| 【発明の名称】 |
容量表示装置及び容量表示方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】枚田 典彦
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
【氏名】酒井 健一
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
【氏名】中田 祐志
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】バッテリ劣化時においても、満充電を行った場合には表示上も満充電を示し、１セグメントあたりの走行可能距離を略一定に保ち、航続可能距離を予測し易い容量表示装置を提供すること。
【解決手段】車両のバッテリ容量のうちの所定容量を、バッテリの劣化に伴い減少するバッテリ容量を調整するための容量調整域ａに予め割り付け、検出された電圧値と電流値とからバッテリの劣化度を算出し（Ｓ５０）、この劣化度に応じ容量調整域ａを補正し（Ｓ７０）、現在のバッテリ容量を、バッテリ劣化の影響を受けないセグメントをもって表示する（Ｓ１２０）表示制御手段１を設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】車両のバッテリ容量のうちの第１の所定容量に対応する容量表示が割り付けられた第１の表示手段と、車両のバッテリ容量のうちの第２の所定容量に対応する容量表示が割り付けられた第２の表示手段とを少なくとも有する容量表示装置であって、前記第１の表示手段は、電力消費に伴い経時的に変化する前記第１の所定容量を段階的に表示する、所定幅のエネルギー容量で規定された複数のセグメントを含み、前記第２の表示手段は、前記車両のバッテリの劣化度に応じて補正された第２の所定容量を表示する容量表示装置。
【請求項２】前記第２の所定容量は、前記車両のバッテリの劣化度に応じて補正される容量調整域を少なくとも含む請求項１記載の容量表示装置。
【請求項３】前記第２の所定容量は、前記車両のバッテリの充電タイミングを報知するためのしきい値である請求項１又は２記載の容量表示装置。
【請求項４】前記バッテリの電圧値と前記バッテリの電流値とを検知する検知手段と、前記バッテリに関する放電初期特性と、前記バッテリの劣化度と当該劣化度におけるバッテリの放電可能容量とを対応づけた劣化容量テーブルとを少なくとも記憶する記憶手段と、現在の前記バッテリの容量に基づき前記第１の表示手段の表示を制御するとともに、前記車両のバッテリの劣化度に応じて第２の所定容量を補正し、これに基づき前記第２の表示手段の表示を制御する表示制御手段とを備え、前記表示制御手段は、前記検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、バッテリ出力を求める出力演算部と、前記検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、前記バッテリの積算放電量を積算する放電積算部と、前記出力演算部により求められたバッテリ出力と前記放電積算部により積算されたバッテリの積算放電量とから前記バッテリの放電特性を算出する放電特性算出部と、前記記憶手段に記憶された前記バッテリの放電初期特性と、前記放電特性算出部により算出されたバッテリの放電特性とを対比して、前記バッテリの劣化度を算出する劣化度算出部と、この劣化度算出部により算出された劣化度に基づいて、前記記憶手段に記憶された劣化容量テーブルを参照して現在のバッテリの放電可能容量を求め、この放電可能容量に応じて第２の所定容量を補正して、当該補正結果を前記第２の表示手段へ送出する補正容量算出部と、前記出力演算部は、現在のバッテリ容量を求め、当該バッテリ容量に応じた制御指令を前記第１の表示手段に送出する請求項１〜３記載の容量表示装置。
【請求項５】前記バッテリ容量は、電気駆動車両又はハイブリッド車両のバッテリ容量である請求項１〜４記載の容量表示装置。
【請求項６】車両のバッテリのバッテリ容量を表示手段に応じて複数の区分に割り付け、前記区分には、前記バッテリの劣化に起因する前記バッテリ容量の変化によって、前記表示手段における容量表示に影響を与えないように、前記バッテリの劣化に起因する前記バッテリ容量の変化に応じて補正される容量調整区分を少なくとも含ませ、この容量調整区分以外の区分に割り付けられたバッテリ容量に応じた表示手段により、現在のバッテリ容量を表示する容量表示方法。
【請求項７】車両のバッテリ容量のうちの第１の所定容量に対応する表示を第１の表示手段に割り付けるとともに、車両のバッテリ容量のうちの第２の所定容量に対応する表示を第２の表示手段に割り付け、前記第１の表示手段に含まれる、所定幅のエネルギー容量で規定された一又は二以上のセグメントにより、電力消費に伴い経時的に変化する前記第１の所定容量を段階的に表示し、前記車両のバッテリの劣化度に応じて第２の所定容量を補正し、この補正された第２の所定容量を前記第２の表示手段により表示する容量表示方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のセグメントをもって車両のエネルギー容量を表示する容量表示装置及び容量表示方法に関し、特に、バッテリ劣化時においても、航続可能距離を正確に予測できる容量表示装置及び容量表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車等に搭載されたバッテリの（残）容量を表示する容量表示装置として、バッテリの絶対容量を複数のセグメントによって表示する技術が知られている（特開平９−３３６２３号公報参照）。