JP2008278740A - 電池状態検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】車内の電力線と車外の電力線とを接続した電力線通信を実現し、これを用いて車載電池の検知データを車外装置に出力する電池状態検知システムを提供する。
【解決手段】電池２１の充電のために充電器２２の電力線５１が外部電源９０の電力線６１に接続されると、車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間で電力線通信が可能となり、それぞれに信号線７１、８１で接続された車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０との間で通信が可能となるよう構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載電池に係る検知データを車外からアクセスして電池の高度な管理を行う電池状態検知システムの技術分野に関し、特に車内電力線と車外電力線とを接続して電力線通信を行う電池状態検知システムの技術分野に関するものである。

従来のハイブリッド車は、走行状態に応じてガソリンエンジンと電気モーターを使い分けることで、燃料消費や排出ガスを大幅に低減している。電気モーター等に電力を供給している電池への充電は、ガソリンエンジンが駆動時にオルタネータで発電して行うようにしている。今後、自動車の低価格化や環境対策の面から、ガソリンエンジンで充電するシステムを取り外し、充電を家庭の１００ＶＡＣ電源や給電所等で行う車が想定されている。

今後の環境対策の主力となる電気自動車やハイブリッド車では、電池の健全性を常に維持しておくことが、走行安全上からもきわめて重要となる。また、安全面だけでなく、より快適な車両運行を提供するための電装品等が増えてきており、これらの電装品にも車載電池から電力を不足なく供給できるようにする必要がある。

車両に搭載される電装品として、ＥＴＣ車載装置やＭＤプレーヤ等を後付で装備することも日常的に行われており、これらの装置もやはり車載電池から電力供給を受けている。また、後付装置では、既存の装置との通信を必要とするものもあり、ＥＴＣ車載装置やＭＤプレーヤ等でも通信機能が必要となっている。

このような後付装置に対し、電力供給とともに通信手段も提供する技術として、近年、電力線通信の開発が進められている。例えば、特許文献１では、後付装置への電力供給方法として、シガーソケットに後付装置の電力線を接続し、この電力線を通信線としても利用することで、通信用ケーブルを不要として後付装置の取付作業を軽減する技術が開示されている。

上記のように、車載電池は安全走行や快適走行等の面から極めて重要な役割を果たしており、その健全性を維持することが特に需要である。電池の健全性を確認する手段として、電池の残容量や劣化度の監視を行う機能が従来から車両の電源マネジメントシステム等に具備されており、運転者に適宜情報提供している。
特開平７−９８３６７号公報

しかしながら、運転者に提供している車載電池の充電残容量や劣化度の監視に係る情報だけでは、電気自動車やハイブリッド車での車載電池の重要性の面からは十分でなく、自動車メーカーや整備工場等の専門家による電池異常の早期発見等も必要となってきている。しかし、現状では定期点検時等に専門家による点検が行われるのみで、十分な対策を採ることができないといった問題がある。

車載電池に係る検知データ等を専門家等が使用可能な車外の装置に提供するための通信手段がこれまで開発されていなかった。車両と車外装置との通信手段として、無線手段を用いたシステム（例えばＶＩＣＳ）が実用化されているが、利用できる場所が限定される等の問題があり、車載電池に係る検知データ等を容易に知ることはできなかった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、車内の電力線と車外の電力線とを接続した電力線通信を実現し、これを用いて車載電池の検知データを車外装置に出力する電池状態検知システムを提供することを目的とする。

