(57)【要約】  本発明は、車両（１）を駆動するために配置された電動機（３）を有する該車両（１）において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システム（７）のバランス調整を行うための方法に関し、該方法は、前記セルのバランス調整の必要性を監視する工程（２４）と、前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始する工程（２５）と、前記エネルギー貯蔵システム（７）の充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システム（７）を放電させる又は充電する工程（２７）と、前記電池セルの電圧のバランスを調整する工程（２９）とから成る。前記方法は更に、前記バランス調整のリクエストの開始に基づいて、該バランス調整（２９）のタイムスケジュールを示す入力指示を受け入れる工程（２６）と、前記エネルギー貯蔵装置（７）が、前記入力指示に従って充電状態の前記所定レベルに達するよう、前記放電又は充電（２７）を開始する工程とから成る。本発明は更に、エネルギー貯蔵システム（７）のバランス調整を行うための装置に関する。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）を駆動するために配置された電動機（３）を有する該車両（１）において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システム（７）のバランス調整を行うための方法であって、該方法は、
−  前記セルのバランス調整の必要性を監視する工程（２４）と、
−  前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始する工程（２５）と、
−  前記エネルギー貯蔵システム（７）の充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システム（７）を放電させる又は充電する工程（２７）と、
−  前記電池セルの電圧のバランスを調整する工程（２９）とから成り、
前記方法は更に、
−  前記バランス調整のリクエストの開始に基づいて、該バランス調整（２９）のタイムスケジュールを示す入力指示を受け入れる工程（２６）と、
−  前記エネルギー貯蔵装置（７）が、前記入力指示に従って充電状態の前記所定レベルに達するよう、前記放電又は充電（２７）を開始する工程とから成る、
エネルギー貯蔵システム（７）のバランス調整を行うための方法。
【請求項２】
−  前記電池セルの充電状態及び／又は開放セル電圧を示す値に基づいて、前記バランス調整リクエストを開始する（２５）工程を含む、
請求項１に記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項３】
−  いずれか２個の電池セル間の前記開放セル電圧の差が所定閾値を超える場合、前記バランス調整リクエストを開始する工程（２５）を含む、
請求項２に記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項４】
−  前記車両（１）の運転者からの手動入力の形で前記入力指示を受け入れる工程（２６）を含む、
請求項１乃至３のいずれかに記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項５】
−  リモコン装置から送信されるデータの形で前記入力指示を受け入れる工程（２６）を含む、
請求項１乃至３のいずれかに記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項６】
−  前記電池セルのバランス調整の前記必要性に関するデータを、前記車両（１）から前記リモコン装置へ送信する工程を含む、
請求項５に記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項７】
−  前記バランス調整（２９）が開始される時点に関するデータの形で前記入力指示を受け入れる工程（２６）を含む、
請求項１乃至６のいずれかに記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項８】
−  前記エネルギー貯蔵システム（７）の現在の出力電圧の前記エネルギー貯蔵システム（７）の現在の充電状態に対する導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが、前記エネルギー貯蔵システム（７）の出力電圧の前記エネルギー貯蔵システム（７）の充電状態に対する最小導関数の２倍以上の高次である場合、前記エネルギー貯蔵システム（７）の充電状態があるインターバル（２０，２３）に達するまで、前記エネルギー貯蔵システム（７）を放電させる又は充電する工程（２７）を含む、
