JP2007116799A - バッテリー管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】
従来、バッテリーは固有のものとし電動車に取り付けられており、充電方法は充電スタンドや充電設備で充電を行っているが、充電時間がかかり、電動車の普及のネックにもなっている。
【解決手段】
本発明は、電動車に交換容易に取り付けるバッテリー２０と、バッテリーに備えた識別情報を記憶させると共に現在電力保有容量を計算する電力情報装置２３と、電力情報装置の情報を送受信する送受信装置２４と、送受信装置により通信回線４０を介したバッテリー管理手段４１を備え、更に、劣化条件や放電条件等から残存電力保有容量を算出し、更には、バッテリー管理手段は使用料金、管理費、所有者の確認等を行い、加えて、送受信装置とＧＰＳとによる位置情報端末から通信回線を介し、充電スタンド情報提供システムと接続し、誘導する。
【選択図】
図３

Description

本発明は、電気自動車、電動二輪車等の電動車のバッテリーの管理システムに関するもので、更に詳細には、電動車の普及を促進する為にバッテリーを交換することによりバッテリーの充電にかかる時間を解消しようとする電動車とバッテリーの管理を容易にするシステムに関するものである。

従来、この種の電気自動車等のバッテリーは電動車固有のものとし電動車に取り付けられており、バッテリーの充電方法は電動車に取り付けられたバッテリーを充電スタンドにおいて充電を行うか、若しくは、車庫等に設置した充電設備で充電を行っているが、充電時の充電時間は時間がかかるもので、その間は電動車の遊休時間と成り、ロス時間となるため電動車の普及のネックにもなっており、バッテリーの充電時間の解決は重要な意味を持つものである。また、バッテリーにキャパシター等を用い充電時間を短くする技術も有るが、短時間での充電には大容量の充電設備が必要とされ、充電時間の短縮による熱の急上昇や、熱によるバッテリーや周辺機器の劣化も懸念される。

例えば、電気自動車、例えば軽トラック２により消耗された消耗バッテリー１Ａを回収し、その回収された消耗バッテリー１Ａを大型トラック４に搭載して同大型トラック４の走行中に充電し、その充電された充電バッテリー１Ｂを再度電気自動車に搭載して再利用するもの（特許文献１参照）や、蓄電池に入出力する電流値を積算するとともに、該蓄電池の液温、充電状態、放電電流及び自己放電電流により該積算値に補正を行うことにより該蓄電池の充放電容量を監視する装置を設けたもの（特許文献２参照）や、停電時および疑似停電時の放電特性を標準放電特性データーと比較し、蓄電池の劣化率を演算して記憶装置内に格納し、次の停電時には前記劣化率を乗じて、放電可能な時間の演算するもの（特許文献３参照）や、蓄電池の監視装置８は、蓄電池の放電電気量、充電電気量等の電池の使用状況を検出する使用状況検出手段と、使用状況検出手段の検出結果を履歴として記憶する使用状況履歴記憶手段１５とを備えており、蓄電池の使用状況の過去の履歴を知ることができるため、蓄電池を使用するユーザに蓄電池の使用の態様を検討するためのデータを提供することができ、蓄電池の交換時期や電解液の補充の時期等をユーザに知らせて、蓄電池の管理を的確に行なわせるもの（特許文献４参照）や、記憶されている充電スタンドの中から、電気自動車の現在地周辺に存在する充電スタンドを抽出し、抽出された充電スタンドの位置と、その充電スタンドに設置されている充電器の利用可能情報とを提供するもの（特許文献５参照）等が先に開示されいてる。
特開２００１−２９１５３０号公報 特開昭６３−２０８７７３号公報 特開平２−２６２０７７号公報 特開２００５−１６４６０４号公報 特開２００３−２６２５２５号公報

然し乍ら、特許文献１のものでは、消耗バッテリー１Ａを回収し、その回収された消耗バッテリー１Ａを大型トラック４に搭載して同大型トラック４の走行中に充電し、その充電された充電バッテリー１Ｂを再度電気自動車に搭載して再利用するもので、特段の充電設備を用いない方法として他車載で充電する方法で有るが絶えず２台以上の車両を必要としており不便である。

更に、特許文献２は、バッテリーに蓄電池の充放電容量を監視する装置を設けたものであり、特許文献３では、放電可能な時間の演算するものであり、特許文献４では、蓄電池を使用するユーザに蓄電池の使用の態様を検討するためのデータを提供するものであり、バッテリーの監視をする装置としてが提案がされているが、個々のバッテリーの履歴や交換時期を示すものである。

