WO2023021911A1

WO2023021911A1 - 蓄電パック、電動移動体

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Publication number: WO2023021911A1
Application number: PCT/JP2022/028248
Authority: WO
Inventors: 克昭濱本; 直久森本; 孝生山中
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN117795814A; JPWO2023021911A1

Abstract

蓄電パックにおいて、蓄電部は、電動移動体に給電する。制御部は、電動移動体に供給する電力に、蓄電パックの識別情報を表す電流パターンを重畳させる。制御部は、電流パターンを、ゼロレベル以外の複数レベルの電流値で生成する。制御部は、プリチャージ回路を介して電動移動体に供給する電力に、電流パターンを重畳させてもよい。

Description

蓄電パック、電動移動体

　本開示は、電動移動体に着脱自在な蓄電パック、電動移動体に関する。

　近年、電動アシスト自転車が普及してきている。電動アシスト自転車では、着脱自在な可搬型の電池パックが使用される。電池パックのコネクタから通信線用の端子をなくすために、電池パックと電動アシスト自転車に無線通信機能を搭載し、無線で制御信号を伝送するシステムが開発されている。

　電池パックと無線通信可能な範囲に複数の電動アシスト自転車が存在する場合、装着される電池パックが自車に隣接する他の車両から誤って制御される恐れがあり、システム全体の安全・安心を担保できない。特に、レンタルサービスやシェアリングサービスでは、一つの駐輪場に、複数の電動アシスト自転車が駐車しているケースが多い。システム全体を安全・安心に運用するには、個々の電動アシスト自転車が、装着された電池パックを正しく識別する必要がある。

　特許文献１は、蓄電装置を搭載した車両と、外部の給電装置を充電ケーブルで接続した際、無線通信を利用して、車両と給電装置との間の接続確認を行う手法を開示している。車両による給電装置との接続は、給電装置からの電力の供給と遮断のパターンと、無線送信されるパターン情報に基づいて認識される。

特開２０１１－１２５１８６号公報

　一般に、電動アシスト自転車のような簡易車両は、制御回路を動作させるための専用バッテリを内蔵しておらず、装着された動力用の電池パックから制御電源の供給を受けている。この場合、電池パックから車両に動力線を使用して、電力の供給と遮断のパターンで電池パックの識別情報を通知しても、車両側で検出することが困難である。

　本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電パックから電動移動体に動力線を使用して、電動移動体側での検出が容易な識別情報を通知する技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本開示のある態様の蓄電パックは、電動移動体に給電するための蓄電部と、前記電動移動体に供給する電力に、本蓄電パックの識別情報を表す電流パターンを重畳させる制御部と、を備える。前記制御部は、前記電流パターンを、ゼロレベル以外の複数レベルの電流値で生成する。

　本開示によれば、蓄電パックから電動移動体に動力線を使用して、電動移動体側での検出が容易な識別情報を通知できる。

実施の形態に係る電池パックの管理サービスの全体構成を示す図である。車両に装着される電池パックの認証処理の概要を説明するための図である。実施の形態に係る電池パックと車両の構成例を示す図である。図３のプリチャージ回路の回路構成例を示す図である。電池パックから車両への電源投入時の動作例を示す波形図である。電池パックから車両への電源投入時の別の動作例を示す波形図である。

　図１は、実施の形態に係る電池パックの管理サービスの全体構成を示す図である。電池パック１０は、着脱自在な可搬式・交換式の電池パック１０であり、車両２０または充電器（不図示）の装着スロットに装着可能である。以下、実施の形態では車両２０として電動アシスト自転車を想定する。

　交換式の電池パック１０は、車両２０または充電器の装着スロットとの着脱が頻繁に発生するため、電池パック１０のコネクタ部分の劣化が進行しやすい。そこで本実施の形態では、電池パック１０に無線通信機能を搭載し、制御信号を無線通信で伝送することとしている。これにより、電池パック１０のコネクタから通信線用の端子をなくすことができ、動力線用の端子だけにできる。

　車両２０と電池パック１０間の無線通信には、近距離無線通信を使用する。近距離無線通信としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、赤外線通信などを使用できる。以下、本実施の形態では近距離無線通信として、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ）を使用することを想定する。

　ＢＬＥは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの拡張規格の一つであり、２．４ＧＨｚ帯を使用した低消費電力な近距離無線通信規格である。ＢＬＥは、ボタン電池一つで数年間駆動可能な程度に低消費電力であるため、電池駆動に適しており、電池パック１０の残容量に与える影響を極小化できる。また、ＢＬＥ通信用のモジュールは市場に数多く出荷されているため、低コストで入手できる。

