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公開番号2020005463
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200109
出願番号2018124979
出願日20180629
発明の名称バッテリ管理システム
出願人レスク株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20191206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】シェアリングサービスに適した電動車両のバッテリ管理システムを提供する。
【解決手段】バッテリ管理システム100は,交換可能なバッテリ1によりモータを駆動して走行可能な電動車両2と,充電速度を調節してバッテリ1を充電可能なバッテリステーション3と,電動車両2及びバッテリステーション3に対して通信網を介して接続された管理サーバ4を含む。管理サーバ4は,少なくとも電動車両2の位置及び当該電動車両2に搭載されたバッテリ1の電池残量に基づいて,バッテリステーション3に格納されたバッテリ1の交換可能性を予測し,当該バッテリ1の交換可能性に基づいて,当該バッテリステーション3による当該バッテリ1の充電速度を決定し,決定した充電速度に関する制御情報を当該バッテリステーション3に送信する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
交換可能なバッテリによりモータを駆動して走行可能な電動車両と,
充電速度を調節して前記バッテリを充電可能なバッテリステーションと,
前記電動車両及び前記バッテリステーションに対して通信網を介して接続された管理サーバと,を含む
バッテリ交換システムであって,
前記管理サーバは,少なくとも前記電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に基づいて,前記バッテリステーションに格納された前記バッテリの交換可能性を予測し,当該バッテリの交換可能性に基づいて,当該バッテリステーションによる当該バッテリの充電速度を決定し,決定した充電速度に関する制御情報を当該バッテリステーションに送信する
バッテリ管理システム。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記電動車両は,複数のユーザによって共用されるものであり,
前記管理サーバは,さらに前記ユーザによる前記電動車両の利用開始位置及び前記ユーザの進行方向に基づいて,前記バッテリステーションに格納された前記バッテリの交換可能性を予測する
請求項1に記載のバッテリ管理システム。
【請求項3】
前記バッテリ交換システムは,前記電動車両を共用する複数のユーザが所有するユーザ端末を,さらに備え,
前記管理サーバは,
前記ユーザ端末に対して前記バッテリステーションへと誘導するプロモーション情報を送信可能であり,
さらに前記プロモーション情報に基づいて,前記バッテリステーションに格納された前記バッテリの交換可能性を予測する
請求項1又は請求項2に記載のバッテリ管理システム。
【請求項4】
前記バッテリステーションは,さらに,放電速度を調節して前記バッテリを放電可能なものであり,
前記管理サーバは,電力市場又はバッテリステーションが設置された施設若しくはその付近における電力の需要量と供給量に基づいて,前記バッテリステーションに格納された前記バッテリの充電又は放電の必要性を判断し,前記バッテリの交換可能性と前記バッテリの充電又は放電の必要性とに基づいて,当該バッテリステーションによる当該バッテリの充電速度又は放電速度を決定し,決定した充電速度又は放電速度に関する制御情報を当該バッテリステーションに送信する
請求項1から請求項3のいずれかに記載のバッテリ管理システム。
【請求項5】
前記電動車両には,用途の異なる複数カテゴリの電動車両が含まれており,
前記管理サーバは,前記バッテリの劣化度に応じて,前記バッテリを搭載させる電動車両のカテゴリを決定する
請求項1から請求項4のいずれかに記載のバッテリ管理システム。
【請求項6】
前記バッテリは,前記電動車両以外の機器でも利用可能であり,
前記機器には,用途の異なる複数カテゴリの機器が含まれており,
前記管理サーバは,前記バッテリの劣化度に応じて,前記バッテリを利用させる機器のカテゴリを決定する
請求項1から請求項5のいずれかに記載のバッテリ管理システム。
【請求項7】
交換可能なバッテリによりモータを駆動して走行可能な電動車両と,前記バッテリを充電速度を調節して充電可能なバッテリステーションとに対して,通信網を介して接続された管理サーバであって,
少なくとも前記電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に基づいて,前記バッテリステーションに格納された前記バッテリの交換可能性を予測し,当該バッテリの交換可能性に基づいて,当該バッテリステーションによる当該バッテリの充電速度を決定し,決定した充電速度に関する制御情報を当該バッテリステーションに送信する
管理サーバ。
【請求項8】
サーバ装置を,請求項7に記載の管理サーバとして機能させるためのコンピュータプログラム。
【請求項9】
交換可能なバッテリによりモータを駆動して走行可能な電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に基づいて,バッテリステーションに格納された前記バッテリの交換可能性を予測する工程と,
