JP2017539044A - バッテリモジュールを充電及び放電する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

バッテリシステムのバッテリモジュールの充電優先度を決定することと、取り外し、取り付け、及び／または交換が困難なバッテリモジュールの充電優先度を向上することと、取り外し、取り付け、及び／または交換が容易なバッテリモジュールの充電優先度を低下させることと、高い充電優先度のバッテリモジュールを、バッテリモジュールの充電制御の間、低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることと、バッテリモジュールの放電優先度を決定することと、取り外し、取り付け、及び／または交換が容易なバッテリモジュールの放電優先度を向上することと、取り外し、取り付け、及び／または交換が困難なバッテリモジュールの放電優先度を低下させることと、高い放電優先度のバッテリモジュールを、バッテリモジュールの放電制御の間、低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることとを備えるバッテリモジュール充電放電制御方法。【選択図】図３

Description

バッテリは、電気エネルギーを蓄積するために広く用いられている手段である。現在、多くの機器、電気機器、工業設備、及び自動車等が、それらの電源のためにバッテリを用いている。しかしながら、１つのバッテリセルに蓄積される電気エネルギーにはたいてい限界があり、よって複数のバッテリモジュールを含むバッテリシステムが、自動車またはより多くの電力を消費するデバイスに電力を供給するために一般的に用いられる。バッテリモジュールは、単一のバッテリセルであっても良いし、またはバッテリシステムから分離可能なコンポーネントであっても良いし、個別に取り外し、取り付け、及び交換可能であり得る。

例えば図１は、複数のバッテリモジュールを含むバッテリシステムを示している。このバッテリシステムのバッテリモジュールは、ｍ行とｎ列に配置され、よってバッテリモジュールの数は（ｍ×ｎ）個である。バッテリモジュールのサイズ制限により、各バッテリモジュールに蓄積される電気エネルギーも制限される。従って、使用中のバッテリモジュールは早く消耗し、頻繁に再充電または交換する必要があるだろう。バッテリの充電及び交換は、およそ次のような問題を引き起こす。

第一に、バッテリシステムにおけるバッテリモジュールは通常、保護容器に格納されている。バッテリモジュールの充電の期間、しばしば専用の電気ケーブルが、バッテリモジュールと、あるバッテリ充電機器とを接続するために必要となる。自動車のバッテリシステムでは、バッテリモジュール及び充電機器のコネクタはしばしば、特別に設計され、またはカスタムメイド（custom-made）である。ある特別なケースでは、おそらく訓練された作業員だけが、バッテリモジュールと充電機器との間を、電気ケーブルを適切に用いて適切に接続出来る。また、このケーブル接続作業はしばしば骨が折れ、時間がかかり、よってバッテリモジュールの充電を極めて不便にさせる。

第二に、バッテリシステムの容器は複数のバッテリモジュールを格納するようにされ、しばしばバッテリモジュールの取り付け及び取り外しのための唯１つの小さな開口部が設けられる。例えば図１に示すように、バッテリモジュールの取り付け及び取り外しのための開口部は、バッテリシステム容器の上端（top）に位置し、このことが、容器の底（bottom）に位置するバッテリモジュール、特に最後の行のバッテリモジュール（例えば、［ｍ，１］、［ｍ，２］、…）の取り外し及び取り付けを極めて困難にさせる。

最後に、あるバッテリシステムでは、バッテリモジュールは、そのバッテリシステムから取り外された後にのみ再充電可能である。バッテリモジュールが重くなれば、バッテリの取り外し及び取り付けは、より大変な労働を要し、言い換えればバッテリモジュールの取り外し及び再取り付けの低効率化という結果となる。特に、例えば図１の容器の底に位置するバッテリモジュールは取り外し及び再取り付けが難しく、これがバッテリシステムの再充電についての低効率化と過度な労働を引き起こす。

もし誰かがバッテリシステムのバッテリモジュールを交換しようとしたら、その者は、バッテリシステムにおいて交換されるべき全てのバッテリモジュールを順番に取り外す必要があり、それから対応する位置に交換用バッテリモジュールを順番に取り付ける必要がある。これもまた、特に交換するバッテリモジュールが図１に示すような容器の底に位置するような場合に、明らかに過重な労働となる。

