あさっての基幹産業

日本の基幹産業の技術に関して考える

電池充電交換ステーション及び電池交換方法

WO2019114546A1

蔚来汽车有限公司(NIO)

ニーズ

 従来のバッテリー充電および交換ステーションは、複雑な機械配置を持ち、バッテリー交換のパフォーマンスが低い。車両を持ち上げることなくバッテリー交換が可能にし、構成が簡素化され、バッテリー交換のパフォーマンスが向上させたい

現状

 従来のシステムは機械的な配置が複雑で、効率的なバッテリー交換を行うのが困難。
従来のシステムでは、車両を持ち上げる必要があるため、迅速なバッテリー交換が難しい。

解決方法

(1)とバッテリー移動装置(3)の間を移動し、車両のバッテリー交換を行う。

 

バッテリー交換プラットフォーム(1): 地面に設置され、駐車された車両を位置決めできる。
バッテリー保管装置(2): 複数のバッテリーを保管し、バッテリー移動装置(3)と接続してバッテリーを交換できる。
バッテリー移動装置(3): バッテリー交換車両(4)と接続し、使用済みバッテリーと完全充電されたバッテリーを素早く交換する。
バッテリー交換車両(4): バッテリーを搭載し、バッテリー交換プラットフォーム

 

 

配線システムのアーキテクチャ

US11260809B2

 

テスラ

ニーズ

 配線システムの複雑さにより、車両内のワイヤの長さが何マイルにも及ぶ場合がありました。車両内の各コンポーネントと中央バッテリーの接続が自動車レベルで最適化されていませんでした。組み立て工程が手間がかかり、効率が低いことが問題でした。

現状

 従来の車両用配線システムは、車両内の様々な電気コンポーネントを中央のバッテリーや電源に接続するために、多数のワイヤリングハーネスを使用していました。これらのワイヤリングハーネスは、剛性がなく、丸い導体で構成されていて、電流の伝達には最適ではありませんでした。車両の組み立てには手作業が必要で、時間がかかることが多かったです。

 車両内の多くのコンポーネントが独立して電源に接続されているため、複雑で長いワイヤリングが必要になっていました。伝統的なワイヤリングハーネスの設計が、効率的な組み立てや最適な電流伝達を考慮していなかったためです。

解決方法

  •  配線および電力および通信システムでは、複数のデバイスを含む自動車用のバックボーンセクションに接続されます。このシステムは、内側シース部材と外側シース、さらにシールド部材を備えており、電気的に絶縁されています。サブシステムはパッケージ化され、1つまたは複数のアセンブリ内に定義されます。

 

車両ネットワークと通信方式

US11539638B2

テスラ

ニーズ

従来の車両ネットワークには多数のポイントツーポイント リンクがあり、これによって複雑なワイヤリング ハーネスが生じる。車両内の情報送信には、CANバスが用いられていますが、これには技術的な欠陥がある。センサー データやアクチュエータ、制御信号など、さまざまなカテゴリのデータ トラフィックが存在するため、これらを効率的に処理するための適切な通信方法が必要である。

  •  

現状

従来の車両ネットワークでは、異なる種類のデータ トラフィックに対するサービス品質(QoS)基準を満たすための区別が不足している。

従来の配線システムの限界:

通常、デバイスはプロセッサにケーブルを介して接続され、各デバイスはプロセッサと個別に通信します。ケーブルは通常、一方向のみでデータを送信し、ケーブルに障害が発生すると通信が失敗します。冗長性がないため、システム全体の機能に悪影響が及びます。


冗長を担保する従来の方法の問題点:

ケーブルをペアにして冗長性を作成する方法は、実装が面倒であり、追加の物理的スペースが必要です。大きな物理的スペースが必要となり、製造コストが増加します。

 

解決方法

 TDMA(時分割多元接続)技術を使用した改良されたネットワーク構成が提案されており、これにより車両内の多数のノードからの情報の送信が可能になる。このシステムでは、ネットワーク割り当てマップを使用して、TDMAサイクル内で情報を送信するノードのタイミングを同期させることができます。

 

 

モリシステムのための省電力化技法

特開2022-040150

クアルコム,インコーポレイテッド

ニーズ

 コンピューティングデバイスのメモリシステムにおける省電力化が求められている。特に、モバイルコンピューティングデバイスなどの電力消費を削減し、バッテリーの寿命を延ばすニーズがある。

