(57)【要約】  バッテリーシステムの方法は、並列に電気的に接続された第１のバッテリーおよび第２のバッテリーに充電電圧を印加する工程と、前記第２バッテリーのすべてのバッテリーセルから前記第２のバッテリーの外部に結合されたヒーターに、閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する工程と、前記ヒーターから前記第２のバッテリーに、前記充電電圧の前記一部から発生した熱を伝達する工程と、含む。このようにして、第２のバッテリーの劣化は、バッテリー充電中、特に、低温で低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に電気的に接続された第１のバッテリーと、第２のバッテリーとに充電電圧を印加する工程と、
前記第２のバッテリーの全てのバッテリーセルから前記第２のバッテリーの外部に結合されたヒーターに、閾値電圧を超える前記充電電圧の一部を伝送する工程と、
前記ヒーターから前記第２のバッテリーに、前記充電電圧の前記一部から発生した熱を伝達する工程と、を含むことを特徴とするバッテリーシステムの方法。
【請求項２】
前記第２のバッテリーの前記全てのバッテリーセルから前記ヒーターに前記閾値電圧を超える前記充電電圧の前記一部を伝送する工程がない場合、
前記第２のバッテリーの電極の劣化は、前記第２のバッテリーに前記充電電圧を印加する工程時に生じる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記閾値電圧を超える前記充電電圧の前記一部は、前記第２のバッテリーの充電容量と独立に、前記第２のバッテリーの前記全てのバッテリーセルから前記ヒーターに伝送される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記閾値電圧を超える前記充電電圧の前記一部は、前記第２のバッテリーの前記複数のバッテリーセルのバランス電圧とは独立して、前記第２のバッテリーから前記ヒーターに伝送される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のバッテリーから前記ヒーターに前記閾値電圧を超える前記充電電圧の前記一部を伝送する工程に起因して、前記ヒーターで熱を発生させる工程と、
前記ヒーターから前記第２のバッテリーに前記熱を伝達し、それにより前記第２のバッテリーの温度を上昇させる工程と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のバッテリーの温度の上昇に応答して、前記閾値電圧を上昇させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のバッテリーの温度の上昇に応答して、前記充電電圧を低下させる工程をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
並列に電気的に接続された第１のバッテリーと、第２のバッテリーと、
前記第２のバッテリーに搭載されたコントローラと、を含み、
前記第２のバッテリーは、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルに熱的に結合されたヒーターとを含み、
前記コントローラは、閾値電圧よりも大きい充電電圧に応答して、前記第２のバッテリーから前記ヒーターに前記閾値電圧を超える前記充電電圧の一部を伝送する実行可能な命令を含むことを特徴とするバッテリーシステム。
【請求項９】
前記実行可能な命令は、前記第２のバッテリーの温度に基づいて、前記閾値電圧を決定することをさらに含む請求項８に記載のバッテリーシステム。
【請求項１０】
前記実行可能な命令は、前記第１のバッテリーの温度に基づいて、前記充電電圧を決定することをさらに含む請求項９に記載のバッテリーシステム。
【請求項１１】
前記実行可能な命令は、前記第２のバッテリーの前記温度の上昇に応答して、前記閾値電圧を上げることをさらに含む請求項１０に記載のバッテリーシステム。
【請求項１２】
前記実行可能な命令は、前記第１のバッテリーの前記温度の上昇に応答して、前記充電電圧を低下させることをさらに含む請求項１１に記載のバッテリーシステム。
【請求項１３】
前記ヒーターは、前記複数のバッテリーセルの外部に配置され、前記第２のバッテリーの電解質から離れて配置されている請求項１２に記載のバッテリーシステム。
【請求項１４】
前記第１のバッテリーは、鉛酸蓄電池を含み、
前記第２のバッテリーは、前記鉛酸蓄電池以外の電池を含む請求項１３に記載のバッテリーシステム。
【請求項１５】
前記第２のバッテリーは、リン酸鉄リチウムバッテリーを含む請求項１４に記載のバッテリーシステム。
【請求項１６】
第１のバッテリーと、第２のバッテリーとを並列に接続する工程と、
前記第２のバッテリーの複数のバッテリーセルにヒーターを外部から接続する工程と、
前記第１のバッテリーと、前記第２のバッテリーとに充電電圧を印加する工程と、を含み、
前記充電電圧が閾値電圧よりも大きいときを含む第１の条件中、
前記第２のバッテリーから前記ヒーターに前記閾値電圧を超える前記充電電圧の一部を伝送する工程と、
前記第１のバッテリーから離れて前記充電電圧のどの部分も伝送することなく、前記第１のバッテリーに前記充電電圧を印加する工程と、を含むことを特徴とするバッテリーシステムの方法。
【請求項１７】
前記ヒーターを前記第２のバッテリーに接続する工程は、前記第２のバッテリーの前記複数のバッテリーセルに直接隣接するが外部に前記ヒーターを設置する工程を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記閾値電圧を超える前記充電電圧の前記一部を伝送する工程は、前記第２のバッテリーの温度が前記閾値温度未満であるときにさらに応答する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記閾値電圧を超える前記充電電圧の前記一部を伝送する工程は、前記第２のバッテリーの前記複数のバッテリーセルのバランス電圧とは独立して実行される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のバッテリーおよび前記第２のバッテリーに並列に発電機を接続する工程と、
前記発電機から前記充電電圧を生成する工程と、をさらに含む請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１７年６月１５日に出願された、「デュアルバッテリーシステムを動作させるためのシステムおよび方法」と題された米国仮特許出願第６２／５２０，４６８号の優先権を主張する。その出願の全ての内容は、参照としてここに挿入される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、デュアルバッテリーシステムに関連するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
