(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続された、ブリッジ接続が可能な複数のバッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）を備え、電気で駆動可能な乗物の収容室（３）に配置された二次電池（１、４）を駆動する方法であって、バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）ごとにその近づき易さが検出され、前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）の作動が、前記バッテリ下位ユニット各々の前記近づき易さに従って行われ、
前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）各々の前記近づき易さに基づいて作動順序が設定され、前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）の前記作動の際に考慮され、
前記作動順序に基づいて、適用に合わせたスキーマが作成され、前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）の前記作動の際に考慮されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
近づき易いバッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）は、近づきにくいバッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）よりも頻繁に作動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記収容室（３）に配置された前記二次電池（１、４）の数学モデルが作成され、前記数学モデルは、当該数学モデルから推定される前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）各々の近づき易さを考慮して及び前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）の少なくとも１つの各特性を考慮して前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）が前記収容室（３）に配置されるという趣旨で、最適化されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記乗物は、船舶であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
電気で駆動可能な乗物のためのバッテリシステムであって、
互いに接続された、ブリッジ接続が可能な複数のバッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）を備え、前記乗物の収容室（３）に配置可能な少なくとも１つの二次電池（１、４）と、
前記二次電池（１、４）と通信技術的に接続された少なくとも１つのバッテリ管理システム（１１）と、
を有する、前記バッテリシステムにおいて、
前記バッテリ管理システム（１１）は、前記バッテリ下位ユニットを、当該バッテリ下位ユニット各々の近づき易さに従って作動し、
前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）各々の前記近づき易さに基づいて作動順序が設定され、前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）の前記作動の際に考慮され、
前記作動順序に基づいて、適用に合わせたスキーマが作成され、前記バッテリ下位ユニット（Ａ、Ｂ）の前記作動の際に考慮されるよう構成されることを特徴とする、バッテリシステム。
【請求項６】
前記乗物は、船舶であることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次バッテリを駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気で駆動可能な乗物、特に船舶では、電気的に互いに接続された複数の二次電池セルを含むバッテリシステムが、特に、乗物の電気的駆動装置に電気エネルギーを供給するために使用される。このために、二次電池セルにより形成される、バッテリシステムの二次電池は、そのために設けられた乗物の収容室に配置される。
【０００３】
例えば、文献「Ｔｅｎｔａｔｉｖｅ  Ｒｕｌｅｓ  Ｆｏｒ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｐｏｗｅｒ」、ＤＮＶ  Ｃｈｉｐｓ／Ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ、Ｌｉｇｈｔ  Ｃｒａｆｔ  ａｎｄ  Ｎａｖｅｌｓ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｒａｆｔ、第６部、第２８章に見られるように、船舶のバッテリ収容室の設計に関する考察が存在する。このような考察は、船員、船舶、及び乗客の安全に関するものであり、例えばバッテリ収容室に関する危険の調査及びリスクの評価等の複数の工程を含む危険予測によって、定期的に記録に残されている。
【０００４】