　また、ＢＬＥはスマートフォンとの親和性が高く、スマートフォンと連携した様々なサービスを提供できる。本実施の形態では、電池パック１０と、ユーザが所持する携帯端末装置３０とが近距離無線通信で接続される。携帯端末装置３０としてスマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、小型ノートＰＣ、携帯型ゲーム機などを使用できる。以下、本実施の形態では携帯端末装置３０としてスマートフォンを想定し、電池パック１０とスマートフォン間がＢＬＥで接続されることを想定する。

　電池パック管理システム３は、複数の電池パック１０の状態を一括して管理するシステムである。電池パック管理システム３は例えば、電池メーカの自社施設もしくはデータセンタに設置される自社サーバ上、またはクラウドサービス契約に基づき利用するクラウドサーバ上に構築される。なお、電池パック管理システム３は、電池メーカではなく、電動アシスト自転車のレンタルサービスやシェアリングサービスを提供している運営主体により構築されてもよい。

　電池パック管理システム３および携帯端末装置３０は、ネットワーク２に接続される。ネットワーク２は、インターネット、専用線、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信路の総称であり、その通信媒体やプロトコルは問わない。通信媒体として例えば、携帯電話網（セルラー網）、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、光ファイバ網、ＡＤＳＬ網、ＣＡＴＶ網などを使用できる。通信プロトコルとして例えば、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａｇｒａｍ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ、イーサネット（登録商標）などを使用できる。

　本実施の形態では、携帯端末装置３０は、４Ｇ／５Ｇ携帯電話網の基地局またはＷｉ－Ｆｉアクセスポイントを経由してネットワーク２に接続する。電池パック管理システム３は、ルータを経由してネットワーク２に接続する。電池パック１０は、携帯端末装置３０と近距離無線通信で接続することにより、間接的にインターネット上の機器と接続できる。

　電池パック管理システム３は基本情報として、各電池パック１０の識別情報（パックＩＤ）、製造年月日、所有者情報（氏名、住所、電話番号、メールアドレスなど）、保証内容を管理する。電動アシスト自転車のレンタルサービスやシェアリングサービスに使用されている電池パック１０の場合、所有者と管理者が異なる場合がある。その場合、電池パック管理システム３は管理者情報も管理する。さらに電池パック管理システム３は、電動アシスト自転車を現在レンタルして使用しているユーザのユーザ情報も管理できる。

　電池パック管理システム３は、各ユーザの携帯端末装置３０を介して、各携帯端末装置３０とペアリングしている各電池パック１０の現在の状態を示すステータス情報を取得できる。例えば、電池パック１０のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ）を取得できる。電池パック管理システム３は、電池パック１０のＳＯＨが所定値を下回ると、所有者または管理者に電池パック１０の交換を促すメールを通知できる。

　また、電池パック管理システム３は、携帯端末装置３０を介して電池パック１０の現在位置情報も取得できる。電池パック１０の現在位置情報として、ペアリングしている携帯端末装置３０のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）情報を使用できる。レンタルサービスやシェアリングサービスの場合、電池パック管理システム３は、電動アシスト自転車を現在使用しているユーザの携帯端末装置３０に、電動アシスト自転車の返却場所を通知できる。

　ＢＬＥの電波到達範囲は、一般的なクラス２のデバイスを使用した場合、約１０ｍ程度である。したがって、ＢＬＥの一つの通信圏内に、複数の車両２０ａ、２０ｂ、複数の電池パック１０ａ、１０ｂが存在する状態が発生し得る。その場合、車両システム間で電波の干渉が発生し、動作が不安定になることがある。また、車両２０は、自身に装着されている電池パック１０以外の電池パック１０と誤接続することもあり、その場合、装着されていない電池パック１０を誤制御する可能性がある。

　そこで車両２０に装着された電池パック１０と、車両２０の通信相手の電池パック１０が同一であることを担保する仕組みが必要となる。本実施の形態では、識別情報（ＩＤ）を用いて、車両２０と物理的に有線で接続された電池パック１０と、無線通信で接続された電池パック１０との同一性を確認する。この識別情報（ＩＤ）は、各電池パック１０に固有の識別情報であってもよいし、テンポラルな識別情報であってもよい。固有の識別情報として例えば、ＢＤ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｄｅｖｉｃｅ）アドレスやＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを使用してもよい。