補助（Aux）デュアルバッテリーシステムは、バッテリーアプリケーション向けにコスト効率の高い設計を提供する。そのアプリケーションは、長期および短期の両方のエネルギー貯蔵と消費が望ましい。たとえば、ハイブリッド車では、低コストの従来の鉛酸蓄電池は、小型の高出力リチウムイオンバッテリーと組み合わせられる。鉛酸蓄電池は主にエンジンのクランキングに使用されるが、より小さなリチウムイオンバッテリーは、回生制動中の充電回復と、コールドクランキングの放電電力とのために、より高い電力を可能とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本明細書の発明者らは、上記のアプローチに関する潜在的な欠点を認識した。鉛酸蓄電池の充電電圧は、温度が下がると増加し、低温でのリチウムイオンバッテリーの特定の構成の充電電圧よりも高くなる。これらの高い充電電圧をリチウムイオンバッテリーに印加すると、たとえば、バッテリーの電極のリチウム金属めっきのため、リチウムイオン電池が劣化する。いくつかの従来のデュアルバッテリーシステムは、鉛酸蓄電池と組み合わせたチタン酸リチウム（ＬＴＯ）バッテリーを利用する。なぜなら、ＬＴＯバッテリーは、他のタイプのリチウムイオンバッテリーと比較して低温でのめっきにより耐性があるからである。しかしながら、ＬＴＯバッテリーは、製造コストが高く、他のタイプのリチウムバッテリーよりもコンパクトではない。これは、製造コストを高くさせている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の問題に少なくとも部分的に対処する１つのアプローチは、バッテリーシステムを含むことにある。このバッテリーシステムは、並列に電気的に接続された第１のバッテリーおよび第２のバッテリーを含む。第２のバッテリーは、複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルに熱的に結合されたヒーターとを含む。また、バッテリーシステムは、第２のバッテリーに搭載されたコントローラを含む、このコントローラは、閾値電圧より大きい充電電圧に応答して、閾値電圧を超える充電電圧の一部を第２のバッテリーからヒーターに伝送する（diverting）実行可能命令を含む。
【発明の効果】
【０００６】
第２のバッテリーの１または複数のバッテリーセルに熱的に結合されたヒーターに第２のバッテリーからの電圧を伝送することにより、高い充電電圧による第２のバッテリーの劣化を低減することができる。さらに、電圧をヒーターに伝送することで、第２のバッテリーの温度を上げることができる。これにより、第２のバッテリーの劣化をさらに低減することがでる。さらに、低温時を含む第２のバッテリーの劣化を低減することにより、デュアルバッテリーシステムにおいて、低コストで高密度のリチウムバッテリー化学物質（例えば、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）など）の利用を促進する。
【０００７】
本説明の上記の利点および他の利点、ならびに特徴は、単独で、または添付の図面と関連して、以下の詳細な説明から容易に明らかになる。
【０００８】
上記の概要は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されることを理解されたい。クレームされた発明の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、その範囲は、詳細な説明に続くクレームによって一意に定義される。さらに、クレームされた発明は、上記または本開示の任意の部分で指摘された欠点を解決する実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、バッテリーセルスタックの例示的なアセンブリの概略図を示す。
【００１０】
【図２】図２は、例示的なバッテリーセルの概略図を示す。
【００１１】
【図３】図３は、例示的なデュアルバッテリーシステムの簡略化された概略図を示す。
【００１２】
【図４】図４は、バッテリー充電プロファイルのプロットを示す。
【００１３】
【図５】図５は、外部ヒーターを含む図３のバッテリーシステムの部分概略図を示す。
【００１４】
【図６】図６は、電圧検出制御システムの例示的な概略図を示す。
【００１５】
【図７】図７は、図５のバッテリーシステムを含む図３のバッテリーシステムを動作させる方法の例示的なフローチャートを示す。
【００１６】
【図８】図８は、図５のバッテリーシステムを含む図３のバッテリーシステムを動作させる例示的なタイムラインを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本説明は、図３に示すように、デュアルバッテリーシステムの方法およびシステムに関する。デュアルバッテリーシステムは、第２のバッテリーに電気的に結合された第１のバッテリーを含む。一実施形態では、第２のバッテリーのバッテリーパックは、１または複数のバッテリーセルスタックから構成されている。その１つは、図１に示される。バッテリーセルスタックは、複数のバッテリーセルから構成されている。その１つは、図２に示されている。図６に示すように、第２のバッテリーは、電圧検出制御システムをさらに含む。図４に示されるように、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーは、温度に関して、別個の充電プロファイルを示す。図５に示すように、第２のバッテリーのバッテリーセルの外側に隣接してヒーターを追加することにより、およびより高い充電電圧を第２のバッテリーからヒーターに伝送（転用）することにより、第２のバッテリーの劣化を低減することができる。図３のデュアルバッテリーシステムを動作させるための方法およびタイムラインは、図７および図８に示される。
【００１８】
ここで図１を参照すると、バッテリーセルスタック２００の例示的なアセンブリが示される。バッテリーセルスタック２００は、複数のバッテリーセル２０２で構成される。いくつかの実施形態では、バッテリーセルは、例えば、リチウムイオンバッテリーセル（（リン酸鉄リチウム）ＬＦＰまたは（チタン酸リチウム）ＬＴＯバッテリーセルなど）である。図１の例では、バッテリーセルスタック２００は、１０個のバッテリーセル２０２で構成される。バッテリーセルスタック２００は１０個のバッテリーセル２０２を有するものとして示されているが、バッテリーセルスタック２００は、１０個より多いまたは少ないバッテリーセルを含むことができる。例えば、バッテリーセルスタック２００内のセルの数は、バッテリーセルスタック２００からの所望の電力量に基づく。バッテリーセルスタック２００内で、バッテリーセル２０２は、バッテリーセルスタック電圧を増加させるために直列に結合される。または、バッテリーセル２０２は、特定のバッテリー電圧で電流容量を増加させるために並列に結合される。さらに、バッテリーパックは、１または複数のバッテリーセルスタック２００から構成されてもよい。図１に示されるように、バッテリーセルスタック２００は、複数のバッテリーセル２０２からバッテリーパックの出力端子に電荷（charge）を送るバッテリー相互接続（図示せず）を保護するカバー２０４をさらに含む。
