JP7343599B2 - 車両におけるバッテリの所望の出発温度 - Google Patents

車両におけるバッテリの所望の出発温度 Download PDF

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Description

自動車および航空機などの車両は、バッテリによってますます給電されるようになってきている。車両内のバッテリをより良好に管理および／または利用する技術が望ましい。例えば、そのような技術がそのようなバッテリの寿命を延ばし、および／またはより良好な性能のバッテリを生成することができれば、望ましいであろう。
本発明の様々な実施形態は、以下の詳細な説明および添付の図面に開示される。
所望の出発温度を決定し、車両内のバッテリをその所望の出発温度にするためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。 垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機および外部温度制御システムの一実施形態を示す図である。 離陸前、トリップ中、および着陸後の車両内のバッテリの温度の一実施形態を示すグラフである。 トリップ持続時間と推定関数とを使用して所望の出発温度を決定するためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。 トリップ持続時間と推定関数とを使用して所望の出発温度を決定するためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。 所望の出発温度を決定するために使用されるバッテリモデルおよびオプティマイザの一実施形態を示す図である。 評価されたコスト関数の一実施形態を示すグラフである。 バッテリモデルとコスト関数とを使用して所望の出発温度を決定するためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。 出発時間が事前に分かっており、出発が差し迫るまで温度制御システムがバッテリの加熱または冷却を開始しない車両の一実施形態を示す図である。 温度制御システムの開始時間を決定することによるものを含む、車両内のバッテリを所望の出発温度にするためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
本発明は、プロセスとして、装置、システム、物質の組成、コンピュータ可読記憶媒体上に具現化されたコンピュータプログラム製品、および／またはプロセッサ、例えばプロセッサに結合されたメモリに記憶された命令および／またはメモリによって提供された命令を実行するように構成されたプロセッサなどを含む、数多くの方法で実施することができる。本明細書では、これらの実装形態、または本発明が取り得る任意の他の形態を、技術と称することができる。一般に、開示するプロセスのステップの順序は、本発明の範囲内で変更することができる。特に明記しない限り、タスクを実行するように構成されるものとして説明されるプロセッサまたはメモリなどの構成要素は、所与の時間にタスクを実行するように一時的に構成される一般的な構成要素、またはタスクを実行するように製造される特定の構成要素として実装されてもよい。本明細書で使用する場合、「プロセッサ」という用語は、コンピュータプログラム命令などのデータを処理するように構成された１つまたは複数のデバイス、回路、および／または処理コアを指す。
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細な説明を、本発明の原理を示す添付の図面と共に以下に提供する。本発明は、そのような実施形態に関連して説明されるが、本発明はいかなる実施形態にも限定されない。本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定され、本発明は多数の代替形態、改変形態および均等物を包含する。本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が以下の説明に記載される。これらの詳細は、例示の目的で提供されており、本発明をこれらの具体的な詳細の一部またはすべてを有さずに特許請求の範囲に従って実施することができる。明確にするために、本発明に関連する技術分野で知られている技術的材料は、本発明が不必要に不明瞭にならないように詳細には説明されていない。
所望の出発温度を決定し、出発時間にバッテリの温度を所望の出発温度に近づけて（場合によっては）所望の出発温度までもっていくための技術の様々な実施形態が、本明細書に説明されている。バッテリは、温かいとより高い性能（例えば、より高い電力出力、より長い範囲など）を有する傾向がある。しかし、より温かいバッテリの欠点は、一般に、より温かいバッテリほど急速に劣化する傾向があることである。いくつかの実施形態では、所望の出発温度が計算され、バッテリは、車両の出発時（例えば、航空機の場合、離陸時）にその温度に（または少なくともその温度近くに）設定される。これは、バッテリ性能と劣化との間のバランスを取ることができ、および／またはバッテリの温度がトリップ全体中に何らかの所望の温度範囲内に留まることを保証することができる。
図１は、所望の出発温度を決定し、車両内のバッテリをその所望の出発温度にするためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。様々な実施形態では、車両は、電気自動車、電気航空機などであってもよい。いくつかの実施形態では、プロセスは、車両が充電ステーションで充電されている間に実行される。
１００において、車両内の、温度を有するバッテリの所望の出発温度が、トリップに関連するトリップ情報に少なくとも部分的に基づいて決定される。例えば、トリップは、車両（例えば、電気自動車、電気航空機など）今度のまたは次のトリップであってもよく、所望の出発温度は、そのトリップが始まる前に計算されるか、または別の形で決定される。
