特開 2024-83789 劣化推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083789

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】劣化推定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/392 20190101AFI20240617BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20240617BHJP

   G01R 31/385 20190101ALI20240617BHJP

   G01R 31/387 20190101ALI20240617BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240617BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240617BHJP

   B60R 16/04 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

G01R31/392

G01R31/382

G01R31/385

G01R31/387

H01M10/48 P

H01M10/48 301

H02J7/00 Y

H02J7/00 P

B60R16/04 W

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197802

(22)【出願日】2022-12-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 誠

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 将

(72)【発明者】

【氏名】加藤 晃太

(72)【発明者】

【氏名】西村 怜馬

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216AB01

2G216BA01

2G216BA21

2G216BA22

2G216BA34

2G216BA61

2G216BA63

2G216CB35

5G503BB01

5G503EA08

5G503FA06

5H030AS08

5H030FF22

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H030FF52

(57)【要約】

【課題】多くの試験を行うことなくバッテリの劣化の要因を明確にすること。
【解決手段】車両に搭載されるバッテリＢＴの劣化を推定する劣化推定装置３は、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータ及び容量維持率のデータを蓄積する蓄積部３２と、蓄積部３２に蓄積されているデータに基づいてパラメータと容量維持率との相関関係を示す曲線を求める演算部３１と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されるバッテリの劣化を推定する劣化推定装置であって、
前記バッテリの使用状態を示すパラメータ及び容量維持率のデータを蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積されている前記データに基づいて前記パラメータと前記容量維持率との相関関係を示す曲線を求める演算部と、
を有することを特徴とする劣化推定装置。

【請求項2】

前記パラメータは、
前記バッテリの充放電電流又は充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値である、
ことを特徴とする請求項１記載の劣化推定装置。

【請求項3】

前記パラメータは、
前記バッテリの温度又は充電状態のデータを含み、
前記演算部は、
前記温度毎又は前記充電状態毎に前記曲線を求める、
ことを特徴とする請求項２記載の劣化推定装置。

【請求項4】

前記演算部は、
前記バッテリの使用開始時からの経過時間に対する駆動時間又は駆動停止時間の割合を求め、求めた前記割合と前記曲線との相関関係を求める、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の劣化推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に搭載されるバッテリの劣化を推定する劣化推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリの劣化には、バッテリの充放電電流、充放電電力、温度及び充電状態（ＳＯＣ）が大きく影響する。このため、従来は、複数の充放電電流値（充放電レート）、複数の温度及び複数の充放電深度（ＳＯＣの使用範囲）において充放電サイクル試験を実施することにより、劣化の要因を分離して明らかにしている（例えば、特許文献１）。

【0003】

このような従来の充放電サイクル試験は、周期的に容量等の特性計測を行うため等の理由による中断はあるものの、一定の充放電電流又は充放電電力と、一定の温度と、において繰り返し連続して行われる。また、従来は、充放電サイクル試験とは別に、ＳＯＣの使用範囲、温度、充放電電力及び充放電電流の条件をいくつも変えた試験を行うと共に、条件を変える毎に異なるバッテリを準備している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－０７４２５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来においては、バッテリの劣化の要因を明確にするためには、バッテリの劣化に対する影響度及び依存度の大きい充放電電流又は充放電電力、温度及び電圧（ＳＯＣの範囲）の条件を細かく設定して多くの試験を行う必要があるという課題を有する。

【0006】

本開示の目的は、多くの試験を行うことなくバッテリの劣化の要因を明確にすることができる劣化推定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る劣化推定装置は、車両に搭載されるバッテリの劣化を推定する劣化推定装置であって、前記バッテリの使用状態を示すパラメータ及び容量維持率のデータを蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に蓄積されている前記データに基づいて前記パラメータと前記容量維持率との相関関係を示す曲線を求める演算部と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、多くの試験を行うことなくバッテリの劣化の要因を明確にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置の構成を示すブロック図

【図2A】本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置に蓄積されるバッテリの充放電電力と経過時間との関係を示す図

【図2B】本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置によって求められるバッテリの充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値を示す図

