特開 2023-10576 バッテリ制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023010576

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】バッテリ制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20230113BHJP

   B60L 58/22 20190101ALI20230113BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20230113BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20230113BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230113BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 J

B60L58/22

B60L3/00 S

H01M10/44 P

H02J7/00 302C

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022078997

(22)【出願日】2022-05-12

(31)【優先権主張番号】63/220,255

(32)【優先日】2021-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/507,145

(32)【優先日】2021-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519447732

【氏名又は名称】トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100082072

【弁理士】

【氏名又は名称】清原 義博

(72)【発明者】

【氏名】バーケル，ネイル

(72)【発明者】

【氏名】プレスマン，ジェイコブ

(72)【発明者】

【氏名】クマール，アジス クッタンナイル

(72)【発明者】

【氏名】ウォーデン，ブレット

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA03

5G503BA04

5G503BB01

5G503CA14

5G503CC02

5G503DA08

5G503FA06

5G503FA17

5H030AS08

5H030BB01

5H030BB23

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC22

5H125BC16

5H125BC28

5H125CD04

5H125EE22

5H125EE23

5H125EE27

5H125EE52

5H125FF16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】バッテリシステムの耐用年数を延ばすためのバッテリ制御システム及び方法を提供する。
【解決手段】電動システム１０６は、複数の電気的に制御可能なスイッチ１０４によってバッテリストリング１０８を１つ以上の導電性バスに選択的に接続する。スイッチは、第１のシーケンスで１つ以上の導電性バスを介して、ストリング１０８Ａ～Ｅを負荷もしくは電源のうちの１つ以上と接続すること及び／又は第２のシーケンスで１つ以上の導電性バスを介して、ストリングを負荷若しくは電源のうちの１つ以上から切断することと、のうちの１つ以上に制御される。第１のシーケンスおよび第２のシーケンスは、ストリング間の充電状態、ストリング間の異なる充電容量、ストリングを通して伝導された異なる電流、ストリングを通して伝導された電流の異なる極性及びび／又は１つ以上の負荷によって電力供給される車両の速度のうちの１つ以上に基づいている。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、
負荷に電力供給し、かつ電源によって充電されるように構成されたエネルギー貯蔵デバイスの複数のストリングであって、前記ストリングが、複数の電気的に制御可能なスイッチによって１つ以上の導電性バスに選択的に接続可能である、複数のストリングと、
前記スイッチに動作可能に接続され、（ａ）第１のシーケンスで前記１つ以上の導電性バスを介して、前記ストリングを前記負荷もしくは前記電源のうちの１つ以上と接続すること、または（ｂ）第２のシーケンスで前記１つ以上の導電性バスを介して、前記ストリングを前記負荷もしくは前記電源のうちの１つ以上から切断すること、のうちの１つ以上のために前記スイッチを制御するように構成されたコントローラであって、前記第１のシーケンスおよび前記第２のシーケンスが、前記ストリング間の充電状態、前記ストリング間の異なる充電容量、前記ストリングを通して伝導された異なる電流、前記ストリングを通して伝導された前記電流の異なる極性、または前記１つ以上の負荷によって電力供給される車両の速度、のうちの１つ以上に基づいている、コントローラと、を備える、システム。

【請求項2】

前記スイッチが開いた状態にあることによって、前記ストリングが前記電源から切断されている切断状態において、前記コントローラが、前記ストリングを充電するための前記第１のシーケンスで前記スイッチのうちの１つ以上を閉じるように構成され、前記第１のシーケンスが、前記スイッチのうちの１つ以上の第３のスイッチを閉じて、前記１つ以上の導電性バスを介して前記ストリングの１つ以上のより高い充電されたストリングを前記電源と接続する前に、前記スイッチのうちの第２のスイッチを閉じて、前記電源を前記１つ以上の導電性バスと接続する前に、前記スイッチのうちの第１のスイッチまたは前記スイッチの第１の対を閉じて、前記ストリングのより低い充電されたストリングを前記電源と接続して、前記１つ以上の導電性バスを予備充電する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第１のシーケンスが、前記第２のスイッチを閉じる前に、前記スイッチの前記第１の対と結合された前記ストリングの充電状態または電圧が互いの指定された許容範囲内である間、前記スイッチの前記第１の対を閉じる、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記１つ以上のより高い充電されたストリングが、前記より高い充電されたストリングのうちの２つ以上を含み、前記コントローラが、予備充電された前記１つ以上の導電性バスの電位と前記２つ以上のより高い充電されたストリングの各々の電位との間の差に応じた順序で、前記２つ以上のより高い充電されたストリングを前記１つ以上の導電性バスに接続する前記第１のシーケンスで、前記２つ以上のより高い充電されたストリングと接続された前記第３のスイッチを閉じるように構成されている、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記コントローラが、前記スイッチと結合された前記ストリングの電圧の昇順で前記スイッチを閉じるように構成されている、請求項２に記載のシステム。

【請求項6】

前記コントローラが、前記ストリング間の充電状態差、前記ストリング間の放電深度差、前記ストリングの充電状態、または前記ストリングの放電深度に応じて、前記２つ以上のより高い充電されたストリングを前記１つ以上の導電性バスに昇順で接続する前記第１のシーケンスで、前記２つ以上のより高い充電されたストリングと接続された前記第３のスイッチを閉じるように構成されている、請求項２に記載のシステム。

【請求項7】

前記コントローラが、前記１つ以上の導電性バスを、前記より高い充電されたストリングのうちの少なくとも１つで予備充電するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記コントローラが、前記ストリングを充電する前に、前記１つ以上の導電性バスを前記より高い充電されたストリングのうちの前記少なくとも１つで予備充電するように構成されている、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記コントローラが、前記ストリングを放電する前に、前記１つ以上の導電性バスを前記より高い充電されたストリングのうちの前記少なくとも１つで予備充電するように構成されている、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記コントローラが、前記１つ以上の導電性バスを電源で予備充電するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記コントローラが、前記ストリングを充電する前に、前記１つ以上の導電性バスを前記電源で予備充電するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記コントローラが、前記ストリングを放電する前に、前記１つ以上の導電性バスを前記電源で予備充電するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

前記スイッチが開いた状態にあることによって、前記ストリングが前記電源から切断されている切断状態において、前記コントローラが、前記ストリングを前記１つ以上の導電性バスと同時に接続することによって、前記第１のシーケンスで前記スイッチを閉じるように構成されており、前記電源が前記１つ以上の導電性バスを予備充電するために利用可能である、請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

（ｃ）前記ストリングの各々と、（ｄ）前記負荷および前記電源との間に配設されたダイオードをさらに備え、前記ストリングの各々のための前記ダイオードのうちの少なくとも１つが前記ストリングに向かって極性を与えられており、前記ストリングの各々のための他の前記ダイオードのうちの少なくとも１つの他のものが前記負荷および前記電源に向かって極性を与えられている、請求項１に記載のシステム。

