JP6589792B2 - Battery replacement system - Google Patents
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Description
本発明は、車載の二次電池を中古二次電池に交換する際に用いられる電池交換システムに関する。 The present invention relates to a battery replacement system used when replacing an in-vehicle secondary battery with a used secondary battery.
近年、モータを駆動源とする電気自動車、モータとエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両などの電動車両が多く用いられている。これらの電動車両では、モータに電力を供給すると共に、モータを発電機として動作させた際の発電電力を充電する充放電可能な二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池である。電動車両に搭載される二次電池は、組電池の形で搭載されることが多い。組電池とは、例えば、複数の電池セルからなる電池モジュールを複数組み合わせて構成した電池である。以下、この組電池を、二次電池という。 In recent years, electric vehicles such as an electric vehicle using a motor as a drive source and a hybrid vehicle using a motor and an engine as a drive source are often used. These electric vehicles are equipped with a rechargeable secondary battery that supplies electric power to the motor and charges the generated electric power when the motor is operated as a generator. The secondary battery is, for example, a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. A secondary battery mounted on an electric vehicle is often mounted in the form of an assembled battery. The assembled battery is, for example, a battery configured by combining a plurality of battery modules including a plurality of battery cells. Hereinafter, this assembled battery is referred to as a secondary battery.
二次電池は、充放電を繰り返すことにより劣化し、劣化の度合いが大きくなると、電池交換が必要となる場合がある。また、二次電池が故障した際には、電池交換が必要である。二次電池(組電池)を新たな電池(組電池)に交換する際には、新品の二次電池に交換する選択肢の他、中古の二次電池(以下、中古二次電池と言う)に交換する選択肢がある。 A secondary battery deteriorates by repeated charging and discharging, and when the degree of deterioration increases, battery replacement may be required. In addition, when the secondary battery fails, the battery needs to be replaced. When replacing a secondary battery (assembled battery) with a new battery (assembled battery), in addition to the option of replacing it with a new secondary battery, it is used as a used secondary battery (hereinafter referred to as a used secondary battery). There is an option to exchange.
中古二次電池には、大きく分けて、リユース電池とリビルト電池とがある。リユース電池は、以前に別の電動車両において使用されていた二次電池である。リビルト電池は、例えば、複数の組電池から再利用可能な電池セルや電池モジュールを峻別し、これらを集めて新たな組電池としたものである。 Used secondary batteries are roughly classified into reuse batteries and rebuilt batteries. A reuse battery is a secondary battery previously used in another electric vehicle. A rebuilt battery is, for example, a battery cell or a battery module that can be reused from a plurality of assembled batteries, and these are collected to form a new assembled battery.
中古二次電池は、すでに使用され劣化が進んだ電池であるため、劣化の度合いが調べられ、交換後の電池として使用可能なものか否かが判断される。そして、使用可能と判断された中古二次電池だけが交換用の電池として販売される。 Since a used secondary battery is a battery that has been used and has been deteriorated, the degree of deterioration is examined to determine whether it can be used as a battery after replacement. Only used secondary batteries that are determined to be usable are sold as replacement batteries.
特許文献1には、二次電池(組電池)を構成する複数の電池モジュールの各々の開放電圧値と、内部抵抗値と、満充電容量値とを用いて、二次電池(組電池)の劣化の度合い(劣化状態)を判別する方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a secondary battery (assembled battery) using an open-circuit voltage value, an internal resistance value, and a full charge capacity value of each of a plurality of battery modules constituting the secondary battery (assembled battery). A method for determining the degree of deterioration (deterioration state) is disclosed.
ところで、従来から、二次電池を早期に劣化させてしまうユーザにおいてもある程度の使用期間が得られるように、劣化が進んでいない(劣化度合いが低い)中古二次電池だけが、交換用の電池として販売されている。二次電池を早期に劣化させてしまうユーザとは、例えば、二次電池を高温で使う頻度が多いユーザである。これは、二次電池は、高温で使う頻度が多いほど、劣化がより進むからである。 By the way, only used secondary batteries that have not deteriorated (the degree of deterioration is low) are replacement batteries so that a certain period of use can be obtained even for users who deteriorate the secondary batteries at an early stage. It is sold as. The user who deteriorates the secondary battery at an early stage is, for example, a user who frequently uses the secondary battery at a high temperature. This is because the secondary battery deteriorates more frequently as it is used at higher temperatures.
よって、交換用の電池として販売できる中古二次電池が少ない、すなわち、歩留まりが悪く、中古二次電池の価格上昇につながっている。リビルト電池の場合には、劣化度合いが低い電池セルや電池モジュールのみがリビルト電池に再利用されており、再利用されていない電池セルや電池モジュールが多くある。 Therefore, there are few used secondary batteries that can be sold as replacement batteries, that is, the yield is poor, leading to an increase in the price of used secondary batteries. In the case of a rebuilt battery, only battery cells and battery modules having a low degree of deterioration are reused for rebuilt batteries, and there are many battery cells and battery modules that are not reused.
そこで、本発明は、劣化が進んだ(劣化度合いが高い)中古二次電池であっても、交換用の電池として提供できるようにすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a used secondary battery that has been deteriorated (having a high degree of deterioration) as a replacement battery.