この発明の電池状態検知システムの第１の態様は、電池と、外部電源から第１の電力線を介して受電して前記電池を充電する充電器と、前記電池及び前記充電器の監視及び制御を行う電源マネジメントシステムとを備えた電源システムを搭載した車両を、車両の外部から監視する電池状態検知システムであって、前記充電器の受電側から第２の電力線を介して前記外部電源を受電するとともに、前記第２の電力線を伝送路に用いて車外電力線通信を行う車内電力線通信装置と、前記車内電力線通信装置とは第１の信号線で接続され、前記電源マネジメントシステムとは第２の信号線で接続された車内データ処理装置と、前記車両の外部に設けられ、前記外部電源から第３の電力線を介して受電するとともに、前記第３の電力線を伝送路に用いて前記車外電力線通信を行う車外電力線通信装置と、前記車外電力線通信装置と第３の信号線で接続された車外データ処理装置と、を備え、前記充電器が前記第１の電力線で前記外部電源に接続されると、前記車内電力線通信装置と前記車外電力線通信装置との間で前記車外電力線通信が可能となることを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、電池と、外部電源から第１の電力線を介して受電して前記電池を充電する充電器と、前記電池及び前記充電器の監視及び制御を行う電源マネジメントシステムとを備えた電源システムを搭載した車両を、車両の外部から監視する電池状態検知システムであって、前記充電器の受電側から第２の電力線を介して前記外部電源を受電するとともに、前記第２の電力線を伝送路に用いて車外電力線通信を行う車内電力線通信装置と、前記車内電力線通信装置とは第４の信号線で接続され、前記充電器の送電側から第４の電力線を介して受電するとともに、前記第４の電力線を伝送路に用いて車内電力線通信を行う車内電力線通信親装置と、前記電池から第５の電力線を介して受電するとともに、前記第５の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う第１の車内電力線通信子装置と、前記電源マネジメントシステムとは第５の信号線で接続され、前記電池から第６の電力線を介して受電するとともに、前記第６の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う第２の車内電力線通信子装置と、前記第１の車内電力線通信子装置と第６の信号線で接続された車内データ処理装置と、前記車両の外部に設けられ、前記外部電源から第３の電力線を介して受電するとともに、前記第３の電力線を伝送路に用いて前記車外電力線通信を行う車外電力線通信装置と、前記車外電力線通信装置と第３の信号線で接続された車外データ処理装置と、を備え、前記車内電力線通信親装置と前記第１の車内電力線通信子装置と前記第２の車内電力線通信子装置との間で前記車内電力線通信を行うとともに、前記充電器が前記第１の電力線で前記外部電源に接続されると、前記車内電力線通信装置と前記車外電力線通信装置との間で前記車外電力線通信が可能となることを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、前記電池から別の電力線を介して受電するとともに、前記別の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う別の車内電力線通信子装置を１以上備え、前記別の車内電力線通信子装置には所定の制御回路が信号線で接続されていることを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されて前記車外電力線通信が可能となると、前記電池の充電残容量を前記車内データ処理装置に要求して入力し、所定の走行距離対放電容量の関係式をもとに前記充電残容量で走行可能な距離を推定することを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、前記外部データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されて前記車外電力線通信が可能となると、前記電池の充電残容量を前記車内データ処理装置に要求して入力し、所定の地図情報と渋滞情報とをもとに、指定された目的地に到達するまでに消費される放電容量を推定し、前記充電残容量が前記放電容量に不足するときは必要充電容量を算出し、所定の充電時間対充電容量の関係式をもとに前記充電器で必要充電容量を充電するのに必要な充電時間を推定することを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されて前記車外電力線通信が可能となると、前記電池の充電残容量を前記車内データ処理装置に要求して入力し、前記充電残容量が満充電でないときは前記車内データ処理装置に前記電池の充電を要求し、さらに前記車内データ処理装置が前記電源マネジメントシステムに前記電池の充電を要求して前記充電器を作動させることを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されてデータ通信可能となると、前記車両に設置され前記制御回路で制御されている防犯装置から所定の情報を、前記車内データ処理装置を介して入力して表示することを特徴とする。

この発明の電池状態検知システムの他の態様は、前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源から切断されてデータ通信が不可になると、前記充電器が切断されたことを表示することを特徴とする。

本発明によれば、電池の充電時に外部電源に接続される充電器の電力線を用いて、車内の電力線と車外の電力線とを接続して電力線通信を実現し、これを用いて車載電池の検知データを車外装置に出力する電池状態検知システムを提供することが可能となる。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における電池状態検知システムの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電池状態検知システムの構成を示すブロック図である。車両１０は、例えば、電気モーターを動力源とする電気自動車である。この車両１０には、電源システム２０として、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などの二次電池である電池２１、充電器２２、及びこれらを監視・制御している電源マネジメントシステム２３が備えられており、本実施形態の電池状態検知システム１００は、この電源システム２０のデータを車両外部から取得できるようにしている。

電池状態検知システム１００は、車両１０側に車内電力線通信装置１１０と車内データ処理装置１２０とを搭載しており、車両１０の外部から電源システム２０のデータを取得可能とするために、車外電力線通信装置１３０と車外データ処理装置１４０とを車外に設けている。図１では、各装置間を結ぶ２重線が電力線を示しており、１本線は信号線を示している。

電池状態検知システム１００は、車両１０が停車中に充電器２２を外部電源９０に接続して電池２１を充電している間に、充電器２２と外部電源９０とを接続している電力線５１（第１の電力線）を用いて、車外と車内との電力線通信が行えるようにしている。すなわち、電池状態検知システム１００は、充電器２２が外部電源９０に接続されたとき、充電器２２の電力線５１と車外の電力線６１とを用いて電力線通信を行えるようにしており、車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０との間で電力線通信が行えるようにしている。

車内の電力線には直流の電力が供給されており、他方、外部電源９０として１００ＶＡＣ電源を用いた場合には、電力線には５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電力が供給されている。これに対し、電力線通信には数ＭＨｚから数十ＭＨｚ（例えば、４ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）の高周波の信号が用いられる。本実施形態の電池状態検知システム１００は、このような高周波の信号を充電器２２の電力線５１、５５を経由して適切に伝送されるように構成されている。

充電器２２は、外部電源９０と接続するための電力線５１を有しており、端部にプラグ５１ａが接続されている。また、電池２１とは電力線５２で接続されており、外部電源９０から供給された電力を電池２１に供給している。また、電源マネジメントシステム２３に対しては、電力線５３を用いて電池２１から電力供給している。同様に、電池状態検知システム１００を構成する車内データ処理装置１２０に対しても、電力線５４を用いて電池２１から電力供給している。

一方、車内電力線通信装置１１０に対しては、電力線５１から直接受電させるようにしている。充電器２２は、外部電源９０から供給される１００ＶＡＣ電源を例えばＤＣ１２Ｖに変換して電池２１に供給するために、整流回路や変圧器等を用いている。そのため、電力線５１を経由して伝送されてくる高周波の通信信号を、充電器２２を経由して電力線５２に伝送させることはできない。

そこで、本実施形態の電池状態検知システム１００では、車内電力線通信装置１１０が電力線５１から直接受電できるようにしており、電力線５１に直接接続された電力線５５（第２の電力線）を用いて受電している。車内電力線通信装置１１０は、電力線５１、５５を経由して外部電源９０側から送られてくる通信信号を取り出し、これを信号線７１（第１の信号線）を経由して車内データ処理装置１２０に送出している。また、車内データ処理装置１２０から信号線７１を経由して入力した通信信号を、電力線５５に送出している。

