JP2000014031A - 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電圧を均等にする方法 - 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電圧を均等にする方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【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。維持工程は自動車が作動されな
いとき行われ、トラクション電池の１つ又は複数の、す
べてのモジュールよりは少ないモジュールが、最大充電
され、そのあと一部放電される。各モジュールが最終的
にプログラムされたプロセッサにより維持される。充電
エネルギーは補助電池からくるもので放電エネルギーは
補助電池にもどされ、エネルギーの純損失は少なくな
る。維持工程がモジュールの最大容量充電の前に中断時
は、そのモジュールは次の維持工程の予定に組み込まれ
る。維持工程が一部放電の前に中断時は、一部放電は電
池モジュールの電圧の均等化で達成される。
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。維持工程は自動車が作動されな
いとき行われ、トラクション電池の１つ又は複数の、す
べてのモジュールよりは少ないモジュールが、最大充電
され、そのあと一部放電される。各モジュールが最終的
にプログラムされたプロセッサにより維持される。充電
エネルギーは補助電池からくるもので放電エネルギーは
補助電池にもどされ、エネルギーの純損失は少なくな
る。維持工程がモジュールの最大容量充電の前に中断時
は、そのモジュールは次の維持工程の予定に組み込まれ
る。維持工程が一部放電の前に中断時は、一部放電は電
池モジュールの電圧の均等化で達成される。
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、自動車の作動中にトラクショ
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、自動車の作動中にトラクショ
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モジュール電圧
を均等にすることを目的とし、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る。本発明の方法
は、プログラムされたプロセッサにより実行され、以下
の工程からなる。自動車が作動されている間、各モジュ
ールの電圧が、高負荷電流および／または高充電容量な
どの選択された負荷条件に近い条件にあるかどうかを検
出し、検出モジュール電圧を発生させる。検出モジュー
ル電圧は、少なくとも一時的に蓄積され、蓄積検出モジ
ュール電圧を発生させる。少なくともいくつかの電圧が
少なくとも１つの序列ランキングに分類される。好適な
方法においては、２つの序列ランキングが存在する。序
列ランキングの最大値に近い蓄積検出電圧を有する、少
なくとも１つのモジュールが序列ランキングから選択さ
れ、高モジュールとして同定される。選択されたモジュ
ールは最高値の検出電圧を有することが望ましい。序列
ランキングの最小値に近い蓄積検出電圧を有する、他の
１つのモジュールが序列ランキングから選択され、低モ
ジュールとして同定される。高モジュールは一部に放電
され、一部放電により使用可能となったエネルギーは低
モジュールを充電するために使用される。本発明の方法
の１つの実施例においては、高モジュールを放電する工
程は、高モジュールおよび低モジュールのうちの１つが
選択された電圧に達するまで実行される。本発明の方法
の他の１つの実施例においては、選択された電圧はトラ
クション電池のうちの、高モジュールおよび低モジュー
ルを除く、少なくともいくつかのモジュールの電圧の平
均である。さらに、本発明の方法の１つの実施例におい
ては、平均電圧は高モジュールおよび低モジュールを含
む、トラクション電池の全てのモジュールの電圧の平均
である。高モジュールを放電し、放電により使用可能と
なったエネルギーを低モジュールに充電するためにカッ
プリングする工程は、少なくとも一部は、高モジュール
から補助電池に放電し、少なくとも一部は、補助電池か
ら低モジュールに放電することにより、実行されるのが
望ましい。本発明の方法のモジュールの電圧を序列ラン
キングに分類する工程は、トラクション電池が高度に充
電された状態のときに得られた電圧の少なくともいくつ
かを第１の序列ランキングに分類し、トラクション電池
が高度に充電された状態のときに得られた電圧の少なく
とも他のいくつかを第２の序列ランキングに分類するこ
とを含む。第１の序列ランキングの最大値に近い蓄積検
出電圧を有するモジュールの１つは、第１の序列ランキ
ングから選択される。第２の序列ランキングの最小値に
近い蓄積検出電圧を有するモジュールの１つは、第２の
序列ランキングから選択され、低モジュールとして同定
される。
リッド電気自動車のトラクション電池のモジュール電圧
を均等にすることを目的とし、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る。本発明の方法
は、プログラムされたプロセッサにより実行され、以下
の工程からなる。自動車が作動されている間、各モジュ
ールの電圧が、高負荷電流および／または高充電容量な
どの選択された負荷条件に近い条件にあるかどうかを検
出し、検出モジュール電圧を発生させる。検出モジュー
ル電圧は、少なくとも一時的に蓄積され、蓄積検出モジ
ュール電圧を発生させる。少なくともいくつかの電圧が
少なくとも１つの序列ランキングに分類される。好適な
方法においては、２つの序列ランキングが存在する。序
列ランキングの最大値に近い蓄積検出電圧を有する、少
なくとも１つのモジュールが序列ランキングから選択さ
れ、高モジュールとして同定される。選択されたモジュ
