JP2017091979A - バッテリパックおよびこれを備えたバッテリシステム、バッテリパックの用途判別方法 - Google Patents
バッテリパックおよびこれを備えたバッテリシステム、バッテリパックの用途判別方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】バッテリパック110は、放電電流取得部11と、状態取得部12と、類似度算出部112と、用途判定部113と、を備えている。放電電流取得部11は、モビリティ30に対して供給される放電電流の電流値を取得する。状態取得部12は、放電電流取得部11において取得された電流値によって動作するモビリティ30の速度を取得する。類似度算出部112は、放電電流取得部11において取得された電流値と状態取得部12において取得されたモビリティ30の速度とを比較してその類似度を算出する。用途判定部113は、類似度算出部112において算出された類似度の大きさに応じて、本来の用途への使用であるか否かを判定する。
【選択図】図8
Description
このように、バッテリパックを貸し出した場合には、モビリティ等の所定の電力消費体以外へ使用されるおそれがある。この場合には、所定の用途以外にバッテリパックの電力が使用された結果、バッテリの使用寿命の予測精度の低下、本来のバッテリ性能(出力・容量等)が担保できなくなる等の問題が生じる。
すなわち、上記公報に開示されたシステムでは、車両のオーナーが許可した内容の範囲内での使用に制限することができるものの、車両に搭載されたバッテリが本来の用途以外に使用されることまでは想定されていない。
本発明の課題は、本来の用途以外への使用を検知することが可能なバッテリパックおよびこれを備えたバッテリシステムを提供することにある。
ここで、本発明のバッテリパックから電力が供給される電力消費体には、例えば、電動自動二輪車、電動自転車、電動アシスト自転車、電気自動車、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)等のモビリティや、洗濯機、掃除機、電動工具等の電化製品等の各種電気製品が含まれる。
さらに、類似度算出部において算出される類似度とは、バッテリパックから供給された電流値の変化と、その電流によって動作する電力消費体の状態の変化とを比較して、電流値の変化に対応して電力消費体の状態も同様の変化を示しているか否かを意味している。すなわち、類似度算出部では、バッテリパックから供給された電流値の変化に応じて電力消費体の状態(モビリティの速度等)が変化しているか否かを類似度として算出する。
これにより、用途判別部では、類似度算出部において算出される類似度に基づいて、所定の閾値よりも大きい場合には、バッテリパックが本来の用途に使用されているか否かを検知することができる。
この結果、バッテリパックの使用寿命の予測精度の低下、本来のバッテリ性能(出力・容量等)が担保できなくなる等の問題の発生を防止することができる。
ここでは、状態取得部において電力消費体の状態変化を取得できない場合の処理として、エラーあるいは本来の用途以外への使用として判定を行う。
第3の発明に係るバッテリパックは、第1または第2の発明に係るバッテリパックであって、状態取得部は、電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置の少なくとも1つを含む情報を取得する。
これにより、例えば、バッテリパックの放電電流が上昇した際に、電力消費体の速度等の状態が上昇した場合には、この使用が本来の用途での使用であると検知することができる。一方、放電電流の上昇に伴って、電力消費体の速度等の状態が変化しない場合には、この使用が本来の用途以外での使用であると検知することができる。
ここでは、バッテリパックの放電電流値の変化と、状態取得部において取得される電力消費体の状態(電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置を含む情報)の変化との相関関係の有無に応じて、類似度を算出する。
ここでは、類似度算出部において類似度として算出された数値が、所定の閾値よりも小さい(類似度が低い)場合には、本来の用途以外への使用であると判定する。すなわち、類似度として算出された数値が、所定の閾値以上である(類似度が高い)場合には、本来の用途への使用であると判定する。
第6の発明に係るバッテリパックは、第1から第5の発明のいずれか1つに係るバッテリパックであって、類似度算出部における算出結果に基づいて、用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、使用者に対して警告表示を行う表示部を、さらに備えている。
