(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力駆動の装置とともに用いられるエネルギ管理のシステムであって、
該装置上の幾つかの電池制御モジュールであって各電池制御モジュールは、
電力源の１つの作動パラメータを監視する手段であって、電池集合体、電池集合体のなかの少なくとも１つの電池、電池における少なくとも１つの電池セル、およびこれらの組合せからなる群から選択される装置のためのもの、
無線周波数の信号を受理する手段、および、
無線周波数の信号を送出する手段、を包含する電池制御モジュール、および、
無線周波数の信号によって前記電池制御モジュールを監視し制御するよう構成された、装置における制御装置、を包含し、該制御装置は、
各電池制御モジュールから伝送される無線周波数の信号を受理する手段、および
各電池制御モジュールへ無線周波数の制御信号を送出する手段、を包含し、前記制御装置および各電池制御モジュールについての受信および送信手段は、電力駆動の装置における電力源と動力取扱い装置の間に配置される共通の導電性伝送媒体に接続されることを特徴とするエネルギ管理のシステム。
【請求項２】
該制御装置は、各電池制御モジュールから送出される無線周波数の信号を評価し、少なくとも１つの指定された電池制御モジュールへ送出するよう制御信号を提供する手段をさらに具備する、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項３】
該制御装置は制御信号を１つまたはそれより多い指定された電池制御モジュールへアドレスする手段をさらに具備する、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項４】
各電池制御モジュールは、制御信号が該特定の電池制御モジュールへアドレスされるかどうかを認識する手段をさらに具備する請求の範囲３記載のエネルギ管理システム。
【請求項５】
各電池制御モジュールおよび制御装置についての無線周波数の信号を送出する手段は無線周波数の送信装置であり、各電池制御モジュールにおける無線周波数の送信装置は制御装置における無線周波数の送信装置とは異なる無線周波数を送出するよう構成される、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項６】
各電池制御モジュールおよび制御装置について無線周波数の信号を受理する手段は無線周波数の受信装置であり、各電池制御モジュールにおける無線周波数の受信装置は制御装置から送出される無線周波数の信号を受理するよう構成され、制御装置における無線周波数の受信装置は各電池制御モジュールからの無線周波数の信号を受理するよう構成される、請求の範囲５記載のエネルギ管理システム。
【請求項７】
各電池制御モジュールは、電池電圧監視要素および電池温度監視要素を具備し、これらの各要素は前記電力源に装着されている、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項８】
各電池制御モジュールは、指定された制御信号に応答してエネルギ源作動パラメータ情報を送出するよう構成される、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項９】
各電池制御モジュールは、指定された制御信号に応答して活性化される少なくとも１つのエネルギ源作動パラメータを制御する手段をさらに具備する、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項１０】
各電池制御モジュールおよび制御モジュールにより送出および受理される無線周波数の信号を電力駆動装置における他の電気装置から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項１１】
電力駆動の装置から離隔して位置する第２の制御装置をさらに具備し、該第２の制御装置は、制御装置および電池制御モジュールからの無線周波数の信号を受理する手段、および制御装置および電池制御モジュールへ無線周波数の制御信号を送出する手段を包含する、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項１２】
該第２の制御装置は、使用者インターフェイスとの接続を提供するに適合している、請求の範囲11記載のエネルギ管理システム。
【請求項１３】
制御装置は各電池制御モジュールから伝送される電力源作動パラメータの情報を記憶する手段を包含する、請求の範囲１記載のエネルギ管理システム。
【請求項１４】
動力の電池源を有する電気車両とともに用いられるエネルギ管理システムであって、
幾つかの電池制御モジュールであって、各電池制御モジュールは、
車両上に設けられた少なくとも１つの監視要素であって、電池集合体、電池集合体における少なくとも１つの電池、電池における少なくとも１つの電池セル、およびそれらの組合せからなる群から選択された電力源の作動パラメータを測定するよう構成されるもの、
無線周波数の受信装置、および、
無線周波数の送信装置、を包含する電池制御モジュール、および、
車両上に設置され、無線周波数によって前記電池制御モジュールを監視し制御するよう構成される制御装置、を包含し、該制御装置は、
各電池制御モジュールにおける無線周波数の送信装置から伝送される無線周波数の信号を受理するよう構成される無線周波数の受信装置、
各電池制御モジュールにおける無線周波数の受信装置により受理されることができる無線周波数の信号を送出するよう構成される無線周波数の送信装置、および、
各電池制御モジュールから受理される無線周波数の信号を評価し、少なくとも１つの指定された電池制御モジュールへ送出される制御信号を発生する手段、を包含し、制御装置および各電池制御モジュールについての無線周波数の受信および送信装置は車両における駆動電力源と動力取扱い装置の間に装着される共通の導電路に接続されることを特徴とするエネルギ管理システム。
【請求項１５】
制御装置は、少なくとも１つの指定された電池制御モジュールにより認識されるべき制御信号にアドレス付与する手段を包含する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項１６】
各電池制御モジュールは、制御信号が該特定の電池制御モジュールへアドレスされたかどうかを認識する手段を包含する、請求の範囲15記載のエネルギ管理システム。
【請求項１７】
各電池制御モジュールおよび制御モジュールにより導電路を通して送出され受理される無線周波数の信号を、車両における他の装置から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項１８】
導電路と制御装置の間に配置され、制御装置を導電路と制御装置の間の高電圧差から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項１９】
各電池制御モジュールは、電池電圧監視要素および電池温度監視要素を包含する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項２０】
各電池制御モジュールは、指定された制御信号に応答してエネルギ源作動パラメータの情報を送出するよう構成される、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項２１】
