WO2012014941A1 - 移動体用電池システム及び移動体用電池システムの制御方法 - Google Patents

移動体用電池システム及び移動体用電池システムの制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention comprises, for example, a plurality of assembled batteries comprising a plurality of secondary battery cells mounted on a mobile unit having a load device including a plurality of target loads powered by different powers for different purposes.
  • the present invention relates to the technical field of a mobile battery system and a charge / discharge control method of the battery system.
  • a power source of a moving body such as a vehicle, a ship or an aircraft
  • a battery system mounted on the moving body there is one using power discharged from a battery system mounted on the moving body.
  • this type of battery system uses a battery pack formed by combining rechargeable secondary battery cells.
  • a battery system mounted on a mobile body with high power consumption there is one that attempts to increase the discharge capacity by connecting a plurality of assembled batteries in parallel or in series.
  • the charge and discharge state of the battery pack (for example, the charge amount of the battery pack) is stored in storage means integrally provided in each battery pack.
  • temperature information refers to the information to fully charge the battery pack in the order of small charge amount at the time of charge, and fully discharge the battery pack in the order of large charge amount at the time of discharge.
  • the battery pack is fully charged so that the charge capacity of the battery pack is maximized at the time of charge, and the charge capacity of the battery pack is minimized at the discharge, as in the battery pack mainly composed of nickel cadmium secondary battery cells. Even if the battery is fully discharged, the battery system with little influence on the battery life is assumed. However, in the case of an assembled battery composed of a lithium ion secondary battery cell that has attracted attention as a secondary battery in recent years, there is a technical problem that the battery life will be shortened if such full charge and discharge are repeated.
  • Patent Document 1 it is supposed that full charge and discharge are sequentially performed on a plurality of assembled batteries regardless of the size of the power consumption of the load connected to the battery system. For example, if it is intended to charge the battery system in advance to cover the power consumption when using a device equipped with a power supply system soon, or the power consumption expected in the future, the power consumption is temporarily small. Even with the value, the battery pack is fully charged. Because of such a small amount of power consumption, it is inefficient to perform a large charge.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a mobile battery system capable of performing efficient and flexible charge / discharge control in a mobile battery system mounted on a mobile and composed of a plurality of assembled batteries.
  • An object of the present invention is to provide a control method of the mobile battery system.
  • a mobile battery system is mounted on a mobile device having a charging device and a load device including a plurality of target loads that are driven by power for different purposes.
  • a plurality of battery packs formed by connecting a plurality of secondary battery cells in series or in parallel, a connection state of the plurality of battery packs and the charging device, and a connection state of the plurality of battery packs and the load device.
  • Storage means for storing operation information related to each operation pattern of the plurality of target loads in the operation cycle of the moving body, and the stored operation information.
  • Estimation means for estimating the power consumption pattern in the operation cycle based on the above, and the load device according to the power consumption pattern estimated by the estimation means And a controlling means for controlling the switching of the power control circuit to cover the power consumption.
  • the present invention by controlling the power control circuit based on the operation information, it is possible to switch the connection state between the plurality of battery packs and the charging device and the connection state between the plurality of battery packs and the load device Therefore, according to the operation pattern of each of the plurality of target loads in the operation cycle of the mobile body, a part of the assembled batteries selected from the plurality of assembled batteries are connected to the charging device and charged, and from the remaining assembled batteries The load device can be discharged.
  • efficient and flexible charge / discharge control according to the power consumption pattern estimated from the operation information, in particular, charging and discharging in parallel separately and simultaneously for each of a plurality of assembled batteries Is possible.
  • the control means calculates the power consumption in a predetermined period in the operation cycle from the power consumption pattern estimated by the estimation means, and the plurality of assembled batteries
  • the power control circuit is switched and controlled so that the total discharge amount in the predetermined period of the battery pack that discharges power in order to cover the power consumption becomes larger than the calculated power consumption.
  • the power control circuit calculates the total discharge amount discharged in a predetermined period from the assembled battery discharging the power becomes larger than the calculated power consumption amount.
  • the power control circuit can be controlled so that discharge is performed from the number of assembled batteries necessary to cover the power consumption.
  • control means calculates the power consumption in a predetermined period in the operation cycle from the power consumption pattern estimated by the estimation means, and the plurality of assembled batteries
  • the power control circuit is switched and controlled so that the total discharge amount in the predetermined period of the battery pack that discharges power in order to cover the power consumption is closest to the calculated power consumption. I assume.
  • the battery pack since it is possible to discharge from the battery pack consisting of the minimum necessary number to cover the power consumption, it is possible to prevent the inefficient discharge using the waste battery cell of a large number. it can. For example, when the battery system is to be charged in advance to secure the charge amount to cover the power consumption expected in the future, the battery pack is fully charged even if the power consumption is small. Such inefficient control can be effectively avoided.
  • the mobile object battery system further comprises charge amount acquisition means for acquiring current charge amounts of the plurality of assembled batteries, and the control means determines that the acquired charge amount is within a predetermined range. And controlling the power control circuit to fall within
  • the charge amount of each of the assembled batteries discharged or charged by the power control circuit is controlled to fall within a predetermined range, it is effective that the assembled battery is overdischarged or overcharged. Can be prevented.
  • the “predetermined range” is defined as, for example, an upper limit value and a lower limit value of the charge amount that defines overdischarge and overcharge.
  • Another aspect of the mobile battery system of the present invention is characterized by further comprising input means for inputting the operation information.
  • operation information intended by the user is input through the input unit, and charge / discharge control is performed according to the input operation information, so that charge / discharge control according to the user's intention is realized.
  • charge / discharge control is performed according to the input operation information, so that charge / discharge control according to the user's intention is realized.
  • the plurality of target loads include a traveling load for causing the mobile to travel and a work load for causing the mobile to perform an operation other than the traveling. It is characterized by In particular, it is preferable that the traveling load and the work load can be driven independently, such as a garbage collection vehicle or an aerial work vehicle.
  • a flexible work vehicle such as an aerial work vehicle that raises and lowers a worker's footsteps to a work place at a high place while traveling through electric wires at multiple locations for maintenance, is flexible in moving objects that can independently drive and load work loads. Discharge control can be realized.
  • the plurality of secondary battery cells are lithium ion battery cells.
  • the battery pack provided in the mobile object battery system according to the present invention is a battery when overcharging or overdischarging is repeatedly performed. Even in the case of a lithium ion secondary battery cell, which is a secondary battery cell in which the shortening of the lifespan is a concern, the lifespan of the assembled battery can be increased.
  • the control method for a mobile battery system includes a mobile device including a charging device and a load device including a plurality of target loads that are driven by power for different purposes.
  • a plurality of assembled batteries which are mounted and connect a plurality of secondary battery cells in series or in parallel, a connection state of each of the plurality of assembled batteries and the charging device, and each of the plurality of assembled batteries
  • a control method of a battery system for a mobile unit comprising: a power control circuit for switching a connection state with the load device, based on operation information on each operation pattern of the plurality of target loads in an operation cycle of the mobile unit.
  • the industrial vehicle of the present invention is characterized by being provided with the above-mentioned battery system for mobiles (including each mode).
  • Industrial vehicles include, for example, vehicles such as vehicles, ships or aircraft having a load device comprising a plurality of target loads which are powered by different powers for different purposes. More specifically, a transportation truck that raises and lowers a loading platform for traveling cargoes by traveling around a plurality of collection / distribution sites, and a worker's scaffolding at a work site at a high place while traveling around electric wires at multiple locations for electric wire maintenance. It includes high-level work vehicles that are raised and lowered.
  • the present invention by controlling the power control circuit based on the operation information, it is possible to switch the connection state between the plurality of battery packs and the charging device and the connection state between the plurality of battery packs and the load device Therefore, according to the operation pattern of each of the plurality of target loads in the operation cycle of the mobile body, a part of the assembled batteries selected from the plurality of assembled batteries are connected to the charging device and charged, and from the remaining assembled batteries The load device can be discharged.
  • efficient and flexible charge / discharge control according to the power consumption pattern estimated from the operation information, in particular, charging and discharging in parallel separately and simultaneously for each of a plurality of assembled batteries Is possible.
  • FIG. 2 is a circuit block diagram showing a circuit configuration of a power control circuit. It is a figure which shows the operation information memorize
  • a load device including a plurality of target loads driven by electric power for different purposes.
  • mobile bodies e.g., vehicles, ships, aircrafts, etc.
  • a transportation truck that raises and lowers a loading platform for loading cargoes by patrolling a plurality of collection and distribution stations, and a height for raising and lowering a worker's scaffold to a work place at a high place while patrolling electric wires at multiple locations for electric wire maintenance.
  • the present invention is preferably applied to a mobile body capable of driving independently of a traveling load and a workload, such as a work vehicle.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an entire configuration of a refuse collection vehicle according to the present embodiment.
  • the garbage collection vehicle 1 includes the battery system 100 according to the present invention, a charging device 5 for charging the banks 2, 3 and 4 by connecting to an external commercial power supply (not shown), the banks 2, 3, And 4, and a load device 6 driven by the power discharged from the device.
  • battery system 100 includes a plurality of battery packs (hereinafter referred to as “banks 2, 3, 4”), connection states of banks 2, 3, 4 and charging device 5, and banks 2, 3, 4 , And a control system 8 for controlling these operations.
  • Banks 2, 3 and 4 are an assembled battery composed of a plurality of secondary battery cells.
  • a secondary battery cell any secondary battery cell including a lithium ion secondary battery cell or a lead storage battery cell which does not produce a memory effect can be used, but in the present embodiment, in particular, a lithium ion capable of rapid charge Banks 2, 3 and 4 are configured using secondary battery cells.
  • the garbage collection vehicle 1 includes the three banks 2, 3, and 4 will be described, it is needless to say that the number of banks can be appropriately changed.
  • Charging device 5 receives supply of AC power (typically 100 V or 200 V) from an external commercial power supply (not shown), converts the supplied AC power into DC by rectifying and smoothing, and bank 2, 2, Convert to 3, 4 suitable output voltage for charging.
  • the charging device 5 is provided with a charging cable connectable to a commercial power supply provided in a stationary state, and charging can be performed by connecting the charging cable to the commercial power supply while the garbage collection vehicle 1 is stopped. It is configured to be able to.
  • the load device 6 is driven by consuming the power discharged from the banks 2, 3 and 4.
  • the load device 6 is configured of a traveling load 6a and a work load 6b.
  • the running load 6a is a load for running the garbage collection vehicle 1, and for example, an electric motor rotationally driven by using the power discharged from the banks 2, 3 and 4 as a power source, and a wheel transmitting the driving force of the electric motor to the road surface.