現状

 モバイルコンピューティングデバイスの機能増大により、バッテリーの使用量が増えて頻繁な充電が必要となっている。電圧スケーリングによる省電力化は限界に達しており、次世代の低電力メモリ(例:LPDDR5)も限定的な省電力化に過ぎない。

解決方法

 メモリシステムの省電力化技法を提供する。メモリ要素内に繰り返し可能なデータのパターンが存在する場合、データを複製させる命令とともに、データを1回のみ送信する。これにより、ホストとメモリ要素間のデータ転送量を減らし、電力消費を削減します。コンピューティングデバイス全体の電力消費量を低減させることが可能です。



 

電動車両

特開2021-180587

トヨタ自動車株式会社

ニーズ

 高圧電池が使用できない場合に、高圧系の電気機器と補機に適切に電力を供給することです。高圧電池が使用できないときに低圧電池の電力を昇圧させて高圧系の電気機器に電力を供給する場合、同時に低圧電池から電力の供給を受ける補機が作動すると、補機に十分な電力を供給できない可能性があります。そのため、適切な電力供給の仕組みが求められています。

現状

 現状の技術では、高圧電池が使用不能になった場合、低圧電池の電力を昇圧させて高圧系の電気機器に電力を供給する仕組みがあります。しかし、この仕組みでは、低圧電池からの電力供給を受ける補機が同時に作動すると、補機に十分な電力を供給できない場合があるという問題があります。

解決方法

 解決方法としては、高圧電池が使用できない状況で、モータジェネレータ(MG: モーターと発電機の両方の機能を有する装置)が停止状態である場合、コンバータの降圧電流と低圧電池の電流がそれぞれ設定したしきい値よりも低いこと、そして補機が作動するトリガーがない状態であれば、コンバータを使用して低圧電池の電力を昇圧し、コンデンサのプリチャージを行う。

 

低圧バッテリの劣化検知システム及び該システムの搭載車両

特許第6530443号

本田技研工業株式会社

ニーズ

 車両用低圧バッテリーの劣化度合いをより正確に検出し、電力管理を改善したいというニーズがあります。具体的には、低圧バッテリーの劣化による影響を最小限に抑え、車両の電力システム全体の性能を維持する方法が必要です。

現状

 現状では、低圧バッテリーの劣化度合いを適切に検出するための詳細な電気的特性を取得するのが難しい。これは、バッテリーの使用範囲全体での特性を考慮に入れていないためです。また、内燃機関の始動時に高圧バッテリーから電力を供給する必要があるため、電力管理が複雑化しています。

解決方法

 内燃機関の始動時に高圧バッテリーの電力を利用して、低圧バッテリーの電気的特性を取得します。その結果、始動用の電力を高圧バッテリーに確保する必要がなくなります。昇降圧制御手段を用いて、低圧バッテリーから高圧バッテリーへの電流供給を制御し、劣化度合いを取得します。さらに、走行系負荷の電流値の実走行時の変動量に基づいて、電流値の減衰振動を制御することで、劣化度合いの取得精度を向上させます。これにより、低圧バッテリーの広い使用領域全体での電気的特性を取得し、劣化度合いの取得精度を向上することができます。

 

 

 

ユーザーのカレンダーと日常生活に基づいた事前調整の空調制御

Pre-conditioning climate control based on user's calendar and daily routine

US20220250433A1

NIO Technology Anhui Co Ltd

ニーズ

 ユーザーが車に乗り込む前に車内環境を適切な温度に調節し、快適な車内環境を即座に提供したいという要求があります。 さらに、この調整をエネルギー効率よく行いたいという要求もあります。

現状

 自動車は多くの場合、空調システムを備えています。これらのシステムは通常、ドライバーが車に乗り込むまで空調を開始しません。そのため車内環境が最適化されるまでに時間がかかる問題があります。

解決方法

 ユーザーのスケジュール情報(カレンダー情報やユーザーの学習されたルーチンに基づく情報など)と車両の現在の状態(現在の車内温度、周囲の気温、車両の位置など)をクラウドベースの環境制御サービスで収集し分析します。 これにより、ユーザーが車両を使用する予定の時間に合わせて、車両の空調制御システムをプレコンディショニング(事前に調節)する指示が計算され、送信されます。 これにより、車内環境がユーザーが車に乗り込む前に適切な温度に調整され、エネルギー効率的な操作も可能となります。