(57)【要約】【課題】大型電気自動車の電力系統、並びに全てのバッテリーモジュールにおける充電エネルギーを均衡させるための交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現すること。【解決手段】大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現する。この電力系統は、ソートコントローラ、互いに並列接続された複数の可変構成直列型バッテリーボックス、及び駆動デバイスを有する車両コンピュータを含む。各可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを含む。この方法は以下のステップを含む。まず、車両コンピュータは、バッテリーモジュールの必要数と可変構成直列型バッテリーボックスの必要数とを計算する。続いて、車両コンピュータは、温度保護処理を実行する。続いて、ソートコントローラは、全てのバッテリーモジュールのモジュールスコアを計算し、バッテリーモジュールソート結果を生成する。続いて、ソートコントローラは、バッテリーモジュールの必要数及びバッテリーモジュールソート結果に基づいて、必要数のバッテリーモジュールを有効化する。続いて、ソートコントローラは、バッテリーボックススコアを計算し、バッテリーボックスソート結果を生成する。その後、ソートコントローラは、バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスを、休止モードとなるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法であって、
前記大型電気自動車の電力系統は、車両コンピュータと、複数の可変構成直列型バッテリーボックスと、駆動デバイスを備え、
前記車両コンピュータは、ソートコントローラを有し、
前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに並列接続され、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスのそれぞれは、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを備え、
前記交互休止バッテリー管理及び制御方法は、ステップ（ａ）〜（ｆ）を備え、
ステップ（ａ）では、前記駆動デバイスの車両駆動需要に基づいて、前記車両コンピュータが、前記バッテリーモジュールの必要数及び前記可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算し、
ステップ（ｂ）では、前記車両コンピュータが、温度保護処理を実行し、これにより、より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、
ステップ（ｃ）では、前記ソートコントローラが、全ての前記バッテリーモジュールのモジュールスコアを計算し、当該モジュールスコアに基づいて前記各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールソート結果を生成し、
ステップ（ｄ）では、前記ソートコントローラが、前記バッテリーモジュールの必要数及び前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおける前記バッテリーモジュールソート結果に基づいて、前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおいて前記モジュールスコアが最も高い方から前記必要数のバッテリーモジュールを有効化し、
ステップ（ｅ）では、前記ソートコントローラが、前記各可変構成直列型バッテリーボックスにおける有効な前記バッテリーモジュールのモジュールスコアに基づいて前記各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアを計算し、当該バッテリーボックススコアに基づいてバッテリーボックスソート結果を生成し、
ステップ（ｆ）では、前記ソートコントローラが、前記バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも１つの前記可変構成直列型バッテリーボックスを休止モードとなるように制御する、
大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）において、前記車両コンピュータは、電気自動車のモータ速度を検出又は予測し、当該モータ速度に基づいてＤＣバス電圧を計算し、当該ＤＣバス電圧に基づいてバッテリーモジュールの必要数を決定する、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）において、前記車両コンピュータは、前記電気自動車のモータトルクを検出又は予測し、当該モータトルクに基づいて前記可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を決定する、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｂ）の前記温度保護処理において、前記車両コンピュータは、前記複数のバッテリーモジュールの温度を検出し、前記より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識する、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）において、前記各バッテリーモジュールのモジュールスコアは、充電状態、健康状態及び／又はバッテリーモジュールの温度情報に基づいて決定される、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｄ）において、有効化されてない前記バッテリーモジュールはバイパスループと更に接続される、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｅ）において、前記ステップ（ｃ）で有効化された前記バッテリーモジュールのモジュールスコアは、対応する前記バッテリーボックススコアとして蓄積される、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｆ）において、前記可変構成直列型バッテリーボックスを前記駆動デバイスから切り離すために前記バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられたの少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスに対応する少なくとも１つのパワートランジスタが制御され、それにより前記可変構成直列型バッテリーボックスが休止モードとなる、請求項１に記載の大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法。
【請求項９】
大型電気自動車の電力系統であって、前記電力系統は、
複数の可変構成直列型バッテリーボックスと、駆動デバイスと、車両コンピュータとを備え、
前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに並列接続され、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスのそれぞれは、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを有し、
前記駆動デバイスは、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスと接続され、且つ大型電気自動車を駆動させるモータと、当該モータを駆動させるためのモータドライブとを有し、
前記車両コンピュータは、前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスと接続されて前記駆動デバイスの車両駆動需要を検出し、且つバッテリーモジュールの必要数及び可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算し、且つ温度保護処理を実行して、より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、バッテリーボックス交互休止ソート処理を実行するためのソートコントローラを更に含み、