本発明の電池交換システムは、車両に搭載された二次電池を中古二次電池に交換する際に、交換後の前記中古二次電池の入出力制限値を前記車両に設定するための電池交換システムであって、交換後の前記中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクと、前記車両において取得された交換前の前記二次電池の電池温度の分布とに基づいて、前記入出力制限値のうち入出力制限を開始すべき温度である入出力制限開始温度を決定すると共に、前記電池ランクと、前記車両において取得された交換前の前記二次電池のSOCの分布とに基づいて、前記入出力制限値のうち入出力制限を開始すべきSOCである入出力制限開始SOCを決定する決定部と、前記入出力制限開始温度と、前記入出力制限開始SOCとを前記車両に設定する設定部と、を備える、ことを特徴とする。 The battery replacement system of the present invention is a battery replacement for setting an input / output limit value of the used secondary battery after replacement in the vehicle when the secondary battery mounted on the vehicle is replaced with a used secondary battery. The input / output limit value is a system based on a battery rank indicating a degree of deterioration of the used secondary battery after replacement and a distribution of battery temperatures of the secondary battery before replacement obtained in the vehicle. Is determined based on the battery rank and the SOC distribution of the secondary battery before replacement obtained in the vehicle. A setting unit that determines an input / output restriction start SOC that is an SOC that should start input / output restriction among the input output restriction values, a setting that sets the input / output restriction start temperature and the input / output restriction start SOC in the vehicle. And the Obtain, characterized in that.
本発明によれば、交換後の中古二次電池と、車両のユーザとに最適な中古二次電池の入出力制限値が設定されるので、劣化が進んだ中古二次電池であっても、車両で使用することが可能となる。すなわち、劣化が進んだ中古二次電池であっても、交換用の電池として提供が可能となる。 According to the present invention, the used secondary battery after replacement and the input / output limit value of the used secondary battery optimal for the user of the vehicle are set, so even if the used secondary battery has deteriorated, It can be used in a vehicle. That is, even a used secondary battery that has been deteriorated can be provided as a replacement battery.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本実施形態の電池交換システム10の構成の一例が示されている。図1に示すように、電池交換システム10は、車両12と設定装置14とにより構成されている。本実施形態の電池交換システム10は、ハイブリッド車両や電気自動車などの電動車両(以下、単に車両12という)に搭載された二次電池16が故障等し、二次電池16を中古の二次電池(中古二次電池)に交換する際に、設定装置14から車両12に、交換後の中古二次電池の入出力制限値を設定するシステムである。設定装置14は、電池交換の際に車両12に接続される装置であり、例えば、車両状態の診断や車両12の各種設定を行う診断装置である。
FIG. 1 shows an example of the configuration of the
まず、車両12について説明する。図1に示すように、車両12には、二次電池16と、インバータ28と、モータジェネレータ30と、制御部20とが搭載されている。二次電池16は、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池である。本実施形態の二次電池16は、組電池であり、複数の電池モジュール18が電気的に直列に接続された状態で構成されている。また、図示されていないが、各電池モジュール18は、複数の電池セルから構成されている。
First, the
二次電池16は、正極ライン32と負極ライン34とを介してインバータ28に接続されている。インバータ28は、二次電池16の直流電力を交流電力に変換して車両駆動用のモータジェネレータ30を駆動する。また、モータジェネレータ30が発電した交流電力はインバータ28によって直流電力に変換されて二次電池16に充電される。本実施形態では、二次電池16からインバータ28に出力する電力(出力電力)をWoutと、インバータ28から二次電池16へ入力される電力(入力電力)をWinと、入力電力と出力電力とを合わせた入出力電力をWinoutと示す。
The
制御部20は、マイクロプロセッサを含み、記憶部36に格納されている制御プログラム40を実行することによって、インバータ28を制御する。そのインバータ28の制御によって、二次電池16からインバータ28へのWoutと、インバータ28から二次電池16へのWinとが制御される。
The
図1に示すように、車両12には、二次電池16の電池温度Tbを検出する為の温度センサ26と、二次電池16の端子間電圧Vbを検出する為の電圧センサ24と、二次電池16に流れる電流Ibを検出する為の電流センサ22とが設けられており、各々の検出値は、制御部20に出力されている。
As shown in FIG. 1, the
二次電池16は、電池温度Tbが高温となる程、劣化が進行する。その劣化を低減するため、制御部20は、温度センサ26で検出された電池温度Tbが高温になった際には、インバータ28を制御して、二次電池16のWinoutを制限する。図2は、電池温度Tbに応じた二次電池16の入出力電力(Win及びWout)を示すグラフである。図2では、一点鎖線でWinが、実線でWoutが示されており、以降で説明する図においても、それは同じである。図2に示すように、電池温度TbがTRio以上の温度になった場合には、Win及びWoutを低下(制限)し、二次電池16の劣化の進行を防ぐ。本実施形態では、このTRioを入出力制限開始温度、又は、Winout制限開始温度と言う。Winout制限開始温度は、二次電池16の入出力制限値(以下、Winout制限値とも言う)の1つであり、予め記憶部36にある制御プログラム40において設定されている。本実施形態では、交換後の中古二次電池のWinout制限開始温度を、交換後の中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクと、車両12のユーザとに応じて調整する。この詳細については、後述する。
The
制御部20は、電圧センサ24で検出された二次電池16の端子間電圧Vbと、電流センサ22で検出された二次電池16に流れる電流Ibと、温度センサ26で検出された電池温度Tbとを用いて、二次電池16のSOC(State Of Charge)を算出する。SOCは、二次電池16の満充電容量に対して現在の充電容量の割合(充電状態)を示すものである。
The
