JP2010212048A - 充電池回収システム，充電池回収方法，及び充電池交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電池の交換サービスをユーザに安価に提供する。
【解決手段】充電池交換装置３は、交換ステーションにおいて充電池を交換する車両２の中から回収条件を満足する充電池を回収する回収センターの方向に向かう車両２を選定し、充電池を交換する際、選定された車両２に回収条件を満足する充電池を搭載する。そしてこのような構成によれば、車両２自体が回収対象の充電池を回収センターに運んでくれるようになるため、回収車両の運用に要するコスト及び工数が削減され、充電池の交換サービスをユーザに安価に提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等の車両に搭載された充電池を回収するための充電池回収システム，充電池回収方法，及び充電池交換装置に関する。

従来より、電気特性や使用履歴に基づいて車両に搭載されている充電池をグレード分けし、グレード分けの結果に基づいて充電池の再利用の可否や再販売先を充電池毎に決定するシステムが知られている（特許文献１参照）。

特開2007-141464号公報（段落0113）

従来のシステムでは、充電池の回収業者は、再販待ちや廃棄対象の充電池を回収するための回収車両を、ユーザが充電池を交換する交換ステーション全てに派遣する必要がある。このため従来のシステムによれば、回収車両の運用に多大なコスト及び工数が必要となり、その結果として、充電池の交換サービスをユーザに安価に提供することが困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は充電池の交換サービスをユーザに安価に提供可能な充電池回収システム，充電池回収方法，及び充電池交換装置を提供することにある。

本発明は、交換ステーションにおいて充電池を交換する車両の中から、所定の回収条件を満足する充電池を回収する回収センターの方向に向かう車両を選定し、充電池を交換する際、選定された車両に所定の回収条件を満足する充電池を搭載することを指示する。

本発明によれば、再販待ちや廃棄対象の充電池を回収するための回収車両の移動範囲を制限できるので、回収車両の運用に要するコスト及び工数が削減され、充電池の交換サービスをユーザに安価に提供することができる。

本発明の実施形態となる充電池回収システムの構成を示す模式図である。 本発明の実施形態となる車両の構成を示すブロック図である。 図２に示す充電池の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態となる充電池交換装置及び電池情報管理装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態となる回収対象判定処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の実施形態となる充電池交換処理の流れを示すフローチャート図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる充電池回収システムについて説明する。

〔充電池回収システムの全体構成〕
本発明の実施形態となる充電池回収システムは、図１に示すように、充電池が搭載された車両２（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、ユーザが車両２に搭載された充電池を交換する場所ととなる交換ステーション毎に設けられた充電池交換装置３（３ａ〜３ｇ）と、交換ステーションの機能と充電池の回収業者が再販待ちや廃棄対象の充電池を回収する場所としての機能を併せ持つ交換／回収ステーションに設けられた充電池交換装置４と、車両２に搭載されている充電池に関する情報を管理する電池情報管理装置５を備え、車両２、充電池交換装置３，４、及び電池情報管理装置５は、インターネット等の電気通信回線を介して情報通信可能なように構成されている。

〔車両の構成〕
車両２は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等の充電池に蓄電された電力により駆動される車両により構成され、図２に示すように、車両２から着脱可能、且つ、充放電可能な充電池１を備える。本実施形態では、充電池１は、車両／電池情報記憶部１１，電池状態検出部１２，車両用インタフェイス（Ｉ／Ｆ）１３，及びステーション用Ｉ／Ｆ１４を有する。車両／電池情報記憶部１１は、充電池１毎に付与された固有の識別情報（固有ＩＤ），充電池１の使用履歴に関する情報，及び電池状態検出部１２により検出された情報を記憶する。また車両／電池情報記憶部１１は、情報処理装置２４が生成した情報（詳しくは後述）も記録可能なように構成されている。

電池状態検出部１２は、充電池１の温度，内部抵抗値，電池残量，利用毎の個別情報（走行距離，走行時間，満充電時の電圧及び電流値，内部抵抗値），エラー情報等の充電池１の状態に関する情報を検出する。ステーション用Ｉ／Ｆ１４は、充電池１が交換ステーション側に設けられた充電池交換装置３や交換／回収ステーション側に設けられた充電池交換装置４との間で情報通信を行う際の通信用インタフェイスとして機能する。

