JP2006074868A

JP2006074868A - 電気自動車のバッテリ充電システム

Info

Publication number: JP2006074868A
Application number: JP2004252786A
Authority: JP
Inventors: Naoya Izuno; 直也伊津野; Atsushi Nanba; 篤史難波; Hiroshi Oide; 宏大出
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】電気自動車のバッテリ充電を自動化し、充電操作の煩雑さを解消する。
【解決手段】車両が充電用駐車スペースの規定の位置に駐車して認証がＯＫの場合、充電の可否、推定走行可能距離、充電スケジュール等を演算する（Ｓ２５）。そして、充電可能のとき、推定走行可能距離、バッテリ残存容量、充電終了時間をユーザに通知し（Ｓ２７）、充電開始指示があり且つ充電開始指示までの経過時間が閾値未満の場合、充電開始信号を充電ステーションに送信して充電を開始させる（Ｓ２９）。その後、充電終了或いは充電停止を受信したとき、充電後の走行可能距離やバッテリ残存容量等の推定値を演算してユーザへ通知し（Ｓ３１、Ｓ３２）、充電終了信号を充電ステーションへ送信する（Ｓ３３）。これにより、充電操作の煩雑さを解消して充電の忘れや充電の機会を逸することを防止し、常に快適な使用可能状態に電気自動車を維持することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車に搭載されるバッテリの充電情報を外部に送信可能な通信手段を備えた電気自動車のバッテリ充電システムに関する。

近年、ガソリン等を燃料として動力を発生するエンジンによって走行する従来の自動車に対し、低公害、省資源の促進を目的として、エンジンに加えてバッテリからの電力で動力を発生するモータを搭載したハイブリッド自動車や、エンジンを搭載せずに電動モータのみで走行する電気自動車が開発されている。

これらのハイブリッド自動車や電気自動車においては、前者がエンジンにより電動モータを駆動してバッテリに充電できることから、基本的に外部の電力源による充電を不要としているのに対し、後者は、電動モータによってバッテリの電力を消費する一方であるため、所定の期間で市街地や自宅の車庫等に設けられた充電設備を利用してバッテリを充電する必要がある。

この外部の電力源による車載バッテリの充電に際しては、ユーザがバッテリの充電状態を把握しなければならず、煩雑な操作と管理が必要となってユーザの負担が大きくなる。従って、このユーザのバッテリ充電に係わる負担を軽減するための種々の提案がなされており、例えば、特許文献１には、遠隔地に置かれている充電管理装置から車両ステーションに設置されている充電器の状態や、保管されている車両の充電状態を監視し、車両の充電を行う車両ステーションを無人化する技術が開示されている。

また、特許文献２には、電気自動車を使用するユーザが、電気自動車から離れた遠隔地に居ながらも、充電に関する充電情報を所望のタイミングで取得することのできる電気自動車の充電システムが開示されている。
特開２００２−１２３８８８号公報特開２００４−４８９００号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されているような従来の充電システムは、バッテリの充電状態に関する情報をユーザが遠隔地で取得可能にすることを主目的としており、実際に充電を開始させるには、ユーザが充電スタンド等の外部の充電器と車両とを充電パドル等のコネクタを介して手動で接続する必要がある。従って、コミュータ的な乗り方をされることの多い電気自動車では、バッテリ充電に際しての手動による接続操作という煩雑な操作が支障となり、充電の機会が減少して十分に活用されない虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電気自動車のバッテリ充電を自動化し、充電操作の煩雑さを解消することのできる電気自動車のバッテリ充電システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による電気自動車のバッテリ充電システムは、電気自動車に搭載されるバッテリの充電情報を外部に送信可能な通信手段を備えた電気自動車のバッテリ充電システムであって、予め登録された個々のユーザのバッテリ情報を一括して管理し、各車両から送信された現在のバッテリ情報と予め蓄積されたバッテリ情報とに基づいて充電スケジュールを設定するサービスシステムと、上記サービスシステムと通信可能に接続され、上記サービスシステムからの指示により、上記バッテリを充電するための電力を上記車両と非接触で供給する非接触充電電力供給システムとを備えたことを特徴とする。

