(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２個の結合されている電気エネルギー保存モジュール（１０）の電荷を均衡させる均衡装置であって、
各モジュール（１０）は、少なくとも１個の電気化学セル（１）と、少なくとも１個の磁気保存要素（２、１１、１２）を含む均衡手段と、他の前記モジュールと結合する結合手段と、電荷の均衡を制御する電池管理装置（ＢＭＳ）とを有し、
前記均衡装置は、各モジュール（１０）の前記電池管理装置（ＢＭＳ）間の通信を可能にする通信手段を備え、前記結合手段は、複数の主接触子（ＣＰＰ、ＣＰＮ）及び２次接触子（ＣＳ）を備え、前記主接触子（ＣＰＰ、ＣＰＮ）は、前記モジュールを電気ネットワークから電気的に絶縁することを可能にし、前記２次接触子（ＣＳ）は、前記電気ネットワークのコンデンサのゆっくりとした充電を可能にし、
各結合手段は、前記モジュールを、放電されるマスターモジュールと、充電されるスレーブモジュールとのいずれかとして制御して、前記スレーブモジュールの少なくとも１個のセルの充電が、前記マスターモジュールの前記磁気保存要素（２、１１、１２）を用いて、前記マスターモジュールの少なくとも１個のセルの放電によって達成させる制御手段（ＳＷａ）を有すること特徴とする均衡装置。
【請求項２】
前記モジュール（１０）を制御する各制御手段は、２個のスイッチ（ＭＡ、ＥＳ）を有し、各スイッチが閉じることによって、前記モジュールの充電および放電のいずれかが可能になるように電流を１方向に流すことができる、請求項１に記載の均衡装置。
【請求項３】
前記結合手段は、接続端子（＋、−）を有する、請求項１または２に記載の均衡させる装置。
【請求項４】
前記均衡手段は、充電または放電のために作動する切り換え手段（ＳＷ、ＳＷｂ）を有する共有誘導子均衡手段（２）であり、前記切り換え手段（ＳＷ、ＳＷｂ）は前記セル（１）と前記共有誘導子（２）との間に配置される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の均衡装置。
【請求項５】
前記磁気保存要素は、少なくとも１個のトランス（１１、１２）を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の均衡装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の均衡装置を有することを特徴とする、ハイブリット輸送機械または電気輸送機械、特に自動車。
【請求項７】
少なくとも２個の結合されている電気エネルギー保存モジュール（１０）の電荷を均衡させる方法であって、
各モジュールが、少なくとも１個の電気化学セル（１）と、少なくとも１個の磁気保存要素（２、１１、１２）を含む均衡手段と、他の前記モジュールと結合する結合手段と、電荷の均衡を制御する電池管理装置（ＢＭＳ）とを有し、
各モジュール（１０）の前記電池管理装置（ＢＭＳ）間の通信を可能にする通信手段を備え、前記結合手段が、複数の主接触子（ＣＰＰ、ＣＰＮ）及び２次接触子（ＣＳ）を備え、前記主接触子（ＣＰＰ、ＣＰＮ）は、前記モジュールを電気ネットワークから電気的に絶縁することを可能にし、前記２次接触子（ＣＳ）は、前記電気ネットワークのコンデンサのゆっくりとした充電を可能にし、
ａ）少なくとも１個の充電されるモジュールと１個の放電されるモジュールとを特定する段階と、
ｂ）放電される前記モジュールをマスターモジュールとして制御し、充電される前記モジュールをスレーブモジュールとして制御する段階と、
ｃ）前記マスターモジュールの前記磁気保存要素（２、１１、１２）を用いて、前記マスターモジュールの少なくとも１個の前記セル（１）の放電による前記スレーブモジュールの少なくとも１個の前記セル（１）の充電によって、均衡を実施する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項８】
充電または放電される前記モジュールは、各モジュールの電圧を計測し比較することによって特定される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記マスターモジュールの少なくとも最も充電されているセル（１）が特定され、均衡が、前記マスターモジュールの前記最も充電されているセルの放電による前記スレーブモジュールの少なくとも１個の前記セル（１）の充電によって実施される、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