更には、特許文献５では、記憶されている充電スタンドの中から、電気自動車の現在地周辺に存在する充電スタンドを抽出し、抽出された充電スタンドの位置と、その充電スタンドに設置されている充電器の利用可能情報とを提供するものであり、到着して速やかに充電を開始できるものの、バッテリーの充電を目的としているものである。

本発明のバッテリー管理システムは、前述の課題に鑑み、鋭意研鑽の結果、電気自動車や電動二輪車等の電動車に交換容易に取り付けるバッテリーと、該バッテリーに備えた個々の識別情報を記憶させると共に充電容量と放電容量から現在電力保有容量を計算する処理機能を有したマイクロコンピュータ制御による電力情報装置と、該電力情報装置の情報を外部と送受信する送受信装置と、該送受信装置によりインターネット等の通信回線を介して個々のバッテリーを管理するバッテリー管理手段とを備えたであり、更に、電力情報装置にバッテリーの使用期間や使用頻度からなるバッテリー劣化計数、過去の計算上の電力保有容量と実際に取り出せた電力容量の差から算出した能力計数、充電時からの経過時間により自然放電する放電計数、バッテリー電圧と周囲温度からの充電容量を計算、の少なくともいずれかを使用し、実際に取り出せると考えられる予測値の電力保有容量を算出する処理機能を備えたものであり、更には、バッテリー管理手段はバッテリーの交換に伴うバッテリーの当初電力保有容量と残存電力保有容量から消費した電力の算出による料金、貸出等の契約によるバッテリーの管理費、所有者の確認、の少なくともいずれかを行うものであり、加えて、バッテリーの送受信装置とＧＰＳとによる現在位置情報を示す位置情報端末からインターネット等の通信回線を介し、充電スタンドを提供する充電スタンド情報提供システムと接続し、該当する同種のバッテリーの交換や充電のできる略最短コース上の充電スタンドを地図情報や文字情報や音声情報として示し誘導するものである。

本発明のバッテリー管理システムは、前述の構成により、電力情報装置と送受信装置とを備えたバッテリーを交換容易に電動車に積載して動力として走行し、バッテリーの充電容量が不足時にはバッテリーそのものを交換することにより充電時間を解消するものであり、環境問題を考える際、電気自動車の普及は促進されなければならないにもかかわらず、電気自動車の普及を妨げている要因は、充電方式では充電時間が掛かるためであり、クリーンエネルギーの電気自動車を普及促進するために画期的で有効な発明である。

本発明は、電気自動車、電動二輪車等の電動車のバッテリーの管理システムに関するもので、更に詳細には、電動車の普及を促進する為にバッテリーを交換することによりバッテリーの充電にかかる時間を解消しようとする電動車とバッテリーの管理を容易にするシステムに関するものであり、請求項１に記載のバッテリー管理システムは、電気自動車や電動二輪車等の電動車に交換容易に取り付けるバッテリーと、該バッテリーに備えた個々の識別情報を記憶させると共に充電容量と放電容量から現在電力保有容量を計算する処理機能を有したマイクロコンピュータ制御による電力情報装置と、該電力情報装置の情報を外部と送受信する送受信装置と、該送受信装置によりインターネット等の通信回線を介して個々のバッテリーを管理するバッテリー管理手段とを備えたことを特徴とするものである。

更に、請求項２に記載のバッテリー管理システムは、請求項１に記載のバッテリー管理システムにおいて、前記電力情報装置にバッテリーの使用期間や使用頻度からなるバッテリー劣化計数、過去の計算上の電力保有容量と実際に取り出せた電力容量の差から算出した能力計数、充電時からの経過時間により自然放電する放電計数、バッテリー電圧と周囲温度からの充電容量を計算、の少なくともいずれかを使用し、実際に取り出せると考えられる予測値の電力保有容量を算出する処理機能を備えたことを特徴とするものである。

更には、請求項３に記載のバッテリー管理システムは、請求項１又は請求項２に記載のバッテリー管理システムにおいて、前記バッテリー管理手段はバッテリーの交換に伴うバッテリーの当初電力保有容量と残存電力保有容量から消費した電力の算出による料金、貸出等の契約によるバッテリーの管理費、所有者の確認、の少なくともいずれかを行うことを特徴とするものである。

