WO2015001930A1 - 電動車両用バッテリ交換システム及びプログラム - Google Patents

Abstract

【解決課題】バッテリの劣化度及び電池残量を適切に制御する。 【解決手段】本発明のシステムは，交換可能なバッテリを搭載した電動車両と，バッテリを充電可能のバッテリステーションと，システム全体を統括する管理サーバを備える。管理サーバは，電動車両からバッテリの交換要求を受信したときに，少なくとも電動車両の位置情報に基づいて，当該電動車両がバッテリステーションに到着する時間を予測する。そして，管理サーバは，少なくともバッテリステーションに電動車両が到着する予想時間に基づいて，当該バッテリステーションの充電器に装填されているバッテリの充電速度を決定する。

Description

電動車両用バッテリ交換システム及びプログラム

　本発明は，電動自動車や電動スクーターのような電動車両のバッテリを交換するためのシステムに関する。具体的に説明すると，本発明のシステムは，交換可能なバッテリにより駆動する電動車両と，バッテリを充電するバッテリステーションと，バッテリステーションにおける充電状況を管理するための管理サーバと，を備える。本発明のシステムでは，管理サーバが，電動車両の位置や電池残量等を含むバッテリ充電情報に応じて，バッテリステーションにおけるバッテリの充電速度を制御することで，電動車両がバッテリステーションの到着した際に，スムーズにバッテリ交換を行うことができる点を特徴の一つとしている。

　従来から，交換可能なバッテリを搭載した電動車両が知られている。電動車両は，コントローラーを介してバッテリから供給された電力によりモータを駆動させることで走行する。このような電動車両としては，代表的なものとして，電動自動車や，電動スクーター，電動アシスト自転車を挙げることができる。

　上記のような電動車両は，バッテリの性能やコストの問題から，現状では，一度の充電やバッテリ交換で走行できる距離が，一般的な液体燃料自動車（ガソリン車，ディーゼル車，及び，液化天然ガス車など）に比べて短いとされている。このため，現在では，電動車両のバッテリの充電や交換をこまめに行うことができるように，バッテリを充電するためのバッテリステーションの数を増やすインフラ整備が進められている。このため，電動車両のユーザは，自車のバッテリの電池残量が少なくなってきたときに，近くのバッテリステーションに立ち寄り，自車のバッテリとバッテリステーションで充電されたバッテリを交換することで，連続的に電動車両を走行させることができるようになっている。

　しかし，一般的なバッテリステーションは，バッテリへの充電電流値にもよるが，電動車両用のバッテリを完全に充電するために，数十分から数時間程度の充電時間を必要とする。このため，電動車両が最寄りのバッテリステーションに到着しても，バッテリの充電が完了していなければ，バッテリステーションの前でその充電が完了するのを待つ必要があった。このように，従来のシステムでは，電動車両がバッテリステーションに到着してもすぐにバッテリ交換を行うことができないという事態も想定される。このことは，電動車両やバッテリステーションを含むシステムの普及を阻害する要因の一つとなっていた。

　ここで，上記のようなバッテリの充電の遅延を回避するために，バッテリステーションにおいて，バッテリの高速充電を行うことが知られている。例えば，特許文献１には，バッテリステーションにバッテリを保管する際に，そのバッテリの電池残量を検出し，電池残量が所定値以下である場合には，そのバッテリを高速充電する技術が開示されている。このように，バッテリの電池残量が所定値以下である場合に高速充電を行うようにすることで，電動車両がバッテリステーションに到着した際に，必要なバッテリの充電が完了していないという事態が起こる可能性を低減できると考えられる。

特開２００１－５７７１１号公報

　しかしながら，バッテリを高速充電すると，バッテリの劣化が進行するというデメリットがある。すなわち，バッテリは，主に安全性と耐久性の面から，充電速度と充電電流値に上限が設けられている。ここで，充電速度と充電電流値の上限により近い充電は高速充電と呼ばれ，充電速度と充電電流値の下限により近い充電は低速充電と呼ばれる。そして，高速充電は，通常速度での充電（普通充電）及び低速充電と比較して，バッテリの劣化度が大きくなることが知られている。また，一般的に，普通充電を継続して行い続けた場合と，普通充電や，低速充電，高速充電を適宜切り替えてバッテリの充電を行う場合とでは，後者の方が，バッテリ劣化度が大きくなることが知られている。このため，特許文献１に開示された技術のように，バッテリの電池残量が所定値以下であるときに，必ず高速充電を行うこととすると，不必要な場合にもバッテリの高速充電を行うこととなり，意味なくバッテリの劣化が進行してしまうという不具合があった。例えば，特許文献１の技術は，バッテリステーションの近くにバッテリ交換の必要な電動車両が存在しない場合であっても，そのバッテリステーションに保管されているバッテリの電池残量が所定値以下であるときには，必ず高速充電を行うこととなる。しかし，バッテリステーションの近くにバッテリ交換の必要な電動車両が存在しない場合には，バッテリの高速充電を行なってバッテリの劣化を進行させてしまうよりも，普通充電又は低速充電を行なってバッテリの劣化を抑えることが好ましいといえる。

　また，電動車両は，一つのバッテリによって駆動するものだけでなく，複数のバッテリを搭載することによって駆動するものも存在している。また，一般的にバッテリステーションには，複数のバッテリが保管され充電が行われている。このため，一度のバッテリ交換で，電動車両に搭載された複数個のバッテリを，バッテリステーションにおいて保管されている複数個のバッテリと交換することも想定される。ところが，複数個のバッテリによって駆動する電動車両は，その車両全体の性能（速度や走行距離）が，最も劣化したバッテリ，又は最も電池残量の少ないバッテリの性能に依存する場合がある。従って，バッテリ交換の際に，バッテリステーションから電動車両へと受け渡される複数個のバッテリの中に，電池残量の少ないバッテリや劣化度の大きいバッテリがあると，電動車両は十分に性能を発揮できないという問題があった。すなわち，バッテリステーションから電動車両に受け渡されるバッテリが４個である場合に，そのうち３個が新品のバッテリであっても，そのうち１個が劣化度の大きい古いバッテリである場合，これら４個のバッテリを搭載した電動車両の性能は，最も劣化度の大きい１個のバッテリの性能に依存する場合がある。このように，電動車両に搭載される４個のバッテリのうち，３個のバッテリが新品のものであっても，そのうちの１個に古いバッテリが存在している場合，３個の新品のバッテリの性能を十分に引き出すことができなかった。このため，バッテリステーションに保管されている複数のバッテリは，なるべく，その劣化度が平準化されたものであることが好ましいといえる。

　また，バッテリステーションに保管されているバッテリの劣化度が大きくなった際に，システムの管理者は，バッテリステーションに足を運び，劣化度の大きくなったバッテリを廃棄し，新しいバッテリに入れ替える作業が必要となる。このとき，例えば，バッテリステーションに保管されている複数のバッテリのうち，劣化度の大きくなったバッテリが現れたときに，その都度，管理者がバッテリステーションに赴いてバッテリの入替え作業を行うのは手間であり，効率的ではない。このため，一度に，複数個のバッテリの入替え作業を行うことができるようにして，効率化を図ることが求められる。このような観点からも，バッテリステーションに保管されている複数のバッテリは，なるべく，その劣化度が平準化されたものであることが好ましいといえる。

　さらに，上述のように，複数個のバッテリによって駆動する電動車両は，その車両全体の性能（速度や走行距離）が，最も電池残量の少ないバッテリの性能に依存する場合がある。従って，バッテリステーションに保管されている複数個のバッテリは，電動車両が到着した際には，なるべく電池残量が等しい状態となっていることが好ましい。例えば，電動車両が４個のバッテリの交換を要求している場合に，電池残量が１００Ａｈのバッテリを３個と６０Ａｈのバッテリを１個用意するよりも，電池残量が８０Ａｈのバッテリを４個用意する方が，電動車両の性能をより効率よく引き出すやすいとされる。

　上記のような観点から，バッテリステーションによる充電は，高速充電を行うとバッテリの劣化が進行するというリスクを考慮しつつ，複数個のバッテリの劣化度と電池残量をなるべく平準化させるように行うことが望ましいといえる。しかしながら，従来のバッテリ充電システムは，バッテリが劣化するというリスクを無視して高速充電が行われており，また，複数個のバッテリの劣化度及び電池残量を平準化するための仕組みを有していないものであった。

　このため，現在では，バッテリステーションにおける充電速度をコントロールすることで，バッテリの劣化度及び電池残量を適切に制御することのできる技術が求められている。

　そこで，本発明の発明者は，上記の従来発明の問題点を解決する手段について鋭意検討した結果，基本的には，電動車両がバッテリステーションに到着するまでの時間を予測し，予測した到着時間に基づいて，バッテリステーションに保管されている各バッテリの充電速度を制御することにより，バッテリが無駄に劣化することを防止できると共に，バッテリの劣化度及び電池残量を適切に制御することができるという知見を得た。そして，本発明者は，上記知見に基づけば，従来技術の課題を解決できることに想到し，本発明を完成させた。
　具体的に説明すると，本発明は以下の構成を有する。

　本発明の第１の側面は，電動車両用バッテリ交換システムに関する。
　本発明のシステムは，複数の電動車両２と，複数のバッテリステーション３と，管理サーバ４とを，備える。
　複数の電動車両２は，車両に搭載された一又は複数の交換可能なバッテリ１によってモータを駆動することにより走行することができる。電動車両２の例は，電動自動車，電動スクーター，及び電動アシスト自転車である。バッテリステーション３は，バッテリ１を充電可能な機構を備える。管理サーバ４は，電動車両２及びバッテリステーション３に通信網を介して相互に接続されたサーバ装置である。
　本発明のシステムにおいて，バッテリ１は，バッテリの電池残量及び充電回数等を計測及び算出し，識別番号（ＩＤ）を含むそれらバッテリ充電情報を外部へ通信する機能をもつＢＭＳ（Battery Management System）１０を有することとしてもよい。
　また，本発明のシステムにおいて，電動車両２は，制御装置２０と，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２と，通信装置２３と，を有する。
　制御装置２０は，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２，通信装置２３にそれぞれ接続されている。これにより，制御装置２０は，残容量計２１により取得されたバッテリ１の電池残量等を含むバッテリ情報，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２により取得された自車の現在の位置情報等を適宜得ることができる。また，制御装置２０は，各種機器から得られた情報の演算処理を行い，通信装置２３を介して，管理サーバに送信できる。制御装置２０は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備える情報演算処理装置を利用したものであってもよい。
　位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２は，電動車両２の現在の位置情報を取得する。位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備えるＧＰＳを利用したものであってもよい。
　通信装置２３は，バッテリ充電情報と位置情報と共に，バッテリの交換要求を管理サーバ４へと送信することができる。通信装置２３は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備える通信装置を利用したものであってもよい。
　本発明のシステムにおいて，バッテリステーション３は，充電速度を調節して，装填されたバッテリの充電を行うことができる一又は複数の充電器３１を有している。
　さらに，本発明のシステムにおいて，管理サーバ４は，制御部４０と通信部４１を有する。
　管理サーバ４の制御部４０は，到着時間予測手段４０ｂ，及び充電速度決定手段４０ｃを有している。
　到着時間予測手段４０ｂは，電動車両２からバッテリの交換要求を受信したときに，少なくとも電動車両２の位置情報に基づいて，当該電動車両２がバッテリステーション３に到着する時間を予測する。充電速度決定手段４０ｃは，少なくともバッテリステーション３に電動車両２が到着する予想時間に基づいて，当該バッテリステーション３の充電器３１に装填されているバッテリの充電速度を決定する。
　そして，管理サーバ４の通信部４１は，充電速度決定手段４０ｃにより決定されたバッテリの充電速度に関する情報を，バッテリステーション３へと送信する。
　これにより，バッテリステーション３は，管理サーバ４から受信した充電速度に関する情報に基づいて，充電器３１に装填されているバッテリの充電速度を制御する。