【請求項15】

前記スイッチが、前記負荷を前記ストリングと結合するために閉じるように構成された放電接触器と、前記電源を前記ストリングと結合するために閉じるように構成された充電接触器と、を含み、前記コントローラが、前記放電接触器および前記充電接触器の両方を同時に閉じることによって、前記ダイオードを共に短絡するように構成されている、請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

前記コントローラが、前記ダイオードを共に短絡する前に、前記ストリングを充電する前に、かつ／または前記ストリングに貯蔵されたエネルギーを放電する前に、電流を伝導していない前記ストリングのうちの１つ以上からの電流の伝導を制御する前記スイッチのうちの１つ以上を開くように構成されている、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記コントローラが、前記ストリングの充電または放電中の前記ストリングの電圧に関係なく、前記１つ以上の導電性バスを介して前記ストリングを前記負荷または前記電源のうちの前記１つ以上と接続するために前記スイッチのすべてを閉じるように構成されている、請求項１４に記載のシステム。

【請求項18】

前記コントローラが、前記ストリングを通して伝導された前記電流のより高い電流から、前記ストリングを通して伝導された前記電流のより低い電流への順序で前記スイッチを開くことによって、前記第２のシーケンスで前記電源または前記負荷のうちの１つ以上から前記ストリングを切断するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項19】

システムであって、
負荷に電力供給し、かつ車両の１つ以上の電源によって充電されるように構成されたエネルギー貯蔵デバイスのストリングであって、前記ストリングが、複数の電気的に制御可能なスイッチによって導電性バスに選択的に接続可能である、ストリングと、
前記スイッチに動作可能に接続され、前記ストリング間の充電状態、前記ストリングの充電容量、前記ストリングに、もしくは前記ストリングから伝導された電流、前記ストリングに、もしくは前記ストリングから伝導された前記電流の極性、または前記車両の速度のうちの１つ以上に基づいたシーケンスで、前記ストリングを前記バスに接続すること、または前記ストリングを前記バスから切断すること、のうちの１つ以上のために前記スイッチを制御するように構成された、コントローラと、を備える、システム。

【請求項20】

方法であって、
エネルギー貯蔵デバイスのストリングの充電状態、前記ストリングの充電容量、前記ストリングに、もしくは前記ストリングから伝導された電流、または前記電流の極性のうちの１つ以上を判定することと、
前記充電状態、前記充電容量、前記電流、または前記極性のうちの前記１つ以上を比較することと、
前記ストリングと、前記ストリングを電動システムの負荷および電源と結合する導電性バスとの間のスイッチを閉じることまたは開くことであって、前記スイッチが、前記充電状態、前記充電容量、前記電流、または比較される前記極性に基づいて、シーケンスで閉じられるか、または開かれるかのうちの１つ以上である、閉じることまたは開くことのうちの１つ以上と、を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
この出願は、米国仮出願第６３／２２０，２５５号（２０２１年７月９日に出願）の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本明細書に記載の主題は、バッテリシステムの耐用年数を延ばすためのバッテリシステムの制御に関する。

【0003】

技術の考察。
様々な電動システムは、バッテリに貯蔵された電気エネルギーを使用して、電動システムの１つ以上の構成要素および／または電動システムの全体に電力供給し得る。これらのバッテリシステムは、所望の量のエネルギー、電圧、設計のパッケージング要件などを達成するために、並列および／または直列のバッテリセルのビルディングブロック、ならびに、並列および／または直列に接続されたセルのグループを含むことができる設計を駆動する様々な入力上で設計され得る。

【0004】

しかし、バッテリシステムの複雑さが増すと、バッテリセルの摩損が増加する可能性がある。例えば、スイッチ（例えば、接触器）を閉じて、セルに貯蔵された異なる量のエネルギー（例えば、セルの異なる電圧）を有するバッテリセルを接続すると、セルのストリングへのおよび／またはセルのストリングからの突入電流を増加させる可能性がある。これらの電流は、経時的にスイッチおよび／またはセルを損傷する可能性がある。したがって、スイッチおよび／またはセルの耐用年数を延長するために、バッテリセルのストリングが互いに対して接続および／または切断される方法および時期を制御するシステムおよび方法に対する必要性が存在する。

【発明の概要】

【0005】

一例では、システム（例えば、バッテリ制御システム）は、負荷に電力供給し、かつ電源によって充電され得る、エネルギー貯蔵デバイスの複数のストリングを含む。ストリングは、複数の電気的に制御可能なスイッチによって１つ以上の導電性バスに選択的に接続可能である。システムはまた、スイッチに動作可能に接続され、（ａ）第１のシーケンスで１つ以上の導電性バスを介して、ストリングを負荷もしくは電源のうちの１つ以上と接続すること、または（ｂ）第２のシーケンスで１つ以上の導電性バスを介して、ストリングを負荷もしくは電源のうちの１つ以上から切断すること、のうちの１つ以上のためにスイッチを制御し得る、コントローラを含む。第１のシーケンスおよび第２のシーケンスは、ストリング間の充電状態、ストリング間の異なる充電容量、ストリングを通して伝導された異なる電流、ストリングを通して伝導された電流の異なる極性、および／または１つ以上の負荷によって電力供給される車両の速度、のうちの１つ以上に基づいている。

【0006】

一例では、システム（例えば、別のバッテリ制御システム）は、負荷に電力供給し、かつ車両の１つ以上の電源によって充電され得る、エネルギー貯蔵デバイスのストリングを含む。ストリングは、複数の電気的に制御可能なスイッチによって導電性バスに選択的に接続可能である。システムはまた、スイッチに動作可能に接続され、ストリング間の充電状態、ストリングの充電容量、ストリングに、もしくはストリングから伝導された電流、ストリングに、もしくはストリングから伝導された電流の極性、または車両の速度のうちの１つ以上に基づいたシーケンスで、ストリングをバスに接続すること、またはストリングをバスから切断すること、のうちの１つ以上のためにスイッチを制御し得る、コントローラを含む。

【0007】

一例では、方法は、エネルギー貯蔵デバイスのストリングの充電状態、ストリングの充電容量、ストリングに、またはストリングから伝導された電流、もしくは電流の極性のうちの１つ以上を判定することと、充電状態、充電容量、電流、または極性のうちの１つ以上を比較することと、ストリングと、ストリングを電動システムの負荷および電源と結合する導電性バスとの間のスイッチを閉じることまたは開くことのうちの１つ以上と、を含む。スイッチは、充電状態、充電容量、電流、または比較される極性に基づいて、シーケンスで閉じられるか、または開かれるかのうちの１つ以上である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明の主題は、添付の図面を参照して、以下の非限定的な例の説明を読むことから理解され得る。

