JP2016512016A - バッテリー保守システム - Google Patents

Abstract

バッテリー駆動車両と、車両のバッテリーからのエネルギー消費データを監視して充電器に対する充電指示を発生するバッテリー充電器と、を含む車両バッテリー保守システム。中央データユニット（ＣＤＵ）は、車両の電気負荷が過大なエネルギーを消費しているかどうかを判定し、車両コントローラにエネルギー消費を制限させる指示を発生することができる。ＣＤＵは、バッテリーが充電指示に従って充電されなかった場合は、オフサイト中央コンピュータに通知することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリー駆動車両のためのバッテリー保守システムに関する。

バッテリー駆動車両は、業務でしばしば使用される。一般的な産業車両には、（リフト又はパレット運搬車両のような）材料取扱い車両、（洗浄車両又は掃除車両のような）清掃車両、及び（ゴルフカートのような）レクレーション車両までも含む。複数のバッテリー駆動車両が集団で使用されることもときどきあり、その場合、多数の車両が、単一の仕事によって保守される。また、単一集団内の車両が、異なる再充電可能なバッテリー技術（例えば、鉛酸バッテリー、リチウムイオンバッテリー、密閉型バッテリー、浸水型バッテリー、ディープサイクルバッテリー等）を有することもときどきある。

異なるバッテリー技術は、異なる充電方法又は充電アルゴリズムを使用する。バッテリー充電器としては、特定のタイプのバッテリーを充電するように設計されている充電器が提供される。そのため、１つの集団内の異なる車両を充電するために、数台の異なるバッテリー充電器が必要なこともしばしばある。これは面倒であり、オペレータのミスにも繋がり得る。例えば、典型的には、オペレータは仕事を遂行するためにバッテリー駆動車両を使用し、その後、車両のバッテリーを、指定されたバッテリー充電器に接続する。しかし、オペレータがバッテリーを充電器に接続することを忘れ、又はバッテリーを誤った充電器のタイプに接続したり、不良の充電器に接続することもときどきある。オペレータはまた、十分に充電される前に充電を中断して、充電不足という結果になる可能性もある。又は、充電器が、バッテリーを完全に再充電するのに必要なエネルギー量を誤り、過充電又は充電不足という結果になる可能性もある。このようなミスは、車両のバッテリーの寿命に明らかに悪影響を及ぼす。更に、オペレータは、バッテリーの保守の時間を必要とする。

バッテリー駆動車両のバッテリー交換が非常に高くつくことは予想できるであろう。バッテリーを保護し、バッテリーの寿命を延ばすことができる範囲で、コストの節約は重要である。更に、オペレータが車両のバッテリーに対して費やす必要のある保守量を、低減することが望ましい。

発明のある実施の形態は、車両のバッテリーと、バッテリー充電器と、車両の電気負荷と、中央データユニット（ＣＤＵ）と、を有しているバッテリー駆動車両を含む。バッテリー充電器は、異なる化学的性質のバッテリーを充電可能であり、ＣＤＵは、バッテリー、充電器、及び電気負荷、と通信している。ＣＤＵは、バッテリーの化学的性質のタイプを含んでいるバッテリー識別データを受信する。ＣＤＵはまた、バッテリーからエネルギー消費データを受信して、バッテリー識別データとエネルギー消費データとを使用して、充電器に対する充電指示を発生し、この充電指示を、バッテリー充電器に出力する。

発明の幾つかの実施の形態は、バッテリー充電器と中央データユニット（ＣＤＵ）とを含む車両バッテリー保守システムを提供し、ＣＤＵは充電器と通信して、対象の車両のバッテリー及び対象の車両の電気負荷からデータを収集するように構成されている。ＣＤＵはまた、バッテリーからエネルギー消費データを収集し、時計と暦を保持し、車両に対するエネルギー消費プロファイルを作成する。ＣＤＵは、車両使用のある期間に亘るエネルギー消費データと、使用のタイミングと、車両使用の日付と、をトラッキングすることにより、プロファイルを作成する。ＣＤＵは、その後の車両使用の間にバッテリーが必要とするエネルギー量を、プロファイルに基づいて予測する。ＣＤＵは、充電器に対する充電指示を発生するために、このエネルギー消費データと予測とを使用する。ＣＤＵはまた、この充電指示を充電器に出力する。

発明の幾つかの実施の形態は、車両の電気負荷が過大なエネルギーを消費している場合に、車両の電気負荷によるエネルギー消費を制限する指示を車両コントローラに対して発生する、バッテリー駆動車両を含む。発明の幾つかの実施の形態は、車両バッテリー保守システムを提供し、そのシステムにおいては、ＣＤＵは、バッテリーが充電指示に従って充電されなかった場合は、オフサイト中央コンピュータに通知する。発明の幾つかの実施の形態は、車両バッテリー保守システムを提供し、そのシステムにおいては、ＣＤＵ又はオフサイト中央コンピュータは、車両のバッテリーに残っている充電容量を、エネルギー消費データと充電指示に基づいて判定する。

下記の図面は、発明の特別な実施の形態の例示であり、そのため、発明の範囲を制限するものではない。図面は、一定の比率で縮小／拡大されたものではなく（そのように明記されない限り）、下記の詳細な記述における説明と連携して使用されることが意図されている。以下に、発明の実施の形態を、付随する図面と連携して記述する。類似の参照番号は、類似の要素を示す。