各電池制御モジュールは、指定された制御信号に応答して、少なくとも１つのエネルギ源作動パラメータにおける変化を実行する手段をさらに具備する、請求の範囲20記載のエネルギ管理システム。
【請求項２２】
各電池制御モジュールおよび制御モジュールにより送出され受理される無線周波数の信号を電力駆動の装置における他の装置から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項２３】
車両から離れて設置される第２の制御装置をさらに具備し、該第２の制御装置は、制御装置および各電池制御モジュールとの交信を提供するよう構成される無線周波数の送信装置および無線周波数の受信装置を包含する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項２４】
第２の制御装置は、使用者インターフェイスとの接続を提供するに適合している、請求の範囲23記載のエネルギ管理システム。
【請求項２５】
制御装置は、各電池制御モジュールにより送出される（電池）エネルギ源作動パラメータの情報を記憶する手段を包含する、請求の範囲14記載のエネルギ管理システム。
【請求項２６】
動力の電池源を有する電気車両とともに用いられるエネルギ管理システムであって、
車両上に設けられた幾つかの電池制御モジュールであって、各電池制御モジュールは無線周波数の制御信号に応答して無線周波数の信号によってエネルギ源作動パラメータの情報を送出するよう構成され、各電池制御モジュールは、
個別の電池または電池セルの作動パラメータを測定する少なくとも１つの監視要素、
電池制御モジュールの各監視要素により測定される作動パラメータを送出する無線周波数の送信装置、および、
制御信号を受理する無線周波数の受信装置、を包含する電池制御モジュール、および、
電力駆動の装置上に設けられ、無線周波数の信号によって電池制御モジュールを監視し制御する制御装置、を包含し、該制御装置は、
各電池制御モジュールからの伝送される信号を受理するに適合した無線周波数の受信装置、
各電池制御モジュールから伝送される無線周波数の信号を評価し制御信号を発生する制御器、
１つまたはそれより多い指定された電池制御モジュールにより認識されるべき制御信号にアドレス付与する手段、および、
各電池制御モジュールへ前記無線周波数の制御信号を送出する無線周波数の送信装置、を包含し、前記制御装置および各電池制御モジュールに対する前記の無線周波数の受信装置および送信装置は、電池集合体の電池間に配線される導電路であって、前記電池集合体を前記車両内の電力取扱い装置に接続する、前記車両の電気システム内の共通の主要な導電路に接続されることを特徴とするエネルギ管理システム。
【請求項２７】
車両から離れて設置される第２の制御装置をさらに具備し、該第２の制御装置は、
各電池制御モジュールおよび制御装置からの無線周波数の信号を受理するよう構成される無線周波数の受信装置、
各電池制御モジュールおよび制御装置から伝送される信号を評価し制御信号を発生する制御器、および、
制御装置および電池制御モジュールへ制御信号を送出するよう構成される無線周波数の送信装置、を包含する、
請求の範囲26記載のエネルギ管理システム。
【請求項２８】
第２の制御装置は使用者インターフェイスとの接続を提供するに適合している、請求の範囲27記載のエネルギ管理システム。
【請求項２９】
各電池制御モジュールは、指定された制御信号に応答してエネルギ源作動パラメータにおける変化を実行する手段を包含する、請求の範囲26記載のエネルギ管理システム。
【請求項３０】
各電池制御モジュールは、制御信号が該特定の電池制御モジュールへアドレスされているかどうかを評価する手段を包含する、請求の範囲26記載のエネルギ管理システム。
【請求項３１】
電池制御モジュールおよび制御装置により送出および受理される無線周波数の信号を、主要な導電路に接続される他の電気装置から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲26記載のエネルギ管理システム。
【請求項３２】
主要な導電路と制御装置の間に配置され制御装置を導電路と制御装置の間の高電圧差から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲26記載のエネルギ管理システム。
【請求項３３】
動力の電池源を有する電気車両とともに用いられるエネルギ管理システムであって、
電池集合体における電池の少なくとも１つの作動パラメータを監視し制御する幾つかの電池制御モジュールであって、各電池制御モジュールは車両上に設けられ、該各電池制御モジュールは、
電池の作動パラメータを監視する少なくとも１つの監視要素、
無線周波数の送信装置であって無線周波数の制御信号に応答して電池作動パラメータの情報を送出するよう構成されるもの、
無線周波数の制御信号を受理する無線周波数の受信装置、
制御信号が該特定の電池制御モジュールへアドレスされたかどうかを決定するため無線周波数の制御信号を評価する手段、および、
指定された無線周波数の制御信号に応答して電池の少なくとも１つの作動パラメータにおける変化を実行する制御要素、を包含する電池制御モジュール、
各電池制御モジュールから無線周波数により送出される電池作動パラメータの情報を評価し電池制御モジュールを制御するための指定された無線周波数の制御信号を発生する制御装置であって、該制御装置は、
各電池制御モジュールにより送出される無線周波数の信号を受理するよう構成される無線周波数の受信装置、
各電池制御モジュールから受理する情報を評価し指定された無線周波数の制御信号を発生する手段、
１つまたはそれより多い指定された制御モジュールにより認識されるべき無線周波数の制御信号にアドレス付与する手段、および、
電池制御モジュールへ制御信号を送出する無線周波数の送信装置、を包含する制御装置、および、
前記電池集合体の電池を前記車両の電力取扱い装置に接続する、前記車両の電気システム内の主要な導電路であって、前記制御装置および各電池制御モジュールに対する前記無線周波数の受信装置および送信装置が該受信装置と送信装置間で無線周波数の信号を伝送するために接続される主要な導電路、を包含することを特徴とするエネルギ管理システム。
【請求項３４】
各電池制御モジュールは、電池電圧監視要素および電池温度監視要素を包含する、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項３５】
制御要素は、指定された制御信号に応答して個別の電池を分路抵抗を通して放電するに適合したスイッチである、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項３６】
主要な導電路と制御装置の間に配置され、制御装置を主要な導電路と制御装置の間の高電圧差から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項３７】
電気車両における主要な導電路と他の電気装置の間に配置され、エネルギ管理システムの無線周波数の信号を他の装置から隔離する手段をさらに具備する、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項３８】
