)は、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態が蓄電装置交換基準値166を下回っている場合である。この場合、基準劣化パターン再計算判定手段108は、蓄電装置交換日時である時間t3まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値(状態)に維持できないと判定する。一方、図9(b)は、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態が蓄電装置交換基準値166を上回っている場合である。この場合、基準劣化パターン再計算判定手段108は、蓄電装置交換日時の時間t3まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できると判定する。なお、図9(b)における蓄電装置交換基準値166は、図9(a)における蓄電装置交換基準値166よりも低いレベルに設定されている。
基準劣化パターン再計算判定手段108は、ステップ801で、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態(劣化状態低下量)が蓄電装置交換基準値166を上回っている(超えている)と判定した場合、基準劣化パターン暫定値157を基準劣化パターン確定値158として、電力制御手段109へ出力し(ステップ802)、その後、このルーチンでの処理を終了する。
一方、基準劣化パターン再計算判定手段108は、ステップ801で、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態が蓄電装置交換基準値166を上回らないと判定した場合、基準劣化パターン計算手段107に対して、基準劣化パターン暫定値157を再計算するよう要請するために、再計算指令178を基準劣化パターン計算手段107へ出力し(ステップ803)、ステップ804へ進む。
基準劣化パターン再計算判定手段108は、ステップ804では、基準劣化パターン計算手段107に対して、蓄電装置101の劣化速度を抑えるための劣化速度選択情報168を出力する。劣化速度選択情報168としては、図6の例で示したように、一部の運行に対して、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値を用いるよう設定しても良いし、全ての運行に対して、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値を用いるよう設定しても良い。また、あらかじめ一部の運行に対して蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値を用いるよう設定しておき、基準劣化パターン暫定値157の再計算を繰り返す毎に、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値を用いる運行を増やしていくよう設定しても良い。
図10は、基準劣化パターン暫定値の特性図であって、(a)は、再計算をしていない基準劣化パターン暫定値157の特性図であり、(b)は、一度再計算した後の基準パターン暫定値157の特性図である。図10(a)は、図9(a)と同様に、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値153cを使用して基準劣化パターン暫定値157を再計算していない場合の特性図であるので、基準劣化パターン暫定値157における劣化状態(劣化状態低下量)が蓄電装置交換基準値166を下回っており、蓄電装置交換日時の時間t3まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できないと判定される。
一方、図10(b)は、1周目と2周目の「運行2」における基準劣化パターンP21、P121を、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値153cを用いて計算し、基準劣化パターンの組み合わせに(基準劣化パターンP1、P21、P3、P11、P121、P13)に属する基準劣化パターンのうち最終用基準劣化パターンP13の劣化状態(劣化状態低下量)から基準劣化パターン暫定値157を再計算した場合の特性図である。この場合、図9(b)のように、蓄電装置交換基準値166のレベルを下げなくても、蓄電装置交換日時の時間t3まで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できると判定される。このように、少なくとも一部の運行における劣化速度設定値を変えて、基準劣化パターン暫定値157の再計算を実施することで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できる基準劣化パターンの組み合わせを運行に応じて設定することができる。
本実施例において、基準劣化パターン再計算判定手段108は、基準劣化パターン計算手段107の出力による1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを基に蓄電装置101の劣化状態を判定する劣化状態判定手段として機能する。この際、劣化状態判定手段は、基準劣化パターン計算手段107の出力による1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを基に蓄電装置交換日時(時間t3)における運行が全て終了する運行終了時点における蓄電装置101の劣化状態低下量が蓄電装置交換基準値166を超えているか否かを判定し、運行終了時点における蓄電装置101の劣化状態低下量が蓄電装置交換基準値166を超えていると判定したことを条件に、1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを蓄電装置101の充放電電力制御に用いられる基準劣化パターン確定値として出力する。