これにより、バッテリパックの使用者に対して、本来の用途以外への使用であることを報知するとともに、本来の用途以外への使用を中止するように促すことができる。
第7の発明に係るバッテリパックは、第1から第6の発明のいずれか1つに係るバッテリパックであって、類似度算出部における算出結果に基づいて、用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、電力消費体に対する放電を中止する放電制御部を、さらに備えている。
これにより、バッテリパックの使用者が本来の用途以外へ使用している場合には、強制的に放電を中止させるように制御することで、本来の用途以外への使用を禁止することができる。
ここでは、バッテリパックから電力が供給される電力消費体として、電動自動二輪車、電動自転車等を含むモビリティを用いている。
第9の発明に係るバッテリシステムは、バッテリパックと、情報処理装置と、を備えている。バッテリパックは、電流取得部と、状態取得部と、を有する。電流取得部は、電力消費体に対して供給される放電電流の電流値を取得する。状態取得部は、電流取得部において取得された電流値によって動作する電力消費体の状態を取得する。情報処理装置は、類似度算出部と、用途判定部と、を有している。類似度算出部は、電流取得部において取得された電流値と状態取得部において取得された電力消費体の状態とを比較して、その類似度を算出する。用途判定部は、類似度算出部において算出された類似度の大きさに応じて、本来の用途への使用であるか否かを判定する。
ここで、本発明のバッテリシステムを構成するバッテリパックから電力が供給される電力消費体には、例えば、電動自動二輪車、電動自転車、電動アシスト自転車、電気自動車、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)等のモビリティや、洗濯機、掃除機、電動工具等の電化製品等の各種電気製品が含まれる。
また、状態取得部において取得される電力消費体の状態とは、例えば、モビリティであれば走行速度、回転数、加速度、位置等を意味している。なお、状態取得部において取得される電力消費体の状態は、電力消費体側に設けられたセンサから間接的に取得してもよいし、状態取得部自身がセンサとして機能することで直接的に取得してもよい。
これにより、用途判別部では、類似度算出部において算出される類似度に基づいて、所定の閾値よりも大きい場合には、バッテリパックが本来の用途に使用されているか否かを検知することができる。
この結果、バッテリパックの使用寿命の予測精度の低下、本来のバッテリ性能(出力・容量等)が担保できなくなる等の問題の発生を防止することができる。
ここでは、状態取得部において電力消費体の状態変化を取得できない場合の処理として、エラーあるいは本来の用途以外への使用として判定を行う。
第11の発明に係るバッテリシステムは、第9または第10の発明に係るバッテリシステムであって、状態取得部は、電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置の少なくとも1つを含む情報を取得する。
これにより、例えば、バッテリパックの放電電流が上昇した際に、電力消費体の速度等の状態が上昇した場合には、この使用が本来の用途での使用であると検知することができる。一方、放電電流の上昇に伴って、電力消費体の速度等の状態が変化しない場合には、この使用が本来の用途以外での使用であると検知することができる。
ここでは、バッテリパックの放電電流値の変化と、状態取得部において取得される電力消費体の状態(電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置を含む情報)の変化との相関関係の有無に応じて、類似度を算出する。
ここでは、類似度算出部において類似度として算出された数値が、所定の閾値よりも小さい(類似度が低い)場合には、本来の用途以外への使用であると判定する。すなわち、類似度として算出された数値が、所定の閾値以上である(類似度が高い)場合には、本来の用途への使用であると判定する。
第14の発明に係るバッテリシステムは、第9から第13の発明のいずれか1つに係るバッテリシステムであって、情報処理装置は、類似度算出部における算出結果に基づいて用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、使用者に対して警告表示を行う表示部を、さらに有している。
これにより、バッテリパックの使用者に対して、本来の用途以外への使用であることを報知するとともに、本来の用途以外への使用を中止するように促すことができる。