車両から離れて設置される第２の制御装置をさらに具備し、該第２の制御装置は、制御装置および各電池制御モジュールとの交信を提供するよう構成される無線周波数の送信装置および無線周波数の受信装置を包含する、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項３９】
第２の制御装置は、使用者インターフェイスとの接続を提供するに適合している、請求の範囲38記載のエネルギ管理システム。
【請求項４０】
制御装置は、各電池制御モジュールにより送出される電池作動パラメータの情報を記憶する手段を包含する、請求の範囲38記載のエネルギ管理システム。
【請求項４１】
第２の制御装置は、車両から離れて設置される電池充電装置の一部として製造される、請求の範囲39記載のエネルギ管理システム。
【請求項４２】
制御装置は、車両から離れて設置される電池充電装置の一部として製造される、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項４３】
制御装置は、車両上の電動機制御装置の一部として製造される、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【請求項４４】
各電池制御モジュールは駆動力の電池源の一部として製造される、請求の範囲33記載のエネルギ管理システム。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は電力源を監視し制御するためのエネルギ管理のシステムに関し、より特定的には、無線周波数のデータおよび制御信号の伝送の使用により、電力駆動の車両に用いられる電池集合体における電池または電池セルを監視し制御するためのエネルギ管理のシステムに関する。
発明の背景
従来の炭化水素系の動力による車両における電気装置の作動を監視し制御するエネルギ管理システムは従来技術として知られている。そのようなシステムは、監視され制御されるべき特定の電気装置の近傍にある１つまたはそれより多い装置を包含することが可能である。これらの装置は、中央制御装置すなわち「頭脳」により提供される制御信号に応答して希望される監視または制御の機能を遂行する。中央制御装置は、代表的には、車両内において該装置から隔離された位置に装着され配線用電線束により該装置に電気的に接続される。制御装置は、処理システムを包含することが可能であり、該処理システムは該装置から受理した任意の入力信号を処理し該装置へ出力信号を送出し、それにより特定の制御機能を遂行する。処理システムは、特定の制御システムのプログラムに従って駆動されることが可能である。
従来の炭化水素系の動力による車両においては、エネルギ管理は、車両の電気的機能、例えば乗客室の暖冷房がより効率的なより快適な態様で遂行されることを可能にする補助的な技術特徴であった。このようなエネルギ管理システムはまた、特定の条件下におけるエンジンの作動を最適化しエンジンの効率または性能を改良するよう作動することが可能である。
しかし、電力駆動の車両においては、エネルギ管理は、補助的な技術特徴ではなく、動力源自体の性能を監視し制御するに有用な主要な技術特徴である。電力駆動の車両の最大の作動効率を得るためには、特定の電力源が、種々の作動条件下において最大の出力容量が導出されるように制御されることが希望される。したがって、電力駆動の車両においては、乗客室の冷暖房のような補助的電気機能を監視し制御するよりも、主として、電力源自体の作動パラメータ例えば電池または電池セルの電圧を監視し制御するのに有用であることが希望される。電力駆動の車両について、電気車両に動力供給するために用いられる電池または電池における個別のセルを監視するために用いられるエネルギ管理システムは、従来技術は知られている。そのようなエネルギ管理システムは、炭化水素系の動力による車両について使用される前記のものに類似しており、それはそのようなシステムが代表的には１つまたはそれより多い監視装置および１つの中央制御装置を包含している点で類似している。監視装置は、特定の電池または電池セルの近傍に位置し、中央制御装置は車両内で或る遠隔の場所に位置している。各監視装置は、中央制御装置に、電線接続、代表的には電線束の使用によるもの、により接続され、監視装置モジュールおよび中央制御装置への、およびそこからの情報の伝送を容易にする。中央制御装置は、監視装置からデータを受理し、データを処理し、および監視装置への制御信号を発生させ、それにより電池または電池セルの作動における希望される変化を実行させるように構成されている。
そのようなシステムにおいては、制御信号は中央制御装置から監視装置へ進行し、情報は、車両内に張られ各監視装置を中央制御装置へ接続する電線を通して監視装置から中央制御装置へ進行する。電線は、一緒に束ねられ車両の電気システム用の主要電線束に沿って配線されることができ、または、主要電線束から隔離されて配線されることが可能である。
電力駆動の車両におけるエネルギ源の作動パラメータを監視し制御するためには、電線形式のエネルギ管理システムは、幾つかの理由から望ましくないものである。車両の電気システム内に既に存在する電線に追加するものとして電線を使用することは、車両の重量に50ポンドの重量を追加することになる。このように追加される重量は、車両の加速度を低減させ、電池充電の頻度を増加させることになる。電線形式のエネルギ管理システムの使用はまた、追加の配線の設置に関連する時間と電線自体の費用の両方のために、車両の製造費用を増加させる。電線形式のエネルギ管理システムの使用はまた、システム維持の費用を増加させるが、それは監視装置を電池へ接続する電線の接近と、発生する可能性のある結果的な損傷のためである。
さらに、電線形式のエネルギ管理システムの使用は、システムの妨害または雑音を低減させるための高電圧絶縁部品の使用を必要にするのであり、このシステムの妨害または雑音は、車両の電気システムにおける電気車両の電池集合体に代表的な高電圧電線からの信号用電線において発生する可能性があるものである。そのような高電圧絶縁部品の使用は、電気車両の製造費用および車両重量を増加させる。電線形式のエネルギ管理システムはまた、新しい性能向上された部品について追加の電線を必要とすることのために、将来の部品の性能向上の観点から制限されるものである。
したがって、電力駆動の車両とともに使用されるエネルギ管理システムが、中央制御装置と無線様式で交信することができる多重システムの装置を有するものとして構成されることは望ましいことであり、該エネルギ管理システムは、車両の重量を追加することがなく、電池腐蝕の弱点があるものではなく、設置が容易かつ迅速であり、高電圧絶縁を使用することが必要でなく、また、修正することなしに任意の性能上昇または新装置の追加を容易にするものである。そのようなエネルギ管理システムが、１つまたはそれより多い電池または各電池の電池セルを監視し制御し電池等化を実現しそれによりそのような電池からなる電池集合体の性能を最適化するために用いられることができる装置を有するように構成されることは、望ましいことである。特に、エネルギ管理システムが電池または電池セルの変化の検出を可能にし個々の電池の特性の追跡を可能にするよう構成されることは、望ましいことである。