ールは最高値の検出電圧を有することが望ましい。序列
ランキングの最小値に近い蓄積検出電圧を有する、他の
１つのモジュールが序列ランキングから選択され、低モ
ジュールとして同定される。高モジュールは一部に放電
され、一部放電により使用可能となったエネルギーは低
モジュールを充電するために使用される。本発明の方法
の１つの実施例においては、高モジュールを放電する工
程は、高モジュールおよび低モジュールのうちの１つが
選択された電圧に達するまで実行される。本発明の方法
の他の１つの実施例においては、選択された電圧はトラ
クション電池のうちの、高モジュールおよび低モジュー
ルを除く、少なくともいくつかのモジュールの電圧の平
均である。さらに、本発明の方法の１つの実施例におい
ては、平均電圧は高モジュールおよび低モジュールを含
む、トラクション電池の全てのモジュールの電圧の平均
である。高モジュールを放電し、放電により使用可能と
なったエネルギーを低モジュールに充電するためにカッ
プリングする工程は、少なくとも一部は、高モジュール
から補助電池に放電し、少なくとも一部は、補助電池か
ら低モジュールに放電することにより、実行されるのが
望ましい。本発明の方法のモジュールの電圧を序列ラン
キングに分類する工程は、トラクション電池が高度に充
電された状態のときに得られた電圧の少なくともいくつ
かを第１の序列ランキングに分類し、トラクション電池
が高度に充電された状態のときに得られた電圧の少なく
とも他のいくつかを第２の序列ランキングに分類するこ
とを含む。第１の序列ランキングの最大値に近い蓄積検
出電圧を有するモジュールの１つは、第１の序列ランキ
ングから選択される。第２の序列ランキングの最小値に
近い蓄積検出電圧を有するモジュールの１つは、第２の
序列ランキングから選択され、低モジュールとして同定
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（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２５８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２６２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２２
１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２
７０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２７
０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１
０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、２７
４、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２
１８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２８６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，４１０
ｃ，および４１０ｄ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４１０ａ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，４１０ｃ，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-da
sh）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４
１０ｄ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（failin
g ）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（forward voltage ）の一部を打ち消す傾向
のある逆電圧（back 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３
１０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３１４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３１８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３２０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３２４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１
３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３２６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Ｎ
Ｏ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３３２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３３６は図４のプロット４１
０ｄ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、３
４０、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 ）- （VC
HG＿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ＹＥＳ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ＹＥ
