WO2023228652A1 - 電動移動体のバッテリ管理装置 - Google Patents

Abstract

電動移動体の現在位置から離れた地点に存在する充電基地を選択してバッテリの充電を行うに際して、何れの充電基地を選択すべきかの判断を容易にする。　電動移動体のバッテリ管理装置は、電動移動体における制御装置と連携してバッテリを管理するものであって、現在位置から離れた地点に在る充電基地に対して、そこまで移動して充電した後のバッテリ状態を予測する。

Description

電動移動体のバッテリ管理装置

　本発明は、電動移動体のバッテリ管理装置に関するものである。

　電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）などの電動移動体は、制御装置（ＶＣＵ：Vehicle Control Unit）によって、モータ、インバータ、バッテリ、空調装置など、相互に影響し合う各コンポーネントの動作が制御されている。ＶＣＵによって制御されるコンポーネントの中で、電動移動体の動作源となるバッテリの管理は特に重要になる。

　電動車両のバッテリ管理に係る従来技術としては、充電時間と充電後の航続可能距離との関係を明確に表示するものなどが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２０１９－１０３２１２号公報

　電動移動体（例えば、電動車両）の充電基地は、充電出力が異なる（急速充電や普通充電など）ものや、充電時間に制限が設けられているものなど、充電条件が異なるものがある。充電基地に到達して電動移動体の充電を行う際に、前述した充電出力や充電時間の制限により１００％のフル充電を行うことができない場合が多い。

　このため、電動移動体の現在位置から異なる距離に複数の充電基地が存在する場合、充電基地までの移動で消費する電力と各充電基地での充電条件の違いから、充電後のバッテリ状態が選択する充電基地によって異なる事態が生じ得る。また、充電基地の選択によって充電基地から目的地までの距離が異なる場合があるので、これらを考慮すると、電動移動体の現在位置から離れた位置に在る複数の充電基地の何れを選択するのが適当かは、難しい判断にならざるを得ない。

　また、現在位置から充電基地に向かうまでの間で、充電前にバッテリを冷却するなど、バッテリの温調条件を変更することができるが、バッテリの温調条件を変更した場合の効果やバッテリの温調に要する電力等を考慮すると、充電前のバッテリの温調条件をどのようにするかを含めて、現在位置から離れた位置に在る複数の充電基地の何れを選択するかを判断することが必要になる。

　本発明は、このような事情に対処するために提案されたものである。すなわち、電動移動体の現在位置から離れた地点に存在する充電基地を選択してバッテリの充電を行うに際して、何れの充電基地を選択すべきかの判断を容易にすること、などが本発明の課題である。

　このような課題を解決するために、本発明による電動移動体のバッテリ管理装置は、以下の構成を具備するものである。
　電動移動体における制御装置と連携してバッテリを管理する管理装置であって、現在位置から離れた地点に在る充電基地に対して、そこまで移動して充電した後のバッテリ状態を予測する管理部を備えることを特徴とする電動移動体のバッテリ管理装置。

　このような特徴を備えた本発明によると、ユーザは、電動移動体の現在位置から離れた地点に存在する充電基地を選択してバッテリの充電を行うに際して、管理部の予測結果から充電後のバッテリ状態を把握することができるので、何れの充電基地を選択すべきかの判断を容易にすることができる。

本発明の実施形態に係る電動移動体のバッテリ管理装置の構成例を示した説明図。 バッテリ管理装置における管理部の機能を示した説明図。 到達可能充電基地抽出手段を説明する説明図。 抽出充電基地情報報知手段を説明する説明図。 管理部の出力の報知例を示した説明図。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

　なお、以下の説明で、電動移動体として電動車両を例にして説明しているが、電動車両は、道路上を走る自動車のみならず、工場などの構内を走る産業車両やレールの上を走る鉄道車両などを含み、電動移動体は、電動車両に限らず、船舶、航空機、潜水機など、人や荷物を載せて電動で移動する全ての機体を含むものとする。

　図１に示すように、バッテリ管理装置１は、電動移動体（一例として電動車両ＥＶ、以下単にＥＶ）に搭載され、電動移動体における制御装置（ＶＣＵ）２０と連携しながら図示省略のバッテリを管理している。このバッテリ管理装置１は、移動先での充電後のバッテリ状態を予測する管理部１０を具備している。

　管理部１０は、ＥＶ内でネットワークを構築する通信回線（例えば、ＣＡＮ：Controller Area Network）Ｌを介して情報の送受信を行っている。これにより、管理部１０には、制御装置（ＶＣＵ）２０によって制御される図示省略した各コンポーネントの動作情報が通信回線Ｌを介して入力され、管理部１０からの出力信号が通信回線Ｌを介して図示省略した各コンポーネントに送信される。