【図3】本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置によって求めるＳＯＨと充放電電力の出現頻度の積算値との相関関係を示す曲線を示す図

【図4】本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置によって推定されるバッテリの劣化におけるバッテリの温度による影響を示す図

【図5】本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置に蓄積されるテーブルの一例を示す図

【図6】本発明の実施の形態２に係る車載装置の構成を示すブロック図

【図7】本発明の実施の形態２に係る劣化推定装置の構成を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に説明する実施の形態は一例であり、本開示はこの実施の形態に限定されるものではない。なお、既に周知な事項の詳細な説明や、実質的に同一の構成に対する重複説明等は、適宜省略する場合がある。

【0011】

（実施の形態１）
＜劣化推定装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置３の構成について、図１を参照しながら、詳細に説明する。

【0012】

劣化推定装置３は、図示しない車両に搭載され、バッテリＢＴの劣化を推定する。劣化推定装置３は、車両情報を収集するＶＣＵ（Vehicle Control Unit；車両制御ユニット）１及びバッテリＢＴのバッテリ情報を収集するＢＭＳ（Battery management system；バッテリマネジメントシステム）２と接続している。

【0013】

ここで、車両情報は、経過時間、及びバッテリＢＴの駆動時間又は駆動停止時間の情報である。バッテリ情報は、バッテリＢＴの容量維持率（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ；ＳＯＨ）、バッテリＢＴの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；ＳＯＣ）、バッテリＢＴの充放電電流、バッテリＢＴの充放電電力、及びバッテリＢＴの温度の情報である。容量維持率は、バッテリＢＴにおいて新品時の容量に対して維持できている容量を表しており、バッテリＢＴの現在の容量を新品時の容量で除算することにより求められる。

【0014】

劣化推定装置３は、演算部３１と、蓄積部３２と、送信部３３と、を有している。

【0015】

演算部３１は、バッテリＢＴの実運用時及び過渡運転時において、ＶＣＵ１より入力される車両情報及びＢＭＳ２より入力されるバッテリ情報のデータを蓄積部３２に蓄積させる。ここで、実運用時とは、バッテリＢＴが電力を出し入れできる（稼働できる）状態の時である。また、過渡運転時とは、バッテリＢＴが充放電している状態の時である。

【0016】

演算部３１は、蓄積部３２に蓄積されているデータに基づいて、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータと容量維持率との相関関係を示す曲線を求める。具体的には、演算部３１は、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータとしてバッテリＢＴの充放電電流又は充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値を求めて蓄積部３２に蓄積させる。演算部３１は、蓄積部３２に蓄積させたバッテリＢＴの充放電電流又は充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値と容量維持率との相関関係を示す曲線（以下、「劣化曲線」と記載する）を求める。演算部３１は、バッテリＢＴの温度毎又は充電状態毎に劣化曲線を求める。

【0017】

ここで、バッテリＢＴの充放電電流又は充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値、温度及び充電状態は、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータである。

【0018】

演算部３１は、蓄積部３２に蓄積されている車両情報及びバッテリ情報に基づいて、バッテリＢＴの使用開始時からの経過時間に対する駆動時間又駆動停止時間の割合を求め、求めた割合と劣化曲線との相関関係を求める。

【0019】

演算部３１は、求めた劣化曲線のデータ、及びバッテリＢＴの経過時間に対する駆動時間又駆動停止時間の割合と劣化曲線との相関関係のデータを、送信部３３に出力すると共に蓄積部３２に蓄積させる。

【0020】

蓄積部３２は、演算部３１により書き込まれた車両情報、バッテリ情報、劣化曲線、劣化曲線を求める際に使用するバッテリＢＴの使用状態を示すパラメータ、及びバッテリＢＴの経過時間に対する駆動時間又駆動停止時間の割合と劣化曲線との相関関係のデータを蓄積する。

【0021】

送信部３３は、演算部３１より入力される劣化曲線、及びバッテリＢＴの経過時間に対する駆動時間又駆動停止時間の割合と劣化曲線との相関関係のデータを図示しない表示装置に送信する。