請求項１乃至７のいずれかに記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項９】
−  前記バランス調整（２９）の前に、前記エネルギー貯蔵システム（７）の緩和を含む、
請求項１乃至８のいずれかに記載のエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラムであって、該プログラムがコンピュータで実行される際に請求項１乃至９のいずれかの全工程を実施するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム。
【請求項１１】
コンピュータプログラム製品であって、該プログラム製品がコンピュータで実行される際に請求項１乃至９のいずれかの全工程を実施するためのコンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
車両（１）を駆動するために配置された電動機（３）を有する該車両（１）において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システム（７）のバランス調整を行うための装置であって、該装置は、
−  前記セルのバランス調整の必要性を監視し（２４）、
−  前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始し（２５）、
−  前記エネルギー貯蔵システム（７）の充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システム（７）を放電させる又充電し（２７）、並びに、
−  前記電池セルの電圧のバランス調整（２９）をするよう構成された電池管理装置（８）を備え、
前記電池管理装置（８）は更に、
−  前記バランス調整リクエストの開始（２５）に基づいて、該バランス調整（２９）のタイムスケジュールを示す入力指示を受け入れ（２６）、並びに、
−  前記エネルギー貯蔵装置（７）が、前記入力指示に従って充電状態の前記所定レベルに達するよう、前記放電又は充電（２７）を開始するよう構成されている、
エネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を駆動するために配置された電動機を有する該車両において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法に関する。前記方法は、前記セルのバランス調整の必要性を監視する工程と、前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始する工程と、前記エネルギー貯蔵システムの充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システムを放電させる工程と、前記電池セルの電圧のバランス調整を行う工程とから成る。
【０００２】
本発明はまた、車両を駆動するために配置された電動機を有する該車両において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための装置に関する。該装置は、前記セルのバランス調整の必要性を監視し、前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始し、前記エネルギー貯蔵システムの充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システムを放電させ、前記電池セルの電圧のバランス調整を行うよう構成された電池管理装置を備えている。
【背景技術】
【０００３】
自動車分野では、代替の動力源、即ち、従来の内燃機関の代替として使用されている動力源による車両の駆動に関係している研究開発が着実に増加している。内燃機関は、例えば、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンの形で、比較的低燃費で高い効率を提供する。しかし、環境への懸念は、車両向けのより環境にやさしい動力源の開発の増加をもたらした。特に、電動車両の開発が将来有望な代替手段として浮上してきた。
【０００４】
今日、電動機を備える様々なタイプの車両駆動システムが存在する。例えば、電動機のみによって、又は電動機及び内燃機関の両方を備える装置によって車両を作動することができる。後者の代替は、よくハイブリッド車（ＨＥＶ）と呼ばれ、例えば、車両を作動するのに内燃機関が使用されつつ、郊外エリアで走行する一方で、都市部又は一酸化炭素及び窒素酸化物などの有害な汚染物質の排出を制限する必要がある環境では、電動機が使用され得るといった形でＨＥＶを使用することができる。
