JPH11289605A - ハイブリッド電気車輌のトラクション電池モジュールの充電容量を維持する方法 - Google Patents
ハイブリッド電気車輌のトラクション電池モジュールの充電容量を維持する方法Info
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- JPH11289605A JPH11289605A JP10347728A JP34772898A JPH11289605A JP H11289605 A JPH11289605 A JP H11289605A JP 10347728 A JP10347728 A JP 10347728A JP 34772898 A JP34772898 A JP 34772898A JP H11289605 A JPH11289605 A JP H11289605A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ハイブリッド電気自動車の電池を維持する、よ
り改良された方法を提供する。 【解決手段】ハイブリッド電気自動車は複数の直列接続
されたモジュールからなる鉛蓄電池を含む。自動車の駆
動中、トラクション電池は加速のために放電され、補助
電源により充電される。回生制動からの回生充電電流を
受け入れるトラクション電池の容量を最大にするため
に、また有用なトラクション・モータ電流を生成するた
めに、トラクション電池のモジュールはハイブリッド電
気自動車の通常の駆動中に均等化される。
り改良された方法を提供する。 【解決手段】ハイブリッド電気自動車は複数の直列接続
されたモジュールからなる鉛蓄電池を含む。自動車の駆
動中、トラクション電池は加速のために放電され、補助
電源により充電される。回生制動からの回生充電電流を
受け入れるトラクション電池の容量を最大にするため
に、また有用なトラクション・モータ電流を生成するた
めに、トラクション電池のモジュールはハイブリッド電
気自動車の通常の駆動中に均等化される。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド電気
自動車のトラクション電池の充電状態を維持する方法に
関する。
自動車のトラクション電池の充電状態を維持する方法に
関する。
【従来の技術】ハイブリッド電気自動車は、低公害自動
車の中ではもっとも実用的なものとして広く研究されて
いる。ハイブリッド電気自動車は、また、自動車の車輪
を駆動する、電気トラクション・モータ（traction mot
or）に電力を供給する電気「トラクション」（tractio
n）電池を備える。ハイブリッド電気自動車の「ハイブ
リッド」(hybrid)な面は、自動車の駆動中にトラクショ
ン電池を再充電するために、電気エネルギーの二次もし
くは補助電源を使用する点にある。この電気エネルギー
の二次電源は太陽電池パネル、燃料電池、内燃機関・発
電機、または一般的なその他の電気エネルギー源でもよ
い。内燃機関を電気エネルギーの二次電源として使用す
る場合は、少量の燃料を使用し低公害である比較的小型
の機関（エンジン）を使用するのが一般的である。それ
に伴う利点は、このような小型内燃機関は限られたＲＰ
Ｍ（毎分回転数）の範囲で駆動できるので、エンジンの
公害（汚染）防止効果が最適化されることである。「一
次」および「二次」の用語は、電気エネルギー源を説明
するのに使用される場合には、単に作動中に配分される
エネルギーのルートに関するだけで、本発明における基
礎的な重要性を意味するものではない。自動車のトラク
ション電池は、多くの場合、各々１つ以上の相互接続し
た電池セルからなる、直列接続した複数のモジュールか
らなる。本発明で使用されるトラクション電池は、公称
電圧５５０ボルトで、１２ボルトモジュールを４６個直
列接続している。各モジュールは、もちろん、１つ以上
の一般的自動車用電池からなる。ハイブリッド電気自動
車は、純粋な電気自動車とは異なり、少なくとも一部に
は運転中に再充電される。すなわち、通常の場合トラク
ション電池は、実質的に放電した状態ではデポ（depot
：駐車場・給電所）に到着しないので、至急再充電を
する必要がない。その結果、ハイブリッド電気自動車は
通常の内燃駆動自動車と同様に使用でき、一日中使用し
た後に駐車して、再充電せずに翌朝発車させることがで
きる。最も一般的に使用される再充電電池は、多孔性鉛
または鉛組成プレートおよび希硫酸電解液を使用する、
通常の自動車用鉛蓄電池（lead-acid batteries ）であ
る。コストおよび有効性の理由から、ハイブリッド電気
自動車にはかかる電池を使用するのが望ましい。鉛蓄電
池の欠点は、一つにはその重量であり、もう一つは使用
により電池の充電容量が減少する点である。充電容量の
減少はインピーダンスの増大として現れ、いかなる電圧
でも電池から供給される電流が減少する。充電容量の減
少は、少なくとも一部には、「硫酸化」または電池の鉛
プレート上に硫酸塩の被膜が形成されることから生じ
る。この「硫酸化」は、電池が長時間の間、一部に充電
された状態に置かれた場合におこる傾向がある。したが
って、ハイブリッド電気自動車を一晩中駐車させること
を繰り返すと、硫酸化がおこりやすくなり、トラクショ
ン電池の充電容量が失われる結果となる。
車の中ではもっとも実用的なものとして広く研究されて
いる。ハイブリッド電気自動車は、また、自動車の車輪
を駆動する、電気トラクション・モータ（traction mot
or）に電力を供給する電気「トラクション」（tractio
n）電池を備える。ハイブリッド電気自動車の「ハイブ
リッド」(hybrid)な面は、自動車の駆動中にトラクショ
ン電池を再充電するために、電気エネルギーの二次もし
くは補助電源を使用する点にある。この電気エネルギー
の二次電源は太陽電池パネル、燃料電池、内燃機関・発
電機、または一般的なその他の電気エネルギー源でもよ
い。内燃機関を電気エネルギーの二次電源として使用す
る場合は、少量の燃料を使用し低公害である比較的小型
の機関（エンジン）を使用するのが一般的である。それ
に伴う利点は、このような小型内燃機関は限られたＲＰ
Ｍ（毎分回転数）の範囲で駆動できるので、エンジンの
公害（汚染）防止効果が最適化されることである。「一
次」および「二次」の用語は、電気エネルギー源を説明
するのに使用される場合には、単に作動中に配分される
エネルギーのルートに関するだけで、本発明における基
礎的な重要性を意味するものではない。自動車のトラク
ション電池は、多くの場合、各々１つ以上の相互接続し
た電池セルからなる、直列接続した複数のモジュールか
らなる。本発明で使用されるトラクション電池は、公称
電圧５５０ボルトで、１２ボルトモジュールを４６個直
列接続している。各モジュールは、もちろん、１つ以上
の一般的自動車用電池からなる。ハイブリッド電気自動
車は、純粋な電気自動車とは異なり、少なくとも一部に
は運転中に再充電される。すなわち、通常の場合トラク
ション電池は、実質的に放電した状態ではデポ（depot
：駐車場・給電所）に到着しないので、至急再充電を
する必要がない。その結果、ハイブリッド電気自動車は
通常の内燃駆動自動車と同様に使用でき、一日中使用し
た後に駐車して、再充電せずに翌朝発車させることがで
きる。最も一般的に使用される再充電電池は、多孔性鉛
または鉛組成プレートおよび希硫酸電解液を使用する、
通常の自動車用鉛蓄電池（lead-acid batteries ）であ
る。コストおよび有効性の理由から、ハイブリッド電気
自動車にはかかる電池を使用するのが望ましい。鉛蓄電
池の欠点は、一つにはその重量であり、もう一つは使用
により電池の充電容量が減少する点である。充電容量の
減少はインピーダンスの増大として現れ、いかなる電圧
でも電池から供給される電流が減少する。充電容量の減
少は、少なくとも一部には、「硫酸化」または電池の鉛
プレート上に硫酸塩の被膜が形成されることから生じ
る。この「硫酸化」は、電池が長時間の間、一部に充電
された状態に置かれた場合におこる傾向がある。したが
って、ハイブリッド電気自動車を一晩中駐車させること
を繰り返すと、硫酸化がおこりやすくなり、トラクショ
ン電池の充電容量が失われる結果となる。
【発明が解決しようとする課題】そこで、ハイブリッド
電気自動車の電池を維持する、より改良された方法が望
まれている。
電気自動車の電池を維持する、より改良された方法が望
まれている。
【課題を解決するための手段】本発明の方法はハイブリ
ッド電気自動車のトラクション電池の少なくとも一部を
充電する。前記自動車は作動中、前記自動車に動力を供
給するための放電値を超えることもある一定の値で前記
トラクション電池を充電する。前記トラクション電池は
複数のモジュールからなる。それぞれのモジュールは最
大充電されたときに公称電圧を有し、過充電されたとき
に、ガス化により、劣化する性質を有する。前記トラク
ション電池のそれぞれのモジュールは、急速最大容量再
充電をせずに放電したときに充電容量（所望の電圧で使
用可能な電流の形でエネルギーをストアする能力）が減
少する性質を有する。モジュール維持方法は、トラクシ
ョン電池の少なくとも１つのモジュールを最大容量充電
または「満タンにする」が、電池のすべてのモジュール
は最大容量充電せず、前記充電されたモジュールは意図
的に一部放電するが、前記残りのモジュールは放電しな
い工程からなる回帰的工程からなる。自動車はこのよう
にして作動されうる。この文脈での「放電」という用語
は電池電圧の起動力の下電池から電流を引き出すのを可
能にすることであり、一方「充電」は放電条件の電流の
方向と反対の方向で電池に電流を印加することを意味す
る。本発明の１つの実施例において、トラクション電池
は１つまたは複数の鉛蓄電池（lead-sulfuric acid bat
tery）からなる。本発明の他の１つの実施例において、
前記少なくとも１つのモジュールを一部放電する前記工
程が、前記充電を行う工程に先立ち、問題のモジュール
の充電状態を決定する工程と、一時的メモリストアに前
記充電電圧を表示するものをストアする工程からなる。
最大容量充電にあとで、モジュールはその電圧が一時的
メモリストアにストアされた電流値と等しくなるまで放
電される。
ッド電気自動車のトラクション電池の少なくとも一部を
充電する。前記自動車は作動中、前記自動車に動力を供
給するための放電値を超えることもある一定の値で前記
トラクション電池を充電する。前記トラクション電池は
複数のモジュールからなる。それぞれのモジュールは最
大充電されたときに公称電圧を有し、過充電されたとき
に、ガス化により、劣化する性質を有する。前記トラク
ション電池のそれぞれのモジュールは、急速最大容量再
充電をせずに放電したときに充電容量（所望の電圧で使
用可能な電流の形でエネルギーをストアする能力）が減
少する性質を有する。モジュール維持方法は、トラクシ
ョン電池の少なくとも１つのモジュールを最大容量充電
または「満タンにする」が、電池のすべてのモジュール
は最大容量充電せず、前記充電されたモジュールは意図
的に一部放電するが、前記残りのモジュールは放電しな
い工程からなる回帰的工程からなる。自動車はこのよう
にして作動されうる。この文脈での「放電」という用語
は電池電圧の起動力の下電池から電流を引き出すのを可
能にすることであり、一方「充電」は放電条件の電流の
方向と反対の方向で電池に電流を印加することを意味す
る。本発明の１つの実施例において、トラクション電池
は１つまたは複数の鉛蓄電池（lead-sulfuric acid bat
tery）からなる。本発明の他の１つの実施例において、
前記少なくとも１つのモジュールを一部放電する前記工
程が、前記充電を行う工程に先立ち、問題のモジュール
の充電状態を決定する工程と、一時的メモリストアに前
記充電電圧を表示するものをストアする工程からなる。
最大容量充電にあとで、モジュールはその電圧が一時的
メモリストアにストアされた電流値と等しくなるまで放
電される。
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、添付の
図面を参照して詳細に説明する。図１は、ハイブリッド
電気自動車の動力システムを示す。図１において、ハイ
ブリッド電気自動車１０は、電気エネルギー制御部１６
の制御により、１つ以上の車輪１４ａ，１４ｂを駆動す
るトラクションモータ１２を有する。エネルギー制御部
１６は、トラクション電池１８上に設けられた複数のタ
ップ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，．．．２０ｎに接続され
ている。各タップ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，．．．２０
ｎはそれぞれ、複数のモジュール２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，．．．２２ｎのプラス側またはプラス端子に接続さ
れている。図１に示されるように、モジュール２２ａは
２つの直列接続された１２ボルト電池からなる。その他
全てのモジュール２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎも同様
である。図１ではまた、運転者が加速、制動、および自
動車のその他の機能を制御する手動制御部が、バス２６
によりエネルギー制御部１６に接続されたブロックとし
て示されている。ディーゼルエンジン２８として示され
る内燃エンジンは、バス３０を介してエネルギー制御部
１６から印加された制御信号により制御される。エンジ
ン２８は機械的回転運動を発生し、回転運動は発電機３
２に使用される。発電機３２の電界励起およびその他の
パラメータは、バス３０を介してエネルギー制御部１６
により制御される。発電機２により発電した電力はエネ
ルギー制御部１６に使用される。エネルギー制御部１６
は手動制御部２４から運転者指令を受領し、加速のため
にトラクション電池１８からトラクションモータ１２に
電力を回し、回生制動（dynamic brake ）制動中は、電
力をトラクション電池１８に戻す。エネルギー制御部１
６はまた、エンジン２８と発電機３２による発電を制御
し、少なくともトラクション電池に、上記の方法で発電
した電力を回す。これは、公知の技術である。さらに、
制御部１６は、以下に述べる制御を行うために、トラク
ション電池の各モジュール２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，．．．２２ｎを含む、すべての動力処理装置に関連
する複数の電気制御動力スイッチ（図示せず）を有す
る。制御部１６はまた、以下に述べる直流−直流変換器
１６ｃを有する。自動車の運転が休止している間に電気
制御を保ち、エネルギー制御部の制御下でエンジンスタ
ータ２８ｓを作動させるために、共通エネルギー貯蔵部
として補助１２ボルト電池３６がエネルギー制御部１６
に接続されている。上記のように、各モジュール２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎの１つまたは複数の
鉛蓄電池は、長時間の間一部に充電された状態に置かれ
ると、品質が低下する。本発明の１つの特徴によれば、
トラクション電池は１単位としては最大容量まで充電さ
れない。なぜなら、自動車が使用されているとき、最大
容量まで充電されたトラクション電池は、回生制動が実
行されている間、エネルギー制御部から戻された動力を
受け入れる必要があるためである。最大容量まで充電さ
れたトラクション電池は電池モジュールのガス発生を防
ぐために、それ以上の負荷を受け入れることができない
ので、自動車が停止しているとき、トラクション電池は
最大容量まで充電されない。本発明の他の１つの特徴に
よれば、トラクション電池のすべてのモジュールではな
い、１つ以上のトラクション電池のモジュールは、最大
容量まで充電され、最大容量の充電以前の充電状態まで
放電することで、定期的に維持されている。最大容量の
充電およびそれに続く一部充電を行うために選択された
モジュールを循環することで、最終的には全てのモジュ
ールが維持されるように、この維持工程は時々実行され
る。この維持工程により、各モジュールは随時硫酸化を
防止するために最大容量まで充電される一方で、トラク
ション電池自体は常に一部充電状態でその日の運転を始
めるため、過充電がおこらない。本発明の１つの特徴に
よれば、維持工程もしくは維持方法は、トラクション電
池の各モジュールを随時最大容量まで充電することから
なる。単一のモジュールを最大容量まで充電するには長
時間を要しないが、トラクション電池モジュールの全て
を最大容量まで充電するには比較的長時間、たとえば数
日間を要する。維持工程は多数の小工程に細分化され、
時間的にかなり分離されているので、最近どのモジュー
ルが充電されていないかどうかを知るための手段が必要
となる。この目的で、図１の制御部１６は、本発明によ