　通信回線Ｌには、バッテリ管理部３０が接続されている。バッテリ管理部３０は、ＥＶの動作源であるバッテリの現在状態を管理しており、バッテリ残量を含む現在のバッテリの状態に関する情報（以下、バッテリ管理情報）を、通信回線Ｌを介して管理部１０に送信する。

　また、通信回線Ｌには、報知部４０と操作入力部４１が接続されている。報知部４０は、管理部１０から出力される情報や後述するナビゲーションシステム３１の出力情報を画像や音声などでＥＶの乗員に報知する機能を有している。報知部４０の具体的な構成例は、表示装置やスピーカ装置などである。

　操作入力部４１は、管理部１０や後述するナビゲーションシステム３１に情報を入力する機能を有している。操作入力部４１は、報知部４０の表示画面をタッチ入力式にしたり、報知部４０に音声入力機能を持たせたりすることで、報知部４０に一体化させることができる。

　通信回線Ｌには、ナビゲーションシステム３１が接続されている。ナビゲーションシステム３１は、ＥＶの目的地到達を支援するシステムであり、ＥＶの現在位置の情報をデータベース化された地図情報３１Ａに重ねて報知部４０の表示画面に表示し、操作入力部４１から目的地等の移動先情報を入力することで、目的地等までの距離や方位を報知部４０にて報知するものである。

　ナビゲーションシステム３１は、前述した地図情報３１Ａに加えて、ＥＶのバッテリに充電するための充電基地の情報（以下、充電基地情報）３１Ｂを備えている。充電基地情報３１Ｂは、充電基地の位置情報に加えて各充電基地における充電条件（充電出力や充電可能な電力量、充電時間の制限の有無）などがデータベース化されている。なお、ここでのナビゲーションシステム３１は、地図情報３１Ａや充電基地情報３１Ｂを管理部１０に送信する機能を有るものの一例として示しており、バッテリ管理装置１において、目的地への到達支援を行う機能は必須の機能ではない。

　通信回線Ｌには、外部との情報交換を行う通信部を設けることができる。これによると、通信回線Ｌに接続された各コンポーネントは通信部を介して外部のネットワークと情報の送受信を行うことができる。このように通信回線Ｌに通信部を設けた場合、前述した地図情報３１Ａや充電基地情報３１Ｂは、外部のネットワーク上に構築されているデータベースを活用することができる。

　管理部１０には、センサ部１１の検出情報が入力される。センサ部１１は、ＥＶ内の各種センサ群で構成される。センサ部１１における具体的なセンサを例示すると、ＥＶ周辺の外気温度を検出する外気温センサ、ＥＶの車室内温度を検出する室温センサ、後述する空調部１３の吹出温度センサ、ＥＶの移動状態を検出する車速センサやトルクセンサなど、バッテリ状態を検出するための電流センサなど、ＥＶの位置情報を検出するための測位センサ（ＧＰＳ（Global Positioning System）を含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機など）などである。

　管理部１０は、空調を含むＥＶの熱マネジメントの管理を行っており、熱媒体回路部１２や空調部１３の制御を行い且つこれらの動作情報を取得している。熱媒体回路部１２は、バッテリやその他の温調対象物の温調を行う熱媒体回路（例えば、水回路）を動作させるためのポンプや流路切り替え弁や水加熱ヒータなどを含み、空調部１３は、ＥＶ室内に空調風を送風するＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）ユニットの構成要素である送風機やダンパや空気加熱ヒータ及び、冷媒回路の圧縮機や膨張弁などを含む。

　管理部１０は、操作入力部４１にて入力された情報に基づいて、熱媒体回路部１２や空調部１３を制御することで、ＥＶの室内を設定温度に空調すると共に、バッテリを含む温調対象の温調制御を行う。

　そして、管理部１０は、現在位置から離れた地点に在る充電基地まで移動して充電した後のバッテリ状態を予測し、予測したバッテリ状態を報知部４０に出力する。

　このような管理部１０は、図２に示すように、演算処理によって得られる機能として、到達可能充電基地抽出手段１０Ａ、抽出充電基地情報報知手段１０Ｂ、バッテリ温調条件選択手段１０Ｃ、充電後バッテリ状態算出手段１０Ｄ、電気料金算出手段１０Ｅなどを備えている。

　到達可能充電基地抽出手段１０Ａは、センサ部１１から得られるＥＶの現在位置情報、ナビゲーションシステム３１から得られる目的地情報、ナビゲーションシステム３１の充電基地情報３１Ａから得られる充電基地の位置情報、バッテリ管理部３０から得られる現在のバッテリ管理情報（例えば、現在のバッテリ残量）に基づいて、現在のＥＶの位置から現在のバッテリ状態で到達可能な充電基地を抽出する。