トリップ情報に含まれる情報の種類は、実施形態によって異なり得る。いくつかの実施形態では、トリップ情報は、（例えば、予想または計画される）トリップ持続時間、目的地（例えば、車両が停止しているために原点が既知である場合）、トリップ距離などの比較的単純な情報である。
いくつかの実施形態では、パイロット、運転者、または乗客（例えば、車両が自律型車両である場合）は、ステップ１００で使用されるトリップ情報が尋ねられる。例は、「次のフライト／トリップについてどのくらいの時間飛行／運転する予定ですか？」、「どこまで飛行／運転しますか？」などである。そのような実施形態では、パイロットまたは運転者がそれらの質問に回答することができるはずであるため、比較的単純なトリップ情報（上述の例など）を尋ねることは、魅力的であり得る。例えば、パイロットまたは運転者が車両を所有して運転する１つのシナリオでは、車両が充電ステーションに接続されたときおよび／または前のトリップの終了時（例えば、翌日のトリップの前日の夜）に、パイロットまたは運転者はトリップ情報を尋ねられる。車両が乗車サービスシナリオ（例えば、車両が乗客を送迎するために配車される場合）および／または自律型車両シナリオ（例えば、人が車両を飛行または運転しない場合）の一部である別の例では、乗客は事前に送迎場所を指定する必要があり、したがって乗客はすでにトリップ情報を提供している。
いくつかの実施形態では、より詳細なおよび／または特定の情報が、トリップ情報内に含まれるか、または別の形でトリップ情報を含む。例えば、トリップ情報は、車両が現在位置から目的地までに取る経路などのトリップ計画（航空機の飛行計画を含む）を含むことができる。いくつかの実施形態では、飛行またはトリップ情報は速度および／または時間情報を含むので、車両が（例えば、平均して、またはトリップ全体にわたって）どれだけ速く飛行するかが知られており、これは、バッテリ使用量、したがってバッテリ温度に影響を及ぼし得る、いくつかの実施形態では、飛行計画は、ＶＴＯＬ航空機が空中をホバリングする場合（例えば、ホバリングが前進飛行と比較して著しくより多くの電力を消費し、したがって著しくより多くの熱を生成する場合）インスタンスおよび／または持続時間を含む。より正確なおよび／または正確な所望の出発温度を生成するため、より詳細なおよび／または特定のトリップ情報が望ましくなり得る。場合によっては、より詳細なおよび／または特定のトリップ情報により、温度制御システムをより効率的に使用することが可能になり得る。例えば、（より詳細なおよび／または特定のトリップ情報に起因する）より正確なおよび／または特定の所望の出発温度では、温度制御システムは誤差のマージンをより小さくすることができ、それによって不必要なおよび／または外部の冷却または加熱の量を減少させる。
１つの例では、バッテリがトリップの過程にわたって所望のバッテリ温度範囲（例えば、［－∞、Ｔｍａｘ］、［Ｔｍｉｎ，∞］、［Ｔｍｉｎ、Ｔｍａｘ］など）内で動作することが望ましく、および／または好ましい。例えば、バッテリが高温になりすぎると、使用するのが危険となり得る。その目的のために、いくつかの実施形態では、トリップ情報を使用して、（出発時にバッテリが設定される）所望の出発温度を決定し、これによって、トリップ中の使用によってバッテリが暖まっている場合であっても、バッテリが（今度の）トリップの持続時間にわたって何らかの所望のバッテリ温度範囲内に留まることが保証される。
いくつかの実施形態では、バッテリモデルと組み合わせたオプティマイザを使用して、所望の出発温度を決定する。例えば、様々なおよび／または試験の所望の出発温度をバッテリモデルに入力することができ、次いでバッテリモデルは、（例えば、トリップ情報が与えられると）バッテリの挙動をモデル化する。次いで、オプティマイザは、バッテリモデルの出力を調べ、最良または最適な所望の出発温度が選択されるように何らかのコスト関数を最適化することができる。
いくつかの実施形態では、ステップ１００で追加の因数または入力を使用して、所望の出発温度を計算するか、または別の形で決定することができる。例えば、セル内部抵抗（例えば、所与の電流に対するセルの電圧降下であり、この電圧降下はバッテリ内の熱として失われるエネルギーを表す）およびセル容量（例えば、バッテリ内の任意のセルの最低充電容量）などのバッテリ（セル）に関連する健全性状態情報を使用して、所望の出発温度を決定することができる。一般的に言えば、（例えば、健全性メトリックによって表されるか、または別の形で測定される）バッテリの健全性は、バッテリの温度依存性能およびバッテリの温度依存劣化に影響を及ぼす。不健全なバッテリは、最大電力を生成するためにより高い温度を必要とするだけでなくより迅速に加熱する傾向があるため、ミッションまたは飛行の目的およびバッテリの特定の健全性状態に応じて、不健全なバッテリは、場合によってはより高い出発温度またはより低い出発温度を必要とすることがある。いくつかの実施形態では、バッテリは、そのような健全性メトリックを監視および／または推定し、これらの健全性メトリックを出力する１つまたは複数の内蔵および／または内部バッテリ管理システムを有する（例えば、車両が充電ステーションに差し込まれると、健全性メトリックは充電ステーションに渡され、充電ステーションは、次いで、出発温度および／または離陸温度の計算のために適切なデバイスにそれらを提供することができる）。いくつかの実施形態では、そのようなバッテリ管理システムは、正確なシミュレーションおよび／または最適化を実行することができるように、すべてのセル内部抵抗および容量を取得する。
いくつかの実施形態では、トリップ中のバッテリ温度をより良好に推定するために、ステップ１００において周囲（例えば、空気）温度および密度が使用される。空気密度は、飛行に必要な電力に影響を及ぼし、周囲温度は、バッテリと環境との間の温度差によって駆動されるあらゆる冷却または加熱に影響を及ぼす。
