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JP7414637B2 - 制御装置、制御システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

制御装置、制御システム、制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、制御装置、制御システム、制御方法、及びプログラムに関する。
電気自動車やハイブリッド車等の電動車両には、リチウムイオン電池などのバッテリ（二次電池）が用いられている。今後バッテリを安定供給していくには二次利用を積極的に活用していくことが有効と考えられる。従来、二次利用するバッテリのエネルギー管理および保全を、二次サービスポートの使用を介して提供するための装置および方法に関する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１３－２４３９１３号公報
従来、二次利用されたバッテリの出力制御については、十分に検討されていなかった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、二次利用するバッテリの出力を適切に制御することができる制御装置、制御システム、制御方法、及びプログラムを提供することである。
この発明に係る制御装置、制御システム、制御方法、及びプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る制御装置は、エネルギー源が車両に搭載されていたときに前記車両の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を蓄積する管理装置と通信する通信部と、前記通信部が前記管理装置から受信した前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御する制御部と、を備えるものである。
（２）：上記（１）の態様において、前記制御部は、前記エネルギー源に関する情報に基づいて、前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに所定のマージンを加えた前記出力制限パターンで前記エネルギー源の出力を制御する、ものである。
（３）：上記（２）の態様において、前記制御部は、前記エネルギー源の保存状態情報に基づいて、前記マージンを選択する、ものである。
（４）：上記（１）から（３）の態様において、前記エネルギー源の状態を取得する取得部を更に備え、前記制御部は、前記通信部が前記管理装置から出力制限情報を受信していない場合、出力レベルが異なる複数の出力制限パターンのうち一の出力制限パターンを参照して、電動車両に装着されたバッテリの出力を制御し、前記取得されたバッテリの状態に基づいて、前記出力制限パターンを初期の出力制限パターンから出力レベルが高い出力制限パターンに変更する、ものである。
（５）：この発明の一態様に係る制御システムは、エネルギー源が自装置に搭載されていたときに当該自装置の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を管理装置に送信する第１の通信部を備える第１の電動装置と、前記エネルギー源を搭載する際、前記エネルギー源の前記出力制限情報の送信リクエストを前記管理装置に第２の通信部によって送信し、前記第２の通信部によって前記管理装置から受信した前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御する制御部を備える第２の電動装置と、前記第１の電動装置から受信した前記出力制限情報を記憶し、前記出力制限情報の送信リクエストを前記第２の電動装置から受信した場合に前記第２の電動装置に前記出力制限情報を送信する管理装置と、を備える制御システムである。
（６）：この発明の一態様に係る制御方法は、コンピュータが、エネルギー源が車両に搭載されていたときに前記車両の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を蓄積する管理装置と通信し、前記管理装置から受信された前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御する、方法である。
（７）：この発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、エネルギー源が車両に搭載されていたときに前記車両の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を蓄積する管理装置と通信させ、前記管理装置から受信された前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御させる、プログラムである。
（１）～（７）によれば、二次利用するバッテリの出力を適切に制御することができる。
実施形態に係る制御システムの構成の一例を示す図である。 実施形態に係る管理装置の記憶部が記憶する情報の一例を示す図である。 実施形態の制御装置を搭載する車両の構成の一例を示す図である。 実施形態に係るバッテリ装置の構成の一例を示す図である。 実施形態に係るバッテリ・ＶＣＵ制御部の構成の一例を示す図である。 三次元空間モデル情報の一例を示す図である。 実施形態に係る制御システムの処理手順の一例を示すシーケンス図である。 出力制限パターンの一例を示す図である。 実施形態に係る第１変形例の処理手順例を示すフローチャートである。 実施形態に係る第２変形例の処理手順例を示すフローチャートである。 マージンモデルの一例を示す図である。 モデルの一例を示す図である。
以下、図面を参照し、本発明の制御装置、制御システム、制御方法、及びプログラムの実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る制御システム１の構成の一例を示す図である。
まず、図１を参照して制御システム１の構成例を説明する。図１のように、制御システム１は、車両１０ａ、車両１０ｂ、電動装置８０、返却センター３００、および管理装置４００を備える。なお、図１の構成例は一例であり、車両の台数は１つ以上であればよい。
