JP2020064031A - 劣化情報出力装置および劣化情報出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに誤解が生じないように二次電池の劣化情報を出力する。【解決手段】コントローラは、劣化診断タイミングが到来したと判定される場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電池使用履歴データから現在の劣化度を推定するステップ（Ｓ２１０）と、劣化曲線を設定するステップ（Ｓ２２０）と、劣化直線を設定するステップ（Ｓ２３０）と、経過時間を取得するステップ（Ｓ２４０）と、経過時間と劣化直線とから容量維持率を取得するステップ（Ｓ２５０）と、出力部の容量維持率の表示を更新するステップ（Ｓ２６０）と、劣化直線が設定済でないと判定される場合（Ｓ２７０にてＮＯ）、初期値を容量維持率として表示するステップ（Ｓ２８０）とを含む、処理を実行する。【選択図】図４

Description

本開示は、電動車両に搭載された二次電池の劣化情報を出力する劣化情報出力装置および劣化情報出力方法に関する。

電気自動車およびハイブリッド自動車等のモータで車両が駆動される電動車両には、モータに電力を供給する二次電池が搭載される。二次電池は、使用に伴う経時劣化により、内部抵抗の増加や満充電容量の低下が発生することが知られている。特に、満充電容量が低下すると、走行中に回生ブレーキによって回収可能なエネルギの減少、および、二次電池の蓄積エネルギによる走行可能距離の減少が懸念される。そのため、二次電池の劣化度を推定し、ユーザに対して二次電池の劣化度に関する情報を視覚的あるいは聴覚的に示すことによって、二次電池の劣化状態をユーザに正確に認識させることができる。

たとえば、特開２０１８−０２９４３０号公報（特許文献１）は、二次電池の劣化度を精度高く推定する技術が開示される。

特開２０１８−０２９４３０号公報

しかしながら、一般的に二次電池の満充電容量は、初期の劣化速度の大きさが、その後の劣化速度の大きさよりも大きい特性を有している。そのため、二次電池の劣化度について精度高い情報がユーザ等に出力されると、納車された電動車両の使用を開始した直後から二次電池の劣化度が増加した（すなわち、満充電容量が低下した）という情報がユーザ等に出力される場合がある。その結果、ユーザは、二次電池の劣化度（満充電容量）の変化に違和感を覚えたり、二次電池が故障していると誤解したりする場合がある。

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、ユーザに誤解が生じないように二次電池の劣化情報を出力する劣化情報出力装置および劣化情報出力方法を提供することである。

本開示のある局面に係る劣化情報出力装置は、電動車両の動力源として搭載された二次電池の使用履歴データを蓄積するための記憶部と、二次電池の劣化度に関する劣化情報を出力する出力部と、劣化情報を設定して出力部に出力させる制御部とを備える。制御部は、使用履歴データを用いて、電動車両の使用開始から予め定められた期間が経過した第１時点における二次電池の第１劣化度を推定する。制御部は、推定された第１劣化度を用いて、使用開始からの二次電池の劣化度の時間変化を示す劣化曲線を設定する。制御部は、劣化曲線を用いて、第１時点よりも後の第２時点における二次電池の第２劣化度を推定する。制御部は、第１時点から第２時点まで二次電池の劣化度が初期値から第２劣化度へと線形に時間変化する劣化直線を設定する。制御部は、第１時点以降の経過時間に対応する二次電池の劣化度を劣化直線を用いて取得し、劣化情報を設定する。

このようにすると、第１時点以降における経過時間に対応する二次電池の劣化度が劣化直線を用いて取得されるため、出力部から出力される劣化情報をユーザが取得する場合に電動車両の使用が開始された直後から二次電池の劣化度が急に増加したと認識されることが抑制される。そのため、劣化情報を取得したユーザが二次電池の劣化度の変化に違和感を覚えたり、二次電池が故障していると誤解したりすることを抑制することができる。

本開示の他の局面に係る劣化情報出力方法は、電動車両の動力源として搭載された二次電池の使用履歴データを蓄積するステップと、使用履歴データを用いて、電動車両の使用開始から予め定められた期間が経過した第１時点における二次電池の第１劣化度を推定するステップと、推定された第１劣化度を用いて、使用開始からの二次電池の劣化度の時間変化を示す劣化曲線を設定するステップと、劣化曲線を用いて、第１時点よりも後の第２時点における二次電池の第２劣化度を推定するステップと、第１時点から第２時点まで二次電池の劣化度が初期値から第２劣化度へと線形に時間変化する劣化直線を設定するステップと、第１時点以降の経過時間に対応する二次電池の劣化度を劣化直線を用いて取得し、二次電池の劣化度に関する劣化情報を設定するステップと、劣化情報を出力するステップと含む。