第15の発明に係るバッテリシステムは、第9から第14の発明のいずれか1つに係るバッテリシステムであって、類似度算出部における算出結果に基づいて、用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、電力消費体に対する放電を中止する放電制御部を、さらに備えている。
これにより、バッテリパックの使用者が本来の用途以外へ使用している場合には、強制的に放電を中止させるように制御することで、本来の用途以外への使用を禁止することができる。
ここでは、バッテリパックから電力が供給される電力消費体として、電動自動二輪車、電動自転車等を含むモビリティを用いている。
第17発明に係るバッテリパックの用途判別方法は、電流取得ステップと、状態取得ステップと、類似度算出ステップと、用途判定ステップと、を備えている。電流取得ステップは、電力消費体に対して供給される放電電流の電流値を取得する。状態取得ステップは、電流取得ステップにおいて取得された電流値によって動作する電力消費体の状態を取得する。類似度算出ステップは、電流取得ステップにおいて取得された電流値と状態取得ステップにおいて取得された電力消費体の状態とを比較してその類似度を算出する。用途判定ステップは、類似度算出ステップにおいて算出された類似度の大きさに応じて、本来の用途への使用であるか否かを判定する。
ここで、本発明のバッテリパックから電力が供給される電力消費体には、例えば、電動自動二輪車、電動自転車、電気自動車、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)等のモビリティや、洗濯機、掃除機等の電化製品等の各種電気製品が含まれる。
さらに、類似度算出ステップにおいて算出される類似度とは、バッテリパックから供給された電流値の変化と、その電流によって動作する電力消費体の状態の変化とを比較して、電流値の変化に対応して電力消費体の状態も同様の変化を示しているか否かを意味している。すなわち、類似度算出ステップでは、バッテリパックから供給された電流値の変化に応じて電力消費体の状態(モビリティの速度等)が変化しているか否かを類似度として算出する。
これにより、用途判別ステップでは、類似度算出ステップにおいて算出される類似度に基づいて、所定の閾値よりも大きい場合には、バッテリパックが本来の用途に使用されているか否かを検知することができる。
この結果、バッテリパックの使用寿命の予測精度の低下、本来のバッテリ性能が担保できなくなる等の問題の発生を防止することができる。
本発明の一実施形態に係るバッテリパック10およびこれを備えたバッテリシステム1について、図1〜図7を用いて説明すれば以下の通りである。
なお、本実施形態のバッテリシステム1では、バッテリパック10の本来の用途がモビリティ30に対する電力供給である場合を一例として挙げて説明する。
本実施形態に係るバッテリシステム1は、図1に示すように、電気によって駆動されるモータの駆動力によって走行する電動自動二輪車等のモビリティ30に対して電力を供給するバッテリパック10と、バッテリパック10の充電を行うバッテリステーション等に設置された情報処理装置20(図2参照)とを備えている。
モビリティ30は、シート30aの下に搭載された3本のバッテリパック10から電力を供給されて走行する電動自動二輪車であって、前輪31および後輪(駆動輪)32、速度センサ33(図2参照)、モータ34(図2参照)と、を備えている。
後輪32は、バッテリパック10が搭載されたモビリティ30の後部と路面との間に設けられた駆動輪であって、モータ34によって回転駆動される。
速度センサ33は、モビリティ30に設けられており、モビリティ30の走行速度を検出する。そして、速度センサ33は、検出したモビリティ30の走行速度に関する情報を、バッテリパック10の状態取得部12へ送信する。
(バッテリパック10の構成)
本実施形態のバッテリパック10は、図2に示すように、放電電流取得部(電流取得部)11、状態取得部12、メモリ(記憶部)13、通信部14、および放電制御部15を備えている。
放電電流取得部11は、バッテリパック10からモビリティ30に対して供給される放電電流を検出する。
なお、状態取得部12は、本実施形態のようにバッテリパック10の内部に設置されていてもよいし、電力消費体であるモビリティ30側に設置されていてもよい。
メモリ(記憶部)13は、放電電流取得部11において取得された放電電流値と、状態取得部12において取得されたモビリティ30の走行速度に関する情報とを互いに関連付けて保存する。つまり、メモリ13には、放電電流値が変化した際にモビリティ30の走行速度がどのように変化したかを示す情報が保存される。
放電制御部15は、通信部14を介して情報処理装置20側から受信した用途判定部23における判定結果に基づいて、バッテリパック10からの電力供給を中止するか否かを制御する。
