JP6540792B2 - システム、バッテリ損傷度算出装置、バッテリ管理方法、バッテリ管理プログラム、および記録媒体 - Google Patents

システム、バッテリ損傷度算出装置、バッテリ管理方法、バッテリ管理プログラム、および記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、バッテリ、システム、バッテリ損傷度算出装置、バッテリ管理方法、バッテリ管理プログラム、および記録媒体に関し、例えば、単体で持ち運びされるバッテリに関する。
従来、バッテリ(いわゆる二次電池)は、電気自動車の電力供給源として使用されている。バッテリの例として、特許文献1および2に記載されているバッテリーパックが挙げられる。
近年では、電気自動車のユーザに複数のバッテリを貸し出すシステムが登場してきている。前記システムは、システムの利用者にバッテリを貸し出し、利用者から使用済のバッテリが返却されたとき、返却されたバッテリと、充電済みの他のバッテリとを交換(スワップ)する。そのため、前記システムは、バッテリスワップシステムと呼ばれている。
特開2013−193738号公報(2013年9月30日公開) 特開2013−223423号公報(2013年10月28日公開)
バッテリの外側ケース内には、バッテリセルや電子回路などの精密部品が収容されている。このような精密部品に対する負荷(例えば、熱、湿気、電流)は、バッテリが損傷する要因となる。
そのため、電気自動車等に据え付けられているバッテリでは、バッテリの内部環境情報を取得するための各種検出部(例えば、温度センサ、湿度センサ、電流センサ)を配置し、バッテリの状態を検出することが考えられる。
一方、上述したように、前記バッテリスワップシステムでは、バッテリは、電気自動車から取り外され、システムの利用者によって持ち運びされる。
そのため、貸し出されている間におけるバッテリの環境を把握できず、再度貸し出し可能かを判断できない場合があり、バッテリを適切に管理することができないという問題がある。
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリを適切に管理することにある。
(課題を解決するための手段)
前記の課題を解決するために、第1の発明に係るバッテリは、外側ケースと、外部環境情報取得部と、内部環境情報取得部とを備える。外側ケースは、一つまたは複数のセルを収納する。外部環境情報取得部は、外側ケースの外部において、所定の外部環境情報を取得する。内部環境情報取得部は、外側ケースの内部において、所定の内部環境情報を取得する。
このような構成によれば、バッテリに対する内部環境からの負荷に関する情報として、外側ケースの内部における環境情報を取得することができる。また、バッテリに対する外部環境からの負荷に関する情報として、バッテリの外側ケースが、外部環境に露出した際に、外側ケースの外部における環境情報を取得することができる。取得された環境情報に基づいて、例えば、バッテリの損傷度や使用状態を判定することができ、バッテリの状態を精度良く把握し、バッテリを適切に管理することができる。
第2の発明に係るバッテリは、第1の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部と内部環境情報取得部が同種のセンサである。
このような構成により、同じ種類の環境因子による外側ケースの外部と内部における環境の変化と検出でき、外部環境が内部環境に与える影響を把握できる。
第3の発明に係るバッテリは、第2の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部は、1又は複数の温度センサを有し、内部環境情報取得部は、1又は複数の温度センサを有する。所定の外部環境情報は、外側ケースの外部における温度であり、所定の内部環境情報は、外側ケースの内部における温度である。
このような構成によれば、外側ケースの内部における温度と、外側ケースの外部における温度とを用いて、温度負荷(熱)を要因とするバッテリの損傷度や使用状態を高精度に判定することができる。
第4の発明に係るバッテリは、第1の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部と内部環境情報取得部が異種のセンサである。
このような構成により、異なる種類の環境因子による外部と内部における環境情報を取得できる。
第5の発明に係るバッテリは、第4の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部は、1又は複数の日照センサを有し、内部環境情報取得部は、1又は複数の温度センサを有する。所定の外部環境情報は、外側ケースへの日照であり、所定の内部環境情報は、外側ケースの内部における温度である。
このような構成によれば、外側ケースの内部の温度が上昇した場合に、温度上昇が「使用者によって日向に置かれたことが原因」なのか、「気温上昇が原因」なのかといったことを日照センサによって判断できる。
このため、温度上昇が使用者の使用によるものである場合、使用者に警告を通告できる。
第6の発明に係るバッテリは、第1、2または4の発明に係るバッテリであって、内部環境情報取得部は、セルから外側ケースの壁面までの間に配置された複数の内部環境情報取得センサを有する。
このような構成によれば、セルから外側ケースの壁面までの間の内部環境をより精度良く検出できる。また、セルの温度を精度良く推定することができる。
第7の発明に係るバッテリは、第6の発明に係るバッテリであって、外側ケースの内部に配置され1つまたは複数のセルを囲むように形成されたセル格納ケースを更に備える。複数の内部環境情報取得センサの少なくとも1つは、セル格納ケースの内部であってセルに近接して配置され、複数の内部環境情報取得センサの少なくとも1つは、外側ケースの内部であってセル格納ケースの外部に配置されている。
このような構成によれば、外側ケースの内部であってセル格納ケースの内部および外部の環境を精度良く検出できる。
第8の発明に係るバッテリは、第1の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部によって取得された所定の外部環境情報と、内部環境情報取得部によって取得された所定の内部環境情報を、バッテリの環境情報を分析する情報処理装置へ送信する通信部を更に備える。
このように通信部を備えていることにより、バッテリが貸し出されている間におけるバッテリの内部環境情報と外部環境情報をリアルタイムで情報処理装置へ送信することができ、バッテリの損傷度や使用状態を判定できる。
第9の発明に係るバッテリは、第8の発明に係るバッテリであって、情報処理装置は、クラウドコンピューティングにおける仮想サーバである。
情報処理装置がクラウドコンピューティング上の仮想サーバとして設けられており、通信部はクラウドコンピューティングシステムに送信してもよい。使用者は、クラウドコンピューティングシステムにアクセスすることにより、分析結果を得ることができる。
第10の発明に係るシステムは、第1〜第9の発明に係るバッテリと、情報処理装置と、を備えている。情報処理装置は、バッテリ環境情報取得部と、環境情報分析部と、を有する。バッテリ環境情報取得部は、外部環境情報取得部から所定の外部環境情報を取得するとともに、内部環境情報取得部から所定の内部環境情報を取得する。環境情報分析部は、バッテリ環境情報取得部が取得した所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの環境情報を分析する。
このような構成によれば、バッテリが貸し出されている間のバッテリの環境情報が分かるため、損傷度や使用状態を判断でき、バッテリスワップシステムにおいて、バッテリの状態を精度良く把握し、バッテリを適切に管理することができる。
また、バッテリが通信部を有し、情報処理装置がクラウドコンピューティングシステムとして設けられており、通信部はクラウドコンピューティングシステムに送信してもよい。使用者は、クラウドコンピューティングシステムにアクセスすることにより、分析結果を得ることができる。
第11の発明に係るシステムは、第10の発明に係るシステムであって、環境情報分析部は、バッテリ環境情報取得部が取得した所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの損傷度を算出する損傷算出部を有する。
このような構成によれば、外側ケースの内部および外部における各環境情報を用いて、バッテリの損傷度を高精度に判定することができる。
これにより、バッテリの損傷度を算出することが出来、損傷度に基づいて、バッテリに対して点検、修理、破棄などの判断を行うことが出来る。
第12の発明に係るシステムは、第11の発明に係るシステムであって、環境情報分析部は、損傷算出部によって算出された損傷度に基づいて、バッテリの使用の可否を判定する使用可否判定部を更に有する。
このような構成によれば、損傷度に基づいてバッテリの使用の判断を自動で行うことができる。
第13の発明に係るシステムは、第11の発明に係るシステムであって、環境情報分析部は、バッテリ環境情報取得部が取得した所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの使用状態を判定する使用状態判定部を有する。
このような構成によれば、バッテリを貸し出している間のバッテリの使用状態を分析することが出来る。すなわち、貸出人のバッテリの取り扱いを判定することができ、該当する貸出人に注意喚起を行うことが可能となる。
第14の発明に係るシステムは、第11の発明に係るシステムであって、外部環境情報取得部は、温度センサを有し、所定の外部環境情報は、外側ケースの外部における温度である。内部環境情報取得部は、セルから外側ケースの壁面の間に配置された1つまたは複数の温度センサを有し、所定の内部環境情報は、外側ケースの内部における温度である。環境情報分析部は、外部環境情報取得部が有する温度センサおよび内部環境情報取得部が有する温度センサの検出値に基づいて、セルの温度を推定する。