りどのモジュールが最近維持されているか、どのモジュ
ールが維持されていないかを示す工程記録（log:ログ）
を記録した、少なくとも１つのメモリを有する。制御部
は自動車の一部であり、制御部が搭載された特定の自動
車にのみ維持工程を実行するので、自動車認識番号（ve
hicle identification number ）は不要となる。もし
も、たとえば駐車場などで、維持制御部が自動車から分
離された場合には、維持工程が必要とされる各自動車に
関する情報を記録するためのメモリの設置が、加えて必
要となるだろう。図２（ａ）〜図２（ｅ）は、ハイブリ
ッド電気自動車が作動されていない状態の時に、電池モ
ジュールの充電容量を維持するために、トラクション電
池モジュールの充電状態を制御する工程の論理フローを
示すフローチャートである。図２において、トラクショ
ン電池のモジュールを維持する論理制御は開始（START
）ブロック２１０から開始し、次に、自動車が運転中
か否かを示す代用として選ばれた、点火（ignition）ス
イッチの状態を検討することを示す決定ブロック２１２
に進む。当然、このような状態を指示するものとして、
車輪の回転、トラクション電池からの電流の流出、また
はトラクションモータへの電流の流入といった、他の指
示媒体を選ぶことも可能である。もし点火スイッチがＯ
Ｎであれば、自動車が運転中であることを示し、論理は
決定ブロック２１２からＹＥＳ出力へ進み、さらに論理
パス２１３を通ってスタートブロック２１０へと戻る。
したがって、自動車が運転されている間は、論理工程は
スタートブロック２１０と決定ブロック２１２からなる
ループを循環する。最終的に点火スイッチがＯＦＦにな
ると、これは自動車が運転されていない状態を示す。こ
の状態になったとき、論理は決定ブロック２１２からＮ
Ｏ出力へ進み、さらに時間カウンタを開始またはスター
トさせる。この段階がブロック２１４で示されている。
時間カウンタは点火スイッチがＯＦＦである間進み、自
動車がどれくらいの時間運転されていないかを示す。ブ
ロック２１４でカウンタに示された時間は決定ブロック
２１６で監視される。ブロック２１４でのカウントが決
定ブロック２１６にプログラムされているカウントに等
しくならない限り、論理は決定ブロック２１６からＮＯ
出力へ進み、さらにパス２１７およびパス２１３を通っ
てスタートブロック２１０へと戻る。配達用自動車等が
行うような、たとえば１時間程度の一時停止を排除する
ように選択された時間が経過した後、カウンタのカウン
トは決定ブロック２１６にプログラムされたカウントと
等しくなり、論理は決定ブロック２１６からＹＥＳ出力
へと進む。決定ブロック２１６からＹＥＳ出力に進むこ
とは、自動車の役務が終了したことを示唆する程度の時
間の間、自動車が運転されていないこと、およびモジュ
ール維持工程の間、自動車が役務に使用されない可能性
があるということを示している。したがって、論理がブ
ロック２１８に達した時、モジュール維持工程が開始す
る。図２（ａ）の決定ブロック２１６のＹＥＳ出力か
ら、論理は、トラクション電池のどのモジュールが最近
に維持されていたかを決定するために、維持ログを読み
出すことを示す、次のブロック２１８へと進む。論理ブ
ロック２１９において、本発明による最大容量充電維持
から最長の時間が経過した電流間隔（または現時間）の
間維持するために、モジュールの１つが維持のため選択
される。もしくは、１つ以上のモジュールが維持される
場合は、そのモジュールの１つは選択されたモジュール
のグループに属する。ブロック２１９における維持する
モジュールの選択に続き、必要であれば、図２（ａ）の
論理ブロック２２０に示唆されるように、選択されたモ
ジュールはトラクション電池から切断される。ただ１つ
のモジュールが維持のため選択され、トラクション電池
が電気的にフローティング（floating）または非参照状
態（unreferenced）にあるときには、モジュールをトラ
クション電池から切断する必要はない。いずれにせよ、
論理は、維持されるべきモジュールの電圧を検知するこ
と、およびメモリにモジュール電圧をストア（格納）す
ることを示す、次のブロック２２１に進む。同時に、図
１の補助電池３６の電圧が検知され、メモリにセーブさ
れる。どの場合においても、電池温度および電池電流の
ために電池電圧の測定は補償される。図２（ａ）の論理
はブロック２２１から、図１の補助電池３６からのエネ
ルギーを用いて、選択されたモジュールを最大容量充電
状態に充電することを示す、ブロック２２２に進む。こ
の工程は、図１のエネルギー制御部１６が、補助電池３
６の電圧を選択されたモジュールを充電可能な電圧に変
換できる、直流―直流変換器１６ｃを使用することを必
要とする。かかる変換器は本分野において周知である。
図２（ａ）の論理はブロック２２２から、自動車の点火
スイッチの状態をモニタすることを示す、決定ブロック
２２４に進む。選択されたモジュールを最大容量まで充
電する期間いつでも点火スイッチがＯＮであれば、論理
は決定ブロック２２４からＹＥＳ出力に出て、論理ノー
ドＢを通って、選択されたモジュールの充電を至急中断
することを示す、図２（ｃ）のブロック２５０に進む。
ブロック２５２は、必要であれば選択されたモジュール
にトラクション電池を再接続することを示し、そして論
理は開始ブロック２１０に戻り、維持工程を早期に終了
させる。以下に述べるとおり、最大容量までの充電期間
の結果、選択されたモジュールはこの時点でトラクショ
ン電池の他のモジュールよりもやや高い電圧を有する。
このやや高い電圧は、以下に述べる本発明の他の特徴に
よって均等にされる。選択された１つのモジュールは、
図２（ｃ）を参照して以上で述べたとおり、充電間隔を
早期終了させるため点火スイッチがＯＮにならない限
り、図２（ａ）のブロック２２２に指令されたように、
最大容量まで充電を継続する。点火スイッチがＯＮ状態
に変わらない限り、論理は、決定ブロック２２４のＮＯ
出力から、次の決定ブロック２２６に進む。決定ブロッ
ク２２６はモジュールの現時点または現在の時間の電圧
を、選択されたモジュールの最大容量充電を示す基準値
と比較する。充電されているモジュールが最大容量充電
に達しない限り、論理は、決定ブロック２２６のＮＯ出
力から、論理パス２２８を通って、充電継続を示すブロ
ック２２２に戻る。このようにして、電圧が基準最大容
量充電値に達したことを決定ブロック２２６が確認しな
い限り、選択されたモジュールは、直流―直流変換器１
６ｃを介して図１の補助電池３６からエネルギーを引き
出して充電を継続する。最終的に、モジュール電圧は最
大容量充電値に達し、論理は決定ブロック２２６のＹＥ
Ｓ出力から、選択されたモジュールの最大容量充電また
は維持の完了を反映するため維持ログを最新のものに書
き換える（updating）ことを示す、論理ブロック２３０
に進む。論理ブロック２３０から、論理は論理ノードＡ
を通って図２（ｂ）の論理ブロック２４０に進む。選択
された１つのモジュールの充電中に充電可能なレベル以
下に補助電池の電圧が降下する可能性があることに注目
されたい。このとき、選択されたモジュールの充電は
（図示されない論理パスを介して）至急終了し、論理
は、トラクション電池から補助電池を再充電することを
示す、図２（ｄ）のノードＦに至急移動する。さらに、
例えば補助電池を再充電する必要から、所定のモジュー
ルの充電工程が中断された場合、影響をうけたモジュー
ルは補助電池の充電後にはモジュール維持工程を開始す
る前より高い電圧を有し、その結果ブロック２２１のメ
モリに最初からストアされている値より高い端子電圧を
有することに注目されたい。自動車が再び選択されたモ
ジュールの維持目的の充電を継続できる状態になったと
き、新たな論理サイクルは第１の論理工程とはやや異な
る。なぜなら、モジュールの当初の充電状態を示す、最
初からストアされていた端子電圧が保持され、現在の端
子電圧によって書き換えられないからである。モジュー
ル維持工程のこの点において、選択されたモジュールは
最大容量まで充電され、所望の結果の第１の点、すなわ
ちモジュールを最大容量まで充電することで硫酸化を低
減する点を達成する。しかし、選択されたモジュールを
最大容量まで充電した結果、自動車の作動によってトラ
クション電池にそれにより現時点で最大容量まで充電さ
れた選択されたモジュールに、追加の充電電流を印加す
る可能性もある。これは、モジュールのガス化を招くお
それがあるので望ましくない。本発明の１つの特徴によ
れば、選択されたモジュールは最大容量まで充電された
後、一部に放電される。一部放電は状況により２つの方
法のうち１つによって達成される。第１の方法では、選
択されたモジュールを、図１の直流―直流変換器１６ｃ
の動作方向を逆転させることで（または他の変換器を使
用することで）、補助電池３６を再充電するために最大
容量充電された選択されたモジュールからのエネルギー
を使用して、最大容量充電から維持工程における最大容
量充電の一部を開始する以前の電圧まで一部に放電す
る。これは、工程中に生ずる不可避的熱の損失を除い
て、自動車全体のエネルギー状態を維持工程が開始した
ときと同じ条件にするという有益な効果を有する。最大
容量充電された選択されたモジュールを一部放電する第
２の方法は、自動車の作動により最大容量までの充電が
中断されたとき使用される。この場合、トラクション電
池およびトラクション電池の各モジュールは、自動車を
作動したときに、発電機の作動によるトラクション電池
の充電と、自動車の加速による負荷に起因する放電に伴
って、エネルギー状態を変化させる。エネルギー状態の
変化はトラクション電池とそれを構成するモジュールの
電圧の変化を引き起こす。従って、選択されたモジュー
ルの電圧を示す予め記憶された値はもはやあまり意味が
なく、選択された１つのモジュールは直流―直流変換器
１６ｃにより（この変換器は変換器１６ｃまたは他の変
換器でもよい）一部に放電され、一部放電の間選択され
たモジュールから引き出されたエネルギーは、トラクシ
ョン電池の他のモジュールに印加され、選択されたモジ
ュールの電圧に達するまで他のモジュールを充電する。
して、最大容量充電から維持工程における最大容量充電
の一部を開始する以前の電圧まで一部に放電する。これ
は、工程中に生ずる不可避的熱の損失を除いて、自動車
全体のエネルギー状態を維持工程が開始したときと同じ
条件にするという有益な効果を有する。したがって、換
言すれば、「過充電された」選択されたモジュールは放
電されそれにより電圧を低減し、選択されたモジュール
の放電によるエネルギーは他のモジュールを充電し、そ
の電圧を上昇するために使用され、電圧が他のモジュー
ルの電圧の平均値と等しくなったときに選択されたモジ
ュールの放電を停止する。図２（ｂ）において、論理ブ
ロック２４０は、上記の「第１の」方法に相当する方法
で、選択されたモジュールから補助電池３６を充電する
ことを示す。論理ブロック２４０から、論理は自動車の
点火スイッチの状態を継続的にモニタし、放電工程を早
期に終了させるべきかどうか決定することを示す、決定
ブロック２４２に進む。点火スイッチがＯＮになれば、
論理は決定ブロック２４２からＹＥＳ出力に出て、論理
ノードＢを通って、維持工程を中断することを示す、図
２（ｃ）の論理に進む。点火スイッチがＯＮにならない
限りは、論理は決定ブロック２４２のＮＯ出力から出
て、放電している選択されたモジュールの電池電圧VMOD
をストアされた電圧値VMOD＿MEM と比較することを示
す、決定ブロック２４４に進む。モジュール電圧VMODが
ストアされた値VMOD＿MEM と等しくならない限り、論理
は決定ブロック２４４のＮＯ出力から出て、論理パス２
４６を通ってブロック２４０に戻り、放電を継続する。
モジュール電圧VMODがストアされた値VMOD＿MEM 以下に
なったとき、論理は決定ブロック２４４のＹＥＳ出力か
ら出て、論理ノードＣを通って図２（ｄ）のブロック２
５８に進む。図２（ｄ）の論理は、自動車のＯＦＦ時間
中、トラクション電池から補助電池３６ａを再充電する
ことを示す。この再充電はトラクション電池全体からな
されるものではなく、最高の電圧を有するトラクション
電池のモジュールからなされるものである。一般に、再
充電は、モジュールの中で最高の電圧を有する１つのモ
ジュールを選択し、その１つのモジュールを補助電池に
対して放電して、それによりモジュールの平均電圧にな
るように最高電圧モジュールの電圧を低減し、同時に少
なくとも一部に補助電池を再充電することで達成され
る。この補助電池の一部充電の工程は、所望の数のモジ
ュールにより実行される。特に、トラクション電池のモ
ジュール２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎのうち
１つまたはそれ以上の選択されたモジュールを維持充電
および一部充電した後で、論理は、モジュールを最高レ
ベルまで上げる（「満タンにする」：topping-off ）工
程および一部放電（維持）工程の間に生ずる不可避的熱
の損失を埋め合わせるために、補助電池を再充電するた
めの図２（ｄ）および図２（ｅ）の論理へと進む。特
に、論理が論理ノードＣから図２（ｄ）のブロック２５
８に進んだときに、選択された１つのモジュールからの
補助電池３６への充電は停止する。論理ブロック２６０
は、最大容量充電および一部放電を実行するために切断
されたときに、トラクション電池へ選択された１つのモ
ジュールを再接続することを示す。論理ブロック２６０
から、論理はトラクション電池のさまざまなモジュール
の電圧を互いに比較することを示す、論理ブロック２６
２へと進む。ブロック２６２はまた、必要であれば、ト
ラクション電池から最高電圧のモジュールを切断するこ
とを示す。論理ブロック２６２から、論理は、トラクシ
ョン電池の選択された１つの（最高電圧の）モジュール
によって補助電池を充電し、補助電池にエネルギーを移
動することで最高電圧モジュールを放電することを示
す、ブロック２６４へと進む。論理は、ブロック２６２
から、ブロック２６６により示されるカウンタの開始に
進み、さらに決定ブロック２６８に進む。決定ブロック
２６８は自動車の点火スイッチの状態をモニタし、論理
ノードＢを介して論理を図２（ｃ）へと進ませ、自動車
が作動されたときには維持工程を終了させる。自動車が
作動されない限り、論理は決定ブロック２６８のＮＯ出
力から出て、現在の時点での補助電池３６の電圧と図２
（ａ）のブロック２２１について述べたようにメモリに
ストアされた維持工程を開始する前の値を比較する、決
定ブロック２７０へと進む。補助電池３６の電圧が維持
開始以前の当初の値以上にならない限り、論理は決定ブ
ロック２７０のＮＯ出力から出て、最大充電時間を確立
するのを補助する、次の決定ブロック２７８へと進む。
許しうる（allowable ）時間間隔の満了前に、補助電池
の電圧が予めストアされた値に等しくなった場合は、論
理は決定ブロック２７０のＹＥＳ出力から出て、最高電
圧モジュールによる補助電池充電を中断することを示
す、ブロック２７４に進む。補助電池の当初の充電レベ
ルに達することは、トラクション電池から補助電池への
充電が停止しなくてはならないこと、したがってトラク
ション電池のモジュール電圧の均等化が停止しなくては
ならないことを意味する。ブロック２７６は、必要であ
ればモジュールをトラクション電池に再接続することを
示す。ブロック２７６から、論理は論理ノードＥを通っ
て図２（ｅ）のブロック２８０へと進む。補助電池が最
大容量充電に達することなくトラクション電池から補助
電池への充電が進むと、図２（ｄ）の論理は上記のよう
に決定ブロック２７０のＮＯ出力から出て、決定ブロッ
ク２７８に進む。ブロック２７８は、ブロック２６６に
付随したカウンタのカウントと、トラクション電池のモ
ジュールから補助電池へのエネルギーを移動させるため
の、選択された最大時間を示す値を比較し、論理をその
ＮＯ出力と論理パス２７８Ｎを通ってブロック２６４に
戻らせ、充電を継続する。ブロック２６６に付随したカ
ウンタが、例えば１０分の、制限カウントに達したと
き、論理は決定ブロック２７８のＹＥＳ出力を出て、論
理パス２７８Ｙを通ってブロック２６２に戻り、選択さ
れたモジュールがまだ最高電圧モジュールかどうかを再
びチェックする。当該モジュールがいまだ最高電圧モジ
ュールであったときには、補助電池の充電は当該モジュ
ールから継続する。従って、ブロック２６２、２６６、
２６８、２７０、２７４、２７６、および２７８からな
るループは、トラクション電池の最高電圧モジュールを
選択し、補助電池から充電する。最高電圧モジュールは
依然として最高電圧モジュールであるかどうか確認する
ために周期的に観察され、もしそうでなければ、最高電
圧を有する次のモジュールが補助電池を充電するエネル
ギーを供給するために選択される。この工程は補助電池
が当初の充電に達するまで継続し、論理は決定ブロック
２７０のＹＥＳ出力から、ブロック２７４および２７６