発明のサマリー
したがって、本発明の実用においては、動力の電池源を有する電気車両のような電力駆動の装置に用いられる無線周波数のエネルギ管理システムが提供される。エネルギ管理システムは幾つかの電池制御のモジュールおよび１つの制御装置を包含する。各電池制御モジュールは、電力源、例えば電池集合体、電池集合体内の個別の電池、または電池集合体を構成する電池における電池セル、の作動パラメータに関する情報を担持する無線周波数の信号を伝送するよう構成されている。制御装置は、そのような信号を受理しそのような電力源の作動パラメータの制御用の制御信号を電池制御モジュールへ伝送するよう構成されている。
各電池制御モジュールは、電力源の１つまたはそれより多い指定された作動パラメータを監視し制御装置から受理した指定された制御信号に従って１つまたはそれより多い作動パラメータを制御または調節するよう構成されている。各電池制御モジュールは１つまたはそれより多い監視または検出用の要素を包含し、各要素は電力源の指定された作動パラメータを測定するよう構成されている。各電池制御モジュールはまた、無線周波数の受信装置および送信装置を包含する。各電池制御モジュールは、制御信号に応答して電池作動パラメータの情報を制御装置へ送出するよう構成されている。
制御装置は、各電池制御モジュールにおける検出要素により測定された電力源の作動パラメータを監視し、電池制御モジュールを制御し、そのような作動パラメータを調節するよう構成されている。制御装置は、無線周波数の受信装置を包含し、該受信装置は各電池制御モジュールにおける無線周波数の送信装置から伝送される無線周波数の信号を受理するよう構成されている。制御装置はまた、各電池制御モジュールにおける無線周波数の受信装置により受理されることができる無線周波数の制御信号を送出するよう構成された無線周波数の送信装置を包含する。
制御装置は、電力源の作動パラメータに関し各電池制御モジュールから伝送されるデータを評価し、予め定められた制御システムのプログラムに従ってデータを評価し、そして電池制御モジュールへ制御信号として伝送される予め定められた制御指令を発生する。制御ユニットは、１つまたはそれより多い指定された電池制御モジュールにより認識されるよう制御信号にアドレス付与する。監視される電力源が電池集合体内の個別の電池を有する場合には、制御装置は、個別の電池の作動パラメータを評価し、１つまたはそれより多い制御信号を発生させ、電池充電の等化を行い、それにより電池集合体の稼動寿命を延長させるようプログラムされている。
１つの電池集合体内の電池間で、電池集合体を通り現存の電気システムの電力取扱い装置へと進行する主要な導電路を用いることにより、無線周波数の信号は、追加の配線を用いることなく制御装置と各電池制御モジュールの間で伝送される。主要な導電路は、無線周波数の信号用の１つの伝送媒体として働く。信号伝送を可能にする追加の配線、配線束、等の必要をなくし、エネルギ管理システムをモジュール式構成として設計することにより、結果として得られるシステムは、軽量であり、電池腐蝕の弱点を有せず、設置が容易かつ迅速であり、重大な修正なしに性能向上または新モジュール追加を行うことが容易であり、電池または全電池集合体を切換え取換えることが容易であり、現存の電線配線形式のシステムに比べて高電圧絶縁体の使用を必要としないものである。
【図面の簡単な説明】
本発明のこれらのおよびその他の技術特徴および利点は、明細書、請求の範囲、および図面を参照することにより、それがより良く理解されるにつれ評価されるであろう。該図面については、
第１図は、制御装置および幾つかの電池監視モジュールを有する、本発明の原理により構成されたエネルギ管理システムの概略的線図、
第２図は、第１図に示される電池監視モジュールの概略的線図、
第３図は、第１図に示される制御装置の概略的線図である。
詳細な記述
本発明の原理に従って構成されるエネルギ管理システム（EMS）は制御装置および幾つかの電池制御モジュールを包含する。このシステムは、電池集合体内の電池、電池セル、または電池群の性能を監視し、作動パラメータを測定し、および作動パラメータを制御するために用いられることができる。本発明のシステムは、電気的な動力貯蔵の応用および消費者用電子装置における動力用の電池源を有する電気車両およびハイブリッドの電気車両のような電力駆動の装置についての電池集合体とともに用いられることができるが、該電気車両およびハイブリッドの電気車両は例えば、軍事用車両、列車、車輪付き椅子、ゴルフカートおよびその他の娯楽用車両、スタッカ、フォークリフト、産業用車両、バス、自動車、および三輪駆動の車両であり、該電気的な動力貯蔵の応用は例えば、家庭用緊急装置、事務用操作装置、船舶、航空機、または衛星の動力源である。
第１図を参照すると、本発明に従って準備されるEMSが電力駆動の装置の電気システム内に設置されるものとして図示される。電気システムは、幾つかの電池10を包含し、該電池は直列に接続されて１つの電池集合体を形成する。図示される実施例においては、電池制御モジュールは５個の電池10とともに用いられるものとして示される。電気車両の電気システムにおいて用いられるものとして、各電池10は直流約10ボルトないし15ボルトの範囲の電圧を有する鉛−酸電池である。本発明のEMSが電池の多くの種類の形式、すなわち鉛−酸以外の構成をもつ電池、例えばニッケル−カドミウム、銀−亜鉛、リチウム重合物、亜鉛−空気、ナトリウム−硫黄、等の形式とともに用いられることが意図されていることが理解されるべきである。本発明のEMSが電池集合体内に第１図に特定的に記述され図解されるものとは異なって構成される電池、すなわち直列、直並列、または並列に接続された電池とともに用いられることができることがまた理解される。さらに、本発明のEMSは、同じ形式の電池から作られる電池集合体、または異なる形式の電池の組合せから作られる電池集合体、とともに用いられることができ、該異なる形式の電池は例えば、鉛−酸電池、ニッケル−カドミウム電池、鉛−酸および亜鉛−空気電池、リチウム重合物および鉛−酸電池、亜鉛−空気およびニッケル−カドミウム電池である。
本装置の電気システムはまた、動力取扱い装置12を包含する。電気車両においては、動力取扱い装置は電動機制御装置12であり、該電動機制御装置は、対応する車両の車軸または車輪を回転させるに用いられる１つまたはそれより多くの駆動電動機14に印加される電圧の大きさと極性を制御するに用いられる従来の電動機制御装置であることができる。
本発明の電気システムは、１つまたはそれより多い導電性のワイヤの集合体から構成された主要な導電路または主要な導体16を包含し、該導電性のワイヤは電池10を電気的に相互に接続し電池集合体を形成し電池集合体を本装置における他の主要な装置に接続するに用いられる。電力駆動の車両においては、主要な導体16は電池10を直列に接続し電池集合体を形成させるに用いられ、電池集合体を電動機制御装置12に電気的に接続するに用いられる。したがって、電池集合体からの電気車両の電力は、１つまたはそれより多い駆動電動機14への印加のために、主要な導体16を介して電動機制御装置12へ導びかれる。