予測した前記バッテリの交換可能性に基づいて,前記バッテリステーションによる前記バッテリの充電速度を決定し,決定した充電速に基づいて前記バッテリステーションによりバッテリ充電する工程と,を含む
バッテリ管理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は,電動車両等の駆動源となるバッテリの管理システムに関する。具体的に説明すると,本発明は,交換可能なバッテリを駆動源とする電動車両と,そのバッテリを充電するためのバッテリステーションと,バッテリの充放電を制御するための管理サーバと,を備えるバッテリ管理システムに関する。また,本発明は,上記の管理サーバ自体や,管理サーバ用のプログラム,バッテリ管理方法などにも関連する。
続きを表示(約 15,000 文字)【背景技術】
【0002】
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,動力制御装置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などを挙げることができる。
【0003】
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。
【0004】
ところで,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。
【0005】
上記のようなバッテリ交換方式の電動車両やバッテリステーションの問題を解決するために,本願出願人は電動車両用のバッテリ交換システムを提案している(特許文献1)。このバッテリ交換システムでは,バッテリステーションにおいて予めバッテリを充電しておくことで,電動車両の電池残量が低下したときに,電動車両の消費済みバッテリをステーション内の充電済みバッテリと瞬時に交換することができる。これにより,電動車両のユーザは,短時間で充電済みバッテリを得ることができ,バッテリの充電中に待機する必要がないというメリットがある。
【0006】
また,本願出願人は,同文献において,ユーザからバッテリの交換要求があったときに,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すると共に,バッテリの劣化度及び電池残量を適切に制御するという技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
国際公開第WO/001930号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで,近年,ITを利用して個人間で物やサービス,場所などを共用する社会的な仕組み,すなわちシェアリングエコノミーが発展しており,電動車両もシェアの対象となっている。特に電動アシスト自転車は短距離の移動手段として多くの人が気軽に利用できることからシェアの対象に適しており,このような電動アシスト自転車のシェアリングサービスが国内外で普及し始めている。また,電動アシスト自転車のシェアリングサービスにおいては,所定の駐輪場所(ドック)でのみ車両に乗車及び返還ができるサービスの他に,車両の現在位置をウェブサーバにおいて監視することで駐輪場所を問わずユーザが自由に車両に乗車したり返還したりすることのできるドックレスサービスも提案されている。
【0009】
ただし,電動アシスト自転車のような電動車両のシェアリングサービスにおいては,その電動車両に搭載されたバッテリの充電作業が問題となる。特にドックレス方式のサービスにおいては,サービスの運営者がすべての電動車両を充電することはほぼ不可能であるため,バッテリの充電作業をユーザに任せることが必要となる。そこで,特許文献1において提案されているように,交換式バッテリを充電するためのバッテリステーションを各所に設置しておき,ユーザが電動車両の消費済みバッテリをバッテリステーション内の充電済みバッテリを瞬時に交換できるような仕組みづくりを行なうことが有効と考えられる。
【0010】
しかしながら,電動車両のシェアリングサービスにおいては,どのユーザが,何時,何処で,どの電動車両に乗車して,どの方向に移動するかを予め特定することがほぼ不可能であり,特にドックレス方式に至っては,どの場所に電動車両が返還されるのかや,どの場所からユーザが電動車両の利用を開始するのかが不明となる。これに対して,特許文献1に提案されたシステムは,特定のユーザが特定の電動車両を所有及び管理していることを前提としたものであり,前述のとおり,ユーザからバッテリの交換要求があったときに,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て,その予測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としているが,このような充電制御方法は,電動車両のシェアリングサービスにはそのまま適用することが難しいといえる。すなわち,シェアリングサービスでは,何時,何処で,どのユーザがどの電動車両に登場するかを特定することが困難であることから,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ことが難しく,その結果,特許文献1に記載のアルゴリズムでは,シェアリングサービスの状況下においては,バッテリステーション内のバッテリの充電速度等を適切に制御することができないという問題がある。
【0011】
そこで,本発明は,主にシェアリングサービスに適した電動車両のバッテリ管理システム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】
【0012】