また、劣化状態判定手段は、運行終了時点における蓄電装置101の劣化状態低下量が蓄電装置交換基準値166を超えているか否かを判定する場合、運行終了時点における蓄電装置101の劣化状態低下量を、基準劣化パターン暫定値157として、基準劣化パターン暫定値157と蓄電装置交換基準値166とを比較し、基準劣化パターン暫定値157が蓄電装置交換基準値166を超えていることを条件に、蓄電装置交換日時まで蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できると判定し、基準劣化パターン暫定値157が蓄電装置交換基準値166以下の場合、蓄電装置交換日時まで蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できないと判定する。これにより、蓄電装置交換日時まで蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できるか否かを判別することができる。
また、劣化状態判定手段は、蓄電装置交換日時まで蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できないと判定した場合、基準劣化パターン計算手段107に対して再計算を指令する。この場合、基準劣化パターン計算手段107は、再計算の指令を受ける前に特定した、1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンとは劣化速度設定値が異なる1以上の基準劣化パターンを含む1以上の基準劣化パターンの組み合わせを再度特定し、再度特定された1以上の基準劣化パターンの組み合わせを劣化状態判定手段に出力する。劣化状態判定手段において、再度特定された1以上の基準劣化パターンの組み合わせを用いて、蓄電装置101の劣化状態を判定することで、蓄電装置交換日時まで蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を超える値に維持できると判定される可能性が高くなる。すなわち、少なくとも一部の運行における劣化速度設定値を変えて、基準劣化パターン暫定値157の再計算を実施することで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できる基準劣化パターンの組み合わせを、鉄道車両の運行に応じて設定することが可能になる。
本実施例によれば、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できない、と一度判定された場合でも、少なくとも一部の運行における劣化速度設定値を変えて、基準劣化パターン暫定値157の再計算を実施することで、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できる基準劣化パターンの組み合わせを、鉄道車両の運行に応じて設定することができる。結果として、設定された基準劣化パターンの組み合わせを、電力制御手段158が蓄電装置101の充放電電力制御に利用することで、蓄電装置101に対して充放電電力を制限することなく、蓄電装置101を運転することができ、鉄道車両本来の走行性能を発揮することができる。
(実施例2)
蓄電装置は、劣化が進行するにつれて劣化速度が遅くなる傾向がある。そのため、その時々の劣化状態に応じて適切な劣化速度設定値を設定することで、基準劣化パターンをより高精度に計算することができる。そこで、実施例2では、劣化速度設定値を、蓄電装置の劣化状態に応じて設定し、基準劣化パターンを計算する例を示す。
蓄電装置は、劣化が進行するにつれて劣化速度が遅くなる傾向がある。そのため、その時々の劣化状態に応じて適切な劣化速度設定値を設定することで、基準劣化パターンをより高精度に計算することができる。そこで、実施例2では、劣化速度設定値を、蓄電装置の劣化状態に応じて設定し、基準劣化パターンを計算する例を示す。
図11は、実施例2における移動体の蓄電装置管理システムの構成を示す構成図である。図11において、実施例2における蓄電装置管理システムは、劣化速度設定値データベース103から出力される情報として、劣化速度設定値情報153の代わりに劣化速度設定値情報1153(1153A、1153B)を用い、基準劣化パターン計算手段107の代わりに、基準劣化パターン計算手段1107を用いたものであり、他の構成については実施例1と同じであるため、それらの説明を省略する。以下、実施例1と異なる部分について説明する。