【0022】

＜劣化推定装置の動作＞
本発明の実施の形態１に係る劣化推定装置３の動作について、図２Ａから図５を参照しながら、詳細に説明する。図３では、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータとしてバッテリＢＴの充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値を用いる場合を一例として示している。

【0023】

まず、演算部３１は、ＶＣＵ１より入力される車両情報及びＢＭＳ２より入力されるバッテリ情報のデータを蓄積部３２に蓄積させる。

【0024】

具体的には、演算部３１は、ＶＣＵ１より入力される経過時間及びＢＭＳ２より入力されるバッテリＢＴの充放電電力のデータに基づいて、例えば図２Ａに示すように、バッテリＢＴの１秒経過する毎の充放電電力のデータを蓄積部３２に蓄積させる。そして、演算部３１は、図２Ｂに示すように、蓄積部３２に蓄積させた充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値を求める。図２Ａ及び図２Ｂの場合には、充電電力を＋にすると共に放電電力を－にしている。また、所定範囲は、ここでは２Ｗを例示する。また、演算部３１は、バッテリＢＴの温度及びバッテリＢＴの容量維持率のデータを蓄積部３２に蓄積させる。

【0025】

次に、演算部３１は、蓄積部３２に蓄積させたバッテリＢＴの温度、バッテリＢＴの容量維持率、及び求めた充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値のデータに基づいて、バッテリＢＴの充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値と、バッテリＢＴの容量維持率と、をバッテリＢＴの温度毎に対応付けたテーブル（以下、「第１のテーブル」と記載する）を作成して蓄積部３２に蓄積させる。また、演算部３１は、蓄積部３２に蓄積させたバッテリＢＴの温度、バッテリＢＴの充電状態、及び求めた充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値のデータに基づいて、例えば図５に示すように、バッテリＢＴの充電状態と、充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値と、をバッテリＢＴの温度毎に対応付けたテーブル（以下、「第２のテーブル」と記載する）を作成して蓄積部３２に蓄積させる。第２テーブルにおける所定範囲は、図５では２０Ｗを例示する。

【0026】

次に、演算部３１は、蓄積部３２に蓄積されている第１のテーブルに基づいて、図３に示すように、バッテリＢＴの充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値と、バッテリＢＴの容量維持率と、の相関関係を示す劣化曲線を求める。この際に、演算部３１は、バッテリＢＴの温度毎に劣化曲線を求める。図３において、劣化曲線Ｌ１は、室温における劣化曲線である。また、劣化曲線Ｌ２は、室温よりも高温度における劣化曲線である。図３に示す劣化曲線は、バッテリＢＴの充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値が大きいほどバッテリＢＴの容量維持率が小さくなる相関関係を有している。

【0027】

また、演算部３１は、蓄積部３２に蓄積されている第２のテーブルに基づいて、バッテリＢＴの充電状態毎の劣化曲線を求める。

【0028】

ここで、電気自動車は、色々な使われ方をする一つのバッテリによって駆動される。このような電気自動車の駆動用のバッテリは、大電流を流したり小電流を流したり、又は朝等の寒い中で使用されたり昼等の暑い中で使用されたりするため、画一的な条件ではなく複数の過渡的に変化する条件で使用される。また、電気自動車の駆動用のバッテリＢＴは、連続して駆動せずに、１日において充放電のない時間が長い場合がある。

【0029】

このようなバッテリＢＴの内部の状態変化は、連続して駆動している場合と異なる劣化の振る舞いをする。これに対して、演算部３１は、蓄積部３２に蓄積されている車両情報及びバッテリ情報に基づいて、バッテリＢＴの使用開始時からの経過時間に対する駆動時間又駆動停止時間の割合を求め、求めた割合と劣化曲線との相関関係を求める。