Ｓ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、３４
８、３５０および３５２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３
４６のＹＥＳ出力から出る。決定ブロック３４６のＹＥ
Ｓ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４１
６ａ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４１４ｂ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、１つまたは他の大括弧が大きくなるのは、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４１６ｂ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３５
２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３５４
Ｎを介して次の決定ブロック３６０へと進む。一方、低
電圧差４１６ｂ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３６
０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３５６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３６２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３７
４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３７４Ｙ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５１０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５１
４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 procedur
e ）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５
１６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＿AVG 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５１
０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１６ｃ２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１
６ｃ２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１６
ｃ１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１６ｃ２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，
２２ｃ，．．．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。したがって、本発明の方法を使用すれば、維持工
程、とくにモジュール電圧均等化工程において、自動車
以外の（off-vehicle ）エネルギー源（例えば壁のコン
セント）に接続する必要がなく、最低な充電容量に電池
を自律的に維持できる自動車を実現できる。本発明の方
法はハイブリッド電気自動車（１０）のトラクション電
池（１８）の直列接続されたモジュール（２２ａ，２２
ｂ，…２２ｎ）の電圧を均等にすることを目的とする。
本発明の方法は、プログラムされたプロセッサ（１６）
により実行され、以下の工程（３１４、３２０）からな
る。自動車が作動されている間（図３（ａ），図３
（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ），および図３（ｅ）は
電圧測定中の作動を想定している）、各モジュール（２
２ａ，２２ｂ，…２２ｎ）の電圧が、高負荷電流（３１
２）および／または高充電容量（３１８）などの選択さ
れた負荷条件に近い条件にあるかどうかを検出し、検出
モジュール電圧を発生させる。検出モジュール電圧は、
少なくとも一時的に蓄積され（３１４、３２０）、蓄積
された検出モジュール電圧を発生させる。少なくともい
くつかの電圧が少なくとも１つの序列ランキングに分類
される（３１４、３２０）。好適な方法においては、２
つの序列ランキング（放電リスト、ブロック３１４、お
よび充電リスト、ブロック３２０）が存在する。序列ラ
ンキングの最大値に近い蓄積された検出電圧を有する、
少なくとも１つのモジュールが序列ランキングから選択
され（３２６）、高モジュールとして同定される。選択
されたモジュールは最高値の検出電圧を有することが望
ましい。序列ランキングの最小値に近い蓄積された検出
電圧を有する、他の１つのモジュールが序列ランキング
から選択され（３３６）、低モジュールとして同定され
る。高モジュールは一部放電され（３６４）、一部放電
により使用可能となったエネルギーは低モジュールを充
電するために使用される（３５８）。本発明の方法の１
つの実施例においては、高モジュールを放電する工程
は、高モジュールおよび低モジュールのうちの１つが選
択された電圧に達するまで実行される（５１６、５２
２）。本発明の方法の他の１つの実施例においては、選
択された電圧はトラクション電池のうちの、高モジュー
ルおよび低モジュールを除く、少なくともいくつかのモ
ジュールの電圧の平均である。さらに、本発明の方法の
１つの実施例においては、平均電圧は高モジュールおよ
び低モジュールを含む、トラクション電池の全てのモジ
ュールの電圧の平均である。高モジュールを放電し、放
