(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、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とバッテリーモジュールソート結果とに基づいて、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、ソートコントローラを有す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バッテリーボックスと、駆動デバイスとを備え、
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）〜（ｅ）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（ｃ）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、
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するステップ（ｄ）と、
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ステップ（ｅ）と、を備える
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）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、前記バッテリーモジュールの充電状態、健康状態及び／又は温度情報に基づいて定義される、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５】
前記ステップ（ｃ）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６】
前記ステップ（ｄ）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７】
前記ステップ（ｅ）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８】
前記交互休止切替処理を引き起こすために、リアルタイムに動的アップデートを実行するステップ（ｆ）を更に備える、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】
前記ステップ（ｆ）において、前記交互休止切替処理は、所定の時間間隔ごとに引き起こされる、請求項８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１０】
前記ステップ（ｆ）において、前記交互休止切替処理は、前記バッテリーボックススコアの変化量に基づいて引き起こされる、請求項８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１１】
前記ステップ（ｆ）において、前記交互休止切替処理は、前記モジュールスコアの変化量に基づいて引き起こされる、請求項８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１２】
前記ステップ（ｆ）において、前記交互休止切替処理は、前記車両駆動需要の変化量に基づいて引き起こされる、請求項８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１３】
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、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、
バッテリーモジュールソート結果を得るために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をソートするバッテリーモジュールソート処理を実行し、当該バッテリーモジュール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つのバッテリーモジュールを休止モードとするステップと、
バッテリーボックスソート結果を得るために複数の前記可変構成直列型バッテリーボックスをソートするバッテリーボックスソート処理を実行し、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するステップと、
を備える、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１４】
前記バッテリーモジュールソート処理では、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が計算され、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が、得られる、請求項１３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１５】
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定義される、請求項１４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１６】
前記バッテリーモジュール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つのバッテリーモジュールがバイパスループと接続されると、当該バッテリーモジュールは、休止モードとなる、請求項１３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１７】
前記バッテリーボックスソート処理では、複数の前記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が計算され、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が、得られる、請求項１４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１８】
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バッテリーモジュールのモジュールスコアは、対応するバッテリーボックススコアとして蓄積される、請求項１７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１９】
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つの可変構成直列型バッテリーボックスが対応するパワートランジスタを介して電気的に断絶されると、当該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、請求項１３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２０】
大型電気自動車の電力系統であって、前記電力系統は、
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と、
複数の前記可変構成直列型バッテリーボックスと接続された駆動デバイスと、
複数の前記可変構成直列型バッテリーボックスと接続された車両コンピュータと、を備え、
複数の前記可変構成直列型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有し、
前記駆動デバイスは、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、
前記車両コンピュータは、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、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るために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当該モジュールスコアを計算し、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、且つバッテリーボックスソート結果を得るために複数の前記可変構成直列型バッテリーボックスをソートし、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２１】
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と、対応する前記バッテリーモジュールと接続され、且つ当該対応するバッテリーモジュールを制御するために前記車両コンピュータから指令を受け取る、
請求項２０に記載の大型電気自動車の電力系統。
【請求項２２】
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２０に記載の大型電気自動車の電力系統。
【請求項２３】
複数のパワートランジスタを更に含み、
複数の前記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、複数の前記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２０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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【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。
【０００９】
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、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（ｃ）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（ｄ）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（ｅ）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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、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するために、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。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。
【００１２】
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】
【００１３】
【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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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モニタボード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モニタボード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モニタボード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。
【００１９】
