JP2020065423A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】二次電池の劣化状態が所定よりも小さくなるまで、EV走行可能距離の表示値の低下が抑制された車両に関する表示装置において、EV走行可能距離と、容量維持率とに関して、ユーザが違和感を覚えることを抑制する。【解決手段】表示装置は、二次電池の劣化状態に対応する指標を表示する表示部80と、前記表示部80の駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、所定条件が成立するまでにおいて、EV走行可能な走行距離の表示値が時間の経過によって減少する減少量は、前記所定条件が成立した後において、EV走行可能な走行距離の表示値が時間の経過によって表示値が減少する減少量よりも小さい。【選択図】図1

Description

本開示は、表示装置に関する。
ハイブリッド車および電気自動車等の車両には、モータの駆動源として二次電池が搭載されている。二次電池は、時間の経過とともに劣化し、二次電池の内部抵抗が増加したり二次電池の満充電容量が減少したりすることが知られている。そのため、二次電池の劣化状態を推定するための様々な技術が提案されている。
特開2015−139346号公報
そして、二次電池は、製造されてから初期状態において急激に劣化が進行することが知られている。そのため、二次電池の劣化状態に応じて、EV走行可能距離を順次短くなるようにすると、車両のユーザとしては、購入当初からEV走行可能距離が急激に減少していくことに違和感を生じやすい。
そこで、車両の製造時から時間が経過しても、二次電池の劣化状態を示す容量維持率が所定値よりも小さくなるまで、EV走行可能距離が減少しないようにすると共に、EV走行可能距離の表示値が減少しないようにすることが考えられる。具体的には、当該車両は、容量維持率が所定値になるまでは、容量維持率が小さくなるにつれて、EV走行を許容する稼働SOC域を順次広げていく。そして、車両は、容量維持率が所定値以上となると、稼働SOCの上限値および下限値を固定する。
このような車両においては、車両の製造時から容量維持率が所定値になるまでは、たとえば、満充電時におけるEV走行可能距離は減少せず、そして、容量維持率が所定値となるような期間が経過した後、満充電時におけるEV走行可能距離が減少し始める。
ここで、上記のような車両において、二次電池の劣化状態を取得して、表示部に二次電池の容量維持率を示す指標をそのまま表示したとする。この際、二次電池の容量維持率が所定値よりも大きいときには、満充電時のEV走行可能距離は低下しない一方で、容量維持率を示す指標が低下することに違和感を覚えるおそれがある。
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、二次電池の劣化状態が所定よりも小さくなるまで、EV走行可能距離の表示値の低下が抑制された車両に関する表示装置において、EV走行可能距離と、容量維持率とに関して、ユーザが違和感を覚えることを抑制することである。
本開示に係る表示送電は、二次電池の劣化状態に対応する指標を表示する表示部と、前記表示部の駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、所定条件が成立するまでにおいて、EV走行可能な走行距離の表示値が時間の経過によって減少する減少量は、前記所定条件が成立した後において、EV走行可能な走行距離の表示値が時間の経過によって表示値が減少する減少量よりも小さい。
上記の表示装置においては、二次電池の劣化状態を示す指標と、EV走行可能距離とは、いずれも、所定条件が成立するまで変化量は、小さく、所定条件が成立すると、変化量は、大きくなる。このように、二次電池の劣化状態を示す指標の挙動と、EV走行可能距離の挙動が連動しており、ユーザが違和感を覚えることを抑制することができる。
本開示に係る表示装置によれば、EV走行可能距離と、容量維持率とに関して、ユーザが違和感を覚えることを抑制することができる。
実施の形態1に係る車両を含むシステムの全体構成を概略的に示す図である。 インパネ80の表示態様の一例を示す図である。 バッテリ60の容量維持率Qの時間変化の一例を説明するための図である。 (100−容量維持率Q)%と、稼働SOCとの関係を示すグラフである。 アイコン81の表示値と、(100−容量維持率Q)との関係を示すグラフである。 アイコン81の表示値と、経過時間との関係を示すグラフである。 EV走行可能距離およびアイコン81の表示値を設定する制御フローを示すフロー図である。
図1から図7を用いて、本実施の形態に係る車両について説明する。図1から図7に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図1は、実施の形態に係る車両を含むシステムの全体構成を概略的に示す図である。図1を参照して、車両1は、充電ケーブル2により充電器3(車両外部の負荷であってもよい)に電気的に接続することが可能に構成されているとともに、外部のサーバ4やサービスツール5との通信が可能に構成されている。サーバ4は、車両1から各種情報を受信したり、受信した情報に基づいて演算し、演算した結果を車両1に送信したりする。サービスツール5は、通信部90を通して、各種情報を取得して、表示部6にEV走行可能距離の表示値やバッテリ60の劣化状態に対応する表示値を表示する。