を通り論理ノードＥを出て図２（ｅ）のブロック２８０
へと進む。図２（ｅ）の論理は自動車の非作動間隔で維
持されるモジュールの数を限定する。最大容量充電と一
部放電によって維持されるモジュールの数は自動車の各
ＯＦＦ期間で１つのモジュール、またはトラクション電
池の総モジュール数以下の数、またはトラクション電池
の全モジュールに限定される。（いくつかのモジュール
は１つの自動車ＯＦＦ期間に二度維持されることがある
ことから）トラクション電池のモジュール数以上の数に
維持を実行することに特別な価値はないが、その数は選
択することができる。論理は論理ノードＥから図２
（ｅ）のブロック２８０に達する。ブロック２８０は予
め０に初期化されたカウンタの数を増大させることを示
す。したがって、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２
（ｃ）、および図２（ｄ）の論理を通して論理の第１の
反復が行われたあと、ブロック２８０に付随するモジュ
ールカウンタは１カウントとしてセットされる。ブロッ
ク２８０から、論理はモジュールカウンタの現在のカウ
ントと、上記したとおり１またはそれ以上の制限数を比
較することを示す、決定ブロック２８２に進む。制限数
に達していない場合、論理は決定ブロック２８２のＮＯ
出力から出て、論理ノードＤを通って、維持ログの読み
出しを行い維持のための他のモジュールの選択を行うた
めに図２（ａ）のブロック２１８に戻る。制限数に達し
た場合、論理は決定ブロック２８２のＹＥＳ出力から出
て、最大容量充電および一部放電によって１つまたは複
数のモジュールの維持のための論理プロセスを終了させ
る、終了ブロック２８６に達する。論理がブロック２８
６に達した後に時々あることだが、幽霊（phantom ）ブ
ロック２８８に示すように、作動が早期に実行されず論
理を中断しないときには、自動車の作動が可能な状態と
なる。 図３は、本発明の他の１つの特徴による、自動
車作動中に図１のトラクション電池のモジュールの充電
平衡を実行するための論理フローを示す簡略化したフロ
ーチャートである。本発明のこの特徴によれば、高い充
電電流を示すために選択された電流レベルで充電を行っ
ている間のモジュール充電電圧のランキングを示す
「高」リストが作成され、高い放電電流で放電を行って
いる間のモジュール放電電圧のランキングを示す「低」
リストが作成される。高充電電流の一例としては５５０
ボルトのトラクション電池に対して５０アンペアであ
り、高放電電流は高充電電流に同じ電流値であってもよ
く、また異なる値であってもよい。通常、モジュールは
同じ特性を有することが望ましい。図４はトラクション
電池の複数の同じモジュールの充電および放電特性に対
する負荷電圧のプロットである。図４に示されるとお
り、直線４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，および４１０
ｄで示されるモジュールは高電流および低電流でわずか
に異なる電圧を有するが、直線の傾斜で示されるそれら
の静止（static：スタティック）内部インピーダンスは
ほぼ等しい。図４のプロットでのそれらの位置は電圧の
ランキングを示す。点４１２ａにおける最大（MAX）充
電電流と直線４１０ａの交差で示されるように、直線４
１０ａで示されるモジュールは最高充電電圧を有する。
同様に、点４１２ｄで示唆されるように、直線４１０ｄ
で示されるモジュールは最低充電電圧を有する。充電電
流によるモジュールのランキングは、単にモジュールを
最大充電電流との交差における値によってリスト化した
ものである。同様に、直線４１０ａ，４１０ｂ，４１０
ｃ，および４１０ｄと最大（MAX ）放電電流線との交差
は、選択された放電電流におけるさまざまなモジュール
の電圧を示す。電圧は最大充電電流と同様の方法で分配
される。放電電流は同様の方法でランク付けされる。図
４に示されるモジュール電圧差はモジュール間の不可避
的な差の結果であり、異なる経年反応を示す可能性があ
る。図４のドット・ダッシュ（dot-dash）線４１４は、
直線４１０により示されるモジュールより高い内部イン
ピーダンスを有するモジュールを示している。図示され
るように、直線４１４は直線４１０ａで示されるモジュ
ールとほぼ同じ高電圧を有し、直線４１０ｄで示される
モジュールとほぼ同じ低電圧を有する。直線４１４で示
される反応は、切れている（failing ）または切れてし
まった（has failed）モジュールを示すものと考えられ
る。このようなモジュールは他のモジュールと直列接続
されているとき、自動車の燃費を悪くする傾向がある。
なぜなら、その比較的高い電圧は再充電したときにトラ
クション電池を通して印加される電流を制限し、モジュ
ールに損傷を与えるのを避けるために充電電流を制限す
る電子制御が、「不良」モジュールを保母しようとし
て、トラクション電池の充電電流全体を制限することが
あるためである。従って、「不良」モジュールの存在
は、与えられた時間内でトラクション電池が吸収できる
エネルギー量を低減する傾向があり、それは激しい制動
によるエネルギーの回生が「不良」モジュールが無い場
合に比べてより不完全になるかもしれないことを意味す
る。同様に、加速中、エネルギーがトラクション電池か
らトラクション・モータに移動されたときに、「不良」
モジュールの高い内部インピーダンスは、正電圧（forw
ard voltage ）の一部を打ち消す傾向のある逆電圧（ba
ck voltage）成分を生成し、それは与えらえた時間内に
トラクション電池から移動されたエネルギー量を制限す
る傾向がある。従って、「不良」モジュールの存在は回
生量を低減し、またトラクション・モータに使用できる
エネルギー量を低減する傾向があり、どちらも燃費の悪
化につながる。このため、燃費を回復するために交換で
きるようにかかるモジュールを同定することが望まし
い。図３（ａ）に伴う論理は、かかる「不良」モジュー
ルを同定するのを助けるのに加えて、モジュールの電圧
を均等化するようにモジュール間のエネルギーをシャッ
フル（shuffle ）し、それにより制動中および補助電池
（図１のディーゼル−電気一部）からの充電中の回生量
が最大化され、最大限のエネルギーがトラクション・モ
ータに供給される。図３（ａ）の論理は、ハイブリッド
電気自動車の作動中に開始（START ）ブロック３１０か
ら開始する。論理は、開始ブロック３１０から、トラク
ション電池の放電が所定のレベル、例えば５０アンペア
を超えていないか、放電リストが作成されていないかを
検討する、決定ブロック３１２に進む。放電電流が高
く、リストがすでに作成されている場合は、論理は決定
ブロック３１２のＮＯ出力から出てパス３１２Ｎを通
り、次の決定ブロック３１８へ進む。放電電流が高く、
リストが作成されていない場合は、論理は決定ブロック
３１２のＹＥＳ出力から出て、次の決定ブロック３１４
へ進む。ブロック３１４は、現時点でのトラクション電
池モジュール電圧VMOD-DISを検知し、電圧をストアし、
電圧を最小から最大までランク付けする放電リストを作
成するために電圧を分類することを示す。ブロック３１
４から、論理は、この放電サイクルのために放電平均電
圧VAVG＿DISを生成するために、トラクション電池モジ
ュール放電電圧の全てを平均化することを示す、ブロッ
ク３１６に進む。これにより放電リストの作成が完成す
る。ブロック３１６から、または論理パス３２２Ｎを介
して直接ブロック３１２から、論理は決定ブロック３１
８に達する。決定ブロック３１８は、トラクション電池
が選択された高電流で充電されているか、充電リストが
作成されていないかを判断する。高充電電流が存在し、
充電リストがすでに作成されている場合は、論理は決定
ブロック３１８のＮＯ出力から出て論理パス３１８Ｎを
通り、決定ブロック３２４へ進む。充電電流が高く、充
電リストが作成されていない場合は、論理は決定ブロッ
ク３１８のＹＥＳ出力から出て、次の決定ブロック３２
０へ進む。ブロック３２０は、充電中のトラクション電
池モジュール電圧VMOD＿CHG を検知し、検知された電圧
をストアし、充電リストを作成するためにストアされた
電圧をランク付けことを示す。ブロック３２０から、論
理は、この充電サイクルのために平均トラクション電池
電圧VAVG＿CHG を計算することを示す、ブロック３２２
に進む。これにより充電リストと充電平均の作成が完成
する。ブロック３２２から、または論理パス３１８Ｎを
介して直接ブロック３１８から、論理は決定ブロック３
２４に達する。決定ブロック３２４は単に充電リストと
放電リストの両方が作成されたかどうかを判断し、リス
トが作成されていれば論理を次の工程に進ませ、両方が
作成されていないときには論理をブロック３１０に戻し
ループさせる。図３（ａ）のブロック３２４から、論理
は、論理ノードＡを介して、充電リストから最高電圧を
選ぶまたは選択することを示す、ブロック３２６へと進
む。この選択は直線４１４に対応するモジュール（「不
良」モジュール）を選択することに対応する。不良モジ
ュールがない場合は、直線４１０ａに対応するモジュー
ルを選択することに対応する。ブロック３２６から、論
理は、ブロック３２６により選択された最高電圧モジュ
ールが欠陥もしくは「不良」モジュールであるかどうか
判断する、一連の３つの決定ブロック３２８、３３０、
および３３２に進む。決定ブロック３２８は、最高電圧
モジュールの充電電圧とモジュールの平均充電電圧の差
（VMOD＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）をしきい値電圧と比較
する。例えば、１４ボルト−平均１３ボルト＝しきい値
１ボルトである。このしきい値の選択により、１ボルト
以上の充電差を有する最高電圧モジュールはどれも欠陥
モジュールの特徴を有するものと判断してもよい。しか
し、ブロック３２６で選択された最高電圧モジュールが
欠陥モジュールかどうかの決定は、欠陥モジュールの３
つの特徴すべてを有したときになされる。その差（VMOD
＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）が小さく基準値を超えない場
合は、モジュールは欠陥でないとみなされ、論理は決定
ブロック３２８のＮＯ出力からでて、ブロック３３６へ
直接進む。差（VMOD＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）がしきい
値を超えた場合は、その値にかかわらず、論理は決定ブ
ロック３２８のＹＥＳ出力からでて、次の決定ブロック
３３０へ直接進む。決定ブロック３３０は、しきい値を
モジュールの平均放電電圧VDIS-AVGと決定ブロック３２
６で選択された最高電圧モジュールの放電電圧VMOD-DIS
の差と比較する。平均より顕著に低い放電電圧は欠陥モ
ジュールの特徴である。その差（VDIS＿AVG ）−（VMOD
＿DIS ）がしきい値、例えば１ボルト、より大きくない
場合は、最高電圧モジュールは欠陥でないとみなされ、
論理は決定ブロック３３０のＮＯ出力からでて、ブロッ
ク３３６に達する。一方、最高電圧モジュールの充電電
圧差が選択されたしきい値より大きい場合は、その値に
かかわらず、論理は決定ブロック３３０のＹＥＳ出力か
らでて、決定ブロック３３２に達する。決定ブロック３
３２は充電リストのランキングにおける特定のトラクシ
ョンモジュールの位置を検討し、問題のモジュールがリ
ストの選択された一部、たとえば充電リストの下３分の
１、の範囲内である充電値を有しているときは、モジュ
ールに欠陥があるとみなす。検討されているモジュール
のランキングがリストの選択された一部以上である場合
は、モジュールに欠陥があるとみなされず、論理は決定
ブロック３３２のＮＯ出力からでて、ブロック３３６に
達する。一方、問題のモジュールのランキングが充電リ
ストの選択された下部の範囲内であるかどうかという基
準を含む、３つの基準全てに問題のモジュールが失敗し
た場合、論理は決定ブロック３３２のＹＥＳ出力からで
て、交換を要するモジュールのリストに当該モジュール
を記録することを示す、ブロック３３４に達する。ブロ
ック３３４から、または決定ブロック３２８、３３０、
もしくは３３２のいずれか１つのＮＯ出力から出て、論
理はブロック３３６に達する。図３（ｂ）のブロック３
３６は図４のプロット４１０ｄに対応する、もしくは
「不良」モジュールが存在する場合にはプロット４１４
に対応する、放電リスト中のモジュールから最低電圧モ
ジュールを選択することを示す。図３（ｂ）のブロック
３３６は、論理は論理ノードＢを通り、放電リストから
選択された最低電圧モジュールが「不良」分子（モジュ
ール）であるかどうか判断する、図３（ｃ）の一連の３
つの決定ブロック３３８、３４０、および３４２に進
む。一般に、不良分子（モジュール）は平均充電電圧よ
り顕著に高い充電電圧、平均放電電圧より顕著に低い放
電電圧、および充電リストの上部、この場合は上３分の
１として選択された範囲内の充電電圧を有する。特に、
決定ブロック３３８は、放電リストから選択された最低
電圧モジュールの充電電圧と他のモジュールの平均充電
電圧の差（VMOD＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）をしきい値電
圧と比較する。その差がしきい値より小さい場合は、モ
ジュールは良（good）とみなされ、論理は決定ブロック
３３８のＮＯ出力からでて、論理パス３３８Ｎから決定
ブロック３４６へ進む。決定ブロック３３８で感知され
た差がしきい値を超えた場合は、不良モジュールの１つ
の指標として判断され、論理は決定ブロック３３８のＹ
ＥＳ出力からでて、次の決定ブロック３４０へ進む。決
定ブロック３４０は、モジュールの平均放電電圧と放電
リストから選択された最低電圧モジュールの放電電圧の
差（VDIS＿AVG ）−（VMOD＿DIS ）を求め、その差とし
きい値を比較する。その差がしきい値を超えない場合
は、電圧モジュールは良とみなされ、論理は決定ブロッ
ク３４０のＮＯ出力からでて、パス３３８Ｎを介してブ
ロック３４６に達する。その差がしきい値より超えた場
合は、不良モジュールの１つの指標として判断され、論
理は決定ブロック３４０のＹＥＳ出力からでて、決定ブ
ロック３４２に達する。決定ブロック３４２は放電リス
ト上の選択された最低電圧モジュールの充電電圧を充電
リストの他のモジュールの充電電圧と比較し、それが上
部、例えば充電リストの上３分の１、にある場合にはモ
ジュールは不良モジュールの１つの指標を有するとみな
す。選択されたモジュールが充電リストの上３分の１の
範囲外であれば、モジュールは良とみなされ、論理は決
定ブロック３４２のＮＯ出力からでて、ブロック３４６
に達する。一方、選択されたモジュールが充電リストの
上３分の１の範囲内であれば、不良モジュールの１つの
指標とみなされ、不良モジュールの３指標の連鎖を示す
ものとして、論理は決定ブロック３４２のＹＥＳ出力か
ら出る。決定ブロック３４２のＹＥＳ出力からでて、論
理は、交換を要する不良モジュールの記録に当該モジュ
ールをリストにいれることを示すブロック３４４に進
む。一般に、不良モジュールは、このように同定され
る。通常、図３（ｃ）および図３（ｄ）の論理は最低電
圧モジュールから最高電圧モジュールまで充電する。図
３（ｃ）のブロック３４６、３４８、３５０および３５
２は、特定のモジュールが充電リストの最高位、および
放電リストの最低位の両方であり（従って欠陥であると
思われる）状況を考慮する。従って、最低電圧モジュー
ルは、最高電圧モジュールから最終的に引き出されたエ
ネルギーによって充電できない（最低電圧モジュールの
実際の充電は補助電池のエネルギーにより行われる）。
なぜならそれらは１つの同じモジュールだからである。
特に図３（ｃ）の決定ブロック３４６は最高電圧モジュ
ールの同一性と最低電圧モジュールの同一性を比較し
て、両者が同一でなければ、論理は決定ブロック３４６
のＮＯ出力から出て、論理ノードＣから図３（ｄ）のブ
ロック３５４へと進む。一方、最高電圧モジュールが最
低電圧モジュールでもあることを、決定ブロック３４６
が発見すれば、これは不良モジュールの１つの指標とみ
なされ、論理は決定ブロック３４６のＹＥＳ出力から出
る。決定ブロック３４６のＹＥＳ出力から、論理は決定
ブロック３４８に進む。決定ブロック３４８は、同じモ
ジュールが高モジュールであり低モジュールであるとい
う状況から何らかの意味を導き出そうと試みる。モジュ
ールが不良である可能性はあるが、現時点ではトラクシ
ョン電池の中にあり、不良と推定されるモジュールを用
いて、現在の状況でトラクション電池の条件を最適化し
なくてはならない。図４において、プロット４１４は高
モジュールと低モジュールの両方であるモジュールの特
徴を示す。しかし、大括弧４１６ａで示される、高数値
４１４ａと他のモジュールの平均の高数値４１８ａの差
は、大括弧４１６ｂで示される、モジュールの低電圧４