  • the work load 6 b is a load that causes the waste collection vehicle 1 to perform work other than running, and for example, when the waste collection vehicle 1 is stopped, the collected waste is compressed into a box-shaped container provided in the waste collection vehicle 1 It is a mechanism that can be driven by an electric motor such as a press mechanism that is driven when storing and a discharge mechanism that is driven when discharging dust compressed and stored in the box-shaped container.
  • an air-conditioning air-conditioner in a car, etc. may be used.
  • Power control circuit 7 supplies power from charging device 5 to banks 2, 3 and 4 at the time of charging based on a control signal from control system 8, and loads from battery banks 2, 3 and 4 at the time of discharging. It is a circuit configured to be able to appropriately switch the electrical connection state between the banks 2, 3, 4, the charging device 5, and the load device 6 so as to realize supply of power to 6. The specific configuration of the power control circuit 7 will be described later.
  • the control system 8 includes an input device 9 for the user to input operation information, a storage device 10 for storing the input operation information, a display device 11 for displaying the operation information, banks 2, 3 , And 4 (for example, charge amount, cell voltage, temperature, etc.) is acquired and stored (in this embodiment, BMU is provided for each of banks 2, 3 and 4), and BMUs 12, 13 and 14, respectively.
  • the controller 15 functions as an example of the "control means" according to the present invention, as described later.
  • the input device 9 is an interface for the user to input operation information.
  • the input device 9 includes, for example, a keyboard, a touch pen, or various pointing devices including a mouse, a trackball, a touch pad, a scroll button, and the like.
  • a drive capable of reading a storage medium such as a magnetic disk, a CD, a DVD, and a Blu-ray disc in which operation information is recorded may also be adopted as an example of the input device 9.
  • the input device 9 is an example of the “input unit” according to the present invention.
  • the storage device 10 adopts various non-rewritable various aspects such as a rewritable random access memory (RAM), a flash memory, a USB memory, a hard disk drive (HDD) or a buffer memory, or a read only memory (ROM). obtain.
  • RAM random access memory
  • flash memory a flash memory
  • USB memory a USB memory
  • HDD hard disk drive
  • buffer memory a buffer memory
  • ROM read only memory
  • the operation information stored in the storage device 10 is appropriately read by the controller 15 and used for various operations.
  • the storage device 10 is an example of the "storage means" according to the present invention.
  • the display device 11 is a device capable of displaying operation information stored in the storage device 10, and can take various aspects such as a plasma display device, a liquid crystal display device, or a CRT display device. For example, by displaying the operation information by the display means 11, it is possible to make the user visually recognize on the basis of what operation information the control of the garbage collection vehicle 1 is being executed. . In addition, the convenience of the user may be enhanced by displaying together with the operation information the information regarding the charge / discharge of the banks 2, 3 and 4 acquired from the BMUs 12, 13 and 14 and the operation state of the refuse collection vehicle 1 together. .
  • FIG. 2 is a schematic view showing a specific display example on the display device 11.
  • the screen of the display device 11 is formed as a touch panel, and is configured to also function as the input device 9.
  • indicators 34 for displaying the driving states of the traveling load 6a and the work load 6b of the load device 6 by lighting are displayed.
  • touch panel icons 36 and 37 for selecting whether to manually or automatically control the battery system 100 are displayed.
  • the automatic control referred to here is control for automatically performing charge / discharge control of the bank based on operation information described below.
  • the charge amount display unit 31, 32 the battery system is manually operated so that the input charge amount is discharged by directly inputting the charge amount of the banks 2, 3 and 4 intended by the user via the input device 9 such as a keyboard or the like.
  • Charge and discharge control As a specific example of the situation where manual control is required, when the waste collection vehicle 1 needs to consume power deviating from the operation information, for example, the case where the collected amount of waste is temporarily increased rapidly may be considered.
  • the BMUs 12, 13, and 14 are units having a function of acquiring and storing charge / discharge information of the banks 2, 3, and 4.
  • the charge / discharge information includes, for example, information specific to the battery such as the rated capacity, temperature characteristics, storage characteristic, etc. of the banks 2, 3 and 4, and information on the charge / discharge status of the battery such as charge amount, discharge amount, charge count.
  • the charge / discharge information acquired and stored by the BMUs 12, 13, 14 is appropriately read by the controller 15 and used for various calculations.
  • the acquisition and storage of the charge / discharge information from the banks 2, 3, 4 by the BMUs 12, 13, 14 may be performed at a fixed or indeterminate timing.
  • BMU12, 13, 14 is an example of the "charge amount acquisition means" which concerns on this invention.
  • the controller 15 transmits and receives control signals to and from the charging device 5 and the power control circuit 7 based on the operation information read from the storage device 10 and the charge / discharge information read from the BMUs 12, 13 and 14,
  • the control circuit 7 is controlled to perform charge / discharge control of the banks 2, 3, 4.
  • the specific control contents of the controller 15 will be described later.
  • FIG. 3 is a circuit block diagram showing a circuit configuration of power control circuit 7.
  • the same parts as those in the configuration shown in FIG. 1 will be denoted by the same reference numerals, and the description will be omitted as appropriate.
  • the power control circuit 7 has a configuration in which switches of switches SW1 to SW6 are electrically connected to each other by wires.
  • One end of the switches SW1, SW2 and SW3 is electrically connected to the positive electrode side of the banks 2, 3 and 4, and the other end is electrically connected to the switches SW4, SW5 and SW6.
  • One end of the switch SW4 is electrically connected to the positive electrode side of the charging device 5, and one end of the switch SW6 is electrically connected to the positive electrode side of the load device 6.
  • the switches SW7, SW8 and SW9 are electrically connected to the negative sides of the banks 2, 3 and 4, and particularly one end of the switches SW7 and SW9 is connected to the negative sides of the charging device 5 and the load device 6, respectively. Then, by operating SW4 and SW7, SW5 and SW8, and SW6 and SW9 as a pair, it is possible to switch the connection state between each of the banks 2, 3 and 4 and the charging device 5 and the load device 6. Is configured.
  • the positive terminals of the banks 2, 3 and 4 are connected to the switches SW1, SW2 and SW3, while the negative terminals of the banks 2, 3 and 4 are shorted together with the charging device 5 and the load device 6.
  • the switches SW1 to SW6 constituting the power control circuit 7 are switched on / off by a control signal from the controller 15. As described above, by switching and controlling the switches SW1 to SW6 according to the control signal from the controller 15, charging from the charging device 5 or discharging to the load device 6 is individually performed for each of the banks 2, 3 and 4. It is configured to be able to control.
  • a configuration of the power control circuit 7, a circuit shown in FIG. 3 (b) may be adopted. In the example shown in FIG.
  • FIG. 3B the connection destinations of banks 2, 3 and 4 are switched to either charging device 5 or load device 6 by switching on / off switches SW11 to SW25 according to a control signal from controller 15. It is possible to switch more flexibly than in the case of FIG. 3 (a).
  • FIG. 3B does not show the supply route of the control signal from the controller 15 to the switch SW11 to the switch 25 in order to show the configuration of the power control circuit 7 in an easily understandable manner, FIG. Similarly, by supplying a control signal from the controller 15 to each of the switches SW11 to SW25, the on / off of each switch can be switched.
  • the BMUs 12, 13 and 14 acquire and store charge / discharge information of the banks 2, 3 and 4 respectively, and the controller 15 accesses the BMUs 12, 13 and 14 to obtain the BMUs 12, 13 and 13. It is comprised so that the charge / discharge information memorize
  • FIG. 4 is a diagram showing an operation pattern of the load device 6 defined by the operation information stored in the storage device 10.
  • “one day” is assumed as the operation cycle of the refuse collection vehicle 1.
  • the operation cycle is divided into periods (periods T1 to T5) in which the driving states of the traveling load 6a and the work load 6b change, and the driving states of the traveling load 6a and the work load 6b in each period and the external commercial power supply It defines the availability of charging.
  • the period T1 is defined as a period in which only the traveling load 6a of the load device 6 is driven (in short, the work load 6b is not driven) and charging can not be performed from the external commercial power supply. Specifically, the period T1 corresponds to a moving period in which the garbage collection vehicle 1 travels from the storage base to the site where the garbage collection work is performed. In the period T1, since the garbage collection vehicle 1 is in the traveling state, the charging device 5 can not be connected to the stationary commercial power source for charging, and the bank can not be charged.
  • the period T2 is defined as a period in which the traveling load 6a and the work load 6b are both driven and charging from an external commercial power source can not be performed. Specifically, the period T2 corresponds to a period in which the garbage collection vehicle 1 arrives at the site where the garbage collection work is performed, and the garbage collection work is repeatedly performed while traveling around the garbage collection places. In the period T2, since the garbage collection vehicle 1 is in a traveling state, the charging device 5 can not be connected to the stationary commercial power source for charging, and the bank can not be charged.
  • the period T3 is defined as a period in which only the work load 6b of the load device 6 is driven (in short, the traveling load 6a is not driven), and charging from an external commercial power source is possible. Specifically, after the waste collection work is completed in period T2, period T3 stops the waste collection vehicle 1 at the waste treatment facility, and the collected waste compressed and stored in the box-shaped container in the waste collection vehicle 1 is Corresponds to a period of time when the work load 6b is driven to discharge the dust collection car 1 out. In period T3, a commercial power source for charging is fixedly provided in the refuse disposal facility where the refuse collection vehicle 1 is stopped, and charging of the bank is possible by connecting the charging device 5 to the commercial power source. It is.
  • period T4 is defined as a period in which only the traveling load 6a of the load device 6 is driven (in short, the work load 6b is not driven), and charging from an external commercial power source can not be performed.
  • period T4 corresponds to a return period in which the waste collection vehicle 1 whose discharge operation of collected waste is completed in the waste treatment facility travels toward the storage base of the waste collection vehicle 1.
  • the period T5 is defined as a period in which the traveling load 6a and the work load 6b are not driven together and charging from an external commercial power source can not be performed. Specifically, the period T5 corresponds to a period (for example, nighttime) in which the refuse collection vehicle 1 returned to the storage base is stored in the storage base.
  • a commercial power source for charging is fixedly provided at the storage base where the refuse collection vehicle 1 is stopped, and charging the bank is possible by connecting the charging device 5 to the commercial power source. is there.
  • the controller 15 estimates the power consumption pattern in the operation cycle based on the operation pattern of the load device 6 defined by the operation information as described above.
  • the amount of power consumed when the traveling load 6 a and the work load 6 b are driven for a predetermined period is stored in the storage device 10 as data in advance, and the controller 15 accesses the storage device 10 to access the data To estimate the power consumption of each period.