各モジュールは、各モジュールの前記結合手段に統合されている切り換え手段（ＳＷａ）を作動させることによって、前記スレーブモジュールおよび前記マスターモジュールとして制御される、請求項７ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
段階ｃ）は、前記セル（１）の均衡が達成されるまで繰り返される、請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に電気自動車またはハイブリッド自動車用の電気バッテリーの電荷を均衡させる分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池が特に電気自動車またはハイブリッド自動車で使用される場合、電池（つまり、電気エネルギー保存モジュール）を構成しているセルは、充電サイクルおよび放電サイクルを経験する。様々なセルの複数の特性のばらつき、特に誘導電流効率のばらつきは、電池の寿命期間における充電の不均衡の原因となる。ここで、複数のセルは、明確に定義されている動作範囲内に維持されなければならない。
【０００３】
電池の寿命と安全に使用できる期間を長くしながら電池容量を維持するためには、電池を構成しているさまざまなセルの均衡が非常に重要である。均衡とは、複数のセル全てが同じ充電状態（ＳＯＣ）と同じ電圧レベルを有するように、複数のセル間で電荷を移動させることにある。実際、セルが動作範囲外になると、直ぐに電池全体が影響を受ける。最高の電池性能を維持するためには、均衡装置は、各セルに介入しなければならない。均衡装置が効率的であるためには、各セルの充電状態を知る必要がある。
【０００４】
文献には、電池のセルを均衡させる解決策がいくつか記述されている。これらの解決策は、散逸性と非散逸性の２つのグループに分類することができる。
【０００５】
第１のグループの場合、実装は単純であり、最も充電されているセルのエネルギーの一部を、例えば、抵抗を使って散逸させることで、そのセルの電荷を減少させ、それにより電池の電荷を減少させる。現在、複数の電池パックまたはモジュールの多くは、受動的均衡装置を有している。これらの装置は、半導体によって切り換えられる抵抗で構成され、それにより、ＢＭＳ（電池管理装置）の要求時に、ジュール効果によりエネルギーを放熱させることで、最も充電されているセルを放電させる。この装置は、最も充電されているセルを、パックまたはモジュールの最も充電されていないセルとエネルギー的に同じ水準にすることになる。この装置は、一般的に、電力を消費するアプリケーションで利用可能なエネルギーが減らないように、パックまたはモジュールが使用されていない充電期間中にだけ動作する。また、この装置には、エネルギーレベルの均衡と非均衡の少なくとも一方に関して、非常に制約のある適用のために非効率で加熱的であるという欠点もある。
【０００６】
これらの制約を克服するために、受動的装置に対して能動的装置と呼ばれる非散逸装置が使用される。これらの装置は、ジュール効果により不均衡なエネルギーを排出するのではなく、その代わりにエネルギーを保存して、パックまたはモジュールに戻せるという利点がある。
【０００７】
また、能動的装置のグループには、２つのエネルギーストレージのカテゴリがあり、これらの装置は、容量性および誘導性として知られている。例えば、特許文献１〜３は、共有誘導性均衡装置について記載している。
【０００８】
図１に示す態様は、共有誘導子構造と呼ばれる均衡構造に関する。図１は、機能的な図のため、直列に接続された３個のセルを示しているが、実際には、直列および並列に接続されている多数のセルに対しても適用できる。当業者には知られているこの構造の主な利点は、不均衡なエネルギーを保存する構成要素を共有することである。この構造は、セルからインダクタに保存されたエネルギーがモジュールの全てのセルに戻される限り、非常に複雑な制御回路を必要としないため重要である。
【０００９】
構造は、図１に示すように以下の要素から構成される。
−電池（つまりモジュール）を構成する数個の電気化学セル１
−電池管理システムＢＭＳ
