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公開番号2021052463
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210401
出願番号2019172774
出願日20190924
発明の名称車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類B60L 58/12 20190101AFI20210305BHJP(車両一般)
要約【課題】車両に搭載された二次電池が正規品であるか非正規品であるかを精度よく判定することである。
【解決手段】電池ECUは、外部充電開始時のセルの電圧が下限電圧未満であれば、充電を開始して、所定時間毎にdQ/dVの値を算出する(S12〜S14)。電池ECUは、組電池のSOCが所定SOCに到達するまでS12〜S14を繰り返し実行し、セルのV-dQ/dV曲線を得て、当該V-dQ/dV曲線に基づいて、dQ/dVの最大値、およびdQ/dVが最大値となるセルの電圧(ピーク電圧)を算出する(S15)。電池ECU30は、ピーク電圧と基準ピーク電圧とを比較し、両者の差分の大きさが閾値未満であれば組電池が正規品であると判定し(S18)、両者の差分の大きさが閾値以上であれば組電池が非正規品であると判定する(S19)。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
車両外部の電源から供給される電力を用いて車載の二次電池を充電する外部充電が可能に構成された車両であって、
前記車両に搭載されるべき正規の二次電池の電圧の変化量に対する容量の変化量の割合と、前記正規の二次電池の電圧との関係を表わす第1の関係を記憶した記憶装置と、
前記外部充電を制御する制御装置とを備え、
前記外部充電において、前記制御装置は、
前記車載の二次電池の前記割合を算出し、
前記算出した割合と、前記車載の二次電池の電圧との関係を表わす第2の関係を算出し、
前記第1の関係と前記第2の関係とに基づいて、前記車載の二次電池が正規の二次電池であるか否かを判定する、車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、動力源としての二次電池を搭載した車両に関する。
続きを表示(約 5,800 文字)【背景技術】
【0002】
近年、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車等に代表されるように、動力源として二次電池を搭載した車両が普及してきている。車両は、正規の製造者が製造した二次電池(以下「正規品」とも称する)が搭載されることを想定して設計等されている。そのため、車両には、正規品が搭載されることが望ましい。
【0003】
しかしながら、正規の製造者以外が製造した模倣品または正規品を不正に改造した不正改造品(以下、総称して「非正規品」とも称する)が存在し得る。非正規品が車両に搭載されることは、設計上の観点から望ましくない。そこで、たとえば、特開2012−174487号公報(特許文献1)には、二次電池の出荷時の重量と、車両に現在搭載されている二次電池の重量とを比較し、両者の差分の大きさが所定値以上である場合に、搭載されている二次電池が非正規品であると判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2012−174487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、非正規品の重量が正規品の重量と近似している場合もあり得る。このような場合には、特許文献1に開示された技術では、非正規品を正規品と誤判定してしまい、二次電池が正規品であるか非正規品であるかを正確に判定できない可能性がある。
【0006】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両に搭載された二次電池が正規品であるか非正規品であるかを精度よく判定することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この開示に係る車両は、車両外部の電源から供給される電力を用いて車載の二次電池を充電する外部充電が可能に構成された車両である。この車両は、車両に搭載されるべき正規の二次電池の電圧の変化量に対する容量の変化量の割合と、正規の二次電池の電圧との関係を表わす第1の関係を記憶した記憶装置と、外部充電を制御する制御装置とを備える。外部充電において、制御装置は、車載の二次電池の上記割合を算出し、算出した割合と、車載の二次電池の電圧との関係を表わす第2の関係を算出し、第1の関係と第2の関係とに基づいて、車載の二次電池が正規の二次電池であるか否かを判定する。
【0008】
本発明者は、二次電池の正負極に用いられる材料および電解液の組成によって、二次電池の電圧の変化量(dV)に対する容量の変化量(dQ)の割合(dQ/dV)と、正規の二次電池の電圧との関係を示す曲線(V−dQ/dV曲線)の形状が大きく異なることに着目した。たとえば、正規品と非正規品とでは、V−dQ/dV曲線において、上記割合(dQ/dV)が最大となる二次電池の電圧(以下「ピーク電圧」とも称する)が異なる可能性が高い。