【0009】

【図1A】バッテリ制御システムの例を図示する。

【図1B】バッテリ制御システムの例を図示する。

【図2】充電状態における図１Ａに示される制御システムの別の例を図示する。

【図3】放電状態における図１Ａに示される制御システムの別の例を図示する。

【図4】ダイオード短絡状態における図１Ａに示される制御システムの別の例を図示する。

【図5】互いに直列および並列に接続されたパックのセットの一例を図示する。

【図6】電動システムの負荷および／または電源へのエネルギー貯蔵デバイスのストリングの接続を制御するための方法の一例のフローチャートを図示する。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書に記載される主題の例は、セルおよび／またはセルのストリングの耐用年数を延長するために、異なるエネルギー貯蔵デバイス（例えば、バッテリセルまたはバッテリセルのストリング）が導電性バスに接続または切断される方法および時期を制御するシステムおよび方法、ならびにストリングを導電性バスに接続または切断するスイッチに関する。一例では、本明細書に記載のシーケンスで接続または切断されるストリングは、互いに並列であることができる。代替的に、ストリングのうちの少なくとも２つは、互いに直列に配設され得る。

【0011】

本明細書に記載されるように、バッテリセルは、化学反応から電気エネルギーを生成し、および／または後で使用するために電気エネルギーを貯蔵することができるデバイスである電気化学セルを指すことができる。セル群は、互いに並列に接続された２つ以上のバッテリセルを指すことができる。セルスタックは、互いに直列に接続される２つ以上のセル群を指すことができる。パックは、互いに直列に接続された２つ以上のセルスタックを指すことができ、任意選択で、パッケージまたはハウジング内に配設することができる。ストリングは、互いに直列に接続された２つ以上のパックを指すことができる。

【0012】

図１Ａおよび１Ｂは、バッテリ制御システム１００の例を図示する。図２は、充電状態における図１Ａに示される制御システムの別の例を図示する。図３は、放電状態における図１Ａに示される制御システムの別の例を図示する。図４は、ダイオード短絡状態における図１Ａに示される制御システムの別の例を図示する。

【0013】

制御システムは、電動システム１０６内のいくつかの電気的に制御可能なスイッチ１０４を制御するように動作するコントローラ１０２を含む。図１～４に示される電動システムの構成要素の数および／または配置は、単なる一例として提供されている。追加またはより少ない構成要素が提供されてもよく、および／または構成要素は、示されているものとは異なる配置であってもよい。

【0014】

コントローラは、どのスイッチが開いているか、どのスイッチが閉じているか、およびいつスイッチが開くか、または閉じるかを制御するために、スイッチに導電性経路（例えば、ワイヤ、ケーブル、導電性バス、導電性トレースなど）を介して信号を送信する、および／または無線で信号を送信するように動作する１つ以上のプロセッサ（例えば、１つ以上の集積回路、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ、１つ以上のマイクロプロセッサなど）を含む、および／またはそれらと接続されているハードウェア回路を表すことができる。コントローラは、これらの信号を自動的に生成することができ、および／または（例えば、オペレータおよび／または電動システムからの）入力に基づいて信号を生成することができる。

【0015】

電動システムは、電動システム内のバッテリストリング１０８（例えば、ストリング１０８Ａ～Ｅ）内のバッテリセルまたはバッテリパックに貯蔵された電気エネルギーによって少なくとも部分的に電力供給される固定式または移動式システムを表すことができる。例えば、電動システムのエネルギー要求のすべてが、バッテリストリングによって提供されてもよく、または電動システムのエネルギー要求のすべてよりも少ないものが、バッテリストリングによって提供されてもよい。電動システムは、鉱業車両、鉄道車両、自動車、トラック、バス、船舶、農業車両などのような車両であり得る。電動システムは、バッテリストリング内に貯蔵されたエネルギーによって部分的にまたは完全に電力供給される１つ以上の負荷１１０を含むことができる。これらの負荷は、モータ、ランプ、プロセッサなどを表すことができる。電動システムは、電動システムの回生ブレーキを介してエネルギーを生成する１つ以上のモータ、エンジンと結合されたオルタネータまたは発電機、充電器、またはその他の接続（例えば、沿線デバイスまたはユーティリティグリッドへの）などのような、バッテリセルを充電するために電気エネルギーを生成する１つ以上の電源１１２を含むことができる。

【0016】

ストリングは、ストリングの両側（図１Ａ）またはストリング内のバッテリパック１０３内のバッテリセル１０１の両側（図１Ｂ）にスイッチを含む。図１Ａのスイッチは、ストリングスイッチと呼ばれ、ストリングの各側にスイッチを含むことができる。図１Ｂでは、バッテリパックの内側のスイッチを、パックスイッチと呼ぶことができる。ストリングの正の側のスイッチは、正側スイッチまたは上流スイッチ（例えば、図１Ａおよび１Ｂの１０４Ａ）と呼ばれ得る一方、ストリングの負の側のスイッチは、負側スイッチまたは下流スイッチ（例えば、図１Ａおよび図１Ｂの１０４Ｂ）と呼ばれ得る。電動システムはまた、電動システムの負荷からストリングを切断するために開き、負荷にストリングを接続するために閉じる放電スイッチ（例えば、図１Ａおよび１Ｂの１０４Ｃ）を含む。電動システムは、ストリングから電源を切断するために開き、電源を電源と接続するために閉じる充電または充電スイッチ（例えば、図１Ａおよび１Ｂの１０４Ｄ）を含む。あるいは、放電スイッチは接触器であり得、放電接触器と呼ばれ、充電スイッチは接触器であり得、充電接触器と呼ばれる。電動システムは、予備充電抵抗器１１８をバスと切断または接続するためにコントローラによって開閉するように制御される予備充電接触器１０４Ｅを含むことができる。

【0017】

ダイオード１１４のセットは、ストリングの各々に対して（図１Ａ）、または１つ以上の他の場所（例えば、図１Ｂに示すように、放電および充電接触器またはスイッチの各々とストリングとの間のシステムレベルで）に設けることができる。図１Ｂのシステムレベルで提供されるダイオードに関して、回路１０６はまた、ダイオードとストリングとの間の場所においてバスと導電的に結合された充電器スイッチおよび充電器コネクタを含むことができる。充電器コネクタは、充電器スイッチによってユーティリティグリッドまたは他の電力源と結合され得る。充電器スイッチは、充電器コネクタ（およびグリッドまたは他の電源）をバスに分離または結合するために開閉することができる。

【0018】

図１Ａの図示された例では、各ストリングのための各セットのダイオードは、ストリングに向かって極性を与えられた１つのダイオードと、負荷および／または電源に向かって極性を与えられた別のダイオードと、を含む。例えば、ダイオードの各セットは、そのダイオードのアノードが正側スイッチに結合され、同じダイオードのカソードが、ストリングおよびダイオードを負荷および電源に結合する導電性バス１１６に接続されている１つのダイオードを含むことができる。各ストリングのためのダイオードの各セットは、正側スイッチに結合されたそのダイオードのカソードと、ストリングおよびダイオードを負荷および電源に結合するバスに接続された同じダイオードのアノードとを有する別のダイオードを含むことができる。