このような絶対容量の表示によれば、１セグメントあたりの走行可能距離が一定となるので、ユーザはセグメントの表示により航続可能距離を容易に予測することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バッテリは継時的な劣化に伴い内部抵抗が大きくなるため、劣化したバッテリにおいては、たとえ満充電を行っても製品初期時の満充電量を得ることはできない。たとえば、点灯可能な１６個のセグメントを有する表示手段を備えた車両において満充電を行ったとしても、バッテリが劣化している場合には１６個のセグメントに対して１０セグメントしか点灯しないようなことがある。ユーザは、満充電を行ったにもかかわらず表示手段は満充電の状態を示さないため、容量表示に対して違和感を感じるという問題があった。尤も、この問題に対して初期時であっても劣化時であっても、そのときの満充電量を所定のセグメントに均等に割り付けるという相対容量表示も提案されているが、このような相対容量表示にあっては、１セグメントあたりの走行可能距離が一定とならず前述した絶対容量表示の効果を得ることができない。特に、電気自動車のように充電設備が完備されているとはいえない場合において、充電のタイミングを適切に示す観点からも、絶対容量表示は航続距離の確実な予測が可能である点において有利である。本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリの劣化に伴う容量変化が容量表示に与える影響を抑制し、１セグメントあたりの走行可能距離を一定に保ちつつ、継時劣化したバッテリを満充電させた場合には表示上も満充電を表示し、ユーザにバッテリの継時劣化に起因する容量表示上の違和感を与えない容量表示装置及び容量表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、車両のバッテリ容量のうちの第１の所定容量に対応する容量表示が割り付けられた第１の表示手段と、車両のバッテリ容量のうちの第２の所定容量に対応する容量表示が割り付けられた第２の表示手段とを少なくとも有する容量表示装置であって、前記第１の表示手段は、電力消費に伴い経時的に変化する前記第１の所定容量を段階的に表示する、所定幅のエネルギー容量で規定された複数のセグメントを含み、前記第２の表示手段は、前記車両のバッテリの劣化度に応じて補正された第２の所定容量を表示する容量表示装置が提供される。この発明において、前記第２の所定容量は、前記車両のバッテリの劣化度に応じて補正される容量調整域を少なくとも含むことが好ましい（請求項２）。
【０００４】また、上記目的を達成するために、異なる観点による請求項６記載の発明によれば、車両のバッテリのバッテリ容量を表示手段に応じて複数の区分に割り付け、前記区分には、前記バッテリの劣化に起因する前記バッテリ容量の変化によって、前記表示手段における容量表示に影響を与えないように、前記バッテリの劣化に起因する前記バッテリ容量の変化に応じて補正される容量調整区分を少なくとも含ませ、この容量調整区分以外の区分に割り付けられたバッテリ容量に応じた表示手段により、現在のバッテリ容量を表示する容量表示方法が提供される。また、請求項７記載の発明によれば、車両のバッテリ容量のうちの第１の所定容量に対応する表示を第１の表示手段に割り付けるとともに、車両のバッテリ容量のうちの第２の所定容量に対応する表示を第２の表示手段に割り付け、前記第１の表示手段に含まれる、所定幅のエネルギー容量で規定された一又は二以上のセグメントにより、電力消費に伴い経時的に変化する前記第１の所定容量を段階的に表示し、前記車両のバッテリの劣化度に応じて第２の所定容量を補正し、この補正された第２の所定容量を前記第２の表示手段により表示する容量表示方法が提供される。
【０００５】この容量表示装置に係る発明では、バッテリ容量のうちの第１の所定容量に対応する容量表示を第１の表示手段へ割り付け、第２の所定容量に対応する容量表示を第２の表示手段に割り付ける。そして、この第２の所定容量は、車両のバッテリの劣化度に応じて補正され、この補正された第２の所定容量に基づいて第２の表示手段が表示を行う。一方、第１の所定容量は、バッテリの劣化の影響を受けることなく、電力消費に伴って経時的に変化する第１の所定容量を、バッテリの残容量又はバッテリの消費容量（全容量に対する）としてユーザに表示する。また、容量表示方法に係る発明では、車両のバッテリ容量を複数の区分に割り付け、その区分に車両の劣化度に応じて補正される容量調整区分を含ませることとし、現在のバッテリ容量を容量調整区分以外の区分でユーザへ表示する。
【０００６】これらの発明において車両のバッテリの劣化度とは、例えば新品時のバッテリなどの基準となるバッテリに対してどのくらい劣化が進行しているかを示す度合いであって、経験的又は実験的な観点から求めることができる。例えば、バッテリが継時的に劣化することから時間に応じてバッテリごとに劣化度の推移を時間対劣化度の相関関係において規定することもでき、また、バッテリが走行に伴い劣化することから走行距離に応じてバッテリごとに走行距離対劣化度の相関関係において規定することもできる。もちろん、バッテリの現在の電圧又は電流から放電特性を求めて、この放電特性の推移から劣化度を規定することもできる。この劣化度に対する内部抵抗の低下を算出し、これに加えて、さらにバッテリ容量の変化を算出し、この容量の変化に応じて第２の所定容量を補正する。この第２の所定容量は、さらに複数の所定容量に区分されていてもよく、少なくとも補正の対象となる容量、例えば容量調整域を含むことが好ましい。付言すると、バッテリ容量が所定容量ごとに区分けされる区分は、限定されることなく、少なくとも第１の所定容量と第２の所定容量とに区分されればよく、さらに他の表示手段に割り付けられる所定容量に区分されてもよい。また、第１の所定容量においても、第１の所定容量が複数の所定容量の容量域に区分されることも可能であるし、第２の所定容量が複数の所定容量の容量域に区分されることも可能である。
