JP7448113B2 - バッテリシステムおよびバッテリシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１９年９月６日付けの韓国特許出願第１０‐２０１９‐０１１１０７０号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本開示は、バッテリシステムおよびバッテリシステムの制御方法に関する。

充放電が可能な二次電池のうち、リチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べて、エネルギー密度がはるかに高いという利点がある。また、リチウムイオン電池は、小型且つ軽量に作製することができ、移動機器の電源として使用されている。かかるリチウムイオン電池は、電気自動車の電源として使用範囲が拡張し、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。

リチウムイオン電池のような二次電池は、複数のバッテリセルが直列および／または並列に連結されたバッテリモジュールと、かかるバッテリモジュールの充放電を制御するバッテリ管理システム（ＢＭＳ、Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とを含むバッテリパックの形態で用いられる。

電気自動車の場合、その使用特性上、高容量、高出力および迅速な充電時間を有するバッテリパックが求められる。しかし上記のように、高容量および高出力特性を有するバッテリパックであるほど、充電への負担が増える。一方、迅速な充電時間を満たすために高速充電を繰り返す場合、バッテリパックに良くない影響を及ぼす。

本開示は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、高容量、高出力のバッテリパックを効率的に充電することができるバッテリシステムおよびバッテリシステムの制御方法を提供することを目的とする。

上記のような技術的課題を解決するために、本開示の実施形態の一側面によると、充放電可能な複数のバッテリパックを含むバッテリシステムであって、充放電可能な第１バッテリパックと、第１バッテリパックとは独立して充放電可能な第２バッテリパックと、第１バッテリパックを少なくとも充電ノードと放電ノードとの間でスイッチング可能な第１スイッチング素子と、第２バッテリパックを少なくとも充電ノードと放電ノードとの間でスイッチング可能な第２スイッチング素子と、第１バッテリパックおよび第２バッテリパックの使用状態と、充電状態とに基づいて、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング状態を制御する制御部と、を含むバッテリシステムを提供する。

かかる本開示の実施形態の他の特徴によると、第１バッテリパックおよび第２バッテリパックのそれぞれは、無線電力送受信モジュールをさらに含むことができる。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、第１バッテリパックおよび第２バッテリパックのいずれか一つは、充電ノードに連結されるとともに、無線電力送信モジュールにより、他の一つのバッテリパックに無線で電力送信が可能である。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、放電ノードは、モータと電気的に連結され得る。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、充電ノードは、新・再生可能エネルギーからの電力源と電気的に連結され得る。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、新・再生可能エネルギーから生成された電力を貯蔵する蓄電装置をさらに含むことができる。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、新・再生可能エネルギーから電力を生成するための発電装置をさらに含むことができる。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、発電装置は、太陽エネルギー、風力エネルギー、圧力エネルギーおよび運動エネルギーによる電力を生成する装置のうち少なくとも一つを含むことができる。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、第１バッテリパックおよび第２バッテリパックとは独立して充放電が可能な複数の追加バッテリパックをさらに含み、第１バッテリパック、第２バッテリパックおよび追加バッテリパックは、それぞれが少なくとも一つのバッテリパックを含む複数のグループに分割され得る。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、複数のグループそれぞれは、対応するスイッチング素子および放電ノードを備え、複数のグループそれぞれは、対応するスイッチング素子および放電ノードにより、互いに異なる対応モータにそれぞれ電気的に連結され、他のグループとは独立して充放電動作を行うことができる。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、複数のグループは、車両の各車輪に対応して設置されたモータに対応して備えられ得る。

かかる本開示の実施形態のさらに他の特徴によると、制御部は、車両の駆動形態に応じて複数のグループそれぞれの充放電動作を制御することができる。

上記のような技術的課題を解決するために、本開示の実施形態の他の側面によると、互いに独立して充放電可能な第１バッテリパックおよび第２バッテリパックを含むバッテリシステムの制御方法であって、車両の走行状態を判断するステップと、第１バッテリパックおよび第２バッテリパックの充電状態を判断するステップと、走行状態および充電状態に基づいて、第１バッテリパックを放電ノードと充電ノードとの間でスイッチングするステップと、走行状態および充電状態に基づいて、第２バッテリパックを充電ノードと放電ノードとの間でスイッチングするステップとを含むバッテリシステムの制御方法を提供する。

以上の構成により、バッテリシステムおよびバッテリシステムの制御方法は、車両に取り付けられた高容量、高出力のバッテリパックを効率的に充電することができるようにする。

本開示の一実施形態によるバッテリシステムの構成を示すブロック図である。 本開示の一実施形態によるスイッチング素子の構成を示す図である。 本開示の一実施形態によるバッテリシステムが適用された車両の構成を示す図である。 本開示の実施形態を示す概念的な模式図である。 本開示の一実施形態によるバッテリ管理システムの機能を示すブロック図である。 本開示の一実施形態によるバッテリ管理システムが適用されるハードウェア構成図である。 本開示の一実施形態によるバッテリシステムの動作状態図である。 本開示の他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両の構成を示す図である。 本開示の他の実施形態によるバッテリシステムの追加の動作状態図である。 本開示の一実施形態によるバッテリシステムの制御方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態によるバッテリシステムの制御方法を示すフローチャートである。 本開示の他の実施形態によるバッテリシステムの制御方法を示すフローチャートである。 本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムの制御方法を示すフローチャートである。 本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両の構成を示す図である。 本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両の構成を示す図である。 本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両の構成を示す図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施形態について詳細に説明する。本文において、図面上の同じ構成要素に対しては、同じ参照符号を使用し、同じ構成要素に関する重複する説明は省略する。

本文に開示されている本発明の様々な実施形態に対して、特定の構造的もしくは機能的な説明は、単に本発明の実施形態を説明するために例示されたものであって、本発明の様々な実施形態は、様々な形態で実施されてもよく、本文に説明している実施形態に限定されるものと解釈してはならない。

様々な実施形態において使用されている「第１」、「第２」、「一番目」、または「二番目」などの表現は、様々な構成要素を、順序でおよび／または重要度に関係なく修飾することがあり、当該構成要素を限定しない。例えば、本発明の権利範囲から逸脱しないとともに、第１構成要素は第２構成要素と称され得、同様に、第２構成要素も第１構成要素に変えて称され得る。

本文において使用されている用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されているものであって、他の実施形態の範囲を限定することを意図しないものであり得る。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有していない限り、複数の表現を含み得る。

図１は本開示の一実施形態によるバッテリシステムの構成を示すブロック図である。

本実施形態によるバッテリシステム１は、充放電可能な複数のバッテリパックＰ１～Ｐｎ（ｎは、２以上の整数）と、複数のスイッチング素子２０‐１～２０‐ｎと、バッテリ管理システム３０（以下、「ＢＭＳ」とも言う）とを含むことができる。

バッテリパックＰｎは、複数のバッテリセルが直列および／または並列に連結されたバッテリモジュール１０‐ｎと、バッテリモジュール１０‐ｎを制御および管理するパックＢＭＳ１１‐ｎと、を含むことができる。

バッテリモジュール１０‐ｎは、バッテリセルとして充放電可能な二次電池セルを含むことができる。バッテリモジュール１０‐ｎは、バッテリパックＰｎが取り付けられる装置、例えば、車両の仕様によって求められる出力および容量に応じて含むバッテリセルの個数が決定され得る。