加えて、請求項４に記載のバッテリー管理システムは、請求項１から請求項３に記載のバッテリー管理システムにおいて、前記バッテリーの送受信装置とＧＰＳとによる現在位置情報を示す位置情報端末からインターネット等の通信回線を介し、充電スタンドを提供する充電スタンド情報提供システムと接続し、該当する同種のバッテリーの交換や充電のできる略最短コース上の充電スタンドを地図情報や文字情報や音声情報として示し誘導することを特徴とするものである。

以下、本発明のバッテリー管理システムを実施例の図面によって具体的に説明すると、図１は本発明のバッテリー管理システムを実施するための電気自動車の説明図であり、図２は本発明のバッテリー管理システムの実施例のバッテリーの説明のための回路図であり、図３は本発明のバッテリー管理システムの実施例の構成図であり、図４は本発明のバッテリー管理システムの実施例の電気自動車の構成図であり、図５は本発明のバッテリー管理システムの実施例の構成図であり、図６は本発明のバッテリー管理システムの管理センターの実施例のスタンド検索のフローチャートであり、図７は本発明のバッテリー管理システムの実施例の管理センターの料金算出のフローチャートであり、図８は本発明のバッテリー管理システムの実施例の管理センターの管理登録のフローチャートであり、図９は本発明のバッテリー管理システムの実施例の車載装置のメインのフローチャートであり、図１０は本発明のバッテリー管理システムの実施例の車載装置の目的地入力のフローチャートであり、図１１は本発明のバッテリー管理システムの実施例の車載装置の予約入力のフローチャートであり、図１２は本発明のバッテリー管理システムの実施例のナビゲーションディスプレーの説明図である。

即ち、本発明のバッテリー管理システムを実施するための電気自動車１は、図１に図示する如く、電気自動車１にバッテリー交換口２を開口させており、該バッテリー交換口２から奥方にバッテリー用スライドレール２ａを敷設しており、バッテリー２０を運搬台車４により移送可能としてその交換を容易としているものである。

そして、図２に図示する如く、バッテリー２０は電気自動車１と着脱自在に且つ電気的に接続を行うためのバッテリーターミナル２１を備えると共に、蓄電部２２と前記バッテリーターミナル２１との間に電力情報装置２３を介装しており、該電力情報装置２３には情報を外部と送受信する送受信装置２４を備えているものである。

更に、図３に図示する如く、電気自動車１に搭載されたバッテリー２０は送受信装置２４によりインターネット等の通信回線を介してパーソナルコンピュータ１０に接続されているものであり、パーソナルコンピュータ１０はディスプレー１１とキーボード１２とに接続されると共に、インターネット等の通信回線４０を介してバッテリー管理手段４１に接続されるものである。

そして、バッテリー２０は電気自動車や電動二輪車等の電動車１に交換容易に取り付けられるものであり、該バッテリー２０には後述する電力情報装置２３と送受信装置２４と備えているものである。

次に、電力情報装置２３はマイクロコンピュータ制御によるもので、個々のバッテリーの識別情報を記憶させると共に、充電容量と放電容量から現在電力保有容量を計算する処理機能を有しているものである。

次いで、送受信装置２４は電力情報装置２３の情報を外部と送受信するためのものである。

更に、バッテリー管理手段４１は送受信装置２４と送受信をインターネット等の通信回線４０を介して個々のバッテリーを管理しているものである。

更には、電力情報装置２３には、電力保有容量を計算する処理におけるバッテリーの充電容量と放電容量から電力保有容量を計算する処理に加え、バッテリーの使用期間や使用頻度からなるバッテリー劣化計数、過去の計算上の電力保有容量と実際に取り出せた電力容量の差から算出した能力計数、充電時からの経過時間により自然放電する放電計数、バッテリー電圧と周囲温度からの充電容量を計算、の少なくともいずれかを使用し、実際に取り出せると考えられる予測値の電力保有容量を算出する処理機能を備えているもので、電力保有量の計算を正確にしようとするものである。

加えて、バッテリー管理手段４１には、バッテリー２０の交換に伴う満充電時の電力保有容量と現在電力保有容量から消費電力の算出による料金、貸出によるバッテリー２０の管理費と、所有者の確認等を行うものである。
ここでバッテリー２０は送受信装置２４によりインターネット等の通信回線を介してパーソナルコンピュータ１０に接続されているが、必ずしもパーソナルコンピュータでなくともナビゲーションコントローラや電動車に取り付けられる電動車コントローラの機能に組み込まれたモノでも良いものである。また、送受信装置２４は例えばＵＳＢポートを示す。

