JP6177997B2 - 大型電気自動車の電力系統、並びに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 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
((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。
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。
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
Claims (23)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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