車両用Ｉ／Ｆ１３は、充電池１が車両２側に設けられた情報処理装置２４との間で情報通信を行う際の通信用Ｉ／Ｆとして機能する。なお図３に示すように、充電池１内のステーションＩ／Ｆ１４をアンテナ１５を介して無線形態（例えば携帯電話通信網や無線ＬＡＮ等）で情報通信可能な通信モジュール１６に置き換えることにより、充電池１が、交換ステーション側に設けられた充電池交換装置３や交換／回収ステーション側に設けられた充電池交換装置４との間で無線で情報通信できるようにしてもよい。

車両２は、充電池用Ｉ／Ｆ２１，位置情報取得部２２，車両情報取得部２３，情報処理装置２４，入力装置２５，及び出力装置２６を有する。充電池用Ｉ／Ｆ２１は、車両２が車両／電池情報記憶部１１内に記憶された情報を読み取る／書き込む際の通信用インタフェイスとして機能する。位置情報取得部２２は、ＧＰＳ受信機やジャイロセンサにより構成され、車両２の位置や移動方向に関する情報を取得する。車両情報取得部２３は、車速，モータ消費電力，アクセルペダル操作の有無，ブレーキペダル操作の有無等の車両２の状態を示す信号を取得する。

情報処理装置２４は、マイクロコンピュータにより構成され、記憶部２７と情報処理部２８を備える。記憶部２７は、車両１の経路案内を行うための経路案内プログラム２９，経路案内の際に利用する地図情報を記憶する地図データベース（ＤＢ）３０，及び交換ステーションや交換／回収ステーションの位置情報を記憶するステーション位置ＤＢ３１を有する。情報処理部２８は、ＣＰＵとＲＡＭにより構成され、ＣＰＵが記憶部２７内に記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、ロードしたコンピュータプログラムを実行することにより、経路案内処理やユーザの行動履歴解析処理等の各種機能を実行する。

入力装置２５は、タッチパネルスイッチやスイッチボタン等の入力装置により構成され、ユーザの操作により入力された情報を情報処理装置２４に出力する。出力装置２６は、液晶ディスプレイやスピーカ等の公知の出力装置により構成され、経路案内情報等の各種情報をユーザに出力する。

〔交換ステーション及び交換／回収ステーションの構成〕
交換ステーション側や交換／回収ステーション側に設けられた充電池交換装置３（４）は、図４に示すように、情報処理部４１，充電池用Ｉ／Ｆ４２，及び通信用Ｉ／Ｆ４３を備える。情報処理装置４１は、マイクロコンピュータにより構成され、情報処理装置３，４全体の動作を制御する。充電池用Ｉ／Ｆ４２は、充電池１が接続され、接続された充電池１との間での情報通信を制御する。なお充電池１が図３に示す構成である場合、充電池用Ｉ／Ｆ４２は不要となり、充電池交換装置３（４）を安価に構成することができる。通信用Ｉ／Ｆ４３は、インターネット等の電気通信回線を介した電池情報管理装置５等の外部装置との通信処理を制御する。

なお図示は省略するが、交換ステーションや交換／回収ステーションには、充電池１の交換や充電を行うための電気設備及び充電池１の保管設備と、充電池１の特性（充電回数，容量低下度，電圧低下度，内部抵抗値，温度，電池残量等）を測定するための測定設備と、充電池１の着脱を行い保管設備に搬送するための運搬設備が設けられている。また交換／回収ステーションには、使用不可となった充電池１を回収業者が回収にくる時まで保管するための保管設備が設けられている。また交換ステーションや交換／回収ステーションにおける充電池１の交換作業は、専用の設備を利用して、使用済みの充電池１を車両２から取り外し、充電池交換装置３（４）により選定された充電済みの充電池１を保管設備から取り出してきて車両２に搭載するという流れにより自動的に行われる。

〔電池情報管理装置の構成〕
電池情報管理装置５は、図４に示すように、情報処理部５１，電池情報管理ＤＢ５２，及び通信用Ｉ／Ｆ５３を備える。情報処理部５１は、マイクロコンピュータにより構成され、電池情報管理装置５全体の動作を制御する。電池情報管理ＤＢ５２は、充電池１毎に固有の識別情報（固有ＩＤ），製造日／使用開始日，総走行距離，総利用時間，利用毎の個別情報（走行距離，走行時間，満充電時の電圧及び電流値，内部抵抗値），エラー情報等の情報を関連づけして記憶する。通信用Ｉ／Ｆ５３は、インターネット等の電気通信回線を介した充電池交換装置３（４）等の外部装置との通信処理を制御する。

このような構成を有する充電池回収システムは、以下に示す回収対象判定処理及び充電交換処理を実行することにより、充電池１の交換サービスをユーザに安価に提供することを可能にする。以下、図５及び図６に示すフローチャートを参照して、回収対象判定処理及び充電池交換処理を実行する際の充電池交換システムの動作を説明する。