本発明の一つの目的は、バッテリシステムの再充電及びバッテリモジュールの交換に要する手作業を削減するバッテリモジュール充電及び放電制御方法を提供することにある。更に本発明の目的は、そのバッテリモジュールの再充電または交換においてより効率的でより手間の少ないバッテリシステムを提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、バッテリモジュールの充電及び放電制御方法が与えられ、本方法は、バッテリシステムにおける複数のバッテリモジュールの充電優先度を決定することと、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリシステムにおけるバッテリモジュールの充電優先度を向上することと、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリシステムにおけるバッテリモジュールの充電優先度を低下させることと、高い充電優先度のバッテリモジュールを、バッテリモジュールの制御された充電において、低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることと、バッテリシステムにおける複数のバッテリモジュールの放電優先度を決定することと、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリシステムにおけるバッテリモジュールの放電優先度を向上することと、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリシステムにおけるバッテリモジュールの放電優先度を低下させることと、高い放電優先度のバッテリモジュールを、バッテリモジュールの制御された放電において、低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることとを備える。

上記のように、複数のバッテリモジュールの充電及び／または放電特性が、バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度レベルに従って決定される。取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールは充電の期間、優先され、及び／または取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールは放電の期間、優先される。これは、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールの充電状態を増大させ、そして取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの充電状態を低減し、これにより、取り外し及び／または取り付けのより困難なバッテリモジュールの、それらの充電期間における頻繁な取り外し及び／または取り付けを回避し、及び／または取り外し及び／または取り付けがより困難なバッテリモジュールの頻繁な交換を回避し、そしてバッテリモジュールの充電及び／または交換に必要な手間を削減する。

より好ましくは、より高い充電優先度のバッテリモジュールを、充電の期間、より低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、より高い充電優先度のバッテリモジュールの相対充電電流が、より低い充電優先度のバッテリモジュールの相対充電電流量よりも大きくなるように、充電電流を制御することを含む。相対充電電流量は、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対するバッテリモジュールに与えられる充電電流量の比率である。

従って、各バッテリモジュールの充電電流量は、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量と充電優先度とに従って決定され得る。そして各バッテリモジュールの充電は、高い充電優先度のバッテリモジュールがより電気エネルギーを保持するであろうことを確保するように調整され、これにより、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールの充電の状態を増大し、これらのバッテリモジュールの再充電の必要性を低減し、そしてそれらの頻繁な取り外し、取り付け、及び／または交換を回避する。

より好ましくは、より高い充電優先度のバッテリモジュールを、充電の期間、より低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電しつつ、より低い充電優先度のバッテリモジュールを充電しないこと（refrain）、または充電の停止（stop）を含む。

その結果、適切な時刻においてより低い充電優先度のバッテリモジュールの充電を停止し、または充電しないことにより、より高い充電優先度のバッテリモジュールが十分に高い充電電流量を受信することを確保し、これにより、充電されている際に、より高い充電優先度のバッテリモジュールを優先出来る。

本発明の別の実施形態によれば、より高い放電優先度のバッテリモジュールが放電し、これにより、より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電する、バッテリモジュール充電及び放電制御方法が提供される。よって、より高い放電優先度のバッテリモジュールが、より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電し、よって、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールを充電時には優先するバッテリモジュール、及び取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールを放電時には優先するという目的を実現する。その結果、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難であるバッテリモジュールの頻繁な取り外し、取り付け、及び／または交換を回避する目的が実現される。

より好ましくは、より高い放電優先度のバッテリモジュールを、放電の期間、より低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、より高い放電優先度のバッテリモジュールの放電電流量が、より低い放電優先度のバッテリモジュールの相対放電電流量よりも大きくなるように放電電流を制御すること、を含む。相対放電電流量は、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する、バッテリモジュールから流れ出す放電電流量の比率である。

