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Description
本開示は、二次電池の劣化度を表示する表示装置に関する。
電気自動車およびハイブリッド自動車等の駆動用電動機で車両が駆動される電動車両には、駆動用電動機に電力を供給する電源に用いられる二次電池が搭載される。また、この二次電池は、劣化が進行することによって電動車両の電源としての用途で使用できない場合には、たとえば、住宅用の定置蓄電池として販売され、使用される場合がある。
このような二次電池を搭載した車両を購入したユーザや、電動車両に搭載されていた二次電池を定置蓄電池の用途で購入したユーザに対しては、たとえば、保証期間内に満充電容量が著しく低下する場合(すなわち、劣化度が急増する場合)に交換可能となる保証が設定される場合がある。
そのため、ユーザが二次電池の劣化度を正確に把握するため、ユーザが認識可能な表示装置において二次電池の満充電容量や劣化度が表示されることが求められる。
たとえば、特開2011-257213号公報(特許文献1)は、二次電池の残容量と満充電容量とを表示する技術について開示されている。
しかしながら、二次電池の満充電容量や劣化度がどのような状態に変化した場合に保証の対象となるかについてユーザに二次電池の満充電容量や劣化度を表示しただけで判断することはできないため、保証の対象となるかについての情報をユーザに提供することが求められる。
本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池の劣化度についての保証の対象となるかについての情報を表示可能とする表示装置を提供することである。
本開示のある局面に係る表示装置は、電動車両を駆動する駆動用電動機の電力供給源に用いられる二次電池の劣化度を目盛りを用いて表示する表示装置である。表示装置は、二次電池の使用が可能な劣化度の上限値を二次電池の用途によって変更して二次電池の劣化度とともに表示するように構成される。
このようにすると、二次電池の使用が可能な劣化度の上限値が二次電池の用途によって変更されるとともに、二次電池の劣化度に加えて、二次電池の使用が可能な劣化度の上限値が表示されるので、ユーザが二次電池の劣化度が上限値を上回っているか否か、すなわち、劣化度が交換の対象となるほど増加しているか否かを視覚的に認識することができる。
本開示によると、二次電池の劣化度についての保証の対象となるかについての情報を表示可能とする表示装置を提供することができる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
以下では、本開示の実施の形態に係る表示装置が車両に搭載される場合を一例として説明する。図1は、本実施の形態に係る表示装置を含む車両1の構成の一例を示す図である。
本実施の形態において、車両1は、たとえば、電気自動車である。車両1は、駆動システム2と、組電池100と、監視ユニット200と、制御装置300と、表示装置400とを備える。
駆動システム2は、組電池100の電気負荷を含む。具体的には、駆動システム2は、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)10と、動力伝達ギア20と、駆動輪30と、電力制御ユニット(PCU:Power Control Unit)40と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)50とを備える。
MG10は、たとえば三相交流回転電機であって、電動機(モータ)としての機能と発電機(ジェネレータ)としての機能を有する。MG10の出力トルクは、減速機および差動装置等を含んで構成された動力伝達ギア20を介して駆動輪30に伝達される。
車両1の制動時には、駆動輪30によりMG10が駆動され、MG10が発電機として動作する。これにより、MG10は、車両1の運動エネルギーを電力に変換する回生制動を行なう制動装置としても機能する。MG10における回生制動力により生じた回生電力は、組電池100に蓄えられる。
PCU40は、MG10と組電池100との間で双方向に電力を変換する電力変換装置である。PCU40は、たとえば、インバータとコンバータとを含む。
コンバータは、組電池100の放電時に、組電池100から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してMG10を駆動する。
一方、インバータは、組電池100の充電時に、MG10によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を組電池100の充電に適した電圧に降圧して組電池100に供給する。
また、PCU40は、インバータおよびコンバータの動作を停止することによって充放電を休止する。なお、PCU40は、コンバータを省略した構成であってもよい。