本発明の第1の側面は,バッテリ管理システムに関する。本発明に係るバッテリ管理システムは,電動車両,バッテリステーション,及び管理サーバを含む。電動車両は,交換可能なバッテリによりモータを駆動して走行する。電動車両の例は,電動自動車(電動四輪車)や,電動三輪車,電動スクーター(電動二輪車),電動自転車である。電動自転車は,モータの駆動のみで自走可能なフル電動自転車と,モータにより人力を補助する電動アシスト自転車を含む。バッテリステーションは,充電速度を調節してバッテリを充電可能な設備を持つ。管理サーバは,電動車両及びバッテリステーションに対して通信網を介して接続されている。なお,バッテリ自体が管理サーバと通信網を介して接続されていてもよい。この場合,電動車両自体が直接管理サーバに接続されている場合,バッテリステーション自体が直接管理サーバに接続されている場合の他に,電動車両がそこに搭載されたバッテリを介して管理サーバに接続されていることや,バッテリステーションがそこに格納されたバッテリを介して管理サーバに接続されていることも,本発明の範囲に含まれる。
【0013】
本発明において,管理サーバは,少なくとも電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に基づいて,バッテリステーションに格納されたバッテリの交換可能性を予測し,当該バッテリの交換可能性に基づいて,当該バッテリステーションによる当該バッテリの充電速度を決定することが好ましい。そして,管理サーバは,このようにして決定した充電速度に関する制御情報をバッテリステーションに送信する。バッテリステーションは,この管理サーバからの制御情報に従って,そこに格納されているバッテリの充電速度を制御する。ここで,本発明のようにバッテリステーションに格納されたバッテリの交換可能性を予測することは,特許文献1に記載のように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こととは異なる。例えば,本発明では,電池残量の多い電動車両にユーザが乗車したことを想定した場合,その乗車位置から近くのバッテリステーションはバッテリの交換可能性が低いと評価され,そのバッテリの充電残量で走行可能な限界距離付近のバッテリステーションはバッテリの交換可能性が高いと評価される。そして,例えば各バッテリの交換可能性を定量化し,その評価値に基づいて各バッテリの充電速度を決定する。これにより,バッテリステーションへの到着時間を予測することが困難な状況下においても,各ステーション内のバッテリを効率的に充電することが可能となる。従って,本発明によれば,主に電動車両のシェアリングサービスに適したバッテリ管理を実現することができる。
【0014】
本発明に係るバッテリ管理システムにおいて,電動車両は複数のユーザによって共用されるものであることが好ましい。すなわち,本発明のシステムは,電動車両のシェアリングサービスに適用されることが好ましい。また,管理サーバは,上記した電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に加えて,さらに,ユーザによる電動車両の利用開始位置及びユーザの進行方向に基づいて,バッテリステーションに格納されたバッテリの交換可能性を予測することが好ましい。例えば,ユーザによる電動車両の利用開始位置を基準として,その電動車両に乗車したユーザの進行方向に存在するバッテリステーションはバッテリの交換可能性が高いと評価され,その進行方向と反対方向に存在するバッテリステーションはバッテリ交換可能性が低いと評価される。これにより,電動車両用のバッテリの充電量や充電速度をより正確に制御することができる。なお,ここにいう「ユーザの進行方向」には,電動車両に乗車したユーザの進行方向だけでなく,電動車両に乗車していないユーザの進行方向も含まれる。電動車両に乗車していないユーザの進行方向は,例えばそのユーザが所持する携帯端末の移動情報などに基づいて予測すればよい。
【0015】
本発明に係るバッテリ管理システムは,さらに,電動車両を共用する複数のユーザが所有するユーザ端末を備える。また,管理サーバは,ユーザ端末に対してバッテリステーションへと誘導するプロモーション情報を送信可能であることが好ましい。この場合,管理サーバは,上記した電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に加えて,プロモーション情報に基づいて,バッテリステーションに格納されたバッテリの交換可能性を予測することが好ましい。例えば,管理サーバからユーザ端末に,あるバッテリステーション付近で使用可能なクーポンなどが含まれるプロモーション情報が送られることで,そのプロモーション情報を受けたユーザは,そのバッテリステーション付近に訪れて,そのステーションでバッテリを交換する可能性が高まる。また,プロモーション情報の内容(特典内容)によってもバッテリの交換可能性は増減する。このように,プロモーション情報はバッテリの交換可能性に影響するため,管理サーバは,プロモーション情報の内容を考慮して,各バッテリの交換可能性を予測することが好ましい。さらに,プロモーション情報は,本システムの運営者が任意のユーザに配信することができるため,任意のユーザを運営者にとって都合の良いバッテリステーションへと誘導することも可能である。
【0016】