本発明の幾つかの実施の形態に係るバッテリー保守システムを有しているバッテリー駆動車両の、構成要素レベルのブロック図である。 本発明の幾つかの実施の形態に係るバッテリー保守システムのための作動機構を示すフローチャートである。 本発明の幾つかの実施の形態に係るバッテリー保守システムのための追加的作動機構を示すフローチャートである。

本発明の原理の理解を促進する目的で、ここで図面に例示されている実施の形態を参照し、その実施の形態を記述するために、特定の言語を使用する。しかし、これにより本発明の範囲が制限されることは意図されていないということ、及び、記述又は例示された実施の形態の任意の変更及び更なる修正、及び実施の形態において例示されている発明の原理の任意の適用は、本発明が関係する技術における当業者には通常に起こり得るものと考えられるということは、理解されよう。

バッテリー駆動車両のためのインテリジェントバッテリー保守システム１００が提供される。図１は、ある実施の形態に従うバッテリー保守システム１００を例示している。システム１００は、バッテリー駆動車両５０を含んでいる。車両５０は、この技術において知られている任意のバッテリー駆動車両であってよい。ある場合においては、車両５０は、車両の集団の一部である。車両５０はまた、相対的に一定の使用パターン（例えば、毎日、１日おき、週に１回、又は２週間おきの設定時間）を近似する一定の周期的間隔で使用される車両であってもよい。ある場合においては、車両５０は、床洗浄車両、床掃除車両、バキューム車両、又はそれらの組み合わせの商用車両である。保守システム１００は、バッテリー１と、中央データユニット３と、車両の電気負荷４を含んでおり、これらはすべて車両上に配置されている。電気負荷４は、モーター６、モーターコントローラ５、ウォーターポンプ／貯水槽１０、及び車両ディスプレイ８、のような数個の構成要素を含んでいる。また、バッテリー１は、識別子９もまた含むことが可能である。充電システム１００はまた、車両外搭載型バッテリー充電器２と中央コンピュータ７も含んでいる。これらの構成要素のそれぞれは、ここで、より詳細に記述される。

図１は、バッテリー保守システム１００における種々の構成要素間の通信を例示している。中央データユニット（ＣＤＵ）３は、車両のバッテリー１、バッテリー充電器２、車両コントローラ５、コンピュータ７、ディスプレイ８、バッテリー識別子９、及び、ウォーターポンプ／貯水槽１０、と通信している。更に、リアルタイム時計を含むことが可能なＣＤＵ３は、バッテリー充電器２によりバッテリー１に渡されるエネルギーを監視するために、バッテリー充電器２とバッテリー１との間の接続部に接続する。ＣＤＵ３はまた、バッテリー１と車両の電気負荷４との間の接続部に接続して、車両の電気負荷４によりバッテリー１から引き出されるエネルギーを監視する。ＣＤＵ３は、情報をこれらの構成要素のそれぞれに入力及び／又は出力する。ＣＤＵ３は、知られている有線又は無線通信アーキテクチャを含む、多様な、知られている通信設備を使用して、これらの構成要素と通信することが可能である。

車両のバッテリー１は、この技術において知られている任意の再充電可能車両のバッテリーを含むことが可能である。幾つかの場合においては、バッテリー１は、鉛酸バッテリー又はニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨ）バッテリーである。他の場合においては、バッテリー１は、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）バッテリーである。バッテリー１はまた、識別子９も含んでいる。識別子９は、バッテリー１に関する情報を格納している。幾つかの場合においては、識別子９は、バッテリー識別データを格納しているＲＦＩＤタグである。バッテリー識別データは、制限されることはないが、バッテリータイプ、バッテリーの化学的性質のタイプ、バッテリーシリアルナンバー、バッテリー製造日付、バッテリーサイズ、バッテリー技術などを含むことができる。バッテリー１はまた、バッテリー充電器２と車両の電気負荷４とも通信している。言い換えると、バッテリー１は、充電器２からエネルギーを受け取り、電気負荷４にエネルギーを渡す。図１において示されているように、ＣＤＵ３は、充電器２とバッテリー１との間、及びバッテリー１と電気負荷４との間のこれらのリンクのそれぞれに接続され、バッテリーに渡されるエネルギー及びバッテリーから放電されるエネルギーを監視する。ＣＤＵ３はこのデータを、エネルギー消費データの形状で格納する。多くの場合、ＣＤＵ３はこのデータをリアルタイムで連続的に受信し、又は、例えば、電圧及び電流を、定期的にサンプルとして抽出する。ある時間に亘るエネルギー消費データをトラッキングすることにより、ＣＤＵ３は、単なる基本的なエネルギー消費以上のものを含む、車両のエネルギー消費プロファイルを作成できる。エネルギー消費プロファイルは、１回の充電当たりのアンペア時の平均数、１回の充電当たりのアンペア時のピーク数、車両使用の完了時におけるバッテリー１の平均電圧、数日間の使用期間の後の車両の使用完了時におけるバッテリー１の最低残存電圧、放電の時間、ある時間に亘る放電率、１日当たりの車両使用の最大、最小、及び平均期間、１日当たりの電気負荷４（例えば、１つ以上の車両電気構成要素）の使用の最大、最小、及び平均期間、使用及び充電の開始及び終了時間、車両の使用及び充電の１週間又は１か月の日数、などのパラメータを含むことができる。車両が商用洗浄機である実施の形態においては、エネルギー消費プロファイルに格納されている車両電気構成要素の１つ以上は、車両洗浄機を含むことができる。同様に、車両が商用洗浄機の場合は、エネルギー消費プロファイルに格納されている車両電気構成要素の１つ以上は、洗浄機車両を含むことができる。このように、エネルギー消費プロファイルは、車両洗浄機又は車両掃除機の使用の最大、最小、及び平均期間を含むことができる。下記に注記されるように、エネルギー消費プロファイルは、再充電の間に、バッテリー１に渡される充電量を制御するために使用できる、将来エネルギー消費の指標又は予測子を提供する。