【００１９】
ここで図２を参照すると、個々のバッテリーセル３００の例示的な実施形態が示される。バッテリーセル２０２は、図２のバッテリーセル３００によって表される。バッテリーセル３００は、バス（図示せず）に接続するためのカソード３０２およびアノード３０４を含む。バスは、複数のバッテリープレートからバッテリーパックの出力端子に電荷を送付する。そして、バスは、バスバーサポート３１０に結合される。バッテリーセル３００は、電解化合物を含む角柱（prismatic）セル３０８をさらに含む。角柱セル３０８は、ヒートシンク３０６と連通している。ヒートシンク３０６は、フランジ付きエッジを形成するために、１つまたは複数の側で９０度曲げられたエッジを有する金属板で形成される。図２の例では、底部の縁、および側面は、それぞれフランジ付きエッジを含む。
【００２０】
複数のセルがスタックに入れられるとき、角柱セルは、コンプライアントパッド（図示せず）によって分離される。したがって、バッテリーセルスタックは、ヒートシンク、角柱セル、コンプライアントパッド、角柱セル、ヒートシンクなどの順序で構築される。次に、ヒートシンクの一方の側（例えば、フランジ付きエッジなど）をコールドプレートに接触させて、熱伝達を高める。いくつかの実施形態では、角柱セルを分離するコンプライアントパッドは、バッテリーセル３００に熱を伝達するための加熱コイルまたは加熱パッドを含む（図５を参照）。
【００２１】
ここで図３を参照すると、デュアルバッテリーシステム４００の簡略図が示される。そのシステム４００は、第１のバッテリー４１０と、第２の（補助）バッテリー４２０とを含む。一実施形態では、デュアルバッテリーシステム４００は、第１のバッテリー４１０として鉛酸蓄電池を含み、第２のバッテリー４２０としてリチウムイオンバッテリー（例えば、ＬＴＯまたはＬＦＰバッテリーなど）を含む。第２のバッテリー４２０は、図１および図２を参照して説明したように、１つまたは複数のバッテリーセルスタック２００を含む１つまたは複数のバッテリーパック２００を含む。図３のデュアルバッテリーシステムでは、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーは、互いに並列に、１つまたは複数の電源４０４と、１つまたは複数の電気機器（負荷ともいう）（loads）４６０と、モーター４０２とに電気的に結合される。
【００２２】
電源４０４は、１つまたは複数の電源（例えば、内燃エンジンに結合されたオルタネーターおよび回生ブレーキシステムに結合されたモーターなど）を含む。電源４０４は、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの一方または両方を充電するために使用される。電源４０４による第１のバッテリーおよび第２のバッテリーの一方または両方の充電は、電源４０４によって生成される電力の種類に依存する。いくつかの例では、１つまたは複数の電源４０４は、第１のバッテリー４１０および第２のバッテリー４２０の一方または両方を充電するために使用される。例えば、オルタネーターは、第１のバッテリー４１０および第２のバッテリー４２０の両方を充電するために使用される。一方、回生ブレーキシステムによって駆動されるモーターは、第２のバッテリー４２０を充電するために使用される。例えば、電源４０４が自動車（vehicle）の回生制動から電力を生成するフライホイールを含む場合、充電率が高いため、電源４０４からの電力は、主に第２のバッテリー（例えば、リチウムイオンバッテリー）を充電する。別の例では、モーター４０２は、電源４０４（例えば、オルタネーターなど）を駆動する。これは、第１のバッテリー４１０（例えば、ＰｂＡタイプのバッテリー）をよりゆっくり充電するために使用できる。
【００２３】
第１のバッテリー４１０および第２のバッテリー４２０の一方または両方は、電力放電率に応じて、１つまたは複数の電気機器４６０に電力を提供する。より高い放電率を必要とする負荷４６０（例えば、車両のモーター推進力）は、主に第２のバッテリー４２０によって提供される。一方、より低い放電率を必要とする負荷４６０は、主に第１のバッテリー４１０によって電力供給される。デュアルバッテリーシステム４００は、補助電気機器（例えば、車両照明、ＨＶＡＣ、オーディオ／ビジュアルアクセサリ、車両シートポジショナー、シートウォーマーなど）などの電気機器４６０に電力を供給するために車両に搭載される。
【００２４】
デュアルバッテリーシステムは、１つまたは複数のバッテリー管理システム４１４および４２４を備える。図３に示されるように、バッテリー制御モジュールまたはバッテリー管理システム（ＢＭＳ）４１４は、第１のバッテリー４１０に近位で電気的に接続される。そして、ＢＭＳ４１４は、第１のバッテリー４１０に供給され、第１のバッテリー４１０から消費（dissipate）される電圧および／または電流を調整または測定することを支援する。いくつかの例では、第１のバッテリー４１０はＢＭＳを含まない。他の例では、第１のバッテリー４１０は、インテリジェントバッテリーセンサー（ＩＢＳ）を含む。ＢＭＳ４２４は、図５の例に示されるように、第２のバッテリー４２０に搭載されていてもよい。また、ＢＭＳ４２４は、第２のバッテリー４２０のバッテリーセルスタック２００内の個々のバッテリーセル２０２に供給され、個々のバッテリーセル２０２から消費される電圧および／または電流を調整するためのモジュールを制御する。他の実施形態では、ＢＭＳ４１４およびＢＭＳ４２４は、第１のバッテリー４１０および第２のバッテリー４２０の両方に供給され、両方から消費される電圧および／または電流を調整するために単一のＢＭＳに統合されてもよい。さらに、ＢＭＳは、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、入力ポート、リアルタイムクロック、および出力ポートを有するマイクロプロセッサで構成される。温度センサーなどの様々なセンサーは、バッテリーパック２００の内部環境条件をＢＭＳ４２４に伝達する。ＢＭＳは、バッテリーセルスタック２００に供給され、バッテリーセルスタック２００から消費される電圧および／または電流の調整をさらに支援する。例えば、バッテリーパック２００の充電中、ＢＭＳは、バッテリーセルスタック２００内の個々のバッテリーセルの電圧レベルを調整して、各バッテリーセルの充電のバランスを取り、バッテリーセルスタックの劣化を引き起こすバッテリーセルの過充電を低減する。
【００２５】
デュアルバッテリーシステムは、図５を参照して上述したように、温度センサー６２４などの様々なセンサーをさらに含む。これは、１つまたは複数のＢＭＳ４１４および４２４に信号を送信できる。様々なスイッチおよび／またはリレーは、クランキング切断（cranking disconnect）４７０を含む。一例では、クランキング切断は、エンジンが始動した後、エンジンからモーター４０２（例えば、始動モータなど）を分断するために使用される。スイッチまたはリレー４７４は、例えば、充電電圧が閾値電圧よりも大きい場合に、第２のバッテリー４２０を劣化させるリスクを低減するために、電源４０４から第２のバッテリー４２０を切り離すために使用される。