従って、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量と放電優先度に従って各バッテリモジュールの放電電流量を決定することは、より高い放電優先度のバッテリモジュールの相対放電電流量をより高くし、より低い放電優先度のバッテリモジュールの相対放電電流量をより低くする。そしてこのことは、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールの充電状態を増大し、これらのバッテリモジュールの充電の必要性を低減し、そしてこれらのバッテリモジュールの頻繁な取り外し、取り付け、及び／または交換を回避する。

より好ましくは、より高い放電優先度のバッテリモジュールを、放電の期間、より低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、より高い放電優先度のバッテリモジュールを放電しつつ、より低い充電優先度のバッテリモジュールを放電しないこと（refrain）、または放電の停止（stop）を含む。

これにより、適切な時刻でより低い放電優先度のバッテリモジュールの放電を停止し、または放電しないことは、より低い放電優先度のバッテリモジュールの早い放電を回避することが出来、よって取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難であるバッテリモジュールの頻繁な交換を回避出来る。

上記述べた他の目的を実現するために、本発明によって提供されるバッテリシステムは、複数のバッテリモジュールとコントローラとを含む。コントローラは、複数のバッテリモジュールの充電優先度を決定し、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリシステムのバッテリモジュールの充電優先度を向上させ、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリシステムのバッテリモジュールの充電優先度を低下させる。コントローラはまた、より高い充電優先度のバッテリモジュールを、複数のバッテリモジュールの充電を制御する期間、より低い充電優先度の前記バッテリモジュールに対して優先させる。コントローラはまた、バッテリシステムにおける複数のバッテリモジュールの放電優先度を決定し、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリシステムのバッテリモジュールの放電優先度を向上させ、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリシステムのバッテリモジュールの放電優先度を低下させる。コントローラはまた、より高い放電優先度のバッテリモジュールを、複数のバッテリモジュールの放電を制御する際、より低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させる。

上記述べた実施形態から分かるように、充電及び／または放電の期間にバッテリシステムの複数のバッテリモジュールの充電優先度及び／または放電優先度を制御するコントローラによって、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールは、充電の期間に優先され、及び／または放電の期間に優先されず、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールは、放電の期間に優先され、及び／または充電の期間に優先されない。このように、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールの充電状態が上昇され、取り外し、取り付け、及び／または交換のより困難なバッテリモジュールの充電の必要性が低減され、これにより、取り外し、取り付け、及び／または交換が困難であるバッテリモジュールの頻繁な取り外し、取り付け、及び／または交換を回避し、そしてバッテリシステムの充電及び交換に要する手間を低減する。更に、ただ取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換が一般に必要な時のように、バッテリシステムの充電効率がより向上される。

本発明の実施形態が、次の図面を参照して、より詳細に説明される。
図１は、従来のバッテリシステムのブロック図である。 図２は、この発明の実施形態に係るバッテリシステムのブロック図である。 図３は、この発明の実施形態に係るバッテリ充電及び放電方法のフローチャートである。

下記の説明において、バッテリ等を充電及び放電するバッテリシステム及び方法が、好ましい例として説明される。当業者によれば、本発明の意図及び精神から逸脱しない範囲で追加及び／または置換を含む変形がなされ得ることが明らかであろう。本願を分かりにくくしないように具体的な詳細は省略され得るが、しかしながら本開示は、過度の実験を必要とせずに本明細書の教示を当業者が実施可能に記載されている。

本願の一実施形態によれば、バッテリシステムは独立して取り外し及び取り付け可能な複数のバッテリモジュールを備える。図２に示すように、複数のバッテリモジュールはｍ行ｎ列で配列されている。例えばバッテリシステムが電気自動車に使用される際には、バッテリモジュールは電気自動車の特定の容器に格納される。もちろん、電子装置、機器、メーター、及び機械のような、その他の分野にもバッテリシステムは適用され得る。

本願のバッテリシステムにはまた、複数のバッテリモジュールの充電及び／または放電を制御するコントローラ１０が設けられている。特にコントローラ１０は、各バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の困難さに従って各バッテリモジュールの充電及び／または放電の優先度を決定し、そして各バッテリモジュールの充電優先度及び／または放電優先度に従って、各バッテリモジュールの充電及び／または放電を決定する。