まず、劣化速度設定値情報1153について説明する。図12は、運行毎の劣化速度設定値を、その時々の劣化状態に応じて設定した劣化速度設定値情報1153の構成図であって、(a)は、劣化速度設定値情報1153に属する通常用の劣化速度設定値情報1153Aの構成図であり、(b)は、劣化速度設定値情報1153に属する蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値情報1153Bの構成図である。図12(a)において、通常用の劣化速度設定値情報1153Aは、割当てられた運行1153a1、劣化状態1153a2から構成される。割当てられた運行1153a1には、車両(鉄道車両)に割当てられた運行を特定する情報として、「1」、「2」、「3」などの情報が記録される。劣化状態1153a2は、複数のブロック(「0%」、「10%」、「20%」、・・・)に分割されており、各ブロックには、その車両の運行によってどれだけ劣化(蓄電装置101の劣化)が進行するかを表す速度設定値の情報が記録される。例えば、運行1回あたりの容量維持率低下量(%)を示す速度設定値の情報が記録される。具体的には、割当てられた運行1153a1で「1」の運行(「運行1」)が特定される場合、劣化状態1153a2の「0%」のブロックには、「0.3」の情報が記録され、「10%」のブロックには、「0.2」の情報が記録され、「20%」のブロックには、「0.15」の情報が記録される。蓄電装置101は、劣化が進行するにつれて劣化速度が遅くなる傾向があるので、劣化状態1153a2の値(%)が大きくなる程、小さい速度設定値が設定されている。
図12(b)において、蓄電装置劣化維持用の劣化速度設定値情報1153Bは、割当てられた運行1153b1、劣化状態1153b2から構成される。割当てられた運行1153b1には、車両に割当てられた運行を特定する情報として、「1」、「2」、「3」などの情報が記録される。劣化状態1153b2は、複数のブロック(「0%」、「10%」、「20%」、・・・)に分割されており、各ブロックには、その車両の運行によってどれだけ劣化(蓄電装置101の劣化)が進行するかを表す速度設定値の情報が記録される。例えば、運行1回あたりの容量維持率低下量(%)を示す速度設定値の情報が記録される。具体的には、割当てられた運行1153b1で「1」の運行(「運行1」)が特定される場合、劣化状態1153b2の「0%」のブロックには、「0.2」の情報が記録され、「10%」のブロックには、「0.1」の情報が記録され、「20%」のブロックには、「0.05」の情報が記録される。蓄電装置101は、劣化が進行するにつれて劣化速度が遅くなる傾向があるので、劣化状態1153b2の値(%)が大きくなる程、小さい速度設定値が設定されている。
なお、この運行毎の劣化速度設定値は、列車運転シミュレーションの結果などから作成しても良いし、模範的な運転操作を実施する運転手が運転した際の実測値から作成しても良い。
続いて、基準劣化パターン計算手段段1107の内部処理について説明する。図13は、実施例2における基準劣化パターン計算手段1107の内部処理を示すフローチャートである。図13における処理のうち、ステップ1301~ステップ1307は、図5のステップ501~ステップ507と同様であり、ステップ1309~ステップ1313は、図5のステップ509~ステップ5137と同様であるので、以下、ステップ1308の処理について説明する。
基準劣化パターン計算手段段1107は、ステップ1308では、劣化速度設定値情報1153を基に、参照中のループの運行と、前のループで計算した基準劣化パターンの最終的な劣化状態から、劣化速度設定値を参照する。この際、参照中のループの運行における劣化速度選択情報1153が、通常用の劣化速度選択情報1153Aであれば、劣化状態1153a2の中から、前のループで計算した基準劣化パターンの最終的な劣化状態に対応した劣化速度設定値を参照する。例えば、「運行1」における劣化状態が、「10%」であれば、劣化速度設定値として、「0.2」を参照する。
一方、参照中のループの運行における劣化速度選択情報1153が、蓄電装置劣化維持用の劣化速度選択情報1153Bであれば、劣化状態1153b2の中から、前のループで計算した基準劣化パターンの最終的な劣化状態に対応した劣化速度設定値を参照する。例えば、「運行1」における劣化状態が、「10%」であれば、劣化速度設定値として、「0.1」を参照する。
なお、基準劣化パターン計算手段107は、ステップ1309では、ステップ1308で参照した劣化速度設定値(劣化状態1153a2又は1153b2で特定される劣化速度設定値)を用いて、起点からの劣化状態低下量を求め、起点の日時と参照中のループの運行にかかる時間から、参照中のループの運行が終了する日時(運行終了日時)までの基準劣化パターンを計算する。
本実施例において、基準劣化パターン計算手段107は、劣化速度選択情報1153(1153A、1153B)に属する劣化状態1153a2又は1153b2の複数のブロックのうち、劣化状態推定手段102の推定による蓄電装置101の劣化状態推定値(%)に対応したブロックを選択し、選択したブロックに設定された速度設定値を用いた基準劣化パターンを、基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンとして特定する。これにより、蓄電装置101の劣化速度が遅くなる傾向にあっても、蓄電装置101の劣化状態に応じて適切な劣化速度設定値を用いた基準劣化パターンの組み合わせを、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できる基準劣化パターンの組み合わせとして特定することができる。
本実施例によれば、蓄電装置101の劣化速度が遅くなる傾向にあっても、蓄電装置101の劣化状態に応じて適切な劣化速度設定値を用いた基準劣化パターンの組み合わせであって、蓄電装置101の劣化状態を、蓄電装置交換基準値166を上回る値に維持できる基準劣化パターンの組み合わせを、鉄道車両の運行に応じて設定することができる。
(補足事項)