車両１０ａは、通信装置５０ａ、制御部１３０ａ、および電池３２ａを備える。
車両１０ｂは、通信装置５０ｂ、制御部１３０ｂ、および電池３２ａを備える。図１の例において、車両１０ｂに搭載される電池は、車両１０ａに搭載された後、返却センター３００に返却され二次利用される電池である。
電動装置８０は、通信装置８１、制御部８２、および電池３２ｂを備える。図１の例において、電動装置８０に搭載される電池は、返却センター３００に返却され二次利用される電池である。
以下の説明では、車両１０ａ、車両１０ｂのうちの１つを特定しない場合、車両１０という。通信装置５０ａ、通信装置５０ｂのうちの１つを特定しない場合、通信装置５０という。制御部１３０ａ、制御部１３０ｂのうちの１つを特定しない場合、制御部１３０という。
返却センター３００は、センター通信部３０１、およびセンター制御部３０２を備える。図１の例において、返却センター３００は、返却された電池３２ａ、電池３２ｂを保管する。電池３２ａ、電池３２ｂのうちの１つを特定しない場合、電池３２という。なお、返却センター３００は、例えばタッチパネルまたは機械式スイッチによる操作部３０３、返却された電池３２が挿入されるスロット３０４、スロット３０４から電池３２が抜き差しされたことを検出するセンサ３０５を備えていてもよい。
管理装置４００は、管理通信部４０１、管理処理部４０２、および記憶部４０３を備える。
（制御システム１の各装置、車両）
次に、制御システム１が備える各装置、車両について説明する。
まず、車両１０について説明する。
車両１０は、電池を用いる電動装置の一例であり、電動四輪車等の車両、鞍乗り型の車両（電動二輪車）、電動自動芝刈り機、電動自転車、電動三輪車、電動キックスケータ等であってもよい。
車両１０ａは、ネットワークＮＷを介して管理装置４００と通信を行う。車両１０ｂは、ネットワークＮＷを介して管理装置４００と通信を行う。
電池３２は、エネルギー源であり、例えば、ニッケル・水素電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン電池などのような充電と放電とを繰り返すことができる電池、または燃料電池である。また、電池３２は、バッテリセルが集積された組電池であってよい。本実施形態における電池３２は、二次利用される。
通信装置５０は、制御部１３０の制御に応じて、放電制限ラインを示す放電制限ライン情報または上限電流ラインを示す上限電流ライン情報を、ネットワークＮＷを介して管理装置４００へ送信する。または、通信装置５０は、制御部１３０の制御に応じて、管理装置４００からネットワークＮＷを介して、放電制限ライン情報または上限電流ライン情報を受信する。通信装置５０は、取得した放電制限ライン情報または上限電流ライン情報を制御部１３０に出力する。なお、以下の説明において、放電制限ライン情報または上限電流ライン情報のうちの１つを特定しない場合は、出力制限情報という。出力制限情報は、電池３２の種類を示す電池種類情報、電池３２を識別するバッテリ識別情報を含む。
制御部１３０は、車両１０の制御を行う。制御部１３０は、電池３２の種類を、例えば電池３２が備える記憶部に記憶されている情報に基づいて判別する。なお、制御部１３０は、電池３２の種類を、電池３２の電流値、電圧値、温度、および使用時間等に基づいて推定するようにしてもよい。制御部１３０は、電池３２が二次電池の場合、放電制限ライン情報をバッテリ装置３０（図３参照）によって検出する。制御部１３０は、電池３２が燃料電池の場合、上限電流ライン情報をバッテリ装置３０（図３参照）によって検出する。制御部１３０は、受信された出力制限情報を用いて、出力制限パターンを切り替えて、電池３２を制御する。なお、出力制限パターンについては後述する。
電動車両８０は、車両１０またはロボット等である。
通信装置８１の動作は、通信装置５０と同様である。制御部８２の動作は、制御部１３０と同様である。
次に、返却センター３００について説明する。
返却センター３００は、車両１０の利用者によって交換または返却された電池３２を回収し、回収した電池３２を保管する。返却センター３００は、返却された電池３２を貸し出しまたは販売する。返却センター３００は、例えば、車両１０の販売所、電池３２の充電所等であってもよい。返却センター３００は、ネットワークＮＷを介して管理装置４００と通信を行う。
センター通信部３０１は、センター制御部３０２の制御に応じて、回収された電池３２の回収された日を示す回収日情報を、ネットワークＮＷを介して管理装置４００へ送信する。センター通信部３０１は、センター制御部３０２の制御に応じて、電池３２を貸し出しまたは販売した日を示す出荷日情報を、ネットワークＮＷを介して管理装置４００へ送信する。なお、回収日情報および出荷日情報は、時刻情報を含んでいてもよい。
センター制御部３０２は、回収日情報または出荷日情報を取得する。回収日情報または出荷日情報は、センター制御部３０２の利用者が、返却センター３００が備える操作部３０３を操作した結果に基づいて取得してもよい。または、回収日情報または出荷日情報は、電池３２が保管されるスロット３０４に挿入された際、またはスロット３０４から引き出された際に、センサ３０５が検出して結果に基づいて検出するようにしてもよい。
次に、管理装置４００について説明する。
管理装置４００は、例えばサーバ装置である。
管理通信部４０１は、車両１０が送信した出力制限情報をネットワークＮＷを介して受信し、受信した出力制限情報を管理処理部４０２に出力する。管理通信部４０１は、返却センター３００が送信した回収日情報および出荷日情報を、ネットワークＮＷを介して受信し、受信した回収日情報および出荷日情報を管理処理部４０２に出力する。管理通信部４０１は、車両１０が送信したリクエスト指示（含むバッテリ識別情報、車両１０の識別情報）をネットワークＮＷを介して受信し、受信したバッテリ識別情報を管理処理部４０２に出力する。管理通信部４０１は、管理処理部４０２が出力する出力制限情報を、ネットワークＮＷを介してリクエスト指示を送信してきた車両１０へ送信する。