本実施形態では、バッテリモジュールはｍ行ｎ列で配置され、第１行目のバッテリモジュール、すなわち［１，１］、［１，２］、…、［１，ｎ］は容器の最上層に位置し、第２行目のバッテリモジュール、すなわち［２，１］、［２，２］、…、［２，ｎ］は容器の第２番目の最上層に位置し、最後の行のバッテリモジュール、すなわち［ｍ，１］、［ｍ，２］、…、［ｍ，ｎ］は容器の最下層に位置し、以下同様である。

更に、容器の上面（top）がバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換のための開口部であるので、一番上に位置するバッテリモジュール、すなわち［１，１］、［１，２］、…、［１，ｎ］の取り外し、取り付け、及び／または交換が最も容易である。２行目のバッテリモジュール、すなわち［２，１］、［２，２］、…、［２，ｎ］の取り外し、取り付け、及び／または交換は、１行目のバッテリモジュールのそれよりも僅かに難しい。最後の行のバッテリモジュール、すなわち［ｍ，１］、［ｍ，２］、…、［ｍ，ｎ］の取り外し、取り付け、及び／または交換が最も難しく、最後から２番目の行のバッテリモジュール、すなわち［ｍ−１，１］、［ｍ−１，２］、…、［ｍ−１，ｎ］の取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度は、最後の行のバッテリモジュールのそれの次である。

バッテリシステムにおいて、各行には唯１つのバッテリモジュールが設けられていても良い。容器の上面に取り外し及び／または取り付けのための開口部が位置する場合、一番上に位置するバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換が最も容易であり、他方で底部に位置するバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換が最も難しく、バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度は、それらの容器内における位置によって変わる。この場合、充電及び／または放電の優先度は、先に述べた原則に従って各バッテリモジュールにつき決定され得る。

本願の主たる考え方は、取り外し、取り付け、及び／または交換がより難しいバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の頻度を最小化し、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の頻度を上げることにある。これにより、バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換に要する苦労を低減し、バッテリモジュールの充電及び／または交換の効率を向上する。よって、複数のバッテリモジュールがまず、分類（ranked）されなければならない。言い換えれば、各バッテリモジュールの充電及び／または放電の優先度は、各バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度に従って決定されなければならない。

図３は、コントローラ１０が複数のバッテリモジュールの充電及び放電を制御する方法のフローチャートであり、ステップＳ１は、複数のバッテリモジュールの充電優先度及び放電優先度を決定する。本実施形態では、コントローラ１０は、各バッテリモジュールの充電優先度を、その位置に従って、すなわちその取り外し、取り付け、及び／または交換難易度に従って決定する。例えば、取り外し、取り付け、及び／または交換がより難しいバッテリモジュールの充電優先度は高く、他方で取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの充電優先度は低い。従って、図２に示すバッテリシステムでは、最後の行のバッテリモジュール、すなわち［ｍ，１］、［ｍ，２］、…、［ｍ，ｎ］の充電優先度が最も高く、最後から２番目の行のバッテリモジュール、すなわち［ｍ−１，１］、［ｍ−１，２］、…、［ｍ−１，ｎ］の充電優先度は、最終行のバッテリモジュールのそれの次であり、最初の行のバッテリモジュール、すなわち［１，１］、［１，２］、…、［１，ｎ］の充電優先度が最も低く、以下同様である。

もちろん、バッテリモジュールの充電優先度は、それらの取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度のみによって決定される必要はない。それでもなお、本発明の目的は、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールの充電優先度を上げ、及び／または取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの充電優先度を下げることによって実現される。

