JP2019504611A - 組電池管理システム - Google Patents

Abstract

充電式組電池の充電に使用する組電池管理システムが開示される。この組電池管理システムは、制御部と温度センサと、を備える。温度センサは、充電式組電池の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成される。制御部は、温度信号に基づいて、充電式組電池を充電する充電電流を制御するように構成される。充電電流は、温度が第１閾値温度信号値を超えていることを示す温度信号に応答して、上昇する温度の関数として漸減される。

Description

本開示は、組電池管理システム、例えば、充電式組電池の組電池管理システムに関する。

充電式組電池は、多くの技術、例えば、道路と非道路との両方で使用する電気自動車またはハイブリッド車に一般的に使用される。具体的には、充電式組電池は、自動車用途（道路）、海洋用途（非道路）、倉庫環境（例えば、フォークリフトトラックなどの機械的操縦装置や、例えば、ＷＯ９８／４９０７５に開示されるような自律誘導車両との併用（非道路））、エネルギー貯蔵用途（商用と家庭用の両方（非道路））にしばしば使用される。

このような用途に使用される充電式組電池の性能を監視・制御するために、組電池管理システム（ＢＭＳ）が使用されてもよい。

組電池駆動の自律誘導車両またはロボットの使用に用いる充電システムに関連するＷＯ２０１５／１０４２６３に開示されるように、組電池の充電中にロボットが停止するという好ましくない事態が発生することがある。このような事態は、例えば、８時間の充電時間を確保するため、充電システムの動作サイクル全体を、一般的に１日１６時間に短縮させる。この問題に対処するため、ＷＯ２０１５／１０４２６３は、対応する充電ステーションへの解除可能な接続を可能にする受電手段を備えた組電池を開示している。ＷＯ２０１５／１０４２６３は、第１組電池と第２組電池とが交換可能であるため、第１組電池が充電ステーションにより充電されているときにロボットが使用できる状態であることを開示している。

本発明の様態は独立請求項に記載されているとおりであり、任意に加えられる特徴事項は従属請求項に記載されているとおりである。本発明の様態は互いに連動する形で提供され、１つの様態の特徴事項は他の様態に応用されてもよい。

ここで、添付の図面を参照して、単なる例示として、本開示の実施形態について説明する。

図１は、組電池管理システムの一例を備える充電式組電池パックの概略図である。 図２は、図１に示されるような充電式組電池パックに含まれる充電式組電池の単電池の概略図である。 図３は、図１に示されるような充電式組電池パックを備える電気自動車の一例である。 図４は、組電池パックの別の一例である。 図５は、組電池管理システムを含む図１に示される組電池パックなどの充電式組電池パックを充電する充電点の一例である。 図６は、図１に示される組電池パックなどの複数の組電池パックを充電する組電池管理システムの一例である。

請求項の実施形態は、例えば、充電式組電池を充電する組電池管理システム（ＢＭＳ）に関する。図１に示されるように、充電式組電池パック１００は、ＢＭＳ１０１と充電式組電池１０５とを備える。ＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、充電式組電池１０３の温度に基づいて温度信号を提供する温度センサ１０５と、を備える。充電式組電池パック１００は、ＢＭＳ１０１を介して充電式組電池１０５を充電するために、充電ステーションなどの電源に接続可能である。ＢＭＳの制御部１０３は、温度センサ１０７により提供される温度信号に基づいて、電源により充電式組電池１０５に供給される充電電流を制御するように構成される。温度が第１閾値温度信号値を超えていることを示す温度信号に応答して、充電電流は、上昇する温度の関数として徐々に減少（漸減）する。

例えば、充電式組電池１０５は、１０℃−４０℃のような名目動作範囲を有してもよい。充電式組電池１０５の温度が閾値温度（例えば、４２℃）に到達することを示す温度信号を温度センサ１０７が提供する場合、制御部１０３は、組電池１０５の温度が継続的に上昇することを防ぐために、充電式組電池１０５に供給される電流を制限してもよい。温度信号が充電式組電池１０５の温度がさらに上昇している（例えば、４３℃または４４℃）ことを示している場合、制御部１０３は、電流をさらに制限してもよく、それにより、例えば、４２℃のときより低い電流が組電池１０５に供給される。温度信号が充電式組電池１０５の温度がさらに上昇していることを示し、それにより充電式組電池１０５の温度が第２閾値温度、例えば、４５℃に到達する場合、制御部は、電流を完全に制限してもよく、それにより、充電式組電池１０５への電流供給が停止し、充電式組電池１０５の温度が第２閾値温度を超えないようにすることで、充電式組電池１０５の損傷を防ぐ。

組電池１０５に供給される電流は温度の関数として制御されるため、組電池１０５は、組電池１０５を損傷することなく、より迅速に充電される。充電式組電池１０５の温度が用いられるため、南極用または砂漠用に設計された車両など、特に高温または低温の環境での用途の場合でも、組電池１０５の性能は、維持される。

図に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、これらの実施形態には、本明細書に記載され、本請求項に記載されるように、一般化され、削除され、または、置換されてもよい特徴事項が含まれることが上記の考察から理解されよう。図１に示される実際の例は、充電式組電池１０５に接続されているＢＭＳ１０１を備える組電池パック１００を備える。充電式組電池は、少なくとも１つのＬｉＦｅＰ０_４単電池を備える。ＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、電流センサ１０９と、温度２５センサ１０７と、電圧センサ１１１と、を備え、これらは全て制御部１０３に直列に接続される。

本例における制御部１０３と、電圧センサ１１１と、電流センサ１０９とは、印刷回路基板に配置される。温度センサ１０７は、単電池積層体の正極端に接続される。ペルチェ効果により使用中における単電池積層体の正極端は負極端よりも高温になるため、温度センサは、積層体中の最高温の単電池に接続される。

制御部１０３は、さらに、格納された関係情報を含むデータストアを備える。図１に示される例では、この格納された関係情報は、電流値が温度の関数として設定されているルックアップテーブルを含む。

ＢＭＳ１０１は、例えば、充電点３００などの充電電流の電源に接続可能である。制御部１０３は、充電電流を組電池１０５に供給する充電点３００に対し、要求を送信するように構成される。温度センサ１０７は、充電式組電池１０５の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成される。図１に示される例では、電流センサ１０９は、充電式組電池１０５に対する充電電流を監視し、電流信号を制御部１０３に提供する。制御部１０３は、温度信号に基づいて、充電式組電池１０５に充電する電流を制御（例えば、制限）するように構成される。例えば、制御部は、組電池１０５への充電を制御する電流制限器を備える。電流制限器は、例えば、電界効果トランジスタなどのトランジスタである。

図１に示される例では、制御部１０３は、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流の流れを制御（または制限）するように構成される。図１に示される例では、制御部１０３は、温度信号と電流信号とに基づいて、充電電流を制御するように構成されるが、他の例では、制御部１０３は、温度信号のみに基づいて、充電電流を制御してもよい。温度に基づく電流の漸減は、例えば、ルックアップテーブルなどの格納された関係情報に従う。制御部１０３は、格納された関係情報に基づいて、充電電流を制御するように構成される。

操作中、組電池パック１００は、充電点３００に接続される。充電点３００に対し要求を送信した制御部１０３に応答して、組電池１０５の充電が始まる。組電池パック１００のＢＭＳ１０１の制御部１０３は、組電池１０５の少なくとも１つのパラメータ、例えば、組電池１０５の電圧に基づいて、要求される組電池１０５を充電するか否かの判断に対応する電流要求を送信してもよい。

充電中、温度センサ１０７は組電池１０５の温度を監視し、電流センサ１０９は組電池１０５への充電電流を監視する。温度センサ１０７は制御部１０３に温度信号を送信し、電流センサ１０９は制御部１０３に電流信号を送信する。温度が第１閾値温度信号値を超えていることを示す温度信号に応答して、制御部１０３は、上昇する温度の関数として充電電流を漸減（または制限）する。第１閾値温度は、４２℃でもよい。この漸減は、例えば、電流と温度との間の線形関係に従ってもよい。

実施例によっては、制御部１０３は、温度が第２閾値温度を超えていることを示す温度信号に応答して、組電池１０５に充電電流が供給されないように充電電流を制御または制限する。第２閾値温度は、４５℃でもよい。

実施例によっては、制御部１０３は、温度が第３閾値を下回っていることを示す温度信号に応答して、下降する温度の関数として充電電流を漸減するように構成される。第３閾値温度は、５℃でもよい。この漸減は、例えば、電流と温度との間の線形関係に従ってもよい。

制御部１０３は、温度が第４閾値を下回っていることを示す温度信号に応答して、組電池１０５に充電電流が供給されないように充電電流を制御または制限するように構成されてもよい。第４閾値温度は、０℃でもよい。

制御部１０３は、組電池の温度が選択された範囲内になるように、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流の流れを制御するように構成されてもよい。例えば、選択された範囲は、前述の第２閾値温度と第４閾値温度とに対応する終端点を有してもよい。