本発明の原理に従って構成されるEMSは幾つかの電池制御モジュール（BCM）18を包含し、該電池制御モジュールの各々は１つまたはそれより多い電源作動パラメータを測定するよう構成される。電気車両における主要な電気システムに適用されるものとして、各BCMは電池集合体、電池集合体内の電池、または電池集合体を構成する電池のなかの電池セルの１つまたはそれより多い作動パラメータを監視するに用いられることができる。電気車両内に設けられるものとして、各BCMは、BCM電力端子線20と協働する電池10の正および負の各端子の間の接続により供給される直流12ボルトにより電力供給される。その代りに、個別の電池により電力供給されるのではなく、各BCMは、内部電源、個別の電池以外の車両上の電源、交流電力の誘導的伝達、太陽光電源、等により電力供給されることができる。
第１図の具体例の各BCM18は電池集合体10における個別の電池10の１つまたはそれより多い作動パラメータを監視するよう構成される。したがって第１図に示されるEMSにおいて用いられるBCMの数は電池集合体を構成するに用いられる電池の数、すなわち５、と同じである。その代りに、BCMは、電池集合体を構成する電池群における各電池セルの１つまたはそれ以上の作動パラメータを監視するに用いられることができ、その場合に、使用されるBCMの数は電池の数よりも大であることが可能である。したがって、BCMは前記に特定的に記述され第１図に図解されるものとは異なる態様で使用されることができることが理解されるべきである。
さらに、各BCM18は各個別の電池から隔離されているとして図解されているが、各BCMは、その代りに、電池自体の一部としてまたは電池と一体的な要素として構成されることが可能であることが理解されるべきである。例えば、BCMは、電池の容槽における区分内に、電解質セルから隔離されて製造されることが可能である。そのような具体例においては、BCMからの出力のすべておよびBCMへの入力のすべては、電池容槽内において個別の電池端子または他の電池入力または電池出力に接続されることが可能である。その代りに、BCMは電池集合体内に用いられる個別の電池に取外し可能に装着されるよう構成されそれにより、電池集合体から１つの電池を取外すときの取外し、および該取外された電池を新しい電池に交換するときの取着け、を容易にする。さらに、各BCMが個別の電池セルの作動パラメータを監視するよう構成されている場合は、BCMは個別の電池セルへ取外し可能に装着されるよう構成される。
各BCM18は、個別の電池10の１つまたはそれより多い指定された作動パラメータを監視し測定するよう構成される。各BCMにより監視され測定される特定の作動パラメータは、各々の特定の用途に応じて変化することができるが、電池電圧、電池電流、電池セル電解質濃度または比重、比重傾度、電解質の水準、電池温度、電池圧力、およびこれらの組合せを包含することが可能である。１つの具体例においては、各BCM18は、各個別の電池の電圧出力および温度を監視するよう構成される。各BCMは、制御信号に応じて、制御装置へ作動パラメータの情報を送出するよう構成される。各BCM18はまた、制御信号に応じて、各電池の指定された作動パラメータ、例えば、電池の電圧、抵抗、電流等を制御するよう構成される。１つの具体例においては、各BCMは、電池集合体内の各電池の電圧、電流、または実効抵抗を制御するよう構成される。
各BCMの鍵となる技術特徴は、該BCMが、１つまたはそれより多い監視されまたは測定された電池作動パラメータに関する情報を、従来形の伝送手段例えば導電電線の使用によるものではなく、無線周波数の信号の使用により、伝送するよう構成されることである。各BCMは、各電池について、１つまたはそれより多い監視要素または検出器からのアナログ入力信号を受理し、該アナログ信号をデジタル信号へ変換し、以下により詳細に記述されるように、EMS制御装置22へ、指定された無線周波数を用いて、信号を送出する。車両内で無線周波数の信号を伝送することを容易にするために、主要な導体16は、伝送媒体として働き、該導体に各BCM18および制御装置22の無線周波数の入力および出力が接続される。主要な導体16は、追加の電線配線を必要とすることなく、無線周波数の信号を各BCMからEMS制御装置へ伝送するための伝送媒体として働く。
本発明の原理に従って構成されるEMSは、EMS制御装置22を包含し、該EMS制御装置は、各BCM18からおよびそれに対し無線周波数の信号を受理しおよび送出するための、主要な導体16に接続された信号導体を具備する。制御装置22は装置または車両上に設置される。制御装置の場所は幾つかの変数例えば、利用可能な空間、電池集合体の形式、等によってきまる可能性がある。或る具体例においては、制御装置22は動力取扱い装置または電動機制御装置12の一部として製造されることができる。制御装置22は、１つまたはそれより多い指定されたBCMからの電池作動パラメータの情報を受理し、予め定められた制御システムプログラムに従って情報を処理し、１つまたはそれより多い指定されたBCM18へ監視、測定、および／または制御の指令を送出するよう構成される。
制御装置22の鍵となる技術特徴は、BCM18の場合と同じように、制御装置22が主要な導体16を通して各BCM18により送出される無線周波数の信号を受理するよう構成されることである。制御装置22は、各BCMからの入力の無線周波数の信号を取入れ、それをデジタル信号へ変換するよう構成される。次いでデジタル信号はプロセッサを通して送出され、該プロセッサは制御システムプログラムに従ってデジタル信号を評価し、デジタルの出力制御信号を発生させる。制御装置22は、デジタル出力信号を取入れ、それを無線周波数の信号へ変換し、無線周波数の信号を１つまたはそれより多い指定されたBCM18へ送出する。
制御装置22と１つまたはそれより多い指定されたBCM18の間の交信を許容するために、制御モジュールは、各出力制御信号を、１つまたはそれより多いBCM18により認識されるよう符号化しアドレス付与する手段を包含する。各BCMはまた、制御信号を読取り制御信号が該特定のBCMへアドレスされているかどうかを決定する相補的な手段を有するよう構成される。このような態様で構成されて、制御装置22は、そのようなBCMから受理する情報に応じて、特定のBCMへ制御信号を送出することができる。さらに、代替の具体例として、各BCMは、１つより多いアドレスされた制御信号を認識するよう構成され、該制御信号はまた１つより多いBCMにより認識され制御装置が１つより多いBCMを同時に制御することを可能にすることが可能である。このことは或る作動条件の場合例えば、エネルギ源または電池集合体が低温であり、幾つかのBCMが電池集合体内の幾つかの電池を加熱するよう制御されそれにより性能を向上させることが希望される場合には望ましいことである。
さらに第１図を参照すると本発明の原理に従って構成されるEMSは、電池の端子間が開路状態になったとき、制御装置と各BCMの間で無線周波数の信号が遮断または非接続にならないことを確保する手段を包含する。１つの具体例においては、そのような手段はキャパシタ24であり、該キャパシタ24は各BCMの電力端子線20と並列の電気接続として各電池10の正および負の端子の間に接続される。このキャパシタは、開路状態が生じた場合に、電池の端子間の無線周波数の信号の通路を提供する。このようなキャパシタが使用されないと、電池集合体内の電池における開路状態のために、制御装置と該開路された回路から下流にあるBCMの間の無線周波数の伝送が遮断される可能性がある。各キャパシタ24が各BCM内に配置されるが、単に参考と図解のためにのみ各BCMの外にあるものとして図示されていることが理解されるべきである。