管理処理部４０２は、管理通信部４０１が受信した出力制限情報を記憶部４０３に記憶させる。管理処理部４０２は、管理通信部４０１がリクエスト指示を受信した際、受信されたリクエスト指示に含まれているバッテリ識別情報に関連付けられている出力制限情報を記憶部４０３から読み出し、読み出した出力制限情報を管理通信部４０１に出力する。
記憶部４０３は、車両１０から受信された情報を記憶する。なお、記憶部４０３が記憶する情報については、図２を用いて後述する。
（管理装置４００の記憶部４０３が記憶する情報）
次に、管理装置４００の記憶部４０３が記憶する情報の一例を説明する。
図２は、本実施形態に係る管理装置４００の記憶部４０３が記憶する情報の一例を示す図である。
図２のように、記憶部４０３は、バッテリ識別情報に、放電制限ライン情報または上限電流ライン情報と、電池種類情報と、回収日情報と、出荷日情報とを関連付けて記憶する。なお、図２に示した情報は一例であり、他の情報（例えば電池セルの製造メーカー、電池セルのロット情報等）も関連付けて記憶するようにしてもよい。
（制御装置を搭載する車両の構成例）
次に、制御装置を搭載する車両の構成例を説明する。
図３は、本実施形態の制御装置を搭載する車両１０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、車両１０には、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、バッテリ装置３０と、バッテリセンサ４０と、通信装置５０と、充電口７０と、接続回路７２と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００とを備える。ＰＣＵ１００は、制御装置の一例である。
モータ１２は、例えば三相交流電動機である。モータ１２のロータは、駆動輪１４に連結される。モータ１２は、供給される電力を用いて動力を駆動輪１４に出力する。また、モータ１２は、車両の減速時に車両の運動エネルギーを用いて発電する。
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、例えば、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ＰＣＵ１００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、ＰＣＵ１００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ＰＣＵ１００に出力する。
ＰＣＵ１００は、例えば、変換器１１０と、ＶＣＵ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２０と、制御部１３０とを備える。変換器１１０は、例えば、ＡＣ－ＤＣ変換器（交流－直流変換器）である。変換器１１０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、ＶＣＵ１２０を介してバッテリ装置３０が接続されている。変換器１１０は、モータ１２により発電された交流を直流に変換して直流リンクＤＬに出力する。ＶＣＵ１２０は、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ（直流－直流変換器）である。ＶＣＵ１２０は、バッテリ装置３０から供給される電力を昇圧して直流リンクＤＬに出力する。
制御部１３０は、例えば、モータ制御部１３１と、ブレーキ制御部１３３と、バッテリ・ＶＣＵ制御部１３５と、を備える。モータ制御部１３１、ブレーキ制御部１３３、及びバッテリ・ＶＣＵ制御部１３５は、それぞれ別体の制御装置、例えば、モータＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、バッテリＥＣＵといった制御装置に置き換えられてもよい。制御部１３０は、変換器１１０、ＶＣＵ１２０、バッテリ装置３０等、車両１０の各部の動作を制御する。
制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ-Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウェア（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。
プログラムは、予めＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性記憶媒体）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。
モータ制御部１３１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１３３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・ＶＣＵ制御部１３５は、バッテリ装置３０の出力を制御する。例えば、バッテリ・ＶＣＵ制御部１３５は、バッテリ装置３０の電池３２に取り付けられたバッテリセンサ４０の出力に基づいて、電池３２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出し、ＶＣＵ１２０に出力する。ＶＣＵ１２０は、バッテリ・ＶＣＵ制御部１３５からの指示に応じて、直流リンクＤＬの電圧を上昇させる。バッテリ装置３０の詳細については後述する。
バッテリセンサ４０は、例えば、電流センサ４１、電圧センサ４３、及び温度センサ４５等を備える。バッテリセンサ４０は、例えば、電池３２の充放電する電流値、電圧値、温度等を検出する。バッテリセンサ４０は、検出した電流値、電圧値、温度等を制御部１３０及び通信装置５０に出力する。なお、バッテリセンサ４０はバッテリ装置３０の筐体内に収容されてもよいし、筐体外に取り付けられてもよい。以下、バッテリセンサ４０により検出される電流値、電圧値、温度等を、バッテリパラメータと記す。