前記バッテリーボックス交互休止ソート処理が実行されている間、前記ソートコントローラは、前記各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールのモジュールスコアを計算して当該モジュールスコアに基づいてバッテリーモジュールソート結果を得、且つ当該バッテリーモジュールソート結果に基づいてモジュールスコアが最も高い方から必要数のバッテリーモジュールを有効化し、且つ前記複数の可変構成直列型バッテリーボックスをソートしてバッテリーボックスソート結果を得、且つ当該バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスを休止モードとなるように制御する、
大型電気自動車の電力系統。
【請求項１０】
前記各可変構成直列型バッテリーボックスは、バッテリーボックスモニタボードを更に含み、
前記バッテリーボックスモニタボードは、前記車両コンピュータ及び対応する前記バッテリーモジュールと接続され、且つ前記車両コンピュータから指令を受け取って当該対応するバッテリーモジュールを制御する、
請求項９に記載の大型電気自動車の電力系統。
【請求項１１】
前記温度保護処理の実行中には、前記車両コンピュータは、前記複数のバッテリーモジュールの温度を検出し、前記より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、当該使用不可のバッテリーモジュールは、前記バッテリーボックス交互休止ソート処理において使用されない、請求項９に記載の大型電気自動車の電力系統。
【請求項１２】
前記各バッテリーモジュールは、バッテリーモジュールモニタボード、バッテリーコアストリング、リレー、及びバイパスループを更に含み、
前記リレーは、前記バッテリーモジュールモニタボードの制御下で、前記バッテリーモジュールを給電モード又は休止モードに設定できるように、前記バッテリーコアストリング又は前記バイパスループと切替可能に接続される、
請求項９に記載の大型電気自動車の電力系統。
【請求項１３】
複数のパワートランジスタを更に含み、
前記複数のパワートランジスタは、前記各可変構成直列型バッテリーボックス−前記駆動デバイス間に配置され、前記複数のパワートランジスタは、前記車両コンピュータと接続され、
前記車両コンピュータからの指令に従って、対応する前記パワートランジスタが休止モードとなるように対応する前記可変構成直列型バッテリーボックスを制御する、
請求項９に記載の大型電気自動車の電力系統。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型電気自動車の電力系統、並びに交互に休止するバッテリーの管理（交互休止バッテリー管理）及びその制御方法に関し、より詳細には、バッテリーモジュールソート結果及びバッテリーボックスソート結果を取得するための計算処理、並びに残存するエネルギーを動的に均衡させる交互休止処理を用いる大型電気自動車の電力系統及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油やエネルギー不足により、原油価格の上昇が起こっている。更に、地球温暖化現象を抑制できていないために、炭素排出量の削減が、世界中の政府の方針となっている。しかし、今日の大型車両の大部分は、電力源として石油を使用しているので、排気ガス（消耗された廃ガス）によって、大気汚染の問題が発生する。大型車両のごく一部は、動力源としてバッテリーを使用しているが、動力源に電気を使用するに際して、克服すべき多くの問題がある。例えば、過放電を回避するために、複数のバッテリーの蓄電エネルギーを均衡させることが重要である。過放電の問題によって、バッテリーの使用寿命が短くなってしまうことが、知られている。
【０００３】
また、パワーと耐久性の需要があるため、大型電気自動車は、高電圧及び高電流が得られるように、直接接続や並列接続がなされたバッテリーモジュールを多数使用している。バッテリーモジュールが直列に接続されている場合には、バッテリーモジュールは、同じ放電電流を有する。つまり、バッテリーボックス内の直列接続されたバッテリーモジュールは、通常、電気的特性が互いに一致している。したがって、これらのバッテリーモジュールの放電条件は、非常に類似している。これらのバッテリーモジュールの電気的特性が一致しない場合は、バッテリーモジュールの一部の電気エネルギーが消耗しきってしまう可能性があり、消耗しきったバッテリーモジュールは、過放電により破損する可能性がある。しかし、バッテリーボックス内の直列接続されたバッテリーモジュールの電気的特性を一致させる処理は、時間がかかり、高価である。また、バッテリーモジュールの製造工程が大幅に長期化し、製品価格が上昇するため、製品の競争力が低下してしまう。
【０００４】
電気自動車の電力系統が、互いに並列接続された複数のバッテリーを備える場合であれば、電力系統は、通常、１つのバッテリーが破損していても動作可能である。しかし、異なるバッテリーモジュールは、異なる電気特性を有するため、バッテリーモジュールの一部の電気エネルギーは、先に消耗しきってしまう。消耗しきったバッテリーモジュールは、低電圧保護状態（Ｌｏｗ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｔｅ）となる。この状況下では、電力系統の出力電流が低減され、電気自動車の耐久性が明らかに低下してしまう。
【０００５】
更に、従来の電力系統は別の問題も抱えている。例えば、電気自動車の速度に合わせてモータドライブのＤＣバス電圧を調整することができない。モータドライブのＤＣバス電圧が出力電圧に比してかなり高い場合は、モータを駆動させるパワートランジスタは、非常に低いデューティ・サイクルを有することとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、上記の欠点を克服するために、大型電気自動車の電力系統及びその制御方法の実現が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、大型電気自動車の電力系統、並びに全てのバッテリーモジュールにおける充電エネルギーを均衡させるための交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現することにある。これにより更に、バッテリーモジュールの効率性及び大型電気自動車の耐久性を最大限に増加させることができる。
【０００８】
本発明の別の目的は、大型電気自動車の電力系統、並びに交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現することにある。バッテリーボックスの交互休止のソート処理及び可変直列接続型のバッテリーボックスの構成に係る内部の直列接続構成の再編成を実行することにより、全てのバッテリーモジュールの放電条件を調整することができるものである。また、バッテリーモジュールのバッテリーの劣化が問題となる場合や蓄電エネルギー差が大きい場合であっても、ソート結果に関するリアルタイムでの動的な情報に基づいて、全てのバッテリーモジュールの放電条件が調整される。その結果、電気自動車が走行している間、電力系統の全てのバッテリーボックスの残存する電気エネルギー量は、略等しく、各バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの残存する電気エネルギー量も略等しい。理想的には、電気自動車が充電ステーションに戻るときに、全てのバッテリーモジュールにおける残存する電気エネルギー量は等しい。
【０００９】
本発明の別の目的は、大型電気自動車の電力系統、並びに交互休止バッテリー管理及び制御方法を実現することにある。バッテリーボックスの交互休止のソート処理及び可変構成直列型のバッテリーボックスの構成に係る内部の直列接続構成の再編成を実行することにより、何れのバッテリーボックスのバッテリーモジュールの電圧も、過放電保護状態に突入するほどに低くなることはない。
【００１０】
本発明の別の目的は、大型電気自動車の電力系、並びに交互休止バッテリ管理及び制御方法を実現することにある。複数のバッテリーモジュールの直列接続構成を再編成することによって、モータを駆動させるパワートランジスタは、最適なデューティ・サイクルを有することとなる。その結果、トルクリップルが発生する問題を最小限に抑え、電気自動車のモータは、低い出力電力であっても安定に動作し、また電気自動車の乗り心地も向上する。