  • the amount of power consumed when the traveling load 6a and the work load 6b stored in the storage device 10 are driven for a predetermined period is the operation result of the waste collection vehicle 1 in the past (for example, the traveling load 6a and the work load 6b) May be calculated on the basis of an actual measurement value of the power consumption amount generated in the case of driving in the past.
  • FIG. 5 is a graph showing the power consumption pattern estimated by the controller 15 based on the operation information shown in FIG.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents estimated power consumption (hereinafter referred to as “estimated power consumption” as appropriate).
  • the estimated power consumption P1 of the period T1 is the power consumption estimated as the power consumption by the traveling load 6a driven in the period T1.
  • the estimated power consumption P2 of the period T2 is the power consumption estimated as the power consumption by the traveling load 6a and the work load 6b driven in the period T2, and the amount of driving by the work load 6b is added compared to the period T1, It is larger than P1.
  • estimated power consumption P2 is also fluctuate
  • the estimated power consumption P3 in the period T3 is the power consumption estimated as the power consumption by the work load 6b driven in the period T3, and is smaller than P2 because the driving load 6a is not driven compared to the period T2 It has become. Since the work load 6b driven in the period T3 is alternately switched between the drive and the stop depending on the dust discharge state, the estimated power consumption P3 also fluctuates according to the switching timing.
  • the estimated power consumption P4 of the period T4 is the power consumption estimated as the power consumption by the traveling load 6a driven in the period T4.
  • the estimated power consumption P5 in the period T5 is zero because the load device 5 is not driven at all in the period T5.
  • the controller 15 “charges”, “discharges”, “charges” the state of the banks 2, 3 and 4 for each period so that the estimated power consumption shown in FIG. 5 can be covered by the power discharged from the banks 2, 3 and 4. Set to one of "wait”.
  • An example of such state setting control for each period of each bank is shown in FIG. 6 and FIG.
  • FIG. 6 is a table showing the state of each bank for each period
  • FIG. 7 is a graph showing the transition of the charge amount of each bank when the state setting control is performed as shown in FIG.
  • the state of the bank 2 is set to "discharge", and the states of the banks 3 and 4 are set to "standby". This is because the estimated power consumption P1 in the period T1 is relatively small, and the discharge from only the bank 2 covers the estimated power consumption P1. In other words, the total capacity of the banks contributing to the discharge is the largest estimated required power P1 without performing inefficient charge / discharge control to discharge all banks 2, 3 and 4 in order to cover small estimated power consumption P1.
  • the state of each bank is set to discharge only from the bank 2 so as to be close.
  • the states of the banks 3 and 4 not contributing to the discharge are set to "standby" instead of "charging".
  • bank 2 is selected from banks 2, 3 and 4 as a bank for covering estimated power consumption P1 in period T1
  • bank 3 or bank 4 may be selected instead of bank 2.
  • the discharge frequency of only a specific bank becomes high when repeating the operation cycle, the battery life of each bank varies. In order to prevent such variations in battery life, it is preferable to perform control such that the selected bank is randomly changed.
  • the state of the bank 2 is set to "standby", and the states of the banks 3 and 4 are set to "discharge”. This is because, during the period T2, the estimated power consumption P2 can be covered by discharging from the banks 3 and 4 in which the charge amount remains rich compared to the bank 2.
  • the estimated power consumption P2 is larger than the estimated power consumption P1, even if the estimated power consumption P2 is too large to be available in a single bank, discharge from the two banks in this way It can respond by doing.
  • the state of the bank 2 not contributing to the discharge is set to "standby" instead of "charging".
  • the state of the bank 2 is set to "charge”, and the states of the banks 3 and 4 are set to "discharge".
  • the amount of charge of bank 2 is smaller than that of banks 3 and 4. Therefore, the amount of charge is restored by preferentially charging bank 2 with a small amount of charge, and This is because it is desirable to perform discharge using banks 3 and 4 which have a relatively large margin.
  • the discharge from the banks 3 and 4 is simultaneously performed, and at the same time, the charge and discharge control is made more efficient by charging the bank 2.
  • the power consumption is calculated using the bank 2 whose charge amount is recovered in the period T3. It will be possible to crawl.
  • the charging device 5 stops the charging to prevent the overcharging to the bank 2, and thereafter, the state of the bank 2 is automatically "standby" Transition to Thus, overcharging of the bank 2 can be prevented, and the life of the bank 2 can be increased.
  • the state of the bank 2 is set to "discharge", and the states of the banks 3 and 4 are set to "standby".
  • the state of each bank in the period T4 in this manner, the charge amount of the bank 2 is reduced while the charge amounts of the banks 3 and 4 are maintained constant.
  • period T5 the states of banks 2, 3 and 4 are all set to "charge". Since the estimated power consumption P5 of the period T5 is zero, it is not necessary to perform discharge. Moreover, in period T5, it is possible to charge by connecting the charging device 5 to the commercial power supply installed in the storage base. Therefore, in period T5 which is the final period of the operation cycle, banks 2, 3 and 4 are sufficiently charged in a range not to be overcharged in preparation for the next operation cycle (that is, operation on the next day). By setting the state of each bank in period T5 in this manner, the charge amount of banks 2, 3 and 4 both increase.
  • FIG. 8 is a flowchart showing processing executed by the controller 15 to perform state setting control in each of the banks 2, 3 and 4.
  • FIG. 8 is a flowchart showing processing executed by the controller 15 to perform state setting control in each of the banks 2, 3 and 4.
  • the controller 15 acquires operation information input by the user via the input device 9 (step S101), and stores the operation information in the storage device 10 (step S102).
  • the input operation of the operation information by the user be performed periodically, for example, in accordance with the operation cycle.
  • the operation cycle of the waste collection vehicle 1 since “one day” is adopted as the operation cycle of the waste collection vehicle 1, when the operation time of that day is over (for example, after the waste collection vehicle 1 finished the work on the day returns to the storage base It is good to do the input work of the operation information corresponding to the next operation day to).
  • the length of the operation cycle of the refuse collection vehicle 1 another one day, one week, one month, etc. may be set.
  • the controller 15 accesses the storage device 10 to read out the operation information stored in the storage device 10 (step S103), and estimates the estimated power consumption in each period of the operation cycle based on the operation information (step S103) S104).
  • the controller 15 functions as the "estimation means" according to the present invention.
  • the specified power consumption may be used as the estimated power consumption as it is. In this case, step S104 may be omitted.
  • the controller 15 sets the state of the banks 2, 3 and 4 to any one of “charge”, “discharge” and “standby” for each period so as to cover the estimated power consumption estimated in step S104 Step S105). Then, the power control circuit 7 is switched to control the charge / discharge state of the banks 2, 3 and 4 so that the state of the banks 2, 3 and 4 becomes the state set in step S105 (step S106).
  • FIG. 9 is a flow chart showing processing of state setting control of each bank performed in step S105 of FIG. In this process, an increment variable n corresponding to each period T1 to T5 of the operation cycle is introduced, and the state of banks 2, 3 and 4 in each period is sequentially set by counting the increment variable n. Control is performed.
  • step S201 the controller 15 reads the estimated power consumption P1 in the period T1 estimated in step S104 (step S202).
  • the controller 15 accesses the BMUs 12, 13 and 14 to acquire the charge amounts of the banks 2, 3 and 4 (step S203). Then, based on the charge amount of the banks 2, 3 and 4, in order to cover the estimated power consumption P1 read in step S202, a bank whose state is set to "discharge" is selected (step S204).
  • the bank 2 is selected as the bank whose state is set to "discharge". That is, the bank is selected such that discharge is performed only from the bank 2 without performing inefficient control to discharge all the banks 2, 3 and 4 in order to cover small estimated power consumption P1.
  • the controller 15 determines whether charging is possible by connecting the charging device 5 to the commercial power supply in the period T1 (step S205). Specifically, as shown in FIG. 4, the determination is made by referring to the availability of the charge defined in the operation information. Incidentally, in the period T1, as shown in FIG. 4, it is determined that charging is not possible.
  • step S206 determines whether or not there is.
  • a predetermined threshold for example, a threshold corresponding to the charge amount to be overdischarged
  • step S207 the state of the bank during the period T1 is set to "charging"
  • step S208 when charging is not possible (step S205: NO) or when it is determined that charging is not required (step S206: NO), the states of banks 3 and 4 in period T1 are set to "standby". (Step S208).
  • step S209 increment variable n is incremented by one (step S209), and state setting control of banks 2, 3 and 4 in period T2 is performed (step S210: NO). Thereafter, the states of banks 2, 3 and 4 in periods T2 to T5 are set by repeatedly executing steps S202 to S207 described above.
  • step S204 the bank The states of 3 and 4 are set to "discharge” (step S204).
  • step S208 the state of the bank 2 is set to "standby" (step S208) because charging is not possible in the period T2 (step S205: NO).
  • step S204 the states of the banks 3 and 4 are set to "discharge” (step S204).
  • step S205: YES the state of bank 2 is set to "charging” because charging is possible in period T3
  • step S206 YES
  • step S207 the amount of charge of bank 2 is small
  • the estimated power consumption P4 is the same as the estimated power consumption P1 in period T1, so the state of bank 2 is set to "discharge” and the states of banks 3 and 4 are set to "standby". Be done.
  • step S205 since the estimated power consumption P5 is zero, the state of the bank is not set to "discharge". On the other hand, in the period T5, charging is possible (step S205: YES), and the charge amount of the banks 2, 3 and 4 is small (step S206: YES). Is set (step S207).
  • step S210 when the state setting of the banks 2, 3 and 4 in each period is completed (step S210: YES), the controller 15 ends the series of processing (END).
  • the past operation results are, for example, the operating states of the traveling load 6a and the work load 6b in each period (T1 to T5) when the garbage collection vehicle 1 is operated (specifically refer to FIG. 4), and It is stored in the storage device 10 in association with the transition of the power consumption (specifically, refer to FIG. 7).
  • the power consumption pattern is statistically estimated.
  • the controller 15 acquires an increment variable k from the storage device 10 (step S301), and determines whether the acquired increment variable k is "1" (step S302). That is, in this step, it is determined whether or not the past operation results exist in the storage unit 10.
  • the controller 15 sets the manufacturer recommended value of the banks 2, 3 and 4 (for example, voltage range, maximum discharge current value, maximum charge current value, operating temperature range Etc.) (step S303).
  • the manufacturer recommended value is stored in advance in the storage device 10, and can be acquired by the controller 15 accessing it.
  • the user uses the touch panel displayed on the display device 11 to determine which bank out of the banks 2, 3 and 4 is to be used for discharging or charging in each period (that is, periods T1 to T5) of the operation cycle.