　図２は、車両２０に装着される電池パック１０の認証処理の概要を説明するための図である。電池パック１０のコネクタと車両２０の装着スロットのコネクタが接続されると、電池パック１０は有線経由でＩＤ１を送信する。同時に電池パック１０は近距離無線通信で、ＩＤ１を含むアドバタイズパケット（ビーコンパケット）を送出する。アドバタイズパケットは、自己の存在を近距離無線通信で周囲に報知するための信号である。

　車両２０は、アドバタイズパケットを受信すると、アドバタイズパケットに含まれるＩＤ１と、有線経由で受信したＩＤ１を照合する。両者が一致した場合、車両２０は、装着された電池パック１０と、近距離無線通信の通信相手が同一であると認証する。両者が一致しない場合、車両２０は、装着された電池パック１０と、近距離無線通信の通信相手が同一でないと判定し、通信相手の電池パック１０を認証しない。例えば、ＩＤ２を含むアドバタイズパケットを受信した場合、有線経由で受信したＩＤ１と一致しないため、ＩＤ２を含むアドバタイズパケットの送信先の電池パック１０を認証しない。

　図３は、実施の形態に係る電池パック１０と車両２０の構成例を示す図である。図３に示す例は、電池パック１０が車両２０に装着されている状態を前提としている。

　電池パック１０は、蓄電池１１、メインリレー１２、第１電源回路１４、第１制御部１５、第１無線通信部１６、第１アンテナ１７、プリチャージ回路１８及び給電用端子Ｔ１を含む。車両２０は、モータ２１、インバータ２２、コンデンサ２３、第２電源回路２４、第２制御部２５、第２無線通信部２６、第２アンテナ２７、電流センサ２８および受電用端子Ｔ２を含む。電池パック１０が車両２０に装着された状態では、給電用端子Ｔ１と受電用端子Ｔ２が物理的に接触し、電池パック１０内の動力線Ｌｐ１と車両２０内の動力線Ｌｐ２が導通する。

　蓄電池１１は、直列または直並列に接続された複数のセルを含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セルなどを使用できる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。セルの直列数は、車両２０のモータ２１の駆動電圧に応じて決定される。

　蓄電池１１と給電用端子Ｔ１との間を接続する動力線Ｌｐ１に、メインリレー１２が挿入される。なお、リレーの代わりに、半導体スイッチなどの別の種類のスイッチを使用してもよい。メインリレー１２と並列にプリチャージ回路１８が接続される。プリチャージ回路１８の具体的な回路構成例は後述する。

　第１電源回路１４は、蓄電池１１の電圧を降圧して、第１制御部１５の電源電圧（例えば、３．３～５Ｖ程度）を生成するＤＣ／ＤＣコンバータである。第１電源回路１４は、スイッチングレギュレータで構成されてもよいし、リニアレギュレータで構成されてもよい。

　第１制御部１５は、電池パック１０全体を制御するマイクロコントローラである。第１制御部１５は、蓄電池１１の状態（具体的には、蓄電池１１に含まれる各セルの電圧、電流、温度）を監視する。第１制御部１５は、これらの監視データをもとに、蓄電池１１に含まれる各セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）、ＦＣＣ（Ｆｕｌｌ　Ｃｈａｒｇｅ　Ｃａｐａｃｉｔｙ）およびＳＯＨを推定する。また、第１制御部１５は、蓄電池１１に含まれるセルに過電圧、過小電圧、過電流、高温異常または低温異常が発生した場合、メインリレー１２をオフして、セルを保護する。

　第１無線通信部１６は近距離無線通信処理を実行する。本実施の形態では、第１無線通信部１６はＢＬＥモジュールで構成され、第１アンテナ１７はＢＬＥモジュールに内蔵されるチップアンテナ、またはパターンアンテナで構成される。第１無線通信部１６は、近距離無線通信で受信したデータを第１制御部１５に出力するとともに、第１制御部１５から入力されるデータを近距離無線通信で送信する。

　本実施の形態では、車両２０は駆動用のモータ２１として三相交流モータを備える。インバータ２２は、力行時、電池パック１０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ２１に供給する。回生時、モータ２１から供給される交流電力を直流電力に変換して電池パック１０に供給する。モータ２１は、力行時、インバータ２２から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ２２に供給する。

　コンデンサ２３は、受電用端子Ｔ２とインバータ２２との間を接続する動力線Ｌｐ２に対して並列に接続される。より具体的には、動力線Ｌｐ２のプラス配線と、マイナス配線（またはグラウンド電位）間に接続される。コンデンサ２３には例えば、大容量のフィルムコンデンサが使用される。コンデンサ２３は、動力線Ｌｐ２の電圧変動や、インバータ２２のスイッチング動作により発生するスパイクノイズを吸収してインバータ２２の動作を安定化させたり、故障から保護するために使用される。電源投入時においてコンデンサ２３を充電するため電池パック１０から大きな突入電流が流れるので、電源投入時には動力線Ｌｐ２への供給電流を制限しながらコンデンサ２３を所定の電圧まで充電するプリチャージ処理が行われる。