ここで、SOCの算出方法の一例を説明する。電圧センサ24で検出される端子間電圧Vbは、閉回路電圧CCV(Close Circuit Voltage)である。まず、この閉回路電圧CCV(端子間電圧Vb)から、二次電池16の内部抵抗値Rへの電圧降下分を引くことで、開放電圧OCV(Open Circuit Voltage)を算出する。内部抵抗値Rへの電圧降下分は、電流センサ22で検出された電流Ibと、内部抵抗値Rとの積(Ib×R)で求めることができる。しかし、内部抵抗値Rは電池温度Tbに依存するので、内部抵抗値Rへの電圧降下分を求める際には、内部抵抗値Rを電池温度Tbで補正する。開放電圧OCVを求めた後は、開放電圧OCVからSOCを取得する。具体的には、開放電圧OCVとSOCとの対応関係をOCV−SOCマップとして予め記憶部36に記憶しておき、そのマップを用いて、開放電圧OCVに対応するSOCを取得する。
Here, an example of an SOC calculation method will be described. The inter-terminal voltage Vb detected by the
二次電池16は、SOCが高い状態となると、劣化が進行する。その劣化を低減するため、制御部20は、SOCが高い状態になった際には、インバータ28を制御して、二次電池16のWinを制限する。また、二次電池16は、SOCが低い状態となると、劣化が進行する。その劣化を低減するため、制御部20は、SOCが低い状態になった際には、インバータ28を制御して、二次電池16のWoutを制限する。図3は、SOCに応じた二次電池16の入出力電力(Win及びWout)を示すグラフである。図3に示すように、SOCがSRi以上になった場合には、Winを低下(制限)し、二次電池16の劣化の進行を防ぐ。また、SOCがSRo以下になった場合には、Woutを低下(制限)し、二次電池16の劣化の進行を防ぐ。本実施形態では、このSRiを入力制限開始SOC、又は、Win制限開始SOCと言い、このSRoを出力制限開始SOC、又は、Wout制限開始SOCと言う。Win制限開始SOCは、二次電池16のWinout制限値の1つである。また、Wout制限開始SOCも、二次電池16のWinout制限値の1つである。これらは、予め記憶部36にある制御プログラム40において設定されている。本実施形態では、交換後の中古二次電池のWin制限開始SOCとWout制限開始SOCとを、交換後の中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクと、車両12のユーザとに応じて調整する。この詳細については、後述する。なお、本実施形態では、入力制限開始SOC(Win制限開始SOC)と、出力制限開始SOC(Wout制限開始SOC)とを合わせて、入出力制限開始SOC(Winout制限開始SOC)と言う。
When the
図1に示す車両12の制御部20は、一定の時間間隔t1で電池温度Tbを取得し、Tb頻度データ42を生成する。このTb頻度データ42は、後述する、中古二次電池のWinout制限開始温度を決定する為に用いるデータである。Tb頻度データ42は、各電池温度Tb(例えば、20℃、21℃、22℃..等)、または、所定幅の電池温度Tbの各々(例えば、20℃〜22℃、23℃〜25℃..等)に属する電池温度Tbが、何回出現したか(頻度)を示すデータである。すなわち、Tb頻度データ42は、各電池温度Tb、または、所定幅の電池温度Tbの各々をTj(j=1〜n)とした時、その各Tjと、頻度とを対応付けたデータである。また、Tb頻度データ42は、換言すれば、交換前の二次電池16の電池温度Tbの分布である。図4には、所定期間内に取得された電池温度Tbに基づいて生成されたTb頻度データ42の一例がヒストグラムで示されている。制御部20は、記憶部36にTb頻度データ42を記憶し、電池温度Tbを取得する度に、記憶部36にあるTb頻度データ42を更新する。
The
詳細は後述するが、本実施形態では、Tb頻度データ42を用いて、車両12のユーザが、電池温度Tbが高温となる頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザである程、交換後の中古二次電池の劣化がより進行しないように、中古二次電池のWinout制限開始温度を低く(制限を厳しく)決定する。
Although details will be described later, in this embodiment, using the
また、制御部20は、一定の時間間隔t2でSOCを取得し、SOC頻度データ44を生成する。このSOC頻度データ44は、後述する、中古二次電池のWin制限開始SOCと、Wout制限開始SOCとを決定する為に用いるデータである。SOC頻度データ44は、各SOC(例えば、50%、51%、52%..等)、または、所定幅のSOCの各々(例えば、50%〜52%、53%〜55%..等)に属するSOCが、何回出現したか(頻度)を示すデータである。すなわち、SOC頻度データ44は、各SOC、または、所定幅のSOCの各々をSj(j=1〜n)とした時、その各Sjと、頻度とを対応付けたデータである。また、SOC頻度データ44は、換言すれば、交換前の二次電池16のSOCの分布である。図5には、所定期間内に取得されたSOCに基づいて生成されたSOC頻度データ44の一例がヒストグラムで示されている。制御部20は、記憶部36にSOC頻度データ44を記憶し、SOCを取得する度に、記憶部36にあるSOC頻度データ44を更新する。
In addition, the
詳細は後述するが、本実施形態では、SOC頻度データ44を用いて、車両12のユーザが、SOCが高い状態の頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザである程、交換後の中古二次電池の劣化がより進行しないように、中古二次電池のWin制限開始SOCを低く(制限を厳しく)決定する。また、SOC頻度データ44を用いて、車両12のユーザが、SOCが低い状態の頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザである程、交換後の中古二次電池の劣化がより進行しないように、中古二次電池のWout制限開始SOCを高く(制限を厳しく)決定する。なお、電池温度Tb、及び、SOCの取得は、通常、車両12のメインスイッチがオンの状態で行う。
Although details will be described later, in the present embodiment, the
次に、図1に示す設定装置14について説明する。前述したように、設定装置14は、車両12の二次電池16を中古二次電池に交換する際に、車両12に接続される装置である。図1に示すように、設定装置14は、制御部50と、記憶部52と、表示部54と、操作部56とを備えている。
Next, the setting device 14 shown in FIG. 1 will be described. As described above, the setting device 14 is a device that is connected to the
制御部50は、マイクロプロセッサを含み、記憶部52に格納されているプログラムを実行することによって、後述する、Winout制限値決定部60及びWinout制限値設定部62として機能する。記憶部52は、ROM、RAM、ハードディスク、フラッシュメモリ等であり、制御部50が実行するプログラムや、後述する、基準Winout制限値を記憶する。表示部54はディスプレイであり、各種画面を表示する。操作部56は、設定装置14を操作するための操作ボタン等である。
The
設定装置14には車両12と通信を行う為の入出力I/F58が設けられており、同様に、車両12には設定装置14と通信を行う為の入出力I/F38が設けられている。これらを用いて、車両12と設定装置14とを有線または無線で接続することにより、車両12と設定装置14との間で通信が行われる。
The setting device 14 is provided with an input / output I /
次に、車両12の二次電池16を中古二次電池に交換する際に、設定装置14が行う処理について説明する。図6は、車両12の二次電池16を中古二次電池に交換する際に、本実施形態における設定装置14が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、以下で説明する処理は、設定装置14を車両12に接続した状態で行われる。
Next, processing performed by the setting device 14 when the
図6に示すように、まず、S100で、設定装置14の制御部50は、車両12の記憶部36にあるTb頻度データ42を読み出す。そして、S102で、制御部50は、車両12の記憶部36にあるSOC頻度データ44を読み出す。