【０００５】
電動車両に関連する技術は、例えば、車両用電池関連技術の形で電気エネルギー貯蔵システムの開発と密に関係している。今日の車両用電気エネルギー貯蔵システムは、一式の充電式電池セルを備えることが可能で、この電池セルは、車両内に配置されて電動機を作動するよう構成される装置を制御回路と共に形成する。回生ブレーキとして知られている工程によって、ブレーキ中にエネルギー貯蔵システムが充電されるように、ハイブリッド車は配置されることも多い。
【０００６】
内燃機関と充電式電気エネルギー貯蔵システムから電力を供給される電動機とによって作動される車両は、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）とも呼ばれる。プラグインハイブリッド電気自動車は、充電池を備えたエネルギー貯蔵システム、又は外部電力供給装置との接続を介したフル充電を行う状態に回復可能な別の適切なエネルギー源を使用する。
【０００７】
外部電力供給装置は、従来の電源コードを介してアクセス可能な一般的な配電網電力システムであってもよく、又は、関係している車両及び充電工程に必要な電力によっては他の装置であってもよい。バス又は大型輸送車といった車両の場合、小型車両及び同等の車両と比べ、通常、より強力な充電装置及び手段が必要である。
【０００８】
電気自動車及びハイブリッド電気自動車内の電気エネルギー貯蔵システムは一般的に、直列接続の複数の電気化学セル、特に、数百個ものリチウム電池から成る電池パックを備えている。車両の作動中、電池パックは徐々に放電される一方、車両の電動機にエネルギーを供給する。しかし、同一の電池は２つとなく、例えば、セルの容量、充電状態及び自己放電率において常に若干違いがある。最も弱いセルの容量及び寿命は、電池パック全体の容量及び寿命を制限する。電池パックからより多くのエネルギー及びより長い寿命を得られるようにするために、全セルを通常の充電状態に戻すため、電圧をセル間で定期的に再配分する。これは、一般的にセルのバランス調整と呼ばれる。セルのバランス調整を行うための１つの従来の方法は、電池内部の平衡抵抗器を通じて電池パックの個々のセルを放電させるというものである。
【０００９】
上記のタイプのエネルギー貯蔵システムは、電池セルを監視するよう、並びに電池セルのバランス調整の必要性を監視するよう構成された電池管理装置と接続している。セルのバランス調整手順を開始する条件としては、例えば１０ｍＶの所定値を超えるいずれか２個の電池セル間の所謂開放セル電圧に差があることが適切である。この条件は、電池管理装置がセルのバランス調整を開始するのに適していると見なされ得る。
【００１０】
セルのバランス調整は、エネルギー貯蔵システム出力電圧のエネルギー貯蔵システム充電状態に対する導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが比較的高次である充電状態レベルで実施されることが好ましいことが従来周知である。これは、セルのバランス調整が必要であるかどうかを判定するのに使用される電池セルの開放セル電圧を高精度で検知することができるということである。
【００１１】
これはまた、前記の導関数が十分に高次であるように充電状態が大きい時点まで、セルのバランス調整手順の実際の開始を延長しなければならないということである。セルのバランス調整が開始され得る前に、エネルギー貯蔵システムを部分的に放電しなければならないおそれがあるので、結果的に、バランス調整の開始延長により、バランス調整を行うまでの待機時間が非常に長くなる可能性がある。要するに、従来技術に係るセルのバランス調整は、実施するのに長い時間がかかる工程である。
【００１２】
また、電池パックが所謂緩和時間、つまり一定の停止時間を有する前に、通常、セルバランスの調整は実施されない。これもまた、セルのバランス調整の終了が可能となるまでの時間が長くなる一因となる。
【００１３】
電池パック内の温度上昇を制限するため、放電出力は小さくなければならない。これもまた同様に、セルのバランス調整時間全体が長くなる一因となる。
【００１４】
特許文献１は、セルのバランス調整手順を制御するのに、ナビゲーションシステム及び走行ルートについての情報を使用することができるセルバランス調整システムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−０８１７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１に係るシステムは、セルのバランス調整に要する時間を削減することが可能な解決策に寄与し得るが、セルのバランス調整時間が長いという上記の問題を解決する電池のバランス調整を行う方法の改善が依然として必要である。