【００１１】
本発明の別の目的は大型電気自動車の電力系、並びに交互休止バッテリ管理及び制御方法を実現することにある。温度保護処理によって、オーバーヒートしたバッテリーモジュールは、電気エネルギーを継続的に放電しなくなる。その結果、安全走行性が向上し、バッテリーモジュールの寿命も延びる。
【００１２】
本発明の一側面によれば、大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法が実現される。電力系統は、ソートコントローラを備える車両コンピュータと、互いに並列接続された複数の可変構成直列型のバッテリーボックスと、駆動デバイスとを含む。並列接続された複数の可変構成直列型のバッテリーボックス各々は、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを含む。交互休止バッテリー管理及び制御方法は、以下のステップを含む。ステップ（ａ）において、車両コンピュータは、駆動デバイスの車両駆動需要に基づいて、バッテリーモジュールの必要数及び所望の可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算する。ステップ（ｂ）において、車両コンピュータは、温度保護処理を実行し、これにより、より高い温度を有するバッテリーモジュールは、使用不可のバッテリーモジュールとして認識される。ステップ（ｃ）において、ソートコントローラは、全てのバッテリーモジュールのモジュールスコアを算出して、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールソート結果を生成する。ステップ（ｄ）において、ソートコントローラは、バッテリーモジュールの必要数及び可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールソート結果に基づいて、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールを必要数有効にする。ステップ（ｅ）において、ソートコントローラは、各可変構成直列型バッテリーボックスの有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアに基づいて、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアを算出し、バッテリーボックススコアに基づいてバッテリーボックスソート結果を生成する。ステップ（ｆ）において、ソートコントローラは、少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスをバッテリーボックスソート結果における最下位にランク付け、これを休止モードにするように制御する。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法が実現される。大型電気自動車の電力系統は、互いに並列接続された複数の可変構成直列型バッテリーボックスを含む。複数の可変構成直列型バッテリーボックスの各々は、互いに直列接続された複数のバッテリーモジュールを含む。交互休止バッテリー管理及び制御方法は、以下のステップを含む。まず、バッテリーモジュールソート結果を得るために各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールをソートしバッテリーモジュールソート結果の最下位にランク付けられた少なくとも１つのバッテリーモジュールを休止させるために、バッテリーモジュールソート処理を実行する。続いて、バッテリーボックスソート結果を得るために複数の可変構成直列型バッテリーボックスをソートしバッテリーボックスソート結果の最下位にランク付けられた少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスを休止させるために、バッテリーボックスソート処理を実行する。その後、温度保護処理が実行され、これにより、より高い温度を有するバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールソート処理及びバッテリーボックスソート処理から除外される。
【００１４】
本発明の別の側面によれば、大型電気自動車の電力系統が実現される。電力系統は、複数の可変構成直列型バッテリーボックス、駆動デバイス及び車両コンピュータを含む。複数の可変構成直列型バッテリーボックスは、互いに並列接続されている。複数の可変構成直列型バッテリーボックス各々は、複数のバッテリーモジュールを含む。複数のバッテリーモジュールは、互いに直列接続されている。駆動デバイスは、複数の可変構成直列型バッテリーボックスに接続されている。駆動デバイスは、大型電気自動車を駆動させるモータと、モータを駆動させるモータドライブとを含む。車両コンピュータは、複数の可変構成直列型バッテリーボックスに接続され、これにより、駆動デバイスの車両駆動需要を検出し、バッテリーモジュールの必要数及び可変構成直列型バッテリーボックスの必要数を計算し、温度保護処理を実行して、より高い温度を有するバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識する。車両コンピュータは、バッテリーボックスの交互休止ソート処理を実行するためのソートコントローラを更に含む。バッテリーボックスの交互休止ソート処理の実行中には、バッテリーモジュールソート結果を得るために各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールがソートされ、バッテリーモジュールソート結果に基づいてバッテリーモジュールが必要数有効化され、バッテリーボックスソート結果を得るために複数の可変構成直列型バッテリーボックスがソートされ、バッテリーボックスソート結果において最下位にランク付けられた少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスが、休止モードとなるように制御される。
【００１５】
以下の添付の図面とともに発明の詳細な説明を参照することにより、本発明の上記の内容は、当業者にとってより容易に明らかなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る大型電気自動車の電力系統の構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図２】第１可変構成直列型バッテリーボックスの詳細な構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法のフローチャートである。
【図４】本発明の別の実施形態に係る交互休止バッテリー管理及び制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の実施形態を参照しながら本発明をより詳細に説明する。本発明の好ましい実施形態の以下の説明は、単に例示や説明を目的として本明細書に記載されていることに留意すべきである。これは、網羅的であると意図するものではないし、開示された形態そのものに限定される意図もない。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る大型電気自動車の電力系統の構造を示す機能ブロック図である。大型電気自動車の例としては、電動バスや電動トラック等を含むが、これに限定されるものではない。図１に示すように、電力系統１は、車両コンピュータ１０、複数の可変構成直列型バッテリーボックス１１~１４、複数のパワートランジスタ１５~１８、及び駆動デバイス１９を備える。車両コンピュータ１０は、ソートコントローラ１０１を更に備える。本実施形態では、可変構成直列型バッテリーボックスは４つである。ただし、当該数（４つ）に限定されるものではない。パワートランジスタの数は、可変構成直列型バッテリーボックスの数と同一である。本実施形態において、かかる４つの可変構成直列型バッテリーボックスは、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１、第２可変構成直列型のバッテリーボックス１２、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３、及び第４可変構成直列型バッテリーボックス１４から成る。これらの各可変構成直列型バッテリーボックスは、バッテリーボックスモニタボードと複数のバッテリーモジュールを含む。本実施形態では、各可変構成直列型バッテリーボックスは、４つのバッテリーモジュールを含む。ただし、当該数（４つ）に限定されるものではない。例えば、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１は、第１バッテリーボックスモニタボード１１０及び４つのバッテリーモジュール１１１~１１４を含む。かかる４つのバッテリーモジュールは、第１バッテリーボックスにおける第１バッテリーモジュール１１１、第１バッテリーボックスにおける第２バッテリーモジュール１１２、第１バッテリーボックスにおける第３バッテリーモジュール１１３、及び第１バッテリーボックスにおける第４バッテリーモジュール１１４から成る。
