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公開番号2021005997
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2020084725
出願日20200513
発明の名称バッテリ管理装置及び方法
出願人サンディープ クマール チンタラ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 7/34 20060101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリの充電及び放電を管理する装置及び方法を提供する。
【解決手段】電気車両中で利用されるバッテリ管理装置は、バッテリパック10の中に設けられた複数の単位バッテリを有する。バッテリパックは、牽引システム12と、複数の個別接続可能な車両アプライアンス部18〜26とに接続される。各バッテリ上のバッテリモニタが現在の電流値をプロセッサ27に伝達することにより、充電状態を追跡モニタする。バッテリパック10の全体に対する充電割り当てプロファイルが用いられ、異なるアプライアンス部18〜26は、これに割り当てられた異なる値の充電容量を持ち、放電が割り当てを超過すると切断され、充電中に所要の充電が再度得られると再接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
バッテリの充電及び放電を制御する装置であって、
バッテリパックと、
充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上に前記バッテリパックを選択的に接続する手段と、
前記バッテリパックの充電状態をモニタする手段と、
前記バッテリパックの充電状態と前記充電割り当てプロファイルとを比較する手段と、
前記モニタされた充電状態と前記プロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定する手段と、
前記閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整する手段とを備えた装置。
続きを表示(約 3,800 文字)【請求項2】
請求項1の装置において、
前記閾値の超過に応答して新たな充電割り当てプロファイルを選択する手段を備えた装置。
【請求項3】
請求項2の装置において、
前記新たな充電割り当てプロファイルを利用者から受け取る手段と、
前記新たな充電割り当てプロファイルを制御プロセッサから自動的に受け取る手段とのうち少なくとも1つを備えた装置。
【請求項4】
先行する請求項のいずれか1項の装置において、
利用者が前記割り当てプロファイルをいつでも変更できる手段を備えた装置。
【請求項5】
先行する請求項のいずれか1項の装置において、
バッテリパックの放電中、ある電力消費部は、充電割り当てプロファイルのそのエントリがゼロになったときに接続が遮断され、かつバッテリパックの充電中、ある電力消費部は、当該電力消費部に割り当てられた前記バッテリパックの充電がゼロを上回ったときにいつでも再接続される装置。
【請求項6】
先行する請求項のいずれか1項の装置において、
電気車両中で利用された装置。
【請求項7】
複数の単位バッテリを有するバッテリパックの充電及び放電を制御する装置であって、
単位セグメントの中で電力を供給する1つ以上の単位バッテリを選択する手段を備え、かつ1つ以上のセグメントを確立する手段を備え、
いずれの単位バッテリも2つ以上のセグメントの中で電力を供給するように選択されることはない装置。
【請求項8】
請求項7の装置において、
1つ以上の電力消費部の選択可能な範囲に電力を供給するように前記又は各セグメントを接続する手段を備えた装置。
【請求項9】
請求項7又は8の装置において、
前記1つ以上のセグメントの範囲内で単位バッテリを再度割り当てる手段を備えた装置。
【請求項10】
請求項7〜9のいずれか1項の装置において、
あるセグメントの中で充電及び放電を制御する手段を有し、
前記装置は、
充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上に前記セグメントを選択的に接続する手段と、
前記セグメントの充電状態をモニタする手段と、
前記セグメントの充電状態と前記セグメントの充電割り当てプロファイルとを比較する手段と、
前記モニタされたセグメントの充電状態と前記セグメントの充電割り当てプロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定する手段と、
前記セグメントの閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整する手段とを備えた装置。
【請求項11】
請求項7〜10のいずれか1項の装置において、
前記閾値の超過に応答して新たなセグメント充電割り当てプロファイルを選択する手段を備えた装置。
【請求項12】
請求項11の装置において、
