JP2005238969A - 車載用蓄電装置及び蓄電装置交換スタンド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電力を動力源として走行する車両100に搭載されて使用されることにより、残存電力量が少なくなった使用済み車載用蓄電装置10aを充電済み車載用蓄電装置10bに交換するための蓄電装置交換スタンドであって、使用状態に関する情報を記録するメモリを備えている車載用蓄電装置を交換対象としていることにより、交換に係る一切の処理を速やかに実施できるようにした。
【選択図】 図1
Description
上記バッテリの蓄電電力の回復手法として、例えば、バッテリに電力を充電する手法がある。一般的には、バッテリの充電は、走行を行わない夜間等に本体外部に設置された充電器によって行われるが、充電に数十分から数時間を要することとなる他、家庭に大容量の充電器が必要となることから費用がかかる。
また、走行中にバッテリの充電が必要となった場合には、給電スタンド等に立ち寄り、急速充電を行うこととなる。しかしながら、急速な充電は、電池劣化を引き起こす原因となり、好ましくない。また、急速充電といっても充電には少なくとも数分要することとなるため、走行効率も低下する。
一方、走行中に充電する必要が生じないように、最初から大容量のバッテリを搭載することも考えられるが、これでは車体重量が増加するために走行効率が低下し、また、バッテリ自体の価格も上がってしまう。
そこで、上述した充電手法に代わって、バッテリ自体を交換することにより、蓄電電力を回復させる手法が、例えば、特開平6−262951号公報(特許文献1)に提案されている。
上記特許文献1には、バッテリ式電気自動車に搭載されている残量の少ないバッテリを充電されたバッテリと交換する際に、車両から取り外されたバッテリの残存電力量(電気残量値)を測定し、その測定値と車両に取り付けたバッテリの残存電力量との差に応じた金額を課金情報としたエネルギー供給方法が開示されている。
また、一般的に、バッテリには過充電等を防止するための保護回路が設けられている。従って、残量が少なくなったバッテリ本体を車両から取り外す際、及び、充電されたバッテリ本体を車両に取り付ける際には、この保護回路が車両側や充電器側についていると、保護回路とバッテリ本体とを解線したり接続する作業を行わなければならないため、作業負担が大きいという問題があった。上記特許文献1に開示されている発明では、このような保護回路に起因するバッテリ交換の作業負担等の問題については一切開示・示唆されていない。
本発明は、電力を動力源として走行する車両に、着脱可能に搭載される車載用蓄電装置であって、使用状態に関する情報を記録する記憶手段を備えることを特徴とする車載用蓄電装置を提供する。
このように、車載用蓄電装置自らが使用状態に関する情報を記録する記録手段を備えているので、例えば、車両から取り外された車載用蓄電装置を充電する装置や、車両の制御装置等は、当該車載用蓄電装置の記憶手段に記録されている使用状態に関する情報を読み出すという簡単な処理を実行することにより、その使用状態を速やかに把握することが可能となる。
車載用蓄電装置には、充放電を行う際に過充電等から電池を保護するための保護回路が必要となる。本発明によれば、この保護回路を車載用蓄電装置に付加し、保護回路をも含めて1つのユニットとして着脱可能として取り扱うことが可能となるので、車載用蓄電装置の取り外し、及び、取り付け時における作業負担を軽減させることが可能となる。
また、当該装置を充電する場合においても、充電装置側が保護回路に相当する機能を備えている必要がないため、充電装置の構成を簡素化することができる。
なお、上記保護回路は、例えば、車載用蓄電装置の信頼性、又は安全性を高めるための回路であって、具体的には、過充放電、過電流、過昇温等を防止する機能を有している。
また、記憶手段はこの保護回路内に備えられていても良い。
このように、車載用蓄電装置は、組電池が並列接続されて構成されており、また、各組電池はそれぞれ単体で着脱可能であるため、電池残容量が少なくなった組電池のみを選択して交換することができる。これにより、交換可能な単位を最小限にすることにより、効率よく且つ効果的に蓄電装置の交換を行うことが可能となる。