１４ｂと全てのモジュールの平均低電圧４１８ｂより大
きいことに注目されたい。一般に、大括弧４１６ａまた
は４１６ｂのうち１つが大きくなるのは、換言すれば高
差異または低差異が大きくなることを意味する。トラク
ション電池容量を最大限にするために、大括弧によって
示される差を均等化しようとする試みを意味あるものと
する。この目的のために、決定ブロック３４８は、選択
されたモジュールの充電電圧と平均充電電圧の差（VMOD
＿CHG-VCHG＿AVG ）を求め、選択されたモジュールの放
電電圧と平均放電電圧の差（VDIS＿AVG −VMOD＿DIS ）
と比較する。大括弧４１６ａで示される「上の」差が、
大括弧４１６ｂで示される「下の」差より大きければ、
論理は決定ブロック３４８のＹＥＳ出力から出て、放電
のためのモジュールを同定するフラッグを設定すること
を示す、ブロック３５２に達する。一方、大括弧４１６
ｂで示される「下の」差の方が大きければ、論理は決定
ブロック３４８のＮＯ出力から出て、ブロック３５０へ
と進む。ブロック３５０は、充電のためのフラッグを設
定する。ブロック３５０またはブロック３５２から、論
理は図３（ｄ）の決定ブロック３５４へと進む。明確に
図示されてはいないが追加の考慮としては、論理が決定
ブロックのＹＥＳ出力から出たとき、同じブロックが最
高および最低であることを決定して、この特定の欠陥モ
ジュールが充電または放電されるべきことを決定し、２
番目に高いモジュールおよび２番目に低いモジュールを
それぞれ特定することが必要であり、それらはそれぞれ
充電のためのエネルギー源または放電槽となる。上記の
とおり、トラクション電池のモジュールの全ての充電お
よび放電は、媒介として補助電池（またはその他の電
池）を使用して実行される。図３（ｄ）の論理は通常、
以上のように決定されたまたは与えられた電圧差をそれ
らが顕著かどうか、充電と放電の次のステップが実際に
モジュール電圧の均等化に必要かどうかを見るために評
価をする。換言すれば、現在存在する論理の前段階で差
が発見されているが、なんらかの行動を保証しなくても
よい程度にそれらが小さいかもしれず、図３（ｄ）の論
理はこれを決定するものである。特に、図３（ｄ）の決
定ブロック３５４は、図４の大括弧４１６ｂで示される
低電圧差VDIS＿AVG −VMOD＿DIS をしきい値と比較し、
もし低電圧差４１６ｂがしきい値より小さければ、論理
は決定ブロック３５４のＮＯ出力から出る。これは、何
の行動も起こす必要がないことを示し、論理はブロック
３５４のＮＯ出力から出て、論理パス３５４Ｎを介して
次の決定ブロック３６０へと進む。一方、低電圧差４１
６ｂしきい値を超えれば、何らかの行動が必要であると
いうしるしであり、論理は次の決定ブロック３５６に進
む。決定ブロック３５６は、ブロック３５２で設定さ
れ、設定されたときにはモジュールの放電のみが望まし
いということを示す、放電フラッグの状態を検討する。
放電フラッグが設定されていれば、論理は決定ブロック
３５６のＮＯ出力から出て、決定ブロック３６０に進
む。一方、放電フラッグが設定されていなければ、モジ
ュールを充電してもよいことを示し、論理はブロック３
５６のＹＥＳ出力から出て、ブロック３５８に進む。ブ
ロック３５８は補助電池から最低電圧モジュールを充電
することを示す。ブロック３５８から、論理は決定ブロ
ック３６０へと進む。図３（ｄ）の決定ブロック３６０
は、図４の大括弧４１６ ａで示される上の電圧差をし
きい値と比較する。電圧差がしきい値より小さければ、
何の行動も起こす必要がないことを示し、論理は決定ブ
ロック３６０のＮＯ出力から出て、論理ノードＤを介し
て図３（ｅ）の決定ブロック３７４へと進む。一方、高
電圧差４１６ａがしきい値を超えれば、論理は決定ブロ
ック３６０のＹＥＳ出力から出て、次の決定ブロック３
６２に進む。決定ブロック３６２は、図３（ｃ）のブロ
ック３５０で設定されたかもしれない充電フラッグの状
態を検討し、充電フラッグが設定されていれば、論理は
ＹＥＳ出力とノードＤを介して図３（ｅ）の決定ブロッ
ク３７４へとまわる。フラッグが設定されていなけれ
ば、モジュールを放電してもよいので、論理は決定ブロ
ック３６２のＮＯ出力から出て、問題のモジュールから
補助電池へ充電することを示す決定ブロック３６４に進
む。ブロック３６０、３６２、および３６４のいずれか
１つから、論理は図３（ｅ）のブロック３７４へと進
む。図３（ｅ）の論理は、図３（ａ），図３（ｂ），図
３（ｃ），および図３（ｄ）の論理により分析された電
圧均等化を実際に指令する。特に、図３（ｅ）の決定ブ
ロック３７４は均等化が開始されたかどうかを判断し、
開始されていれば、論理をＹＥＳ出力から論理パス３７
４Ｙを通して、図５を参照して記載されている最終均等
化工程の開始を示すブロック３７６へとまわらせる。一
方、前段階の論理によって均等化が要求されていない場
合には、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），および
図３（ｄ）で実行された評価は、図３（ａ）の開始ブロ
ック３１０に戻ることで、再度開始される。最終的に、
図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），および図３
（ｄ）での論理は均等化が要求されていることを決定
し、均等化を実行する。均等化が開始された後に論理が
図３（ｅ）に戻ったときに、図３（ｅ）の論理は最終均
等化工程を開始する。図５の論理はトラクション電池モ
ジュール維持の最終工程、すなわちモジュール電圧の均
等化を実行する。論理は図３（ｅ）のブロック３７６か
ら開始ブロック５１０に達する。図５の開始ブロック５
１０から、論理は決定ブロック５１２に進む。決定ブロ
ック５１２は最低電圧モジュールが現在充電されている
か、およびトラクション電池からの放電電流は特定の
値、特定の例としては５０アンペア、を超えているか、
の両方を判断する。モジュール充電装置が、トラクショ
ン電池の最大充電および放電電流よりかなり低い電流で
モジュールを充電することができるという過程がなされ
ていることに注目することは有用である。換言すれば、
トラクション電池が５０アンペアで放電され、モジュー
ル充電装置に最高１０アンペアの性能があれば、例え
ば、モジュールは充電装置が１０アンペア供給すること
で充電されるが、モジュールはトラクション電池の５０
アンペア放電によりネット（net ：純）で４０アンペア
の放電をすることになる。最低電圧モジュールが充電さ
れないまたはトラクション電池放電が設定された量（例
えば５０アンペア）を超えなければ、論理は決定ブロッ
ク５１２のＮＯ出力から出て、論理パス５１２Ｎを介し
て決定ブロック５１８へと進む。トラクション電池放電
電流が５０アンペアを超えて、最低電圧モジュールが充
電されれば（実際には純充電量である）、論理は決定ブ
ロック５１２のＹＥＳ出力から出て、ブロック５１４に
進む。ブロック５１４はこのサイクルのための平均トラ
クション電池モジュール放電電圧VDIS＿AVG を決定する
ことを示す。ブロック５１４から、論理は、平均モジュ
ール放電電圧VDIS＿AVG と充電されているモジュールの
（純）放電電圧VMOD＿DIS の差（VDIS＿AVG ）−（VMOD
＿DIS ）を決定し、その差としきい値を比較する、決定
ブロック５１６へと進む。これにより、実際の作動条件
に非常に近い条件で行われた測定が電圧均等を示すま
で、モジュール電圧を均等化するための充電工程を継続
することを可能にする測定基準をもたらす。電圧測定に
関しては、電圧測定は通常温度変化および充電または放
電電流の両方について補償され、この測定において、平
均内部インピーダンスは全てのモジュールに印加しうる
と推定されることに注目されたい。現在の充電モジュー
ル電圧が平均モジュール放電電圧のしきい値の範囲内で
あれば、電圧均等化工程は終了したとみなされ、論理は
決定ブロック５１６のＹＥＳ出力から出て、充電および
放電の副工程（sub procedure ）を停止することを示
す、ブロック５２４に進む。高モジュールまたは低モジ
ュールのうち１つが平均値の特定の許容範囲内になった
とき、高モジュールから低モジュールへの放電を停止す
る決定は、ブロック５２４が示すように、その時点で許
容範囲内にないモジュールの１つが無視されていること
を示すものではない。それよりも、処理されている２つ
のうち１つが許容範囲内になったとき停止する決定は、
どのモジュールが現在最高および最低であるかを新たに
決定すること、および補正を継続するために、論理が図
３（ａ）のブロック３１０から再スタートすることを可
能にする。 最低電圧モジュールの充電が、モジュール
を平均モジュール放電電圧のしきい値内にしないとき
は、論理は図５の決定ブロック５１６のＮＯ出力から出
て、決定ブロック５１８へと進む。決定ブロック５１８
は充電リストの最高電圧モジュールが充電電流と同時
に、例えば５０アンペア以上でトラクション電池へと放
電されているかどうかを決定することを示す。もしそう
でなければ、論理は決定ブロック５１８のＮＯ出力から
出て、論理パス５１８Ｎを介して開始ブロック５１０に
戻る。一方、２つの条件が現在満たされていれば、論理
は決定ブロック５１８のＹＥＳ出力からでて、ブロック
５２０へと進む。ブロック５２０は、この充電サイクル
のための平均トラクション電池モジュール電圧VCHG＿AV
G を計算することを示す。ブロック５２０から、論理
は、充電リストの最高電圧モジュールの充電電圧（トラ
クション電池が５０アンペアで充電されている一方で充
電電流は例えば１０アンペアしかないので、純充電であ
ることを思い出されたい）と他のモジュールの平均充電
電圧VMOD＿CHG の差と、しきい値を比較することを示
す。その差がしきい値より小さい場合は、モジュール電
圧均等化工程は終了したものとみなされ、論理は決定ブ
ロック５２２のＹＥＳ出力からでて、ブロック５２４へ
進む。一方、その差がしきい値より小さくなかった場合
は、論理は決定ブロック５２２のＮＯ出力から出て、パ
ス５２２Ｎを介して開始ブロック５１０に戻る。 図６
は、複数のモジュールからなるトラクション電池およ
び、モジュール対が、低電圧モジュールの充電を高電圧
モジュールの放電と同時に実行するために、磁気的に絶
縁した直流−直流変換器によりどのように相互接続され
ているかを示す簡略化したブロック図である。図６の制
御ブロック１６は、第１の直流−直流変換器１６ｃ１を
低モジュール２２ｃに、第２の直流−直流変換器１６ｃ
２を高モジュール２２（ｎ−１）に相互接続するよう
に、配列されたスイッチ（別には図示されていない）を
有する。変換器の両方ともが補助電池３６をはさんで結
合されている。各変換器１６ｃ１および１６ｃ２におけ
る変圧器の記号で示唆されるように、変換器は、公知の
方法で、磁気的結合により互いに電気的に絶縁された入
力および出力端子を有する。図示された変換器の接続に
より、エネルギーは高モジュール２２（ｎ−１）から変
換器１６ｃ２を介して結合し、変換器１６ｃ１の端子と
並列に補助電池３６を構成する負荷に印加することがで
きる。変換器１６ｃ１は低モジュールを充電するが、そ
の電流は高モジュール２２（ｎ−１）の放電により生成
された電流と等しくても等しくなくてもよい。変換器１
６ｃ２を出る電流と同時に変換器１６ｃ１に入る電流の
間の差は、補助電池３６の充電または放電をもたらす。
本発明のその他の実施例は当業者にとって明らかであ
る。例えば、トラクション電池は「正」電圧を生成する
として示されているが、適切な制御をなすことで、容易
に逆に接続することができる。その際、タップ２０ａ，
２０ｂ，２０ｃ，．．．２０ｎはモジュールの負の端子
となる。図１のモジュール２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，．．．２２ｎは２つの直列接続された１２ボルト電
池からなるものとして図示されているが、それ以外の数
の電池によるモジュールが使用されてもよいし、単一の
１２ボルト電池モジュールによれば制御部が簡略化され
る。電子装置を生かしたままにして、エンジンをスター
トさせるために補助電池３６を使用することが図１に関
して述べられているが、補助電池は、ライトやラジオな
どに使用され、トラクションには使用されない通常の自
動車の点火電池でもよい。補助電池は自動車において上
記したようにモジュール間のエネルギーを混合する手段
を提供すること以外の目的で使用されてもよいが、もし
必要であれば、このようなエネルギーパスを提供する以
外の自動車の機能から、補助電池は完全に独立してもよ
い。モジュールの充電は、一定の電流により、電流傾斜
により、またはモジュールの充電状態により制御される
段階がある段階的な（stepped ）電流により達成されて
もよい。最大容量充電と一部充電状態の決定は電圧検知
により実行されると述べられているが、電池の分野の当
業者は、充電状態を決定するために他の基準を用いても
よいということを知っている。この基準は電圧、内部イ
ンピーダンス、またはモジュール温度を含むもので、決
定はこれらのうち１つまたは組み合わせによってなされ
てもよい。実施例に固有のさまざまな考慮、例えばトラ
クション電池のモジュールの容量、に依存するので、し
きい値は「決定されるもの」（TBD ）として図に示され
ている。単一のトラクション・モータが述べられている
が、発明はトラクション・モータの数に依存しない。そ
の数は２（２つの駆動車輪のそれぞれに１つ）、または
４（各車輪に１つ）、またはそれ以外の数でもよい。本
発明の方法はハイブリッド電気自動車トラクション電池
に文脈で述べられているが、他の文脈、たとえば電話交
換または通信システムのバックアップ電池として用いら
れてもよい。したがって、本発明の方法によれば、原則
として、外部の充電電源に自動車を接続することなく、
ハイブリッド電気自動車のトラクション電池を維持する
ことが可能になる。本発明の方法によれば、ハイブリッ
ド電気自動車（１０）のトラクション電池（１８）の少
なくとも一部（２２ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎなどの１
モジュール）を充電する。前記自動車（１０）は作動
中、前記自動車に動力を供給するための放電値を超える
こともある一定の値で前記トラクション電池（１８）を
充電する。前記トラクション電池（１８）は複数のモジ
ュール（２２ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎ）からなる。そ
れぞれのモジュール（２２ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎ）
は最大充電されたときに公称電圧を有し、過充電された
ときに、ガス化により、劣化する性質を有する。前記ト
ラクション電池（１８）のそれぞれのモジュール（２２
ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎ）は、急速最大容量再充電を
せずに放電したときに充電容量が減少する性質を有す
る。モジュール維持方法は、トラクション電池（１８）
の少なくとも１つのモジュール（ブロック２１８、２１
９で選択されたモジュール）を最大容量充電する（２２
２、２２４、２２６）が、電池（１８）のすべてのモジ
ュールは最大容量充電せず、前記充電されたモジュール
（２２１、２４０、２４２、２４６）は意図的に一部放
電するが、前記残りのモジュールは放電しない工程から
なる回帰的工程からなる。自動車（１０）はこのように
して作動されうる（２２８）。本発明の１つの実施例に
おいて、トラクション電池（１８）は１つまたは複数の
鉛蓄電池からなる。本発明の他の１つの実施例におい
て、前記少なくとも１つのモジュールを一部放電する前
記工程（２２１、２４０、２４２、２４６）が、前記充
電を行う工程（２２１）に先立ち、問題のモジュールの
充電状態を決定する工程と、一時的メモリストアに前記
充電電圧を表示するものをストアする工程からなる。最
大容量充電にあとで、モジュールはその電圧が一時的メ
モリストアにストアされた電流値と等しくなるまで放電
される（２４０、２４２、２４４）。
図面を参照して詳細に説明する。図１は、ハイブリッド
電気自動車の動力システムを示す。図１において、ハイ
ブリッド電気自動車１０は、電気エネルギー制御部１６
の制御により、１つ以上の車輪１４ａ，１４ｂを駆動す
るトラクションモータ１２を有する。エネルギー制御部
１６は、トラクション電池１８上に設けられた複数のタ
ップ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，．．．２０ｎに接続され
ている。各タップ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，．．．２０
ｎはそれぞれ、複数のモジュール２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，．．．２２ｎのプラス側またはプラス端子に接続さ