パックＢＭＳ１１‐ｎは、バッテリモジュール１０‐ｎの状態をモニタリングし、充放電動作を制御する。パックＢＭＳ１１‐ｎは、モニタリングしたバッテリモジュール１０‐ｎの状態をバッテリシステム１の全体を制御および管理するＢＭＳ３０に伝送する。また、パックＢＭＳ１１‐ｎは、ＢＭＳ３０から各種の制御信号を受信し、受信した制御信号にしたがって、バッテリモジュール１０‐ｎの充放電およびセルバランシングなど、各種の動作を行うことができる。

バッテリパックＰｎは、他のバッテリパックとは独立して充放電が可能になるように構成されている。例えば、バッテリパックＰ１が充電動作を行う間に、バッテリパックＰ２は放電動作を行うこともできる。もしくは、バッテリパックＰ１が放電動作を行う間に、バッテリパックＰ２は充放電動作を行わず、休止状態であるなど、他のバッテリパックとは互いに独立して動作することができる。すなわち、すべてのバッテリパックＰ１～Ｐｎが常に同じ動作モードで使用される必要はない。

バッテリパックＰ１～Ｐｎは、それぞれが独立して動作することもでき、複数のバッテリパックＰ１～Ｐｎが複数のグループに分割され、各グループ内ではバッテリパックが同じモードで動作し、この際、他のグループとは独立して動作することも可能である。

スイッチング素子２０‐ｎは、バッテリパックＰｎを少なくとも充電ノードと放電ノードとの間でスイッチングする。スイッチング素子２０‐ｎは、少なくとも充電ノードと放電ノードに選択的に接続され、バッテリパックＰｎを外部電力で充電するか、あるいはバッテリパックＰｎに貯蔵された電力を外部装置に供給することができる。また、スイッチング素子２０‐ｎは、追加としてオープンノードをさらに含み、バッテリパックＰｎを、充電ノード、放電ノード、およびオープンノードの三つのノードの間でいずれか一つに選択的に連結されるようにすることもできる。

スイッチング素子２０‐ｎは、ＢＭＳ３０から制御信号の印加を受けてスイッチング動作が行われる。もしくは、代案として、スイッチング素子２０‐ｎは、ＢＭＳ３０から制御信号を受信したパックＢＭＳ１１‐ｎによりスイッチング動作が制御されることもある。

スイッチング素子２０‐ｎとしては、リレーＲｎが適用され得る。

本実施形態では、一つのスイッチング素子２０‐ｎが三つのノードに選択的に連結されるものと説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、バッテリパックＰｎと充電ノードとの接続を制御するためのスイッチング素子と、バッテリパックＰｎと放電ノードとの接続を制御するためのスイッチング素子をそれぞれ別に設けることで、上述の構成と同じ機能を具現することもできる。

一方、各スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎが連結される充電ノードＮｃ１～Ｎｃｎは、新・再生可能エネルギーなどの電力源に電気的に接続される共通ノードであり得る。複数の新・再生可能エネルギー、例えば、太陽光エネルギー、太陽熱エネルギー、風力エネルギー、圧力エネルギー、運動エネルギーのうち少なくとも２以上のエネルギーを用いて電力を生成する場合、生成されたエネルギーがいずれも充電ノードに接続し、充電のための充電バスとして具現され得る。しかし、これは例示であって、充電ノードは、電力源別に設けられることもあり、各スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎは、電力源別に設けられた充電ノードの一部または全部に連結される形態に具現されることもある。

各スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎが連結される放電ノードＮｄ１～Ｎｄｎは、バッテリパックＰ１～Ｐｎが電力を供給する装置、例えば、電気自動車のモータに電気的に連結され得る。この際、放電ノードＮｄ１～Ｎｄｎは、一つの装置に連結されることもあり、複数の装置に分割され連結されることもある。例えば、電気自動車に複数のモータが備えられた場合、放電ノードＮｄ１～Ｎｄｎは、複数のモータのいずれか一つと連結されるように具現され得る。すなわち、複数のバッテリパックＰ１～Ｐｎ毎に、電力を供給するためのモータが定められ、定められたモータに電力を供給するための放電ノードに相当するスイッチング素子が連結され得る。

ＢＭＳ３０は、バッテリシステム１の全体を管理し、その動作を制御する。ＢＭＳ３０は、複数のパックＢＭＳ１１‐１～１１‐ｎからバッテリモジュール１０‐１～１０‐ｎの状態についてモニタリングしたデータを受信する。受信したデータには、バッテリパックＰ１～Ｐｎの使用状態、充電状態、温度、寿命などに関するデータが含まれ得る。また、ＢＭＳ３０は、複数のパックＢＭＳ１１‐１～１１‐ｎそれぞれに制御信号を伝送し、複数のパックＢＭＳ１１‐１～１１‐ｎそれぞれが自分のバッテリモジュール１０‐１～１０‐ｎの動作を制御するようにする。

ＢＭＳ３０は、複数のパックＢＭＳ１１‐１～１１‐ｎから受信したバッテリパックＰ１～Ｐｎ、すなわち、バッテリモジュール１０‐１～１０‐ｎの使用状態および充電状態に基づいて、スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎのスイッチング状態を制御する。すなわち、ＢＭＳ３０は、スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎに制御信号を印加し、スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎのスイッチング状態を制御する。勿論、上述のように、ＢＭＳ３０は、スイッチング素子２０‐１～２０‐ｎを制御するための制御信号をパックＢＭＳ１１‐１～１１‐ｎに伝送し、パックＢＭＳ１１‐１～１１‐ｎによりスイッチング素子２０‐１～２０‐ｎを制御することもできる。

ＢＭＳ３０は、上位制御器にバッテリシステム１に関するデータを伝送し、上位制御器からバッテリシステム１の運用のための信号を受信することができる。上位制御器は、バッテリシステム１が適用された装置の制御のための制御器であり得る。例えば、バッテリシステム１が車両に取り付けられた場合、上位制御器は、車両制御器であり得る。

本実施形態では、バッテリシステム１を管理および制御する構成としてＢＭＳ３０が別に備えられた構成を図示しているが、これに限定されるものではない。例えば、車両制御器が上述のＢＭＳ３０としての動作を直接行うこともできる。

図２は本開示の一実施形態によるスイッチング素子の構成を示す図である。

スイッチング素子２０‐ｎは、バッテリパックＰｎと連結される端子を充電ノードＮｃｎ、放電ノードＮｄｎ、オープンノードＮｏのいずれか一つに選択的に連結する。オープンノードＮｏは、実際のノードであることもであが、仮想のノードとして充電ノードＮｃｎや放電ノードＮｄｎに連結されない状態であることもある。

スイッチング素子２０‐ｎは、ＢＭＳ３０から印加される制御信号に基づいてスイッチング状態が転換される。

充電ノードＮｃｎは、新・再生可能エネルギーからの電力が供給されるノードであり、複数のエネルギー源によって生成された電力がすべて供給される充電バスであり得る。

放電ノードＮｄｎは、バッテリパックＰｎが電力を供給するための装置に電気的に連結され得る。

このように、本開示の実施形態によるバッテリシステム１は、複数のバッテリパックＰ１～Ｐｎが設けられ、これらの複数のバッテリパックＰ１～Ｐｎは、互いに独立して充放電動作を行うことができる。したがって、いずれか一つのバッテリパックは、放電中の状態、すなわち、装置の駆動のために電力を供給する状態であっても、他のバッテリパックは充電を行うことができる。例えば、車両の走行中、一部のバッテリパックは、モータの駆動に使用され、他のバッテリパックは充電され得る。