前記新たなセグメント充電割り当てプロファイルを利用者から受け取る手段と、
前記新たなセグメント充電割り当てプロファイルを制御プロセッサから自動的に受け取る手段とのうち少なくとも1つを備えた装置。
【請求項13】
請求項7〜12のいずれか1項の装置において、
利用者が前記セグメント割り当てプロファイルをいつでも変更できる手段を備えた装置。
【請求項14】
請求項7〜13のいずれか1項の装置において、
セグメントの放電中、ある電力消費部は、セグメント充電割り当てプロファイルのそのエントリがゼロになったときに接続が遮断され、かつセグメントの充電中、ある電力消費部は、当該電力消費部に割り当てられた前記セグメントの充電がゼロを上回ったときにいつでも再接続される装置。
【請求項15】
請求項7〜14のいずれか1項の装置において、
電気車両中で利用された装置。
【請求項16】
バッテリの充電及び放電を制御する方法であって、
充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上にバッテリパックを選択的に接続するステップと、
前記バッテリパックの充電状態をモニタするステップと、
前記バッテリパックの充電状態と前記充電割り当てプロファイルとを比較するステップと、
前記モニタされた充電状態と前記充電割り当てプロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定するステップと、
前記閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整するステップとを備えた方法。
【請求項17】
請求項16の方法において、
前記閾値の超過に応答して新たな充電割り当てプロファイルを選択するステップを備えた方法。
【請求項18】
請求項17の方法において、
前記新たな充電割り当てプロファイルを利用者から受け取るステップと、
前記新たな充電割り当てプロファイルを制御プロセッサから自動的に受け取るステップとのうち少なくとも1つを備えた方法。
【請求項19】
請求項16〜18のいずれか1項の方法において、
利用者が前記割り当てプロファイルをいつでも変更できるステップを備えた方法。
【請求項20】
請求項16〜19のいずれか1項の方法において、
バッテリパックの放電中、ある電力消費部について、充電割り当てプロファイルのそのエントリがゼロになったときに接続を遮断するステップと、バッテリパックの充電中、ある電力消費部を、当該電力消費部に割り当てられた前記バッテリパックの充電がゼロを上回ったときにいつでも再接続するステップとを備えた方法。
【請求項21】
請求項16〜20のいずれか1項の方法において、
電気車両中で利用された方法。
【請求項22】
複数の単位バッテリを有するバッテリパックの充電及び放電を制御する方法であって、
単位セグメントの中で電力を供給する1つ以上の単位バッテリを選択するステップと、
1つ以上のセグメントを確立するステップと、
2つ以上のセグメントの中で電力を供給するように単位バッテリを選択しないステップとを備えた方法。
【請求項23】
請求項22の方法において、
1つ以上の電力消費部の選択可能な範囲に電力を供給するように前記又は各セグメントを接続するステップを備えた方法。
【請求項24】
請求項22又は23の方法において、
前記1つ以上のセグメントの範囲内で単位バッテリを再度割り当てるステップを備えた方法。
【請求項25】
請求項22〜24のいずれか1項の方法において、
あるセグメントの中で充電及び放電を制御するステップを有し、
前記方法は、
充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上に前記セグメントを選択的に接続するステップと、
前記セグメントの充電状態をモニタするステップと、
前記セグメントの充電状態と前記セグメントの充電割り当てプロファイルとを比較するステップと、
前記モニタされたセグメントの充電状態と前記セグメントの充電割り当てプロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定するステップと、
前記セグメントの閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整するステップとを備えた方法。
【請求項26】
請求項22〜25のいずれか1項の方法において、
前記閾値の超過に応答して新たなセグメント充電割り当てプロファイルを選択するステップを備えた方法。
【請求項27】
請求項26の方法において、
前記新たなセグメント充電割り当てプロファイルを利用者から受け取るステップと、
前記新たなセグメント充電割り当てプロファイルを制御プロセッサから自動的に受け取るステップとのうち少なくとも1つを備えた方法。
【請求項28】
請求項22〜27のいずれか1項の方法において、
利用者が前記セグメント割り当てプロファイルをいつでも変更できるステップを備えた方法。
【請求項29】
請求項22〜28のいずれか1項の方法において、