  • the setting is input (step S304).
  • An example of the touch panel displayed on the display device 11 when performing the input operation is shown in FIG. As shown in FIG. 11, the touch panel is provided with an icon which can select whether the bank 2, 3 or 4 is in the state of "discharge”, “charge” or “standby” in each period. It is configured that the user can input the state of the banks 2, 3 and 4 in each period by touching.
  • step S305 the operation of the garbage collection vehicle 1 is started according to the contents input through the touch panel in this manner (step S305).
  • the power consumption patterns of banks 2, 3 and 4 in each period that is, periods T1 to T5 are acquired, and the acquired power consumption patterns are correlated with the input contents from the touch panel to obtain past operation results. It is stored in the storage device 10 (step S306).
  • the controller 15 adds “1” to the increment variable k and stores the same in the storage device 10 to update the increment variable k (steps S307 & S308).
  • step S301 If the increment variable k acquired in step S301 is not "1" (step S302: NO), the controller 15 further determines whether the increment variable k is "2" (step S309). That is, in this step, it is determined whether or not there are a plurality of past operation results in the storage unit 10.
  • step S304 the user uses the touch panel displayed on the display device 11 to select which bank out of banks 2, 3 and 4 in each period.
  • setting or inputting whether discharging or charging is to be performed is performed (step S310).
  • step S311 it is determined whether the content input in step S310 is the same as the past operation record stored in step S306 (step S311). If it is the same as the past operation results stored in step S306 (step S311: YES), banks 2, 3 and 4 are charged according to the same charge / discharge pattern as the past operation results plus the safety factor. Operation is started to perform discharge control (step S312).
  • the safety factor refers to the charging of each bank 2, 3, 4 in the charge / discharge pattern so that the charge amount (ie, SOC) of each bank 2, 3, 4 in the charge / discharge pattern does not become overdischarged or overcharged. It is a so-called margin added to the rate.
  • step S312 As a result of the operation of the garbage collection vehicle 1 in step S312, it is correlated with the input content in step S310 which one of the banks 2, 3 and 4 is used for charging or discharging in each period, The past operation results are stored in the storage device 10 (step S313). Thereafter, the controller 15 adds “1” to the increment variable k and updates the increment variable k by storing the same in the storage device 10 (steps S314 & S315), and returns the process to step S301 to further explain the process described below. Migrate to
  • step S311 NO
  • the operation result is accumulated by repeatedly executing the above-described steps S303 to S308.
  • step S306 since there is not a plurality of past operation records, statistical estimation processing as in step S316 and subsequent steps can not be performed. Therefore, in the next processing turn, accumulation of past operation results is achieved by repeatedly executing the processing from step S303 to step S308 so that statistical estimation processing can be performed using a plurality of past operation results. .
  • step S309 NO
  • the controller 15 acquires a plurality of past operation results from the storage device 10 (step S316).
  • the controller 15 acquires an external factor which is a factor of the variation of the plurality of past operation results (step S317).
  • the external factor is, for example, the predicted value of the amount of collected dust on the day of operation, and the fluctuation of weather (such as the temperature and humidity of the outside air).
  • Such external factors may be acquired by the user using the input device 9 in the former case, or an external air temperature sensor or vehicle speed sensor (provided in the dust collection vehicle 1) in the latter case. Detection values from various sensors such as not shown in FIG. 1 may be acquired.
  • Step S3128 the charge / discharge patterns of banks 2, 3 and 4 in each period of the operation cycle are statistically estimated.
  • the amount of change with time in SOC of each bank 2, 3 and 4 is statistically determined.
  • the mean value ⁇ and the standard deviation ⁇ is calculated.
  • bank 2 in each period of the operation cycle is included so that the charge / discharge pattern estimated is included in the range of ⁇ ⁇ n ⁇ (n is an integer set according to the magnitude of the external factor acquired in step S317).
  • 3 and 4 are statistically estimated.
  • the estimation process is statistically performed after each period in the operation cycle is defined in advance, but the estimation process may be performed in time units in addition to such period units. . Further, the estimation process may be performed with the earliest start time, the latest finish time, or the intermediate time between the earliest start time and the latest finish time of each period as a unit.
  • the garbage collection vehicle 1 When the garbage collection vehicle 1 is operated according to the charge / discharge patterns of the banks 2, 3 and 4 estimated in this manner, the banks 2, 3 and 4 are overcharged or added by adding a predetermined safety factor. It is better to reduce the risk of overdischarge. In this case, it is preferable that the predetermined safety factor is also determined by statistical processing based on past operation results.
  • the connection state between the banks 2, 3 and 4 and the charging device 5 is controlled by controlling the power control circuit 7 based on the operation information, and Since it is possible to switch the connection state between 2, 3, and 4 and the load device 6, according to the operation pattern of the dust collection vehicle 1 in the operation cycle, to some assembled batteries selected from the banks 2, 3 and 4.