１０２において、温度制御システムを使用して、バッテリの温度を所望の出発温度の方にもっていき、車両は、バッテリを所望の出発温度にしてトリップを開始する。いくつかの実施形態では、温度制御システムは、バッテリの温度を完全に所望の出発温度にまたは所望の出発温度に至るようにもっていかない。例えば、時間制限（例えば、車両は完全に充電されている、および／または出発する時間である）のために、車両の加熱または冷却を継続することは望ましくない場合があり、車両が出発できるように加熱または冷却を停止することが（少なくとも場合によっては）好ましい。
いくつかの実施形態では、温度制御システムは、重量を抑えるために車両と共に移動しない（例えば、バッテリを充電する充電ステーションと同じ場所に配置され、および／またはこれと通信する）何らかのインフラストラクチャの一部である。１つの例では、温度制御システムは、車両および／またはバッテリに着脱可能に結合された、（例えば、バッテリ全体に高温空気を吹き付けてバッテリの温度を上昇させることができる）加熱要素および／または（例えば、バッテリ全体に低温空気を吹き付けてバッテリの温度を低下させることができる）冷却要素を備える。次いで、温度制御システムは、バッテリが出発時に所望の出発温度であるように、バッテリ上に高温または低温の空気を吹き付けて、バッテリを指定温度にもっていく（または少なくともそれに近づける）。次に、車両がトリップに出発する（例えば、離陸する、運転を始める）とき、バッテリは所望の出発温度にあり（または少なくともそれ近くにあり）、理想的にはトリップ全体を通して所望のバッテリ温度範囲内に留まる。当然ながら、液体熱伝導体、固体熱伝導体などの異なる種類の熱伝導体を有するものを含む、任意の適切な温度制御システムを使用することができる。
図１のプロセスを実行するシステムを示すことが、有用であり得る。以下の図は、車両が垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機であり、温度制御システムが外部温度制御システムである例を示す。
図２は、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機および外部温度制御システムの一実施形態を示す図である。図示の例では、航空機２００は、地上にあり、充電されている（図示せず）ＶＴＯＬ航空機である。離陸するために、垂直リフトファン（２０２）がオンにされる。垂直リフトファン（２０２）によって生成される下方への推力は、航空機が垂直に離陸し上昇することを可能にする。浮揚すると、胴体の後部に取り付けられるか、または別の形で結合された前方プロペラ（２０４）がオンになり、それにより、車両が前方に移動し始める。車両が十分に速く前進すると、航空機の浮揚を保つのに十分な空力揚力が翼上（２０６）に作用する。その時点で、垂直リフトファン（２０２）は、前方プロペラ（２０４）をオンのままにしてオフにされる。着陸するために、車両は、垂直リフトファン（２０２）を使用して垂直に着陸するか、または航空機がタッチダウンするとその車輪（２０８）上で横揺れして従来の着陸を実行することができる。
この例では、コントローラ２１０が、トリップ情報を受信するか、または別の形で入力し、所望の出発温度を生成する。いくつかの実施形態では、コントローラ２１０はまた、バッテリ充電を管理する役割を担い、および／またはバッテリ管理システムからバッテリの健全性状態情報を直接取得する。運転者、パイロット、または乗客が（コントローラ２１０に入力され、コントローラによって使用される）トリップ情報を提供する上記の例に加えて、いくつかの実施形態では、コントローラまたはいくつかの他のエンティティは、履歴情報に基づいて（例えば、運転者、パイロット、または乗客に尋ねることなく）トリップ情報を推定する。例えば、例示的な車両が特定の目的地に旅行する傾向がある場合、その履歴情報（すなわち、以前に頻繁に訪問された目的地）を使用して、コントローラ２１０に入力されるトリップ情報を生成する（またはトリップ情報になるようにする）。
所望の出発情報は、コントローラ２１０から温度制御システム２１２（例えば、地上にある、および／または何らかの固定位置に留まる地上または固定された温度制御システム）に渡される。この例では、温度制御システムは、車両に着脱可能に結合されたホースまたは他のコネクタを有する。バッテリ（２２０）を加熱する必要があるか冷却する必要があるかに応じて、温度制御システムは、バッテリを所望の出発温度にするために、バッテリに高温空気（２１４）または低温空気（２１６）を吹き付けてバッテリをそれぞれ加熱または冷却する。測定されたバッテリ温度は、バッテリ（２２０）から温度制御システム（２１２）に送信され、これにより、温度制御システムは、バッテリの温度を上昇させる必要があるか、下降させる必要があるか、または同じままである必要があるかを知る。
以下でより詳細に説明するように、例示的な車両が実行している操縦または飛行の種類に応じて、バッテリ（２２０）によって生成される熱の量は変化し得る。例えば、航空機がホバリングまたは垂直に離陸または着陸している場合（すなわち、垂直リフトファン（２０２）を利用して航空機の浮揚を保つ場合）、垂直リフトファンがオフであり、翼の空力揚力が航空機の浮揚を保つように航空機が十分に速く前進している場合と比較して、バッテリによってより多くの熱が生成され得る。同様に、より高い高度まで上昇するか、またはより高速で飛行すると、バッテリ内でより多くの熱が発生する。これらは、異なる種類の操縦または飛行がバッテリによって生成される熱の量にどのように影響し得る（したがって、トリップ情報から計算されるか、または別の形で決定される所望の出発温度に影響し得る）かのほんの一部の例である。
図３は、離陸前、トリップ中、および着陸後の車両内のバッテリの温度の一実施形態を示すグラフである。この例では、車両は航空機であるが、当然ながら、いくつかの他の実施形態では、車両は何らかの他のタイプの車両（例えば、自動車）である。図示の例では、車両内のバッテリは、離陸前（すなわち、期間３００の間）に所望の出発温度（ＴＤＤＴ）に設定される。例えば、車両は、図２に示すようなものなどの温度制御システムに着脱可能に結合されてもよい。