通信装置５０は、無線ＬＡＮやセルラ網等の無線通信ネットワークを接続するための無線モジュールを含む。無線ＬＡＮは、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇｂｅｅ（登録商標）といった方式でも良い。セルラ網は、例えば第三世代移動体通信網（３Ｇ）、第四世代移動体通信網（Ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＬＴＥ（登録商標））、または第五世代移動体通信網（５Ｇ）等であっても良い。通信装置５０は、バッテリセンサ４０から出力される電流値、電圧値、温度などを取得し、外部に送信しても良い。
充電口７０は、車両１０の車体外部に向けて設けられている。充電口７０は、充電ケーブル２２０を介して外部充電器２００に接続される。充電ケーブル２２０は、第１プラグ２２２と第２プラグ２２４を備える。第１プラグ２２２は、外部充電器２００に接続され、第２プラグ２２４は、充電口７０に接続される。外部充電器２００から供給される電気は、充電ケーブル２２０を介して充電口７０に供給される。
また、充電ケーブル２２０は、電力ケーブルに付設された信号ケーブルを含む。信号ケーブルは、車両１０と外部充電器２００の間の通信を仲介する。したがって、第１プラグ２２２と第２プラグ２２４のそれぞれには、電力コネクタと信号コネクタが設けられている。
接続回路７２は、バッテリ装置３０と充電口７０の間に設けられる。接続回路７２は、充電口７０を介して外部充電器２００から導入される電流、例えば交流電流を直流電流に変換する。接続回路７２は、変換した直流電流をバッテリ装置３０に対して出力する。
（バッテリ装置３０の構成例）
次に、バッテリ装置３０の構成例を説明する。
図４は、本実施形態に係るバッテリ装置３０の構成の一例を示す図である。本実施形態のバッテリ装置３０は、例えば電力入出力端子３１、電池３２、信号入出力部３３、および記憶部３５を備える。これらの構成要素は、例えば一つの筐体に収容されている。
バッテリ装置３０は、電力入出力端子３１を介して車両１０の電力系統と接続される。
電池３２は、外部充電器２００から供給される電力を蓄え、車両１０の走行のための放電を行う。
信号入出力部３３は、車両１０の制御部１３０と接続される。信号入出力部３３は、例えば、プラグなどが接続される信号端子（コネクタ）を含む。信号入出力部３３には、セキュリティ信号が入力される。信号入出力部３３は、記憶部３５と接続される。
記憶部３５は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性記憶媒体）であっても良いし、ＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置に加えて当該記憶装置に対する情報の書き込み、または当該記憶装置からの情報の読み出しを有効または無効にする制御回路を更に備えていても良い。記憶部３５には、例えば、電池３２の電力容量値、電池３２の内部抵抗値、電池３２のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線特性に関する情報、等が保存される。これらの情報が、制御部１３０により書き込まれたり、制御部１３０により読み出されたりする。
ここで、制御部１３０による記憶部３５への情報の書き込み動作について説明する。制御部１３０は、バッテリセンサ４０が検出した電流値、電圧値、温度等に基づいて、バッテリ装置３０の充電情報を生成して記憶部３５に書き込む。充電情報には、例えば、内部抵抗値、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）－ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）曲線特性、バッテリ装置３０の環境温度、満充電時の容量等が含まれる。ここで満充電とは、所定の時期において蓄電部４２０の容量を最大限充電した状態であるとする。制御部１３０は、バッテリ装置３０の充電情報の生成および記憶部３５への書き込みを、所定時間毎、例えば１分ごと、１時間ごとや１日ごとに行ってもよいし、車両１０のユーザの指示に基づいて行ってもよい。
（バッテリ・ＶＣＵ制御部１３５の構成例）
次に、バッテリ・ＶＣＵ制御部１３５の構成例を説明する。
図５は、本実施形態に係るバッテリ・ＶＣＵ制御部１３５の構成の一例を示す図である。本実施形態のバッテリ・ＶＣＵ制御部１３５は、例えば、バッテリ状態取得部１３５Ａ、出力制御部１３５Ｂ、出力制限パターン変更部１３５Ｃ、中古バッテリ判定部１３５Ｄ、および記憶部１３５Ｍを備える。記憶部１３５Ｍには、例えば、三次元空間モデル情報１３５Ｍａと、バッテリ状態対応情報１３５Ｍｂと、出力制限パターン情報１３５Ｍｃとが格納されている。
バッテリ状態取得部１３５Ａ、出力制御部１３５Ｂ、出力制限パターン変更部１３５Ｃ、および中古バッテリ判定部１３５Ｄは、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサが記憶部１３５Ｍに格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。また、バッテリ・ＶＣＵ制御部１３５に含まれるこれらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ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。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性記憶媒体）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることでインストールされてもよい。記憶部１３５Ｍは、前述した記憶装置により実現される。
バッテリ状態取得部１３５Ａは、例えば、バッテリ装置３０の記憶部３５から充電情報を読み出し、読み出した充電情報に基づいて電池３２のバッテリ状態を取得する。バッテリ状態とは、電池３２の使用状況に応じて進行する劣化の程度を示す情報であって、例えば、劣化の程度を数値で示す状態レベルで示される。状態レベルには、例えば、電池３２の劣化程度が低い順に、状態レベルＲ１、状態レベルＲ２、状態レベルＲ３、…が含まれる。
