JP7058680B2

JP7058680B2 - バッテリ制御システム及びバッテリ制御プログラム

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Publication number: JP7058680B2
Application number: JP2020040902A
Authority: JP
Inventors: 義一西田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: US20210284042A1; JP2021145405A; CN113370843A

Description

本発明は、バッテリ制御システム及びバッテリ制御プログラムに関する。

従来、モータの駆動力により走行する、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両が提供されている。このような電動車両では、充放電可能な二次電池（バッテリ）の電力によりモータを駆動している。また、バッテリに蓄電された電力を住宅用の蓄電池として使用できる技術が知られている。バッテリは、使用の継続に従い劣化が進行し、劣化状態に応じてバッテリの再利用が行われる。バッテリの劣化は使用状態によって変化するため、バッテリの運転状況に基づいてバッテリの状態を分類し、再利用の用途を広げる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１５２３３３号公報

ところで、電動車両におけるバッテリの相対的価値は大きいものであるため、電動車両を保有するユーザや、リース会社にとっては、バッテリの残価値が残るような使用が行われることが好ましい。また、バッテリの残価値が残るような使用を行ったユーザに対してインセンティブを与えることで、ユーザに対してバッテリの残価値を還元できるようになると考えられる。しかし、上記のようなバッテリの使用を制御する制御システムについては、提案されていないのが現状である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、バッテリの制御内容に応じてバッテリの残価値を確定し、バッテリの残価値をユーザに還元できる、バッテリ制御システム及びバッテリ制御プログラムを提供することを目的とする。

（１）本発明は、バッテリと、通信装置と、バッテリ制御部と、表示装置と、を備える電動車両と、サーバ装置と、を備え、前記バッテリ制御部は、前記バッテリの機能の一部を制限して前記バッテリの充放電制御を行うと共に、制限解除キーが入力されることで、前記バッテリの機能の一部の制限を解除し、前記表示装置は、前記バッテリ制御部により制限される前記バッテリの機能の一部に関する情報を表示し、前記サーバ装置は、前記通信装置から送信される制限解除要求を受け付ける受付部と、前記通信装置に対して前記制限解除キーを送信する送信部と、を有する、バッテリ制御システムに関する。

（１）の発明によれば、バッテリの制御内容に応じてバッテリの残価値を確定し、バッテリの残価値をユーザに還元できる、バッテリ制御システムを提供できる。

（２）前記バッテリ制御部により制限される前記バッテリの機能の一部は、前記電動車両の単位期間毎の走行可能距離を含む、（１）に記載のバッテリ制御システム。

（２）の発明によれば、単位期間毎の走行可能距離に基づいてバッテリの機能が制御されることで、電動車両の安全な運転が促進され、バッテリの残価値が向上するバッテリ制御システムを提供できる。

（３）前記電動車両は、前記バッテリに蓄電される電力を外部に対して送電する送電装置を更に備え、前記バッテリ制御部により制限される前記バッテリの機能の一部は、前記送電装置による外部に対する単位期間毎の送電量を含む、（１）又は（２）に記載のバッテリ制御システム。

（３）の発明によれば、外部に対する単位期間毎の送電量に基づいてバッテリの機能が制御されることで、負荷変動の少ない外部に対する送電用途にバッテリを用いた場合のバッテリの残価値を確定し、ユーザに対して還元することができる。

（４）また、本発明は、電動車両に搭載されるバッテリを制御するバッテリ制御プログラムであって、前記バッテリの放電用途毎の放電容量を登録する登録ステップと、前記バッテリの放電時の放電用途を識別する識別ステップと、前記バッテリの登録された前記放電用途毎の前記放電容量に基づき、放電可能容量を出力する出力ステップと、前記放電容量が不足する場合、放電制御信号を出力する放電制御ステップと、を実行させる、バッテリ制御プログラムに関する。

（４）の発明によれば、バッテリの制御内容に応じてバッテリの残価値を確定し、バッテリの残価値をユーザに還元できる、バッテリ制御プログラムを提供できる。

本発明の実施形態に係るバッテリ制御システムの構成を示す図である。本発明のバッテリ制御システムによる制御内容の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るバッテリ制御プログラムの処理の流れを示す図である。