【００２６】
ここで図４を参照すると、鉛酸（ＰｂＡ）バッテリーおよびリン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）バッテリーの温度に対する充電プロファイル５１０および５２０をそれぞれ示す例示的なプロット５００が示される。鉛酸蓄電池充電プロファイル５１０によって示されるように、低温では、鉛酸蓄電池の充電電圧は、高く、低温（cold temperature）リチウムめっき電圧５３０よりも大きい。プロット５００の例では、低温リチウムめっき電圧５３０は、０℃未満で約１４．４Ｖである。さらに、鉛酸蓄電池の充電電圧は、温度が閾値温度５４０（例えば、約２０℃）を超えるまで、低温リチウムめっき電圧を下回って低下しない。そのため、２０℃未満の温度で、並列に接続された鉛酸蓄電池とＬＦＰバッテリーとを含むデュアルバッテリーシステムを充電すると、リチウムめっきを引き起こし、ＬＦＰバッテリーの劣化につながる。なぜなら、デュアルバッテリーに印加される充電電圧が、ＰｂＡバッテリーの充電プロファイルによって与えられるからである。
【００２７】
温度が上昇すると、ＰｂＡバッテリーの充電電圧は、低下する傾向にある。一方、ＬＦＰバッテリーの充電電圧は、上昇する傾向にある。したがって、デュアルバッテリーシステムの加熱（特に、ＬＦＰバッテリーの加熱）は、第２のバッテリーの劣化のリスクを軽減でき、ＬＦＰバッテリーの充電をより高い充電電圧で実行できるため（ただし、低温リチウムめっき電圧５３０よりも低い）、充電性能も向上させることができる。２０℃を超える温度で、ＰｂＡバッテリーの充電電圧は、リチウムめっき電圧よりも低い。ヒーターは、使用されない。
【００２８】
ここで図５を参照すると、バッテリーセルスタック２００内の各バッテリーセル間およびバッテリーセルスタック２００の端部に配置された１つまたは複数のヒーター６２０を含む例示的なバッテリーパック６００が示される。ヒーターは、バッテリーセルに隣接し、バッテリーセルの外側に配置され、バッテリーセル内の電解質から離れて配置される。このようにして、既存のバッテリーパックの設計をヒーター６２０で容易に改良することができる。例えば、バッテリーセル間の既存の圧縮パッドまたはコンプライアントパッドをヒーター６２０と交換またはヒーター６２０で装備／増強することができる。一実施形態では、バッテリーパック６００は、ＬＦＰバッテリーパックである。ヒーター６２０は、ＬＦＰバッテリーセルスタック内のＬＦＰバッテリーセルを加熱するために使用される。ヒーター６２０は、フラットシート圧縮パッドタイプのヒーター、抵抗ヒーター、またはバッテリーセルに熱を効率的かつ均一に伝達できる別のタイプのコンパクトヒーターを含む。ヒーター６２０は、ＢＭＳ６０８に電気的に結合される。さらに、図示されていないが、バッテリーパック６００は、バッテリーセルスタック２００の各バッテリーセルの電圧および温度を測定および／または暗示するために、１つまたは複数の温度センサー６２４および１つまたは複数の電圧センサー（図６を参照）をさらに含む。このようにして、各バッテリーセルの温度および印加電圧は、決定され、ＢＭＳ６０８に伝達される。
【００２９】
さらに、ＢＭＳ６０８は、バッテリーセルの１つまたは複数の温度および電圧に応答して、バッテリーセルスタック２００内の１つまたは複数のバッテリーセルに電圧および／または電流を向けることができる。例えば、充電電圧が閾値電圧よりも高いことに応答して、ＢＭＳは、バッテリーセルスタック２００のバッテリーセルから、それに隣接し、外部の１つまたは複数のヒーター６２０に、閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する。閾値電圧は、電極めっき電圧（例えば、低温リチウムめっき電圧５３０など）に対応する。したがって、閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送することにより、デュアルバッテリーシステムの劣化のリスクを減らす。別の例では、閾値電圧は、温度および充電状態によって変化し、バッテリーの充電電圧プロファイル５２０およびバッテリーの温度に基づいて決定される。バッテリーから１つまたは複数のヒーター６２０に過剰電圧を伝送すると、ヒーター６２０で熱が発生する。それにより、バッテリーセルの温度が上昇する。充電電圧プロファイル５２０の場合、バッテリー温度を上げると、閾値電圧を上げることができる。閾値電圧が高くなると、バッテリーの有効充電電圧が上昇する（閾値電圧を超える電圧のみが伝送されるため）。それにより、劣化のリスクを低減し、充電電力を増加させる。
【００３０】
ここで図６を参照すると、電圧検出管理システム７００の概略図が示される。電圧検出管理システム７００は、バッテリー（例えば、図３に示されるようなバッテリー４２０または図５に示されるようなバッテリーパック６００）内に存在し、ＢＭＳに搭載されている。図示のように、システムは、複数のバッテリーセル７１２と、電圧検出器７０２と、各バッテリーセルの電荷低減回路（charge reducing circuitry）と、電源７０４と、不揮発性ストレージ７１０と、通信チャネル７０８によってＢＭＳと通信するマイクロコントローラ７０６とを含む。電源７０４は、電圧検出器またはＢＭＳによって起動される。いくつかの例では、電圧検出器７０２、電源７０４、マイクロコントローラ７０６、不揮発性ストレージ７１０、および通信チャネル７０８のうちの１つまたは複数は、ＢＭＳに統合される。
【００３１】
図６の例において、複数のバッテリーセル７１２のそれぞれは、電圧検出回路を含む電圧検出器７０２と連通するように示される。電圧検出器回路７０２と、電源７０４と、マイクロコントローラ７０６と、不揮発性ストレージ７１０と、負荷抵抗器７１４と、トランジスタスイッチ７１６と、通信チャネル７０８とは、ＢＭＳに組み込まれる。ＢＭＳがバッテリーセルスタック２００に結合されると、バッテリーセルは、電圧検出器回路により連続的にモニターされる。電圧検出器回路は、バッテリーセルスタック内のバッテリーセルによって電力供給される。したがって、バッテリーセルスタックは、いくつかの条件の間に、自己調整になる。一実施形態では、電圧検出器回路７０２は、閾値バランス電圧（threshold balancing voltage）に言及されるコンパレータで構成される。コンパレータへの入力が閾値バランス電圧を超えると、コンパレータは、低電圧出力から高電圧出力に状態を変化する。より高い電圧出力は、特定のバッテリーセルが所望のレベルよりも高いレベルに充電される兆候を提供する。さらに、電圧検出回路の出力はＯＲ配置で一緒に結び付けられる。その結果、高レベル信号は、複数のバッテリーセルの１つが閾値バランスレベルよりも大きいときはいつでも、ＢＭＳ上に位置する電源に存在する。