【０００７】これにより、バッテリの劣化に伴う容量変化が容量表示に与える影響を抑制し、１セグメントあたりの走行可能距離を一定に保ちつつ、継時劣化したバッテリを満充電させた場合には表示上も満充電を表示し、ユーザにバッテリの継時劣化に起因する容量表示上の違和感を与えない容量表示装置及び容量表示方法を提供することができる。
【０００８】（２）上記目的を達成するために、請求項３記載の発明によれば、前記第２の所定容量は、前記車両のバッテリの充電タイミングを報知するためのしきい値である容量表示装置が提供される。
【０００９】この発明では、第２の所定容量に基づいて、バッテリの充電タイミングを報知するためのしきい値を設定する。第２の所定容量は、少なくともバッテリの劣化度に応じて補正される所定容量が含まれていればよく、他に車両の走行を維持するために必要な所定容量を含むようにすることもできる。すなわち、車両の走行の継続に必要な容量と、車両の走行の維持には充電が必要であると判断される容量と、容量調整域その他のバッテリの劣化に応じて補正されるために設定された容量とを加算した容量を第２の所定容量としてもよい。このように設定された第２の所定容量をしきい値として、第２の表示手段が車両のバッテリの充電タイミングを報知する。車両のバッテリ容量が走行に伴い減少し、この減少したバッテリ容量が第２の所定容量よりも少なくなったとき、第２の表示手段が点灯等によって、ユーザに充電タイミングを報知する。言い換えると、この第２の所定容量はバッテリの劣化度に応じて補正されるため、この補正に応じて第２の所定容量は変化し、この変化に伴いバッテリの充電タイミングを報知するためのしきい値も変化する。
【００１０】これにより、ユーザはバッテリの劣化に伴うバッテリ容量の変化の影響が、バッテリ充電のタイミングを報知するしきい値の変動によって吸収され、ユーザが航続可能距離を予測するための情報として利用する第１の表示手段における容量表示に影響を与えない。よって、１セグメントあたりの走行可能距離を一定に保ちつつ、継時劣化したバッテリを満充電させた場合には表示上も満充電を表示し、ユーザにバッテリの継時劣化に起因する容量表示上の違和感を与えない容量表示装置を提供することができる。
【００１１】（３）上記目的を達成するために、請求項４記載の発明によれば、前記バッテリの電圧値と前記バッテリの電流値とを検知する検知手段と、前記バッテリに関する放電初期特性と、前記バッテリの劣化度と当該劣化度におけるバッテリの放電可能容量とを対応づけた劣化容量テーブルとを少なくとも記憶する記憶手段と、現在の前記バッテリの容量に基づき前記第１の表示手段の前記セグメントの表示を制御するとともに、前記車両のバッテリの劣化度に応じて第２の所定容量を補正し、これに基づき前記第２の表示手段の表示を制御する表示制御手段とを備え、前記表示制御手段は、前記検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、バッテリ出力を求める出力演算部と、前記検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、前記バッテリの積算放電量を積算する放電積算部と、前記出力演算部により求められたバッテリ出力と前記放電積算部により積算されたバッテリの積算放電量とから前記バッテリの放電特性を算出する放電特性算出部と、前記記憶手段に記憶された前記バッテリの放電初期特性と、前記放電特性算出部により算出されたバッテリの放電特性とを対比して、前記バッテリの劣化度を算出する劣化度算出部と、この劣化度算出部により算出された劣化度に基づいて、前記記憶手段に記憶された劣化容量テーブルを参照して現在のバッテリの放電可能容量を求め、この放電可能容量に応じて第２の所定容量を補正して、当該補正結果を前記第２の表示手段へ送出する補正容量算出部と、前記出力演算部は、現在のバッテリ容量を求め、当該バッテリ容量に応じた制御指令を前記第１の表示手段に送出する容量表示装置が提供される。
【００１２】この発明では、現在のバッテリ容量に基づき表示を行う第１の表示手段を制御し、バッテリの劣化度に応じて補正した第２の所定容量の表示を行う第２の表示手段を制御する表示制御手段を設けた。この表示制御手段は、バッテリの劣化度を算出し、この劣化度に応じて第２の所定容量又は容量調整域を補正し、この補正された第２の所定容量又は容量調整域を第２の表示手段をもって表示させる。また、現在のバッテリ容量を第１の所定容量における複数のセグメントをもって段階的に表示する。この発明は、上述したとおり、検知手段と、記憶手段と、表示制御手段と、第１の表示手段と、第２の表示手段とを有している。このうち、表示制御手段は、さらに出力演算部と、放電積算部と、放電特性積算部と、劣化度算出部と、補正容量算出部とを有し、以下のように動作する。