−直列に配置されている１個または２個以上のエネルギー保存インダクタ２
−例えば、半導体、好ましくは１方向性電流スイッチである被制御スイッチＳＷ、ＳＷ＿ｕｐ、ＳＷ＿ｄｏｗｎであって、それらの制御されている、または制御されていないスイッチＳＷ、ＳＷ＿ｕｐ、ＳＷ＿ｄｏｗｎは、例えば、ＭＯＳＦＥＴまたはパワーダイオードから構成することができ、それらの被制御スイッチの実施形態の例は図２に示されており、これらの被制御スイッチＳＷ、ＳＷ＿ｕｐ、ＳＷ＿ｄｏｗｎは、セル１と誘導子２との間に配置されている
−スイッチ制御回路６
−複数のセルの差分電圧を計測するための回路４
−１個または２個以上のインダクタの電流を計測するための回路３
−放電されるセルを選択するためのロジック５
【００１０】
均衡装置の動作シーケンスは以下のとおりである。
−段階１：ＢＭＳからの均衡許容値の受信
−段階２：複数のセル１の差分電圧の計測
−段階３：最も充電されているセル１の決定
−段階４：選択された最も充電されているセル１の複数のスイッチＳＷを閉じるように命令
−段階５：選択された最も充電されているセル１の誘導子２への選択されたＩｍａｘ値（調整可能なパラメータ）までの放電
−段階６：選択された最も充電されているセル１の複数のスイッチＳＷを開くように命令
−段階７：誘導子２のモジュール（またはパック）の全てのセル１への完全な放電
−段階８：全てのセルの均衡が検出されるか、ＢＭＳによる停止命令までの段階２の繰り返し
【００１１】
変形例として、段階４から段落７を段階２に戻る前に数回実施することができる。これは、放電されたセルの電圧の変動がサイクル（充電＋放電）にわたって非常に少なく、そのためセル電圧取得チェーンによって検知できないほどわずかな場合には、興味深い。
【００１２】
他の変形例として、誘導子を通して流れる最大電流Ｉｍａｘを変更することができる。これは、例えば、周囲温度が既に非常に高いときのような、特に限界の動作条件に達しているときに、設計をより健全にする利点となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３５２３８号
【特許文献２】国際公開第２０１２／０４０４９６号
【特許文献３】国際公開第２００８／１１５５３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
様々な電池用途に対して、数個のモジュールまたはパックを並列に接続することが一般的である。複数のパックまたはモジュールの並列接続に関しては、市販の装置は主に手動または半自動で切り換えられる装置であり、使用が非常に制約されている。複数のパックまたはモジュールによるこの並列接続は、最初のパックまたはモジュールの利用可能な電力とエネルギーの少なくとも一方を増加させることが望ましい時に実装される。この機能の自動化は興味深い。なぜなら、この操作を実施するのがユーザーであって、資格を有する技術者ではないからである。数個のモジュールまたはパックが並列に配置されている場合、特に大きい過渡放電電流が複数のモジュールまたはパックを損傷させたり、危険にさらしたりすることを防止することによって、良好な条件下で電気接続作業を実施するため、先ず、それらの電圧レベル、したがって、暗示的にはそれらの充電状態（ＳＯＣ）を一様にすることが必要である。しかし、能動的均衡装置は、モジュールの複数のセルの均衡させることができるだけで、接続された複数のモジュールまたは接続された複数のモジュールに属する複数のセルを均衡させることはできない。
【００１５】
本発明は、接続されている複数のモジュールを能動的に均衡させる装置に関し、そのモジュールは、放電されるマスターモジュールまたは充電されるスレーブモジュールのいずれかとして制御され、均衡はマスターモジュールの磁気保存要素の充電によって実装される。本発明は、複数の電子構造と制御技法によって、一方で、部品を追加して均衡と接続の機能を低コストで共同利用することを提案し、他方で、前述の制限を改善したり、なくしたりすることを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、少なくとも２個の結合されている電気エネルギー保存モジュールの電荷を均衡させる装置であって、各モジュールは、少なくとも１個の電気化学セルと、少なくとも１個の磁気保存要素を含む均衡手段と、他のモジュールと結合する手段とを有する装置に関する。各結合手段は、モジュールを、放電されるマスターモジュールと、充電されるスレーブモジュールとのいずれかとして制御して、スレーブモジュールの少なくとも１個のセルの充電が、マスターモジュールの磁気保存要素を用いて、マスターモジュールの少なくとも１個のセルの放電によって達成させることを可能にする制御手段を有している。