対応する考察が、例えば中国特許出願公開第１０２５９３４００号明細書に記載されているように、自動車分野でも行われており、上記明細書には、維持補修のために二次電池に簡単に近づけるように二次電池をそれに従って乗物に設置することが可能な、二次電池のためのシステムが記載されている。
【０００５】
他の考察が、例えば特開第２００９−２７７３９４号公報が示すように、電力貯蔵設備のための大きなバッテリパックの分野でも行われている。本考察によれば、バッテリハウジングが使用されて、バッテリハウジングの中に配置された二次電池セルにその維持補修のために近づけるように設計され、その際に、バッテリハウジングはさらに、適切な熱放射特性を有する。
【０００６】
国際公開第２０１１／０６５６３９号明細書では、二次電池一式又は二次電池セル一式を入れることが可能な一連のバッテリ収容部を提供することで、バッテリの簡単な維持補修及び製造を可能にするというバッテリパックが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バッテリシステムの維持補修は、特に船内では困難になりうる。というのは、二次電池の幾つかのバッテリセル、又は、バッテリセルにより形成される二次電池の下位ユニットは、船舶の船体の設計上の制限により、高い確率で、船舶のバッテリ収容室の、保守員が近づくことが困難な領域に配置されているからである。これに対して、二次電池の他のバッテリセル又は下位ユニットは、バッテリ収容室の簡単に近づける領域に配置されている可能性がある。
【０００８】
船舶分野では、バッテリシステムの近づき易さと維持補修には、特に、１２個以上の下位ユニットを含みうるバッテリシステムの所与の大きさ、バッテリシステムに必要な長い寿命、満たすべき一連の動作要求の必要条件（上記要求の幾つかは、例えば、船舶の危険な状況において、最適な寿命及び性能のためのバッテリシステムの推奨される動作限界を超える可能性がある）、及び、船舶の近づきにくい領域に存在しうる、船内でのバッテリシステムの設置場所に起因する一連の特別な困難が伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の主題は、互いに接続された、ブリッジ接続が可能な複数のバッテリ下位ユニットを備え、電気で駆動可能な乗物、特に船舶の収容室に配置された二次電池を駆動する方法であって、バッテリ下位ユニットごとにその近づき易さが検出され、バッテリ下位ユニットの作動が、バッテリ下位ユニット各々の近づき易さに従って行われることを特徴とする、上記方法である。
【００１０】
本発明によれば、バッテリ下位ユニット各々の近づき易さが二次電池の駆動時に考慮され、このために、バッテリ下位ユニット各々の近づき易さが予め定められる。この近づき易さの決定は、測定によって又は理論的な計算によって行うことが可能である。
【００１１】
乗物の収容室に配置された二次電池のバッテリ下位ユニットへの近づき易さは、バッテリ下位ユニットを交換し又はメンテナンスを施すために必要な費用についての１つの尺度である。上記費用は、例えば、所要時間、必要なコスト等のような１つ以上のパラメータの形態で測定されうる。従って、本発明によれば、バッテリ下位ユニットは、如何に効率良く交換又は整備されうるかに従って分類される。例えば、保守員が特別な装置無しで直接近づける場合には、バッテリ下位ユニットは、近づき易さについて低い値を有しうる。保守員が、限られた空間を這ってバッテリ下位ユニットに近づくことができ、メンテナンスに要する時間が例えば２倍掛りうる場合には、バッテリ下位ユニットへの近づき易さについてより高い値となる。二次電池を少なくとも部分的に取り外すために、特別な装置を利用しなければバッテリ下位ユニットに近づけない場合には、バッテリ下位ユニットへの近づき易さについて高い点となる。
【００１２】
乗物の収容室に配置された二次電池の近づき易さについての値は、例えば、試運転の間に集められた起動データ、例えばバッテリ下位ユニットが位置付けられ又は収容されたバッテリ室の設計を含むＣＡＤデータ、又は、手入力されたデータを含みうる一連の基準を利用して理論的に定めることが可能である。バッテリ製造業者は、バッテリ下位ユニットの近づき易さについての様々に定義された可能性を提示し船舶の開発過程に取り込むことが可能な、バッテリ下位ユニットへの近づき易さの特別な等級を必要とする可能性がある。
【００１３】
乗物の収容室に配置された二次電池のバッテリユニットへの近づき易さについての値は、バッテリ管理システム、バッテリ製造業者、航海士、船主らもアクセスすることが可能なネットワークと接続された処理システムの一部を成すデータバンクに格納することが可能である。
【００１４】
本発明の枠組みにおいて、バッテリ下位ユニットは、１つのバッテリセル、ブリッジ接続が可能な複数のバッテリセルから成る直列回路、又は、互いに接続された、ブリッジ接続が可能な複数のバッテリセルを有するモジュールでありうる。バッテリ下位ユニットは、個別に開ループ及び／又は閉ループ制御することが可能である。各バッテリ下位ユニットは、電気的に二次電池に挿入又は二次電池から分離（ブリッジ接続）出来るよう構成することが可能であり、このために適した切り替え手段が存在しうる。このような切り替え手段は、バッテリ下位ユニットの動的な平衡化のための回路の一部であってもよい。
【００１５】