SMR50は、組電池100とPCU40とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。SMR50が閉成されている(すなわち、導通状態である)場合、組電池100とPCU40との間で電力の授受が行なわれ得る。一方、SMR50が開放されている(すなわち、遮断状態である)場合、組電池100とPCU40との間の電気的な接続が遮断される。
組電池100は、MG10を駆動するための電力を蓄える蓄電装置である。組電池100は、再充電が可能な直流電源であり、たとえば、複数個のセル(電池要素)が直列に接続されて構成される。セルは、たとえば、ニッケル水素電池あるいはリチウムイオン二次電池等の二次電池を含む。なお、組電池100は、たとえば、複数個のセルが並列に接続されて構成される並列電池ブロックが複数個直列に接続されて構成されてもよい。組電池100には、メモリ102が設けられる。メモリ102には、たとえば、組電池100の満充電容量の初期値について情報や車両用途フラグなどが記憶される。たとえば、車両用途フラグがオン状態である場合には、組電池100が車両1の電源としての用途で使用されることを示す。車両用途フラグがオフ状態である場合には、組電池100が車両用途以外の用途、たとえば、定置蓄電池としての用途で使用されることを示す。車両用途フラグは、たとえば、初期状態としてオン状態に設定される。車両用途フラグは、たとえば、組電池100の劣化度が進行し、定置蓄電池として販売される場合に、PC(Personal Computer)等の所定の機器を用いてオフ状態に設定されてもよい。メモリ102に記憶される情報は、制御装置300によって読み出し可能とされる。
監視ユニット200は、組電池100に設けられる。監視ユニット200は、電圧検出部210と、電流検出部220と、温度検出部230とを含む。電圧検出部210は、組電池100の端子間の電圧VBを検出する。電流検出部220は、組電池100に入出力される電流IBを検出する。温度検出部230は、組電池100の温度TBを検出する。各検出部は、その検出結果を制御装置300に出力する。
制御装置300は、CPU(Central Processing Unit)301と、メモリ302とを含む。上述のメモリ102,302は、たとえば、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等を含む。制御装置300は、監視ユニット200から受ける信号、メモリ102から取得される情報、メモリ302に記憶されたマップおよびプログラム等の情報に基づいて、表示装置400を制御する。制御装置300が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
制御装置300は、監視ユニット200からの検出値をメモリ302に記憶させる。制御装置300は、電圧検出部210、電流検出部220、および、温度検出部230による検出値に基づいて、組電池100のSOC(State Of Charge)を逐次算出する機能を有する。SOCは、組電池100の現在の蓄電量を百分率で示す。SOCの算出方法としては、たとえば、電流値積算(クーロンカウント)による手法、または、開回路電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。
表示装置400は、たとえば、液晶ディスプレイ、あるいは、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等によって構成される。表示装置400は、制御装置300からの制御信号に応じて所定の情報を表示する。本実施の形態において、表示装置400は、たとえば、車両1の室内の着座した運転者が視認可能な位置に設けられる表示装置と、ユーザが携帯するスマートフォンなどの携帯端末の表示装置と、車両1の外部にある、ユーザが自宅で所有するPCなどの表示装置と、ディーラ等で用いられる劣化診断機の表示装置とのうちの少なくともいずれかの表示装置を含む。また、制御装置300は、たとえば、車両1に設けられるECU(Electronic Control Unit)の一つの機能として実現されてもよいし、携帯端末の制御装置によって実現されてもよいし、ユーザが所有するPCによって実現されてもよいし、劣化診断機の制御装置によって実現されてもよい。制御装置300が車両1に設けられるECU以外の機器で実現される場合、監視ユニット200から出力される情報やメモリ102に記憶される情報は、車両1に搭載される通信装置(図示せず)から所定の通信網を経由して携帯端末、PCあるいは劣化診断機に送信されればよい。