更にコントローラ１０はまた、各バッテリモジュールの放電優先度を、その位置に従って決定する。充電優先度を決定する方法とは反対に、複数のバッテリモジュールの間で、取り外し、取り付け、及び／または交換がより難しいバッテリモジュールの放電優先度は低く、他方で取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの放電優先度は高い。例えば図２に示すバッテリシステムでは、最初の行のバッテリモジュール、すなわち［１，１］、［１，２］、…、［１，ｎ］の放電優先度が最も高く、２番目の行のバッテリモジュール、すなわち［２，１］、［２，２］、…、［２，ｎ］の放電優先度は、最初の行のバッテリモジュールのそれの次であり、最後の行のバッテリモジュール、すなわち［ｍ，１］、［ｍ，２］、…、［ｍ，ｎ］の放電優先度が最も低く、以下同様である。

もちろん、バッテリモジュールの放電優先度は、それらの取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度のみによって決定される必要はない。それでもなお、本発明の目的は、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの放電優先度を上げ、及び／または取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難なバッテリモジュールの放電優先度を下げることによって実現される。

各バッテリモジュールの充電及び放電優先度の決定の後、ステップＳ２においてコントローラ１０が、バッテリシステムが充電の必要があると判断した際には、コントローラ１０は、ステップＳ３において、その充電優先度に従って各バッテリモジュールの充電を、充電の期間、より高い充電優先度のバッテリモジュールが、より低い充電優先度のバッテリモジュールに優先するように、制御するだろう。

本発明の一実施形態によれば、高い充電優先度のバッテリモジュールを、充電の期間、低い充電優先度のバッテリモジュールに優先させることは、次のようにして実現され得る。すなわち、より高い充電優先度のバッテリモジュールの相対充電電流量（relative charging current intensities）が、より低い充電優先度のバッテリモジュールのそれよりも大きくなるように、充電電流を制御する。異なるバッテリモジュールのエネルギー蓄積容量は同じでは無いであろうから、もし同じ充電電流量が与えられれば、より小さいエネルギー蓄積容量のバッテリモジュールの充電状態は高いレートで増加し、他方でより大きいエネルギー蓄積容量のバッテリモジュールの充電状態は低いレートで増加するだろう。よって、それらのエネルギー蓄積容量を考慮することなく、より高い充電優先度のバッテリモジュールに単純に高い充電電流量を供給すれば、より高い充電優先度のバッテリモジュールの充電状態を、そのエネルギー蓄積容量が大きいほど低いレートで増加させ得ることが可能である。従って、より高い充電優先度のバッテリモジュールには、より大きい相対充電電流量が供給される必要がある。

よって、本発明の一実施形態によれば、より高い充電優先度のバッテリモジュールにはより大きい相対充電電流量が供給され、より低い充電優先度のバッテリモジュールにはより小さい相対充電電流量が供給される。本発明の相対充電電流量は、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する、バッテリモジュールに与えられた充電電流量の比である。バッテリモジュールの持つ充電優先度が高いほど、それらはより大きい相対充電電流量が得られる。

前述の実施形態によれば、取り外し、取り付け、及び／または交換の最も困難なバッテリモジュール（例えば、図２に示すバッテリシステムの最終行のバッテリモジュール）は、最も大きい相対充電電流量を受信する。最初の行のバッテリモジュールは、最も小さい充電電流量を受信し、２行目のバッテリモジュールにより受信される相対充電電流量は、第１行目のバッテリモジュールにより受信されるそれよりも僅かに大きく、以下同様である。

別の実施形態によれば、充電優先度のより高いバッテリモジュールを充電している間、制御方法は、充電優先度のより低いバッテリモジュールを充電せず（refrain）、または充電を停止（stop）する。よって、ステップＳ２を実施の後、もしコントローラ１０が、バッテリシステムの充電が必要であると判断した場合には、コントローラ１０はステップＳ３を実行する。ステップＳ３は、より高い充電優先度のバッテリモジュールにより大きい相対充電電流量を供給し、そしてより低い充電優先度のバッテリモジュールにはより小さい相対充電電流量を供給するか、またはより低い充電優先度のバッテリモジュールの充電を行わないか停止する。