As shown in FIG. 6, first, in S <b> 100, the
次に、S104で、制御部50のWinout制限値決定部60は、Tb頻度データ42に基づいて、中古二次電池のWinout制限開始温度を決定する。本実施形態では、新たに車両12に搭載する電池(交換後の電池)の候補である3つの中古二次電池No.1〜No.3の各々のWinout制限開始温度を決定する。
Next, in S <b> 104, the Winout limit
なお、本実施形態における中古二次電池は、リユース電池、又は、リビルト電池である。リユース電池は、以前に別の電動車両において使用されていた二次電池である。リビルト電池は、例えば、複数の組電池から再利用可能な電池セルや電池モジュールを峻別し、これらを集めて新たな組電池としたものである。 In addition, the used secondary battery in this embodiment is a reuse battery or a rebuilt battery. A reuse battery is a secondary battery previously used in another electric vehicle. A rebuilt battery is, for example, a battery cell or a battery module that can be reused from a plurality of assembled batteries, and these are collected to form a new assembled battery.
ここで、各中古二次電池のWinout制限開始温度の決定方法について説明する。設定装置14の記憶部52には、予め、各中古二次電池の基準のWinout制限開始温度(以下、基準Winout制限開始温度と言う)が記憶されている。本実施形態では、この基準Winout制限開始温度を、基準入出力制限開始温度とも言う。なお、本実施形態では、この基準Winout制限開始温度と、後述する、基準Win制限開始SOCと基準Wout制限開始SOCとを合わせて、基準Winout制限値(基準入出力制限値)と言う。
Here, a method for determining the Winout limit start temperature of each used secondary battery will be described. The
この基準Winout制限開始温度は、各中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクに基づいて決定されており、基本的に、劣化度合いが高い中古二次電池ほど、基準Winout制限開始温度が低く(制限が厳しく)決定されている。図9には、各中古二次電池No.1〜No.3の基準Winout制限開始温度の一例が示されている。図9に示すような各中古二次電池の劣化度合いの関係(電池ランクの関係)がある場合は、基準Winout制限開始温度は「Tbio1>Tbio2>Tbio3」となるように決定されている。 The reference winout limit start temperature is determined based on the battery rank indicating the degree of deterioration of each used secondary battery. Basically, the used secondary battery having a higher degree of deterioration has a lower reference winout limit start temperature ( (Strict restrictions are determined). In FIG. 9, each used secondary battery No. 1-No. An example of 3 reference winout limit start temperatures is shown. When there is a relationship of the degree of deterioration of each used secondary battery as shown in FIG. 9 (battery rank relationship), the reference Winout restriction start temperature is determined to be “Tbio1> Tbio2> Tbio3”.
図7には、基準Winout制限開始温度(Tbio)を、Winout制限開始温度とした場合の、電池温度Tbに応じた中古二次電池の入出力電力(Win及びWout)の一例が示されている。本実施形態では、基準Winout制限開始温度(Tbio)を基準として、Tb頻度データ42を用いて、車両12のユーザが、電池温度Tbが高温となる頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザである程、交換後の中古二次電池の劣化がより進行しないように、中古二次電池のWinout制限開始温度を低く(制限を厳しく)する。具体的には、図7に示すように、基準Winout制限開始温度(Tbio)からWinout制限開始温度を低くする量K1を、Tb頻度データ42に基づいて求め、車両12のユーザに応じたWinout制限開始温度(Tio)を決定する。
FIG. 7 shows an example of input / output power (Win and Wout) of the used secondary battery according to the battery temperature Tb when the reference Winout limit start temperature (Tbio) is set to the Winout limit start temperature. . In the present embodiment, the user of the
Winout制限開始温度を低くする量K1は、例えば、次のようにして求めることができる。Tb頻度データ42(図4を参照)の各電池温度Tb、または、所定幅の電池温度Tbの各々であるTj(j=1〜n)に対応づけた二次電池16の劣化係数Dj(j=1〜n)を、予め、記憶部52に記憶しておく。劣化係数Djは、高い電池温度TbのTjに対応付けらている係数ほど、大きな値を有している。そして、Tb頻度データ42であるTj(j=1〜n)に対応付けられた頻度Ftj(j=1〜n)と、劣化係数Dj(j=1〜n)とを用いて、以下の(数1)式により、劣化総量DTを求める。
そして、劣化総量DTが大きくなる程、Winout制限開始温度を低くする量K1が大きくなるように、K1を決定する。これにより、電池温度Tbが高温となる頻度が多く、二次電池16の劣化進行度が速いユーザである程、K1が大きくなり、Winout制限開始温度(Tio)が低くなる。
Then, K1 is determined so that the amount K1 that lowers the Winout restriction start temperature increases as the total deterioration amount DT increases. As a result, the more frequently the battery temperature Tb becomes higher and the faster the degradation progress of the
図10には、各中古二次電池No.1〜No.3のWinout制限開始温度の一例が示されている。図10に示すように、各中古二次電池No.1〜No.3のWinout制限開始温度Tio1〜Tio3は、各中古二次電池の基準Winout制限開始温度Tbio1〜Tbio3からK1を引いたものとなる。 In FIG. 10, each used secondary battery No. 1-No. An example of 3 Winout limit start temperatures is shown. As shown in FIG. 1-No. 3 winout limit start temperatures Tio1 to Tio3 are obtained by subtracting K1 from the standard winout limit start temperatures Tbio1 to Tbio3 of each used secondary battery.
