JP2010514122A - 再充電可能電池の放電終了閾値の決定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、再充電可能電池の放電終了閾値U_Sminを決定する方法に関する。本発明は、所定の放電終了閾値まで電池を放電するステップと、前記電池を少なくとも部分的に充電するステップと、前記充電処理の間に、充電バックラッシュ効果を表す電気パラメータΔUを決定するステップF8と、前記パラメータを所定の特性と比較するステップF9,F10と、前記比較の結果から、次の放電の間に用いる前記放電終了閾値を状況に応じて更新するステップF11,F12とを備える。

Description

本発明は、再充電可能電池の放電終了閾値の決定方法に関する。

電気化学畜電池（ストレージ・バッテリ）または再充電可能電池は、ポータブル電子機器や、熱・電気・ハイブリッド自動車等を含むタイプの多数のモバイル用途、通信中継や風力または光起電力等の間欠的なエネルギー源からの電気生成を含むタイプの多数の固定用途、で用いられており、すべての場合において非常に重要であるとともに壊れやすい要素である。

これらの異なる用途の範囲でそれらの寿命（ライフタイム）を最適化するため、再充電可能電池は通常、ほとんどの場合に早すぎる劣化になる深い放電から保護されなければならず、または、再充電が不可能である特定の場合においても保護されなければならない。

再充電可能電池が深い放電状態に達することを免れないあらゆる用途において、放電を停止するために、低電圧切断（ＬＶＤ：Low Voltage Disconnect）閾値が用いられる。

この電圧閾値に達すると、電池が切断される。新型の電池が開発される際、非常に実験的で、多数の、長期間の、それ故費用のかかる測定によって、様々な放電率に対する放電終了閾値が最初に決定される。さらに、これらの電圧閾値の最適な調整は、非常にデリケートな事項である。これらの電圧閾値は電池技術またはシステムの寸法を考慮するが、それでもなおこれらの電圧閾値は、電池の動作の間中、一定に保たれなければならない。しかしながら、電池の電圧は、その技術に依存するが、その動作条件、すなわち充電または放電の電流、緩和期間、温度、および、その健康状態または摩耗状態、にも依存する。

セルの直列接続を含むことが可能な電池の場合、セル間の非同質性自体が、電池全体の両端子で測定される電圧の発生に影響し得る。すなわち、電池の電圧と、電池の充電状態との間には、直接の関係は存在せず、あるいは、少なくとも近似的関係のみが存在する。したがって、現時点で用いられる電圧基準は、上述したすべての貢献を含めた再充電可能電池の放電の深さを十分に評価することはできていない。電池またはセルの、動作条件またはエージング条件によっては、これらの電圧閾値は、どちらかといえば理想的でなく、特定の場合おいては電池が早く劣化する可能性がある。

最後に、この種の損傷から保護するため、現行のレギュレータでは放電を停止するために用いる放電末期電圧を非常に大きく見積もることで、電池が、実際には危険な充電状態閾値以下に決して下がらないようにしている。光電池システムで用いられる鉛蓄電池を例に挙げると、電池の摩耗または動作条件がどのようなものであろうと、放電終了閾値は通常約１．９Ｖ／セル（すなわち、６セル電池では１１．４Ｖ）である。しかしながら、鉛蓄電池は、ほとんどの場合、使用において有害な結果をもたらすことなく、１．８Ｖ／セル（すなわち６セル電池では１０．８Ｖ）に近い閾値へ下げて用いられることもあり得る。これは、蓄電エネルギーの不足という結果になり、それは電池容量の約１０％を達成することができる。したがって、再充電可能な電池の放電の終わりの管理は最適ではない。

本発明は、再充電可能な電池の放電終了閾値を決定する方法を効率的かつ簡易なものとして提供することで、電池の放電の終わりの管理を改善することを可能にする。

その他の利点および特徴は、以降における本発明の特定の実施例の記載から明らかにされ、本発明の特定の実施例は、制限されない例の目的として与えられ、添付図面に示される。

再充電可能電池管理方法をフローチャート形式で示す。 図１のフローチャートで現れる放電ステップをフローチャート形式で示す。 図１のフローチャートで現れる充電ステップをフローチャート形式で示し、そのステップは本発明に従った決定方法の特定の実施例のステップを含む。 新型の電池の初期放電終了閾値を決定する方法の２つの代替実施例のうちの１つをフローチャート形式で示す。 新型の電池の初期放電終了閾値を決定する方法の２つの代替実施例のうちの他方をフローチャート形式で示す。 充電期間の初めに十分に放電された電池の端子間電圧Ｕの変動を時間に沿って示す。 １．９５（plot A1）、１．９０Ｖ（plot A2）、１．８０Ｖ（plot A3）、および１．７０Ｖ（plot A4）の放電末期電圧閾値でそれぞれ放電が中断された後、０．１ Ｃ_１０で同様の条件で実行される部分的充電のサイクルの間において、充電におけるクープデフォート効果の電気パラメータの変動を示す。

以下の記載において、用語「電池」は、電池および電気化学セルの両方を包含する。説明のために用いられる電圧レベルは、鉛蓄電池に対するものであり、電池セル毎の値に対応する。

