JP2021197878A

JP2021197878A - 電動車両及び電動車両用のバッテリパック

Info

Publication number: JP2021197878A
Application number: JP2020104907A
Authority: JP
Inventors: 雄介筒井; Yusuke Tsutsui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-12-27
Anticipated expiration: 2040-06-17
Also published as: CN113815436A; CN113815436B; JP7310728B2; US11912139B2; US20210394618A1

Abstract

【課題】電動車両用のバッテリパックを、他の用途へ簡便にリユースするための技術を提供する。【解決手段】電動車両は、走行用モータを有する車両本体と、車両本体に搭載されており、走行用モータに電力を供給するバッテリパックと、バッテリパック内に収容されたバッテリＥＣＵと、車両本体に搭載されており、バッテリＥＣＵと通信可能に接続された車両ＥＣＵとを備え、車両ＥＣＵは、通信途絶を検出するための第１識別データ及び第２識別データをバッテリＥＣＵに送信し、バッテリＥＣＵは、第１識別データと第２識別データの両者を受信した場合に、車両ＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、車両ＥＣＵに対する所定の相互監視機能を有効化し、第１識別データを受信する一方で第２識別データを受信しない場合に、車両ＥＣＵ以外の他のＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、車両ＥＣＵに対する相互監視機能を無効化する。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、電動車両及び電動車両用のバッテリパックに関する。

近年、電動車両が広く普及し始めている。これに関して、特許文献１には、電動車両用のバッテリパックが記載されている。このバッテリパックには、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）が設けられており、バッテリＥＣＵは、電動車両に搭載されたＥＣＵ（以下、車両ＥＣＵと称する）に対して通信可能に接続される。一般に、電動車両には様々なフェールセーフ設計が採用されており、バッテリＥＣＵと車両ＥＣＵとの間の相互通信に関しても、比較的に高度な相互監視機能が組み込まれている。

特開２００８−４２９８５号公報

電動車両の普及が進むことで、多数のバッテリパックが製造され、そして廃棄されることになる。そのことから、電動車両用のバッテリパックを、例えば施設や店舗等の電源として、リユースすることが検討されている。ここで、電動車両用のバッテリパックを、そのまま他の用途へリユースするだけでは、バッテリＥＣＵに搭載された高度な相互監視機能を、リユース先のＥＣＵにも同様に搭載する必要がある。しかしながら、リユース先の施設や店舗において、電動車両と同等のフェールセーフ設計が必要とされることは、通常想定されない。そのことから、リユース先のＥＣＵに、バッテリＥＣＵに合わせた相互監視機能を持たせることは、無用なコストの増大を招くおそれがある。

以上を鑑み、本明細書は、電動車両用のバッテリパックを、他の用途へ簡便にリユースするための技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、電動車両に具現化される。この電動車両は、走行用モータを有する車両本体と、車両本体に搭載されており、走行用モータに電力を供給するバッテリパックと、バッテリパック内に収容されたバッテリＥＣＵと、車両本体に搭載されており、バッテリＥＣＵと通信可能に接続された車両ＥＣＵとを備え、車両ＥＣＵは、通信途絶を検出するための第１識別データ及び第２識別データをバッテリＥＣＵに送信し、バッテリＥＣＵは、第１識別データと第２識別データの両者を受信した場合に、車両ＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、車両ＥＣＵに対する所定の相互監視機能を有効化し、第１識別データを受信する一方で第２識別データを受信しない場合に、車両ＥＣＵ以外の他のＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、車両ＥＣＵに対する相互監視機能を無効化する。

上記した電動車両では、バッテリパック内に収容されたバッテリＥＣＵが、その適用先のＥＣＵ（例えば車両ＥＣＵ）との相互通信において、第１識別データと第２識別データとを監視するように構成されている。そして、バッテリＥＣＵは、第１識別データと第２識別データの両者を受信した場合に、車両ＥＣＵと通信可能に接続されていると判断する。それに対して、第１識別データを受信する一方で第２識別データを受信しない場合、バッテリＥＣＵは、例えばリユース先のＥＣＵといった、車両ＥＣＵ以外の他のＥＣＵに通信可能に接続されていると判断する。これにより、バッテリパックが電動車両に搭載されている間は、バッテリＥＣＵが車両ＥＣＵとの間で相互監視機能を実行することによって、電動車両に求められるフェールセーフ性能を満足することができる。一方、バッテリパックがリユース先に適用されたときは、バッテリＥＣＵがそのことを自ら判断することによって、無用な相互監視機能を停止することができる。そのため、リユース先のＥＣＵには、第１識別データを送信する機能を与えるだけで足り、その大幅な改変が必要とされることがない。一方、バッテリパックにおいても、リユース先へ適用される段階において、特段の改変が必要とされることがない。これにより、電動車両用のバッテリパックを、他の用途へ簡便にリユースすることができる。