【００１３】本発明は、検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、出力演算部がバッテリ出力を求める。このバッテリ出力の算出は、例えば、検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、開放電圧と内部抵抗とを求め、この値と現在の電圧値とからバッテリ出力を求めることができる。また、同じく検知手段が検知した電圧値と電流値とに基づいて、放電積算部がバッテリの積算放電量を積算し、放電特性算出部がこれらのバッテリ出力と積算放電量とからバッテリの放電特性を算出し、劣化度算出部は、記憶手段に記憶された放電初期特性を読み出し、この放電初期特性と現在の放電特性とを対比して現在バッテリの劣化度を算出する。補正容量算出部は、記憶手段に記憶された劣化容量テーブルを読み出し、この劣化容量テーブルを参照して、先に算出された劣化度に基づいて、バッテリの放電可能容量を求め、この放電可能容量に応じて第２の所定容量を補正する。例えば、劣化度に応じて求められた放電可能容量から固定値として設定された第１の所定容量を差し引いて第２の所定容量を算出してもよい。この第２の所定容量に、補正の対象となる容量、例えば容量調整域と車両の走行に必要な容量とが含まれている場合には、第２の所定容量から車両の走行に必要な容量も差し引いて補正するべき容量、例えば容量調整域を算出してもよい。こうして補正された第２の所定容量に基づいて、第２の表示手段が表示を行う。
【００１４】他方、出力演算部は現在の電圧値を検知手段に検知させ、この電圧値に基づいて、先に得られた開放電圧、内部抵抗、放電特性を利用して、現在のバッテリ容量を求める。こうして求められた現在のバッテリ容量は、バッテリの残量又は使用容量として、第１の表示手段にて表示される。
【００１５】これにより、バッテリの劣化に伴う容量変化が容量表示に与える影響を抑制し、１セグメントあたりの走行可能距離を一定に保ちつつ、継時劣化したバッテリを満充電させた場合には表示上も満充電を表示し、ユーザにバッテリの継時劣化に起因する容量表示上の違和感を与えない容量表示装置及び容量表示方法を提供することができる。
【００１６】（４）上記目的を達成するために、請求項５記載の発明によれば、前記バッテリ容量は、電気駆動車両又はハイブリッド車両のバッテリ容量である容量表示装置が提供される。この発明によれば、電気駆動車両又はハイブリッド車両において、バッテリの経時的な劣化に伴って生じる違和感のある容量表示を防止し、１セグメントあたりの走行可能距離を一定に保ちつつ、継時劣化したバッテリを満充電させた場合には表示上も満充電を表示し、ユーザにバッテリの継時劣化に起因する容量表示上の違和感を与えない容量表示装置を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明にかかる容量表示装置１は、電気自動車両に搭載され、バッテリの電気容量の残存量を表示する。本実施形態における容量表示装置１００は、バッテリが劣化しても、満充電時のバッテリ容量を適切に表示し、また１セグメントあたりの走行可能距離を一定に保ちつつ走行に伴うバッテリ容量の変化を適切に表示する。ここでは、まず本実施形態の表示形態を説明し、続いてバッテリの劣化度を容量表示へ対応させるための具体的手段について説明する。ちなみに、ここでは説明のために電気自動車両を例として説明するが、本実施形態の容量表示装置及び容量表示方法は、電気自動車両、又はハイブリッド車両を備えた車両に適用することができる。
【００１８】＜表示の概要＞本実施形態に係る表示の概要について図１を参照しつつ説明をする。図１は、車両のバッテリ容量の容量域への割り付けの一例を示し、表示の態様を説明するための図である。図１（ａ）は本実施形態に係る表示の態様を示す図であり、図１（ｂ）はこの本実施形態を説明するために比較において用いる従来の表示の態様を示す図である。
【００１９】本実施形態では、車両のバッテリ容量を所定の値に区切られた容量域に区分する。この容量域に対応する容量表示は第１、第２・・・の表示手段へ割り付けられる。この区分には少なくとも第１の所定容量に対応する容量の容量域と、第２の所定容量に対応する容量の容量域とを含む。具体的に本実施形態の容量域は、走行等の電力消費に伴って変動するバッテリ容量に相当する容量表示域ｃと温度変化に対応するための予備表示域ｂと、バッテリの劣化に応じて補正される容量調整域ａと、バッテリ容量の残量量が少ないときに充電を促す表示を行う残量注意域ｄと、これ以上走行ができない容量である残量警報域ｅとに区分されている。 本実施形態におけるバッテリ容量の容量域への割り付けについて、その一例を図１（ａ）を参照して説明する。本実施形態では、上述したように、残量警報域ｅ、残量注意域ｄ、容量調整域ａ、容量表示域ｃ、予備表示域ｂの容量域を有している。このうち、予備表示域ｂと容量表示域ｃとは「第１の所定容量」に割り付けられ、「第１の表示手段」として主にセグメントによって、現在のバッテリ容量として表示される。容量調整域ａと残量注意域ｄとは「第２の所定容量」に割り付けられ、「第２の表示手段」によって表示される。ちなみに残量警報域ｄは「第２の所定容量」に割り付けても良いが、本実施形態においては割り付けの容量として計上していない。