同様に、コントローラ１０が複数のバッテリモジュールの放電を制御する際には、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量と放電優先度に従って各バッテリモジュールの放電電流量もまた、より高い放電優先度のバッテリモジュールの相対放電電流量（relative discharging current intensities）が、より低い放電優先度のバッテリモジュールのそれよりも大きくなるように、決定される。相対放電電流量は、バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する、バッテリモジュールから流れ出す放電電流量の比である。従って、取り外し、取り付け、及び／または交換が最も困難なバッテリモジュール（例えば、図２に示すバッテリシステムの最終行のバッテリモジュール）は最小の相対放電電流量を有し、他方で取り外し、取り付け、及び／または交換が最も容易なバッテリモジュール（例えば、図２に示すバッテリシステムの１行目のバッテリモジュール）は最大の相対放電電流量を有し、２行目のバッテリモジュールの相対放電電流量は、１行目のバッテリモジュールのそれより僅かに小さく、以下同様である。

更に別の実施形態によれば、より放電優先度の高いバッテリモジュールを放電している期間、本制御方法は、放電優先度のより低いバッテリモジュールを放電せず（refrain）、または放電を停止（stop）する。よって、ステップＳ４を実施の後、もしコントローラ１０が、バッテリシステムの放電が必要であると判断した場合には、コントローラ１０はステップＳ５を実行する。ステップＳ５は、より高い放電優先度のバッテリモジュールにより大きい相対放電電流量を出力させ、そしてより低い放電優先度のバッテリモジュールにはより小さい相対放電電流量を出力させるか、またはより低い放電優先度のバッテリモジュールの放電を行わないか停止する。

更に、本制御方法はまた、より高い放電優先度のバッテリモジュールに対して、より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電するように、放電させ得る。

放電優先度のより高いバッテリモジュールは通常、取り外し、取り付け、及び／または交換がし易いものであり、例えば図２に示すバッテリシステムにおける１行目及び２行目のバッテリモジュールである。他方で、充電優先度の高いバッテリモジュールは通常、取り外し、取り付け、及び／または交換がし難いものであり、例えば図２に示すバッテリシステムにおける最後の行のバッテリモジュールである。そのため、より高い放電優先度のバッテリモジュールに対して、より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電するように、放電させることは、より充電優先度の高いそのようなバッテリモジュールの充電を実現するために、バッテリシステムにおいてより高い充電優先度のバッテリモジュールを充電するような、バッテリシステムにおけるより高い放電優先度のバッテリモジュールの放電と機能的に等価である。

種々の実施形態において、充電優先度は、取り外し、取り付け、及び／または交換がより難しいバッテリシステムにおけるバッテリモジュールに与えられる。しかし、放電プロセスにおいてはそのようなバッテリモジュールには放電優先度は与えられず、これにより、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難であるバッテリモジュールの充電状態が増大され、充電及び／または交換の目的でそれらが取り外される可能性が十分に低下される。他方で、放電優先度は、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易であるバッテリモジュールに与えられる。しかし、充電プロセスにおいてはそのようなバッテリモジュールには充電優先度は与えられず、これにより、取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの充電状態が低下され、充電及び／または交換の目的でそれらが取り外される可能性が増大する。取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易なバッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換は難しくはなく、そして手間と時間を要さない。結局、本願の実施形態に従った制御方法は、バッテリシステムを使用している期間に、バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換に必要な全体としての努力を軽減し、そしてそれらを取り外さなければ充電出来ないバッテリモジュールのバッテリシステムの充電効率を向上させる。

例えば電気自動車、大型のポータブル電気機器等のような、大きなサイズのバッテリシステムを有し、そして電力消費の大きい電気機器の場合、本発明の方法は、バッテリシステムの使用効率を向上させ、ユーザに大変な利便性をもたらし得る。

上記述べられた実施形態は、本発明の好ましい例示の実施形態として説明された。この発明の範囲から逸脱することなく、その他の現実的なアプリケーションにおいて多くの変形例を得ることが可能である。例えば、図２に示すバッテリシステムにおいて、バッテリモジュールの取り付け及び／または取り外しのための開口部が、上面ではなく容器の左側に位置していたとすれば、第１の列のバッテリモジュール、すなわち［１，１］、［２，１］、…、［ｍ，１］が、取り外し、取り付け、及び／交換が最も容易である。従って、第１の列のバッテリモジュールが最低の充電優先度を有し、及び／または最高の放電優先度を有する。逆に、最終列のバッテリモジュール、すなわち［１，ｎ］、［２，ｎ］、…、［ｍ，ｎ］が、取り外し、取り付け、及び／交換が最も困難である。従って、最終列のバッテリモジュールが最高の充電優先度を有し、及び／または最低の放電優先度を有する等である。

