JP7031615B2 - 再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム - Google Patents

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Description

本発明は、再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システムに関する。
近年、車両等に広く用いられるバッテリの再利用が行われるようになっている。当該バッテリを再利用するにあたっては、バッテリを構成する二次電池の性能に基づいてランク付け等を行い、供給先のニーズに応じたバッテリを提供することが行われている。例えば、特許文献1に開示の構成では、バッテリが搭載された中古車両を市場等から収集して当該車両の状態や電池性能を取得し、当該車両の寿命や将来の電池性能を予測してその予測結果をデータベース化している。そして、当該データベースに基づき、再利用に供されるバッテリの供給量を予測する構成が開示されている。
国際公開第2012/133212号
車両等に搭載されるバッテリには、所定の単位でモジュール化された二次電池モジュールを適宜組み合わせてなる電池パックの形態とすることにより、容量の異なる車種や装置にも汎用的に使用可能なように構成されたものがある。そして、このような電池パックでは使用に伴って、電池パックを構成する複数の二次電池モジュールの劣化度や電池性能にはバラツキが生じる。そして、電池パックを構成する複数の二次電池モジュールにおける劣化度のバラツキが大きくなりすぎると電池パックが故障と診断される場合がある。かかる場合には、他の二次電池モジュールの劣化度が低かったとしても電池パック自体の交換が必要となる。そこで、二次電池モジュール単位で再利用することが考えられるが、利用の対象となる二次電池モジュールの性能は、使用される地域である仕向け地や二次電池モジュールが搭載される車種や装置、必要とされる保証期間などに応じて異なる。このような複数の二次電池モジュールを有する電池パックに対して、特許文献1に開示の構成を適用すると、電池パックの供給量の予測ができたとしても、二次電池モジュール単位で供給量の予測を高精度に行うことができない。そのため、二次電池モジュールの再利用率を向上するには改善の余地がある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、二次電池モジュールの再利用率を向上することができる、再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システムを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、電池パック(2)を構成する複数の二次電池モジュール(3)の使用に関する履歴情報を収集する履歴情報収集部(10)と、
上記複数の二次電池モジュールの電池性能を収集する電池性能収集部(20)と、
上記履歴情報収集部により取得された上記履歴情報と、上記電池性能収集部により取得された上記電池性能と、上記複数の二次電池モジュールが利用された車種及び/又は地域とに基づいて、上記複数の二次電池モジュールにおける電池性能の劣化度を推定する劣化度推定部(30)と、
上記劣化度推定部の推定結果に基づいて、再利用可能な二次電池モジュールの供給量を電池性能に応じて予測する供給量予測部(40)と、
再利用される上記二次電池モジュールが利用される車種及び/又は地域と、再利用される上記二次電池モジュールの耐用年数及び/又は再利用される上記二次電池モジュールが利用される上記車種における航続可能距離と、に応じて設定される電池性能の許容範囲に基づいて、上記二次電池モジュールの需要を予測する需要量予測部(70)と、
上記供給量予測部の供給量予測結果と、上記需要量予測部の需要量予測結果とに基づいて、上記二次電池モジュールの供給バランスを設定する供給バランス設定部(50)と、
を有し、
上記複数の二次電池モジュールは、互いに異なる複数の車種に搭載される電池パックを構成可能である、再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム(1)にある。