図４は、バッテリー２０の送受信装置２４とＧＰＳ１３とによる現在位置情報を示す位置情報端末からインターネット等の通信回線４０を介し、ナビゲーションコントローラ１４が充電スタンドを提供する充電スタンド情報提供システムと接続し、該当する同種のバッテリー２０の交換や充電のできる略最短コース上の充電スタンドをディスプレー１１に地図情報や文字情報を、加えてスピーカに音声情報として示し誘導するものである。

そして、図５乃至図１２ついて説明すると、積載された車載装置のメイン処理は、現在ＧＰＳ等により検知し地図を表示する一般的なカーナビと同じ機構のものであり、目的地の入力が無ければ目的地を１０キロメートル先のように目的地定数を設定する。
次に、例えば１分おきに（一定時間が経過）充電量をバッテリーから検出し、目的地までの走行距離を計算し、充電量をチェックし、充電量が不足していたならば予約要求を指示する。
すでに予約済みでも渋滞等による空調電力等の消費電力の増加により予約先まで走れなくなる事も考えられる為、再度予約先の再検討を促す。
積載装置の目的地入力は、
目的地を画面から選択したり、住所を入力する等により目的地を設定する。
積載装置の予約入力は、
バッテリー情報検出：電力情報保持型バッテリーよりバッテリー固有情報を検出し（ＵＳＢ等のインターフェースでナビゲーショウコントローラから取り込む）
検索情報要求：固有情報を基に管理センター当てに充電スタンド検索を要求する。
検索情報表示：管理センターから得た充電スタンドの表示をする。
予約入力：検索情報より選択予約する。
予約処理：充電スタンド当てに該当するバッテリーの予約をする。

次いで、ナビゲーションシステムは、
道路地図上にＡ、Ｂの地点が示されると共に、Ａ、Ｂ間での情報が表示される。
Ａは即時交換が可能であり、Ｂは１０分前に予約しておけば即時交換可能を示す。
また、バッテリーの残量、走行距離や、走行距離の目安が表示される。ここでの表示は渋滞等による空調等の電力消費量増加や照明等余分な使用により明確になりにくいが、現在までや、今の平均値を用いてより正確な値を表示する様にすべきである。

更に、管理センターは、
通信網等を介して管理センター、充電スタンドが接続されている。
充電スタンド情報：各充電スタンドの地図上の位置や住所、充電能力、保持バッテリー等の情報を保有する。
地図情報：走行自動車の位置関係から近隣の各充電スタンドを探したり詳しい位置情報を走行自動車に送る為に使用する。
バッテリー管理情報：電力情報保持バッテリーの固有情報を保持し、現在の使用情報を得たり、充電容量の使用料金を計算する為に使用する。

３ 充電スタンドは、
バッテリー管理情報：現在保有のバッテリー情報（固有情報や、充電状況）を管理する。

管理センターのスタンド検索は、
検索要求受信：走行自動車からの現在位置や、使用バッテリーの固有情報、充電残容量を受信する。
バッテリー情報検索：当該管理センターの扱っているバッテリーである事をチェックする。（リースや貸出契約等）
交換可能スタンド検索：走行自動車の現在位置とバッテリー残量を基に、該当型のバッテリー交換即時可能な最寄りの充電スタンドを検索する。
検索結果から該当先がなければ、充電可能な充電スタンドを検索する。
検索情報送信：これからの検索結果を走行自動車に送信する。