各実施例では一車両における構成を示したが、編成内に複数の蓄電装置が搭載されている場合は、各蓄電装置に対し各実施例の構成を有していることが望ましい。編成内に複数の蓄電装置が搭載される例として、車両毎に蓄電装置を搭載することが挙げられる。鉄道車両は必ずしも編成内の全車両が同時に定期点検の時期を迎えるわけではなく、車両毎に異なる定期点検の時期が計画されていることもある。そのため、この場合は車両毎に実施例の構成を有していることが望ましい。しかし、最低限車両毎に基準劣化パターンを算出できればよいため、それをできる構成であれば、一部の機能を一車両だけに配置するような構成であってもかまわない。
各実施例では一車両における構成を示したが、編成内に複数の蓄電装置が搭載されている場合は、各蓄電装置に対し各実施例の構成を有していることが望ましい。編成内に複数の蓄電装置が搭載される例として、車両毎に蓄電装置を搭載することが挙げられる。鉄道車両は必ずしも編成内の全車両が同時に定期点検の時期を迎えるわけではなく、車両毎に異なる定期点検の時期が計画されていることもある。そのため、この場合は車両毎に実施例の構成を有していることが望ましい。しかし、最低限車両毎に基準劣化パターンを算出できればよいため、それをできる構成であれば、一部の機能を一車両だけに配置するような構成であってもかまわない。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、蓄電装置管理装置として、劣化状態判定手段の出力による基準劣化パターン確定値を用いて蓄電装置101の充放電電力を制御する電力制御手段109を含むものを構成することができる。また、本発明は、上記の実施例で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、全ての構成が鉄道車両に搭載されている必要はなく、機能を満たせるのであれば一部の機能を地上に設置し、無線通信などで鉄道車両上の機器と連携する形態であっても良い。また、ある実施例に係る構成の一部を、他の実施例に係る構成に追加又は置換することが可能である。
また、実施例では鉄道車両に適用する際の例を示したが、それに限る話ではない。例えば、決まったルートを決まった時間に走行するバスやごみ収集車などにも適用可能である。
101・・・蓄電装置、102・・・劣化状態推定手段、103・・・劣化速度設定値データベース、104・・・運行関連情報取得手段、105・・・計算開始指令手段、106・・・蓄電装置交換計画設定手段、107・・・基準劣化パターン計算手段、108・・・基準劣化パターン再計算判定手段、109・・・電力制御手段、151・・・蓄電装置状態情報、152・・・蓄電装置劣化状態情報、153・・・劣化速度設定値情報、154・・・運行関連情報、155・・・計算開始指令、156・・・蓄電装置交換日時、157・・・基準劣化パターン暫定値、158・・・基準劣化パターン確定値、166・・・蓄電装置交換基準値、168・・・劣化速度選択情報、178・・・再計算指令
Claims (12)
- 移動体に搭載された蓄電装置の劣化状態を推定し、前記蓄電装置の劣化状態を推定した劣化推定日時と当該劣化推定日時における前記蓄電装置の劣化状態推定値を含む蓄電装置劣化状態情報を出力する劣化状態推定手段と、
前記移動体に割当てられる1つの運行で運転した場合の前記蓄電装置の劣化状態低下量の時間的変化を示すパターンであって、少なくとも1つ以上の劣化速度設定値と前記1つの運行に要する時間とから設定される基準劣化パターンを、前記移動体に割当てられる1つ以上の組み合わせの運行に対応づけて当該運行毎に計算して管理する基準劣化パターン計算手段と、
前記基準劣化パターン計算手段の出力を基に前記蓄電装置の劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、を備えることを特徴とする移動体の蓄電装置管理装置。 - 請求項1に記載の移動体の蓄電装置管理装置において、
前記基準劣化パターン計算手段は、
前記移動体に割当てられる1つ以上の組み合わせの運行及び運行日時に関する運行関連情報と前記劣化状態推定手段の出力による前記蓄電装置劣化状態情報とを含む入力情報を基に、少なくとも前記劣化推定日時における運行に対応した起点用基準劣化パターンから、前記蓄電装置の交換時期を示す蓄電装置交換日時における運行に対応した最終用基準劣化パターンまでの基準劣化パターンを含む1以上の基準劣化パターンの組み合わせを特定し、当該特定された1以上の基準劣化パターンの組み合わせを前記劣化状態判定手段に出力し、
前記劣化状態判定手段は
前記基準劣化パターン計算手段の出力による前記1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを基に前記蓄電装置交換日時における運行が全て終了する運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が蓄電装置交換基準値を超えているか否かを判定し、前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が前記蓄電装置交換基準値を超えていると判定したことを条件に、前記1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを前記蓄電装置の充放電電力制御に用いられる基準劣化パターン確定値として出力することを特徴とする移動体の蓄電装置管理装置。 - 請求項2に記載の移動体の蓄電装置管理装置において、
前記劣化状態判定手段は、