＜バッテリ制御システム＞
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリ制御システムを示す図である。本実施形態に係るバッテリ制御システムは、図１に示すように、電動車両１０と、サーバ装置３００と、を含む。

電動車両１０は、電気自動車、ハイブリッド自動車等、走行用の電力を供給する二次電池（バッテリ）４０を搭載した車両である。電動車両１０は、バッテリ４０に充電された電力を外部に放電可能である。例えば、外部充電ケーブル２２０の一端に設けられたプラグ２２２を家庭用蓄電装置２００に接続すると共に、この充電ケーブル２２０の他端に設けられたプラグ２２４を電動車両１０の車体外部に設けられた充放電口７１に接続して、制御部３６による放電制御を行うことでバッテリ４０が放電される。上記放電された電力は家庭用蓄電装置２００に蓄電される。また、充電器２００にプラグ２２２を接続し、充電器２００の充電制御部（図示省略）による充電制御を行うことで、バッテリ４０が充電される。なお、充電ケーブル２２０による接続に代えて、非接触により充電する構成、電動車両１０に設けられた内燃機関、燃料電池等の電力により充電する構成等も広く適用できる。

電動車両１０は、例えば、モータ１２と、駆動輪１４と、ブレーキ装置１６と、車両センサ２０と、ＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３０と、バッテリ（二次電池）４０と、バッテリセンサ４２と、通信装置５０と、表示装置６０と、送電装置としての充放電装置７０と、を備える。

モータ１２は、例えば、三相交流電動機である。モータ１２は、ロータが駆動輪１４に連結され、供給される電力により駆動輪１４を駆動し、また減速時、駆動輪１４の回転エネルギーにより発電して電力を出力する。

ブレーキ装置１６は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、を備える。ブレーキ装置１６は、ブレーキペダルの操作によって発生した油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてもよい。なお、ブレーキ装置１６は、上記説明した構成に限らず、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

車両センサ２０は、アクセル開度センサと、車速センサと、ブレーキ踏量センサと、を備える。アクセル開度センサは、運転者による加速指示を受け付ける操作子の一例であるアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作量を検出し、アクセル開度として制御部３６に出力する。車速センサは、例えば、各車輪に取り付けられた車輪速センサと速度計算機とを備え、車輪速センサにより検出された車輪速を統合して車両の速度（車速）を導出し、制御部３６及び表示装置６０に出力する。ブレーキ踏量センサは、ブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作量を検出し、ブレーキ踏量として制御部３６に出力する。

ＰＣＵ３０は、例えば、変換器３２と、ＶＣＵ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）３４と、バッテリ制御部３６と、を備える。なお、これらの構成要素をＰＣＵ３０として一体化することなく、これらの構成要素を分散的に配置してもよい。

変換器３２は、例えば、ＡＣ－ＤＣ変換器である。変換器３２の直流側端子は、直流リンクＤＬに接続されている。直流リンクＤＬには、ＶＣＵ３４を介してバッテリ４０が接続されている。変換器３２は、減速時、モータ１２により発電された交流電力を直流電力に変換して直流リンクＤＬに出力する。また変換器３２は、これとは逆に、モータ１２の駆動時、直流リンクＤＬを介してＶＣＵ３４から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ１２に出力する。

ＶＣＵ３４は、例えば、ＤＣ―ＤＣコンバータである。ＶＣＵ３４は、モータ１２の駆動時、バッテリ４０から供給される電力を昇圧して直流リンクＤＬに出力し、またこれとは逆に、減速時、直流リンクＤＬから出力される電力を所定電圧によりバッテリ４０に出力する。

バッテリ制御部３６は、バッテリ４０及びＶＣＵ３４を制御する。なお、ＰＣＵ３０の備える制御部として、他にモータ制御部、ブレーキ制御部等が含まれる。バッテリ制御部、モータ制御部、及びブレーキ制御部は、それぞれ別体の制御装置、例えば、バッテリＥＣＵ、モータＥＣＵ、ブレーキＥＣＵといった制御装置に置き換えてもよい。