本発明に係るバッテリ管理システムにおいて,バッテリステーションは,さらに,放電速度を調節してバッテリを放電可能なものであることが好ましい。なお,バッテリの「放電」には,バッテリから電力網又はバッテリステーションが設置された施設若しくはその付近へと放電すること,いわゆる売電が含まれる。なお,施設の付近とは,例えばその施設から半径100m圏内に位置する他の施設を含むことを意味する。この場合,管理サーバは,電力市場又はバッテリステーションが設置された施設若しくはその付近における電力の需要量と供給量に基づいて,バッテリステーションに格納されたバッテリの充電又は放電の必要性を判断し,バッテリの交換可能性とバッテリの充電又は放電の必要性とに基づいて,当該バッテリステーションによる当該バッテリの充電速度又は放電速度を決定することが好ましい。管理サーバは,決定した充電速度又は放電速度に関する制御情報をバッテリステーションに送信する。バッテリステーションは,管理サーバから受信した制御情報に基づいてバッテリを充電又は放電する。なお,「電力市場又はバッテリステーションが設置された施設若しくはその付近における電力の需要量と供給量」としては,電力グリッドからの電力の需要供給要求タイミングの他に,電力料金,CO

排出量,炭素税,カーボンクレジット等の多寡などを考慮することが好ましい。このように,電力市場又はバッテリステーションが設置された施設若しくはその付近からの需要と供給を考慮して,バッテリステーションにおけるバッテリの充電速度や放電速度を制御することで,例えば電力料金が安価なときにバッテリに充電を行い,電力料金が高価なときにはそのバッテリから売電を行なうなど,電力の充放電を適切にコントロールすることができる。
【0017】
本発明に係るバッテリ管理システムにおいて,電動車両には,用途の異なる複数カテゴリの電動車両が含まれることが好ましい。例えば,消費電力が大きい大型電動車両(電気自動車等)や,消費電力が小さい小型電動車両(電動スクーター,電動自転車等)にカテゴリ分けすればよい。この場合に,管理サーバは,バッテリの劣化度に応じて,バッテリを搭載させる電動車両のカテゴリを決定することが好ましい。例えば,劣化度の小さいバッテリを大型電動車両用に設定し,劣化度の大きいバッテリを小型電動車両用に設定することができる。例えば,同じバッテリを電気自動車と電気自転車といった異なるカテゴリの電動車両間で使い回すことのできるシェアリングサービスに本発明のシステムを適用することを想定した場合,バッテリの劣化度(使用頻度や使用回数等)に応じて,そのバッテリをどの電動車両に搭載するかを決定することができる。これにより,このようなシェアリングサービス内で,バッテリを効率的に再利用することが可能となる。また,バッテリを,電動車両だけでなく,ポータブル電源や定置型蓄電池にも再利用できるようにしてもよい。
【0018】
本発明に係るバッテリ管理システムにおいて,バッテリは,電動車両以外の機器でも利用可能なものであってもよい。この機器には,用途の異なる複数カテゴリの機器が含まれる。そして,管理サーバは,バッテリの劣化度に応じて,バッテリを利用させる機器のカテゴリを決定する。上記機器には,例えば電動工具や,屋外照明機器,家庭用蓄電池,又は電力系統用蓄電池などの電動機器が含まれる。
【0019】
本発明の第2の側面は,上記バッテリ管理システム全体を統制するための管理サーバに関する。本発明に係る管理サーバは,交換可能なバッテリによりモータを駆動して走行可能な電動車両と,バッテリの充電速度を調節して充電可能なバッテリステーションとに対して,通信網を介して接続されたウェブサーバである。管理サーバは,少なくとも電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に基づいて,バッテリステーションに格納されたバッテリの交換可能性を予測し,当該バッテリの交換可能性に基づいて,当該バッテリステーションによる当該バッテリの充電速度を決定し,決定した充電速度に関する制御情報を当該バッテリステーションに送信することが好ましい。
【0020】
本発明の第3の側面は,サーバ装置(ウェブサーバ)を,上記第2の側面に係る管理サーバ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。コンピュータプログラムは,インターネットを通じてサーバ装置にダウンロードされるものであってもよいし,サーバ装置にプリインストールされたものであってもよい。また,コンピュータプログラムは,CR−ROM等の記録媒体に格納されたものであってもよい。
【0021】
本発明の第4の側面は,バッテリ管理方法に関する。本発明に係るバッテリ管理方法では,管理サーバが,交換可能なバッテリによりモータを駆動して走行可能な電動車両の位置及び当該電動車両に搭載されたバッテリの電池残量に基づいて,バッテリステーションに格納されたバッテリの交換可能性を予測する。また,管理サーバが,予測したバッテリの交換可能性に基づいて,バッテリステーションによるバッテリの充電速度を決定する。そして,決定した充電速に基づいてバッテリステーションによりバッテリ充電する。
【発明の効果】
【0022】
本発明は,主にシェアリングサービスに適した電動車両のバッテリ管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1は,バッテリ管理システムの全体図である。
図2は,電動車両の機能構成を示したブロック図である。
図3は,バッテリステーションの機能構成を示したブロック図である。
図4は,管理サーバの機能構成を示したブロック図である。
図5は,ユーザ端末の機能構成を示したブロック図である。
図6は,管理サーバ,電動車両,ユーザ端末,及びバッテリステーションの間でやり取りされる情報の一例を示している。
図7は,管理サーバにおける充電制御情報生成処理の一例を示したフロー図である。