このように、ＣＤＵ３は、バッテリー識別データとエネルギー消費データを受信する。車両５０はまた、電気負荷４も含んでいる。多くの実施の形態においては、電気負荷４は、少なくとも車両コントローラ５と車両モーター６を含んでいる。コントローラ５は、モーター６と接続してモーター６を作動する。車両コントローラ５は、この技術において知られている任意の車両機械コントローラを含むことが可能である。同様に、車両モーター６は、電気を使用する技術において知られている任意のモータータイプを含むことが可能である。コントローラ５は、オペレータからの指令に応答して、モーター６を制御する。例えば、コントローラ５は、制動アクチュエータからの制動指令又は、アクセラレータアクチュエータからのアクセラレータ指令に応答可能である。本発明のある実施の形態においては、コントローラ５はまた、下記に、より詳細に説明するように、ＣＤＵ３からの指示にも応答する。

車両５０はまた、ディスプレイ８を含むことができる。ディスプレイ８は、別の車両の電気負荷４と考えることができるが、車両５０の何れの場所にも設けることが可能である。ディスプレイ８は、ＬＣＤディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、又は他の適切なディスプレイのような、この技術において知られている任意のディスプレイタイプであることが可能である。ディスプレイ８はまた、オペレータが、ディスプレイ８上に提示されているメニューオプション間を自由に移動することを可能にするユーザーインタフェースボタンも含むことも可能である。ディスプレイ８は、車両のバッテリー１に関連する情報を表示し、この情報としては、例えば、充電パーセント、放電前に残っているランタイム（ＣＤＵ３により監視される充電レベルと放電率に基づく）、バッテリータイプ、バッテリーの推定残り寿命、バッテリー補水情報、バッテリー異常動作、バッテリー充電が完了するまでの残り時間（ＣＤＵ３により監視且つ算出される充電レベル、充電速度、及び所望の充電レベルに基づく）などがある。ディスプレイ８はまた、車両運転に関連する情報もまた表示可能であり、この情報には、例えば、車両のＯＮ／ＯＦＦ状態、現在の車両エネルギー消費情報、バッテリー充電レベルに基づく残り作動時間などがある。

ある実施の形態においては、車両５０はまた、ウォーターポンプ／貯水槽１０も含んでいる。あるバッテリータイプは補水を必要とする。例えば、鉛酸バッテリーには２つの一般的なタイプがある。それは、浸水型鉛酸バッテリーと密閉型鉛酸バッテリーである。浸水型鉛酸バッテリーは、使用後に補水が必要であるが、密閉型鉛酸バッテリーは必要としない。ウォーターポンプ／貯水槽１０は、必要な場合に、バッテリー１に補水するために設けられている。ウォーターポンプ／貯水槽１０は、特に、水と、オペレータが貯水槽を水で充填するための開口部を含む貯水槽を含んでいる。

バッテリー充電器２は、車両５０内搭載型又は車両５０外搭載型の何れかである得る。図１においては、充電器２は車両外搭載型として示されている。何れにしても、バッテリー充電器２は、ＣＤＵ３と通信している。ある実施の形態においては、バッテリー充電器２は、数台の異なるタイプのバッテリー及び化学的性質の異なるタイプのバッテリー（例えば、鉛酸バッテリー又はリチウムイオンバッテリー）を充電するように構成されているバッテリー充電器である。充電器２はまた、ＣＤＵ３から指示を受信し、その充電アルゴリズムと充電プロファイルを、それらの指示に基づいて調整するようにプログミングすることも可能である。オプションとしてのオフサイト中央コンピュータ７は車両外搭載型であるが、ＣＤＵ３と通信することもできる。

バッテリー保守システム１００は、バッテリー１の有効寿命を延ばし、必要とされるオペレータの保守量を削減するように設計されている。図２は、ある実施の形態に係るシステム１００のための作動機構２００を例示している。オペレータが車両５０の使用を終了すると、彼又は彼女は、車両のバッテリー１をバッテリー充電器２に接続する（ステップ２１０）。典型的には、車両のバッテリー１は、充電器２に差し込むことが可能なプラグを有する電気コードに接続されるが、バッテリー１をバッテリー充電器２に接続する数台の装置を使用可能である。