このように、車載用蓄電装置を構成する各二次電池を均一に充電させるための均一充電手段を備えていることにより、最適な充電を行うことが可能となる。
このように使用回数が記憶手段に記録されていることにより、使用回数に応じた細やかな充放電制御を行うことができるとともに、劣化状態を推定することが可能となる。
また、残存電力量が記憶手段に記録されていることにより、瞬時に該当電池の残存電力量を装置側(例えば、充電装置や車両の制御装置)へ通知することができるので、車載装置側では簡単に搭載電池全体の残存電力を演算して計器類の表示等を行うことができ、充電装置側では料金の差額計算等の処理時間の短縮を図ることが可能となる。
例えば、積算電力量が所定の閾値を超えた車載用蓄電装置については、比較的出力の小さな車両に搭載するか、又は容量グレードが小さいグレードの電池に変更するようにすることで、車載用蓄電装置に負担の少ない使用形態を取ることができるとともに、寿命まで無駄なく有効に使用することができる。
また、車載用蓄電装置は、車両であればどの車両にも搭載が可能であるわけではなく、車種等に応じて搭載される蓄電装置の種類が異なる。従って、車載用蓄電装置に搭載可能な車種の情報を記録しておくことにより、車両側では、搭載された蓄電装置が当該車両に適合するものであるか否かを瞬時に把握することが可能となる。
このように、本発明の蓄電装置交換スタンドは、使用状態に関する情報が記録されている記憶手段を備える車載用蓄電装置を取り扱い対象としているため、充電を行う場合には、その使用状態に関する情報を読み出すことにより、例えば、どの程度充電を行ったら良いのかを瞬時に把握することが可能となる。
また、充電済み車載用蓄電装置には、最新の使用状態に関する情報が記録されているので、この車載用蓄電装置を搭載した車両の制御装置は、記憶手段に記録されている最新の使用情報に関する情報を読み出すという処理を行うだけで、残存電力量等の使用状態を把握することが可能となる。
また、上記使用状態に関する情報としては、例えば、使用回数、残存電力量、積算電力量、電池容量グレード、搭載対応車種等が挙げられる。
このように、本発明の蓄電装置交換スタンドは、使用状態に関する情報が記録されている記憶手段を備える組電池を取り扱い対象としているため、充電を行う場合には、その使用状態に関する情報を読み出すことにより、例えば、どの程度充電を行ったら良いのかを瞬時に把握することが可能となる。
また、組電池は、交換が可能となる最小限の単位であるため、効率よく、且つ効果的に交換を行うことが可能となる。
このように、搭載対応車種毎に区分して配置されていることによって、車両に適合する車載用蓄電装置を極めて簡単に選択することが可能となる。
このように、電池容量が数段階に分けられている充電済み車載用蓄電装置がその電池容量別に区分して保管エリアに置かれているので、走行状態に応じた最適な電池容量の車載用蓄電装置を選択することができる。これにより、例えば、あと少しの距離を走行すれば目的地へ到着することができ、また、その目的地では無料で充電を行うことができるような場合には、必要最低限の電池容量の車載用蓄電装置を選ぶことにより、出費を最小限に抑えることができる。また、予算に応じても好ましい電池容量の車載用蓄電装置を選択することが可能となる。
本発明では、車載用蓄電装置の記憶手段に記録されている積算電力量が予め設定されている所定の閾値以上であった場合、又は、使用回数が所定の回数以上であった場合に、現在の搭載対象車種や電池充放電容量でこのまま使用し続けるには適しないと判断し、搭載対象車種を現在のよりも出力の小さな車種に変更したり、電池容量グレードを下げたりする。
これにより、車載用蓄電装置の劣化程度に応じた無理のない使用形態をとることができ、寿命となるまで無駄なく有効に使用することができる。
また、劣化が著しいときなどに備えて、廃棄を指示する廃棄閾値についても設定しておくことにより、この廃棄閾値を超えた車載用蓄電装置については、廃棄するようにしても良い。