前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が前記蓄電装置交換基準値を超えているか否かを判定する場合、前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量を、基準劣化パターン暫定値として、当該基準劣化パターン暫定値と前記蓄電装置交換基準値とを比較し、前記基準劣化パターン暫定値が前記蓄電装置交換基準値を超えていることを条件に、前記蓄電装置交換日時まで前記蓄電装置の劣化状態を前記蓄電装置交換基準値を超える値に維持できると判定し、前記基準劣化パターン暫定値が前記蓄電装置交換基準値以下の場合、前記蓄電装置交換日時まで前記蓄電装置の劣化状態を前記蓄電装置交換基準値を超える値に維持できないと判定することを特徴とする移動体の蓄電装置管理装置。 - 請求項3に記載の移動体の蓄電装置管理装置において、
前記劣化状態判定手段は、
前記蓄電装置交換日時まで前記蓄電装置の劣化状態を前記蓄電装置交換基準値を超える値に維持できないと判定した場合、前記基準劣化パターン計算手段に対して再計算を指令し、
前記基準劣化パターン計算手段は、
更に前記劣化状態判定手段から前記再計算の指令を受けたことを条件に、前記再計算の指令を受ける前に特定した前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンとは前記劣化速度設定値が異なる1以上の基準劣化パターンを含む1以上の基準劣化パターンの組み合わせを再度特定し、当該再度特定された1以上の基準劣化パターンの組み合わせを前記劣化状態判定手段に出力し、
前記劣化状態判定手段は、
更に前記基準劣化パターン計算手段で再度特定された前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する前記最終用基準劣化パターンにおける運行であって、前記蓄電装置交換日時における運行が全て終了する前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が前記蓄電装置交換基準値を超えているか否かを判定することを特徴とする移動体の蓄電装置管理装置。 - 請求項4に記載の移動体の蓄電装置管理装置において、
前記再計算の指令を受ける前に特定した前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンとは前記劣化速度設定値が異なる基準劣化パターンの劣化速度設定値は、
前記基準劣化パターン計算手段が、前記再計算の指令を受ける前に特定した前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する前記基準劣化パターンの劣化速度設定値よりも小さく、前記蓄電装置の劣化速度が低くなる劣化速度設定値であることを特徴とする移動体の蓄電装置管理装置。 - 請求項2~5のうちいずれか1項に記載の移動体の蓄電装置管理装置において、
前記1つ以上の劣化速度設定値は、
前記蓄電装置の劣化状態に対応して複数のブロックに分かれて設定されており、
前記基準劣化パターン計算手段は、
前記複数のブロックのうち前記劣化状態推定手段の推定による前記蓄電装置の劣化状態推定値に対応したブロックを選択し、当該選択したブロックに設定された速度設定値の基準劣化パターンを前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する前記基準劣化パターンとして特定することを特徴とする移動体の蓄電装置管理装置。 - 移動体に搭載された蓄電装置の劣化状態を推定し、前記蓄電装置の劣化状態を推定した劣化推定日時と当該劣化推定日時における前記蓄電装置の劣化状態推定値を含む蓄電装置劣化状態情報を出力する劣化状態推定ステップと、
前記移動体に割当てられる1つの運行で運転した場合の前記蓄電装置の劣化状態低下量の時間的変化を示すパターンであって、少なくとも1つ以上の劣化速度設定値と前記1つの運行に要する時間とから設定される基準劣化パターンを、前記移動体に割当てられる1つ以上の組み合わせの運行に対応づけて当該運行毎に計算して管理する基準劣化パターン計算ステップと、
前記基準劣化パターン計算ステップの処理結果を基に前記蓄電装置の劣化状態を判定する劣化状態判定ステップと、を備えることを特徴とする移動体の蓄電装置管理方法。 - 請求項7に記載の移動体の蓄電装置管理方法において、
前記基準劣化パターン計算ステップでは、
前記移動体に割当てられる1つ以上の組み合わせの運行及び運行日時に関する運行関連情報と前記劣化状態推定ステップの処理結果による前記蓄電装置劣化状態情報とを含む入力情報を基に、少なくとも前記劣化推定日時における運行に対応した起点用基準劣化パターンから、前記蓄電装置の交換時期を示す蓄電装置交換日時における運行に対応した最終用基準劣化パターンまでの基準劣化パターンを含む1以上の基準劣化パターンの組み合わせを特定し、当該特定された1以上の基準劣化パターンの組み合わせを出力し、
前記劣化状態判定ステップでは、
前記基準劣化パターン計算ステップの処理結果による前記1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを基に前記蓄電装置交換日時における運行が全て終了する運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が蓄電装置交換基準値を超えているか否かを判定し、前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が前記蓄電装置交換基準値を超えていると判定したことを条件に、前記1つ以上の基準劣化パターンの組み合わせを前記蓄電装置の充放電電力制御に用いられる基準劣化パターン確定値として出力することを特徴とする移動体の蓄電装置管理方法。 - 請求項8に記載の移動体の蓄電装置管理方法において、