この接続により、ＣＤＵ３は、バッテリー識別子９からのバッテリー識別データと、バッテリー１と、バッテリー充電器２と、車両の電気負荷４の間の接続部からのエネルギー消費データを入力することを自動的に促される（ステップ２１５）。そしてＣＤＵ３は、入力されたデータを使用して、バッテリー充電器２に対する充電指示を発生する。ＣＤＵ３は、バッテリータイプ、化学的性質、製造日付、サイズ、技術、電圧、充電状態、前回の車両使用からの放電、行われた充電サイクル数、最後のバッテリー均等化充電の日付などのような充電プロファイルとも考えることができる多数のファクターを、充電指示を作成するときに考慮することが可能である。充電指示は、充電レベル、充電速度、充電時間、充電のための１週間の日数、及び充電の日付に関する指示を含むことが可能である。時間、１週間の日数、及び日付は、ＣＤＵ３内搭載時計及び暦によりトラッキングできる。多くの場合、充電指示はまた、充電アルゴリズムも含むことが可能である。特定の充電アルゴリズムがバッテリーの異なるタイプ（例えば、化学的性質、製造業者、型など）により使用される。このように、ＣＤＵ３は、どのタイプの充電アルゴリズムを採用するかを、識別子９により提供されるバッテリー１のタイプに基づいて特定できる。更に、ＣＤＵ３はまた、バッテリー１に対する最近のエネルギー消費データ及び／又はエネルギー消費プロファイルに基づいて、充電アルゴリズムに対する修正を指定することもできる。例えば、最近のエネルギー消費データが、バッテリー１の最後の充電から、少量の充電しかバッテリー１から消費されていないことを示す場合は、ＣＤＵ３は、大量の追加充電は必要ないので、充電アルゴリズムからあるフェーズ（例えば、充電アルゴリズムの早い段階のフェーズ）を消去することを充電器２に指定できる。そのようなアルゴリズムの修正は、バッテリー１が充電を完了するために、充電アルゴリズムのすべてに耐える必要がないので、バッテリー１の寿命を延ばすことができる。このように、ＣＤＵ３は、バッテリー１に戻す充電量を充電器２に指示することが可能であるばかりでなく、ある時間に亘り開発された最近のエネルギー消費データ及び／又はエネルギー消費プロファイルに基づいて、知られている充電アルゴリズムを具体的に修正することを充電器２に指示することも可能である。充電プロファイル（充電指示）は、従って、エネルギー消費データ又はエネルギー消費プロファイルに適合され、それにより、バッテリー１の有効寿命を延ばすことが可能である。充電指示はまた、均等化充電を行うかどうかの判定も含むことができる。車両搭載型時計及び暦は、エネルギー需要を推定するために使用可能であり、暦は、セルのバランス化を最適化するために使用可能である。

ＣＤＵ３はまた、オフサイトコンピュータ７とも通信できる。新規又は更新された充電アルゴリズムを、コンピュータ７からＣＤＵ３へ定期的に送ることが可能である。例えば、新規の充電アルゴリズムが作成されると、中央コンピュータ７は、充電指示をいつ発生するかを考慮するために、新規のアルゴリズムをＣＤＵ３に送ることが可能である。そして、ＣＤＵ３は、充電器２が次回接続されたときに、新規のアルゴリズムで充電器２をアップグレードすることが可能である。幾つかの場合においては、オペレータが車両のバッテリー１をバッテリー充電器２に接続する(ステップ２１０）たびに、ＣＤＵ３はまた、充電アルゴリズムを更新する必要があるかどうかを判定するために、コンピュータ７によりチェックする。

充電指示（充電プロファイルとしても知られている）を発生するときに、ＣＤＵ３はまた、バッテリー１がリチウムイオン、浸水型バッテリー、又は密閉型鉛酸バッテリーかどうかを判定する（ステップ２２０）。バッテリー１がリチウムイオンバッテリーでない場合は、ＣＤＵ３は、非リチウムイオンバッテリーに対する充電指示を発生する（ステップ２４０）。ある場合においては、非リチウムイオンバッテリーに対する充電指示は、バッテリー１をその完全充電容量まで充電して、バッテリー１を、次回の車両使用まで完全充電容量に維持するという単なる指示である。しかし、バッテリー１がリチウムイオンバッテリーの場合は、ＣＤＵ３は、リチウムイオンバッテリーに対する充電指示を発生する（ステップ２３０）。リチウムイオンバッテリーに対する充電指示は、典型的には、より複雑で、下記に、より詳細に説明する。

典型的な非リチウムイオンバッテリーの最大寿命は、バッテリーが完全充電に保たれるときに達成されるが、リチウムイオンバッテリーではその反対であるため、リチウムイオンバッテリーと非リチウムイオンバッテリーに対して異なる充電指示を発生するＣＤＵ３の機能は、有利である。リチウムイオンバッテリーは、その充電が、仕事を完了するために必要な最低レベルに保たれるときに寿命は最大となる。そのため、バッテリー１を、仕事を完了するために必要な最低レベルにまでしか充電せず、また、バッテリー１を、使用することが必要となるまで、低充電に保つことが望ましい。

前述の充電システムでは、オペレータは、車両使用の後に、単に車両のバッテリーを充電器に接続し、バッテリーは、将来の仕事に使用されるまで、充電器に接続されたままになる。そのため、バッテリーは、負荷がほとんど、又はまったくなく、完全充電状態で格納される。そのような格納状況においては、リチウムイオンバッテリーの化学的性質は劣化する。また、対象の充電システムは、バッテリーを可能な限り急速に再充電して、ユーザーが車両を再び使用するまで待たなくてはならない時間量を短縮するように、しばしば設計されている。リチウムイオンバッテリーをあまりにも急速に充電すると、バッテリーの温度が上昇し、それはまた、バッテリーの化学的性質の劣化にも繋がり得る。このため、過去の充電機構は、非リチウムイオンバッテリーに対してはしばしば受け入れられるが、リチウムイオンバッテリーに対しては、理想的ではない。