【００２０】すなわち、本実施の形態では、バッテリがが蓄えている容量を、予備表示域ｂと、容量表示域ｃと、容量調整域ａと、残量注意域ｄと、残量警報域ｅとに割り付ける演算を行う。この割り付けに従って、バッテリの容量が満充電の状態である場合には、第１の表示手段である複数のセグメントの全数（例えば１６個）が点灯する。車両の走行に従って、バッテリの容量が減ってきた場合には、その時のバッテリ容量に従って、対応するセグメント数（たとえば１０個）が点灯し、それ以外の残りのセグメント数（例えば６個）が消灯する。更に車両が走行し、バッテリ容量が少なくなった場合には、ユーザに充電を促すための第２の表示手段であるＥｍｐｔｙ表示灯を点灯させる。更にバッテリ容量が少なくなった場合には、これ以上の走行ができない旨を表示するＥｍｐｔｙ警告灯を表示する。
【００２１】言い換えると、上記各容量ａ〜ｅは、セグメント表示、Ｅｍｐｔｙ表示灯、Ｅｍｐｔｙ警告灯を点消灯させるために、演算され、各容量ａ〜ｅとして割り付けが行われるものであって、実際にユーザが視認する表示としては、セグメントの点消灯状態およびＥｍｐｔｙ表示灯、Ｅｍｐｔｙ警告灯の点消灯を視認するものである。
【００２２】このような点消灯表示を行うと共に、上述したようにバッテリが劣化しても適切な点消灯表示を行うために行われる演算について、以下詳細に説明する。図１（ａ）に示す本実施形態では、特に容量調整域ａを設けている。この容量調整域ａに対応する容量はバッテリの劣化に応じて補正される。図１（ａ）に示すように、バッテリ新品時（１）の容量調整域ａを基準とすると、バッテリ劣化時（２）の容量調整域ａはバッテリの劣化に伴い減少し、（１）のそれに比べて小さい容量となる。さらにバッテリの劣化が進んだバッテリ劣化時（３）にあっては容量調整域ａはなくなっている。このようにバッテリの劣化に応じて容量調整域ａは減少する。これに対して、容量表示域ｃはバッテリ劣化にかかわらず図１（ａ）の（１）及び（２）において一定である。
【００２３】ちなみに、これに対比される図１（ｂ）に示した従来の容量表示装置にあっては、バッテリ新品時（１’）には満充電の状態が温度変化等に対応するための予備表示域ｂ’を含め容量表示域ｃ’のセグメントが全点灯（１６／１６）されているが、バッテリの劣化が進むにつれてｃ’領域は減少し、満充電を行ってもセグメントの表示は一部分しか点灯（１０／１６）しない。このように、従来の容量表示にあっては、バッテリの劣化時において表示上では満充電が行われたか否かが不明となり、ユーザは違和感を感じる。
【００２４】ここで、図１（ａ）に戻り、この図の（１）〜（３）のそれぞれの状態について説明をすると、バッテリ新品時（１）においては、バッテリ新品時（１）では容量調整域ａは最大値となり、また、満充電時には予備表示域ｂを含め全ての容量表示域ｃのセグメントの全てが点灯（１６／１６）されることとなる。バッテリ劣化時を示す図１（ａ）（２）ではバッテリの劣化度に応じて容量調整域ａを減少させるため、第２の表示手段の表示に対応するバッテリ容量が減少し、Ｅｍｐｔｙ表示灯の点灯の閾値が低くなる。このように、バッテリ劣化による容量低下の影響を、第２の所定容量を構成する容量調整域ａから差し引いて補正する結果、容量表示域ｃの値はバッテリ劣化の影響を受けることなく、その容量は変化しない。これにより、バッテリの劣化が進行した状態であっても、満充電後の容量表示は満充電（１６セグメントが全て点灯する）が示される。このようにバッテリが劣化しても、満充電後の容量表示においては満充電が表示されるため、ユーザは図１（ｂ）で示した表示によって感じるような違和感を感じることがない。 また、図１（ａ）（３）に示す状態は、予定していたバッテリの劣化度を越えてバッテリが劣化した場合を示している。バッテリの劣化に伴い容量調整域ａが減少することは前述したが、この容量調整域ａがゼロとなった後は、劣化に応じた調整をすることなく残容量をそのまま表示する。この場合、図１（ａ）の（３）では満充電をしたにもかかわらずセグメントは１６個全ては点灯されることなく、満充電時の容量に応じた１４個のセグメントが点灯される。このように、予定を超えたバッテリの劣化に対しては、通常の容量表示を行うことで、却ってユーザにバッテリの劣化を知らしめることができる。
【００２５】＜容量の表示制御＞続いて、上述した表示を行うための具体的な構成について説明をする。図２は、この容量表示装置１００の概略構成を示す図である。この容量表示装置１００は、単位電池（セル電池）が複数直列に接続された組電池（バッテリ）７の総電圧を検知する電圧検知手段（電圧センサ）６と、バッテリ７に流れる電流を検知する電流検知手段（電流センサ）５と、バッテリ７を構成する各セルの電圧、温度等を管理するセルコントローラ８と、電圧センサ６からの電圧、電流センサ５からの電流、電池温度に関する情報によりバッテリ７の制御及び電池容量の演算を行う表示制御手段（バッテリコントローラ）１と、この表示制御手段１（バッテリコントローラ）の演算結果を受けてバッテリ容量の表示を行う容量表示手段（ディスプレイ）２とを有している。また、バッテリ７から得られる直流電力はインバータ４にて交流電力に変換され、変換された交流電力はモータ３へ伝達されて車両の駆動に用いられる。
【００２６】この容量表示手段（ディスプレイ）２は、第１の表示手段２１と第２の表示手段２２とを有している。この第１の表示手段２１は、主に容量表示域ｃにおける現在のバッテリ容量の推移を段階的に表示する。この容量表示域ｃの表示には、１６分割した所定幅を有する複数のセグメントが用いられる。第２の表示手段２２は、現在のバッテリ容量が第２の所定量以下となったときユーザにバッテリ容量不足を報じるＥｍｐｔｙ表示灯が用いられる。本実施形態では、第２の所定容量に割り付けられた容量調整域ａに対応する容量と残量注意域ｄに対応する容量と残量警報域ｅとに対応する容量とを足した容量よりも、バッテリ容量が少なくなった場合に充電を促すためのＥｍｐｔｙ注意表示として、Ｅｍｐｔｙ表示灯を点灯させることとした。さらにエネルギーが消費されバッテリ容量が残量警報域ｅよりも少なくなった場合には走行が困難となる旨を報知するためのＥｍｐｔｙ警報灯を点灯させる。もちろん、Ｅｍｐｔｙ注意とＥｍｐｔｙ警報とを一体として表示することも可能であるし、又はこれらをそれぞれ又は一体として、段階的に表示することもできる。