その際、サービスシステムに接続して自己の車両のバッテリ情報を取得可能な通信端末を更に備えることが望ましい。

本発明の電気自動車のバッテリ充電システムは、電気自動車のバッテリ充電を自動化して充電操作の煩雑さを解消することができ、充電の忘れや充電の機会を逸することを防止し、常に快適な使用可能状態に維持することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施の一形態に係わり、図１はバッテリ充電システムの全体構成図、図２は車両システムの構成図、図３は車両システム側の処理を示すフローチャート、図４はサービスシステムサーバ
側の処理を示すフローチャート、図５は充電ステーション側の処理を示すフローチャートである。

図１に示すように、本形態におけるバッテリ充電システムは、ユーザの電気自動車に備えられた車両システム１０と、ユーザが車両情報を遠隔操作で把握するための通信端末５０と、予め設定された充電スペースに駐車した車両のバッテリを非接触で充電可能な充電ステーション６０と、予め登録された個々のユーザの車両情報を一括して管理するサービスシステムの中核となるサービスシステムサーバ１００とを主として構成される。このバッテリ充電システムにおいては、車両システム１０と通信端末５０と充電ステーション６０とが通信網を介してサービスシステムサーバ１００に接続され、サービスシステムサーバ１００の管理下で自動的に車載バッテリを充電することができる。

通信端末５０としては、ユーザが所有する携帯型の情報端末（Personal Digital Assistant;PDA）、ノート型のコンピュータ（ノートパソコン）、携帯電話機等を用いることができる。ユーザは、自己の車両のバッテリを充電する際に、通信端末５０をパケット通信網等を介してサービスシステムサーバ１００に接続することにより、自己の車両のバッテリの充電量、充電状態、満充電までの時間、残存容量等のバッテリ状態や推定走行可能距離等の情報を受信し、表示や音声によって確認することができる。

また、通信端末５０として、ユーザの車両の車両システム１０内に備えられた表示装置や音声装置であっても良く、更には、通信端末５０として、ユーザの自宅等に設置するデスクトップ型のコンピュータを用いることも可能である。車両システム１０内の表示装置や音声装置を用いる場合には、車両システム１０をサービスシステム専用の無線通信網を介してサービスシステムサーバ１００に接続することが望ましく、サービスシステムサーバ１００からの情報を表示或いは音声によって自動的に確認することができる。また、デスクトップ型のコンピュータを用いる場合には、インターネット等のネットワークを経由してサービスシステムサーバ１００に接続することにより、サービスシステムサーバ１００からの情報をディスプレイに表示させて確認することができる。

車両システム１０は、図２に例示するように、マイクロコンピュータ及び各種インターフェースや周辺回路等を備えて構成される電子制御装置（ＥＣＵ）１１を中心として、バッテリ１２，バッテリ１２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータ２０に供給するインバータ１３等を備えて構成されている。更に、本形態においては、電磁誘導による非接触のインダクティブ充電方式に対応して、充電カプラ１５ａからの交流電力を直流に変換して平滑化し、バッテリ１２を充電する整流・平滑化回路１４を備えている。充電カプラ１５ａは、充電ステーション６０の後述する充電カプラ１５ｂに対向されて絶縁変圧器を構成するものであり、例えば、車体の下部に配設されている。

ＥＣＵ１１は、インバータ１３を介したモータ２０の制御やバッテリ１２の管理を主として実行する制御装置であり、図２においては、システム全体を統括する単一のユニットとして図示しており、バッテリ１２の充電情報を外部に送信可能な通信手段としての通信モジュール１１ａをユニット内に備えている。この場合、ＥＣＵ１１は、各制御項目毎の複数のユニットで構成するようにしても良く、各ユニットを、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信ラインを介して双方向通信可能に接続し、互いの制御情報や制御対象の動作状態に係わるセンシング情報を相互に通信するようにしても良い。