電により使用可能となったエネルギーを低モジュールに
充電するためにカップリングする工程は、少なくとも一
部は、高モジュールから補助電池（３６）に放電し、少
なくとも一部は、補助電池から低モジュールに放電する
ことにより、実行されるのが望ましい。本発明の方法の
モジュールの電圧を序列ランキングに分類する工程は、
トラクション電池が高度に充電された状態のときに得ら
れた電圧の少なくともいくつかを第１の序列ランキング
に分類し（３２０）、トラクション電池が高度に充電さ
れた状態のときに得られた電圧の少なくとも他のいくつ
かを第２の序列ランキングに分類すること（３１４）を
含む。第１の序列ランキングの最大値に近い蓄積検出電
圧を有するモジュールの１つは、第１の序列ランキング
から選択される（３２６）。第２の序列ランキングの最
小値に近い蓄積検出電圧を有するモジュールの１つは、
第２の序列ランキングから選択され（３３６）、低モジ
ュールとして同定される。
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（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２５８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２６２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２２
１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２
７０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２７
０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１
０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、２７
４、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２
１８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２８６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，４１０
ｃ，および４１０ｄ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４１０ａ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，４１０ｃ，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-da
sh）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４
１０ｄ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（failin
g ）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（forward voltage ）の一部を打ち消す傾向
のある逆電圧（back 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３
１０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３１４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３１８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３２０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３２４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１
３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３２６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Ｎ
Ｏ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３３２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３３６は図４のプロット４１
０ｄ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、３
４０、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 ）- （VC
HG＿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ＹＥＳ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ＹＥ
Ｓ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、３４
８、３５０および３５２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３
４６のＹＥＳ出力から出る。決定ブロック３４６のＹＥ
Ｓ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４１
６ａ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４１４ｂ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、１つまたは他の大括弧が大きくなるのは、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４１６ｂ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３５