また、上記搭載対象車種に対応する上記積算電力量の閾値、又は使用回数に対する所定回数(閾値)と、電池容量グレードに対応するこれらの閾値とは、個別に設定されうる。
また、本発明の蓄電装置交換スタンドによれば、使用状態に関する情報が記録されている記憶手段を備える車載用蓄電装置又は組電池を取り扱い対象としているため、この使用状態に関する情報を読み出すという処理を行うだけで、その蓄電装置の使用状態を瞬時に把握することができる。この結果、非常に効率よく充電や車両への搭載を行わせることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る蓄電装置交換スタンドの主な構成を示したものである。本実施形態に係る蓄電装置交換スタンドは、電力を動力源として走行する車両100に搭載されて使用されることにより、残存電力量が少なくなった使用済み車載用蓄電装置10aを充電済み車載用蓄電装置10bに交換するために設けられている。
そのため、本実施形態に係る蓄電装置交換スタンドは、使用済み車載用蓄電装置10aを充電するための充電装置20と、充電装置20により充電された車載用蓄電装置10bを交換用の充電済み車載用蓄電装置として保管する保管エリア30とを備えている。
また、保管エリア30には、各車載対応車種毎に充電済み車載用蓄電装置10bが保管されている。これにより、車載用蓄電装置の交換時においては、非常に容易に車両100に適合する充電済み車載用蓄電装置10bを選ぶことができる。
更に、充電済み車載用蓄電装置10bは、それぞれ電池容量グレードが数段階に分けられており、各電池容量別に区分して保管されている。ここで、電池容量グレードとは、充電可能な最大容量をいう。本実施形態では、この電池容量グレードを定格の40%、60%、及び90%の3段階に分けている。
この図に示すように、本実施形態に係る車載用蓄電装置10は、バッテリ本体11と、保護回路12と、メモリ(記憶手段)13とを主な構成要素としている。
バッテリ本体11は、リチウムイオン電池等の二次電池が直列に接続された組電池が、複数並列接続されることにより構成されている。
保護回路12は、車載用蓄電装置10の信頼性及び安全性を高めるための回路である。例えば、過充放電、過電流、過昇温等を防止するための機能を備えている他、各二次電池の充電を均一化させるための均一充電機能を備えている。この均一充電機能を実現させる回路としては、セルバランス回路が一般的なものとして知られている。
また、保護回路12の一部には、メモリ13が備えられており、当該車載用蓄電装置10の使用状態に関する情報が記録されている。具体的には、使用回数、残存電力量、積算電力量、電池容量グレード、及び搭載対応車種等が記録されている。
まず、車両100に着脱可能に搭載されている車載用蓄電装置10aを取り外す作業を行う。この取り外し作業は、蓄電装置交換スタンドに常駐する作業員によって行われても良いし、自動的に行われるようにしても良い。また、運転手自らが行うようにしても良い。ここで、車両100から取り外された使用済み車載用蓄電装置10aのメモリには、現時点における使用回数、残存電力量、積算電力量、電池容量グレード、搭載対応車種等が記録されている。なお、これら使用状態に関する情報は、車両100に搭載されているときにおいて、車両100のECU(制御装置)により書き込まれた情報である。
そして、適切な充電済み車載用蓄電装置10bを選択すると、これを車両100に搭載する。搭載が完全になされると、車両100のECU(図示略)は、搭載された車載用蓄電装置10のメモリ13(図2参照)に記録されている現在の残存電力量を読み出すことにより、瞬時に該当電池の残存電力量についてのデータを取得することができる。従って、車載用蓄電装置10の残存電力量等を簡単に算出でき、ECUの処理負担の軽減を図ることができるとともに、処理時間も短くすることができる。
まず、使用済み車載用蓄電装置10aは、作業員等により充電装置20に接続される。
充電装置20は、車載用蓄電装置10が完全に接続されたことを検知すると、充電に関する処理を実行する。
具体的には、以下に示すような処理が充電装置20内の制御装置(図示略)により行われることにより、所定の充電制御が実施される。