ＥＣＵ１１によるモータ制御においては、ＥＣＵ１１は、図示しないアクセルペダルの踏込み量を検出するセンサからの信号に基づいてドライバーの要求する駆動力を算出し、モータ２０の回転数や電圧・電流等の情報に基づいて、モータ２０の出力をドライバーの要求駆動力に一致させるべく、インバータ１３を制御する。また、ＥＣＵ１１によるバッテリ管理においては、ＥＣＵ１１は、バッテリ１２の充電状態(State of charge;SOC）で示される残存容量やバッテリ１２の劣化度等によるバッテリ状態を把握し、このバッテリ状態を把握した上でのバッテリ１２の冷却、サービスシステムを介した充電ステーション６０における充電状態の監視、異常検出及び異常検出時の保護動作等を行う。

特に、バッテリ１２の充電に際しては、ＥＣＵ１１は、ユニット内に備えた通信モジュール１１ａを介してサービスシステムサーバ１００との通信を行い、バッテリ１２の電圧、残存容量、フェール情報等のバッテリ情報をサービスシステムサーバ１００へ送信する。サービスシステムサーバ１００では、車両システム１０（ＥＣＵ１１）からのバッテリ情報とサービスシステムサーバ１００内に蓄積された情報とに基づいて最適な充電スケジュールを設定し、ユーザ側からの指示に応じて充電ステーション６０に充電開始／充電終了信号を送信し、バッテリの充電を制御する。

充電ステーション６０は、本形態においては、電磁誘導による非接触の充電方式を採用することにより、バッテリを充電するための電力を車両と非接触で供給する非接触充電電力供給システムを形成している。従って、充電ステーション６０には、ノイズフィルタ、整流・力率改善回路、共振型コンバータ等によって構成される充電装置６０ａが備えられ、更に、サービスシステムサーバ１００との通信を制御する通信装置６０ｂが備えられている。

充電装置６０ａは、ノイズフィルタを介して入力される商用の交流電源を一旦直流に変換し、歪みを補正しつつ高周波の交流に変換して、充電用駐車スペースに設置された充電カプラ１５ｂ及び車両側の充電カプラ１５ａを介して車載のバッテリ１２を充電する。すなわち、車体下部に充電カプラ１５ａを配設した車両を、充電ステーション６０の予め規定された充電用駐車スペースに駐車すると、車両の充電カプラ１５ａと充電用駐車スペースに配置された充電カプラ１５ｂとが対向配置され、電磁誘導による非接触でのバッテリ１２の充電が可能となる。

尚、充電ステーション６０とサービスシステムサーバ１００との通信は、本形態においては、無線通信による通信網を利用するものとするが、光ファイバケーブル等による有線の通信網を利用しても良い。

サービスシステムサーバ１００は、定期的にユーザの車両情報を取得して保管管理しており、最適且つ柔軟な充電制御及び監視を可能としている。具体的には、サービスシステムサーバ１００は、サーバ内に蓄積されている車両情報とＥＣＵ１１から送信されたバッテリ状態とに基づいて、充電の可否を判断すると共に、満充電までの充電量及び充電時間、現在及び充電後の推定走行可能距離等を演算し、ユーザの通信端末５０或いは車両システム１０に充電情報を送信する。そして、ユーザが選択した自動充電、充電開始、充電終了等の選択結果に応じて、充電ステーション６０に充電指示を送信する。

以下、バッテリ１２の充電制御に係わる処理について、図３に示す車両システム１０側の処理、図４に示すサービスシステムサーバ１００側の処理、図５に示す充電ステーション６０側の処理に分けて、対応するフローチャートを用いて説明する。

図３のフローチャートに示す車両システム１０側の処理では、先ず、最初のステップＳ１において、通信モジュール１１ａ等のサービスシステム用通信機器を含む充電システムを起動させる。そして、ステップＳ２でサービスシステムサーバ１００との通信を開始し、ステップＳ３でサービスシステムサーバ１００における車両認証用の登録キーを送信する。

次いで、ステップＳ４へ進んでサービスシステムサーバ１００から登録キーの照合結果を受信し、ステップＳ５で登録キーによる認証がＯＫとなったか否かを調べる。その結果、未登録等でサービスシステムの認証が得られない場合には、ステップＳ５からステップＳ１２へ進み、ユーザの通信端末５０或いは車両システム１０の表示装置や音声装置を介して、ユーザに登録車両でない旨を通知し、処理を抜ける。