以上のように構成される車両1には、上述したとおり、駆動用電動機であるMG10に電力を供給する電源に用いられる二次電池である組電池100が搭載され、車両1は、組電池100の充放電を伴って走行する。そのため、組電池100は、経時的に劣化する。また、この組電池100は、劣化が進行することによって車両1の電源としての用途で使用できない場合には、たとえば、住宅用の定置蓄電池として販売され、使用される場合がある。
このような組電池100を搭載した車両1を新車としてあるいは中古車として購入したユーザや、車両1に搭載されていた組電池100を定置蓄電池の用途で中古電池として購入したユーザに対しては、たとえば、所定の保証期間内に満充電容量が著しく低下する場合(すなわち、劣化度が急増する場合)に他の組電池と交換可能となる保証が設定される場合がある。
そのため、ユーザが組電池100の劣化度を正確に把握するため、ユーザが認識可能な表示装置400において組電池100の満充電容量や劣化度が表示されることが求められる。
しかしながら、組電池100の満充電容量や劣化度がどのような状態に変化した場合に保証の対象となるかについてユーザに組電池100の満充電容量や劣化度を表示しただけでは判断することはできないため、保証の対象となるかについての情報をユーザに提供することが求められる。
そこで、本実施の形態においては、表示装置400は、車両1を駆動するMG10の電力供給源に用いられる組電池100の劣化度を目盛りを用いて表示し、組電池100の使用が可能な劣化度の上限値を組電池100の用途によって変更して組電池100の劣化度とともに表示するものとする。
このようにすると、組電池100の使用が可能な劣化度の上限値が組電池100の用途によって変更されるとともに、組電池100の劣化度に加えて、組電池100の使用が可能な劣化度の上限値が表示されるので、ユーザが組電池100の劣化度が使用可能な上限値を上回っているか否か、すなわち、劣化度が交換の対象となるほど増加しているか否かを視覚的に認識することができる。
以下、図2を参照して、制御装置300で実行される制御処理の一例を説明する。図2は、本実施の形態に係る表示装置400を制御する制御装置300で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、制御装置300は、表示更新条件が成立したか否かを判定する。
制御装置300は、たとえば、前回の劣化度の表示制御が実行された時点から一定時間が経過したという条件が成立する場合に、表示更新条件が成立したと判定する。たとえば、制御装置300に内蔵された図示しないタイマーによって前回の劣化度の表示制御が実行された時点からの経過時間を測定することができる。一定時間としては、たとえば、数分程度、数時間程度あるいは数日程度に設定することができる。表示更新条件が成立したと判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。一方、表示更新条件が成立しないと判定される場合(S100にてNO)、この処理は終了される。
S102にて、制御装置300は、充放電履歴を取得する。制御装置300は、たとえば、前回の劣化度の表示制御が実行された時点から一定時間が経過した時点までの期間において劣化度の算出に必要となる充放電履歴(たとえば、電池温度TBの履歴、SOCの履歴、電流IBの履歴、あるいは、電圧VBの履歴など)をメモリ302から読み出すことによって充放電履歴を取得する。
S104にて、制御装置300は、組電池100の劣化度を推定する。本実施の形態では、一例として、たとえば、新品時の満充電容量(Ah)に対する現在の満充電容量の百分率で定義される「容量維持率」を用いて、二次電池の劣化度を定量的に評価する。この定義により、容量維持率が高いほど二次電池の劣化度は低く、容量維持率が低いほど二次電池の劣化度は高くなることが理解される。
制御装置300は、たとえば、前回の劣化度の表示制御の実行から一定時間が経過するまでの期間におけるSOCの変化量と充放電電流の積算値とを用いて組電池100の満充電容量の現在値を推定し、推定された満充電容量の現在値と、新品時の満充電容量とによって算出される容量維持率を用いて劣化度を推定してもよい。
あるいは、制御装置300は、たとえば、組電池100の温度とSOCとによって区分された複数の使用領域を設定し、前回の劣化度の表示制御の実行から一定時間が経過するまでの期間における各使用領域で使用された頻度分布を求め、求められた頻度分布から各領域における劣化進行度を算出し、それらの劣化進行度と、各領域での使用時間とから算出される容量維持率の低下量を用いて劣化度を推定してもよい。なお、組電池100の劣化度の推定方法として上述した方法に限らず公知の技術が適用されてもよい。
S106にて、制御装置300は、車両用途フラグを取得する。制御装置300は、たとえば、メモリ102から車両用途フラグを読み出すことによって、車両用途フラグを取得する。
S108にて、制御装置300は、車両用途フラグがオン状態であるか否かを判定する。車両用途フラグがオン状態であると判定される場合(S108にてYES)、処理はS110に移される。
