(57)【要約】      （修正有）【課題】電池体積に基づく異常状態について検出することが可能な電池異常判断システム及び方法を提供する。【解決手段】電池異常判断システムは、電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報を取得する取得部１２，２２と、複数の車両１０，２０取得部１２，２２において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分、及び所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶する記憶部３２と、記憶部３２において属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、属する区分それぞれについて算出する算出部３３と、自車両２０の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における体積統計値に基づいて、自車両２０の電池体積が異常であるか否かを判断する判断部２４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両に搭載される電池が異常状態であるかを判断する電池異常判断システムであって、
電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報を取得する取得手段と、
複数の電動車両の前記取得手段において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分、及び所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段において前記属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、前記属する区分それぞれについて算出する算出手段と、
特定の電動車両の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における前記算出手段により算出された体積統計値に基づいて、特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断する判断手段と、
を備えることを特徴とする電池異常判断システム。
【請求項２】
前記算出手段は、前記体積統計値に基づく電池体積の適正体積範囲を算出し、
前記判断手段は、特定の電動車両の電池体積が前記適正体積範囲内であるかに基づいて、特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池異常判断システム。
【請求項３】
前記平均温度は、車両の使用開始時から現在までの温度の平均である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電池異常判断システム。
【請求項４】
電動車両に搭載される電池が異常状態であるかを判断する電池異常判断方法であって、
電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報を取得する取得ステップと、
複数の電動車両の取得ステップにおいて取得された電池体積と電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分、及び所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップにおいて前記属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、前記属する区分それぞれについて算出する算出ステップと、
特定の電動車両の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における前記算出ステップにて算出された体積統計値から、特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断する判断ステップと、
を備えることを特徴とする電池異常判断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池異常判断システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の電池情報をセンターへ送信し、センターにて電池情報を解析して電池状態を判断すると共に、判断された電池情報の１つである電池劣化度に応じて各種処理を行う電池情報管理システムが提案されている。このシステムは、センターにて劣化度に応じた修正プログラムを配信したり、寿命を超えた電池には交換を促すメッセージを配信したりする（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２８６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来において送信される電池情報には、電池の体積変化（電極の膨張やガス発生による体積変化）が考慮されていない。このため、電池体積に基づく異常状態について検出することができない。