３０２において離陸が行われるとき、バッテリは（すでに）所望の出発温度（ＴＤＤＴ）にある。飛行中（すなわち、期間３０４）、バッテリの温度は徐々に上昇するが、バッテリ温度が最も高温になる傾向がある着陸時（３０８）であっても、この例ではＴｍｉｎからＴｍａｘの範囲である所望のバッテリ温度範囲（３０６）の間に常に留まる。いくつかの他の実施形態では、所望のバッテリ温度範囲は、一方の極値で制限がない（例えば、ＴｍｉｎのみまたはＴｍａｘのみが存在する）。
ここに図示するように、所望の出発温度を計算し、出発時にバッテリをその温度に到達させると、バッテリはトリップ全体（すなわち、期間３０４）中、ある程度の安全なおよび／または望ましいバッテリ温度範囲（３０６）内で動作する。対照的に、本明細書に記載の技術が適用されず、出発時にバッテリが何らかの周囲温度または室温にある場合、バッテリは飛行中、何らかの望ましいバッテリ温度範囲外で動作することがあり、これは危険であり、航空機を早期に着陸させることがある。この問題は、バッテリが高い周囲温度環境で動作しているときの非常に暑い天候（例えば、１００°Ｆ以上）中に、より顕著であり、および／または特に深刻であり得る。同様に、極端に寒い天候（例えば０°Ｆ以下）では、離陸時のバッテリ温度が十分に高くなければ、バッテリ温度は、飛行中に許容範囲外に低下する可能性がある。
以下の図は、この例をフローチャートでより全般的および／または形式的に説明する。
図４は、トリップ持続時間と推定関数とを使用して所望の出発温度を決定するためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、図１のステップ１００は、ここに示す例示的なプロセスを使用して実行される。
４００において、トリップに関連するバッテリ温度の変化が、トリップ持続時間とトリップ持続時間を入力する推定関数とを使用して決定され、トリップ情報はトリップ持続時間を含む。すなわち、ΔＴ＝ｆ（ｔｔｒｉｐ＿ｄｕｒａｔｉｏｎ）であり、ここで、ΔＴはトリップの過程にわたるバッテリ温度の変化であり、ｆ（ｔ）は（例えば、時間の単位を入力し、°Ｆ、℃などの温度の単位を出力する）推定関数であり、ｔｔｒｉｐ＿ｄｕｒａｔｉｏｎはトリップ持続時間（例えば、数分、数時間など）である。図３のΔＴ（３１０）は、（例えば、ステップ４００で推定されるか、または別の形で決定される）バッテリ温度の変化の一例を示す。
いくつかの実施形態では、推定関数は多変数関数であり、および／またはｆ（ｔ）は、１つまたは複数の他の入力に少なくとも部分的に基づいて選択される。例えば、周囲温度に応じて、適切なｆ（ｔ）を選択することができる。言い換えると、周囲温度に応じて、トリップ持続時間が同じであってもバッテリ温度の変化は変動する。
４０２において、所望の出発温度は、トリップに関連するバッテリ温度の変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して決定される。例えば、ステップ４０２は、可能であれば、トリップ全体の過程にわたってバッテリ温度を所望のバッテリ温度範囲内に保とうと試みる。
ステップ４０２の１つの例では、（例えば、ステップ４００で決定された）バッテリ温度の変化が所望のバッテリ温度範囲（この例では、ＴｍｉｎおよびＴｍａｘがあると仮定される）よりも小さい場合、離陸時の温度マージン（例えば、ＴＤＤＴ－Ｔｍｉｎ）が着陸時の温度マージン（例えば、Ｔｍａｘ－（ＴＤＤＴ＋ΔＴ））に等しくなるように、所望の出発温度が決定される。例えば、この手法は、温度制御システムがバッテリをＴｍｉｎまで完全に冷却することを必要とせずに、着陸時にある程度の温度マージンを残すことができる（また、温度が低すぎる状態で動作するよりも過熱が懸念される場合がある）。言い換えると、Ｔｍｉｎより上の何らかの温度までバッテリを冷却することは、着陸時に上限温度範囲にいくらかのマージンを提供しながら、Ｔｍｉｎまでバッテリを冷却するよりも（温度制御システムにおける）消費電力が少ない。
図５は、トリップ持続時間と推定関数とを使用して所望の出発温度を決定するためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、図１のステップ１００は、ここに示す例示的なプロセスを使用して実行される。
５００において、トリップに関連するバッテリ温度の変化が、トリップ計画とトリップ計画を入力する推定関数とを使用して決定され、トリップ情報はトリップ計画を含む。例えば、車両が航空機である場合、トリップ計画は飛行計画であってもよい。いくつかの実施形態では、飛行計画は、バッテリがどれだけ酷使されているかの意味が得られるように速度および／または時間を含む。
いくつかの実施形態では、トリップ計画（例えば、飛行計画）がシミュレータ（例えば、所望の力およびモーメントを入力し、モータおよび／またはプロペラのための所望の推力または他のコマンドを出力する飛行シミュレータ）に送られ、シミュレータからの出力が推定器に渡され、推定器はシミュレータ出力を使用してバッテリ温度の変化を推定する。例えば、車両がどのように応答するかのシミュレータを使用することによって、より正確な所望の出発温度を決定することができる。
５０２において、所望の出発温度は、トリップに関連するバッテリ温度の変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して決定される。例えば、図４のステップ４０２に関して上述した例のいくつかを使用することができる。
いくつかの実施形態では、バッテリモデルおよびオプティマイザを使用して、所望の出発温度を決定する。以下の図は、１つのそのような例を説明する。