S110にて、制御装置300は、保証しきい値を60%に設定する。保証しきい値は、組電池100の使用が可能な劣化度(満充電容量維持率)の上限値を示す。すなわち、制御装置300は、保証しきい値として車両用途に対応した60%を設定する。車両用途フラグがオフ状態であると判定される場合(S108にてNO)、処理はS112に移される。
S112にて、制御装置300は、保証しきい値を30%に設定する。すなわち、制御装置300は、保証しきい値として車両用途以外の用途(定置蓄電池の用途)に対応した30%に設定する。
S114にて、制御装置300は、表示制御を実行する。具体的には、制御装置300は、劣化度として示される満充電容量維持率の現在値と、保証しきい値とを表示する。
図3は、表示装置400を用いた表示例を示す図である。図3に示すように、表示装置400は、0%から100%までの数値で示される組電池100の満充電容量維持率を所定数(たとえば、10個)の目盛りを用いて表示する。
すなわち、表示装置400において、図3の上下方向に10個の矩形枠が目盛りとして積み重なって表示される。表示された所定数の矩形枠(目盛り)のうちの0%から10%までに対応する矩形枠の下辺の左端から左方向に伸びる直線部分が表示され、当該直線部分の左端側に「0%」を示す文字情報が表示される。満充電容量維持率が0%となる状態が、最も劣化度が高い状態を示すこととなる。
さらに、表示された所定数の矩形枠のうちの90%から100%までに対応する矩形枠の上辺の左端側に直線部分が表示され、当該直線部分の左端側に「100%」を示す文字情報が表示される。満充電容量維持率が100%となる状態が、最も劣化度が低い状態を示すこととなる。
さらに、表示された所定数の矩形枠のうちの50%から60%に対応する矩形枠の上辺の左端から左方向に伸びる直線部分が表示され、当該直線部分の表示の上側に「保証しきい値」を示す文字情報が表示される。さらに直線部分の左端側に「60%」を示す文字情報が表示される。0%から保証しきい値を示す60%までに対応する矩形枠には、他の矩形枠と異なる配色(図3における間隔の狭い斜線領域)が付与される。
さらに、表示された所定数の矩形枠のうちの70%から80%までに対応する矩形枠の上辺の右端側に、当該上辺の右端に向けて配置される矢印が表示され、矢印の右端側に「80%(現在値)」を示す文字情報が表示される。保証しきい値を示す60%から容量維持率の現在値を示す80%までに対応する矩形枠には、他の矩形枠と異なる配色(図3における間隔の広い斜線領域)が付与される。
図4は、表示装置400を用いた他の表示例を示す図である。図4においては、図3と比較して保証しきい値が30%に設定されている点で異なる。そのため、図4の表示態様は、以下に説明する場合を除き、図3の表示態様と同様であるため、その詳細な説明は繰り返し行なわない。
図4において、表示された所定数の目盛りのうちの20%から30%までに対応する矩形枠の上辺の左端から左方向に伸びる直線部分が表示され、当該直線部分の表示の上側に「保証しきい値」を示す文字情報が表示される。さらに直線部分の左端側に「30%」を示す文字情報が表示される。0%から保証しきい値を示す30%までに対応する矩形枠には、他の矩形枠と異なる配色(図4における間隔の狭い斜線領域)が付与される。
さらに、表示された所定数の矩形枠のうちの40%から50%までに対応する矩形枠の上辺の右端側に、当該上辺の右端に向けて配置される矢印が表示され、矢印の右端側に「50%(現在値)」を示す文字情報が表示される。保証しきい値を示す30%から現在値の容量維持率の現在値を示す50%までに対応する矩形枠には、他の矩形枠と異なる配色(図4における間隔の広い斜線領域)が付与される。
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る表示装置400の制御装置300の動作について説明する。
たとえば、前回の劣化度の表示制御が実行された時点から一定時間が経過している場合に、表示更新条件が成立したと判定され(S100にてYES)、充放電履歴が取得される(S102)。取得された充放電履歴を用いて組電池100の劣化度が推定されるとともに(S104)、車両用途フラグが組電池100のメモリ102から取得される(S106)。
車両用途フラグがオン状態である場合には(S108にてYES)、保証しきい値を60%に設定されるとともに(S110)、表示制御が実行される(S114)。表示制御の実行によって、表示装置400には、図3に示すように満充電容量維持率の現在値と保証しきい値とが表示される。
なお、組電池100の劣化が進行して、車両1の電源としての用途で使用できない場合がある。このような場合、組電池100は、販売業者に流通し、定置蓄電池(中古電池)として販売される場合がある。このとき、メモリ102に記憶される車両用途フラグがオフ状態に設定されて販売されることとなる。この組電池100を購入したユーザが定置蓄電池として使用する場合を想定する。