したがって、常にバッテリパックの充電状態を適正に維持することができ、バッテリパックの充電時に充電時間を節約することができる。また、バッテリパックを高速充電モードでのみ充電する必要がなくなり、結果、バッテリパックの寿命を増加させることができる。

図３は本開示の一実施形態によるバッテリシステムが適用された車両の構成を示す図である。

本実施形態による車両１００は、バッテリパックＰ１、Ｐ２と、スイッチング素子１２０、１２１と、ＢＭＳ１３０と、モータ１４０と、発電装置１５０と、車輪１６０～１６３とを含む。

複数のバッテリパックＰ１、Ｐ２は、互いに独立して動作可能なバッテリモジュールと、これらのモジュールを制御するパックＢＭＳとをそれぞれ含んでいる。

第１バッテリパックＰ１は、第１スイッチング素子１２０と接続される。第１バッテリパックＰ１は、第１スイッチング素子１２０によりモータ１４０または発電装置１５０と選択的に連結される。もしくは、第１スイッチング素子１２０は、モータ１４０および発電装置１５０のいずれとも連結されないオープン状態で制御されることもある。

第１バッテリパックＰ１は、第１スイッチング素子１２０の放電ノードＮｄ１によりモータ１４０に連結される場合、貯蔵している電力をモータ１４０に供給し、車両１００の車輪１６０～１６１を駆動するための駆動力を発生させることができる。

第１バッテリパックＰ１は、第１スイッチング素子１２０の充電ノードＮｃ１により発電装置１５０に連結される場合、発電装置１５０によって生成される電力が供給され、充電を行うことができる。

第２バッテリパックＰ２は、第２スイッチング素子１２１と接続される。第２バッテリパックＰ２は、第２スイッチング素子１２１によりモータ１４０または発電装置１５０と選択的に連結される。もしくは、第２スイッチング素子１２１は、モータ１４０および発電装置１５０のいずれとも連結されないオープン状態で制御されることもある。

第２バッテリパックＰ２は、第２スイッチング素子１２１の放電ノードＮｄ２によりモータ１４０に連結される場合、貯蔵している電力をモータ１４０に供給し、車両１００の車輪１６０～１６１を駆動するための駆動力を発生させることができる。

第２バッテリパックＰ２は、第２スイッチング素子１２１の充電ノードＮｃ２により発電装置１５０に連結される場合、発電装置１５０によって生成される電力が供給され、充電を行うことができる。

かかる第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の動作は、第１スイッチング素子１２０と第２スイッチング素子１２１のスイッチング状態に応じて、同じモードで動作することもあり、互いに異なるモードで動作することもある。すなわち、各バッテリパックＰ１、Ｐ２の動作は、独立して制御され得る。

本実施形態の場合、第１バッテリパックＰ１は、モータ１４０と連結され、駆動パックとして動作し、第２バッテリパックＰ２は、充電ノードＮｃ２により発電装置１５０に連結され、充電モードで動作するものと図示している（実線で表されたものが、互いに連結されて電流が流れることを示し、点線で表されたものが、電気的に連結可能であるが、スイッチがオープンされて電流が流れないことを示す。）。

ＢＭＳ１３０は、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２のパックＢＭＳからバッテリモジュールの状態をモニタリングしたデータを受信する。受信するデータには、バッテリモジュールの動作状態および充電状態、温度、寿命など、各種の情報が含まれ得る。また、ＢＭＳ１３０は、車両制御器から車両の動作に関する情報および車両の状態に応じてバッテリシステムを制御するための制御信号を受信することができる。

ＢＭＳ１３０は、受信した第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の使用状態および充電状態、および車両の状態などに基づいて、第１スイッチング素子１２０および第２スイッチング素子１２１のスイッチング状態を制御する。かかる制御により、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２が様々なモードで独立して動作することができる。

モータ１４０は、車両を駆動するために車輪１６０～１６３に駆動力を伝達する。モータ１４０は、第１バッテリパックＰ１および／または第２バッテリパックＰ２に連結され、第１バッテリパックＰ１および／または第２バッテリパックＰ２に貯蔵されている電力の供給を受ける。モータ１４０は、供給を受けた電力に基づいて回転力を発生させ、発生した回転力を車輪１６０～１６３に伝達する。

発電装置１５０は、新・再生可能エネルギーから電力を生成するための装置である。発電装置１５０に使用される新・再生可能エネルギーとしては、太陽光エネルギー、太陽熱エネルギー、風力エネルギー、圧力エネルギー、運動エネルギーなどを含むことができる。しかし、これは、例示的なものであって、列挙されたもの以外のエネルギー源も使用可能であることは言うまでもない。発電装置１５０は、これとは別に、補助バッテリなどをさらに含み、第１バッテリパック１、第２バッテリパックＰ２およびモータ１４０などに電力を供給することもできる。

発電装置１５０は、複数の新・再生可能エネルギーをエネルギー源として使用し、各新・再生可能エネルギーを使用して発電するための発電装置をそれぞれ備えることができる。すなわち、使用されるエネルギー源の個数だけの発電装置が設けられ得る。

発電装置１５０は、生成された電力のすべてを一つの充電ノードに供給するように充電バスと連結され得る。もしくは、発電装置１５０は、各エネルギー源別に別の充電ノードおよび充電バスを備えることもできる。

図４は本開示の実施形態を示す概念的な模式図である。

図４に示されているように、太陽エネルギー（太陽光および太陽熱）、風力エネルギー、圧力エネルギー、温度エネルギーなどの様々な新・再生可能エネルギーによって生成される電力が充電ノードに供給され得るように具現される。さらに、新・再生可能エネルギーではないが、補助バッテリが連結されることもある。

放電ノードは、モータと連結される。

第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２は、その使用状態、充電状態および車両の状態などに基づいて、充電ノードと放電ノードのうち適切な箇所に連結され得る。

このように、本開示の実施形態によるバッテリシステム１には、複数のバッテリパックＰ１、Ｐ２が設けられ、これらの複数のバッテリパックＰ１、Ｐ２は、互いに独立して充放電動作を行うことができる。したがって、いずれか一つのバッテリパックは、放電中の状態、すなわち、装置の駆動のために電力を供給する状態であっても、他のバッテリパックは充電を行うことができる。例えば、車両１００の走行中、第１バッテリパックＰ１は、モータの駆動に使用され、第２バッテリパックＰ２は充電され得る。

したがって、常にバッテリパックＰ１、Ｐ２の充電状態を適正に維持することができ、バッテリパックの充電時に充電時間を節約することができる。特に、充電スタンドで車両１００を充電する場合にも、バッテリパックＰ１、Ｐ２が適正な充電状態を維持することから、バッテリパックを高速充電モードでのみ充電する必要がなくなり、結果、バッテリパックＰ１、Ｐ２の寿命を増加させることができる。