　第２電源回路２４は、車両２０に装着された電池パック１０内の蓄電池１１から供給される電圧を降圧して、第２制御部２５の電源電圧（例えば、３．３～５Ｖ程度）を生成するＤＣ／ＤＣコンバータである。第２電源回路２４は、スイッチングレギュレータで構成されてもよいし、リニアレギュレータで構成されてもよい。本実施の形態では、車両２０は、制御電源を生成するための自前の電池（例えば、鉛電池）を搭載していない。したがって、装着された電池パック１０内の蓄電池１１から供給される動力電源から制御電源を生成する必要がある。

　電流センサ２８は、車両２０内の動力線Ｌｐ２を流れる電流を検出して第２制御部２５に出力する。電流センサ２８は例えば、ＣＴセンサと電流検出回路の組み合わせで構成される。電流検出回路は、ＣＴセンサの磁気コアに巻かれたコイルに流れる電流を、シャント抵抗により電圧値として取り出した電流検出値を第２制御部２５に出力する。なお、ＣＴ方式の代わりに、ホール素子方式、ロゴスキーコイル方式などを用いてもよい。

　第２制御部２５は、車両２０全体を制御するマイクロコントローラである。第２無線通信部２６は近距離無線通信処理を実行する。本実施の形態では、第２無線通信部２６はＢＬＥモジュールで構成され、第２アンテナ２７はＢＬＥモジュールに内蔵されるチップアンテナ、またはパターンアンテナで構成できる。第２無線通信部２６は、近距離無線通信で受信したデータを第２制御部２５に出力するとともに、第２制御部２５から入力されるデータを近距離無線通信で送信する。

　図４は、図３のプリチャージ回路１８の回路構成例を示す図である。図４に示すプリチャージ回路１８は、複数レベルの電流値を出力可能な定電流回路で構成されている。プリチャージ回路１８は、オペアンプＯＰ１、ツェナーダイオードＺＤ１、分圧抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、可変抵抗部ＲｖおよびＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（Ｍ１）を含む。

　プリチャージ回路１８の入力ノードＮ１と出力ノードＮ２との間に、可変抵抗部ＲｖとＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）が直列に接続される。ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）のソース端子が可変抵抗部Ｒｖに接続され、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）のドレイン端子が出力ノードＮ２に接続される。ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）のゲート端子には抵抗Ｒ２を介して、蓄電池１１の電圧Ｖｂ（入力ノードＮ１の電圧）が印加される。なお、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）の代わりに、バイポーラトランジスタを用いてもよい。

　蓄電池１１の電圧Ｖｂが、ツェナーダイオードＺＤ１と分圧抵抗Ｒ１により分圧されて基準電圧Ｖ^＋が生成され、基準電圧Ｖ^＋がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力される。オペアンプＯＰ１の反転入力端子は、可変抵抗部ＲｖとＦＥＴ（Ｍ１）との間のノードに接続される。オペアンプＯＰ１の出力端子は、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）のゲート端子に接続される。

　可変抵抗部Ｒｖの抵抗値をＲｓとするとき、プリチャージ回路１８から出力ノードＮ２に出力される電流Ｉｏｕｔは下記（式１）で定義される。　Ｉｏｕｔ≒（Ｖｂ－Ｖ^＋）／Ｒｓ　・・・（式１）
　図４に示す例では可変抵抗部Ｒｖは、第１制限抵抗Ｒｓ１、第２制限抵抗Ｒｓ２、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を含む。第１スイッチＳＷ１と第１制限抵抗Ｒｓ１が直列接続され、第２スイッチＳＷ２と第２制限抵抗Ｒｓ２が直列接続され、２つの直列回路が並列に接続される。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２には例えば、ＭＯＳＦＥＴを使用できる。

　第１制御部１５は、第１スイッチＳＷ１のオン／オフと第２スイッチＳＷ２のオン／オフを制御することにより、可変抵抗部Ｒｖの抵抗値Ｒｓを可変できる。以下、第１制限抵抗Ｒｓ１の抵抗値のほうが、第２制限抵抗Ｒｓ２の抵抗値より低いものとする。