図6に戻って、設定装置14の処理の説明を続ける。図6のS104で、各中古二次電池のWinout制限開始温度を決定した後は、S106に進む。S106で、制御部50のWinout制限値決定部60は、SOC頻度データ44に基づいて、各中古二次電池のWin制限開始SOCを決定する。
Returning to FIG. 6, the description of the processing of the setting device 14 is continued. After determining the Winout limit start temperature of each used secondary battery in S104 of FIG. 6, the process proceeds to S106. In S <b> 106, the Winout limit
ここで、各中古二次電池のWin制限開始SOCの決定方法について説明する。設定装置14の記憶部52には、予め、各中古二次電池の基準のWin制限開始SOC(以下、基準Win制限開始SOCと言う)が記憶されている。本実施形態では、この基準Win制限開始SOCを、基準入力制限開始SOCとも言う。なお、本実施形態では、この基準Win制限開始SOCと、後述する、基準Wout制限開始SOCとを合わせて、基準Winout制限開始SOC(基準入出力制限開始SOC)と言う。
Here, a method for determining the Win restriction start SOC of each used secondary battery will be described. The
この基準Win制限開始SOCは、各中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクに基づいて決定されており、基本的に、劣化度合いが高い中古二次電池ほど、基準Win制限開始SOCが低く(制限が厳しく)決定されている。図9には、各中古二次電池No.1〜No.3の基準Win制限開始SOCの一例が示されている。図9に示すような各中古二次電池の劣化度合いの関係(電池ランクの関係)がある場合は、基準Win制限開始SOCは「Sbi1>Sbi2>Sbi3」となるように決定されている。 This reference Win restriction start SOC is determined based on the battery rank indicating the degree of deterioration of each used secondary battery. Basically, the used secondary battery having a higher degree of deterioration has a lower reference Win restriction start SOC ( (Strict restrictions are determined). In FIG. 9, each used secondary battery No. 1-No. An example of 3 reference Win limit start SOCs is shown. When there is a relationship of the degree of deterioration of each used secondary battery as shown in FIG. 9 (battery rank relationship), the reference Win restriction start SOC is determined to be “Sbi1> Sbi2> Sbi3”.
図8には、基準Win制限開始SOC(Sbi)を、Win制限開始SOCとした場合の、SOCに応じた中古二次電池の入力電力(Win)の一例が示されている。本実施形態では、基準Win制限開始SOC(Sbi)を基準として、SOC頻度データ44を用いて、車両12のユーザが、SOCが高い状態の頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザである程、交換後の中古二次電池の劣化がより進行しないように、中古二次電池のWin制限開始SOCを低く(制限を厳しく)する。具体的には、図8に示すように、基準Win制限開始SOC(Sbi)からWin制限開始SOCを低くする量K2を、SOC頻度データ44に基づいて求め、車両12のユーザに応じたWin制限開始SOC(Si)を決定する。
FIG. 8 shows an example of the input power (Win) of the used secondary battery according to the SOC when the reference Win restriction start SOC (Sbi) is set as the Win restriction start SOC. In the present embodiment, using the
Win制限開始SOCを低くする量K2は、例えば、次のようにして求めることができる。まず、SOC頻度データ44(図5を参照)の各SOC、または、所定幅のSOCの各々であるSj(j=1〜n)に対応付けられた頻度Fsj(j=1〜n)の合計(以下、FTと言う)を求める。そして、図5に示すように、SH(所定のSOC)以上のSOCの頻度の合計(以下、FHTと言う)を求める。そして、FHTをFTで割る(除算する)ことにより、SOCが高い状態で使用されている割合を示すSOC高状態使用率(SHR)を求める。そして、SOC高状態使用率(SHR)が大きくなる程、Win制限開始SOCを低くする量K2が大きくなるように、K2を決定する。これにより、SOCが高い状態の頻度が多く、二次電池16の劣化進行度が速いユーザである程、K2が大きくなり、Win制限開始SOC(Si)が低くなる。
The amount K2 for lowering the Win limit start SOC can be determined as follows, for example. First, the sum of the frequencies Fsj (j = 1 to n) associated with each SOC of the SOC frequency data 44 (see FIG. 5) or Sj (j = 1 to n) that is each SOC of a predetermined width. (Hereinafter referred to as FT). Then, as shown in FIG. 5, the sum of the SOC frequencies equal to or higher than SH (predetermined SOC) (hereinafter referred to as FHT) is obtained. Then, by dividing (dividing) FHT by FT, an SOC high state usage rate (SHR) indicating a ratio of the SOC being used in a high state is obtained. Then, K2 is determined so that the amount K2 for lowering the Win limit start SOC increases as the SOC high state usage rate (SHR) increases. Thereby, K2 becomes large and Win restriction start SOC (Si) becomes low, so that it is a user whose SOC is high in frequency and the deterioration degree of the
図10には、中古二次電池No.1〜No.3のWin制限開始SOCの一例が示されている。図10に示すように、各中古二次電池No.1〜No.3のWin制限開始SOC(Si1〜Si3)は、各中古二次電池の基準Win制限開始SOC(Sbi1〜Sbi3)からK2を引いたものとなる。 In FIG. 1-No. An example of 3 Win limit start SOCs is shown. As shown in FIG. 1-No. 3 Win restriction start SOC (Si1-Si3) is obtained by subtracting K2 from the standard Win restriction start SOC (Sbi1-Sbi3) of each used secondary battery.