このような構成によれば、外側ケースの外部の温度センサと、外側ケースの内部の温度センサに基づいて、セルの温度を精度良く推定することができる。このため、セルの損傷や使用状態を正確に判定することができる。
第15の発明に係るバッテリ損傷度算出装置は、外部環境情報取得部と、内部環境情報取得部と、損傷算出部と、を備えている。外部環境情報取得部は、バッテリの外側ケースの外部において、所定の外部環境情報を取得する。内部環境情報取得部は、外側ケースの内部において、所定の内部環境情報を取得する。損傷算出部は、所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの損傷度を算出する。
このような構成によれば、外側ケースの内部および外部における各環境情報を用いて、バッテリの損傷度を高精度に判定することができる。
第16の発明に係るバッテリ管理方法は、1つまたは複数のセルを収納する外側ケースを備えたバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、環境情報取得ステップと、環境情報分析ステップと、を備えている、環境情報取得ステップは、外側ケースの外部における所定の外部環境情報および内部における所定の内部環境情報を取得する。環境情報分析ステップは、環境情報取得ステップにおいて取得された所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの環境情報を分析する。
このような構成によれば、バッテリに対する内部環境からの負荷に関する情報として、外側ケースの内部における環境情報を取得することができる。また、バッテリに対する外部環境からの負荷に関する情報として、バッテリの外側ケースが、外部環境に露出した際に、外側ケースの外部における環境情報を取得することができる。取得された環境情報は、例えば、バッテリの損傷度や使用状態を判定することができ、バッテリを適切に管理することができる。
第17の発明に係るバッテリ管理方法は、第16の発明に係るバッテリ管理方法であって、損傷度算出ステップと、使用可否判定ステップと、を有する。損傷度算出ステップは、環境情報取得ステップにおいて取得した所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの損傷度を算出する。使用可否判定ステップは、損傷度算出ステップによって算出された損傷度に基づいて、バッテリの使用の可否を判定する。
このような構成によれば、外側ケースの内部および外部における各環境情報を用いて、バッテリの損傷度を高精度に判定することができる。
第18の発明に係るバッテリ管理方法は、第16の発明に係るバッテリ管理方法であって、環境情報分析ステップは、環境情報取得ステップにおいて取得された所定の外部環境情報および所定の内部環境情報を用いて、バッテリの使用状態を判定する使用状態判定ステップを有する。
これにより、バッテリを貸し出している間のバッテリの使用状態を分析することが出来。すなわち、貸出人のバッテリの取り扱いなどを判定することができ、取り扱いの乱暴な貸出人に注意喚起を行うことが可能となる。
第19の発明に係るバッテリ管理方法は、第16の発明に係るバッテリ管理方法であって、所定の外部環境情報は、外側ケースの外部の温度であり、所定の内部環境情報は、外側ケースの内部の温度である。環境情報分析ステップは、セル内温度推定ステップと、損傷度算出ステップと、を有する。セル内温度推定ステップは、環境情報取得ステップにおいて取得した外側ケースの外部の温度、および、外側ケースの内部の温度を用いて、セルの内部の温度を推定する。損傷度算出ステップは、セル内温度推定ステップにおいて推定したセルの内部の温度の推定結果から、バッテリの損傷度を算出する。
これによれば、外側ケースの内部および外部における各環境情報を用いて、バッテリの損傷度や使用状態を高精度に判定することができる。
第20の発明に係るバッテリ管理プログラムは、1つまたは複数のセルを収納する外側ケースを備えたバッテリを管理するバッテリ管理プログラムであって、環境情報取得ステップと、環境情報分析ステップと、を備えた、バッテリ管理方法をコンピュータに実行させる。環境情報取得ステップは、外側ケースの外部における所定の外部環境情報および内部における所定の内部環境情報を取得する。環境情報分析ステップは、環境情報取得ステップにおいて取得された前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、バッテリの環境情報を分析する。
これによれば、外側ケースの内部および外部における各環境情報を用いて、バッテリの損傷度や使用状態を高精度に判定することができる
なお、プログラムの一利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等の伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。また、プログラムは、クラウドコンピューティングシステムのサーバに設けられていてもよい。
第21の発明に係る記録媒体は、第20の発明に係るバッテリ管理プログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能である。
このように、プログラムの一利用形態として、ROM等の記録媒体に記録された態様としてもよい。
第22の発明に係るバッテリは、複数のバッテリを貸し出し可能なシステムにおいて、単体で持ち運びされるバッテリであって、外側ケースと、外部環境情報取得部と、を備える。外側ケースは、一つまたは複数のセルを収納する。外部環境情報取得部は、外側ケースの外部において、所定の外部環境情報を取得する。
このような構成により、貸し出し中におけるバッテリの外側ケースの外部環境情報を取得することが出来る。このため、貸し出し中におけるバッテリの損傷度や使用状態を精度良く判定できる。
第23の発明に係るバッテリは、第22の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部によって取得された所定の外部環境情報を、バッテリの環境情報を分析する情報処理装置へ送信する通信部を更に備える。
このように通信部を備えていることにより、バッテリが貸し出されている間におけるバッテリの外部環境情報をリアルタイムで情報処理装置へ送信することができ、バッテリの損傷度や使用状態を判定できる。
第24の発明に係るバッテリは、第23の発明に係るバッテリであって、情報処理装置は、クラウドコンピューティングにおける仮想サーバである。
このように情報処理装置がクラウドコンピューティング上の仮想サーバとして設けられており、通信部はクラウドコンピューティングシステムに送信してもよい。使用者は、クラウドコンピューティングシステムにアクセスすることにより、分析結果を得ることができる。
第25の発明に係るバッテリは、第22の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部によって取得された所定の外部環境情報を記憶する記憶部を更に備える。
これにより、バッテリが貸し出されている間におけるバッテリの外部環境情報を記録することができる。このため、バッテリをバッテリ管理装置に返却した際に、バッテリに記憶されている外部環境情報を用いてバッテリの損傷度や使用状態を判定できる。
第26の発明に係るバッテリは、第22の発明に係るバッテリであって、外部環境情報取得部は、温度センサ、湿度センサ、日照センサ、照度センサ、画像センサ、ガスセンサ、音波センサ、磁気センサ、電波センサ、および水没センサのうち少なくとも1つを有する。
温度センサによれば、外側ケースの外側の温度を測定することができる。湿度センサによれば、外側ケースの外側の湿度を測定することができる。日照センサおよび照度センサによれば、外側ケースに照射される日光などを検出することができる。これにより、バッテリが日向に載置されていたこと等を判定することができる。画像センサによれば、外側ケースの外部の画像を検出することが出来る。画像センサによれば、例えば埃などの異物が浮遊している環境下に載置されていたこと等を検知することができる。ガスセンサによれば、外側ケースにおける浮遊ガスを検知でき、貸し出し中にバッテリが配置されていた環境を検出できる。音波センサによれば、貸し出し中にバッテリが配置されていた環境を検出できる。磁気センサおよび電波センサによれば、バッテリの近傍に電磁波を発生する装置が配置されていたことなどを検出することが出来る。水没センサによれば、外側ケースが水に濡れたことを検出することが出来る。
(発明の効果)
本発明によれば、バッテリを適切に管理することができる。