本開示によると、ユーザに誤解が生じないように二次電池の劣化情報を出力する劣化情報出力装置および劣化情報出力方法を提供することができる。

本実施の形態における電動車両の構成の一例を示すブロック図である。 出力部における表示構成の一例を示す図である。 電動車両の電池使用履歴データの蓄積処理の一例を説明するためのフローチャートである。 コントローラで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 電池使用履歴データによる電池温度およびＳＯＣの散布図である。 図５の散布図から得られたあるＳＯＣ範囲での電池温度のヒストグラムである。 二次電池の使用領域の定義例を説明する図表である。 容量維持率の時間変化を示すタイミングチャートである。

以下に、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰り返さないものとする。

図１は、本実施の形態における電動車両の構成の一例を示すブロック図である。図１を参照して、車載用の二次電池であるメインバッテリ１０は、電動車両１００に搭載される。電動車両１００は、たとえば、メインバッテリ１０を車両駆動電源（すなわち、動力源）とするハイブリッド自動車あるいは電気自動車によって構成される。ハイブリッド自動車は、車両を走行させるための動力源として、バッテリのほかに図示しない燃料電池やエンジン等を備える車両である。電気自動車は、車両の動力源としてバッテリだけを備える車両である。

電動車両１００は、メインバッテリ１０と、昇圧コンバータ２２と、インバータ２３と、モータジェネレータ２５と、伝達ギヤ２６と、駆動輪２７と、コントローラ３０とを有する。

メインバッテリ１０は、複数の電池モジュール１１を含む組電池（バッテリパック）２０によって構成される。各電池モジュール１１は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などに代表される、再充電可能な二次電池セルを含んで構成される。

バッテリパック２０には、さらに、電流センサ１５、温度センサ１６、電圧センサ１７および、電池監視ユニット１８が配置される。電池監視ユニット１８は、たとえば、電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））によって構成される。以下では、電池監視ユニット１８を監視ＥＣＵ１８とも称する。

電流センサ１５は、メインバッテリ１０の入出力電流Ｉｂ（以下、電池電流Ｉｂとも称する）を検出する。温度センサ１６は、メインバッテリ１０の温度（以下、電池温度Ｔｂとも称する）を検出する。なお、温度センサ１６は、複数個配置してもよい。この場合には、複数の温度センサ１６による検出温度の加重平均値、最高値または最低値を電池温度Ｔｂとして用いたり、特定の温度センサ１６による検出温度を電池温度Ｔｂとして用いたりすることができる。電圧センサ１７は、メインバッテリ１０の出力電圧（以下、電池電圧Ｖｂとも称する）を検出する。

監視ＥＣＵ１８は、電流センサ１５、温度センサ１６および、電圧センサ１７の検出値を受ける。監視ＥＣＵ１８は、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂをコントローラ３０へ出力する。あるいは、監視ＥＣＵ１８は、内蔵されたメモリ（図示せず）に、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂのデータを記憶することも可能である。

さらに、監視ＥＣＵ１８は、電池電圧Ｖｂ、電池電流Ｉｂおよび電池温度Ｔｂの少なくとも一部を用いて、メインバッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する機能を有する。ＳＯＣは、メインバッテリ１０の満充電容量に対する、現在の蓄電量を百分率で示したものである。なお、ＳＯＣの算出機能は、後述するコントローラ３０に持たせることも可能である。

メインバッテリ１０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂを経由して昇圧コンバータ２２に接続される。昇圧コンバータ２２は、メインバッテリ１０の出力電圧を昇圧する。昇圧コンバータ２２は、インバータ２３と接続されており、インバータ２３は、昇圧コンバータ２２からの直流電力を交流電力に変換する。

モータジェネレータ（三相交流モータ）２５は、インバータ２３からの交流電力を受けることにより、車両を走行させるための運動エネルギを生成する。モータジェネレータ２５によって生成された運動エネルギは、駆動輪２７に伝達される。一方で、車両を減速させるときや、車両を停止させるとき、モータジェネレータ２５は、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換する。モータジェネレータ２５で生成された交流電力は、インバータ２３によって直流電力に変換される。昇圧コンバータ２２は、インバータ２３の出力電圧を降圧してからメインバッテリ１０に供給する。これにより、回生電力をメインバッテリ１０に蓄えることができる。このように、モータジェネレータ２５は、メインバッテリ１０との間での電力の授受（すなわち、メインバッテリ１０の充放電）を伴って、車両の駆動力または制動力を発生するように構成される。

なお、昇圧コンバータ２２は、省略することができる。また、モータジェネレータ２５として直流モータを用いるときには、インバータ２３を省略することができる。

なお、エンジン（図示せず）が動力源としてさらに搭載されたハイブリッド自動車によって、電動車両１００が構成される場合には、モータジェネレータ２５の出力に加えて、エンジンの出力を車両走行のための駆動力に用いることができる。あるいは、エンジン出力によって発電するモータジェネレータ（図示せず）をさらに搭載して、エンジン出力によってメインバッテリ１０の充電電力を発生されることも可能である。