具体的には、使用回数が予め設定されている所定の閾値を超えていないか、また、積算電力量が予め設定されている所定の閾値を超えていないかを判定する。ここで、閾値とは、各車載用蓄電装置10の劣化程度にあわせて段階的に設定されているものである。例えば、閾値として、廃棄を指示する廃棄閾値や、車種変更を指示する車種変更閾値、電池容量グレードの変更を指示する電池容量グレード閾値等が使用回数及び積算電力量をパラメータとしてそれぞれ設定されている。
そして、使用回数及び積算電力量のいずれかが上記廃棄閾値を超えた場合には、劣化の程度が著しいと判断して、廃棄を行うよう旨の通知を行う。なお、この通知の手法としては、充電装置20が備えている表示装置(図示略)に表示させることにより視覚的に通知を行う他、ブザー等のように聴覚的に知らせる手法等がある。
また、廃棄閾値までには達していないが車種変更閾値を超えた場合には、現在搭載可能としている車種よりも出力の小さい車種に搭載対応車種を変更する。また、電池容量グレード閾値を超えていた場合には、現在の電池容量グレードよりもグレードを1つ下げる旨の通知を行う。これにより、車載用蓄電装置に負担の少ない使用形態を取ることができるとともに、寿命まで無駄なく有効に使用することが可能となる。
そして、車載用蓄電装置10の残存電力量が所定の容量に達すると、充電装置20の制御装置(図示略)は、充電が終了した旨の通知を行う。このとき、制御装置は、現時点での残存電力量(充電容量)を車載用蓄電装置10のメモリ13(図2参照)に書き込むとともに、メモリ13に記録されている搭載対応車種の情報及び電池容量グレードを通知する。これにより、充電装置20から充電が終了した旨の通知を受けた作業員は、充電装置20から充電済みとなった車載用蓄電装置10を取り出すとともに、通知された搭載対応車種及び電池容量グレードに基づいて、この車載用蓄電装置10を充電済み車載用蓄電装置10bとして保存エリア30の所定場所に配置する。
具体的には、車載用蓄電装置10の残存電力量がメモリ13に記録されていることにより、充電装置20は残存電力量を算出するための煩雑な演算処理を行うことなく、非常に容易に残存電力量を取得することができる。
また、使用回数や積算電力量がメモリ13に記録されていることにより、車載用蓄電装置の劣化状態を容易に判定することができ、適切な充電制御を行うことが可能となる。
また、車載用蓄電装置10が保護回路12(図2参照)を備えているので、充電装置20に保護回路12に相当する機能を備えることなく、非常に簡易な構成により安全に充電を行うことができる。
更に、上記電池リサイクル工場には、複数の蓄電装置交換スタンドから使用済み車載用蓄電装置10aが移送されてくるような構成をとり、電池リサイクル工場からは各蓄電装置交換スタンドへ平等に充電済み車載用蓄電装置10bを移送するようにすることで、各蓄電装置交換スタンドに保管されている充電済み車載用蓄電装置10bの台数の隔たりをなくすことができる。
図3及び図4に本実施形態に係る車載用蓄電装置10の概略構成図を示す。
図3に示すように、本実施形態における車載用蓄電装置10は、複数の二次電池(図示略)が直列接続された組電池50を4つ並列接続して構成される。そして、各組電池50はそれぞれ単独して着脱可能な構成となっている。
図4にこの組電池50の構成を示す。この図に示すように、組電池50は、複数の二次電池(図示略)が直列接続されて構成されている組電池本体51と、保護回路12と、メモリ13とを主な構成要素として備えている。保護回路12の構成は上述の第1の実施形態と同様であり、また、メモリ13には、対応する組電池本体51の使用状態に関する情報、例えば、使用回数、残存電力量、積算電力量、電池容量グレード、搭載対応車種等が記録されている。
本実施形態における車載用蓄電装置が上述の第1の実施形態と異なる点は、組電池50を1つの交換単位としている点である。
このため、図1に示した蓄電装置交換スタンドにおいても、取り扱い単位は、各組電池50となる。具体的には、車両100から取り外された使用済み組電池が充電装置20により充電され、充電された組電池が充電済み組電池として保管エリア30に保管されることとなる。