図8は,充電制御情報生成処理の一例を模式的に示したスコア表である。
図9は,電動車両の利用状況に応じてバッテリの交換可能性を評価する処理(ステップ1)の詳細を示したフロー図である。
図10は,電動車両の利用状況に応じてバッテリの交換可能性を評価する方法の一例を模式的に示している。
【発明を実施するための形態】
【0024】
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変更したものも含む。
【0025】
図1は,バッテリ管理システム100の概要を示す全体図である。図1に示されるように,バッテリ管理システム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,電動車両2のユーザが所有するユーザ端末5を含む。電動車両2,バッテリステーション3,管理サーバ4,及びユーザ端末5は,インターネットやBluetooth(登録商標)などの近距離無線通信によって互いに情報の送受信を行なうことができる。例えば,電動車両2,バッテリステーション3,及びユーザ端末5は,それぞれインターネットを介して管理サーバ4に接続されている。また,ユーザ端末5は,電動車両2やバッテリステーション3との間で近距離無線通信を行なうことができる。また,バッテリ1自体がネットワーク通信機能及び近距離無線通信機能を有しており,バッテリ1が電動車両2,バッテリステーション3,管理サーバ4,及びユーザ端末5と直接通信することもできる。
【0026】
電動車両2は,車両に搭載された一又は複数のバッテリ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(電動四輪車)や,電動三輪車,電動スクーター(電動二輪車),電動自転車である。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から必要な数の充電済みバッテリ1を取り出し,電動車両2に搭載されている消費済みバッテリ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。
【0027】
また,本システムにおいて,バッテリ1は規格化されたものであり,様々なタイプの電動車両2で利用できるものであることが好ましい。例えば,同じバッテリ1を電動自動車と電動スクーターの動力源として利用することができることが好ましい。また,電動自動車と電動スクーターでは走行に必要なバッテリ1の数を変えることで,それぞれの車両タイプに併せて出力を調節することもできる。
【0028】
本発明のシステムは,特に電動車両2のシェアリングサービスに適用されることが好ましい。中でも,本発明のシステムは,ドックレス方式の電動車両のシェアリングサービスに適している。具体的に説明すると,ドックレス方式では,交換可能なバッテリ1を搭載した電動車両2が任意の場所に駐車されており,ユーザはその電動車両2を自由に利用することができる。電動車両2はインターネットを介して管理サーバ4に接続されており,管理サーバ4は電動車両2の現在位置をすべて把握している。このため,管理サーバ4はユーザの持つユーザ端末5に電動車両2の駐車場所の案内情報を送ることもできる。また,ユーザはユーザ端末5を介して電動車両2の利用予約を行なうこともできる。また,各電動車両2には施錠装置が設けられており,この施錠装置は管理サーバ4により制御されている。このため,ユーザは,利用を希望する電動車両2を発見した場合,ユーザ端末5を操作して管理サーバ4に対して事前申請を行なうか,あるいは電動車両2に設けられた2次元コード(例えばQRコード(登録商標))をユーザ端末5で読み取ってその車両の識別情報を管理サーバ4に送信するか,あるいはユーザ端末5と電動車両2とで近距離無線通信を行ってその車両から識別情報を取得して管理サーバ4に送信するなどして,利用を希望する電動車両2に関する情報を管理サーバ4へと送信する。管理サーバ4は,電動車両2の利用申請を行ったユーザについて認証処理を行い,そのユーザがその車両の利用権限を有すると判断した場合には,ユーザが指定した電動車両2の施錠装置を解錠する。これにより,ユーザは指定した電動車両2に乗車して移動することができる。
【0029】
また,各バッテリステーション3のバッテリ格納室にも施錠装置が設けられており,この施錠装置は管理サーバ4により制御されている。このため,ユーザは,バッテリステーション3内のバッテリを利用する場合,ユーザ端末5を操作して管理サーバ4に対して事前申請を行なうか,あるいはバッテリステーション3に設けられた2次元コード(例えばQRコード(登録商標))をユーザ端末5で読み取ってそのバッテリの識別情報を管理サーバ4に送信するか,あるいはユーザ端末5とバッテリステーション3とで近距離無線通信を行ってそのステーションから識別情報を取得して管理サーバ4に送信するなどして,利用を希望するバッテリステーション3に関する情報を管理サーバ4へと送信する。管理サーバ4は,バッテリステーション3の利用申請を行ったユーザについて認証処理を行い,そのユーザがそのバッテリステーション3の利用権限を有すると判断した場合には,バッテリステーション3の空きバッテリ格納室の施錠装置を解錠する。これにより,電動車両2から取り出した消費済みバッテリを,バッテリステーション3の空きバッテリ格納室に格納し,管理サーバ4からの制御に基づいて充電が開始される。さらに,バッテリステーション3のバッテリ格納室から充電済みのバッテリを取り出して,電動車両2に搭載することができる。なお,ここでは,消費したバッテリ1をバッテリステーション3に格納した後に,充電されたバッテリ1をバッテリステーション3から取り出せる仕組みとなっているが,本発明はこれに限らず,充電されたバッテリ1をバッテリステーション3から取り出した後に,消費したバッテリ1をバッテリステーション3に格納することとしてもよい。