再び、図6に戻って、設定装置14の処理の説明を続ける。図6のS106で、各中古二次電池のWin制限開始SOCを決定した後は、S108に進む。S108で、制御部50のWinout制限値決定部60は、SOC頻度データ44に基づいて、各中古二次電池のWout制限開始SOCを決定する。
Returning to FIG. 6 again, the description of the processing of the setting device 14 is continued. After determining the Win restriction start SOC of each used secondary battery in S106 of FIG. 6, the process proceeds to S108. In S108, the Winout limit
各中古二次電池のWout制限開始SOCの決定方法は、上記したWin制限開始SOCの決定方法と同様である。設定装置14の記憶部52には、予め、各中古二次電池の基準のWout制限開始SOC(以下、基準Wout制限開始SOCと言う)が記憶されている。本実施形態では、この基準Wout制限開始SOCを、基準出力制限開始SOCとも言う。
The method for determining the Wout limit start SOC of each used secondary battery is the same as the method for determining the Win limit start SOC described above. The
この基準Wout制限開始SOCは、各中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクに基づいて決定されており、基本的に、劣化度合いが高い中古二次電池ほど、基準Wout制限開始SOCが高く(制限が厳しく)決定されている。図9には、各中古二次電池No.1〜No.3の基準Wout制限開始SOCの一例が示されている。図9に示すような各中古二次電池の劣化度合いの関係(電池ランクの関係)がある場合は、基準Wout制限開始SOCは「Sbo1<Sbo2<Sbo3」となるように決定されている。 This reference Wout restriction start SOC is determined based on the battery rank indicating the degree of deterioration of each used secondary battery. Basically, a used secondary battery having a higher degree of deterioration has a higher reference Wout restriction start SOC ( (Strict restrictions are determined). In FIG. 9, each used secondary battery No. 1-No. An example of 3 reference Wout restriction start SOCs is shown. When there is a relationship of the degree of deterioration of each used secondary battery as shown in FIG. 9 (battery rank relationship), the reference Wout restriction start SOC is determined to be “Sbo1 <Sbo2 <Sbo3”.
図8には、基準Wout制限開始SOC(Sbo)を、Wout制限開始SOCとした場合の、SOCに応じた中古二次電池の出力電力(Wout)の一例が示されている。本実施形態では、基準Wout制限開始SOC(Sbo)を基準として、SOC頻度データ44を用いて、車両12のユーザが、SOCが低い状態の頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザである程、交換後の中古二次電池の劣化がより進行しないように、中古二次電池のWout制限開始SOCを高く(制限を厳しく)する。具体的には、図8に示すように、基準Wout制限開始SOC(Sbo)からWout制限開始SOCを高くする量K3を、SOC頻度データ44に基づいて求め、車両12のユーザに応じたWout制限開始SOC(So)を決定する。
FIG. 8 shows an example of the output power (Wout) of the used secondary battery according to the SOC when the reference Wout limit start SOC (Sbo) is the Wout limit start SOC. In the present embodiment, using the
Wout制限開始SOCを高くする量K3は、上記したWin制限開始SOCを低くする量K2の場合と同様に、例えば、次のようにして求めることができる。まず、SOC頻度データ44(図5を参照)の各SOC、または、所定幅のSOCの各々であるSj(j=1〜n)に対応付けられた頻度Fsj(j=1〜n)の合計(FT)を求める。そして、図5に示すように、SL(所定のSOC)以下のSOCの頻度の合計(以下、FLTと言う)を求める。そして、FLTをFTで割る(除算する)ことにより、SOCが低い状態で使用されている割合を示すSOC低状態使用率(SLR)を求める。そして、SOC低状態使用率(SLR)が大きくなる程、Wout制限開始SOCを高くする量K3が大きくなるように、K3を決定する。これにより、SOCが低い状態の頻度が多く、二次電池16の劣化進行度が速いユーザである程、K3が大きくなり、Wout制限開始SOC(So)が高くなる。
The amount K3 for increasing the Wout limit start SOC can be obtained as follows, for example, as in the case of the amount K2 for decreasing the Win limit start SOC. First, the sum of the frequencies Fsj (j = 1 to n) associated with each SOC of the SOC frequency data 44 (see FIG. 5) or Sj (j = 1 to n) that is each SOC of a predetermined width. (FT) is obtained. Then, as shown in FIG. 5, the sum of the SOC frequencies below SL (predetermined SOC) (hereinafter referred to as FLT) is obtained. Then, by dividing (dividing) the FLT by the FT, the SOC low state usage rate (SLR) indicating the ratio of the SOC being used in a low state is obtained. Then, K3 is determined so that the amount K3 for increasing the Wout restriction start SOC increases as the SOC low state usage rate (SLR) increases. Thereby, K3 becomes large and Wout restriction start SOC (So) becomes high, so that the user whose SOC is low and the deterioration degree of the
図10には、中古二次電池No.1〜No.3のWout制限開始SOCの一例が示されている。図10に示すように、各中古二次電池No.1〜No.3のWout制限開始SOC(So1〜So3)は、各中古二次電池の基準Wout制限開始SOC(Sbo1〜Sbo3)にK3を足したものとなる。 In FIG. 1-No. An example of a Wout limit start SOC of 3 is shown. As shown in FIG. 1-No. 3 Wout restriction start SOC (So1-So3) is obtained by adding K3 to the reference Wout restriction start SOC (Sbo1-Sbo3) of each used secondary battery.