【００２７】図３では、図２で示した表示制御手段１を中心に本実施形態のブロック構成を示した。図３に示すように、本実施形態における容量表示装置１００は、表示制御手段１に検知した電流値の情報を送出する電流センサ５と、同じく表示制御手段１に検知した電圧値の情報を送出する電圧検知手段６と、記憶手段１０と、容量表示手段２とを有している。記憶手段１０には新品の製造直後のバッテリ７の出力対放電特性を示す情報である出力対放電初期特性１０１と、劣化度と当該劣化時度におけるバッテリの放電可能容量とを対応づけた劣化容量テーブル１０２とを含む各種情報が記憶されている。また、容量表示手段２は、第１の表示手段２１と第２の表示手段２２とを備えており、第１の表示手段は、電力消費に伴い経時的に変化する第１の所定容量であるバッテリ残容量を段階的に表示する。このバッテリ残容量を段階的に表示するのは複数のセグメントであり、このセグメントへの表示を制御するのがセグメント表示部２１１である。このセグメント表示部２１１は、温度変動等に起因して容量表示域ｃに生じる変動に応じて、１セグメントあたりの容量を再度設定する機能をも有する。他方第２の表示手段２２は第２の所定容量に対応したＥｍｐｔｙ注意表示又はＥｍｐｔｙ警報表示を行う。以下、本実施形態では、第２の表示手段２２は充電のタイミングを報知するＥｍｐｔｙ注意表示を行うものとして説明を行う。このＥｍｐｔｙ注意表示は、所定の値よりも現在のバッテリ容量が少なくなった場合に点灯する。この表示を制御するのはＥｍｐｔｙ表示部２２１である。本実施形態では、Ｅｍｐｔｙ表示のしきい値として第２の所定容量とし、この第２の所定容量には図１（ａ）に示した容量調整域ｃと残量注意域ｄとを含むようにしたが、少なくとも容量調整域ｃが含まれていればよい。
【００２８】この表示制御手段１は、第１の表示手段２１のセグメントの表示を制御するとともに、第２の表示手段２２の表示を制御する。この制御のために、表示制御手段１は、出力演算部１１０と、放電積算部１２０と、放電特性算出部１３０と、劣化度算出部１４０と、補正容量算出部１５０とを備えている。これらの各構成について説明をすると、出力演算部１１０は電圧検知手段６が検知したバッテリ７の電圧値と電流検知手段５が検知したバッテリ７の電流値とに基づいて、バッテリ容量を求める。また、放電積算部１２０は、同じく電圧検知手段６が検知したバッテリ７の電圧値と電流検知手段５が検知したバッテリ７の電流値とに基づいてバッテリ７の積算放電量を積算する。放電特性算出部１３０は、出力演算部１１０が求めたバッテリ容量と放電積算部１２０が積算した放電積算量とからバッテリの出力対放電特性を算出する。劣化度算出部１４０は、放電特性算出部１３０が算出した出力対放電特性と、記憶手段１０に予め記憶されている出力対放電初期特性とを対比することにより、現在のバッテリの劣化度を算出する。この劣化度の算出については動作とともに説明する。補正容量算出部１５０は、劣化度算出部が算出した劣化度に応じて第２の所定容量に含まれる容量調整域ｃを補正する。また、出力演算部１１０は、現在の電圧を電圧検知手段６に検知させ、その電圧に基づいて、出力対放電特性を利用して現在のバッテリの容量を算出する。
【００２９】続いて、図４、図５を参照しつつ、バッテリの劣化に応じて容量表示を行う動作について説明をする。図４は、この動作についてのフローチャート図であり、図５は電池の出力（ｋＷ）と放電容量（ｋＷｈ）との関係を示す図であり、この関係からバッテリの劣化度をを求めることができる。まず、電圧検知手段６がバッテリ７の電圧を検知する（Ｓ１０）。このとき、バッテリ７の電圧は１回のみの検知ではなく複数回にわたって検知を行う。また、電流検知手段５はバッテリ７の充放電電流を検知する（Ｓ２０）。この検知も１回のみではなく複数回にわたって検知を行う。出力演算部１１０は、電圧検知手段６が検知した複数回の総電圧値と、電流検知手段５が検知したある複数回の電流値とに基づいて、回帰演算を行い、無負荷時の電圧（開放電圧）Ｅ０と傾きＲ（バッテリ内部抵抗）を求め、これらに基づいて現在のバッテリ出力Ｐ(BA）を下記の式から求める。ここで、Ｅ１は、最新の検知電圧である（Ｓ３０）。
【００３０】
【数１】Ｐ(BA)＝Ｅ１ × （Ｅ０−Ｅ１）／Ｒ続いて、放電積算部１２０は、Ｓ１０とＳ２０で検知した総電圧値と電流値とに基づいて、放電積算量ＣＡＰ（WH）を演算する（Ｓ４０）。
【００３１】放電特性算出部１３０は、ここで演算された放電積算量ＣＡＰ（WH）とＳ３０にて算出されたバッテリ出力Ｐ(BA)とから、現在のバッテリの出力に対する出力対放電特性を求めることができる。
【００３２】劣化度算出部１４０は、放電特性算出部１３０により求められたバッテリ出力対放電特性と、予め記憶手段１０の出力対放電初期特性１０１に記憶されているバッテリ新品時におけるバッテリ出力対放電特性（出力対放電初期特性）とを比較することにより、現在のバッテリの劣化度を算出する（Ｓ５０）。