【００１７】
本発明は、特にハイブリッド電気自動車用エネルギー貯蔵システムのバランス調整を行う方法を提供することを目的とし、該方法では、少なくとも部分的に上記の問題が解決される。この目的は、添付の独立請求項のいずれかの特徴によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本開示は、車両を駆動するために配置された電動機を有する該車両において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための方法に関する。該方法は、前記セルのバランス調整の必要性を監視する工程と、前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始する工程と、前記エネルギー貯蔵システムの充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システムを放電させる又は充電する工程と、前記電池セルの電圧のバランスを調整する工程とから成る。また、前記方法は、前記バランス調整のリクエストの開始に基づいて、該バランス調整のタイムスケジュールを示す入力指示を受け入れる工程と、前記エネルギー貯蔵システムが、前記入力指示に従って充電状態の前記所定レベルに達するよう、前記放電を開始する工程とから成る。
【００１９】
例えば、前記車両の夜間停止時又は昼休み中の短時間の停止中などであっても、適切な時点でバランス調整を行うスケジュールを立てるために、前記車両の運転者によって前記入力指示が出される場合、従来技術よりも大幅に少ない時間で実施可能であるという事実を通して、本開示の効果が得られる。この場合、最適なセルのバランス調整手順を可能にするよう、前記エネルギー貯蔵システムが適切な充電状態に達した時点で、バランス調整を実施することができる。
【００２０】
従属請求項の特徴の１つ又はいくつかを実施することで更なる効果が得られる。
【００２１】
一実施形態によると、前記方法は、前記電池セルの充電状態及び／又は開放セル電圧を示す値に基づいて、前記バランス調整リクエストを開始する工程を含む。適切には、該方法は、いずれか２個の電池セル間の前記開放セル電圧の差が所定閾値を超える場合、前記バランス調整リクエストを開始する工程を含む。これは、特定の適切な条件が満たされると、前記セルのバランス調整が実施されるということである。
【００２２】
さらに、一実施形態によると、上記のように受け入れられる入力指示は、前記車両の運転者からの手動入力の形であってもよい。この手動入力は、例えば、運転者がセルのバランス調整を開始したいと思う時点に関連する情報に相当する。これは、前記車両の作動を考慮した適切な時点の可能性もある。つまり、昼休み時の停止又は同様の停止に相当する時点であってもよい。上記の実施形態と組み合わせ可能な更なる実施形態によると、前記入力指示は、リモコン装置から送信されるデータの形であってもよい。このリモコン装置は、例えば、問題になっている（例えば、バスなどの）車両の所有者であるため、セルのバランス調整を開始する適切な時点を決定できる、会社によって構成されていてもよい。当該の時点は、車両の停止中にセルのバランス調整を実施可能であるよう、車両の作動の構造に関連していてもよい。
【００２３】
一実施形態によると、前記方法はまた、前記電池セルのバランス調整の必要性に関連するデータを前記車両から前記リモコン装置へ送信する工程を含む。
【００２４】
また、前記方法は、好ましくは、前記エネルギー貯蔵システムの現在の出力電圧の前記エネルギー貯蔵システムの現在の充電状態に対する導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが、前記エネルギー貯蔵システム出力電圧の前記エネルギー貯蔵システムの充電状態に対する最小導関数の２倍以上の高次である時、該エネルギー貯蔵システムの充電状態があるインターバル内にある場合、該エネルギー貯蔵システムを放電させる又は充電する工程を含む。
【００２５】
さらに、該方法は、前記バランス調整の前に、前記エネルギー貯蔵システムの緩和（即ち、停止時間）を含んでいてもよい。
【００２６】
また本開示の目的は、車両を駆動するために配置された電動機を有する該車両において、接続された複数の電池セルを備えるエネルギー貯蔵システムのバランス調整を行うための装置によって達成可能である。該装置は、前記セルのバランス調整の必要性を監視し、前記電池セルに関係している作動条件に基づいて前記バランス調整のリクエストを開始し、前記エネルギー貯蔵システムの充電状態が所定レベルに達するまで該エネルギー貯蔵システムを放電させる又は充電し、前記電池セルの電圧のバランスを調整するよう構成された電池管理装置を備えている。また、前記電池管理装置が、前記バランス調整リクエストの開始に基づいて、該バランス調整のタイムスケジュールを示す入力指示を受け入れ、かつ前記入力指示に従ってエネルギー貯蔵システムが充電状態の前記所定レベルに達するよう前記放電を開始するよう構成されているように、前記装置は配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