　上記構成のように，電動車両２がバッテリステーション３に到着する予想時間に基づいて，バッテリステーション３によるバッテリ１の充電速度を制御することにより，適切なタイミングで高速充電を行うことが可能になるため，バッテリを無駄に劣化させることを防止できる。例えば，管理サーバ４は，バッテリの交換要求がなされた電動車両２と，バッテリステーション３の距離が近ければ，バッテリステーション３に対して高速充電を行うように指令を送信し，電動車両２の到着時刻までに充電済みのバッテリを用意するようにすればよい。反対に，管理サーバ４は，電動車両２とバッテリステーション３の距離が離れている場合には，バッテリステーション３には通常速度での充電を行うように指令を送信することで，バッテリの劣化を抑えることができる。

　本発明のシステムにおいて，電動車両２は，残容量経２１をさらに含むことが好ましい。残容量計２１は，自己の車両に搭載された一又は複数のバッテリの電池残量を含むバッテリ充電情報を取得する。
　この場合，通信装置２３は，位置情報とバッテリ充電情報と共に，バッテリの交換要求を前記管理サーバへと送信する。
　残容量計２１は，電動車両２に搭載された一又は複数のバッテリ１の識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を取得する。残容量計２１は，バッテリ１が備えるＢＭＳ１０からバッテリ充電情報を取得することとしてもよいし，バッテリ１が接続されたときにバッテリ１の識別番号及び電池残量等を直接検出及び測定することとしてもよい。また残容量計２１は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備える情報受信表示装置を利用したものであってもよい。
　また，管理サーバ４の制御部４０は，ステーション選定手段４０ａをさらに含むことが好ましい。ステーション選定手段４０ａは，電動車両２からバッテリの交換要求を受信したときに，当該電動車両２に搭載されているバッテリのバッテリ充電情報と当該電動車両２の位置情報とに基づいて，当該電動車両２が到達可能な一又は複数のバッテリステーション３を，候補ステーションとして選定する。
　この場合，到着時間予測手段４０ｂは，少なくとも電動車両２の位置情報に基づいて，当該電動車両２が候補ステーションに到着する時間を予測する。
　充電速度決定手段４０ｃは，少なくとも候補ステーションに電動車両２が到着する予想時間に基づいて，当該候補ステーションの充電器３１に装填されているバッテリの充電速度を決定する。
　通信部４１は，充電速度決定手段４０ｃにより決定されたバッテリの充電速度に関する情報を，候補ステーションとして選定されたバッテリステーション３へと送信する。

　上記構成のように，電動車両２が到達可能な位置に存在するバッテリステーション３を，候補ステーションとして選定することにより，効率的にバッテリの充電速度を制御することができる。

　本発明のシステムにおいて，バッテリステーション３は，検出機３２と通信機３３を，さらに有することが好ましい。
　検出機３２は，充電器３１に装填されているバッテリの識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を取得する。検出機３２は，バッテリ１が備えるＢＭＳ１０からバッテリ充電情報を取得することとしてもよいし，バッテリ１が接続されたときにバッテリ１の識別番号及び電池残量等を直接検出及び測定することとしてもよい。
　また，通信機３３は，検出機３２により検出されたバッテリ充電情報を管理サーバ４へと送信することができる。
　この場合に，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，バッテリステーション３から受信したバッテリ充電情報と，バッテリステーション３に電動車両２が到着する予想時間とに基づいて，当該バッテリステーション３の充電器３１に装填されているバッテリの充電速度を決定することが好ましい。

　上記構成のように，例えば，電動車両２によってバッテリ交換要求がなされたことを管理サーバ４から報知されたときに，バッテリステーション３の検出機３２がバッテリ充電情報を抽出し，このバッテリ充電情報と電動車両の到着予想時間に基づいて，バッテリの充電速度を決定することで，バッテリの高速充電が必要か否かをより適切に判断できる。

　本発明のシステムにおいて，バッテリステーション３の検出機３２は，充電器３１に装填されているバッテリの識別番号（ＩＤ）を検出するものであることが好ましい。検出機３２は，バッテリ１が備えるＢＭＳ１０から認識番号（ＩＤ）を取得することとしてもよいし，バッテリ１が接続されたときにバッテリ１の認識番号（ＩＤ）を直接検出することとしてもよい。
　この場合に，管理サーバ４は，バッテリステーション３からバッテリ１の識別情報を受信した回数に基づいて，バッテリ毎にその充電回数を記録したバッテリデータベース４２を，さらに有していることが好ましい。
　そして，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，バッテリデータベース４２に記録されているバッテリの充電回数に関する情報と，バッテリステーション３に電動車両２が到着する予想時間とに基づいて，当該バッテリステーション３の充電器３１に装填されているバッテリの充電速度を決定することが好ましい。

　また，管理サーバ４は，バッテリデータベース４２に，各バッテリの識別番号に関連付けて各バッテリの劣化度を記憶していてもよい。
　この場合，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，電動車両２からバッテリの交換要求を受信したときに，少なくとも一つのバッテリステーション３から受信したバッテリの識別番号を参照して，バッテリデータベース４２から，当該バッテリの識別番号に関連付けられているバッテリの劣化度を読み出し，読み出したバッテリの劣化度に基づいて，当該バッテリステーションの充電器３１に装填されているバッテリの充電速度を決定する。

　上記構成のように，本発明の好ましい形態では，各バッテリの充電回数及び／又は満充電容量と，過去の同種バッテリ多数の統計データをバッテリデータベース４２に記録しておくことで，管理サーバ４は，これらの情報から，バッテリの劣化度を把握することができる。そして，バッテリの劣化度に基づいて，バッテリの充電速度を決定することで，バッテリの劣化度や満充電容量を適切に制御できる。また，バッテリの劣化度は，バッテリ単体の充電回数及び／又は満充電容量以外に，過去の同種のバッテリの多数の統計データと比較することで，より正確な予測が可能になる。

　本発明のシステムにおいて，バッテリステーション３は，充電器３１を複数有するか，若しくは各バッテリごとに充電制御が可能なものであることが好ましい。
　この場合に，管理サーバ４の制御部４０は，バッテリデータベース４２に記録されているバッテリの充電回数と満充電容量に関する情報に基づいて，各バッテリの劣化度を求める劣化度算出手段４０ｄを，有することが好ましい。
　さらに，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，一つのバッテリステーション３内の一又は複数の充電器３１に装填された複数のバッテリ１について，劣化度算出手段４０ｄによって求められた劣化度が比較的小さく新しいバッテリの充電速度を比較的高速にし，当該劣化度が比較的大きく古いバッテリの充電速度を比較的低速に決定することが好ましい。なお，バッテリステーション３の形態として，一つの充電器３１に複数のバッテリ１が装填される形態も想定される。

　上記構成のように，本発明の好ましい形態では，一つのバッテリステーション３内のバッテリのうち，劣化度の小さい新しいバッテリについては，積極的に高速充電を行うことで，あえてバッテリを劣化させる。他方，劣化度の大きいバッテリについては，高速充電を控え，バッテリが劣化することを避ける。このように，バッテリの劣化度に基づいて充電速度を制御することで，一つのバッテリステーション３内に保管されている複数のバッテリの劣化度を平準化させることができる。これにより，電動車両２が複数のバッテリを交換することを求めている場合に，バッテリステーション３から，劣化度が比較的平準化された複数のバッテリを電動車両２に渡すことができる。すなわち，複数個のバッテリによって駆動する電動車両２は，その車両全体の性能（速度や走行距離）が，最も劣化度の大きいバッテリの性能に依存する場合がある。このため，電動車両２が，劣化度が平準化された複数のバッテリを搭載することで，より効率的に車両の性能が発揮されるようになる。さらに，バッテリステーション３内の各バッテリの劣化度が平準化されることで，ほぼ同時期に，各バッテリが廃棄時期（入れ替え時期）を迎えることと想定される。このように，複数個のバッテリの入替え作業を同時に行うことができるようにすることで，入れ替え作業の効率化を図ることができる。

　本発明のシステムにおいて，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，一つのバッテリステーション３内の一又は複数の充電器３１に装填された複数のバッテリ１について，電動車両２がバッテリステーション３に到着するまでの間に，複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，各バッテリの充電速度を決定することが好ましい。

　上記構成のように，例えば，一つのバッテリステーション３内の複数のバッテリについて，それぞれの電池残量を比較し，電池残量が多いものについては低速充電を行い，電池残量が多いものについては高速充電を行うようにすることで，複数のバッテリの電池残量を均一にすることができる。これにより，バッテリステーション３から電動車両２に複数のバッテリを受け渡す際に，バッテリの電池残量の均一化を図ることが可能となる。

　本発明のシステムにおいて，バッテリステーション３に含まれる複数の充電器３１のそれぞれは，他の充電器３１に装填されたバッテリを電源として，自己に装填されたバッテリの充電を行うことができるものであることが好ましい。
　この場合に，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，一つのバッテリステーション３内の一又は複数の充電器３１に装填された複数のバッテリ１について，電動車両２がバッテリステーション３に到着するまでの間に，複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，少なくとも一つのバッテリを電源として利用することを考慮して，各バッテリの充電速度を決定することが好ましい。

　上記構成のように，少なくとも一つのバッテリを電源として利用して他のバッテリを充電することで，バッテリステーション３から電動車両２に複数のバッテリを受け渡す際に，バッテリの電池残量の均一化を図ることが可能となる。