一実施形態(実施の形態1)に係るバッテリスワップシステムの構成を示すブロック図である 。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッテリのケース内に おけるセンサの配置例を示す図である。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッテリのケース内におけるセンサの配置例を示す図である。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッテリのケース内におけるセンサの配置例を示す図である。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッテリのケース内におけるセンサの配置例を示す図である。 (a)(b)は、一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッ テリの損傷要因の例を示す。 (a)(b)は、一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッ テリの損傷要因の他の例を示す。 (a)(b)は、一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッ テリの損傷要因のさらに他の例を示す。 一実施形態(実施の形態1)に係るバッテリスワップシステムが備えた制御部によって実行される使用可否判定処理の流れを示すフローチャートである。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えた温度負荷損傷算出部に よるセル内温度の推定結果の一例を示す図である。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えた物理負荷情報取得部に よって取得される検出値の一例を示す図である。 一実施形態に係るバッテリスワップシステムが備えたバッテリの加速度と損傷度との関係を示す実験データをプロットしたグラフである。 一実施形態(実施の形態2)に係るバッテリスワップシステムの構成を示すブロック図である。 一実施形態(実施の形態2)に係るバッテリスワップシステムが備えた制御部によって実行される使用状態判定処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態の変形例におけるバッテリスワッピングシステムの構成を示すブロック図である。 本実施の形態の変形例におけるバッテリスワッピングシステムの構成を示すブロック図である。 本実施の形態の変形例におけるバッテリスワッピングシステムの構成を示すブロック図である。 本実施の形態の変形例におけるバッテリスワッピングシステムの構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
(バッテリスワップシステム1)
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1に係るバッテリスワップシステム1(以下では、システム1と略称する)の構成を示すブロック図である。図1に示すように、システム1は、バッテリ10およびバッテリ管理装置20を含んでいる。図1には、1つのバッテリ10のみが示されているが、システム1は、実際には複数のバッテリ10を含んでいる。
システム1は、システム1の利用者に対して、複数のバッテリ10を貸し出す。複数のバッテリ10は、システム1の利用者に貸し出された後、電気自動車等の車両に搭載されて、車両への電力供給源として使用される。その後、バッテリ10は、システム1のステーションに返却される。返却されたバッテリ10は、ステーションで充電された後、システム1の利用者に再び貸し出される。
なお、図示しないが、システム1は、各種センサ(例えば、電流センサ、電力センサ、電圧センサ、温度センサ)を用いて、セル12(蓄電部)の情報を取得する蓄電部情報取得部をさらに備えていてもよい。また、各種センサ(例えば、電流センサ、電力センサ、電圧センサ)を用いて、電力使用負荷に関する情報を取得する使用負荷情報取得部をさらに備えていてもよい。
(バッテリ10)
図1に示すように、バッテリ10は、損傷要因情報取得部11(検出部)、セル12、情報出力部13、情報蓄積部14、記憶部15、セル格納ケース18およびCPU16を備えている。バッテリ10の各部(詳細には、損傷要因情報取得部11の外部環境情報取得部11bを除く)は、ケース17(外側ケース)(図2参照)に収容されている。
図2Aは、バッテリ10の構成を示す図であり、後述する各種センサの配置例を示す図である。図2Aに示すように、複数のセル12がケース17内に互いに近接して配置されている。これらのセル12は、ケース17の内側に配置されているセル格納ケース18によって囲まれている。CPU16は、ケース17の内側であってセル格納ケース18の外側に配置されている。また、セル12は、9個配置されており、縦横に3個ずつ直線上に並んで配置されている。CPU16は、電子基板16aに配置されており、電子基板16aは、電子基板格納ケース19によって囲まれている。
なお、セル格納ケース18および電子基板格納ケース19は、格納している部品に対する保護および防水の機能を有する。
(損傷要因情報取得部11)
損傷要因情報取得部11は、バッテリ10の損傷要因に関する情報である損傷要因情報を取得する。損傷要因には、物理負荷、電子負荷、および熱負荷の他、湿気などが含まれる。損傷要因の例を後述する。損傷要因情報取得部11が取得した損傷要因情報は、情報蓄積部14に出力される。
図1に示すように、損傷要因情報取得部11は、内部環境情報取得部11a、外部環境情報取得部11b、および物理負荷情報取得部11c(物理負荷検出部)を含んでいる。
図2A〜図2Dに、バッテリ10のケース17内における損傷要因情報取得部11(内部環境情報取得部11a、外部環境情報取得部11b、物理負荷情報取得部11c)の配置例を示す。
(内部環境情報取得部11a)
内部環境情報取得部11aは、損傷要因情報として、バッテリ10のケース17内における環境である内部環境の情報を取得する。
図1および図2Aに示すように、内部環境情報取得部11aは、内部環境取得センサとして例えば、ケース内温度センサ30、セル外温度センサ31、水没センサ32、および電磁波センサ33を備えている。ケース内温度センサ30はケース17内の温度を検出し、セル外温度センサ31はセル12外の温度を検出し、水没センサ32はバッテリ10が水没したか否かを示す情報を検出する。内部環境情報取得部11aが取得する内部環境情報には、ケース内温度センサ30、セル外温度センサ31、水没センサ32、および電磁波センサ33による各検出値(検出結果)が含まれる。
なお、内部環境情報取得部11aは、上述した複数の種類のセンサの全てを含んでいなくてもよく、いずれか一つの種類のセンサを備えていればよい。
図2Aに示すように、内部環境情報取得部11aが備えたケース内温度センサ30は、矩形を有するケース17の内側の四隅に配置されており、セル外温度センサ31は、各セル12の近傍にそれぞれ配置されている。また、セル外温度センサ31は、複数のセル12を囲むセル格納ケース18の内側に複数個配置されている。
水没センサ32としては、例えば、水が付着した際の抵抗値の変化を読み取る水分検知センサを用いることが出来る。また、水没センサ32として、水没検知シールの色を画像センサによって検出することにより、水没を検出してもよい。水没センサ32は、セル格納ケース18の内側にセル12とともに配置されている。なお、水没センサ32は、図2Aに示すように、ケース17の内側であってセル格納ケース18の外側に配置されていてもよい。更に水没センサ32は、電子基板格納ケース19の内側に配置されていてもよい。これにより、どの位置まで水が浸入したかを判断できる。
電磁波センサ33は、電磁波を検出し、例えばバッテリ10に電磁波を発生する機器が近づけられたことを検出することが出来る。電磁波センサ33は、図2Aに示すように、ケース17の内側であってCPU16の近傍に配置されていてもよい。電磁波センサ33をCPU16の近傍に配置することにより、CPU16に与える影響を検出することができる。
また、図1に示すように、内部環境情報取得部11aは、湿度センサ34、画像センサ35、ガスセンサ36、音波センサ37、磁気センサ38、および電波センサ39のうち、少なくともいずれか1つをさらに備えていてもよい。図2Bは、これらのセンサの配置の一例を示す図である。
湿度センサ34は、図2Bに示すように、セル格納ケース18の内側またはセル格納ケース18の外側であってケース17の内側に配置されていてもよい。湿度センサ34は、ケース17の内部の湿度を検出する。湿度センサ34は、セル格納ケース18の内側に収納されていてもよい。湿度センサ34により、水濡れの検出も可能である。
画像センサ35は、例えば、図2Bに示すように、ケース17の内側面に配置してもよい。画像センサ35により、例えば埃などの異物の侵入などを検知することができる。
ガスセンサ36は、例えば図2Bに示すように、ケース17の内側であって、セル格納ケース18の内側または外側に配置されていてもよい。ガスセンサ36によって、ケース17の内部へのガスの侵入を検知でき、貸し出し中にバッテリ10が配置されていた環境を検出できる。音波センサ37は、図2Bに示すようにケース17の内側に配置されていてもよい。磁気センサ38および電波センサ39は、図2Bに示すように、ケース17の内側であってCPU16の近傍に配置されていてもよい。磁気センサ38および電波センサ39をCPU16の近傍に配置することにより、CPU16に与える影響を検出することができる。
なお、内部環境情報取得部11aが、上記複数種類のセンサを備えている場合には、内部環境情報取得部11aが取得する内部環境情報には、湿度センサ34、画像センサ35、ガスセンサ36、音波センサ37、磁気センサ38および、電波センサ39による各検出値(検出結果)が含まれる。
なお、後述する物理負荷情報取得部11cの振動センサ51は、内部環境情報取得部11aが有していてもよい。
また、図1、図2Aおよび図2Bで説明した各々のセンサの位置および数は限定されるものではない。
(外部環境情報取得部11b)
外部環境情報取得部11bは、損傷要因情報として、バッテリ10のケース17外における環境である外部環境の情報を取得する。
図1に示すように、外部環境情報取得部11bは、外部環境取得センサとして例えば、ケース外温度センサ40および日照センサ41を備えている。外部環境情報には、ケース外温度センサ40および日照センサ41による各検出値が含まれる。
なお、外部環境情報取得部11bは、上述した2つの種類のセンサの双方を含んでいなくてもよく、いずれか一方のみを含んでいてもよい。
図2Aに示すように、外部環境情報取得部11bのケース外温度センサ40および日照センサ41は、矩形を有するケース17の外側の四隅に配置されている。ケース外温度センサ40により、ケース17の外側の温度を測定できる。詳しくは、後述するが、ケース内温度センサ30およびセル外温度センサ31による検出値に基づいてセル12の温度を精度良く検出できる。