２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３５４
Ｎを介して次の決定ブロック３６０へと進む。一方、低
電圧差４１６ｂ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３６
０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３５６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３６２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３７
４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３７４Ｙ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５１０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５１
４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 procedur
e ）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５
１６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＿AVG 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５１
０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１６ｃ２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１
６ｃ２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１６
ｃ１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１６ｃ２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，
２２ｃ，．．．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。したがって、本発明の方法を使用すれば、維持工
程、とくにモジュール電圧均等化工程において、自動車
以外の（off-vehicle ）エネルギー源（例えば壁のコン
セント）に接続する必要がなく、最低な充電容量に電池
を自律的に維持できる自動車を実現できる。本発明の方
法はハイブリッド電気自動車（１０）のトラクション電
池（１８）の直列接続されたモジュール（２２ａ，２２
ｂ，…２２ｎ）の電圧を均等にすることを目的とする。
本発明の方法は、プログラムされたプロセッサ（１６）
により実行され、以下の工程（３１４、３２０）からな
る。自動車が作動されている間（図３（ａ），図３
（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ），および図３（ｅ）は
電圧測定中の作動を想定している）、各モジュール（２
２ａ，２２ｂ，…２２ｎ）の電圧が、高負荷電流（３１
２）および／または高充電容量（３１８）などの選択さ
れた負荷条件に近い条件にあるかどうかを検出し、検出
モジュール電圧を発生させる。検出モジュール電圧は、
少なくとも一時的に蓄積され（３１４、３２０）、蓄積
された検出モジュール電圧を発生させる。少なくともい
くつかの電圧が少なくとも１つの序列ランキングに分類
される（３１４、３２０）。好適な方法においては、２
つの序列ランキング（放電リスト、ブロック３１４、お
よび充電リスト、ブロック３２０）が存在する。序列ラ
ンキングの最大値に近い蓄積された検出電圧を有する、
少なくとも１つのモジュールが序列ランキングから選択
され（３２６）、高モジュールとして同定される。選択
されたモジュールは最高値の検出電圧を有することが望
ましい。序列ランキングの最小値に近い蓄積された検出
電圧を有する、他の１つのモジュールが序列ランキング
から選択され（３３６）、低モジュールとして同定され
る。高モジュールは一部放電され（３６４）、一部放電
により使用可能となったエネルギーは低モジュールを充
電するために使用される（３５８）。本発明の方法の１
つの実施例においては、高モジュールを放電する工程
は、高モジュールおよび低モジュールのうちの１つが選
択された電圧に達するまで実行される（５１６、５２
２）。本発明の方法の他の１つの実施例においては、選
択された電圧はトラクション電池のうちの、高モジュー
ルおよび低モジュールを除く、少なくともいくつかのモ
ジュールの電圧の平均である。さらに、本発明の方法の
１つの実施例においては、平均電圧は高モジュールおよ
び低モジュールを含む、トラクション電池の全てのモジ
ュールの電圧の平均である。高モジュールを放電し、放
電により使用可能となったエネルギーを低モジュールに
充電するためにカップリングする工程は、少なくとも一
部は、高モジュールから補助電池（３６）に放電し、少
なくとも一部は、補助電池から低モジュールに放電する
ことにより、実行されるのが望ましい。本発明の方法の
モジュールの電圧を序列ランキングに分類する工程は、
トラクション電池が高度に充電された状態のときに得ら
れた電圧の少なくともいくつかを第１の序列ランキング
に分類し（３２０）、トラクション電池が高度に充電さ
れた状態のときに得られた電圧の少なくとも他のいくつ
かを第２の序列ランキングに分類すること（３１４）を
含む。第１の序列ランキングの最大値に近い蓄積検出電
圧を有するモジュールの１つは、第１の序列ランキング
から選択される（３２６）。第２の序列ランキングの最
小値に近い蓄積検出電圧を有するモジュールの１つは、