　第１制御部１５は、第１スイッチＳＷ１をオンに、第２スイッチＳＷ２をオフに制御することにより、可変抵抗部Ｒｖの抵抗値Ｒｓを、第１制限抵抗Ｒｓ１の抵抗値に設定できる。このとき、プリチャージ回路１８から第１電流値Ｉ１が出力される（後述する図５参照）。第１制御部１５は、第１スイッチＳＷ１をオフに、第２スイッチＳＷ２をオンに制御することにより、可変抵抗部Ｒｖの抵抗値Ｒｓを、第２制限抵抗Ｒｓ２の抵抗値に設定できる。このとき、プリチャージ回路１８から第２電流値Ｉ２が出力される（後述する図５参照）。

　第１制御部１５は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の両方をオンに制御することにより、可変抵抗部Ｒｖの抵抗値Ｒｓを、第１制限抵抗Ｒｓ１と第２制限抵抗Ｒｓ２の合成抵抗値に設定できる。第１制御部１５は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の両方をオフに制御することにより、プリチャージ回路１８をオフできる。

　このように図４に示すプリチャージ回路１８では、可変抵抗部Ｒｖの抵抗値Ｒｓを３種類の間で切り替えできるため、プリチャージ回路１８は、３レベルの電流値を出力できる。なお、並列接続される制限抵抗の数をさらに増やすことにより、４レベル以上の電流値を出力できる。

　図４に示す例では、入力ノードＮ１と出力ノードＮ２との間の制限抵抗を可変としたが、制限抵抗を固定とし、分圧抵抗Ｒ１を可変としてもよい。この場合、基準電圧Ｖ^＋を可変させることで、プリチャージ回路１８は複数レベルの電流値を出力できる。

　図５は、電池パック１０から車両２０への電源投入時の動作例を示す波形図である。車両２０に電池パック１０が装着され、車両２０の電源を投入する操作が行われると、電池パック１０の第１制御部１５は、メインリレー１２をオンせずに、先にプリチャージ回路１８をオンする。図５に示す例では第１制御部１５は、プリチャージ回路１８内の第１スイッチＳＷ１をオンして、第１制限抵抗Ｒｓ１を介して蓄電池１１から車両２０側に電流を流す。

　蓄電池１１から車両２０側に供給される電流は、車両２０内のコンデンサ２３に充電され、コンデンサ２３の電圧Ｖｃが上昇していく。コンデンサ２３の電圧Ｖｃが、第２電源回路２４の動作可能電圧まで上昇すると、第２電源回路２４から第２制御部２５に電源電圧が供給され始め、第２制御部２５が起動する。

　第１制御部１５は、プリチャージ回路１８をオンしてから所定時間が経過すると、プリチャージ回路１８を介して蓄電池１１から車両２０に供給している電力に、電池パック１０のＩＤ（以下、パックＩＤという）を表す電流パターンを重畳させる。当該所定時間は、車両２０への電力供給開始から第２制御部２５が起動するまでに必要な時間より長い時間に設定される。すなわち、第１制御部１５は、車両２０への電力供給が開始されると、蓄電池１１から給電される電力から車両２０の電源電圧を生成する第２電源回路２４の動作可能電圧に到達するまでの経過時間より長い所定時間後に電流パターンをプリチャージ回路１８を介して発生させる。

　上述したように第１制御部１５は、プリチャージ回路１８内の可変抵抗部Ｒｖを制御することにより、プリチャージ回路１８から第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２を出力させることができる。図５に示す例では、２進数で規定されたパックＩＤのハイレベルに第１電流値Ｉ１が割り付けられ、２進数で規定されたパックＩＤのローレベルに第２電流値Ｉ２が割り付けられている。第１制御部１５は、パックＩＤの各ビットのレベルに応じて、第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２を切り替える。第１電流値Ｉ１と第２電流値Ｉ２は、ゼロ以外の値に設定される。

　車両２０内の電流センサ２８は、車両２０内の動力線Ｌｐ２を流れる電流Ｉｏを検出して第２制御部２５に出力する。第２制御部２５は、電流センサ２８で検出された電流Ｉｏをもとに、電池パック１０から供給される電力に重畳されている電流パターンを検出して、パックＩＤを読み取る。

　電池パック１０の第１制御部１５は、車両２０に供給している電力に重畳させたパックＩＤと同一のパックＩＤを含むアドバタイズパケットを第１無線通信部１６に送信させる。車両２０の第２無線通信部２６は、アドバタイズパケットを受信すると、受信したアドバタイズパケットを第２制御部２５に出力する。第２制御部２５は、当該アドバタイズパケットに含まれるパックＩＤと、電池パック１０から供給されている電力に重畳されている電流パターンから読み取ったパックＩＤを照合する。両者が一致した場合、第２制御部２５は、装着された電池パック１０と、近距離無線通信の通信相手が同一であると認証する。