車両1は、モータジェネレータ11と、駆動輪32と、電力制御装置(PCU:Power Control Unit)40と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)51と、充電リレー52と、バッテリ60と、監視ユニット61と、電力変換装置71と、インレット72と、インパネ(インストルメントパネル)80と、通信部90と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)100とを備える。
モータジェネレータ11は、たとえば永久磁石がロータ(図示せず)に埋設された三相交流回転電機である。バッテリ60からの電力を用いて駆動軸を回転させる。また、モータジェネレータ11は回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ11によって発電された交流電力は、PCU40により直流電力に変換されてバッテリ60に充電される。
PCU40は、ECU100からの制御信号に応じて、バッテリ60に蓄えられた直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ11に供給する。また、PCU40は、モータジェネレータ11が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ60に供給する。
SMR51は、PCU40とバッテリ60とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。SMR51は、ECU100からの制御信号に応じて、PCU40とバッテリ60との間での電力の供給と遮断とを切り替える。
充電リレー52は、バッテリ60と電力変換装置71とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。充電リレー52は、ECU100からの制御信号に応じて、バッテリ60と電力変換装置71との間での電力の供給と遮断とを切り替える。
バッテリ60は、充放電が可能に構成された直流電源である。バッテリ60としては、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素電池などの二次電池を用いることができる。バッテリ60は、車両1の駆動力を発生させるための電力をPCU40に供給する。また、バッテリ60は、モータジェネレータ11が発電した電力を蓄える。
監視ユニット61は、バッテリ60の状態を監視する。具体的には、監視ユニット61は、バッテリ60の電圧VBを検出する電圧センサと、バッテリ60に入出力される電流IBを検出する電流センサと、バッテリ60の温度TBを検出する温度センサ(いずれも図示せず)とを含む。各センサは、その検出結果を示す信号をECU100に出力する。
電力変換装置71は、たとえばAC/DCコンバータ(図示せず)を含んで構成され、充電器3から充電ケーブル2およびインレット72を介して供給される交流電力を直流電力に変換して充電リレー52に出力する。
インパネ80は、メーター類が設置された表示装置(計器盤)であり、ECU100の制御に従って車両1の各種状態をユーザに通知する。
通信部90は、サーバ4との有線または無線での双方向通信が可能に構成されている。
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)と、メモリと、入出力ポート(いずれも図示せず)とを含んで構成される。ECU100は、各センサからの信号の入力ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて制御信号を出力するとともに、車両1が所望の状態となるように各機器を制御する。本実施の形態においてECU100により実行される主要な制御として、バッテリ60の劣化状態をインパネ80に表示させる処理が挙げられるが、詳細については後述する。
以上のように構成された車両1において、バッテリ60の満充電容量が減少すると、車両1が走行可能な距離(EV走行距離)が低下する。
図2は、インパネ80の表示態様の一例を示す図である。図2に示すように、インパネ80には、車両1の時速(100km/hを例示する)が表示される。それに加えて、インパネ80は、右の最上部に示すように、バッテリ60の容量維持率に応じた数のアイコン(メータ)81と、バッテリ60の充電状態を示すアイコン82と、EV走行可能距離を示す数値83とを表示するように構成されている。図2に示す例では、バッテリ60が劣化していない状態でのアイコン数は10個であり、バッテリ60の劣化が進行するに従ってアイコン数が減少していく。すなわち、アイコンの数は、バッテリ60の劣化状態を示す指標である。
アイコン82は、バッテリ60の充電状態を示す。たとえば、ECU100は、後述する上限許容SOCを100%とし、下限許容SOCを0%としたときにおいて、現在のSOCを百分率で示した値である。数値83は、現在のSOCでEV走行することができる距離を示した値である。
図3は、バッテリ60の容量維持率Qの時間変化の一例を説明するための図である。図3において、横軸は、車両1の製造時(t0で示す)からの経過時間を表す。ただし、横軸を車両1の走行距離に読み替えてもよい。縦軸は、バッテリ60の容量維持率Qを表す。なお、バッテリ60の劣化状態は、容量維持率Qが大きい程、バッテリ60の劣化状態はよく、容量維持率Qが小さい程、劣化状態は悪くなる。