　本発明のシステムにおいて，バッテリステーションは，自然エネルギー発電機３４ａから電力の供給を受けてバッテリを充電する事ができるものであることが好ましい。自然エネルギー発電機３４ａの例は，太陽光発電機，太陽熱発電機，及び風力発電機などである。自然エネルギー発電機３４ａは，バッテリステーションに搭載されていてもよいし，バッテリステーションの近くに配置されていてもよい。また，バッテリステーションは，電力会社が保有する自然エネルギー発電機３４ａから，電力網を介して，電力の供給を受けてもよい。
　この場合，複数の充電器３１のそれぞれは，他の充電器３１に装填されたバッテリと共に，自然エネルギー発電機３４ａを電源として，自己に装填されたバッテリの充電を行うことができる。
　そして，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃは，自然エネルギー発電機３４が発電可能な時間帯と発電できない時間帯とで異なる制御を行う。すなわち，充電速度決定手段４０ｃは，一つのバッテリステーション３内の一又は複数の充電器３１に装填された複数のバッテリ１について，自然エネルギー発電機３４が発電できない時間帯においては，複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，少なくとも一つのバッテリを電源として利用した場合の各バッテリの充電速度を決定する。他方，充電速度決定手段４０ｃは，自然エネルギー発電機３４が発電可能な時間帯においては，電動車両２がバッテリステーション３に到着するまでの間に，複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，自然エネルギー発電機３４ａを電源として利用した場合の各バッテリの充電速度を決定する。
　なお，「自然エネルギー発電機３４が発電可能な時間帯」とは，太陽光発電機や太陽熱発電機であれば日照時間帯であり，風力発電機であれば風が吹いている時間帯である。また，「自然エネルギー発電機３４が発電できない時間帯」とは，太陽光発電機や太陽熱発電機であれば非日照時間帯であり，風力発電機であれば風が吹いていない時間帯である。

　上記構成のように，本発明は，電源として，自然エネルギー発電機３４を活用することができる。例えば，自然エネルギー発電機３４が太陽光発電機である場合を説明すると，充電速度決定手段４０ｃは，電動車両２からのバッテリ交換要求が少ないと考えられる夜間（非日照時間帯）のうちに，バッテリステーション３内に保管されているバッテリを電源として他のバッテリを充電し，各バッテリの電池残量を均一化するように制御する。そして，充電速度決定手段４０ｃは，昼間（日照時間帯）になったときに，太陽光発電機３４ａから供給される電力を利用して，各バッテリの充電を行うように制御する。これにより，例えば電力網から供給される電力を用いなくても，太陽光発電により得られた再生可能エネルギーによってバッテリステーション内のバッテリの充電を完了させることができる。しかも，上記仕組みによれば，バッテリの充電を１００％再生可能エネルギーによって行うことができるとともに，複数のバッテリの電池残量を均一化させることも可能となる。

　本発明の第２の側面は，サーバ装置を，上記第１の側面に係るバッテリ交換システムにおける管理サーバ４として機能させるためのコンピュータプログラムに関する。

　以上に説明した通り，本発明によれば，バッテリステーションにおける充電速度をコントロールし，バッテリの劣化度及び電池残量を適切に制御することが可能なシステム及びプログラムを提供することができる。すなわち，本発明によれば，高速充電によってバッテリの劣化が進行するというリスクを考慮しつつ，複数個のバッテリの劣化度と電池残量をなるべく平準化するように，バッテリの充電速度を適切に制御できる。

図１は，本発明に係るバッテリ交換システムの概要を示す全体図である。 図２は，電動車両の構成を示すブロック図である。 図３は，バッテリステーションの構成を示すブロック図である。 図４は，管理サーバの構成を示すブロック図である。 図５は，バッテリの準備段階における処理を示すフロー図である。 図６は，バッテリ交換要求がなされた際の処理を示すフロー図である。 図７は，充電速度決定処理の一例を示している。 図８は，充電速度決定処理の一例を示している。 図９は，充電速度決定処理の一例を示している。 図１０は，充電速度決定処理の一例を示している。 図１１は，充電速度決定処理の一例を示している。

　以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。

　ここで，本願明細書において，「満充電容量」とは，一回あたりに充電できるバッテリの電気容量の最大値を意味する。この満充電容量は，特定範囲内においてバッテリの劣化度に比例する。満充電容量は，充電回数を重ねると徐々に低下していき，ある充電回数を超えたときに急速に低下して，電動車両が要求する電力供給が不可能になる。この満充電容量が急速低下したときには，バッテリの廃棄又は入替えが必要となる。
　また，本願明細書において，「電池残量」とは，バッテリの電気容量の残量値を意味する。

［１．システムの概要］
　図１を参照して，本発明に係る電動車両用のバッテリ交換システムの概要を説明する。
　図１は，本発明に係る電動車両用のバッテリ交換システム１００の概要を示す全体図である。図１に示されるように，本発明のシステム１００は，交換可能なバッテリ１を搭載した複数の電動車両２と，交換用のバッテリ１の充電を行う複数のバッテリステーション３と，本システム全体の管理を行う管理サーバ４と，を備えている。図１に示されるように，電動車両２，バッテリステーション３，及び管理サーバ４は，互いに，情報の授受が可能な構成を備える。例えば，電動車両２は，通信局５と無線通信可能な通信装置を備える。また，バッテリステーション３，管理サーバ４，及び通信局５は，インターネットのような情報通信回線６を介して相互に接続されている。

　電動車両２は，車両に搭載された複数のバッテリ１から供給される電力により，モータを駆動させることで走行する。電動車両２の例は，電動自動車，電動スクーター，電動アシスト自転車，及び電動立ち乗り二輪車等である。駆動用のバッテリ１の電池残量が低下すると，電動車両２は，近くのバッテリステーション３に立ち寄る。バッテリステーション３では，複数のバッテリ１が保管され，充電されている。電動車両２のユーザは，バッテリステーション３から必要な数のバッテリ１を取り出し，自己の車両のバッテリ１と入れ替える。これにより，電動車両２は，充電済みのバッテリ１を利用して，走行を続けることができる。他方，バッテリステーション３には，電池残量の少なくなったバッテリ１が装填される。そうすると，バッテリステーション３は，電力網等の電源から電力供給を受けて，内部に装填されたバッテリ１の充電を開始する。

　特に，本発明において，電動車両２のユーザは，車両に備えられた通信装置を介して，事前にバッテリ交換要求を管理サーバ４に送ることができる。このバッテリ交換要求には，バッテリ交換の予約などが含まれる。バッテリ交換要求を受信した管理サーバ４は，電動車両２の到達可能範囲に存在するバッテリステーショ３に対し，バッテリ交換要求があった旨を報知する。また，管理サーバ４は，電動車両２の到達予想時間等の情報に基づいて，バッテリステーション３におけるバッテリ１の充電速度を制御する。例えば，通常速度の充電では電動車両２がバッテリステーション３に到着する前に充電済みのバッテリ１を用意できない場合に，管理サーバ４は，バッテリステーション３に対して，高速充電を行うように指令を送信する。これにより，電動車両２がバッテリステーション３に到着した際には，充電済みのバッテリ１が一又は複数個用意できているようにすることができる。

［２．システムの具体的構成］
　続いて，本システムの具体的構成について説明する。
［２－１．電動車両］
　図２は，電動車両２の構成を示したブロック図である。
　図２に示されるように，電動車両２は，交換可能なバッテリ１，制御装置２０，残容量計２１，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２，通信機２３，モータ２４，インターフェイス２５，速度計２６，及びコントローラー２７が備えられている。また，電動車両２には，必要に応じて制御装置２０による情報を外部へ取り出すための情報接続端子２８が備えられる。また，電動車両２は，バッテリ１を出し入れするための取出口を備える。電動車両２は，交換可能なバッテリ１により，コントローラー２７を介してモータ２４を駆動し，動力伝達機構により車輪を回転させることで走行する。

　バッテリ１には，基本的に，公知の充電可能なニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池を使用することができる。電動車両２の種類によっては，車両に搭載されるバッテリ１の数は増減する。すなわち，電動車両２に搭載されるバッテリ１の数は，一個であってもよいし複数個であってもよい。バッテリ１は，コントローラー２７を介してモータ２４に対して電力を供給する。また，本システムで利用されるバッテリ１には，それぞれ識別番号（ＩＤ）が付与されている。各バッテリ１の識別番号（ＩＤ）は，後述する管理サーバ４のバッテリデータベースに記憶されて一元管理されている。

　また，図１に示されるように，本発明において，バッテリ１は，ＢＭＳ（Battery Management System）１０を有することが好ましい。ＢＭＳ１０は，別の名称をもつ場合もあるが，基本的にバッテリ内部または外部に備えられ，主に集積回路及びセンサ等で構成されている。　ＢＭＳ１０は，一又は複数のバッテリ１の制御や電池残量及び充電回数等を含むバッテリ充電情報を計測及び算出することも好ましい。また，ＢＭＳ１０により取得されるバッテリ充電情報には，識別番号（ＩＤ）及び電池残量の他に，充電回数，バッテリの電圧，電流，温度，及び満充電容量等が含まれることとしてもよい。ＢＭＳ１０は，バッテリ充電情報を外部へ通信する通信機能を持つとしてもよい。すなわち，ＢＭＳ１０より取得される識別番号及び電池残量等のバッテリ充電情報は，有線通信（ＣＡＮなど）又は無線通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）で，電動車両２に搭載された残容量計２１やバッテリステーション３に搭載された検出機３２等へ送信されることが好ましい。

　電動車両２の制御装置２０は，残容量計２１，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２，通信装置２３，インターフェイス２５，及び速度計２６にそれぞれ接続されている。これにより，制御装置２０は，残容量計２１より取得されたバッテリ１の電池残量等を含むバッテリ情報，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２により取得された自車の現在の位置情報，及び速度計２６により計測された自車の走行速度を適宜得ることができる。また，制御装置２０は，各種機器から得られた情報の演算処理を行い，通信装置２３を介して，管理サーバ４に送信できる。また，制御装置２０は，インターフェイス２５からの入力情報に応じて各種の処理を実行できる。なお，制御装置２０は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備える情報演算処理装置を利用したものであってもよい。

　残容量計２１は，電動車両２に搭載されているバッテリ１の識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を取得する。残容量計２１は，バッテリ１が備えるＢＭＳ１０からバッテリ充電情報を取得することとしてもよいし，バッテリ１が接続されたときにバッテリ１の識別番号及び電池残量等を有線通信（ＣＡＮなど）又は無線通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）等を経由して直接検出及び測定することとしてもよい。残容量計２１によって取得されたバッテリ充電情報は，制御装置２０へと出力される。なお，残容量計２１は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備える情報受信表示装置を利用したものであってもよい。

　位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２の例は，ＧＰＳ（Global Positioning System）である。ＧＰＳは，電動車両２の現在位置を測定し，これを特定する情報を得るための装置である。位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２は，複数のＧＰＳ衛星から送られた電波に含まれる電波送信時間の情報に基づき，それぞれの電波を受信するのに要した時間を測定して，その時間を示す時間情報を制御装置２０に送出する。制御装置２０は，取得した時間情報に基づいて，電動車両２の所在位置の緯度経度に関する情報を算出することができる。位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２は，例えば，図示しないカーナビゲーションシステムなどに含まれて電動車両２に搭載されている。なお，位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備えるＧＰＳを利用したものであってもよい。