料金計算は、
計算要求受信：充電スタンドは走行自動車から取り外した（交換した）バッテリー固有情報や電力保有容量を基に管理センターに計算要求を行う。
バッテリー情報検索：該当バッテリーの検索を行い管理対象バッテリーで有る確認をする。
バッテリー使用計算：登録時の当初電力保有量から交換時残存電力保有容量の差を求め消費電力の料金を求める。また、この際充電量が増える事もあり得る。充電量が多いバッテリーは一般に交換の必要性は発生しない。充電量が増えた際は充電料金が戻ることになる。充電スタンドに充電したバッテリーの充電料金を販売する事になる充電スタンドで充電処理が賄えない時等に有効な手段となる。また、充電スタンド間のバッテリー交換にも利用できる。一般には、バッテリーのリースや貸出料金によるトータル金額で必ずしも戻るとは限らない。
使用料金の送信：消費電力の料金を充電スタンドに送信する。
使用料金の支払いは管理センターが管理したり、充電スタンドがその場で受け取る方法もある。あくまでも契約の形態によるもので良い。
また、この料金システムは電動車自身から問い合わせて現在の料金を確認する等に使用しても良いものである。
また、現在の状況で充電スタンドでバッテリー交換を行つた場合の金額の確認としても使用できる。
バッテリーは自然放電をする特性がある。電動車をしばらく放置すると、バッテリーの残存電力保持容量が現象する。自然放電による消費電力も料金の対象になるのは当然である。また、一般家庭等で充電を行い電力保持容量を増加する事も可能である。消費電力の料金はバッテリー交換を行った際の電力保持容量の増減とする。
また、バッテリーの使用頻度にバッテリーの充放電量や回数を加えても良く、これらの使用頻度を料金、管理費に加算する方式を用いても良いものである。

本発明は、電気自動車、電動二輪車等の電動車のバッテリーの管理システムであり、電動車の普及を促進する為にバッテリーを交換することによりバッテリーの充電にかかる時間を解消すると共に、急速充電によるバッテリー等の劣化を解消しようとするものである。

図１は本発明のバッテリー管理システムを実施するための電気自動車の説明図である。 図２は本発明のバッテリー管理システムの実施例のバッテリーの説明のための回路図である。 図３は本発明のバッテリー管理システムの実施例の構成図である。 図４は本発明のバッテリー管理システムの実施例の電気自動車の構成図である。 図５は本発明のバッテリー管理システムの実施例の構成図である。 図６は本発明のバッテリー管理システムの管理センターの実施例のスタンド検索のフローチャートである。 図７は本発明のバッテリー管理システムの実施例の管理センターの料金算出のフローチャートである。 図８は本発明のバッテリー管理システムの実施例の管理センターの管理登録のフローチャートである。 図９は本発明のバッテリー管理システムの実施例の車載装置のメインのフローチャートである。 図１０は本発明のバッテリー管理システムの実施例の車載装置の目的地入力のフローチャートである。 図１１は本発明のバッテリー管理システムの実施例の車載装置の予約入力のフローチャートである。 図１２は本発明のバッテリー管理システムの実施例のナビゲーションディスプレーの説明図である。

符号の説明

１ 電気自動車
２ バッテリー交換口
２ａ バッテリー用スライドレール
４ 運搬台車
１０ パーソナルコンピュータ
１１ ディスプレー
１２ キーボード
１３ ＧＰＳ
１４ ナビゲーションコントローラ
２０ バッテリー
２１ バッテリーターミナル
２２ 蓄電部
２３ 電力情報装置
２４ 送受信装置
４０ 通信回線
４１ バッテリー管理手段

Claims (4)

1. 電気自動車や電動二輪車等の電動車に交換容易に取り付けるバッテリーと、該バッテリーに備えた個々の識別情報を記憶させると共に充電容量と放電容量から現在電力保有容量を計算する処理機能を有したマイクロコンピュータ制御による電力情報装置と、該電力情報装置の情報を外部と送受信する送受信装置と、該送受信装置によりインターネット等の通信回線を介して個々のバッテリーを管理するバッテリー管理手段とを備えたことを特徴とするバッテリー管理システム。
2. 前記電力情報装置にバッテリーの使用期間や使用頻度からなるバッテリー劣化計数、過去の計算上の電力保有容量と実際に取り出せた電力容量の差から算出した能力計数、充電時からの経過時間により自然放電する放電計数、バッテリー電圧と周囲温度からの充電容量を計算、の少なくともいずれかを使用し、実際に取り出せると考えられる予測値の電力保有容量を算出する処理機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー管理システム。
3. 前記バッテリー管理手段はバッテリーの交換に伴うバッテリーの当初電力保有容量と残存電力保有容量から消費した電力の算出による料金、貸出等の契約によるバッテリーの管理費、所有者の確認、の少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリー管理システム。
4. 前記バッテリーの送受信装置とＧＰＳとによる現在位置情報を示す位置情報端末からインターネット等の通信回線を介し、充電スタンドを提供する充電スタンド情報提供システムと接続し、該当する同種のバッテリーの交換や充電のできる略最短コース上の充電スタンドを地図情報や文字情報や音声情報として示し誘導することを特徴とする請求項１から請求項３に記載のバッテリー管理システム。
   

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