図６Ａは、所望の出発温度を決定するために使用されるバッテリモデルおよびオプティマイザの一実施形態を示す図である。図示の例では、バッテリモデルは、特定の入力パラメータが与えられた場合にバッテリがどのように応答または挙動するかをモデル化する。この例では、バッテリモデル６００は、（例えば、バッテリの寿命または摩耗を説明または表現し、一般にはバッテリがどの程度「健全」であるかなどを示す）バッテリの健全性状態（ＳＯＨ）情報、周囲（例えば、空気）温度、およびトリップ情報を入力する。例えば、バッテリの健全性状態情報は、バッテリの現在の健全性を監視および／または推定する内蔵バッテリ管理システムによって報告され得る。この情報は、内蔵バッテリ管理システムからバッテリ充電器に伝達され、バッテリ充電器からここに示すシステムに伝達され得る。
上述の指定された入力またはパラメータを用いて、バッテリモデル（６００）は、様々な試験出発温度についてバッテリの状態および／または挙動をモデル化する。各試験出発温度について、モデル化されたバッテリ状態および／または挙動情報が、バッテリモデル（６００）からオプティマイザ（６０２）に送信される。オプティマイザは、モデル化された情報を使用してコスト関数を評価し、最も低い（評価された）コスト関数値を有する試験出発温度を選択する。例えば、コスト関数は、より温かいバッテリ（例えば、より良好な性能）の利点とより温かいバッテリの（例えば、より速く劣化する傾向がある）欠点とを比較検討することができ、評価されたコスト関数は、所与の試験出発温度に対するプロコン評価の表現である。
いくつかの用途では、温度制御システムが車両内のバッテリを所望の出発温度にもっていくためだけに車両が待機することは望ましくない（例えば、バッテリは完全に充電されている。運転者、パイロットまたは乗客が出発を希望して待機しているなど）。これを考慮するために、いくつかの実施形態では、コスト関数は、（例えば、トリップ情報に含まれてもよい）出発までの時間、（例えば、充電ステーションによって報告されてもよい）充電までの時間、および／または（例えば、所与の所望の出発温度に対して推定される）加熱／冷却までの時間のようなものを考慮に入れる。例えば、出発までの時間が「充電が完了するとすぐに」（または充電までの時間よりも早いかまたは短い時間または持続時間である）場合、充電までの時間よりも長い加熱／冷却までの時間を有する所望の出発温度は、充電までの時間よりも短い加熱／冷却までの時間を有する所望の出発温度よりも不利になる（例えば、より高く評価されたコスト関数を有する）。
いくつかの実施形態では、望ましい温度範囲または温度ウィンドウとは異なる（例えば、より広い）許容可能な温度ウィンドウまたは温度範囲が存在する。できるだけ早く出発することが望ましい１つの例では、選択された出発温度は、許容可能な温度ウィンドウを満たすように試みるが、必ずしも望ましい温度範囲またはウィンドウを満たすとは限らない。例えば、選択または決定された出発温度は、（例えば、冷却が制限された状況では）許容可能な温度ウィンドウによって指定された制約に違反しないように可能な限り高温であってもよく、または（例えば、加熱が制限された状況では）許容可能な温度ウィンドウに従って可能な限り低温であってもよい。
いくつかの実施形態では、コスト関数は、バッテリを所与の所望の出発温度にもっていくために温度制御システムによって消費されるエネルギー量を考慮に入れる。例えば、バッテリの性能および／または劣化が温度範囲にわたってわずかにしか変化しない場合、バッテリを現在の温度からより極端な温度まで加熱または冷却することは意味をなさない可能性がある。
いくつかの実施形態では、バッテリモデルによって生成されたバッテリ状態および／または挙動情報は、時間と共に変化し、および／または時間の関数である。例えば、より詳細なおよび／または特定のトリップ情報を用いて、いくつかのバッテリモデルの実施形態は、トリップの過程にわたってバッテリの挙動をモデル化することができる。いくつかの実施形態では、（例えば、トリップの過程にわたって、）時間の関数であるバッテリ状態情報を生成するこの能力は、より良好な品質の所望の出発温度を生成することを可能にする。
以下の図は、オプティマイザ６０２によって生成されるコスト関数の一例を示す。
図６Ｂは、評価されたコスト関数の一実施形態を示すグラフである。図示する例では、コスト関数６５０は、様々な試験出発温度から生成されたモデル化されたバッテリ状態および／または挙動情報について、図６Ａのオプティマイザ６０２によって生成される評価されたコスト関数の一例である。この例では、極小値６５２は、それに関連する最低コストを有する。したがって、極小値６５２に対応する試験出発温度は、所望の出発温度（ＴＤＤＴ）として出力される。
以下の図は、この例をフローチャートでより全般的および／または形式的に説明する。
図７は、バッテリモデルとコスト関数とを使用して所望の出発温度を決定するためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。いくつかの実施形態では、図１のステップ１００は、ここに示す例示的なプロセスを使用して実行される。
７００において、複数の試験出発温度の各々について、複数のモデル化されたバッテリデータが、バッテリに関連するバッテリモデルを使用して生成される。例えば、図６Ａのバッテリモデル６００を参照されたい。複数の試験出発温度（例えば、Ｔ０、Ｔ１など）の各試験出発温度について、対応するモデル化されたバッテリデータ（例えば、バッテリモデルによって出力されるバッテリ状態および／または挙動情報）が、生成される。
７０２において、複数のモデル化されたバッテリデータの各々は、評価されたコスト関数を得るためにコスト関数を使用して評価され、コスト関数は、少なくともバッテリ性能およびバッテリ劣化を考慮する。上述したように、温度が高いほどバッテリ性能が向上する（良好である）傾向があるが、バッテリをより早く劣化させる（悪くする）傾向もある。図６Ｂの評価されたコスト関数６５０は、評価されたコスト関数の一例を示す。
７０４において、評価されたコスト関数の最小値に対応する、複数の試験出発温度からの試験出発温度が、所望の出発温度として出力される。例えば、極小値６５２に対応する試験出発温度が所望の出発温度として出力される図６Ｂを参照されたい。