なお、EV走行可能距離とは、バッテリ60からの電力のみでモータジェネレータ11を駆動させた際に車両1が走行することができる距離である。なお、車両1がプラグインハイブリッド車両の場合には、エンジンからの駆動力を用いずに、バッテリからの電力のみでモータジェネレータを駆動させた際に車両1が走行することができる距離である。
バッテリ60の容量維持率Qは、公知の手法により算出することができる。より具体的には、バッテリ60のSOCが2回推定されるとともに、その2回のSOC推定の間にバッテリ60に充放電された電力量ΔAhが電流センサを用いた電流積算により測定される。この場合において、ECU100は、2回のSOC推定処理の推定結果であるS1,S2と充放電電力量ΔAhとを用いて、バッテリ60の満充電容量Cを下記式(1)に従って算出することができる。
C=ΔAh/(S1−S2)×100 ・・・(1)
バッテリ60の容量維持率Qは、上記式(1)に従って算出された満充電容量Cをバッテリ60の満充電容量の初期値(たとえば、走行距離Dが基準距離Dbに達した時点での値)C0により除算することにより算出される(下記式(2)参照)。
Q=C/C0×100 ・・・(2)
図3に示すように、バッテリでは、一般に、その製造直後における劣化の進行度合いが最も大きい。仮に、容量維持率Qに基づいて、EV走行可能距離を算出するようにすると、EV走行可能距離は、車両の納品から直ぐに、著しく低下する。例えば、満充電時に、ユーザが乗車することを繰り返すと、前回の満充電時のEV走行可能距離と、今回の満充電時のEV走行可能距離との差が大きく、著しく満充電時のEV走行可能距離が低下したことに気づきやすい。その結果、ユーザは、車両1を新車として購入したにもかかわらず、直ぐにEV走行可能距離が著しく低下することから、バッテリ60が不良品ではないかなどの違和感を与えるおそれがある。
そこで、本実施の形態に係る車両1においては、容量維持率Qが所定値Qthとなるまでは、たとえば、満充電時のEV走行可能距離が一定となるように制御しており、容量維持率Qが所定値Qth以下となると、容量維持率Qに基づいて、満充電時のEV走行可能距離を算出するように制御している。
なお、所定値Qthは、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になった時の容量維持率Qである。
これにより、車両1の製造時から時間が経過しても、容量維持率Qが所定値Qthとなるまでにおいて、時間の経過によって減少するEV走行可能距離の減少量を小さくしており、ユーザが違和感を生じることを抑制している。
容量維持率Qが所定値Qthとなるまでにおいて、時間の経過と共に、図2に示すアイコン81の数が減る変化量は、容量維持率Qが所定値Qthとなった後において、時間の経過と共にアイコン81の数が減る変化量よりも小さい。すなわち、容量維持率Qが所定値Qthとなるまで車両1が走行するまでは、アイコン81の数は減少し難い。
このため、たとえば、容量維持率Qが所定値Qthとなるまでにおいて、ユーザが充電を行い満充電状態の車両1に乗車することを繰り返した際に、満充電時のEV走行可能距離の低下量が小さいため、ユーザは、バッテリ60の劣化状態は進行していないとのイメージを抱く。そして、アイコン81の減少量が小さいことから、アイコン81の表示からもバッテリ60の劣化は進行していないとのイメージを抱きやすい。このように、アイコン81からユーザがバッテリ60の劣化状態に受ける印象と、EV走行可能距離からバッテリ60の劣化状態に受ける印象とに差が生じることが抑制されている。
次に、EV走行可能距離の算出方法について説明する。
図4は、(100−容量維持率Q)%と、稼働SOCとの関係を示すグラフである。ECU100には、図4に示すような(100−容量維持率Q)%と、稼働SOCとの関係を示すデータが格納されている。このグラフにおいて、横軸は、(100−容量維持率Q)%を示し、縦軸は、バッテリ60のSOCを示す。
なお、経年劣化によってバッテリ60が劣化して、容量維持率Qが小さくなると、(100−容量維持率Q)は、大きくなる。
グラフの実線は、上限許容SOCを示し、破線は、下限許容SOCを示す。そして、稼働SOC20は、上限許容SOCおよび下限許容SOCの間の間を示す。上限許容SOCは、たとえば、充電した際に、ECU100がバッテリ60が満充電であると判断するときのSOCである。そして、ECU100は、稼働SOC20内において、車両1がEV走行することを許容する。
ここで、(100−容量維持率Q)%が小さいときは、容量維持率Qが100%または100%に近い状態を示し、バッテリ60の劣化状態は進行していないことを示す。(100−容量維持率Q)%が大きいときには、容量維持率Qが小さく、バッテリ60の劣化状態が進行していることを示す。
(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)よりも小さいときには、上限許容SOCは、(100−容量維持率Q)が大きくなるにつれて、大きくなるように設定されている。(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)以上となると、上限許容SOCは、一定値となるように設定されている。
(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)よりも小さいときには、下限許容SOCは、(100−容量維持率Q)が大きくなるにつれて、小さくなるように設定されている。(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)以上となると、下限許容SOCは、一定値となるように設定されている。