上記再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システムにおいては、電池パックを構成する二次電池モジュールごとに履歴情報と電池性能とを取得し、当該二次電池モジュールの劣化度を推定する。当該推定結果に基づいて、再利用可能な二次電池モジュールの供給量を電池性能に応じて予測する。そして、供給量の予測結果に基づいて、電池性能に応じて二次電池モジュールの供給バランスを設定する。これにより、二次電池モジュール単位で電池性能に応じた供給バランスが設定されるため、二次電池モジュールの供給バランスを高精度に設定することできる。その結果、二次電池モジュールの再利用率を向上することができる。
以上のごとく、本発明によれば、二次電池モジュールの再利用率を向上することができる、再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システムを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態1における供給設定システムが利用される環境を説明する概念図。 実施形態1における供給設定システムの構成を示す概念図。 実施形態1における(a)(b)修理前の二次電池モジュールの電池性能、(c)(d)修理後の二次電池モジュールの電池性能を示す概念図。 実施形態1における(a)車両残存率の推移、(b)車両構成比の推移を示す図。 実施形態1における(a)故障率と経過月数とのワイブル分布を示す図、(b)故障率と走行距離とのワイブル分布を示す図。 実施形態1における(a)容量維持率と経過月数との関係を示す図、(b)容量維持率と走行距離との関係を示す図。 実施形態1における供給設定システムの使用態様を示すフロー図。
(実施形態1)
上記再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システムの実施形態について、図1~図7を用いて説明する。
本実施形態の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム1は、履歴情報収集部10、電池性能収集部20、劣化度推定部30、供給量予測部40、供給バランス設定部50を有する。
履歴情報収集部10は、電池パック2を構成する複数の二次電池モジュール3の使用履歴を取得する。
電池性能収集部20は、複数の二次電池モジュール3の電池性能を取得する。
劣化度推定部30は、履歴情報収集部10により取得された履歴情報と、電池性能収集部20により取得された電池性能とに基づいて、複数の二次電池モジュール3における電池性能の劣化度を推定する。
供給量予測部40は、劣化度推定部30の推定結果に基づいて、再利用可能な二次電池モジュール3の供給量を電池性能に応じて予測する。
供給バランス設定部50は、供給量予測部40の供給量予測結果に基づいて、二次電池モジュール3の供給バランスを設定する。
以下、本実施形態の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム1について、詳述する。なお、本実施形態の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム1は、以下、本明細書において「供給設定システム1」ともいう。
本実施形態の供給設定システム1は、図1に示すように、二次電池モジュール3の再利用を目的に使用される。そして、再利用される二次電池モジュール3を提供する再生モジュール提供事業者Xや、再生品の二次電池モジュール3を用いて電池パック2の交換修理サービスを提供する交換修理サービス提供事業者Y1、Y2にとって、いつ、どの程度の電池性能の二次電池モジュール3が、どの程度の量で供給されるかを把握することは、資材の調達スケジュールや製造スケジュールの策定、サービス提供の準備等を行うのに重要となる。
本実施形態の供給設定システム1では、図2に示すように、再生モジュール提供事業者Xと、交換修理サービス提供事業者Y1、Y2とによって利用可能なように構成されている。供給設定システム1は、車両に搭載されるバッテリとしての電池パック2が有する二次電池モジュール3のリサイクルにおける供給バランスを設定する。二次電池モジュール3を構成する二次電池は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、又は鉛二次電池などとすることができる。図2に示す電池パック2は、中古車両に搭載されたものであり、その使用環境は様々となっている。そして、二次電池モジュール3は電池パック2に複数搭載されており、所定期間使用した後の劣化度や電池性能は使用された環境や二次電池モジュール3の個体差などを含めて様々となっている。