以下の図は、出発時間が事前に分かっており、この情報を使用して温度制御システムにおける電力を節約する例を説明する。簡潔にするために、以下の例は、上記の例と組み合わせて示されていないが、本明細書に説明する技術の任意の組み合わせが使用され得ることが理解される。
図８は、出発時間が事前に分かっており、出発が差し迫るまで温度制御システムがバッテリの加熱または冷却を開始しない車両の一実施形態を示す図である。この例では、車両は航空機であるが、当然ながら、本明細書に説明する技術は、他のタイプの車両（例えば、自動車）に適用されてもよい。
この例では、航空機は、Ｔｌａｎｄのバッテリ温度で６：３０ＰＭ（８００）に着陸する。所望の出発温度（この例では、所望の離陸温度、ＴＤＴＯＴ）は、着陸時に計算されるか、または別の形で決定され、結果として得られるＴＤＴＯＴは、（厳密には）Ｔｌａｎｄ未満である。温度制御システムは、計算されたＴＤＴＯＴまでバッテリの冷却を開始することができるが、航空機は、翌朝の８：００ＡＭまで離陸しない（８０２）。温度制御システムが直ちに（例えば、着陸直後）冷却を開始した場合、温度制御システムは、およそ６：３０ＰＭから８：００ＡＭまで作動しなければならない。しかし、バッテリをＴＤＴＯＴまで下げるのにそれほど時間がかからない場合があり、したがって、温度制御システムを開始することは電力の浪費となり得る。（上記の例の例外として、より高い温度では、バッテリは一般に、より速く劣化する傾向がある。したがって、いくつかのシナリオでは、バッテリの寿命を維持するためにより低い温度でより多くの時間を費やすことができるように、最初にバッテリを冷却することが有用であり得る。）
このように、温度制御システムにおける電力を節約するために、システムは、（例えば、所望の出発温度および既知の離陸時間に基づいて、）バッテリが離陸時に所望の出発温度になるが、温度制御システムを不必要に早く始動させることのないように、温度制御システムを始動させるべき時間を推定するか、または別の形で決定する。この例では、その時間は、７：３０ＡＭ（８０４）であるように決定される。期間８０６中（８００での着陸と８０４での冷却開始との間）、温度制御システムは（例えば、電力を節約するために）オフである。期間８０８（冷却が８０４で開始して８０２で離陸するまで）の間、温度制御システムは、バッテリの温度を所望の出発温度にもっていくためにオンである。この例は、バッテリが冷却されていることを示しているが、本明細書に説明する技術は、バッテリを加熱する必要がある場合（例えば、冬の間）であっても適用可能である。
この例は、以下のフローチャートにおいてより全般的および／または形式的に説明する。
図９は、温度制御システムの開始時間を決定することを含む、車両内のバッテリを所望の出発温度にするためのプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。図９は図１に関連しており、便宜上、関連するおよび／または類似のステップは、同じおよび／または類似の参照番号を使用して示されている。
１００’において、車両内の、温度を有するバッテリの所望の出発温度が、トリップに関連するトリップ情報に少なくとも部分的に基づいて決定され、トリップ情報は出発時間を含む。例えば、車両が何らかの目的地に到着し、充電ステーションに差し込まれたと仮定する。その時点で、充電ステーションまたは（例えば、ユーザのスマートフォン上の）何らかの関連インターフェースは、運転者またはパイロットがいつ出発する予定であるかを尋ねることができる。いくつかの実施形態では、この出発時間は、充電を管理するか、または別の形で実行するためにも使用される。
いくつかの他の実施形態では、出発時間は、運転者またはパイロットによって指定されず、履歴情報に基づいて決定される。例えば、運転者またはパイロットが定期的な通勤または何らかのルーティンを有している場合、出発時間は履歴情報（例えば、平日にほぼ同じ時間に出発する傾向がある）に基づいて決定され得る。任意の適切な推定技術を使用することができる。
９００において、温度制御システムを開始する開始時間が、出発時間と所望の出発温度とに少なくとも部分的に基づいて決定される。例えば、温度制御システムは、毎分ｄ度の速度でバッテリを加熱または冷却することができ、バッテリの現在の温度および出発時間に基づいて、開始時間を計算することができる。いくつかの実施形態では、ステップ９００は、現在の温度、所望の出発温度、および温度制御システムの加熱または冷却速度（例えば、ｄ度／分の速度）が与えられた場合、「温度制御システムは今始動すべきか？」のチェックを定期的および／または継続的に実行することを含む。例えば、これは、（例えば、バッテリが一晩中冷え、着陸時に高温であると仮定するように）バッテリの温度変化をより良好に考慮し、および／または温度変化により適応可能であり得る。
１０２’において、温度制御システムを使用してバッテリを所望の出発温度にし、車両は、バッテリを所望の出発温度にしてトリップを開始し、温度制御システムは、開始時間に開始される。上述したように、これは、温度制御システムが不必要に動作していないので、温度制御システムにおける電力を節約する。
上記のプロセスは、車両が充電されており、充電が完了するとすぐに車両が出発することが望ましい状況を含むことに留意されたい。例えば、車両が一日中人を送迎する乗車サービスで使用される場合、充電が完了するとすぐに車両が出発することが望ましい。したがって、いくつかの実施形態では、バッテリ充電時間（例えば、車両内のバッテリが充電されるまでにどれだけの時間がかかるか）が、車両が着脱可能に連結された充填ステーションから受信され、出発時間は、バッテリ充電時間に少なくとも部分的に基づいて決定される。