【0009】
上記構成によれば、第1の関係(正規品のV−dQ/dV曲線)と第2の関係(車載の二次電池のV−dQ/dV曲線)とに基づいて、車載の二次電池が正規の二次電池であるか否かが判定される。たとえば、第1の関係から求まる正規品のピーク電圧と、第2の関係から求まる車載の二次電池のピーク電圧とが比較される。第1の関係と、第2の関係とを比較することによって、たとえば正規品と重量が近似した非正規品が車両に搭載されたとしても、当該搭載された二次電池が非正規品であると判定することができる。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、車両に搭載された二次電池が正規品であるか非正規品であるかを精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。
セルの電圧Vと算出されたdQ/dVの値との関係を表すV−dQ/dV曲線の一例を示す図である。
組電池が交換されたことを検出した際に電池ECUにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
外部充電が行なわれる際に電池ECUにより実行される処理の手順を示すフローチャートである。
実施の形態に係る車両と、比較例に係る車両との比較結果を説明するための図表である。
セルが劣化したときのV−dQ/dV曲線の変化を説明するための図である。
基準ピーク電圧Vprefを補正する処理の手順を示すフローチャートである。
変形例2に係る、組電池が交換されたことを検出した際に電池ECUにより実行される処理の手順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】
【0012】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0013】
<全体構成>
図1は、本実施の形態に係る車両1の全体構成を概略的に示す図である。本実施の形態に係る車両1は、車両外部の電源(以下「外部電源」とも称する)200から供給される電力を用いて車載の二次電池を充電する外部充電が可能に構成された電気自動車である。本実施の形態に係る外部電源200は、車両1に直流電力を供給する直流電源である。なお、外部電源200は、直流電源であることに限られるものではなく、車両1に交流電力を供給する交流電源であってもよい。
【0014】
また、車両1は、外部充電が可能な車両であればよく、電気自動車であることに限られるものではない。たとえば車両1は、プラグインハイブリッド自動車または燃料電池自動車であってもよい。
【0015】
図1を参照して、車両1は、蓄電装置10と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)15と、電力制御装置(PCU:Power Control Unit)40と、モータジェネレータ50と、伝達ギヤ60と、駆動輪65と、DC/DCコンバータ68と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)90とを備える。また、車両1は、外部充電を行なうための構成として、充電リレー70と、インレット80とを備える。なお、外部電源が交流電源である場合には、車両1は、交流電源から車両1に供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置10に出力する充電器をさらに備える。
【0016】
蓄電装置10は、充放電が可能に構成された直流電源を含み、車両1の駆動力を発生させるための電力をPCU40に供給する。蓄電装置10の詳細については、後述する。
【0017】
SMR15は、蓄電装置10とPCU40とを結ぶ電力線PL,NLに電気的に接続されている。SMR15は、ECU90からの制御信号に応じて、蓄電装置10とPCU40との間での電力の供給と遮断とを切り替える。
【0018】
PCU40は、ECU90からの制御信号に応じて、蓄電装置10に蓄えられた直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ50に供給する。また、PCU40は、モータジェネレータ50が発電した交流電力を直流電力に変換して蓄電装置10に供給する。
【0019】
モータジェネレータ(三相交流モータ)50は、PCU40からの交流電力を受けることにより、車両1を走行させるための運動エネルギーを生成する。モータジェネレータ50によって生成された運動エネルギーは、駆動輪65に伝達される。一方で、車両1を減速させるときや、車両1を停止させるとき、モータジェネレータ50は、車両1の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。モータジェネレータ50で生成された交流電力は、PCU40によって直流電力に変換されて蓄電装置10に供給される。これにより、回生電力を蓄電装置10に蓄えることができる。このように、モータジェネレータ50は、蓄電装置10との間での電力の授受(すなわち、蓄電装置10の充放電)を伴なって、車両1の駆動力または制動力を発生するように構成される。
【0020】