下記本開示の詳細な説明では、次の図面を参照する。
【００２８】
【図１】本開示に係る基本的なシステムの配置を示す概略図である。
【図２】一般的な電気化学セルの充電状態の関数として開路出力電圧のグラフを示す図である。
【図３】本開示の動作方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本開示を説明するが限定するものではない添付の図面と併せて、本開示の多数の形態を以下に説明する。符号等は構成要素などを示し、記載されている形態の変形形態は、具体的に示されている実施形態に限定されることなく、本開示の他の変形形態に適用することができる。
【００３０】
図１は、本開示に係る基本的なシステムの配置を示す概略図である。図１は、ハイブリッドタイプから成り、さらに互いに接続されてクラッチ５及び変速機６を介して車両１の車軸４を駆動するよう配置された内燃機関２及び電動機３を備えた車両１の特定部品を示す簡略的な斜視図である。このように、車両１を駆動するのに、内燃機関２及び電動機３を使用することができる。本開示は、例えば、自動車、バス、及び大型輸送車など、少なくとも電動機によって作動される実質的にいかなるタイプの車両についても引用されることに留意されたい。
【００３１】
このように周知の方法で、後側車軸４を駆動するのに、内燃機関２及び電動機３を使用することができる。一実施形態によると、電動機３は、電気駆動モータ及び発電機の併用として使用可能であり、内燃機関２用の始動モータとしても適切に使用される。
【００３２】
車両１は、電池セル一式及び他の制御回路を備えている電気エネルギー貯蔵システム７を搭載している。エネルギー貯蔵システム７は、所望の電圧レベルの出力直流電圧を供給するよう直列に接続された多数の電池セルを備えている。電池セルのタイプは、リチウムイオンが適切であるが、他のタイプを使用してもよい。エネルギー貯蔵システム７はまた、エネルギー貯蔵システム７を充放電するために配置された電池管理装置８を備えている。
【００３３】
図１に示すように、機関２は、機関２の作動を制御するための機関電子制御装置１１と接続されている。同様に、変速機６は、変速機電子制御装置１２と接続されている。これらの制御装置１１，１２は、一般に周知のものであるので、本明細書では詳細に説明しない。
【００３４】
また、車両１は、少なくとも１つの追加的な電気消費装置１３を備えている。この電気消費装置は、例えば、電動の作動ツールの形であって、電動加熱ラジエータ又はそれに類似した装置であってもよい。
【００３５】
また車両１は、エネルギー貯蔵システム７、電動機３、及び少なくとも１つの追加的な電気消費装置１３が接続されている接続箱１４を搭載している。
【００３６】
以下により詳しく説明するように、エネルギー貯蔵システム７のバランスを調整するために電池管理装置８も配置されている。上記の通り、エネルギー貯蔵システムは、電動機３の作動中（及び追加的な電気消費装置１３など、車両１に搭載された他の電気消費装置の作動中）に徐々に放電される複数の接続された電池セルを備えている。
【００３７】
容量の若干の差により、複数のセルの充電状態及び自己放電率、各電池セルの充電状態及び開放セル電圧は徐々に変わる。このため、セルのバランス調整手順が必要である。また、上記の通り、セルのバランス調整手順は、エネルギー貯蔵システム出力電圧のエネルギー貯蔵システム充電状態に対する導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが比較的高次であるエリアで実行されることが好ましい。これについて、図２を参照して説明する。
【００３８】
図２は、上記のようにエネルギー貯蔵システム７内の電池パックで使用可能な一般的な電気化学セルの化学的充電状態（ＳＯＣ）の関数として、出力開路電圧（ＯＣＶ）のグラフ１５を示す。グラフ１５はまた、一般に「電圧放電曲線」ともいう。電気化学セルは、好ましくはリチウム電池であってもよい。
【００３９】
一実施形態によると、電気エネルギー貯蔵システム７は、少なくとも１００個の直列接続の電気化学セルと、例えば、リチウムセルなどの好ましくは少なくとも１５０個の直列接続のセルとを備えている。完全なエネルギー貯蔵装置７の出力電圧は、共通の列の各セルの蓄積された出力電圧に等しい。電池パックは、勿論、直列接続のセルの２列又はそれ以上の並列接続の列を備えていてもよく、ここでは、エネルギー貯蔵システムの総電気容量を増加するために、各列はおよそ１００個から２００個のセルから構成されている。
