JPH05227669A - 電気自動車用バッテリー充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車に搭載されるバッテリーの充電を効率よく
でき、電力エネルギーの損失を防止し、電力の平準化の
要請に対応できる電気自動車のバッテリー管理システム
を備えた電気自動車用バッテリー充電装置を提供する。 【構成】 バッテリー毎に付した固有の識別情報を入力
するバッテリー識別情報入力手段と、運転時の放電等の
自動車搭載時のバッテリー情報を入力する自動車搭載時
バッテリー情報入力手段と、充電方法等の充電の際のバ
ッテリー情報を入力する充電時バッテリー情報入力手段
と、バッテリーの種類等のバッテリー固有の情報を入力
するバッテリー固有情報入力手段と、前記各入力手段か
ら入力された情報を各バッテリー毎に記録する記録手段
と、該記録手段に記録された情報からバッテリー寿命等
の診断を行うバッテリー解析手段と、該バッテリー解析
手段で解析した結果を表示する表示手段とからなる電気
自動車バッテリー管理システムを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に搭載され
るバッテリーに関連ある情報をデータベース化し、バッ
テリーの使用状況から適切な充電等を行うために充電器
側で全情報を記録し診断する電気自動車のバッテリー管
理システムを備えた、電気自動車用バッテリー充電装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、環境問題、またこれにリンクした
エネルギー問題から、バッテリーを搭載し電気を動力源
とする電気自動車が注目されており、積極的な導入が検
討されている。今後、電気自動車が普及した場合には、
従来のガソリン、ジーゼル自動車の給油とは異なり、バ
ッテリーの充電（更新）に関することが大きな問題とな
る。すなわち、車に搭載されるバッテリーに応じていか
に充電していくか（バッテリー特性上の問題）、またど
のようにバッテリーに電力を供給していくか（電力供給
上の問題）、さらにどのような電力供給のサービスステ
ーションを設置していくか（サービスステーションの整
備上の問題）等の諸問題に対応していく必要がある。

【０００３】（１）バッテリー特性上の問題： 電気自
動車用のバッテリーとしては、種々のものが使用されて
いるが、代表的なものとしては、鉛電池、ニッケル・カ
ドミウム電池、ニッケル・亜鉛電池、ナトリウム・硫黄
電池等が知られている。これらの電池は、それぞれの種
類ごとに、充電方法、放電深度、温度特性、自己放電特
性、バッテリー寿命、バッテリー間のバラツキ等、バッ
テリー特性に影響を及ぼす要因が多い。例えば、充電方
法としては、急速充電か長時間充電か、定電流充電か定
電圧充電か、さらに充電量はどの程度かが問題になる。
温度特性は、充電量が温度によって影響されることであ
り、バッテリーの種類に応じて、例えば、図４に示すよ
うに、ニッケル・カドミウム電池の−１０℃での容量低
下率は、１０％未満になるが、鉛電池のそれは約２５％
にも達してしまうことが知られている。また、自己放電
特性とは、使用しないで放置したときに自己放電により
容量が低下する割合のことで、図５に示すように、放置
しないときの５時間率容量を１００％として、ニッケル
・カドミウム電池を３０日間放置すると、容量は約８０
％まで低下するが、鉛電池では９０％を越える容量が残
っていることが知られている。さらに、寿命としては、
ニッケル・カドミウム電池では、図６に示すように、容
量が８０％に低下するまでに約１６００サイクルの充放
電が可能であるが、鉛電池では、図７に示すように、約
６００サイクルであることが知られている。

【０００４】（２）電力供給上の問題： バッテリーへ
の電力供給は、電力供給のピークが生じる昼間より、夜
間の深夜電力を利用できるようにすることが、電力平準
化の立場から望ましい。また、上記のバッテリー特性上
の問題とともに、効率よい充電により無駄な電力使用を
防止する必要がある。