本実施形態のバッテリシステム1は、図2に示すように、バッテリパック10との間で通信を行う情報処理装置20を備えている。
情報処理装置20は、図2に示すように、通信部21と、類似度算出部22と、用途判定部23と、表示部24と、を有している。
類似度算出部22は、通信部21を介してバッテリパック10から受信した放電電流取得部11において取得された放電電流値の変化と、状態取得部12において取得されたモビリティ30の走行速度の変化とを比較して、その類似度(一致度)を算出する。
(ただし、Vは電圧、Iは電流、Tはトルク、Nはモータ回転数)
通常、バッテリパック10から供給される電圧は一定であるため、図3に示すように、供給される電流量が増加すると、トルク(加速度)が上昇する。そして、一定トルク(定速走行)時に限れば、放電電流値が上昇すると、モータ34の回転数(走行速度)が上昇するため、放電電流値は、モータ34の回転数(走行速度)と比例関係にあるとみなすことができる。
ここで、図4は、バッテリパック10から出力された電力がモビリティ30によって使用された場合の電流と速度との関係を示すグラフである。一方、図5は、バッテリパック10から出力された電力が、本来の用途以外(モビリティ30以外)(例えば、家電等)に使用された場合の電流と速度との関係を示すグラフである。
なお、放電電流の電流値の変化と電力消費体の状態変化(速度変化等)との相関関係を示す類似度を算出する方法としては、例えば、相関関数を用いて算出する方法がある。
用途判定部23は、上述した類似度算出部22において算出された類似度の値を、所定の閾値と比較することで、バッテリパック10が本来の用途で使用されているか否かを判定する。
一方、算出された類似度の数値が所定の閾値以下である場合には、バッテリパック10の放電電流の電流値の変化と、電力消費体の状態変化との相関が低いことを意味するため、この使用を本来の用途以外への使用と判定する。
<バッテリパック10の本来の用途以外への使用の検知方法>
本実施形態のバッテリシステム1では、バッテリパック10の本来の用途以外への使用を、図6および図7のフローチャートに示す手順によって検知する。
次に、ステップS12では、状態取得部12において、ステップS11において取得された放電電流の電流値に対応する期間における電力消費体の状態変化(モビリティ30の速度変化)が取得される。
次に、ステップS14では、通信部14を介して、情報処理装置20側へ、上記放電電流の電流値とモビリティ30の速度とを含むデータが送信される。
次に、ステップS16では、用途判定部23において、ステップS15において算出された類似度と所定の閾値とが比較され、バッテリパック10が本来の用途(モビリティ30)に使用されているか否かが判定される。
ここで、類似度が所定の閾値よりも大きい場合には、ステップS18へ進む。
ステップS18では、図4のグラフに示すように、バッテリパック10の放電電流の電流値の変化と、モビリティ30の走行速度の変化との相関関係があると認定され、本来の用途への使用であると判定される。
ステップS21では、図5のグラフに示すように、バッテリパック10の放電電流の電流値の変化と、その電力消費体の状態の変化との間に相関関係がないと認定され、本来の用途以外への使用であると判定される。
次に、ステップS22では、情報処理装置20側の表示部24において、バッテリパック10が本来の用途以外へ使用されている旨の警告が表示される。
なお、表示部24において表示される警告の態様としては、例えば、液晶ディスプレイ等の表示画面に文字情報として表示してもよいし、赤色の警告ランプを点灯あるいは点滅させる等、他の手段によって、使用者に報知するようにしてもよい。
具体的には、放電制御部15は、情報処理装置20側から本来の用途以外への使用と判定された判定結果を受信した場合には、本来の用途外の電力消費体に対する電力の供給を停止させる。
この結果、バッテリパック10の本来の用途以外への使用を検知することで、バッテリパック10の使用寿命の予測精度の低下を防止するとともに、バッテリパック10の本来の性能を担保することができる。
本発明の他の実施形態に係るバッテリパック110について、図8を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、上記実施形態1では、放電電流取得部11と状態取得部12とを有するバッテリパック10と、類似度算出部22と用途判定部23とを有する情報処理装置20とを備えたバッテリシステム1において、本来の用途以外への使用を検知している。
換言すれば、本実施形態では、バッテリパック110において、放電電流値の取得、モビリティの速度等の電力消費体の状態の取得、類似度の算出、本来の用途(モビリティ30)以外への使用か否かの判定を実施する点で、上記実施形態1とは異なっている。