本明細書が開示する技術は、電動車両用のバッテリパックにも具現化される。電動車両は、走行用モータを有する車両本体と、車両本体に搭載された車両ＥＣＵとを備え、車両ＥＣＵは、通信途絶を検出するための第１識別データ及び第２識別データをバッテリＥＣＵに出力するように構成されている。バッテリパックは、走行用モータに電力を供給する少なくとも一つのバッテリセルと、電動車両に搭載されたときに、車両ＥＣＵと通信可能に接続されるバッテリＥＣＵとを備え、バッテリＥＣＵは、第１識別データと第２識別データの両者を受信した場合に、車両ＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、車両ＥＣＵに対する所定の相互監視機能を有効化し、第１識別データを受信する一方で第２識別データを受信しない場合に、車両ＥＣＵ以外の他のＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、車両ＥＣＵに対する相互監視機能を無効化する。

上記バッテリパックによっても、バッテリパックが電動車両に搭載されている間は、バッテリＥＣＵが車両ＥＣＵとの相互監視機能を確実に実行することができる。一方、バッテリパックがリユース先に適用されたときは、バッテリＥＣＵが無用な相互監視機能を停止することができる。そのため、この電動車両用のバッテリパックは、他の用途へ簡便にリユースすることができる。

実施例の電動車両１０の構成を模式的に示す。電動車両１０の主要な構成を示すブロック図である。バッテリＥＣＵ２６が実行する一連の処理を説明するフローチャートである。

図１、２を参照して、実施例の電動車両１０について説明する。図１に示すように、電動車両１０は、車両本体１２と、車両本体１２を支持する複数の車輪１４ｆ、１４ｒとを含む。車両本体１２は、特に限定されないが、主に金属で構成されている。車両本体１２の内部には、客室や荷室が画定されている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒの各々は、車両本体１２に対して回転可能に取り付けられている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒには、一対の前輪１４ｆと、一対の後輪１４ｒとが含まれる。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数については、四つに限定されない。

車両本体１２には、走行用モータ１６と、バッテリパック１８と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２２と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２とが設けられている。走行用モータ１６は、車輪１４ｆ、１４ｒの少なくとも一つ（例えば、一対の後輪１４ｒ）を駆動する。走行用モータ１６には、ＰＣＵ２０を介して、バッテリパック１８が接続されている。

ＰＣＵ２０は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ及び／又はインバータといった、電力変換装置（不図示）を備えており、バッテリパック１８から走行用モータ１６への供給電力を調節することができる。走行用モータ１６、バッテリパック１８及びＰＣＵ２０は、いわゆる高電圧部品であり、３０ボルトを超える交流電圧又は６０ボルトを超える直流電圧で動作する電気部品である。

一方、車両ＥＣＵ２２は、低電圧部品であり、電動車両１０の比較的後方に搭載されている。車両ＥＣＵ２２は、電動車両１０に搭載された走行用モータ１６や、後述するバッテリパック１８等を制御する各ＥＣＵに対して通信可能に接続されている。特に限定されないが、本実施例の電動車両１０では、車両ＥＣＵ２２を含む複数のＥＣＵ間の通信に、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）といったシリアル通信プロトコルが採用されている。車両ＥＣＵ２２は、図示しないプロセッサとメモリを備える。車両ＥＣＵ２２のプロセッサは、メモリに予め記憶されたプログラムや、各ＥＣＵ及び各センサからの情報等に基づいて、各ＥＣＵに対する指令を含む様々な制御動作を実行する。

バッテリパック１８は、車両本体１２のフロアに沿って搭載されている。図２に示すように、バッテリパック１８は、バッテリケース１９と、バッテリスタック２４と、バッテリＥＣＵ２６とを備える。バッテリケース１９は、箱形状を有しており、その内部にバッテリスタック２４とバッテリＥＣＵ２６とが収容されている。バッテリスタック２４は、複数のバッテリセル２５を有しており、繰り返し充放電することができる。通常、バッテリスタック２４は、外部電源（例えば、充電ステーション）から供給される電力によって充電される。そして、バッテリスタック２４は、ＰＣＵ２２を介して走行用モータ１６に接続されており、走行用モータ１６へ電力を供給することができる。なお、バッテリスタック２４は、走行用モータ１６で生成された回生電力を、ＰＣＵ２２を介して充電することもできる。