例えば、バッテリ状態取得部１３５Ａは、充電情報として、電池３２の電力容量値、電池３２の内部抵抗、および電池３２のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線特性を記憶部３５から読み出す。バッテリ状態取得部１３５Ａは、記憶部１３５Ｍに格納されている三次元空間モデル１３５情報Ｍａを参照し、読み出した充電情報が示す三次元空間モデルの座標を取得する。三次元空間モデルの座標は、例えば、記憶部１３５Ｍに格納されているバッテリ状態対応情報１３５Ｍｂにおいて、電池３２の状態レベルと予め対応付けられている。バッテリ状態取得部１３５Ａは、記憶部１３５Ｍに格納されているバッテリ状態対応情報１３５Ｍｂを参照し、導出した座標に基づいて、電池３２の状態レベルを取得する。
なお、バッテリ状態取得部１３５Ａは、バッテリセンサ４０から取得したバッテリパラメータ（例えば、電流値、電圧値、温度等）の検出結果に基づいて、電池３２の電力容量値、電池３２の内部抵抗、および電池３２のＳＯＣ－ＯＣＶ曲線特性を含む充電情報を導出した後、導出された充電情報に基づいてバッテリ状態を取得してもよい。
また、バッテリ状態取得部１３５Ａは、例えば三次元空間モデルで定義されるバッテリ状態の遷移（変化）に基づいて、バッテリ状態を取得してもよい。例えば、バッテリ状態取得部１３５Ａは、バッテリ装置３０の記憶部３５から読み出した充電情報に基づく三次元空間モデルの座標から、バッテリパラメータの検出結果に基づく三次元空間モデルの座標への遷移に基づいて、バッテリ状態を取得してもよい。また、バッテリ状態取得部１３５Ａは、バッテリ装置３０の記憶部３５から読み出した充電情報に基づく三次元空間モデルの座標間の遷移に基づいてバッテリ状態を取得してもよく、バッテリパラメータの検出結果に基づく三次元空間モデルの座標間の遷移に基づいてバッテリ状態を取得してもよい。
三次元空間モデル情報１３５Ｍａは、三次元空間モデルを用いてバッテリ状態を判定するための情報である。三次元空間モデル情報１３５Ｍａは、例えば、バッテリの電力容量値、バッテリの内部抵抗、およびバッテリのＳＯＣ－ＯＣＶ曲線特性の三次元で定義される空間モデルである。図６は、三次元空間モデル情報１３５Ｍａの一例を示す図である。
三次元空間モデル情報１３５Ｍａにおいて、バッテリの状態が初期状態Ａから劣化状態Ａ’に向けて遷移する遷移曲線が定義されている。この遷移曲線は、バッテリの種類や製品ごとに予め決められている。
バッテリ状態対応情報１３５Ｍｂは、例えば、バッテリの状態レベルに、三次元空間モデル情報１３５Ｍａの座標を対応付けた情報である。例えば、バッテリの状態レベルは、図６に示す遷移曲線を含む周辺の一定範囲内の座標の集合と対応付けられている。
出力制限パターン情報１３５Ｍｃは、例えば、出力レベルが異なる複数の出力制限パターンを含む。出力制限パターンとは、例えば通電時間に応じて予め決められている出力レベルの上限値の集合である。出力レベルは、例えば、電池３２の出力電力（Ｗ）であるが、これに限られず、車両１０が走行するために用いる電力量（Ｗｈ）であってもよい。
出力制御部１３５Ｂは、電池３２の出力制御を行う制御部である。出力制御部１３５Ｂは、設定された出力制限パターンを参照して、電池３２の出力を制御する。例えば、出力制御部１３５Ｂは、設定された出力制限パターンを参照し、制御時点の通電時間に対応する出力レベルになるように、電池３２の出力を制限する。
なお、出力制御部１３５Ｂは、電池３２のバッテリ識別情報に、設定した出力制限パターンを示す識別情報（以下、出力制限パターンＩＤと記す）を対応付けた情報を、記憶部１３５Ｍに書き込む。例えば、出力制御部１３５Ｂは、記憶部１３５Ｍに格納されているバッテリ識別情報を参照し、記憶部１３５Ｍに格納されているバッテリ識別情報と、バッテリ装置３０の記憶部３５から読み出したバッテリ識別情報が合致しない場合、異なる電池３２が装着されたと判定する。
出力制限パターン変更部１３５Ｃは、バッテリ状態取得部１３５Ａにより取得されたバッテリ状態に基づいて、出力制御部１３５Ｂにより参照される出力制限パターンを、初期の出力制限パターンから出力レベルが高い出力制限パターンに変更する。なお、出力制限パターン変更部１３５Ｃは、出力制限パターンを変更した場合、バッテリ識別情報に対応付けられている出力制御パターンＩＤを書き換える。
また、出力制限パターン変更部１３５Ｃは、現在制御に用いている出力制限パターンを示す出力制限情報を、通信装置５０を介して管理装置４００へ送信する。
さらに、出力制限パターン変更部１３５Ｃは、電池３２が交換された際、電池３２が中古バッテリの場合に管理装置４００から受信された出力制限情報に基づいて出力制限パターンを変更する。
中古バッテリ判定部１３５Ｄは、車両１０に搭載された電池３２が二次利用された中古バッテリであるか否を判定する。例えば、中古バッテリには、その旨を示す情報が、電池３２が備える記憶部に書き込まれているか、バッテリ装置３０の記憶部３５に書き込まれている。中古バッテリ判定部１３５Ｄは、バッテリ装置３０の記憶部３５から読み出した情報に基づいて、搭載されている電池３２が新品バッテリであるか中古バッテリであるかを判定する。
（処理手順例）
次に、処理手順例を説明する。
図７は、本実施形態に係る制御システム１の処理手順の一例を示すシーケンス図である。
車両１０ａの制御部１３０ａは、出力制限情報を、通信装置５０ａを介して管理装置４００へ送信する（ステップＳ１）。
管理装置４００の管理処理部４０２は、車両１０ａが送信した出力制限情報を、管理通信部４０１を介して受信し（ステップＳ２）、受信した出力制限情報を記憶部４０３に格納する（ステップＳ３）。
車両１０ａの利用者は、例えば電池３２の交換のため、車両１０ａに搭載されていた電池３２ａを返却センター３００に返却する（ステップＳ４）。返却センター３００のセンター制御部３０２は、返却された電池３２ａを回収し（ステップＳ５）、回収した電池３２ａのバッテリ識別情報と回収日情報をセンター通信部３０１を介して管理装置４００へ送信する（ステップＳ６）。管理装置４００の管理処理部４０２は、返却センター３００が送信したバッテリ識別情報と回収日情報を、管理通信部４０１を介して受信する（ステップＳ７）。