外部電源９０側では、分電盤９１に接続された電力線６１に複数のコンセントが接続されており、そのうちコンセント６１ａには充電器２２に接続された電力線５１のプラグ５１ａが挿入されている。また、コンセント６１ｂには車外電力線通信装置１３０に給電する電力線６２のプラグ６２ａが挿入され、コンセント６１ｃには車外データ処理装置１４０に給電する電力線６３のプラグ６３ａが挿入されている。

車外電力線通信装置１３０は、電力線６１、６２（第３の電力線）を経由して車両１０側から送られてくる通信信号を取り出し、これを信号線８１（第３の信号線）を経由して車外データ処理装置１４０に出力している。また、車外データ処理装置１４０から信号線８１を経由して入力した通信信号を、電力線６２に送出している。

上記のように構成された本実施形態の電池状態検知システム１００では、プラグ５１ａをコンセント６１ａに挿入することで電力線５１が外部電源９０の電力線６１と接続され、車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間が、電力線５５、５１、６１、６２で接続され、この電力線を信号線に用いることで、車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間で電力線通信が可能となる。

また、車内データ処理装置１２０は、信号線７１で車内電力線通信装置１１０と接続されており、同様に、車外データ処理装置１４０は、信号線８１で車外電力線通信装置１３０と接続されている。これにより、車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０とが、車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間の電力線通信を用いて相互に通信可能となっている。

車内データ処理装置１２０は、電源マネジメントシステム２３とも信号線７２（第２の信号線）で接続されており、電源マネジメントシステム２３から電池２１の充電残容量や劣化度等の検知データを入力することが可能となっている。したがって、車外データ処理装置１４０から電池２１の検知データを要求する要求信号が入力されると、この要求信号が電力線通信を経由して車内データ処理装置１２０に送信される。車内データ処理装置１２０では、要求信号で指定された検知データが電源マネジメントシステム２３から入力され、このデータを再び電力線通信を経由して車外データ処理装置１４０に送信する。

上記説明の通り、本実施形態の電池状態検知システム１００では、電池２１の充電のために充電器２２の電力線５１が外部電源９０の電力線６１に接続されると、車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間で電力線通信が可能となり、それぞれに信号線７１、８１で接続された車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０との間で通信が可能となるよう構成されている。これにより、電池２１の検知データを車外データ処理装置１４０に提供することが可能となり、例えば自動車メーカーや整備工場等の専門家に情報提供することで、電池２１のより高度な管理を車外で行うことが可能となる。

本発明の第２の実施の形態に係る電池状態検知システムの構成を、図２に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の電池状態検知システム２００では、外部電源９０の電力線６１、６２と、充電器２２の入力側に接続された電力線５１、５５とを用いて行う電力線通信（以下では車外電力線通信という）に加えて、車両内部に配索されている電力線を用いて、車両内でも電力線通信（以下では車内電力線通信という）を行えるように構成したものである。

本実施形態では、充電器２２の入力側の電力線５１、５５を経由して車外から車内電力線通信装置１１０に送受信される通信信号を、充電器２２の送出側の電力線５２を用いて伝送させるようにすることで、車両内の電力線を用いた車内電力線通信を行わせるようにしている。電力線５２上に通信信号を伝送させるために、電力線５２に直接接続された電力線２５１（第４の電力線）を設け、これに車内電力線通信親装置２１０を接続している。

車内電力線通信親装置２１０は、車内電力線通信装置１１０と信号線２７１（第４の信号線）で接続されており、車内電力線通信装置１１０から信号線２７１を経由して入力された通信信号を、電力線２５１に送出させている。また、電力線２５１を用いて伝送される通信信号が入力され、これを信号線２７１を経由して車内電力線通信装置１１０に送出している。車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間は、第１の実施形態と同様の車外電力線通信を行っている。

車内電力線通信親装置２１０を設けて車内の電力線を用いた車内電力線通信を可能としたことにより、車内の電力線に接続された各種装置は車内電力線通信子装置を用いることで、車内電力線通信を行うことが可能となる。このように複数の車載装置で車内電力線通信を可能とするために、車内電力線通信親装置２１０にはＧ/Ｗ(ゲートウェイ)の機能を持たせており、車内電力線通信を行う各車載装置との通信を制御している。

本実施形態では、車内データ処理装置１２０は車内電力線通信装置１１０と信号線７１で接続されておらず、車内電力線通信を行うために車内電力線通信子装置２２０（第１の車内電力線通信子装置）が設けられている。車内電力線通信子装置２２０は、電力線５２に接続された電力線２５２（第５の電力線）で電力供給が行われるとともに、これを経由して車内電力線通信親装置２１０から送られてくる通信信号を取り出し、これを信号線２７２（第６の信号線）を経由して車内データ処理装置１２０に送出している。また、車内データ処理装置１２０から信号線２７２を経由して入力された通信信号を、電力線２５２に送出している。

このように構成された本実施形態では、車内電力線通信親装置２１０と車内電力線通信子装置２２０との間の車内電力線通信、及び車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間の車外電力線通信を利用することで、第１の実施形態と同様に、車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０との間で通信を行うことが可能となっている。