【0030】
続いて,本システムに含まれる各装置の具体的構成について詳しく説明する。
【0031】
図2は,バッテリ1を搭載した電動車両2の構成を示したブロック図である。電動車両2は,主に交換可能なバッテリ1と車両制御部20を含む。車両制御部20は,バッテリ1に電力線を介して接続されており,このバッテリ1から電力の供給を受けてモータ24を駆動する。なお,電動車両2の種類によって,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。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42に記憶されて一元管理されている。
【0032】
バッテリ1は,主に,バッテリ制御装置(BMS:Battery Management System)10,通信装置11,GPS(Global Positioning System)12,及びバッテリセル13を備える。
【0033】
バッテリ制御装置10は,主に集積回路及び各種のセンサ等で構成されている。バッテリ制御装置10は,一又は複数のバッテリセル13の制御を行なうと共に,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ができる。また,バッテリ制御装置10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。なお,バッテリ1の種類又は実施形態においては,バッテリ1にバッテリ制御装置10を必ずしも設ける必要はない。
【0034】
バッテリ1の通信装置11は,バッテリ制御装置10が取得したバッテリ充電情報を外部へ通信する通信機能を持つ。すなわち,バッテリ制御装置10より取得される電池残量等のバッテリ充電情報は,有線通信(CANなど)又は近距離無線通信(Bluetooth(登録商標)など)で,車両制御部20に搭載された残量計27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。また,バッテリ1の通信装置11は,インターネットなどの通信網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。すなわち,通信装置11は,バッテリ制御装置10により取得されたバッテリ情報を管理サーバ4に向けて送信したり,又は管理サーバ4からの情報を受信することができる。さらに,バッテリ1の通信装置11は,近距離無線通信によってユーザの所有するユーザ端末5に情報を送信するものであってもよい。なお,バッテリ1の種類又は実施形態においては,バッテリ1に通信装置11を必ずしも設ける必要はない。
【0035】
GPS12は,バッテリ1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。GPS12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バッテリ制御装置10に送出する。GPS12で取得されたバッテリ1の位置情報は,通信装置11を介して管理サーバ4に送信されることが好ましい。なお,例えば,車両制御部20にGPS23が設けられている実施形態においては,バッテリ1にGPS12を必ずしも設ける必要はない。また,バッテリ1が近距離無線通信でユーザ端末5とペアリングされている場合,ユーザ端末5のGPS53を利用してバッテリ1の位置情報を取得することができるため,この場合もバッテリ1にGPS12を設ける必要はない。
【0036】
バッテリセル13には,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。
【0037】
車両制御部20は,電子制御装置21,通信装置22,GPS23,モータ24,動力制御装置25,速度計26,残量計27,及び施錠装置28を備える。
【0038】
電子制御装置21は,車両制御部20を構成する各要素22〜28を制御する。電子制御装置21は,CPUなどのプロセッサにより実現できる。電子制御装置21は,例えば残量計27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,GPS23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,電子制御装置21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22を介して管理サーバ4に送信できる。電子制御装置21は,管理サーバ4からの制御情報に基づいて,施錠装置28の解錠及び施錠を制御する。
【0039】
通信装置22は,インターネットなどの通信網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。すなわち,通信装置22は,電子制御装置21で演算処理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。また,通信装置22は,バッテリ1の通信装置11に有線又は無線で接続されていてもよい。すなわち,通信装置22は,バッテリ制御装置10により取得されたバッテリ情報を管理サーバ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。さらに,通信装置22は,近距離無線通信によってユーザの所有するユーザ端末5に情報を送信するものであってもよい。なお,バッテリ1に通信装置11が設けられており,電動車両2の電子制御装置21で演算処理された情報をバッテリ1の通信装置11によってインターネットなどの通信網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実施形態においては,車両制御部20に通信装置22を必ずしも設ける必要はない。また,電動車両2が近距離無線通信でユーザ端末5とペアリングされている場合,ユーザ端末5を中継して,電動車両2と管理サーバ4との間で情報の授受を行なうこともできる。