〔回収対象判定処理〕
始めに、図５に示すフローチャートを参照して、回収対象判定処理を実行する際の充電池回収システムの動作を説明する。

図５に示すフローチャートは、車両２が交換ステーション又は交換／回収ステーションに入庫し、車両２から取り外された充電池１が充電池用Ｉ／Ｆ４２を介して充電池交換装置３（４）に接続されたタイミングで開始となり、回収対象判定処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、情報処理部４１が、充電池用Ｉ／Ｆ４２及びステーション用Ｉ／Ｆ１４を介して車両／電池情報記憶部１１から充電池１の固有ＩＤを取得する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、回収対象判定処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、情報処理部４１が、電気通信回線を介してステップＳ１の処理により取得した固有ＩＤを電池情報管理サーバ５に送信し、電池情報管理サーバＤＢ５２からステップＳ１の処理により取得した固有ＩＤに対応する充電池１の使用履歴に関する情報を取得する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、回収対象判定処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、情報処理部４１が、充電池用Ｉ／Ｆ４２及びステーション用Ｉ／Ｆ１４を介して車両／電池情報記憶部１１から充電池１の直前の使用履歴に関する情報を取得する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、回収対象判定処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、情報処理部４１が、車両／電池情報記憶部１１から取得した直線の使用履歴に関する情報と電池情報管理サーバＤＢ５２から取得した使用履歴に関する情報を比較することにより、車両２に搭載されている充電池１が回収対象であるか否かを判別する。具体的には、情報処理部４１は、使用履歴を比較して充電池１が耐用限界を超えていると判定された場合、その充電池１を回収対象であると判定する。より具体的には、耐用年数が２年に設定されている場合、情報処理部４１は、電池情報管理ＤＢ５２に記録されている製造日／電池使用開始日からの期間が直前の使用後に耐用年数を超えたことが確認された場合、その充電池１を回収対象と判定する。

また耐用距離及び耐用時間がそれぞれ１００００ｋｍ，２０００時間と設定されている場合、情報管理部４１は、電池情報管理ＤＢ５２に記録されている総走行距離及び総利用時間が今回の走行距離及び利用時間を加算した結果、耐用距離及び耐用年数を超えた場合、その充電池１を回収対象と判定する。また直線の使用では満充電での走行可能距離は１００ｋｍだったが、以前の使用履歴では満充電での走行可能距離は２００〜２５０ｋｍだったといったように、電池性能が前回使用した状態と比較して著しく変化した場合、情報管理部４１はその充電池１を回収対象と判定する。なお判定に用いる閾値は、充電池１の使用回数，容量低下，電圧低下，内部抵抗等の充電池１の劣化状態に応じて電池種別毎に設定されるものとする。そして判別の結果、充電池１が回収対象であると判定された場合、情報処理部４１は回収対象判定処理をステップＳ７の処理に進める。一方、充電池１が回収対象でないと判定された場合には、情報処理部４１は回収対象判定処理をステップＳ５の処理に進める。

ステップＳ５の処理では、オペレータが、測定設備を利用して充電池１の状態を直接測定することにより充電池１が回収対象であるか否かを判別する。判別の結果、充電池１が回収対象である場合、オペレータは、ステップＳ６の処理として電池情報管理装置５に対し充電池１の固有ＩＤを通知する等して充電池１が回収対象になった旨の連絡する。これにより、回収対象判定処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、情報処理部５１が、電池情報管理ＤＢ５２に回収対象になった充電池１の情報を記録する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、回収対象判定処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、情報処理部４１が、充電池１を再充電するようにオペレータに指示する。オペレータは、充電池１を保管場所に搬送した後、充電池１を再充電する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、一連の回収対象判定処理は終了する。

〔充電池交換処理〕
次に、図６に示すフローチャートを参照して、車両２に充電済みの充電池１を搭載する際の充電池回収システムの動作を説明する。なおこの充電池交換処理は、上記回収対象判定処理と平行に実行されるものとする。

図６に示すフローチャートは、車両２が交換ステーション又は交換／回収ステーションに入庫し、車両２から取り外された充電池１が充電池用Ｉ／Ｆ４２を介して充電池交換装置３（４）に接続されたタイミングで開始となり、充電池交換処理はステップＳ１１の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、情報処理部４１が、車両／電池情報記憶部１１内に車両２の経路案内処理のための目的地情報が記憶されているか否かを判別する。判別の結果、目的地情報が記憶されている場合、情報処理部４１は充電池交換処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、目的地情報が記憶されていない場合には、情報処理部４１は充電池交換処理をステップＳ１４の処理に進める。