　通信装置２３は，無線回線によって通信局５に接続され，情報通信回線６を介して管理サーバ４と双方向通信を行うことができる。通信装置２３は，制御装置２０で加工された情報を管理サーバ４に向けて送信し，又は管理サーバ４からの情報を受信することができる。通信装置２３は，例えば，図示しないカーナビゲーションシステムなどに含まれて電動車両２に搭載されている。なお，通信装置２３は，電動車両２に備え付けられた装置であってもよいし，例えば汎用的な携帯通信端末（例えばスマートフォン）が備える通信装置を利用したものであってもよい。

　モータ２４は，コントローラー２７を介してバッテリ１から得られた電力を回転出力に変換し，動力伝達機構に伝達する。モータ２４からの出力が，動力伝達機構を介して車輪に伝わることで，電動車両２が走行する。

　インターフェイス２５，制御装置２０の制御情報を表示させるための表示装置と，必要に応じて電動車両２のユーザの操作によって入力される情報を受付ける入力装置とを含む。インターフェイス２５は，表示装置と入力装置が一体となったタッチパネルディスプレイであってもよい。

　速度計２６は，モータ２４や動力伝達機構などの回転数又は位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２に基づいて，電動車両２の瞬間の走行速度を算出する計器である。

　コントローラー２７は，バッテリ１により供給される電力を制御し，モータ２４に伝達する機能を備える。

［２－２．バッテリステーション］
　図３は，バッテリステーション３の構成を示したブロック図である。
　図３に示されるように，バッテリステーション３は，制御器３０，複数の充電器３１，検出機３２，通信機３３，及び電源３４を備えている。複数の充電器３１のそれぞれには，バッテリ１を装填することができる。バッテリ１が装填された充電器３１は，制御機３０による制御に従って，電源から３４からの電力供給を受け，バッテリ１を充電する。

　バッテリステーション３の制御機３０は，複数の充電器３１，検出機３２，及び通信機３３に接続されている。このため，制御機３０は，通信機３３を介して管理サーバ４から受信した制御情報に基づいて，充電器３１によるバッテリ１の充電速度を制御することができる。また，制御機３０は，検出機３２がバッテリ１から取得した検出情報を加工し，通信機３３を介して，管理サーバ４へと送信することができる。

　充電器３１は，バッテリ１と電気的に接続され，電源３４からの電力供給を受けて，バッテリ１に対する充電操作を行う装置である。充電器３１は，例えば，定電流定電圧方式（ＣＣ－ＣＶ方式）によりバッテリ１を充電する。この定電流定電圧方式（ＣＣ－ＣＶ方式）とは，充電初期から一定の電流値で充電を行い，充電の進行に伴ってバッテリの電圧が所定の値に達したときに，その電圧を維持しながら連続的に充電電流値を減少させてゆく充電方式である。
　また，充電器３１は，制御機３０からの制御信号に従って，バッテリ１の充電速度を可変させることができる。例えば，充電器３１は，少なくとも，通常の速度で充電する普通充電と，普通充電よりも高速に充電する高速充電の２段階で，充電速度を可変できることが好ましい。また，充電器３１は，普通充電と高速充電の他，普通充電よりも低速で充電する低速充電を行うことができるものであってもよい。また，定電流定電圧方式で充電するバッテリ１では，充電速度と充電電流値が，ほぼ正比例の関係となる。このため，充電器３１からバッテリ１に供給される充電電流値を制御することで，バッテリ１の充電速度を自由に調節できる。例えば，バッテリ１は，主に安全性と耐久性の面から，充電速度と充電電流値に上限が設けられている。このため，充電速度と充電電流値の上限により近い充電は高速充電とし，充電速度と充電電流値の下限により近い充電は低速充電とし，高速充電と低速充電の間の電流値により行う充電を普通充電とすればよい。換言すると，一定範囲内の標準的な速度で行う充電を普通充電といい，普通充電の範囲よりもより高速な充電を高速充電といい，普通充電の範囲よりもより低速な充電を低速充電ということができる。充電器３１による充電速度の調整についての詳細は，後述する。

　検出機３２は，充電状態にあるバッテリ１から識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を取得するための装置である。検出機３２は，バッテリ１が備えるＢＭＳ１０からバッテリ充電情報を取得するものであってもよいし，バッテリ１が接続されたときにバッテリ１の識別番号及び電池残量等を有線通信（ＣＡＮなど）又は無線通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）等を経由して直接検出及び測定するものであってもよい。また，バッテリ１の電池残量は，例えば，ＢＭＳ１０によってバッテリ１の充放電電流値を計測し，電流を積算して得られる電気量を満充電の状態の残容量（満充電容量）から減算することで検出することができる。検出機３２により検出されたバッテリ充電情報は，制御機３０へと送出される。

　通信機３３は，バッテリステーション３が，情報通信回線６を介して管理サーバ４と双方向通信を行うための装置である。通信機３３は，制御機３０で加工された情報を管理サーバ４に向けて送信し，又は管理サーバ４からの情報を受信することができる。

　電源３４は，充電器３１に対して電力を供給できるものであれば，公知のものを採用できる。例えば，電源３４として，自然エネルギー発電機３４ａにより得られた再生可能エネルギーを利用することとしてもよい。自然エネルギー発電機３４ａの例は，太陽光発電機，太陽熱発電機，及び風力発電機等である。自然エネルギー発電機３４ａは，バッテリステーション３の近傍に設置されたものであることが好ましい。つまり，自然エネルギー発電機３４ａは，バッテリステーションに搭載されていてもよいし，バッテリステーションの近くに配置されていてもよい。また，バッテリステーションは，電力会社が保有する自然エネルギー発電機３４から，電力網を介して，電力の供給を受けてもよい。また，電源３４としては，電力網３４ｂから供給される商用電力を利用することとしてもよい。また，電源３４は，再生可能エネルギーと商用電力を併用することも可能である。

　なお，バッテリ１内に蓄えられている電力は，バッテリステーション３を介して外部に販売することができる。例えば，バッテリステーション３は，電力網を介して，バッテリ１内に蓄えられている電力を，電力会社や，会社，一般家庭などに販売することができる。また，バッテリステーション３に装填されているバッテリ１を貸し出したり交換したりすることを通じて，バッテリ１内に蓄えられている電力をユーザに販売することも可能である。

［２－３．管理サーバ］
　図４は，管理サーバ４の構成を示したブロック図である。
　図４に示されるように，管理サーバ４は，制御部４０，通信部４１，バッテリデータベース４２，電動車両データベース４３，及びステーションデータベース４４を有している。管理サーバ４は，バッテリ１，電動車両２，及びバッテリステーション３に関する情報を一元管理することで，本システムを統制する機能を担う。管理サーバ４は，一つのサーバ装置によってこれらの機能を実行するものであってもよいし，複数のサーバ装置によってこれらの機能を実行するものであってもよい。管理サーバ４の制御部４０は，メインメモリに記憶されたプログラムを読み出し，読み出したプログラムに従って所定の演算処理を行う。

　管理サーバ４の制御部４０は，通信部４１，バッテリデータベース４２，電動車両データベース４３，及びステーションデータベース４４に接続されている。制御部４０は，通信部４１を介して複数の電動車両２及び複数のバッテリステーション３のそれぞれから受信した情報を，各種データベース４２，４３，４４に記録する。また，制御部４０は，各種データベース４２，４３，４４に記録された情報に基づいて，電動車両２及びバッテリステーション４に対する制御信号を生成し，その制御信号を，通信部４１を介して送信することができる。

　通信部４１は，管理サーバ４が，情報通信回線６を介して電動車両２及びバッテリステーション３と双方向通信を行うための装置である。例えば，通信部４１は，制御部４０が生成した制御信号を，電動車両２及びバッテリステーション３に向けて送信する。また，通信部４１は，電動車両２及びバッテリステーション３から送信された各種情報を受信できる。

　バッテリデータベース４２は，本システムにおいて利用される複数のバッテリ１のそれぞれについて，その管理情報を記録するための記憶手段である。図４には，バッテリデータベース４２のデータ構造の例が示されている。図４に示されるように，バッテリステーション４２は，バッテリ１の識別番号（ＩＤ）をキー情報として，種々の管理情報を関連付けて記憶している。図４に示されるように，バッテリ１の管理情報には，バッテリの現所在場所，充電回数，電池残量，満充電容量，及び劣化度に関する情報が含まれる。
　また，バッテリデータベース４２に，過去に使用された複数のバッテリに関する情報も記憶しておくことで，バッテリの統計データを得ることができる。各バッテリについて，過去に使用された同種のバッテリの統計データをバッテリデータベース４２に記録しておくことで，管理サーバ４は，これらの情報から，バッテリの劣化度をより正確に把握することができる。すなわち，バッテリの劣化度は，バッテリ単体の充電回数及び満充電容量以外に，過去の同種バッテリ多数の統計データと比較することで，より正確な予測が可能になる。

　バッテリの現所在場所の情報としては，バッテリが格納されている電動車両２の識別番号（ＩＤ）や，バッテリステーション３の識別番号（ＩＤ）が記録される。また，電動車両２やバッテリステーション３が，複数のバッテリを格納できるものである場合，バッテリの現所在場所の情報は，車両２やバッテリステーション３が有する複数の格納場所のうち，どの場所にバッテリが格納されているかを示す情報であることが好ましい。なお，図４に示した例では，頭文字が「Ｖ」となっている識別番号は，電動車両の識別番号であり，頭文字が「Ｓ」となっている識別番号は，バッテリステーションの識別番号である。

　また，バッテリの充電回数に関する情報としては，バッテリがバッテリステーション３に格納された回数の情報を記録することとしてもよいし，バッテリが満充電となった回数を記録することとしてもよいし，又はバッテリ充電後の電池残量が特定された数値または割合以上となった回数を記録することとしてもよい。ただし，バッテリの充電回数を求める方法は，上記した方法に限られず，その他公知の方法を採用することができる。また，図４に示されるように，バッテリの充電回数に関する情報は，高速充電を行った回数，普通充電を行った回数，及び低速充電を行った回数のように，充電速度に分けて記録されていることが好ましい。充電速度別に充電回数をカウントすることにより，バッテリの劣化度の算出の精度を向上させることができる。

　また，バッテリの識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報に関しては，電動車両２又はバッテリステーション３によって送信された最新のバッテリ充電情報を記録することが好ましい。すなわち，バッテリ１の現所在場所が電動車両である場合，通信装置２３によって送信されたバッテリ充電情報が記録される。また，バッテリ１の現所在場所がバッテリステーションである場合，バッテリステーション３の通信機３３によって送信されたバッテリ充電情報が記録される。バッテリデータベース４２において，バッテリ充電情報は，常に最新のものに更新されることが好ましい。

　また，バッテリの満充電容量に関する情報としては，バッテリの定格満充電容量と，満充電容量とが記録されていることが好ましい。図４においては，満充電容量の他に，定格満充電容量をカッコ書きで示している。バッテリ１が満充電容量の計測及び算出する場合のＢＭＳ１０を備えている場合には，満充電容量はＢＭＳ１０により計測及び算出される場合がある。