請求項の他の実施形態は、２つのモードで動作できるＢＭＳ、例えば、図２に示されるＢＭＳ１０１に関する。第１モードでは、制御部１０３は、温度センサ１０７から受信した温度信号に基づいて、充電式組電池１０５を充電するための充電電流を制御する。充電式組電池１０５は、複数の単電池１０６を備えてもよい。第２モードでは、制御部１０３は、示された各単電池１０６の充電レベル、例えば、電圧センサ１１１により提供される電圧信号、に基づいて、充電式組電池１０５の単電池１０６間のバランスをとるように構成される。このように、複数の単電池１０６を備える充電式組電池１０５は第１モード中に急速に充電され、充電式組電池１０５が一定のレベル、例えば、電圧センサ１１１により示される特定の電圧レベル、まで充電されたら、ＢＭＳ１０１は、それぞれの充電レベルに基づいて、単電池１０６間のバランスをとり、例えば、全ての単電池１０６が同じレベルにまで充電される。

前述のとおり、図に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、これらの実施形態には、本明細書に記載され、本請求項に記載されるように一般化され、削除され、または、置換されてもよい特徴事項が含まれることが上記の考察から理解されよう。図２に示される実際の例は、図１に示される組電池パックと同様な組電池パック１００を示す。図２に示される組電池パック１００は、充電式組電池１０５に接続されたＢＭＳ１０１を備える。ＢＭＳ１０１は、直列に配置され、組電池１０５に接続される制御部１０３と、電圧センサ１１１と、電流センサ１０９と、組電池１０５と制御部１０３とに接続される温度センサ１０７と、を備える。

図２に示されるように、充電式組電池１０５は、積層して直列に配置される３つの単電池１０６を備える。組電池１０５の各単電池１０６は対応する抵抗器１０４を有し、各抵抗器１０４は各単電池１０６に平行に配置される。スイッチ１０２は、各抵抗器１０４と各単電池１０６との間で直列に配置される。

制御部１０３と、電圧センサ１１１と、電流センサ１０９と、温度センサ１０６とは、図１に関連して前述した制御部１０３と、電圧センサ１１１と、電流センサ１０９と、温度センサ１０６と、ほぼ同様に動作する。図１に示される組電池パック１００と同様に、制御部１０３は、組電池１０５に充電電流を供給するための充電点に対し、要求を送信するように構成される。温度センサ１０７は、充電式組電池１０５の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成される。電圧センサ１１１は、組電池１０５の単電池１０６の充電レベルの指示を提供するための充電指示部として機能するための電圧信号を提供するように動作可能である。

制御部は、少なくとも２つのモードで動作するように構成される。第１モードでは、制御部１０３は、温度センサ１０７からの温度信号に基づいて、例えば、図１に関連して前述した方法で組電池１０５を充電するための充電電流を制御する。第２モードでは、制御部１０３は、各単電池１０６の指示された充電レベルに基づいて、組電池１０５の単電池１０６間のバランスをとるように構成される。

組電池１０５の単電池１０６間のバランスをとるため、制御部１０３は、組電池１０５の各単電池１０６への充電電流を制御するように構成される。このため、制御部１０３は、各スイッチ１０２を制御して各抵抗器１０４への電流を制御するように動作可能であり、これにより、各単電池１０６への充電電流の流れを制御することができる。

制御部１０３は、組電池１０５の充電中の第１モードおよび第２モードと、組電池１０５の放電中の第３モードと、における組電池１０５の単電池１０６間のバランスをとるように構成されてもよい。制御部１０３は、放電中の第３モード中に各単電池１０６からの放電を制御するように構成されてもよい。

図１の組電池パック１００と同様に、操作中、組電池パック１００は、充電点に接続される。充電点に要求を送信した制御部１０３に応答して、組電池１０５の充電が始まる。充電中、温度センサ１０７は、組電池１０５の温度を監視し、制御部１０３に温度信号を送信する。電流センサ１０９は、組電池１０５への充電電流を監視し、制御部１０３に電流信号を送信する。

制御部は、第１モードで温度が第１閾値温度を超えていることを示す温度信号に応答して、上昇する温度の関数として充電電流を漸減（または制限）する。

ＢＭＳ１０１は、選択された閾値に到達すると、第２モードで動作する。例えば、電圧センサ１１１により提供される電圧信号により示されるように、選択された電圧閾値に到達すると、ＢＭＳ１０１は、第２モードで動作する。電圧信号は、前述のとおり、組電池１０５の充電レベルを表すことができるため、組電池１０５の充電レベルが一定のレベルに到達したら、ＢＭＳ１０１は、第２モードで動作してもよい。電圧閾値は、例えば、３．１Ｖ、３．３Ｖ、３．６Ｖでもよい。

第２モードでは、制御部１０３は、指示された各単電池１０６の充電レベル、例えば、各単電池１０６の電圧に基づいて、単電池１０６間のバランスをとる。単電池１０６間のバランスをとるため、制御部１０３は、各単電池１０６に対応するスイッチ１０２を制御する。制御部１０３は、各スイッチ１０２を開閉することにより、対応する各抵抗器１０４を通過する電流の量を制御する。各抵抗器１０４は、各単電池１０６に平行に配置されているため、各抵抗器１０４に流れる電流を制御することにより、各単電池１０６への電流も制御する。

組電池１０５に供給される充電電流が選択された充電電流閾値（例えば、０．５Ａ）を超えたことに応答して、制御部１０３は、充電中に第２モードで動作してもよい。組電池１０５に供給される充電電圧が選択された充電電圧閾値（例えば、３．０Ｖ）を超えたことに応答して、制御部１０３は、充電中に第２モードで動作してもよい。

第２モードでは、制御部１０３は、組電池１０５の各単電池１０６を電圧順にランキングし、このランキングに基づいて、組電池１０５の各単電池１０６への充電電流を制御してもよい。制御部１０３は、単電池１０６の最高電圧と最低電圧との間のオフセットに基づいて、各単電池１０６への充電電流を制御してもよい。例えば、制御部は、選択された数の各単電池１０６、例えば、電圧で上位１つの単電池１０６、電圧で上位２つの単電池１０６、電圧で上位３つの単電池１０６または電圧で上位４つの単電池１０６への充電電流を、これらの各単電池１０６と電圧で最下位の１つの単電池１０６との間のオフセットが閾値（０．００２Ｖなど）に到達するまで、制御してもよい。

充電が完了し、組電池が（例えば、負荷に接続することにより）放電に使用されると、制御部１０３は、第３モードで動作してもよい。第３モードでは、制御部１０３は、組電池１０５の単電池１０６の電圧が選択された電圧閾値（例えば、３．６Ｖ以上、３．９Ｖ以上または４．２Ｖ以上）に到達および／または超えたことに応答して、放電中に組電池１０５の単電池１０６間のバランスをとるだけでよい。電圧が選択された電圧閾値に到達および／または超えるときに、単電池１０６間のバランスをとることのみにより、単電池１０６が十分な充電レベルになったときの単電池１０６間のバランスがとられる。驚くことに、発明者は、充電レベルが低すぎるときに単電池１０６間のバランスをとることが非効率的であることを見出した。

第１モードでは、制御部１０３は、図１のＢＭＳと同様に機能してもよい。例えば、制御部１０３は、組電池の温度が選択された範囲内に収まるように、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流を制御するように構成されてもよい。例えば、選択された範囲は、第２閾値温度および第４閾値温度に対応してもよい。

実施例によっては、組電池１０５は、直列に配置された単電池１０６の２つの積層体と、２つの温度センサ１０７と、を備え、各温度センサ１０７は各積層体の単電池１０６の温度に基づいて、温度信号を提供するように配列される。制御部１０３は、２つの温度センサ１０７により監視される最高温度または最低温度のそれぞれに基づいて、組電池１０５への充電電流を制御するように構成されてもよい。

請求項の他の実施形態、例えば、図３に示される実施形態は、車両２００が充電中に誤って走行することを防止できる電気自動車またはハイブリッド車２００のＢＭＳ１０１に関する。図３に示されるＢＭＳは、例えば、インタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１と通信するように構成される制御部１０３を備える。ＢＭＳ１０１は、さらに、充電式組電池１０５が充電されているか否かを検知する充電検知器、例えば、電流センサ１０９、を備える。制御部１０３は、充電式組電池１０５が充電されていることを充電検知器が検知したことに応答して、車両駆動装置２０１の動作を禁止するためにインタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１に信号を送信するように構成される。

図３は、図１に示される組電池パック１００などの組電池パック１００を備える車両２００を示す。組電池パック１００は、インタフェース１１３を備える。組電池パック１００は、インタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１に接続される。車両駆動装置２０１は、例えば、電動機でもよい。

前述のとおり、図に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、これらの実施形態には、本明細書に記載され、本請求項に記載されるように、一般化され、削除され、または、置換されてもよい特徴事項が含まれることが上記の考察から理解されよう。図３に示される実際の例は、インタフェース１１３と充電式組電池１０５とに接続されたＢＭＳ１０１を備える組電池パック１００を示す。インタフェース１１３は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）インタフェースでもよい。ＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、充電検知器（ここに示す例では電流センサ１０９）と、温度センサ１０７と、電圧センサ１１１と、を備え、これらは全て制御部１０３に接続される。

制御部１０３は、インタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１と通信するように構成される。電流センサ１０９は、組電池１０５が充電中か否かを検知するように構成される。