コントローラ３０は、たとえば電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって構成されて、制御部３１および記憶部３２を有する。制御部３１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成される。記憶部３２には、制御部３１を動作させるためのプログラムや各種データが記憶される。なお、記憶部３２については、制御部３１によるデータの読出および書込を可能として、コントローラ３０の外部に設けることも可能である。

コントローラ３０は、システムメインリレー２１ａ，２１ｂ、昇圧コンバータ２２およびインバータ２３の動作を制御する。コントローラ３０は、イグニッションスイッチ（図示せず）がオフからオンに切り替わると、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオフからオンに切り替えたり、昇圧コンバータ２２およびインバータ２３を動作させたりする。また、コントローラ３０は、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わると、システムメインリレー２１ａ，２１ｂをオンからオフに切り替えたり、昇圧コンバータ２２やインバータ２３の動作を停止させたりする。

さらに、電動車両１００は、通信部６０と、操作部７０と、出力部８０とを備える。操作部７０は、電動車両１００のユーザが各種の動作指令を入力するための、操作スイッチを含む。操作部７０は、プッシュスイッチ等のハード機構や、ソフトウェアによってタッチパネル上に形成されるタッチスイッチによって構成することができる。操作部７０に入力されたユーザ指示は、コントローラ３０へ入力される。

出力部８０は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、電動車両１００のユーザに対して、視覚的または聴覚的なメッセージを出力するように構成される。本実施の形態において、出力部８０は、たとえば、液晶パネル等の表示装置によって構成することができる。出力部８０は、たとえば、電動車両１００のユーザが運転席に着座したときに視認可能なコンビネーションメータに設けられてもよい。

図２は、出力部８０における表示構成の一例を示す図である。図２に示すように、出力部８０は、液晶パネル等の表示画面に所定の表示画像を出力（表示）する。所定の表示画像は、たとえば、速度に関する情報を表示する第１表示領域８１と、走行距離に関する情報を表示する第２表示領域８２と、メインバッテリ１０の残容量に関する情報を表示する第３表示領域８３と、メインバッテリ１０の容量維持率に関する情報を表示する第４表示領域８４と、選択されている走行モードに関する情報を表示する第５表示領域８５とを含む。

第３表示領域８３においては、斜線領域によって残容量のレベルが示されており、現在のＳＯＣが満充電状態のＳＯＣよりも１目盛り分だけ少ない状態であることが示されている。

第４表示領域８４においては、メインバッテリ１０の劣化度（容量維持率）が１０段階で表示される。劣化度が初期値である場合に横一列に配置された１０個の矩形形状のアイコンが表示状態となり、メインバッテリ１０の劣化の進行に応じて右側のアイコンから非表示状態となっていく。

コントローラ３０は、各種情報を所定のタイミングで取得し、表示内容を更新するように出力部８０を制御する。

なお、タッチパネルを用いて、操作部７０および出力部８０を一体的な機器として構成することも可能である。あるいは、出力部８０は、視覚的なメッセージに加えてあるいは代えて、スピーカ等を用いて聴覚的なメッセージを出力するようにしてもよい。

図１に戻って、通信部６０は、電動車両１００の外部との間で通信経路２１０を形成して、無線通信を実行する機能を有する。通信部６０は、たとえば、車載された無線通信モジュールによって構成することができる。

電動車両１００は、通信部６０による通信経路２１０を経由して広域通信網２４０（代表的にはインターネット）に接続することにより、データセンター２５０との間で双方向のデータ通信が可能である。データセンター２５０は、広域通信網２４０を経由して、電動車両１００を含む複数の電動車両との間で、双方向のデータ通信が可能である。データセンター２５０は、たとえば、種々の情報を記憶する記憶部と、種々の情報を出力する出力部（たとえば、電動車両１００やユーザの携帯端末等と通信可能な通信装置や表示装置を含む）と、記憶部および出力部を制御する制御部（いずれも図示せず）とを含む。

通信部６０は、さらに、電動車両１００の外部のサービスツール１５０に電動車両１００の所定の情報を送信可能な機能を有する。所定の情報は、少なくとも後述する劣化度（容量維持率）についての情報を含む。

サービスツール１５０は、たとえば、通信部６０と有線で接続され、通信部６０から所定の情報を受信する。サービスツール１５０は、たとえば、種々の情報を記憶する記憶部と、種々の情報を出力する出力部（たとえば、表示装置）と、記憶部および出力部を制御する制御部（いずれも図示せず）とを含む。

さらに、電動車両１００は、外部電源４０によってメインバッテリ１０を充電するための外部充電機能を具備するように構成されてもよい。この場合、電動車両１００は、充電器２８および充電リレー２９ａ，２９ｂをさらに備える。

外部電源４０は、車両の外部に設けられた電源であり、外部電源４０としては、たとえば、商用交流電源を適用することができる。充電器２８は、外部電源４０からの電力をメインバッテリ１０の充電電力に変換する。充電器２８は、充電リレー２９ａ，２９ｂを経由して、メインバッテリ１０に接続されている。充電リレー２９ａ，２９ｂがオンであるとき、外部電源４０からの電力によってメインバッテリ１０を充電することができる。