　また，バッテリ１がＢＭＳ１０を備えないものである場合や，バッテリ１がＢＭＳ１０を備えてあるものでも，実際にＢＭＳ１０が満充電容量を計測及び算出しない場合には，バッテリ使用開始前（新品状態であるとき）の定格満充電容量と，バッテリの劣化を考慮して制御部４０により補正された満充電容量等が，バッテリデータベース４２に記録されていることが好ましい。　通常，バッテリの使用回数が多くなればなるほど，満充電容量の値が小さくなる。このとき，満充電容量は，高速充電の回数，普通充電の回数，及び低速充電の回数に基づいて，定格満充電容量を補正することで，求められた値であることが好ましい。更に，高速充電の方が普通充電よりもバッテリを劣化させ，普通充電の方が低速充電よりもバッテリを劣化させる場合がある。従ってこの場合，高速充電，普通充電，及び低速充電に応じて，バッテリの劣化に与える影響度の重み付けを変化させて，満充電容量を求めることがより好ましい。このように，バッテリデータベース４２に，各バッテリの高速充電，普通充電，及び低速充電の回数を記録し，この充電回数の記録と過去の統計データを比較することにより，満充電容量をより正確に推測することができる。なお，上記した満充電容量を求める計算は，制御部４０が，バッテリデータベース４２に記録されている充電回数に関する情報と，定格満充電容量に関する情報とに基づいて行う。ただし，バッテリの満充電容量を求める方法は，上記した方法に限られず，その他公知の方法を採用することができる。例えば，バッテリ１を充電する際の電気抵抗値を逐次記録していくことで，満充電容量を求めることとしてもよい。また，例えば，バッテリ１自体に満充電容量を逐次記憶するためのＢＭＳ１０以外のメモリを搭載することも可能である。

　また，バッテリの劣化度に関する情報は，バッテリデータベース４２に記録されている情報に基づいて，制御部４０が算出する。例えば，劣化度は，Ａ（新しい）からＥ（古い）までの５段階でランク付けされることとしてもよい。例えば，劣化度がＥランクとなったときに，そのバッテリは廃棄する必要があることを意味する。また，ランク付けの一例としては，制御部４０により，満充電容量を比較し，定格満充電容量から実際の満充電容量にまで減少した度合いを，劣化度として求めることができる。しかしながら実際にＢＭＳ１０等によりバッテリ単体から計測及び算出された満充電容量は，外部環境や使用負荷によってのバラつきや正確性が低い場合がある。この場合，高速充電の回数，普通充電の回数，及び低速充電の回数に基づいて補正した劣化度を求めることも好ましい。このように，バッテリデータベース４２に，各バッテリの高速充電，普通充電，及び低速充電の回数を記録し，この充電回数の記録と過去の統計データを比較することにより，より正確に劣化度を推測することができる。ただし，バッテリの劣化度を求める方法は，上記した方法に限られず，その他公知の方法を採用することができる。

　上記のように，バッテリデータベース４２には，複数のバッテリ１のそれぞれについて，識別番号（ＩＤ）をキー情報として，バッテリの現所在場所，充電回数，電池残量，満充電容量，及び劣化度に関する情報が関連付けて記録されていることが好ましい。

　電動車両データベース４３には，本システムに含まれる複数の電動車両２のそれぞれについて，識別番号（ＩＤ）や，ユーザの個人情報（氏名，住所，連絡先等），車両の車種，バッテリの利用履歴，バッテリ交換要求の発信履歴などが関連付けて記録されていることが好ましい。車両の車種に関する情報としては，電動車両２の種類や，重量，燃費，年式に関する情報が含まれる。バッテリの利用履歴には，電動車両２において利用されたバッテリの識別番号（ＩＤ）や，そのバッテリを入手したバッテリステーションの識別番号（ＩＤ）などが含まれる。また，バッテリ交換要求の発信履歴には，交換要求を発信した回数，場所，時刻などの情報が含まれる。

　ステーションデータベース４４には，本システムに含まれる複数のバッテリステーション３のそれぞれについて，識別番号（ＩＤ）や，所在地，バッテリの利用履歴，バッテリの充電履歴などが関連付けて記録されていることが好ましい。バッテリの利用履歴には，バッテリステーション３からバッテリ１が取り出された回数や，日付，日時，天候，及び取り出されたバッテリ３の識別番号などの情報が含まれる。バッテリの充電履歴には，バッテリステーションにおいて充電を行ったバッテリの識別番号などの情報が含まれる。

　図４に示されるように，管理サーバ４の制御部４０は，ステーション選定手段４０ａ，到着時間予測手段４０ｂ，充電速度決定手段４０ｃ，及び劣化度算出手段４０ｄと，を含むことが好ましい。これらの手段４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，制御部４０が，メインメモリに格納されたプログラムを読み出し，読み出したプログラムを実行することにより機能する機能ブロックである。これらの手段４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄについては，以下に説明する本システムの処理フローに従って，詳しく説明する

［３．システムの処理フロー］
　図５及び図６は，本発明に係るバッテリ交換システムの動作例を示したフロー図である。
　図５は，バッテリステーション３に新たにバッテリ１を装填した際のフローを示している。すなわち，図５に示すフローは，バッテリステーション３によってバッテリ１を充電しておく準備段階の処理を示している。

　図５に示されるように，まず，バッテリステーション３に，一又は複数のバッテリ１が新たに装填される（ステップＳ１－１）。バッテリステーション３に装填されるバッテリ１は，新品であってもよいし，使用済みのものであってもよい。

　バッテリステーション３は，新たにバッテリ１が装填されると，検出機３２によって，そのバッテリ１から識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を抽出する（ステップＳ１－２）。

　バッテリステーション３は，検出機３２によって抽出した識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を，管理サーバ４に送信する（ステップＳ１－３）。また，バッテリステーション３は，新たに装填されたバッテリ１の充電を開始する（ステップＳ１－４）。このとき，バッテリステーション３は，バッテリ１の電池残量が少ない場合であっても，バッテリ１の劣化が進行しないように，普通充電又は低速充電を行う。すなわち，この段階では，バッテリステーション３は，電動車両２からのバッテリ交換要求を受報していないため，バッテリ１を高速充電する必要はない。むしろ，電動車両２からのバッテリ交換要求を受報していない段階において，バッテリ１の高速充電を行なってしまうと，無駄にバッテリ１を劣化させることとなるため，好ましくない。

　他方，管理サーバ４は，バッテリステーション３によって送信された識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を受信する（ステップＳ１－５）。その後，管理サーバ４の制御部４０は，受信したバッテリ充電情報に基づいて，バッテリデータベース４２の更新を行う（ステップＳ１－６）。バッテリデータベース４２の更新作業としては，バッテリ１の残所在場所の更新，充電回数の更新，電池残量の更新，満充電容量の更新，及び劣化度の更新を行うことが好ましい。上述したように，満充電容量や劣化度の更新は，バッテリデータベース４２に記憶されているバッテリの充電回数に基づいて補正することにより行われることが好ましい。また，管理サーバ４の制御部４０は，バッテリステーション３から受信したバッテリ充電情報に基づいて，ステーションデータベース４４に記録されている充電履歴を更新することとしてもよい。

　続いて，図６は，電動車両２からバッテリ交換要求が行われた場合のフローを示している。
　図６に示されるように，まず，電動車両２の制御装置２０が，自車に搭載されているバッテリ１の交換要求を生成する（ステップＳ２－１）。バッテリ１の交換要求は，バッテリ１の電池残量が所定値以下になったことを契機として，制御装置２０により自動的に生成されるものであってもよい。また，バッテリ１の交換要求は，電動車両１のユーザが，インターフェイス２５を介して所定の入力操作を行うことで，制御装置２０により手動で生成されるものであってもよい。

　制御装置２０によりバッテリ交換要求が生成されると，バッテリ１のＢＭＳ１０は，自車に搭載されている各バッテリ１の電池残量を計測及び算出する（ステップＳ２－２）。ＢＭＳ１０により計測及び算出された各バッテリ１の電池残量等を含むバッテリ充電情報は，電動車両２の残容量計２１へと伝達される。残容量計２１は，識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報を取得すると，その情報を制御装置２０へと送出する。なお，各バッテリ１の識別番号及び電池残量等の取得は，残容量計２１によって直接行われるものであってもよい。

　また，制御装置２０によりバッテリ交換要求が生成されると，電動車両２の位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２は，自車の現在位置を検出する（ステップＳ２－３）。位置情報取得装置（ＧＰＳ）２２により検出された電動車両２の現在位置に関する情報は，制御装置２０へと送出される。

　制御装置２０は，バッテリ１の識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報と，自車の現在位置に関する情報を受け取ると，これらの情報を，バッテリ交換要求と共に，管理サーバ４へと送信する（ステップＳ２－５）。

　管理サーバ４は，電動車両２から送信されたバッテリ交換要求，電動車両２に搭載されたバッテリ１の識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報と，電動車両２の現在位置に関する情報を，受信する（ステップＳ２－６）。管理サーバ４の制御部４０は，電動車両２から受信したこれらの情報を，一時的にメモリに記憶することとしてもよい。また，管理サーバ４０の制御部は，電動車両２から受信したバッテリ交換要求を，電動車両データベース４３に記録することとしてもよい。

　制御部４０のステーション選定手段４０ａは，バッテリ交換要求がなされた電動車両２から受信したバッテリの識別番号及び電池残量等を含むバッテリ充電情報及び現在位置情報に基づいて，その電動車両２が移動できる距離（到達可能範囲）を判定する（ステップＳ２－６）。一定量の電池残量で，電動車両２が移動可能な距離は，電動車両の車種によって変動する。そこで，ステーション選定手段４０ａは，例えば，電動車両２の車種を参照し，バッテリの電池残量でどの程度の距離を走行できるかを判定する。また，ステーション選定手段４０ａは，電動車両２の到達可能範囲を判定するにあたり，天候や，時間帯，道路の混雑状況などを考慮することとしてもよい。

　その後，制御部４０のステーション選定手段４０ａは，電動車両２の到達可能範囲に含まれる一又は複数のバッテリステーション３を，「候補ステーション」として選定する（ステップＳ２－７）。ステーション選定手段４０ａは，電動車両２の到達可能範囲に含まれるすべてのバッテリステーション３を候補ステーションとして選定することとしてもよい。また，ステーション選定手段４０ａは，電動車両２の最寄りのバッテリステーション３のみを選定することとしてもよい。また，ステーション選定手段４０ａは，電動車両２の到達可能範囲に含まれる複数のバッテリステーション３を抽出した後，この複数のバッテリステーション３の所在地を電動車両２に送信して，電動車両２のユーザに，複数のバッテリステーション３の中から一つのバッテリステーション３を選択させ，ユーザにより選択された一つのバッテリステーション３を候補ステーションとして選定する処理を行うこととしてもよい。また，ステーション選定手段４０ａは，電動車両２の到達可能範囲に含まれる複数のバッテリステーション３のうち，本システムの運営者により選択された任意のバッテリステーション３を候補ステーションとして選定することとしてもよい。