制御部１０３は、組電池１０５が充電中であることを検知する電流センサ１０９に応答して、車両駆動装置２０１の動作を禁止するための信号を送信するように構成される。制御部１０３は、例えば、ＣＡＮバスなどのネットワーク上で通信するように構成されてもよい。制御部１０３は、車両駆動装置２０１の動作を禁止するための信号をＣＡＮバス上で送信してもよい。例えば、制御部１０３は、ＣＡＮバス上で充電広告を同報配信してもよい。

図１および図２の組電池パック１００と同様に、動作中、組電池パック１００は、充電点に接続される。充電点に要求を送信する制御部１０３に応答して、組電池１０５の充電が始まる。充電中、電流センサ１０９は、組電池１０５への充電電流を監視する。電流センサ１０９は、制御部１０３に電流信号を送信する。組電池１０５に充電電流が供給されていることを示す電流信号を受信したことに応答して、制御部１０３は、インタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１の動作を禁止するための信号を送信する。

図３の例では、ＢＭＳ１０１は、充電指示部として機能する任意選択の電圧センサ１１１を備える。電圧センサ１１１は、制御部に対し、組電池１０５の充電レベルの指示を提供するように構成される。例えば、電圧センサ１１１は、制御部１０３に電圧信号を送信する。

制御部１０３は、充電レベルが充電閾値を下回っていることを示す電圧信号を制御部１０３に送信する電圧センサ１１１に応答して、例えば、ＣＡＮバスなどのネットワーク上で充電広告を送信するように構成される。充電広告は、反復広告や、単一メッセージでもよい。充電広告は、ネットワーク上で同報配信され、または、制御部１０３に接続されている特定の装置に送信されてもよい。充電広告が反復広告である場合、制御部１０３は、充電レベルが充電閾値を上回っていることを示す電圧信号に応答して、ネットワーク上で充電広告を送信しなくてもよい。この充電閾値は、例えば、３．６Ｖでもよい。

制御部１０３がネットワーク上で通信を行うように構成される実施例では、制御部１０３は、ネットワーク上で反復電流要求メッセージを充電点に送信してもよい。制御部１０３は、電流要求メッセージに対する応答受信に応答して、車両駆動装置２０１の動作を禁止するための信号を送信してもよい。制御部１０３は、同報配信された電流要求に続くある一定の期間内に、ネットワークに対し繰り返しポーリングを行って、同報配信された電流要求に対する応答を求めるように構成されてもよい。制御部１０３は、ネットワーク上で受信された命令に応答して、車両駆動装置２０１の動作を禁止するための信号を取り消す信号を車両駆動装置２０１に送信するように構成されてもよい。実施例によっては、制御部１０３は、車両駆動装置２０１に対し、ネットワーク上で反復充電広告を送信することで、車両駆動装置の動作を禁止するように構成される。

請求項の他の実施形態、例えば、図４に示されるような実施形態は、電圧閾値を超える測定された電池電圧に応答して、組電池１０５への充電電流を切断できる制御部１０３と電圧センサ１１１とを備えるＢＭＳ１０１に関する。ＢＭＳ１０１は、例えば、短絡回路またはアーク放電による電圧スパイクに応答して、充電電流を切断するように構成されてもよい。このように、ＢＭＳ１０１は、ヒューズと同様の機能を果たしてもよい。

前述のとおり、図に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、これらの実施形態には、本明細書に記載され、本請求項に記載されるように一般化され、削除され、または、置換されてもよい特徴事項が含まれることが上記の考察から理解されよう。図４に示される実際の例は、図１の組電池パックと同様な組電池パック１００を示す。図４の組電池パック１００は、ＢＭＳ１０１に接続された充電式組電池１０５を備える。ＢＭＳ１０１は、制御部１０３と電圧センサ１１１とを備える。

電圧センサ１１１は、組電池１０５の電圧を測定し、電圧信号を制御部１０３に送信するように構成される。制御部１０３は、電圧センサ１１１からの電圧信号を受信するように構成される。制御部１０３は、電圧閾値を超えている電圧信号（測定された電池電圧を示す信号）に応答して、組電池１０５への充電電流を切断するように構成される。

図１、図２および図３の組電池パック１００と同様に、組電池パック１００は、動作中、充電点に接続される。充電点に要求を送信した制御部１０３に応答して、組電池１０５の充電が始まる。

電圧センサ１１１は、組電池１０５の電圧を常時監視しているが、実施例によっては、組電池１０５の充電時にのみ組電池１０５の電圧を監視してもよい。電圧センサ１１１は、制御部１０３に電圧信号を送信する。制御部１０３は、電圧センサ１１１が組電池１０５の電圧を監視するタイミングを制御してもよい。

制御部１０３は、電圧閾値を超えている電圧信号を受信したことに応答して、組電池１０５への充電電流を切断する。例えば、ＢＭＳ１０１は電界効果トランジスタを備えてもよく、制御部１０３は充電電流を切断または制限するように電界効果トランジスタを制御してもよい。

電圧閾値は、組電池１０５の名目動作電圧範囲より高くなるように選択される。例えば、電圧閾値は、４Ｖ、８Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖまたは２０Ｖより高くてもよい。電圧閾値は、例えば、組電池パック１００の充電接点と、充電点と、の間のアーク放電により発生する電圧スパイクに対応するように選択されてもよい。

実施例によっては、組電池１０５は、複数の単電池１０６を備える。各単電池１０６は、制御部１０３に各電圧信号を送信する電圧センサ１１１を備えてもよい。制御部１０３は、少なくとも１つの電圧信号が閾値を超えていることに応答して、組電池１０５への充電電流を切断するように構成されてもよい。

例えば、図５に示されるような請求項の他の実施形態は、温度または電圧などの組電池１０５のパラメータに基づいて、組電池１０５の充電を制御できる充電式組電池１０５用の充電点３００に関する。例えば、充電点３００は、充電式組電池パック１００の充電式組電池１０５と、電気的に接続する充電ポート３０５と、を備える。充電点３００も、制御部３０３と、充電式組電池１０５の少なくとも１つのパラメータを受信するインタフェース３１３と、を備える。この少なくとも１つのパラメータは、例えば、温度センサ１０７を使用して測定された少なくとも１つの組電池１０５の温度と、例えば、電圧センサ１１１を使用して測定された組電池１０５の電圧と、を含んでもよい。充電点３０３の制御部３０３は、少なくとも１つのパラメータに基づいて、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流を制御するように構成される。

前述のとおり、図に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、これらの実施形態には、本明細書で記載され、本請求項に記載されるように一般化され、削除され、または、置換されてもよい特徴事項が含まれることが上記の考察から理解されよう。図５に示される実際の例は、図１、図２または図４の充電式組電池パック１００などの充電式組電池パック１００を充電する充電点３００を示す。図５の充電点３００は、インタフェース３１３を介して制御部３０３に接続された充電ポート３０５を備える。

図１および図２に関連して前述した組電池パック１００は、充電式組電池１０５に接続されたＢＭＳ１０１を備える。ＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、任意選択の電流センサ１０９と、温度センサ１０７と、電圧センサ１１１と、を備え、これらは全て制御部１０３に接続される。実施例によっては、ＢＭＳ１０１は、電流センサ１０９と、温度センサ１０７と、電圧センサ１１１と、の１つのみまたはこれらの組み合わせを備えてもよい。

組電池パック１００の制御部１０３は、組電池１０５に充電電流を供給するために、充電点３００に対し、要求を送信するように構成される。温度センサ１０７は、充電式組電池１０５の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成される。電流センサ１０９は、充電式組電池１０５への充電電流を監視し、制御部１０３に対し電流信号を提供するように構成される。電圧センサ１１１は、充電式組電池１０５の電圧を監視し、制御部１０３に対し電圧信号を提供するように構成される。

充電ポート３０５は、充電式組電池パック１００の充電式組電池１０５に電気的に接続するように構成される。制御部３０３は、組電池パック１００の充電式組電池１０５の少なくとも１つのパラメータを、インタフェース３１３を介して受信するように構成される。この少なくとも１つのパラメータは、ＢＭＳ１０１の制御部１０３を介して温度センサ１０７から温度信号として受信された組電池の温度の少なくとも１つと、ＢＭＳ１０１の制御部１０３を介して電圧センサ１１１から電圧信号として受信される組電池１０５の電圧と、を含む。

充電点３００の制御部３０３は、少なくとも１つのパラメータに基づいて、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流を制御するように構成される。

制御部３０３は、ネットワーク、例えば、ＣＡＮバス上でインタフェース３１３を介して組電池パック１００のＢＭＳ１０１の制御部１０３と通信するように構成される。制御部３０３は、インタフェース３１３と充電ポート３０５とを介して充電式組電池パック１００と通信するように構成される。制御部３０３は、ネットワーク上で受信されるメッセージ内の少なくとも１つの他のパラメータに基づいて、組電池１０５への充電電流を制御するように構成される。