【００１９】
同様に、図１に示すように、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３、第４可変構成直列型バッテリーボックス１４は、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１と同じ構造を有する。第２可変構成直列型バッテリーボックス１２は、第２バッテリーボックスモニタボード１２０、及び４つのバッテリーモジュール１２１~１２４を備える。かかる４つのバッテリーモジュールは、第２バッテリーボックスにおける第１バッテリーモジュール１２１、第２バッテリーボックスにおける第２バッテリーモジュール１２２、第２バッテリーボックスにおける第３バッテリーモジュール１２３、第２バッテリーボックスにおける第４バッテリーモジュール１２４から成る。第３可変構成直列型バッテリーボックス１３は、バッテリーボックスモニタボード１３０、及び４つのバッテリーモジュール１３１~１３４を備える。かかる４つのバッテリーモジュールは、第３バッテリーボックスにおける第１バッテリーモジュール１３１、第３バッテリーボックスにおける第２バッテリーモジュール１３２、第３バッテリーボックスにおける第３バッテリーモジュール１３３、第３バッテリーボックスにおける第４バッテリーモジュール１３４から成る。第４可変構成直列型バッテリーボックス１４は、バッテリーボックスモニタボード１４０、及び４つのバッテリーモジュール１４１~１４４を備える。かかる４つのバッテリーモジュールは、第４バッテリーボックスにおける第１バッテリーモジュール１４１、第４バッテリーボックスにおける第２バッテリーモジュール１４２、第４バッテリーボックスにおける第３バッテリーモジュール１４３、第４バッテリーボックスにおける第４バッテリーモジュール１４４から成る。
【００２０】
本実施形態において、複数の可変構成直列型バッテリーボックスに対応するパワートランジスタは、第１パワートランジスタ１５、第２パワートランジスタ１６、第３パワートランジスタ１７、及び第４パワートランジスタ１８から成る。第１パワートランジスタ１５、第２パワートランジスタ１６、第３パワートランジスタ１７、及び第４パワートランジスタ１８は、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３、及び第４可変構成直列型バッテリーボックス１４とそれぞれ接続されている。駆動デバイス１９は、駆動デバイス１９１及びモータ１９２を備える。駆動デバイス１９１は、第１パワートランジスタ１５、第２パワートランジスタ１６、第３パワートランジスタ１７、及び第４パワートランジスタ１８と接続されている。その結果、駆動デバイス１９１は、モータ１９２を駆動させるために、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３、及び第４可変構成直列型バッテリーボックス１４から電気エネルギーを受け取ることができる。
【００２１】
図２は、第１可変構成直列型バッテリーボックスの詳細な構造を示している。なお、全ての可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールは、同じ構造を有するため、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１におけるバッテリーモジュールのみを例として説明するものとする。図２に示すように、第１バッテリーボックスにおける第１バッテリーモジュール１１１は、第１バッテリーコアストリング１１１１、第１バッテリーモジュールモニタボード１１１２、第１正リレー１１１３、及び第１負リレー１１１４を備える。第１バッテリーボックスにおける第２バッテリーモジュール１１２は、第２バッテリーコアストリング１１２１、第２バッテリーモジュール監視ボード１１２２、第２正リレー１１２３、及び第２負リレー１１２４を備える。第１バッテリーボックスにおける第３バッテリーモジュール１１３は、第３バッテリーコアストリング１１３１、第３バッテリーモジュール監視ボード１１３２、第３正リレー１１３３、及び第３負リレー１１３４を備える。第１バッテリーボックスにおける第４バッテリーモジュール１１４は、第４バッテリーコアストリング１１４１、第４バッテリーモジュール監視ボード１１４２、第４正リレー１１４３、及び第４負リレー１１４４を備える。残りについても同様に類推することができる。つまり、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３、及び第４可変構成直列型バッテリーボックス１４は、類似の構造を有する。各バッテリーモジュールモニタボードは、健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）、充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリーコア温度、及び関連情報を車両コンピュータ１０に送信する。かかる情報に基づいて、ソートコントローラ１０１は、バッテリーモジュールシーケンス処理を実行するバッテリーモジュールシーケンス手段を使用し、且つバッテリーボックスシーケンス処理を実行するバッテリーボックスシーケンス手段を使用する。
【００２２】
図１を再び参照する。可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループは、対応するパワートランジスタを介して互いに並列に接続されている。その結果、４つの可変構成直列型バッテリーボックスの電力系統は、モータドライブ１９２に電気エネルギーを供給するように形成されている。第１パワートランジスタ１５は、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１と直列に接続されている。第２パワートランジスタ１６は、第２可変構成直列型バッテリーボックス１２と直列に接続されている。第３パワートランジスタ１７は、第３可変構成直列型バッテリーボックス１３と直列に接続されている。第４パワートランジスタ１８は、第４可変構成直列型バッテリーボックス１４と直列に接続されている。直列接続された第１パワートランジスタ１５及び第１可変構成直列型バッテリーボックス１１、直列接続された第２パワートランジスタ１６及び第２可変構成直列型バッテリーボックス１２、直列接続された第３パワートランジスタ１７及び第３可変構成直列型バッテリーボックス１３、並びに直列接続された第４パワートランジスタ１８及び第４可変構成直列型バッテリーボックス１４は、車両コンピュータ１０と駆動デバイス１９との間に並列に接続されている。各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、対応するリレーを介して、互いに直列に接続されている。また、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックスモニタボードの一方の端末は、バッテリーモジュールに対応するバッテリーモジュールモニタボードに接続され、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックスモニタボードの他方の端末は、車両コンピュータ１０に接続されている。更に、車両コンピュータ１０は、第１パワートランジスタ１５、第２パワートランジスタ１６、第３パワートランジスタ１７、及び第４パワートランジスタ１８とも接続されている。
【００２３】