外部電源４０および充電器２８は、たとえば、充電ケーブル４５によって接続可能である。すなわち、充電ケーブル４５の装着時に、外部電源４０および充電器２８は電気的に接続されることにより、メインバッテリ１０を外部電源４０を用いて充電することができる。あるいは、外部電源４０および充電器２８の間で、非接触に電力が伝送されるように電動車両１００は構成されてもよい。たとえば、外部電源側の送電コイル（図示せず）および車両側の受電コイル（図示せず）を経由して、電力を伝送することによって、外部電源４０によってメインバッテリ１０を充電することができる。

このように、外部電源４０から交流電力が供給される場合には、充電器２８は、外部電源４０からの供給電力（交流電力）を、メインバッテリ１０の充電電力（直流電力）に変換する機能を有するように構成される。あるいは、外部電源４０がメインバッテリ１０の充電電力を直接供給する場合には、充電器２８は、外部電源４０からの直流電力をメインバッテリ１０へ伝達するだけでよい。電動車両１００の外部充電の態様については特に限定されるものではない。

電動車両１００は、メインバッテリ１０の充放電を伴って走行する。さらに、外部充電機能を有する場合には、電動車両１００の駐車中にメインバッテリ１０が充電される。このように電動車両１００が使用されるのに伴い、メインバッテリ１０は経時的に劣化する。しかしながら、メインバッテリ１０の劣化進行は、ドライバの走行パターンやメインバッテリ１０の温度状態の履歴によって大きく変化することが知られている。このため、本実施の形態に従う電動車両では、後述するメインバッテリ１０の劣化診断を行なうために下記のように電池使用履歴データの蓄積処理を実行する。

図３は、電動車両の電池使用履歴データの蓄積処理の一例を説明するためのフローチャートである。図３に示されたフローチャートに従う処理は、コントローラ３０によって実行することができる。

図３を参照して、コントローラ３０は、ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００により、前回の電池使用履歴データの送信から一定時間が経過したかどうかを判定する。たとえば、コントローラ３０に内蔵された図示しないタイマによって、電池使用履歴データの前回送信時からの経過時間を測定することができる。たとえば、一定時間は数時間程度、数日程度あるいは数ヶ月程度に設定することができる。

コントローラ３０は、一定時間が経過するまでの間は（Ｓ１００にてＮＯ）、Ｓ１１０により、当該タイマによる計時を継続する。なお、図１に示されたように、コントローラ３０は、監視ＥＣＵ１８を経由して、メインバッテリ１０の電池電流Ｉｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池温度Ｔｂ、ならびに、ＳＯＣを任意のタイミングで取得することができる。

一定時間が経過すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、Ｓ１２０にて、コントローラ３０は、メインバッテリ１０の電池使用履歴データを、記憶部３２に蓄積する。たとえば、電池使用履歴データとして、電池温度Ｔｂ、ＳＯＣの現在値、および電池負荷を示す電池電流二乗値（Ｉｂ^２）のデータを蓄積することができる。さらに、Ｓ１２０では、電池使用履歴データを蓄積することに応じて、タイマによるカウント値がクリアされる。

なお、電池使用履歴データは、一定時間経過毎の各タイミングにおける瞬時値データとすることができる。あるいは、電池温度Ｔｂ、ＳＯＣ、および電池負荷等が、当該一定時間内で統計処理されたデータ（たとえば、平均値）を、電池使用履歴データとして、記憶部３２に格納してもよい。この結果、コントローラ３０は、記憶部３２に格納されたメインバッテリ１０の使用開始（電池新品時）からの電池使用履歴データを用いて、自車電池の劣化診断を行うことが可能である。さらに、電池使用履歴データは、通信部６０を経由してデータセンター２５０に送信されてもよいし、サービスツール１５０が接続されたときにサービスツール１５０に出力されてもよい。

なお、図３に示す処理は、電動車両の走行時（イグニッションスイッチのオン時）および非走行時（イグニッションスイッチのオフ時）を通じて実行される。すなわち、電動車両１００の駐車による放置時、および、電動車両１００の外部充電時においても図３の処理が実行されており、二次電池（メインバッテリ１０）の使用時間には、電動車両１００の走行時間および非走行時間の両方が含まれる。これにより、メインバッテリ１０の使用履歴データを定期的に取得することができる。そして、取得されたメインバッテリ１０の電池使用履歴データを用いてメインバッテリ１０の劣化度を推定することができる。そのため、精度の高い劣化度を電動車両１００のユーザ等に出力することができる。

しかしながら、一般的に二次電池であるメインバッテリ１０の満充電容量は、初期の劣化速度の大きさが、その後の劣化速度の大きさよりも大きい特性を有している。そのため、メインバッテリ１０の劣化度について精度高い情報がユーザ等に出力されると、納車された電動車両１００の使用を開始した直後からメインバッテリ１０の劣化度が増加したという情報がユーザ等に出力される場合がある。その結果、ユーザは、メインバッテリ１０の劣化度の変化に違和感を覚えたり、メインバッテリ１０が故障していると誤解したりする場合がある。