第２の序列ランキングから選択され（３３６）、低モジ
ュールとして同定される。
【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。
【図６】図６は、複数のモジュールを含むトラクション
電池を示し、高電圧モジュールの放電と同時に低電圧モ
ジュールの充電を実行するために、複数の対になったモ
ジュールが、磁気的に絶縁された直流−直流変換器によ
って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。
電池を示し、高電圧モジュールの放電と同時に低電圧モ
ジュールの充電を実行するために、複数の対になったモ
ジュールが、磁気的に絶縁された直流−直流変換器によ
って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。
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.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｒ 31/36 Ｇ０１Ｒ 31/36 Ａ Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｐ Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｂ (72)発明者 ティモシー マイケル グリュー アメリカ合衆国、ニューヨーク州 13760、 エンディコット、ラグナ ドライブ 2616
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
池のモジュール電圧を均等にすることを目的とする方法
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、前記方法は、プログラムされたプロ
セッサにより実行され、 前記自動車が作動している間、選択された負荷条件に近
い条件にある前記モジュールのそれぞれの電圧を検出
し、検出モジュール電圧を発生する工程と、 前記検出モジュール電圧の表示を、少なくとも一時的に
蓄積し、蓄積検出モジュール電圧を発生する工程と、 少なくともいくつかの前記電圧を少なくとも１つの序列
ランキングに分類する工程と、 前記少なくとも１つの
序列ランキングから、前記序列ランキングの最大値に近
い蓄積検出電圧を有する前記モジュールの１つを選択
し、高モジュールとして同定する工程と、 前記少なくとも１つの序列ランキングから、前記序列ラ
ンキングの最小値に近い蓄積検出電圧を有する前記モジ
ュールの１つを選択し、低モジュールとして同定する工
程と、および前記高モジュールを一部放電し、前記一部
放電により使用可能となったエネルギーを前記低モジュ
ールを充電するために結合する工程からなる、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電圧を
均等にする方法。 - 【請求項２】前記高モジュールを放電する工程は、前記
高モジュールおよび前記低モジュールのうちの１つが選
択された電圧に達するまで実行されることを特徴とす
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電圧を均等にする方法。 - 【請求項３】前記選択された電圧は、前記トラクション
電池のうちの、前記高モジュールおよび前記低モジュー
ルを除く、少なくともいくつかのモジュールの電圧の平
均であることを特徴とする、請求項２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電圧を均
等にする方法。 - 【請求項４】前記高モジュールを一部放電し、前記放電
により使用可能となったエネルギーを前記低モジュール
を充電するために結合する工程は、少なくとも一部は前
記高モジュールから補助電池に放電し、少なくとも一部
は、補助電池から前記低モジュールに放電する工程を含
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電圧を均等にす
る方法。 - 【請求項５】前記トラクション電池が高度に充電された
状態のときに得られた前記少なくともいくつかの前記電
圧を第１の序列ランキングに分類し、前記トラクション
電池が高度に充電された状態のときに得られた前記電圧
の少なくとも他のいくつかを第２の序列ランキングに分
類する工程からなる、少なくともいくつかの前記電圧を
前記少なくとも１つの序列ランキングに分類する前記工
程と、 前記第１の序列ランキングから前記第１の序列
ランキングの最大値に近い蓄積された検出電圧を有する
前記モジュールの前記１つを選択し、前記高モジュール
として同定する工程と、 前記第２の序列ランキングから前記第２の序列ランキン
グの最大値に近い蓄積された検出電圧を有する前記モジ
ュールの前記他の１つを選択し、前記低モジュールとし
て同定する工程を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
ール電圧を均等にする方法。 - 【請求項６】モジュールはさまざまな電流で断続的に負
荷を放電し断続的に充電を行う電池において直列接続さ
れる、モジュールの不良を決定する方法であって、 前記電池が最大負荷容量の高い値の負荷電流を供給して
いる間、前記モジュールのそれぞれの電圧を検出し、検
出モジュール放電電圧を生成する工程と、 前記検出モジュール放電電圧を表示するものを、少なく
とも一時的に蓄積し、蓄積された検出モジュール放電電
圧を生成する工程と、 少なくともいくつかの前記モジュール放電電圧を第１の
序列ランキングに分類する工程と、 前記電池が充電可
能である間に、前記モジュールのそれぞれの電圧を検出
し、検出モジュール充電電圧を生成する工程と、 前記検出モジュール充電電圧を表示するものを、少なく
とも一時的に蓄積し、蓄積されたモジュール充電電圧を
生成する工程と、 少なくともいくつかの前記モジュール充電電圧を第２の