図2に示す履歴情報収集部10は、二次電池モジュール3の使用に関する履歴情報を収集する。履歴情報としては、二次電池モジュール3における温度、電流、SOC、使用期間や二次電池モジュール3が搭載された車両の走行距離、充電回数などを含むことができる。履歴情報収集部10は、電池パック2に搭載されたバッテリマネジメントユニット(BMU)により構成することができる。収集された二次電池モジュール3の履歴情報は格納部60に格納される。格納部60は書き換え可能な不揮発性メモリからなる。
図2に示す電池性能収集部20は、二次電池モジュール3の電池性能を取得する。電池特性としては、容量、入出電力、自己放電率などを含むことができる。例えば、電池性能収集部20は電池パック2に搭載されたバッテリマネジメントユニット(BMU)により構成することができる。取得された二次電池モジュール3の電池特性は格納部60に格納される。また、車両外部、例えば充電スタンド等に電池性能収集部20としての電池性能収集装置を設けて、二次電池モジュール3の電池性能を収集してもよい。また、車両ディーラーなどにおいて、電池性能収集部20としての電池性能収集装置を用いて、二次電池モジュール3の電池性能を収集してもよい。また、再生モジュール提供事業者において、電池性能収集装置を用いて、二次電池モジュール3の電池性能を収集してもよい。
図2に示す劣化度推定部30は、履歴情報収集部10により取得された履歴情報と、電池性能収集部20により取得された電池性能とに基づいて、将来の二次電池モジュール3の劣化度を推定する。劣化度推定部30は当該劣化度の推定を行うプログラムを実行するCPU等の演算装置からなる。例えば、劣化度推定部30は電池パック2に搭載されたバッテリマネジメントユニット(BMU)によりオンボードで構成したり、車両外部に設けられた所定のプログラムを実行する劣化度推定装置により構成したりすることができる。車両外部に設けられた劣化度推定装置を利用する場合には、電池パック2に接続された無線通信装置を介して電池パック2のBMUから履歴情報と電池性能とを無線で取り出したり、車両ディーラーなどにおいて、電池パック2のBMUの外部接続端子を介して電池パック2のBMUから履歴情報と電池性能とを有線で取り出したりすることができる。
劣化度推定部30における劣化度の推定は、公知の方法により行うことができる。劣化度推定部30は、二次電池モジュール3を推定された劣化度に基づいてランク付けすることができる。例えば、推定された劣化度が比較的低いものをAランク、劣化度が比較的高いものをBランクとして、2つのランクに分けることができる。なお、劣化度が著しく高い二次電池モジュール3は再利用に適さないため、分解等を行って図1に示すリサイクル事業者による材料リサイクルを行ってもよい。
二次電池モジュール3の劣化度の変化は、当該二次電池モジュール3を含む電池パック2が搭載された車両の車種によって異なる。また、当該車種が製造された時期によってもBMUのプログラムにおける仕様変更などに起因して異なる場合がある。また、当該車両が使用された環境によっても異なる場合がある。そして、仕向け地や車種によって複数の二次電池モジュール3間の電池性能のバラツキの許容範囲が異なる。例えば、図3(a)に示す仕向け地Aかつ車種Sの場合の許容範囲Raは、図3(b)に示す仕向け地Bかつ車種Tの場合の許容範囲Rbよりも上限及び下限が低くなっている。
そして、図3(a)に示す仕向け地Aかつ車種Sでは、電池パック2に備えられる複数の二次電池モジュール3のうち、許容範囲Raの下限以下である二次電池モジュール3xは、電池性能が許容範囲Ra内のものに交換して修理する必要がある。そして、図3(a)仕向け地Aかつ車種Sでは、許容範囲Raが比較的低い領域にあるため、交換修理後の二次電池モジュール3xは、図3(c)に示すように劣化度が比較的高いBランクの二次電池モジュール3bとすることができる。
一方、図3(b)仕向け地Bかつ車種Tにおいても電池パック2に備えられる複数の二次電池モジュール3のうち、許容範囲Rbの下限以下である二次電池モジュール3yは、電池性能が許容範囲Rb内のものに交換して修理する必要がある。そして、図3(b)に示す仕向け地Bかつ車種Tでは、許容範囲Rbが比較的高い領域にあるため、交換修理後の二次電池モジュール3yは、図3(d)に示すように劣化度が比較的低いAランクの二次電池モジュール3aとする必要がある。このように、電池パック2が使用される地域である仕向け地A、Bや電池パック2が搭載される車種S、Tの違いによって、交換修理時に要求される二次電池モジュール3の電池性能が異なる。