前記劣化状態判定ステップでは、
前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が前記蓄電装置交換基準値を超えているか否かを判定する場合、前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量を、基準劣化パターン暫定値として、当該基準劣化パターン暫定値と前記蓄電装置交換基準値とを比較し、前記基準劣化パターン暫定値が前記蓄電装置交換基準値を超えていることを条件に、前記蓄電装置交換日時まで前記蓄電装置の劣化状態を前記蓄電装置交換基準値を超える値に維持できると判定し、前記基準劣化パターン暫定値が前記蓄電装置交換基準値以下の場合、前記蓄電装置交換日時まで前記蓄電装置の劣化状態を前記蓄電装置交換基準値を超える値に維持できないと判定することを特徴とする移動体の蓄電装置管理方法。 - 請求項9に記載の移動体の蓄電装置管理方法において、
前記劣化状態判定ステップでは、
前記蓄電装置交換日時まで前記蓄電装置の劣化状態を前記蓄電装置交換基準値を超える値に維持できないと判定した場合、前記基準劣化パターン計算ステップによる再計算を指令し、
前記基準劣化パターン計算ステップでは、
更に前記劣化状態判定ステップの処理結果から前記再計算の指令を受けたことを条件に、前記再計算の指令を受ける前に特定した前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンとは前記劣化速度設定値が異なる1以上の基準劣化パターンを含む1以上の基準劣化パターンの組み合わせを再度特定し、当該再度特定された1以上の基準劣化パターンの組み合わせを前記劣化状態判定ステップで再度判定する際の情報として出力し、
前記劣化状態判定ステップでは、
更に前記基準劣化パターン計算ステップで再度特定された前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する前記最終用基準劣化パターンにおける運行であって、前記蓄電装置交換日時における運行が全て終了する前記運行終了時点における前記蓄電装置の劣化状態低下量が前記蓄電装置交換基準値を超えているか否かを判定することを特徴とする移動体の蓄電装置管理方法。 - 請求項10に記載の移動体の蓄電装置管理方法において、
前記再計算の指令を受ける前に特定した前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する基準劣化パターンとは前記劣化速度設定値が異なる基準劣化パターンの劣化速度設定値は、
前記基準劣化パターン計算ステップで前記再計算の指令を受ける前に特定した、前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する前記基準劣化パターンの劣化速度設定値よりも小さく、前記蓄電装置の劣化速度が低くなる劣化速度設定値であることを特徴とする移動体の蓄電装置管理方法。 - 請求項7~11のうちいずれか1項に記載の移動体の蓄電装置管理方法において、
前記1つ以上の劣化速度設定値は、
前記蓄電装置の劣化状態に対応して複数のブロックに分かれて設定されており、
前記基準劣化パターン計算ステップでは、
前記複数のブロックのうち前記劣化状態推定ステップで推定された前記蓄電装置の劣化状態推定値に対応したブロックを選択し、当該選択したブロックに設定された速度設定値の基準劣化パターンを前記1以上の基準劣化パターンの組み合わせに属する前記基準劣化パターンとして特定することを特徴とする移動体の蓄電装置管理方法。
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JP2018022581A JP6889120B2 (ja) | 2018-02-09 | 2018-02-09 | 移動体の蓄電装置管理装置及びその方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022070495A1 (ja) * | 2020-10-02 | 2022-04-07 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ | 車両運行管理方法、車両運行管理装置及び車両運行管理プログラム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008126788A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Toyota Motor Corp | 車両用電池寿命判定装置及び電池寿命判定システム |
JP2015092328A (ja) * | 2013-10-04 | 2015-05-14 | 株式会社東芝 | 電動車両の運行管理装置及び運行計画立案方法 |
JP2017121103A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社日立製作所 | 二次電池とナビゲーションシステムを備えたハイブリッド車両制御装置 |
-
2018
- 2018-02-09 JP JP2018022581A patent/JP6889120B2/ja active Active
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