そこで、本実施の形態においては、コントローラ３０が以下のように動作するものとする。すなわち、コントローラ３０は、メインバッテリ１０の使用履歴データを用いて、電動車両１００の使用開始から予め定められた期間が経過した第１時点におけるメインバッテリ１０の第１劣化度を推定する。コントローラ３０は、推定された第１劣化度を用いて、使用開始からのメインバッテリ１０の劣化度の時間変化を示す劣化曲線を設定する。コントローラ３０は、設定された劣化曲線を用いて、第１時点よりも後の第２時点におけるメインバッテリ１０の第２劣化度を推定する。コントローラ３０は、第１時点から第２時点までのメインバッテリ１０の劣化度が初期値から第２劣化度へと線形に時間変化する劣化直線を設定する。コントローラ３０は、第１時点以降の経過時間に対応するメインバッテリ１０の劣化度を劣化直線を用いて取得する。コントローラ３０は、取得された劣化度を用いて劣化情報を設定して出力部８０に劣化情報を出力させる。本実施の形態において、コントローラ３０の制御部３１と、記憶部３２と、出力部８０とによって「劣化情報出力装置」が構成される。

このようにすると、第１時点以降における経過時間に対応するメインバッテリ１０の劣化度が劣化直線を用いて取得されるため、出力部８０から出力される劣化情報をユーザが取得する場合に電動車両１００の使用が開始された直後からメインバッテリ１０の劣化度が急に増加したと認識されることが抑制される。そのため、劣化情報を取得したユーザがメインバッテリ１０の劣化度の変化に違和感を覚えたり、メインバッテリ１０が故障していると誤解したりすることを抑制することができる。

以下、図４を参照してメインバッテリ１０の劣化情報をユーザに出力する処理について説明する。図４は、コントローラ３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。

Ｓ２００にて、コントローラ３０は、所定の劣化診断タイミングが到来したか否かを判定する。所定の劣化診断タイミングが上述の電動車両１００の使用開始から予め定められた期間が経過した第１時点に対応する。予め定められた期間は、たとえば、電動車両１００が製造された時点からユーザに納車されるまでを想定した数ヶ月程度の期間を含む。所定の劣化診断タイミングが到来したと判定される場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０に移される。

Ｓ２１０にて、コントローラ３０は、記憶部３２に記憶された電動車両１００の電池使用履歴データを用いてメインバッテリ１０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。

上述のように、二次電池のＳＯＣは、現在の満充電容量に対する現在の蓄電量の比率を百分率で示すものであるから、容量維持率＜１．０となって満充電容量そのものが低下しているケースでは、同じＳＯＣ値（たとえば、ＳＯＣ＝１００％）であっても、実際の蓄電量（Ａｈ）は低下していることになる。

ここで、図５〜図７を用いて、メインバッテリ１０の劣化度推定処理の一例について説明する。

図５は、図３に示す制御処理によって蓄積された電池使用履歴データを示すＳＯＣ（％）および電池温度Ｔｂの散布図である。図５の横軸はＳＯＣ（％）を示し、図５の縦軸は電池温度（℃）を示している。

図５を参照して、各タイミングで取得された電池使用履歴データについて、電池温度ＴｂおよびＳＯＣ（％）の組み合わせが、散布図の各プロット点として得られる。図５の散布図は、メインバッテリ１０がこれまでにどのような温度およびＳＯＣで使用されてきたかの傾向を示している。

図６は、図５に示す散布図から得られたあるＳＯＣ範囲での電池温度Ｔｂのヒストグラムである。

たとえば、図６には、図５のうちのＳＯＣが７０〜８０（％）の範囲での電池使用履歴データを用いて、電池温度Ｔｂの１０（℃）刻みの範囲毎の頻度分布が示される。このように、ＳＯＣ（％）の範囲毎に図６と同様の頻度分布を求めることができる。

さらに、各ＳＯＣ範囲の出現頻度を求めることができるので、各ＳＯＣ範囲において、当該出現頻度と、図６と同様の電池温度範囲毎の頻度分布との乗算に従って、ＳＯＣ範囲および電池温度範囲の組み合わせによって定義される使用領域毎の発生確率を求めることができる。

図７は、二次電池の使用領域の定義例を説明する図表である。図７を参照して、５（％）刻みのｍ個（ｍ：２以上の自然数）のＳＯＣ範囲と、５（℃）刻みのｎ個（ｎ：２以上の自然数）電池温度範囲との組み合わせによって、ｎ×ｍ個の使用領域Ｒ１１〜Ｒｍｎを定義することができる。