充電式組電池パック１００は、使用中に充電ポート３０５を介して充電点３００に接続される。充電を開始する方法は、複数ある。例えば、組電池パック１００のＢＭＳ１０１の制御部１０３は、充電点３００に電流要求を送信してもよい。充電点３００の制御部３０３は、電流要求の受信に応答して、組電池パック１００の組電池１０５の充電を開始してもよい。組電池パック１００のＢＭＳ１０１の制御部１０３は、少なくとも１つのパラメータに基づいて行われる組電池１０５を充電するか否かの判断に応答して、電流要求を送信してもよい。

他の実施例では、制御部３０３は、組電池パック１００のＢＭＳ１０１の制御部１０３に対し信号またはメッセージを送信し、少なくとも１つの他のパラメータに関する情報を要求してもよい。この要求に応答して、組電池パック１００のＢＭＳ１０１の制御部１０３は、この少なくとも１つのパラメータに関係する情報を含む信号またはメッセージを充電点３００の制御部３０３に送信してもよい。充電点３００の制御部３０３は、この情報の受信に応答して、組電池パック１００の組電池１０５の充電を開始するか否かを判断してもよい。

充電が始まると、充電点３００の制御部３０３は、少なくとも１つのパラメータに基づいて、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流を制御する。例えば、制御部３０３は、組電池１０５の充電レベルが充電閾値に到達したことを示す電圧信号に応答して、組電池１０５へ供給される充電電流を漸減するか、または切断してもよい。図３に関連して説明されるように、充電閾値は、例えば、３．６Ｖでもよい。

図１および図２に関連して前述したとおり制御部１０３は、温度信号に基づいて、充電式組電池１０５に充電する電流を制御（または制限）するように構成されてもよい。例えば、制御部は、組電池１０５への充電電流を制御する電流制限器、例えば、電界効果トランジスタを備える。

前記少なくとも１つのパラメータは、電流を送る命令を含んでもよい。例えば、充電点３００は、組電池１０５への充電を開始するように構成されてインタフェース３１３を介して第１メッセージを受信したときに充電を開始してもよく、組電池１０５への充電を禁止するように構成されてインタフェース３１３を介して第２メッセージを受信したときに充電を終了してもよい。

充電点３００の制御部３０３は、インタフェース３１３を介して広告メッセージを繰り返し送信するように構成されてもよい。充電点３００は、広告メッセージの受信確認を受信すると、組電池１０５への充電電流を制御するように構成されてもよい。

前述の実施例では、充電点３００の制御部３０３は、インタフェース３１３と充電ポート３０５とを介して充電式組電池パック１００と通信するように構成されてもよい。他の実施例では、充電点３００の制御部３０３は、充電ポート３０５を介さずに、インタフェース３１３を介して充電式組電池パック１００と通信するように構成される。例えば、充電点３００は、充電式組電池パック１００と接続するように動作可能なＣＡＮポートなどのネットワークポートを介して充電式組電池パック１００と通信するように構成されてもよい。

例えば、図６に示されるような請求項の他の実施形態は、複数の充電式組電池パック１００を充電することに使用できるＢＭＳ１０１に関し、それにより、例えば、組電池パック１００は、同じレベルに充電される。各組電池パック１００は、充電式組電池１０５と、制御部１０３を備えるＢＭＳ１０１と、を備える。各組電池パック１００は、充電点３００に対して直列または並列に接続される。１つの組電池パック１００の制御部１０３は、もう１つの組電池パック１００の制御部１０３と通信するように構成され、各組電池パック１００は、互いに通信する際に、自身を「マスター」または「スレーブ」のいずれかとして指定するように構成される。マスター組電池パック１００の制御部１０３は、スレーブ組電池パック１００の組電池１０５に関するパラメータについての情報を受信し、スレーブ組電池パック１００から受信した情報に基づいて、充電点３００からスレーブ組電池パック１００の組電池１０５への充電電流、または、マスター組電池パック１００とスレーブ組電池パック１００との両方の組電池１０５への充電電流を制御するように構成される。

前述のとおり、図に示される実施形態は、単なる例示に過ぎず、これらの実施形態には、本明細書に記載され、本請求項に記載されるように一般化され、削除され、または、置換されてもよい特徴事項が含まれることが上記の考察から理解されよう。図６に示される実際の例は、複数の組電池１０５ａ，１０５ｂを充電するＢＭＳ１０１ａの一例を示す。

図６は、２つの組電池パック１００ａおよび１００ｂを示す。図６に示される２つの組電池パック１００ａ，１００ｂは、互いに接続され、例えば、前述の図５の充電点などの充電点３００にも接続される。

第１組電池パック１００ａは、充電式組電池１０５ａに接続されるＢＭＳ１０１ａを備える。ＢＭＳ１０１ａは、制御部１０３ａを備える。第２組電池パック１００ｂは、充電式組電池１０５ｂに接続されるＢＭＳ１０１ｂも備える。ＢＭＳ１０１ｂは、制御部１０３ｂも備える。

第１ＢＭＳ１０１ａの制御部１０３ａは、例えば、任意選択のインタフェース（不図示）を介して、第２ＢＭＳ１０１ｂの制御部１０３ｂと通信するように構成される。第２ＢＭＳ１０１ｂと通信する際には、第１ＢＭＳ１０１ａの制御部１０３ａは、自身をマスター制御部１０３ａとして指定し、他の制御部をスレーブ制御部１０３ｂとして指定するように構成される。

マスター制御部１０３ａは、複数の組電池の第２組電池１０５ｂのパラメータに関する情報をスレーブ制御部１０３ｂから受信するように構成される。これらの組電池１０５のパラメータは、パック温度、パック電圧、パックへの充電電流、パックごとの単電池の数、各単電池への充電電流、各単電池の電圧のうちの少なくとも１つを含んでもよい。

マスター制御部１０３ａは、受信情報と、第１組電池１０５ａのパラメータに関する情報と、に基づいて、充電点３００から複数の組電池１０５ａ、１０５ｂへの充電電流を制御するように構成される。

図１および図２の組電池パック１００と同様に、動作中、組電池パック１００ａ，１００ｂは、充電点３００に接続される。マスター制御部１０３ａは、第１組電池１０５ａ、第２組電池１０５ｂまたはその両方の組み合わせに関する、受信情報に基づいて、複数の組電池１０５ａ，１０５ｂの充電が必要となるタイミングの判断を行ってもよい。

充電点に要求を送信したマスター制御部１０３ａに応答して、組電池１０５ａ，１０５ｂの充電が始まる。マスター制御部１０３ａは、受信情報に基づいて、組電池１０５ａ，１０５ｂの両方に供給される電流を制御する。例えば、マスター制御部１０３ａは、複数の組電池の最高温度または最低温度に基づいて、組電池１０５ａ，１０５ｂへの供給電流を制御してもよい。

マスター制御部１０３ａは、組電池１０５ａ，１０５ｂに供給される電流を複数の異なる方法で制御してもよい。例えば、実施例によっては、マスター制御部１０３ａは、充電点３００から第２組電池パック１００ｂへの電流の流れを直接制御してもよい。他の実施例では、マスター制御部１０３ａは、スレーブ制御部１０３ｂに命令を送信するように構成されてもよい。マスター制御部１０３ａは、スレーブ制御部１０３ｂに信号を送信し、充電点３００から要求するための電流をスレーブ制御部１０３ｂに指示する。

マスター制御部１０３ａは、組電池１０５ａ，１０５ｂの両方が同じレベルに充電されるように、組電池１０５ａ，１０５ｂに供給される電流を制御してもよい。これは、ある組電池が他の組電池よりも充電速度が速いときに役立つことがある。例えば、マスター制御部１０３ａは、組電池１０５ａ，１０５ｂのどちらか一方が、３．１Ｖ、３．３Ｖ、３．６Ｖなどの選択された電圧閾値などの閾値に到達するまで組電池１０５ａ，１０５ｂの両方に同じ分量の電流を供給するように構成されてもよい。マスター制御部１０３ａは、組電池の１つが選択された電圧閾値に到達すると、両方の組電池が同じ電圧レベルになるまで（例えば、両方の組電池が同じレベルに充電されるまで）、他方の組電池だけに電流を供給するように構成されてもよい。

特定の図に関連して前述したＢＭＳ１０１または組電池パック１００は、もう１つの実施例の文脈で使用できる特徴事項を含んでもよいことが本開示の文脈から理解される。

例えば、図２、図３、図４、図５および図６のいずれかの組電池パック１００は、例えば、図１に関して前述のとおり、組電池の温度１０５に基づいて、組電池１０５の充電を制御するように構成されてもよい。例えば、組電池パック１００のＢＭＳ１０１は、電流センサ１０９と、制御部１０３に接続された温度センサ１０７と、を備える。温度センサ１０７は、充電式組電池１０５の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成されてもよい。電流センサは、充電式組電池１０５への充電電流を監視し、制御部１０３に電流信号を提供する。制御部１０３は、温度信号と電流信号とに基づいて、充電電流を制御するように構成されてもよい。