　候補ステーションが選定されると，管理サーバ４の制御部４０は，選定されたバッテリステーション３に対し，その旨を報知する（ステップＳ２－８）。すなわち，管理サーバ４の制御部４０は，候補ステーションに対し，電動車両２がバッテリ交換のために立ち寄る可能性がある旨を知らせることとなる。

　候補ステーションとして選定されたバッテリステーション３は，管理サーバ４からの報知を受報する（ステップＳ２－９）。電動車両２が立ち寄る可能性を報知されたバッテリステーション３（候補ステーション）は，その旨を受報したときに充電を行なっている複数のバッテリ１について，検出機３２により，バッテリ充電情報を抽出する。ここで抽出されるバッテリ充電情報には，バッテリ１の識別番号（ＩＤ）や電池残量が含まれる。そして，候補ステーションとして選定されたバッテリステーション３は，検出機３２により抽出したバッテリ充電情報を，管理サーバ４に送信する（ステップＳ２－１１）

　管理サーバ４は，上記バッテリステーション３により送信されたバッテリ充電情報を受信する（ステップＳ２－１２）。その後，管理サーバ４の劣化度算出手段４０ｄは，バッテリステーション３から受信したバッテリ充電情報と，バッテリデータベース４２に記録されているバッテリの充電回数に関する情報に基づいて，各バッテリの劣化度を求める（ステップＳ２－１３）。その後，管理サーバ４の制御部４０は，受信したバッテリ充電情報に基づいて，バッテリデータベース４２を最新の状態に更新する（ステップＳ２－１４）。ここでのバッテリデータベース４２の更新作業としては，バッテリ１の充電回数の更新，電池残量の更新，満充電容量の更新，及び劣化度の更新を行うことが好ましい。上述したように，満充電容量の更新は，バッテリデータベース４２に記憶されているバッテリの充電回数に基づいて補正することにより行われることが好ましい。また，バッテリの劣化度に関する情報の更新は，劣化度算出手段４０ｄによって求められた劣化度に基づく。

　他方，管理サーバ４に備えられた制御部４０の到着時間予測手段４０ｂは，ステーション選定手段４０ａにより候補ステーションが選定された後，バッテリ交換要求を行った電動車両２が，その候補ステーションに到着するまでの時間を予測する（ステップＳ２－１５）。電動車両２の走行速度（例えば法定速度）は，電動車両の車種によって変動する。そこで，到着時間予測手段４０ｂは，例えば，電動車両２の車種を参照し，その電動車両２が，バッテリ交換要求を発信した位置から候補ステーションに到着するまでの時間を予測する。到着時間予測手段４０ｂは，電動車両２が候補ステーションに到着する時間を予測するにあたり，天候や，時間帯，道路の混雑状況などを考慮することとしてもよい。

　上記のようにして，バッテリデータベース４２が最新の状態に更新され（ステップＳ２－１４），また電動車両２の到着時間が予測された（ステップＳ２－１５）後，管理サーバ４の充電速度決定部４０ｃは，これらの情報に基づいて，候補ステーションにおいてバッテリ１を充電する速度を決定する（ステップＳ２－１６）。充電速度決定部４０は，電動車両２の到着予想時間や，バッテリデータベース４２に記録されている情報に基づき，種々の要因を考慮して，候補ステーションにおけるバッテリ１の充電速度を決定する。充電速度の決定処理については，図７～図１１を参照して，後段にて詳しく説明する。また，充電速度決定部４０により決定された充電速度は，制御部４０において制御信号に変換され，候補ステーションとして選定されたバッテリステーション３へと送信される（ステップＳ２－１７）。

　候補ステーションとして選定されたバッテリステーション３は，管理サーバ４により送信された充電速度に関する制御信号を受信する（ステップＳ２－１８）。そして，バッテリステーション３の制御機３０は，管理サーバ４から受信した充電速度に関する制御信号に従って，充電器３１の充電速度を制御する（ステップＳ２－１９）。

　なお，図示は省略するが，管理サーバ４は，候補ステーションを選定した段階（ステップＳ－１７）で，候補ステーションの位置を電動車両２に通知し，この電動車両２を候補ステーションにまで案内する制御を行うこととしてもよい。これにより，電動車両２を，候補ステーションとして選定されたバッテリステーション３にまでスムーズに誘導することができる。また，電動車両を案内することにより，電動車両２のユーザは，バッテリ切れを懸念することなく，電動車両２をバッテリステーション３にまで移動させることができる。

　また，本発明において，バッテリステーション３（候補ステーション）から電動車両２へ受け渡されるバッテリは常に満充電である必要はない。例えば，電動車両２のドライバが，１個のバッテリだけでは到達不可能（すなわち，途中でバッテリの交換が必要）な行き先を指定していたとする。この場合，電動車両２の行き先ルートに存在する複数箇所のバッテリステーション３に対して，バッテリ交換の事前予約を行うこととしてもよい。例えば，管理サーバ４は，電動車両２のルート上に存在する複数箇所のバッテリステーション３について，電動車両２の到着時間を予測して，バッテリの充電速度を制御することができる。この場合，電動車両２がルートの途中で立ち寄るバッテリステーション３は，交換対象のバッテリを常に満充電としておく必要はなく，電動車両２が次のバッテリステーション３まで到達できる程度に，交換対象バッテリを充電しておけばよい。このように，本発明では，様々な要因に基づいて，バッテリステーション３によるバッテリの充電速度を制御することが可能である。

［４．充電速度決定処理］
　続いて，ステップＳ２－１６において，管理サーバ４の充電速度決定手段４０ｃにより行われる充電速度決定処理について詳しく説明する。充電速度決定処理の例は，図７～図１１に示されている。ただし，図７～図１１に示した処理は，飽くまで一例であり，本発明における充電速度決定処理は，図７～図１１に例示された処理に限定されるものではない。

　図７（ａ）は，電動車２がバッテリステーション３に到着する予想時間と，バッテリステーション３で充電されているバッテリの電池残量とに基づいて，バッテリの充電速度を制御する例を示している。上述した通り，到着予想時間は，電動車両２のスピードと位置を考慮して，その電動車両２が，バッテリ交換要求を発信した位置から候補ステーションに到着するまでの時間を予測すればよい。また，到着予想時間は，天候や，時間帯，道路の混雑状況などを考慮して求めることもできる。
　例えば，図７（ａ）に示されるように，電動車両２の到着予測時間が３０分以上であり，バッテリステーション３で充電されているバッテリの電池残量が９０Ａｈ以上である場合，そのバッテリは，「低速充電」すればよい。この場合は，バッテリを低速充電しても，電動車両１が到着するまでの間に，バッテリを満充電することができる。また，時間に余裕があるときには，バッテリを低速充電することで，バッテリの劣化を防止できる。
　他方，電動車両２の到着予測時間が３０分以上であっても，バッテリステーション３で充電されているバッテリの電池残量が７０Ａｈ以下である場合には，そのバッテリは，「高速充電」する。これにより，電動車両１が到着するまでの間に，バッテリを満充電することができる。
　なお，図７（ａ）に示された実施例において，電動車両２の到着予測時間が１５分以内であり，バッテリの電池残量が７０Ａｈ以下であるときに，そのバッテリを「普通充電」することとしている。このような処理を行う理由は，バッテリを高速充電しても，電動車両２の到着に間に合わないため，あえて普通充電を行いバッテリの劣化を防ぐことを優先したためである。

　図７（ｂ）は，電動車２の到着予想時間と，バッテリステーション３で充電されているバッテリの電池残量の他に，電動車両２がバッテリステーション３（候補ステーション）に到着した後に走行可能な距離を考慮して，バッテリの充電速度を制御する例を示している。電動車両２が候補ステーションに到着した後に走行可能な距離は，バッテリ交換の緊急性を示す指標となる。すなわち，電動車両２が候補ステーションに到着した後に短距離しか走行できないのであれば，その電動車両２のバッテリを交換する緊急性は高いといえる。他方，電動車両２が候補ステーションに到着した後にさらに長距離走行できるのであれば，その電動車両２のバッテリを交換する緊急性は低いといえる。ここで，電動車両２の走行可能範囲は，電動車両２に搭載されているバッテリの電池残量と車種タイプを考慮して算出可能である。また，電動車両２が候補ステーションに到着した後に走行可能な距離は，電動車両２の走行可能範囲から，電動車両２から候補ステーションまでの距離を差し引くことで算出可能である。
　例えば，図７（ｂ）に示されるように，バッテリステーション３で充電されているバッテリの電池残量が７０Ａｈであることを想定したときに，電動車両２の到着予測時間が３０分以内であり，電動車両２が候補ステーションに到着した後の走行可能距離が５ｋｍ以内である場合は，その電動車両２のバッテリ交換の緊急性は高い。このため，このような場合は，バッテリを「高速充電」する。
　他方，電動車両２の到着予測時間が３０分以内であっても，電動車両２が候補ステーションに到着した後の走行可能距離が１０ｋｍ以上である場合は，その電動車両２のバッテリ交換の緊急性は低い。そこで，このような場合は，バッテリを「普通充電」し，バッテリの劣化防止を優先する。

　図７（ｃ）は，バッテリステーション３の過去の利用履歴から，バッテリ交換のタイミングを予測し，その予測に従って，バッテリの充電速度を制御する例を示している。このようにバッテリ交換のタイミングを予測することで，電動車両２から位置情報や電池残量に関する情報を取得できない場合であっても，電動車両２がバッテリステーション３に到着した際に，満充電のバッテリを要することができる可能性を高めることができる。例えば，図７（ｃ）に示された例では，現在の時間帯，天候，及び曜日毎に，過去の利用履歴から，バッテリステーション３の利用頻度を求める。そして，利用頻度が多い時間帯，天候，及び曜日については，「高速充電」を行い，利用頻度が少ない時間帯，天候，及び曜日については，「低速充電」を行うこととしている。
　例えば，天候別でバッテリステーション３の利用頻度をみると，晴れや曇りのときは利用頻度が多く，雨のときには利用頻度が少なくなる。また，曜日別でバッテリステーション３の利用頻度をみると，平日は利用頻度が多く，休日や祝日は利用頻度が少なくなる。また，時間帯別でバッテリステーション３の利用頻度をみると，朝方や夕方の通勤ラッシュ時は利用頻度が多く，夜間は利用頻度が少なくなる。そして，図７（ｃ）に示された例では，これらの過去の利用履歴からバッテリ交換のタイミングを予測し，バッテリの「高速充電」，「普通充電」，「低速充電」を制御することとしている。

　図８は，バッテリステーション３において充電されている複数のバッテリについて，その劣化度をランク付けしておき，バッテリステーション３内の各バッテリの劣化度が平準化するように，各バッテリの充電速度を制御する例を示している。すなわち，管理サーバ４が備えるバッテリデータベース４２には，複数のバッテリのそれぞれについて劣化度が記録されている。バッテリの劣化度に関する情報は，バッテリの充電回数や，バッテリ満充電容量に関する情報に基づいて決定された値である。各バッテリの劣化度を平準化させることで，一つのバッテリステーション３内又は特定の地理的範囲内に位置する複数のバッテリステーション３の劣化したバッテリを，一度に入れ替えることができるようになる。