上述のように、ｍ個のＳＯＣ範囲のそれぞれの出現確率を求めるとともに、各ＳＯＣ範囲において、５（℃）刻みの電池温度範囲に対する頻度分布を求めることができる。したがって、各ＳＯＣ範囲の出現確率および当該ＳＯＣ範囲における各電池温度範囲の出現頻度の積に従って、使用領域Ｒ１１〜Ｒｍｎのそれぞれに対応する発生頻度Ｐ１１〜Ｐｍｎを算出することができる。発生頻度Ｐ１１〜Ｐｍｎの総和は１．０となる。

一般的に二次電池は、高温かつ高ＳＯＣ状態が継続すると、時間経過に対する劣化の進行速度が上昇することが知られている。このような二次電池の特性を反映して、使用領域Ｒ１１〜Ｒｍｎのそれぞれにおいて、メインバッテリ１０が当該領域で単位時間（たとえば１時間）使用されたときの単位劣化進行度を予め定めることができる。ここでは、単位劣化進行度は、単位時間毎の容量維持率の低下量（％／ｈ）で示される。このようにして、記憶部３２には、使用領域Ｒ１１〜Ｒｍｎのそれぞれに対応して、単位劣化進行度Ｃ１１〜Ｃｎｍが予め格納されている。

さらに、メインバッテリ１０の使用開始からの累計時間Ｔｔ（ｈ）を用いると、使用領域Ｒ１１〜Ｒｍｎのそれぞれでの使用時間がＴｔ・Ｐ１１〜Ｔｔ・Ｐｍｎで示される。そして、使用領域Ｒ１１〜Ｒｍｎのそれぞれでの、単位劣化進行度Ｃ１１〜Ｃｎｍとの使用時間との積を合計すると、現時点でのメインバッテリ１０の劣化度パラメータＲを、下記（１）式によって算出できる。

Ｒ＝１．０−Ｔｔ・（Ｐ１１・Ｃ１１＋…＋Ｐｍｎ・Ｃｍｎ） …（１）

劣化度パラメータＲは、現時点における容量維持率の推定値に相当する。メインバッテリ１０の新品時にはＲ＝１．０（すなわち、容量維持率が１００（％））である。式（１）による劣化度パラメータＲに対して、「１．０−Ｒ」が、使用開始からの満充電容量の低下率（すなわち、劣化度）に相当することが理解される。以下では、劣化度パラメータＲを用いて二次電池の劣化度を推定するが、劣化度パラメータＲが小さい値であるほど、メインバッテリ１０の劣化度は高いことになる。

さらに、電池負荷（Ｉｂ^２）の履歴データを用いて、充放電サイクルによる劣化度推定をさらに組み合わせるように、上記（１）式を変形することも可能である。コントローラ３０は、このような劣化度パラメータＲの算出によって（Ｓ２１０）、メインバッテリ１０について、劣化診断タイミングにおいて現時点での劣化度を推定することができる。なお、図５〜図７では劣化度推定処理の一例を説明したに過ぎず、過去の電池使用履歴データに基づいて、現在の劣化度を定量的に推定するための劣化度パラメータを算出可能であれば、任意の手法を用いて、Ｓ２１０の処理を実行することができる。

図３に戻って、Ｓ２２０にて、コントローラ３０は、劣化曲線を設定する。具体的には、コントローラ３０は、Ｓ２１０にて算出された劣化度パラメータＲを用いて、メインバッテリ１０の劣化曲線を設定する。

たとえば、容量維持率（劣化度）が経過時間の１／２乗（すなわち、ｔ^１／２）に比例して低下すると想定して（いわゆるルート則に基づいて）、電動車両１００の使用開始時点において容量維持率が初期値であり、劣化診断タイミングにおいて容量維持率が、劣化度パラメータＲを用いて算出された容量維持率になるという２つの条件を用いて容量維持率と経過時間との関係式（たとえば、容量維持率＝α×（経過時間）^１／２＋β）を導出する。コントローラ３０は、導出された関係式を劣化曲線として設定する。

Ｓ２３０にて、コントローラ３０は、劣化直線を設定する。具体的には、コントローラ３０は、所定の劣化診断タイミングから所定の劣化診断タイミングよりも後の第２時点におけるメインバッテリ１０の容量維持率（劣化度）を推定する。すなわち、コントローラ３０は、劣化曲線において第２時点における容量維持率を取得する。なお、第２時点は、予め定められた時点であって、たとえば、メインバッテリ１０の保証期間満了時点を想定して、たとえば、数年（８年〜１０年）が経過した時点であってもよい。なお、コントローラ３０は、劣化直線を設定する場合に、劣化直線が設定済であることを示すフラグをオン状態にする。

コントローラ３０は、第１時点から第２時点までのメインバッテリ１０の容量維持率が初期値（Ｑａ＝１００％）から第２時点における容量維持率へと線形に時間変化する劣化直線を設定する。コントローラ３０は、たとえば、容量維持率と経過時間との関係式（たとえば、容量維持率＝γ×経過時間＋δ）を導出し、導出された関係式を劣化直線として設定する。