上述したように、バッテリＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２に対して通信可能に接続されている。しかしながら、例えば通信回路の物理的な異常等によって、車両ＥＣＵ２２とバッテリＥＣＵ２６との間の通信が、意図せず途絶されることもある。この場合、バッテリＥＣＵ２６は、その通信途絶を速やかに検出して、例えばバッテリスタック２４の放電を禁止又は制限するといった、必要な対策を講じる必要がある。そのために、本実施例の電動車両１０では、車両ＥＣＵ２２が、例えば所定の間隔で、第１識別データＤ１及び第２識別データＤ２をバッテリＥＣＵ２６に送信するように構成されている。そして、バッテリＥＣＵ２６は、第１識別データＤ１及び第２識別データＤ２を受信することによって、車両ＥＣＵ２２との間で通信可能であることを認識する。なお、二つのＥＣＵ２２、２６の間で通信途絶を検出するためには、通常、単一の識別データのみを用いればよく、二つの識別データＤ１、Ｄ２をわざわざ用いる必要はない。しかしながら、本実施例の電動車両１０では、バッテリパック１８がリユースされることを想定して、二つの識別データＤ１、Ｄ２が用いられている。この点については、後段において詳細に説明する。

バッテリＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２との間で通信可能であることを認識すると、車両ＥＣＵ２２に対する所定の相互監視機能を実行する。これにより、例えばバッテリＥＣＵ２６の動作に異常が生じたときは、その異常が車両ＥＣＵ２２によって直ちに検出される。同様に、車両ＥＣＵ２２の動作に異常が生じたときは、その異常がバッテリＥＣＵ２６によって直ちに検出される。相互監視機能の具体的な手法は、特に限定されない。例えば、バッテリＥＣＵ２６が所定のリクエスト信号を車両ＥＣＵ２２へ送信する。車両ＥＣＵ２２は、そのリクエスト信号を受信すると、それに対応するアンサー信号をバッテリＥＣＵ２６へ送信する。そして、バッテリＥＣＵ２６は、そのアンサー信号を受信することによって、車両ＥＣＵ２２が正常に動作していると判断する。相互監視機能を実行した結果、例えば車両ＥＣＵ２２の異常が検出された場合、バッテリＥＣＵ２６は、その異常に応じたフェールセーフ動作を実行する。このフェールセーフ動作の例としては、特に限定されないが、バッテリスタック２４の充放電を禁止又は制限する動作が挙げられる。

本実施例におけるバッテリパック１８は、例えば施設や店舗等の電源として、リユースすることが想定されている。但し、電動車両１０用のバッテリパック１８を、そのまま他の用途へリユースするだけでは、バッテリＥＣＵ２６に搭載された高度な相互監視機能を、リユース先のＥＣＵにも同様に搭載する必要がある。しかしながら、リユース先の施設や店舗において、電動車両１０と同等のフェールセーフ設計が必要とされることは、通常想定されない。そのことから、リユース先のＥＣＵに、バッテリＥＣＵ２６に合わせた相互監視機能を持たせることは、無用なコストの増大を招くおそれがある。

そのことから、本実施例の電動車両１０では、バッテリＥＣＵ２６が、第１識別データＤ１を受信する一方で、第２識別データＤ２を受信しない場合に、車両ＥＣＵ２２以外の他のＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、前述した車両ＥＣＵ２２に対する相互監視機能を無効化する。即ち、バッテリＥＣＵ２６は、第２識別データＤ２を受信することができない場合でも、第１識別データＤ１を受信することができれば、相互監視機能を無効化した上で正常時のように動作する。このような構成によると、リユース先のＥＣＵには、第１識別データＤ１を送信する機能を与えるだけでよく、車両ＥＣＵ２２のような相互監視機能を与える必要はない。バッテリＥＣＵ２６は、バッテリパック１８がリユース先に適用されたときに、そのことを自ら判断して無用な相互監視機能を停止することができる。これにより、バッテリパック１８がリユース先へ適用される段階において、バッテリパック１８に特段の改変を行うことなく、バッテリパック１８をリユース先へ簡便に適用することができる。

図３は、バッテリＥＣＵ２６によって実行される一連の処理を示す。バッテリＥＣＵ２６は、図３に示す一連の処理を実行することによって、電動車両１０に搭載されている間は相互監視機能を有効化し、リユース先への適用後は相互監視機能を無効化することができる。以下、図３に示す一連の処理を説明するが、これは一例であって、バッテリＥＣＵ２６の構成を特に限定するものではない。