ステップＳ１２の処理では、情報処理部４１が、車両／電池情報記憶部１１から目的地情報を取得し、取得した目的地情報を参照して経路案内処理の目的地が交換／回収ステーション方面であるか否を判別する。判別の結果、経路案内処理の目的地が交換／回収ステーション方面である場合、情報処理部４１は充電池交換処理をステップＳ１３の処理に進める。一方、経路案内処理の目的地が交換／回収ステーション方面でない場合には、情報処理部４１は充電池交換処理をステップＳ１６の処理に進める。

ステップＳ１３の処理では、情報処理部４１が、回収対象判定処理において回収対象と判定された充電池１を車両２に搭載するようにオペレータに指示する。このような処理によれば、交換／回収ステーション方面に向かう車両２に回収対象となる充電池１が搭載されるので、充電池１の回収に要するコストを削減することができる。なお交換ステーションから経路案内処理の目的地までの距離が充電池１の航続可能距離以上である場合、換言すれば、交換した充電池１では目的地に到達できない場合、情報処理部４１は、電池の交換が予想される交換ステーションが充電池１の回収に都合が良い場所（例えば図１に示す交換ステーション３ｃ，３ｆ）にあれば、回収対象の充電池１を車両２に搭載するように指示する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、一連の充電池交換処理は終了する。

ステップＳ１４の処理では、情報処理部４１は、車両／電池情報記憶部１１から運転者の行動履歴に関する情報を取得し、取得した行動履歴に関する情報に基づいて車両２の移動方向及び移動範囲を推定する。なお運転者の行動履歴に関する情報とは、情報処理部２８が車両２の使用時間帯，移動距離，位置情報，使用頻度等のユーザの行動履歴をパターン解析することにより得られるものである。具体的には、通勤等のために車両２を定期的な頻度で使用する場合、車両２の使用時間帯や移動経路はほぼ同じになることから行動履歴情報を生成することができる。また車両２を定期的に使用しない場合であっても、車両２の移動場所や移動経路の頻度分布を算出することにより、車両２がどのエリア（例えば図１に示すエリアＲ１，Ｒ２，Ｒ３）に行く頻度が高いかや、どの範囲や経路を移動する頻度が高いか等を推定することができる。そして情報処理部４１は、推定結果に基づいて車両２が交換／回収ステーション方面に向かう可能性があるか否かを判別する。判別の結果、車両２が交換／回収ステーション方面に向かう可能性がある場合、情報処理部４１は、充電池交換処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、車両２が交換／回収ステーション方面に向かう可能性がない場合には、情報処理部４１は、充電池交換処理をステップＳ１６の処理に進める。

ステップＳ１５の処理では、情報処理部４１が、回収対象判定処理において回収対象と判定された充電池１を車両２に搭載するようにオペレータに指示する。このような処理によれば、交換／回収ステーション方面に向かう車両２に回収対象となる充電池１が搭載されるので、充電池１の回収に要するコストを削減することができる。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、一連の充電池交換処理は終了する。

ステップＳ１６の処理では、情報処理部４１が、回収対象と判定されていない充電池１を車両２に搭載するようにオペレータに指示する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、一連の充電池交換処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる充電池回収システムによれば、充電池交換装置３は、交換ステーションにおいて充電池を交換する車両２の中から回収条件を満足する充電池１を回収する回収センターの方向に向かう車両２を選定し、充電池１を交換する際、選定された車両２に回収条件を満足する充電池１を搭載する。そしてこのような構成によれば、車両２自体が回収対象の充電池１を回収センターに運んでくれるようになるため、回収車両の運用に要するコスト及び工数が削減され、充電池１の交換サービスをユーザに安価に提供することができる。

なお上記の充電池交換処理において、車両１側から目的地報や運転者の行動履歴に関する情報を取得できない場合、情報処理部４１は、運転者の利用頻度が高い交換ステーションに関する情報を車両／電池情報記憶部１１から取得し、利用頻度が高い交換ステーションを囲ったエリアを運転者の行動範囲と定義し、定義された行動範囲に基づいて車両２が交換／回収ステーション方面に向かう可能性があるか否かを判定するとよい。電気自動車の航続距離はガソリン駆動車より短いため、電気自動車の移動範囲は限定される。従って電気自動車の行動範囲を精度高く推定することができる。