場合によっては、温度制御システムが直ちに始動したとしても、バッテリ充電時間は、バッテリを所望の出発温度に（例えば、完璧にまたは完全に）下げるのにかかる時間よりも短い。いくつかのそのような実施形態では、ステップ９００で決定された開始時間は、「直ちに」であり、バッテリを所望の出発温度に（例えば、完璧にまたは完全に）もっていくことを終了するためだけに完全に充電された車両を保持することは望ましくないため、ステップ１０２’は、充電ステーションが車両内の（例えば、加熱または冷却されている）バッテリの充電を終了したときに、（例えば、何らかの許容可能なバッテリ温度範囲が侵害されないようにバッテリが十分に冷却または加熱されていると仮定して）温度制御システムを停止することを含む。
当然ながら、場合によっては、バッテリ充電時間は、バッテリを所望の出発温度に（例えば、完璧にまたは完全に）下げるのにかかる時間よりも長く、将来の開始時間が決定される。
前述の実施形態は、理解を明確にするためにある程度詳細に説明されているが、本発明は提供される詳細に限定されない。本発明を実施する多くの代替方法がある。開示する実施形態は例示的なものであり、限定的なものではない。

Claims (18)

  1. 乗り物内のバッテリの温度を管理するためのシステムであって、
    プロセッサと、
    前記プロセッサに結合されたメモリであって、前記メモリは、前記プロセッサに命令を提供するように構成され、前記命令は、実行されたとき、前記プロセッサに、
    トリップに関連するトリップ情報を入力として受け取る推定関数の出力に少なくとも部分的に基づいて、前記乗り物内の、前記バッテリの所望の出発温度を決定させ、少なくとも前記トリップ情報に基づいた前記トリップに関連するバッテリ温度の変化を出力させることであって、前記トリップ情報は、トリップ持続時間またはトリップ計画を含む、出力させることと、
    温度制御システムを使用して前記バッテリの前記温度を前記所望の出発温度の方にもっていき、前記バッテリが前記所望の出発温度になると前記乗り物に前記トリップを開始させることを行わせるメモリと
    を備える、システム。
  2. 前記所望の出発温度を決定することが、前記バッテリに関連する健全性状態情報、平均セル内部抵抗、最小セル容量、または周囲温度のうちの１つまたは複数に少なくとも部分的にさらに基づく、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記トリップ情報が、前記トリップ持続時間を含み、
    前記所望の出発温度を決定することが、
    前記トリップ持続時間と前記トリップ持続時間を入力する前記推定関数とを使用して前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化を決定することと、
    前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して、前記所望の出発温度を決定することと
    を含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記トリップ情報が、前記トリップ計画を含み、
    前記所望の出発温度を決定することが、
    前記トリップ計画と前記トリップ計画を入力する前記推定関数とを使用して前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化を決定することと、
    前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して、前記所望の出発温度を決定することと
    を含む、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記所望の出発温度を決定することが、
    複数の試験出発温度の各々について、前記バッテリに関連するバッテリモデルを使用して、複数のモデル化されたバッテリデータを生成することと、
    評価されたコスト関数を得るために、コスト関数を使用して、前記複数のモデル化されたバッテリデータの各々を評価することであって、前記コスト関数は、少なくともバッテリ性能とバッテリ劣化とを考慮に入れる、評価することと、
    前記複数の試験出発温度から、前記評価されたコスト関数の最小値に対応する前記試験出発温度を前記所望の出発温度として出力することと
    を含む、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記トリップ情報が、出発時間をさらに含み、
    前記メモリが、前記プロセッサに命令を提供するようにさらに構成され、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、前記出発時間と前記所望の出発温度とに少なくとも部分的に基づいて、前記温度制御システムを開始する開始時間を決定させ、
    前記温度制御システムは、前記開始時間に開始される、
    請求項１に記載のシステム。
  7. 乗り物に結合されたプロセッサによって行われる、前記乗り物内のバッテリの温度を管理するための方法であって、
    トリップに関連するトリップ情報を入力として推定関数に提供し、トリップに関連するトリップ情報を入力として受け取る前記推定関数の出力に少なくとも部分的に基づいて、前記乗り物内の、前記バッテリの所望の出発温度を決定することであって、前記トリップ情報は、トリップ持続時間またはトリップ計画を含む、決定することと、
    少なくとも前記トリップ情報に基づいた前記トリップに関連するバッテリ温度の変化を出力することと、
    温度制御システムを使用して、前記バッテリの前記温度を前記所望の出発温度の方にもっていき、前記バッテリが前記所望の出発温度になると前記乗り物に前記トリップを開始させることと
    を含む、方法。
  8. 前記所望の出発温度を決定することが、前記バッテリに関連する健全性状態情報、平均セル内部抵抗、最小セル容量、または周囲温度のうちの１つまたは複数に少なくとも部分的にさらに基づく、請求項７に記載の方法。
  9. 前記トリップ情報が、前記トリップ持続時間を含み、
    前記所望の出発温度を決定することが、