【0019】

ダイオードは、セルの内部加熱を低減し、セルの耐用年数を増加することができる、ゼロ電流レベルまたはそれに近いレベルでのストリング上のマイクロサイクリングを防止するために使用され得る。ダイオードは、互いに並列であるストリングとの間のエネルギー（例えば、電力）の伝導を制御するための個々の放電および充電接触器の必要性を駆動することができる。放電スイッチおよび／または充電スイッチは、システムレベルであることも、ストリングごとであることもできる。電動システムの切断状態では、充電および放電スイッチは、負荷および電源からストリングを切断するために開いている。充電モードが所望される場合（１つ以上のストリングが電源からのエネルギーで充電される場合）、コントローラは、ストリングの１つ以上を閉じて、閉じたスイッチに関連付けられたストリングに貯蔵されたエネルギーを放電して、導電性バスを予備充電することができる。コントローラは、１つ以上のストリングを充電する前に、および／または１つ以上のストリングを放電する前に、バスを予備充電して、ゼロボルトバスを上方に充電して、ストリングの電位を満たして、ストリングを接続することによって引き起こされる突入電流を防止することができる。

【0020】

一例では、コントローラは、まず、ストリングの中で最小の電圧（または最小の量の貯蔵エネルギー）を有するストリングのためのストリングスイッチ（正側および負側の両方）を閉じる。図１Ａに図示された例では、コントローラは、（図１Ａに示された５つのストリングの中で）中央のストリングが、ストリングに貯蔵された最小電圧または最小量のエネルギーを有するので、充電および放電接触器が開いている間に、中央のストリングに関連付けられたストリングスイッチを閉じる。スイッチおよび接触器のこの状態は、エネルギーを中央のストリングによってバスに放電させて、バスを予備充電する（および接地基準と比較してバスの電位を増加させる）。バスの電位（例えば、バスの電圧）が中央のストリングと同じであるか、または指定された差の範囲内である場合、バスの予備充電は完了され得る。この指定された差は、バス電位と、予備充電抵抗器にわたる電圧降下に基づくストリング電位との間の小さな許容可能な差であり得る。

【0021】

次に、コントローラは、充電接触器を閉じて、電源をバスと接続することができる。次に、コントローラは、図２の充電モードに示されるように、残りのストリング（例えば、中央のストリングの左側および中央のストリングの右側の２つのストリング）のためのストリングスイッチを閉じて、これらのストリングをバスと接続することができる。これは、予備充電されたバスの電圧または電位が、バスを予備充電するために使用されるストリング（例えば、最低充電済みストリング、または中央のストリング）の電圧に達するか、またはそれを超えると、電源からのエネルギーを使用して最低電圧ストリングを充電するために、ストリングを電源と接続する。残りのストリングは、そのストリングに関連付けられたダイオードをオンにするためにバス電圧がそのストリングの電圧を超えると充電される。このシーケンスで接触器およびスイッチを閉じることは、いったんストリングスイッチが閉じられ、ストリングが電源と接続されると、突入電流、または電源からストリングへの電流入力を低減することができる。突入電流は、すべてのストリングスイッチを同時に閉じること、より低いまたは最も低い充電されたストリングのためのストリングスイッチを閉じる前に、より高い充電されたストリング（最も低い充電されたストリングよりも高い）のためのストリングスイッチを閉じること、等、によってなど、別のシーケンスでスイッチを閉じることと比較して減少させることができる。突入電流を減少させることにより、接触器、スイッチ、およびセル上の摩損を減少させ、これらの構成要素の耐用年数を延長することができる。

【0022】

任意選択で、最も低い充電されたストリングを使用してバスを予備充電することは、別のエネルギー源でバスを充電することによって回避することができる。例えば、１つ以上の電源を使用して、エネルギー（例えば、電圧または直流電流）をバス上に伝導することができる（バスを予備充電するため）。電源からのエネルギーでストリングを充電する前に、コントローラは、ストリングスイッチを閉じること、ストリング内に貯蔵されたエネルギーでバスを予備充電すること、次いで、ストリング内の電圧が同じ（または閾値差内）になると、充電接触器またはスイッチを閉じること、を含むシーケンスでスイッチを閉じることができる。例えば、バス電位とストリング電位との間の差をストリングの内部抵抗で割ったものがストリングの容量の９０または１００％を超えないまで、バスを予備充電することができる。電源からの電流を使用してバスを予備充電すると、さもなければスイッチ、接触器、および／またはストリングを損傷する可能性のある突入電流を減少させることができる。

【0023】

バスが予備充電されると（最も低い充電されたストリングおよび／または電源からの電流で）、コントローラは、ストリングスイッチをシーケンスで閉じて、ストリングへの突入電流をさらに減少させることができる。一例では、シーケンスは、相互および／またはバスに対するストリングの電圧の差異または近接性に基づくことができる。コントローラは、ストリングの電圧（充電状態とも称される）を調べ、これらの電圧を、バスおよび／またはバスにすでにまたは現在接続されている（関連するストリングスイッチが閉じている）他のストリングと比較し、この比較に基づいて、切断されたストリングのストリングスイッチをシーケンスで閉じることができる。コントローラは、バスおよび／または閉じたストリングスイッチによってバスに接続されるストリングの密接な許容範囲内の電圧を有するストリングのストリングスイッチを閉じることができる。例えば、バスが最も低い充電されたストリングまたは電源によって予備充電された後、コントローラは、バスの電圧（例えば、電位）の指定された閾値内にある電圧を有する切断されたストリング、またはバスとすでに接続されているストリングを選択することができる。この閾値は、異なる例において、３％、５％、１０％、２０％などであり得る。別の例として、バスが最も低い充電されたストリングまたは電源によって予備充電された後、コントローラは、すでにバスと接続されているストリングにより近いまたは最も近い電圧を有する切断されたストリングを選択することができる。コントローラは、選択されたストリングのストリングスイッチを閉じて、そのストリングをバスに接続することができる。このプロセスは、充電のために残りのストリングを閉じることによって続行することができる。このプロセスは、本明細書で記載されるように、ストリングへの突入電流を低減することができ、構成要素上の摩損を低減する。

【0024】

例えば、バスが予備充電された後にバスにストリングを接続するシーケンスは、ストリングの充電状態またはストリングの充電容量に基づくことができる。ストリングの各々の充電の状態は、それぞれのストリングにどれだけのエネルギー（例えば、電圧）が蓄えられているかを表すことができる。ストリングの各々の充電容量は、それぞれのストリングがストリングを充電するためにどれだけのエネルギー（例えば、ｋＷｈ）を受け取ることができるかを表すことができる。より大きな充電状態を有するストリングは、他のストリングよりもより低い充電容量を有する（これらのストリングはすでにより多く充電されているため）。逆に、より小さい充電状態を有するストリングは、他のストリングよりもより大きな充電容量を有する（これらのストリングはより少なく充電されているため）。