再び、図6に戻って、設定装置14の処理の説明を続ける。図6のS108で、各中古二次電池のWout制限開始SOCを決定した後は、S110に進む。S110で、制御部50は、中古二次電池の選択画面を表示部54に表示する。本実施形態では、3つの中古二次電池No.1〜No.3の中から、新たに車両12に搭載する中古二次電池(1つ)を選択する画面を表示する。そして、S112で、制御部50は、操作部56を介して中古二次電池の選択を受け付ける。
Returning to FIG. 6 again, the description of the processing of the setting device 14 is continued. After determining the Wout restriction start SOC of each used secondary battery in S108 of FIG. 6, the process proceeds to S110. In S <b> 110, the
この際、どの中古二次電池を選択するかは、車両12のユーザが決定する。図11は、ユーザが中古二次電池を選択する際に、ユーザに提示される各中古二次電池No.1〜No.3の情報の一例を示す図である。車両12のユーザは、図11に示すような、各中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクと、交換費用と、コメント(交換した場合に想定される走行性能等のコメント)等の情報を頼りに、どの中古二次電池にするかを決定する。図11に示す「コメント」は、各中古二次電池について決定されたWinout制限値(Winout制限開始温度、Win制限開始SOC、Wout制限開始SOC)に基づいて、内容を変えることができる。Winout制限開始温度とWin制限開始SOCとが低い程、また、Wout制限開始SOCが高い程、中古二次電池の入出力が制限されるので、車両12の加速性能や燃費が悪化する。そこで、図11に示す「コメント」には、例えば、Winout制限値の程度に応じて、想定される加速性能や燃費の状態を示すことができる。また、図11に示す「コメント」には、Winout制限値に基づいて、交換後の中古二次電池で想定される走行可能距離や、走行可能時間が示されても良い。このような情報により、ユーザは、自らのニーズに合った中古二次電池を決定することができる。
At this time, the user of the
なお、ユーザへ提示される情報は、例えば、設定装置14からタブレットやノート型PC(パーソナルコンピュータ)等(以下、タブレット等という)に、Winout制限値を転送することで、そのタブレット等において生成することができる。そして、そのタブレット等の画面で、情報をユーザに提示することができる。あるいは、タブレット等において生成した情報を、紙媒体に印刷してユーザに提示しても良い。あるいは、タブレット等にWinout制限値を転送せず、設定装置14においてユーザに提示する情報を生成し、設定装置14の表示部54を用いてユーザに提示しても良い。また、上記した「コメント」は、Winout制限値に基づいて、設定装置14やタブレット等において自動的に生成されても良いし、作業員等が手動で作成しても良い。
The information presented to the user is generated in the tablet or the like by transferring the Winout limit value from the setting device 14 to the tablet or notebook PC (personal computer) or the like (hereinafter referred to as a tablet or the like), for example. be able to. Information can be presented to the user on the screen of the tablet or the like. Alternatively, information generated on a tablet or the like may be printed on a paper medium and presented to the user. Alternatively, instead of transferring the Winout limit value to a tablet or the like, information to be presented to the user in the setting device 14 may be generated and presented to the user using the
図6のS112で中古二次電池の選択を受け付けた後は、S114に進む。S114で、制御部50のWinout制限値設定部62は、選択された中古二次電池のWinout制限値(Winout制限開始温度、Win制限開始SOC、Wout制限開始SOC)を、車両12に設定する。具体的には、車両12の記憶部36にある制御プログラム40に、Winout制限値を設定する。
After accepting the selection of the used secondary battery in S112 of FIG. 6, the process proceeds to S114. In S114, the winout limit
以上が設定装置14が行う処理である。なお、本実施形態では、以上説明した処理の後、車両12の二次電池16が、選択された中古二次電池に交換される。
The above is the process performed by the setting device 14. In the present embodiment, after the processing described above, the
以上説明した本実施形態の電池交換システム10は、交換後の中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクに従った基準Winout制限開始温度と、車両12において取得された交換前の二次電池16の電池温度Tbの分布(Tb頻度データ42)とに基づいて、入出力制限を開始すべき温度である入出力制限開始温度(Winout制限開始温度)を決定した。また、交換後の中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクに従った基準Winout制限開始SOC(基準Win制限開始SOC、及び、基準Wout制限開始SOC)と、車両12において取得された交換前の二次電池16のSOCの分布(SOC頻度データ44)とに基づいて、入出力制限を開始すべきSOCである入出力制限開始SOC(Win制限開始SOC、及び、Wout制限開始SOC)を決定した。そして、決定された、入出力制限開始温度(Winout制限開始温度)と、入出力制限開始SOC(Win制限開始SOC、及び、Wout制限開始SOC)とを車両12に設定した。
The
したがって、本実施形態の電池交換システム10によれば、交換後の中古二次電池の電池ランクと、車両12のユーザとに最適な中古二次電池の入出力制限値(Winout制限値)が設定される。よって、劣化が進んだ(劣化度合いが高い)中古二次電池であっても、車両12で使用することが可能となる。それにより、交換用の電池として販売できる中古二次電池の幅が広がり、再利用できる中古二次電池が増え、中古二次電池の歩留まりが改善する。
Therefore, according to the
従来、中古二次電池の1つであるリビルト電池では、劣化度合いが比較的高い電池セルや電池モジュールは利用されていなかった。しかし、本実施形態の電池交換システム10を用いれば、劣化が進んだリビルト電池であっても、車両12で使用することが可能である為、そのような電池セルや電池モジュールの多くをリビルト電池に利用できるようになる。
