JP2020140872A

JP2020140872A - 容量検出装置、容量検出方法、及び、プログラム

Info

Publication number: JP2020140872A
Application number: JP2019035941A
Authority: JP
Inventors: 一義小関; Kazuyoshi Koseki
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-03

Abstract

【課題】残留容量の低下した電池セルの適切な交換時期を判別できず、不必要な電池セルの交換や劣化した電池セルの継続使用が生じ、問題となっていた。【解決手段】電池セルの残留容量を検出し、最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルであって、所定回数に渡って所定容量以下の残留容量と特定された電池セルの存在をユーザに通知する。これにより、ユーザが電池セルの劣化に起因する残留容量の低下を把握し、電池セルの適切な交換時期を判別することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、電池セルの残留容量を検出する技術に関する。

従来より、電気自動車等に搭載された電池セルの残留容量を検出する技術が知られている。このような技術により、ユーザは、どの電池セルの残留容量が低下したのかを把握することができる（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−５０２５８号公報

しかし、提案された技術では、電池セルの残留容量の低下を把握できても、かかる電池セルを交換すべきか否かまでは判別できなかった。すなわち、電池セルの残留容量は外気温の影響を受けやすく、電池セルが劣化していなくとも残留容量が一時的に低下する場合があるからである。

このように、ユーザは、残留容量の低下した電池セルの適切な交換時期を判別できず、不必要な電池セルの交換や劣化した電池セルの継続使用が生じ、問題となっていた。

本発明は、上記課題に鑑み、ユーザが電池セルの劣化に起因する残留容量の低下を把握し、電池セルの適切な交換時期を判別することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、電池セルの残留容量を検出する容量検出装置であって、複数の前記電池セルの各々の残留容量を検出する検出部と、前記残留容量のうち最大の残留容量を特定する容量特定部と、前記最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定するセル特定部と、前記小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する交換特定部と、前記交換対象セルの存在を通知する通知部と、を備える。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の容量検出装置において、前記複数の電池セルは車両に搭載され、前記検出部は、前記車両の起動時に、前記複数の電池セルの各々の前記残留容量を検出する。

また、請求項３の発明は、電池セルの残留容量を検出する容量検出方法であって、（ａ）複数の前記電池セルの各々の残留容量を検出する工程と、（ｂ）前記残留容量のうち最大の残留容量を特定する工程と、（ｃ）前記最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定する工程と、（ｄ）前記小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する工程と、（ｅ）前記交換対象セルの存在を通知する工程と、を備える。

また、請求項４の発明は、請求項３に記載の容量検出方法において、前記複数の電池セルは車両に搭載され、前記工程（ａ）は、前記車両の起動時に、前記複数の電池セルの各々の前記残留容量を検出する。

また、請求項５の発明は、コンピュータによって実行可能なプログラムであって、前記コンピュータに、（ａ）複数の前記電池セルの各々の残留容量を検出する工程と、（ｂ）前記残留容量のうち最大の残留容量を特定する工程と、（ｃ）前記最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定する工程と、（ｄ）前記小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する工程と、（ｅ）前記交換対象セルの存在を通知する工程と、を実行させる。

請求項１ないし５の発明によれば、ユーザが電池セルの劣化に起因する残留容量の低下を把握し、電池セルの適切な交換時期を判別することができる。

また、特に請求項２及び４の発明によれば、ユーザが車両に搭載された電池セルの劣化に起因する残留容量の低下を把握し、電池セルの適切な交換時期を判別することができる。

図１は、容量検出装置の構成を示すブロック図である。図２は、特定回数データの例を示す図である。図３は、ディスプレイへの通知の例を示す図である。図４は、容量検出装置の処理工程を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

＜１．構成＞
図１は、容量検出システム１００に備わる容量検出装置１のブロック図である。

容量検出システム１００は、車両ＶＥと容量検出装置１とを含み、車両ＶＥに備わる電池セルの残留容量を検出するシステムである。

車両ＶＥは、ユーザが乗車する二次電池式電気自動車（Electric vehicle；EV）である。車両ＶＥは、二次電池である電池セルの発生する電気をエネルギー源とし、電動機（モーター）を動力源として走行する。