　図８に示した例では，特定の地理的範囲内にある複数台のバッテリステーション３について，充電中のバッテリ１の劣化度をＡ～Ｅで示している。劣化度Ａ～Ｅは，「Ａ」が最も新しく，「Ｅ」が最も古いことを意味している。図８に示した特定の地理的範囲内にある４つのバッテリステーション３をみると，劣化度が高く新品への入替え時期が近いバッテリ１も多く存在するが，劣化度が低くまだ比較的新しいバッテリ１も存在している。このため，劣化度が高く比較的古いバッテリ１については，高速充電を控え，通常充電又は低速充電を行い，バッテリ１の劣化を抑制することが好ましいといえる。他方，劣化度が低く比較的新しいバッテリ１については，積極的に高速充電を行い，あえてバッテリ１の劣化を促進することで，他の古いバッテリ１の劣化度に合わせることが好ましいといえる。例えば，一つバッテリステーション３内において，他のバッテリ１との劣化度の差が大きい新しいバッテリ１については，比較的頻繁に高速充電を行い，常に優先的に利用されるようにし，あえて劣化を促進することが好ましい。また，一つバッテリステーション３内に比較的新しいバッテリ１があっても，他のバッテリ１との劣化度の差が小さいときには，優先的に利用させるようにしつつも，なるべく高速充電は控えるようにすることが好ましい。このように，バッテリ１の充電速度を決定する際には，他のバッテリ１との劣化度の平準化を目的とし，他のバッテリと劣化度が均一になるように，「高速充電」，「普通充電」，又は「低速充電」を決定することが好ましい。

　図９は，一つのバッテリステーション３において充電されている複数のバッテリについて，電池残量が均一になるように，充電速度を制御する例が示されている。すなわち，このような充電速度の制御は，一台の電動車両２について複数個のバッテリ１を交換する必要がある場合に，同じバッテリステーション３内のいずれかのバッテリ１を満充電にすることを優先するのではなく，すべてのバッテリ１の電池残量を等しい状態に近づけることを優先している。複数個のバッテリによって駆動する電動車両は，その車両全体の性能（速度や走行距離）が，最も劣化したバッテリ，又は最も電池残量の少ないバッテリの性能に依存する場合があるからである。

　また，バッテリステーション３に電力を供給する商用電源は，主に，電流値（Ａ）と電流量（Ａｈ）が制限されている。例えば，電力網から供給される通常の電力の電流値（Ａ）は，電力会社との契約内容等によって店舗ごとに制限されている。さらに，再生可能エネルギーシステム（例えば太陽光発電装置）により得られた電力をバッテリステーション３に供給している場合は，太陽の日照度や日照時間に比例して，電流値（Ａ）と電流量（Ａｈ）が制限される。このため，電流値（Ａ）と電流量（Ａｈ）が制限されている中で，一つのバッテリステーション３内の複数のバッテリの電池残量を均一化するためには，各バッテリに対する充電速度（＝充電電流値）を適切にコントロールする必要がある。

　例えば，図９に示された例においては，一つのバッテリステーション３に供給される電流値（Ａ）に６０Ａの制限があるとする。また，一つのバッテリステーション３で管理されているバッテリ１の数は４つであり，それぞれの電池残量が，９０Ａｈ，９０Ａｈ，８０Ａｈ，及び８０Ａｈであるとする。また，このバッテリステーション３に電動車両１が到着するまでの時間は，１時間であるとする。このような場合に，９０Ａｈまで充電が完了している２つのバッテリ１については，１０Ａｈ（１０Ａ×１ｈ）で比較的「低速充電」を行う。他方，８０Ａｈまでしか充電が完了していない２つのバッテリ１については，２０Ａｈ（２０Ａ×１ｈ）で比較的「高速充電」を行う。このように，各バッテリ１について，充電速度（＝充電電流値）を融通し合い，電動車両１が到着した時点において，同じ電池残量のバッテリが複数個同時に用意されているように，各バッテリ１の充電速度を調整することが好ましい。

　図１０は，一つのバッテリステーション３内の充電器３１が，他の充電器３１に装填されたバッテリ１を電源として利用することのできる場合の例を示している。そして，図１０に示された例では，充電器３１が他の充電器３１に装填されたバッテリ１を電源として利用できることを考慮して，複数のバッテリの電池残量を均一化するように，充電速度を制御する。

　まず，図１０（ａ）は，各充電器３１が，他の充電器３１に装填されたバッテリ１を電源として利用することのできない場合を示している。例えば，外部供給電源から電流量が，２５Ａｈに制限されているとする。また，バッテリステーション３内に４つのバッテリ１が格納されており，それぞれのバッテリ１の電池残量が，９５Ａｈ，８５Ａｈ，７０Ａｈ，及び６５Ａｈであるとする。また，このバッテリステーション３に電動車両１が到着するまでの時間は，１時間であるとする。このような場合において，各充電器３１が他の充電器３１に装填されたバッテリ１を電源として利用できないこととすると，電動車両２が到着する１時間後に，４つのバッテリ１の電池残量を均一化させることは難しい。例えば，電池残量７０Ａｈのバッテリ１を１０Ａｈ（１０Ａ×１ｈ）で充電し，電池残量６５Ａｈのバッテリ１を１５Ａｈ（１５Ａ×１ｈ）で充電したとする。しかし，その結果，４つのバッテリ１の電池残量は，９５Ａｈ，８５Ａｈ，８０Ａｈ，８０Ａｈとなり，完全に均一化されたとはいえない。

　これに対し，図１０（ｂ）は，各充電器３１が，他の充電器３１に装填されたバッテリ１を電源として利用することができる場合を示している。ここで，図１０（ｂ）の例においても，バッテリ１の電池残量や電流量制限は，上記図１０（ａ）同じ条件であるとする。しかし，図１０（ｂ）に示された例では，各充電器３１が，他の充電器３１に装填されたバッテリ１を電源として利用することができる。このため，最も電池残量の多い９５Ａｈまで充電されたバッテリ１を電源として，他のバッテリ１の充電に電力を供給することができる。例えば，９５Ａｈまで充電されたバッテリ１から，－１０Ａｈ（－１０Ａ×１ｈ）だけ電流を逆流させる。そして，電池残量９５Ａｈのバッテリ１から供給された電力を，電池残量７０Ａｈのバッテリ１と，電池残量６５Ａｈのバッテリ１の充電に活用する。これにより，電池残量７０Ａｈのバッテリ１を１５Ａｈ（１５Ａ×１ｈ）で充電し，電池残量６５Ａｈのバッテリ１を２０Ａｈ（２０Ａ×１ｈ）で充電することができる。その結果，４つのバッテリ１の電池残量は，電動車両２が到着する１時間後には，すべて８５Ａｈとなり，電池残量が均一化されることとなる。このように，一つのバッテリステーション３に格納されている比較的電池残量の多いバッテリ１を電源として，他のバッテリ１の充電することで，各バッテリ１の電池残量の均一化を実現することが容易になる。

　図１１は，バッテリステーション３が備える自然エネルギー発電機により得られた再生可能エネルギーを最大限活用して，バッテリ１の充電を行う場合の例を示している。自然エネルギー発電機の例は，太陽光発電機，太陽熱発電機，及び風力発電機等である。ここでは，自然エネルギー発電機が，太陽光発電機である場合を例に挙げて説明する。バッテリステーション３が太陽光発電機を備える場合，バッテリ１の充電には，なるべく太陽光発電機から得られた再生可能エネルギーを利用し，商用電力の利用は控えたいとの要望がある。特に，バッテリ１の充電は，再生可能エネルギーで１００％まかなうことが好ましい。ただし，太陽光発電機は，太陽の日照をエネルギーに変換するものであるため，供給可能な電流値（Ａ）と電流量（Ａｈ）に制限がある。また，太陽光発電機は，太陽の日照時間帯（自然エネルギー発電機が発電可能な時間帯）においては，バッテリ１を充電することが可能であるであるが，太陽の非日照時間帯（自然エネルギー発電機が発電できない時間帯）においては，バッテリ１を充電することは難しい。さらに，上述したように，各バッテリ１の電池残量をなるべく均一化することも求められる。
　そこで，図１１に示された例では，太陽の非日照時間帯においては，バッテリステーション３内のバッテリ１を電源として活用して，他のバッテリを充電することで，各バッテリ１の電池残量をなるべく均一化しておき，太陽の日照時間帯となったときに，電池残量が均一化された各バッテリの充電を一斉に行うこととしている。

　まず，図１１（ａ）は，太陽の非日照時間帯において，バッテリ１の充電を行わない例を示している。例えば，バッテリステーション３内に４つのバッテリ１が格納されており，それぞれのバッテリ１の電池残量が，９５Ａｈ，８５Ａｈ，７５Ａｈ，及び６５Ａｈであるとする。また，太陽の日照時間帯になってから１時間経過後に，電動車両２がバッテリステーション３に到着するものとする。このような場合に，太陽の非日照時間帯から日照時間帯に切り替わった時点で，バッテリステーション３内のバッテリ１の電池残量が均一化されていないと，太陽の日照時間帯となったときに，太陽光発電機から得られた再生可能エネルギーを利用して高速充電を行ったとしても，一部のバッテリを充電し切れない恐れがある。例えば，図１１（ａ）に示されるように，太陽の日照時間帯になってから１時間充電したとしても，電動車両２の到着時に，各バッテリ１の電池残量を均一化することは難しい。

　これに対し，図１１（ｂ）は，太陽の非日照時間帯においても，バッテリステーション３内のバッテリ１を電源として活用して，他のバッテリを充電することで，各バッテリ１の電池残量をなるべく均一化しておくこととしている。例えば，太陽の非日照時間帯において，電池残量９５Ａｈのバッテリ１から，電池残量６５Ａｈのバッテリ１に対して，１５Ａｈの電流量を供給して充電しておく。また，電池残量８５Ａｈのバッテリ１から，電池残量７５Ａｈのバッテリ１に対して，５Ａｈの電流量を供給して充電しておく。これにより，太陽の非日照時間帯において，各バッテリ１の電池残量は，すべて８０Ａｈとなり均一化される。そして，このように各バッテリ１の電池残量が均一化された状態で，太陽の非日照時間帯から日照時間帯へと切り替わる。これにより，太陽光発電機から得られた再生可能エネルギーによってバッテリ１の充電が開始される。このとき，すでに各バッテリ１の電池残量は均一化されているため，各バッテリ１をそれぞれ２０Ａｈの電流量で充電することで，電装車両２の到着時には，電池残量が均一化された満充電状態のバッテリ１を複数個用意することができる。このように，バッテリステーション３が太陽光発電機を備える場合には，太陽の非日照時間帯を利用して，各バッテリ１の電池残量を均一化させておくことで，太陽光発電機により得られた再生可能エネルギーを最大限活用することができる。

