JP7103323B2 - 表示装置 - Google Patents

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。

特開２０１１－２５７２１３号公報

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。

本実施の形態に係る表示装置を含む車両の構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る表示装置を制御する制御装置で実行される処理の一例を示すフローチャートである。 表示装置を用いた表示例を示す図である。 表示装置を用いた他の表示例を示す図である。 定置蓄電池として使用される場合に組電池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。

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)

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。

Images