日照センサ41は、バッテリ10に対して日が当たっている時間などを検出し、例えば、使用者によってバッテリ10が日向に放置されていたことなどを検出できる。
なお、外部環境情報取得部11bは、照度センサ42、画像センサ43、ガスセンサ44、音波センサ45、磁気センサ46、電波センサ47、および水没センサ48および湿度センサ49のうち、少なくともいずれか1つを備えていてもよい。
照度センサ42は、図2Cに示すように、例えばケース17の外側面に配置されており、バッテリ10に照射された光の明るさを検出できる。画像センサ43は、図2Cに示すように、例えばケース17の外側面に配置されており、バッテリ10の配置されている環境を画像として検出できる。画像センサ43によれば、例えば埃などの異物が浮遊している環境下に載置されていたこと等を検知することができる。ガスセンサ44は、図2Cに示すように、例えばケース17の外側面に配置されており、貸し出し中にバッテリ10が配置されていた環境を検出できる。音波センサ45は、図2Cに示すように、例えばケース17の外側面に配置されており、音波を検出できる。磁気センサ46および電波センサ47は、ケース17の外側面であって、CPU16の近傍に配置されていてもよい。磁気センサ46および電波センサ47をCPU16の近傍に配置することにより、CPU16に与える影響を検出することができる。
水没センサ48は、ケース17の外側に設けられており、上述した水没センサ32と同様に、水分検知センサを用いて水没を検出してもよいし、水没検知シールの色を画像センサによって検出することにより、水没を検出してもよい。水没センサ48によれば、ケース17が水に濡れたことを検出することが出来る。
湿度センサ49は、ケース17の外側に設けられており、バッテリ10の外部の湿度を検出する。
なお、図2Cでは、照度センサ42、画像センサ43、ガスセンサ44、音波センサ45、磁気センサ46、電波センサ47、水没センサ48、および湿度センサ49は、各々一つずつしか配置されていないが、図2Aのケース外温度センサ40および湿度センサ49のようにケース17の周囲に複数個配置されているほうが好ましい。例えば、日照センサ42の場合、どの面から日が当たっていても検出できるように全ての面に設けられているほうが好ましい。
なお、バッテリ10は、ケース17の内部において、所定の環境情報を取得する少なくとも1つの内部環境情報取得部11aと、ケース17の外部において、対応する(同じ)環境情報を取得する少なくとも1つの外部環境情報取得部11bと、を備えていてもよい。図2Aでは、内部環境情報取得部11aのケース内温度センサ30は、所定の環境情報として、ケース17の内部における温度を検出し、外部環境情報取得部11bのケース外温度センサ40は、対応する環境情報として、ケース17の外部における温度を検出する。
ケース17の内部において取得された所定の環境情報、および、ケース17の外部において取得された対応する環境情報は、バッテリ10の損傷度を算出するために使用される。例えば、ケース17内の温度(所定の環境情報)およびケース17外の温度(対応する環境情報)から、セル12内の温度が推定される(図7参照)。推定されたセル12内の温度から、温度負荷に基づくバッテリ10の損傷度が算出される。
なお、ケース内温度センサ30は、セル12からケース17の壁面17aまでの間に複数配置されている。詳細には、ケース内温度センサ30は、セル格納ケース18内とケース17の内側の四隅に配置されている。これにより、セル12から外部に向かっての温度変化を検出することが出来、セル12内の温度をより正確に推定できる。
所定の環境情報および対応する環境情報は、温度に限定されない。例えば、所定の環境情報および対応する環境情報は、湿度であってもよいし、バッテリ10が水没したか否かであってもよい。
また、内部環境情報取得部11aによって取得される所定の環境情報(所定の内部環境情報)と、外部環境情報取得部11bによって取得される所定の環境情報(所定の外部環境情報)は、同じ種類の情報に限られるものではなく、異なる種類の情報であってもよい。例えば、内部環境情報取得部11aによって取得される所定の環境情報が、温度であり、外部環境情報取得部11bによって取得される所定の環境情報が、照度である場合があげられる。
(物理負荷情報取得部11c)
物理負荷情報取得部11cは、損傷要因情報として、バッテリ10に印加された物理負荷の情報である物理負荷情報を取得する。
図1および図2Aに示すように、物理負荷情報取得部11cは、加速度センサ50、振動センサ51、歪みセンサ52、および衝撃センサ53を備えている。物理負荷情報には、加速度センサ50、振動センサ51、歪みセンサ52、および衝撃センサ53による各検出値が含まれる。
なお、物理負荷情報取得部11cは、上述した複数の種類のセンサの全てを含んでいなくてもよく、いずれか一つの種類のセンサを備えていればよい。
図2Aでは、物理負荷情報取得部11cの加速度センサ50が、バッテリ10のケース17内の一隅に配置されている。加速度センサ50は、バッテリ10の内側または外側(ケース17の外側面など)のどこに配置されてもよい。
物理負荷情報取得部11cが加速度センサ50を有する場合には、バッテリ10の加速度情報が取得される。そのため、取得された加速度情報に基づいて、バッテリ10にどのような加速度が印加されたのかが分かるので、バッテリの損傷度や使用状態を判定することができる。また、加速度センサ50によれば、例えば、バッテリ10がどの方向から落下したか等の情報を検出することができる。
振動センサ51は、図2Aに示すように、ケース17内に配置されているが、加速度センサ50と同様に、バッテリ10の内側または外側(ケース17の外側面等)のどこに配置されてもよい。振動センサ51は、バッテリ10にどのような振動(振動情報)が負荷されたかを検出するため、バッテリ10の損傷度や使用状態を判定することが出来る。
歪みセンサ52は、図2Aに示すように、例えばケース17の内壁に設けられており、ケース17に加えられた物理負荷によるケース17の歪み情報を検出する。歪みセンサ52は、バッテリ10にどのような衝撃等が負荷されたかを検出するため、バッテリ10の損傷度や使用状態を判定することが出来る。歪みセンサ52としては例えば歪みゲージを用いることができる。また、歪みセンサ52は、ケース17の各面の全てに配置されていてもよく、これにより、どの面に負荷が加えられたか等の情報(例えば、どの面に衝撃が加わったか、どの面から落下したか等の情報)を検出することが出来る。なお、歪みセンサ52は、ケース17の内面または外面のどちらに設けられていてもよい。また、セル12を囲むセル格納ケース18およびケース17の双方に歪みセンサ52を設けることにより、衝撃が内側まで届いたか否かを判別でき、より詳細に損傷度を判断することができる。さらに、バッテリ10内の電子基板を格納する電子基板格納ケース19に歪みセンサ52を設けた場合には、電子基板16aに衝撃が届いたのかを判定することができる。
衝撃センサ53は、図2Aに示すように、ケース17内に配置されているが、加速度センサ50と同様に、バッテリ10の内側または外側(ケース17の外側面等)のどこに配置されてもよい。衝撃センサ53は、バッテリ10に負荷された衝撃(衝撃情報)を検出するため、バッテリ10の損傷度や使用状態を判定することが出来る。
なお、物理負荷情報取得部11cは、圧力センサ54、傾きセンサ55、位置センサ56および速度センサ57のうち少なくとも一つを備えていてもよい。
図2Dは、圧力センサ54、傾きセンサ55、位置センサ56および速度センサ57の配置例を示す図である。
図2Dに示すように、圧力センサ54は、ケース17の外側に配置されており、バッテリ10に負荷された圧力を検出できる。このようにバッテリにどのような圧力(圧力情報)が負荷されたかが分かるため、バッテリ10の損傷度や使用状態を判定することが出来る。図2Dでは一箇所にのみ圧力センサ54が配置されているが、バッテリ10の複数の面に圧力センサ54を配置することによって、例えば、どの面に衝撃が加わったか、どの面から落下したか等の情報を取得することができる。
また、圧力センサ54の一例として気圧センサが用いられてもよい。図2Dに示すように気圧センサ541をケース17のセル格納ケース18内に設けることにより、密閉容器であるケース17が破損した場合に、微小な破損を検知することができる。
図2Dに示すように、傾きセンサ55は、ケース17の内側に配置されており、貸し出し中におけるバッテリ10の傾き(傾き情報)を検出する。これによって、貸し立ち中におけるバッテリ10の配置姿勢に関する情報を取得することができる。
位置センサ56は、図2Dでは、ケース17の内側に配置されており、バッテリ10の高さ方向の位置(位置情報)を検出する。このように高さ方向の位置を検出することにより、速度、加速度を算出することが出来る。
速度センサ57は、図2Dに示すように、ケース17の内側に配置されており、バッテリ10の速度(速度情報)を検出する。バッテリ10の移動速度から加速度情報を算出することが出来る。
(損傷要因の例)
図3の(a)(b)〜図5の(a)(b)を用いて、バッテリ10の損傷要因の例を説明する。
図3の(a)(b)は、バッテリ10の内部環境を変化させることによってバッテリ10を損傷させる損傷要因の例を示す。図3の(a)において、バッテリ10に加わる電磁波(電子負荷)が損傷要因であり、図3の(b)において、バッテリ10の内部に浸入した水分(水濡れ)が損傷要因である。図3の(a)に示すように、バッテリ10に電磁波が照射された場合、バッテリ10のCPU16が誤動作し、バッテリ10の内部が損傷する可能性がある。また、図3の(b)に示すように、バッテリ10が水没した場合、バッテリ10の内部に水分が浸透することによって、バッテリ10の内部では結露が生じ易くなる。結露によって発生した水滴は、バッテリ10のCPU16を誤動作させるので、バッテリ10が損傷する要因になる。