　これは、図３に示すように、センサ部１１から取得される現在位置に対してナビゲーションシステム３１等で目的地が設定されている状況において、先ず、現在のバッテリ状態で到達可能な距離Ｌｍを算出する。次に、地図情報３１Ａと充電基地情報３１Ｂによって、現在位置から目的地に至る幾つかのルート（図示の例では、ルートＬ１，ルートＬ２，ルートＬ３，ルートＬ４）の道中に存在する充電基地（図示の例では、充電基地Ａ，充電基地Ｂ，充電基地Ｃ，充電基地Ｄ）を把握する。そして、現在位置から把握された各充電基地までの道のり（移動距離）が到達可能距離Ｌｍより短い充電基地（図示の例では、充電基地Ａ，充電基地Ｂ，充電基地Ｃ）を抽出する。この際、移動中に空調部１３や熱媒体回路部１２を動作させて空調やバッテリ温調などを行う場合には、それらの動作に要する消費電力を考慮して到達可能距離Ｌｍを変化させる。

　抽出充電基地情報報知手段１０Ｂは、充電基地情報３１Ｂに基づいて、到達可能充電基地抽出手段１０Ａによって抽出された充電基地（図示の例では、充電基地Ａ，充電基地Ｂ，充電基地Ｃ）の情報を報知部４０に出力する。

　図４は、抽出充電基地情報報知手段１０Ｂの報知例（表示例）を示している。この例では、抽出された充電基地Ａは、「出力」が「超高速」であって超高速充電が可能な設備を備え、「制限時間」が「３０分」であり、「現在位置からの道のり」が「１２０ｋｍ」、「目的地までの道のり」が「１１０ｋｍ」であることが示され、抽出された充電基地Ｂは、「出力」が「高速」であって高速充電が可能な設備を備え、「制限時間」が「３０分」であり、「現在位置からの道のり」が「１００ｋｍ」、「目的地までの道のり」が「１００ｋｍ」であることが示され、抽出された充電基地Ｃは、「出力」が「中速」であって中速充電が可能な設備を備えており、「制限時間」が「無」（無制限）であり、「現在位置からの道のり」が「９５ｋｍ」、「目的地までの道のり」が「１２０ｋｍ」であることが示されている。ここでの「道のり」はルート上の移動距離を示している。

　バッテリ温調条件選択手段１０Ｃは、現在値から抽出された充電基地まで移動するに間に、熱媒体回路部１２を動作させてバッテリの温調を行う際の温調条件を選択する。バッテリ温調の一例としては、夏場の外気温度が高い状況で、バッテリを冷却して充電前のバッテリ温度を所定値以下にする、充電前冷却がある。

　充電前冷却は、バッテリ冷却の程度に応じて、単位時間当たりに充電できる電力量が変化することで、充電時間の短縮が可能になる。これに対して、充電前冷却を行うと、それによって消費電力が増えることになるので、充電コストと充電時間短縮の要否を考慮して、充電前冷却を行うか否か、或いは充電前冷却の時間等の温調条件を選択する。

　バッテリ温調条件選択手段１０は、一例として、バッテリの事前冷却を行うか否か、或いは事前充電を行う場合の程度（冷却実施時間）を設定して、これによるバッテリ充電時間の変化と充電時の電気料金を報知する。

　充電後バッテリ状態算出手段１０Ｄは、充電基地を選択し、充電前冷却などのバッテリ温調条件を選択した場合における充電後のバッテリ状態（バッテリ残量や充電後の航続可能距離）を予測するための演算処理を行う。この際、充電後のバッテリ状態は、選択した充電基地までの移動距離と選択した充電基地での充電条件の一方又は両方と、充電基地までの移動中に行うバッテリ温調条件とを考慮して予測される。

　具体的には、充電後バッテリ状態算出手段１０Ｄは、現在のバッテリ状態と、現在位置から選択した充電基地までの移動に要する消費電力、移動中に空調を行う場合は空調に要する消費電力、移動中のバッテリ温調条件の選択に対応した消費電力、選択した充電基地での充電条件（出力と充電時間）によって充電される充電量により、充電後のバッテリ状態を算出する。この際の充電時間は、選択した充電基地での充電時間制限を考慮し、充電前冷却等のバッテリ温調条件を設定する場合には、その設定による充電時間の短縮を考慮する。