【００３２】
特定のバッテリーセル電圧または電圧範囲が検出されると、電圧検出器回路７０２は、電源７０４に高レベル信号を出力する。例えば、個々のバッテリーセルの電圧が閾値バランス値よりも大きい場合、電圧検出器回路７０２は、電源７０４に信号を送り、それにより電源を作動させる。電源７０４は、マイクロコントローラ７０６と連通する。したがって、電源７０４がオンになると、マイクロコントローラ７０６は起動する。マイクロコントローラ７０６は、デジタル入力および出力、ならびに１つまたは複数のＡ／Ｄ入力、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、および不揮発性ストレージを含む。
【００３３】
図６に示されるように、マイクロコントローラ７０６は、バッテリーパック用に通信チャネル７０８を提供する。一実施形態では、通信チャネル７０８は、ＣＡＮリンクである。バッテリーパックコントローラは、例えば、図３を参照して上述したように、バッテリー制御モジュール（ＢＭＳ）であってもよい。通信チャネル７０８を介して、マイクロコントローラ７０６は、さまざまな情報を通信する。一例として、マイクロコントローラ７０６は、ＢＭＳが利用できない間、放電されたバッテリーセルに関してＢＭＳを更新する。
【００３４】
マイクロコントローラ７０６は、不揮発性ストレージ７１０を含む。したがって、マイクロコントローラ７０６は、複数のバッテリーセルに関するデータを不揮発性ストレージ７１０に保存する。例えば、不揮発性ストレージ７１０は、バッテリーセルの電圧状態に関するデータを保存する。そのデータは、閾値電圧を超える１つまたは複数のバッテリーセルから流れる（draining）電荷に関するデータ（例えば、流れた電荷の量、電荷が特定のバッテリーセルから流れた回数、バッテリーセルの放電の日時など）を含む。このようにして、マイクロコントローラ７０６は、条件がより好ましい場合に、バッテリーセル情報をＢＭＳに伝達する。
【００３５】
起動されると、マイクロコントローラ７０６は、負荷抵抗器７１４およびスイッチ７１６を含むバッテリーセル電荷低減回路をオンにする信号を出力する。例えば、マイクロコントローラ７０６からのデジタル出力は、スイッチ７１６を閉じる。一例として、スイッチ７１６は、電界効果トランジスタなどのトランジスタである。したがって、スイッチ７１６が閉じられると、電流が電荷低減回路を通って流れることができる。バッテリーセルの電荷は、負荷抵抗器７１４によって消費される。図６の例において、複数のバッテリーセルの各バッテリーセルは、スイッチと並列に結合される（例えば、各バッテリーセルは、スイッチと連通する）。特定のバッテリーセルの充電（charge）が閾値レベル未満になると、バッテリーセルに結合された電圧検出器７０２の出力は、特定のバッテリーセルの充電が所望のレベル未満であることを示す状態に状態を変える。
【００３６】
適切なスイッチ（例えば、スイッチ７１６）は、Ａ／Ｄ変換器によって測定されるような、および、マイクロコントローラ７０６へ入力されるようなバッテリーセル電圧が所望の閾値電圧未満である場合、マイクロコントローラ７０６によって開状態に設定される。さらに、電源７０４は、マイクロコントローラ（例えば、マイクロコントローラ７０６）からの出力によってオン状態でラッチされる。マイクロコントローラは、バッテリーセルスタック２００内の各バッテリーセルの充電が閾値未満になるまで、電源を起動したままにするためにデジタル出力を高く保持する。さらに、マイクロコントローラは、電源７０４を起動することによって開始されたスケジュールタスクを完了するまで（例えば、バッテリーセルイベントデータを不揮発性ストレージに書き込んだ後）、電源を起動したままにする。
【００３７】
電圧検出管理システム７００は、バッテリー充電中にバッテリースタック内の個々のバッテリーセル間で充電（電荷）をバランス化または再分配し、過充電を緩和するために利用される。通常、バッテリー内の個々のセルは、多少異なる容量を有し、充電状態（ＳＯＣ）のレベルが異なる。再分配なしに、放電は、最小容量のセルが空になると（他のセルがまだ空ではないとしても）、停止する。これにより、バッテリーから取り出したおよびバッテリーに戻すエネルギーを制限する。バランス化なしに、最小容量のバッテリーセルは、他のバッテリーセルに制限される。それは、より高い容量のセルが部分的なサイクルのみを受ける間、容易に過充電または過放電される。充電をバランス化することは、低容量のバッテリーセルをバイパスする。その結果、バランス化されたバッテリーにおいて、大容量のセルは、小容量のバッテリーセルの過充電を低減しつつ、より完全に充電される。逆に、バランス化されたバッテリーにおいて、大容量のバッテリーセルは、小容量のバッテリーセルの過放電を低減しつつ、より完全に放電される。バッテリーのバランス化（例えば、バランス化モード）は、最小容量のセルのＳＯＣがバッテリーのＳＯＣと等しくなるまで、個々のセルから、または、個々のセルに電圧（閾値バランス電圧を超える）を伝送する工程を含む。
【００３８】
ここで図７を参照すると、第１のバッテリー４１０および第２のバッテリー４２０（例えば、バッテリーパック６００など）を含むデュアルバッテリーシステム４００を動作させる方法８００が示される。一実施形態では、第１のバッテリー４１０は、鉛酸蓄電池を含む。第２のバッテリー４２０は、ＬＴＯまたはＬＦＰバッテリーなどのリチウムイオンバッテリーを含む。方法８００は、ＢＭＳ６０８などのコントローラで行われる実行可能命令を含む。他の例では、方法８００は、第２のバッテリー４２０の外部にあるが、デュアルバッテリーシステム４００に電気的に結合されるコントローラで行われる実行可能命令を含む。方法８００は、バランス化モードとは独立して実行される。そのバランス化モードは、電圧検出管理システム７００が図６を参照して上述したように、個々のバッテリーセル間で充電をバランス化させるときを含む。したがって、方法８００は、バランス化モードがアクティブである間、またはバランス化モードが非アクティブである間に実行される。
【００３９】
方法８００は、８０２で始まる。バッテリーシステムの条件（例えば、第１および第２のバッテリーの温度（Ｔ１、Ｔ２）、第１および第２のバッテリーの充電状態（ＳＯＣ１、ＳＯＣ２）など）は、推定および／または測定される。上述のように、Ｔ１およびＴ２は、バッテリーセルの外部に配置されているが、バッテリーセルに機械的に結合される１つまたは複数の温度センサーを使用して測定される。他の実施形態では、Ｔ１および／またはＴ２は、１つまたは複数の温度センサーを使用して推測される。方法８００は８１０に続く。コントローラは、第１および第２のバッテリーを並列に接続する。図３および図６を参照して上述したように、バッテリーシステムは、様々な回路コンポーネント（例えば、スイッチ、トランジスタなど）を含む。これは、第１および第２のバッテリーを並列に電気的に接続するためにコントローラによって作動される。８１４で、コントローラは、様々な接続回路コンポーネント（例えば、スイッチ、トランジスタなど）を同様に作動させる。こうして、１つまたは複数のモーター、発電機、および電子機器を第１および第２のバッテリーと並列に接続する。