容量検出装置１は、車両等に搭載して利用される電子制御装置（Electronic Controlled Unit）である。容量検出装置１は、車両に備わる電池セルの残留容量を検出する。容量検出装置１は、制御部１１と記憶部１２を備える。また、容量検出装置１は、車両ＶＥに備わる電池パック２、ディスプレイ３、及びＩＧスイッチ４と接続される。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭを備えたマイクロコンピュータである。制御部１１は、容量検出装置１が備える他の構成と接続され、装置全体を制御する。制御部１１の備える各機能は後述する。

記憶部１２は、データを記憶するメモリである。例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable Programmable Read-Only memory）や、フラッシュメモリ、磁気ディスクを備えたハードディスクドライブ等の不揮発性の記憶媒体である。また、記憶部１２は、特定回数データ１２ａ及びプログラム１２ｂを記憶している。

特定回数データ１２ａは、車両ＶＥに搭載された電池セルのうち、残留容量が小容量であると特定された回数を含むデータである。

図２は、特定回数データ１２ａの例である。特定回数データ１２ａは、Ｎ列のレコードＬを備える。なお、Ｎは整数であり、車両ＶＥが備える電池セルの数に相当する。レコードＬは、セル番号ＳＮと特定回数ＴＫの各データを備える。

セル番号ＳＮは、車両ＶＥが備える電池セルを特定する番号を示すデータである。特定回数ＴＫは、車両ＶＥが備える電池セル最大容量セルに対して残留容量が所定容量以下の電池セルであると特定された回数を示すデータである。

再度図１を参照し、本発明の実施の形態について続けて説明する。プログラム１２ｂは、制御部１１により読み出され、制御部１１が容量検出装置１を制御するために実行されるファームウェアである。

電池パック２は、複数の電池セル２ａ〜２ｎを備えた電池セル群である。電池セル２ａは、充電することで繰り返し電力を発生する二次電池（バッテリ）である。電池セル２ａは、例えば、リチウムイオン電池である。

ディスプレイ３は、画像を表示する表示装置である。例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイである。

ＩＧスイッチ４は、車両ＶＥの車載装置（図示せず）に電源を入力するイグニッションスイッチである。ユーザによりＩＧスイッチ４がオンとされると、ＩＧスイッチ４はＩＧ信号を発生する。

次に、前述の制御部１１が備える各機能を説明する。制御部１１は、検出部１１ａ、容量特定部１１ｂ、セル特定部１１ｃ、交換特定部１１ｄ、及び通知部１１ｅを備える。

検出部１１ａは、電池セル２ａ〜２ｎの残留容量を検出する。電池セル２ａ〜２ｎの残留容量とは、電池セル２ａ〜２ｎの充電量（State Of Charge）である。電池セル２ａ〜２ｎの充電量は、満充電に対する割合、例えば「６０％」と示される値である。

容量特定部１１ｂは、検出部１１ａが検出した電池セル２ａ〜２ｎの残留容量のうち最大の残留容量を特定する。例えば、「８０％」である。

セル特定部１１ｃは、容量特定部１１ｂが特定した最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定する。

なお、最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量とは、最大の残留容量から所定容量以下の残留容量である。例えば、最大の残留容量が「８０％」であり所定容量が「３０％」であった場合、最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量は、「５０％」以下の残留容量である。

また、最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量とは、最大の残留容量に対する所定割合以下の残留容量でもよい。例えば、最大の残留容量が「８０％」であり所定割合が「５０％」であった場合、最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量は、「４０％」以下の残留容量である。

セル特定部１１ｃは、小容量セルを特定すると、記憶部１２に記憶されている特定回数データ１２ａのうち、小容量セルのセル番号ＳＮに該当する特定回数ＴＫを「１」だけ増加させる。

交換特定部１１ｄは、記憶部１２に記憶されている特定回数データ１２ａを参照し、小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する。すなわち、交換特定部１１ｄは、特定回数データ１２ａの特定回数ＴＫが所定回数に達した電池セルを交換対象セルとして特定する。

なお、所定回数は、例えば５回である。ただし、電池セルが残留容量の低下に起因して劣化したと判断できる回数であればよい。

また、所定回数は、連続して小容量セルと特定された回数が好ましい。連続して小容量セルと特定された場合、劣化した可能性が高いからである。ただし、必ずしも所定回数は連続していなくともよい。また、所定回数は一定期間内の回数でもよい。これにより、誤検出によって特定された回数の蓄積を防止できる。