Ｓ２４０にて、コントローラ３０は、電動車両１００の使用が開始されてからの経過時間を取得する。

Ｓ２５０にて、コントローラ３０は、取得された経過時間と劣化直線とから取得された経過時間に対応する容量維持率を取得する。

Ｓ２６０にて、コントローラ３０は、取得された容量維持率が出力部８０において出力されるように（すなわち、取得された容量維持率の表示に更新されるように）出力部８０を制御する。

なお、劣化診断タイミングが到来していないと判定される場合（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２７０に移される。Ｓ２７０にて、コントローラ３０は、劣化直線が設定済であるか否かを判定する。コントローラ３０は、上述の劣化直線が設定済であることを示すフラグがオン状態であると劣化直線が設定済であると判定する。劣化直線が設定済であると判定される場合（Ｓ２７０にてＹＥＳ）、処理はＳ２４０に移される。

一方、劣化直線が設定済でないと判定される場合（Ｓ２７０にてＮＯ）、処理はＳ２８０に移される。

Ｓ２８０にて、コントローラ３０は、初期値Ｑａを容量維持率として出力部８０において出力（表示）されるように出力部８０を制御する。

以上のような構成およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る電動車両１００の動作について図８を参照しつつ説明する。

図８は、容量維持率の時間変化を示すタイミングチャートである。図８の縦軸は、容量維持率を示す。図８の横軸は、経過時間を示す。図８のＬＮ１（実線）は、劣化曲線を示す。図８のＬＮ２（二点鎖線）は、劣化直線を示す。

電動車両１００が製造された時間ｔ（０）の時点においては、メインバッテリ１０の容量維持率は、初期値Ｑａ（＝１００％）となる。そして、電動車両１００がディーラー等に運搬される際に移動のために電動車両１００が使用されるたびに実際の容量維持率は初期値Ｑａから低下していく。電動車両１００においては、一定時間が経過する毎に（Ｓ１００にてＹＥＳ）、電池使用履歴データが蓄積され、コントローラ３０に送信される（Ｓ１２０）。

時間ｔ（１）になるまでの期間においては、劣化診断タイミングが到来していないと判定され（Ｓ２００にてＮＯ）、かつ、劣化直線が設定済でないと判定されるため（Ｓ２７０にてＮＯ）、初期値Ｑａが容量維持率として出力部８０において出力（表示）される（Ｓ２８０）。

一方、時間ｔ（１）にて、劣化診断タイミングが到来したと判定される場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）、電池使用履歴データから図８のＢ点に示すように現在の容量維持率Ｑｂが推定され（Ｓ２１０）、推定された時間ｔ（１）における容量維持率を用いて劣化曲線が設定される（Ｓ２２０）。

具体的には、Ａ点とＢ点とを用いて上述したように容量維持率と経過時間との関係式が導出され、導出された関係式が劣化曲線（図８のＬＮ１）として設定される。

そして、設定された劣化曲線から第２時点である時間ｔ（３）における容量維持率Ｑｃが推定される（図８のＣ点参照）。そして、時間ｔ（１）から時間ｔ（３）までのメインバッテリ１０の容量維持率が初期値Ｑａ（図８のＤ点参照）から時間ｔ（３）における容量維持率Ｑｃ（図８のＣ点参照）へと線形に時間変化する直線（図８のＬＮ２）が劣化直線として設定される（Ｓ２３０）。

劣化直線が設定された後においては（Ｓ２７０にてＮＯ）、コントローラ３０は、経過時間を取得し（Ｓ２４０）、経過時間と劣化直線とから容量維持率を取得し（Ｓ２５０）、出力部８０の容量維持率の表示を更新する（Ｓ２６０）。たとえば、時間ｔ（２）においては、劣化曲線上の容量維持率Ｑｅ（図８のＥ点参照）ではなく、劣化直線上の容量維持率Ｑｆ（図８のＦ点参照）が取得され、出力部８０の容量維持率の表示が更新される。

以上のようにして、本実施の形態に係る電動車両１００によると、第１時点以降における経過時間に対応するメインバッテリ１０の容量維持率（劣化度）が劣化直線を用いて取得されるため、出力部８０から出力される劣化情報をユーザが取得する場合に電動車両１００の使用が開始された直後からメインバッテリ１０の劣化度が急に増加したと認識されることが抑制される。そのため、劣化情報を取得したユーザがメインバッテリ１０の劣化度の変化に違和感を覚えたり、メインバッテリ１０が故障していると誤解したりすることを抑制することができる。したがって、ユーザに誤解が生じないように二次電池の劣化情報を出力する劣化情報出力装置および劣化情報出力方法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、電池使用履歴データを用いて劣化直線を設定し、設定された劣化直線を用いて容量維持率の表示を更新する処理を電動車両１００において行なわれるものとして説明したが、たとえば、データセンター２５０あるいはサービスツール１５０で行なわれてもよい。