リチウムイオンバッテリーでは、発明のある実施の形態においては、車両使用の直前までバッテリーの充電を待つことが望ましい。そのため、現在のシステム１００においては、ＣＤＵ３がバッテリー１はリチウムイオンバッテリーであると判定した場合（ステップ２２０）は、ＣＤＵ３はまた、バッテリー１の充電をいつ開始するのが望ましいかも判定し、設定された時点になると、バッテリー充電器２に、バッテリー１の充電を開始することを促す（ステップ２３５）。ＣＤＵ３は、使用期間中に収集されたエネルギー消費プロファイルを使用して、将来の車両の使用及び非使用期間を予測し、次回の車両使用に対して準備ができるように、バッテリー１の充電を開始する設定時点を発生する。幾つかの場合においては、ＣＤＵ３は、エネルギー消費プロファイルを形成するときに、以前の使用期間、使用時間の長さ、使用された時間、１週間の使用日数、などをトラッキングする。例えば、何台かの車両は毎日、１日おき、週に１度、又は１週間おきに使用される。ＣＤＵ３は、この情報のすべてを使用して、充電器２に渡される充電プロファイルに含まれる設定時点を発生する。

ここで１例を記述する。車両５０は一般的に午前１時から午前４時の間使用され、その日の残りの時間は使用されないと仮定する。オペレータが車両５０の使用を午前４時に終了すると、彼又は彼女はバッテリー１をバッテリー充電器２に接続する。従来の充電システムにおいては、充電器２は、充電が完了したと判断されるまでのバッテリー１の充電を即座に開始する。充電器２は、バッテリータイプに無関係に充電を即座に開始する。現在のシステム１００のある実施の形態においては、ＣＤＵ３は、ある期間に亘って開発されたエネルギー消費プロファイルを使用して、最適な設定時点を発生する。ＣＤＵ３が、バッテリー１の充電に約３時間かかると判定した場合は、ＣＤＵ３は、充電器２に、バッテリー１の充電を午後９時の設定時点に開始することを促すことができ、それにより、予想される使用時間の寸前にバッテリー１の充電が終了する。これにより、バッテリー１は、１日の残りの時間である午前４時から午後９時までの間は、より低い充電容量に留まることが可能になる。また、バッテリー１を充電するために必要な時間量を判定するときに、ＣＤＵ３はまた、バッテリー１への化学的損傷が起こり得る温度にバッテリー１が到達することを防止するために十分なほど低い充電速度となることを確実にするために、十分な時間を与えることも可能である。この工程は、オペレータ又は管理者の入力なしに起こり得る。作動はオペレータとはまったく無関であることができ、しかし、バッテリーの寿命を相当に改善することが可能である。

非使用期間の間、ＣＤＵ３はまた、リチウムイオンバッテリーの充電を、格納に最適なレベルに低減することも可能である。例えば、ＣＤＵ３が、長期の非使用が予想されると判定した場合は、ＣＤＵ３は、充電器２に、バッテリー１を所望の充電レベルまで放電させるように指示できる。ＣＤＵ３はまた、バッテリー１への化学的損傷を引き起こしかねないバッテリー１の温度における上昇を引き起こす放電率を回避するために、放電率を制御することも可能である。このように、バッテリー充電システム１００は、オペレータにより要求されたときの使用に対する準備をバッテリー１にさせながら、バッテリー充電を格納に最適なレベルに維持することにより、リチウムイオンバッテリーの有効寿命を最適化する。

充電指示を発生すると、ＣＤＵ３は、この充電指示を充電器２に出力する（ステップ２４５）。そして、充電器２は、充電が完了するまで（ステップ２５５）、バッテリー１を充電する（ステップ２５０）。充電の間、ＣＤＵ３は、バッテリー接続部からエネルギー消費データを受信し続ける。ＣＤＵ３は、このデータを使用して指示を発生し、オフサイトコンピュータ７及び／又はディスプレイ８に送り、バッテリーの充電割合や充電を完了するまでの残り時間のような、バッテリー充電についての状況情報を表示することが可能である。ＣＤＵ３はまた、このデータを使用して、充電においてエラーが起きたかどうかを判定することも可能である。エラーが起きた場合は、ＣＤＵ３は、オフサイトコンピュータ７及び／又はディスプレイ８に指示を送り、オペレータにエラーが起きたことを警告することも可能である。そのような警告には、オペレータがバッテリー１を充電することを思い出さなかったことに対する通知も含むことができる。

保守システム１００はまた、幾つかの実施の形態においては、バッテリー補水システムも組み込んでいる。充電が完了した後に、ＣＤＵ３はバッテリー識別データを使用して（ステップ２１５）、バッテリー１が、補水を必要とする浸水型バッテリータイプかどうかを判定する（ステップ２６０）。バッテリー１が、浸水型バッテリーでない場合には、ＣＤＵ３は、オフサイトコンピュータ７及び／又はディスプレイ８に指示を出力して、オペレータに、車両は使用準備ができていることを知らせる（ステップ２８０）。バッテリー１が浸水型バッテリーの場合には、ＣＤＵ３は、バッテリー１に補水するための補水指示を発生して（ステップ２６５）、その指示をウォーターポンプ／貯水槽１０に出力する（ステップ２７０）。幾つかの場合においては、ＣＤＵ３はまた、バッテリー１の補水をいつ開始するのが望ましいのかも判定して、設定時点になると、ポンプにバッテリー１の補水を開始させるように促す。補水指示はまた、プロファイルの形状で提供することも可能である。そして、ウォーターポンプはバッテリー１に補水する（ステップ２７５）。補水が完了すると、ＣＤＵ３は、オフサイトコンピュータ７及び／又はディスプレイ８に指示を出力して、オペレータに、車両は使用準備ができていることを知らせることが可能である（ステップ２８０）。