また行動履歴に関する情報は、プライバシー保護のために、ユーザの設定により車両／電池情報記憶部１１から読み出せないように構成できるようにしてもよい。また交換／回収ステーション方面に向かう車両２が複数存在する場合、情報処理部４１は、車両２間で目的地情報や運転者の行動履歴に関する情報を比較し、交換／回収ステーションに向かう可能性が最も高い車両２に回収対象の充電池１を搭載することが望ましい。図１を参照して具体的に説明すると、いま回収対象の充電池１が保管されている交換ステーション３ｃに車両２ａと車両２ｂが同時に入庫したとする。また交換ステーション３ｃでは車両２ａと車両２ｂから使用済の充電池１を回収すると同時に、車両２ａの目的地設定情報と車両２ｂの行動範囲情報を取得したとする。また車両２ａの目的地設定情報には、交換ステーション３ｃで使用済の充電池１を交換した後、車両２ａの運転者の自宅Ａに帰宅するという情報が含まれているとする。また車両２ｂの行動範囲情報には、車両２ｂ行動範囲がエリアＲ２内であり、交換ステーション３ｆがよく利用する交換ステーションであるとの情報が含まれているとする。この場合、充電池交換装置３は、車両２ａと車両２ｂから取得した情報に基づいて、回収センターの位置に対して車両２ａが交換ステーション３ｃを出た後に向かう自宅Ａが遠ざかるのに対し、車両２ｂは行動範囲Ｒ２で且つ交換ステーション３ｆの使用頻度が高い（交換ステーション３ｆに行く可能性が高い）ため、交換ステーション３ｃよりも回収センターが距離的に近くなり、使用済の充電池１を回収センターの方向へ優先的に送ることが可能となる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１：充電池
２（２ａ，２ｂ，２ｃ）：車両
３（３ａ〜３ｇ），４：充電池交換装置
５：電池情報管理装置
１１：車両／電池情報記憶部
１２：電池状態検出部
１３：車両用インタフェイス（Ｉ／Ｆ）
１４：ステーション用Ｉ／Ｆ
１５：アンテナ
１６：通信モジュール
２１，４１：充電池用Ｉ／Ｆ
２２：位置情報取得部
２３：車両情報取得部
２４：情報処理装置
２５：入力装置
２６：出力装置
４１，５１：情報処理部
４３，５３：通信用Ｉ／Ｆ
５２：電池情報管理ＤＢ

Claims (7)

1. 車両の行動特性に関する情報に基づいて、交換ステーションにおいて搭載されている充電池を交換する車両の中から、所定の回収条件を満足する充電池を回収する所定の交換ステーションの方向に向かう車両を選定する選定手段と、
   交換ステーションにおいて充電池を交換する際、選定された車両に所定の回収条件を満足する充電池を搭載することを指示する指示手段と
   を備えることを特徴とする充電池回収システム。
2. 請求項１に記載の充電池回収システムにおいて、
   前記選定手段は、前記車両に搭載された経路案内装置から取得した経路案内処理における前記車両の目的地に関する情報に基づいて、前記所定の交換ステーションの方向に向かう車両を選定することを特徴とする充電池回収システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の充電池回収システムにおいて、
   前記選定手段は、前記車両が交換ステーションを利用する頻度に基づいて、前記所定の交換ステーションの方向に向かう車両を選定することを特徴とする充電池回収システム。
4. 請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の充電池回収システムにおいて、
   前記選定手段は、前記車両に搭載された記憶装置から取得した運転者の行動履歴に関する情報に基づいて、前記所定の交換ステーションの方向に向かう車両を選定することを特徴とする充電池回収システム。
5. 請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の充電池回収システムにおいて、
   前記車両の行動特性に関する情報は、前記車両の移動方向、移動範囲、移動経路、及び移動距離のうちの少なくとも１つに関する情報を含むことを特徴とする充電池回収システム。
6. 車両の行動特性に関する情報に基づいて、交換ステーションにおいて搭載されている充電池を交換する車両の中から、所定の回収条件を満足する充電池を回収する所定の交換ステーションの方向に向かう車両を選定する処理と、
   交換ステーションにおいて車両の充電池を交換する際、選定された車両に所定の回収条件を満足する充電池を搭載することを指示する処理と
   を有することを特徴とする充電池回収方法。
7. 車両の行動特性に関する情報に基づいて、交換ステーションにおいて搭載されている充電池を交換する車両の中から選定された、所定の回収条件を満足する充電池を回収する所定の交換ステーションの方向に向かう車両に関する情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した情報に対応する車両に対し、所定の回収条件を満足する充電池を搭載する搭載手段と
   を備えることを特徴とする充電池交換装置。

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