たとえば、電池使用履歴データは、通信部６０から通信経路２１０および広域通信網２４０を経由してデータセンター２５０に送信され、データセンター２５０の記憶部に記憶される。そして、データセンター２５０の制御部によって電池使用履歴データを用いて劣化度が算出され、算出された劣化度に基づいて劣化直線が設定され、設定された劣化直線を用いて容量維持率が劣化情報として設定される。そして、出力部から電動車両１００あるいはユーザの携帯端末に設定された劣化情報が出力されてもよい。

あるいは、電池使用履歴データは、通信部６０からサービスツール１５０に送信され、サービスツール１５０の記憶部に記憶される。そして、サービスツール１５０の制御部によって電池使用履歴データを用いて劣化度が算出され、算出された劣化度に基づいて劣化直線が設定され、設定された劣化直線を用いて容量維持率が劣化情報として設定される。そして、サービスツール１５０の表示装置等の出力部から設定された劣化情報が出力されてもよい。

さらに上述の実施の形態では、ルート則に基づいて劣化曲線を設定するものとして説明したが、たとえば、予め定められた基準劣化曲線を用いて劣化曲線を設定してもよい。

具体的には、コントローラ３０は、たとえば、二次電池の種類等を含むメインバッテリ１０の特性や電動車両１００の車種等に応じて予め定められた形状を有する基準劣化曲線を、劣化度パラメータＲを用いて補正してもよい。基準劣化曲線は、たとえば、標準的な使用履歴の下での実験における経時劣化データに基づいて予め策定することができる。たとえば、基準曲線を定義するための情報は、記憶部３２に格納することができる。劣化曲線は、たとえば、所定の劣化診断タイミングにおいて容量維持率が、劣化度パラメータＲに対応する容量維持率になるように基準曲線を容量維持率が増減する方向に拡大補正または縮小補正することによって設定されてもよい。

さらに上述の実施の形態では、メインバッテリ１０の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、メインバッテリ１０の劣化によって満充電容量が低下すると、メインバッテリ１０が満充電状態であるときの走行可能距離の上限値も低下するため、メインバッテリ１０が満充電状態であるときの走行可能距離の上限値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、メインバッテリ１０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、メインバッテリ１０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。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を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。

１０ メインバッテリ、１１ 電池モジュール、１５ 電流センサ、１６ 温度センサ、１７ 電圧センサ、１８ 電池監視ユニット、２０ バッテリパック、２１ａ，２１ｂ システムメインリレー、２２ 昇圧コンバータ、２３ インバータ、２５ モータジェネレータ、２６ 伝達ギヤ、２７ 駆動輪、２８ 充電器、２９ａ，２９ｂ 充電リレー、３０ コントローラ、３１ 制御部、３２ 記憶部、４０ 外部電源、４５ 充電ケーブル、６０ 通信部、７０ 操作部、８０ 出力部、８１ 第１表示領域、８２ 第２表示領域、８３ 第３表示領域、８４ 第４表示領域、８５ 第５表示領域、１００ 電動車両、１５０ サービスツール、２１０ 通信経路、２４０ 広域通信網、２５０ データセンター。

Claims (2)

1. 電動車両の動力源として搭載された二次電池の使用履歴データを蓄積するための記憶部と、
   前記二次電池の劣化度に関する劣化情報を出力する出力部と、
   前記劣化情報を設定して前記出力部に出力させる制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記使用履歴データを用いて、前記電動車両の使用開始から予め定められた期間が経過した第１時点における前記二次電池の第１劣化度を推定し、
   推定された前記第１劣化度を用いて、前記使用開始からの前記二次電池の劣化度の時間変化を示す劣化曲線を設定し、
   前記劣化曲線を用いて、前記第１時点よりも後の第２時点における前記二次電池の第２劣化度を推定し、
   前記第１時点から前記第２時点まで前記二次電池の劣化度が初期値から前記第２劣化度へと線形に時間変化する劣化直線を設定し、
   前記第１時点以降の経過時間に対応する前記二次電池の劣化度を前記劣化直線を用いて取得し、前記劣化情報を設定する、劣化情報出力装置。
2. 電動車両の動力源として搭載された二次電池の使用履歴データを蓄積するステップと、
   前記使用履歴データを用いて、前記電動車両の使用開始から予め定められた期間が経過した第１時点における前記二次電池の第１劣化度を推定するステップと、
   推定された前記第１劣化度を用いて、前記使用開始からの前記二次電池の劣化度の時間変化を示す劣化曲線を設定するステップと、
   前記劣化曲線を用いて、前記第１時点よりも後の第２時点における前記二次電池の第２劣化度を推定するステップと、
   前記第１時点から前記第２時点まで前記二次電池の劣化度が初期値から前記第２劣化度へと線形に時間変化する劣化直線を設定するステップと、
   前記第１時点以降の経過時間に対応する前記二次電池の劣化度を前記劣化直線を用いて取得し、前記二次電池の劣化度に関する劣化情報を設定するステップと、
   前記劣化情報を出力するステップと含む、劣化情報出力方法。

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