バッテリー補水システムは、オペレータが車両５０に対して行う必要のある保守の量を更に低減さえするので、有利である。オペレータが行う必要があるのは、ウォーターポンプ／貯水槽１０におけるウォーター貯水槽が水で満たされていることを確認することだけである。ＣＤＵ３はまた、ウォーターポンプ／貯水槽１０を監視して、この技術において知られているウォーターレベルセンサを介することなどにより、水を追加する必要があるかどうかも判定する。水が必要なときは、ＣＤＵ３は、コンピュータ７及び／又はディスプレイ８に指示を送り、オペレータに、水をウォーターポンプ／貯水槽１０に追加する必要があることを警告する。

図３は、ある実施の形態に係るバッテリー保守システム１００の作動の追加的方法３００を例示している。オペレータが、車両５０の使用を所望すると、彼又は彼女は、車両の電源を入れる（ステップ３０５）。これにより、ＣＤＵ３は、やがて始まる車両使用に対するエネルギー消費プロファイルを選択又はロードすることを促される（ステップ３１０）。選択されたエネルギー消費プロファイルは、過去のエネルギー消費プロファイルの分析に基づくことが可能である。例えば、車両が１日のほぼ同じ時刻に使用される場合には、ＣＤＵ３は、そのような予想される各使用に対するエネルギー消費プロファイルを開発して、１日における車両使用の時間を含む数個のファクターに基づいて、適切なエネルギー消費プロファイルを選択する。

オペレータが車両５０を使用するときは、ＣＤＵ３は、バッテリー接続部からエネルギー消費データを、車両コントローラ５から運転データを、受信し続ける。エネルギー消費データは、場合によっては、単に、バッテリー電圧、電流、及び温度、とすることもできる。ＣＤＵ３は、この受信情報を使用して、車両が、期待される使用を、選択されたエネルギー消費プロファイルにおいて予測されているように達成するためには、現在のエネルギー消費が過大であるかどうかを判定する（ステップ３２０）。現在のエネルギー消費が過大である場合は、ＣＤＵ３は、車両コントローラ５に作動指示を出力して、車両コントローラ５に、バッテリー電力消費を低減するために車両運転パラメータを調整するように指示する（ステップ３２５）。特定の車両パラメータと調整量とは、ＣＤＵ３により指定できる。そして、コントローラ５は、車両パラメータを調整して、より少ない電力を使用するようにし、及び／又は、コントローラ５は、単に、ＣＤＵ３が、エネルギー消費が予想される量まで落ちた、又は閾値レベル内に落ちたことを感知するまで、車両パラメータを抑える。幾つかの実施の形態においては、コントローラは、最も重要でない車両パラメータから最も重要な車両パラメータまでの優先順位リストに従って、どの車両パラメータを抑えるかを選択する。車両が商用床洗浄機の場合は、エネルギー消費プロファイルは、予想される負荷を発生する洗浄機のブラシ又は複数のブラシの、予想される下降圧力（ｄｏｗｎ‐ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に対応する。ユーザーが、下降圧力を、予想される値よりも高く設定すると、又は車両が期待される仕事を完了するには高すぎる値に設定すると、ＣＤＵ３は、車両コントローラ５に、下降圧力を、予想される値まで、又は、車両が期待される仕事をバッテリー１が完全放電状態になることなく完了できる値まで、減少させるように指示できる。

エネルギー消費が過大でない場合は、ＣＤＵ３は、コントローラ５に作動指示を出力して、現在の車両運転パラメータ又は電力レベルを維持するように指示する（ステップ３３０）。又は、このような状況においては、ＣＤＵ３は、コントローラ５に何の指示も出力しない。このループは、オペレータが車両の電源を切るか、車両が自身で停止するまで続く（ステップ３３５）。このループは、新規のオペレータが、以前のオペレータよりも、より積極的に又は活発に車両を使用する場合に有利である。

車両の電源が切られると（ステップ３３５）、ＣＤＵ３は、入力されたエネルギー消費データを使用して、バッテリー１が完全に放電されたかどうかを判定する（ステップ３４０）。判定結果が「ノー」の場合は、ＣＤＵ３は、入力された情報を使用して、実際のエネルギー消費プロファイルを作成して、このプロファイルを保管する（ステップ３５５）。この実際のエネルギー消費プロファイルは、ＣＤＵ３が将来のエネルギー消費プロファイルを選択し（ステップ３１０）、特に、充電器２に対する充電指示を発生する（ステップ２３０又は２４０）ことを可能にする情報を含んでいる。判定結果が「イエス」の場合は、ＣＤＵ３は、受信したエネルギー消費データを使用して、バッテリー１が、将来の車両使用に対して十分な容量を有しているかどうかを判定する（ステップ３４５）。ステップ３４５におけるこの判定の一部として、ＣＤＵ３はまた、バッテリー１が充電指示に従って充電されたかどうかも判定できる。すなわち、ＣＤＵ３は、バッテリー１の電圧レベルをチェックして、電圧レベルが、意図された充電に従った、期待された電圧の容認範囲内かどうかを判定できる。判定結果が「ノー」の場合は、ＣＤＵ３は、オフサイト中央コンピュータ７及び／又はディスプレイ８に指示を出力して、オペレータに、バッテリー１は交換する必要があることを警告する（ステップ３５０）。判定結果が「イエス」の場合は、ＣＤＵ３は実際のエネルギー消費プロファイルを作成する（ステップ３５５）。