また、バッテリパック110は、図8に示すように、表示部114をさらに備えている。
さらに、バッテリパック110は、図8に示すように、放電制御部115をさらに備えている。
また、本実施形態のバッテリパック110に、バッテリステーションとの間で通信を行う通信部を設けてもよい。
[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。
上記実施形態1,2では、状態取得部12において、モビリティ30の速度センサ33から走行速度に関する情報を取得して、バッテリパック10からの放電電流の変化と比較して類似度を算出することで、本来の用途以外への使用であるか否かを判定する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、状態取得部12において取得される情報は、モビリティの走行速度以外にも、モビリティの加速度、モータやエンジン等の回転数、電力消費体の振動、位置等の他の情報であってもよい。
この場合でも、上記実施形態において得られる効果と同様の効果を得ることができる。
上記実施形態1,2では、状態取得部12において取得されたモビリティ30の走行速度の変化を、放電電流の電流値の変化と比較して、本来の用途以外への使用を検知する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
この場合には、複数のパラメータを用いて判定を行うことで、本来の用途以外への使用であるか否かの判定を、さらに高い精度で実施することができる。
上記実施形態2では、本来の用途以外への使用を検知すると、バッテリパック110の表示部114へ警告表示する、放電制御部115によって放電中止する、等の措置を採る例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本来の用途以外への使用と検知すると、その結果をメモリへ保存しておき、バッテリステーション等へバッテリパック110が返却された際に、バッテリパック110の管理者が、本来の用途以外への使用履歴の有無をメモリから読み出して確認してもよい。
この場合でも、バッテリパック110の管理者は、本来の用途以外にバッテリパック110を使用した使用者に対して、警告する、罰金を徴収する等の措置を採ることができる。
上記実施形態1,2では、電力消費体としての電動自動二輪車(モビリティ30)に、3本のバッテリパックを搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、電力消費体に搭載されるバッテリパックは、1本あるいは2本であってもよいし、4本以上であってもよい。
また、電力消費体側にバッテリパックの装着部を複数設け、そのうち必要な電気容量分に相当する本数のバッテリパックを装着してもよい。
上記実施形態1,2では、電力消費体(モビリティ30)として電動自動二輪車に対して電力を供給するバッテリパック10を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
あるいは、本発明のバッテリパックから電力が供給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。
10 バッテリパック
11 放電電流取得部(電流取得部)
12 状態取得部
13 メモリ(記憶部)
14 通信部
15 放電制御部
20 情報処理装置
21 通信部
22 類似度算出部
23 用途判別部
24 表示部
30 モビリティ
30a シート
30b ハンドル
31 前輪
32 後輪(駆動輪)
33 速度センサ
34 モータ
110 バッテリパック
112 類似度算出部
113 用途判別部
114 表示部
115 放電制御部
S ステップ
Claims (17)
- 電力消費体に対して電力を供給するバッテリパックであって、
前記電力消費体に対して供給される放電電流の電流値を取得する電流取得部と、
前記電流取得部において取得された電流値によって動作する前記電力消費体の状態を取得する状態取得部と、
前記電流取得部において取得された電流値と前記状態取得部において取得された前記電力消費体の状態とを比較してその類似度を算出する類似度算出部と、
前記類似度算出部において算出された前記類似度の大きさに応じて、本来の用途への使用であるか否かを判定する用途判定部と、
を備えているバッテリパック。 - 前記用途判定部は、前記状態取得部が前記電力消費体の状態変化を取得できなかった場合には、エラーまたは本来の用途以外への使用として判定する、
請求項1に記載のバッテリパック。 - 前記状態取得部は、前記電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置の少なくとも1つを含む情報を取得する、