また、充電のための電力源として、様々な新・再生可能エネルギーを活用することで、特定の環境でいずれか一つの発電装置による発電量が少なくても、他の発電装置により生成された電力を使用することができ、安定した電力源として機能することができる。

以下、ＢＭＳ１３０の機能および構成についてより具体的に説明する。

図５は本開示の一実施形態によるバッテリ管理システム１３０の機能を示すブロック図である。

図５を参照すると、ＢＭＳ１３０は、バッテリ状態判断部１３１と、車両状態モニタリング部１３２と、通信部１３３と、制御部１３４と、保存部１３５とを含むことができる。

バッテリ状態判断部１３１は、車両１００内に設置されたバッテリシステムに含まれているバッテリパックＰ１、Ｐ２の状態を判断する。バッテリパックＰ１、Ｐ２の状態は、使用状態、充電状態、寿命、温度などを含むことができる。バッテリ状態判断部１３１は、バッテリパックＰ１、Ｐ２に設けられたパックＢＭＳから各バッテリパックＰ１、Ｐ２の状態を示すデータを受信することができる。しかし、これに限定されるものではなく、バッテリ状態判断部１３１は、パックＢＭＳが測定した値を受信し、受信した値に基づいてデータを算出することもできる。

車両状態モニタリング部１３２は、バッテリシステムが取り付けられた車両１００の状態をモニタリングする。車両１００の状態は、走行、停車、走行などの運行モードに関する情報、ｓａｆｅｔｙ状況など、異常状況に関する情報など、車両１００に関する各種の内容を含むことができる。車両状態モニタリング部１３２は、車両１００の状態をモニタリングした結果を上位制御器である車両制御器から受信することができる。あるいは、車両状態モニタリング部１３２は、車両１００の状態に関する一部または全部を直接モニタリングすることもできる。

通信部１３３は、バッテリパックＰ１、Ｐ２に含まれているパックＢＭＳとデータおよび制御信号などを送受信する。また、通信部１３３は、上位制御器である車両制御器とデータおよび制御信号を送受信することができる。すなわち、通信部１３３によりパックＢＭＳからバッテリパックＰ１、Ｐ２の状態に関するデータを受信することができる。また、通信部１３３により車両の状態に関するデータを受信することができる。

制御部１３４は、ＢＭＳ１３０の全般的な動作を制御する。また、制御部１３４は、バッテリ状態判断部１３１および車両状態モニタリング部１３２によって取得されたバッテリパックＰ１、Ｐ２の状態および車両１００の状態に基づいて、スイッチング素子１２０、１２１のスイッチング動作を制御する。例えば、車両が走行中であり、第１バッテリパックＰ１でモータ１４０を駆動し、第２バッテリパックＰ２は充電する場合を仮定する。この場合、図３に図示されているように、第１スイッチング素子１２０の放電ノードＮｄ１により、第１バッテリパックＰ１とモータ１４０を連結する。同様に、第２スイッチング素子１２１の充電ノードＮｃ２により、第２バッテリパックＰ２と発電装置１５０を連結する。

保存部１３５は、制御部１３４によって行われる各種の機能を具現するためのプログラムが保存される。また、保存部１３５は、通信部１３３により送受信するデータおよび制御信号を一時的にまたは永久的に保存することができる。また、保存部１３５は、バッテリ状態判断部１３１および車両状態モニタリング部１３２によって算出された結果のデータなどを保存する。

図６は本開示の一実施形態によるバッテリ管理システム１３０が適用されるハードウェア構成図である。

図６を参照すると、ＢＭＳ１３０は、コントローラ（ＭＣＵ）１３６と、メモリ１３７と、通信インターフェース１３８と、入出力インターフェース１３９とを含むことができる。

ＭＣＵ１３６は、ＢＭＳ１３０内の各種の動作および演算の処理と各構成を制御する。

メモリ１３７には、運営体制プログラムおよびＢＭＳ１３０の機能を行うためのプログラムが記録される。メモリ１３７は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含むことができる。例えば、メモリ１３７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなど各種の保存媒体のうち少なくともいずれか一つが使用され得る。

通信インターフェース１３８は、外部と有線および／または無線で通信可能な構成である。

入出力インターフェース１３９は、各種の入力信号および出力信号の入出力を行う。例えば、ＭＣＵ１３６は、入出力インターフェース１３９により、スイッチング素子のスイッチング動作のための制御信号を出力することができる。

ＭＣＵ１３６は、メモリ１３７に保存されたプログラムを実行することで、バッテリ状態判断部１３１および車両状態モニタリング部１３２の機能を行うモジュールを具現することができる。また、ＭＣＵ１３６は、通信部１３７により上位制御器と通信し、車両の状態に関するデータを受信することができ、パックＢＭＳからバッテリパックの状態に関するデータを受信することができる。

上記のように説明したＢＭＳ１３０の動作によって、バッテリシステムは、以下のような様々な状態に動作することができる。

図７は本開示の一実施形態によるバッテリシステムの動作状態図である。

図７を参照すると、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２が有し得る状態の様々な組み合わせを示す。（ａ）は第１バッテリパックＰ１が、充電パック、第２バッテリパックＰ２が駆動パックとして設定された場合である。すなわち、第１バッテリパックＰ１は、充電ノードに連結されて充電され、第２バッテリパックＰ２は、放電ノードに連結されてモータに電力を供給する。

（ｂ）は第１バッテリパックＰ１が駆動パックとして設定され、第２バッテリパックＰ２は充放電動作を行わないことに設定された場合である。この場合、第１バッテリパックＰ１は、放電ノードに連結されてモータに電力を供給する一方、第２バッテリパックＰ２は、オープンノードに連結されて（あるいはオープンされて）、外部との電力送受信が遮断される。

（ｃ）は第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２がいずれも駆動パックとして設定された場合である。この場合、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２は、同時に放電ノードに連結されてモータに電力を供給する。すなわち、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２は、並列に連結される。例えば、車両に高出力が必要な場合であるか、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の残量があまり残っていない状態である時に適用され得る。ただし、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を並列に連結するためには、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の充電状態が一致することが好ましい。

以上の（ａ）～（ｃ）は、モータを用いて車両が駆動される場合である。

（ｄ）は第１バッテリパックＰ１が充電パックとして設定され、第２バッテリパックＰ２は、充放電動作を行わないことに設定された場合である。この場合、第１バッテリパックＰ１は、充電ノードに連結されて充電され、第２バッテリパックＰ２は、オープンノードに連結されて、外部との電力送受信が遮断される。例えば、車両を充電スタンドで充電する際、第２バッテリパックＰ２に残っている電力が多い場合などに適用され得る。

（ｅ）は第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２がいずれも充電パックとして設定された場合である。この場合、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２は、同時に充電ノードに連結されて充電される。すなわち、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２は、並列に連結される。ただし、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を並列に連結するためには、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の充電状態が一致することが好ましい。

以上の（ｄ）および（ｅ）は、車両が停車または駐車中の状態であり、モータが駆動しない場合である。もしくは、車両が充電スタンドで充電中の状態もこれに含まれ得る。

本実施形態では（ａ）～（ｅ）の５種の動作状態について例示として説明しているが、これに限定されるものではなく、他の動作状態が存在し得ることは、通常の技術者にとって明らかである。また、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の連結関係が反対の場合には、機能面において実質的に同一の場合であるため、説明を省略した。