【００４０】
セル又は貯蔵システム全体の充電状態（ＳＯＣ）は、通常、百分率（％）で示され、０％は、電気化学セル又は電気貯蔵システムが全く充電されていない状態で、１００％は、セル又は貯蔵システムが完全フル充電状態であることに相当する。電池の現在及び最大充電レベルが分かっている場合、以下の式でＳＯＣを計算することができる。
【数１】
2016530863.tif 000002
ここでは、Ｑｍａｘは最大充電量、及びＱｐｒｅは現在の充電量を表す。
【００４１】
エネルギー貯蔵システムが十分に放電されて、かつセルバランスの調整が開始可能である時点を判定するためのパラメータとして、好ましくはセル及びエネルギー貯蔵システム全体のＳＯＣを使用することができる。セルのＳＯＣを判定する一般的な方法は、セルのＯＣＶ（開路電圧）の測定によるものである。セルがどの外部負荷からも切断されている状態で、かつ外部電流がセルに流入しない時、セルの出力電圧を測定することで、セルのＯＣＶが判定される。ＯＣＶは、図２のグラフ１５によって示されている通り、セルのＳＯＣと直接相関関係にある。
【００４２】
しかし、セルのＯＣＶは、充放電によって妨げられ、そして、測定されたＯＣＶがセルの実際のＳＯＣを表す場合に均衡を得るために、セルには一定時間、通常は数時間の停止が必要である。この事実により、セルの使用中に電気貯蔵システムのＳＯＣを判定するには、セルのＯＣＶは役に立たなくなり、これは、例えば都市部でのハイブリッド電気バスの駆動中に頻繁な充放電時間が生じる可能性がある。
【００４３】
電気貯蔵システムが特定の時間（例えば、緩和時間）停止し、かつ各セルのＯＣＶが記録されてから、本開示に係る放電及びバランス調整工程を有効的に開始することができる。充放電中のクーロン計算を使用して、セルのＳＯＣだけでなく、電気貯蔵システムのＳＯＣを予測することができる。また、長時間のドリフト等による予測エラーを修正するために、予測した電気貯蔵システムのＳＯＣを完全フル充電された電池パックの形態でもって追加的に定期的に較正してもよい。
【００４４】
電気貯蔵システムの直列接続のセルのバランス調整を行うことには、全セルを通常の充電状態にすることが含まれる。電池パックの各電池セルは、異なる化学成分、異なる現在の温度、異なる内部インピーダンス、及び異なる最大充電レベルを示す。したがって、各セルは、固有の電圧放電曲線を有するようになる。この事実から、複数のセルを直列に接続する際に、セルのＳＯＣのバランス調整が必要となる。
【００４５】
図２に示すように、第１充電状態レベル１７と第２充電状態レベル１８との間のインターバル１６では、グラフ１５は、ほぼ平らである（つまり、導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが比較低い）。このインターバル１６では、充電状態レベルの変化は、非常に小さく、場合によってはほとんど測定不可能なセル出力電圧１９の変化に相当する。充電状態のこのような低測定分解能は、正確なセルのバランス調整を難しくする。
【００４６】
したがって、バランス調整手順を開始する前に、エネルギー貯蔵システム７の充電状態を、第１充電状態レベル１７よりも低い位置にあるバランス調整インターバル２０に下げることが適切であるが、電気化学セルが恒久的に弱まり、若しくは損傷を受けることになるので、どのセルのＳＯＣも第３充電状態レベル２１を下回るのは認められない。前記のバランス調整インターバル２０では、グラフ１５はかなりの急勾配であるので、結果として、より大きな出力電圧インターバル２２となる。つまり、導関数は大幅により高次となり、これは、セルの充電状態の差が小さくても、出力電圧において測定不可能な差が与えられるということである。これは、セルの充電状態の測定分解の向上につながるので、セルのバランス調整工程中、電気エネルギー貯蔵システム７の個々のセル間の充電状態レベルをより簡単に比較できるようになる。
【００４７】
同様のインターバル２３は、導関数がインターバル２０とほぼ類似のエリアに存在するが、インターバル２０内に存在する場合よりも、充電状態及び開放セル電圧が高い。これは、電池セルをインターバル２３内に位置付けるためには、実際には電池セルを充電しなければならないということである。
【００４８】
主にセルの構成及び技術に応じて、セルのＵＦＵＬＬは、通常、約４．５ボルト及び１００％ＳＯＣ、ＵＥｍｐｔｙは、約３．０ボルト及び０％ＳＯＣに相当してもよい。放電曲線の形状は、セルの技術のタイプ別で異なる。その形状は、セルの経年劣化等による影響も受ける。したがって、図２に示されている放電曲線の形状は、数多くのほんの一例である。このため、第１充電状態レベル１７、第２充電状態レベル１８、及び第３充電状態レベル２１に相当するＳＯＣレベルは、異なるタイプのセルの技術どうしで及び経年劣化に応じてある程度変わってもよい。