本発明の原理に従って構成されるEMSはまた、制御装置22を主要導体16と制御装置の間の高電圧差から保護しBCMにより伝送される無線周波数の信号以外の信号を濾波除去する手段を包含する。１つの具体例においては、そのような手段は、制御装置22と主要導体16の間に接続されるキャパシタ26である。このキャパシタは主として、制御装置22を発生する可能性のある高電圧差から隔離するよう働く。キャパシタ26はまた、無線周波数の信号の制御装置へのおよびそれからの進行を可能にするために高域通過のフィルタ特性を有する。高域通過のフィルタの下限の遮断周波数は、無線周波数の通信に用いられている周波数の値により決定され、この具体例においては約30kHzに設定される。
本発明の原理に従って構成されるEMSはまた、主要導体16による、電気システムに接続された他の電気装置からの高周波の信号の進行を阻止し、EMSから動力取扱い装置または電動機制御装置への無線周波数の信号の漏洩を阻止する手段を包含する。そのような手段は、高周波の妨害または信号漏洩から免除されて、各BCMにより発生する無線周波数の信号が制御装置へ伝送されることを確保し、制御装置から発生する各無線周波数の制御信号が各BCMへ伝送されることを確保するために用いられる。１つの具体例において、そのような手段は、電動機制御装置12により発生する高周波の信号が主要導体16へ進行することを排除し、主要導体からの無線周波数の信号が電動機制御装置へ進行することを阻止するために用いられる。好適な具体例においては、電動機制御装置からの高周波の信号の進行を阻止し電動機制御装置による無線周波数の漏洩を排除する手段は、信号濾波材料で作られた絶縁帯体28を包含する。帯体28は、電動機制御装置12への各接続点に隣接する主要導体16のまわりにそれぞれ設置される。
好適な具体例においては、帯体28はフェライトビードから作られ、該帯体は電動機制御装置12から主要導体16への約100kHz以上の高周波の信号の通過を濾波除去または阻止するよう設計されている。フェライトビードはまた、電動機制御装置へのEMSの無線周波数の信号の伝送を阻止し信号漏洩を排除する。
さらに第１図を参照すると、電力駆動の装置または車両の電気システムは電池充電装置29を包含する。EMSは電池充電装置29との接続に適合するものとして図解されている。１つの具体例においては、電池充電装置29は電気車両上に搭載され、主要導体16により電池集合体に電気的に接続される直流電力端子線30を包含することができる。前記したものと同じ帯体28が、前記したと同じ目的のために、充電装置29への各接続点に隣接して導出線30のまわりに設置されている。充電装置29は、外部交流電源との接続を容易にするに適合する、電力導線31を包含する。或る具体例においては、制御装置22は電池充電装置29の一部として製造される。
代りの具体例においては、電池充電装置29は電気車両の外部に配置され、直流の電力導線30を包含するが、該直流の電力導線30は電池集合体を充電するとき主要導体16との一時的な電気接続を容易にするに適合している。一時的な電気接続が、従来形の付属装置技術例えば取外し可能な硬導線形の接続、誘導結合、等を用いることにより実現されることができる。車上の充電装置の例のように、帯体28が、車外の充電装置への接続点に隣接して電力導線30のまわりに設置される。車外の充電装置は、車両修理設備、公的または私的な駐車車庫、等において維持される電池集合体充電システムの一部であることができる。
EMSは、車両の車外に位置する第２の制御装置33を包含する。第２の制御装置または車外の制御装置は車上または車外の充電装置29の導線30に取付けられる。車外の制御装置33は、前記された制御装置22と同じ態様で構成され、有線、無線、または誘導信号結合を介する無線周波数の伝送により車上の制御装置22およびまたはBCMとの交信が行われる。特定的には、車外の制御装置33は、電池集合体を充電するとき、電池作動パラメータを監視し１つまたはそれより多いBCMを制御し１つまたはそれより多い電池、または電池セルの作動を調節するに役立つ。さらに、以下により詳細に記述されるように、車外の制御装置は、充電の期間または電池集合体の他の形成の稼動または保守の期間において、車上の制御装置22に記憶されている電池作動性能の情報を検索するに用いられる。前記のキャパシタ26と同様なキャパシタ35が、車外の制御装置からの無線周波数の伝送ラインと導線30の間に設置される。
車外の制御装置33は、使用者インターフェイス37との接続を提供し車上の制御装置のプログラミングおよび車上の制御装置に記憶される情報へのアクセス操作を容易にするに適合している。或る具体例においては、車外の制御装置は、車外の充電装置の一部として製造され、BCMまたは制御装置からのダウンロードの電池性能の情報を受理し電池集合体充電の期間において電池作動パラメータを調節するようプログラミングされる。
第２図を参照すると、各BCM18は監視要素または検出器32を包含し、該監視要素または検出器は指定された電源または電池の作動パラメータを測定または監視するよう構成される。１つの具体例においては、各BCM18は個別の電池の電圧および温度を測定する２つの監視要素34および36を包含する。各監視要素32は、12ボルトの直流電力で作動し直流約０ボルトから５ボルトの範囲のアナログ信号出力を発生させる。BCMが１つより多い監視要素32を包含する具体例においては、アナログ多重化装置38が設けられ、該アナログ多重化装置は各監視要素例えば電圧監視要素34および温度監視要素36からのアナログ信号出力を提供するよう構成される。好適なアナログ多重化装置38は単極双投形式のスイッチである。多重化装置38の作動は、以下に詳細に記述されるように、BCMにおける制御装置により制御される。
各BCM18は電圧対周波数変換装置40を包含し、該電圧対周波数変換装置はアナログ多重化装置38からの入力アナログ信号を受理しアナログ信号をデジタル信号へ変換し、該デジタル信号は電圧パルスの特定の系列等として構成される。１つの具体例においては変換装置40は直流０ないし５ボルトの入力アナログ信号を受理し入力信号を出力無し（論理０とも称される）または約５ボルトの出力（論理１とも称される）のパルス信号へ変換し、その場合に電圧情報はパルス列の周波数として符号化される。
各BCMは、無線周波数（RF）の送信装置42を包含し、該無線周波数の送信装置は変換装置40からのパルス信号出力を変調するよう構成される。無線周波数の送信装置42は広帯域の送信装置例えば周波数偏位キイ（FSK）の送信装置であることができる。RF送信装置42からの出力は主要導体16接続され、それにより無線周波数の信号は主要導体16を経て制御装置22へ伝送される。１つの具体例において、RF送信装置は約5.5メガヘルツの広帯域の無線周波数の信号を送出するよう構成される。RF送信装置の作動は各BCMの制御装置における時限回路により制御される。