図2に示す供給量予測部40は、劣化度推定部30の推定結果に基づいて再利用可能な二次電池モジュール3の供給量を予測する。当該予測は、例えば、図4(a)に示す車両登録後の経時的な車両残存率の推移や、図4(b)に示す経時的な車両構成比の推移などに基づいて、劣化度推定部30の推定結果からランクごとにその供給量を予測することができる。図4(a)に示す車両残存率の推移や車両構成比の推移などは、予め記憶部65に記憶されている。
図2に示す供給バランス設定部50は、劣化度推定部30の推定結果に基づき、将来における二次電池モジュール3の供給バランスを設定する。「二次電池モジュール3の供給バランス」とは、どの程度の劣化度の二次電池モジュール3をどの程度の供給量で仕向け地に分配するかを示すものである。供給バランスは、劣化度推定部30の推定結果に基づくランクに基づいて設定することができる。例えば、供給バランスとして、将来的に供給される二次電池モジュール3の供給量が多いと予想されるランクの二次電池モジュール3については仕向け地への供給量を多くし、将来的な供給量が少ないと予想されるランクの二次電池モジュール3については供給量を控えるように設定することができる。供給バランス設定部50は劣化度推定部30の推定結果とともに、後述する需要量予測部70による需要の予測結果に応じて、需要に則した供給バランスを設定することができる。
本実施形態では、図2に示すように、供給設定システム1は需要量予測部70を有する。需要量予測部70は、二次電池モジュール3の需要を予測する。二次電池モジュール3の需要は、二次電池モジュール3の電池性能に応じて予測することができる。例えば、地域、車種、経年、航続距離、累積故障率、容量維持率などから将来の二次電池モジュール3の需要を予測することができる。
本実施形態では、需要量予測部70は、図5(a)に示す仕向け地A及び仕向け地B、車種S及び車種Tにおける故障率と経過月数とのワイブル分布や、図5(b)に示す仕向け地A及び仕向け地B、車種S及び車種Tにおける故障率と走行距離とのワイブル分布に基づいて、将来の二次電池モジュール3の需要を予測する。また、図6(a)に示す仕向け地A及び仕向け地B、車種S及び車種Tにおける容量維持率と経過月数との関係や、図6(b)に示す仕向け地A及び仕向け地B、車種S及び車種Tにおける容量維持率と走行距離との関係に基づいて、将来の二次電池モジュール3の需要を予測することとしてもよい。
また、本実施形態では、図2に示すように、供給設定システム1は供給量予測部40により予測された供給量予測結果及び供給バランス設定部50により設定された供給バランスの少なくとも一方を表示する表示部80を有する。表示部80に表示された情報をもとに、再利用品の二次電池モジュール3の必要とする交換修理サービス提供事業者Y1、Y2が所望の劣化度の二次電池モジュール3の供給予測や供給バランスを確認することができる。
また、本実施形態では、供給バランス設定部50により設定された供給バランスに関する情報を複数の二次電池モジュール3に付与する情報付与部85を有する。情報付与部85が付与する情報は、当該二次電池モジュールが使用される仕向け地、電池性能の劣化度などとすることができる。情報の付与は二次電池モジュール3に当該情報を含むタグや二次元コードなどを貼り付けたり、図2に示すように二次電池モジュール3に予め貼り付けられた二次元コード31などに当該情報を付加したりすることにより行うことができる。
また、本実施形態では、供給バランス設定部50により設定された供給バランスに基づいて、複数の二次電池モジュール3を分配する分配部90を有する。そして、分配部90は、情報付与部85によって付与された情報を参照して、複数の二次電池モジュール3を分配するように構成されており、例えば、二次電池モジュール3が使用される仕向け地ごとに自動的に分配するように構成されている。さらに本実施形態では、分配部90は、複数の二次電池モジュール3を分配する際に、図2に示すように複数の二次電池モジュール3とともに電池パック2を構成する電池パック部品4を分配するように構成されている。
次に、供給設定システム1の使用態様について、図7のフロー図を用いて説明する。
まず、図7に示すステップS1において、中古の電池パック2を収集する。そして、収集した電池パック2に備えられた二次電池モジュール3をすべて取り出す。その後、ステップS2において、履歴情報収集部10により複数の二次電池モジュール3の履歴情報を取得する。また、電池性能収集部20により複数の二次電池モジュール3の電池性能を取得する。取得した情報はそれぞれ格納部60に格納する。