れている。図１に示されるように、モジュール２２ａは
２つの直列接続された１２ボルト電池からなる。その他
全てのモジュール２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎも同様
である。図１ではまた、運転者が加速、制動、および自
動車のその他の機能を制御する手動制御部が、バス２６
によりエネルギー制御部１６に接続されたブロックとし
て示されている。ディーゼルエンジン２８として示され
る内燃エンジンは、バス３０を介してエネルギー制御部
１６から印加された制御信号により制御される。エンジ
ン２８は機械的回転運動を発生し、回転運動は発電機３
２に使用される。発電機３２の電界励起およびその他の
パラメータは、バス３０を介してエネルギー制御部１６
により制御される。発電機２により発電した電力はエネ
ルギー制御部１６に使用される。エネルギー制御部１６
は手動制御部２４から運転者指令を受領し、加速のため
にトラクション電池１８からトラクションモータ１２に
電力を回し、回生制動（dynamic brake ）制動中は、電
力をトラクション電池１８に戻す。エネルギー制御部１
６はまた、エンジン２８と発電機３２による発電を制御
し、少なくともトラクション電池に、上記の方法で発電
した電力を回す。これは、公知の技術である。さらに、
制御部１６は、以下に述べる制御を行うために、トラク
ション電池の各モジュール２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，．．．２２ｎを含む、すべての動力処理装置に関連
する複数の電気制御動力スイッチ（図示せず）を有す
る。制御部１６はまた、以下に述べる直流−直流変換器
１６ｃを有する。自動車の運転が休止している間に電気
制御を保ち、エネルギー制御部の制御下でエンジンスタ
ータ２８ｓを作動させるために、共通エネルギー貯蔵部
として補助１２ボルト電池３６がエネルギー制御部１６
に接続されている。上記のように、各モジュール２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎの１つまたは複数の
鉛蓄電池は、長時間の間一部に充電された状態に置かれ
ると、品質が低下する。本発明の１つの特徴によれば、
トラクション電池は１単位としては最大容量まで充電さ
れない。なぜなら、自動車が使用されているとき、最大
容量まで充電されたトラクション電池は、回生制動が実
行されている間、エネルギー制御部から戻された動力を
受け入れる必要があるためである。最大容量まで充電さ
れたトラクション電池は電池モジュールのガス発生を防
ぐために、それ以上の負荷を受け入れることができない
ので、自動車が停止しているとき、トラクション電池は
最大容量まで充電されない。本発明の他の１つの特徴に
よれば、トラクション電池のすべてのモジュールではな
い、１つ以上のトラクション電池のモジュールは、最大
容量まで充電され、最大容量の充電以前の充電状態まで
放電することで、定期的に維持されている。最大容量の
充電およびそれに続く一部充電を行うために選択された
モジュールを循環することで、最終的には全てのモジュ
ールが維持されるように、この維持工程は時々実行され
る。この維持工程により、各モジュールは随時硫酸化を
防止するために最大容量まで充電される一方で、トラク
ション電池自体は常に一部充電状態でその日の運転を始
めるため、過充電がおこらない。本発明の１つの特徴に
よれば、維持工程もしくは維持方法は、トラクション電
池の各モジュールを随時最大容量まで充電することから
なる。単一のモジュールを最大容量まで充電するには長
時間を要しないが、トラクション電池モジュールの全て
を最大容量まで充電するには比較的長時間、たとえば数
日間を要する。維持工程は多数の小工程に細分化され、
時間的にかなり分離されているので、最近どのモジュー
ルが充電されていないかどうかを知るための手段が必要
となる。この目的で、図１の制御部１６は、本発明によ
りどのモジュールが最近維持されているか、どのモジュ
ールが維持されていないかを示す工程記録（log:ログ）
を記録した、少なくとも１つのメモリを有する。制御部
は自動車の一部であり、制御部が搭載された特定の自動
車にのみ維持工程を実行するので、自動車認識番号（ve
hicle identification number ）は不要となる。もし
も、たとえば駐車場などで、維持制御部が自動車から分
離された場合には、維持工程が必要とされる各自動車に
関する情報を記録するためのメモリの設置が、加えて必
要となるだろう。図２（ａ）〜図２（ｅ）は、ハイブリ
ッド電気自動車が作動されていない状態の時に、電池モ
ジュールの充電容量を維持するために、トラクション電
池モジュールの充電状態を制御する工程の論理フローを
示すフローチャートである。図２において、トラクショ
ン電池のモジュールを維持する論理制御は開始（START
）ブロック２１０から開始し、次に、自動車が運転中
か否かを示す代用として選ばれた、点火（ignition）ス
イッチの状態を検討することを示す決定ブロック２１２
に進む。当然、このような状態を指示するものとして、
車輪の回転、トラクション電池からの電流の流出、また
はトラクションモータへの電流の流入といった、他の指
示媒体を選ぶことも可能である。もし点火スイッチがＯ
Ｎであれば、自動車が運転中であることを示し、論理は
決定ブロック２１２からＹＥＳ出力へ進み、さらに論理
パス２１３を通ってスタートブロック２１０へと戻る。
したがって、自動車が運転されている間は、論理工程は
スタートブロック２１０と決定ブロック２１２からなる
ループを循環する。最終的に点火スイッチがＯＦＦにな
ると、これは自動車が運転されていない状態を示す。こ
の状態になったとき、論理は決定ブロック２１２からＮ
Ｏ出力へ進み、さらに時間カウンタを開始またはスター
トさせる。この段階がブロック２１４で示されている。
時間カウンタは点火スイッチがＯＦＦである間進み、自
動車がどれくらいの時間運転されていないかを示す。ブ
ロック２１４でカウンタに示された時間は決定ブロック
２１６で監視される。ブロック２１４でのカウントが決
定ブロック２１６にプログラムされているカウントに等
しくならない限り、論理は決定ブロック２１６からＮＯ
出力へ進み、さらにパス２１７およびパス２１３を通っ
てスタートブロック２１０へと戻る。配達用自動車等が
行うような、たとえば１時間程度の一時停止を排除する
ように選択された時間が経過した後、カウンタのカウン
トは決定ブロック２１６にプログラムされたカウントと
等しくなり、論理は決定ブロック２１６からＹＥＳ出力
へと進む。決定ブロック２１６からＹＥＳ出力に進むこ
とは、自動車の役務が終了したことを示唆する程度の時
間の間、自動車が運転されていないこと、およびモジュ
ール維持工程の間、自動車が役務に使用されない可能性
があるということを示している。したがって、論理がブ
ロック２１８に達した時、モジュール維持工程が開始す
る。図２（ａ）の決定ブロック２１６のＹＥＳ出力か
ら、論理は、トラクション電池のどのモジュールが最近
に維持されていたかを決定するために、維持ログを読み
出すことを示す、次のブロック２１８へと進む。論理ブ
ロック２１９において、本発明による最大容量充電維持
から最長の時間が経過した電流間隔（または現時間）の
間維持するために、モジュールの１つが維持のため選択
される。もしくは、１つ以上のモジュールが維持される
場合は、そのモジュールの１つは選択されたモジュール
のグループに属する。ブロック２１９における維持する
モジュールの選択に続き、必要であれば、図２（ａ）の
論理ブロック２２０に示唆されるように、選択されたモ
ジュールはトラクション電池から切断される。ただ１つ
のモジュールが維持のため選択され、トラクション電池
が電気的にフローティング（floating）または非参照状
態（unreferenced）にあるときには、モジュールをトラ
クション電池から切断する必要はない。いずれにせよ、
論理は、維持されるべきモジュールの電圧を検知するこ
と、およびメモリにモジュール電圧をストア（格納）す
ることを示す、次のブロック２２１に進む。同時に、図
１の補助電池３６の電圧が検知され、メモリにセーブさ
れる。どの場合においても、電池温度および電池電流の
ために電池電圧の測定は補償される。図２（ａ）の論理
はブロック２２１から、図１の補助電池３６からのエネ
ルギーを用いて、選択されたモジュールを最大容量充電
状態に充電することを示す、ブロック２２２に進む。こ
の工程は、図１のエネルギー制御部１６が、補助電池３
６の電圧を選択されたモジュールを充電可能な電圧に変
換できる、直流―直流変換器１６ｃを使用することを必
要とする。かかる変換器は本分野において周知である。
図２（ａ）の論理はブロック２２２から、自動車の点火
スイッチの状態をモニタすることを示す、決定ブロック
２２４に進む。選択されたモジュールを最大容量まで充
電する期間いつでも点火スイッチがＯＮであれば、論理
は決定ブロック２２４からＹＥＳ出力に出て、論理ノー
ドＢを通って、選択されたモジュールの充電を至急中断
することを示す、図２（ｃ）のブロック２５０に進む。
ブロック２５２は、必要であれば選択されたモジュール
にトラクション電池を再接続することを示し、そして論
理は開始ブロック２１０に戻り、維持工程を早期に終了
させる。以下に述べるとおり、最大容量までの充電期間
の結果、選択されたモジュールはこの時点でトラクショ
ン電池の他のモジュールよりもやや高い電圧を有する。
このやや高い電圧は、以下に述べる本発明の他の特徴に
よって均等にされる。選択された１つのモジュールは、
図２（ｃ）を参照して以上で述べたとおり、充電間隔を
早期終了させるため点火スイッチがＯＮにならない限
り、図２（ａ）のブロック２２２に指令されたように、
最大容量まで充電を継続する。点火スイッチがＯＮ状態
に変わらない限り、論理は、決定ブロック２２４のＮＯ
出力から、次の決定ブロック２２６に進む。決定ブロッ
ク２２６はモジュールの現時点または現在の時間の電圧
を、選択されたモジュールの最大容量充電を示す基準値
と比較する。充電されているモジュールが最大容量充電
に達しない限り、論理は、決定ブロック２２６のＮＯ出
力から、論理パス２２８を通って、充電継続を示すブロ
ック２２２に戻る。このようにして、電圧が基準最大容
量充電値に達したことを決定ブロック２２６が確認しな
い限り、選択されたモジュールは、直流―直流変換器１
６ｃを介して図１の補助電池３６からエネルギーを引き
出して充電を継続する。最終的に、モジュール電圧は最
大容量充電値に達し、論理は決定ブロック２２６のＹＥ
Ｓ出力から、選択されたモジュールの最大容量充電また
は維持の完了を反映するため維持ログを最新のものに書
き換える（updating）ことを示す、論理ブロック２３０
に進む。論理ブロック２３０から、論理は論理ノードＡ
を通って図２（ｂ）の論理ブロック２４０に進む。選択
された１つのモジュールの充電中に充電可能なレベル以
下に補助電池の電圧が降下する可能性があることに注目
されたい。このとき、選択されたモジュールの充電は
（図示されない論理パスを介して）至急終了し、論理
は、トラクション電池から補助電池を再充電することを
示す、図２（ｄ）のノードＦに至急移動する。さらに、
例えば補助電池を再充電する必要から、所定のモジュー
ルの充電工程が中断された場合、影響をうけたモジュー
ルは補助電池の充電後にはモジュール維持工程を開始す
る前より高い電圧を有し、その結果ブロック２２１のメ
モリに最初からストアされている値より高い端子電圧を
有することに注目されたい。自動車が再び選択されたモ
ジュールの維持目的の充電を継続できる状態になったと
き、新たな論理サイクルは第１の論理工程とはやや異な
る。なぜなら、モジュールの当初の充電状態を示す、最
初からストアされていた端子電圧が保持され、現在の端
子電圧によって書き換えられないからである。モジュー
ル維持工程のこの点において、選択されたモジュールは
最大容量まで充電され、所望の結果の第１の点、すなわ
ちモジュールを最大容量まで充電することで硫酸化を低
減する点を達成する。しかし、選択されたモジュールを
最大容量まで充電した結果、自動車の作動によってトラ
クション電池にそれにより現時点で最大容量まで充電さ
れた選択されたモジュールに、追加の充電電流を印加す
る可能性もある。これは、モジュールのガス化を招くお
それがあるので望ましくない。本発明の１つの特徴によ
れば、選択されたモジュールは最大容量まで充電された
後、一部に放電される。一部放電は状況により２つの方
法のうち１つによって達成される。第１の方法では、選
択されたモジュールを、図１の直流―直流変換器１６ｃ
の動作方向を逆転させることで（または他の変換器を使
用することで）、補助電池３６を再充電するために最大
容量充電された選択されたモジュールからのエネルギー
を使用して、最大容量充電から維持工程における最大容
量充電の一部を開始する以前の電圧まで一部に放電す
る。これは、工程中に生ずる不可避的熱の損失を除い
て、自動車全体のエネルギー状態を維持工程が開始した
ときと同じ条件にするという有益な効果を有する。最大
容量充電された選択されたモジュールを一部放電する第
２の方法は、自動車の作動により最大容量までの充電が
中断されたとき使用される。この場合、トラクション電
池およびトラクション電池の各モジュールは、自動車を
作動したときに、発電機の作動によるトラクション電池
の充電と、自動車の加速による負荷に起因する放電に伴
って、エネルギー状態を変化させる。エネルギー状態の
変化はトラクション電池とそれを構成するモジュールの
電圧の変化を引き起こす。従って、選択されたモジュー
ルの電圧を示す予め記憶された値はもはやあまり意味が
なく、選択された１つのモジュールは直流―直流変換器
１６ｃにより（この変換器は変換器１６ｃまたは他の変
換器でもよい）一部に放電され、一部放電の間選択され
たモジュールから引き出されたエネルギーは、トラクシ
ョン電池の他のモジュールに印加され、選択されたモジ
ュールの電圧に達するまで他のモジュールを充電する。
して、最大容量充電から維持工程における最大容量充電
の一部を開始する以前の電圧まで一部に放電する。これ
は、工程中に生ずる不可避的熱の損失を除いて、自動車
全体のエネルギー状態を維持工程が開始したときと同じ
条件にするという有益な効果を有する。したがって、換
言すれば、「過充電された」選択されたモジュールは放
電されそれにより電圧を低減し、選択されたモジュール
の放電によるエネルギーは他のモジュールを充電し、そ
の電圧を上昇するために使用され、電圧が他のモジュー
ルの電圧の平均値と等しくなったときに選択されたモジ
ュールの放電を停止する。図２（ｂ）において、論理ブ
ロック２４０は、上記の「第１の」方法に相当する方法
で、選択されたモジュールから補助電池３６を充電する
ことを示す。論理ブロック２４０から、論理は自動車の
点火スイッチの状態を継続的にモニタし、放電工程を早
期に終了させるべきかどうか決定することを示す、決定
ブロック２４２に進む。点火スイッチがＯＮになれば、
論理は決定ブロック２４２からＹＥＳ出力に出て、論理
ノードＢを通って、維持工程を中断することを示す、図
２（ｃ）の論理に進む。点火スイッチがＯＮにならない
限りは、論理は決定ブロック２４２のＮＯ出力から出
て、放電している選択されたモジュールの電池電圧VMOD
をストアされた電圧値VMOD＿MEM と比較することを示
す、決定ブロック２４４に進む。モジュール電圧VMODが
ストアされた値VMOD＿MEM と等しくならない限り、論理
は決定ブロック２４４のＮＯ出力から出て、論理パス２
４６を通ってブロック２４０に戻り、放電を継続する。
モジュール電圧VMODがストアされた値VMOD＿MEM 以下に
なったとき、論理は決定ブロック２４４のＹＥＳ出力か
ら出て、論理ノードＣを通って図２（ｄ）のブロック２
５８に進む。図２（ｄ）の論理は、自動車のＯＦＦ時間
中、トラクション電池から補助電池３６ａを再充電する
ことを示す。この再充電はトラクション電池全体からな
されるものではなく、最高の電圧を有するトラクション
電池のモジュールからなされるものである。一般に、再
充電は、モジュールの中で最高の電圧を有する１つのモ
ジュールを選択し、その１つのモジュールを補助電池に
対して放電して、それによりモジュールの平均電圧にな
るように最高電圧モジュールの電圧を低減し、同時に少
なくとも一部に補助電池を再充電することで達成され
る。この補助電池の一部充電の工程は、所望の数のモジ
ュールにより実行される。特に、トラクション電池のモ
ジュール２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎのうち
１つまたはそれ以上の選択されたモジュールを維持充電
および一部充電した後で、論理は、モジュールを最高レ