バッテリ制御部３６は、バッテリ４０に取り付けられたバッテリセンサ４２の出力に基づいて、バッテリ４０のＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ；バッテリ充電率）を算出し、ＶＣＵ３４に出力する。ＶＣＵ３４は、バッテリ制御部３６からの指示に応じて、直流リンクＤＬの電圧を昇圧する。ＶＣＵ３４は、バッテリ制御部３６からの指示に応じて、外部の家庭用蓄電装置２００に対する送電を行う。

バッテリ制御部３６の備える記憶部には、後述するバッテリ制御プログラムが格納され、バッテリ制御部３６はバッテリ４０の機能の一部を制限及び解除する制御を行う。なお、モータ制御部は、車両センサ２０の出力に基づいて、モータ１２を制御する。ブレーキ制御部は、車両センサ２０の出力に基づいて、ブレーキ装置１６を制御する。

バッテリ４０は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池である。バッテリ４０は、電気自動車１０の外部の充電器２００から供給される電力を蓄電し、この蓄電した電力を電気自動車１０の走行のため、又は家庭用蓄電装置２００の蓄電のために放電する。また減速時、ＶＣＵ３４から出力される電力を蓄電する。バッテリセンサ４２は、例えば、電流センサ、電圧センサ、温度センサを備える。バッテリセンサ４２は、例えば、バッテリ４０の電流値、電圧値、温度を検出する。バッテリセンサ４２は、検出した電流値、電圧値、温度等を制御部３６に出力する。

通信装置５０は、セルラー網やＷｉ－Ｆｉ網を接続するための無線モジュールを含む。通信装置５０は、図１に示すネットワークＮＷを介してサーバ装置３００と相互に通信可能である。電動車両１０のユーザ（以下、単に「ユーザ」と記載する場合がある）は、通信装置５０を介し、バッテリ制御部３６により制限されるバッテリ４０の機能の一部の制限解除を要求する、制限解除要求をサーバ装置３００に対して送信できる。

表示装置６０は、例えば、表示部と、表示制御部と、を備える。表示部は、表示制御部の制御に応じた情報を表示する。表示制御部は、車両センサ２０、制御部３６から出力される情報に応じて、バッテリ４０に関する情報を表示部に表示させる。例えば、制御部３６により制限されるバッテリ４０の機能の一部に関する情報を表示させる。また、表示制御部は、車両センサ２０から出力された車速等を表示部に表示させる。

送電装置としての充放電装置７０は、充放電口７１と、コンバータ７２と、を備える。充放電装置７０は、充放電口７１を介して充電器２００から導入される交流電力を直流電力に変換してバッテリ４０に充電する。また、充放電装置７０は、バッテリ４０から放電される直流電力を外部の家庭用蓄電装置２００に送電する。バッテリ４０の外部の家庭用蓄電装置２００に対する送電は、例えば充放電口７１にプラグ２２４が接続されている状態を検知することで識別される。

サーバ装置３００は、通信装置５０と相互に通信可能であり、受付部３１０と、送信部３２０とを備える。なお、これらの構成要素のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などのハードウェア（回路部；ｃｉｒｃｕｉｔｒｙを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

受付部３１０は、通信装置５０から送信される制限解除要求を受け付ける。制限解除要求は、ユーザ識別情報と、制限解除内容とを含む。受け付けられた制限解除要求は、サーバ装置３００に記憶され、制限解除キーが出力される。制限解除キーの出力と共に、制限解除内容に応じた課金額が算出され、ユーザ識別情報と共にサーバ装置３００に記憶されてもよい。サーバ装置３００の管理者（例えば、電動車両１０のリース会社）は、上記ユーザ識別情報と課金額を元に、ユーザに対して課金を行うことができる。

送信部３２０は、上記出力された制限解除キーを通信装置５０に対して送信する。通信装置５０を介してユーザが受信した制限解除キーは、バッテリ制御部３６に入力される。バッテリ制御部３６は、制限解除キーが入力されることで、制限解除内容に応じてバッテリ４０の機能の一部の制限を解除する。