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電池体積に基づく異常状態について検出することが可能な電池異常判断システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池異常判断システム及び方法は、複数の電動車両において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、各電池容量維持率区分、及び各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶し、この区分毎に平均値や標準偏差という体積統計値を求め、体積統計値から特定の電動車両の電池体積が異常であるか判断する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電池体積は、電池容量維持率が低下するほど増加する傾向にあり、平均電池温度が上昇するほど増加する傾向にある。このような傾向は電池使用時において通常的に発生するものであり、このような傾向内に収まる電池体積は正常である。一方、例えば電極の膨張やガス発生による体積変化については、上記傾向の範囲を逸脱して体積が変化してしまうこととなる。よって、電池体積の情報を属する区分毎に多く記憶することで、通常的に発生する傾向を捉えた電池体積の情報を集めることとなる。そして、多くの電池体積が正常であると仮定すると、区分毎の体積統計値は、正常な電池体積の統計値といえ、これに基づいて特定の電動車両の電池体積が異常であるか否かを判断することができる。従って、電池体積に基づく異常状態について検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る電池異常判断システムを示す構成図である。
【図２】図１に示した記憶部の記憶内容を示す図である。
【図３】平均セル温度及び容量維持率とセル体積増加量との相関を示すグラフである。
【図４】本実施形態に係る電池異常判断方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る電池異常判断システムを示す構成図である。図１に示すように、電池異常判断システム１は、自車両（特定車両）２０に搭載される電池２１が異常状態であるかを判断するものであって、複数の車両１０，２０と、センター側装置３０とにより構成されている。
【００１０】
複数の車両１０，２０は、それぞれ電池１１，２１と、取得部（取得手段）１２，２２と、送受信部１３，２３と、判断部（判断手段）１４，２４と、提示部１５，２５とを備えており、モータを動力源とし、電池１１，２１の電力によりモータを駆動して走行を行う電動車両である。電池１１，２１は、モータに電力を供給すると共に、下り坂などの回生時には充電を行うリチウムイオン電池等の二次電池である。
【００１１】
取得部１２，２２は、電池体積、電池容量維持率（初期の電池の満充電容量に対する現在の電池の満充電容量の割合）、及び平均電池温度の情報を取得するものである。具体的に取得部１２，２２は、電池１１，２１に取り付けられた歪みゲージ、圧力センサ、及び変位センサなどの信号に基づいて、電池１１，２１の膨張等を検知して電池１１，２１の体積の情報を取得する。また、取得部１２，２２は、充電時における充電容量や、満充電後の電池電圧等から電池容量維持率を算出して取得する。さらに、取得部１２，２２は、電池１１，２１に設けられる温度センサの信号を積算して平均化することにより、平均電池温度を算出して取得する。
【００１２】
なお、平均電池温度は、車両１０，２０の使用開始時（納車時など）から現在までの温度の平均であることが好ましい。長期に亘る平均温度を取得することにより、以下に示す電池１１，２１の異常判断において精度の向上を図ることができるからである。
【００１３】
送受信部１３，２３は、センター側装置３０と通信を行うものであって、取得部１２，２２にて取得した情報をセンター側装置３０に送信するものである。また、送受信部１３，２３は、センター側装置３０からの情報を受信する機能を有している。
【００１４】
特に本実施形態においてセンター側装置３０は、車両１０，２０の電池１１，２１が異常である否かを判断するための体積統計値（又は適正体積範囲）を算出する構成となっており、送受信部１３，２３は、この情報を受信するようになっている。
【００１５】
判断部１４，２４は、送受信部１３，２３にて受信された体積統計値（又は適正体積範囲）の情報と、取得部１２，２２にて取得した電池体積との情報とを比較し、電池１１，２１が異常状態であるか否かを判断するものである。
【００１６】
提示部１５，２５は、例えば画像表示部と音声出力部とにより構成され、各種情報をユーザに提示するものであって、特に本実施形態では判断部１４，２４により判断された電池異常の判断結果を表示したり音声出力したりする機能を有するものである。これにより、ユーザは、電池１１，２１が異常状態であるか否かを知ることができ、電池１１，２１を交換すべきであるかなどを判断することができる。
【００１７】
センター装置３０は、電池１１，２１が異常である否かを判断するための体積統計値（又は適正体積範囲）を算出等するものであって、送受信部３１と、記憶部（記憶手段）３２と、算出部（算出手段）３３とを備えている。
【００１８】
送受信部３１は、複数の車両１０，２０の送受信部１３，２３からの情報を受信すると
共に、複数の車両１０，２０の送受信部１３，２３に対して情報送信するものである。特に本実施形態において送受信部３１は、複数の車両１０，２０の取得部１２，２２にて取得された電池体積、電池容量維持率、及び平均電池温度の情報を受信する。