ベルまで上げる（「満タンにする」：topping-off ）工
程および一部放電（維持）工程の間に生ずる不可避的熱
の損失を埋め合わせるために、補助電池を再充電するた
めの図２（ｄ）および図２（ｅ）の論理へと進む。特
に、論理が論理ノードＣから図２（ｄ）のブロック２５
８に進んだときに、選択された１つのモジュールからの
補助電池３６への充電は停止する。論理ブロック２６０
は、最大容量充電および一部放電を実行するために切断
されたときに、トラクション電池へ選択された１つのモ
ジュールを再接続することを示す。論理ブロック２６０
から、論理はトラクション電池のさまざまなモジュール
の電圧を互いに比較することを示す、論理ブロック２６
２へと進む。ブロック２６２はまた、必要であれば、ト
ラクション電池から最高電圧のモジュールを切断するこ
とを示す。論理ブロック２６２から、論理は、トラクシ
ョン電池の選択された１つの（最高電圧の）モジュール
によって補助電池を充電し、補助電池にエネルギーを移
動することで最高電圧モジュールを放電することを示
す、ブロック２６４へと進む。論理は、ブロック２６２
から、ブロック２６６により示されるカウンタの開始に
進み、さらに決定ブロック２６８に進む。決定ブロック
２６８は自動車の点火スイッチの状態をモニタし、論理
ノードＢを介して論理を図２（ｃ）へと進ませ、自動車
が作動されたときには維持工程を終了させる。自動車が
作動されない限り、論理は決定ブロック２６８のＮＯ出
力から出て、現在の時点での補助電池３６の電圧と図２
（ａ）のブロック２２１について述べたようにメモリに
ストアされた維持工程を開始する前の値を比較する、決
定ブロック２７０へと進む。補助電池３６の電圧が維持
開始以前の当初の値以上にならない限り、論理は決定ブ
ロック２７０のＮＯ出力から出て、最大充電時間を確立
するのを補助する、次の決定ブロック２７８へと進む。
許しうる（allowable ）時間間隔の満了前に、補助電池
の電圧が予めストアされた値に等しくなった場合は、論
理は決定ブロック２７０のＹＥＳ出力から出て、最高電
圧モジュールによる補助電池充電を中断することを示
す、ブロック２７４に進む。補助電池の当初の充電レベ
ルに達することは、トラクション電池から補助電池への
充電が停止しなくてはならないこと、したがってトラク
ション電池のモジュール電圧の均等化が停止しなくては
ならないことを意味する。ブロック２７６は、必要であ
ればモジュールをトラクション電池に再接続することを
示す。ブロック２７６から、論理は論理ノードＥを通っ
て図２（ｅ）のブロック２８０へと進む。補助電池が最
大容量充電に達することなくトラクション電池から補助
電池への充電が進むと、図２（ｄ）の論理は上記のよう
に決定ブロック２７０のＮＯ出力から出て、決定ブロッ
ク２７８に進む。ブロック２７８は、ブロック２６６に
付随したカウンタのカウントと、トラクション電池のモ
ジュールから補助電池へのエネルギーを移動させるため
の、選択された最大時間を示す値を比較し、論理をその
ＮＯ出力と論理パス２７８Ｎを通ってブロック２６４に
戻らせ、充電を継続する。ブロック２６６に付随したカ
ウンタが、例えば１０分の、制限カウントに達したと
き、論理は決定ブロック２７８のＹＥＳ出力を出て、論
理パス２７８Ｙを通ってブロック２６２に戻り、選択さ
れたモジュールがまだ最高電圧モジュールかどうかを再
びチェックする。当該モジュールがいまだ最高電圧モジ
ュールであったときには、補助電池の充電は当該モジュ
ールから継続する。従って、ブロック２６２、２６６、
２６８、２７０、２７４、２７６、および２７８からな
るループは、トラクション電池の最高電圧モジュールを
選択し、補助電池から充電する。最高電圧モジュールは
依然として最高電圧モジュールであるかどうか確認する
ために周期的に観察され、もしそうでなければ、最高電
圧を有する次のモジュールが補助電池を充電するエネル
ギーを供給するために選択される。この工程は補助電池
が当初の充電に達するまで継続し、論理は決定ブロック
２７０のＹＥＳ出力から、ブロック２７４および２７６
を通り論理ノードＥを出て図２（ｅ）のブロック２８０
へと進む。図２（ｅ）の論理は自動車の非作動間隔で維
持されるモジュールの数を限定する。最大容量充電と一
部放電によって維持されるモジュールの数は自動車の各
ＯＦＦ期間で１つのモジュール、またはトラクション電
池の総モジュール数以下の数、またはトラクション電池
の全モジュールに限定される。（いくつかのモジュール
は１つの自動車ＯＦＦ期間に二度維持されることがある
ことから）トラクション電池のモジュール数以上の数に
維持を実行することに特別な価値はないが、その数は選
択することができる。論理は論理ノードＥから図２
（ｅ）のブロック２８０に達する。ブロック２８０は予
め０に初期化されたカウンタの数を増大させることを示
す。したがって、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２
（ｃ）、および図２（ｄ）の論理を通して論理の第１の
反復が行われたあと、ブロック２８０に付随するモジュ
ールカウンタは１カウントとしてセットされる。ブロッ
ク２８０から、論理はモジュールカウンタの現在のカウ
ントと、上記したとおり１またはそれ以上の制限数を比
較することを示す、決定ブロック２８２に進む。制限数
に達していない場合、論理は決定ブロック２８２のＮＯ
出力から出て、論理ノードＤを通って、維持ログの読み
出しを行い維持のための他のモジュールの選択を行うた
めに図２（ａ）のブロック２１８に戻る。制限数に達し
た場合、論理は決定ブロック２８２のＹＥＳ出力から出
て、最大容量充電および一部放電によって１つまたは複
数のモジュールの維持のための論理プロセスを終了させ
る、終了ブロック２８６に達する。論理がブロック２８
６に達した後に時々あることだが、幽霊（phantom ）ブ
ロック２８８に示すように、作動が早期に実行されず論
理を中断しないときには、自動車の作動が可能な状態と
なる。 図３は、本発明の他の１つの特徴による、自動
車作動中に図１のトラクション電池のモジュールの充電
平衡を実行するための論理フローを示す簡略化したフロ
ーチャートである。本発明のこの特徴によれば、高い充
電電流を示すために選択された電流レベルで充電を行っ
ている間のモジュール充電電圧のランキングを示す
「高」リストが作成され、高い放電電流で放電を行って
いる間のモジュール放電電圧のランキングを示す「低」
リストが作成される。高充電電流の一例としては５５０
ボルトのトラクション電池に対して５０アンペアであ
り、高放電電流は高充電電流に同じ電流値であってもよ
く、また異なる値であってもよい。通常、モジュールは
同じ特性を有することが望ましい。図４はトラクション
電池の複数の同じモジュールの充電および放電特性に対
する負荷電圧のプロットである。図４に示されるとお
り、直線４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，および４１０
ｄで示されるモジュールは高電流および低電流でわずか
に異なる電圧を有するが、直線の傾斜で示されるそれら
の静止（static：スタティック）内部インピーダンスは
ほぼ等しい。図４のプロットでのそれらの位置は電圧の
ランキングを示す。点４１２ａにおける最大（MAX）充
電電流と直線４１０ａの交差で示されるように、直線４
１０ａで示されるモジュールは最高充電電圧を有する。
同様に、点４１２ｄで示唆されるように、直線４１０ｄ
で示されるモジュールは最低充電電圧を有する。充電電
流によるモジュールのランキングは、単にモジュールを
最大充電電流との交差における値によってリスト化した
ものである。同様に、直線４１０ａ，４１０ｂ，４１０
ｃ，および４１０ｄと最大（MAX ）放電電流線との交差
は、選択された放電電流におけるさまざまなモジュール
の電圧を示す。電圧は最大充電電流と同様の方法で分配
される。放電電流は同様の方法でランク付けされる。図
４に示されるモジュール電圧差はモジュール間の不可避
的な差の結果であり、異なる経年反応を示す可能性があ
る。図４のドット・ダッシュ（dot-dash）線４１４は、
直線４１０により示されるモジュールより高い内部イン
ピーダンスを有するモジュールを示している。図示され
るように、直線４１４は直線４１０ａで示されるモジュ
ールとほぼ同じ高電圧を有し、直線４１０ｄで示される
モジュールとほぼ同じ低電圧を有する。直線４１４で示
される反応は、切れている（failing ）または切れてし
まった（has failed）モジュールを示すものと考えられ
る。このようなモジュールは他のモジュールと直列接続
されているとき、自動車の燃費を悪くする傾向がある。
なぜなら、その比較的高い電圧は再充電したときにトラ
クション電池を通して印加される電流を制限し、モジュ
ールに損傷を与えるのを避けるために充電電流を制限す
る電子制御が、「不良」モジュールを保母しようとし
て、トラクション電池の充電電流全体を制限することが
あるためである。従って、「不良」モジュールの存在
は、与えられた時間内でトラクション電池が吸収できる
エネルギー量を低減する傾向があり、それは激しい制動
によるエネルギーの回生が「不良」モジュールが無い場
合に比べてより不完全になるかもしれないことを意味す
る。同様に、加速中、エネルギーがトラクション電池か
らトラクション・モータに移動されたときに、「不良」
モジュールの高い内部インピーダンスは、正電圧（forw
ard voltage ）の一部を打ち消す傾向のある逆電圧（ba
ck voltage）成分を生成し、それは与えらえた時間内に
トラクション電池から移動されたエネルギー量を制限す
る傾向がある。従って、「不良」モジュールの存在は回
生量を低減し、またトラクション・モータに使用できる
エネルギー量を低減する傾向があり、どちらも燃費の悪
化につながる。このため、燃費を回復するために交換で
きるようにかかるモジュールを同定することが望まし
い。図３（ａ）に伴う論理は、かかる「不良」モジュー
ルを同定するのを助けるのに加えて、モジュールの電圧
を均等化するようにモジュール間のエネルギーをシャッ
フル（shuffle ）し、それにより制動中および補助電池
（図１のディーゼル−電気一部）からの充電中の回生量
が最大化され、最大限のエネルギーがトラクション・モ
ータに供給される。図３（ａ）の論理は、ハイブリッド
電気自動車の作動中に開始（START ）ブロック３１０か
ら開始する。論理は、開始ブロック３１０から、トラク
ション電池の放電が所定のレベル、例えば５０アンペア
を超えていないか、放電リストが作成されていないかを
検討する、決定ブロック３１２に進む。放電電流が高
く、リストがすでに作成されている場合は、論理は決定
ブロック３１２のＮＯ出力から出てパス３１２Ｎを通
り、次の決定ブロック３１８へ進む。放電電流が高く、
リストが作成されていない場合は、論理は決定ブロック
３１２のＹＥＳ出力から出て、次の決定ブロック３１４
へ進む。ブロック３１４は、現時点でのトラクション電
池モジュール電圧VMOD-DISを検知し、電圧をストアし、
電圧を最小から最大までランク付けする放電リストを作
成するために電圧を分類することを示す。ブロック３１
４から、論理は、この放電サイクルのために放電平均電
圧VAVG＿DISを生成するために、トラクション電池モジ
ュール放電電圧の全てを平均化することを示す、ブロッ
ク３１６に進む。これにより放電リストの作成が完成す
る。ブロック３１６から、または論理パス３２２Ｎを介
して直接ブロック３１２から、論理は決定ブロック３１
８に達する。決定ブロック３１８は、トラクション電池
が選択された高電流で充電されているか、充電リストが
作成されていないかを判断する。高充電電流が存在し、
充電リストがすでに作成されている場合は、論理は決定
ブロック３１８のＮＯ出力から出て論理パス３１８Ｎを
通り、決定ブロック３２４へ進む。充電電流が高く、充
電リストが作成されていない場合は、論理は決定ブロッ
ク３１８のＹＥＳ出力から出て、次の決定ブロック３２
０へ進む。ブロック３２０は、充電中のトラクション電
池モジュール電圧VMOD＿CHG を検知し、検知された電圧
をストアし、充電リストを作成するためにストアされた
電圧をランク付けことを示す。ブロック３２０から、論
理は、この充電サイクルのために平均トラクション電池
電圧VAVG＿CHG を計算することを示す、ブロック３２２
に進む。これにより充電リストと充電平均の作成が完成
する。ブロック３２２から、または論理パス３１８Ｎを
介して直接ブロック３１８から、論理は決定ブロック３
２４に達する。決定ブロック３２４は単に充電リストと
放電リストの両方が作成されたかどうかを判断し、リス
トが作成されていれば論理を次の工程に進ませ、両方が
作成されていないときには論理をブロック３１０に戻し
ループさせる。図３（ａ）のブロック３２４から、論理
は、論理ノードＡを介して、充電リストから最高電圧を
選ぶまたは選択することを示す、ブロック３２６へと進
む。この選択は直線４１４に対応するモジュール（「不
良」モジュール）を選択することに対応する。不良モジ
ュールがない場合は、直線４１０ａに対応するモジュー
ルを選択することに対応する。ブロック３２６から、論
理は、ブロック３２６により選択された最高電圧モジュ
ールが欠陥もしくは「不良」モジュールであるかどうか
判断する、一連の３つの決定ブロック３２８、３３０、
および３３２に進む。決定ブロック３２８は、最高電圧
モジュールの充電電圧とモジュールの平均充電電圧の差
（VMOD＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）をしきい値電圧と比較
する。例えば、１４ボルト−平均１３ボルト＝しきい値
１ボルトである。このしきい値の選択により、１ボルト
以上の充電差を有する最高電圧モジュールはどれも欠陥
モジュールの特徴を有するものと判断してもよい。しか
し、ブロック３２６で選択された最高電圧モジュールが
欠陥モジュールかどうかの決定は、欠陥モジュールの３
つの特徴すべてを有したときになされる。その差（VMOD
＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）が小さく基準値を超えない場
合は、モジュールは欠陥でないとみなされ、論理は決定
ブロック３２８のＮＯ出力からでて、ブロック３３６へ
直接進む。差（VMOD＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）がしきい
値を超えた場合は、その値にかかわらず、論理は決定ブ
ロック３２８のＹＥＳ出力からでて、次の決定ブロック
３３０へ直接進む。決定ブロック３３０は、しきい値を
モジュールの平均放電電圧VDIS-AVGと決定ブロック３２
６で選択された最高電圧モジュールの放電電圧VMOD-DIS
の差と比較する。平均より顕著に低い放電電圧は欠陥モ
ジュールの特徴である。その差（VDIS＿AVG ）−（VMOD
＿DIS ）がしきい値、例えば１ボルト、より大きくない
場合は、最高電圧モジュールは欠陥でないとみなされ、
論理は決定ブロック３３０のＮＯ出力からでて、ブロッ
ク３３６に達する。一方、最高電圧モジュールの充電電
圧差が選択されたしきい値より大きい場合は、その値に
かかわらず、論理は決定ブロック３３０のＹＥＳ出力か
らでて、決定ブロック３３２に達する。決定ブロック３
３２は充電リストのランキングにおける特定のトラクシ
ョンモジュールの位置を検討し、問題のモジュールがリ
ストの選択された一部、たとえば充電リストの下３分の
１、の範囲内である充電値を有しているときは、モジュ
ールに欠陥があるとみなす。検討されているモジュール
のランキングがリストの選択された一部以上である場合
は、モジュールに欠陥があるとみなされず、論理は決定
ブロック３３２のＮＯ出力からでて、ブロック３３６に
達する。一方、問題のモジュールのランキングが充電リ
ストの選択された下部の範囲内であるかどうかという基
準を含む、３つの基準全てに問題のモジュールが失敗し
た場合、論理は決定ブロック３３２のＹＥＳ出力からで
て、交換を要するモジュールのリストに当該モジュール
を記録することを示す、ブロック３３４に達する。ブロ
ック３３４から、または決定ブロック３２８、３３０、
もしくは３３２のいずれか１つのＮＯ出力から出て、論
理はブロック３３６に達する。図３（ｂ）のブロック３
３６は図４のプロット４１０ｄに対応する、もしくは
「不良」モジュールが存在する場合にはプロット４１４
に対応する、放電リスト中のモジュールから最低電圧モ
ジュールを選択することを示す。図３（ｂ）のブロック
３３６は、論理は論理ノードＢを通り、放電リストから
選択された最低電圧モジュールが「不良」分子（モジュ
ール）であるかどうか判断する、図３（ｃ）の一連の３
つの決定ブロック３３８、３４０、および３４２に進
む。一般に、不良分子（モジュール）は平均充電電圧よ
り顕著に高い充電電圧、平均放電電圧より顕著に低い放