このように、本開示の実施形態による車両１００に適用されたバッテリシステムは、複数のバッテリパックＰ１、Ｐ２が設けられ、これらの複数のバッテリパックＰ１、Ｐ２は、互いに独立して充放電動作を行うことができる。したがって、いずれか一つのバッテリパックは、放電中の状態、すなわち、装置の駆動のために電力を供給する状態であっても、他のバッテリパックは、充電を行うことができる。例えば、車両１００の走行中、第１バッテリパックＰ１はモータの駆動に使用され、第２バッテリパックＰ２は充電され得る。

したがって、常にバッテリパックＰ１、Ｐ２の充電状態を適正に維持することができ、バッテリパックの充電時に充電時間を節約することができる。特に、充電スタンドで車両１００を充電する場合にも、バッテリパックＰ１、Ｐ２が適正な充電状態を維持することから、バッテリパックを高速充電モードでのみ充電する必要がなくなり、結果、バッテリパックＰ１、Ｐ２の寿命を増加させることができる。

また、充電のための電力源として、様々な新・再生可能エネルギーを活用することで、特定の環境でいずれか一つの発電装置による発電量が少なくても、他の発電装置により生成された電力を使用することができ、安定した電力源として機能することができる。

図８は本開示の他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両２００の構成を示す図である。図８では図３の車両１００と相違する部分を中心にその構成および動作について説明する。

図８を参照すると、車両２００に適用されたバッテリシステムにおいて、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２は、それぞれ、無線電力送受信モジュールＷ１、Ｗ２をさらに含む。無線電力送受信モジュールＷ１、Ｗ２は、互いの間に電力を無線で送信および受信することができ、これにより、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２を無線充放電可能にする。

第１パックＢＭＳ ＰＢＭＳ１は、第１無線電力送受信モジュールＷ１の動作を制御する。すなわち、第１パックＢＭＳ ＰＢＭＳ１は、第１無線電力送受信モジュールＷ１により、第１バッテリモジュールに貯蔵された電力を第２無線電力送受信モジュールＷ２に無線で伝送することができる。また、第１パックＢＭＳ ＰＢＭＳ１は、第１無線電力送受信モジュールＷ１により、第２無線電力送受信モジュールＷ２から第２バッテリモジュールに貯蔵された電力を無線で受信することができる。

第１パックＢＭＳ ＰＢＭＳ１は、第１無線電力送受信モジュールＷ１を有線で第１バッテリモジュールを充放電する回路とは独立して動作させることができる。すなわち、第１パックＢＭＳ ＰＢＭＳ１は、第１スイッチング素子２２０の動作に基づいて、第１バッテリモジュールを充電または放電するとともに、第１無線電力送受信モジュールＷ１を用いて、第２バッテリパックＰ２側に無線で電力を送信するか、第２バッテリパックＰ２側から無線で電力を受信することができる。

第２パックＢＭＳ ＰＢＭＳ２も第１パックＢＭＳ ＰＢＭＳ１と同様の構成および機能を有することができる。

一方、本実施形態による車両２００に適用されたバッテリシステムにおいては、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２が互いに電力を無線で送受信することができるように、相対的な位置や姿勢が調整されなければならない。さらに具体的には、第１バッテリパックＰ１の第１無線電力送受信モジュールＷ１と第２バッテリパックＰ２の第２無線電力送受信モジュールＷ２が互いの間に電力を無線で送受信することができるように位置が調整されなければならない。

以下、本実施形態のように、無線電力送受信モジュールＷ１、Ｗ２が追加された場合にバッテリシステムが有することができる追加の動作状態について説明する。

図９は本開示の他の実施形態によるバッテリシステムの追加の動作状態図である。

（ａ）は第１バッテリパックＰ１が充電パック、第２バッテリパックＰ２が駆動パックとして設定された場合である。すなわち、第１バッテリパックＰ１は、充電ノードに連結されて充電され、第２バッテリパックＰ２は、放電ノードに連結されてモータに電力を供給する。さらに、第２バッテリパックＰ２が第１バッテリパックＰ１に無線で電力を送信し、第１バッテリパックＰ１が無線で充電される。

（ｂ）は第１バッテリパックＰ１が充電パック、第２バッテリパックＰ２が駆動パックとして設定された場合である。すなわち、第１バッテリパックＰ１は充電ノードに連結されて充電され、第２バッテリパックＰ２は放電ノードに連結されてモータに電力を供給する。さらに、第１バッテリパックＰ１が第２バッテリパックＰ２に無線で電力を送信し、第２バッテリパックＰ２が無線で充電される。例えば、充電中の第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが８０％以上の場合、過充電を防止し、第１バッテリパックＰ１のＳＯＨを管理するために、第１バッテリパックＰ１から第２バッテリパックＰ２に電力を無線で送信する。

以上の（ａ）および（ｂ）はモータを用いて車両が駆動される場合である。

（ｃ）は第１バッテリパックＰ１が充電パックとして設定され、第２バッテリパックＰ２は、充放電動作を行わないことに設定された場合である。この場合、第１バッテリパックＰ１は、充電ノードに連結されて充電され、第２バッテリパックＰ２は、オープンノードに連結されて外部との電力送受信が遮断される。さらに、第２バッテリパックＰ２が第１バッテリパックＰ１に無線で電力を送信し、第１バッテリパックＰ１が無線で充電される。

（ｄ）は第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２がいずれも充放電動作を行わない場合である。また、第２バッテリパックＰ２が第１バッテリパックＰ１に無線で電力を送信し、第１バッテリパックＰ１が無線で充電される。例えば、セルバランシング動作の場合、このように動作することができる。

以上の（ｃ）および（ｄ）は、車両が停車または駐車中の状態であり、モータが駆動しない場合である。もしくは、車両が充電スタンドで充電中の状態もこれに含まれ得る。

以下、図８による車両２００に適用されたバッテリシステムの制御方法について説明する。

図１０ａおよび図１０ｂは本開示の一実施形態によるバッテリシステムの制御方法（Ｓ１００）を示すフローチャートである。本実施形態では、車両２００が走行中の場合の制御方法について説明する。

図１０ａおよび図１０ｂを参照すると、まず、ＢＭＳ２３０は、バッテリパックＰ１、Ｐ２のＳＯＣを測定し、測定されたＳＯＣ値を比較する（Ｓ１０１）。ＢＭＳ２３０は、バッテリパックＰ１、Ｐ２に含まれたパックＢＭＳからＳＯＣデータまたはＳＯＣの算出に関するデータを受信することができる。本実施形態では、便宜上、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが第２バッテリパックＰ２のＳＯＣよりも大きいものと仮定する（反対の場合であれば、以降の動作でＰ１とＰ２が互いに変わればよい）。

比較結果に基づいて、第１バッテリパックＰ１は駆動パックとして設定される。したがって、第１バッテリパックＰ１は、放電ノードによりモータ２４０に連結される。また、比較結果に基づいて、第２バッテリパックＰ２は、充電パックとして設定される。したがって、第２バッテリパックＰ２は、充電ノードに連結される（Ｓ１０２）（図７の（ａ）状態参照）。

また、ＢＭＳ２３０は、走行中に車両２００が、高出力が必要な状況であるかを判断する（Ｓ１０３）。高出力が必要な状況とは、傾斜を上る場合、急加速をする場合、車両がスポーツモードで走行する場合などが挙げられる。