【0025】

別の例として、すべてのストリングのストリングスイッチが開いていてもよく、充電および放電スイッチ（または接触器）が開いていてもよい。コントローラは、ストリングの電圧を調べ、ストリング１０８Ｃが最も低い電圧を有し、ストリング１０８Ａが続き、次にストリング１０８Ｅ、次にストリング１０８Ｄ、最後にストリング１０８Ｂであると判定し、その結果、ストリング１０８Ｂがストリングの最大の充電状態を有し、ストリング１０８Ｄが第２に高い充電状態を有し、ストリング１０８Ｅが第３に高い充電状態を有し、ストリング１０８Ａが第４に高い充電状態を有し、ストリング１０８Ｃが最も低い充電状態を有する、と判定することができる。コントローラは、ストリング１０８Ｃのストリングスイッチを閉じて、ストリング１０８Ｃからの電圧でバスを予備充電することができ、または（ストリングスイッチが開いたままである間に）充電スイッチを閉じて、電源からの電圧でバスを予備充電することができる。負荷バス（例えば、電源に延在し、図ではＤＣリンクとしてラベル付けされたバスの部分）の予備充電中にバスの電位が増加した（または、異なる例では２０％、５０％などの閾値量によって増加した）後、コントローラは、次いで、放電スイッチ、充電スイッチ、および／または負側スイッチを閉じることができる。次いで、ストリングスイッチを、ストリング電位がバスの電位に近接することに基づく順序で閉じることができる。

【0026】

コントローラは、ストリングの充電状態を調べ、これらの充電状態を互いに比較し、この比較に基づいて、切断されたストリングのストリングスイッチをシーケンスで閉じることができる。コントローラは、より大きな充電状態を有するストリングの前に、最も低い充電状態を有するストリングのためのストリングスイッチを閉じることができる。例えば、バスが最も低い充電されたストリングまたは電源によって予備充電された後、コントローラは、最も低い充電状態を有する切断されたストリングを選択し、次いで、そのストリングのためのストリングスイッチを閉じることができる。次いで、コントローラは、（依然としてバスから切断されている残りのストリングのうちの）最も低い充電状態を有する別の切断されたストリングを選択し、そのストリングのストリングスイッチを閉じることができる。ストリングダイオードが存在し、充電接触器のみが閉じられている場合、すべてのストリング接触器は、ストリング間の電流の流入がほとんどまたはまったくないため、一度に閉じることができる。ダイオードが存在しない場合、ストリングが充電されるとストリング間の電圧または充電状態が等しくなるため、切断されたストリングのスイッチのみが閉じられる。このシーケンスは、すべてのストリングがバスに接続されるまで継続することができる。このプロセスは、本明細書に記載されるように、ストリングへの突入電流を低減することができ、構成要素上の摩損を低減する。

【0027】

別の例として、コントローラは、ストリングの充電容量を調べ、これらの充電容量を互いに比較し、この比較に基づいて切断されたストリングのストリングスイッチをシーケンスで閉じることができる。コントローラは、より小さい充電容量を有するストリングの前に、より大きな充電容量を有するストリングのためのストリングスイッチを閉じることができる。例えば、バスが予備充電された後、コントローラは、最大の充電容量を有する切断されたストリングを選択し、次いで、そのスイッチのためのストリングスイッチを閉じることができる。ストリングダイオードが存在し、充電スイッチのみが閉じられている場合、コントローラは、ストリング間の突入電流がほとんどまたはまったくないため、すべてのストリングスイッチを一度に閉じることができる。ダイオードが存在しない場合、ストリングが充電されるときにストリング間の電圧または貯蔵容量が等しくなるため、コントローラは、切断されたストリングのみを閉じることができる。このシーケンスは、すべてのストリングがバスに接続されるまで継続することができる。このプロセスは、本明細書に記載されるように、ストリングへの突入電流を低減することができ、構成要素上の摩損を低減する。

【0028】

別の例として、コントローラは、ストリングの放電深度に基づいたシーケンスでストリングをバスに接続することができる。コントローラは、ストリングの放電深度（例えば、以前にストリングから放電された電圧の量、または完全に充電されたストリングとストリングの現在の充電状態との間の差）を決定し、ストリングの放電深度を互いに比較することができる。コントローラは、最大の放電深度を有するストリングが、比較的大きな放電深度を有する他のストリングの前にバスに接続されるように、シーケンスでストリングを接続することができる。例えば、ストリングダイオードが存在し、充電スイッチのみが閉じられている場合、コントローラは、ストリング間の突入電流がほとんどまたはまったくないため、すべてのストリングスイッチを一度に閉じることができる。ダイオードが存在しない場合、コントローラは、ストリングが充電されるにつれてストリング間の電圧または放電深度が等しくなるため、切断されたストリングのスイッチのみを閉じ得る。これは、突入電流を減らしてストリングの耐用年数を延ばすことができる。

【0029】

別の例として、コントローラは、負荷によってストリングにかかる負荷およびスイッチの定格に基づいたシーケンスで、ストリングをバスに接続または切断することができる。ストリングスイッチは、接触器または接触器の最大スイッチング電圧および／または最大スイッチング電流を示す数値定格に関連付けられた他のタイプのスイッチであり得る。コントローラは、ストリングスイッチの定格を決定し（メモリ、オペレータからの入力、などから）、定格に基づいてスイッチをシーケンスで開くことができる。コントローラは、スイッチのより高い定格のスイッチを閉じる前に、任意の負荷下になく、１つ以上の他のスイッチよりも低い定格を有するストリングのうちの少なくとも１つを接続することができる。

【0030】

コントローラはまた、スイッチを制御して、ストリングからエネルギーを放電して（例えば、直流として）、負荷に電力供給することができる。ストリングスイッチが開いていて、充電スイッチが開いていて、および放電スイッチが開いている切断状態から、コントローラは、ストリングのうちの１つのストリングスイッチを閉じてバスを予備充電することができる。コントローラは次いで、放電スイッチまたは接触器を閉じて、バスを負荷に接続することができる。次いで、コントローラは、残りのストリングのためのストリングスイッチを閉じて、ストリングに貯蔵されたエネルギーを放電して、負荷に電力供給することができる。これらの残りのストリングの中で、コントローラは、バスを予備充電するための最大の電圧、最大の充電状態、または最小の充電容量を有するストリングのストリングスイッチを閉じるシーケンスで、ストリングスイッチを閉じることができる。次いで、コントローラは、次の最大電圧（関連付けられたストリングスイッチによってまだバスに接続されていないストリングの）、次の最大充電状態（関連付けられたストリングスイッチによってまだバスに接続されていないストリングの）、次の最小充電容量（関連付けられたストリングスイッチによってまだバスに接続されていないストリングの）などを有するストリングのストリングスイッチを閉じることができる。例えば、コントローラは、バスおよび／または他の接続されたストリング（すでに閉じられているスイッチを有するストリング）の現在の状態に基づいて選択されたストリングのストリングスイッチを閉じることができる。バスの現在の状態は、切断されたストリング間の電位の差およびバスの電位を含むことができる。コントローラは、図３（システムの放電または放電状態）に示すように、すべてのストリングが、関連付けられたまたはそれぞれのストリングスイッチによってバスと接続されるまで、このシーケンスでストリングスイッチを閉じ続けることができる。