図１、図３、図４、図５および図６のいずれかの組電池パック１００は、図２に関連して前述のとおり、２つのモードで動作するように構成されてもよい。例えば、組電池パック１００のＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、電圧センサ１１１と、電流センサ１０９と、温度センサ１０７と、を備える。電圧センサ１１１と電流センサ１０９とは、直列に配置され、組電池１０５に接続される。温度センサ１０７は、組電池１０５と制御部１０３とに接続される。温度センサ１０７は、充電式組電池１０５の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成されてもよい。電圧センサ１１１は、電圧信号を提供して充電指示部として機能し、組電池１０５の単電池１０６の充電レベルの指示を提供するように動作可能でもよい。制御部１０３は、少なくとも２つのモードで動作するように構成されてもよい。第１モードでは、制御部１０３は、例えば、温度センサ１０７からの温度信号に基づいて図１に関して前述されている方法で、組電池１０５を充電する充電電流を制御する。第２モードでは、制御部１０３は、指示された各単電池１０６の充電レベルに基づいて、組電池１０５の単組電池１０６間のバランスをとるように構成される。

図１、図２、図４、図５および図６のいずれかの組電池パック１００は、図１に関連して前述のとおり、車両駆動装置２０１と通信するように構成されてもよい。例えば、組電池パック１００は、インタフェース１１３を備える。組電池パック１００は、インタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１に接続される。制御部１０３は、インタフェース１１３を介して車両駆動装置２０１と通信するように構成されてもよい。電流センサ１０９は、組電池１０５が充電中か否かを検知するように構成されてもよい。制御部１０３は、組電池１０５が充電中であることを検知する電流センサ１０９に応答して、車両駆動装置２０１の動作を禁止するための信号を送信するように構成されてもよい。

図１、図２、図３、図５および図６のいずれかの組電池パック１００は、電圧閾値を超える測定電池電圧に応答して、組電池１０５への充電電流を切断するように構成されてもよい。例えば、組電池パック１００のＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、電圧センサ１１１と、を備える。電圧センサ１１１は、組電池１０５の電圧を測定し、制御部１０３に電圧信号を送信するように構成されてもよい。制御部１０３は、電圧閾値を超える電圧信号に応答して、組電池１０５への充電電流を切断するように構成されてもよい。

図１、図２、図３、図４および図６のいずれかの組電池パック１００は、図５に関連して前述のとおり、充電点３００と共に動作するように構成されてもよい。例えば、組電池パック１００のＢＭＳ１０１は、組電池１０５の少なくとも１つのパラメータに関する情報を充電点３００の制御部３０３に提供するように配置される、電流センサ１０９と、温度センサ１０７と、電圧センサ１１１と、のうちの少なくとも１つまたはこれらの組み合わせを備える。例えば、温度センサ１０７は、充電式組電池１０５の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成されてもよい。電流センサ１０９は、制御部１０３に電流信号を提供するように構成されてもよい。電圧センサ１１１は、制御部１０３に電圧信号を提供するように構成されてもよい。組電池パック１００は、充電点３００の充電ポート３０５と接続するように取り付けられてもよい。充電点３００は、インタフェース３１３を介して充電ポート３０５に接続される制御部３０３を備え、少なくとも１つのパラメータに基づいて、組電池１０５の充電中に組電池１０５への充電電流を制御するように構成されてもよい。

図６の文脈において、各組電池パック１００ａ，１００ｂは、図１、図２および図３に示される組電池パック１００の機能を備えてもよい。例えば、各ＢＭＳ１０１ａ，１０１ｂは、電流センサ１０９と、電圧センサ１１１および／または温度センサ１０７と、を備えてもよい。制御部１０３ａ，１０３ｂまたはマスター制御部１０３ａは、図１および図２に関して前述のとおり、これらのセンサからの信号に基づいて、各組電池１０５ａ，１０５ｂへの充電電流を制御するように構成されてもよい。各組電池パック１００ａ，１００ｂは、さらに、インタフェース１１３と、各制御部１０３ａ，１０３ｂと、を備えるか、または、マスター制御部１０３ａは、図３に関して前述のとおり、車両駆動装置２０１を制御するように構成されてもよい。

実施例によっては、ＢＭＳ１０１は、電圧センサ１１１または電流センサ１０９を備えない。実施例によっては、ＢＭＳ１０１は、データストアを備えない。

各組電池１０５は、図２に関連して前述のとおり、複数の単電池１０６を備えてもよい。各単電池１０６は、対応する抵抗器１０４と、各単電池１０６への電流を制御するスイッチ１０２と、を備えてもよい。実施例によっては、組電池１０５は、例えば、３つの単電池１０６の２つの積層体など、複数の単電池１０６の２つの積層体を備える。ＢＭＳ１０１は、２つの温度センサ１０７を備えてもよい。各温度センサ１０７は、単電池１０６の各積層体の温度に基づいて、温度信号を提供するように配置されている。このような実施例では、制御部１０３は、２つの温度センサ１０７の監視対象の温度の最高値または最低値に基づいて、組電池１０５（例えば、各積層体および／または個々の単電池１０６）への充電電流を制御するように構成されてもよい。

実施例によっては、ＢＭＳ１０１の制御部１０３は、組電池１０５からの複数の入力信号を受信する複数の入力部またはチャネルを備える。制御部１０３は、入力信号に基づいて、単電池１０６の数を判断するように構成されてもよい。例えば、制御部１０３は、１５個のチャネルを備えてもよい。例えば、ＢＭＳ１０１は、各単電池１０６からの測定電圧に基づいて、単電池１０６の数を判断するように構成されてもよい。制御部１０３は、判断された数の単電池１０６に基づいて、単電池１０６間のバランスをとるように構成されてもよい。

制御部１０３は、例えば、図３または図５に関連して説明されるような、ＣＡＮバスまたはシリアルバス（ＲＳ４８５バス）などのネットワーク上で通信するインタフェース１１３，３１３を備えてもよい。制御部１０３は、組電池１０５の充電および放電に関する情報をネットワーク上で通信するように構成されてもよい。制御部１０３は、充電ステーション３００に対する組電池１０５の充電および放電に関する情報をネットワーク上で通信するように構成されてもよい。制御部１０３は、組電池の温度、組電池の充電レベルの指示、組電池への充電電流、組電池の電圧のうちの少なくとも１つをネットワーク上で通信するように構成されてもよい。

制御部１０３は、ネットワーク上で受信した命令に基づいて、組電池１０５の充電または放電を制御するように構成されてもよい。例えば、制御部１０３は、ネットワーク上で受信した充電の停止要求を示す命令に応答して、充電電流が選択された充電電流閾値を下回るまで組電池１０５への充電電流を小さくし、組電池１０５の充電が終了したことを示すメッセージをネットワーク上で送信するように構成されてもよい。この選択された充電電流閾値は、実施例によっては、組電池１０５への充電電流が存在しない場合に相当してもよい。

制御部１０３は、温度信号に基づいて、組電池１０５を加熱または冷却する温度制御システムを制御するように構成されてもよい。制御部１０３は、例えば、図１に関して説明されるような第１閾値温度などの第１閾値温度を超える温度に応答して、温度制御システムを起動し組電池１０５を冷却するように構成されてもよい。制御部１０３は、例えば、図１に関して説明されるような第３閾値温度などの第３閾値温度を下回っている温度に応答して、温度制御システムを起動し組電池１０５を加熱するように構成されてもよい。

上記ではＬｉＦｅＰ０_４（リン酸鉄リチウム）単電池が説明されているが、ＬｉＣｏＯ_２またはＬｉＭｎ_２Ｏ_４、チタン酸リチウム、リチウム硫黄、リチウムポリマーまたはリチウムイオンポリマーなどのリチウム単電池化学物質が用いられてもよい。他の単電池化学物質が用いられてもよい。

本開示の他の実施形態は、充電式組電池の充電および／または放電に使用するＢＭＳに関してもよい。ＢＭＳは、前述するＢＭＳ１０１でもよい。ＢＭＳ１０１は、制御部１０３と、２つの温度センサと、を備える。これらの温度センサは、（ｉ）充電式組電池１０５の少なくとも１つの単電池１０６の温度を測定する第１温度センサ１０７と、（ｉｉ）ＢＭＳの要素の温度を測定する第２温度センサと、を備える。制御部１０３は、第１温度センサ１０７からの温度信号に基づいて、充電式組電池１０５を充電する充電電流を制御し、ＢＭＳ１０１の要素の温度が閾値温度を超えていることを示す第２温度センサに応答して、充電式組電池１０５に対するおよび／または充電式組電池１０５からの電流の流れを停止するように構成される。

例えば、制御部１０３は、ＢＭＳ１０１の要素の温度が閾値温度を超えていることを示す第２温度センサに応答して、充電式組電池１０５への充電電流の流れを停止するように構成される。これに加え、または、これに代わって、制御部１０３は、ＢＭＳ１０１の要素の温度が閾値温度を超えていることを示す第２温度センサに応答して、充電式組電池１０５からの放電の流れを停止するように構成される。充電電流または放電電流の流れの停止は、充電式組電池１０５に対するおよび／または充電式組電池１０５から一切電流が流れないように完全な電流の停止を含んでもよい。

ＢＭＳは、前述したＢＭＳ１０１の機能を含んでいてもよいと理解されるよう。例えば、ＢＭＳ１０１の制御部１０３は、温度が第１温度信号閾値を超えていることを示す第１温度センサ１０７からの温度信号に応答して、上昇する温度の関数として充電電流が漸減されるように構成されてもよい。