請求項1または2に記載のバッテリパック。 - 前記類似度算出部は、前記電流取得部において取得された電流値の変化と、前記状態取得部において取得された前記電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置の変化とを比較して、前記類似度を算出する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記用途判定部は、前記類似度算出部において算出された前記類似度が所定の閾値よりも小さい場合に、本来の用途以外への使用として判定する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記類似度算出部における算出結果に基づいて、前記用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、使用者に対して警告表示を行う表示部を、さらに備えている、
請求項1から5のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記類似度算出部における算出結果に基づいて、前記用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、前記電力消費体に対する放電を中止する放電制御部を、さらに備えている、
請求項1から6のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 前記電力消費体は、電動自動二輪車、あるいは電動自転車、電動アシスト自転車を含むモビリティである、
請求項1から7のいずれか1項に記載のバッテリパック。 - 電力消費体に対して供給される放電電流の電流値を取得する電流取得部と、前記電流取得部において取得された電流値によって動作する前記電力消費体の状態を取得する状態取得部と、を有するバッテリパックと、
前記電流取得部において取得された電流値と前記状態取得部において取得された前記電力消費体の状態とを比較して、その類似度を算出する類似度算出部と、前記類似度算出部において算出された前記類似度の大きさに応じて、本来の用途への使用であるか否かを判定する用途判定部と、を有する情報処理装置と、
を備えているバッテリシステム。 - 前記用途判定部は、前記状態取得部が前記電力消費体の状態変化を取得できなかった場合には、エラーまたは本来の用途以外への使用として判定する、
請求項9に記載のバッテリシステム。 - 前記状態取得部は、前記電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置の少なくとも1つを含む情報を取得する、
請求項9または10に記載のバッテリシステム。 - 前記類似度算出部は、前記電流取得部において取得された電流値の変化と、前記状態取得部において取得された前記電力消費体の速度、振動、回転数、加速度、位置の変化とを比較して、前記類似度を算出する、
請求項9から11のいずれか1項に記載のバッテリシステム。 - 前記用途判定部は、前記類似度算出部において算出された前記類似度が所定の閾値よりも小さい場合に、本来の用途以外への使用として判定する、
請求項9から12のいずれか1項に記載のバッテリシステム。 - 前記情報処理装置は、前記類似度算出部における算出結果に基づいて前記用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、使用者に対して警告表示を行う表示部を、さらに有している、
請求項9から13のいずれか1項に記載のバッテリシステム。 - 前記類似度算出部における算出結果に基づいて、前記用途判定部において本来の用途以外への使用が検知されると、前記電力消費体に対する放電を中止する放電制御部を、さらに備えている、
請求項9から14いずれか1項に記載のバッテリシステム。 - 前記電力消費体は、電動自動二輪車、あるいは電動自転車、電動アシスト自転車を含むモビリティである、
請求項9から15のいずれか1項に記載のバッテリシステム。 - 電力消費体に対して供給される放電電流の電流値を取得する電流取得ステップと、
前記電流取得ステップにおいて取得された電流値によって動作する前記電力消費体の状態を取得する状態取得ステップと、
前記電流取得ステップにおいて取得された電流値と前記状態取得ステップにおいて取得された前記電力消費体の状態とを比較してその類似度を算出する類似度算出ステップと、
前記類似度算出ステップにおいて算出された前記類似度の大きさに応じて、本来の用途への使用であるか否かを判定する用途判定ステップと、
を備えているバッテリパックの用途判別方法。
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