【０００５】（３）サービスステーションの整備上の問
題： 電気自動車が普及するためには、適切な場所に電
力供給できるサービスステーション（充電スタンド）を
設置することが大切であるとともに、各種のバッテリー
と充電経歴に対応して適切な充電ができる設備が必要と
される。また、充電経歴はどこでも取出すことができる
ことが必要であり、さらに、深夜電力を利用できる充電
スタンドでは、無人化しても商取引きの安全が図れるこ
とが必要とされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、今後電
気自動車が普及していくために上記の諸問題に対応して
いく必要があるが、そのためには、バッテリー固有の特
性を知るだけでは十分でなく、個々の充放電状態等の過
去の経歴を知らなければならない。例えば、バッテリー
の種類に応じて標準的な寿命があるが、上記の各種バッ
テリー特性上の要因で寿命が個々に異なり、寿命に近く
なると充電しても熱に変わったり、すぐに放電してしま
ったりして効率が悪く、電力供給者のみならず電力使用
者の立場からも電力エネルギーの損失が生じる。すなわ
ち、電気自動車のバッテリーを適切に効率よく充電する
とともに、商取引の安全を図っていくためには、バッテ
リーの種類、製造時期、充放電特性等の充放電経歴に関
係しないバッテリー固有の情報だけでなく、バッテリー
の充電電流、充電電圧、充電量等の充電状態や充電回
数、また充電に影響する情報として外気温度、エンジン
ルーム温度、電解液温度等の温度情報、発進等の運行状
況に関する放電状態の情報が必要となり、これらのバッ
テリーに関する情報をいかにデータベース化していくか
が大切になる。

【０００７】そこで本発明は、車に搭載されるバッテリ
ーの充電を効率よくでき、電力エネルギーの損失を防止
し、電力の平準化の要請に対応できる電気自動車のバッ
テリー管理システムを備えた電気自動車用バッテリー充
電装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電気自動車用バッテリー充電装置は、車の
動力として電気自動車に搭載するバッテリーの充電装置
において、バッテリー毎に付した固有の識別情報を入力
するバッテリー識別情報入力手段と、運転時の放電や自
己放電等の自動車搭載時のバッテリー情報を入力する自
動車搭載時バッテリー情報入力手段と、充電方法や充電
深度等の充電の際のバッテリー情報を入力する充電時バ
ッテリー情報入力手段と、バッテリーの種類やその特性
等のバッテリー固有の情報を入力するバッテリー固有情
報入力手段と、前記バッテリー識別情報入力手段、自動
車搭載時バッテリー情報入力手段、充電時バッテリー情
報入力手段、バッテリー固有情報入力手段から入力され
た情報を各バッテリー毎に記録する記録手段と、該記録
手段に記録された情報からバッテリー寿命等の診断を行
うバッテリー解析手段と、該バッテリー解析手段で解析
した結果を表示する表示手段とからなる電気自動車バッ
テリー管理システムを備えたものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、バッテリー識別情報をカード
等で入力すると記録してあるバッテリー情報を基に寿命
等の診断をする。運行時の充電や自己放電情報は、車の
記録装置から吸い上げる。充電情報は充電終了時に記録
する。従って、その診断結果によりバッテリーの種類に
応じて充電を効率よくでき、電力エネルギーの損失が防
止され、深夜電力の利用によって電力の平準化の要請に
も対応できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の一実施例により具体的
に説明する。図１は本発明実施例の構成を説明するブロ
ック図、図２は図１で示される構成をさらに具体化した
ブロック図、図３は本発明実施例の充電スタンドを説明
する図である。

【００１１】図１において、バッテリー管理システムを
備える電気自動車用バッテリー充電装置は、車の動力と
して電気自動車に搭載するバッテリーの充電装置であ
り、バッテリー毎に付した固有の識別情報をカードや手
で入力するバッテリー識別情報入力手段１１と、運転時
の放電や自己放電等の自動車搭載時のバッテリー情報を
有線、無線、ＩＣカード等で入力する自動車搭載時バッ
テリー情報入力手段１２と、充電方法や充電深度等の充
電の際のバッテリー情報を入力する充電時バッテリー情
報入力手段１３と、バッテリーの種類やその特性等のバ
ッテリー固有の情報を入力するバッテリー固有情報入力
手段１４と、前記バッテリー識別情報入力手段１１、自
動車搭載時バッテリー情報入力手段１２、充電時バッテ
リー情報入力手段１３、バッテリー固有情報入力手段１
４から入力された情報を各バッテリー毎に記録する記録
手段１５と、この記録手段１５に記録された情報からバ
ッテリー寿命、残量、最適充電方法等の診断を行うバッ
テリー解析手段１６と、このバッテリー解析手段１６で
解析した結果を表示する表示手段１７とからなる構成さ
れる。

【００１２】図２において、バッテリーに関する運転情
報やバッテリー固有情報等を記録する記録媒体１５とし
ては、例えば、ＩＣカード２１が使用される。このＩＣ
カード２１は、バッテリーに関する過去の運転情報の経
歴等を記録する領域と、すでに車に対応して搭載される
バッテリー固有情報を記録する領域が設けられている。
バッテリー固有情報としては、例えば、バッテリーの種
類、製造時期、充放電特性等の過去の充電状況等に関係
しない情報であり、車に搭載されるときにすでに記録さ
れている情報である。なお、ＩＣカード２１には、サー
ビススタンドにおける充電時のキーとしての役割、ある
いは料金精算に使用される識別番号等も記録されてい
る。