【００４０】
次に、方法８００は８１８に続く。ここで、第２のバッテリーのセルの外部の１つまたは複数のヒーターは、第２のバッテリー８１８のセルに接続される。第２のバッテリーのセルの外部の１つまたは複数のヒーターを接続する工程は、第２のバッテリーのバッテリーセルの外部に隣接するが、第２のバッテリーパック内の１つまたは複数のヒーターを設置する工程を含む。このようにして、外部ヒーターで生成された熱をより効率的かつ迅速に第２のバッテリーのバッテリーセルに伝達することができる。さらに、１つまたは複数のヒーターをバッテリーセルに隣接して外部に配置することにより、バッテリーセルの内部に（セル内に）ヒーターを設置する場合と比較して、既存のバッテリーパックは、外部ヒーターで安価に改良される。
【００４１】
方法８００は８２０に続く。コントローラは、第１のバッテリーの温度Ｔ１に基づいて、充電電圧Ｖｃを決定する。一例では、Ｔ１は、充電電圧プロファイル５１０、ルックアップテーブルなどから決定される。このように、Ｖｃは、温度に依存する。８３０で、コントローラは、第２のバッテリーの温度Ｔ２に基づいて、閾値電圧ＶＴＨを決定する。Ｔ２は、第２のバッテリーのバッテリー充電電圧プロファイル５２０、ルックアップテーブルなどから決定される。このようにして、第２のバッテリーの閾値電圧ＶＴＨは、温度に依存し、第２のバッテリーの充電プロファイルに対応する。別の例では、ＶＴＨは、電圧に対応する。それを超えると、バッテリー劣化率は、増加する。例えば、ＶＴＨは、ＬＦＰバッテリーの場合、〜１４．４Ｖの低温めっき電圧にほぼ対応する。
【００４２】
８５０で、コントローラは、第１の条件が満たされているかどうかを判断する。第１の条件は、第２のバッテリー４２０内の１つまたは複数のバッテリーセルに印加されるＶｃがＶＴＨよりも大きい場合を含む。例えば、第２のバッテリー４２０がＬＦＰバッテリーを含む場合、ＶＴＨは、充電プロファイル５２０から決定されてもよく、第２のバッテリーの温度の関数であってもよい。さらに、第１のバッテリーがＰｂＡバッテリーを含む場合、Ｖｃは、充電プロファイル５１０から決定されてもよく、第１のバッテリーの温度の関数であってもよい。図４を参照すると、プロット５００は、第１および第２のバッテリーの温度が閾値温度５４０ＴＴＨよりも低い場合、充電プロファイル５１０によって与えられるＶｃが充電プロファイル５２０によって与えられるＶＴＨよりも大きいことを明確に示す。したがって、第１の条件は、温度Ｔ１およびＴ２の一方または両方が閾値温度ＴＴＨ未満であるときをさらに含む。
【００４３】
ＶｃがＶＴＨより大きいと（または、第１の条件が８５０で満たされるとき）、コントローラは８５２に進む。ＶＴＨを超えるＶｃの一部は、第２のバッテリーから１つまたは複数の外部ヒーターに伝送される。８５２で、コントローラは、Ｖｃ＞ＶＴＨを受ける第２のバッテリー内のすべてのバッテリーセルからの過剰電圧の伝送を支援するために、１つまたは複数のスイッチング回路コンポーネント（例えば、スイッチまたはリレー４７４）を作動させる。さらに、コントローラは、第１のバッテリーのバッテリーセルから電圧を伝送することなく、ＶｃがＶＴＨよりも大きいと（または、第１の条件が８５０で満たされるとき）、第２のバッテリーのすべてのバッテリーセルから１つまたは複数の外部ヒーター６２０にＶＴＨを超えるＶｃの一部を伝送する。
【００４４】
次に、８５４で、熱は、第２のバッテリーからヒーターに伝送されたＶＴＨを超えるＶｃの一部から外部ヒーターで生成される。外部ヒーター６２０は、第２のバッテリーのバッテリーセルに隣接して外部に配置されるので、発生した熱は、８５６で第２のバッテリーのバッテリーセルに伝達される。それにより、Ｔ２が増加する。そして、８５８で、コントローラは、Ｔ２の新しい値に基づいて、ＶＴＨを調整する。したがって、第２のバッテリーがＬＦＰバッテリーを含み、ＶＴＨが充電プロファイル５２０に基づいて決定される場合、ＶＴＨは、外部ヒーターへの過剰電圧の伝送に応じて増加する。なぜなら、充電電圧は、温度の上昇とともに増加するからである。その結果、ＶＴＨを超えて第２のバッテリーに印加される充電電圧Ｖｃを伝送することは、バッテリーの過充電が低減されるため、第２のバッテリーの劣化のリスクを低減する。さらに、ＶＴＨを超えて第２のバッテリーに印加される充電電圧Ｖｃを伝送することは、Ｔ２が増加するため、第２のバッテリーの充電性能を向上させる。それにより、ＶＴＨと、第２のバッテリーのすべてのバッテリーセルを充電できる電圧を増加させる。
【００４５】
８５０で、Ｖｃ＜ＶＴＨである場合、方法８００は、８６０に続く。コントローラは、第２のバッテリーからいずれの部分も伝送することなく、第２のバッテリーにＶｃを印加する。Ｖｃ＜ＶＴＨであるため、Ｖｃは、バッテリー劣化のリスクを増やすことなく、第２のバッテリーのすべてのバッテリーセルに印加される。８６０の後、８５８に続いて、方法８００は、８７０に続く。そこで、コントローラは、外部ヒーターに電圧を伝送することなく、第１のバッテリーにＶｃを印加する。上述のように、コントローラは、外部ヒーターに電圧を伝送することなく、ステップ８６０および８７０で、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーにＶｃをそれぞれ向けるために、１つまたは複数のスイッチング回路コンポーネントを作動させる。８７０の後、方法８００は終了する。
【００４６】
上述したように、方法８００は、図６を参照して説明したように、バランス化モード動作と独立に、コントローラによって実行される。さらに、方法８００では、ＶＴＨを超えるＶｃの一部は、Ｖｃ＞ＶＴＨである第２のバッテリーのすべてのバッテリーセルに伝送される。このようにして、方法８００は、図６のバランス化動作（バランス操作）とは異なる。なぜなら、バランス操作は、充電状態またはバッテリー残量に基づいて、個々のバッテリーセルから電圧を伝送するからである。さらに、方法８００のステップは、バッテリー容量と独立して、コントローラによって実行される。したがって、方法８００のステップは、第２のバッテリーのバッテリー容量が閾値バッテリー容量よりも高い場合、および、第２のバッテリーのバッテリー容量が閾値バッテリー容量よりも低い場合に実行される。
【００４７】