（バッテリ制御部）
バッテリ制御部３６の構成の詳細について以下に説明する。バッテリ制御部３６は、ユーザの契約等に応じて、バッテリ４０の機能の一部を制限してバッテリ４０の充放電制御を行う。例えば、ユーザは電動車両１０の購入時やリース開始時に、購買契約又はリース契約と共に、バッテリ４０の単位期間毎に使用できる放電容量を、バッテリ４０の用途毎に契約する。ここで、単位期間は任意に設定が可能であるが、例えば１日毎、１週間毎、１か月毎等に設定できる。また、バッテリ４０の用途は、例えば電動車両１０の走行や、外部の家庭用蓄電装置２００に対する送電等が挙げられる。

図２は、電動車両１０のユーザの契約内容を模式的に示すグラフである。図２のグラフにおける縦軸は単位期間毎の電池容量（％）であり、例えばＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ；バッテリ充電率）で表される。図２のグラフにおける横軸は、例えば電動車両１０の単位期間毎の走行可能レンジ（ｋｍ）と、家庭用蓄電装置２００に対する貯蔵エネルギー（ｋＷｈ）に対応する。なお、バッテリ４０の電動車両１０の走行という用途を、電力量ではなく距離で規定することで、バッテリ４０の劣化が促進されるようなスピード超過や乱暴な運転を抑制できると考えられる。

図２に示すように、ユーザＡの契約内容は、走行可能レンジが長く、貯蔵エネルギーが多い契約内容である。これに対し、ユーザＢの契約内容は、走行可能レンジが短く、貯蔵エネルギーが多い契約内容である。ユーザＢの契約内容は、ユーザＡの契約内容よりも単位期間毎の走行可能レンジが短い。従って、ユーザＢの契約内容に従ったバッテリ４０の制御が行われることで、バッテリ４０に対する負荷は、ユーザＡの契約内容に従う制御よりも抑制されると考えられるため、契約期間終了後のバッテリ４０の残価値が高くなることが期待される。上記により、例えば電動車両１０のリースを行う場合に、リース会社はユーザＢに対し、ユーザＡよりも契約内容に対してインセンティブを与えることができる。ユーザＢは、バッテリ４０の用途に応じた契約を締結することで、インセンティブが得られ、例えば安価に電動車両１０の提供を受けることができる。

上記以外に、予測されるバッテリ４０の劣化に応じ、ユーザに与えられるインセンティブに差異を設けることもできる。例えば、単位期間毎の電池容量が同一である場合であっても、バッテリ４０を家庭用蓄電装置２００への送電に用いる場合は、バッテリ４０を電動車両１０の走行に用いる場合よりも、バッテリ４０の劣化度合いが低いと考えられる。バッテリ４０を家庭用蓄電装置２００への送電に用いる場合、電動車両１０の走行に用いる場合のような急峻な負荷変動も少ないため、バッテリ４０の劣化進行を抑制できると考えられるためである。

バッテリ制御部３６は、ユーザの要望に応じて、制限されたバッテリ４０の機能の一部を解除できる。例えば、あるユーザは通常は電動車両１０の走行距離が少なく、走行可能レンジが短い契約内容であるとする。このユーザが、例えばある特定の期間に限り電動車両１０の走行可能レンジを増加させることを所望する場合がある。この場合、ユーザは通信装置５０を介して制限解除キーを入手し、バッテリ制御部３６に入力する。これにより、バッテリ制御部３６は、制限されたバッテリ４０の機能の一部である、例えば電動車両１０の走行可能レンジの制限を解除できる。上記解除されるバッテリ４０の機能の一部は、制限を全て解除するものであってもよいし、制限を一部解除するものであってもよい。

＜バッテリ制御プログラム＞
本実施形態に係るバッテリ制御プログラムの行う処理の流れについて、図３を用いて説明する。

本実施形態に係るバッテリ制御プログラムは、電動車両１０のバッテリ制御部３６の記憶部に記憶されて格納される。本実施形態に係るバッテリ制御プログラムは、登録ステップＳ１と、識別ステップＳ２と、記憶ステップＳ３と、出力ステップＳ４と、判定ステップＳ５と、放電制御信号出力ステップＳ６と、を実行させる。