【００４９】
セルがそれほどアンバランスでない条件下では、電気貯蔵システムは、通常、電気貯蔵システムを構成する個々のセルと同じ電圧放電曲線を示す。このため、本開示によると、放電の中止及びセルのバランス調整の開始に関する所定トリガレベルを形成する電気貯蔵システム閾値ＳＯＣレベルを説明するのに、図２の電圧曲線を使用してもよい。
【００５０】
電気貯蔵システムの直列接続のセルのバランス調整を行うことには、全セルを通常の充電状態にすることが含まれる。電池パックの各電池セルは、異なる化学成分、異なる現在の温度、異なる内部インピーダンス、及び異なる最大充電レベルを示す。したがって、各セルは、固有の電圧放電曲線を有するようになる。この事実から、複数のセルを直列に接続する際に、セルのＳＯＣのバランス調整が必要となる。
【００５１】
上記の通り、電池管理装置８は、セルのバランス調整の必要性を監視するよう構成されている。本開示によるエネルギー貯蔵システム７のバランスを調整するための手順について、該手順を示すフロー図である図３に示されている実施形態を参照して説明する。
【００５２】
通常では、異なるセルの休止状態のセル電圧（ＯＣＶ）間に隔たりができている時、及び、その差が電池の性能に適切ではない値に達した時、電池システムは、バランス調整を必要としているとみなされる可能性がある。このような状況では、セルは、バランス調整を必要としているとみなされる。
【００５３】
図３の参照番号２４で示すように、上記の原理に基づいてセルのバランス調整の必要性があるかどうかを判定するため、電池管理装置８は、電池セルを継続して監視していることが好ましい。通常、電池セルの充電状態及び／又は開放セル電圧を示す値に基づいて、セルのバランス調整を開始すべきである。そのため、一実施形態によると、セルのバランス調整を実行すべきであると判定するのに適切した条件とは、所定閾値を超えるいずれか２個の電池セル間の開放セル電圧に差があることが検知されることである。この閾値は、例えば１０ｍＶであってもよいが、明らかに、どの電池セルが使用されるかによって変わる。測定値は、各電池セルに接続された検知装置（不図示）によって提供される。
【００５４】
上記の条件が存在する場合、電池管理装置８は、電池セルに関係している作動条件に基づいてバランス調整のリクエスト（図３のステップ２５を参照）を開始する。一実施形態によると、このリクエストは、問題になっている車両の運転者に、セルのバランス調整が要求されていることを示す信号の形で実施される。その信号は、可視信号若しくは可聴信号、又は両者を組み合わせたものであってもよい。また、リクエストは、例えば、問題になっている車両を所有する会社と接続しているリモコン装置から転送される信号であってもよい。かかる実施形態では、電池管理装置８は、セルのバランス調整が必要な時を判定するようリモコン装置と接触している。
【００５５】
電池管理装置８がセルのバランス調整のリクエストを出すと（ステップ２５）、電池管理装置８に入力信号を入力可能であり、その入力信号は、セルのバランス調整のタイムスケジュールに相当する（ステップ２６）。これは、車両の運転者が、例えば、特定のタイムスケジュールに沿ってセルのバランス調整を開始する入力指示を出すよう、電池管理装置８と通信可能であることを意味する。一実施形態によると、これらの入力指示は、車両の運転者からの手動入力の形である可能性もある。その入力指示は、セルのバランス調整を開始するのに適した特定の時点を示している、運転者からの情報に相当する。また、入力指示は、リモコン装置から送信されるようなデータという形で、自動生成された指示であってもよく、又、セルのバランス調整の適切なタイミングに関する入力を含んでいる。これは、セルのバランス調整のリクエストが、上記のように、バス又は輸送車などの車両群を保有する遠隔操作会社に送信される場合に相当する。
【００５６】
結果として、図３の参照番号２６で示すように、電池管理装置８への入力指示は、車両の運転者から、又は遠隔操作者若しくは遠隔操作会社（運送会社、バス会社、又は類似の会社）から発信され得る。
【００５７】
セルのバランス調整（ステップ２６）のタイムスケジュールに関係する入力指示に基づいて、電池管理装置８は、電池セルが図２に示す充電状態のグラフにおける適切な領域にあることを確認することによって、セルのバランス調整手順に対してエネルギー貯蔵システム７を整えるよう構成されている。一実施形態によると、電池セルは、比較的高次の導関数を有するインターバル２０，２３（図２を参照）のどちらかの範囲内になければならない。好ましくは、出力電圧の充電状態に対する導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣは、エネルギー貯蔵システム７の出力電圧のエネルギー貯蔵システム７の充電状態に対する最小導関数の２倍以上の高次である。