Conventionally, in a rebuilt battery which is one of used secondary batteries, battery cells and battery modules having a relatively high degree of deterioration have not been used. However, if the
また、以上説明した本実施形態の電池交換システム10によれば、同じ中古二次電池であっても、例えば、電池温度Tbが高温となる頻度が多い(二次電池16の劣化進行度が速い)ユーザと、電池温度Tbが高温となる頻度が低い(二次電池16の劣化進行度が遅い)ユーザとで、Winout制限開始温度が変わる。Win制限開始SOC、及び、Wout制限開始SOCも、同様に、ユーザによって変わる。これにより、二次電池16の劣化進行度が遅いユーザは、劣化度合いが高い中古二次電池を選択した場合であっても、Winout制限値の制限が緩い状態で使用することが可能となる。すなわち、劣化度合いが高い中古二次電池を選択した場合であっても、車両12の加速性能や燃費の悪化を抑制することができる。
Moreover, according to the
以上説明した実施形態の電池交換システム10では、新たに車両12に搭載する電池(交換後の電池)の候補である3つの中古二次電池No.1〜No.3の各々のWinout制限値を決定した。しかし、新たに車両12に搭載する電池(交換後の電池)を予め選択しておき、その選択しておいた1つの中古二次電池のみについて、Winout制限値を決定する実施形態であっても良い。
In the
また、以上説明した実施形態の電池交換システム10では、Winout制限値として、Winout制限開始温度と、Win制限開始SOCと、Wout制限開始SOCとの3つを決定し、車両12に設定した。しかし、これらのうちの1つ又は2つを決定し、車両12に設定する実施形態であっても良い。その場合には、必要に応じて、Tb頻度データ42のみ、又は、SOC頻度データ44のみ、又は、Tb頻度データ42とSOC頻度データ44との両方を用いて、Winout制限値を決定する。
Further, in the
また、以上説明した実施形態の電池交換システム10では、予め記憶部52に記憶しておく基準Winout制限値を、劣化度合いが高い中古二次電池ほど、基準Winout制限開始温度を低く、基準Win制限SOCを低く、基準Wout制限SOCを高くしていた。例えば、図9に示すような各中古二次電池の劣化度合いの関係(電池ランクの関係)がある場合は、基準Winout制限開始温度は「Tbio1>Tbio2>Tbio3」とし、基準Win制限開始SOCは「Sbi1>Sbi2>Sbi3」とし、基準Wout制限開始SOCは「Sbo1<Sbo2<Sbo3」としていた。しかし、3つの基準Winout制限値のうち、1つ又は2つの基準Winout制限値のみが上記の高低関係を有し、その他の基準Winout制限値は、劣化度合いが異なる(電池ランクが異なる)各中古二次電池において、同じ値に設定されていても良い。例えば、基準Winout制限開始温度は「Tbio1>Tbio2>Tbio3」とし、基準Win制限開始SOCは「Sbi1=Sbi2=Sbi3」とし、基準Wout制限開始SOCは「Sbo1=Sbo2=Sbo3」と設定されていても良い。
In the
なお、以上説明した実施形態の電池交換システム10では、車両12内の記憶部36に記憶されたTb頻度データ42とSOC頻度データ44とを、別の設定装置14に読み出し、設定装置14において入出力制限値(Winout制限値)を決定して、車両12における交換後の中古二次電池の入出力制限値を設定した。しかし、設定装置14の機能を車両12側の制御部20に設け、中古二次電池の選択、又は、中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクを受け付けるだけで、中古二次電池の入出力制限値を設定できるようにしても良い。
In the
10 電池交換システム、12 車両、14 設定装置、16 二次電池、18 電池モジュール、20 制御部、22 電流センサ、24 電圧センサ、26 温度センサ、28 インバータ、30 モータジェネレータ、32 正極ライン、34 負極ライン、36 記憶部、38 入出力I/F、40 制御プログラム、42 Tb頻度データ、44 SOC頻度データ、50 制御部、52 記憶部、54 表示部、56 操作部、60 Winout制限値決定部、62 Winout制限値設定部、64 基準Winout制限値。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
交換後の前記中古二次電池の劣化度合いを示す電池ランクと、前記車両において取得された交換前の前記二次電池の電池温度の分布とに基づいて、前記入出力制限値のうち入出力制限を開始すべき温度である入出力制限開始温度を決定すると共に、前記電池ランクと、前記車両において取得された交換前の前記二次電池のSOCの分布とに基づいて、前記入出力制限値のうち入出力制限を開始すべきSOCである入出力制限開始SOCを決定する決定部と、
前記入出力制限開始温度と、前記入出力制限開始SOCとを前記車両に設定する設定部と、を備える、
ことを特徴とする電池交換システム。 A battery exchange system for setting an input / output limit value of the used secondary battery after replacement when the secondary battery mounted on the vehicle is replaced with a used secondary battery,
Based on the battery rank indicating the degree of deterioration of the used secondary battery after replacement and the distribution of the battery temperature of the secondary battery before replacement obtained in the vehicle, the input / output limit among the input / output limit values. The input / output limit start temperature, which is the temperature at which the battery should be started, is determined, and the input / output limit value of the input / output limit value A determination unit for determining an input / output restriction start SOC that is an SOC to start the input / output restriction
A setting unit for setting the input / output restriction start temperature and the input / output restriction start SOC in the vehicle;
A battery exchange system characterized by that.
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