登録ステップＳ１では、バッテリ制御プログラムは、ユーザ契約に基づく、放電用途（例えば、電動車両１０の走行）と、上記放電用途毎の容量（例えば、走行可能レンジａ）を予めバッテリ制御部３６の記憶部に記憶させて登録する処理を実行する。

識別ステップＳ２では、バッテリ制御プログラムは、バッテリの放電用途に対応する検知結果に基づき、バッテリの放電用途を識別する処理を実行する。例えば、バッテリ４０から放電が行われ、かつ充放電口７１にプラグ２２４が接続されている検知結果を元に、バッテリ４０の放電用途が外部（例えば、家庭用蓄電装置２００）への送電であることを識別する。同様に、バッテリ４０から放電が行われ、かつ充放電口７１にプラグ２２４が接続されていない検知結果を元に、バッテリ４０の放電用途が電動車両１０の走行であることを識別する。

放電量記憶ステップＳ３では、バッテリ制御プログラムは、識別ステップＳ２で識別された放電用途毎に、単位期間毎にバッテリ４０の積算使用量を記憶させる処理を実行する。例えば、車両センサ２０から受信した情報に基づき、１日毎の電動車両１０の積算走行距離ｂ（ｋｍ）を記憶させる。

出力ステップＳ４では、バッテリ制御プログラムは、放電用途毎の残容量を出力する。例えば、放電用途が電動車両１０の走行の場合の、登録された走行可能レンジａが１日毎に１００ｋｍであり、現在の１日毎の積算走行距離ｂが３０ｋｍである場合、上記の差分（ａ－ｂ）を算出することで、残容量である７０ｋｍ（ｃ）を出力する。

判定ステップＳ５では、バッテリ制御プログラムは、放電用途毎の残容量があるか否かを判定する。即ち、出力ステップＳ４で出力される、放電用途毎の残容量が正の値であるか否かを判定する。上記がＹＥＳの場合、処理を終了する。上記がＮＯの場合、放電制御信号出力ステップＳ６に進む。

放電制御信号出力ステップＳ６では、バッテリ制御プログラムは、バッテリからの放電量を制御する放電制御信号を出力する処理を行う。放電制御信号は、例えばバッテリ制御装置３６に対し、バッテリの放電を停止又は抑制するような制御を行わせるものであってもよいし、表示装置６０に警告表示を表示させるものであってもよい。放電制御信号出力ステップＳ６が行われた後、処理を終了する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、適宜変更を加えたものも本発明の範囲に含まれる。

１０電動車両
３６バッテリ制御部
４０バッテリ
５０通信装置
６０表示装置
７０充放電装置（送電装置）
３００サーバ装置
３１０受付部
３２０送信部

Claims

バッテリと、通信装置と、バッテリ制御部と、表示装置と、を備える電動車両と、
サーバ装置と、を備え、
前記バッテリ制御部は、前記バッテリの機能の一部を制限して前記バッテリの充放電制御を行うと共に、制限解除キーが入力されることで、前記バッテリの機能の一部の制限を解除し、
前記表示装置は、前記バッテリ制御部により制限される前記バッテリの機能の一部に関する情報を表示し、
前記サーバ装置は、前記通信装置から送信される制限解除要求を受け付ける受付部と、前記通信装置に対して前記制限解除キーを送信する送信部と、を有し、
前記バッテリ制御部は、
前記バッテリの放電用途毎の放電容量を登録し、
前記バッテリの放電時の放電用途を識別し、
前記バッテリの登録された前記放電用途毎の前記放電容量に基づき、放電可能容量を出力し、
前記放電容量が不足する場合、放電制御信号を出力する、バッテリ制御システム。
前記バッテリ制御部により制限される前記バッテリの機能の一部は、前記電動車両の単位期間毎の走行可能距離を含む、請求項１に記載のバッテリ制御システム。
前記電動車両は、前記バッテリに蓄電される電力を外部に対して送電する送電装置を更に備え、
前記バッテリ制御部により制限される前記バッテリの機能の一部は、前記送電装置による外部に対する単位期間毎の送電量を含む、請求項１又は２に記載のバッテリ制御システム。