【００１７】
本発明によれば、各モジュール制御手段は、２個のスイッチを有し、各スイッチが閉じることによって、モジュールの充電および放電のいずれかが可能になるように電流を１方向に流すことができる。
【００１８】
また、均衡装置は、モジュール間の通信を可能にする手段を有することが有利である。
【００１９】
結合手段は、複数の主接触子と２次接触子とを有することが好ましい。
【００２０】
さらに、結合手段は、接続端子を有することができる。
【００２１】
本発明の一態様によれば、各モジュールは、電荷の均衡を制御する電池管理装置をさらに有する。
【００２２】
本発明の実施態様によれば、均衡手段は、充電または放電のために作動する切り換え手段を有する共有誘導子均衡手段であり、切り換え手段はセルと共有誘導子との間に配置される。
【００２３】
代わりに、磁気保存要素は少なくとも１個のトランスを有している。
【００２４】
本発明は、本発明の均衡させる装置を有する、ハイブリット輸送機械または電気輸送機械、特に自動車にも関する。
【００２５】
さらに、本発明は、少なくとも２個の結合されている電気エネルギー保存モジュールの電荷を均衡させる方法であって、各モジュールは、少なくとも１個の電気化学セルと、少なくとも１個の磁気保存要素を含む均衡手段と、他のモジュールと結合する手段を有している方法に関する。さらに本方法のために、以下の段階が実行される。
ａ）少なくとも１個の充電されるモジュールと１個の放電されるモジュールを識別する段階
ｂ）放電されるモジュールをマスターモジュールとして制御し、充電されるモジュールをスレーブモジュールとして制御する段階
ｃ）マスターモジュールの磁気保存要素を用いて、マスターモジュールの少なくとも１個のセルの放電によるスレーブモジュールの少なくとも１個のセルの充電によって、均衡を実施する段階
【００２６】
本発明によれば、充電または放電されるモジュールは、各モジュールの電圧を計測し比較することによって特定される。
【００２７】
マスターモジュールの少なくとも最も充電されているセルが特定され、均衡が、マスターモジュールの最も充電されているセルの放電によるスレーブモジュールの少なくとも１個のセルの充電によって実施されることが好ましい。
【００２８】
各モジュールは、各モジュールの結合手段に統合されている切り換え手段を作動させることによって、スレーブモジュールおよびマスターモジュールとして制御されることが有利である。
【００２９】
本発明の一態様によれば、段階ｃ）は、セルの均衡が達成されるまで繰り返される。
【００３０】
本発明の方法のその他の特徴と利点とは、添付の図面を参照して、非限定的な例により説明する実施形態の以降の説明を読むことで明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術の共有誘導子モジュール均衡装置の前述の図である。
【図２】図１の均衡装置のスイッチの種類の前述の図である。
【図３】２個の結合されているモジュール用の本発明の均衡装置の例である。
【図４】図３の均衡装置のスイッチの種類の図である。
【図５】本発明の均衡装置のモジュール用の複数のトランスを備えている均衡装置の図である。
【図６】本発明の均衡装置のモジュール用の複数のトランスを備えている均衡装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、特に電気化学セル、および複数の電力基板および信号基板だけではなく、密封されている場合もあれば、密封されていない場合もある、隔室に囲まれている電気技術および冷却管理装置からなる電気エネルギー保存装置の電荷の均衡に関する。この種類の電気エネルギー保存装置は、オンボードエネルギーおよび電圧レベルの少なくとも一方に依存している電池パックつまり電池モジュールとして知られている。パックは概ね数個のモジュールから構成されている。
【００３３】