各BCMは、EMSにより送出される無線周波数の信号の範囲外にある高周波の信号の進行を排除する手段を包含する。１つの具体例においては、そのような手段は、BCMにおける主要導体16とRF変調装置の間に接続される入力フィルタ44の形式のものである。１つの具体例においては、入力フィルタ44であって、約4.5メガヘルツより高いまたはより低い無線周波数の信号の進行を禁止する4.5メガヘルツの帯域通過フィルタとして構成されるもの、は共通モードの排除フィルタとして構成され、それにより、生じ得る信号妨害が低減または消滅させられる。
制御装置22から送出され主要導体16を経由する無線周波数の信号は、特定のデジタル制御信号に依存して、約4.5メガヘルツの広帯域の無線周波数において、各BCMへ送出される。
制御装置により送出される各無線周波数の信号は１つまたはそれより多いBCMに対するアドレスストリッグおよび特定の指令ストリングにより構成される。各BCM18は、制御装置22から送出される無線周波数の制御信号を受理しそれをデジタル信号へ復調するよう構成されたRF復調装置等を包含する。１つの具体例において、RF復調装置は、4.5メガヘルツの広帯域の無線周波数の制御信号を受理しそれを０または５ボルトのデジタル信号へ変換することができる。
各BCM18は、RF復調装置46から受理するデジタル制御信号を復号する手段を包含する。１つの具体例において、復号手段は郵便局コード標準化助言グループ（POSAG）の復号装置であり、該復号装置は国際無線諮問委員会（CCIR）のページングコードの第１号として知られている。POSAG復号装置48は、受理したデジタル制御記号すなわちアドレスされた指令ストリングが１つまたはそれより多い特定のBCM18へアドレスされているかどうかを識別することができる。正確にアドレスされたコードが認識されると、POSAG復号装置は信号の残部すなわち指令ストリングを制御装置50へ転送する。POSAG復号装置により不正確にアドレスされたコードが受理されると、残部の指令ストリングは制御装置50へまでは進行しない。前記のように、各BCM18は１つまたはそれより多いアドレスコードを認識するよう構成されることができ、それにより、希望されるときは、１つより多いBCMの群が同時に制御されることができる。
１つの具体例において、制御装置50は、入力デジタル制御信号すなわち指令ストリングを受理しそれが予め定められた指令と一致するかどうかを識別するよう構成される。好適な具体例においては、制御装置50は、単純なパターン一致判定を実行し、指令ストリングが下記の６つの予め定められた指令の１つに対応するかどうかを決定する。
（１）分路形成し電圧を伝送する
（２）分路形成し温度を伝送する
（３）分路形成し伝送を行わない
（４）温度を伝送する
（５）電圧を伝送する
（６）分路形成せず伝送を行わない。
制御装置50は、いったん特定の指令ストリングを識別してしまうと、制御信号を出力し特定の装置を活性化する。１つの具体例において、下記に述べるように、制御信号は、RF送信装置42、アナログ多重化装置38、および１つまたはそれより多い制御装置のうちの１つまたはそれより多い装置を活性化するよう、送出されることが可能である。制御装置50はまた、制御装置22からの制御信号に応答するのではなく、内部的基準に応答して、電池制御モジュールに電池監視および制御の機能を遂行させるようプログラミングされることができる。
第２図に示されるように、制御装置50からの出力はRF送信装置42に接続され、制御装置22から受理した特定の指令ストリング例えば前記の指令（１）−（２）、および（４）−（５）に応答して送信装置を作動させる。制御装置50からの出力はまた、アナログ多重化装置38に接続され、制御装置22から受理した特定の指令例えば前記の指令（１）−（２）、および（４）−（５）に応答して、電圧と温度の監視要素である34と36の間の切換えを行う。
制御装置50からの出力はまた、１つまたはそれより多い制御要素または装置に接続され、BCM18により監視される個別の電池または電池セルの１つまたはそれより多い作動パラメータの或る変化を行わせることができる。１つの具体例において、制御装置はバイパス分路スイッチ（BSS）52である。BSS52は、個別の電池の端子間に位置し、電池集合体内の個別の電池を分路抵抗を通して放電させるよう構成されることが可能である。好適な具体例においては、BSS52は、制御装置から受理した指令、例えば指令（１）−（３）に応答して、制御装置の活性化に際して、個別の電池を放電させるよう構成される。BSSはこのことを、１つまたはそれより多い抵抗等を用いて電池から電流をひき出すことにより行う。１つまたはそれより多いBCMにおけるBSSを活性化し電池集合体内の１つまたはそれより多い電池を放電させることが、例えば、電池集合体内の個別の電池の電圧出力を制御し電池の等化を遂行するまたは電池を有害な過放電の効果から保護するために、希望される可能性がある。
第３図を参照すると、EMS制御装置22は、第１図に示されるような、回路内キャパシタ26を経由して主要導体16に接続される入力を有するRF受信装置56を包含する。RF受信装置は各BCMのRF送信装置により送信される広帯域の無線周波数の信号を受理するよう構成される。１つの具体例においては、RF受信装置56は、約5.5メガヘルツの広帯域の無線周波数の信号を受理するよう構成される。RF受信装置56はまた、受理した無線周波数の信号を例えば１つの具体例として直流０ないし５ボルトのデジタル電圧信号へ復調する。
RF受信装置56からの出力は、マイクロ制御装置58に直接接続されるか、または、その代りに、デジタル多重化装置60またはその他のデジタルスイッチを経由してマイクロ制御装置58に接続されることが可能である。多重化装置60は、マイクロ制御装置58により作動され、マイクロプロセッサ装置により処理されるべき幾つかの相異なる入力信号からの選択を行う。１つの具体例においては、多重化装置60は、RF受信装置56からの出力信号と、車両内の他の電気装置からの入力信号例えば電動機制御装置からの入力信号の間の選択を行い、電圧、電流、温度、および充電状態の情報を提供することに用いられる。
マイクロ制御装置58は、電気車両において用いられるときは、利用可能な動力例えば直流12ボルトから離隔して作動するよう構成され、マイクロプロセッサのボード（図示せず）を包含する。その代りに、マイクロ制御装置は、内部の動力源から、電池集合体の外部にある車両動力から、太陽光動力、等により作動させられることができる。マイクロプロセッサのボードは、RF受信装置56からのデジタル電圧信号出力を包含する幾つかの相異なる入力信号を受入れるよう構成される。マイクロプロセッサのボードは、RF受信装置からの信号出力を受理し、受理した情報をSRAMまたはEPROMにさらに記憶させるようプログラミングされる。制御装置22は、使用者インターフェイスとの接続を提供し、マイクロプロセッサのボードのプログラミングを容易にし、マイクロプロセッサSRAMに記憶される情報へのアクセスを行わせるに適合している。マイクロ制御装置58に記憶される情報は、後の時機に診断的評価等の目的のために検索されることができる。そのような記憶された情報は、電池または電池集合体の稼動寿命にわたっての、または稼動時間間隔内における、電池集合体内の各電池または電池集合体内の電池の各電池セルの作動履歴を包含する。本発明の或る実施例においては、そのような電池の作動履歴は、車両保守または電池集合体サービスの期間においてボード外の制御装置33により検索され、特定の電池関連の故障の機構または理由を表示することが可能な重要な情報を提供する。