電電圧、および充電リストの上部、この場合は上３分の
１として選択された範囲内の充電電圧を有する。特に、
決定ブロック３３８は、放電リストから選択された最低
電圧モジュールの充電電圧と他のモジュールの平均充電
電圧の差（VMOD＿CHG ）- （VCHG＿AVG ）をしきい値電
圧と比較する。その差がしきい値より小さい場合は、モ
ジュールは良（good）とみなされ、論理は決定ブロック
３３８のＮＯ出力からでて、論理パス３３８Ｎから決定
ブロック３４６へ進む。決定ブロック３３８で感知され
た差がしきい値を超えた場合は、不良モジュールの１つ
の指標として判断され、論理は決定ブロック３３８のＹ
ＥＳ出力からでて、次の決定ブロック３４０へ進む。決
定ブロック３４０は、モジュールの平均放電電圧と放電
リストから選択された最低電圧モジュールの放電電圧の
差（VDIS＿AVG ）−（VMOD＿DIS ）を求め、その差とし
きい値を比較する。その差がしきい値を超えない場合
は、電圧モジュールは良とみなされ、論理は決定ブロッ
ク３４０のＮＯ出力からでて、パス３３８Ｎを介してブ
ロック３４６に達する。その差がしきい値より超えた場
合は、不良モジュールの１つの指標として判断され、論
理は決定ブロック３４０のＹＥＳ出力からでて、決定ブ
ロック３４２に達する。決定ブロック３４２は放電リス
ト上の選択された最低電圧モジュールの充電電圧を充電
リストの他のモジュールの充電電圧と比較し、それが上
部、例えば充電リストの上３分の１、にある場合にはモ
ジュールは不良モジュールの１つの指標を有するとみな
す。選択されたモジュールが充電リストの上３分の１の
範囲外であれば、モジュールは良とみなされ、論理は決
定ブロック３４２のＮＯ出力からでて、ブロック３４６
に達する。一方、選択されたモジュールが充電リストの
上３分の１の範囲内であれば、不良モジュールの１つの
指標とみなされ、不良モジュールの３指標の連鎖を示す
ものとして、論理は決定ブロック３４２のＹＥＳ出力か
ら出る。決定ブロック３４２のＹＥＳ出力からでて、論
理は、交換を要する不良モジュールの記録に当該モジュ
ールをリストにいれることを示すブロック３４４に進
む。一般に、不良モジュールは、このように同定され
る。通常、図３（ｃ）および図３（ｄ）の論理は最低電
圧モジュールから最高電圧モジュールまで充電する。図
３（ｃ）のブロック３４６、３４８、３５０および３５
２は、特定のモジュールが充電リストの最高位、および
放電リストの最低位の両方であり（従って欠陥であると
思われる）状況を考慮する。従って、最低電圧モジュー
ルは、最高電圧モジュールから最終的に引き出されたエ
ネルギーによって充電できない（最低電圧モジュールの
実際の充電は補助電池のエネルギーにより行われる）。
なぜならそれらは１つの同じモジュールだからである。
特に図３（ｃ）の決定ブロック３４６は最高電圧モジュ
ールの同一性と最低電圧モジュールの同一性を比較し
て、両者が同一でなければ、論理は決定ブロック３４６
のＮＯ出力から出て、論理ノードＣから図３（ｄ）のブ
ロック３５４へと進む。一方、最高電圧モジュールが最
低電圧モジュールでもあることを、決定ブロック３４６
が発見すれば、これは不良モジュールの１つの指標とみ
なされ、論理は決定ブロック３４６のＹＥＳ出力から出
る。決定ブロック３４６のＹＥＳ出力から、論理は決定
ブロック３４８に進む。決定ブロック３４８は、同じモ
ジュールが高モジュールであり低モジュールであるとい
う状況から何らかの意味を導き出そうと試みる。モジュ
ールが不良である可能性はあるが、現時点ではトラクシ
ョン電池の中にあり、不良と推定されるモジュールを用
いて、現在の状況でトラクション電池の条件を最適化し
なくてはならない。図４において、プロット４１４は高
モジュールと低モジュールの両方であるモジュールの特
徴を示す。しかし、大括弧４１６ａで示される、高数値
４１４ａと他のモジュールの平均の高数値４１８ａの差
は、大括弧４１６ｂで示される、モジュールの低電圧４
１４ｂと全てのモジュールの平均低電圧４１８ｂより大
きいことに注目されたい。一般に、大括弧４１６ａまた
は４１６ｂのうち１つが大きくなるのは、換言すれば高
差異または低差異が大きくなることを意味する。トラク
ション電池容量を最大限にするために、大括弧によって
示される差を均等化しようとする試みを意味あるものと
する。この目的のために、決定ブロック３４８は、選択
されたモジュールの充電電圧と平均充電電圧の差（VMOD
＿CHG-VCHG＿AVG ）を求め、選択されたモジュールの放
電電圧と平均放電電圧の差（VDIS＿AVG −VMOD＿DIS ）
と比較する。大括弧４１６ａで示される「上の」差が、
大括弧４１６ｂで示される「下の」差より大きければ、
論理は決定ブロック３４８のＹＥＳ出力から出て、放電
のためのモジュールを同定するフラッグを設定すること
を示す、ブロック３５２に達する。一方、大括弧４１６
ｂで示される「下の」差の方が大きければ、論理は決定
ブロック３４８のＮＯ出力から出て、ブロック３５０へ
と進む。ブロック３５０は、充電のためのフラッグを設
定する。ブロック３５０またはブロック３５２から、論
理は図３（ｄ）の決定ブロック３５４へと進む。明確に
図示されてはいないが追加の考慮としては、論理が決定
ブロックのＹＥＳ出力から出たとき、同じブロックが最
高および最低であることを決定して、この特定の欠陥モ
ジュールが充電または放電されるべきことを決定し、２
番目に高いモジュールおよび２番目に低いモジュールを
それぞれ特定することが必要であり、それらはそれぞれ
充電のためのエネルギー源または放電槽となる。上記の
とおり、トラクション電池のモジュールの全ての充電お
よび放電は、媒介として補助電池（またはその他の電
池）を使用して実行される。図３（ｄ）の論理は通常、
以上のように決定されたまたは与えられた電圧差をそれ
らが顕著かどうか、充電と放電の次のステップが実際に
モジュール電圧の均等化に必要かどうかを見るために評
価をする。換言すれば、現在存在する論理の前段階で差
が発見されているが、なんらかの行動を保証しなくても
よい程度にそれらが小さいかもしれず、図３（ｄ）の論
理はこれを決定するものである。特に、図３（ｄ）の決
定ブロック３５４は、図４の大括弧４１６ｂで示される
低電圧差VDIS＿AVG −VMOD＿DIS をしきい値と比較し、
もし低電圧差４１６ｂがしきい値より小さければ、論理
は決定ブロック３５４のＮＯ出力から出る。これは、何
の行動も起こす必要がないことを示し、論理はブロック
３５４のＮＯ出力から出て、論理パス３５４Ｎを介して
次の決定ブロック３６０へと進む。一方、低電圧差４１
６ｂしきい値を超えれば、何らかの行動が必要であると
いうしるしであり、論理は次の決定ブロック３５６に進
む。決定ブロック３５６は、ブロック３５２で設定さ
れ、設定されたときにはモジュールの放電のみが望まし
いということを示す、放電フラッグの状態を検討する。
放電フラッグが設定されていれば、論理は決定ブロック
３５６のＮＯ出力から出て、決定ブロック３６０に進
む。一方、放電フラッグが設定されていなければ、モジ
ュールを充電してもよいことを示し、論理はブロック３
５６のＹＥＳ出力から出て、ブロック３５８に進む。ブ
ロック３５８は補助電池から最低電圧モジュールを充電
することを示す。ブロック３５８から、論理は決定ブロ
ック３６０へと進む。図３（ｄ）の決定ブロック３６０
は、図４の大括弧４１６ ａで示される上の電圧差をし
きい値と比較する。電圧差がしきい値より小さければ、
何の行動も起こす必要がないことを示し、論理は決定ブ
ロック３６０のＮＯ出力から出て、論理ノードＤを介し
て図３（ｅ）の決定ブロック３７４へと進む。一方、高
電圧差４１６ａがしきい値を超えれば、論理は決定ブロ
ック３６０のＹＥＳ出力から出て、次の決定ブロック３
６２に進む。決定ブロック３６２は、図３（ｃ）のブロ
ック３５０で設定されたかもしれない充電フラッグの状
態を検討し、充電フラッグが設定されていれば、論理は
ＹＥＳ出力とノードＤを介して図３（ｅ）の決定ブロッ
ク３７４へとまわる。フラッグが設定されていなけれ
ば、モジュールを放電してもよいので、論理は決定ブロ
ック３６２のＮＯ出力から出て、問題のモジュールから
補助電池へ充電することを示す決定ブロック３６４に進
む。ブロック３６０、３６２、および３６４のいずれか
１つから、論理は図３（ｅ）のブロック３７４へと進
む。図３（ｅ）の論理は、図３（ａ），図３（ｂ），図
３（ｃ），および図３（ｄ）の論理により分析された電
圧均等化を実際に指令する。特に、図３（ｅ）の決定ブ
ロック３７４は均等化が開始されたかどうかを判断し、
開始されていれば、論理をＹＥＳ出力から論理パス３７
４Ｙを通して、図５を参照して記載されている最終均等
化工程の開始を示すブロック３７６へとまわらせる。一
方、前段階の論理によって均等化が要求されていない場
合には、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），および
図３（ｄ）で実行された評価は、図３（ａ）の開始ブロ
ック３１０に戻ることで、再度開始される。最終的に、
図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），および図３
（ｄ）での論理は均等化が要求されていることを決定
し、均等化を実行する。均等化が開始された後に論理が
図３（ｅ）に戻ったときに、図３（ｅ）の論理は最終均
等化工程を開始する。図５の論理はトラクション電池モ
ジュール維持の最終工程、すなわちモジュール電圧の均
等化を実行する。論理は図３（ｅ）のブロック３７６か
ら開始ブロック５１０に達する。図５の開始ブロック５
１０から、論理は決定ブロック５１２に進む。決定ブロ
ック５１２は最低電圧モジュールが現在充電されている
か、およびトラクション電池からの放電電流は特定の
値、特定の例としては５０アンペア、を超えているか、
の両方を判断する。モジュール充電装置が、トラクショ
ン電池の最大充電および放電電流よりかなり低い電流で
モジュールを充電することができるという過程がなされ
ていることに注目することは有用である。換言すれば、
トラクション電池が５０アンペアで放電され、モジュー
ル充電装置に最高１０アンペアの性能があれば、例え
ば、モジュールは充電装置が１０アンペア供給すること
で充電されるが、モジュールはトラクション電池の５０
アンペア放電によりネット（net ：純）で４０アンペア
の放電をすることになる。最低電圧モジュールが充電さ
れないまたはトラクション電池放電が設定された量（例
えば５０アンペア）を超えなければ、論理は決定ブロッ
ク５１２のＮＯ出力から出て、論理パス５１２Ｎを介し
て決定ブロック５１８へと進む。トラクション電池放電
電流が５０アンペアを超えて、最低電圧モジュールが充
電されれば（実際には純充電量である）、論理は決定ブ
ロック５１２のＹＥＳ出力から出て、ブロック５１４に
進む。ブロック５１４はこのサイクルのための平均トラ
クション電池モジュール放電電圧VDIS＿AVG を決定する
ことを示す。ブロック５１４から、論理は、平均モジュ
ール放電電圧VDIS＿AVG と充電されているモジュールの
（純）放電電圧VMOD＿DIS の差（VDIS＿AVG ）−（VMOD
＿DIS ）を決定し、その差としきい値を比較する、決定
ブロック５１６へと進む。これにより、実際の作動条件
に非常に近い条件で行われた測定が電圧均等を示すま
で、モジュール電圧を均等化するための充電工程を継続
することを可能にする測定基準をもたらす。電圧測定に
関しては、電圧測定は通常温度変化および充電または放
電電流の両方について補償され、この測定において、平
均内部インピーダンスは全てのモジュールに印加しうる
と推定されることに注目されたい。現在の充電モジュー
ル電圧が平均モジュール放電電圧のしきい値の範囲内で
あれば、電圧均等化工程は終了したとみなされ、論理は
決定ブロック５１６のＹＥＳ出力から出て、充電および
放電の副工程（sub procedure ）を停止することを示
す、ブロック５２４に進む。高モジュールまたは低モジ
ュールのうち１つが平均値の特定の許容範囲内になった
とき、高モジュールから低モジュールへの放電を停止す
る決定は、ブロック５２４が示すように、その時点で許
容範囲内にないモジュールの１つが無視されていること
を示すものではない。それよりも、処理されている２つ
のうち１つが許容範囲内になったとき停止する決定は、
どのモジュールが現在最高および最低であるかを新たに
決定すること、および補正を継続するために、論理が図
３（ａ）のブロック３１０から再スタートすることを可
能にする。 最低電圧モジュールの充電が、モジュール
を平均モジュール放電電圧のしきい値内にしないとき
は、論理は図５の決定ブロック５１６のＮＯ出力から出
て、決定ブロック５１８へと進む。決定ブロック５１８
は充電リストの最高電圧モジュールが充電電流と同時
に、例えば５０アンペア以上でトラクション電池へと放
電されているかどうかを決定することを示す。もしそう
でなければ、論理は決定ブロック５１８のＮＯ出力から
出て、論理パス５１８Ｎを介して開始ブロック５１０に
戻る。一方、２つの条件が現在満たされていれば、論理
は決定ブロック５１８のＹＥＳ出力からでて、ブロック
５２０へと進む。ブロック５２０は、この充電サイクル
のための平均トラクション電池モジュール電圧VCHG＿AV
G を計算することを示す。ブロック５２０から、論理
は、充電リストの最高電圧モジュールの充電電圧（トラ
クション電池が５０アンペアで充電されている一方で充
電電流は例えば１０アンペアしかないので、純充電であ
ることを思い出されたい）と他のモジュールの平均充電
電圧VMOD＿CHG の差と、しきい値を比較することを示
す。その差がしきい値より小さい場合は、モジュール電
圧均等化工程は終了したものとみなされ、論理は決定ブ
ロック５２２のＹＥＳ出力からでて、ブロック５２４へ
進む。一方、その差がしきい値より小さくなかった場合
は、論理は決定ブロック５２２のＮＯ出力から出て、パ
ス５２２Ｎを介して開始ブロック５１０に戻る。 図６
は、複数のモジュールからなるトラクション電池およ
び、モジュール対が、低電圧モジュールの充電を高電圧
モジュールの放電と同時に実行するために、磁気的に絶
縁した直流−直流変換器によりどのように相互接続され
ているかを示す簡略化したブロック図である。図６の制
御ブロック１６は、第１の直流−直流変換器１６ｃ１を
低モジュール２２ｃに、第２の直流−直流変換器１６ｃ
２を高モジュール２２（ｎ−１）に相互接続するよう
に、配列されたスイッチ（別には図示されていない）を
有する。変換器の両方ともが補助電池３６をはさんで結
合されている。各変換器１６ｃ１および１６ｃ２におけ
る変圧器の記号で示唆されるように、変換器は、公知の
方法で、磁気的結合により互いに電気的に絶縁された入
力および出力端子を有する。図示された変換器の接続に
より、エネルギーは高モジュール２２（ｎ−１）から変
換器１６ｃ２を介して結合し、変換器１６ｃ１の端子と
並列に補助電池３６を構成する負荷に印加することがで
きる。変換器１６ｃ１は低モジュールを充電するが、そ
の電流は高モジュール２２（ｎ−１）の放電により生成
された電流と等しくても等しくなくてもよい。変換器１
６ｃ２を出る電流と同時に変換器１６ｃ１に入る電流の
間の差は、補助電池３６の充電または放電をもたらす。
本発明のその他の実施例は当業者にとって明らかであ
る。例えば、トラクション電池は「正」電圧を生成する
として示されているが、適切な制御をなすことで、容易
に逆に接続することができる。その際、タップ２０ａ，
２０ｂ，２０ｃ，．．．２０ｎはモジュールの負の端子
となる。図１のモジュール２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，．．．２２ｎは２つの直列接続された１２ボルト電
池からなるものとして図示されているが、それ以外の数
の電池によるモジュールが使用されてもよいし、単一の
１２ボルト電池モジュールによれば制御部が簡略化され
る。電子装置を生かしたままにして、エンジンをスター
トさせるために補助電池３６を使用することが図１に関
して述べられているが、補助電池は、ライトやラジオな
どに使用され、トラクションには使用されない通常の自
動車の点火電池でもよい。補助電池は自動車において上
記したようにモジュール間のエネルギーを混合する手段
を提供すること以外の目的で使用されてもよいが、もし
必要であれば、このようなエネルギーパスを提供する以
外の自動車の機能から、補助電池は完全に独立してもよ
い。モジュールの充電は、一定の電流により、電流傾斜
により、またはモジュールの充電状態により制御される
段階がある段階的な（stepped ）電流により達成されて
もよい。最大容量充電と一部充電状態の決定は電圧検知
により実行されると述べられているが、電池の分野の当
業者は、充電状態を決定するために他の基準を用いても