  • flexible charging and discharging control can be realized by performing charging by the charging device 5 and discharging the load device 6 from other assembled batteries.
  • the present invention comprises, for example, a plurality of assembled batteries comprising a plurality of secondary battery cells mounted on a mobile unit having a load device including a plurality of target loads powered by different powers for different purposes.
  • the present invention can be used in a mobile battery system and a charge control method of the battery system.

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Abstract

移動体用電池システム(100)は、充電装置(5)と、複数の目的負荷(6a、6b)を含んでなる負荷装置(6)とを有する移動体(1)に搭載される。移動体用電池システムは、複数の組電池(2,3,4)と、複数の組電池、充電装置及び負荷装置間の接続状態を切り替える電力制御回路(7)とを備える。特に、運用情報を記憶する記憶手段(10)と、運用情報に基づいて運用サイクルにおける電力消費パターンを推定する推定手段(15)と、当該電力消費パターンに従って負荷装置による消費電力を賄うように電力制御回路を切り替え制御する制御手段(15)とを備える。

Description

移動体用電池システム及び移動体用電池システムの制御方法
 本発明は、例えば、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置を有する移動体に搭載され、複数の二次電池セルからなる複数の組電池を備えてなる移動体用電池システム及び該電池システムの充放電制御方法の技術分野に関する。
 例えば車両、船舶又は航空機などの移動体の動力源として、移動体に搭載された電池システムから放電される電力を利用するものがある。この種の電池システムには、充電可能な二次電池セルを組み合わせてなる組電池を用いることが広く知られている。特に、消費電力の大きい移動体に搭載される電池システムとして、複数の組電池を並列又は直列に接続することにより放電容量の増大を図ったものがある。
 例えば特許文献1には、複数の組電池を備える電池システムにおいて充放電を行う際に、各組電池に一体的に設けられた記憶手段に組電池の充放電状態(例えば、組電池の充電量や温度など)に関する情報を記憶させ、当該情報を制御手段が参照することによって、充電時には充電量の少ない順に組電池をフル充電し、放電時には充電量の多い順に組電池をフル放電するように制御される電池システムが開示されている。
特許第3890168号
 特許文献1によれば、主にニッケルカドミウム二次電池セルからなる組電池などのように、充電時には組電池の充電量が最大になるようにフル充電し、放電時には組電池の充電量が最小になるまでフル放電しても電池寿命に影響が少ない電池システムを想定している。しかしながら、近年、二次電池として着目を集めているリチウムイオン二次電池セルからなる組電池では、このようにフル充放電を繰り返し行うと電池寿命が短縮してしまうという技術的問題点がある。
 また、特許文献1では電池システムに接続された負荷の消費電力の大きさに関わらず、複数の組電池に対して順にフル充放電を行うとされている。例えば、これからすぐに電源システムを搭載した装置を使用する場合の消費電力量や将来的に見込まれる消費電力量を賄うために予め電池システムを充電しようとする場合に、仮に当該消費電力量が小さい値であっても、組電池にはフル充電が行なわれてしまう。このように少量の消費電力量のために、大量の充電を行うことは非効率的である。
 また、特許文献1では、複数の組電池を用いて充電と放電とを並行に行うことによって、電池システムを効率よく運用できるとされている。しかしながら、複数の組電池のうちどの組電池から充電又は放電をそれぞれ行うことによって電池システムの運用を効率化できるのか、その制御内容について具体的な記載がされていない。例えば、複数の組電池から、充電を行うための組電池と放電を行うための組電池とを選択する際に、負荷装置の電力消費量を考慮した選択制御がなされていないため、負荷装置の動作状態に応じた効率的な充放電制御を行うことは困難であるという問題点がある。
 本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、移動体に搭載され複数の組電池からなる移動体用電池システムにおいて、効率的且つ柔軟な充放電制御が可能な移動体用電池システム及び該移動体用電池システムの制御方法を提供することを目的とする。
 本発明の移動体用電池システムは上記課題を解決するために、充電装置と、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置とを有する移動体に搭載され、複数の二次電池セルを直列又は並列に接続してなる複数の組電池と、前記複数の組電池と前記充電装置との接続状態、及び、前記複数の組電池と前記負荷装置との接続状態を切り替えるための電力制御回路とを備える移動体用電池システムにおいて、前記移動体の運用サイクルにおける前記複数の目的負荷の各々の運用パターンに関する運用情報を記憶する記憶手段と、前記記憶された運用情報に基づいて前記運用サイクルにおける電力消費パターンを推定する推定手段と、前記推定手段によって推定された電力消費パターンに従って前記負荷装置による消費電力を賄うように前記電力制御回路を切り替え制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
 本発明によれば、運用情報に基づいて電力制御回路を制御することによって、複数の組電池と充電装置との接続状態、及び、複数の組電池と負荷装置との接続状態を切り替えることができるので、移動体の運用サイクルにおける複数の目的負荷の各々の運用パターンに応じて、複数の組電池から選択された一部の組電池を充電装置に接続して充電すると共に、残りの組電池から負荷装置に対して放電することができる。その結果、運用情報から推定された電力消費パターンに従った効率的且つ柔軟な充放電制御、特に、複数の組電池の各々に対して、個別且つ同時に、充電又は放電を並行して行わせることが可能となる。
 本発明の移動体用電池システムの一の態様では、前記制御手段は、前記推定手段によって推定された電力消費パターンから前記運用サイクル内の所定期間における消費電力量を算出し、前記複数の組電池のうち前記消費電力を賄うために電力を放電する組電池の前記所定期間における放電量の合計が、前記算出された消費電力量より大きくなるように前記電力制御回路を切り替え制御することを特徴とする。
 この態様によれば、電力を放電する組電池から所定期間に放電される放電量の合計が、前記算出された消費電力量より大きくなるように電力制御回路を切り替え制御することによって、算出された消費電力量を賄うために必要な個数の組電池から放電がなされるように電力制御回路を制御することができる。
 本発明の移動体用電池システムの他の態様では、前記制御手段は、前記推定手段によって推定された電力消費パターンから前記運用サイクル内の所定期間における消費電力量を算出し、前記複数の組電池のうち前記消費電力を賄うために電力を放電する組電池の前記所定期間における放電量の合計が、前記算出された消費電力量に最も近くなるように前記電力制御回路を切り替え制御することを特徴とする。
 この態様によれば、消費電力を賄うために必要最低限個数からなる組電池から放電させることができるので、無駄に多い個数の組電池を用いて非効率な放電を行うことを防止することができる。例えば、将来的に見込まれる消費電力量を賄うために予め電池システムに充電し充電量を確保しようとする場合に、仮に消費電力量が少量であるとしても、組電池にはフル充電が行なわれてしまうような非効率な制御を効果的に回避することができる。
 本発明の移動体用電池システムの他の態様では、前記複数の組電池の現在の充電量を取得する充電量取得手段を更に備え、前記制御手段は、前記取得した充電量が所定の範囲内に収まるように前記電力制御回路を制御することを特徴とする。
 この態様によれば、電力制御回路によって放電又は充電される各々の組電池の充電量が所定の範囲内に収まるように制御されるため、組電池が過放電又は過充電されることを効果的に防止することができる。ここで、「所定の範囲」は、例えば、過放電及び過充電を規定する充電量の上限値及び下限値として規定される。
 本発明の移動体用電池システムの他の態様では、前記運用情報を入力するための入力手段を更に備えることを特徴とする。
 この態様によれば、ユーザが意図する運用情報を、入力手段を介して入力し、当該入力された運用情報によって充放電制御が行われるので、ユーザの意図に沿った充放電制御を実現することができる。
 本発明の移動体用電池システムの他の態様では、前記複数の目的負荷は、前記移動体を走行させるための走行負荷と、前記移動体に走行以外の作業を行わせる作業負荷とを含むことを特徴とする。特に、前記走行負荷及び前記作業負荷は、ゴミ収集車や高所作業車のように独立して駆動可能であるとよい。
 この態様によれば、本発明を負荷装置として走行負荷及び作業負荷を含む移動体に適用することによって、例えば、複数の集配所を巡回して貨物を積み込む荷台を昇降させる運搬用トラックや、電線整備のために複数の箇所の電線を巡回しながら高所にある作業場に作業員の足場を昇降させる高所作業車など、走行負荷及び作業負荷が独立して駆動可能な移動体において柔軟な充放電制御を実現することができる。
 本発明の移動体用電池システムの他の態様では、前記複数の二次電池セルはリチウムイオン電池セルであることを特徴とする。
 上述のように本発明によれば、柔軟な充放電制御が可能となるため、本発明に係る移動体用電池システムに備えられる組電池が、過充電又は過放電が繰り返し行われた場合に電池寿命の短縮が懸念される二次電池セルであるリチウムイオン二次電池セルからなる場合であっても、組電池の高寿命化を図ることができる。
 本発明の移動体用電池システムの制御方法は上記課題を解決するために、充電装置と、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置とを有する移動体に搭載され、複数の二次電池セルを直列又は並列に接続してなる複数の組電池と、前記複数の組電池の各々と前記充電装置との接続状態、及び、前記複数の組電池の各々と前記負荷装置との接続状態を切り替えるための電力制御回路とを備える移動体用電池システムの制御方法において、前記移動体の運用サイクルにおける前記複数の目的負荷の各々の運用パターンに関する運用情報に基づいて前記運用サイクルにおける電力消費パターンを推定する推定工程と、当該推定された電力消費パターンに従って前記負荷装置による消費電力を賄うように前記電力制御回路を切り替え制御する制御工程とを備えることを特徴とする。
 本発明の移動体用電池システムの制御方法によれば、上述の移動体用電池システム(各態様を含む)を実現することが可能である。
 本発明の産業用車両は上記課題を解決するために、上述の移動体用電池システム(各態様を含む)を備えることを特徴とする。産業用車両としては、例えば、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置とを有する車両、船舶又は航空機などの移動体が広く含まれる。具体的には、複数の集配所を巡回して貨物を積み込む荷台を昇降させる運搬用トラックや、電線整備のために複数の箇所の電線を巡回しながら高所にある作業場に作業員の足場を昇降させる高所作業車などが含まれる。
 本発明によれば、運用情報に基づいて電力制御回路を制御することによって、複数の組電池と充電装置との接続状態、及び、複数の組電池と負荷装置との接続状態を切り替えることができるので、移動体の運用サイクルにおける複数の目的負荷の各々の運用パターンに応じて、複数の組電池から選択された一部の組電池を充電装置に接続して充電すると共に、残りの組電池から負荷装置に対して放電することができる。その結果、運用情報から推定された電力消費パターンに従った効率的且つ柔軟な充放電制御、特に、複数の組電池の各々に対して、個別且つ同時に、充電又は放電を並行して行わせることが可能となる。