通知部１１ｅは、交換特定部１１ｄに特定された交換対象セルの存在をユーザに通知する。すなわち、通知部１１ｅは、電池セルの劣化に起因して残留容量の低下した電池セルの発生をユーザに通知する。

図３は、通知部１１ｅが電池セルの劣化した旨と当該電池セルの交換を促すコメントＣＭをディスプレイ３に表示してユーザに通知する例である。コメントＣＭは、例えば、「劣化した電池セルが検出されました。以下の電池セルを交換してください。セル番号：３」である。

ユーザは、ディスプレイ３に表示されたこのようなコメントＣＭを参照することで、劣化した電池セルが発生したことを把握することができる。また、車両ＶＥに搭載された複数の電池セルのうちどの電池セルを交換すべきか特定することで、ユーザは交換すべき電池セルを直ちに判別できる。

なお、通知部１１ｅは、ディスプレイ３にコメントＣＭを表示する代わりに、車両ＶＥ内に設置された特定のウォーニングランプを点灯させてもよい。この場合、点灯回数や点灯色で劣化した電池セルを特定してもよい。

また、通知部１１ｅは、容量検出装置１に接続してデータを読み出すツールに対し、電池セルの残留容量の低下に起因する電池セルの劣化を示すデータを出力してもよい。このようなツールは、カーディーラーや整備工場に配備されたデータ読み出しツールを利用できる。

これにより、ユーザは、電池セルの劣化に起因する残留容量の低下を把握し、電池セルの適切な交換時期を判別することができる。

また、ユーザは、車両に搭載された電池セルの劣化に起因する残留容量の低下を把握し、電池セルの適切な交換時期を判別することができる。

＜２．工程＞
次に、容量検出装置１の処理工程を説明する。図４は、容量検出装置１の処理工程を示すフローチャートである。本処理は、所定周期で繰り返し実行される。

まず、検出部１１ａが、車両ＶＥが起動したか否か判断する（ステップＳ０１）。検出部１１ａは、ＩＧスイッチ４がオンとなった場合にＩＧスイッチ４から出力されるＩＧ信号を受信することで、車両ＶＥが起動したか否か判断することができる。

検出部１１ａが車両ＶＥは起動していないと判断すると（ステップＳ０１でＮｏ）、処理は終了する。電池セルの残留容量の検出は、車両ＶＥの起動毎に行うことが好ましいからである。車両の停止後、一定時間以上経過した後で電池セルの残留容量を検出することで、電池セルの充電量を保存する能力を判別しやすいからである。

一方、検出部１１ａは、車両ＶＥが起動したと判断すると（ステップＳ０１でＹｅｓ）、電池セル２ａ〜２ｎの残留容量を順次検出する（ステップＳ０２）。

検出部１１ａは、電池セル２ａ〜２ｎの全ての残留容量を検出するまで、繰り返し電池セルの残留容量を検出する（ステップＳ０３でＮｏ）。

検出部１１ａが電池セル２ａ〜２ｎの全ての残留容量を検出すると（ステップＳ０３でＹｅｓ）、容量特定部１１ｂは、電池セル２ａ〜２ｎのうち最大の残留容量を特定する（ステップＳ０４）。

容量特定部１１ｂが最大の残留容量を特定すると、セル特定部１１ｃは、特定された最大の残留容量から所定容量以下となる残留容量を備えた電池セルを小容量セルとして特定する（ステップＳ０５）。

セル特定部１１ｃは、記憶部１２に記憶されている特定回数データ１２ａのうち、小容量セルのセル番号ＳＮに該当する特定回数ＴＫを「１」だけ増加させて記憶部１２に記憶させる（ステップＳ０６）。

交換特定部１１ｄは、特定回数データ１２ａの特定回数ＴＫが所定回数に達したか否か判断する（ステップＳ０７）。

交換特定部１１ｄが特定回数ＴＫは所定回数に達していないと判断すると（ステップＳ０７でＮｏ）、処理は終了する。特定回数ＴＫは所定回数に達していないので、劣化して交換すべき電池セルはないと判断できるからである。