【００１９】
記憶部３２は、送受信部３１にて受信された情報を記憶するものである。図２は、図１に示した記憶部３２の記憶内容を示す図である。図２に示すように、記憶部３２は、所定範囲で区分けされた各電池容量維持率区分（各セル容量の区分）と、所定範囲で区分けされた各平均電池温度区分（各セル温度の区分）とのそれぞれにおいて、電池体積の情報を記憶するようになっている。
【００２０】
このような記憶部３２は、送受信部３１にて情報を受信すると、受信した車両１０，２０の電池容量維持率がどの区分に属するか、及び、平均電池温度がどの区分に属するかを判定し、属する区分に電池体積の情報を記憶する。そして、他の車両１０，２０についても送受信部３１にて情報を受信すると、属する区分毎に電池体積の情報を順次記憶していく。
【００２１】
具体的に説明すると、セル容量がＣ１であり、セル温度がＴ１であり、電池体積Ｖ１である電池１１，２１の情報が受信されたとすると、記憶部３２は、カテゴリ「Ｃ１Ｔ１」の区分に対して電池体積Ｖ１と記憶する。同様に、記憶部３２は、セル容量がＣ１であり、セル温度がＴ１であり、電池体積Ｖ２である電池１１，２１の情報が受信されたとすると、カテゴリ「Ｃ１Ｔ１」の区分に対して電池体積Ｖ２と記憶する。さらに、記憶部３２は、セル容量がＣ２であり、セル温度がＴ２であり、電池体積Ｖ３である電池１１，２１の情報が受信されたとすると、カテゴリ「Ｃ２Ｔ２」の区分に対して電池体積Ｖ３と記憶する。
【００２２】
図３は、平均セル温度及び容量維持率とセル体積増加量との相関を示すグラフである。図３に示すように、セル体積は、平均セル温度が高くなるほど増加する傾向にあることがわかる。また、セル体積は、容量維持率が低くなるほど増加する傾向にあることがわかる。このため、本実施形態において記憶部３２は、各電池容量維持率区分と各平均電池温度区分とに分けて、電池体積の情報を記憶している。
【００２３】
詳細に説明すると、正常な電池１１，２１において容量維持率が低くなり、平均電温度が高くなると体積は増加する。一方、正常な電池１１，２１において容量維持率が高くなり、平均電温度が低くなると体積の増加は小さくなる。このように、同じ正常な電池１１，２１であっても、容量維持率や平均電池温度によって体積が異なってくることとなり、単純に体積のみから、電池１１，２１が異常状態であるか否かを判断してしまうと、誤った判断結果となってしまう可能性が高まる。よって、本実施形態では、各電池容量維持率区分と各平均電池温度区分とに分けて電池体積の情報を記憶することで、容量維持率及び温度毎に正常な電池１１，２１の体積データを蓄積していき、誤った判断を行わないようにしている。
【００２４】
算出部３３は、記憶部３２において属する区分毎に記憶された電池体積の平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を、属する区分それぞれについて算出するものである。例えばカテゴリ「Ｃ１Ｔ１」には電池体積Ｖ１，Ｖ２の情報が記憶されているため、算出部３３は、電池体積Ｖ１，Ｖ２について平均値及び標準偏差の少なくとも一方の体積統計値を算出することとなる。
【００２５】
より詳細に算出部３３は、体積統計値から電池体積の適正体積範囲を算出する。ここで、体積統計値が或る値αである場合、適正体積範囲は、例えばα±βなどに設定される。
【００２６】
以上のように算出部３３が体積統計値や適正体積範囲を算出した後、送受信部３１は、この情報を自車両２０（特定車両）に送信する。より詳細に自車両２０の電池２１のセル容量がＣ１〜Ｃ２であり、セル温度がＴ１〜Ｔ２である場合、送受信部３１は、カテゴリ「Ｃ１Ｔ１」の体積統計値や適正体積範囲の情報を送信する。また、送受信部３１は、自車両２０の電池２１のセル容量又はセル温度が異なる場合、そのカテゴリの体積統計値や適正体積範囲の情報を送信することとなる。すなわち、センター側装置３０は、複数の車両１０，２０からの情報を記憶すると共に、電池の異常判断を行う自車両２０については自車両２０の電池容量維持率と平均電池温度が属する区分における体積統計値や適正体積範囲の情報を送信することとなる。
【００２７】
送受信部２３が体積統計値や適正体積範囲の情報を受信すると、判断部２４は、自車両２０の電池体積の情報と、受信した体積統計値や適正体積範囲の情報から、自車両２０の電池２１が異常であるか否かを判断する。
【００２８】
自車両２０が適正体積範囲の情報を受信していた場合、判断部２４は、自車両２０の電池体積が適正体積範囲内に収まる場合に電池２１が正常であると判断し、適正体積範囲内に収まらない場合に電池２１が異常であると判断する。
【００２９】
ここで、電池２１に電極の膨張やガス発生による異常（体積変化）が発生している場合、記憶部３２とは大きくかけ離れた電池体積となってしまう。よって、判断部２４は、記憶部３２に記憶される体積統計値や適正体積範囲の情報から電池２１の異常を判断できることとなる。
【００３０】
なお、記憶部３２には電極の膨張やガス発生による異常（体積変化）が発生しているときの電池体積の情報についても記憶されてしまうが、記憶される情報の多くが正常な電池１１，２１の情報であることから、算出部３３において平均処理や標準偏差処理が行われることにより、その影響は少なくなり電池２１の異常判断を支障なく行うことができる。
【００３１】