よいということを知っている。この基準は電圧、内部イ
ンピーダンス、またはモジュール温度を含むもので、決
定はこれらのうち１つまたは組み合わせによってなされ
てもよい。実施例に固有のさまざまな考慮、例えばトラ
クション電池のモジュールの容量、に依存するので、し
きい値は「決定されるもの」（TBD ）として図に示され
ている。単一のトラクション・モータが述べられている
が、発明はトラクション・モータの数に依存しない。そ
の数は２（２つの駆動車輪のそれぞれに１つ）、または
４（各車輪に１つ）、またはそれ以外の数でもよい。本
発明の方法はハイブリッド電気自動車トラクション電池
に文脈で述べられているが、他の文脈、たとえば電話交
換または通信システムのバックアップ電池として用いら
れてもよい。したがって、本発明の方法によれば、原則
として、外部の充電電源に自動車を接続することなく、
ハイブリッド電気自動車のトラクション電池を維持する
ことが可能になる。本発明の方法によれば、ハイブリッ
ド電気自動車（１０）のトラクション電池（１８）の少
なくとも一部（２２ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎなどの１
モジュール）を充電する。前記自動車（１０）は作動
中、前記自動車に動力を供給するための放電値を超える
こともある一定の値で前記トラクション電池（１８）を
充電する。前記トラクション電池（１８）は複数のモジ
ュール（２２ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎ）からなる。そ
れぞれのモジュール（２２ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎ）
は最大充電されたときに公称電圧を有し、過充電された
ときに、ガス化により、劣化する性質を有する。前記ト
ラクション電池（１８）のそれぞれのモジュール（２２
ａ，２２ｂ．．．，２２Ｎ）は、急速最大容量再充電を
せずに放電したときに充電容量が減少する性質を有す
る。モジュール維持方法は、トラクション電池（１８）
の少なくとも１つのモジュール（ブロック２１８、２１
９で選択されたモジュール）を最大容量充電する（２２
２、２２４、２２６）が、電池（１８）のすべてのモジ
ュールは最大容量充電せず、前記充電されたモジュール
（２２１、２４０、２４２、２４６）は意図的に一部放
電するが、前記残りのモジュールは放電しない工程から
なる回帰的工程からなる。自動車（１０）はこのように
して作動されうる（２２８）。本発明の１つの実施例に
おいて、トラクション電池（１８）は１つまたは複数の
鉛蓄電池からなる。本発明の他の１つの実施例におい
て、前記少なくとも１つのモジュールを一部放電する前
記工程（２２１、２４０、２４２、２４６）が、前記充
電を行う工程（２２１）に先立ち、問題のモジュールの
充電状態を決定する工程と、一時的メモリストアに前記
充電電圧を表示するものをストアする工程からなる。最
大容量充電にあとで、モジュールはその電圧が一時的メ
モリストアにストアされた電流値と等しくなるまで放電
される（２４０、２４２、２４４）。
【図１】図１はハイブリッド電気自動車の動力部および
制御部の高度に簡略化したブロック図である。
制御部の高度に簡略化したブロック図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｅ）は、本発明の１つの特
徴における、電池モジュールの充電容量を維持するため
に、ハイブリッド電気自動車が作動されていない状態の
間に、図１の構成のトラクション電池モジュールの充電
状態を制御する工程の論理フローをしめす簡略化したフ
ローチャートである。
徴における、電池モジュールの充電容量を維持するため
に、ハイブリッド電気自動車が作動されていない状態の
間に、図１の構成のトラクション電池モジュールの充電
状態を制御する工程の論理フローをしめす簡略化したフ
ローチャートである。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、本発明の１つの特
徴における、電池モジュールをさまざまな条件下でそれ
らの電圧をランクづけして評価し、不良モジュールを同
定し、モジュール電圧が均等になるようにモジュール間
のエネルギーを混合（shuffle ）する工程の論理フロー
をしめす簡略化したフローチャートである。
徴における、電池モジュールをさまざまな条件下でそれ
らの電圧をランクづけして評価し、不良モジュールを同
定し、モジュール電圧が均等になるようにモジュール間
のエネルギーを混合（shuffle ）する工程の論理フロー
をしめす簡略化したフローチャートである。
【図４】図４は、不良モジュールがどのように正常モジ
ュールと異なっているかを理解するための、モジュール
電圧とモジュール電流の関係を示すグラフである。
ュールと異なっているかを理解するための、モジュール
電圧とモジュール電流の関係を示すグラフである。
【図５】図５は、モジュール電圧が均等にし、ハイブリ
ッド電気自動車の燃費を最大化するようにトラクション
電池モジュール間のエネルギーを混合（shuffle ）する
工程の論理フローをしめす簡略化したフローチャートで
ある。
ッド電気自動車の燃費を最大化するようにトラクション
電池モジュール間のエネルギーを混合（shuffle ）する
工程の論理フローをしめす簡略化したフローチャートで
ある。
１０ ハイブリッド電気自動車 １２ トラクション・モータ １４ 車輪 １６ エネルギー制御部 １６ｃ直流−直流変換器 １８ トラクション電池 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，．．．２０ｎタップ ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，．．．２２ｎモジュール ２４ 手動制御部 ２６ バス ２８ ディーゼルエンジン ２８ｓ エンジンスタータ ３０ バス ３２ 発電機 ３６ １２ボルト電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｒ 19/165 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｚ Ｈ０２Ｊ 7/00
Claims (12)
- 【請求項１】ハイブリッド電気自動車のトラクション電
池のモジュールを維持する方法であって、トラクション
電池は直列接続された複数のモジュールからなり、前記
自動車は作動中、前記トラクション電池が純（net ）充
電を受領できるように前記自動車に動力を供給するため
の放電値を超えることもある一定の値で前記トラクショ
ン電池を充電し、前記トラクション電池の前記モジュー
ルのそれぞれが最大容量充電されたときに公称電圧を有
し、前記トラクション電池の前記モジュールのそれぞれ
が過充電されたときに劣化する性質と、急速最大容量再
充電をせずに放電したときに充電容量が減少する性質を
有する場合において、 前記自動車が作動していない間、かつプログラムされた
プロセッサの制御下にあるとき、前記トラクション電池
の少なくとも１つのモジュールを最大容量充電するが、
前記トラクション電池の前記１つのモジュールを充電す
るのと同時に前記トラクション電池の残りのモジュール
は充電しない工程と、 前記プログラムされたプロセッサの前記制御下にあると
き、かつ、前記少なくとも１つのモジュールを最大容量
充電する前記工程の後で、前記少なくとも１つのモジュ
ールを意図的に一部放電するが、前記電池の前記残りの
モジュールは放電しない工程と、 前記自動車を一定時間作動させる工程を含む回帰的な工
程からなることを特徴とする、ハイブリッド電気自動車
のトラクション電池のモジュールを維持する方法。 - 【請求項２】前記電池はプレート（plates）からなる鉛
蓄電池（lead-sulfuric acid battery）であり、前記充
電容量の減少は少なくとも１つの前記電池の前記プレー
トの硫酸化と、前記酸（acid）の特定の比重の減少から
起こることを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド
電気自動車のトラクション電池のモジュールを維持する
方法。 - 【請求項３】前記少なくとも１つのモジュールを一部放
電する前記工程が、 前記最大容量充電を行う工程に先立ち、前記少なくとも
１つのモジュールの充電状態を決定する工程と、 一時的メモリストアに前記充電状態を表示するものをス
トアする工程と、および、 前記自動車が作動されていないとき、その充電状態が前
記一時的メモリストアにストアされた充電状態の値と等
しくなるまで前記少なくとも１つのモジュールを放電す
る工程からなることを特徴とする、請求項１記載のハイ
ブリッド電気自動車のトラクション電池のモジュールを
維持する方法。 - 【請求項４】前記充電状態の測定基準はモジュール電圧
であることを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド
電気自動車のトラクション電池のモジュールを維持する
方法。 - 【請求項５】前記少なくとも１つのモジュールを一部放
電する前記工程が、 前記最大容量充電を行う工程に先立ち、前記少なくとも
１つのモジュールの充電状態を決定する工程と、 一時的メモリストアに前記充電状態を表示するものをス
トアする工程と、および、 前記自動車が作動されていないとき、前記一時的メモリ
ストアにストアされた充電状態の値と等しい充電状態の
値と等しい充電状態に前記少なくとも１つのモジュール
を放電し、前記自動車が前記少なくとも１つのモジュー
ルの前記充電状態が前記一時的ストアにストアされた前
記充電状態の値に達する前に前記自動車が作動を開始し
たときには、前記少なくとも１つのモジュールを前記残
りのモジュールの平均充電状態に近い充電状態に放電す
る工程と、 からなることを特徴とする、請求項１記載のハイブリッ
ド電気自動車のトラクション電池のモジュールを維持す
る方法。 - 【請求項６】前記充電状態の測定基準はモジュール電圧
であることを特徴とする、請求項５記載のハイブリッド
電気自動車のトラクション電池のモジュールを維持する
方法。 - 【請求項７】前記自動車が作動状態になったとき、前記
最大容量充電を行う工程を急速に終わらせ、一部放電
し、それにより前記少なくとも１つのモジュールを、前
記最大容量充電を行う工程を開始する以前より充電され
ている状態にする工程と、および前記急速終了工程に続
いて、前記モジュールの充電状態を均等化するように、
前記少なくとも１つのモジュールから前記残りのモジュ
ールの少なくともいくつかにエネルギーを移すの第３の
指標を有するとみなす工程をさらに含むことを特徴とす
る、請求項１記載のハイブリッド電気自動車のトラクシ
ョン電池のモジュールを維持する方法。 - 【請求項８】ハイブリッド電気自動車のトラクション電
池のモジュールを維持する方法であって、トラクション
電池は直列接続された複数のモジュールからなり、前記
自動車は作動中、前記自動車に動力を供給するための放
電値を超えることもある一定の値で前記トラクション電
池を充電し、前記トラクション電池の前記モジュールの
それぞれが最大容量充電されたときに公称電圧を有し、
前記トラクション電池の前記モジュールのそれぞれが過
充電されたときにガス化する性質と、急速最大容量再充
電をせずに放電したときに充電容量が減少する性質を有
する場合において、 プログラムされたプロセッサの制御下にあるとき、前記
トラクション電池の少なくとも１つのモジュールを選択
するが、維持のために、前記トラクション電池の残りの
１つのモジュールは同時に選択しない工程と、 前記自動車が作動されていないとき、かつプログラムさ
れたプロセッサの前記制御下にあるときに、前記選択さ
れた少なくとも１つのモジュールを最大容量充電する
が、前記選択された少なくとも１つのモジュールと同時
には前記モジュールのうち前記残りのモジュールを充電
しない工程と、 前記プログラムされたプロセッサの制
御下にあるとき、かつ前記最大容量充電を行う工程の後
で、前記選択された少なくとも１つのモジュールを意図
的に一部放電するが、前記電池の前記残りのモジュール
は放電しない工程と、および前記自動車を一定時間作動
させる工程を含む回帰的な工程からなることを特徴とす
る、ハイブリッド電気自動車のトラクション電池のモジ
ュールを維持する方法。 - 【請求項９】前記選択する工程が、前記最大容量充電を
行う工程の利益なしに、最上時間作動されたモジュール
を前記選択されたモジュールの１つとして選択する工程
を含むことを特徴とする、ハイブリッド電気自動車のト
ラクション電池のモジュールを維持する方法。 - 【請求項１０】ハイブリッド電気自動車のトラクション
電池のモジュールを維持する方法であって、トラクショ
ン電池は直列接続された複数のモジュールからなり、前
記自動車は作動中、前記トラクション電池が純（net ）
充電を受領できるように前記自動車に動力を供給するた
めの放電値を超えることもある一定の値で前記トラクシ
ョン電池を充電し、前記トラクション電池の前記モジュ
ールのそれぞれが最大容量充電されたときに公称電圧を
有し、前記トラクション電池の前記モジュールのそれぞ
れが過充電されたときに劣化する性質と、急速最大容量
再充電をせずに放電したときに充電容量が減少する性質
を有する場合において、 前記自動車が作動していない間、かつプログラムされた
プロセッサの制御下にあるとき、前記トラクション電池
の少なくとも１つのモジュールを最大容量充電するが、
前記トラクション電池の前記１つのモジュールを充電す
るのと同時に前記トラクション電池の少なくともいくつ
かの残りのモジュールは充電しない工程と、 前記プログラムされたプロセッサの前記制御下にあると
き、かつ、前記少なくとも１つのモジュールを最大容量
充電する前記工程の後で、前記１つのモジュールを意図
的に一部放電するが、前記電池の前記少なくともいくつ
かの残りのモジュールは放電しない工程と、 前記自動車を一定時間作動させる工程を含む回帰的な工
程からなることを特徴とする、ハイブリッド電気自動車
のトラクション電池のモジュールを維持する方法。 - 【請求項１１】電流に応じて作動中の自動車を駆動させ
るトラクション・モータと、 複数の直列接続されたトラクション電池モジュールから
なり、それぞれがそれ以上充電するとモジュールに損傷
をあたえる可能性がある充電レベルを有し、それぞれが
最大容量充電より少ない延長時間で損傷されるトラクシ
ョン電池と、 制動中前記トラクション・モータからエネルギーを引き
出すための回生制動システムと、 補助電気エネルギー
源と、 前記トラクション・モータ、前記トラクション電池、前
記回生制動システム、および前記補助電源に結合された
エネルギー制御部であり、前記トラクション・モータを
駆動するためのトラクション・モータに補助電池から制
御可能に放電し、制動中前記トラクション電池に前記回
生制動システムから制御可能にエネルギーを回生し、前
記補助電源を含む手段によって前記トラクション電池の
充電を維持し、それにより、回生制動による充電電流が
前記トラクション電池のモジュールを損傷することなく
前記トラクション電池に回生されうるように、一部充電
された前記トラクション電池を維持する前記エネルギー
制御部と、 補助電池と、および前記自動車が作動されていないとき
に、前記トラクション電池の少なくとも１つのモジュー
ルを最大容量充電するが、前記少なくとも１つのモジュ
ールと同時には前記電池の残りのモジュールを充電せ
ず、前記少なくとも１つのモジュールを意図的に一部放
電するが、前記残りのモジュールは放電しない、前記エ
ネルギー制御部に付随するプログラムされた制御部電源
電池とからなることを特徴とするハイブリッド電気自動
車。 - 【請求項１２】蓄電池のモジュールを維持する方法であ
って、前記電池は直列接続された複数のモジュールから
なり、前記電池の前記モジュールのそれぞれが過充電さ
れたときに劣化する性質と、急速最大容量再充電をせず
に放電したときに充電容量が減少する性質を有する場合
において、 プログラムされたプロセッサの制御下にあるとき、前記
電池の少なくとも１つのモジュールを最大容量充電する
が、前記電池の前記１つのモジュールを充電するのと同
時に前記電池の残りのモジュールは充電しない工程と、
および前記プログラムされたプロセッサの前記制御下に
あるとき、かつ、前記少なくとも１つのモジュールを最
大容量充電する前記工程の後で、前記少なくとも１つの
モジュールを意図的に一部放電するが、前記電池の前記
残りのモジュールは放電しない工程からなることを特徴
とする、蓄電池を維持する方法。
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| US08/961573 | 1997-10-30 | ||
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