データバンクでは、フィールドが、所定数の基準に対応して選別され、順番に並べられうる。バッテリ下位ユニットへの近づき易さについての登録された値は、１つより多いフィールドを含みうる。バッテリ下位ユニットの近づき易さについての値を有する全てのフィールドが、上記順番においてそれぞれ対応付けられたフィールドの等級を設定するために利用されうる。例えば、二次電池内での様々なバッテリタイプの様々な性能レベルを記述するために、フィールドが利用されうる。急速充電されるバッテリ下位ユニットは、二次電池内では、通常に充電されるバッテリ下位ユニットとは区別され、従って、例えば直ちに引き返すフェリーで、再充電時間又は再充電電力が限られている場合には、急速充電されるバッテリ下位ユニットは、充電過程のために優先されうる。
【００１６】
追加的に、二次電池の駆動のために、バッテリ下位ユニットごとにその可用性が検出され、その際に、バッテリ下位ユニットの作動は、追加的にバッテリ下位ユニットの各可用性に従って行われる。
【００１７】
有利な構成によれば、近づき易いバッテリ下位ユニットは、近づきにくいバッテリ下位ユニットよりも頻繁に作動される。このために、バッテリ下位ユニット各々の近づき易さに基づいて、バッテリ下位ユニットの近づき易さの順序を設定することが可能である。バッテリ下位ユニットの近づき易さの値のレコードは、データバンク内での各対応するフィールドの値に応じて分類されうる。フィールドが変化する確率が高い場合には、分類も動的に行われうる。分類結果は、追加的なフィールドとして別のデータバンクに格納され、即ち、近づき易さの値のレコードごとの追加的なフィールドとして格納され、又は、バッテリ管理システムによる後の利用のための代替的な手段として格納されうる。二次電池を、そのバッテリ下位ユニットの寿命又は他の性能属性にとって準最適な形態で駆動せざるを得ない場合には、最も簡単に近づけるバッテリ下位ユニットがバッテリ下位ユニットの作動の際に優先されるように、個々のバッテリ下位ユニットの利用を制御することが可能である。定められた近づき易さの順序と、バッテリ下位ユニットの後の優先順位とは、１：１の対応で最も簡単に変換される。他の方法では、対応付けを決定するために、近づき易さの順序を入力変数として利用することが可能である。二次電池の対応する制御は例えば、推奨される動作限界を二次電池に越えさせるバラスト水を収容／排出した状態で衝突を避けるために船舶が水深測定を行う必要がある場合に行われる。このような場合には、最も簡単に近づけるバッテリ下位ユニットの充電／放電が優先される。
【００１８】
バッテリ管理システムは、近づき易さの順序を様々な形態で、二次電池の制御のために利用することが可能である。
【００１９】
他の有利な構成によれば、バッテリ下位ユニット各々の近づき易さに基づいて作動順序が設定され、バッテリ下位ユニットの作動の際に考慮される。作動順序の設定の前には、バッテリ下位ユニットの定められた近づき易さに基づく、バッテリ下位ユニットの近づき易さの順序の設定が行われる。
【００２０】
他の有利な構成によれば、上記作動順序に基づいて、適用に合わせたスキーマが作成され、バッテリ下位ユニットの作動の際に考慮される。二次電池及びこれにより少なくとも１つのバッテリ下位ユニットを、当該二次電池又はバッテリ下位ユニットの寿命又は他の性能属性にとって準最適な領域においてそれにより駆動せざるを得ない電力を、船舶が必要とすることが予め確認される場合には、バッテリ下位ユニットのスキーマを定めることが可能である。例えば、特定の航海のための船舶のバッテリ出力に対する要求を予め計算することが可能である。その際には、航海の航路のための二次電池及び各個別バッテリ下位ユニットの充電容量をそれから定めることが可能な計算が行われる。二次電池のバッテリ下位ユニットのスキーマによって、最も簡単に近づけるバッテリ下位ユニットが最初に優先されて、予め計算された船舶の出力要求が満たされるように他のバッテリ下位ユニットと交換され、バッテリ寿命を含みうる二次電池の個々の性能属性が最適化されるように、二次電池を制御することが可能である。バッテリ下位ユニットへの近づき易さの順序と、バッテリ下位ユニットの後の優先度との間では、１：１の対応付けや、何らかの他の適切な対応付けが利用される。バッテリ下位ユニットのスキーマは、バッテリ下位ユニットの適用固有の様々な等級を利用しても計算することが可能である。例えば、最も簡単に近づけるバッテリ下位ユニット、又は、最も簡単に近づけるバッテリ下位ユニットのうちの１０％はクラス１として定義され、このクラス１は優先されて、バッテリ下位ユニットがその内部で相互に交換可能なグループとして設定される。例えば最小二乗平均（Ｌｅａｓｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）等の様々な最適化アルゴリズムが、様々なクラスのバッテリ下位ユニットによる組み合わせを決定するために、このクラス内部でのバッテリ下位ユニットの交換を決定するために、及び、様々なクラスのバッテリ下位ユニットの交換を決定するために利用されうる。例えば、バッテリ出力のみが許容される地域でのフィヨルド訪問を含む航路のための、船舶の電力要求を計算することが可能である。その際に、この航海の９０％では、推奨される出力限界内での二次電池の利用が可能である。しかしながら、航海の残りの１０％では、推奨される出力限界を超えた二次電池の利用が必要である。バッテリ下位ユニットのためのスキーマは、最も簡単に近づけるバッテリ下位ユニットのクラスを利用して計算されうる。このクラス内のバッテリ下位ユニットは、全航海の間、当該クラス以外のバッテリ下位ユニットと交換することが可能であり、これにより、このクラス内の各バッテリ下位ユニットを最大限に駆動することが可能である。