本発明は、バッテリーパックまたはモジュール用の電気均衡および結合（並列接続）装置に特に関する。以降では、モジュールという語は、モジュールまたはパック一般を示すために使用される。
【００３４】
各モジュールは、以下の構成を有する。
電気エネルギー保存用の少なくとも１個のセル、好ましくは数個の電気化学セル
他の複数のモジュールと結合する手段
電池管理装置（ＢＭＳ）
（例えば、図１に示している構造による）能動的均衡手段
【００３５】
本発明によれば、各結合手段はモジュール制御手段を有する。モジュール制御手段によって、モジュールをマスターモジュールおよびスレーブモジュールのいずれかとして制御できる。１個のモジュールがマスターモジュールとして制御され、その他の複数のモジュールがスレーブモジュールとして制御されることが好ましい。マスターモジュールは、より充電されていない複数のモジュールの充電を可能にするために放電するモジュールである。複数のスレーブモジュールは、マスターモジュールによって充電されるモジュールである。したがって、複数のモジュールの結合と均衡は、複数のモジュールに対して著しい変更がなくても、共同利用および実施される。
【００３６】
モジュール制御手段は、モジュールをマスターモジュールまたはスレーブモジュールに設定できるようにする被制御切り換え手段を有してもよい。本発明の実施形態によれば、切り換え手段は、特に、各々のスイッチが、モジュールを充電することができるようにする方向（複数のスレーブモジュールの場合）か、モジュールを放電することができるようにする方向（マスターモジュールの場合）かのいずれかの一方向の電流の通過を可能にする２個の被制御スイッチを有する。
【００３７】
本発明によれば、モジュールの能動的均衡を可能にする手段は、少なくとも１個の磁気保存要素を有する。磁気保存要素は、（充電されるモジュールの）少なくとも１個のセルへ放電する前に、（放電されるモジュールからの）電気エネルギーを一時的に保存するコイルの形態とすることができる。磁気保存要素としては、特に誘導子やトランスを用いることができる。第１の例示的な実施形態によれば、複数の能動的均衡手段は、図１に示すように、共有誘導子構造を有する。本発明の第２の態様によれば、能動的均衡手段は、図５および図６に示すようなトランス構造を有する。
【００３８】
図３は、共有誘導子均衡構造を備える２個の結合されているモジュール（モジュールの数は限定されない）用の本発明の均衡装置の非限定的な例を示している。この例では、各モジュール１０は、従来、
−直列に配置されている３個（この数は限定的ではなく、本発明の均衡装置は、２個または３個より多いセルを有することが可能であり、セルの数はモジュール毎に異なっていてもよい）の電気化学セル１と、
ｏ少なくとも１個の共有エネルギー保存誘導子２と、
ｏ例えば半導体、好ましくは１方向電流スイッチである被制御スイッチＳＷおよびＳＷｂであって、例えば、ＭＯＳＦＥＴとパワーダイオードから構成可能であり、セル１と共有誘導子２との間に配置されている被制御スイッチＳＷおよびＳＷｂと、
ｏ共有誘導子２の電流を計測する回路３と、
ｏ２個のセル１の電圧を計測する回路４と、
ｏ特に被制御スイッチＳＷ、ＳＷａおよびＳＷｂのための制御回路と、放電されるセルを選択するためのロジック５とからなる均衡制御手段と、
−を有する図１に示すような共有誘導子均衡手段と、
−電池管理装置ＢＭＳと、
を有する。
【００３９】
共有誘導子構造は、当業者に公知であって、不均衡なエネルギーを保存する構成要素を共有することが主な関心である。この構造は、他にも興味深く、それは、誘導子に保存されているエネルギーがモジュールの全てのセルに放出されるかぎり、非常に複雑な制御回路を必要としないからである。しかしながら、他の均衡手段構造、特にトランス構造も本発明に関連する。
【００４０】
本発明による結合および均衡の共同利用のために、各モジュールは、
−複数のモジュール間、特にモジュールの電池管理装置ＢＭＳ間の通信手段９と、
−特に主接触子ＣＰＰおよびＣＰＮと、モジュールの事前充電のための２次接触子ＣＳとを有する結合手段であって、接触子ＣＰＰとＣＰＮは、モジュールの機能要件および機能障害要件のために、モジュールを電気ネットワークから絶縁することを可能にし、事前充電接触子ＣＳは、電気ネットワークの複数のコンデンサにストレスを与えないように、それらのコンデンサをゆっくり充電できるようにし、この事前充電動作は、主接触子と、複数のモジュールを並列に取り付け、電気装置７、特に電気機械を取り付けることができるような、＋と−の接続端子を閉じる前に実施され、主接触子ＣＰＰおよびＣＰＮは、一連の接続の両端部に、それぞれ正極と負極の位置で接続され、２次接触子は、主接触子ＣＰＰに並列に配置され、＋と−の接続端子は、主接触子ＣＰＰおよびＣＰＮに接続される結合手段と、