　第１制御部１５は、プリチャージ期間が終了すると、プリチャージ回路１８をオフし、メインリレー１２をオンする。プリチャージ期間の終了タイミングは、電流パターンによるＩＤ通知の終了から所定期間が経過したタイミングに設定される。

　図６は、電池パック１０から車両２０への電源投入時の別の動作例を示す波形図である。図６に示す例は、プリチャージ回路１８が４レベルの電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を出力可能な例である。４レベルの電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、いずれもゼロ以外の値に設定される。

　第１制御部１５は、パックＩＤを４進数に変換し、４進数で規定されたパックＩＤを表す電流パターンを、４レベルの電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４で生成し、車両２０に供給している電力に重畳させる。図５と図６を比較すると、電流を多値化した図６のほうが、パックＩＤの通知期間が短縮されている。さらに電流を多値化させれば、パックＩＤの通知期間をさらに短縮できる。

　以上説明したように本実施の形態によれば、電池パックから車両２０に、プリチャージ電流パターンでパックＩＤを通知することにより、電池パック１０から車両２０への動力線を使用して、車両２０側での検出が容易なパックＩＤを通知できる。プリチャージ電流は遮断されることなく、車両２０内のコンデンサ２３を充電する。その間、プリチャージ電流の電流レベルを変化させることにより、電池パック１０から車両２０にパックＩＤを通知する。

　即ち、電池パック１０の第１制御部１５は、プリチャージ回路１８を使用して、プリチャージと同時にパックＩＤを通知する。車両２０の第２制御部２５は、電流センサ２８を使用してパックＩＤを検出する。その際、電池パック１０から車両２０への電力が遮断されないため、車両２０が自前の電池を搭載していなくても、第２制御部２５の電源が途切れない。したがって、パックＩＤの通知期間中、第２制御部２５は正常に動作し、パックＩＤを正常に検出できる。

　この点、動力線の電力の供給／遮断のパターンでパックＩＤが通知される場合、自前の電池を搭載していない車両２０では、電力遮断のタイミングで第２制御部２５の電源が途切れてしまい、パックＩＤを正常に検出できない。このように、電動アシスト自転車のような自前の電池を搭載していない車両２０では、電池パック１０から第２制御部２５への制御電源の供給を常時維持しておく必要があり、パックＩＤを通知するために電圧や電流を一時的に遮断することができない。この点、本実施の形態では、パックＩＤの通知期間中に電圧や電流の遮断が発生しない。

　また、電池パック１０内のハードウェアの変更としては、プリチャージ回路１８を可変構成にするだけでよいため、パックＩＤの通知・検出のための特別な回路を大幅に追加する必要がない。したがって、回路部品点数の増加による、コストの増加・実装面積の増加を抑制できる。

　また、パックＩＤの通知・検出と、車両２０の動力系の立ち上げを同時に行うため、通信開始と走行開始までの時間を短縮できる。プリチャージ電流を多値化するほど、パックＩＤの通知・検出に必要な時間を短縮できる。

　本実施の形態では車両２０は、プリチャージ電流から読み取ったパックＩＤと無線で受信したパックＩＤを照合して、装着された電池パック１０を検証する。これにより、周囲に存在する別の電池パックと誤って誤接続することを防止でき、システム全体の安全・安心を担保できる。

　また、図４に示したように、プリチャージ回路１８を可変定電流源の構成とすることにより、複数レベルの電流値を高精度に生成できる。なお、プリチャージ回路１８を定電流源の構成とせずに可変抵抗部Ｒｖだけで構成することも可能である。この場合、コストを削除できる。

　以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に容易に理解されるところである。

　上述の実施の形態では、蓄電池１１を内蔵する電池パック１０を使用する例を説明した。この点、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセルなどを含むキャパシタを内蔵するキャパシタパックを使用してもよい。本明細書では、電池パックとキャパシタパックを総称して蓄電パックと呼ぶ。

　本開示は、自前の電源を搭載していない車両２０への適用に適しているが、自前の電源を搭載している車両２０への適用を排除するものではない。したがって、車両２０は電動アシスト自転車に限定されるものではなく、電動バイク（電動スクータ）、電動キックスクータ、電気自動車（ゴルフカート、ランドカーなどの低速の電気自動車を含む）、鉄道車両なども含まれる。また、蓄電パックが装着される対象は車両２０に限定されるものではなく、例えば、電動船舶、マルチコプタ（ドローン）などの電動移動体も含まれる。

　なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

　［項目１］
　電動移動体（２０）に給電するための蓄電部（１１）と、
　前記電動移動体（２０）に供給する電力に、本蓄電パック（１０）の識別情報を表す電流パターンを重畳させる制御部（１５）と、を備え、
　前記制御部（１５）は、前記電流パターンを、ゼロレベル以外の複数レベルの電流値で生成する、
　ことを特徴とする蓄電パック（１０）。

　これによれば、電動移動体（２０）側での検出が容易な蓄電パック（１０）の識別情報を通知できる。

　［項目２］
　前記蓄電部（１１）と給電用端子との間を接続するパック内の動力線（Ｌｐ１）と、
　前記動力線（Ｌｐ１）に挿入された主スイッチ（１２）と、
　前記主スイッチ（１２）と並列に接続されたプリチャージ回路（１８）と、をさらに備え、
　前記制御部（１５）は、前記プリチャージ回路（１８）を介して前記電動移動体（２０）に供給する電力に、前記電流パターンを重畳させる、
　ことを特徴とする項目１に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、電動移動体（２０）の立ち上げ時に供給するプリチャージ電流を用いて、蓄電パック（１０）の識別情報を通知するため、走行開始と通信開始までの時間を短縮できる。

　［項目３］
　前記プリチャージ回路（１８）は、複数レベルの電流値を出力可能な可変定電流回路（１８）を含む、
　ことを特徴とする項目２に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、複数レベルの安定した電流値を出力可能となる。

　［項目４］
　前記電動移動体（２０）に供給する電力に重畳させた識別情報と同一の識別情報を含む信号を、近距離無線通信で送信する無線通信部（１６）をさらに備える、
　ことを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、装着された蓄電パック（１０）と通信相手の蓄電パック（１０）の同一性を検証できる。

　［項目５］
　前記制御部（１５）は、前記蓄電部（１１）から前記電動移動体（２０）に電力供給が開始されると、前記蓄電部（１１）から供給される電力から前記電動移動体（２０）の電源電圧を生成する電源回路（２４）の動作可能電圧に到達するまでの経過時間より長い所定時間後に前記電流パターンを発生させる、
　ことを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、自前の電池を搭載していない電動移動体（２０）に、蓄電パック（１０）から蓄電パック（１０）の識別情報を正常に伝達することができる。

　［項目６］
　電動移動体（２０）に給電するための蓄電部（１１）と、
　前記電動移動体（２０）に供給する電力に、本蓄電パック（１０）の識別情報を表す電流パターンを重畳させる制御部（１５）と、を備え、
　前記制御部（１５）は、前記蓄電部（１１）から前記電動移動体（２０）に電力供給が開始されると、前記蓄電部（１１）から供給される電力から前記電動移動体（２０）の電源電圧を生成する電源回路（２４）の動作可能電圧に到達するまでの経過時間より長い所定時間後に前記電流パターンを発生させる、
　ことを特徴とする蓄電パック（１０）。

　前記電動移動体（２０）は、本蓄電パック（１０）が装着されていない状態では、電源を備えてなくてもよい。

　前記制御部（１５）は、前記電動移動体（２０）に本蓄電パック（１０）が装着されたことを検出して前記電動移動体（２０）に電力供給を開始してもよい。

　［項目７］
　項目１から６のいずれか１項に記載の蓄電パック（１０）が装着された電動移動体（２０）であって、
　モータ（２１）と、
　前記モータ（２１）を駆動する駆動回路（２２）と、
　前記駆動回路（２２）と受電用端子（Ｔ２）との間を接続する前記電動移動体（２０）内の動力線（Ｌｐ２）と、
　前記動力線（Ｌｐ２）に供給されている電力に重畳されている前記電流パターンを検出して、前記識別情報を読み取る制御部（２５）と、
　を備えることを特徴とする電動移動体（２０）。

　これによれば、電動移動体（２０）が自前の電池を搭載していなくても、蓄電パック（１０）の識別情報を正確に読み取れる。

　［項目８］
　前記駆動回路（２２）の前段に、プリチャージ用のコンデンサ（２３）をさらに備える、
　ことを特徴とする項目７に記載の電動移動体（２０）。

　これによれば、立ち上げ時の突入電流を低減できる。

　［項目９］
　前記電動移動体（２０）の制御部（２５）の電源は、前記動力線（Ｌｐ２）を経由して前記蓄電パック（１０）から供給される、
　ことを特徴とする項目７または８に記載の電動移動体（２０）。