また、例えば送受信部１３，２３において、電池体積の情報に閾値を設け、あまりに電池体積が異常値となっている場合には、そもそもセンター側装置３０に電池体積の情報を送信しないようにしてもよい。加えて、その閾値は、センター側装置３０から受信した体積統計値や適正体積範囲に基づいて設定されてもよい。
【００３２】
次に、本実施形態に係る電池異常判断方法について説明する。図４は、本実施形態に係る電池異常判断方法を示すフローチャートである。図４に示すように、まず取得部１２，２２は、搭載されている電池１１，２１の全セルの体積を測定する（Ｓ１）。
【００３３】
次に、取得部１１，２１はセル容量（容量維持率）及び平均電池温度の情報を取得し、送受信部１３，２３は、全セルの体積、セル容量（容量維持率）及び平均電池温度の情報をセンター側装置３０に送信する（Ｓ２）。
【００３４】
その後、センター側装置３０はステップＳ２にて送信された情報を受信して上記した記憶及び算出の処理を行い、自車両２０の送受信部２３は、適正体積範囲の情報を受信する（Ｓ３）。なお、ステップＳ３の処理では適正体積範囲の情報に代えて、又は適正体積範囲の情報と共に、体積統計値の情報を受信してもよい。また、ステップＳ３にて受信される情報は、図２に示す区分のうち自車両２０が属する区分における適正体積範囲の情報である。
【００３５】
そして、自車両２０の判断部２４は、ステップＳ３にて受信された適正体積範囲の情報に基づいて、自車両２０の電池２１が異常であるか否かを判断する（Ｓ４）。このとき、
判断部２４は、適正体積範囲から逸脱したセルが存在するか否かに基づいて電池２１が異常であるか否かを判断する。
【００３６】
適正体積範囲から逸脱したセルが存在しないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、判断部２４は、提示部２５に対して正常信号を送信する（Ｓ５）。そして、図４に示す処理は終了する。なお、ステップＳ５では正常信号であるため、ユーザに対して提示する必要性が少ないことから、正常である旨の提示を行っていないが、特にこれに限らず、正常である旨の提示を行ってもよい。
【００３７】
一方、適正体積範囲から逸脱したセルが存在すると判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、判断部２４は、提示部２５に対して不良信号及び不良セルの情報を送信する（Ｓ６）。これにより、提示部２５は、電池２１が異常である旨と異常セルの情報を提示すると共に、アラーム出力を行う（Ｓ７）。そして、図４に示す処理は終了する。
【００３８】
このようにして、本実施形態に係る電池異常判断システム１及び方法によれば、複数の車両１０，２０において取得された電池容量維持率と平均電池温度との情報それぞれが、各電池容量維持率区分、及び各平均電池温度区分のいずれに属するかを判定して、属する区分毎に電池体積の情報を記憶し、この区分毎に平均値や標準偏差という体積統計値を求め、体積統計値から特定の電動車両の電池体積が異常であるか判断する。ここで、電池体積は、電池容量維持率が低下するほど増加する傾向にあり、平均電池温度が上昇するほど増加する傾向にある。このような傾向は電池使用時において通常的に発生するものであり、このような傾向内に収まる電池体積は正常である。一方、例えば電極の膨張やガス発生による体積変化については、上記傾向の範囲を逸脱して体積が変化してしまうこととなる。よって、電池体積の情報を属する区分毎に多く記憶することで、通常的に発生する傾向を捉えた電池体積の情報を集めることとなる。そして、多くの電池体積が正常であると仮定すると、区分毎の体積統計値は、正常な電池体積の統計値といえ、これに基づいて自車両２０の電池体積が異常であるか否かを判断することができる。従って、電池体積に基づく異常状態について検出することができる。
【００３９】
また、体積統計値に基づく電池体積の適正体積範囲を算出し、適正体積範囲内であるかに基づいて自車両２０の電池体積が異常であるか否かを判断するため、適正体積範囲内であるか否かという簡易な比較処理にて異常判断できることとなり、センター側装置３０のように大掛かりな装置でなく車載装置にて異常判断を行うことができ、異常判断について車両側にて実行させることができる。
【００４０】
また、平均温度は車両１０，２０の使用開始時から現在までの温度の平均であるため、長期に亘る平均温度により電池体積に与える影響を考慮することができる。
【００４１】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば本実施形態において判断部１４，２４は、各車両１０，２０に備えられているが、これに限らず、センター側装置３０に備えられていてもよい。また、算出部３３についてもセンター側装置３０に限らず、各車両１０，２０に備えられていてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…電池異常判断システム
１０…車両
１１…電池
１２…取得部（取得手段）
１３…送受信部
１４…判断部（判断手段）
１５…提示部
２０…自車両（特定の電動車両）
２１…電池
２２…取得部（取得手段）
２３…送受信部
２４…判断部（判断手段）
２５…提示部
３０…センター側装置
３１…送受信部
３２…記憶部（記憶手段）
３３…算出部（算出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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