図２を再び参照する。例として、第１可変構成直列型バッテリーボックス１１を取り上げる。バッテリーモジュール１１１~１１４において、バイパスループ（符号無し）が各バッテリーモジュールのリレー間に配置されている。バッテリーモジュール１１１~１１４のリレーは、バッテリーモジュールに対応するバッテリーモジュールモニタボードによって制御される。バッテリーモジュールモニタボードの制御の下、バッテリーモジュール１１１~１１４が、バッテリーモジュールに対応するバッテリーコアストリング又はバッテリーモジュールに対応するバイパスループ（符号無し）に切替可能に接続される。また、かかるバッテリーモジュールのバッテリーモジュールモニタボードは、ソートコントローラ１０１によりバッテリーボックス交互休止ソートアルゴリズムに従って、制御される。バイパスループがリレーに切替可能に接続されているので、電力系統１の可変構成直列型バッテリーボックスは、内部の直列接続構成を再編成することができる。また、バッテリーモジュールのリレーは、直列接続である４つのバッテリーモジュールと、ソートコントローラ１０１からの指令に応答して切替可能に接続されている。その結果、対応するバッテリーモジュールを、給電モード休止モード間で切り替える。つまり、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループに、バッテリーモジュールを追加することも、そこから切り離すこともできる。また、ソートコントローラ１０１は、個別にパワートランジスタの動作を制御することができる。各パワートランジスタを可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループから個別に切り離すことができるので、可変構成直列型バッテリーボックスのオン／オフ状態は、対応するパワートランジスタのオン／オフ状態に基づいて調整される。その結果、車両コンピュータ１０からの指令に基づいて、電気エネルギーを供給する可変構成直列型バッテリーボックスの優先順位を決定することができる。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係る大型電気自動車の電力系統に対する交互休止バッテリー管理及び制御方法のフローチャートを示している。ステップＳ１１において、車両コンピュータ１０は、電気自動車の目標モータ速度を検出又は予測する。モータ速度はモータ１９２の駆動電圧に比例するので、車両コンピュータ１０は、車速の記録及びアクセルペダルの応答に基づいて電気自動車の走行中に次のモータ速度の範囲を予測することができる。車両コンピュータ１０は、予測モータ速度範囲に基づいて目標モータ回転速度の範囲を決定する。その結果、電力系統１のモータドライブ１９１のＤＣバス電圧は、目標モータ速度範囲の最適化された設定に合うように調整される。この設定によれば、各パワートランジスタのデューティ・サイクルは、短すぎたり長すぎたりすることなく、電力系統１がモータドライブ１９１に電気エネルギーを供給する理想的なデューティ・サイクルに近くなる。また、モータドライブ１９１の直流バス電圧は、給電モードにおいて、４つの可変構成直列型バッテリーボックス１１~１４に直列接続されたバッテリーモジュールの数に関連している。その結果、ステップＳ１１において、モータ速度−必要な電圧間の比例関係に基づいて必要ＤＣバス電圧範囲が、算出され、必要ＤＣバス電圧範囲に基づいてバッテリーモジュールの必要数Ｎが、算出される。
【００２５】
一方、車両コンピュータ１０は、電気自動車の目標モータトルクを検出又は予測する。電気自動車のモータの加速性能は電流の大きさに依存するので、モータ１９２を駆動させるためのモータドライブ１９１の電流は、並列接続された可変構成直列型バッテリーボックスの数に制限される。その結果、車両コンピュータ１０は、加速モータの能力（すなわち目標モータトルク）を算出する。目標モータトルクに基づいて、車両コンピュータ１０は、モータドライブ１９１の駆動電流範囲を算出し、次の加速又は減速の際の可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Ｃを決定する。
【００２６】
ステップＳ１２では、ソートコントローラ１０１は、車両コンピュータ１０によって得られる、各バッテリーモジュールの充電状態、健康状態、及びバッテリーコアの温度に基づいて、各バッテリーモジュールの対応するモジュールスコアを計算する。そして、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールは、モジュールスコアの順位に基づいてソートされ、そしてバッテリーモジュールソート結果が、得られる。また、モジュールスコアは、各バッテリーモジュールの充電状態、健康状態及び／又は温度情報含む数式によって定義される。限定するものではないが好ましくは、かかる数式は、以下のように表される。
【００２７】
式１：（モジュールスコア）＝（ＳＯＣ）−（（バッテリーコア温度）×（補正係数））
【００２８】
式２：（モジュールスコア）＝（（ＳＯＣ）×（バッテリー寿命低減係数））−（（バッテリーコア温度）×（補正係数））
×  
【００２９】
式３：（モジュールスコア）＝（（ＳＯＣ）×（ＳＯＨ））−（（バッテリーコア温度）×（温度上昇補正係数））
【００３０】
式４：（モジュールスコア）＝（ＳＯＣ）−（（（バッテリーコア温度）−（気温））×（温度上昇補正係数））
【００３１】
式５：（モジュールスコア）＝（ＳＯＣ）−（（（バッテリーコア温度）−（バッテリーボックス内部温度））×（補正係数））
【００３２】
式６：（モジュールスコア）＝（ＳＯＣ）−（（（バッテリーコア温度）−（理想バッテリーコア温度））×（温度上昇補償係数））
【００３３】
式７：（モジュールスコア）＝（ＳＯＣ）−（（（バッテリーコア温度）−（全てのモジュールにおけるバッテリーコア温度の平均））×（温度上昇補正係数））
【００３４】
式８：（モジュールスコア）＝（（ＳＯＣ）×（ＳＯＨ））−（温度上昇補正係数）×（（バッテリーコア温度）−∫（（（バッテリ放電量）×（熱損失の比例係数））−（（放熱係数）×（（バッテリ温度）−（バッテリーボックス内部温度）））））
【００３５】
式９：（モジュールスコア）＝（（ＳＯＣ）×（ＳＯＨ））−（（温度上昇補正係数）×（（バッテリーコア温度）−（評価バッテリー温度）））２
【００３６】
上記の数学式において、（（ＳＯＣ）×（ＳＯＨ））は、バッテリーモジュールの内部静電容量の真値を計算するものである。すなわち、（（ＳＯＣ）×（ＳＯＨ））は、充電状態（ＳＯＣ）且つ健康状態（ＳＯＨ）にある製品である。式７及び式８において、ソートコントローラ１０１は、バッテリーモジュールの温度上昇が異常であるか否かを判断する。一般的に、バッテリーコアの温度が異常に高いバッテリーモジュールは、バッテリーコアの温度が正常なバッテリーモジュールに比して、より低いモジュールスコアを有することになる。また、いくつかのバッテリーモジュールにおけるバッテリーコアの温度がほぼ等しければ、静電容量がより高い（すなわち、モジュールスコアがより高い）バッテリーモジュールが、電気エネルギーを供給するように優先される。上記の数式から、バッテリーモジュールのモジュールスコアは、充電状態（ＳＯＣ）と正の相関を有し、バッテリーモジュールの温度上昇曲線に関連し、バッテリーモジュールのバッテリーコア温度と負の相関を有することが分かる。
【００３７】
ステップＳ１２の後には、ステップＳ１３が実行される。すなわち、ソートコントローラ１０１が各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールをソートした後に、ソートコントローラ１０１は、バッテリーモジュールソート結果及びステップＳ１１で算出されたバッテリーモジュールの必要数Ｎに基づいて、モジュールスコアの最も高い方からＮ個のバッテリーモジュールを選択する。また、これらの選択されたバッテリーモジュールにおけるリレーは、バッテリーモジュールに対応するバッテリーモジュールモニタボードによって制御される。その結果、これらの選択されたバッテリーモジュールにおけるリレーは、バッテリーモジュールに対応するバッテリーコアストリングと接続されている。こうして、選択されたバッテリーモジュールは、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループに追加され、電源電圧が調整される。また、ソートコントローラ１０１から非選択のバッテリーモジュールのバッテリーモジュールモニタボードへの指令に応答して、非選択のバッテリーモジュールのリレーがバイパスループに接続される。その結果、非選択のバッテリーモジュールは、休止モードとなるように、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループから断絶される。