序列ランキングに分類する工程と、 前記少なくとも第
１の序列ランキングから、前記第１の序列ランキングの
最小値に近い蓄積された放電電圧を有する前記モジュー
ルの１つを選択し、低モジュールとして同定する工程
と、 前記蓄積されたモジュール放電電圧の平均をと
り、平均モジュール放電電圧を生成する工程と、 前記
蓄積されたモジュール充電電圧の平均をとり、平均モジ
ュール充電電圧を生成する工程と、 前記低モジュールの前記蓄積された放電電圧と前記平均
モジュール放電電圧の差を計算し、低モジュール放電電
圧差を生成する工程と、 前記低モジュール放電電圧差としきい値を比較し、前記
低モジュール放電電圧差が前記しきい値を超えたとき
は、前記低モジュールを不良モジュールの第１の指標を
有するものとみなす工程と、 前記低モジュールの前記
蓄積された充電電圧と前記平均モジュール充電電圧の差
を計算し、低モジュール充電電圧差を生成する工程と、 前記低モジュール充電電圧差としきい値を比較し、前記
低モジュール充電電圧差が前記しきい値を超えたとき
は、前記低モジュールを不良モジュールの第２の指標を
有するものとみなす工程と、 前記第２のランキングの
どこに前記低モジュールの前記蓄積された充電電圧があ
り、前記ランキングの特定の領域内にあるかどうかを決
定し、前記低モジュールが不良モジュールの第３の指標
を有するとみなす工程と、および前記第１、第２、およ
び第３の不良モジュールの指標がともに存在するときに
は、前記低モジュールを欠陥があるとみなす工程からな
るモジュールの不良を決定する方法。 - 【請求項７】前記低モジュールを欠陥があるとみなすこ
とを示す信号を保存する工程をさらに含むことを特徴と
する、請求項６記載の方法。 - 【請求項８】モジュールはさまざまな電流で断続的に負
荷を放電し断続的に充電を行う電池において直列接続さ
れる、モジュールの不良を決定する方法であって、 前記電池が最大負荷容量の高い値の負荷電流を供給して
いる間、前記モジュールのそれぞれの電圧を検出し、検
出モジュール放電電圧を生成する工程と、 前記検出モジュール放電電圧を表示するものを、少なく
とも一時的に蓄積し、蓄積された検出モジュール放電電
圧を生成する工程と、 少なくともいくつかの前記モジュール放電電圧を第１の
序列ランキングに分類する工程と、 前記電池が最大限
の高い値で充電電流を受領している間に、前記モジュー
ルのそれぞれの電圧を検出し、検出モジュール充電電圧
を生成する工程と、 前記検出モジュール充電電圧を表示するものを、少なく
とも一時的に蓄積し、蓄積されたモジュール充電電圧を
生成する工程と、 少なくともいくつかの前記モジュール充電電圧を第２の
序列ランキングに分類する工程と、 前記第２の序列ラ
ンキングから、前記ランキングの最大値に近い蓄積され
た充電電圧を有する前記モジュールの他の１つを選択
し、高モジュールとして同定する工程と、 前記蓄積されたモジュール放電電圧の平均をとり、平均
モジュール放電電圧を生成する工程と、 前記蓄積され
たモジュール充電電圧の平均をとり、平均モジュール充
電電圧を生成する工程と、 前記高モジュールの前記蓄
積された放電電圧と前記平均モジュール放電電圧の差を
計算し、高モジュール放電電圧差を生成する工程と、 前記高モジュール放電電圧差としきい値を比較し、前記
高モジュール放電電圧差が前記しきい値を超えたとき
は、前記高モジュールを不良モジュールの第１の指標を
有するものとみなす工程と、 前記高モジュールの前記
蓄積された充電電圧と前記平均モジュール充電電圧の差
を計算し、高モジュール充電電圧差を生成する工程と、 前記高モジュール充電電圧差としきい値を比較し、前記
高モジュール充電電圧差が前記しきい値を超えたとき
は、前記高モジュールを不良モジュールの第２の指標を
有するものとみなす工程と、 前記第１のランキングの
どこに前記高モジュールの前記蓄積された充電電圧があ
り、前記第１のランキングの特定の領域内にあるかどう
かを決定し、前記高モジュールが不良モジュールの第３
の指標を有するとみなす工程と、および前記第１、第
２、および第３の不良モジュールの指標がともに存在す
るときには、前記高モジュールを欠陥があるとみなす工
程からなる不良モジュールの決定方法。 - 【請求項９】前記高モジュールを欠陥があるとみなすこ
とを示す信号を保存する工程をさらに含むことを特徴と
する、請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】少なくとも一部が電気モータにより作動
される自動車のトラクション電池の直列接続されたモジ
ュールの電圧を均等にすることを目的とする方法であっ
て、 前記トラクション電池の前記モジュールから、前記モジ
ュールのどの１つが同一の負荷条件で最低電圧を有する
かを決定する工程と、 前記トラクション電池の前記モジュールから、前記モジ
ュールのどの１つが同一の負荷条件で最高電圧を有する
かを決定する工程と、 前記最高電圧を有するモジュールを一部放電し、前記最
高電圧を有するモジュールの一部放電による少なくとも
いくらかのエネルギーを、前記トラクション電池の一部
ではない前記自動車により運搬される補助電池を充電す
るのに使用する工程と、 前記補助電池を一部放電する工程と、および前記補助電
池の一部放電の前記工程による少なくともいくらかのエ
ネルギーを、前記最低電圧を有する前記モジュールを充
電するのに使用する工程からなることを特徴とする方
法。 - 【請求項１１】前記補助電池を一部放電する前記工程
が、前記最高電圧を有するモジュールを一部放電する前
記工程の前にあることを特徴とする、請求項１０記載の
方法。 - 【請求項１２】前記最高電圧を有するモジュールを一部
放電する前記工程が、前記補助電池の一部放電の前記工
程による少なくともいくらかのエネルギーを、前記最低
電圧を有する前記モジュールを充電するのに使用する工
程と同時に行われることを特徴とする、請求項１０記載
の方法。
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