ゴミ収集車の全体構成を示すブロック図である。 表示装置における表示例を模式的に示す図である。 電力制御回路の回路構成を示す回路ブロック図である。 記憶装置に記憶された運用情報を示す図である。 運用情報に基づいて推定される各期間の推定消費電力を示すグラフ図である。 各バンクの期間毎の状態を示す表図である。 各バンクの充電量の推移を示すグラフ図である。 コントローラが実行する全体処理を示すフローチャート図である。 図8において行われる各バンクの状態設定制御の処理を示すフローチャート図である。 記憶装置に記憶された過去の運用実績に基づいて電力消費パターンを推定するフローの一例を示すフローチャート図である。 図10に示す処理時に表示装置に表示されるタッチパネル画像を模式的に示す図である。
 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
 本実施形態では、本発明に係る電池システムを移動体の一例であるゴミ収集車に適用した例について説明するが、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置とを有する移動体(例えば、車両、船舶又は航空機など)に広く適応可能である。特に、複数の集配所を巡回して貨物を積み込む荷台を昇降させる運搬用トラックや、電線整備のために複数の箇所の電線を巡回しながら高所にある作業場に作業員の足場を昇降させる高所作業車など、走行負荷及び作業負荷が独立して駆動可能な移動体に適用することが好ましい。
 図1は、本実施形態に係るゴミ収集車の全体構成を示すブロック図である。ゴミ収集車1は、本発明に係る電池システム100と、外部の商用電源(図不示)に接続することによりバンク2,3,4に充電するための充電装置5と、バンク2,3,4から放電された電力によって駆動される負荷装置6とを有する。更に、電池システム100は、複数の組電池(以下、「バンク2,3,4」と称する)と、バンク2,3,4と充電装置5との接続状態、及び、バンク2,3,4と負荷装置6との間の接続状態を切り替える電力制御回路7と、これらの動作を制御するための制御系8とを備えてなる。
 バンク2,3,4は、複数の二次電池セルからなる組電池である。二次電池セルとしては、メモリ効果を生じないリチウムイオン二次電池セル又は鉛蓄電池セルを含む任意の二次電池セルを用いることができるが、本実施形態では特に、急速充電が可能なリチウムイオン二次電池セルを用いてバンク2,3,4を構成している。尚、本実施形態では、ゴミ収集車1が3個のバンク2,3,4を備える場合について説明するが、バンクの個数は適宜変更可能であることは言うまでもない。
 充電装置5は、外部の商用電源(図不示)から交流電力(典型的には100V又は200V)の供給を受け、該供給された交流電力を整流・平滑することによって直流化し、バンク2,3,4の充電の適した出力電圧に変換する。例えば、充電装置5には定置に設けられた商用電源に接続可能な充電ケーブルが備えられており、ゴミ収集車1の停車中に当該充電ケーブルを商用電源に接続することにより充電を行うことができるように構成されている。
 負荷装置6は、バンク2,3,4から放電された電力を消費することにより駆動する。本実施形態では特に、負荷装置6は走行負荷6aと作業負荷6bとから構成されてなる。走行負荷6aはゴミ収集車1を走行させるための負荷であり、例えばバンク2,3,4から放電された電力を動力源として回転駆動する電動機と、該電動機の駆動力を路面に伝達する車輪とから構成される。作業負荷6bは、ゴミ収集車1に走行以外の作業を行わせる負荷であり、例えば、ゴミ収集車1の停車時に、回収されたゴミをゴミ収集車1内に設けられた箱型容器に圧縮格納する際に駆動されるプレス機構や、該箱型容器に圧縮格納されたゴミを排出する際に駆動される排出機構などの電動機によって駆動可能な機構である。その他、作業負荷6bとしては走行以外の目的負荷を広く採用することが可能であり、例えば、車内の空調エアコンなどであってもよい。
 電力制御回路7は、制御系8からの制御信号に基づいて、充電時における充電装置5からバンク2,3,4への電力の供給や、放電時における電池バンク2,3,4から負荷装置6への電力の供給を実現可能なように、バンク2,3,4、充電装置5、負荷装置6間の電気的な接続状態を適宜切り替え可能に構成された回路である。尚、電力制御回路7の具体的な構成については後述することとする。
 制御系8は、ユーザが運用情報を入力するための入力装置9と、入力された運用情報を記憶するための記憶装置10と、運用情報を表示するための表示装置11と、バンク2,3,4からの充放電情報(例えば、充電量、セル電圧、温度など)を取得記憶するBMU(本実施形態ではBMUはバンク2,3,4毎に設けられており、それぞれBMU12,13,14と称する)と、記憶装置10から読み出した運用情報やBMU12,13,14から読み出した充放電情報に基づいて制御信号を送受信することによって充電装置5及び電力制御回路7を制御するためのコントローラ15とを備えてなる。尚、コントローラ15は後述するように、本発明に係る「制御手段」の一例として機能する。
 入力装置9はユーザが運用情報を入力するためのインターフェイスであり、具体的には、例えばキーボード、タッチペン、或いはマウス、トラックボール、タッチパッド又はスクロールボタン等を含む各種のポインティングデバイス等が含まれる。また、運用情報が記録された磁気ディスク、CD、DVD及びブルーレイディスクなどの記憶媒体を読み込み可能なドライブもまた、入力装置9の一例として採用してもよい。尚、入力装置9、本発明に係る「入力手段」の一例である。
 記憶装置10は、例えばRAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ、USBメモリ、HDD(Hard Disk Drive)又はバッファメモリ等の書き換え可能な、或いはROM(Read Only Memory)等の書き換え不能な各種態様を採り得る。記憶装置10に記憶された運用情報は、コントローラ15によって適宜読み出され、各種演算に使用される。尚、記憶装置10、本発明に係る「記憶手段」の一例である。
 表示装置11は、記憶装置10に記憶された運用情報を表示可能なデバイスであって、例えばプラズマディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置又はCRTディスプレイ装置等の各種態様を採り得る。例えば、運用情報を表示手段11によって表示させることにより、ゴミ収集車1の制御がどのような運用情報に基づいて実行されているのかを、ユーザに対して視覚的に認識させることが可能となる。また、運用情報とともに、BMU12,13,14から取得したバンク2,3,4の充放電やゴミ収集車1の運用状態に関する情報を併せて表示させることによって、ユーザの利便性を高めてもよい。
 ここで図2は、表示装置11における具体的な表示例を示す模式図である。この例では、表示装置11の画面はタッチパネルとして形成されており、入力装置9としても機能するように構成されている。具体的には、バンク2,3,4の充電量を表示する充電量表示部31,32,33、負荷装置6のうち走行負荷6a及び作業負荷6bの駆動状態を点灯によってそれぞれ報知するインジケータ34及び35、並びに電池システム100をマニュアル制御するか自動制御するかを選択するためのタッチパネル式アイコン36,37が表示される。尚、ここでいう自動制御とは、以下に説明する運用情報に基づいてバンクの充放電制御を自動的に行う制御である。一方、マニュアル制御とは、例えば、ユーザがゴミ収集車1に対して運用情報とは異なる充放電制御を行う必要が生じた場合(例えば、緊急時など)に、充電量表示部31,32,33にキーボードなどの入力装置9を介して、ユーザが意図するバンク2,3,4の充電量を直接的に入力することによって、当該入力された充電量が放電されるように電池システムをマニュアル的に制御する充放電制御である。マニュアル制御が必要となる状況の具体例としては、ゴミ収集車1が運用情報から逸脱した電力消費をする必要が生じた場合、例えばゴミの収集量が一時的に急増した場合などが考えられる。
 図1に戻って、BMU12,13,14は、バンク2,3,4の充放電情報を取得記憶する機能を有するユニットである。充放電情報には、例えば、バンク2,3,4の定格容量、温度特性、保存特性等の電池特有の情報や、充電量、放電量、充電回数等の電池の充放電状況に関する情報が含まれる。BMU12,13,14が取得記憶した充放電情報は、コントローラ15によって適宜読み出され、各種演算に使用される。尚、BMU12,13,14によるバンク2,3,4からの充放電情報の取得記憶は、一定又は不定のタイミングで行われてもよい。尚、BMU12,13,14は、本発明に係る「充電量取得手段」の一例である。
 コントローラ15は、記憶装置10から読み出した運用情報やBMU12,13,14から読み出した充放電情報に基づいて、充電装置5及び電力制御回路7に制御信号を送受信することによって、充電装置5及び電力制御回路7を制御し、バンク2,3,4の充放電制御を行う。尚、コントローラ15の具体的な制御内容については、後述する。
 ここで図3を参照して、電力制御回路7の具体的な構成について説明する。図3は、電力制御回路7の回路構成を示す回路ブロック図である。尚、図1に示す構成と同一部分については共通の符号を付すこととし、適宜説明を省略することとする。
 図3(a)に示すように、電力制御回路7は、スイッチSW1からSW6のスイッチが互いに配線によって電気的に接続された構成を有する。スイッチSW1,SW2,SW3は、一端がバンク2,3,4の正極側に電気的に接続されており、他端がスイッチSW4,SW5,SW6に電気的に接続されている。そして、スイッチSW4の一端は充電装置5の正極側に電気的に接続されると共に、SW6の一端は負荷装置6の正極側に電気的に接続されている。また、SW7、SW8、SW9はバンク2,3,4の負極側に電気的に接続されており、特にSW7及びSW9の一端はそれぞれ充電装置5及び負荷装置6の負極側に接続されている。そして、SW4とSW7、SW5とSW8、SW6とSW9はそれぞれ一対となって動作することによって、バンク2,3,4の各々と、充電装置5及び負荷装置6との接続状態を切り替え可能なように構成されている。
 バンク2,3,4の正極側端子はスイッチSW1,SW2,SW3に接続されている一方で、バンク2,3,4の負極側端子は充電装置5や負荷装置6と共に互いに短絡されている。電力制御回路7を構成するスイッチSW1からSW6は、コントローラ15からの制御信号によってオン/オフが切り替えられる。このように、コントローラ15からの制御信号に応じてスイッチSW1からSW6を切り替え制御することにより、バンク2,3,4の各々について充電装置5からの充電、又は、負荷装置6に対する放電を個別に制御することができるように構成されている。
 尚、電力制御回路7の構成として、図3(b)に示す回路を採用してもよい。図3(b)に示す例では、スイッチSW11からSW25をコントローラ15からの制御信号に従ってオン/オフ切り替えすることによって、バンク2,3,4の接続先を充電装置5又は負荷装置6のいずれにするかを、図3(a)の場合に比べて、より柔軟に切り替えることができる。尚、図3(b)では電力制御回路7の構成をわかりやすく示すために、コントローラ15からスイッチSW11からSW25への制御信号の供給ルートの図示を省略しているが、図3(a)と同様に、コントローラ15からスイッチSW11からSW25の各々に対して制御信号を供給することによって、各スイッチのオン/オフを切り替えすることができるように構成されている。
 尚、図3に示すようにBMU12,13,14は、それぞれバンク2,3,4の充放電情報を取得記憶し、コントローラ15は当該BMU12,13,14にアクセスすることにより、BMU12,13,14に記憶された充放電情報を読み込むことができるように構成されている。
 続いて、記憶装置10に記憶される運用情報が規定する負荷装置6の運用パターンについて、図4を参照して説明する。図4は、記憶装置10に記憶された運用情報が規定する負荷装置6の運用パターンを示す図である。図4に示す例では、ゴミ収集車1の運用サイクルとして「一日」を想定している。そして、当該運用サイクルを走行負荷6a及び作業負荷6bの駆動状態が変化する期間(期間T1からT5)に区分し、各期間における走行負荷6a及び作業負荷6bの駆動状態並びに外部の商用電源からの充電の可否を規定している。
 期間T1は、負荷装置6のうち走行負荷6aのみが駆動され(要するに、作業負荷6bは駆動されない)、外部の商用電源から充電ができない期間として規定されている。具体的に言えば、期間T1は、ゴミ収集車1が格納基地からゴミの回収作業を行う現場に向かって走行する移動期間に相当する。期間T1では、ゴミ収集車1は走行状態にあるため、定置に設置された充電用の商用電源に充電装置5を接続することができず、バンクへの充電は行うことができない。
 期間T2は、走行負荷6a及び作業負荷6bが共に駆動され、外部の商用電源からの充電はできない期間として規定されている。具体的に言えば、期間T2は、ゴミ収集車1がゴミの回収作業を行う現場に到着し、周辺に点在するゴミ収集所を巡回しながらゴミの回収作業を繰り返し行う期間に相当する。期間T2では、ゴミ収集車1は走行状態にあるため、定置に設置された充電用の商用電源に充電装置5を接続することができず、バンクへの充電は行うことができない。