このため、稼働SOC20は、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)よりも小さいときには、(100−容量維持率Q)が大きくなるにつれて、大きくなる。そして、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)以上となると、稼働SOC20は、一定値となる。
ECU100は、EV走行可能距離を算出する場合には、まず、現在の容量維持率Qを取得と、現在のSOCとを取得する。
ECU100は、現在の容量維持率Qと、図4に示すデータとから下限許容SOCを導き出す。そして、現在のSOCと、下限許容SOCとの差と、容量維持率Qとから現時点でのEV走行可能距離を算出する。具体的には、現在のSOCと、下限許容SOCとの差からバッテリ60が劣化していない場合における仮想のEV走行可能距離を算出し、この仮算出した仮想のEV走行可能距離に容量維持率Qを乗してEV走行可能距離を算出する。ECU100は、算出されたEV走行可能距離を図2に示す数値83に表示する。
上記のようにしてEV走行可能距離を設定することで、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)よりも小さいときにおいて、容量維持率Qが小さくなったとしても(バッテリ60の劣化状態が悪化したとしても)、稼働SOC20が大きくなるので、満充電状態におけるEV走行可能距離は一定に維持される。すなわち、車両1が納車されてから時間が経過したとしても、満充電状態におけるEV走行可能距離が小さくなることが抑制されている。これに伴い、車両1が納車されてから時間が経過したとしても、インパネなどに表示されるEV走行可能距離の表示値も小さくなることが抑制されている。
そして、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)以上のときには、容量維持率Qが大きくなると、稼働SOC20は一定であるため、満充電状態におけるEV走行可能距離は、小さくなる。
このため、たとえば、納車されてから所定期間が経過して、バッテリ60の劣化がある程度進行すると、満充電状態におけるEV走行可能距離は、時間の経過と共に小さくなる。
このように、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になるまでにおいて、満充電状態におけるEV走行可能距離が時間の経過と共に減少する減少量は、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になった後において、満充電状態におけるEV走行可能距離が時間の経過と共に減少する減少量よりも、小さい。
次に、アイコン81の表示値の設定方法について説明する。
図5は、アイコン81の表示値と、(100−容量維持率Q)との関係を示すグラフである。このグラフの縦軸は、アイコン81の表示値を示し、横軸は、(100−容量維持率Q)を示す。なお、アイコン81の表示値とは、本実施の形態においては、図2に示すアイコン81の数である。ECU100には、図5に示すグラフに対応するデータが格納されている。
(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)よりも小さいときにおいて、(100−容量維持率Q)が大きくなるにつれて、アイコン81の表示値が小さくなる減少量は、小さい。
(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)以上であるときにおいて、(100−容量維持率Q)が大きくなるにつれて、アイコン81の表示値が小さくなる減少量は、大きい。
すなわち、(100−容量維持率Q)が大きくなるにつれて、アイコン81の表示値が小さくなる減少量は、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)よりも小さいときの方が、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)以上であるときよりも小さい。
ここで、(100−容量維持率Q)が(100−所定値Qth)となるタイミングは、バッテリ60が製造されて所定期間経過したタイミングである。そこで、図5に示すアイコン81の表示値の変化を経過時間との関係において説明する。
図6は、アイコン81の表示値と、経過時間との関係を示すグラフである。経過時間は、バッテリ60が製造されてから経過した経過時間である。
横軸に示す「所定時間Th」は、容量維持率Qが所定値Qthになった時を意味する。すなわち、経過時間が所定時間Thとなるとは、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態となったことを意味する。
図6に示されるように、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になるまでにおいて、アイコン81の表示値が時間の経過と共に減少する減少量は、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になった後において、アイコン81の表示値が時間の経過によって変化する変化量よりも、小さい。