次に、図7に示すステップS3において、劣化度推定部30により、二次電池モジュール3の履歴情報と電池性能に基づいて、二次電池モジュール3の劣化度を推定する。本実施形態では、劣化度に応じてAランク又はBランクのランク付けを行う。そして、ステップS4において、供給量予測部40により、劣化度のランクごとに二次電池モジュール3の供給量を予測する。
次に、図7に示すステップS5において、需要量予測部70により二次電池モジュール3の需要量を予測する。本実施形態では、需要量予測部70は、仕向け地A及び仕向け地Bにおける二次電池モジュール3の需要量を劣化度に応じて予測する。
そして、図7に示すステップS6において、供給バランス設定部50により、二次電池モジュール3の供給量の予測結果と需要量予測部70の予測結果に基づいて、二次電池モジュール3の供給バランスを設定する。その後、情報付与部85により、二次電池モジュール3に、供給バランスに基づく情報を付与する。その後、ステップS8において、表示部80により、ユーザの要求に応じて二次電池モジュール3の供給予測や供給バランスを表示する。
そして、図7に示すステップS9において、分配部90により供給バランスに基づいて、二次電池モジュール3を仕向け地A及び仕向け地B、車種S及び車種Tごとに分配する。本実施形態では、複数の二次電池モジュール3を分配する際に、複数の二次電池モジュール3とともに電池パック2を構成する電池パック部品4を分配する。
次に、本実施形態の供給設定システム1における作用効果について、詳述する。
本実施形態の供給設定システム1においては、電池パック2を構成する二次電池モジュール3ごとに履歴情報と電池性能とを取得し、当該二次電池モジュール3の劣化度を推定する。当該推定結果に基づいて、再利用可能な二次電池モジュール3の供給量を電池性能に応じて予測する。そして、当該供給量の予測結果に基づいて、電池性能に応じて二次電池モジュール3の供給バランスを設定する。これにより、二次電池モジュール単位で電池性能に応じた供給バランスが設定されるため、二次電池モジュール3の供給バランスを高精度に設定することできる。その結果、二次電池モジュール3の再利用率を向上することができる。
また、本実施形態では、二次電池モジュール3の需要を予測する需要量予測部70を有し、供給バランス設定部50は、供給量予測結果に基づいて需要量予測部70の需要量予測結果に応じた供給バランスを設定する。これにより、二次電池モジュール3の需要に応じて二次電池モジュール3の供給バランスが設定されるため、二次電池モジュール3の再利用率を一層向上することができる。
また、本実施形態では、供給量予測部40により予測された供給量予測結果及び供給バランス設定部50により設定された供給バランスの少なくとも一方を表示する表示部80を有する。これにより、再生モジュール提供事業者Xや交換修理サービス提供事業者Y1、Y2などが供給量予測結果や供給バランスを容易に把握することができる。
また、本実施形態では、供給バランス設定部50により設定された供給バランスに基づいて、複数の二次電池モジュール3を分配する分配部90を有する。これにより、二次電池モジュール3の分配が容易となるため、作業効率が向上する。
また、本実施形態では、供給バランス設定部50により設定された供給バランスに関する情報を複数の二次電池モジュール3に付与する情報付与部85を有し、分配部90は、情報付与部85によって付与された情報を参照して、複数の二次電池モジュール3を分配する。これにより、二次電池モジュール3の分配が一層容易となり、作業効率が向上する。また、情報付与部85によって付与された情報に基づいて、分配された二次電池モジュール3の追跡化可能となり、品質管理の精度の向上を図ることができる。
また、本実施形態では、分配部90は、複数の二次電池モジュール3を分配する際に、複数の二次電池モジュール3とともに電池パック2を構成する電池パック部品4を分配するように構成されている。これにより、電池パック2を構成する部品を別途調達する必要がないため、電池パック2の組み上げ作業の効率が向上する。
また、本実施形態では、複数の二次電池モジュール3は、互いに異なる複数の車種である車種S及び車種Tに搭載される電池パック2を構成可能となっている。これにより、本実施形態の供給設定システム1では、複数の車種を跨いだ二次電池モジュール3の再利用を促すことができ、二次電池モジュール3の再利用率を一層向上することができる。