【0031】

図４のダイオード短絡状態に示されるように、１つ以上のストリングがバスから切断されたままである間、放電および充電スイッチは両方とも同時に閉じられ得る。図示されている例では、単一のストリングのみのストリングスイッチが、放電および充電スイッチで閉じられている。残りのストリングのストリングスイッチは、開いたままである。あるいは、１つを超える（ただし、すべてより少ない）ストリングのストリングスイッチは、放電および充電スイッチが閉じられた状態で閉じられ、一方、ストリングのうちの少なくとも１つは、関連付けられたストリングスイッチを開いた状態で有する。

【0032】

システムを、図４のダイオード短絡状態に切り替えて、閉じられたストリングスイッチを有するストリングに、またはそれから電力（例えば、電流）が伝導されることを可能にすることができる。これは、電気機械（例えば、負荷）のフラクシング、電動システム（例えば、機関車などの車両）のプラギング動作などの場合に望ましい場合がある。

【0033】

任意選択で、ダイオードは、そのストリングのストリングスイッチを切断することなく、ストリングのテストを可能にすることができる。リンク電圧（例えば、電源によってバスに提供される電圧）は、コントローラによって低減することができる。コントローラは、この電圧を、バスに接続されたままのストリングの電圧よりも低いレベルまで低減するように電源に指示することができる。これは、電流がストリングに、またはストリングから伝導されることを排除し、１つ以上の追加のストリングが無負荷でバスに接続されて（例えば、ストリングが一度に１つずつバスに接続されるように、ストリングに関連付けられたストリングスイッチを閉じることによって）、ストリングに自己テストを行なうことを可能にすることができる。ダイオードはまた、コントローラがストリングの開回路状態を評価するために（例えば、コントローラは、ストリングの開回路電圧を測定することができる）、ストリングを定期的にまたは瞬間的に切断することを可能にする。

【0034】

コントローラは、ストリングが充電されているとき、ストリングが放電されているとき、または電動システムが非アクティブ化またはオフにされているときなど、ストリングをバスから切断することができる。コントローラは、ストリングおよびスイッチ上の摩損を減少させる（別のシーケンスでストリングを切断することと比較して減少させる）ために、ストリングへの突入電流を減少させるシーケンスで、ストリングをバスから切断することができる。このシーケンスは、コントローラがストリングから要求される電力または電流を低減することを含むことができる。例えば、コントローラは、負荷の動作を非アクティブ化するか、または減少させることができる（例えば、モータ速度を減少させる、車両の補助システムの動作を非アクティブ化するか、または減少させる、など）。次いで、コントローラは、充電および／または放電スイッチを開き、次いで、ストリングスイッチを開いて、ストリングをバスから切断することができる。ダイオードは、ストリング間またはストリングの中の電流の伝導を遮断することによってストリングを保護するのに役立つことができる。

【0035】

別の例では、電動システムは、（ａ）正側ストリングスイッチと（ｂ）負荷および電源との間に配設されたダイオードを含まない場合がある。コントローラは、１つ以上のストリングから１つ以上の他のストリングへの電流の伝導からストリングを保護するシーケンスで、ストリングをバスから切断することができる。例えば、コントローラは、高電流開口部（そこでは、１つ以上のストリングからまたはそれらに伝導された電流が指定された閾値を超える）の数および／または量を減少させるシーケンスで、ストリングスイッチの状態を変更することができる。ダイオードが存在しないときにバスからストリングを切断するために、コントローラは、ストリングから要求される電力または電流を減らすことができる。次いで、コントローラは、電動システムの充電および放電スイッチを開くことができる。次いで、コントローラは、ストリングに、またはストリングから伝導された電流の大きさおよび／または極性に基づいて、シーケンスでストリングスイッチを開くことができる。例えば、ストリング内にまたはストリングから最も大きい電流が伝導されているストリングのストリングスイッチが、最初にコントローラによって開かれ、次いで、（まだバスに接続されている残りのストリングのうちの）ストリング内にまたはストリングから最も大きな電流が伝導されているストリングのストリングスイッチが開かれ、ストリングスイッチがすべて開かれるまで続けることができる。これにより、大きな電流開口部の総数を減らすことができる。

【0036】

別の例として、コントローラは、ストリングに、またはストリングから伝導された電流の極性に基づいた、および／または接触器またはスイッチが電流を伝導するように設計されている方向に基づいた、シーケンスでストリングスイッチを開くことができる。例えば、接触器またはスイッチに伝導された電流が、接触器またはスイッチが電流を伝導するように構成または設計されるのと同じ方向にある場合にのみ、接触器またはスイッチをコントローラによって開くことができる。

【0037】

別の例として、コントローラは、ストリングスイッチの定格に基づいたシーケンスでストリングを切断することができる。このシーケンスは、より低い定格を有するスイッチを開く前に、より高い定格を有するスイッチを開くコントローラを含むことができる。例えば、コントローラは、最初に最も高い定格を有するスイッチを開くことができ、次に２番目に高い定格を有するスイッチを開く、等々。

【0038】

図１～４に示される電動システムは、ストリングスイッチ間にストリング（例えば、サブストリングまたはバッテリパック）を含む。上述したように、各ストリングは、互いに並列に接続された２つ以上のパックを表し得る。代替的に、図１～４の１つ以上のストリングは、互いに直列および／または並列に接続された２つ以上のパックで置き換えられてもよく、またはそれらを表すことができる。図５は、互いに直列および並列に接続されたパック５０２のセット５００の一例を図示する。パックのセットは、図１～４に示されるストリングのうちの少なくとも１つの代わりに使用することができ、セットの正ノード５０４は正側ストリングスイッチと結合され、セットの負ノード５０６は負側ストリングスイッチと結合されている。示されるように、パックの各々は、コントローラによって制御され、コントローラが、どのパックがストリングスイッチおよびバスに接続され、またはそれらから切断されるかを個別に制御することを可能にするパックスイッチまたは接触器５０８を含むことができる。６つのパックが図５のセットに示されているが、セットは、より多くまたはより少ない数のパックを有し得る。セット内のパックは、充電に使用され、パックによって電力供給される電源および／または負荷に基づいて、充電電圧レベルの制御を可能にするための異なる電圧および／または充電容量を有し得る。

【0039】

コントローラは、任意選択で、電動システムの負荷の要求に基づいて、ストリングをバスに接続し、ストリングをバスから切断することができる。電動システムの負荷に電力供給するために、ストリングからの全電力が必要とされない状況では、コントローラは、どのストリングがバスに接続され、どのストリングがバスに接続されないかを変更することができる。例えば、コントローラは、車両（例えば、電動システム）が異なる速度で動作するときに、バスに接続されるストリングの数を変更することができる。コントローラは、車両がより速い速度で動作している間、バスに接続されたストリングの数を増加させ、車両がより遅い速度で動作している間、バスに接続されたストリングの数を減少させることができる。これは、駆動スイッチング周波数および駆動入力／出力周波数によって励起される電動システムでの共振を低減または防止することができる。各ストリングは個別のインダクタンスを有し、異なるストリングがバスに接続または切断されるとき、電動システムのインダクタンスおよび共振点が変化する。