上記のように、EV走行可能距離の減少量およびアイコン81の表示値の減少量のいずれにおいても、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になるまでの方が、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になった後よりも小さい。
すなわち、本実施の形態に係る車両1においては、納車されてから時間が経過したとしても、満充電状態におけるEV走行可能距離およびインパネ80の数値83が低下することが抑制されており、さらに、バッテリ60の劣化状態を指標するアイコン81の表示値の低下も抑制されている。そして、バッテリ60の劣化状態が予め決められた劣化状態になると、インパネ80の数値83およびアイコン81の表示値は、いずれも低下し始める。したがって、車両1においては、EV走行可能距離およびアイコン81の変化態様が連動しており、EV走行可能距離を示す数値83およびアイコン81の表示値にユーザが違和感を生じることを抑制することができる。
次に、車両1のECU100における制御フローについて説明する。
図7は、EV走行可能距離およびアイコン81の表示値を設定する制御フローを示すフロー図である。
ECU100は、現状のバッテリ60のSOCを取得する(Step10)。バッテリ60のSOCの算出方法としては、各種の手法を採用することができ、たとえば、バッテリ60に入出力される電流量から算出するようにしてもよい。
また、監視ユニット61は、バッテリ60に入出力される電流IBと、バッテリ60の温度TBとを検出しており、電流IBおよび温度TBに関する情報をサーバ4に送信して、サーバ4で算出したSOCを取得するようにしてもよい。
ECU100は、容量維持率Qを取得する(Step20)。容量維持率Qは、上記の式(1)および式(2)から算出することができる。
なお、ECU100が容量維持率Qを取得する方法としては、電流IBおよび温度TBに関する情報をサーバ4に送信して、サーバ4で算出した容量維持率Qを受信するようにしてもよい。
次に、ECU100は、EV走行可能距離を取得する(Step30)。ECU100には、図4に示すグラフに対応するデータが格納されており、このデータと、上記のStep20で取得した容量維持率Qとから、現状のSOCにおいて、EV走行可能な距離を算出する。なお、サーバ4に図4に示すデータを格納しておき、通信部90を通してサーバ4からEV走行可能距離を取得するようにしてもよい。
ECU100は、EV走行可能距離を表示する(Step40)。具体的には、上記Step30において取得したEV走行可能距離を数値83として表示する。
ECU100は、アイコン81の表示値を取得する(Step50)。具体的には、ECU100は、上記Step20において取得した容量維持率Qと、図5に示すグラフに対応するデータとに基づいて、アイコン81の表示値を算出する。なお、サーバ4に図5に示すグラフに対応するデータを格納しておき、サーバ4からアイコン81の表示値を取得するようにしてもよい。
ECU100は、アイコン81の表示値を表示する(Step60)。具体的には、ECU100は、Step60にて設定した表示値となるように、インパネ80を制御する。
なお、上記の実施の形態においては、バッテリ60の劣化状態を示す指標として、アイコン81を採用した例について説明したが、アイコン81に替えて、数値を表示するようにしてもよい。上記の実施の形態においては、インパネ80に表示されるEV走行可能距離を示す数値83と、バッテリ60の劣化状態の指標であるアイコン81とに関して説明したが、サービスツール5に設けられた表示部6にもて適用することができる。
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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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 充電ケーブル、3 充電器、4 サーバ、11 モータジェネレータ、32 駆動輪、52 充電リレー、60 バッテリ、61 監視ユニット、71 電力変換装置、72 インレット、80 インパネ、81,82 アイコン。

Claims (3)

  1. 二次電池の劣化状態に対応する指標を表示する表示部と、
    前記表示部の駆動を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、所定条件が成立するまでにおいて、EV走行可能な走行距離の表示値が時間の経過によって減少する減少量は、前記所定条件が成立した後において、EV走行可能な走行距離の表示値が時間の経過によって表示値が減少する減少量よりも小さく、
    前記所定条件が成立するまでにおいて前記指標が時間の経過によって変化する変化量は、前記所定条件が成立した後において前記指標が時間の経過によって変化する変化量よりも小さい、表示装置。
  2. 前記所定条件とは、前記二次電池の劣化状態が予め決められた劣化状態になることである、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記二次電池の劣化状態は、前記二次電池の容量維持率から設定される、請求項1または請求項2に記載の表示装置。
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