【００３８】
ステップＳ１３の後には、ステップＳ１４が実行される。バッテリーモジュールソート結果及びバッテリーモジュールの必要数Ｎに基づいて各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールが有効化された後に、ソートコントローラ１０１は、各可変構成直列型バッテリーボックスにおける有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアを蓄積する。かかるモジュールスコアの蓄積結果は、対応する可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアと定義される。そして、可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアに基づいてバッテリーボックスソート結果が、得られる。
【００３９】
ステップＳ１４の後には、ステップＳ１５が実行される。すなわち、ソートコントローラ１０１が可変構成直列型バッテリーボックスについてのバッテリーボックスソート結果を得た後に、ソートコントローラ１０１は、ステップＳ１１において計算されたバッテリーボックスのバッテリーボックスソート結果及びバッテリーボックスの必要数Ｃに基づいて、Ｃ個のバッテリーボックスを選択する。更に、選択されたバッテリーボックスに対応するパワートランジスタが、ソートコントローラ１０１により制御される。その結果、最も高いスコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、車両駆動需要に合わせた電力系統を構成するように、対応するパワートランジスタを介して駆動デバイス１９と接続される。更に、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックス（すなわち、最も低いバッテリーボックススコアを有する）に対応するパワートランジスタも、ソートコントローラ１０１により制御される。その結果、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは、駆動デバイス１９から断絶され、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは、休止モードとなる。本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法によって、最も低いバッテリーボックスを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、電気エネルギーを供給しないように優先される。その結果、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュール全体で充電されたエネルギーの均衡を取ることができる。更に、最も低いバッテリーボックススコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスを使用しないため、オーバーヒートや過放電を無くすことができる。
【００４０】
上記説明の通り、本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法によって、電力系統の全ての可変構成直列型バッテリーボックスにおける残存する電気エネルギー量を、可能な限り近い値とすることができる。なお、同じ可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、ほぼ同一の充電状態を有するので、何れのバッテリーモジュールの充電状態についても、低すぎて過放電保護状態に突入することはない。すなわち、各バッテリーモジュールは、十分な電源電圧を供給することができる。更に、本発明の方法及び電力系統によって、バッテリーモジュール及び可変構成直列型バッテリーボックスの寿命は、大幅に延長される。
【００４１】
これより、本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法の動作を、以下の表１を参照しながら説明する。表１において、第１可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス１と略し、第２可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス２と略し、第３可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス３と略し、第４可変構成直列型バッテリーボックスを、バッテリーボックス４と略すものとする。更に、各可変構成直列型バッテリーボックスにおける第１バッテリーモジュール、第２バッテリーモジュール、第３バッテリーモジュール、及び第４バッテリーモジュールを、モジュール１、モジュール２、モジュール３、及びモジュール４とそれぞれ略すものとする。ステップＳ１１の計算結果によると、バッテリーモジュールの必要数Ｎ及び可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Ｃは、それぞれ２及び３である。続いてステップＳ１２において、モジュールスコアを計算し且つソートする。例えば、バッテリーボックス１におけるモジュール１、モジュール２、モジュール３、及びモジュール４のモジュールスコアは、それぞれ４０、３８、３０、及び３２である。その結果、バッテリーモジュールソート結果について、バッテリーボックス１におけるモジュール１、モジュール２、モジュール３、及びモジュール４の順位は、それぞれ１、２、４、及び３であることが示されている。残りについても同様に類推することができる。同様にまた、バッテリーボックス２〜４のモジュールスコアを計算し且つソートし、かかるバッテリーモジュールソート結果を、表１に示す。全てのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールソート結果が得られたら、ステップＳ１３を実行する。すなわち、ソートコントローラは、バッテリーモジュールの必要数Ｎ及びバッテリーモジュールソート結果に基づいて、Ｎ個のバッテリーモジュールを有効化する。再び表１を参照する。バッテリーボックス１において、モジュール１、及びモジュール２は、給電モードとなるように対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール３、及びモジュール４は、休止モードとなるように対応するリレーを介して、バイパスループと接続される。同様に、バッテリーボックス２において、モジュール２、及びモジュール３は、給電モードとなるように対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール１、及びモジュール４は、休止モードとなるように対応するリレーを介してバイパスループと接続される。同様に、バッテリーボックス３において、モジュール４、及びモジュール１は、給電モードとなるように、対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール２は、休止モードとなるように、対応するリレーを介してバイパスループと接続される。同様に、バッテリーボックス４において、モジュール２、及びモジュール３は、給電モードとなるように、対応するリレーを介してバッテリーコアストリングと接続され、モジュール２、及びモジュール４は、休止モードとなるように、対応するリレーを介してバイパスループと接続される。
【００４２】