ステップＳ１２において、バッテリＥＣＵ２６は、第１識別データＤ１を受信したか否かを判定する。第１識別データＤ１を受信した場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、バッテリＥＣＵ２６は、ステップＳ１４の処理に進む。第１識別データＤ１を受信しない場合（Ｓ１２のＮＯ）、バッテリＥＣＵ２６は、ステップＳ３６の処理に進む。

ステップＳ１４において、バッテリＥＣＵ２６は、第２識別データＤ２を受信したか否かを判定する。第２識別データＤ２を受信した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、バッテリＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２に通信可能に接続されていると判断して（ステップＳ１６）、車両ＥＣＵ２２に対する相互監視機能を有効化する（ステップＳ１８）。

第２識別データＤ２を受信しない場合（Ｓ１４でＮＯ）、バッテリＥＣＵ２６は、リユース先のＥＣＵに通信可能に接続されていると判断して（ステップＳ２６）、車両ＥＣＵ２２に対する相互監視機能を無効化する（ステップＳ２８）。

一方で、ステップＳ１２からステップＳ３６の処理へ進んだ場合、バッテリＥＣＵ２６は、相手方のＥＣＵと通信途絶が発生していると判断して、フェールセーフ動作を実行する（ステップＳ３８）。ステップＳ１２−Ｓ３８の一連の処理が終了すると、バッテリＥＣＵ２６は、ステップＳ１２へ戻る。

以上のように、図３に示す一連の処理によると、バッテリパック１８は、車両ＥＣＵ２２搭載されている間は、バッテリＥＣＵ２６と車両ＥＣＵ２２との間で必要とされる相互監視機能を実行することができる。一方、バッテリパック１８がリユース先に適用されたときは、バッテリＥＣＵ２６がそのことを自ら判断して、無用な相互監視機能を停止することができる。そのために、バッテリＥＣＵ２６は、通信途絶を検出するための識別データとして、第１識別データＤ１と第２識別データＤ２の二つを用いる。第１識別データＤ１は、電動車両１０とリユース先との両者で利用される共通の識別データである。第２識別データＤ２は、電動車両１０のみで利用される車両専用の識別データである。これらを組み合わせて用いることで、電動車両１０用のバッテリパック１８を他の用途へリユースすることが可能となり、以って、車両の電動化を促進できる。

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：電動車両
１２：車両本体
１６：走行用モータ
１８：バッテリパック
２２：車両ＥＣＵ
２４：バッテリスタック
２５：バッテリセル
２６：バッテリＥＣＵ
Ｄ１：第１識別データ
Ｄ２：第２識別データ

Claims

電動車両であって、
走行用モータを有する車両本体と、
前記車両本体に搭載されており、前記走行用モータに電力を供給するバッテリパックと、
前記バッテリパック内に収容されたバッテリＥＣＵと、
前記車両本体に搭載されており、前記バッテリＥＣＵと通信可能に接続された車両ＥＣＵと、
を備え、
前記車両ＥＣＵは、通信途絶を検出するための第１識別データ及び第２識別データを前記バッテリＥＣＵに送信し、
前記バッテリＥＣＵは、
前記第１識別データと前記第２識別データの両者を受信した場合に、前記車両ＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、前記車両ＥＣＵに対する所定の相互監視機能を有効化し、
前記第１識別データを受信する一方で前記第２識別データを受信しない場合に、前記車両ＥＣＵ以外の他のＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、前記車両ＥＣＵに対する前記相互監視機能を無効化する、電動車両。
前記車両ＥＣＵと前記バッテリＥＣＵとの間は、シリアル通信プロトコルによって通信可能に接続されている、請求項１に記載の電動車両。
前記シリアル通信プロトコルは、ＣＡＮ（Controller Area Network）である、請求項２に記載の電動車両。
電動車両用のバッテリパックであって、
前記電動車両は、走行用モータを有する車両本体と、前記車両本体に搭載された車両ＥＣＵとを備え、前記車両ＥＣＵは、通信途絶を検出するための第１識別データ及び第２識別データをバッテリＥＣＵに出力するように構成されており、
前記バッテリパックは、
前記走行用モータに電力を供給する少なくとも一つのバッテリセルと、
前記電動車両に搭載されたときに、前記車両ＥＣＵと通信可能に接続される前記バッテリＥＣＵと、を備え、
前記バッテリＥＣＵは、
前記第１識別データと前記第２識別データの両者を受信した場合に、前記車両ＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、前記車両ＥＣＵに対する所定の相互監視機能を有効化し、
前記第１識別データを受信する一方で前記第２識別データを受信しない場合に、前記車両ＥＣＵ以外の他のＥＣＵと通信可能に接続されていると判断して、前記車両ＥＣＵに対する前記相互監視機能を無効化する、
バッテリパック。