また本実施形態では、車内電力線通信を実現していることから、電源マネジメントシステム２３と車内データ処理装置１２０との間の通信にも車内電力線通信を用いて行うようにしている。すなわち、電源マネジメントシステム２３で車内電力線通信を行わせるために車内電力線通信子装置２３０（第２の電力線通信子装置）が設けられており、電力線２５３（第６の電力線）で給電され、電源マネジメントシステム２３とは信号線２７３（第５の信号線）で接続されている。これにより、電源マネジメントシステム２３は、車内電力線通信が可能な車内の他の装置との通信が可能となり、車内データ処理装置１２０との間でも通信を行うことが可能となっている。

さらに本実施形態では、電源マネジメントシステム２３及び車内データ処理装置１２０に限らず他の装置（例えば制御装置２４０）でも、車内電力線通信子装置（たとえば２５０）を設けることで、車内電力線通信に接続された別の装置と通信を行うことが可能となる。この場合、車内電力線通信子装置（たとえば２５０）に電力供給している電力線（例えば２５４）が電力線５２に接続されている必要がある。

上記のように構成された本実施形態の電池状態検知システム２００では、電池２１の充電のために充電器２２の電力線５１が外部電源９０の電力線６１に接続されると、車内電力線通信装置１１０と車外電力線通信装置１３０との間で車外電力線通信が可能となり、この車外電力線通信と上記の車内電力線通信とを用いることで、車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０との間で通信が可能となる。

これに加えて、本実施形態では、車内電力線通信が可能となっていることから、車内データ処理装置１２０は、電源マネジメントシステム２３に限らず他の車載装置（例えば制御装置２４０）からもデータを取得することが可能となる。これにより、電池２１の検知データ等を車外データ処理装置１４０に提供することが可能となり、電池２１のより高度な管理を車外で行うことが可能となる。また、車外データ処理装置１４０からは、電源マネジメントシステム２３の検知データに限らず、他の装置のデータを取得することも可能となる。

本発明の第３の実施の形態に係る電池状態検知システムの構成を、図４に示すブロック図を用いて説明する。本実施形態の電池状態検知システム４００では、充電器４２２が車外の外部電源４９０側に設けられており、車両１０には充電器を搭載しない構成としている。電気自動車やハイブリッド車では電池２１への充電を外部電源より行うことが想定され、本実施形態でも外部電源４９０側に備えられた充電器４２２を用いて電池２１を充電する構成にしている。このように、充電器を車両に搭載しない構成とすることで、車両の軽量化、低価格化を図ることが可能となる。

図４に示す電池状態検知システム４００では、充電器４２２の入力側（受電側）に電力線５１が接続されており、電力線５１はプラグ５１ａをコンセント６１ａに挿入することで電力線６１に接続される。充電器４２２の出力側（送電側）には、電力線４５２（第７の電力線）が接続されており、電力線４５２は電池２１を充電するときに電力線５２に接続される。

本実施形態では、外部電源４９０の電力線を用いて行われる車外電力線通信と、車両１０内部の電力線を用いて行われる車内電力線通信とを接続するために、車外電力線通信接続装置４１０と車内電力線通信接続装置４１１が車外に設けられている。車外電力線通信接続装置４１０は、電力線５５（第２の電力線）を介して外部電源４９０の電力線６１に接続され、車内電力線通信接続装置４１１は、電力線４５１（第４の電力線）を介して電力線４５２に接続されている。さらに、車外電力線通信接続装置４１０と車内電力線通信接続装置４１１との間が信号線４７１（第４の信号線）で接続されている。

本実施形態の車外電力線通信では、第１および第２の実施形態と同様に、車外電力線通信装置１３０が電力線６２を介して電力線６１に接続され、車外データ処理装置１４０が信号線８１（第３の信号線）を介して車外電力線通信装置１３０に接続されている。これにより、車外データ処理装置１４０は、信号線８１、車外電力線通信装置１３０、電力線６２を介して電力線６１に接続されており、電力線６１に接続された別の装置と車外電力線通信を行うことが可能となっている。

同様に本実施形態の車内電力線通信においても、第２の実施形態と同様に、車内電力線通信子装置２２０が電力線２５２を介して電力線５２に接続され、車内データ処理装置１２０が信号線２７２（第６の信号線）を介して車内電力線通信子装置２２０に接続されている。これにより、車内データ処理装置１２０は、信号線２７２、車内電力線通信子装置２２０、電力線２５２を介して電力線５２に接続されており、電力線５２に接続された別の装置と車内電力線通信を行うことが可能となっている。

また、別の車内電力線通信子装置２３０が電力線２５３（第６の電力線）を介して電力線５２に接続され、電源マネジメントシステム２３が信号線２７３（第５の信号線）を介して車内電力線通信子装置２３０に接続されている。これにより、電源マネジメントシステム２３は、信号線２７３、車内電力線通信子装置２３０、電力線２５３を介して電力線５２に接続されており、電力線５２に接続された別の装置、たとえば車内データ処理装置１２０と車内電力線通信を行うことが可能となっている。

さらに本実施形態でも、例えば制御装置２４０等の別の装置に対し、電力線５２に接続された車内電力線通信子装置（たとえば２５０）を設けてこれと信号線（たとえば２７４）で接続することで、車内電力線通信を行うことが可能となる。

上記のように構成された車内電力線通信子装置と車外電力線通信装置は、電池２１の充電時に通信可能に接続される。すなわち、充電器４２２の出力側に接続された電力線４５２と車両１０の電力線５２とがたとえば接続部４０１で接続されると、電力線４５１、４５２を介して車内電力線通信接続装置４１１が電力線５２に接続されて車内電力線通信可能となる。さらに、車内電力線通信接続装置４１１は、信号線４７１を介して車外電力線通信接続装置４１０と接続されており、車外電力線通信接続装置４１０が電力線５５を介して電力線６１に接続されて車外電力線通信可能となっていることから、車内電力線通信と車外電力線通信とが相互に通信可能に接続される。