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１９１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。
【００２０】
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。
【００２１】
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Ｓ１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Ｓ１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。
【００２２】
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を駆動す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。
【００２３】
可変構成直列型バッテリーボックスの必要数Ｃが計算された後、車両コンピュータは、全ての可変構成直列型バッテリーボックスを有効にする必要があるかどうかを判定する。
判定条件が満たされる場合、全ての可変構成直列型バッテリーボックスを電気エネルギーを供給するように有効化する。一方、判定条件が満たされない場合、交互休止バッテリー管理及び制御方法の次のステップを続いて実行する。
【００２４】
ステップＳ２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。
【００２５】
式１：（モジュールスコア）＝（ＳＯＣ）−（（バッテリーコア温度）×（補正係数））
【００２６】
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））
【００２７】
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））
【００２８】
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））
【００２９】
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））
【００３０】
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））
【００３１】
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））
【００３２】
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）））））
【００３３】
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
【００３４】
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。
【００３５】
ステップＳ２の後には、ステップＳ３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Ｓ１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。
【００３６】
ステップＳ３の後には、ステップＳ４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。
【００３７】
ステップＳ４の後には、ステップＳ５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Ｓ１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、不使用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、不使用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、不使用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。
【００３８】
また、ステップＳ５の後において、大型電気自動車の電力系統の交互休止バッテリー管理及び制御方法は、休止モードにする可変構成直列型バッテリーボックスを再決定する交互休止切替処理を引き起こすために、リアルタイム動的アップデートステップを更に含む。
換言すると、ステップＳ５の完了後、車両コンピュータ１０は、休止モードにする可変構成直列型バッテリーボックスを再決定するように、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に関する統計データを継続的且つ動的に収集する。交互休止切替処理は、様々な例によって引き起こされる。ある実施形態においては、交互休止切替処理は、所定の時間間隔ごとに引き起こされる。例えば、休止モードにする可変構成直列型バッテリーボックスは、上記の方法により、所定の時間間隔（例えば３０秒）ごとに再決定される。
【００３９】
別の実施形態において、交互休止切替処理は、バッテリーボックススコアの変化量によって引き起こされる。例えば、バッテリーボックススコアが変更され、バッテリーボックスソート結果が変更された場合、休止モードにする可変構成直列型バッテリーボックスを再決定する。また別の実施形態においては、スコア差閾値を設定するものもある。たとえいつ、電力系統１が、休止モードにする可変構成直列型バッテリーボックスを決定していても、電力系統１の回路は、変わらない。しかし休止モードにあ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（すなわち前回の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、動的に得られた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に係るスコア差が、スコア差閾値に達する場合は、動的に得られた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可変構成直列型バッテリーボックスは、休止モードに切り替えられ、既に休止モードであった可変構成直列型バッテリーボックスは、給電モードに切り替えられる。これは例えば、
（（前回の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バッテリーボックススコア）−（今回の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バッテリーボックススコア））≧（スコア差閾値）
である場合、今回の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可変構成直列型バッテリーボックスを、休止モードに切り替えることになる。その結果、動的にアップデートされたバッテリーボックスソート結果を得ることができる。
【００４０】
別の実施形態では、交互休止切替処理は、バッテリーボックススコアの変化量に基づいて引き起こされる。すなわち、本発明の電力系統１は、バッテリーボックスソート結果を動的にアップデートするだけでなく、動的に計算された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も決定する。更に、バッテリーボックスソート結果は、モジュールスコアにも基づいて動的に変更される。また別の実施形態においては、交互休止切替処理は、車両駆動需要の変化量に基づいて引き起こされる。例えば、車両駆動需要が変更され、バッテリーモジュールの必要数Ｎ及びバッテリーボックスの必要数Ｃが変更された場合、休止モードにする可変構成直列型バッテリーボックスを再決定する。
【００４１】
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。
【００４２】
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操作を、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Ｓ１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、両方とも３である。続いてステップＳ２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Ｓ３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、モジュール２、及びモジュール４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、モジュール３、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、モジュール１、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１、モジュール３、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。
【００４３】
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Ｓ４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、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の合計のスコア（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。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。その結果、ステップＳ５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３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。
【表１】
2016520277.tif 000003
【００４４】
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、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】
【００４５】
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：  第１正リレー
１１１４：  第１負リレー
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モニタボード
１１２３：  第２正リレー
１１２４：  第２負リレー
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モニタボード
１１３３：  第３正リレー
１１３４：  第３負リレー
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モニタボード
１１４３：  第４正リレー
１１４４：  第４負リレー
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】
2016520277.tif 000004
【図２】
2016520277.tif 000005
【図３】
2016520277.tif 000006
【国際調査報告】
2016520277.tif 000007
2016520277.tif 000008
2016520277.tif 000009
2016520277.tif 000010