ＢＭＳ１０１の要素は、充電式組電池１０５に対するおよび／または充電式組電池１０５から供給される充電電流を制御するために制御部１０３により操作可能な少なくとも１つの電圧制御インピーダンス発生器を備えてもよい。電圧制御インピーダンス発生器は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、電界効果トランジスタ、ジャンクション電界効果トランジスタなどのＦＥＴ、ＪＦＥＴＳ、絶縁ゲート電界効果トランジスタ、ＩＧＦＥＴＳ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどのあらゆる他のタイプのトランジスタを備えてもよい。

制御部１０３は、第２温度センサの閾値温度に到達したことに応答して、充電式組電池１０５に対する充電電流および／または充電式組電池１０５からの放電電流を停止し、電流の再開を許可する前に一定の時間待つように構成されてもよい。これに加え、または、これに代わって、制御部１０３は、ＢＭＳ１０１の要素が閾値温度よりも低い温度、例えば、閾値温度よりも摂氏２０度低い温度であることを第２温度センサが示すまで、待つように構成されてもよい。例えば、制御部１０３は、ＢＭＳ１０１の要素が第２温度センサの第２閾値温度より低いことを第２温度センサが示すとき、電流の流れの再開を可能にするように構成されてもよい。

第２温度センサは、そのため、第１閾値温度と、第２閾値温度と、の両方を有してもよい。第２温度センサの第１閾値温度は、到達時に充電式組電池１０５に対する電流の流れおよび／または充電式組電池１０５からの電流の流れを停止する温度でもよく、第２温度センサの第２閾値温度は、到達時に充電式組電池１０５に対する電流の流れおよび／または充電式組電池１０５からの電流の流れの再開を可能にする温度でもよい。第２温度センサの第１閾値温度は、第２温度センサの第２閾値温度より高くてもよい。例えば、第２温度センサの第１閾値温度は摂氏１１０度でもよく、第２温度センサの第２閾値温度は摂氏９０度でもよい。

第２温度センサの第１閾値温度と、任意の第２閾値温度とは、第１温度センサ１０７の閾値温度より高くてもよい。すなわち、ＢＭＳ１０１の要素の閾値温度は、充電式組電池１０５の閾値温度より高くてもよい。充電式組電池１０５と、特に、充電式組電池１０５の単電池１０６とは、ＢＭＳ１０１の要素より高い熱容量を有し、ＢＭＳ１０１の要素用のヒートシンクとして機能してもよい。ＢＭＳ１０１の要素の閾値温度を充電式組電池１０５の閾値温度より高く設定することは、制御部１０３が安全装置機能を提供し、ＢＭＳ１０１および／または組電池１０５が高温になりすぎることを防止することを可能にする。

第２温度センサの第１閾値温度と、任意の第２閾値温度とは、そのため、制御部１０３の第５温度信号閾値と、任意の第６温度信号閾値でもよい。第５閾値温度と第６閾値温度とは、第１温度センサ１０７の第１、第２、第３または第４温度信号閾値のいずれの閾値温度信号値より高くてもよい。実施例によっては、ＢＭＳ１０１は、例えば、ＣＡＮ上で通信するように動作可能なインタフェース１０３を備えてもよい。いずれの閾値温度は、インタフェース１０３を介して構成可能でもよく、例えば、閾値温度は、ＣＡＮを介して構成可能でもよい。

前述のどの実施形態と請求項に記載されるどの特徴事項も、道路および／または非道路用途に使用されてもよい。例えば、前述の実施形態と請求項に含まれるどの特徴事項も、道路または非道路の用途でのみ使用されてもよい。前述の実施形態と請求項に記載されるどの特徴事項も、道路または非道路の電気機械または電気機器に使用されてもよい。例えば、前述の実施形態と請求項に記載されるどの特徴事項も、道路および／または非道路で使用する電気自動車またはハイブリッド車に使用されてもよい。例えば、本明細書で説明される組電池パック１００は、例えば、道路および／または非道路で使用する電気自動車またはハイブリッド車に使用されてもよい。例えば、前述の実施形態と請求項に記載されるどの特徴事項も、自動車用途（道路）、海洋用途（非道路）、倉庫環境（例えば、フォークリフトトラックなどの機械的操縦装置や、例えば、ＷＯ９８／４９０７５で開示されるような自律誘導車両との併用（非道路））、エネルギー貯蔵用途（商用と家庭用の両方（非道路））に使用されてもよい。

実施例によっては、１つ以上のメモリ要素は、本明細書で記載される操作を実施するために使用されるデータおよび／またはプログラム命令を格納できる。本開示の実施形態は、有形の持続的な格納媒体を提供する。この格納媒体は、本明細書で記載され請求項に記載される方法の１つ以上を実行し、および／または、本明細書で記載され請求項に記載されるデータ処理装置を提供するためのプロセッサをプログラムできるプログラム命令を含む。

本明細書で概説される方法と機器とは、制御部および／またはプロセッサを用いて実装されてもよい。これらの制御部および／またはプロセッサは、論理ゲートの集まりなどの固定のロジックによって提供されてもよく、プロセッサにより実行されるソフトウェアおよび／またはコンピュータプログラムの命令などのプログラマブルロジックにより提供されてもよい。他の種類のプログラマブルロジックは、プログラマブルプロセッサ、プログラマブルデジタルロジック（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ））、アプリケーション固有の集積回路、ＡＳＩＣ、他のあらゆる種類のデジタルロジック、ソフトウェア、コード、電子命令、フラッシュメモリ、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ ＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、電子命令を格納するのに適したその他の種類の機械可読媒体またはこれらの適切な組み合わせを含む。

本開示の実施形態は、コンピュータプログラム製品と、有形の持続的な格納媒体などのコンピュータ可読媒体と、を提供する。このコンピュータ可読媒体は、本明細書で記載される方法の１つ以上を実行するプロセッサをプログラムする命令を格納する。本開示の文脈から、これらの装置の他の変形および改良は、当業者には明らかであろう。

一般的に図面を参照すると、本明細書で記載されるシステムおよび装置の機能を示すために機能ブロック概略図が使用されていることが理解されよう。しかし、当然だが、この機能は、このように分割する必要はなく、以下に説明され主張される構造のハードウェア以外の特定の構造のハードウェアを暗示していると解釈すべきではないことが理解されよう。図面に示される１つ以上の要素の機能は、さらに分割されてもよく、本開示の装置に分散されてもよい。実施例によっては、図面に示される１つ以上の要素の機能は、単一の機能単位に統合されてもよい。

本書で開示される実施例のいずれか１つの特徴事項は、本明細書で記載されるあらゆる他の実施例のいずれか選択された特徴事項と組み合わされてもよい。例えば、方法の特徴事項は、適切に構成されたハードウェアで実施されてもよいが、本明細書で記載される特定のハードウェアの構成は、他のハードウェアを用いて実装する方法で使用されてもよい。

Claims (75)