図4の(a)(b)は、バッテリ10の外部環境を変化させることによってバッテリ10を損傷させる損傷要因の例を示す。図4の(a)において、屋外等に放置されたバッテリ10に対して照射される直射日光(熱負荷)が損傷要因である。バッテリ10に直射日光が照射された場合、バッテリ10の温度が上昇する。また、図4の(b)において、バッテリ10に加わる高熱(熱負荷)が損傷要因である。バッテリ10が高熱にさらされた場合、バッテリ10の温度は上昇する。バッテリ10が高温である状態が長期間にわたって持続した場合、バッテリ10が損傷する可能性がある。
図5の(a)(b)は、損傷要因としての物理負荷の例を示す。図5の(a)(b)において、バッテリ10に加わる衝撃(物理負荷)が損傷要因である。図5の(a)に示すように、システム1の利用者が、バッテリ10を落下させた場合、バッテリ10と地面とが衝突することによって、バッテリ10には強い衝撃が加わる。また、図5の(b)に示すように、バッテリ10を搭載した車両と、他の車両とが衝突した場合にも、バッテリ10には、間接的に強い衝撃(物理負荷)が加わる。このように大きな衝撃がバッテリ10に加わった場合、バッテリ10の内部(主に、構造部、およびそれを支持する支持材など)が剥離または破損する可能性がある。
(セル12、CPU16)
セル12は、二次電池のセルである。図2A〜図2Dに示すように、バッテリ10は、複数のセル12を備えている。各セル12は、バッテリ10の外部から供給される電力によって蓄電され、蓄電された電力を放電することができる。セル12の充電と放電との切り換えは、CPU16によって制御される。
(情報出力部13、情報蓄積部14)
情報蓄積部14は、損傷要因情報取得部11から入力された損傷要因情報を、記憶部15に記憶する。また、情報蓄積部14は、記憶部15に蓄積された損傷要因情報を、情報出力部13に出力する。情報出力部13は、情報蓄積部14から入力された損傷要因情報を、出力情報として、バッテリ管理装置20の出力情報取得部211(バッテリ環境情報取得部)へ出力する。
(記憶部15)
記憶部15には、情報蓄積部14によって、損傷要因情報が記憶される。損傷要因情報には、内部環境情報取得部11aが取得した内部環境情報、外部環境情報取得部11bが取得した外部環境情報、および、物理負荷情報取得部11cが取得した物理負荷情報が含まれる。
(バッテリ管理装置20)
図1に示すように、バッテリ管理装置20は、制御部21(情報処理装置)および表示部22を備えている。制御部21は、出力情報取得部211、損傷算出部212、および使用可否判定部213を備えている。制御部21の各部は、バッテリ10から出力される出力情報(すなわち損傷要因情報)を用いて、バッテリ10の損傷度を算出し、バッテリ10の使用を継続することができるか否かを判定する使用可否判定処理を実行する。そして、制御部21は、使用可否判定処理における判定結果を、表示部22に表示する。一変形例では、制御部21は、使用可否判定処理における判定結果を、表示以外の手段でユーザに提示してもよい。なお、使用可否判定処理の詳細については後述する。また、損傷算出部212および使用可否判定部213は、環境情報分析部の一例に対応する。
(出力情報取得部211)
出力情報取得部211は、バッテリ10の情報出力部13から、出力情報を取得する。出力情報取得部211が取得する出力情報は、バッテリ10の損傷要因情報取得部11が取得した損傷要因情報であり、内部環境情報、外部環境情報、および物理負荷情報が含まれる。出力情報取得部211は、取得した出力情報を、損傷算出部212に出力する。
(損傷算出部212)
損傷算出部212は、出力情報取得部211から入力された出力情報を用いて、以下で説明する4種類の損傷度(物理負荷損傷度、温度負荷損傷度、電子負荷損傷度、水濡れ損傷度)を算出する。そして、算出した損傷度に関する情報を、使用可否判定部213に出力する。図1に示すように、損傷算出部212は、水濡れ損傷算出部212a、電子負荷損傷算出部212b、温度負荷損傷算出部212c、および物理負荷損傷算出部212dを含んでいる。なお、一変形例において、損傷算出部212は、バッテリ10の使用状態を示す度数であれば、損傷度以外の度数を算出してもよい。
(水濡れ損傷算出部212a)
水濡れ損傷算出部212aは、水濡れ(図3の(b)参照)によるバッテリ10の損傷度である水濡れ損傷度を算出する。そのために、水濡れ損傷算出部212aは、出力情報から、内部環境情報を抽出する。前述したように、内部環境情報には、ケース内温度センサ30、セル外温度センサ31、水没センサ32、および電磁波センサ33による各検出値が含まれる。水濡れ損傷算出部212aは、水没センサ32による検出値を用いて、バッテリ10の水濡れ損傷度を算出する。あるいは、内部環境情報取得部11aが湿度センサ34を備えている場合、水濡れ損傷算出部212aは、湿度センサ34の検出値を用いて、バッテリ10の水濡れ損傷度を算出することもできる。
例えば、水濡れ損傷度は、バッテリ10のCPU16の誤動作の頻度に対応していてもよい。この場合、水没センサ32の検出値と、バッテリ10のCPU16の誤動作の頻度との相関関係(数式モデル)が、実験によって予め学習される。そして、水濡れ損傷算出部212aは、学習された相関関係に基づいて、水没センサ32の検出値から、水濡れ損傷度(=水濡れによる誤動作の頻度)を算出する。
(電子負荷損傷算出部212b)
電子負荷損傷算出部212bは、電子負荷(図3の(a)参照)によるバッテリ10の損傷度である電子負荷損傷度を算出する。電子負荷には、バッテリ10に照射される電波、磁気、および電磁波が含まれる。電子負荷損傷算出部212bは、出力情報から、内部環境情報を抽出する。電子負荷損傷算出部212bは、内部環境情報取得部11aの電磁波センサ33による検出値を用いて、電子負荷損傷度を算出する。あるいは、内部環境情報取得部11aが磁気センサ38および電波センサ39を備えている場合、電子負荷損傷算出部212bは、磁気センサ38の検出値、電波センサ39の検出値、またはその組合せを用いて、バッテリ10の電子負荷損傷度を算出することもできる。
例えば、電子負荷損傷度が、バッテリ10のCPU16の誤動作の頻度に対応している場合、電磁波センサ33の検出値と、バッテリ10のCPU16の誤動作の発生頻度との相関関係が、実験によって予め学習される。そして、電子負荷損傷算出部212bは、学習された相関関係に基づいて、電磁波センサ33の検出値から、電子負荷損傷度(=電子負荷による誤動作の頻度)を算出する。
(温度負荷損傷算出部212c)
温度負荷損傷算出部212cは、セル12の内部の温度(セル内温度)を用いて、温度負荷(図4の(a)(b)参照)によるバッテリ10の損傷度(温度負荷損傷度)を算出する。
例えば、温度負荷損傷度が、バッテリ10のCPU16の誤動作の頻度に対応している場合、セル内温度と、バッテリ10のCPU16の誤動作の発生頻度との相関関係が、実験によって予め学習される。そして、温度負荷損傷算出部212cは、学習された相関関係に基づいて、セル内温度から、温度負荷損傷度(=温度負荷による誤動作の頻度)を算出する。
ここで、損傷要因情報取得部11は、セル12内に温度センサを備えていない(図2A参照)ので、セル内温度を取得することができない。そこで、温度負荷損傷算出部212cは、出力情報から、外部環境情報および内部環境情報を抽出する。そして、温度負荷損傷算出部212cは、セル12の周辺温度(すなわち、内部環境情報取得部11aのケース内温度センサ30およびセル外温度センサ31の各検出値、および、外部環境情報取得部11bのケース外温度センサ40の検出値)から、セル内温度を推定する。なお、具体的なセル内温度の推定方法の詳細については、後で説明する。
(物理負荷損傷算出部212d)
物理負荷損傷算出部212dは、物理負荷(図5の(a)(b)参照)によるバッテリ10(主に、構造部)の損傷度(物理負荷損傷度)を算出する。そのために、物理負荷損傷算出部212dは、出力情報から、物理負荷情報を抽出する。物理負荷損傷算出部212dは、物理負荷情報取得部11cの加速度センサ50、振動センサ51、歪みセンサ52、および衝撃センサ53による検出値を用いて、物理負荷損傷度を算出する。
例えば、物理負荷損傷度は、バッテリ10の構造部および支持材等の損傷度に対応していてもよい。この場合、加速度センサ50、振動センサ51、歪みセンサ52、および衝撃センサ53による各検出値と、バッテリ10の損傷度との相関関係が、実験によって予め学習される。そして、物理負荷損傷算出部212dは、学習された相関関係に基づいて、加速度センサ50、振動センサ51、歪みセンサ52、および衝撃センサ53の各検出値から、物理負荷損傷度(=物理負荷による構造部および支持材等の損傷度)を算出する。
(使用可否判定部213)
使用可否判定部213は、損傷算出部212の各部によって算出された4種類の損傷度(水濡れ損傷度、電子負荷損傷度、温度負荷損傷度、物理負荷損傷度)が、それぞれ、閾値を超えるか否かを判定する。そして、少なくとも1種類の損傷度が閾値を超える場合、使用可否判定部213は、バッテリ10の使用を継続することはできないと判定する。一方、4種類の損傷度が全て閾値以下である場合、使用可否判定部213は、バッテリ10の使用を継続することができると判定する。なお、閾値は、損傷度の種類ごとに異なっていてもよい。
前記閾値は、損傷度と、損傷要因(電子負荷、水濡れ、電子負荷、物理負荷)との相関関係を示す実験データを用いて決定されてよい。なお、具体的な閾値の決定方法の詳細については、後で説明する。
(使用可否判定処理)
図6を用いて、制御部21によって実行される使用可否判定処理の流れを説明する。図6は、使用可否判定処理の流れを示すフローチャートである。ただし、図6に示すS10およびS20は、制御部21による使用可否判定処理の前段階として、バッテリ10において実行される。