図5は、定置蓄電池として使用される場合に組電池100に接続される電気機器の構成を説明するための図である。図5に示すように、住宅3内に組電池100が定置蓄電池として設置される場合に、組電池100は、住宅3内の電気負荷4に接続される。
電気負荷4は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、交流電力によって動作する家電機器等の電気機器6とを含む。
このような場合において、前回の劣化度の表示制御が実行された時点から一定時間が経過している場合に、表示更新条件が成立したと判定されると(S100にてYES)、充放電履歴が取得される(S102)。取得された充放電履歴を用いて組電池100の劣化度が推定されるとともに(S104)、車両用途フラグが組電池100のメモリ102から取得される(S106)。
車両用途フラグがオフ状態である場合には(S108にてNO)、保証しきい値を30%に設定されるとともに(S112)、表示制御が実行される(S114)。表示制御の実行によって、表示装置400には、図4に示すように満充電容量維持率の現在値と保証しきい値とが表示される。
以上のようにして、本実施の形態に係る表示装置400によると、組電池100の満充電容量維持率の保証しきい値が組電池100の用途によって変更されるとともに、満充電容量維持率の現在値に加えて、保証しきい値が表示されるので、ユーザが組電池100の満充電容量維持率が保証しきい値を下回っているか否か、すなわち、劣化度が交換の対象となるほど増加しているか否かを視覚的に認識することができる。したがって、二次電池の劣化度についての保証の対象となるかについての情報を表示可能とする表示装置を提供することができる。
以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、車両用途フラグがオン状態である場合に、保証しきい値を60%に設定し、車両用途フラグがオフ状態である場合に、保証しきい値を30%に設定するものとして説明したが、30%と60%の保証しきい値は、一例であって、これらの数値に特に限定されるものではない。
さらに、上述の実施の形態では、組電池100が車両用途で使用されるか、車両用途以外の用途で使用されるかを車両用途フラグを用いて判定するものとして説明したが、複数種類の用途に分けて各種用途に対して異なる保証しきい値を設定してもよい。
さらに、上述の実施の形態では、表示装置400は、組電池100の満充電容量維持率を表示するものとして説明したが、組電池100の満充電容量維持率の表示に加えて、組電池100のその他の情報、たとえば、組電池100のSOCの情報や組電池100の温度情報を表示してもよい。
さらに、上述の実施の形態では、表示更新条件が成立した場合に用途によって保証しきい値を変更して表示するものとして説明したが、たとえば、保証期間が経過した場合には、保証しきい値の表示を停止してもよいし、あるいは、保証期間が経過している旨を表示してもよい。
さらに上述の実施の形態では、組電池100の満充電容量の単位を「Ah」とし、その容量維持率(電流容量維持率)が劣化度を示すものとして説明したが、たとえば、組電池100の満充電容量の単位を「Wh」とし、その容量維持率(電力容量維持率)が劣化度を示すものとしてもよい。
さらに上述の実施の形態では、組電池100のメモリ102に車両用途フラグが記憶されるものとして説明したが、たとえば、組電池100のメモリ102には、車両用途フラグに代えて組電池100を特定するためのID情報が記憶され、サーバ等に組電池100に対応する車両用途フラグがID情報ととともに記憶されてもよい。この場合、制御装置300は、メモリ102からID情報を取得するとともに、サーバから取得したID情報に対応した車両用途フラグを取得する。
なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 車両、2 駆動システム、3 住宅、4 電気負荷、5 電力変換装置、6 電気機器、20 動力伝達ギア、30 駆動輪、40 PCU、50 SMR、100 組電池、102 メモリチップ、210 電圧検出部、220 電流検出部、230 温度検出部、300 制御装置、301 CPU、302 メモリ、400 表示装置。
Claims (1)
- 電動車両を駆動する駆動用電動機の電力供給源に用いられる二次電池の劣化度を目盛りを用いて表示する表示装置であって、
前記二次電池の使用が可能な劣化度の上限値を前記二次電池の用途によって変更して前記二次電池の劣化度とともに表示するように構成される、表示装置。
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