　以上，本願明細書では，本発明の内容を表現するために，図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を中心に説明を行った。ただし，本発明は，上記実施形態に限定されるものではなく，本願明細書に記載された事項に基づいて当業者が自明な変更形態や改良形態を包含するものである。

　例えば，本発明において，バッテリステーション３（候補ステーション）から電動車両２へ受け渡されるバッテリは，必ずしも満充電である必要はない。例えば，電動車両２のドライバが，１個のバッテリだけでは到達不可能（すなわち，途中でバッテリの交換が必要）な行き先を指定していたとする。この場合，電動車両２の行き先ルートに存在する複数箇所のバッテリステーション３に対して，バッテリ交換の事前予約を行うこととしてもよい。例えば，管理サーバ４は，電動車両２のルート上に存在する複数箇所のバッテリステーション３について，電動車両２の到着時間を予測して，バッテリの充電速度を制御することができる。この場合，電動車両２がルートの途中で立ち寄るバッテリステーション３は，交換対象のバッテリを常に満充電としておく必要はなく，電動車両２が次のバッテリステーション３まで到達できる程度に，交換対象バッテリを充電しておけばよい。このように，本発明では，様々な要因に基づいて，バッテリステーション３によるバッテリの充電速度を制御することが可能である。

　本発明は，電動車両用のバッテリ交換システムに関する。このため，本発明は，クリーンエネルギーを活用した社会の実現に貢献し得る。

１…バッテリ　　　　　　　　　２…電動車両
３…バッテリステーション　　　４…管理サーバ
１０…ＢＭＳ　　　　　　　　　２０…制御装置（電動車両）
２１…残容量計　　　　　　　　２２…位置情報取得装置（ＧＰＳ）
２３…通信装置　　　　　　　　２４…モータ
２５…インターフェイス　　　　２６…速度計
２７…コントローラー　　　　　２８…情報接続端子
３０…制御機（バッテリステーション）　３１…充電器
３２…検出機　　　　　　　　　３３…通信機
３４…電源　　　　　　　　　　３４ａ…自然エネルギー発電機
３４ｂ…電力網　　　　　　　　４０…制御部（管理サーバ）
４０ａ…ステーション選定手段　４０ｂ…到着時間予測手段
４０ｃ…充電速度決定手段　　　４０ｄ…劣化度算出手段
４１…通信部　　　　　　　　　４２…バッテリデータベース
４３…電動車両データベース　　４４…ステーションデータベース
１００…バッテリ交換システム

Claims (9)

1. 　車両に搭載された一又は複数の交換可能なバッテリ（１）によってモータを駆動することにより走行可能な複数の電動車両（２）と，
   　前記バッテリ（１）を充電可能な複数のバッテリステーション（３）と，
   　前記電動車両（２）及び前記バッテリステーション（３）と通信網を介して相互に接続された管理サーバ（４）と，を備える
   　バッテリ交換システムであって，
   　前記電動車両（２）は，
   　　自己の車両の現在の位置情報を取得するための位置情報取得装置（２２）と，
   　　前記位置情報と共に，前記バッテリの交換要求を前記管理サーバへと送信可能な通信装置（２３）と，を有し，
   　前記バッテリステーション（３）は，
   　　充電速度を調節して，装填されたバッテリの充電を行うことができる一又は複数の充電器（３１）を，有し，
   　前記管理サーバ（４）の制御部（４０）は，
   　　前記電動車両（２）から前記バッテリの交換要求を受信したときに，少なくとも前記電動車両（２）の位置情報に基づいて，当該電動車両（２）が前記バッテリステーション（３）に到着する時間を予測する到着時間予測手段（４０ｂ）と，
   　　少なくとも一つのバッテリステーション（３）に前記電動車両（２）が到着する予想時間に基づいて，当該バッテリステーション（３）の充電器（３１）に装填されているバッテリの充電速度を決定する充電速度決定手段（４０ｃ）と，有し，
   　前記管理サーバ（４）の通信部（４１）は，
   　　前記充電速度決定手段（４０ｃ）により決定されたバッテリの充電速度に関する情報を，前記バッテリステーション（３）へと送信し，
   　前記バッテリステーション（３）は，
   　　前記管理サーバ（４）から受信した充電速度に関する情報に基づいて，前記充電器（３１）に装填されているバッテリの充電速度を制御する
   　バッテリ交換システム。
2. 　請求項１に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記電動車両（２）は，
   　　自己の車両に搭載された一又は複数のバッテリの電池残量を含むバッテリ充電情報を取得する残容量計（２１）を，さらに含み，
   　　前記通信装置（２３）は，前記位置情報と前記バッテリ充電情報と共に，前記バッテリの交換要求を前記管理サーバへと送信し，
   　前記管理サーバ（４）の制御部（４０）は，
   　　前記電動車両（２）から前記バッテリの交換要求を受信したときに，当該電動車両（２）に搭載されているバッテリのバッテリ充電情報と当該電動車両（２）の位置情報とに基づいて，当該電動車両（２）が到達可能な一又は複数のバッテリステーション（３）を，候補ステーションとして選定するステーション選定手段（４０ａ）を，さらに含み，
   　　前記到着時間予測手段（４０ｂ）は，少なくとも前記電動車両（２）の位置情報に基づいて，当該電動車両（２）が前記候補ステーションに到着する時間を予測し，
   　　充電速度決定手段（４０ｃ）は，少なくとも前記候補バッテリステーションに前記電動車両（２）が到着する予想時間に基づいて，当該候補ステーションの充電器（３１）に装填されているバッテリの充電速度を決定し，
   　　前記通信部（４１）は，前記充電速度決定手段（４０ｃ）により決定されたバッテリの充電速度に関する情報を，前記候補ステーションとして選定された前記バッテリステーション（３）へと送信する
   　バッテリ交換システム。
3. 　請求項１に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記バッテリステーション（３）は，
   　　前記充電器（３１）に装填されているバッテリの電池残量を含むバッテリ充電情報を検出する検出機（３２）と，
   　　前記バッテリ充電情報を前記管理サーバ（４）へと送信可能な通信機（３３）とを，さらに有し，
   　前記管理サーバ（４）の充電速度決定手段（４０ｃ）は，
   　前記バッテリステーション（３）から受信したバッテリの電池残量に関する情報と，前記バッテリステーション（３）に前記電動車両（２）が到着する予想時間とに基づいて，当該バッテリステーション（３）の充電器（３１）に装填されているバッテリの充電速度を決定する
   　バッテリ交換システム。
4. 　請求項１に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記バッテリステーション（３）は，
   　　前記充電器（３１）に装填されているバッテリの識別番号及び電池残量を含むバッテリ充電情報を検出する検出機（３２）と，
   　　前記バッテリ充電情報を前記管理サーバへと送信可能な通信機（３３）とを，さらに有し，
   　前記管理サーバ（４）は，
   　　前記バッテリステーション（３）からバッテリの識別番号を受信した回数に基づいて，バッテリ毎にその充電回数を記録したバッテリデータベース（４２）を，さらに有しており，
   　前記管理サーバ（４）の前記充電速度決定手段（４０ｃ）は，
   　　前記バッテリデータベース（４２）に記録されているバッテリの充電回数に関する情報と，前記バッテリステーション（３）に前記電動車両（２）が到着する予想時間とに基づいて，当該バッテリステーション（３）の充電器（３１）に装填されているバッテリの充電速度を決定する
   　バッテリ交換システム。
5. 　請求項１に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記バッテリステーション（３）は，
   　　前記充電器（３１）に装填されているバッテリの識別番号を含むバッテリ充電情報を検出する検出機（３２）と，
   　　前記バッテリ充電情報を前記管理サーバへと送信可能な通信機（３３）とを，さらに有し，
   　前記管理サーバ（４）は，
   　　各バッテリの識別番号に関連付けて各バッテリの劣化度が記憶されたバッテリデータベース（４２）を，さらに有しており，
   　前記管理サーバ（４）の前記充電速度決定手段（４０ｃ）は，
   　　前記電動車両（２）から前記バッテリの交換要求を受信したときに，少なくとも一つのバッテリステーション（３）から受信したバッテリの識別番号を参照して，前記バッテリデータベース（４２）から，当該バッテリの識別番号に関連付けられているバッテリの劣化度を読み出し，読み出したバッテリの劣化度に基づいて，当該バッテリステーションの充電器（３１）に装填されているバッテリの充電速度を決定する
   　バッテリ交換システム。
6. 　請求項４に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記バッテリステーション（３）は，
   　　前記充電器（３１）を複数有するものであり，
   　前記管理サーバ（４）の充電速度決定手段（４０ｃ）は，
   　　一つのバッテリステーション（３）内の一又は複数の充電器（３１）に装填された複数のバッテリ（１）について，前記電動車両（２）が前記バッテリステーション（３）に到着するまでの間に，前記複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，各バッテリの充電速度を決定する
   　バッテリ交換システム。
7. 　請求項６に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記複数の充電器（３１）のそれぞれは，
   　　他の充電器（３１）に装填されたバッテリを電源として，自己に装填されたバッテリの充電を行うことが可能であり，
   　前記管理サーバ（４）の充電速度決定手段（４０ｃ）は，
   　　一つのバッテリステーション（３）内の一又は複数の充電器（３１）に装填された複数のバッテリ（１）について，前記電動車両（２）が前記バッテリステーションに到着するまでの間に，前記複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，少なくとも一つのバッテリを電源として利用することを考慮して，各バッテリの充電速度を決定する
   　バッテリ交換システム。
8. 　請求項６に記載のバッテリ交換システムであって，
   　前記バッテリステーションは，
   　　自然エネルギー発電機（３４ａ）から電力の供給を受けることができるものであり，
   　前記複数の充電器（３１）のそれぞれは，
   　　他の充電器（３１）に装填されたバッテリと前記自然エネルギー発電機（３４ａ）とから電力の供給を受けて，自己に装填されたバッテリの充電を行うことが可能であり，
   　前記管理サーバ（４）の充電速度決定手段（４０ｃ）は，
   　　一つのバッテリステーション（３）内の一又は複数の充電器（３１）に装填された複数のバッテリ（１）について，前記自然エネルギー発電機が発電できない時間帯においては，前記複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，少なくとも一つのバッテリを電源として利用した場合の各バッテリの充電速度を決定し，
   　　前記自然エネルギー発電機が発電可能な時間帯においては，前記電動車両（２）が前記バッテリステーション（３）に到着するまでの間に，前記複数のバッテリの電池残量が等しい値に近づくように，前記自然エネルギー発電機（３４ａ）を電源として利用した場合の前記各バッテリの充電速度を決定する
   　バッテリ交換システム。
9. 　サーバ装置を，請求項１に記載のバッテリ交換システムにおける管理サーバ（４）として機能させるためのコンピュータプログラム。

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