図6に示すように、使用可否判定処理では、損傷要因情報取得部11が、損傷要因情報を取得し、情報蓄積部14が、損傷要因情報を記憶部15に記憶する(S10)。
次に、情報出力部13が、損傷要因情報を、出力情報として出力する(S20)。出力情報取得部211は、情報出力部13から出力された出力情報、すなわち損傷要因情報を取得する(S30、環境情報取得ステップ)。
損傷算出部212の各部は、出力情報取得部211から取得した出力情報(損傷要因情報)を用いて、バッテリ10の損傷度を算出する(S40、環境情報分析ステップ、損傷度算出ステップ)。使用可否判定部213は、損傷算出部212によって算出されたバッテリ10の損傷度が、閾値以下であるか否かを判定する(S50、環境情報分析ステップ、使用可否判定ステップ)。より詳細には、使用可否判定部213は、損傷算出部212によって算出された4種類の損傷度の各々について、閾値以下であるか否かを判定する。
ここで、損傷算出部212は、温度負荷によるバッテリ10の損傷度を算出する場合、S40の前に、ケース外温度およびケース内温度を示す各出力情報を用いて、セル内温度を推定する(セル内温度推定ステップ)(「セル内温度の推定方法」参照)。そして、S40において、損傷算出部212は、推定したセル内温度を用いて、温度負荷によるバッテリ10の損傷度を算出する。
バッテリ10の損傷度(4種類の損傷度のうち少なくとも一つ)が閾値以下ではない場合(S50でNO)、使用可否判定部213は、「バッテリ10の使用を継続することはできない」旨を、表示部22に表示する(S60)。一方、バッテリ10の損傷度が閾値以下である場合(S50でYES)、使用可否判定部213は、「バッテリ10の使用を継続することができる」旨を、表示部22に表示する(S70)。以上で、使用可否判定処理は終了する。
(セル内温度の推定方法)
図7を用いて、温度負荷損傷算出部212cが、ケース外温度、ケース内温度、およびセル外温度を用いて、セル12の内部の温度(セル内温度)をどのようにして算出するのかを説明する。図7は、温度負荷損傷算出部212cによるセル内温度の推定結果の一例を示す図である。ここでは、2つの場合、すなわち、ケース外温度がケース内温度およびセル外温度よりも高い場合と、ケース外温度がケース内温度およびセル外温度よりも低い場合とを考える。なお、2つの場合において、セル外温度は同じであるとする。また、ケース外温度は、ケース外温度センサ40によって検出され、ケース内温度は、ケース内温度センサ30によって検出され、セル外温度は、セル外温度センサ31によって検出される。
ケース外温度は外気温に対応するので、ケース外温度がケース内温度およびセル外温度よりも高い場合、外気温はセル内温度よりも高いと考えられる。また、セル内温度は、セル外温度よりも、外気温の影響を受け難いと考えられる。従って、ケース外温度がケース内温度およびセル外温度よりも高い場合(図7では、外気温が高い場合)、セル内温度は、セル外温度よりも低いと考えられる。そこで、温度負荷損傷算出部212cは、図7に示すように、ケース外温度、ケース内温度、およびセル外温度を通る曲線を延長することによって、セル外温度よりも低いセル内温度を推定する。
一方、ケース外温度がケース内温度およびセル外温度よりも低い場合、セル12の内部での発熱があることによって、セル内温度が外気温よりも高くなっていると考えられる。また、セル12の内部での発熱がある場合、セル内温度は、セル外温度よりも高いと考えられる。従って、セル外温度がケース内温度およびケース外温度よりも低い場合(図7では、外気温が低い場合)、セル内温度は、セル外温度よりも高いと考えられる。そこで、温度負荷損傷算出部212cは、図7に示すように、ケース外温度、ケース内温度、およびセル外温度を通る曲線を延長することによって、セル外温度よりも高いセル内温度を推定する。
(閾値の決定方法)
図8および図9を用いて、使用可否判定部213が判定を行うために使用する閾値が、どのようにして決定されるのかを説明する。ここでは、損傷要因が、物理負荷(加速度、振動、歪み、衝撃)である場合について考える。実験的に閾値を決定するために、バッテリ10に物理負荷が与えられるとともに、物理負荷情報取得部11cの加速度センサ50、振動センサ51、歪みセンサ52、および衝撃センサ53から、それぞれ検出値が取得される。
図8は、物理負荷情報取得部11cによって取得される検出値の一例を示す図である。図8に示すように、物理負荷情報取得部11cは、バッテリ10の加速度、振動、歪み、および衝撃の各検出値を取得する。物理負荷を与えられている期間中における検出値の最大値が、バッテリ10の損傷要因であると特定される。その後、バッテリ10の構造部および支持材等の損傷度から、バッテリ10の損傷度が判定される。これにより、バッテリ10の損傷要因(加速度の検出値)と損傷度との関係を示す一組の実験データが得られる。また、損傷度を判定されたバッテリ10は、使用を継続することができないような損傷があるか否かをさらに判定される。
図9は、バッテリ10の損傷要因(加速度の検出値)と損傷度との関係を示す実験データをプロットしたグラフである。図9に示す実験データには、使用を継続することができないような損傷があるバッテリ10の実験データ(図8では、「使用不可」の実験データ)と、そのような損傷がないバッテリ10の実験データ(図8では、「使用可能」の実験データ)とが含まれている。図9に示すように、加速度の閾値は、「使用不可」の実験データと「使用可能」の実験データとを区分するような値に決定される。損傷度の閾値は、加速度と損傷度との相関関係を用いて、加速度の閾値に対応する値に決定される。
(実施の形態2)
以下に、本発明にかかる実施の形態2におけるバッテリスワップシステム1001(以下システム1001と述べる)について説明する。
本実施の形態2のシステム1001は、図10に示すように、実施の形態1のシステム1と比較して使用状態判定部214(環境情報分析部)を備えている点が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付している。
図10に示すバッテリスワップシステム1001におけるバッテリ管理装置1020の制御部1021は、出力情報取得部211、損傷算出部212、および使用可否判定部213に加えて使用状態判定部214を更に有する。
バッテリ管理装置1020は、出力情報取得部211によって取得した物理負荷情報、外部環境情報、および内部環境情報に基づいて、バッテリ10の使用状態を判定する。
図11は、本実施の形態2における使用状態判定処理(バッテリ管理方法)のフロー図である。図11に示すフロー図は、S10〜S30までは、実施の形態1の図6と同様である。
S30において取得した出力情報を用いて、S40(使用状態判定ステップ、環境情報分析ステップ)において、使用状態判定部214は、貸し出し中のバッテリ10の使用状態を判定する。ここで、使用状態の判定とは、例えば、使用者が正しい使用をしているか否か、若しくは、使用者の使用は正しいが環境起因による損傷要因が負荷されているか、若しくは、使用者の使用によって損傷要因が負荷されたか等について判定する。具体的には、使用者が日向にバッテリ10を置いたことによって損傷要因が負荷されたことや、気温が想定していない温度まで上昇したことによってバッテリ10に損傷要因が負荷されたということについて判定することが出来る。また、使用状態判定部214は、損傷算出部212によって算出された使用状態を示す度数にも基づいて使用状態の判定をしてもよい。
次に、S50において、表示部22によって、判定された使用状態が表示される。なお、表示に限らなくても良く、バッテリ管理装置1020が通信部を有し、判定した使用状態を使用者の携帯情報端末(スマートフォン、タブレット等)に通知してもよい。例えば、使用状態判定部214が、使用者によって損傷が発生したと判定した場合には、使用者の携帯情報端末に警告などを通知してもよい。
(使用状態の判定例1)
図2Aに示すように、バッテリ10のケース17の外側に日照センサ41が配置され、ケース17の内側にケース内温度センサ30が配置されている構成を例に挙げて説明する。
使用状態判定部214は、日照センサ41からの検出値とケース内温度センサ30からの検出値に基づいて、温度情報の原因の切り分けを行う。具体的には、使用状態判定部214は、ケース内温度センサ30の値が上昇した場合、日照センサ41の検出値に基づいて、ケース17内の温度上昇が「バッテリ10が日向に置かれたことが原因」なのか、「気温上昇が原因」なのかを切り分けることが出来る。
使用状態判定部214は、温度上昇が「日向に置かれたことが原因」である場合には、表示部22に警告の表示を行う。また、バッテリ管理装置1020が通信部を備えており、バッテリ10の使用者の携帯情報端末(スマートホン、タブレット等)に警告を通知してもよい。
一方、使用状態判定部214は、温度情報が「気温上昇が原因」である場合には、使用者側の対策では限界があるため、使用者に表示または通知を行わない。
なお、使用状態判定部214は、損傷算出部212によって算出された使用状態を示す度数にも基づいて、使用状態の判定をするとは、例えば、日照時間を度数に変換して損傷度を算出し、日照時間による損傷度が所定時間以上の場合、使用者による原因と判定することができる。
また、ケース17の内部の温度センサとして、ケース内温度センサ30だけでなく、セル外温度センサ31が更に設けられていてもよい。すなわち、ケース17の外部と内部で異種のセンサが設けられており、ケース17の内部において複数の同種のセンサが設けられていてもよい。
(使用状態の判定例2)
図2Aに示すように、電子基板格納ケース19に水没センサ32(第2水没センサ)が配置され、更にセル格納ケース18に水没センサ32(第1水没センサ)が配置されている構成を例に挙げて説明する。