 期間T3は、負荷装置6のうち作業負荷6bのみが駆動され(要するに、走行負荷6aは駆動されない)、外部の商用電源からの充電が可能な期間として規定されている。具体的に言えば、期間T3は、期間T2においてゴミ回収作業が終了した後、ゴミ処理施設においてゴミ収集車1を停車させ、ゴミ収集車1内の箱型容器に圧縮格納された回収ゴミを、作業負荷6bを駆動させることによってゴミ収集車1外に排出する期間に相当する。期間T3では、ゴミ収集車1が停車しているゴミ処理施設に充電用の商用電源が定置的に設けられており、充電装置5を当該商用電源に接続することによって、バンクへの充電が可能である。
 期間T4は、期間T1と同様に、負荷装置6のうち走行負荷6aのみが駆動され(要するに、作業負荷6bは駆動されない)、外部の商用電源からの充電はできない期間として規定されている。具体的に言えば、期間T4は、ゴミ処理施設において回収ゴミの排出作業が完了したゴミ収集車1が、ゴミ収集車1の格納基地に向かって走行する帰還期間に相当する。
 期間T5は、走行負荷6a及び作業負荷6bは共に駆動されず、外部の商用電源からの充電はできない期間として規定されている。具体的に言えば、期間T5は、格納基地に帰還したゴミ収集車1が、格納基地内に保管される期間(例えば夜間)に相当する。期間T5では、ゴミ収集車1が停車している格納基地に充電用の商用電源が定置的に設けられており、充電装置5を当該商用電源に接続することによって、バンクへの充電が可能である。
 コントローラ15は、上記のような運用情報が規定する負荷装置6の運用パターンに基づいて、運用サイクルのおける電力消費パターンを推定する。ここで、記憶装置10には走行負荷6a及び作業負荷6bを所定期間駆動させた場合に消費する電力量が予めデータとして記憶されており、コントローラ15は記憶装置10にアクセスすることによって、当該データを読み出し、各期間の消費電力を推定する。尚、記憶装置10に記憶されている走行負荷6a及び作業負荷6bを所定期間駆動させた場合に消費する電力量は、過去のゴミ収集車1の運用実績(例えば、走行負荷6a及び作業負荷6bを過去に駆動させた場合に生じた消費電力量の実測値)に基づいて算出してもよい。
 図5は、図4に示す運用情報に基づいてコントローラ15が推定した電力消費パターンを示すグラフ図である。図5において、横軸は時間、縦軸は推定された消費電力(以下、適宜「推定消費電力」と称する)を表している。
 期間T1の推定消費電力P1は、期間T1において駆動される走行負荷6aによる消費電力として推定された消費電力である。期間T2の推定消費電力P2は、期間T2において駆動される走行負荷6a及び作業負荷6bによる消費電力として推定された消費電力であり、期間T1に比べて作業負荷6bによる駆動が追加された分、P1に比べて大きい値になっている。尚、期間T2では、ゴミ収集車1による走行とゴミ回収作業が交互に切り替わるため、推定消費電力P2もまた当該切り替えタイミングに応じて変動している。期間T3の推定消費電力P3は、期間T3において駆動される作業負荷6bによる消費電力として推定された消費電力であり、期間T2に比べて走行負荷6aによる駆動がない分、P2に比べて小さい値になっている。尚、期間T3において駆動する作業負荷6bは、ゴミの排出状況によって駆動と停止が交互に切り替わるため、推定消費電力P3もまた当該切り替えタイミングに応じて変動する。期間T4の推定消費電力P4は、期間T4において駆動される走行負荷6aによる消費電力として推定された消費電力である。尚、期間T5の推定消費電力P5は、期間T5では負荷装置5は全く駆動されないためゼロになっている。
 コントローラ15は、図5に示す各推定消費電力をバンク2,3,4から放電された電力で賄えるように、バンク2,3,4の状態を期間毎に「充電」、「放電」、「待機」のいずれかに設定する。このような各バンクの期間毎の状態設定制御の一例を、図6及び図7に示す。図6は各バンクの期間毎の状態を示す表図であり、図7は図6のように状態設定制御がなされた場合における、各バンクの充電量の推移を示すグラフ図である。
 まず期間T1では、バンク2の状態は「放電」、バンク3,4の状態は「待機」に設定される。これは、期間T1の推定消費電力P1は比較的少なく、バンク2のみからの放電によって推定消費電力P1を賄えるためである。つまり、小さい推定消費電力P1を賄うためにバンク2,3,4全てから放電するような非効率的な充放電制御は行わずに、放電に寄与するバンクの合計容量が推定必要電力P1に最も近くなるようにバンク2のみから放電を行うように各バンクの状態が設定されている。尚、期間T1では図4に示すように充電が不可であるため、放電に寄与しないバンク3,4の状態は「充電」ではなく「待機」に設定されている。このように期間T1における各バンクの状態を設定することにより、バンク2の充電量は減少する一方で、バンク3,4の充電量は一定に維持される。
 尚、期間T1では推定消費電力P1を賄うためのバンクとしてバンク2,3,4のうちバンク2を選択しているが、バンク2に代えてバンク3又はバンク4を選択してもよい。特に、運用サイクルを繰り返す上で、特定のバンクのみの放電頻度が高くなると、各バンクの電池寿命にバラツキが生じる。このような電池寿命のバラツキを防ぐために、選択されるバンクがランダムに変更されるように制御を行うことが好ましい。
 期間T2では、バンク2の状態は「待機」、バンク3,4の状態は「放電」に設定される。期間T2では、バンク2に比べて充電量が豊富に残っているバンク3,4から放電することによって、推定消費電力P2を賄えるためである。また、推定消費電力P2は、推定消費電力P1に比べて大きくなっているが、推定消費電力P2が単体のバンクでは賄いきれない程大きい電力であっても、このように2つのバンクから放電を行うことによって対応することができる。尚、期間T2では図4に示すように充電が不可であるため、放電に寄与しないバンク2の状態は「充電」ではなく「待機」に設定されている。このように期間T2における各バンクの状態を設定することにより、バンク2の充電量は一定に維持される一方で、バンク3,4の充電量は減少する。
 期間T3では、バンク2の状態は「充電」、バンク3,4の状態は「放電」に設定される。期間T3の開始時点において、バンク2の充電量はバンク3,4に比べて少ない状態にあるため、充電量の少ないバンク2を優先的に充電することによって充電量を回復すると共に、充電量に比較的余裕のあるバンク3,4を用いて放電を行うことが望ましいためである。このように期間T3における各バンクの状態を設定することにより、バンク2の充電量は増加する一方で、バンク3,4の充電量は減少する。
 ここで、期間T3では、バンク3,4から放電を行うと同時に、バンク2について充電を行うことによって、充放電制御の効率化を図っている。例えば、以降の期間において、現在(期間T3)において放電を行っているバンク3,4の充電量が少なくなった場合に、期間T3において充電量が回復されたバンク2を用いて消費電力量を賄うことが可能となる。
 尚、期間T3において充電されるバンク2の充電量がSOC2に達すると、充電装置5はバンク2への過充電を防止すべく充電を停止し、その後、バンク2の状態は自動的に「待機」に移行される。これにより、バンク2への過充電を防止し、バンク2の高寿命化を図ることができる。
 期間T4では、期間T1と同様に、バンク2の状態は「放電」、バンク3,4の状態は「待機」に設定される。このように期間T4における各バンクの状態を設定することにより、バンク2の充電量は減少する一方で、バンク3,4の充電量は一定に維持される。
 期間T5では、バンク2,3,4の状態はいずれも「充電」に設定される。期間T5の推定消費電力量P5はゼロであるため、放電を行う必要はない。また、期間T5では、格納基地に設置されている商用電源に充電装置5を接続することにより充電を行うことが可能である。そこで、運用サイクルの最終期間である期間T5では、次の運用サイクル(即ち、翌日の運用)に備えて、バンク2,3,4は過充電にならない範囲で十分に充電される。このように期間T5における各バンクの状態を設定することにより、バンク2,3,4の充電量はいずれも増加する。
 次に、図8を参照して、以上のようなバンク2,3,4の各期間における状態設定制御を行うためにコントローラ15が実行する処理について説明する。図8は、バンク2,3,4の各期間における状態設定制御を行うためにコントローラ15が実行する処理を示すフローチャート図である。
 まずコントローラ15は、ユーザによって入力装置9を介して入力された運用情報を取得し(ステップS101)、記憶装置10に記憶する(ステップS102)。尚、ユーザによる運用情報の入力作業は、例えば、運用サイクルに合わせて定期的に行うことが好ましい。本実施形態ではゴミ収集車1の運用サイクルとして「一日」を採用しているため、その日の操業時間が終わった際(例えば当日の作業を終えたゴミ収集車1が格納基地に帰還した後)に、次の操業日に対応する運用情報の入力作業を行うとよい。尚、ゴミ収集車1の運用サイクルの長さとしては、他には、一日単位、一週間単位、一月単位などを設定してもよい。
 続いてコントローラ15は記憶装置10にアクセスすることにより、記憶装置10に記憶された運用情報を読み出し(ステップS103)、当該運用情報に基づいて運用サイクルの各期間における推定消費電力を推定する(ステップS104)。このときコントローラ15は、本発明に係る「推定手段」として機能する。尚、運用情報自体に各期間の消費電力が規定されている場合には、当該規定された消費電力をそのまま推定消費電力として使用すればよい。この場合、ステップS104は省略してもよい。
 続いて、コントローラ15はステップS104において推定された推定消費電力を賄えるように、バンク2,3,4の状態を期間毎に「充電」、「放電」、「待機」のいずれかに設定する(ステップS105)。そして、バンク2,3,4の状態がステップS105において設定された状態になるように、電力制御回路7を切り替え、バンク2,3,4の充放電状態を制御する(ステップS106)。
 ここで、図8のステップS105において行われる各バンクの状態設定制御について、図9を参照して、より詳しく説明する。図9は、図8のステップS105において行われる各バンクの状態設定制御の処理を示すフローチャート図である。尚、本処理では運用サイクルの各期間T1からT5に対応するインクリメント変数nを導入し、当該インクリメント変数nをカウントすることによって、各期間におけるバンク2,3,4の状態を順次設定するように制御が行われる。
 まず期間T1におけるバンク2,3,4の状態を設定すべく、インクリメント変数nに「1」を代入する(ステップS201)。次にコントローラ15は、ステップS104において推定した期間T1における推定消費電力P1を読み込む(ステップS202)。
 コントローラ15はBMU12,13,14にアクセスすることによって、バンク2,3,4の充電量を取得する(ステップS203)。そして、当該バンク2,3,4の充電量に基づいて、ステップS202において読み込んだ推定消費電力P1を賄うために、状態を「放電」に設定するバンクを選択する(ステップS204)。
 図4に示す運用情報によれば、期間T1の推定消費電力P1が比較的小さいため、状態を「放電」に設定するバンクとしてバンク2を選択する。つまり、小さな推定消費電力P1を賄うためにバンク2,3,4全てから放電するような非効率な制御を行わずに、バンク2のみから放電を行うようにバンクの選択が行われる。
 続いて、コントローラ15は、期間T1において充電装置5を商用電源に接続することによって充電が可能か否かを判断する(ステップS205)。具体的には図4に示すように運用情報に規定された充電の可否を参照することによって、判断が行われる。ちなみに期間T1では、図4に示すように、充電は不可と判定される。
 図9に示す処理では、仮に充電が可能である場合は(ステップS205:YES)、ステップS204において選択されなかったバンク(即ち、バンク3,4)に対して充電を行う必要があるか否かが判定される(ステップS206)。ステップS206における判定は、BMUから取得したバンク3,4の充電量が、充電が必要とされる充電量の閾値である所定の閾値(例えば、過放電となる充電量に相当する閾値)以下であるか否かにより判定される。その結果、充電を行う必要があると判定された場合(ステップS206:YES)、当該バンクの期間T1における状態を「充電」に設定する(ステップS207)。
 一方、充電が不可である場合(ステップS205:NO)や、充電を行う必要がないと判定された場合(ステップS206:NO)は、期間T1におけるバンク3,4の状態を「待機」に設定する(ステップS208)。
 このように期間T1におけるバンク2,3,4の状態の設定が完了すると、インクリメント変数nを一つ増やし(ステップS209)、期間T2におけるバンク2,3,4の状態設定制御に移行する(ステップS210:NO)。以降、期間T2からT5におけるバンク2,3,4の状態は、上述したステップS202からS207が繰り返し実行されることによってそれぞれ設定される。
 期間T2における状態設定制御について具体的に説明すると、推定消費電力P2が消費電力量P1に比べて大きいこと、及び、バンク2の充電量は期間T1での放電により少ない状態にあることから、バンク3,4の状態が「放電」に設定される(ステップS204)。一方、バンク2の状態は、期間T2では充電が不可であるため(ステップS205:NO)、「待機」に設定される(ステップS208)。