本実施形態でも３つの車内電力線通信子装置２２０、２３０、２５０が接続されている。電力線５２に複数の車内電力線通信子装置が接続され、それぞれに別々の車載装置が信号線で接続されている場合には、それぞれの車載装置が車内電力線通信可能となるために、車内電力線通信子装置２２０、２３０、２５０のいずれかにＧ/Ｗ(ゲートウェイ)の機能を持たせる必要がある。このＧ/Ｗ機能によって車内電力線通信を行うための制御を行う。Ｇ/Ｗ機能を車内電力線通信接続装置４１１に持たせることも可能であるが、その場合には、電力線５２と４５２とが接続されているときだけ車内電力線通信が可能となる。

このように構成された本実施形態の電池状態検知システム４００では、車内電力線通信接続装置４１１と車内電力線通信子装置２２０との間の車内電力線通信、及び車外電力線通信接続装置４１０と車外電力線通信装置１３０との間の車外電力線通信を利用することにより、第１および第２の実施形態と同様に、車内データ処理装置１２０と車外データ処理装置１４０との間で通信を行うことが可能となっている。

上記実施形態の電池状態検知システム１００又は２００において、車外に設けられた車外データ処理装置１４０から行う電池２１の状態検知の実施形態を、図３を用いて以下に説明する。以下で説明する状態検知は、充電器２２の電力線５１が外部電源９０の電力線６１に接続されたときに実現可能となるものである。

車外データ処理装置１４０は、車内データ処理装置１２０に対し電池２１の検知データを要求して入力される検知データ入力手段３１０を備えており、検知データ入力手段３１０が実行されると、電力線通信を用いて車内データ処理装置１２０に対し所定の検知データの要求を行う。車内データ処理装置１２０は、車外データ処理装置１４０から要求された検知データを電源マネジメントシステム２３に出力し、電源マネジメントシステム２３から電池２１の所定の検知データが入力される。

電源マネジメントシステム２３は、電圧センサや電流センサ、温度センサ等のセンサを用いて電池２１の電圧や電流、インピーダンス等の測定値を取得しており、さらにこれらの測定値を用いて電池２１の充電残容量や劣化度の評価も行っている。車内データ処理装置１２０からの検知データの要求に対し、電池２１の電圧、電流、充電残容量、及び劣化度等の検知データを車内データ処理装置１２０に出力する。あるいは、車内データ処理装置１２０から個別の検知データを要求されると、電源マネジメントシステム２３は要求された検知データのみを出力する。

電源マネジメントシステム２３から車内データ処理装置１２０に検知データが出力されると、車内データ処理装置１２０は入力された検知データを再び電力線通信を用いて車外データ処理装置１４０に出力する。車外データ処理装置１４０には、車内データ処理装置１２０から入力した検知データを用いて、以下の処理を行う手段が設けられている。

車外データ処理装置１４０には、表示部３００と電池２１の状態表示手段３２０とが設けられており、状態表示手段３２０を実行させることで表示部３００に電池２１の検知データを表示させることが可能となっている。状態表示手段３２０は、実行要求があると、検知データ入力手段３１０を用いて電池２１の検知データを取得し、これを表示部３００に表示させている。

状態表示手段３２０で電池２１の履歴データを表示させるようにすることも可能である。検知データ入力手段３１０を用いてそれまでに入力した電池２１の検知データを記憶部３０１に保存しておき、実行要求があるとこの保存していた検知データを時系列的に表示部３００に表示させることができる。あるいは、車内データ処理装置１２０に一定期間の電池２１の検知データを保存する履歴保存手段を設け、電力線通信が可能となったとき、あるいは状態表示手段３２０からの要求に従って、履歴保存手段で保存していた履歴データを車外データ処理装置１４０に送信するようにし、状態表示手段３２０がこれを記憶部３０１に保存させるとともに、表示部３００に表示するようにしてもよい。

車外データ処理装置１４０の別の処理手段として、車内データ処理装置１２０から検知データ入力手段３１０を用いて入力した電池２１の充電残容量をもとに、走行可能な距離を推定する走行距離推定手段３３０を設けている。走行距離対放電容量の関係式を事前に記憶部３０１に記憶させておき、走行距離推定手段３３０は、この走行距離対放電容量の関係式と入力した充電残容量とから走行距離を算出する。算出された走行距離は、電池２１の充電残容量で走行可能な距離として表示部３００に表示させるようにしている。

車外データ処理装置１４０のさらに別の処理手段として、所定の距離の走行が可能となるための充電時間を推定する充電時間推定手段３４０を設けている。充電時間を推定するためにまず、上記の走行距離対放電容量の関係式を用いて所定の走行距離に対し必要となる充電残容量を推定し、推定した充電残容量から現在の充電残容量である検知データの充電残容量を減算することで、必要な充電容量を推定する。さらに、記憶部３０１に事前に記憶させておいた充電時間対充電容量の関係式を用いて、推定した必要充電容量から充電時間を推定して表示部３００に表示する。
また、充電容量が不足の場合は、電源マネジメントシステム２３で電池状態を監視しながら、必要な量を自動的に充電する。