1. 充電式組電池の充電に使用する組電池管理システムであって、
   前記組電池管理システムは、
   制御部と、
   温度センサと、
   を備え、
   前記温度センサは、前記充電式組電池の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成され、
   前記制御部は、前記温度が第１閾値温度信号値を超えていることを示す前記温度信号に応答し、上昇する温度の関数として充電電流が漸減するように、前記温度信号に基づいて前記充電式組電池を充電する前記充電電流を制御するように構成される、
   ことを特徴とする組電池管理システム。
2. 前記温度が第２閾値温度を超えていることを示す前記温度信号に応答し、前記充電電流が前記組電池に供給されない、
   請求項１記載の組電池管理システム。
3. 前記組電池の複数の単電池の充電レベルの指示を提供するように構成される充電指示部、
   を備え、
   前記制御部は、前記単電池それぞれの前記指示された充電レベルに基づいて、前記複数の単電池間のバランスをとるように構成される、
   請求項１または２記載の組電池管理システム。
4. 制御部と、
   温度センサと、
   充電指示部と、
   を備える組電池管理システムであって、
   前記充電指示部は、前記組電池の複数の単電池の充電レベルの指示を提供するように構成され、
   前記温度センサは、前記充電式組電池の温度に基づいて、温度信号を提供するように構成され、
   前記制御部は、２つのモードで動作するように構成され、
   第１モードでは、前記制御部は、前記温度信号に基づいて、前記組電池を充電する充電電流を制御し、
   第２モードでは、前記制御部は、前記複数の単電池それぞれの前記指示された充電レベルに基づいて、前記組電池の前記複数の単電池間のバランスをとるように構成される、
   ことを特徴とする組電池管理システム。
5. 前記制御部は、前記第１モードで前記温度が第１閾値温度を超えていることを示す前記温度信号に応答し、上昇する温度の関数として前記充電電流が漸減されるように構成される、
   請求項４記載の組電池管理システム。
6. 前記温度が第２閾値温度を超えていることを示す前記温度信号に応答し、前記充電電流が前記組電池に供給されない、
   請求項５記載の組電池管理システム。
7. 前記温度が第３閾値を下回っていることを示す前記温度信号に応答し、前記制御部は、低下する温度の関数として前記充電電流を漸減するように構成される、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の組電池管理システム。
8. 前記温度が第４閾値を下回っていることを示す前記温度信号に応答し、前記充電電流が前記組電池に供給されない、
   請求項７記載の組電池管理システム。
9. 前記温度に基づく前記電流の前記漸減は、例えば、ルックアップテーブルなどの格納された関係情報に従い、
   前記制御部は、前記格納された関係情報に基づいて、前記充電電流を制御するように構成される、
   請求項１乃至３または５のいずれかに記載の組電池管理システム。
10. 前記制御部は、充電中の第２モードと、放電中の第３モードと、において前記組電池の前記複数の単電池間のバランスをとるように構成される、
    請求項３乃至９のいずれかに記載の組電池管理システム。
11. 前記制御部は、選択された充電電流閾値（例えば、０．５Ａ）を超えた前記組電池に供給される前記充電電流に応答して、充電中に第２モードで前記複数の単電池間のバランスをとるように構成される、
    請求項３乃至１０のいずれかに記載の組電池管理システム。
12. 前記制御部は、選択された充電電圧閾値（例えば、３．０Ｖ）を超えた前記組電池に供給されている充電電圧に応答して、充電中に第２モードで前記複数の単電池間のバランスをとるように構成される、
    請求項３乃至１１のいずれかに記載の組電池管理システム。
13. 前記制御部は、選択された電圧閾値に到達するおよび／または超えた前記組電池の前記単電池の電圧に応答して、放電中に第３モードで前記複数の単電池間のバランスをとるように構成される、
    請求項３乃至１２のいずれかに記載の組電池管理システム。
14. 前記選択された電圧閾値は、３．９Ｖ以上である、
    請求項１３記載の組電池管理システム。
15. 前記制御部は、放電中に前記第３モードで前記単電池それぞれからの放電を制御するように構成される、
    請求項１０またはその従属項に記載の組電池管理システム。
16. 前記制御部は、前記組電池の前記温度が選択範囲内に収まるように、前記組電池の充電中に前記組電池への前記充電電流の流れを制御するように構成される、
    請求項１乃至１５のいずれかに記載の組電池管理システム。
17. 前記選択範囲は、前記第２閾値温度および前記第４閾値温度に対応する、
    請求項８の従属項としての請求項１６またはその従属項に記載の組電池管理システム。
18. 前記第１閾値温度は、４２℃である、
    請求項１または５またはその従属項に記載の組電池管理システム。
19. 前記第２閾値温度は、４５℃である、
    請求項２または６またはその従属項に記載の組電池管理システム。
20. 前記第３閾値温度は、５℃である、
    請求項７またはその従属項に記載の組電池管理システム。
21. 前記第４閾値温度は、０℃である、
    請求項８またはその従属項に記載の組電池管理システム。
22. 前記温度センサは、直列に配置された複数の単電池の積層体全体の前記温度を監視する、
    請求項１乃至２１のいずれかに記載の組電池管理システム。
23. 前記温度センサは、直列に配置された前記積層体の前記単電池のうち最高温度のものに載置されている、
    請求項２２記載の組電池管理システム。
24. 前記充電指示部は、
    電圧センサ、
    を備え、
    前記充電レベルの前記指示は、
    電圧、
    を含む、
    請求項３または４またはその従属項に記載の組電池管理システム。
25. 前記制御部は、前記組電池の前記複数の単電池を電圧順でランキングし、前記ランキングに基づいて、前記組電池の前記複数の単電池それぞれへの前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項２４記載の組電池管理システム。
26. 前記制御部は、最高電圧の前記単電池と最低電圧の前記単電池との間のオフセットに基づいて、前記複数の単電池それぞれへの前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項２５記載の組電池管理システム。
27. 前記制御部は、前記オフセットが０．００２Ｖなどの閾値に到達するまで前記複数の単電池それぞれへの前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項２６記載の組電池管理システム。
28. 前記制御部は、充電器に対し前記組電池に前記充電電流を供給するために要求を送信するように構成される、
    請求項１乃至２７のいずれかに記載の組電池管理システム。
29. 前記組電池の各単電池は、
    直列に配置されると共に、前記単電池に平行に配置される対応する抵抗器、
    を備え、
    前記制御部は、前記対応する抵抗器の少なくとも１つに電流を流して、前記組電池の個々の単電池への前記充電電流の流れを制御することで、充電中に前記組電池の単電池への前記充電電流の流れを制御するように構成される、
    請求項３または４またはその従属項に記載の組電池管理システム。
30. 前記組電池は、
    直列に配置された複数の単電池の２つの積層体と、
    ２つの温度センサと、
    を備え、
    前記温度センサそれぞれは、前記複数の単電池の積層体それぞれの温度に基づいて、温度信号を提供するように配置され、
    前記制御部は、前記２つの温度センサに監視される最高温度または最低温度のそれぞれに基づいて、前記組電池への前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項３または４またはその従属項に記載の組電池管理システム。
31. 前記制御部は、
    前記組電池からの複数の入力信号を受信する複数の入力部、
    を備え、
    前記入力信号に基づいて、前記複数の単電池の数を判断するように構成される、
    請求項３または４またはその従属項に記載の組電池管理システム。
32. 前記制御部は、各単電池からの電圧測定値に基づいて、前記複数の単電池の数を判断するように構成される、
    請求項３１記載の組電池管理システム。
33. 前記制御部は、前記判断された複数の単電池の数に基づいて、前記単電池間のバランスをとるように構成される、
    請求項３１または３２記載の組電池管理システム。
34. 前記制御部は、
    ネットワーク上で通信するインタフェース、
    を備え、
    前記ネットワーク上で前記組電池の充電および放電に関する情報を通信するように構成される、
    請求項１乃至３３のいずれかに記載の組電池管理システム。
35. 前記制御部は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）上で充電ステーションと前記組電池の充電および放電に関する情報を通信するように構成される、
    請求項３４記載の組電池管理システム。
36. 前記制御部は、組電池の温度、組電池の充電レベルの指示、組電池への充電電流および組電池の電圧のうちの少なくとも１つを前記ＣＡＮ上で通信するように構成される、
    請求項３４または３５記載の組電池管理システム。
37. 前記制御部は、ＣＡＮ上で受信された命令に基づいて、前記組電池の充電または放電を制御するように構成される、
    請求項１乃至３６のいずれかに記載の組電池管理システム。
38. 前記制御部は、前記ＣＡＮ上で受信された充電停止要求を示す命令に応答して、前記充電電流が選択された充電電流閾値より低下するまで前記組電池への前記充電電流を少なくし、前記ＣＡＮ上で前記組電池の前記充電が終了したことを示すメッセージを送信するように構成される、
    請求項３７記載の組電池管理システム。
39. 前記選択された充電電流閾値は、前記組電池への充電電流が存在しない場合に相当している、
    請求項３８記載の組電池管理システム。
40. 前記制御部は、前記温度信号に基づいて、前記組電池を加熱または冷却するために、温度制御システムを制御するように構成される、
    請求項１乃至３９のいずれかに記載の組電池管理システム。
41. 前記制御部は、前記第１閾値温度を超えた前記温度に応答して、前記温度制御システムを起動して前記組電池を冷却するように構成される、
    請求項４０記載の組電池管理システム。
42. 前記制御部は、前記第３閾値温度を下回った前記温度に応答して、前記温度制御システムを起動して前記組電池を加熱するように構成される、
    請求項７の従属項である請求項４０または４１またはその従属項に記載の組電池管理システム。
43. 前記制御部は、
    前記組電池への前記充電電流を制御する電流制限器、
    を備え、
    例えば、前記電流制限器は、
    電界効果トランジスタ、
    を備える、
    請求項１乃至４２のいずれかに記載の組電池管理システム。
44. 前記組電池が充電中か否かを検知する充電検知器、
    を備え、
    前記制御部は、車両駆動装置と通信するように構成され、
    前記制御部は、前記組電池が充電中であることを前記充電検知器が検知したとき、前記車両駆動装置の動作を禁止するために信号を送信するように構成される、
    請求項１乃至４３のいずれかに記載の組電池管理システム。
45. 電気自動車またはハイブリッド車用の組電池管理システムであって、
    前記組電池管理システムは、
    車両駆動装置と通信するように構成される制御部と、