【００１３】車側には、バッテリー２２、ＩＣカードリ
ーダ・ライタ２３、検出回路２４、車側表示部２５、及
び車に関する運転情報を検知する車センサー２６及びバ
ッテリー２２に関する使用時の情報を検知するバッテリ
ーセンサー２７等が搭載されている。このような車セン
サー２６は、車の各部に配置されており、例えば、充電
に影響する外気温度、エンジンルーム温度、また放電状
態を知るために車の発進の運行状態等の車に関する情報
を検知する。また、バッテリーセンサー２７は、バッテ
リーに関する過去の経歴を検知するセンサーであり、充
電時間や充電量等の充電状態、充電回数等のバッテリー
２２に関する運転時の情報を検知する。このようなセン
サー２６、２７からの信号は、検出回路２４を介して、
ＩＣカードリーダ・ライタ２３に入力され、ＩＣカード
２１に記録される。また、ＩＣカード２１に記録された
情報は、ＩＣカードリーダ・ライタ２３で必要時に読み
取られ、どの程度の充電量があるか等が運転者のために
車側表示部２５に表示される。なお、車側には、バッテ
リー２２へ外部から電気を供給する電線の接続口として
コンセント２８を備えている。

【００１４】充電のサービスステーション側では、急速
充電設備を備えており、一般の電力線等の電源部３０か
ら供給される電気を交流から直流に変換するダイオード
整流器等からなる交流・直流変換部３１と、変換された
直流の電圧や電流を制御する制御部３２及びその電力を
計測する電力計３３と、この制御部３２から供給される
電気を充電するバッテリ−３４と、制御部３２の出力と
バッテリー３４の出力とを比較して制御信号を制御部３
２へフィードバックする検出部３５と、バッテリー３４
の出力電圧を調整する電圧調整器３６及びその電力を計
測する電力計３７と、この電力計３７に接続される電力
の表示部３８と、この電力計３８に接続される充電器制
御部３９と、この充電器制御部３９との間で情報の送受
信を行うＩＣカードリーダ・ライタ４０と、このＩＣカ
ードリーダ・ライタ４０から出力される情報により電気
の充電料金等を精算する料金精算器４１等を備えてい
る。ＩＣカードリーダ・ライタ４０は、ＩＣカード２１
に記録されたバッテリー２２に関する情報を読み出し、
充電に関する診断結果を得るコンピュータソフトウェア
による解析手段を備えており、その診断結果が充電器制
御部３９に与えられる。充電器制御部３９は、ＩＣカー
ドリーダ・ライタ４０から与えられた診断結果に応じて
充電器側の充電開始や終了、充電電圧や電流等を制御す
る。そして、車側のバッテリ２２に充電を行うときに
は、充電器制御部３９の電力出力を電線等でコンセント
２８に接続する。

【００１５】図３において、４２は電力・電灯ケーブ
ル、４３は深夜電力ケーブル、４４はキューピクル、４
５は電圧調整器３６と電圧計３７に対応し、４６は交流
・直流変換とその電力を制御する充電器、４７は電力貯
蔵用のバッテリー、４８は表示部３８に対応する表示
計、４９はリール等により伸縮可能に設けられた充電用
ケーブル、５０はＩＣカードリーダ・ライタでありバッ
テリー診断を行う解析手段と料金精算器等を併せ備えて
いる。電気自動車５１に搭載されたバッテリーに充電す
るには、充電用ケーブル４９の先端に設けられたプラグ
５２を車側のコンセント２８に差し込むことで行う。