上記の充電時間推定手段３４０において、走行距離を指定する代わりに目的地と現在地とを指定し、これから地図情報を用いて走行路を判定し、さらに走行距離を推定する走行路判定手段３４１を追加することで、充電時間推定手段３４０を利用しやすくすることができる。走行路判定手段３４１には、カーナビゲーションシステムの機能を用いることができ、さらにＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能を追加することで、現在値を自動的に指定するようにすることも可能である。

充電時間推定手段３４０では、さらに渋滞情報も用いて充電時間をより高精度に推定させるようにすることも可能である。渋滞情報から渋滞で余分にかかる時間を入力し、記憶部３０１に事前に記憶させておいた低速走行時間対放電容量の関係式を用いて、渋滞で余分にかかる時間の間に放電する放電容量を推定する。この放電容量を、上記の走行距離から推定した放電容量に加算して必要充電容量を求める。求めた必要充電容量と記憶部３０１に記憶させている充電時間対充電容量の関係式から充電時間を推定して表示部３００に表示させる。

車外データ処理装置１４０のさらに別の処理手段として、電池２１の充電忘れを防止するために、充電器２２の電力線５１が外部電源９０の電力線６１に接続されたとき、電池２１の充電残容量を確認して充電器２２を起動させる充電要求手段３５０を設けている。充電器２２は、電源マネジメントシステム２３によって制御されており、充電要求手段３５０は電源マネジメントシステム２３に対し、充電要求を行う構成としている。

充電要求手段３５０は、車内データ処理装置１２０から入力した電池２１の充電残容量が満充電か否かを判定し、満充電でないときは車内データ処理装置１２０に充電要求を出力し、車内データ処理装置１２０がさらに電源マネジメントシステム２３に対し充電要求を出力する。これにより、電源マネジメントシステム２３が充電器２２を制御して電池２１の充電を行わせる。

充電要求手段３５０はまた、充電中の電池２１の状態を表示部３００に表示させるようにすることも可能である。一例として、充電中の充電率や充電残容量等を表示部３００に表示させるのがよい。さらに、記憶部３０１に記憶させている充電時間対充電容量の関係式を用いて、満充電までに要する時間を推定して表示部３００に表示させるようにすることも可能である。

車外データ処理装置１４０のさらに別の処理手段として、車両１０に搭載されている防犯装置のデータを車外データ処理装置１４０に取込み、これを表示部３００に表示させる防犯情報表示手段３６０を設けている。図１に示した電池状態検知システム１００の場合には、車両１０に搭載されている防犯装置のデータを、所定の信号線を用いて車内データ処理装置１２０に入力させるようにする。また、図２に示した電池状態検知システム２００の場合には、車内電力線通信子装置を追加して防犯装置のデータを車内電力線通信で送信できるように構成し、追加した車内電力線通信子装置から車内電力線通信を用いて車内データ処理装置１２０に防犯装置のデータを出力させるようにする。これにより、車両１０から離れた場所でも防犯装置の情報を確認することができ、盗難等の早期発見に有効となる。

また、防犯情報表示手段３６０は、所定の処理なしに電力線５１と電力線６１との接続が解除されたときには、盗難の可能性があると判断して表示部３００に警報等を表示させるようにすることも可能である。

車外データ処理装置１４０のさらに別の処理手段として、電源マネジメントシステム２３において監視・制御等の処理を行っているファームウェアを更新する手段を設けることができる。図３に示した電池２１の状態検知を行う各手段に、さらにファームウェア更新手段を追加した車外データ処理装置１４０の一実施例を図５に示す。

電源マネジメントシステム２３には、ファームウェアとして電池２１や電源系統の動作状態を監視・制御するためのアルゴリズムを処理する各種プログラムが装荷されている。特に、電池２１の充電率や劣化度等をより高精度に判定するために新たなアルゴリズムの開発等が行われており、新たに開発されたアルゴリズムを利用できるようにするためには、ファームウェアの更新が必要となる。ファームウェアを更新するために、従来は車両を一定期間カーディーラ等に預け、そこでプログラムの入れ替え等を行っていた。

本発明の第１〜３の実施形態の電池状態検知システム１００，２００，４００のいずれにおいても、車外に設けられた車外データ処理装置１４０が、車外電力線通信および車内電力線通信を用いて電源マネジメントシステム２３にアクセス可能に構成されている。そこで、車外データ処理装置１４０にファームウェア更新手段５１０を設け、ファームウェア更新手段５１０から車内データ処理装置１２０にファームウェア更新用の情報を出力し、車内データ処理装置１２０が、ファームウェア更新用の情報に基づき電源マネジメントシステム２３のファームウェアを更新するように構成することができる。

ファームウェア更新手段５１０は、車外電力線通信および所定のネットワークを介してカーメーカやカーディーラ等から常に最新のファームウェアを取得できるようにし、車両１０が充電のために外部電源に接続されたとき、ファームウェア更新手段５１０が最新のファームウェアを電源マネジメントシステム２３に送信して更新するように構成することができる。

あるいは、車両１０が充電のために外部電源に接続されると、ファームウェア更新手段５１０は、車内データ処理装置１２０に対し電源マネジメントシステム２３のファームウェア更新情報を要求するように構成する。車内データ処理装置１２０は、内部に保存する電源マネジメントシステム２３のファームウェア更新情報、または電源マネジメントシステム２３から入力したファームウェア更新情報をファームウェア更新手段５１０に送信する。