使用状態判定部214は、バッテリ10内のどの領域が水没したのかを判定し、浸水範囲の見極めを行うことが出来る。例えば、電子基板格納ケース19が浸水し、セル格納ケース18に浸水していない場合には、電子基板16aの交換が行われるが、セル12部分は確認して再使用できる可能性が高い。一方、セル格納ケース18に浸水している場合には、セル12部分を取り替える必要が生じる。
このように、使用状態判定部214によって、修理交換の際に役立つ水没の状態判定を行うことができる。なお、セル格納ケース18の外側であってケース17の内側にも水没センサ32が配置されていてもよい。
また、複数の水没センサ32を取り付けた場合には、ケース17内への浸水、電子基板格納ケース19内への浸水およびセル格納ケース18内への浸水としてそれぞれに損傷度の値を設定し、損傷度が算出されてもよい。
〔ソフトウェアによる実現例〕
バッテリ管理装置20、1020の制御ブロック(特に出力情報取得部211、損傷算出部212、使用可否判定部213、および使用状態判定部214)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、バッテリ管理装置20、1020は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、前記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、前記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が前記プログラムを前記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。前記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、前記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して前記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、前記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施の形態のシステム1、1001では、外部環境情報取得部11bと内部環境情報取得部11aに加えて物理負荷情報取得部11cが設けられているが、物理負荷情報取得部11cが設けられていなくてもよい。
図12は、物理負荷情報取得部11cが設けられていないバッテリスワップシステム2001(以下システム2001という)を示す図である。図12に示すシステム2001は、バッテリ2010とバッテリ管理装置2020を備えている。バッテリ2010の損傷要因情報取得部2011は、図10に示すバッテリ1010の損傷要因情報取得部11と比較して、物理負荷情報取得部11cが設けられておらず、内部環境情報取得部11aおよび外部環境情報取得部11bが設けられている。また、バッテリ管理装置2020の制御部2021に設けられている損傷算出部2212は、図10に示すバッテリ管理装置1020の損傷算出部212と比較して、物理負荷損傷算出部212dが設けられておらず、水れ損傷算出部212a、電子負荷損傷算出部212b、および温度負荷損傷算出部212cが設けられている。
すなわち、システム2001では、バッテリ2010のケース17の内部の環境情報および外部の環境情報が、内部環境情報取得部11aおよび外部環境情報取得部11bが有する各種センサによって取得されて記憶部15に記憶される。そして、バッテリ管理装置2020は、記憶されている内部の環境情報および外部の環境情報を取得して損傷算出部2212において損傷度を算出して使用可否の判定を行う。また、バッテリ管理装置2020は、取得した内部の環境情報および外部の環境情報を用いて使用状態判定部214において使用状態の判定を行う。
(B)
上記実施の形態のシステム1、1001では、外部環境情報取得部11bと内部環境情報取得部11aと物理負荷情報取得部11cが設けられているが、外部環境情報取得部11bと物理負荷情報取得部11cが設けられていなくてもよい。このようなバッテリスワップシステム3001(以下システム3001という)が、図13に示されている。システム3001は、バッテリ3010と、図12に示したバッテリ管理装置2020とを備えている。バッテリ3010は、損傷要因情報取得部として内部環境情報取得部11aを備えている。
システム3001では、バッテリ3010のケース17の内部の環境情報が、内部環境情報取得部11aが有する各種センサによって取得されて記憶部15に記憶される。そして、バッテリ管理装置2020は、記憶されている内部の環境情報を取得して損傷算出部2212において損傷度を算出して使用可否の判定を行う。また、バッテリ管理装置2020は、取得した内部の環境情報を用いて使用状態判定部214において使用状態の判定を行う。
(C)
上記実施の形態のシステム1、1001では、外部環境情報取得部11bと内部環境情報取得部11aと物理負荷情報取得部11cが設けられているが、内部環境情報取得部11aと物理負荷情報取得部11cが設けられていなくてもよい。このようなバッテリスワップシステム4001(以下システム4001という)が、図14に示されている。システム4001は、バッテリ4010と、図12に示したバッテリ管理装置2020とを備えている。バッテリ4010は、損傷要因情報取得部として外部環境情報取得部11bを備えている。
システム4001では、バッテリ4010のケース17の外部の環境情報が、外部環境情報取得部11bが有する各種センサによって取得されて記憶部15に記憶される。そして、バッテリ管理装置2020は、記憶されている外部の環境情報を取得して損傷算出部2212において損傷度を算出して使用可否の判定を行う。また、バッテリ管理装置2020は、取得した外部の環境情報を用いて使用状態判定部214において使用状態の判定を行う。
(D)
上記実施の形態のシステム1、1001では、損傷要因情報取得部11によって取得された物理負荷情報、外部環境情報、および内部環境情報は、情報蓄積部14を介して記憶部15に記憶されているが、これに限られるものではない。例えば、図15に示すバッテリスワップシステム5001のバッテリ5010では、損傷要因情報取得部11によって取得された物理負荷情報、外部環境情報、および内部環境情報は、通信部5017によってリアルタイムでバッテリ管理装置20へと送信される。バッテリ管理装置20における出力情報取得部211は、通信部5017と無線通信可能な構成となっている。バッテリ管理装置20は、順次送信されている損傷要因情報について損傷度を算出する。
なお、リアルタイムでなくてもよく、バッテリ5010に通信部5017とともに記憶部15も設けられており、所定時間分を記憶部15に記憶してから送信するような構成であってもよい。
また、図15に示すバッテリスワップシステム5001において、バッテリ管理装置20の制御部21(情報処理装置)は、クラウドコンピューティングシステム上の仮想サーバであってもよい。この場合、通信部5017からクラウドコンピューティングシステムに物理負荷情報、外部環境情報、および内部環境情報が送信される。そして、仮想サーバにおいて情報の分析が行われ、使用者は、クラウドコンピューティングシステムにアクセスすることにより、分析結果を得ることができる。
(E)
本実施形態では、バッテリ10とバッテリ管理装置20とが、別体である構成を説明した。しかしながら、一変形例では、バッテリ10(少なくとも、バッテリ10の損傷要因情報取得部11)と、バッテリ管理装置20とが、バッテリ損傷度算出装置として、一体的に構成されていてもよい。本変形例に係るバッテリ損傷度算出装置は、バッテリ10のケース17(外側ケース)の外部において、所定の環境情報を取得する外部環境情報取得部11bと、前記収容部の内部において、対応する環境情報を取得する内部環境情報取得部11aと、前記所定の環境情報および前記対応する環境情報を用いて、前記バッテリ10の損傷度を算出する損傷算出部212とを備える。
(F)
上記実施の形態のシステム1001、2001、3001、4001では、使用状態判定部214、損傷算出部212および使用可否判定部213を備えているが、損傷算出部212および使用可否判定部213が設けられていなくてもよい。この場合、使用状態の判定のみが行われる。
(G)
上記実施の形態では特に述べていないが、バッテリ管理装置20、1020、2020は、バッテリ10の貸し出しを行うステーション、複数のステーションを統括するシステム等に設けられていても良い。また、バッテリ管理装置20、1020、2020の表示部22は、使用者のスマートホン、タブレット等の画面を利用してもよい。
(H)
上記実施の形態1、2における図2A〜図2Dで説明した各種センサの配置は、一例であり、各種センサの配置、数は適宜変更しても良い。
(I)
上記実施の形態では、複数のセルを格納するセル格納ケース18と、電子基板16aを格納する電子基板格納ケース19が設けられているが、どちらか一方または双方が設けられていなくてもよい。
(J)
上記実施の形態1のバッテリ管理装置20は、出力情報取得部211と、損傷算出部212と、使用可否判定部213とを備えているが、使用可否判定部213が設けられておらず、バッテリ損傷度算出装置として機能してもよい。
(K)
上記実施の形態では、システム1、1001、2001、3001、4001、5001において貸し出される複数のバッテリ10、1010、2010、3010、4010、5010が搭載される電力消費体の一例として電気自動車等の車両が例示されている。具体的には、車両としては、上記電気自動車(EV)、電動自動二輪車、電動一輪車、電動自動車、電動アシスト自転車、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)等のモビリティが挙げられる。
また、バッテリが搭載される電力消費体としては、モビリティに限らず、交換可能なバッテリによって駆動される他の電気製品であってもよい。