    組電池が充電中か否かを検知する充電検知器と、
    を備え、
    前記制御部は、前記組電池が充電中であることを検知した前記充電検知器に応答して、前記車両駆動装置の動作を禁止するために信号を送信するように構成される、
    ことを特徴とする組電池管理システム。
46. 前記制御部は、ネットワーク上で通信するように構成され、
    前記制御部は、前記ネットワーク上で受信した命令に応答して、前記車両駆動装置の動作を禁止するために前記信号を無効にする信号を前記車両駆動装置に送信するように構成される、
    請求項４４または４５記載の組電池管理システム。
47. 前記制御部は、前記ネットワーク上で反復充電広告を前記車両駆動装置に送信することで前記車両駆動装置の動作を禁止するように構成される、
    請求項４４乃至４６のいずれかに記載の組電池管理システム。
48. 前記組電池の前記充電レベルの指示を提供するように構成される充電指示部、
    を備え、
    前記制御部は、前記充電レベルが充電閾値を下回っていることを示す前記充電指示部に応答して、前記ネットワーク上で充電広告を送信するように構成され、
    前記制御部は、前記充電レベルが充電閾値を超えていることを示す前記充電指示部応答して、前記ネットワーク上で充電広告を送信しなくなる、
    請求項４７記載の組電池管理システム。
49. 前記充電指示部は、
    電圧センサ、
    を備え、
    前記充電閾値は、例えば、３．６Ｖである、
    請求項４８記載の組電池管理システム。
50. 前記制御部は、前記ネットワーク上で充電点に反復電流要求メッセージを送信するように構成され、前記電流要求メッセージに対する応答を受信したことに応答して、前記車両駆動装置の動作を禁止するために前記信号を送信する、
    請求項４６またはその従属項に記載の組電池管理システム。
51. 前記制御部は、同報配信された電流要求に続くある一定の期間内に、前記ネットワークに対し繰り返しポーリングを行って、前記同報配信された電流要求に対する応答を求めるように構成される、
    請求項５０記載の組電池管理システム。
52. 前記充電検知器は、
    電流センサ、
    を備える、
    請求項４４乃至５１のいずれかに記載の組電池管理システム。
53. 前記組電池管理システムは、
    前記組電池の電圧を測定する電圧センサ、
    を備え、
    前記制御部は、電圧閾値を超える前記測定された組電池電圧に応答して、前記組電池への前記充電電流を切断するように構成され、
    前記閾値は、前記組電池の名目動作電圧範囲より高い、
    請求項１乃至５２のいずれかに記載の組電池管理システム。
54. 組電池の組電池管理システムであって、
    前記組電池管理システムは、
    制御部と、
    前記組電池の電圧を測定する電圧センサと、
    を備え、
    前記制御部は、電圧閾値を超える前記測定された組電池電圧に応答して、前記組電池への前記充電電流を切断するように構成され、
    前記電圧閾値は、前記組電池の名目動作電圧範囲より高い、
    ことを特徴とする組電池管理システム。
55. 前記組電池は、
    複数の単電池、
    を備え、
    前記単電池のそれぞれは、
    電圧センサ、
    を備え、
    前記制御部は、閾値を超える前記測定された単電池電圧の少なくとも１つに応答して、前記組電池への前記充電電流を切断するように構成される、
    請求項５３または５４記載の組電池管理システム。
56. 充電式組電池を充電する充電点であって、
    充電式組電池と電気的に接続される充電ポートと、
    前記充電式組電池の少なくとも１つのパラメータを受信するインタフェースと、
    請求項１乃至５５のいずれかに記載の組電池管理システムと、
    を備え、
    前記少なくとも１つのパラメータは、
    前記組電池の温度および前記組電池の電圧のうちの少なくとも１つ、
    を含み、
    前記制御部は、
    前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記組電池の充電中に前記組電池への前記充電電流を制御するように構成される、
    ことを特徴とする充電点。
57. 充電式組電池を充電する充電点であって、
    前記充電点は、
    前記充電式組電池と電気的に接続される充電ポートと、
    制御部と、
    前記充電式組電池の少なくとも１つのパラメータを受信するインタフェースと、
    を備え、
    前記少なくとも１つのパラメータは、
    前記組電池の温度および前記組電池の電圧のうちの少なくとも１つ、
    を含み、
    前記制御部は、前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記組電池の充電中に前記組電池への前記充電電流を制御するように構成される、
    ことを特徴とする充電点。
58. 前記少なくとも１つのパラメータは、
    電流を流す命令、
    を含む、
    請求項５７記載の充電点。
59. 前記制御部は、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などのネットワーク上で前記インタフェースを介して通信するように構成され、
    前記制御部は、前記ネットワーク上で受信されるメッセージ内の前記少なくとも１つの他のパラメータに基づいて、前記組電池への前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項５７または５８記載の充電点。
60. 前記制御部は、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などのネットワーク上で前記インタフェースを介して通信するように構成され、
    前記充電点は、前記少なくとも１つの他のパラメータに関する情報を要求するメッセージを前記組電池に送信するように構成される、
    請求項５６乃至５９のいずれかに記載の充電点。
61. 前記充電点は、前記インタフェースを介して第１メッセージを受信したとき前記組電池へ前記充電電流を送って充電を開始し、前記インタフェースを介して第２メッセージを受信したとき前記組電池への前記充電電流を禁止して充電を停止するように構成される、
    請求項５６乃至６０のいずれかに記載の充電点。
62. 前記制御部は、前記インタフェースを介して広告メッセージを繰り返し送信するように構成され、
    前記充電点は、前記広告メッセージの受信確認を受信するとき、前記組電池への前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項５６乃至６１のいずれかに記載の充電点。
63. 前記制御部は、
    前記複数の組電池の第１組電池に接続されるように構成され、
    前記複数の組電池の第２組電池に接続される第２組電池管理システムの制御部と通信するように構成され、
    前記制御部は、前記第２組電池管理システムと通信するときに、自身をマスター制御部またはスレーブ制御部のいずれかとして指定するように構成され、
    前記マスター制御部は、前記複数の組電池の前記第２組電池のパラメータに関する情報を前記スレーブ制御部から受信し、前記受信した情報に基づいて、前記複数の組電池への充電電流を制御するように構成される、
    請求項１乃至５５のいずれかに記載の複数の組電池の充電に使用する組電池管理システム。
64. 複数の組電池の充電に使用する組電池管理システムであって、
    前記組電池管理システムは、
    前記複数の組電池の第１組電池に接続される制御部、
    を備え、
    前記制御部は、前記複数の組電池の第２組電池に接続される第２組電池管理システムの制御部と通信するように構成され、
    前記制御部は、前記第２組電池管理システムと通信するとき、自身をマスター制御部として指定し、他の制御部をスレーブ制御部として指定するように構成され、
    前記マスター制御部は、前記複数の組電池の前記第２組電池のパラメータに関する情報を前記スレーブ制御部から受信し、前記受信された情報に基づいて、前記複数の組電池への充電電流を制御するように構成される、
    ことを特徴とする組電池管理システム。
65. 前記マスター制御部は、前記複数の組電池の最高温度または最低温度に基づいて、前記複数の組電池への前記充電電流を制御するように構成される、
    請求項６３または６４記載の組電池管理システム。
66. 前記組電池の前記パラメータは、パック温度、パック電圧、パックへの充電電流の流れ、パックごとの単電池の数、各単電池への充電電流の流れおよび各単電池の電圧のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項６３乃至６５のいずれかに記載の組電池管理システム。
67. 前記マスター制御部は、前記スレーブ制御部に対し命令を送信するように構成される、
    請求項６３乃至６６のいずれかに記載の組電池管理システム。
68. 前記組電池管理システムは、
    インタフェース、
    を備え、
    前記制御部は、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）などのネットワーク上で前記インタフェースを介して通信するように構成される、
    請求項６３乃至６７のいずれかに記載の組電池管理システム。
69. 前記温度センサは、
    前記充電式組電池の少なくとも１つの単電池の前記温度を測定する第１温度センサと、
    前記組電池管理システムの複数の要素の前記温度を測定する第２温度センサと、
    の２つの温度センサを備える、
    請求項１乃至４４のいずれかに記載の組電池管理システム。
70. 前記組電池管理システムは、前記組電池管理システムの複数の要素の前記温度が閾値温度を超えていることを示す前記第２温度センサに応答して、前記充電式組電池へのおよび／または前記充電式組電池からの前記電流の流れを停止するように構成される、
    請求項６９記載の組電池管理システム。
71. 充電式組電池を充電する組電池管理システムであって、
    前記組電池管理システムは、
    制御部と、
    ２つの温度センサと、
    を備え、
    前記温度センサは、
    前記充電式組電池の少なくとも１つの単電池の前記温度を測定する第１温度センサと、
    前記組電池管理システムの複数の要素の温度を測定する第２温度センサと、
    であり、
    前記制御部は、前記第１温度センサからの温度信号に基づいて、前記充電式組電池を充電する充電電流を制御し、前記組電池管理システムの複数の要素の前記温度が閾値温度を超えていることを示す前記第２温度センサに応答して、前記充電式組電池へのおよび／または前記充電式組電池からの前記電流の流れを停止するように構成される、
    ことを特徴とする組電池管理システム。
72. 前記充電電流は、前記温度が第１閾値温度信号値を超えていることを示す前記第１温度センサからの前記温度信号に応答して、上昇する温度の関数として漸減される、
    請求項７１記載の組電池管理システム。
73. 前記組電池管理システムの前記複数の要素は、
    少なくとも１つの電圧制御インピーダンス発生器、
    を含み、
    前記電圧制御インピーダンス発生器は、前記充電式組電池に供給される前記充電電流を制御するために前記制御部により操作可能である、
    請求項６９乃至７２のいずれかに記載の組電池管理システム。
74. 請求項１乃至６８のいずれかに記載の特徴事項を備えた、請求項６９乃至７３のいずれかに記載の組電池管理システム。
75. 前記図面を参照して本明細書で実質的に説明される組電池管理システム。
    
    

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