なお、本実施形態においても、第1の実施形態と同様に使用済み組電池を電池リサイクル工場へ移送するような形態をとっても良い。
なお、上述したメモリ13に記録された使用状態に関する情報は、有線又は無線により読み出すことが可能である。また、ICタグのような構成をとることにより、非常に容易に情報を転送することが可能となる。
10a 使用済み車載用蓄電装置
10b 充電済み車載用蓄電装置
12、52 保護回路
13、53 メモリ
20 充電装置
30 保管エリア
50 組電池
100 車両
Claims (11)
- 電力を動力源として走行する車両に、着脱可能に搭載される車載用蓄電装置であって、
使用状態に関する情報を記録する記憶手段を備えることを特徴とする車載用蓄電装置。 - 保護回路を備えることを特徴とする請求項1に記載の車載用蓄電装置。
- 複数の二次電池が直列接続された組電池を少なくとも2つ並列接続して構成されるとともに、前記組電池はそれぞれ単独で着脱可能であり、且つ、該組電池に対応して前記保護回路及び前記記憶手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項2に記載の車載用蓄電装置。
- 前記保護回路は、均一充電手段を備えていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車載用蓄電装置。
- 前記使用状態に係る情報には、使用回数、残存電力量、積算電力量、電池容量のグレード、及び搭載対応車種から選ばれる少なくとも1つ以上の情報が含まれることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の車載用蓄電装置。
- 電力を動力源として走行する車両に搭載されて使用されることにより、残存電力量が少なくなった使用済み車載用蓄電装置を充電済み車載用蓄電装置に交換するための蓄電装置交換スタンドであって、
前記車載用蓄電装置は使用状態に関する情報を記録するための記憶手段を備えており、
前記車両から取り外された前記使用済み車載用蓄電装置を充電して、交換用の前記充電済み車載用蓄電装置として保管することを特徴とする蓄電装置交換スタンド。 - 電力を動力源として走行する車両に搭載されて使用されることにより、残存電力量が少なくなった使用済み組電池を充電済み組電池に交換するための蓄電装置交換スタンドであって、
前記組電池は複数の二次電池が直列接続されて構成されるとともに、前記車両においては、複数の前記組電池が並列接続されて使用され、且つ、各組電池は使用状態に関する情報を記録するための記憶手段を備えており、
前記車両から取り外された前記使用済み組電池を充電して、交換用の前記充電済み組電池として保管することを特徴とする蓄電装置交換スタンド。 - 前記使用済み車載用蓄電装置又は前記使用済み組電池が有する記憶手段に記録されている使用状態に関する情報に基づいて充電を行う充電装置を具備することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の蓄電装置交換スタンド。
- 前記充電済み車載用蓄電装置又は前記使用済み組電池が、搭載対応車種毎に区分して保管されていることを特徴とする請求項6から請求項8のいずれかの項に記載の蓄電装置交換スタンド。
- 前記充電済み車載用蓄電装置又は前記充電済み組電池の電池容量は数段階のグレードに分けられており、各電池容量グレード別に区分して保管されていることを特徴とする請求項6から請求項9のいずれかの項に記載の蓄電装置交換スタンド。
- 前記記憶手段に記録されている積算電力量が予め設定されている所定の閾値以上であった場合に、又は、前記記憶手段に記録されている使用回数が予め設定されている所定回数以上であった場合に、前記搭載対応車種が出力の小さい車種に変更されるか、又は前記電池容量グレードが小さいグレードに変更されることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の蓄電装置交換スタンド。
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