【0040】

加えて、コントローラは、１つ以上のストリングを切断して、電動システムの低電力動作シナリオにおけるセルのマイクロサイクリングを低減することができる。例えば、コントローラは、単一のストリングをバスに接続することができ、（単一より多いストリングをバスに接続することと比較して）増加した電力レベルでストリングを動作させて、単一のストリングのマイクロサイクリングを低減することができる。ストリングのマイクロサイクリングを減らすことで、ストリング上の摩損を減らし、ストリングの耐用年数を延ばすことができる。

【0041】

コントローラは、バスから１つ以上のストリングを切断して、切断されたストリングを１つ以上の他のストリングと交換することを可能にすることができる。例えば、ストリング１０８Ａ～Ｄが負荷に電力を供給し、および／または電源によって充電されている電動システムの動作中、コントローラは、ストリング１０８Ｅをバスから切断して、ストリング１０８Ｅが別のストリングにスワップアウトされることを可能にすることができる。

【0042】

コントローラは、ストリングスイッチのうちの１つ以上を開閉する前に、バスに接続された負荷または電源のうちの１つ以上を一時的に変更して、ストリングへの突入電流を減少させることができる。コントローラは、負荷を制御して、ストリングから要求される電力の量を減少させ得る。電力要求におけるこの減少は、ダイオードを通して負荷に電流を供給するストリングの減少をもたらし得る。例えば、第１の負荷（例えば、モータ）は、ストリング１０８Ａ～Ｃの３つから電力を要求し得る。コントローラは、第１の負荷を非アクティブ化し、異なる第２の負荷（例えば、送風機またはファン）をアクティブ化することができる。第２の負荷は、より少ない電力を必要とし得、結果として、ストリング１０８Ａ、１０８Ｃの２つのみが第２の負荷に電力を供給する。コントローラは、第２の負荷に電力を供給していないストリング１０８Ｂがバスから切断されるように、ストリングスイッチを開くことができる。

【0043】

図６は、電動システムの負荷および／または電源へのエネルギー貯蔵デバイスのストリングの接続を制御するための方法６００の一例のフローチャートを図示する。本方法は、本明細書に記載の制御システムおよび／またはコントローラによって実行される動作を表すことができる。６０２において、ストリングのうちの１つ以上の特性が判定される。これらの特性は、エネルギー貯蔵デバイスのストリングの充電状態、ストリングの充電容量、ストリングに、またはストリングから伝導された電流、電流の極性、などを含むことができる。６０４において、ストリングの特性が、互いに比較される。例えば、充電状態は、どのストリングが他のストリングよりもより大きなまたはより低い充電状態を有するかを判定するために比較することができ、充電容量は、どのストリングがより大きなまたはより低い充電容量を有するかを判定するために比較することができる、等々。電流の極性に関しては、極性を比較して、どのストリングがストリングから電流を伝導しており、どのストリングが電流を受け取っているかを判定することができる。

【0044】

６０６において、ストリングは、比較されるストリングの特性に基づいて、電動システムの負荷および／または電源とストリングを結合するバスに接続またはバスから切断される。例えば、ストリングは、本明細書に記載するように、特性に基づいたシーケンスでバスに接続またはバスから切断することができる。本方法は、バスを介して負荷および／または電源からストリングを接続または切断するために、電動システムの動作中に１回以上の追加回数繰り返され得る。

【0045】

一例では、システム（例えば、バッテリ制御システム）は、負荷に電力供給し、かつ電源によって充電され得る、エネルギー貯蔵デバイスの複数のストリングを含む。ストリングは、複数の電気的に制御可能なスイッチによって１つ以上の導電性バスに選択的に接続可能である。システムはまた、スイッチに動作可能に接続され、（ａ）第１のシーケンスで、１つ以上の導電性バスを介して、ストリングを負荷もしくは電源のうちの１つ以上と接続すること、または（ｂ）第２のシーケンスで、１つ以上の導電性バスを介して、ストリングを負荷もしくは電源のうちの１つ以上から切断すること、のうちの１つ以上のためにスイッチを制御し得る、コントローラを含む。第１のシーケンスおよび第２のシーケンスは、ストリング間の充電状態、ストリング間の異なる充電容量、ストリングを通して伝導された異なる電流、ストリングを通して伝導された電流の異なる極性、および／または１つ以上の負荷によって電力供給される車両の速度、のうちの１つ以上に基づいている。

【0046】

スイッチが開いた状態であることによって、ストリングが電源から切断されている切断状態において、コントローラは、ストリングを充電するための第１のシーケンスでスイッチのうちの１つ以上を閉じることができ、第１のシーケンスは、スイッチのうちの１つ以上の第３のスイッチを閉じて、１つ以上の導電性バスを介してストリングの１つ以上のより高い充電されたストリングを電源と接続する前に、スイッチのうちの第２のスイッチを閉じて、電源を１つ以上の導電性バスと接続する前に、スイッチのうちの第１のスイッチまたはスイッチの第１の対を閉じて、ストリングのより低い充電されたストリングを電源と接続して、１つ以上の導電性バスを予備充電する。第１のシーケンスは、第２のスイッチを閉じる前に、スイッチの第１の対と結合されたストリングの充電状態または電圧が互いに指定された許容範囲内である間、スイッチの第１の対を閉じることができる。１つ以上のより高い充電されたストリングは、より高い充電されたストリングのうちの２つ以上を含むことができる。コントローラは、予備充電された１つ以上の導電性バスの電位と２つ以上のより高い充電されたストリングの各々の電位との間の差に応じた順序で、２つ以上のより高い充電されたストリングを１つ以上の導電性バスに接続する第１のシーケンスで、２つ以上のより高い充電されたストリングと接続された第３のスイッチを閉じ得る。コントローラは、スイッチと結合されたストリングの電圧の昇順でスイッチを閉じ得る。コントローラは、ストリング間の充電状態差、ストリング間の放電深度差、ストリングの充電状態、またはストリングの放電深度に応じて、２つ以上のより高い充電されたストリングを１つ以上の導電性バスに昇順で接続する第１のシーケンスで、２つ以上のより高い充電されたストリングと接続された第３のスイッチを閉じ得る。

【0047】

コントローラは、１つ以上の導電性バスを、より高い充電されたストリングのうちの少なくとも１つで予備充電することができる。コントローラは、１つ以上の導電性バスを、ストリングを充電する前に、より高い充電されたストリングのうちの少なくとも１つで予備充電することができる。コントローラは、ストリングを放電する前に、１つ以上の導電性バスをより高い充電されたストリングのうちの少なくとも１つで予備充電することができる。