    前記トリップ持続時間と前記トリップ持続時間を入力する前記推定関数とを使用して前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化を決定することと、
    前記トリップに関連付するバッテリ温度の前記変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して、前記所望の出発温度を決定することと
    を含む、請求項７に記載の方法。
  10. 前記トリップ情報が、前記トリップ計画を含み、
    前記所望の出発温度を決定するステップが、
    前記トリップ計画と前記トリップ計画を入力する前記推定関数とを使用して前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化を決定することと、
    前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して、前記所望の出発温度を決定することと
    を含む、請求項７に記載の方法。
  11. 前記所望の出発温度を決定するステップが、
    複数の試験出発温度の各々について、前記バッテリに関連するバッテリモデルを使用して複数のモデル化されたバッテリデータを生成することと、
    評価されたコスト関数を得るために、コスト関数を使用して、前記複数のモデル化されたバッテリデータの各々を評価することであって、前記コスト関数は、少なくともバッテリ性能とバッテリ劣化とを考慮に入れる、評価することと、
    前記複数の試験出発温度から、前記評価されたコスト関数の最小値に対応する前記試験出発温度を前記所望の出発温度として出力することと
    を含む、請求項７に記載の方法。
  12. 前記トリップ情報が、出発時間をさらに含み、
    前記方法が、前記出発時間と前記所望の出発温度とに少なくとも部分的に基づいて、前記温度制御システムを開始する開始時間を決定することをさらに含み、
    前記温度制御システムが、前記開始時間に開始される、請求項７に記載の方法。
  13. 乗り物内のバッテリの温度を管理するためのコンピュータプログラム製品であって、非一時的コンピュータ可読記憶媒体に具体化され、コンピュータ命令であって、
    トリップに関連するトリップ情報を入力として推定関数に提供し、
    トリップに関連するトリップ情報を入力として受け取る前記推定関数の出力に少なくとも部分的に基づいて、前記乗り物内の、前記バッテリの所望の出発温度を決定することであって、前記トリップ情報は、トリップ持続時間またはトリップ計画を含む、決定することと、
    少なくとも前記トリップ情報に基づいた前記トリップに関連するバッテリ温度の変化を出力することと、
    温度制御システムを使用して、前記バッテリの前記温度を前記所望の出発温度の方にもっていき、前記バッテリが前記所望の出発温度になると前記乗り物に前記トリップを開始させることとのためのコンピュータ命令を含む、コンピュータプログラム製品。
  14. 前記所望の出発温度を決定することが、前記バッテリに関連する健全性状態情報、平均セル内部抵抗、最小セル容量、または周囲温度のうちの１つまたは複数に少なくとも部分的にさらに基づく、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
  15. 前記トリップ情報が、前記トリップ持続時間を含み、
    前記所望の出発温度を決定することが、
    前記トリップ持続時間と前記トリップ持続時間を入力する前記推定関数とを使用して前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化を決定することと、
    前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して、前記所望の出発温度を決定することと
    を含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
  16. 前記トリップ情報が、前記トリップ計画を含み、
    前記所望の出発温度を決定することが、
    前記トリップ計画と前記トリップ計画を入力する前記推定関数とを使用して前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化を決定することと、
    前記トリップに関連するバッテリ温度の前記変化と所望のバッテリ温度範囲とを使用して前記所望の出発温度を決定することと
    を含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
  17. 前記所望の出発温度を決定することが、
    複数の試験出発温度の各々について、前記バッテリに関連するバッテリモデルを使用して、複数のモデル化されたバッテリデータを生成することと、
    評価されたコスト関数を得るために、コスト関数を使用して、前記複数のモデル化されたバッテリデータの各々を評価することであって、前記コスト関数は、少なくともバッテリ性能とバッテリ劣化とを考慮に入れる、評価することと、
    前記複数の試験出発温度から、前記評価されたコスト関数の最小値に対応する前記試験出発温度を前記所望の出発温度として出力することと
    を含む、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
  18. 前記トリップ情報が、出発時間を含み、
    前記コンピュータプログラム製品が、前記出発時間と前記所望の出発温度とに少なくとも部分的に基づいて、前記温度制御システムを開始する開始時間を決定するためのコンピュータ命令をさらに含み、
    前記温度制御システムが、前記開始時間に開始される、請求項１３に記載のコンピュータプログラム製品。
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