【００２１】
他の有利な構成によれば、収容室と、収容室に配置された二次電池と、の数学モデルが作成され、数学モデルは、当該数学モデルから推定されるバッテリ下位ユニット各々の近づき易さに考慮して及びバッテリ下位ユニットの少なくとも１つの各特性に考慮してバッテリ下位ユニットが収容室に配置されるという趣旨で、最適化される。これにより、乗物の収容室内の二次電池のバッテリ下位ユニットへの近づき易さを、二次電池の計画の際に既に考慮することが可能である。その際に、例えば、より安価なバッテリ下位ユニットが、より近づき易い収容室の或る領域内に配置され、よりコストが掛かるバッテリ下位ユニットが、収容室の、あまり良好に近づけない領域に配置されうる。続いて、より安価なバッテリ下位ユニットが、よりコストが掛かるバッテリ下位ユニットよりも頻繁に作動されうる。バッテリ下位ユニットの特性として、例えば、バッテリ下位ユニットの電気容量、コスト、使用年数、劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）、充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、電圧等が考慮されうる。乗物の収容室内の二次電池のバッテリ下位ユニットの近づき易さに基づいて、二次電池の計画の際には、二次電池の一時的な、部分的な撤去又は駆動が考慮されうる。その際に例えば、可能な積載量を上げるために、短い区間では、より少ないバッテリ下位ユニットが設置されうる。同様に、より長い区間では、より出力が高いバッテリ下位ユニットとの一時的な交換が可能である。
【００２２】
さらに、本発明の主題は、電気で駆動可能な乗物、特に船舶のためのバッテリシステムであって、互いに接続された、ブリッジ接続が可能な複数のバッテリ下位ユニットを備え、上記乗物の収容室に配置された少なくとも１つの二次電池と、当該二次電池と通信技術的に接続された少なくとも１つのバッテリ管理システムと、を有する、上記バッテリシステムにおいて、バッテリ管理システムは、バッテリ下位ユニットを、当該バッテリ下位ユニット各々の近づき易さに従って作動するよう構成されることを特徴とする、上記バッテリシステムである。
【００２３】
本バッテリシステムと、上記方法に関して先に挙げた利点及び実施形態とは、対応して結び付けられる。
【００２４】
以下では、本発明が、添付の図面を参照して、好適な実施例を用いて例示的に解説され、その際に、以下で示される特徴は、単独でも、特徴の様々な組み合わせにおいても本発明の一観点となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る二次電池の一実施例の概略図を示す。
【図２】乗物の収容室に配置された二次電池の他の実施例の概略図を示す。
【図３】本発明に係る方法の実現の一実施例の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明に係る二次電池１の一実施例の概略図を示す。二次電池１は、複数の互いに接続されたバッテリセルＡ１．０、Ａ１．１、Ａ１．２、Ｂ１．０、Ｂ１．１、Ｂ１．２等から成るセル線の形態による、複数のブリッジ接続可能なバッテリ下位ユニットＡ、Ｂ等を備える。各バッテリ下位ユニットＡ、Ｂ等には、切り替え手段２が対応付けられており、この切り替え手段２によって、各バッテリ下位ユニットＡ、Ｂ等は、電気的に作動及び停止されうる。
【００２７】
図２は、乗物の収容室３に配置された二次電池４の他の実施例の概略図を示す。収容室３には開口部５が配置されており、この開口部５を介して二次電池４に近づくことが可能である。収容室における空間は、複数の部分空間６に分けられている。図２から、部分空間７に配置されたバッテリ下位ユニットは、部分空間８に配置されたバッテリ下位ユニットよりも近づきにくいことが分かる。
【００２８】
図３は、本発明に係る方法の実現の一実施例の概略図を示す。バッテリセルＡ１．０、Ｂ１．０、Ｃ１．０等ごとに要素１０が格納されたデータバンク９が見られる。各要素１０は、例えば、各バッテリセルＡ１．０、Ｂ１．０、Ｃ１．０等の近づき易さ、電気容量、コスト、使用年数、急速充電能力、バッテリセルの種類（Ｐｂ、ＮｉＭＨ、ＬｉＦｅＰ等）、設置前の使用履歴のような、基本的なパラメータと、各バッテリセルＡ１．０、Ｂ１．０、Ｃ１．０等の劣化状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）、充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、停止（Ｓｈｕｔ−Ｄｏｗｎ）要求番号、電圧、設置以降の使用履歴のような、他のパラメータと、を含みうる。
【００２９】
データパンク９には、バッテリ管理システム１１が、適切なアルゴリズムを用いて当該データバンク９から要素１０を選択できるためにアクセスすることが可能である。バッテリ管理システム１１は、データバンク９にデータを格納することも可能である。データバンク９から要素１０を選択する度に、バッテリ管理システム１１は外部の標識１２を利用し、この標識１２によって、バッテリ下位ユニットの使用が理論的に決定され、設定されうる。このような標識は、例えば、乗物の計画された行程、乗物の計画された移動距離、乗物の予期される電力要求、次の保守／交換間隔等であってもよい。
【図１】
0006272503.tif 000002
【図２】
0006272503.tif 000003
【図３】
0006272503.tif 000004