また、ステップＳ５において、登録キーによる車両認証を経てサービスシステムの認証ユーザであることが確認された場合には、ステップＳ６へ進み、サービスシステムサーバ１００に自己の車両のバッテリ電圧、バッテリ残存容量、フェール情報等の車両情報を送信する。次に、ステップＳ７へ進み、サービスシステムサーバ１００から送信された充電スケジュールを受信する。

その後、ステップＳ８において、ユーザの充電モードの選択が自動充電か否かを調べる。ユーザによる充電モードの選択は、例えば、自己の通信端末５０、或いは車両システム１０内の入力装置を使用して行われ、設定時間内にユーザが意図的に充電停止或いは充電操作のキャンセルを選択しない場合には、自動的に充電が行われる自動充電モードが選択されたものとして扱う。その結果、自動充電である場合には、ステップＳ８からステップＳ９へ進んでサービスシステムサーバ１００に自動充電の充電モード選択信号を送信し、処理を抜ける。

また、ステップＳ８において自動充電でない場合には、ステップＳ８からステップＳ１０へ進み、ユーザが充電停止或いは充電操作のキャンセルを選択したか否かを調べる。そして、ユーザが未だ充電モードを選択しておらず、設定時間が経過していない場合には、ステップＳ８へ戻り、充電停止或いはキャンセルが選択されている場合、ステップＳ１０からステップＳ１１へ進み、サービスシステムサーバ１００へ充電停止或いは充電キャンセル信号を送信し、処理を抜ける。

次に、サービスシステムサーバ１００側の処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。

サービスシステムサーバ１００側の処理は、充電ステーション６０の充電用駐車スペースに車両が進入したとき、システム待機状態から最初のステップＳ２１が実行され、このステップＳ２１で、車両が充電用駐車スペースの規定の位置に駐車されたか否かを調べる。そして、車両の駐車位置が規定位置でない場合には処理を抜け、車両が規定位置に駐車された場合、ステップＳ２２へ進んで車両システム１０から送信される登録キーを受信し、サーバ内に予め登録されている登録キーと照合して登録ユーザの車両か否かの認証を行う。

そして、ステップＳ２３で、登録キーの照合結果を、ユーザの通信端末５０（車両システム１０の表示装置や音声装置でも良い）及び充電ステーション６０に送信し、ステップＳ２４で、登録キーによる認証がＯＫか否かを調べる。登録キーが予め登録してある内容と一致せず、車両認証結果がＮＧの場合には、ステップＳ２４から処理を抜け、登録キーによる車両認証がＯＫの場合、ステップＳ２４からステップＳ２５へ進み、サービスシステムサーバ１００内に蓄積されている車両情報と受信した車両情報（バッテリ状態）とに基づいて、充電の可否、現在のバッテリ残存容量での推定走行可能距離、充電スケジュール等を演算する。

充電スケジュールは、例えば、車両システム１０から送信された現在のバッテリ１２の残存容量や電圧、サービスシステムサーバ１００に蓄積されているバッテリ１２の初期及び途中経過時の残存容量や電圧からバッテリ劣化状態を推定し、現在の残存容量や推定した劣化状態を考慮して決定される。すなわち、バッテリの劣化が少なく且つ充電効率の高い最適な充電電圧・充電電流・充電時間を設定し、これらの組合せを充電スケジュールとして決定する。

そして、ステップＳ２６で充電の可否を判断し、充電不可であれば、ステップＳ２６からステップＳ３４へ進んで充電不可であることをユーザに通知し、ステップＳ３５でシステム待機状態となる。ユーザへの充電不可の通知は、例えば、通信端末５０が携帯電話機である場合には、予め登録したユーザの電話番号を参照して充電不可を送信する。