なお、動力源としてエンジン(図示せず)がさらに搭載されたプラグインハイブリッド自動車として車両1が構成される場合には、モータジェネレータ50の出力に加えて、エンジンの出力を走行のための駆動力に用いることができる。あるいは、エンジン出力によって発電するモータジェネレータ(図示せず)をさらに搭載して、エンジン出力によって蓄電装置10の充電電力を発生させることも可能である。
【0021】
DC/DCコンバータ68は、電力線PL、NLと、低電圧線ELとの間に接続される。DC/DCコンバータ68は、電力線PL、NLから供給される電力を降圧して低電圧線ELに供給する。DC/DCコンバータ68は、ECU90によって制御される。なお、DC/DCコンバータ68は、PCU30に内蔵されてもよい。
【0022】
充電リレー70は、蓄電装置10とインレット80とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。充電リレー70は、ECU90からの制御信号に応じて、蓄電装置10とインレット80との間での電力の供給と遮断とを切り替える。
【0023】
インレット80は、外部電源200に接続された充電ケーブル210の先端に設けられた充電コネクタ215が接続可能に構成される。インレット80は、充電ケーブル210を介して、外部電源200からの直流電力を受ける。
【0024】
ECU90は、低電圧線ELからの電力により駆動する。ECU90は、CPU(Central Processing Unit)91と、メモリ92と、入出力ポート(図示せず)とを含む。ECU90は、機能毎に複数のECUに分割されていてもよい。メモリ92は、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含み、CPU91により実行されるプログラム、および各種の制御に用いられるマップ等を記憶する。CPU91は、ROMに格納されているプログラムをRAMに展開して実行する。CPU91は、各センサからの信号およびメモリ92に記憶されたマップ等に基づいて制御信号を出力するとともに、車両1が所望の状態となるように各機器を制御する。
【0025】
<蓄電装置の構成>
蓄電装置10は、組電池20と、監視ユニットと、電池ECU30とを含む。組電池20、監視ユニットおよび電池ECU30は、電池ケースに収容されている。
【0026】
組電池20は、積層された複数のセル21を含んで構成される。セルは、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、セルは、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池(全固体電池)であってもよい。
【0027】
監視ユニットは、組電池20の状態を監視する。監視ユニットは、組電池20の電圧VBを検出する電圧センサ25と、セル21の電圧Vを検出する電圧センサ26と、組電池20に入出力される電流IBを検出する電流センサ27と、組電池20の温度TBを検出する温度センサ28と、組電池20の重量を検出する重量センサ29とを含む。各センサは、その検出結果を示す信号を電池ECU30に出力する。なお、電圧センサ26は、すべてのセル21に対して設けられてもよいし、代表的なセル(たとえば積層された複数のセルのうちの中央に位置するセル、および/または端部に位置するセル等)に対して設けられてもよい。
【0028】
電池ECU30は、低電圧線ELからの電力により駆動する。電池ECU30は、CPU31と、メモリ32と、入出力ポート(図示せず)とを含む。電池ECU30は、機能毎に複数のECUに分割されていてもよい。CPU31は、ROMに格納されているプログラムをRAMに展開して実行する。CPU31は、各センサからの信号およびメモリ32に記憶されたマップ等に基づいて制御信号を出力するとともに、蓄電装置10の充放電を制御する。
【0029】
メモリ32は、ROMおよびRAMを含み、CPU31により実行されるプログラム、および各種の制御に用いられるマップ等を記憶する。また、メモリ32は、初期の組電池20の重量(以下「基準重量」とも称する)Wrefを記憶する。基準重量Wrefとは、たとえば、車両1の製造時等の一般ユーザが車両1を使用する前の時点において重量センサ29によって測定された組電池20の重量である。あるいは、基準重量Wrefは、車両1に搭載されるべき組電池20、すなわち正規の製造者が製造した組電池(正規品)の仕様上の重量であってもよい。纏めると、メモリ32には、正規品の重量を示す値が基準重量Wrefとして記憶されている。
【0030】
電池ECU30は、組電池20の充放電を制御する。また、電池ECU30は、組電池20が搭載されているか否かを監視する。具体的には、電池ECU30は、監視ユニットからの信号に基づいて、組電池20が搭載されているか否かを監視する。たとえば、電池ECU30は、重量センサ29の検出値がゼロである場合には、フラグFLGを設定し(たとえばFLG=1)、重量センサ29の検出値がゼロでない場合には、フラグFLGを解除する(たとえばFLG=0)。すなわち、電池ECU30は、組電池20が搭載されていない場合にはフラグFLGを設定し、組電池20が搭載されている場合にはフラグFLGを解除する。
(【0031】以降は省略されています)

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