セグメントの放電中、ある電力消費部について、セグメント充電割り当てプロファイルのそのエントリがゼロになったときに接続を遮断するステップと、
セグメントの充電中、ある電力消費部を、当該電力消費部に割り当てられた前記セグメントの充電がゼロを上回ったときにいつでも再接続するステップとを備えた方法。
【請求項30】
請求項22〜29のいずれか1項の方法において、
電気車両中で利用された方法。
(【請求項31】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリの充電及び放電を管理する装置及び方法に関する。本発明は、特に電気車両におけるバッテリの充電及び放電についての管理に関するものである。ただし、これに限定されるものではない。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
熱望された低炭素排出経済の到来は、多くの種々のいわゆる「グリーン」電力供給システムを産み出した。これらのシステムは、一般には家庭内にて、例えば太陽電池、風車、又はヒートポンプを用いて、ローカル電力を生成する。そのような家庭内システムのほとんど全ては、家庭内で生成・蓄積されたグリーン電力が複数のデバイスへ供給される期間中に電力を供給するためのバッテリを含んでいる。本発明は、そのような家庭内発電システムに適用可能である。
【0003】
低炭素排出経済は、「低毒排出」経済をも産み出した。この経済によれば、自動車が進化し、現行の内燃機関から動力を供給する車両と比較して、「温室効果」ガスの低排出を達成し、かつ医学的に有害な物質の低排出を達成している。そのような環境保護車両は、これに限らないが、角運動エネルギ・フライホイールから動力を供給する車両、水素内燃機関から動力を供給する車両、電気牽引モータへの供給電力を発電する燃料電池を備えた車両、通常は任意の種類の内燃機関又は燃料電池とバッテリとの組合せで電気牽引モータに動力を供給する技術の組合せを採用したハイブリッド車両、充電ステーションで再充電可能な充電されたバッテリが電気牽引モータに動力を供給し得る純粋の電気車両を含んでいる。本発明は、牽引を実現するように電気モータに動力を供給するのに用いられるバッテリを利用した、いわゆる環境保護車両に適用可能である。
【0004】
国際公開第2011/131946号は、電気車両のためのバッテリ管理システムを開示している。その車両は、(a)複数の単位セルを有する牽引バッテリと、(b)当該車両中の非牽引電気システムのために電力を供給する二次バッテリとを備える。バッテリ管理システムは、牽引バッテリ中の単位セルを充電するように、二次バッテリを使えるようにする。非牽引電気システムは、電気ヒータ、ブレーキ灯、回生表示、後退灯、後退警音器、12ボルト車両充電ユニット、パワーステアリングポンプ出力のうちの1つ以上を含む。本発明は、二次的な非牽引電気システムの一部又は全部がバッテリ放電中に維持されることで、改善を図ることを目的とする。
【0005】
国際公開第2011/092363号は、電気車両のための1組のバッテリを管理するシステム及び方法を開示している。このシステムは、バッテリ電圧をアナログからデジタルに変換するA/Dコンバータと、バランス動作の間に過剰エネルギを消費する複数のパワー抵抗と、カードの動作を制御するマイクロコントローラとを有するバッテリ読み取りカードを備える。このシステムは、バッテリ制御カードのための調整器を更に備える。この調整器は、各バッテリ制御カードのマイクロコントローラと、バッテリに流れる電流を検出するセンサとに接続される。このシステムは、電気的に絶縁され、かつバッテリとコントローラと電流センサとを接続するバスを更に備える。本発明は、バッテリのバランスが必要である場合のコントローラを含む装置及び方法を提供することで、改善を図ることを目的とする。
【0006】
米国特許出願公開第2010/0182154号明細書は、電気車両の電力ユニットを管理するバッテリ管理システムを開示している。電力ユニットは、複数のバッテリモジュールを含む。当該バッテリ管理システムは、モータのための各々バッテリセルを持つ複数のバッテリモジュールから構成された電力源と、バッテリモジュールの電圧及び温度を検出するようにバッテリモジュールに1対1に設けられたバッテリモジュールステータスセンサと、バッテリモジュールステータスセンサにより検出されたデータに基づいてバッテリモジュールの状態を判定する制御ユニットとを備える。バッテリモジュールステータスセンサは番号データを伝送する通信線により互いに直列に接続され、各バッテリモジュールステータスセンサにはそれぞれ上流側のバッテリモジュールステータスセンサから受け取ったID情報をもとにしてIDコードが割り当てられ、ID情報とIDコードとを下流側のバッテリモジュールステータスセンサへ伝送する。制御ユニットは、番号データを伝送する通信線と、番号データ以外の種々のデータを伝送する通信線とを介してバッテリモジュールステータスセンサに接続されており、番号データを伝送する通信線と、番号データ以外の種々のデータを伝送する通信線とを介して受け取った検知情報をもとにして、異常なバッテリモジュールの位置を特定する。本発明は、維持された牽引を電気車両に供給するために、そのような情報をより良く利用することで、改善を図ることを目的とする。