　これによれば、電動移動体（２０）が自前の電池を搭載しなくても、正常に動作できる。

　［項目１０］
　近距離無線通信を実行する無線通信部（２６）をさらに備え、
　前記電動移動体（２０）の制御部（２５）は、
　前記無線通信部（２６）により受信した信号に含まれる識別情報と、前記動力線（Ｌｐ２）に供給されている電力に重畳されている前記電流パターンから読み取った識別情報が一致した場合、本電動移動体（２０）に装着された前記蓄電パック（１０）と、前記近距離無線通信の通信相手が同一であると認証する、
　ことを特徴とする項目７から９のいずれか１項に記載の電動移動体（２０）。

　２　ネットワーク、　３　電池パック管理システム、　１０　電池パック、　２０　車両、　３０　携帯端末装置、　１１　蓄電池、　１２　メインリレー、　１４　第１電源回路、　１５　第１制御部、　１６　第１無線通信部、　１７　第１アンテナ、　１８　プリチャージ回路、　２１　モータ、　２２　インバータ、　２３　コンデンサ、　２４　第２電源回路、　２５　第２制御部、　２６　第２無線通信部、　２７　第２アンテナ、　２８　電流センサ、　Ｔ１　給電用端子、　Ｔ２　受電用端子、　ＯＰ１　オペアンプ、　ＺＤ１　ツェナーダイオード、　Ｒ１　分圧抵抗、　Ｒ２　抵抗、　Ｒｖ　可変抵抗部、　Ｒｓ１　第１制限抵抗、　Ｒｓ２　第２制限抵抗、　ＳＷ１　第１スイッチ、　ＳＷ２　第２スイッチ、　Ｍ１　ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ。

Claims

　電動移動体に給電するための蓄電部と、
　前記電動移動体に供給する電力に、本蓄電パックの識別情報を表す電流パターンを重畳させる制御部と、を備え、
　前記制御部は、前記電流パターンを、ゼロレベル以外の複数レベルの電流値で生成する、
　ことを特徴とする蓄電パック。
　前記蓄電部と給電用端子との間を接続するパック内の動力線と、
　前記動力線に挿入された主スイッチと、
　前記主スイッチと並列に接続されたプリチャージ回路と、をさらに備え、
　前記制御部は、前記プリチャージ回路を介して前記電動移動体に供給する電力に、前記電流パターンを重畳させる、
　ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電パック。
　前記プリチャージ回路は、複数レベルの電流値を出力可能な可変定電流回路を含む、
　ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電パック。
　前記電動移動体に供給する電力に重畳させた識別情報と同一の識別情報を含む信号を、近距離無線通信で送信する無線通信部をさらに備える、
　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電パック。
　前記制御部は、前記蓄電部から前記電動移動体に電力供給が開始されると、前記蓄電部から供給される電力から前記電動移動体の電源電圧を生成する電源回路の動作可能電圧に到達するまでの経過時間より長い所定時間後に前記電流パターンを発生させる、
　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電パック。
　電動移動体に給電するための蓄電部と、
　前記電動移動体に供給する電力に、本蓄電パックの識別情報を表す電流パターンを重畳させる制御部と、を備え、
　前記制御部は、前記蓄電部から前記電動移動体に電力供給が開始されると、前記蓄電部から供給される電力から前記電動移動体の電源電圧を生成する電源回路の動作可能電圧に到達するまでの経過時間より長い所定時間後に前記電流パターンを発生させる、
　ことを特徴とする蓄電パック。
　請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電パックが装着された電動移動体であって、
　モータと、
　前記モータを駆動する駆動回路と、
　前記駆動回路と受電用端子との間を接続する前記電動移動体内の動力線と、
　前記動力線に供給されている電力に重畳されている前記電流パターンを検出して、前記識別情報を読み取る制御部と、
　を備えることを特徴とする電動移動体。
　前記駆動回路の前段に、プリチャージ用のコンデンサをさらに備える、
　ことを特徴とする請求項７に記載の電動移動体。
　前記電動移動体の制御部の電源は、前記動力線を経由して前記蓄電パックから供給される、
　ことを特徴とする請求項７または８に記載の電動移動体。
　近距離無線通信を実行する無線通信部をさらに備え、
　前記電動移動体の制御部は、
　前記無線通信部により受信した信号に含まれる識別情報と、前記動力線に供給されている電力に重畳されている前記電流パターンから読み取った識別情報が一致した場合、本電動移動体に装着された前記蓄電パックと、前記近距離無線通信の通信相手が同一であると認証する、
　ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の電動移動体。