バッテリーモジュールソート結果に基づいて、全てのバッテリーボックスのバッテリーモジュールが有効なら、ステップＳ１４を実行する。すなわち、ソートコントローラは、有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアに基づいて、対応するバッテリーボックスのバッテリーボックススコアを計算し、そして、バッテリーボックスソート結果を生成する。本実施形態において、バッテリーボックス１のスコアは、モジュール１、及びモジュール２の合計スコア（すなわち７８点）と等しく、バッテリーボックス２のスコアは、モジュール２、及びモジュール３の合計スコア（すなわち、７６点）と等しく、バッテリーボックス３のスコアは、モジュール４、及びモジュール１の合計のスコア（すなわち、７７点）と等しく、バッテリーボックス４のスコアは、モジュール１、及びモジュール３の合計スコア（すなわち、７５点）と等しい。バッテリーボックスソート結果として、降順に、バッテリー１、バッテリー３、バッテリー２、及びバッテリー４のスコアが示されている。すなわち、バッテリーボックス４は、最も低いバッテリーボックススコアを有するバッテリーボックスである。その結果、ステップＳ１５において、最も低いバッテリーボックススコアを有する少なくとも１つの可変構成直列型バッテリーボックスが、休止モードとなるように制御される。つまり、本実施形態では、バッテリーボックス４が、ソートコントローラの制御によって休止モードとなるが、別のバッテリーボックスは通常の給電モードにある。その結果、全体の充電エネルギーを均衡化し且つバッテリーの寿命を伸ばすという目的を達成することができる。
【００４３】
電気自動車の走行中は、モータ速度によってバッテリーモジュールの必要数Ｎが変更され、それにより、バッテリーボックスソート結果も合わせて変更される。すなわち、優先度の最も高いバッテリーボックスも変更されることになる。例えば、それ電気自動車の速度が高く、その結果モータ速度がより速い場合、バッテリーモジュールの必要数Ｎは変更される。この状況の下では、たとえ全てのバッテリーモジュールのモジュールスコア及びバッテリーモジュールソート結果が変更されない場合でも、バッテリーボックスソート結果は変更されることがあり得る。これより、本発明の別の交互休止バッテリー管理及び制御方法の動作を、以下の表２を参照しながら説明する。表１では、Ｎ＝２であるのに対して表２ではＮ＝３である。表２では、バッテリーボックス１のスコアはモジュール１、モジュール２及び、モジュール４の合計スコア（すなわち、１１０点）と等しく、バッテリーボックス２のスコアは、モジュール２、モジュール３、及びモジュール１の合計スコア（すなわち１１２点）と等しく、バッテリーボックス３のスコアは、モジュール４、モジュール１、及びモジュール３の合計スコア（すなわち、１０９点）と等しく、バッテリーボックス４のスコアは、モジュール１、モジュール３、及びモジュール２の合計スコア（すなわち、１１１点）と等しい。
【表１】
2016524435.tif 000003
【００４４】
バッテリーボックスソート結果として、降順に、バッテリー２、バッテリー４、バッテリー１、及びバッテリー３のスコアが示されている。すなわち、バッテリーボックス３は、最も低いバッテリーボックススコアを有するバッテリーボックスである。すなわち、休止モードのバッテリーボックスは、バッテリーボックス４（表１）からバッテリーボックス３に切り替えられる（表２）。
【００４５】
上記の通り、バッテリーボックスソート結果は、車両駆動需要及びバッテリーモジュールスコア結果に基づいて、リアルタイムに変更される。バッテリーボックス交互休止ソート処理によって、全てのバッテリーモジュールにおける放電条件が制御されるので、電力系統の全てのバッテリーボックスにおける残存する電気エネルギー量が略等しくなり、各バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの残存する電気エネルギー量も略等しくなる。その結果、何れのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールも過放電保護状態を突入するほどに電圧が低くなることはない。
【表２】
2016524435.tif 000004
【００４６】
図４は、本発明の別の実施形態に係る大型電気自動車の電力系統のための交互休止バッテリー管理及び制御方法のフローチャートを示している。ステップＳ２１において、車両コンピュータ１０は、電気自動車の目標モータ速度を検出又は予測する。モータ速度が、モータ１９２の駆動電圧に比例するので、車両コンピュータ１０は、電気自動車の走行中に、車速及びアクセルペダルの応答記録に基づいてその後のモータ速度範囲を予測できる。車両コンピュータ１０は、予測されたモータ速度範囲に基づいて、目標モータ速度範囲を決定する。その結果、電力系統１のモータドライブ１９１のＤＣバス電圧は、目標モータ速度範囲の最適化された設定に合うように調整される。この設定によれば、電力系統１がモータドライブ１９１に電気エネルギーを供給する際には、各パワートランジスタのデューティ・サイクルは、短すぎることも長すぎることもなく理想的なデューティ・サイクルに近くなる。更に、モータドライブ１９１のＤＣバス電圧は、給電モードである４つの可変構成直列型バッテリーボックス１１〜１４における互いに直列接続されたバッテリーモジュールの数と関連する。その結果、ステップＳ２１では、必要なＤＣバス電圧範囲は、モータ速度と必要な電圧の間の比例した関係に基づいて計算され、バッテリーモジュールの必要数Ｎは、必要なＤＣバス電圧範囲に基づいて計算される。
【００４７】
一方で、車両コンピュータ１０は、電気自動車の目標モータトルクについても検出又は予測する。電気自動車のモータの加速性能は電流の大きさに依存するので、モータ１９２を動かすモータドライブ１９１の電流は、互いに並列接続された可変構成直列型バッテリーボックスの数により制限される。その結果、車両コンピュータ１０は、モータの加速性能（すなわち目標モータトルク）を計算する。車両コンピュータ１０は、目標モータトルクに基づいてその後の加速又は減速の際の、モータドライブ１９１の駆動電流範囲を計算し且つ可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Ｃを設定する。
【００４８】
そして、ステップＳ２２において、車両コンピュータ１０は、温度保護処理を実行し、これにより各バッテリーモジュールの温度を検出する。温度閾値よりバッテリーモジュールの温度が高い場合は、そのバッテリーモジュールを使用不可のバッテリーモジュールとして認識し、バッテリーモジュールスコアは考慮されないものとされる。
【００４９】
ステップＳ２３において、ソートコントローラ１０１は、各バッテリーモジュールの充電状態に基づくモジュールスコア、各バッテリーモジュールの健康状態、及びバッテリーコア温度を計算し、これらは、車両コンピュータ１０に送信される。そして、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールがモジュールスコアのランクに基づいてソートされ、バッテリーモジュールソート結果が得られる。更に、モジュールスコアは、充電状態、健康の状態及び／又は各バッテリーモジュールの温度情報を含む数式によって定義される。好ましくは、上記数式１〜９のように表現されるが、これに限定されるものではない。
【００５０】
ステップＳ２３の後には、ステップＳ２４が実行される。すなわち、ソートコントローラ１０１は、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールをソートした後に、ソートコントローラ１０１は、温度保護処理を通過しステップＳ２１において計算されたバッテリーモジュールソート結果及びバッテリーモジュールの必要数Ｎに基づいて、モジュールスコアが最も高い方からＮ個のバッテリーモジュールを選択する。更に、これらの選択されたバッテリーモジュールのリレーは、対応するバッテリーモジュールにおけるバッテリーモジュールモニタボードにより制御される。その結果、これらの選択されたバッテリーモジュールのリレーは、対応するバッテリーモジュールのバッテリーコアストリングに接続される。このような方法において、選択されたバッテリーモジュールは、対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループに追加されて、電源電圧が調整される。更に、ソートコントローラ１０１から非選択のバッテリーモジュールのバッテリーモジュールモニタボード又は温度保護処理において使用不可とされたバッテリーモジュールに指令が送られ、この指令によって、リレーがバイパスループと接続される。その結果、非選択のバッテリーモジュール又は使用不可のバッテリーモジュールは、休止モードとなるように対応する可変構成直列型バッテリーボックスの電源ループから切り離される。
【００５１】