また、本実施形態では、供給バランス設定部50は、再利用される二次電池モジュール3を含む電池パック2が使用される車種、地域、当該電池パックの耐用年数、当該電池パックが搭載される車両の航続可能距離の少なくとも一つを基準に供給バランスを設定する。これにより、二次電池モジュール3の再利用率を一層向上することができる。
以上のごとく、本実施形態によれば、二次電池モジュール3の再利用率を向上することができる、再利用可能な二次電池モジュール3の供給設定システム1を提供することができる。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 供給設定システム
2 電池パック
3 二次電池モジュール
10 履歴情報収集部
20 電池性能収集部
30 劣化度推定部
40 供給量予測部
50 供給バランス設定部
70 需要量予測部
80 表示部
85 情報付与部
90 分配部

Claims (6)

  1. 電池パック(2)を構成する複数の二次電池モジュール(3)の使用に関する履歴情報を収集する履歴情報収集部(10)と、
    上記複数の二次電池モジュールの電池性能を収集する電池性能収集部(20)と、
    上記履歴情報収集部により取得された上記履歴情報と、上記電池性能収集部により取得された上記電池性能と、上記複数の二次電池モジュールが利用された車種及び/又は地域とに基づいて、上記複数の二次電池モジュールにおける電池性能の劣化度を推定する劣化度推定部(30)と、
    上記劣化度推定部の推定結果に基づいて、再利用可能な二次電池モジュールの供給量を電池性能に応じて予測する供給量予測部(40)と、
    再利用される上記二次電池モジュールが利用される車種及び/又は地域と、再利用される上記二次電池モジュールの耐用年数及び/又は再利用される上記二次電池モジュールが利用される上記車種における航続可能距離と、に応じて設定される電池性能の許容範囲に基づいて、上記二次電池モジュールの需要を予測する需要量予測部(70)と、
    上記供給量予測部の供給量予測結果と、上記需要量予測部の需要量予測結果とに基づいて、上記二次電池モジュールの供給バランスを設定する供給バランス設定部(50)と、
    を有し、
    上記複数の二次電池モジュールは、互いに異なる複数の車種に搭載される電池パックを構成可能である、再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム(1)。
  2. 上記供給量予測部は、上記二次電池モジュールの劣化度のランクごとに上記再利用可能な二次電池モジュールの供給量を予測し、
    上記需要量予測部は、上記二次電池モジュールの劣化度のランクごとに上記二次電池モジュールの需要量を予測する、請求項1に記載の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム。
  3. 上記供給量予測部により予測された供給量予測結果及び上記供給バランス設定部により設定された供給バランスの少なくとも一方を表示する表示部を有する、請求項1又は2に記載の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム。
  4. 上記供給バランス設定部により設定された供給バランスに基づいて、上記複数の二次電池モジュールを分配する分配部(90)を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム。
  5. 上記供給バランス設定部により設定された上記供給バランスに関する情報を上記複数の二次電池モジュールに付与する情報付与部(85)を有し、
    上記分配部は、上記情報付与部によって付与された情報を参照して、上記複数の二次電池モジュールを分配する、請求項4に記載の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム。
  6. 上記分配部は、上記複数の二次電池モジュールを分配する際に、上記複数の二次電池モジュールとともに上記電池パックを構成する電池パック部品を分配するように構成されている、請求項4又は5に記載の再利用可能な二次電池モジュールの供給設定システム。
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