【発明の概要】
【0007】
第1の観点によれば、本発明は、バッテリの充電及び放電を制御する装置であって、バッテリパックと、充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上に前記バッテリパックを選択的に接続する手段と、前記バッテリパックの充電状態をモニタする手段と、前記バッテリパックの充電状態と前記充電割り当てプロファイルとを比較する手段と、前記モニタされた充電状態と前記プロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定する手段と、前記閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整する手段とを備えた装置を提供する。
【0008】
第2の観点によれば、本発明は、複数の単位バッテリを有するバッテリパックの充電及び放電を制御する装置であって、単位セグメントの中で電力を供給する1つ以上の単位バッテリを選択する手段を備え、かつ1つ以上のセグメントを確立する手段を備え、いずれの単位バッテリも2つ以上のセグメントの中で電力を供給するように選択されることはない装置を提供する。
【0009】
第3の観点によれば、本発明は、バッテリの充電及び放電を制御する方法であって、充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上にバッテリパックを選択的に接続するステップと、前記バッテリパックの充電状態をモニタするステップと、前記バッテリパックの充電状態と前記充電割り当てプロファイルとを比較するステップと、前記モニタされた充電状態と前記充電割り当てプロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定するステップと、前記閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整するステップとを備えた方法を提供する。
【0010】
第4の観点によれば、本発明は、複数の単位バッテリを有するバッテリパックの充電及び放電を制御する方法であって、単位セグメントの中で電力を供給する1つ以上の単位バッテリを選択するステップと、1つ以上のセグメントを確立するステップと、2つ以上のセグメントの中で電力を供給するように単位バッテリを選択しないステップとを備えた方法を提供する。
【0011】
本発明はまた、前記閾値の超過に応答して新たな充電割り当てプロファイルを選択する手段を提供する。また、前記新たな充電割り当てプロファイルを利用者から受け取る手段と、前記新たな充電割り当てプロファイルを制御プロセッサから自動的に受け取る手段とを備えてもよい。
【0012】
本発明はまた、利用者が前記割り当てプロファイルをいつでも変更できる手段を提供する。
【0013】
本発明はまた、バッテリパックの放電中、ある電力消費部は、充電割り当てプロファイルのそのエントリがゼロになったときに接続が遮断され、かつバッテリパックの充電中、ある電力消費部は、当該電力消費部に割り当てられた前記バッテリパックの充電がゼロを上回ったときにいつでも再接続されるようにしてもよい。
【0014】
本発明はまた、電気車両中で利用されるようにしてもよい。
【0015】
本発明はまた、バッテリパックが複数の単位バッテリを有し、単位セグメントの中で電力を供給する1つ以上の単位バッテリを選択する手段を備え、かつ1つ以上のセグメントを確立する手段を備え、いずれの単位バッテリも2つ以上のセグメントの中で電力を供給するように選択されることはない装置を提供する。
【0016】
本発明はまた、1つ以上の電力消費部の選択可能な範囲に電力を供給するように前記又は各セグメントを接続する装置を提供する。
【0017】
本発明はまた、前記1つ以上のセグメントの範囲内で単位バッテリが再度割り当てられるようにしてもよい。
【0018】
本発明はまた、あるセグメントの中で充電及び放電を制御する手段を有する装置であって、前記装置は、充電割り当てプロファイルに従って複数の電力消費部のうちの1つ以上に前記セグメントを選択的に接続する手段と、前記セグメントの充電状態をモニタする手段と、前記セグメントの充電状態と前記セグメントの充電割り当てプロファイルとを比較する手段と、前記モニタされたセグメントの充電状態と前記セグメントの充電割り当てプロファイルとの差が閾値を超過した時点を決定する手段と、前記セグメントの閾値の超過に応答して前記複数の電力消費部のうちの少なくとも1つの接続の状態を調整する手段とを備えた装置を提供する。
【0019】
本発明はまた、前記閾値の超過に応答して新たなセグメント充電割り当てプロファイルを選択する手段を提供する。
【0020】