高出力が必要な状況であると判断した場合、ＢＭＳ２３０は、走行によって第１バッテリパックＰ１のＳＯＣと第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致した状態であるかを判断する（Ｓ１０４）。

第１バッテリパックＰ１のＳＯＣと第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致する場合、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を互いに並列に連結し、同時にモータに電力を供給する（Ｓ１０５）（図７の（ｃ）状態参照）。すなわち、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２がいずれもスイッチング素子２２０、２２１の放電ノードＮｄ１、Ｎｄ２により、モータに連結される。

Ｓ１０４ステップにおいて、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣと第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致しない場合、第１バッテリパックＰ１で第２バッテリパックＰ２を無線充電する（Ｓ１０６）（図９の（ａ）状態参照）。すなわち、第１バッテリパックＰ１の第１電力無線送受信モジュールＷ１により、第２バッテリパックＰ２に電力を無線送信する。また、第２バッテリパックＰ２では、第２電力無線送受信モジュールＷ２により、電力を無線で受信し、受信した電力で充電を行う。

第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を互いに並列に連結して車両２００に高出力の電力を供給した後、ＢＭＳ２３０は、車両２００が継続して高出力を要するかを判断する（Ｓ１０７）。高出力を継続して要する場合には、Ｓ１０５ステップおよびＳ１０７ステップを繰り返す。一方、高出力をこれ以上要しない場合には、Ｓ１０８ステップに移行する。

Ｓ１０３ステップまたはＳ１０７ステップにおいて、車両が高出力を要しないと判断した場合、ＢＭＳ２３０は、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが３０％以下であるか判断する（Ｓ１０８）。仮に、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが３０％を超えると判断すると、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の現在の連結状態を維持し、また、Ｓ１０８ステップに戻る（Ｓ１０９）。（本実施形態で説明した特定の数値、例えば、Ｓ１０８ステップにおいてＳＯＣに関する数値である３０％は例示であるだけであって、適宜修正され得る。すなわち、ユーザが任意に設定するか、バッテリセルの特性に最適化した値になるように、バッテリメーカーによるおすすめ設定によって定められ得る。また、これは、以下の説明でも同様に適用される。）

一方、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが３０％以下であると判断すると、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣも３０％以下であるかを判断する（Ｓ１１０）。すなわち、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の両方がいずれも基準値以下のＳＯＣを有するかを判断する。

Ｓ１１０ステップにおいて、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが３０％以下であると判断すると、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の現在の連結状態を維持する。また、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致したときに、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を互いに並列に連結し、モータに電力を同時に供給する（Ｓ１１１）（図７の（ｃ）状態参照）。

並列連結による電力供給の途中にも第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣを継続してモニタリングし、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のいずれか一つのＳＯＣが３０％以上になる場合が発生するか判断する（Ｓ１１２）。第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のいずれか一つのＳＯＣが３０％以上になる場合が発生しないと、Ｓ１１１ステップに戻り、Ｓ１１１ステップおよびＳ１１２ステップを繰り返す。一方、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のいずれか一つのＳＯＣが３０％以上になる場合が発生すると、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の並列連結を解除し、また、第１バッテリパックＰ１は駆動パックとして、第２バッテリパックＰ２は充電パックとして動作するようにする。勿論、必要に応じて、並列連結を解除するときには、並列連結前の連結関係と反対になるようにしてもよい。例えば、本実施形態の場合には、Ｓ１０２ステップにおいて、第１バッテリパックＰ１は駆動パックとして、第２バッテリパックＰ２は充電パックとして設定したため、Ｓ１１３ステップでは、反対に、第１バッテリパックＰ１は充電パックとして、第２バッテリパックＰ２は駆動パックとして設定してもよい。

また、Ｓ１１０ステップに戻り、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣは、３０％以下でないと判断すると、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の連結を転換する（Ｓ１１４）。すなわち、第１バッテリパックＰ１は充電パックとして、第２バッテリパックＰ２は駆動パックとして設定する。このために、ＢＭＳ２３０から車両制御器にバッテリパック連結転換が必要であるという旨の信号を伝送すると、車両制御器は、車両のモニタや計器盤などにバッテリパックの連結転換が必要であるという旨の案内を出力することができる。すなわち、車両の停車を誘導することができる。ただし、車両の停車誘導は例示であって、これに限定されるものではない。例えば、傾斜を下るか惰性走行などにより、モータの駆動力なしに走行が可能であると判断する場合には、車両の停車や停車誘導の案内なしにバッテリパックの連結を転換することもできる。

第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の連結が転換され、第１バッテリパックＰ１が充電される場合、ＢＭＳ２３０は、第１バッテリパックＰ１が、充電によってＳＯＣが８０％以上になったのかを判断する（Ｓ１１５）。第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが８０％以上でない場合には、Ｓ１１５ステップを繰り返し続ける。一方、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが８０％以上であると判断する場合、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣに応じて第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の動作をＳ１１７ステップ～Ｓ１１９ステップのように制御する（Ｓ１１６）。

第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが９０％以上の場合、第１バッテリパックＰ１をＳＯＣが９０％になるまで充電した後、充電を中止する（Ｓ１１７）（図７の（ｂ）状態参照）。すなわち、第１バッテリパックＰ１に対応する第１スイッチ素子の一端がオープンノードに連結されるようにする。これは、第２バッテリパックＰ２が十分に充電されており、追加の充電を要しないためである。

一方、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが９０％未満、６０％以上の場合、第１バッテリパックＰ１で第２バッテリパックＰ２を無線充電する（Ｓ１１８）（図９の（ａ）状態参照）。すなわち、第１バッテリパックＰ１の第１電力無線送受信モジュールＷ１により、第２バッテリパックＰ２に電力を無線送信する。また、第２バッテリパックＰ２では、第２電力無線送受信モジュールＷ２により電力を無線で受信し、受信した電力で充電を行う。これは、第１バッテリパックＰ１が、充電ノードにより発電装置２５０で生成された電力で十分に充電された状態であり、第２バッテリパックＰ２はまだ充電の余力が残っているためである。

最後に、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが６０％未満の場合、また、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の連結を転換する（Ｓ１１９）。すなわち、第１バッテリパックＰ１は十分に充電されているが、第２バッテリパックＰ２はモータの駆動によって充電されている電力をある程度消費した状態であり、駆動パックと充電パックの転換が必要であると判断したためである。第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２の連結転換の後には、またＳ１０３ステップに戻る。

図１１は本開示の他の実施形態によるバッテリシステムの制御方法（Ｓ２００）を示すフローチャートである。本実施形態では、車両２００が充電スタンドにおいて充電モードで動作する場合の制御方法について説明する。

図１１を参照すると、車両２００が充電モードを開始する（Ｓ２０１）。充電モードの開始は、運転者が車両に充電コードを連結することで、自動に開始され得る。もしくは、運転者による指示入力によって充電モードが開始されることもある。

また、ＢＭＳ２３０は、バッテリパックＰ１、Ｐ２のＳＯＣを測定する（Ｓ２０２）。ＢＭＳ２３０は、バッテリパックＰ１、Ｐ２に含まれたパックＢＭＳからＳＯＣデータまたはＳＯＣの算出に関するデータを受信することができる。