このようにして、バッテリーシステムの方法は、電気的に並列に接続された第１のバッテリーおよび第２のバッテリーに充電電圧を印加する工程と、第２バッテリーのすべてのバッテリーセルから第２のバッテリーの外部に結合されたヒーターに、閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する工程と、ヒーターから第２のバッテリーに充電電圧の一部から発生した熱を伝達する工程と、を含む。方法の第１の例では、第２のバッテリーのすべてのバッテリーセルからヒーターに閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送しない場合、第２のバッテリーの電極の劣化は、第２のバッテリーに充電電圧を印加する時に生じる。方法の第２の例は、第１の例を含む。それはさらに、閾値電圧を超える充電電圧の一部を、第２のバッテリーの充電容量と独立に、第２のバッテリーのすべてのバッテリーセルからヒーターに伝送する工程を含む。方法の第３の例は、第１および第２の例のうちの１つまたは複数を含む。それはさらに、閾値電圧を超える充電電圧の一部を、第２のバッテリーの複数のバッテリーセルのバランス電圧とは独立に、第２のバッテリーからヒーターに伝送する工程を含む。方法の第４の例は、第１から第３の例の１つまたは複数を含む。それはさらに、第２のバッテリーからヒーターに閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送することに起因してヒーターで熱を発生させる工程と、ヒーターから第２のバッテリーに熱を伝達させ、それにより、第２のバッテリーの温度を上昇させる工程と、を含む。方法の第５の例は、第１から第４の例のうちの１つまたは複数を含む。それはさらに、第２のバッテリーの温度の上昇に応答して、閾値電圧を上げる工程を含む。方法の第６の例は、第１から第５の例のうちの１つまたは複数を含む。それはさらに、第１のバッテリーの温度の上昇に応答して、充電電圧を低下させる工程を含む。
【００４８】
このように、バッテリーシステムの方法は、第１のバッテリーと第２のバッテリーとを並列に接続する工程と、第２のバッテリーの複数のバッテリーセルの外部にヒーターを接続する工程と、第１のバッテリーと第２のバッテリーとに充電電圧を印加する工程とを含む。充電電圧が閾値電圧よりも大きい場合を含む第１の条件の間、方法は、第２のバッテリーからヒーターに閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する工程と、第１のバッテリーから離れて充電電圧の一部を伝送することなく、第１のバッテリーに充電電圧を印加する工程とを含む。方法の第１の例では、第２のバッテリーにヒーターを接続する工程は、第２のバッテリーの複数のバッテリーセルに直接隣接するが外部にあるヒーターを設置する工程を含む。方法の第２の例は、任意で、第１の例を含む。それはさらに、閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する工程は、第２のバッテリーの温度が閾値温度よりも低い場合にさらに応答することを含む。方法の第３の例は、任意で、第１および第２の例を含む。それはさらに、閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する工程は、第２のバッテリーの複数のバッテリーセルのバランス電圧から独立して実行されることを含む。方法の第４の例は、任意で、第１から第３の例を含む。それはさらに、第１のバッテリーと第２のバッテリーに並行に発電機を接続する工程と、発電機から充電電圧を生成する工程とを含む。
【００４９】
ここで図８を参照すると、方法８００によるデュアルバッテリーシステム４００の動作を示す例示的なタイムライン９００を示す。タイムライン９００は、Ｖｃ９１０、ＶＴＨ９１２用のトレンドラインと、第１のバッテリーの有効充電電圧Ｖｃ１９１８と、第２のバッテリーの有効充電電圧Ｖｃ２９１６と、Ｔ１９２０と、Ｔ２９２６と、バランス化モード状態９５０とを含む。閾値温度は、ＴＴＨ９２２で示される。上述のように、第１のバッテリーおよび第２のバッテリーに印加される充電電圧Ｖｃは、第１のバッテリーの充電電圧プロファイルから決定される。例えば、第１のバッテリーがＰｂＡバッテリーを含む場合、Ｖｃは、充電プロファイル５１０などの充電プロファイルから決定される。時間ｔ１、ｔ２、およびｔ３は、コントローラが種々のバッテリーシステムの温度および電圧センサーから送信されたデータを受信するとき、および、計算値（例えば、ＴＴＨやＶｃなど）が決定されるときの個別の場合に相当する。
【００５０】
時間ｔ１の前で、Ｔ１とＴ２の両方は、ＴＴＨ未満である。上述のように、ＴＴＨは、閾値温度５４０に対応する。それより下では、第１および第２のバッテリーに印加される充電電圧Ｖｃは、ＶＴＨよりも大きい。ＶＴＨは、第２のバッテリーの充電プロファイルから決定される。第２のバッテリーがＬＦＰバッテリーを含む場合、ＶＴＨは、充電プロファイル５２０およびＴ２に基づいて決定される。Ｖｃ＞ＶＴＨに応答して、コントローラは、第２のバッテリーから外部ヒーターにＶＴＨを超えるＶｃの一部を伝送する。それによって、外部ヒーターで熱を生成させる。ＶＴＨを超える電圧は第２のバッテリーからヒーターに伝送されるため、第２のバッテリーに印加される有効充電電圧Ｖｃ２９１６は、ＶＴＨ９１２と一致する（図８では、Ｖｃ２９１６とＶＴＨ９１２は、例示的な目的のため、電圧アクセスでわずかにずれている）。さらに、ＶＴＨを超える電圧は第１のバッテリーから電圧を伝送することなく、第２のバッテリーからヒーターに伝送されるため、第１のバッテリーに印加される有効充電電圧Ｖｃ１９１８は、Ｖｃ９１０と一致する（図８では、Ｖｃ１およびＶｃは、例示的な目的のため、電圧アクセスでわずかにずれている）。外部ヒーターは第２のバッテリーのバッテリーセルに隣接して外部に配置されるため、発生した熱は、第２のバッテリーのバッテリーセルに伝達される。そして、Ｔ２９２６は増加する。時間ｔ１の前で、Ｔ１は、ＰｂＡバッテリーの充電プロセスが発熱性であるため、徐々に増加する。
【００５１】
時間ｔ１で、Ｔ２の増加により、ＶＴＨ９１２が増加する。Ｔ１の増加により、Ｖｃ９１０が減少する。しかしながら、Ｖｃは時間ｔ１と時間ｔ２との間でＶＴＨよりも大きいままのため、第１の条件が満たされる。それに応じて、コントローラは、第２のバッテリーからＶＴＨを超える電圧Ｖｃの一部を伝送し続け、第２のバッテリーの劣化のリスクを低減する。そのように、熱は、第２のバッテリーのバッテリーセルに隣接した外付けの外部ヒーターで生成される。それにより、時間ｔ１と時間ｔ２との間でＴ２を増加する。Ｔ１は、時間ｔ１と時間ｔ２の間で徐々に増加する。なぜなら、ＰｂＡバッテリーの充電プロセスが発熱性であるからである。ＶＴＨを超える電圧は第２のバッテリーからヒーターに伝送されるため、第２のバッテリーに印加される有効充電電圧Ｖｃ２９１６は、ＶＴＨ９１２と一致する。さらに、ＶＴＨを超える電圧は、第１のバッテリーから電圧を伝送することなく、第２のバッテリーからヒーターに伝送されるため、第１のバッテリーに印加される有効充電電圧Ｖｃ１９１８は、Ｖｃ９１０に一致する。
【００５２】