【0040】
GPS23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。車両制御部20のGPS23は,バッテリ1のGPS12と同様に,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電子制御装置21に送出する。なお,バッテリ1にGPS12が設けられている実施形態においては,車両制御部20にGPS23を必ずしも設ける必要はない。また,電動車両2が近距離無線通信でユーザ端末5とペアリングされている場合,ユーザ端末5のGPS53を利用して電動車両2の位置情報を取得することができるため,この場合も電動車両2にGPS23を設ける必要はない。
【0041】
モータ24は,動力制御装置25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。
【0042】
動力制御装置25は,バッテリ1のバッテリセル13から供給される電力を制御して,その電力をモータ24に伝達する機能を備える。
【0043】
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。なお,電動車両2の種類又は実施形態においては,電動車両2に速度計26を必ずしも設ける必要はない。
【0044】
残量計27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を取得する。残量計27は,バッテリ1が備えるバッテリ制御装置10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。残量計27によって取得されたバッテリ充電情報は,電子制御装置21へと出力される。なお,電動車両2の種類又は実施形態においては,電動車両2に残量計27を必ずしも設ける必要はない。
【0045】
施錠装置28は,電動車両2を実質的に走行不能にするための施錠機構を有する。例えば,施錠装置28は,電動車両2のタイヤをロックするものであってもよいし,ハンドルをロックするものであってもよい。また,施錠装置28は,電動車両2を電子的にオン又はオフにするものであってもよい。また,施錠装置28は,バッテリ1と電動車両2を同時に施錠するものであってもよいし,別々に施錠するものであってもよい。施錠装置20の解錠は,管理サーバ4からの制御情報に基づいて電子制御装置21により自動で行われることが好ましい。他方で,施錠装置28の施錠は,管理サーバ4からの制御情報に基づいて電子制御装置21により自動で行われてもよいし,ユーザにより手動で行われてもよい。
【0046】
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。バッテリステーション3は,主に制御装置30,複数の充電器31,検出機32,通信装置33,電源34,及び複数の施錠装置35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34から電力供給を受けて,バッテリ1を充電する。
【0047】
バッテリステーション3の制御装置30は,複数の充電器31,検出機32,及び通信装置33,及び施錠装置35に接続されている。このため,制御装置30は,通信装置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,制御装置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,通信装置33を介して管理サーバ4へと送信することができる。さらに,制御装置30は,バッテリ1の格納室ごとに設けられた施錠装置35を解錠又は施錠することで,バッテリ1の取り出しの可否をコントロールすることができる。
【0048】
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。
【0049】
また,充電器31は,制御装置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一定の電池残量範囲では,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。
【0050】
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が備えるバッテリ制御装置10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,例えばバッテリ制御装置10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電池残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,制御装置30へと送出される。
(【0051】以降は省略されています)

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