電気製品としては、例えば、バッテリからの電力によって機能する冷蔵庫、洗濯機、掃除機、炊飯器、湯沸しポット等の家電製品も含まれる。
さらに、バッテリが搭載される電力消費体として、電動工具を用いてもよい。
この場合には、貸し出し可能な複数のバッテリの充電を行うバッテリステーション等において、電動工具に使用されるバッテリを充電すればよい。
本発明は、バッテリに利用することができる。
10 バッテリ
11a 内部環境情報取得部
11b 外部環境情報取得部
17 ケース(外側ケース)
21 制御部(情報処理装置)
211 出力情報取得部(バッテリ環境情報取得部)
212 損傷算出部

Claims (15)

  1. 一つまたは複数のセルを収納する外側ケースと、
    前記外側ケースの外部において、所定の外部環境情報を取得する外部環境情報取得部と、
    前記外側ケースの内部において、所定の内部環境情報を取得する内部環境情報取得部と、を有するバッテリと、
    情報処理装置と、を備え、
    前記情報処理装置は、
    前記外部環境情報取得部から前記所定の外部環境情報を取得するとともに、前記内部環境情報取得部から前記所定の内部環境情報を取得するバッテリ環境情報取得部と、
    前記バッテリ環境情報取得部が取得した前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの環境情報を分析する環境情報分析部と、を有し、
    前記外部環境情報取得部は、温度センサを有し、
    前記所定の外部環境情報は、前記外側ケースの外部における温度であり、
    前記内部環境情報取得部は、前記セルから前記外側ケースの壁面の間に配置された1つまたは複数の温度センサを有し、
    前記所定の内部環境情報は、前記外側ケースの内部における温度であり、
    前記環境情報分析部は、前記外部環境情報取得部が有する温度センサおよび前記内部環境情報取得部が有する温度センサの検出値に基づいて、前記セルの内部の温度を推定し、
    前記バッテリは、前記外側ケースの内部に配置され前記1つまたは複数のセルを囲むように形成されたセル格納ケースを有し、
    前記内部環境情報取得部の複数の前記温度センサの少なくとも1つは、前記セル格納ケースの内部であって前記セルに近接して配置され、
    前記内部環境情報取得部の複数の前記温度センサの少なくとも1つは、前記外側ケースの内部であって前記セル格納ケースの外部に配置されている、
    システム。
  2. 前記外部環境情報取得部によって取得された前記所定の外部環境情報と、前記内部環境情報取得部によって取得された前記所定の内部環境情報を、前記バッテリの環境情報を分析する前記情報処理装置へ送信する通信部を更に備えた、
    請求項1に記載のシステム。
  3. 前記情報処理装置は、クラウドコンピューティングにおける仮想サーバである、
    請求項1に記載のシステム。
  4. 前記環境情報分析部は、
    推定された前記セルの内部の温度を用いて、前記バッテリの損傷度を算出する損傷算出部を有する、
    請求項1に記載のシステム。
  5. 前記環境情報分析部は、
    前記損傷算出部によって算出された前記損傷度に基づいて、前記バッテリの使用の可否を判定する使用可否判定部を更に有する、
    請求項に記載のシステム。
  6. 前記環境情報分析部は、
    前記バッテリ環境情報取得部が取得した前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの使用状態を判定する使用状態判定部を有する、
    請求項1に記載のシステム。
  7. 1つまたは複数のセルを収納する外側ケースを備えたバッテリの前記外側ケースの外部において、所定の外部環境情報を取得する外部環境情報取得部と、
    前記外側ケースの内部において、所定の内部環境情報を取得する内部環境情報取得部と、
    前記外部環境情報取得部および前記内部環境情報取得部が取得した前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの環境情報を分析する環境情報分析部と、を備え、
    前記外部環境情報取得部は、温度センサを有し、
    前記所定の外部環境情報は、前記外側ケースの外部における温度であり、
    前記内部環境情報取得部は、前記セルから前記外側ケースの壁面の間に配置された1つまたは複数の温度センサを有し、
    前記所定の内部環境情報は、前記外側ケースの内部における温度であり、
    前記バッテリは、前記外側ケースの内部に配置され前記1つまたは複数のセルを囲むように形成されたセル格納ケースを有し、
    前記内部環境情報取得部の複数の前記温度センサの少なくとも1つは、前記セル格納ケースの内部であって前記セルに近接して配置され、
    前記内部環境情報取得部の複数の前記温度センサの少なくとも1つは、前記外側ケースの内部であって前記セル格納ケースの外部に配置されており、
    前記環境情報分析部は、前記外部環境情報取得部が有する温度センサおよび前記内部環境情報取得部が有する温度センサの検出値に基づいて、前記セルの内部の温度を推定し、
    前記環境情報分析部は、推定された前記セルの内部の温度を用いて、前記バッテリの損傷度を算出する損傷算出部を有する、
    ッテリ損傷度算出装置。
  8. 1つまたは複数のセルを収納する外側ケースを備えたバッテリを管理するバッテリ管理方法であって、
    前記外側ケースの外部における所定の外部環境情報および内部における所定の内部環境情報を取得する環境情報取得ステップと、
    前記環境情報取得ステップにおいて取得された前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの環境情報を分析する環境情報分析ステップと、を備え、
    前記所定の外部環境情報は、前記外側ケースの外部の温度であり、
    前記所定の内部環境情報は、前記外側ケースの内部の温度であり、
    前記バッテリは、前記外側ケースの内部に配置され前記1つまたは複数のセルを囲むように形成されたセル格納ケースを有し、
    前記所定の内部環境情報を取得する複数の温度センサの少なくとも1つは、前記セル格納ケースの内部であって前記セルに近接して配置され、
    前記所定の内部環境情報を取得する複数の温度センサの少なくとも1つは、前記外側ケースの内部であって前記セル格納ケースの外部に配置されており、
    前記環境情報分析ステップは、
    前記環境情報取得ステップにおいて取得した前記外側ケースの外部の温度、および、前記外側ケースの内部の温度を用いて、前記セルの内部の温度を推定するセル内温度推定ステップと、を有する、
    バッテリ管理方法。
  9. 前記環境情報分析ステップは、
    前記セル内温度推定ステップにおいて取得した前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの損傷度を算出する損傷度算出ステップと、
    前記損傷度算出ステップによって算出された前記損傷度に基づいて、前記バッテリの使用の可否を判定する使用可否判定ステップと、を有する、
    請求項に記載のバッテリ管理方法。
  10. 前記環境情報分析ステップは、
    前記環境情報取得ステップにおいて取得された前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの使用状態を判定する使用状態判定ステップを有する、
    請求項に記載のバッテリ管理方法。
  11. 前記環境情報分析ステップは、前記セル内温度推定ステップにおいて推定した前記セルの内部の温度の推定結果から、前記バッテリの損傷度を算出する損傷度算出ステップと、を更に有する、
    請求項に記載のバッテリ管理方法。
  12. 1つまたは複数のセルを収納する外側ケースを備えたバッテリを管理するバッテリ管理方法プログラムであって、
    バッテリの外部における所定の外部環境情報および内部における所定の内部環境情報を取得する環境情報取得ステップと、
    前記環境情報取得ステップにおいて取得された前記所定の外部環境情報および前記所定の内部環境情報を用いて、前記バッテリの環境情報を分析する環境情報分析ステップと、を備え、
    前記所定の外部環境情報は、前記外側ケースの外部の温度であり、
    前記所定の内部環境情報は、前記外側ケースの内部の温度であり、
    前記バッテリは、前記外側ケースの内部に配置され前記1つまたは複数のセルを囲むように形成されたセル格納ケースを有し、
    前記所定の内部環境情報を取得する複数の温度センサの少なくとも1つは、前記セル格納ケースの内部であって前記セルに近接して配置され、
    前記所定の内部環境情報を取得する複数の温度センサの少なくとも1つは、前記外側ケースの内部であって前記セル格納ケースの外部に配置されており、
    前記環境情報分析ステップは、
    前記環境情報取得ステップにおいて取得した前記外側ケースの外部の温度、および、前記外側ケースの内部の温度を用いて、前記セルの内部の温度を推定するセル内温度推定ステップと、を有する、
    バッテリ管理方法をコンピュータに実行させるバッテリ管理プログラム。
  13. 請求項12に記載のバッテリ管理プログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体。
  14. 前記バッテリは、複数のバッテリを貸し出し可能なシステムにおいて、単体で持ち運びされるバッテリである、請求項1に記載のシステム。
  15. 前記外部環境情報取得部によって取得された前記所定の外部環境情報と、
    前記内部環境情報取得部によって取得された前記所定の内部環境情報と、
    を記憶する記憶部を更に備えた、
    請求項14に記載のシステム。
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