【００３３】ここで、劣化度算出部１４０にて行われる劣化度の算出について図５を参照しつつ説明する。図５は電流検知手段５が検知した電流値と電圧検知手段６が検知した電圧値とから求められたバッテリの出力値Ｐ(BA）と、Ｓ１０とＳ２０で検知した総電圧値と電流値とに基づいて求められた放電積算量ＣＡＰ（WH）との相関関係を示す図である。図５にて示された劣化度１、劣化度２、劣化度３の各グラフは劣化度に応じた出力対放電特性相関を示しており、劣化度１が最も劣化度が低く、劣化度２、劣化度３となるに従い劣化度が高くなる（劣化が進んでいる）。図５に示したように、この出力対放電特性相関は劣化度ごとに特徴的な関係を示す。これを初期の出力対放電特性と比較すれば、初期の（新品時の）バッテリに対してどれくらい劣化しているか、という劣化度を算出することができる。すなわち、バッテリの出力と放電容量の積算結果とに基づいて出力対放電特性を算出すれば、そのバッテリの劣化度を算出することができる。ステップ５０では、この考え方に基づいてバッテリの劣化度を算出する。なお、図５に示された所定の出力値におけるＰ（MIN）は、車両における必要最低の出力値であり、最低保証出力値としてバッテリ容量がこの出力を維持できない場合にはＥｍｐｔｙ警報表示がなされる。この各劣化度のバッテリにおける最低保証出力値を放電可能なバッテリ容量は、フル容量ＣＡＰ（FLM）として黒丸で表示されており、劣化度に応じてその値は異なっている。さらに、この出力対放電特性相関に対応させて、容量表示域ＣＡＰ（SEG）、容量調整域ＣＡＰ（z）、残量注意域ＣＡＰ（4M）が表わされている。これらの対応において、容量調整域ＣＡＰ（Z）が劣化度が大きくなるに従い減少している、また、各劣化度における残量注意域ＣＡＰ（4M）に属し、Ｅｍｐｔｙ表示がなされるバッテリ出力が星印で表示されている。このように劣化度に応じてＥｍｐｔｙ表示がされる放電容量が異なる。
【００３４】さて、図４のステップ６０に戻る。ステップ５０にて算出された劣化度に基づいて、予め記憶手段１０の劣化容量テーブル１０２を参照して、現在の（劣化度に応じた）バッテリのフル容量ＣＡＰ(FLM）を求める（Ｓ６０）。ここで劣化容量テーブル１０２は、劣化度とその劣化度に応じた容量を対応づけた情報であって、バッテリごと、車両ごとに予め実験され、又は理論上求められた情報である。また、フル容量ＣＡＰ（FLM）は車両における必要最低出力放電可能容量である。なお、このフル容量ＣＡＰ（FLM）はバッテリ温度を検知し、この検知されたバッテリ温度に基づいて適宜補正を行った値を用いることが好ましい。この温度補正手段については、公知のあらゆる温度補正手段を適用することができる。
【００３５】続いて、補正容量算出部１５０が、容量調整域に対応する容量ＣＡＰ（z）を、以下の式に基づいて算出する（Ｓ７０）。
【００３６】
【数２】ＣＡＰ（z）＝ＣＡＰ（FLM）−ＣＡＰ（SEG）−ＣＡＰ(4M）
ここで、ＣＡＰ（FLM）は現在の劣化度におけるフル容量（車両における必要最低出力を放電可能の容量）であり、検知したバッテリ温度に基づき補正を行っている。ＣＡＰ（SEG）は第１の所定容量を表示するために予め設定されているセグメントにそれぞれ対応する容量であり、ＣＡＰ(4M）は車両の走行を確保するために必要な車両ごとに予め設定されている走行マージンとなる容量である。こうしてＳ７０の動作時におけるバッテリの劣化度に対応した容量調整域ＣＡＰ（z）が求められ、容量調整域ＣＡＰ（z）は劣化度に応じて補正される。
【００３７】ステップ８０では、第１の表示手段２１のセグメント表示部２１１が、Ｓ７０で求められたＣＡＰ（z）を取得して、実際のセグメントの表示に対応する現在の容量ＣＡＰ(R）を下記の式から算出する（Ｓ８０）。
【００３８】
【数３】ＣＡＰ（R）＝ＣＡＰ（FLM）−ＣＡＰ（Z）−ＣＡＰ(4M）
本実施形態におけるセグメントは、そのセグメントあたりの容量が基本的には変化しないという特徴を有するが、実際のバッテリ７の容量状態は温度や走行環境によって影響を受けるため、より正確な容量表示を行うためにセグメント容量を温度や走行環境に応じて微調整できるようにし、現時点で検知された電圧、電流に基づいてセグメント容量となるＳＥＧ（R）を算出する。また、バッテリ７の劣化が当初の設定を超えて進み、劣化に伴う容量の減少が容量調整域ＣＡＰ（z）よりも大きくなった場合には、ＣＡＰ（R）を再度算出する必要が生じる。このように算出されたセグメントの容量ＳＥＧ（R）は、セグメント数で除算処理され（例えばセグメント数が１６個であれば１６で割る）、１セグメント当たりの表示容量が算出される（Ｓ９０）。この算出処理は常時行ってもよいし、車両発進時に行ってもよいし、所定走行距離又は所定時間ごとに行ってもよい。
【００３９】続いて、セグメント表示部２１１は、算出されたセグメント当たりの容量の値が所定値（予め設定された容量値）以下であるか否かを判断する（Ｓ１００）。１セグメント当たりの容量が所定値以下でない場合、すなわち１セグメント当たりの容量に大きな変化（減少）がないと判断した場合には、ステップ１１０に進む。このステップ１１０では、出力演算部１１０が、電圧検知手段６の検知した電圧に基づいて、出力対放電特性を参照し、現在のバッテリ容量を算出する（Ｓ１１０）。この算出された容量に応じた制御指令に基づき、セグメント表示部２１１は対応するセグメントを点灯させる（Ｓ１２０）。
【００４０】このように、バッテリ劣化に応じて容量調整域ＣＡＰ（Z）を補正し容量表示域ＣＡＰ（SEG）又はＣＡＰ（R）を所定の値に保つことから、バッテリの劣化によってフル容量が変化したとしても、満充電時には全セグメントが点灯し、ユーザはセグメントの表示によっても満充電を確認することができる。また、１セグメント当たりの走行距離はバッテリ温度や走行状態の影響を除けばほとんど変化しないことから、ユーザはセグメントの表示に基づき航続可能距離を正確に予測することができる。