そして、ファームウェア更新手段５１０において、電源マネジメントシステム２３で使用中のファームウェアが最新のものか否かを判定する。その結果、最新のファームウェアを使用していないと判定した場合には、ファームウェア更新手段５１０が最新のファームウェアを車内データ処理装置１２０に送信し、車内データ処理装置１２０が電源マネジメントシステム２３のファームウェア更新を行うように構成することができる。

上記のように、車外データ処理装置１４０と電源マネジメントシステム２３との間の電力線通信を用いることで、電源マネジメントシステム２３のファームウェアを常に最新のものに更新することができ、電池２１の監視等を高精度に行うことが可能となる。

本発明の第１〜３の実施形態の電池状態検知システム１００，２００，４００の別の実施例を、図６を用いて以下に説明する。同図では、第１の実施形態の電池状態検知システム１００を用いた実施例を示している。上記実施形態の電池状態検知システム１００、２００，４００のいずれにおいても、車内電力線通信と車外電力線通信を用いて電池２１または電源マネジメントシステム２３のより高度な管理を行うことが可能となっている。図６に示す実施例では、車外データ処理装置１４０に識別番号管理手段５２０を設け、これと外部のシステムとを接続することで、電源マネジメントシステム２３の高度な管理を行わせている。

図６の実施例では、電源マネジメントシステム２３を識別するための情報として、電源マネジメントシステム２３が固有の識別番号を保存している。また、車外データ処理装置１４０に設けられた識別番号管理手段５２０が、外部の充電課金システム６００に接続されている。ここでは、充電課金システム６００が電力線６１に接続されて、車外データ処理装置１４０と車外電力線通信が行えるものとしている。これに限らず、車外データ処理装置１４０と充電課金システム６００との間を別の手段で接続してもよい。

図６において、識別番号管理手段５２０は、車外電力線通信および社内電力線通信を用いて電源マネジメントシステム２３から識別番号を入力することができる。また、識別番号管理手段５２０は、入力した識別番号を充電課金システム６００に提供することができる。これにより、充電課金システム６００は、電源マネジメントシステム２３の識別番号をもとに充電料金の管理等を行うことが可能となる。

ハイブリッド車や電気自動車等の普及に伴って、自宅外でも充電可能な設備が整備されていくものと予想されており、電池２１の充電を自宅の１００ＶＡＣ電源だけでなく、自宅外の給電所等で充電する機会が増えると考えられる。その場合、充電料金の支払いを所定の課金システムで自動的に行われるようにするのが望まれる。上記のような構成の電池状態検知システム１００、２００，４００のいずれかを用いることで、課金システム６００が車両ごと（電源マネジメントシステムごと）の充電料金を管理することが可能となる。とくに、電源マネジメントシステム２３の識別番号で管理する場合には、電池交換を行っても継続して管理することができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る電池状態検知システムの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における電池状態検知システムの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る電池状態検知システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電池状態検知システムの構成を示すブロック図である。 車外データ処理装置が有する処理手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る電池状態検知システムの構成を示すブロック図である。 図３に示した電池の状態検知を行う各手段に、さらにファームウェア更新手段を追加した車外データ処理装置の一実施例を示す図である。 本発明の第１〜３の実施形態の電池状態検知システムの別の実施例を示す図である。

符号の説明

１０ 車両
２０ 電源システム
２１ 電池
２２ 充電器
２３ 電源マネジメントシステム
９０ 外部電源
１００、２００ バッテリ電源システム
１１０ 車内電力線通信装置
１２０ 車内データ処理装置
１３０ 車外電力線通信装置
１４０ 車外データ処理装置
２１０ 車内電力線通信親装置
２２０、２５０ 車内電力線通信子装置
２３０ 車内電力線通信子装置
２４０ 制御装置
３００ 表示部
３０１ 記憶部
３１０ 検知データ入力手段
３２０ 状態表示手段
３３０ 走行距離推定手段
３４０ 充電時間推定手段
３４１ 走行路判定手段
３５０ 充電要求手段
３６０ 防犯情報表示手段

Claims (12)