返却センター３００は、車両１０ｂの利用者に電池３２ａを例えば販売する（ステップＳ８）。車両１０ｂの利用者は、電池３２ａを取得し、車両１０ｂに搭載する（ステップＳ９）。返却センター３００のセンター制御部３０２は、電池３２ａの出荷日情報を、センター通信部３０１を介して管理装置４００へ送信する（ステップＳ１０）。管理装置４００の管理処理部４０２は、返却センター３００が送信した出荷日情報を、管理通信部４０１を介して受信する（ステップＳ１１）。
車両１０ｂの制御部１３０ｂは、車両１０ｂの搭載された電池３２ａが中古バッテリであるか否かを検出する。電池３２ａが中古バッテリの場合、制御部１３０ｂは、車両１０ｂの搭載された電池３２ａのバッテリ識別情報を取得し、出力制限情報の送信をリクエストするリクエスト指示（含むバッテリ識別情報、車両１０ｂの識別情報）を、通信装置５０ｂを介して管理装置４００へ送信する（ステップＳ１２）。管理装置４００の管理処理部４０２は、車両１０ｂが送信したリクエスト指示を、管理通信部４０１を介して受信する（ステップＳ１３）。
管理装置４００の管理処理部４０２は、受信したリクエスト指示に含まれるバッテリ識別情報に関連付けられている出力制限情報を記憶部４０３から読み出し、読み出した出力制限情報を、管理通信部４０１を介して車両１０ｂへ送信する（ステップＳ１４）。車両１０ｂの制御部１３０ｂは、管理装置４００が送信した出力制限情報を、通信装置５０ｂを介して受信する（ステップＳ１５）。車両１０ｂの制御部１３０ｂは、受信した出力制限情報を用いて電池３２ａを制御する（ステップＳ１６）。
車両１０ｂの制御部１３０ｂは、出力制限情報を、通信装置５０ｂを介して管理装置４００へ送信する（ステップＳ１７）。
管理装置４００の管理処理部４０２は、車両１０ｂが送信した出力制限情報を、管理通信部４０１を介して受信し（ステップＳ１８）、受信した出力制限情報を記憶部４０３に格納する。
ステップＳ１７、Ｓ１８の処理によって、車両１０ｂで使用された電池３２が再利用される際、本実施形態によれば、管理装置４００から出力制限情報を受信して利用することができる。
なお、図７の処理例は一例であり、これに限らない。例えば、返却センター３００は回収日情報を送信しなくてもよい。この場合、車両１０ａが定期的（例えば１時間毎、１日毎、一週間毎等）に出力制限情報を管理装置４００へ送信し、管理装置４００は、出力制限情報を受信した際に回収日情報を更新するようにしてもよい。これにより、管理装置４００は、電池３２ａの返却前に出力制限情報が送信された日を、回収日と決定するようにしてもよい。
また、返却センター３００は出荷日情報を管理装置４００へ送信しなくてもよい。この場合、車両１０ｂが電池３２ａを搭載された際、リクエスト指示を管理装置４００へ送信し、管理装置４００は、リクエスト指示を受信した際に出荷日に決定するようにしてもよい。
（出力制限パターン情報の例）
次に、出力制限パターン情報の例を説明する。
図８は、出力制限パターンの一例を示す図である。図８のように、各出力制限パターンは、横軸が通電時間、縦軸が出力レベル（Ｗ）で示される関数である。出力制限パターン情報１３５Ｍｃは、例えば複数の出力制限パターンＰ１～Ｐ３を含む。出力制限パターンＰ１は、これらのうち、同じ通電時間において最も出力レベルが高い。出力制限パターンＰ３は、これらのうち、同じ通電時間において最も出力レベルが低い。出力レベルが最も高い出力制限パターンＰ１は、新品バッテリの場合のパターンであり、電池３２の出力が制限されない。
（第１変形例）
図７に示した例では、電池３２の交換の際に管理装置４００から受信した出力制限情報を用いる例を説明したが、これに限らない。電池３２が返却されてから使用されるまでに時間が経過し、劣化が進んでいる場合もあり得る。このため、第１変形例では、受信した出力制限情報にマージンを加えて使用する。例えば、図８においてＰ３とＰ２との差がマージンである。制御部１３０は、Ｐ３が出力制限情報に基づく出力制限パターンの場合、保存期間等に基づいて出力制限パターンをＰ２に変更する。
図９は、本実施形態に係る第１変形例の処理手順例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、車両１０ｂの制御部１３０ｂが行う。
車両１０ｂの制御部１３０ｂは、電池３２が交換された際、電池３２から、バッテリ識別情報を取得し、電池３２が二次利用された中古バッテリであるか否かの情報を取得する（ステップＳ１０１）。制御部１３０ｂは、取得した電池３２が二次利用された中古バッテリであるか否かの情報に基づいて、交換された電池３２が中古バッテリであるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。
交換された電池３２が中古バッテリではないと判別した場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、制御部１３０ｂは、新品バッテリであるため、初期値の出力制限パターンを選択する（ステップＳ１０３）。処理後、制御部１３０ｂは、処理をステップＳ１０１に戻す。
交換された電池３２が中古バッテリであると判別した場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、制御部１３０ｂは、リクエスト指示を管理装置４００へ送信する（ステップＳ１０４）。
制御部１３０ｂは、送信したリクエスト指示に応じて出力制限情報を受信できたか否かを判別する（ステップＳ１０５）。
出力制限情報を受信できたと判別した場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、制御部１３０ｂは、マージンを算出または決定する（ステップＳ１０６）。なお、制御部１３０ｂは、受信した出力制限情報に含まれる回収日情報と出荷日情報までの期間に基づいて、マージンを算出または決定する。制御部１３０ｂは、受信した出力制限情報に、算出したマージン（所定のマージン）を加えて出力制限パターンを選択し（ステップＳ１０７）、選択した出力制限パターンで電池３２を制御する（ステップＳ１０８）。処理後、制御部１３０ｂは、処理をステップＳ１０１に戻す。