ステップＳ２４の後には、ステップＳ２５が実行される。バッテリーモジュールソート結果及びバッテリーモジュールの必要数Ｎに基づいて、各可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーモジュールが有効化されると、ソートコントローラ１０１は、各可変構成直列型バッテリーボックスの有効なバッテリーモジュールのモジュールスコアを蓄積する。モジュールスコアの蓄積された結果は、対応する可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアと定義される。そして、可変構成直列型バッテリーボックスのバッテリーボックススコアに基づいて、バッテリーボックスソート結果が得られる。
【００５２】
ステップＳ２５の後には、ステップＳ２６が実行される。すなわち、ソートコントローラ１０１が可変構成直列型バッテリーボックスについてのバッテリーボックスソート結果を得ると、ソートコントローラ１０１は、バッテリーボックスソート結果及び及びステップＳ２１において計算されたバッテリーボックスの必要数Ｃに基づいてＣ個のバッテリーボックスを選択する。更に、選択されたバッテリーボックスに対応するパワートランジスタが、ソートコントローラ１０１により制御される。その結果、最も高いスコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、対応するパワートランジスタを介して駆動デバイス１９と接続され、これにより、車両駆動需要に合う電力系統を構成する。更に、また、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックス（すなわち、最も低いバッテリーボックススコアを有する）に対応するパワートランジスタも、ソートコントローラ１０１により制御される。その結果、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは、駆動デバイス１９から断絶され、使用不可の可変構成直列型バッテリーボックスは休止モードとなる。本発明の交互休止バッテリー管理及び制御方法を用いることで最も低いバッテリーボックススコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスは、電気エネルギーの供給を停止するように優先される。その結果、各可変構成直列型バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの全体の蓄積エネルギーを均衡させることができる。更に、最も低いバッテリーボックススコアを有する可変構成直列型バッテリーボックスが使用不可にされるので、オーバーヒート又は過放電の問題が解決される。
【００５３】
図３の実施形態とは異なり、本実施形態の交互休止バッテリー管理及び制御方法は、温度保護処理を更に含む。そして、より高い温度を有するバッテリーモジュールが電源ループから切り離されるので、安全走行性や全体の効率は、バッテリーモジュールによる悪影響を受けない。
【００５４】
上記説明の通り、本発明は、大型電気自動車の電力系統及び交互休止バッテリー管理を実現するものである。上述の通り、バッテリーモジュールにバッテリーの劣化生じている場合は、バッテリーモジュールの電力消費量は異なるものとなる。この状況下では、いくつかのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、多くの残存する電気エネルギーを有するが、別のいくつかのバッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールは、過放電保護モードに突入しているので、バッテリーモジュール及びバッテリーボックスの寿命が、短くなってしまう。本発明の電力系統及び方法では、上記の問題を効果的に解決できる。また、スコアを計算する数式では、温度上昇補償係数が考慮されている。高い温度を有するバッテリーモジュールは、電気エネルギーを供給すべき優先度が低いため、電力系統の全体の性能としては温度の悪影響を受けない。更に、より高い温度を有するバッテリーモジュールが使用不可のバッテリーモジュールとして認識されて、そのバッテリーモジュールスコアが考慮されないため、より高い温度を有するバッテリーモジュールは、安全走行性に影響せず、全体としての効率を悪化させることもない。更に、電力系統における全てのバッテリーモジュールの充電エネルギーは均衡されているため、バッテリーモジュールの効率性及び大型電気自動車の耐久性が、大幅に向上する。更に、バッテリーボックス交互休止ソート処理及び可変構成直列型バッテリーボックスにおける内部の直列接続構成の再編成を実行することによって、全てのバッテリーモジュールの放電条件を調整することができる。たとえバッテリーモジュールにバッテリー劣化が生じたり蓄電されたエネルギー差が非常に大きくても、全てのバッテリーモジュールの放電条件は、ソート結果に関するリアルタイムの動的情報に基づいて調整される。その結果、電気自動車が走行している間、電力系統における全てのバッテリーボックスの残存する電気エネルギー量は、略等しく、各バッテリーボックスにおけるバッテリーモジュールの残存する電気エネルギー量も、略等しい。理想的には、電気自動車が充電ステーションに戻るときに、全てのバッテリーモジュールにおける残存する電気エネルギー量は等しい。更に、バッテリーボックスの交互休止のソート処理及び可変構成直列型のバッテリーボックスの構成に係る内部の直列接続構成の再編成を実行することにより、何れのバッテリーボックスのバッテリーモジュールの電圧も、過放電保護状態に突入するほどに低くなることはない。
【符号の説明】
【００５５】
１：        電力系統
１０：      車両コンピュータ
１０１：    ソートコントローラ
１１：      第１可変構成直列型バッテリーボックス
１１０：    第１バッテリーボックスモニタボード
１１１：    第１バッテリーモジュール
１１１１：  第１バッテリーコアストリング
１１１２：  第１バッテリーモジュールモニタボード
１１１３：  リレー
１１１４：  リレー
１１２：    第２バッテリーモジュール
１１２１：  第２バッテリーコアストリング
１１２２：  第２バッテリーモジュール監視ボード
１１２３：  リレー
１１２４：  リレー
１１３：    第３バッテリーモジュール
１１３１：  第３バッテリーコアストリング
１１３２：  第３バッテリーモジュール監視ボード
１１３３：  リレー
１１３４：  リレー
１１４：    第４バッテリーモジュール
１１４１：  第４バッテリーコアストリング
１１４２：  第４バッテリーモジュール監視ボード
１１４３：  リレー
１１４４：  リレー
１２：      第２可変構成直列型バッテリーボックス
１２０：    第２バッテリーボックスモニタボード
１２１：    第１バッテリーモジュール
１２２：    第２バッテリーモジュール
１２３：    第３バッテリーモジュール
１２４：    第４バッテリーモジュール
１３：      第３可変構成直列型バッテリーボックス
１３０：    バッテリーボックスモニタボード
１３１：    第１バッテリーモジュール
１３２：    第２バッテリーモジュール
１３３：    第３バッテリーモジュール
１３４：    第４バッテリーモジュール
１４：      第４可変構成直列型バッテリーボックス
１４０：    バッテリーボックスモニタボード
１４１：    第１バッテリーモジュール
１４２：    第２バッテリーモジュール
１４３：    第３バッテリーモジュール
１４４：    第４バッテリーモジュール
１５：      第１パワートランジスタ
１６：      第２パワートランジスタ
１７：      第３パワートランジスタ
１８：      第４パワートランジスタ
１９：      駆動デバイス
１９１：    モータドライブ
１９２：    モータ
【図１】
2016524435.tif 000005
【図２】
2016524435.tif 000006
【図３】
2016524435.tif 000007
【図４】
2016524435.tif 000008
【国際調査報告】
2016524435.tif 000009
2016524435.tif 000010
2016524435.tif 000011
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