 続いて期間T3では、バンク3,4はバンク2に比べて充電量が多く残存しているため、バンク3,4の状態が「放電」に設定される(ステップS204)。一方、バンク2の状態は、期間T3では充電が可能であること(ステップS205:YES)、及び、バンク2の充電量が少ないこと(ステップS206:YES)から、「充電」に設定される(ステップS207)。
 続いて期間T4では、推定消費電力P4が期間T1の推定消費電力P1と同様であるため、バンク2の状態が「放電」に設定されると共に、バンク3,4の状態が「待機」に設定される。
 期間T5では、推定消費電力P5がゼロであるため、バンクの状態は「放電」に設定されない。一方、期間T5では充電が可能であること(ステップS205:YES)、及びバンク2,3,4の充電量が少ないこと(ステップS206:YES)から、バンク2,3,4の状態は「充電」に設定される(ステップS207)。
 このように各期間におけるバンク2,3,4の状態設定が完了すると(ステップS210:YES)、コントローラ15は一連の処理を終了する(END)。
 ここで、記憶装置10に記憶された過去の運用実績に基づいて電力消費パターンを推定するフローの一例について、図10を参照して説明する。過去の運用実績は、例えば、ゴミ収集車1を運用した際の各期間(T1からT5)における走行負荷6a及び作業負荷6bの作動状態(具体的には図4を参照)と、各期間における消費電力の推移(具体的には図7を参照)とを対応付けて記憶装置10に記憶されたものである。本処理では、ゴミ収集車1の過去の運用回数に対応するインクリメント変数kを導入し、当該インクリメント変数kをカウントすることによって、インクリメント変数kが3以上の場合に(即ち、過去の運用実績が記憶装置10に複数記憶されている場合に)、電力消費パターンを統計的に推定する。
 まずコントローラ15は記憶装置10からインクリメント変数kを取得し(ステップS301)、当該取得したインクリメント変数kが「1」であるか否かを判定する(ステップS302)。つまり、本ステップでは、過去の運用実績が記憶手段10に存在しているか否かが判定される。インクリメント変数kが「1」である場合(ステップS302:YES)、コントローラ15は、バンク2,3,4のメーカ推奨値(例えば、電圧範囲、最大放電電流値、最大充電電流値、使用温度範囲など)を取得する(ステップS303)。ここで、メーカ推奨値は予め記憶装置10に記憶されており、コントローラ15がアクセスすることによって取得可能である。
 続いてユーザは表示装置11に表示されたタッチパネルから、運用サイクルの各期間(即ち期間T1からT5)の各々において、バンク2,3,4のうちどのバンクを用いて放電又は充電を行うかを設定入力する(ステップS304)。当該入力操作を行う際に、表示装置11に表示されるタッチパネルの一例を図11に示す。図11に示すように、当該タッチパネルでは各期間において、バンク2,3,4がそれぞれ「放電」、「充電」又は「待機」のいずれの状態にあるかを選択可能なアイコンが設けられており、ユーザがタッチすることによって各期間のバンク2,3,4の状態を入力することが可能に構成されている。
 ステップS305では、このようにタッチパネルを介して入力された内容に従って、ゴミ収集車1の運行を開始する(ステップS305)。その結果、各期間(即ち期間T1からT5)でのバンク2,3,4の電力消費パターンが取得され、当該取得された電力消費パターンをタッチパネルからの入力内容と対応付けることにより過去の運用実績として記憶装置10に記憶する(ステップS306)。このようにして過去の運用実績を記憶装置10に記憶した後、コントローラ15は、インクリメント変数kに「1」を加算及び記憶装置10に記憶することによりインクリメント変数kを更新し(ステップS307&S308)、処理をステップS301に戻すことによって、以下に説明する処理に移行する。
 ステップS301において取得したインクリメント変数kが「1」でない場合(ステップS302:NO)、コントローラ15は更にインクリメント変数kが「2」であるか否かを判定する(ステップS309)。つまり、本ステップでは、記憶手段10に過去の運用実績が複数存在するか否かが判定される。
 インクリメント変数kが「2」である場合(ステップS309:YES)、ステップS304と同様に、ユーザは表示装置11に表示されたタッチパネルを介して、各期間でバンク2,3,4のうちどのバンクを用いて放電又は充電を行うかを、運用開始に先立ち設定入力する(ステップS310)。そして、ステップS310で入力された内容が、ステップS306で記憶された過去の運用実績と同じであるか否かを判定する(ステップS311)。ステップS306で記憶された過去の運用実績と同じである場合(ステップS311:YES)、当該過去の運用実績と同様の充放電パターンに安全率を付加したものに従って、バンク2,3,4の充放電制御を行うように運用を開始する(ステップS312)。ここでいう安全率とは、充放電パターンにおける各バンク2,3,4の充電量(即ちSOC)が過放電又は過充電とならないように、充放電パターンにおける各バンク2,3,4の充電率に付加される、いわゆるマージンである。
 そしてステップS312においてゴミ収集車1の運用が行われた結果、各期間において、バンク2,3,4のうちどのバンクを用いて充電又は放電を行ったかがステップS310での入力内容と対応付けられ、過去の運用実績として記憶装置10に記憶される(ステップS313)。その後、コントローラ15は、インクリメント変数kに「1」を加算及び記憶装置10に記憶することによりインクリメント変数kを更新し(ステップS314&S315)、処理をステップS301に戻すことによって、更に以下に説明する処理に移行する。
 一方、ステップS306で記憶された過去の運用実績と同じでない場合(ステップS311:NO)は、上述のステップS303からS308の処理を繰り返し実行することにより、運用実績の蓄積を図る。補足して説明すると、ステップS306の段階では、過去の運用実績が複数存在していないため、ステップS316以降のような統計的な推定処理を行うことができない。そのため、次の処理ターンにおいて、複数の過去の運用実績を用いて統計的な推定処理が可能となるように、ステップS303からS308の処理を繰り返し実行することによって、過去の運用実績の蓄積を図る。
 インクリメント変数kが「2」でない場合(ステップS309:NO)、記憶手段10には過去の運用実績が複数記憶されている。この場合、コントローラ15は記憶装置10から複数の過去の運用実績を取得する(ステップS316)。
 続いてコントローラ15は、複数の過去の運用実績のバラツキの要因である外的要因を取得する(ステップS317)。ここで、外的要因は、例えば運用当日のゴミ回収量の予測値、天候(外気の温度や湿度など)の変動である。このような外的要因は、前者の場合は入力装置9を用いてユーザが入力したものを取得してもよいし、後者の場合はゴミ収集車1に備えられた外気温度センサや車速センサ(共に図1において不示)などの各種センサからの検出値を取得してもよい。
 そして、ステップS316で取得した複数の過去の運用実績、及び、ステップS317で取得した外的要因に基づいて、運用サイクルの各期間におけるバンク2,3,4の充放電パターンを統計的に推定する(ステップS318)。具体的に説明すると、特定の外的要因が存在する状況下においてバンク2,3,4の各々を単独又は組み合わせて使用した際に、各バンク2,3,4におけるSOCの経時変化量について統計を取り、平均値μ及び標準偏差σを求める。そして、μ±nσ(nはステップS317で取得した外的要因の大きさに応じて設定される整数)の範囲に推定される充放電パターンが含まれるように、運用サイクルの各期間におけるバンク2,3,4の充放電パターンを統計的に推定する。
 尚、上述した推定制御では運用サイクルにおける各期間を予め規定した上で、統計的に推定処理を行うこととしたが、このような期間単位の他に、時刻単位で推定処理を行ってもよい。また、各期間の最早開始時刻、最遅終了時刻或いは最早開始時刻と最遅終了時刻の中間時刻を単位として推定処理を行ってもよい。
 尚、このように推定されたバンク2,3,4の充放電パターンに従ってゴミ収集車1を運用する際には、所定の安全率を付加することによって、バンク2,3,4に過充電又は過放電が生じるリスクを軽減するとよい。この場合、当該所定の安全率もまた過去の運用実績に基づいた統計処理によって求めることが好ましい。
 以上説明したように、本実施形態に係るゴミ収集車1では、運用情報に基づいて電力制御回路7を制御することによって、バンク2,3,4と充電装置5との接続状態、及び、バンク2,3,4と負荷装置6との接続状態を切り替えることができるので、運用サイクルにおけるゴミ収集車1の運用パターンに応じて、バンク2,3,4から選択された一部の組電池に対して充電装置5によって充電を行うと共に、他の組電池から負荷装置6に対して放電を行うことにより、柔軟な充放電制御を実現することができる。
 本発明は、例えば、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置を有する移動体に搭載され、複数の二次電池セルからなる複数の組電池を備えてなる移動体用電池システム及び該電池システムの充電制御方法に利用可能である。

Claims (10)

  1.  充電装置と、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置とを有する移動体に搭載され、
     複数の二次電池セルを直列又は並列に接続してなる複数の組電池と、
     前記複数の組電池と前記充電装置との接続状態、及び、前記複数の組電池と前記負荷装置との接続状態を切り替えるための電力制御回路と
     を備える移動体用電池システムにおいて、
     前記移動体の運用サイクルにおける前記複数の目的負荷の各々の運用パターンに関する運用情報を記憶する記憶手段と、
     前記記憶された運用情報に基づいて前記運用サイクルにおける電力消費パターンを推定する推定手段と、
     前記推定手段によって推定された電力消費パターンに従って前記負荷装置による消費電力を賄うように前記電力制御回路を切り替え制御する制御手段と
     を備えることを特徴とする移動体用電池システム。
  2.  前記制御手段は、
     前記推定手段によって推定された電力消費パターンから前記運用サイクル内の所定期間における消費電力量を算出し、
     前記複数の組電池のうち前記消費電力を賄うために電力を放電する組電池の前記所定期間における放電量の合計が、前記算出された消費電力量より大きくなるように前記電力制御回路を切り替え制御することを特徴とする請求項1に記載の移動体用電池システム。
  3.  前記制御手段は、
     前記推定手段によって推定された電力消費パターンから前記運用サイクル内の所定期間における消費電力量を算出し、
     前記複数の組電池のうち前記消費電力を賄うために電力を放電する組電池の前記所定期間における放電量の合計が、前記算出された消費電力量に最も近くなるように前記電力制御回路を切り替え制御することを特徴とする請求項1に記載の移動体用電池システム。
  4.  前記複数の組電池の現在の充電量を取得する充電量取得手段を更に備え、
     前記制御手段は、前記取得した充電量が所定の範囲内に収まるように前記電力制御回路を制御することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の移動体用電池システム。
  5.  前記運用情報を入力するための入力手段を更に備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の移動体用電池システム。
  6.  前記複数の目的負荷は、前記移動体を走行させるための走行負荷と、前記移動体に走行以外の作業を行わせる作業負荷とを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の移動体用電池システム。
  7.  前記走行負荷及び前記作業負荷は、独立して駆動可能であることを特徴とする請求項6に記載の移動体用電池システム。
  8.  前記複数の二次電池セルはリチウムイオン電池セルであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の移動体用電池システム。
  9.  充電装置と、互いに異なる目的のために電力駆動される複数の目的負荷を含んでなる負荷装置とを有する移動体に搭載され、
     複数の二次電池セルを直列又は並列に接続してなる複数の組電池と、
     前記複数の組電池の各々と前記充電装置との接続状態、及び、前記複数の組電池の各々と前記負荷装置との接続状態を切り替えるための電力制御回路と
     を備える移動体用電池システムの制御方法において、
     前記移動体の運用サイクルにおける前記複数の目的負荷の各々の運用パターンに関する運用情報に基づいて前記運用サイクルにおける電力消費パターンを推定する推定工程と、
     当該推定された電力消費パターンに従って前記負荷装置による消費電力を賄うように前記電力制御回路を切り替え制御する制御工程と
     を備えることを特徴とする移動体用電池システムの制御方法。
  10.  請求項1から8のいずれか一項に記載の移動体用電池システムを備えた産業用車両。
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