【００４１】さて、ステップ１００における予め設定された所定値は、本実施形態の容量調整処理を機能させるか否かを判断するためのしきい値であり、バッテリの劣化を考慮しつつユーザがセグメント当たりの容量変化に違和感を感じるか否かを考慮して設定される。具体的に説明すると、所定条件下（同一車両に搭載、バッテリ温度２０度）の新品時において、１セグメント当たり１０Ｋｍ走行できたとする。このバッテリの劣化が進行すると満充電時の容量も低下する。この劣化状態で満充電時に全てのセグメントを点灯させようとすれば、１セグメントあたりの容量も低下する。このバッテリ劣化時において１セグメント当たり７ｋｍ走行できたとする。このように１セグメント当たりの走行距離が１０ｋｍから７ｋｍと大きく変化すると、ユーザは違和感を感じると考えられるため、満充電時の表示を全点灯させるための容量調整処理を行わずに、絶対容量をそのまま表示する処理を行う。この機能は、バッテリの劣化を考慮して予め定めた容量調整域に応じた容量を越えてバッテリ容量が低下した場合において、ユーザの違和感を減少させるという観点から有用である。
【００４２】すなわち、ステップ１００において、１セグメント当たりの容量が所定値以下である場合にはステップ１３０に進み、１セグメント当たりの容量を予め固定値に設定し（Ｓ１３０）、ステップ１０の処理で得た電圧に基づいて現在の容量を算出し（Ｓ１４０）、ステップ１３０で設定した１セグメント当たりの容量に基づいて、対応するセグメントを点灯させる（Ｓ１５０）。この処理においては、満充電させた場合であっても全セグメントは点灯させない。これは、１セグメント当たりの航続可能距離の変動を所定の範囲に抑えて、ユーザが１セグメント当たりの走行距離の確実な予測を確保するためである。
【００４３】また、この動作において、バッテリの劣化は急激に進むものではないことから、バッテリの劣化に応じて容量調整域ＣＡＰ（Z）を補正し、セグメント当たりの容量を再度設定する処理を含む本実施形態は、常時動作させる必要は必ずしもなく、例えば充電を行ったタイミングで動作させてもよく、また、所定の距離を走行したタイミングで動作させてもよく、さらに、所定時間経過後に動作させてもよい。また、本実施形態においては、温度によるバッテリ容量の変動を考慮してステップ９０にて１セグメントあたりの容量をセグメントを算出するが、この処理を行うことなく予め設定されたセグメント容量を用いることもできる。また、本実施形態では、ステップ１００においてセグメントあたりの容量が所定値以下である場合にはバッテリの劣化に応じた補正を表示に反映させることなく絶対表示を行うが、セグメントあたりの容量の値にかかわらず、バッテリの劣化に応じた表示補正を行うようにしてもよい。例えば、ステップ７０において容量調整域が演算されたのち、ステップ１１０へ進み現在の容量を算出して、予め設定された容量のセグメントにより容量表示を行うようにしてもよく、また、ステップ９０からステップ１１０へ進み、予め設定された容量のセグメントにより容量表示を行うようにしてもよい。この実施形態では、容量表示装置における動作として説明したが、容量表示方法としても同様に作用し、同様の効果を奏する。
【００４４】図６は、以上のように動作する容量表示装置１００の割り付けられたバッテリ容量と、容量表示手段２とを対応づけて示した図である。予備表示域ｂと容量表示域ｃとは第１の所定容量として、第１の表示手段２１としてのセグメントに割り付けられ、現在のバッテリ容量に対応する数のセグメントが点灯し、ユーザに現在のバッテリ容量を提示する。また、容量調整域ａと残量注意域ｄとは第２の所定容量として、第２の表示手段２２としてのＥｍｐｔｙ表示に割り付けられ、現在のバッテリ容量が所定の容量よりも少なくなった場合にはＥｍｐｔｙ表示が点灯することとなる。このとき容量調整域ａの最大値はバッテリ７及びこれが搭載される車両に応じて予め設定された値であり、また、残量注意域ｄはバッテリ７及びこれが搭載される車両に応じて予め設定されることが好ましい。
【００４５】なお、以上説明した実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施例に開示された各要素および各数値は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【住所又は居所】神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１１月２１日（２００１．１１．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９９９００
【弁理士】
【氏名又は名称】西出 眞吾 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１６４００６（Ｐ２００３−１６４００６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月６日（２００３．６．６） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３５６２８３（Ｐ２００１−３５６２８３） |
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