Ｔ１９２０の増加により、Ｖｃ９１０は、時間ｔ２で減少する。同様に、Ｔ２の増加により、ＶＴＨ９１２は、時間ｔ２で増加する。時間ｔ２で、Ｔ２は、ＴＴＨを超えて増加する。しかしながら、Ｔ１は、ＴＴＨを下回ったままである。タイムライン９００は、ＴＴＨが閾値温度５４０に相当する場合の例を使用する。第１のバッテリーの充電電圧プロファイルおよび第２のバッテリーの充電電圧プロファイルは、図４において、それぞれ、５１０および５２０によって与えられる。時間ｔ２において、第２のバッテリーの充電電圧は、ＴＴＨより高い温度で低温リチウムめっき電圧５３０に達するので、Ｖｃ＞ＶＴＨである。一方、第１のバッテリーの充電電圧は、Ｔ１＜ＴＴＨで低温リチウムめっき電圧５３０より高い。Ｖｃ＞ＶＴＨに応答して、第１と第２のバッテリーにＶｃを印加すると、コントローラは、第１のバッテリーからの電圧を伝送することなく、第２のバッテリーの劣化のリスクを減らすために、第２のバッテリーから外部ヒーターにＶＴＨを超えるＶｃの一部を伝送する。したがって、時間ｔ２と時間ｔ３との間で、第１のバッテリーに対する有効充電電圧Ｖｃ１９１８は、印加充電電圧Ｖｃに等しい。第２のバッテリーに対する有効充電電圧Ｖｃ２９１６は、閾値電圧ＶＴＨ９１２に等しい。
【００５３】
時間ｔ３で、Ｔ１９２０は、ＴＴＨを超えて増加する。図４の場合の例を参照すると、第１のバッテリーの温度と第２のバッテリーの温度の両方がＴＴＨよりも大きい場合、第２のバッテリー５２０の充電電圧は、第１のバッテリー５１０の充電電圧よりも大きくなる。したがって、時間ｔ３で、第１と第２のバッテリーに印加された充電電圧Ｖｃ９１０は、第２のバッテリー５２０の電圧充電プロファイルと一致する。したがって、時間ｔ３の後、Ｖｃ９１０は、ＶＴＨ９１２に一致する。さらに、Ｖｃ＝ＶＴＨであるため、第１の条件は、満たされない。それに応じて、コントローラは、第２のバッテリーからいずれの電圧を伝送せず、第１のバッテリーからいずれの電圧を伝送しない。したがって、第２のバッテリー９１６への有効印加電圧は、時間ｔ３の後、Ｖｃ９１０およびＶＴＨ９１２とも一致する。Ｔ１およびＴ２は、両方ともＴＴＨよりも大きいので、第１のバッテリーへの有効印加電圧Ｖｃ１９１８は、第１のバッテリー５１０の充電プロファイルに従って、充電電圧と一致する。それにより、Ｖｃ、ＶＴＨ、およびＶｃ２未満の値に低下する。タイムライン９００から示されるように、方法８００のステップは、バランス化モード状態９５０と独立に実行される。言い換えると、方法８００は、バランス化モードがアクティブである間、または、バランス化モードが非アクティブである間に実行される。
【００５４】
このように、バッテリーシステムは、並列に電気的に接続された第１のバッテリーと、第２のバッテリーとを含む。第２のバッテリーは、複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルに熱的に結合されたヒーターとを含む。バッテリーシステムはまた、第２のバッテリーに搭載されたコントローラを含む。コントローラは、閾値電圧よりも大きい充電電圧に応答して、第２のバッテリーからヒーターに閾値電圧を超える充電電圧の一部を伝送する実行可能命令を含む。バッテリーシステムの第１の例では、実行可能な命令は、第２のバッテリーの温度に基づいて、閾値電圧を決定することを含む。バッテリーシステムの第２の例は、任意で、第１の例を含む。それはさらに、実行可能な命令が、第１のバッテリーの温度に基づいて、充電電圧を決定することを含むことを含む。バッテリーシステムの第３の例は、任意で、第１および第２の例のうちの１つまたは複数を含む。それはさらに、実行可能命令が、第２のバッテリーの温度の上昇に応じて、閾値電圧を上げることを含むことを含む。バッテリーシステムの第４の例は、任意で、第１から第３の例のうちの１つまたは複数を含む。それはさらに、実行可能命令が、第１のバッテリーの温度の上昇に応じて、充電電圧を下げることを含むことを含む。バッテリーシステムの第５の例は、任意に、第１から第４の例の１つまたは複数を含む。それはさらに、ヒーターが複数のバッテリーセルの外部に配置され、第２のバッテリーの電解質から離れて配置されることを含む。バッテリーシステムの第６の例は、任意に、第１から第５の例の１つまたは複数を含む。それはさらに、第１のバッテリーが鉛酸蓄電池を含み、第２のバッテリーが鉛酸蓄電池以外の電池を含むことを含む。バッテリーシステムの第７の例は、任意に、第１から第６の例のうちの１つまたは複数を含む。それはさらに、第２のバッテリーがリン酸鉄リチウムバッテリーを含むことを含む。
【００５５】
このように、高充電電圧による第２のバッテリーの劣化を低減する技術的効果は、印加充電電圧が特に低温で閾値電圧を超えるとき、第２のバッテリーから第２のバッテリーの１つまたは複数のバッテリーセルに熱的に結合されたヒーターに電圧を伝送することによって成し遂げられる。さらに、ヒーターに電圧を伝送することは、第２のバッテリーの温度を上げることができ、第２のバッテリーの性能をさらに高めることができる。さらにまた、低温を含む第２のバッテリーの劣化を低減することは、デュアルバッテリーシステムにおいて、低コストで高密度のリチウムバッテリー化学物質（例えば、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）など）を利用することを促進する。さらに、本明細書に記載の方法およびシステムは、バッテリー容量とは独立して、かつ、バッテリー充電バランスとは独立して実行される。さらに、本明細書に記載の方法およびシステムは、たとえば、第１のバッテリーの充電プロファイルが温度とともに単調に減少するとき、第２のバッテリーの充電プロファイルが、温度とともに単調に増加する間、異なる化学物質のバッテリー（特に、不一致の充電電圧温度プロファイルを有するバッテリー）を含む異種デュアルバッテリーシステムに適用される。さらに、システムおよび方法は、第２のバッテリーのバッテリーセルに隣接して外部に配置された１つまたは複数の外部ヒーターで第２のバッテリーを改良することにより、既存のデュアルバッテリーシステムに比較的安価に適用される。
【００５６】
本開示の主題は、様々なシステムおよび構成、ならびに本明細書に開示される他の特徴、機能、および／または特性のすべての新規かつ非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションを含む。
【００５７】
以下の特許請求の範囲は、新規かつ非自明とみなされる特定のコンビネーションおよびサブコンビネーションを特に指摘する。これらの請求項は、「an」要素または「a first」要素またはそれらの同等物に言及する。そのようなクレームは、２つ以上のそのような要素を必要とすることも除外することもない、１つまたは複数のそのような要素の組み込みを含むと理解されるべきである。開示された特徴、機能、要素、および／または特性の他のコンビネーションおよびサブコンビネーションは、本請求項の補正を通じて、または、本出願または関連出願における新しい請求項の提示を通じて請求される。そのような請求項は、元の請求項よりも広い、狭い、等しい、または異なる範囲であっても、本開示の主題内に含まれるものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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