【００５８】
電池セルが上記のインターバル２０，２３のどちらの範囲内にもない場合、電池管理装置８は、エネルギー貯蔵システム７の充電状態がインターバル２０に達するまでエネルギー貯蔵システムを放電させるよう、又はエネルギー貯蔵システム７の充電状態がインターバル２３に達するまでエネルギー貯蔵システムを放電するよう構成されている（ステップ２７）。エネルギー貯蔵システム７の充電状態が所定レベルに達すると（ステップ２８）、電池セルの電圧のバランス調整が開始される（ステップ２９）。  
【００５９】
これは、エネルギー貯蔵システム７の充電状態が第１充電状態レベル１７より高い場合、エネルギー貯蔵システム７を放電させることで、その充電状態は第１充電状態レベル１７に下げられることを意味する（図３のステップ２７）。車両内の少なくとも１つの大型電気消費装置１３（図１に示されている）を作動することで放電が実現される。
【００６０】
電池管理装置８は引き続き、放電が十分であるかどうか、つまり、エネルギー貯蔵システム７が、比較的高次の導関数を有するインターバル２０に入ったかどうかを確認する（ステップ２８）。インターバル２０に入った場合には、放電（又は充電の場合には、充電）を停止し（ステップ２９）、そして、セルのバランス調整を開始できる。
【００６１】
上記の方法による主な効果は、電池管理装置８がセルのバランス調整が必要であると示すと、車両の運転者は、例えば、セルのバランス調整に適したタイムスケジュールを設定することができることである。電池管理装置８は、セルのバランス調整のタイムスケジュールを使用しつつ、最適な方法で、つまり、比較的高次な導関数、即ち、上記のように、エネルギー貯蔵システム７の出力電圧のエネルギー貯蔵システムの現在の充電状態に対する導関数ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣを有するインターバル内にエネルギー貯蔵システム７があるように、電池管理装置８は、エネルギー貯蔵システム７を放電させる又は充電することで、セルのバランス調整に向けてエネルギー貯蔵システム７を「整える」モードに直ちに入ってもよい。  
【００６２】
上記に説明したような工程による効果は、セルのバランス調整手順を実行する時間を大幅に短縮することができることである。
【００６３】
一実施形態によると、エネルギー貯蔵システム７は、実際のセルのバランス調整が開始する前に、「停止」又は「緩和」工程になる。この理由は、開放セル電圧が安定した値をとるのにかなりの時間がかかるためである。この緩和段階は、特定の時間待機し、その後各セルの開放セル電圧が記録されるのを待機することから成る。
【００６４】
また、一実施形態によると、本開示は、コンピュータプログラムであって、該プログラムがコンピュータで実行される際に上記の全工程を実施するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムに関する。即ち、該工程とは、セルのバランス調整の必要性を監視する工程（ステップ２４）と、電池セルに関係している作動条件に基づいてバランス調整のリクエストを開始する工程（ステップ２５）と、バランス調整のタイムスケジュールを示す入力指示を受け入れる工程（ステップ２７）と、エネルギー貯蔵システム７の充電状態が所定レベルに達するまでエネルギー貯蔵システム７を放電させる又は充電する工程（ステップ２７）と、エネルギー貯蔵システム７が入力指示に従って充電状態の所定レベルに達するよう、放電又は充電（ステップ２７）を開始する工程と、最終的に電池セルのバランス調整を行う工程（ステップ２９）とから成る。
【００６５】
また、本開示は、コンピュータプログラム製品であって、該プログラム製品がコンピュータで実行される際に上記の全工程を実施するためのコンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品に関する。
【００６６】
上記の本開示は、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な明白な点において変更することができる。したがって、添付の図面及び明細書は、例示であって限定とはみなされない。
【図１】
2016530863.tif 000003
【図２】
2016530863.tif 000004
【図３】
2016530863.tif 000005
【国際調査報告】
2016530863.tif 000006
2016530863.tif 000007
2016530863.tif 000008