一方、交換特定部１１ｄが特定回数ＴＫは所定回数に達したと判断すると（ステップＳ０７でＹｅｓ）、通知部１１ｅは、交換特定部１１ｄに特定された交換対象セルの存在をディスプレイ３に表示してユーザに通知する（ステップＳ０８）。

通知部１１ｅが交換対象セルの存在をユーザに通知すると、処理は終了する。

また、劣化した電池セルを特定できるため、当該電池セルのみを交換できる。

また、劣化した電池セルのみを交換できるため、交換費用を低減できる。

また、劣化した電池セルのみを交換できるため、劣化していない電池セルを含む電池パック全体の交換を防止できる。

また、劣化した電池セルの使用を防止できるため、電池パックの充電時間を短縮でき、車両ＶＥの航続距離の低下を防止できる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は上記実施の形態に限定されることはない。様々な変形が可能である。以下、変形例を説明する。なお、上記及び以下の実施の形態は、適宜組み合わせ可能である。
上記実施の形態では、最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルを特定したが、残留容量を検出した際に予め設定した大、中、小のランクに従って各電池セルの残留容量にランクを付与し、検出した回数と付与したランクを不揮発性メモリに記憶し、所定回数連続して最低ランクとなった電池セルを交換すべき電池セルと特定してもよい。
また、上記実施の形態では、容量検出装置１は車両ＶＥに搭載されると説明した。しかし、車両ＶＥでなくともよい。電動オートバイや電気鉄道等の移動体であってもよい。また、ラジオコントロールカーや模型飛行機であってもよい。また、移動体のほか屋外や屋内に固定的に設置されて内部に二次電池を備えて作動する装置でもよい。要するに、電池セル２ａを搭載して電気的に動作する装置であればよい。

また、上記実施の形態では、車両ＶＥは二次電池式電気自動車であるとしたが、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、燃料電池車、内燃機関式自動車でもよい。要するに、二次電池である電池セル２ａを備えた自動車であればよい。

また、上記実施の形態では、電池セル２ａはリチウムイオン電池であるとしたが、ニッケル水素電池でもよい。

また、上記実施の形態では、各機能はプログラムに従ったソフトウェアとして実現されると説明した。しかし、ソフトウェアでなくともよい。電気的なハードウェア回路として実現されてもよい。

１容量検出装置
２電池パック
３ディスプレイ
４ＩＧスイッチ
１１制御部
１２記憶部
１００容量検出システム
ＶＥ車両

Claims

電池セルの残留容量を検出する容量検出装置であって、
複数の前記電池セルの各々の残留容量を検出する検出部と、
前記残留容量のうち最大の残留容量を特定する容量特定部と、
前記最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定するセル特定部と、
前記小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する交換特定部と、
前記交換対象セルの存在を通知する通知部と、
を備えることを特徴とする容量検出装置。
請求項１に記載の容量検出装置において、
前記複数の電池セルは車両に搭載され、
前記検出部は、前記車両の起動時に、前記複数の電池セルの各々の前記残留容量を検出することを特徴とする容量検出装置。
電池セルの残留容量を検出する容量検出方法であって、
（ａ）複数の前記電池セルの各々の残留容量を検出する工程と、
（ｂ）前記残留容量のうち最大の残留容量を特定する工程と、
（ｃ）前記最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定する工程と、
（ｄ）前記小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する工程と、
（ｅ）前記交換対象セルの存在を通知する工程と、
を備えることを特徴とする容量検出方法。
請求項３に記載の容量検出方法において、
前記複数の電池セルは車両に搭載され、
前記工程（ａ）は、前記車両の起動時に、前記複数の電池セルの各々の前記残留容量を検出することを特徴とする容量検出方法。
コンピュータによって実行可能なプログラムであって、
前記コンピュータに、
（ａ）複数の前記電池セルの各々の残留容量を検出する工程と、
（ｂ）前記残留容量のうち最大の残留容量を特定する工程と、
（ｃ）前記最大の残留容量に対して所定容量以下の残留容量を保持する電池セルである小容量セルを特定する工程と、
（ｄ）前記小容量セルであると所定回数に渡って特定された電池セルである交換対象セルを特定する工程と、
（ｅ）前記交換対象セルの存在を通知する工程と、
を実行させることを特徴とするプログラム。