前述のケースでは、上記述べた方法により、各バッテリモジュールの相対充電電流量及び／または相対放電電流量が決定され、及び／または異なるバッテリモジュールの充電及び／または放電が、上記述べられた方法により制御され得る。これは、取り外し、取り付け、及び／または交換がより困難であるバッテリモジュールの充電優先度を高くし、及び／または放電優先度を低くし、及び／または取り外し、取り付け、及び／または交換がより容易であるバッテリモジュールの放電優先度を高くし、及び／または充電優先度を低くすることを実現出来る。このように、この発明の目的が実現される。

更に、他に考え得るケースでは、バッテリモジュールの取り付け及び／または取り外しのために２つまたはそれ以上の開口部が容器に設けられても良い。バッテリモジュールの取り付け及び／または取り外しのために複数の開口部が容器に設けられている場合、取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度は、各バッテリモジュールの取り付け位置と、取り付け及び／または取り外しのための各開口部の位置とに従って決定され得る。最後に、取り付け及び／または取り外しのための開口部の位置とバッテリモジュールの取り付け位置の他に、各バッテリモジュールの取り外し、取り付け、及び／または交換の難易度を決定し得るその他のファクターは、本発明の上記述べられた実施形態によって排除されない。

本発明の前述の記述は、例示及び説明の目的で与えられた。網羅的であること、または開示された厳格な形態に本発明を制限することを意図していない。当業者は、多くの改良及び変形が明白であろう。

実施形態は、この発明の本質とその現実的なアプリケーションを最も良く説明するために選ばれ、述べられてきた。これにより、熟慮された特定の使用に適した種々の変形と共に、種々の実施形態についての発明の理解を当業者に可能とする。この発明が、以下の特許請求の範囲とそれらと等価なものとによって規定されることが意図される。

その結果、適切な時刻においてより低い充電優先度のバッテリモジュールの充電を停止し、または充電しないことにより、より高い充電優先度のバッテリモジュールが十分に高い充電電流量を受けることを確保し、これにより、充電されている際に、より高い充電優先度のバッテリモジュールを優先出来る。

前述の実施形態によれば、取り外し、取り付け、及び／または交換の最も困難なバッテリモジュール（例えば、図２に示すバッテリシステムの最終行のバッテリモジュール）は、最も大きい相対充電電流量を受ける。最初の行のバッテリモジュールは、最も小さい充電電流量を受け、２行目のバッテリモジュールにより受けられる相対充電電流量は、第１行目のバッテリモジュールにより受けられるそれよりも僅かに大きく、以下同様である。

Claims (10)