最後に、ＣＤＵ３は、自身が有している如何なる、及びすべてのエネルギー消費データ及びエネルギー消費プロファイル情報を、中央オフサイトコンピュータ７に出力する。これにより、例えば、ＣＤＵ３上又は中央オフサイトコンピュータ７上に常駐しているソフトウェアプログラムを使用することにより、オペレータがこの情報にアクセスして調べることが可能となる。ソフトウェアプログラムは、この情報を使用して、オペレータにとっての有益な情報の資源、例えば、バッテリー寿命の予測される最後（例えば、バッテリーにおいて何回の充電サイクルが残っているか、車両の期待される使用法に基づく、バッテリーが交換を必要とするときの日付、バッテリーが車両の期待される使用に対して電力を供給するための十分な充電容量を有しているかどうか）、車両の使用法の統計値、充電器の故障、保守を気付かせてくれるもの、バッテリー１が充電されていないという警告、などを発生することができる。ソフトウェアプログラムが、バッテリーは、車両の期待される使用に対して電力を供給するのに十分な充電容量を有していないと判定した場合には、ソフトウェアプログラムを、バッテリーが別の運用に対しては十分な充電容量を有しているかどうかを判定するために使用できる。このため、ソフトウェアプログラムは、バッテリーに、現在の仕事を行うのに十分な容量を提供する充電サイクルがあと何回残っているかを計算できる。リチウムイオンバッテリーに対しては（及び、相対的に線形の容量損失を有する他の化学的性質に対しては）、ソフトウェアプログラムを、より少ない充電容量が必要な他の車両用のような、他の運用を判定するために使用できる。すなわち、ソフトウェアプログラムは、会社が、バッテリーを、例えば、各充電サイクルの間で、より低いエネルギー負荷の必要条件を有している他の車両に移動することにおいて、支援できる。その様な情報は、バッテリーの有効寿命を、バッテリーの単一運用よりも延ばすために使用できる。オフサイトコンピュータはまた、オペレータの携帯電話、ＰＤＡ、パーソナルコンピュータなどとも通信可能であり、それにより、警告をオペレータに直接送ることが可能である。

上記の詳細な記述において、発明は特定の実施の形態を参照して記述された。しかし、発明の範囲から逸脱することなく、種々の修正及び変更を行うことが可能であることは、理解できよう。

Claims (21)