【0048】

コントローラは、１つ以上の導電性バスを電源で予備充電することができる。コントローラは、ストリングを充電する前に、１つ以上の導電性バスを電源で予備充電することができる。コントローラは、ストリングを放電する前に、１つ以上の導電性バスを電源で予備充電することができる。

【0049】

スイッチが開いた状態であることによって、ストリングが電源から切断されている切断状態において、コントローラは、ストリングを１つ以上の導電性バスと同時に接続することによって、第１のシーケンスでスイッチを閉じることができ、電源は１つ以上の導電性バスを予備充電するために利用可能である。

【0050】

システムは、任意選択で、（ｃ）ストリングの各々と、（ｄ）負荷および電源との間に配設されたダイオードを含み、ストリングの各々のためのダイオードのうちの少なくとも１つはストリングに向かって極性を与えられ、ストリングの各々のための他のダイオードのうちの少なくとも１つの他のものは負荷および電源に向かって極性を与えられている。スイッチは、負荷をストリングと結合するために閉じられ得る放電接触器および電源をストリングと結合するために閉じられ得る充電接触器を含むことができる。コントローラは、放電接触器および充電接触器の両方を同時に閉じることによって、ダイオードを共に短絡することができる。コントローラは、ダイオードを共に短絡する前に、ストリングを充電する前に、かつ／またはストリングに貯蔵されたエネルギーを放電する前に、電流を伝導していないストリングの１つ以上からの電流の伝導を制御するスイッチのうちの１つ以上を開くことができる。コントローラは、ストリングの充電または放電中のストリングの電圧に関係なく、１つ以上の導電性バスを介してストリングを負荷または電源のうちの１つ以上と接続するためにスイッチのすべてを閉じることができる。

【0051】

コントローラは、ストリングを通して伝導された電流のより高い電流から、ストリングを通して伝導された電流のより低い電流への順序でスイッチを開くことによって、第２のシーケンスで電源または負荷のうちの１つ以上からストリングを切断することができる。コントローラは、１つ以上のストリングを切断するためにスイッチを制御することができ、または１つ以上の導電性バスの電気的特性を制御するためにストリングを接続することができる。コントローラは、１つ以上のストリングを切断するためにスイッチを制御することができ、またはインバータの動作点に基づいて１つ以上の導電性バスの電気的特性を制御するためにストリングを接続することができる。

【0052】

エネルギー貯蔵デバイスは、パック内に配置することができ、パックの各々は一対のスイッチの間に配設されている。パックのうちの少なくとも１つは、互いに並列に配置されたエネルギー貯蔵デバイスを含むことができる。パックのうちの少なくとも１つは、１つ以上の異なるパックに入れ替えられ得る。スイッチは、２つ以上の接触器を含むことができ、コントローラは、より大きな定格の接触器からより低い定格の接触器への第３のシーケンスで接触器を開くことができる。スイッチは、２つ以上の接触器を含むことができ、コントローラは、ストリングを負荷または電源に接続するために、接触器のより高い定格の接触器を閉じる前に、任意の負荷下にないストリングのうちの少なくとも１つを接続するために、１つ以上の接触器を閉じることができる。コントローラは、スイッチのうちの１つ以上を閉じるまたは開く前に、負荷または電源のうちの１つ以上を一時的に変更することができる。

【0053】

一例では、システム（例えば、別のバッテリ制御システム）は、負荷に電力供給し、かつ車両の１つ以上の電源によって充電され得る、エネルギー貯蔵デバイスのストリングを含む。ストリングは、複数の電気的に制御可能なスイッチによって導電性バスに選択的に接続可能である。システムはまた、スイッチに動作可能に接続され、ストリング間の充電状態、ストリングの充電容量、ストリングに、もしくはストリングから伝導された電流、ストリングに、もしくはストリングから伝導された電流の極性、または車両の速度のうちの１つ以上に基づいたシーケンスで、ストリングをバスに接続すること、またはストリングをバスから切断すること、のうちの１つ以上のためにスイッチを制御し得る、コントローラを含む。

【0054】

一例では、方法は、エネルギー貯蔵デバイスのストリングの充電状態、ストリングの充電容量、ストリングに、またはストリングから伝導された電流、もしくは電流の極性のうちの１つ以上を判定することと、充電状態、充電容量、電流、または極性のうちの１つ以上を比較することと、ストリングと、ストリングを電動システムの負荷および電源と結合する導電性バスとの間のスイッチを閉じることまたは開くことのうちの１つ以上、を含む。スイッチは、充電状態、充電容量、電流、または比較される極性に基づいて、シーケンスで閉じられるか、または開かれるかのうちの１つ以上である。

【0055】

本明細書で使用される場合、「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語、ならびに関連する用語、例えば、「処理デバイス」、「コンピューティングデバイス」、および「コントローラ」は、コンピュータとして当該技術分野で言及されるそれらの集積回路に限定されないが、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ、および特定用途向け集積回路、ならびに他のプログラマブル回路を指し得る。好適なメモリは、例えば、コンピュータ可読媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体であり得る。「非一時的なコンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、または任意のデバイス内の他のデータなどの、情報の短期および長期記憶のために実装される有形のコンピュータベースのデバイスを表す。したがって、本明細書に記載される方法は、記憶デバイスおよび／またはメモリデバイスを含むが、これらに限定されない、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体に具現化される実行可能命令として符号化され得る。そのような命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、本明細書に記載される方法の少なくとも一部を実行させる。そのため、この用語は、揮発性および不揮発性媒体と、ファームウェア、物理的および仮想記憶装置、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、ならびにネットワークまたはインターネットなどの他のデジタルソースなどのリムーバブルおよび非リムーバブルメディアと、を含むが、これらに限定されない非一時的コンピュータ記憶デバイスを含むが、これに限定されない、有形のコンピュータ可読媒体を含む。

【0056】

単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明示的に別様に示さない限り、複数参照を含む。「任意選択の」または「任意選択で」は、続いて記載される事象または状況が生じ得るか、または生じ得ず、その記載が、その事象が生じる場合と生じない場合とを含み得ることを意味する。本明細書および特許請求の範囲全体を通して本明細書で使用される近似言語は、それが関連し得る基本機能の変化をもたらすことなく許容可能に変化し得る任意の定量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」、「実質的に」、および「およそ」などの用語または条件によって修飾される値は、指定された正確な値に限定されない場合がある。少なくともいくつかの場合では、近似言語は、値を測定するための器具の精度に対応し得る。本明細書および特許請求の範囲を通じて、範囲制限は組み合わされてもよく、および／または交換されてもよく、そのような範囲は識別されてもよく、文脈または言語が別途示さない限り、その中に含まれるすべてのサブ範囲を含む。

【0057】

この記載は、ベストモードを含む実施例を開示するために実施例を使用し、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含む実施例を当業者が実践することを可能にする。特許請求の範囲は、本開示の特許可能な範囲を定義し、当業者に生じる他の例を含む。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言語とは実質的に異なる等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】