本発明はまた、前記新たなセグメント充電割り当てプロファイルを利用者から受け取る手段と、前記新たなセグメント充電割り当てプロファイルを制御プロセッサから自動的に受け取る手段とのうち少なくとも1つを備えた装置を提供する。
【0021】
本発明はまた、利用者が前記セグメント割り当てプロファイルをいつでも変更できるようにしてもよい。
【0022】
本発明はまた、セグメントの放電中、ある電力消費部は、セグメント充電割り当てプロファイルのそのエントリがゼロになったときに接続が遮断され、かつセグメントの充電中、ある電力消費部は、当該電力消費部に割り当てられた前記セグメントの充電がゼロを上回ったときにいつでも再接続されるようにしてもよい。
【0023】
本発明はまた、バッテリパックの累進的な充電及び放電を達成する。
【0024】
添付図面とともに読まれるべき以下の記述によって、本発明を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0025】
本発明の第1の実施形態に好適なレイアウトを例示したブロック図である。
(a)及び(b)は、本発明の第1の実施形態に係る図1に示されたバッテリパックを例示したブロック図である。
本発明の第1の実施形態を実施し得る1つの方法を例示したフローチャートである。
本発明の第2の実施形態に好適なレイアウトを例示したブロック図である。
図4のバッテリパックが本発明の第2の実施形態を支持するように構成され得る1つの方法を例示した概念図である。
本発明の第2の実施形態で使用し得る、また図4及び図5に示された、ネットワーク配置されたバッテリシステムの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
第1の実施形態を示す図1では、バッテリパック10が、運転者による制御のもとで車輪を回転させる牽引システム12に動力を供給するという基本機能として、電気車両に備えられている。バッテリパック10は、非限定の実施形態として、データ処理システムのためのバックアップ電力源として、またローカルな非グリッド発電も採用されたような家庭内電気供給のためのバックアップ電力源として、他の任意のシステムに備えられてもよい。充電ポート装置14が、バッテリパック10の全体又は一部を、後述するように充電可能にする。充電ポート装置は、バッテリパック10を充電するための任意の電力源を使用し得る。可能な電力源は、これらに限定されないが、商用(グリッド)のAC電力と、独立した発電機と、電気エネルギを供給するように動作し得る無線結合された場所とを含む。
【0027】
バッテリパック12は、個々の電力消費アイテムに電力幹線16を提供する。上述のように、主なものは、電気車両を動かす牽引システム12である。アクセサリは、これらに限定されないが、車内ヒータ18と、車内及び車外のライト20と、ラジオ及び娯楽装置22と、衛星ナビゲーション装置24と、例えばアクセサリソケット、ウォッシャ、ワイパ、くもり取り等の他の装置26とを含む。
【0028】
プロセッサの形態で備えられたコントローラ27が、制御要素28を介してデータを受け取り、かつ接続を制御するために、全ての接続可能なアイテム12,18〜26に結合されている。受け取ったデータは、各アイテム12,18〜26の型及び識別であり、またアイテム12,18〜26により受け取られる電流であり得る。これらの情報は、個々の接続可能アイテム12,18〜26について、実施形態ではパフォーマンス分析に使用するのに適したソフトウェアパッケージを呼び出して使用するために、プロセッサ27により利用可能である。制御要素28もまた、プロセッサ27により供給される命令に応じて、個々の接続可能アイテム12,18〜26を電力幹線16に接続したり、電力幹線16から遮断したりすることを可能にする。
【0029】
プロセッサ27は、ダッシュボード表示装置として設けられた運転者インターフェイス30へ表示情報を提供し、かつ当該運転者インターフェイス30から制御命令を受け取るように結合されている。実施形態として、運転者インターフェイス30は、バッテリパック10の充電状態と、個々の接続可能アイテム18〜26の利用可能時間の詳細とを表示する。運転者インターフェイス30はまた、運転者が個々の接続可能アイテム18〜26を選択して、スイッチオン又はスイッチオフし、かつ実施形態ではタッチスイッチ及びタッチスライダーバーにより強度を調整することを許容する。
【0030】
プロセッサ27と運転者インターフェイス30との組合せは、無線通信32を備えている。この手段により、プログラム及びデータの更新、アップロード及びダウンロードが可能になる。また、これにより、リモート解析、データ収集、及び電気車両の外部からのアップグレードが可能になる。無線通信32は、移動電話、Wi−Fi(登録商標)、あるいはインターネット接続を含み得る。インターネット接続によれば、個々の利用者のコンピュータ又は他の携帯端末から車両に問い合わせをし、更新し、及び制御することが可能になる。
(【0031】以降は省略されています)

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