RF受信装置56から検索される信号出力、すなわち各BCMにより送出される電池作動パラメータの情報は、１つまたはそれより多い制御システムプログラムに従ってマイクロプロセッサにより評価される。種々の具体例において、マイクロプロセッサは、制御、パターン認識、人工知能、ファジィ論理、神経回路網、またはその他の分析および制御技術を用い、各BCMから検索された情報を解釈し、および／または制御応答を発生させる。受理した情報がいったん評価されると、マイクロプロセッサは、１つまたはそれより多い特定の指令の発生を包含する１つまたはそれより多い段階を実行する。
好適な具体例においては、マイクロプロセッサ装置58は前記の６つの指令のうちの１つまたはそれより多くを発生させる。各指令は０または５ボルトのビットの系列を有する直列のデジタル制御信号の形式で構成される。各指令ストリングは、１つまたはそれより多いアドレスをともない、該アドレスは特定のBCMの１つまたはそれより多いアドレスに対応するデジタル信号の追加の系列として構成される。このような態様で制御装置22は制御信号を１つまたはそれより多い特定のBCMへ送出することができる。１つまたはそれより多い指定されたBCMへの指令ストリングのタグ付与またはアドレス付与の特定の方法が特に開示されたが、指令ストリングのタグ付与またはアドレス付与のその他の技術、例えばアナログのタグ付与の技術、他のデジタルのタグ付与の技術、または無線周波数の多重のチャンネル使用の技術等が用いられることができることが理解されるべきである。
マイクロ制御装置22からの出力信号、すなわち、アドレス付与された指令パルス信号はRF送信装置62へ導びかれる。RF送信装置62は、好適には、各BCMにおけるRF送信装置に類似の広帯域の送信装置である。RF送信装置62は、直列のデジタル信号を取入れ、１または０のいずれかの信号を受理したかに依存して約4.5メガヘルツの広帯域の無線周波数の信号を送出する。RF送信装置からの出力は、回路内のキャパシタ26を経由して主要導体16に接続される。
各BCMへ制御信号を供給することに加えて、マイクロプロセッサ装置22はまた、その他の機能を遂行するよう構成される。例えば：
（１）電池集合体の電荷の現在状態の監視、および該現在状態の燃料計量指示装置への伝送
（２）車両の電池収容室における換気扇の作動の制御
（３）補助電気装置例えば乗客室加熱および冷却機能の作動の制御、状態が電池の保存を要求する場合における該装置または負荷シェッドへ導びかれる動力の低減
（４）保守警報灯の活性化、電池集合体内の１つまたはそれより多い電池または電池セルが交換または補修を必要とすることの表示。
好適な具体例においては、本発明の原理に従って構成されたEMSは、電池集合体内の個別の電池、または電池集合体を構成する電池における個別の電池セルを監視し、電池電荷の等化を達成するよう作動する。電池電荷の等化とは、電池集合体内の各電池の電荷の状態を制御し各個別の電池が電流集合体内の他の電池と同じ程度に充電されているようにすることを指す。例えば、電池集合体内の１つの電池が残りの電池と比較して相対的に弱いと、該弱い電池は他の電池より長い期間またはより頻繁に選択的に充電されそれにより電池集合体の全体性能を弱化させる効果が生じないようにする。他の例としては、電池集合体内の１つの電池が残りの電池と比較して相対的に強いと、該強い電池は選択的に放電されそれにより残りの電池についての充電の時間または頻度を低減させる効果が生じないようにする。したがって電池電荷の等化は、電池集合体における各電池が個別に監視され制御されて均等に性能遂行するから、電池集合体の稼動寿命を改良する。
本発明により構成されるEMSは、現存の電線配線形式のシステムと比較すると、幾つかの利点を有する。１つの利点は、余剰の電線、電線束、そのような電線に関連する設置作業の消滅による、EMSシステムの材料費の低減である。他の１つの利点は、EMSの使用により広範囲に相違する基礎電圧をもつ制御信号を監視するために要求される高電圧隔離の要素の必要を消滅させることである。他の１つの利点は、余剰な電線、電線束、および高電圧隔離の要素の消滅による、EMSにより実現される重量低減である。他の１つの利点は、EMSは電線配線形式のシステムと比較して信頼性がより大であり、稼動寿命が潜在的により長いことであり、その理由はこれらのシステムにおける最も弱点のある要素、すなわち電池の近傍の露出した信号電線が存在しないからである。
本発明におけるEMSのさらに他の利点は、要素のモジュール式の設計であり、該モジュール式の設計は極めて弾力性のある堅実なシステム操作を可能にする。例えば、電池における１つのBCMまたは１つの開放回路における単一の故障がシステム全体を不能化することはなく、その理由は、他のBCMが無線周波数の伝送により制御装置へ情報を送出しおよび制御装置からの制御信号を受理することが依然として可能であるからである。モジュール式構成はまた、不適切に作動するかまたは不作動のBCMをシステムから除去すること、および、修繕された、新しい、または性能向上したBCMと交換することを容易にする。さらに、モジュール式構成は、単に制御装置を再プログラミングし制御装置に指示を与えるのみにより、システムへ追加のBCMまたは他のシステムモジュールを導入することを容易にする。
EMSのモジュール式構成は、現存の電気システム要素の内部のシステム要素の設置、例えば電池のハウジング内のBCMの設置、を可能にし、それによりそのような電気システム要素の製造業者により製造されることを可能にする。例えば、制御装置は、電動機制御装置またはボード上の電池充電装置へ導入されるよう製造されることができる。EMS要素を現存の電気システム要素内へ組込むことは、EMSの製造費用をさらに低減し、EMSの信頼性を増大し、EMSについての空間要求を低減し、EMSの弾力性を増大し、およびEMSが電動機制御装置または電池充電装置と直接に協働することを可能にするから、有利なことである。
本明細書においてEMSの特定の具体例が記述され図解されてきたが、多くの修飾および変形は当業者により明らかなことである。例えば、本発明の範囲内のEMSは、制御装置および各BCMへのおよびそれらの無線周波数の伝送を容易にする手段を具備し、該手段は電気システムにおける主要導電路例えば主要導体を経由しての導電性の無線周波数の伝送による以外の方法例えば主要導体から離隔しているアンテナシステムによるものである。他の１つの例として、EMSは、BCMからの情報の伝送および制御装置からの制御信号の伝送の目的のために、特定的に前記されたもの以外の無線周波数を用いることができる。さらに、EMSにより発生する情報および制御の信号は、デジタルではなくアナログの伝送方法を用いて、無線周波数により、伝送されることができる。
したがって、本発明の原理に従うEMSは、添付の請求の範囲の範囲内において、本明細書において特定的に記述された以外の態様で実施されることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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