−モジュールをスレーブモジュールまたはマスターモジュールとして制御する切り換え手段ＳＷａを有する制御手段と、
をさらに有する。
【００４１】
したがって、共有誘導子均衡手段によって、モジュール内と複数のモジュール間の均衡が可能になる。
【００４２】
図４は、本発明の実施形態による被制御スイッチＳＷａおよびＳＷｂの複数の回路を示す。被制御スイッチＳＷａは、２個の回路部分を有しており、第１の部分ＭＡはスイッチを閉じて、ダイオードを用いて電流が１方向に流れることを可能にすることによって、モジュールをマスターモジュールとして制御できるようにしており、第２の部分ＥＳはスイッチを閉じて、ダイオードを用いて電流が１方向に流れることを可能にすることによって、モジュールをスレーブモジュールとして制御できるようにしている。モジュールの−端子に接続されているスイッチＳＷａは、モジュールの＋と−の端子の間で電流を循環させるという明白な理由のために、ＭＡとＥＳの割り当てが逆転している。さらに、本発明によれば、図２に示している共有誘導子均衡手段のスイッチＳＷ＿ｕｐおよびＳＷ＿ｄｏｗｎは、図４に示している２個のスイッチＳＷｂに置き換えられている。
【００４３】
本実施形態の例は限定的ではなく、例えば、第３のパックまたはモジュールが存在してもよいし、接触子ＣＰＮが存在しなくてもよい。
【００４４】
マスターモジュールは、エネルギー移動を確実にするためだけに、そのモジュールを制御する。スレーブモジュールは、このモードに構成された後は受動的であって、エネルギーを受けるように制御される必要はない。
【００４５】
図５および図６は、本発明の２つの変形実施形態を示しており、能動的均衡手段は少なくとも１個のトランスを有する。これらの図では、１個のモジュールだけが示されており、図４の実施形態と同一の制御手段、計測手段、通信手段およびＢＭＳは示されていない。これらの変形実施形態について、マスターモジュールの少なくとも１個のセルはトランスに放電し、それからトランスに保存されているエネルギーによって、スレーブモジュールを充電することができる。
【００４６】
図５の実施形態では、複数のセル１は、複数のスイッチＳＷによって１個のトランス１１に接続されている。図４の実施形態のように、均衡装置は、（特に複数の被制御スイッチを使用している）複数のモジュール制御手段ＳＷａ、主接触子ＣＰＰおよびＣＰＮだけでなく、２次接触子ＣＳも有する。
【００４７】
図６の実施形態では、各セルはトランス１２に複数のスイッチＳＷによって接続されている。図４の実施形態のように、均衡装置は、（特に複数の被制御スイッチを使用している）複数のモジュール制御手段ＳＷａ、主接触子ＣＰＰおよびＣＰＮだけでなく、２次接触子ＣＳも有する。
【００４８】
本発明による均衡コンバータは、任意の種類の電池に使用可能であるが、リチウムイオン電池に特に適している。実際、この技術による制御が不十分な充電は、電池の破壊をもたらす恐れがある。
【００４９】
本発明は、電池を有する電気輸送機械またはハイブリッド輸送機械に車載することが可能であり、輸送機械は、特に自動車、２輪車、航空機、船舶またはホバークラフト型の輸送機械である。
【００５０】
さらに、本発明は、少なくとも２個の結合されているモジュールの電荷を均衡させる方法に関し、各モジュールは、少なくとも１個の電気化学セルと、磁気保存要素（誘導子やトランスなど）を含む均衡手段と、その他の複数のモジュールと結合する手段を有する。さらに本方法のために、以下の段階が実行される。
ａ）例えば、各モジュールの電圧を測定して比較することで充電されるまたは放電されるモジュールを特定するなどして、充電される少なくとも１個のモジュールと放電される少なくとも１個のモジュールを特定する。
ｂ）例えば、各モジュールの結合手段に組み込まれている切り換え手段を作動させることによって複数のモジュールをスレーブモジュールやマスターモジュールとして制御するなどして、放電されるモジュールをマスターモジュールとして制御し、充電されるモジュールをスレーブモジュールとして制御する。