また、充電可能であれば、ステップＳ２６からステップＳ２７へ進んで推定走行可能距離、バッテリ残存容量、充電スケジュールから演算される充電終了時間等をユーザに通知する。そして、ステップＳ２８で、ユーザからの充電開始指示があり、且つ充電開始指示までの経過時間が閾値未満であるか否かを調べる。その結果、充電開始指示がないまま閾値以上の時間が経過した場合には、ステップＳ２８から前述のステップＳ３４へ進んでユーザに時間切れである旨を通知し、ステップＳ３５でシステム待機状態となる。また、ユーザからの充電開始指示が閾値の時間内にあった場合には、ステップＳ２８からステップＳ２９へ進んで充電開始信号を充電ステーション６０に送信し、充電を開始させる。

その後、ステップＳ３０へ進み、車両システム１０でバッテリ１２の満充電を検出して送信された充電終了信号、或いはユーザからの充電停止指示の受信待ちとなり、充電終了或いは充電停止を受信したとき、ステップＳ３１へ進んで充電後の走行可能距離やバッテリ残存容量等の推定値を演算する。そして、ステップＳ３２でこれらの推定値をユーザへ通知し、ステップＳ３３で充電ステーション６０での充電を終了或いは停止させるための充電終了信号を充電ステーション６０へ送信し、処理を抜ける。

以上の車両システム１０及びサービスシステムサーバ１００側の処理に対応する充電ステーション６０側の処理は、図５のフローチャートに示される。この充電ステーション６０側の処理は、サービスシステムサーバ１００における車両認証結果を受けて起動し、最初のステップＳ４１で登録車両としての認証がＯＫか否かを調べる。

そして、登録ＮＧの場合には、車両に対する充電電力を出力することなくステップＳ４１から処理を抜け、登録ＯＫの場合、ステップＳ４１からステップＳ４２へ進んで、サービスシステムサーバ１００から充電開始信号を受信したか否かを調べる。その結果、充電開始信号を受信していない場合には、ステップＳ４２から処理を抜け、充電開始信号を受信した場合、ステップＳ４２からステップＳ４３へ進んで、充電装置６０ａから高周波の充電電力を出力し、充電用駐車スペースの充電カプラ１５ｂと車両側の充電カプラ１５ａとを介して、電磁誘導による非接触での車両のバッテリ１２に対する充電を開始する。

その後、ステップＳ４４へ進んでサービスシステムサーバ１００からの充電終了信号の受信待ちとなる。そして、サービスシステムサーバ１００から充電終了信号を受信したとき、ステップＳ４４からステップＳ４５へ進んで充電装置６０ａを停止させ、車両のバッテリ１２に対する充電を終了させる。

以上のように、本形態においては、電気自動車を充電用の駐車スペースに駐車するだけで自動的に充電を開始することができ、しかも、自己の車両から離れても、サービスシステムから送信される情報によって充電状態を把握することができる。これにより、充電操作の煩雑さを解消することができ、充電の忘れや充電の機会を逸することを防止し、常に快適な使用可能状態に維持することができる。

バッテリ充電システムの全体構成図車両システムの構成図車両システム側の処理を示すフローチャートサービスシステムサーバ側の処理を示すフローチャート充電ステーション側の処理を示すフローチャート

符号の説明

１０車両システム
１１電子制御装置
１１ａ通信モジュール（通信手段）
１２バッテリ
５０通信端末
６０充電ステーション（非接触充電電力供給システム）
１００サービスシステムサーバ
代理人弁理士伊藤進

Claims

電気自動車に搭載されるバッテリの充電情報を外部に送信可能な通信手段を備えた電気自動車のバッテリ充電システムであって、
予め登録された個々のユーザのバッテリ情報を一括して管理し、各車両から送信された現在のバッテリ情報と予め蓄積されたバッテリ情報とに基づいて充電スケジュールを設定するサービスシステムと、
上記サービスシステムと通信可能に接続され、上記サービスシステムからの指示により、上記バッテリを充電するための電力を上記車両と非接触で供給する非接触充電電力供給システムとを備えたことを特徴とする電気自動車のバッテリ充電システム。
上記サービスシステムに接続し、上記サービスシステムから自己の車両のバッテリ情報を取得可能な通信端末を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電気自動車のバッテリ充電システム。