1. コントローラによって、バッテリシステムにおける複数のバッテリモジュールのそれぞれの充電優先度を決定することであって、前記充電優先度を決定することは、
   取り外し、取り付け、または交換が困難な前記バッテリモジュールの前記充電優先度を向上することと、
   取り外し、取り付け、または交換が容易な前記バッテリモジュールの前記充電優先度を低下させることと、の少なくともいずれかを備え、
   前記コントローラによって、より高い充電優先度の前記バッテリモジュールを、充電の間、より低い充電優先度の前記バッテリモジュールに対して優先させることと、
   前記コントローラによって、前記複数のバッテリモジュールのそれぞれの放電優先度を決定することであって、前記放電優先度を決定することは、
   取り外し、取り付け、または交換が容易な前記バッテリモジュールの前記放電優先度を向上することと、
   取り外し、取り付け、または交換が困難な前記バッテリモジュールの前記放電優先度を低下させることと、の少なくともいずれかを備え、
   前記コントローラによって、より高い放電優先度の前記バッテリモジュールを、放電の間、より低い放電優先度の前記バッテリモジュールに対して優先させることと
   を備える、バッテリモジュールの充電及び放電制御方法。
2. 前記より高い充電優先度のバッテリモジュールを、充電の間、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、
   前記より高い充電優先度のバッテリモジュールに、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールの相対充電電流量（relative charging current intensity）よりも大きい相対充電電流量で充電させること、を備え、
   前記相対充電電流量は、前記バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する充電電流量の比率である、請求項１の方法。
3. 前記より高い充電優先度のバッテリモジュールを、充電の間、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、
   前記より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電しつつ、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールを充電せず（refraining）、または充電を停止（stopping）すること、を備える、請求項１の方法。
4. 前記より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電するように、前記コントローラによって、前記より高い放電優先度のバッテリモジュールに対して放電させること、を更に備える請求項１の方法。
5. 前記より高い放電優先度の前記バッテリモジュールを、放電の間、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、
   前記より高い放電優先度のバッテリモジュールに、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールの相対放電電流量（relative discharging current intensity）よりも大きい相対放電電流量で放電させることと、
   前記より高い放電優先度のバッテリモジュールを放電しつつ、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールを放電せず（refraining）、または放電を停止（stopping）することと、を備え、
   前記相対放電電流量は、前記バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する放電電流量の比率である、請求項１乃至４いずれかの方法。
6. 前記より高い放電優先度の前記バッテリモジュールを、放電の間、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、
   前記より高い放電優先度のバッテリモジュールを放電しつつ、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールを放電せず（refraining）、または放電を停止（stopping）すること、を備える、請求項１乃至４いずれかの方法。
7. モジュールの充電及び放電制御方法のバッテリシステムであって、
   複数のバッテリモジュールと、
   前記複数のバッテリモジュールのそれぞれの充電優先度を決定するコントローラであって、前記充電優先度の決定は、
   取り外し、取り付け、または交換が困難な前記バッテリモジュールの前記充電優先度を向上することと、
   取り外し、取り付け、または交換が容易な前記バッテリモジュールの前記充電優先度を低下させることと、の少なくともいずれかを備える、コントローラと
   を備え、前記コントローラは更に、より高い充電優先度の前記バッテリモジュールを、充電の間、より低い充電優先度の前記バッテリモジュールに対して優先させるように構成され、
   前記コントローラは更に、前記複数のバッテリモジュールのそれぞれの放電優先度を決定するように構成され、前記放電優先度を決定することは、
   取り外し、取り付け、または交換が容易な前記バッテリモジュールの前記放電優先度を向上することと、
   取り外し、取り付け、または交換が困難な前記バッテリモジュールの前記放電優先度を低下させることと、の少なくともいずれかを備え、
   前記コントローラは更に、より高い放電優先度の前記バッテリモジュールを、放電の間、より低い放電優先度の前記バッテリモジュールに対して優先させるように構成される、バッテリシステム。
8. 前記より高い充電優先度のバッテリモジュールを、充電の間、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、
   前記より高い充電優先度のバッテリモジュールに、前記より低い充電優先度のバッテリモジュールの相対充電電流量よりも大きい相対充電電流量で充電させること、を備え、
   前記相対充電電流量は、前記バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する充電電流量の比率である、請求項７のシステム。
9. 前記コントローラは更に、前記より高い充電優先度のバッテリモジュールを充電するように、前記より高い放電優先度のバッテリモジュールに対して放電させる、ように構成される、請求項７のシステム。
10. 前記より高い放電優先度のバッテリモジュールを、放電の間、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールに対して優先させることは、
    前記より高い放電優先度のバッテリモジュールに、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールの相対放電電流量よりも大きい相対放電電流量で放電させることと、
    前記より高い放電優先度のバッテリモジュールを放電しつつ、前記より低い放電優先度のバッテリモジュールを放電せず（refraining）、または放電を停止（stopping）することと、を備え、
    前記相対放電電流量は、前記バッテリモジュールのエネルギー蓄積容量に対する放電電流量の比率である、請求項７乃至９いずれかのシステム。

Images