ｃ）マスターモジュールの磁気保存要素（例えば共有誘導子）を用いて、マスターモジュールの少なくとも１個のセルの放電によるスレーブモジュールの少なくとも１個のセルの充電によって、均衡を実施する。
【００５１】
この段階は、全てのモジュールの全てのセルの電荷を均衡させるように、マスターモジュールが最も充電されているモジュールでなくなるまで、または、停止要求をマスターモジュールの電池管理装置から受信するまで繰り返すことができる。
【００５２】
マスターモジュールの１個のセルが、スレーブモジュールの複数または全てのセルに放電されることが好ましい。本発明の実施形態によれば、マスターモジュールの少なくとも最も充電されているセルが特定され、均衡が、マスターモジュールの最も充電されているセルの放電によるスレーブモジュールの少なくとも１個のセルの充電によって実施される。
【００５３】
本発明の方法は、前述のように、特に図３に示されているような装置に適合させることができる。
【００５４】
本発明に係る、共有誘導子構造を備える均衡および結合／並列接続装置の動作シーケンスの例は、以下の段階からなるようにすることができる。
−段階１：数個のモジュールを結合する要求を電池管理装置ＢＭＳから通信手段９を介して受信。
−段階２：マスターモジュールまたはスレーブモジュールへ移行する要求を電池管理装置ＢＭＳから受信。マスターモジュールは、放電されるモジュールを特定することによって、例えば、最も充電されているモジュールを検出することによって定義できる。例えば、各モジュールのＢＭＳはその電圧計測値を多重ネットワークへ送信し、それからＢＭＳは、計測された電圧が第２のパックの電圧よりも低い場合、そのモジュールのスレーブモジュールへの移行を決定し、計測された電圧が第２のパックまたはモジュールの電圧よりも高い場合、そのモジュールのマスターモジュールへの移行を決定する。
−段階３：モジュールの複数のセル内の再充電電流の循環を防止するために制御回路６によってスイッチ「ＳＷｂ」を開くように命令。例えば、モジュールがマスターとして構成されている場合、誘導子に保存されているエネルギーがそれ自体のモジュールに放電されることは好ましくない。
−段階４：スレーブとして特定された複数のモジュールまたはパックの複数のスイッチ「ＳＷａ、ＥＳ」を閉じるように命令し、スレーブとして特定されたモジュールまたはパックの複数のスイッチ「ＳＷａ、ＭＡ」を閉じるように命令する。命令は制御回路６によって達成される。
−段階５：スレーブとして特定された複数のモジュールまたはパックの複数のスイッチ「ＳＷ」の制御の禁止。
−段階６：マスターとして特定されたパックまたはモジュールの複数のセルの差分電圧の計測。
−段階７：マスターとして特定されたパックまたはモジュールの最も充電されているセルの決定。
−段階８：マスターとして特定されたパックまたはモジュールの放電されるセル（つまり最も充電されているセル）の複数のスイッチ「ＳＷ」を閉じる命令。命令は制御回路６によって達成される。
−段階９：（飽和可能な磁気回路を有している）誘導子が飽和されないように選択された（調整可能なパラメータである）Ｉｍａｘ電流値まで、選択されたセルを誘導子に放電。飽和は危険であり、回復不能な装置機能障害の原因となり得る。
−段階１０：制御回路６によって選択された最も充電されているセルの複数のスイッチ「ＳＷ」を開くように命令。
−段階１１：マスターモジュールの誘導子を、スレーブとして特定された複数のパックまたはモジュールの全てのセルに完全に放電。
−段階１２：全てのセルの均衡が検出されるか、マスターモジュールのＢＭＳによる停止要求の受信まで段階６から繰り返す。
【００５５】
本発明による方法の変形実施形態によれば、段階６および７をなくすことができる。それから、パックまたはモジュールの最も上流のセルのスイッチ「ＳＷ」と最も下流のセルのスイッチ「ＳＷ」を制御することができる。この場合、誘導子は、セルの電圧までは充電されないが、パックまたはモジュール全体の電圧までは充電される。セル電圧計測機能は、この動作モードでは禁止することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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