1. バッテリー駆動車両であって、
   車両のバッテリーと、
   異なる化学的性質のバッテリーを充電可能なバッテリー充電器と、
   車両の電気負荷と、
   前記車両のバッテリー、前記バッテリー充電器、及び、前記車両の電気負荷、と通信している中央データユニット（ＣＤＵ）と、を備え、
   前記ＣＤＵは、
   （ａ）前記車両のバッテリーの化学的性質のタイプを含んでいる、バッテリー識別データを受信し、
   （ｂ）前記車両のバッテリーから、エネルギー消費データを受信し、
   （ｃ）前記バッテリー識別データ及び前記エネルギー消費データを使用して、前記バッテリー充電器に対する充電指示を発生し、
   （ｄ）前記充電指示を前記バッテリー充電器に出力する、
   車両。
2. 前記車両のバッテリーが、リチウムイオンバッテリーであり、前記ＣＤＵは、前記バッテリー充電器が前記リチウムイオンバッテリーを完全充電レベルではない設定充電レベルまで充電するように促す充電指示を、前記バッテリー充電器に出力する、請求項１に記載の車両。
3. 前記充電指示はまた、前記バッテリー充電器に、設定時点の前に前記リチウムイオンバッテリーの充電を開始することも促し、前記設定時点は、前記バッテリー充電器を、前記車両の次の予想される使用の前に充電を完了することができるようにする時点である、請求項２に記載の車両。
4. 前記車両のバッテリーが、リチウムイオンバッテリーではなく、前記ＣＤＵは、前記バッテリー充電器が前記車両のバッテリーを完全充電レベルまで充電するように促す充電指示を、前記バッテリー充電器に出力する、請求項１に記載の車両。
5. 前記バッテリーは、前記バッテリー識別データを格納しているＲＦＩＤタグを含んでおり、前記ＣＤＵは、前記ＲＦＩＤタグと通信していて、前記ＲＦＩＤタグから前記バッテリー識別データを受信する、請求項１に記載の車両。
6. 前記ＣＤＵは、前記バッテリーから前記バッテリー識別データを受信する、請求項１に記載の車両。
7. 車両バッテリー保守システムであって、
   バッテリー充電器と、
   中央データユニット（ＣＤＵ）であって、前記バッテリー充電器と通信していて、対象の車両のバッテリーと対象の車両の電気負荷とからデータを収集するように構成されている、ＣＤＵと、を備え、
   前記ＣＤＵは、
   （ａ）前記対象の車両のバッテリーから、エネルギー消費データを収集し、
   （ｂ）時計と暦を保持し、
   （ｃ）前記車両に対するエネルギー消費プロファイルを、ある使用期間に亘る前記エネルギー消費データ、使用のタイミング、及び、前記車両の使用の日付、をトラッキングすることにより作成し、
   （ｄ）前記車両のその後の使用の間に前記バッテリーにより必要とされるエネルギー量を、前記エネルギー消費プロファイルに基づいて予測し、
   （ｅ）前記エネルギー消費データ及び必要とされる前記エネルギー量の予測を使用して、前記バッテリー充電器に対する充電指示を発生し、
   （ｆ）前記充電指示を前記バッテリー充電器に出力する、
   車両バッテリー保守システム。
8. 前記充電指示はまた、前記バッテリー充電器に、設定時点の前に前記バッテリーの充電を開始することも促し、前記設定時点は、前記バッテリー充電器を、前記車両の次の予想される使用の前に充電を完了することができるようにする時点である、請求項７に記載の車両バッテリー保守システム。
9. 前記車両のバッテリーが、リチウムイオンバッテリーであり、前記ＣＤＵは、前記リチウムイオンバッテリーを完全充電レベルではない設定充電レベルまで充電することを促す充電指示を、前記バッテリー充電器に出力する、請求項７に記載の車両バッテリー保守システム。
10. 前記ＣＤＵと通信しているウォーターポンプとウォーター貯水槽とを、更に備え、
    前記ＣＤＵは、前記ウォーターポンプに、前記ウォーター貯水槽から前記バッテリーに水を送るように指示する、請求項７に記載の車両バッテリー保守システム。
11. 前記ＣＤＵは、前記ウォーターポンプに、前記ウォーター貯水槽から前記バッテリーに設定時点に水を送るように指示する、請求項１０に記載の車両バッテリー保守システム。
12. バッテリー駆動車両であって、
    車両のバッテリーと、
    車両の電気負荷と、
    前記車両の電気負荷を制御する車両コントローラと、
    バッテリー充電器と、
    前記車両のバッテリー、前記バッテリー充電器、及び、前記車両の電気負荷、と通信している中央データユニット（ＣＤＵ）と、を備え、
    前記ＣＤＵは、
    （ａ）前記車両の電気負荷により引き出されるエネルギー量を示すエネルギー消費データを、前記車両のバッテリーから収集し、
    （ｂ）前記車両のある使用期間に亘る前記エネルギー消費データをトラッキングすることにより、前記車両に対するエネルギー消費プロファイルを作成し、
    （ｃ）前記エネルギー消費プロファイルに基づいて、前記バッテリーの必要とされる前記エネルギー量を予測し、
    （ｄ）前記バッテリーの必要とされる前記エネルギー量の予測に基づいて、前記車両の電気負荷が過大なエネルギーを消費しているかどうかを判定し、
    （ｅ）前記車両の電気負荷による前記エネルギー消費を制限させる、前記車両コントローラへの指示を発生し、
    （ｆ）前記指示を、前記車両コントローラに出力する、
    バッテリー駆動車両。
13. 前記車両の電気負荷は、モーターと、車両コントローラと、を含み、前記ＣＤＵは、
    （ｇ）前記モーターから作動データを受信し、
    （ｈ）前記作動データ及び前記エネルギー消費データを使用して、前記車両コントローラに対する指示を発生し、
    （ｉ）前記指示を、前記車両コントローラに出力する、
    請求項１２に記載の車両。
14. 前記エネルギー消費プロファイルは、前記車両洗浄機ブラシの下降圧力に対応する、請求項１３に記載の車両。
15. 前記ＣＤＵは、前記下降圧力の設定が高すぎる場合は、前記車両の前記洗浄機ブラシによる前記エネルギー消費を制限する指示を発生する、請求項１４に記載の車両。
16. 前記車両の電気負荷は、前記車両洗浄機ブラシのモーターである、請求項１２に記載の車両。
17. 車両バッテリー保守システムであって、
    バッテリー充電器と、
    オフサイト中央コンピュータと、
    中央データユニット（ＣＤＵ）であって、前記バッテリー充電器及び前記オフサイト中央コンピュータと通信していて、対象の車両のバッテリー及び対象の車両の電気負荷と通信するように構成されている、ＣＤＵと、を備え、
    前記ＣＤＵは、
    （ａ）エネルギー消費データを、前記対象の車両のバッテリーから受信し、
    （ｂ）前記エネルギー消費データを使用して、前記バッテリー充電器に対する充電指示を発生し、
    （ｃ）前記充電指示を、前記バッテリー充電器に出力し、
    （ｄ）前記バッテリー充電器が前記充電指示に従っているかを監視し、
    （ｅ）前記対象の車両のバッテリーが充電されたかを分析し、
    （ｆ）前記バッテリーが前記充電指示に従って充電されなかった場合は、前記オフサイト中央コンピュータに通知する、
    車両バッテリー保守システム。
18. 前記ＣＤＵは、前記オフサイト中央コンピュータから充電アルゴリズムを受信する、請求項１７に記載の車両バッテリー保守システム。
19. 前記ＣＤＵは、前記バッテリー充電器が前記対象の車両のバッテリーに接続されたときに、前記オフサイト中央コンピュータから前記充電アルゴリズムを受信する、請求項１８に記載の車両バッテリー保守システム。
20. 車両バッテリー保守システムであって、
    バッテリー充電器と、
    オフサイト中央コンピュータと、
    中央データユニット（ＣＤＵ）であって、前記バッテリー充電器及び前記オフサイト中央コンピュータと通信しており、対象の車両のバッテリーと通信するように構成されている、ＣＤＵと、
    を備え、
    前記ＣＤＵは、
    （ａ）エネルギー消費データを、前記対象の車両のバッテリーから収集し、
    （ｂ）前記エネルギー消費データを使用して、前記バッテリー充電器に対する充電指示を発生し、
    （ｃ）前記充電指示を、前記バッテリー充電器に出力し、
    （ｄ）前記エネルギー消費データ及び前記充電指示を、前記オフサイト中央コンピュータに提供し、
    前記ＣＤＵと前記オフサイト中央コンピュータの何れか１つが、前記対象の車両のバッテリーに残っている充電容量を、前記エネルギー消費データ及び前記充電指示に基づいて判定する、
    車両バッテリー保守システム。
21. 前記ＣＤＵは、前記バッテリーは交換が必要であるという警告を、前記バッテリーに残っている前記判定された充電容量に基づいて出力する、請求項２０に記載の車両バッテリー保守システム。

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