1. 電池と、外部電源から第１の電力線を介して受電して前記電池を充電する充電器と、前記電池及び前記充電器の監視及び制御を行う電源マネジメントシステムとを備えた電源システムを搭載した車両を、車両の外部から監視する電池状態検知システムであって、
   前記充電器の受電側から第２の電力線を介して前記外部電源を受電するとともに、前記第２の電力線を伝送路に用いて車外電力線通信を行う車内電力線通信装置と、
   前記車内電力線通信装置とは第１の信号線で接続され、前記電源マネジメントシステムとは第２の信号線で接続された車内データ処理装置と、
   前記車両の外部に設けられ、前記外部電源から第３の電力線を介して受電するとともに、前記第３の電力線を伝送路に用いて前記車外電力線通信を行う車外電力線通信装置と、
   前記車外電力線通信装置と第３の信号線で接続された車外データ処理装置と、を備え、
   前記充電器が前記第１の電力線で前記外部電源に接続されると、前記車内電力線通信装置と前記車外電力線通信装置との間で前記車外電力線通信が可能となる
   ことを特徴とする電池状態検知システム。
2. 電池と、外部電源から第１の電力線を介して受電して前記電池を充電する充電器と、前記電池及び前記充電器の監視及び制御を行う電源マネジメントシステムとを備えた電源システムを搭載した車両を、車両の外部から監視する電池状態検知システムであって、
   前記充電器の受電側から第２の電力線を介して前記外部電源を受電するとともに、前記第２の電力線を伝送路に用いて車外電力線通信を行う車内電力線通信装置と、
   前記車内電力線通信装置とは第４の信号線で接続され、前記充電器の送電側から第４の電力線を介して受電するとともに、前記第４の電力線を伝送路に用いて車内電力線通信を行う車内電力線通信親装置と、
   前記電池から第５の電力線を介して受電するとともに、前記第５の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う第１の車内電力線通信子装置と、
   前記電源マネジメントシステムとは第５の信号線で接続され、前記電池から第６の電力線を介して受電するとともに、前記第６の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う第２の車内電力線通信子装置と、
   前記第１の車内電力線通信子装置と第６の信号線で接続された車内データ処理装置と、
   前記車両の外部に設けられ、前記外部電源から第３の電力線を介して受電するとともに、前記第３の電力線を伝送路に用いて前記車外電力線通信を行う車外電力線通信装置と、
   前記車外電力線通信装置と第３の信号線で接続された車外データ処理装置と、を備え、
   前記車内電力線通信親装置と前記第１の車内電力線通信子装置と前記第２の車内電力線通信子装置との間で前記車内電力線通信を行うとともに、
   前記充電器が前記第１の電力線で前記外部電源に接続されると、前記車内電力線通信装置と前記車外電力線通信装置との間で前記車外電力線通信が可能となる
   ことを特徴とする電池状態検知システム。
3. 前記電池から別の電力線を介して受電するとともに、前記別の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う別の車内電力線通信子装置を１以上備え、前記別の車内電力線通信子装置には所定の制御回路が信号線で接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池状態検知システム。
4. 前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されて前記車外電力線通信が可能となると、前記電池の充電残容量を前記車内データ処理装置に要求して入力し、所定の走行距離対放電容量の関係式をもとに前記充電残容量で走行可能な距離を推定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池状態検知システム。
5. 前記外部データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されて前記車外電力線通信が可能となると、前記電池の充電残容量を前記車内データ処理装置に要求して入力し、所定の地図情報と渋滞情報とをもとに、指定された目的地に到達するまでに消費される放電容量を推定し、
   前記充電残容量が前記放電容量に不足するときは必要充電容量を算出し、所定の充電時間対充電容量の関係式をもとに前記充電器で必要充電容量を充電するのに必要な充電時間を推定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池状態検知システム。
6. 前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されて前記車外電力線通信が可能となると、前記電池の充電残容量を前記車内データ処理装置に要求して入力し、前記充電残容量が満充電でないときは前記車内データ処理装置に前記電池の充電を要求し、さらに前記車内データ処理装置が前記電源マネジメントシステムに前記電池の充電を要求して前記充電器を作動させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池状態検知システム。
7. 前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されてデータ通信可能となると、前記車両に設置され前記制御回路で制御されている防犯装置から所定の情報を、前記車内データ処理装置を介して入力して表示する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池状態検知システム。
8. 前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源から切断されてデータ通信が不可になると、前記充電器が切断されたことを表示する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池状態検知システム。
9. 前記車外データ処理装置は、前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されてデータ通信可能になると、前記車内データ処理装置に前記電源マネジメントシステムの更新用情報を出力し、前記車内データ処理装置が前記更新用情報に基づいて前記電源マネジメントシステムのプログラムまたはデータを更新する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池状態検知システム。
10. 前記電源マネジメントシステムは固有の識別番号を保存しており、
    前記充電器が前記外部電源と前記第１の電力線で接続されてデータ通信可能になると、前記車内データ処理装置が前記電源マネジメントシステムから前記識別番号を読み込んで前記車外データ処理装置に出力する
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池状態検知システム。
11. 電池と、前記電池の監視及び制御を行う電源マネジメントシステムとを備えた電源システムを搭載した車両を、車両の外部から監視する電池状態検知システムであって、
    第２の電力線を介して外部電源を受電するとともに、前記第２の電力線を伝送路に用いて車外電力線通信を行う車外電力線通信接続装置と、
    前記車外電力線通信接続装置と第４の信号線で接続され、前記外部電源に接続された充電器の送電側から第４の電力線を介して受電する車内電力線通信接続装置と、
    前記外部電源から第３の電力線を介して受電するとともに、前記第３の電力線を伝送路に用いて前記車外電力線通信を行う車外電力線通信装置と、
    前記車外電力線通信装置と第３の信号線で接続された車外データ処理装置と、
    を前記車両の外部に備え、
    前記電池から第５の電力線を介して受電するとともに、前記第５の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う第１の車内電力線通信子装置と、
    前記第１の車内電力線通信子装置と第６の信号線で接続された車内データ処理装置と、
    前記電源マネジメントシステムとは第５の信号線で接続され、前記電池から第６の電力線を介して受電するとともに、前記第６の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う第２の車内電力線通信子装置と、
    を前記車両の内部に備え、
    前記電池が第７の電力線で前記充電器の送電側に接続されると、前記第７の電力線、前記第４の電力線、前記車内電力線通信接続装置、前記第４の信号線、および前記車外電力線通信接続装置を介して前記車内電力線通信子装置と前記車外電力線通信装置とが通信可能に接続される
    ことを特徴とする電池状態検知システム。
12. 前記電池から別の電力線を介して受電するとともに、前記別の電力線を伝送路に用いて前記車内電力線通信を行う別の車内電力線通信子装置を１以上備え、前記別の車内電力線通信子装置には所定の制御回路が別の信号線で接続されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の電池状態検知システム。

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