出力制限情報を受信できなかった判別した場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、またはリクエスト指示を管理装置４００へ送信できなかった場合、制御部１３０ｂは、ステップＳ１０５の処理を繰り返す。
なお、上述した例では、マージンの計算を車両１０側で行う例を説明したが、管理装置４００がマージンを計算し、出力制限情報にマージンを関連付けて送信するようにしてもよい。また、マージンは、算出ではなく、経過時間に応じて加算するようにしてもよい。例えば、経過時間が一ヶ月を超えている場合に所定のマージンを加算するようにしてもよい。
本変形例によれば、電池３２が返却されてから使用されるまでに時間が経過している場合であっても、その期間を考慮して出力制限パターンを決定できる。このような処理によって、制御部１３０は、電池３２に適した出力制限パターンで電池３２を利用することができる。
（第２変形例）
図７に示した例では、電池３２の交換の際に管理装置４００から出力制限情報を受信できた場合の例を説明したが、通信環境等によっては、電池３２の交換時に出力制限情報を受信できない場合もあり得る。図１０は、本実施形態に係る第２変形例の処理手順例を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、車両１０ｂの制御部１３０ｂが行う。なお、第１変形例の処理（図９）と同じ処理については、同じ符号を用いて説明を省略する。
車両１０ｂの制御部１３０ｂは、第１変形例と同様に、ステップＳ１０１～Ｓ１０４の処理を行う。
制御部１３０ｂは、送信したリクエスト指示に応じて出力制限情報を受信できたか否かを判別する（ステップＳ２０１）。
出力制限情報を受信できたと判別した場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、制御部１３０ｂは、受信した出力制限情報に基づいて出力制限パターンを選択し（ステップＳ１０６）、選択した出力制限パターンで電池３２を制御する（ステップＳ１０８）。処理後、制御部１３０ｂは、処理をステップＳ１０１に戻す。
出力制限情報を受信できなかった判別した場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）、またはリクエスト指示を管理装置４００へ送信できなかった場合、制御部１３０ｂは、出力制限パターンを初期値から、例えば１段階変更する（ステップＳ２０２）。制御部１３０ｂは、変更した出力制限パターンが適切であるか否かを、バッテリ装置３０が受信した情報に基づいて判別する（ステップＳ２０３）。
変更した出力制限パターンが適切であると判別した場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、制御部１３０ｂは、ステップＳ２０１の処理に戻す。変更した出力制限パターンが適切ではないと判別した場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、制御部１３０ｂは、ステップＳ２０２の処理に戻す。
なお、図１０のように、例えば電池３２の交換時に出力制限情報を受信できずに、出力制限パターンを切り替えて使用する場合であっても、制御部１３０は、通信可能になり出力制限情報を受信できたのち、受信できた出力制限情報に切り替えて制御する。
また、本変形例においても、第１変形例と同様にマージンを算出し、算出したマージンと出力制限情報に基づいて制御するようにしてもよい。
第２変形例では、車両１０ｂの制御部１３０ｂは、電池３２を交換した際に出力制限情報を受信できた場合に受信した出力制限情報を用いて出力制限パターンを切り替え、出力制限情報を受信でなかった場合に出力制限パターンを徐々に変更していく。このような処理によって、制御部１３０は、電池３２に適した出力制限パターンで電池３２を利用することができる。
（第３変形例）
第１変形例では、電池３２の保存期間に応じて、マージンを算出する例を説明したが、これに限らない。制御部１３０ｂは、回収された後、電池３２が保存状態情報に基づいてマージンを算出するようにしてもよい。電池３２が保存状態情報は、例えば、保存温度、保存時に充電されていた容量等である。なお、制御部１３０は、マージンの推定を、例えば、記憶部１３５Ｍが記憶するマージンモデルを用いて行うようにしてもよい。
図１１は、マージンモデルＱの一例を示す図である。図１１のように、マージンモデルＱは、入力層と隠れ層と出力層とを有する。マージンモデルＱの隠れ層は、例えば、一以上のＣＮＮ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を含む。ＣＮＮは、Ｃｏｎｖ（畳み込み層）とＰｏｏｌ（プーリング層）を含む。マージンモデルＱの入力層には、例えば、保存期間（＝出荷日－回収日）、保存温度、および保存容量が入力情報として入力される。マージンモデルＱの出力層は、中間層と例えば全結合で接続され、マージンを出力する。隠れ層のパラメータは、入力層への入力を学習データとし、中間層または出力層から出力されるべきデータを教師データとして機械学習を行うことで最適化される。
なお、制御部１３０は、保存期間、保存温度、および保存容量を入力層に入力し、機械学習を行うことによって、マージンモデルＱを更新するようにしてもよい。
これにより、本変形例によれば、マージンを精度良く推定することができる。そして、制御部１３０は、このように推定されたマージンと受信された出力制限情報に基づいて出力制限パターンを選択することで、電池３２に適した出力制限パターンで電池３２を利用することができる。
（第４変形例）
制御部１３０は、電池３２の電流値、電圧値、温度、および使用時間等に基づいて生成されたモデルを用いて、電池３２の種類、ＳＯＣ、および出力を推定するようにしてもよい。