【0030】

これにより、画一的な条件ではなく複数の過渡的に変化する条件で使用されるバッテリＢＴの劣化を、劣化曲線を用いて精度よく推定することができる。

【0031】

因みに、バッテリＢＴの劣化に大きな影響を及ぼす要因としてバッテリＢＴの温度に着目した場合に、劣化係数と温度との相関関係は図４に示すような曲線となる。なお、図４の縦軸の劣化係数は、例えば重回帰分析において用いられる係数である。この際に、劣化曲線の傾きにより、図４に破線で示す変曲点Ｑ１及びＱ２を把握することができるため、変曲点Ｑ１近傍及び変曲点Ｑ２近傍における温度の条件を細かく設定して劣化曲線を求めることができる。

【0032】

上記より、劣化曲線を参照することにより劣化の要因を明確化できるため、従来に比べて、充放電サイクル試験等の試験回数を必要最小限にすることができる。また、劣化の要因を明確化できることにより、劣化抑制のための運転又はバッテリＢＴの使い方に役立てることができ、バッテリＢＴの寿命を長くすることができる。

【0033】

このように、本実施の形態によれば、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータ及び容量維持率のデータを蓄積する蓄積部３２と、蓄積部３２に蓄積されているデータに基づいてパラメータの算出値と容量維持率との相関関係を示す曲線を求める演算部３１と、を有することにより、多くの試験を行うことなくバッテリＢＴの劣化の要因を明確にすることができる。

【0034】

（実施の形態２）
＜劣化推定装置の構成＞
本発明の実施の形態２に係る劣化推定装置６の構成について、図６及び図７を参照しながら、詳細に説明する。

【0035】

なお、図６及び図７において図１と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

【0036】

劣化推定装置６は、車載装置４と無線回線又は有線回転によって接続しており、バッテリＢＴの劣化を推定する。ここで、車載装置４は、図示しない車両に搭載され、ＶＣＵ１と、ＢＭＳ２と、送信部５と、を備えている。送信部５は、ＶＣＵ１より入力される車両情報及びＢＭＳ２より入力されるバッテリ情報のデータを劣化推定装置６に送信する。

【0037】

劣化推定装置６は、車載装置４が搭載されている車両の外部に設けられ、受信部７と、演算部３１と、蓄積部３２と、送信部３３と、を有している。

【0038】

受信部７は、車載装置４の送信部５より送信されたデータを受信して演算部３１に出力する。

【0039】

演算部３１は、受信部７より入力される車両情報及びバッテリ情報のデータを蓄積部３２に蓄積させる。

【0040】

なお、劣化推定装置６の動作は劣化推定装置３の動作と同一動作であるので、その説明を省略する。

【0041】

このように、本実施の形態によれば、上記の実施の形態１の効果と同一の効果を得ることができる。

【0042】

なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

【0043】

具体的には、バッテリＢＴの使用状態を示すパラメータをバッテリＢＴの充放電電力の所定範囲毎の出現頻度の積算値、バッテリＢＴの温度及びバッテリＢＴの充電状態にしたが、これに限らず、充放電サイクル数等をバッテリＢＴの使用状態を示すパラメータに含めてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本開示は、車両に搭載されるバッテリの劣化を推定する劣化推定装置に好適である。

【符号の説明】

【0045】

１ ＶＣＵ
２ ＢＭＳ
３ 劣化推定装置
４ 車載装置
５ 送信部
６ 劣化推定装置
７ 受信部
３１ 演算部
３２ 蓄積部
３３ 送信部
ＢＴ バッテリ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されるバッテリの劣化を推定する劣化推定装置であって、
前記バッテリの使用状態を示すパラメータ及び容量維持率のデータを蓄積する蓄積部と、
前記蓄積部に蓄積されている前記データに基づいて前記バッテリの劣化曲線を求める演算部と、
を有し、
前記蓄積部は、前記バッテリの実運用時及び過渡運転時において、逐次的に、前記バッテリの充放電電力に係る積算値の情報と、前記バッテリの温度の情報と、前記バッテリの前記容量維持率の情報と、を関連付けて、前記データとして蓄積し、
前記演算部は、前記充放電電力の積算値が累積するに伴って低下する前記容量維持率に係る前記劣化曲線を、前記温度に依拠して変化する程度が識別可能な態様で提示する
ことを特徴とする劣化推定装置。