第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２のＳＯＣがいずれも基準値ＳＯＣｒｅｆ以上の場合には、充電が必要でないと判断し、充電モードを終了する（Ｓ２０３のＹｅｓ）。一方、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２のいずれか一つでもＳＯＣが基準値未満の場合、Ｓ２０４ステップに進む（Ｓ２０３のＮｏ）。

第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２のいずれか一つでもＳＯＣが基準値未満の場合、ＢＭＳ２３０は、充電のための時間的余裕があるか判断する（Ｓ２０４）。この際、ＢＭＳ２３０は、運転者に時間的余裕があるかを問い合わせる表示を出力し、運転者からそれに対する回答を受信することができる。

充電のための時間的余裕がある場合、ＢＭＳ２３０は、いずれか一つのバッテリパックを充電ノードに連結し、充電を開始する（Ｓ２０５）（図７の（ｄ）状態参照）。充電のための時間的余裕がない場合であるため、効率的にいずれか一つのバッテリパックを満充電するようにするために、ＳＯＣが大きい方のバッテリパックを先に充電することが好ましい。

また、バッテリパックの充電量が基準値以上になったかを判断する（Ｓ２０６）。例えば、バッテリパックの寿命に影響を及ぼさない９０％に逹したかを判断することができる。

仮に、充電中のバッテリパックの充電量が基準値以上になると、充電中のバッテリパックのスイッチング素子で一側をオープンノードに連結して充電を中止し、他のパックを充電させる（Ｓ２０７）。Ｓ２０６ステップにおいて、充電量が基準値以上にならなかった場合には、またＳ２０５ステップに戻る。

Ｓ２０７の後にも、同様に、充電中のバッテリパックの充電量が基準値以上になったかを判断する動作を行う（Ｓ２０８）。

一方、Ｓ２０４ステップにおいて、充電のための時間的余裕があると判断した場合、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致するか比較する（Ｓ２０９）。

第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致する場合、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を並列連結し、同時に充電する（Ｓ２１１）（図７の（ｅ）状態参照）。

第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致しない場合、ＳＯＣの差が１０％以下であるかを判断する（Ｓ２１０）。ＳＯＣの差が１０％以下の場合（すなわち、ＳＯＣの差があまり大きくない場合）、先ず、ＳＯＣが大きいバッテリパックの方からＳＯＣが小さいバッテリパックの方に無線充電を行う（Ｓ２１０）（図９の（ｄ）状態参照）。一方、ＳＯＣの車両が１０％を超える場合（すなわち、ＳＯＣの差が大きい場合）、ＳＯＣが小さい方に外部充電コードを連結して充電し、これと同時に、ＳＯＣが大きいバッテリパックの方からＳＯＣが小さいバッテリパックの方に無線充電を行う（Ｓ２１３）（図９の（ｃ）状態参照）。

図１２は本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムの制御方法（Ｓ３００）を示すフローチャートである。本実施形態では、車両２００が駐車中の場合の制御方法について説明する。

図１１を参照すると、まず、車両２００が駐車両状態に進み（Ｓ３０１）、ＢＭＳ２３０は、バッテリパックＰ１、Ｐ２のＳＯＣを測定し、測定したＳＯＣ値を比較する（Ｓ３０２）。ＢＭＳ２３０は、バッテリパックＰ１、Ｐ２に含まれたパックＢＭＳからＳＯＣデータまたはＳＯＣの算出に関するデータを受信することができる。本実施形態では、便宜上、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが第２バッテリパックＰ２のＳＯＣよりも大きいものと仮定する（反対の場合であれば、以降の動作でＰ１とＰ２が互いに変わればよい）。

ＳＯＣが小さい第２バッテリパックのＳＯＣが１０％以下であるか判断する（Ｓ３０３）。第２バッテリパックのＳＯＣが１０％以下であると、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが６０％以上であるかを判断する（Ｓ３０４）。また、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが６０％以上であると判断すると、第１バッテリパックＰ１で第２バッテリパックＰ２を無線充電する（Ｓ３０６）（図９の（ｄ）状態参照）。また、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが２０％になるまで充電し（Ｓ３０７）、その後、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが１０％以上になるように管理する（Ｓ３０８）。（本ステップにおいて、バッテリパックのＳＯＣの下限として１０％を例示しているが、これに限定されるものではない。バッテリパックのＳＯＣの下限は、ＳｏＨに及ぼす影響が、様々な要因のうち特に重要な要因であるため、上述のように、ユーザが任意に設定するか、バッテリセルの特性に最適化した値になるように、バッテリメーカーによるおすすめ設定によって定められ得る。）

一方、Ｓ３０４ステップにおいて、第１バッテリパックＰ１のＳＯＣが６０％未満であると判断すると、第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが１０％になるまで第１バッテリパックＰ１で第２バッテリパックＰ２を無線充電する（Ｓ３０５）（図９の（ｄ）状態参照）。

Ｓ３０３ステップにおいて、第２バッテリパックのＳＯＣが１０％以下でないと、運転者からバッテリパックのバランシング要請を受信したかを判断する（Ｓ３０９）。ただし、これは例示的なものであって、代わりに、予め設定されたバランシング条件を満たすか否かの判断を行うこともできる。

バランシング要請を受信していない場合、第１バッテリパックＰ１の電源だけで車両システムの維持に必要な電流を消費する（Ｓ３１０）。一方、バランシング要請を受信した場合には、一旦、第１バッテリパックＰ１の電源だけで車両システムの維持に必要な電流を消費し（Ｓ３１１）、これと同時に、第１バッテリパックＰ１で第２バッテリパックＰ２を無線充電する（Ｓ３１２）。

その後、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致するかを判断する（Ｓ３１３）。第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致しない場合には、またＳ３０９ステップに戻る。これにより、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２のＳＯＣが一致する場合には、第１バッテリパックＰ１と第２バッテリパックＰ２を並列に連結し、システムの維持に必要な電流を共同で消費する（Ｓ３１４）。また、かかる動作を、車両のエンジンを始動する場合など、また運行が再開するまで行い続ける（Ｓ３１５）。

このように、本開示の実施形態による車両２００に適用されたバッテリシステムは、図３の車両１００によるバッテリシステムと同じ効果を奏することができる。また、バッテリシステムが無線電力送受信モジュールをさらに含んでいることから、車両２００のすべての動作状態、すなわち、走行、駐停車、充電などの状況で複数のバッテリパックを独立して動作させて効率的なバッテリパックの充放電管理が可能になる。

図１３は本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両３００の構成を示す図である。図１３では、図８の車両２００と相違する部分を中心に、その構成および動作について説明する。

図１３を参照すると、車両３００に適用されたバッテリシステムは、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２の前端に別の蓄電装置Ｃ１、Ｃ２をさらに含む。本蓄電装置Ｃ１、Ｃ２は、新・再生可能エネルギーから生成された電力を貯蔵することができる。すなわち、蓄電装置Ｃ１、Ｃ２は、発電装置３５０で生成された電力を貯蔵することができる。

蓄電装置Ｃ１、Ｃ２としては、充放電速度が迅速な蓄電器、スーパーキャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどが使用され得る。