図１２は、モデルＭの一例を示す図である。図１２のように、モデルＭは、入力層と隠れ層と出力層とを有する。なお、モデルＭは、記憶部１３５Ｍが記憶する。モデルＭの隠れ層は、例えば、一以上のＣＮＮを含む。ＣＮＮは、Ｃｏｎｖ（畳み込み層）とＰｏｏｌ（プーリング層）を含む。モデルＭの入力層には、電池３２の電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、温度（Ｔ）および生涯経過時間（Ｔｉｍｅ）が入力情報として入力される。生涯経過時間とは、電池３２の製造後に経過した時間である。モデルＭの中間層は、電池３２の内部抵抗、容量およびＳＯＣ－ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）カーブを出力情報として出力する。モデルＭの出力層は、中間層と例えば全結合で接続され、電池種別、ＳＯＣおよび出力を提示情報として出力する。隠れ層のパラメータは、入力層への入力を学習データとし、中間層または出力層から出力されるべきデータを教師データとして機械学習を行うことで最適化される。
制御部１３０は、電池３２の電流、電圧、温度および生涯経過時間を入力層に入力し、機械学習を行うことによって、モデルＭを更新するようにしてもよい。
これにより、本変形例によれば、電池種類、ＳＯＣおよび出力を精度良く推定することができる。そして、制御部１３０は、このように推定された情報に基づいて出力制限パターンを選択することで、電池３２に適した出力制限パターンで電池３２を利用することができる。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
１…制御システム
１０，１０ａ，１０ｂ…車両
１２…モータ
１４…駆動輪
１６…ブレーキ装置
２０…車両センサ
３０…バッテリ装置
３１…電力入出力端子
３２，３２ａ，３２ｂ…電池
３３…信号入出力部
３５…記憶部
４０…バッテリセンサ
４１…電流センサ
４３…電圧センサ
４５…温度センサ
５０，５０ａ，５０ｂ…通信装置
７０…充電口
７２…接続回路
８０…電動装置
８１…通信装置
８２…制御部
１００…ＰＣＵ（制御装置）
１１０…変換器
１２０…ＶＣＵ
１３０，１３０ａ，１３０ｂ…制御部
１３１…モータ制御部
１３３…ブレーキ制御部
１３５…バッテリ・ＶＣＵ制御部
１３５Ａ…バッテリ状態取得部
１３５Ｂ…出力制御部
１３５Ｃ…出力制限パターン変更部
１３５Ｄ…中古バッテリ判定部
１３５Ｍ…記憶部
１３５Ｍａ…三次元空間モデル情報
１３５Ｍｂ…バッテリ状態対応情報
１３５Ｍｃ…出力制限パターン情報
３００…返却センター
３０１…センター通信部
３０２…センター制御部
３０３…操作部
３０４…スロット
３０５…センサ
４００…管理装置
４０１…管理通信部
４０２…管理処理部
４０３…記憶部

Claims (5)

  1. エネルギー源が車両に搭載されていたときに前記車両の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を蓄積する管理装置と通信する通信部と、
    前記通信部が前記管理装置から受信した前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記出力制限情報に基づいて出力制限パターンに所定のマージンを加え、前記エネルギー源の保存状態情報または前記出力制限情報に含まれる回収日情報と出荷日情報までの期間に基づいて前記マージンを選択する、
    制御装置。
  2. 前記エネルギー源の状態を取得する取得部を更に備え、
    前記制御部は、
    前記通信部が前記管理装置から出力制限情報を受信していない場合、出力レベルが異なる複数の出力制限パターンのうち一の出力制限パターンを参照して、電動車両に装着された前記エネルギー源の出力を制御し、前記取得された前記エネルギー源の状態に基づいて、前記出力制限パターンを新品時の出力制限パターンから出力レベルが高い出力制限パターンに変更する、
    請求項１に記載の制御装置。
  3. エネルギー源が自装置に搭載されていたときに当該自装置の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を管理装置に送信する第１の通信部を備える第１の電動装置と、
    前記エネルギー源を搭載する際、前記エネルギー源の前記出力制限情報の送信リクエストを前記管理装置に第２の通信部によって送信し、前記第２の通信部によって前記管理装置から受信した前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御する制御部を備える第２の電動装置と、
    前記第１の電動装置から受信した前記出力制限情報を記憶し、前記出力制限情報の送信リクエストを前記第２の電動装置から受信した場合に前記第２の電動装置に前記出力制限情報を送信する管理装置と、
    を備え、
    前記第２の電動装置の前記制御部は、前記出力制限情報に基づいて出力制限パターンに所定のマージンを加え、前記エネルギー源の保存状態情報または前記出力制限情報に含まれる回収日情報と出荷日情報までの期間に基づいて前記マージンを選択する、
    制御システム。
  4. コンピュータが、
    エネルギー源が車両に搭載されていたときに前記車両の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を蓄積する管理装置と通信し、
    前記管理装置から受信された前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御し、
    前記出力制限情報に基づいて出力制限パターンに所定のマージンを加え、前記エネルギー源の保存状態情報または前記出力制限情報に含まれる回収日情報と出荷日情報までの期間に基づいて前記マージンを選択する、
    制御方法。
  5. コンピュータに、
    エネルギー源が車両に搭載されていたときに前記車両の制御装置によって用いられていた前記エネルギー源の出力制限情報を蓄積する管理装置と通信させ、
    前記管理装置から受信された前記出力制限情報に基づく出力制限パターンに基づいて、前記エネルギー源の出力を制御させ、
    前記出力制限情報に基づいて出力制限パターンに所定のマージンを加えさせ、前記エネルギー源の保存状態情報または前記出力制限情報に含まれる回収日情報と出荷日情報までの期間に基づいて前記マージンを選択させる、
    プログラム。
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