　電気料金算出手段１０Ｅは、充電基地を選択し、充電前冷却などのバッテリ温調条件を選択した場合における充電後の電気料金を予測するための演算処理を行う。この電気料金算出手段１０Ｅは、現在のバッテリ状態に対して、前述した充電後バッテリ状態算出手段１０Ｄで行った消費電力と充電量の電力収支を算出し、充電量の追加に対する電気料金を算出する。

　図５は、管理部１０の出力を報知部４０の表示装置に表示させる場合の表示例を示している。ここでは、地図情報３１Ａに重ねて、ＥＶの現在位置、目的地、抽出された充電基地（充電基地Ａ，Ｂ，Ｃ）の位置が表示されており、現在位置から選択対象となる複数の充電基地（充電基地Ａ，Ｂ，Ｃ）までの移動距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と、選択対象となる充電基地（充電基地Ａ，Ｂ，Ｃ）から目的地までの移動距離Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６と、予測された充電後のバッテリ充電状態Ｄ１０とが併せて表示されている。更に、選択対象となる充電基地（充電基地Ａ，Ｂ，Ｃ）に対しては、各充電基地の充電条件（出力と充電時間制限）が示されている。

　この際、予測された充電後のバッテリ充電状態Ｄ１０は、選択した充電基地（図示の例では充電基地Ａ）毎に求められ、バッテリ温調条件である充電前冷却実施時間が変更入力可能になっている。これによると、充電前冷却実施時間（バッテリ温調条件）を変更入力すると、その変更入力に対応して、バッテリ充電時間、充電後航続可能距離、充電時の電気料金がそれぞれ求められ表示される。

　ユーザは、このような表示によって情報を得ることで、選択した充電基地においてそこでの充電条件に応じて充電を行った場合の充電後のバッテリ状態を把握することができる。これにより、選択した充電基地での充電後の航続可能距離を把握し、航続可能距離が選択した充電基地から目的地までの移動距離を超えているかを確認することができる。

　また、選択対象の充電基地の充電条件を充電基地毎に把握することできるので、ユーザは、充電基地の選択に対して、バッテリ温調（充電前冷却）による充電時間の短縮が必要であるか否かを判断することができる。

　そして、現在位置から選択した充電基地までの移動中にバッテリ温調（充電前冷却）を行う場合には、それによる電力消費で加算される電気料金が、バッテリ温調によって享受されるバッテリ充電時間の短縮効果に見合っているかを確認することができる。これらによってユーザは、移動体の現在位置から離れた地点に存在する充電基地を選択してバッテリの充電を行うに際して、何れの充電基地を選択すべきかの判断が容易になる。

　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：バッテリ管理装置，１０：管理部，
１０Ａ：到達可能充電基地抽出手段，
１０Ｂ：抽出充電基地情報報知手段，
１０Ｃ：バッテリ温調条件選択手段，
１０Ｄ：充電後バッテリ状態算出手段，
１０Ｅ：電気料金算出手段，
１１：センサ部，１２：熱媒体回路部，１３：空調部，
２０：制御装置（ＶＣＵ），３０：バッテリ管理部，
３１：ナビゲーションシステム，３１Ａ：地図情報，３１Ｂ：充電基地情報，
４０：報知部，４１：操作入力部，
ＥＶ：電動車両，Ｌ：通信回線

Claims (6)

1. 　電動移動体における制御装置と連携してバッテリを管理する管理装置であって、
   　現在位置から離れた地点に在る充電基地に対して、そこまで移動して充電した後のバッテリ状態を予測する管理部を備えることを特徴とする電動移動体のバッテリ管理装置。
2. 　前記管理部は、
   　前記充電基地までの移動距離と前記充電基地での充電条件の一方又は両方と、前記充電基地までの移動中に行われるバッテリ温調条件とを考慮して、充電後のバッテリ状態を予測することを特徴とする請求項１に記載された電動移動体のバッテリ管理装置。
3. 　前記充電基地は、
   　前記充電基地の位置情報に基づいて、
   　現在のバッテリ状態で到達可能な充電基地から選択されることを特徴とする請求項１に記載された電動移動体のバッテリ管理装置。
4. 　前記管理部は、
   　選択対象となる複数の前記充電基地までの移動距離と、選択対象となる前記充電基地から目的地までの移動距離と、前記バッテリ状態とを併せて表示させることを特徴とする請求項３に記載された電動移動体のバッテリ管理装置。
5. 　前記管理部は、
   　前記バッテリ温調条件を変更した場合の前記バッテリ状態を予測することを特徴とする請求項２に記載された電動移動体のバッテリ管理装置。
6. 　前記管理部は、
   　前記バッテリ状態に加えて充電時に要する電気料金を予測することを特徴とする請求項５に記載された電動移動体のバッテリ管理装置。