【００１６】上記構成のバッテリー管理システムでは、
車側に設けられた各種センサー２６、２７により車載バ
ッテリー２２に関する必要情報が検知され、検出回路２
４を介して、ＩＣカードリーダ・ライタ２３に取り込ま
れ、ＩＣカード２１の運転状況の記憶領域に経歴情報と
して記録される。この記録された情報は、車側のＩＣカ
ードリーダ・ライタ２３で必要時に読み取られ、車側表
示部２５に表示される。これにより、運転者は、バッテ
リ２２の充電量（残容量）や寿命等を知ることができ
る。バッテリ２２に充電する時には、運転状況に関する
情報、バッテリー固有情報、及びキー情報や識別番号が
記録されたＩＣカード２１を充電スタンド側に設置され
たＩＣカードリーダ・ライタ４０で読み取る。これによ
り、充電スタンド側は、キー情報や識別番号により充電
対象の車の特定ができると同時に、運転状況に関する情
報とバッテリー固有情報により、バッテリーの放電状
況、放電状態、充電回数、バッテリー種類、充放電特性
等を知ることで、ＩＣカードリーダ・ライタ４０に備え
る解析手段１９によりバッテリーの診断が可能になり、
最も適切な充電をすることができる。すなわち、充電器
制御部３９は、キー情報や識別番号により充電の開始を
制御し、また解析結果は電圧調整器３６等にフィードバ
ックし、適切な電圧と電流に制御して充電を行う。ま
た、充電の情報は、充電器制御部３９からＩＣカードリ
ーダ・ライタ４０で読み取られ、充電条件や充電時間等
が再びＩＣカード２１に書き込まれる。充電時間等の情
報は、ＩＣカードリーダ・ライタ４０から料金精算器４
１に出力され、ここで必要な料金が計算される。従っ
て、バッテリーの充電に関わる必要情報をＩＣカード２
１を用いてデータベース化でき、車に搭載されるバッテ
リーの充電を効率よくでき、エネルギーの損失を防止す
ることが可能になる。また、ＩＣカード２１にキー情報
等を記憶することで、例えば、ＩＣカード２１を挿入し
ないとケーブルの扉が開かないようにし、充電状況が自
動的に記録できるようにでき、充電スタンドにおけるキ
ーとしての役目を持たることができる。このことで、夜
間においても充電スタンドで深夜電力を有効に利用する
ことが可能になり、電力の平準化の要請に対応すること
が可能になる。さらに、電気料金の精算もカード処理が
できるようになる。

【００１７】なお、上記実施例においては、ＩＣカード
２１を用いてバッテリーに関する情報をデータベース化
した例を説明したが、車に搭載でき情報の記録ができる
記録媒体であれば、例えば、磁気記録媒体であってもよ
い。

【００１８】また、バッテリー診断を行うバッテリー解
析手段は、バッテリーの種類等に応じた種々の解析がで
きる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ッテリー識別情報をカード等で入力すると記録してある
バッテリー情報を基に寿命等の診断をする。運行時の充
電や自己放電情報は、車の記録装置から吸い上げる。充
電情報は充電終了時に記録する。従って、バッテリー残
量が正確に計測把握でき、電気自動車の運転者は安心し
て走行できるとともに、その診断結果によりバッテリー
の種類に応じて充電を効率よくでき、電力エネルギーの
損失が防止され、電力の平準化の要請にも対応できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を説明するブロック図であ
る。

【図２】図１で示される構成をさらに具体化したブロッ
ク図である。

【図３】本発明実施例の充電スタンドを説明する図であ
る。

【図４】従来のバッテリーの種類による温度特性を比較
する図である。

【図５】従来のバッテリーの種類による自己放電特性を
比較する図である。

【図６】従来のニッケル・カドミウム電池の寿命を示す
図である。

【図７】従来の鉛電池の寿命を示す図である。

【符号の説明】

１１ バッテリ識別情報入力手段 １２ 自動車搭載時バッテリー情報入力手段 １３ 充電時バッテリー情報入力手段 １４ バッテリー固有情報入力手段 １５ 記録手段 １６ バッテリー解析手段 １７ 表示手段 ２１ ＩＣカード ２２ 車載バッテリー ２３ ＩＣカードリーダ・ライタ ２４ 検出回路 ２５ 車側表示部 ２６、２７ センサー ３０ 電源部 ３１ 交流・直流変換部 ３３ 電力計 ３４ バッテリー ３５ 検出部 ３６ 電圧調整器 ３７ 電力計 ３８ 表示部 ３９ 充電器制御部 ４０ ＩＣカードリーダ・ライタ ４１ 料金精算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車の動力として電気自動車に搭載するバ
   ッテリーの充電装置において、バッテリー毎に付した固
   有の識別情報を入力するバッテリー識別情報入力手段
   と、運転時の放電や自己放電等の自動車搭載時のバッテ
   リー情報を入力する自動車搭載時バッテリー情報入力手
   段と、充電方法や充電深度等の充電の際のバッテリー情
   報を入力する充電時バッテリー情報入力手段と、バッテ
   リーの種類やその特性等のバッテリー固有の情報を入力
   するバッテリー固有情報入力手段と、前記バッテリー識
   別情報入力手段、自動車搭載時バッテリー情報入力手
   段、充電時バッテリー情報入力手段、バッテリー固有情
   報入力手段から入力された情報を各バッテリー毎に記録
   する記録手段と、該記録手段に記録された情報からバッ
   テリー寿命等の診断を行うバッテリー解析手段と、該バ
   ッテリー解析手段で解析した結果を表示する表示手段と
   からなる電気自動車バッテリー管理システムを備えた電
   気自動車用バッテリー充電装置。