このように、蓄電装置Ｃ１、Ｃ２をさらにバッテリパックＰ１、Ｐ２の前端に並列に連結することで、バッテリパックＰ１、Ｐ２の寿命を高めることができる。

図１４は本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両４００の構成を示す図である。図１４では、図１３の車両３００と相違する部分を中心に、その構成および動作について説明する。

図１４を参照すると、車両４００は、四つの車輪４６０～４６３それぞれに対して対応するモータ４４０～４４３が設置されたインホイールモータ（Ｉｎ ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ）タイプが例示される。また、これに対応して、バッテリパックも第１～第４バッテリパックＰ１～Ｐ４が備えられる。かかるインホイールモータタイプの場合、モータが車輪と近くて駆動力を伝達する別のメカニズムを要しないため、エネルギー効率が高い。また、各バッテリパックの電圧仕様が低くて充電が容易であり、各バッテリパック別のＳＯＨの管理も容易である。

かかるバッテリシステムにおいて、バッテリパックＰ１～Ｐ４は、四つのグループに分割され、それぞれが対応するモータ４４０～４４３を駆動する。すなわち、各グループのバッテリパックは、それぞれが対応するスイッチング素子４２０～４２３および充放電ノードを備え、これにより、互いに異なる対応モータにそれぞれ電気的に連結され、他のグループとは独立して充放電動作を行うことができる。

かかる構成において、車両４００は、前輪駆動あるいは後輪駆動で選択的に駆動することができる。このために、第１バッテリパックＰ１および第２バッテリパックＰ２は、前輪駆動時に使用され、第３バッテリパックＰ３および第４バッテリパックＰ４は、後輪駆動時に使用されるなど、ＢＭＳ４３０は、グループ別に独立して充放電動作を行うようにすることができる。

図１５は本開示のさらに他の実施形態によるバッテリシステムが適用された車両５００の構成を示す図である。図１５は二輪車（例えば、電動スクータ）を例示したものであり、第１バッテリパックＰ１が前輪５６０の第１モータ５４０、第２バッテリパックＰ２が後輪５６１の第２モータ５４１を駆動するように２グループに分割される場合である。本実施形態の場合にも図１４の車両４００と実質的に同じ方法で動作するため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明の実施形態を構成するすべての構成要素は、一つに結合するか、結合して動作するものと説明しているが、本発明は、必ずしもかかる実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的範囲内であれば、すべての構成要素が一つ以上に選択的に結合して動作することもある。

また、以上で記載の「含む」、「構成する」、または「有する」などの用語は、特別に反対の意味の記載がない限り、当該構成要素が内在し得ることを意味するため、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることに解釈すべきである。技術的もしくは科学的な用語を含むすべての用語は、異なる意味に定義されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有すると解釈され得る。辞書に定義されている用語のように、一般的に使用される用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈すべきであり、本発明で明白に定義しない限り、理想的もしくは過剰に形式的な意味に解釈されない。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明しているものに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で、様々な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示されている実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、かかる実施形態よって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって解釈すべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

Claims (15)

1. 充放電可能な複数のバッテリパックを含むバッテリシステムであって、
   充放電可能な第１バッテリパックと、
   前記第１バッテリパックとは独立して充放電可能な第２バッテリパックと、
   前記第１バッテリパックを少なくとも第１充電ノードと第１放電ノードとの間でスイッチング可能な第１スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子とは独立して、前記第２バッテリパックを少なくとも第２充電ノードと第２放電ノードとの間でスイッチング可能な第２スイッチング素子と、
   前記第１バッテリパックおよび前記第２バッテリパックの使用状態と、充電状態とに基づいて、前記第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング状態を制御する制御部と、を含み、
   前記第１スイッチング素子は、前記第１バッテリパックを少なくとも前記第１充電ノードと前記第１放電ノードと第１オープンノードとの間でスイッチング可能であり、
   前記第２スイッチング素子は、前記第２バッテリパックを少なくとも前記第２充電ノードと前記第２放電ノードと第２オープンノードとの間でスイッチング可能である、バッテリシステム。
2. 前記第１バッテリパックおよび前記第２バッテリパックのそれぞれは、無線電力送受信モジュールをさらに含む、請求項１に記載のバッテリシステム。
3. 前記第１バッテリパックおよび前記第２バッテリパックのいずれか一つは、充電ノードに連結されている間に、無線電力送信モジュールにより、他の一つのバッテリパックに無線で電力送信が可能である、請求項２に記載のバッテリシステム。
4. 前記第１放電ノードおよび前記第２放電ノードのそれぞれは、モータと電気的に連結される、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
5. 前記第１充電ノードおよび前記第２充電ノードのそれぞれは、新・再生可能エネルギーからの電力源と電気的に連結される、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
6. 前記新・再生可能エネルギーから生成された電力を貯蔵する蓄電装置をさらに含む、請求項５に記載のバッテリシステム。
7. 前記新・再生可能エネルギーから電力を生成するための発電装置をさらに含む、請求項５または６に記載のバッテリシステム。
8. 前記発電装置は、太陽エネルギー、風力エネルギー、圧力エネルギー、および運動エネルギーによる電力を生成する装置のうち少なくとも一つを含む、請求項７に記載のバッテリシステム。
9. 前記第１バッテリパックおよび前記第２バッテリパックとは独立して充放電が可能な複数の追加バッテリパックをさらに含み、
   前記第１バッテリパック、第２バッテリパックおよび追加バッテリパックは、それぞれが少なくとも一つのバッテリパックを含む複数のグループに分割される、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
10. 前記複数のグループそれぞれは、対応するスイッチング素子および放電ノードを備え、
    前記複数のグループそれぞれは、対応するスイッチング素子および放電ノードにより、互いに異なる対応モータにそれぞれ電気的に連結され、他のグループとは独立して充放電動作を行う、請求項９に記載のバッテリシステム。
11. 前記複数のグループは、車両の各車輪に対応して設置されたモータに対応して備えられる、請求項１０に記載のバッテリシステム。
12. 前記制御部は、前記車両の駆動形態に応じて前記複数のグループそれぞれの充放電動作を制御する、請求項１１に記載のバッテリシステム。
13. 前記第１充電ノードおよび前記第２充電ノードは、同一の電力源に電気的に接続され、
    前記第１放電ノードおよび前記第２放電ノードは、電力を供給するための同一の装置に電気的に接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリシステム。
14. 互いに独立して充放電可能な第１バッテリパックおよび第２バッテリパックを含むバッテリシステムの制御方法であって、
    車両の走行状態を判断するステップと、
    前記第１バッテリパックおよび前記第２バッテリパックの充電状態を判断するステップと、
    前記走行状態および充電状態に基づいて、第１スイッチング素子を介して前記第１バッテリパックを少なくとも第１放電ノードと第１充電ノードと第１オープンノードとの間でスイッチングするステップと、
    前記走行状態および充電状態に基づいて、前記第１スイッチング素子とは独立して制御可能な第２スイッチング素子を介して前記第２バッテリパックを少なくとも第２充電ノードと第２放電ノードと第２オープンノードとの間でスイッチングするステップとを含む、バッテリシステムの制御方法。
15. 前記第１バッテリパックから前記第２バッテリパックに無線で電力を送信するステップと、
    前記第２バッテリパックから前記第１バッテリパックに無線で電力を送信するステップとを含む、請求項１４に記載のバッテリシステムの制御方法。

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