従来の態様では、エネルギー源はたとえば電池を介して負荷に電源を供給する。電池充放電サイクルは、電池の端子に接続された制御装置によって制御され、たとえば電池端子の電圧を測定することによって制御される。一般的に、制御装置は、放電後に電池を切断するように特に設計された第１のスイッチを作動させることによって電池の放電を制御する。制御装置は、エネルギー源を用いて、第２のスイッチを作動させることによって、電池の充電を制御する。特に本発明によって放電終了閾値を決定する後述の方法を統合した、再充電可能電池の放電制御は、適当な任意の手段、より詳しくは、放電終了閾値を決定する方法の種々のステップがプログラムされたマイクロプロセッサを用いて、制御装置において実施することが可能である。

図１は、再充電可能な電池の既知の管理方法をフローチャート形式で示す。従来の態様では、ステップF1で、制御装置が放電終了閾値の値を初期化して初期放電終了閾値U_Sminを決定し、この閾値U_Sminは、当該方法の続く各ステップ、特に次のステップF2すなわち電池放電ステップで、放電末期基準として用いられる。たとえば値１．８VがU_Sminへ与えられる。ステップF1は当該管理方法の第１のステップに対応し、そのステップは以下に述べる一連の充放電サイクルに先行する。

U_Sminへ与える値は、そのマーケティングより前にこの型の電池の開発の間になされた実験の過程であらかじめ定義された値、あるいは、後に説明する図４および図５のフローチャートによって示される方法により決定された値である。

当該管理方法の初めに電池が充電されるとした場合、既知の態様では、制御装置は、次に図１のフローチャートのステップF2へ進み、そこでは、電池の放電が上述のように制御される。ステップF2は、その放電の間に電池端子で連続して測定される電圧UがU_Sminより大きく、すなわち１．８Vより大きく保たれる限り、維持される。電圧Uが１．８V以下になると、制御装置は、電池充電ステップF3に進み、そのステップの間、制御装置は電池の充電を、満杯の充電レベルまで、前述のように制御する。電池の充電状態が満杯になると、制御装置は自動的にステップF2に戻る。当該方法の続きは、ステップF2、F3が、制御装置の制御の下、交互に行われる。

当該電池管理方法の代替の実施例では、図示しないステップがステップF2,F3の間に挿入して、電池の切断を実行し、それは特に、電池が静止時間（rest time）をもつことが有益である場合に行うことができる。

制御装置は、当該方法の初めに電池が空もしくは部分的に空であることが観測されるもしくは分かっている場合は、ステップF2へ進む前に、ステップF1から出力のステップF3に直接進むことが当然ながら可能である。ステップF2,F3の交互連鎖は以降、制御装置によって制御される。

図２は、フローチャート形式で、図１のフローチャートに現れる放電ステップF2の間、制御装置がステップＦ４において電池端子での電圧Ｕを測定することを説明する。ステップＦ５では制御装置が、電圧Ｕを、ステップＦ１の間に初期化された値Ｕ_Sminと比較する。電圧ＵがU_Sminより大きい場合（ステップＦ５のＮＯ）、制御装置はステップＦ４に進み、電池は放電し続ける。一方、電圧ＵがU_Smin以下である場合（ステップＦ５のＹＥＳ）、制御装置はステップＦ６に進み、そこでは電池の放電が終了した事実を記憶する。ステップＦ４からステップＦ５への進行は、事前設定された頻度で自動的に行われる。

図３は、フローチャート形式で、図１のフローチャートに現れる充電ステップＦ３の間、制御装置が第１のステップＦ７において電池端子での電圧Ｕを測定することを説明する。クープデフォート効果（a coup de fouet effect）（バックラッシュ効果）が起こることができるのに十分な時間（約数分）の後、制御装置は、ステップＦ８において、クープデフォート効果を表す少なくとも１つの電気パラメータを決定する。

部分的に充電されている十分に放電された電池の端子における電圧Ｕの変動を時間ｔに沿って表す図６に示すように、充電におけるクープデフォート効果は、事前に十分に放電された電池の充電の初めに観測されることができる。充電におけるクープデフォート効果は、十分に放電された電池の最初の充電フェーズにおいて、電池の端子の電圧ピークによって特徴付けられ、その後、電圧は、次のフェーズの間、プラトー（安定状態）へ向けて減退する。クープデフォート効果は、たとえばピーク電圧Upeak, プラトー電圧Upl, ピーク電圧とプラトー電圧の差分ΔＵ（Upeak-Upl）、充電の開始からピーク電圧Upeakへ達するまでに必要なピーク時間tpeak、プラトー電圧Uplに到達するまでに必要なプラトー時間tpl、および／または、プラトー時間とピーク時間との差分Δt(tpl-tpeak)によって特徴づけられる。

図７は、鉛蓄電池セルに対する充電におけるクープデフォート効果の電気パラメータの変動を示しており、１．９５（plot A1）、１．９０Ｖ（plot A2）、１．８０Ｖ（plot A3）、および１．７０Ｖ（plot A4）の電圧閾値でそれぞれ放電が中断された後、部分的な充電が同様の条件で行われているとする。これらの曲線描画は、充電におけるクープデフォート効果を表すパラメータと、以前の放電条件、より詳細には放電終了閾値すなわち到達される放電のデプス（深さ）との間に存在するつながりを示す。特に、放電終了閾値が低くなるほど、すなわち放電のデプスが大きいほど、充電におけるクープデフォート効果の振幅（Upeakおよび／またはΔU）が大きくなる。

ステップＦ８（図３）において、制御装置は、充電の初めに電圧Ｕが測定される間、すなわちステップＦ７の間、に発生するクープデフォート効果を表すパラメータのうちの１つを表す電気パラメータ、たとえばステップＦ７の間に発生したクープデフォート効果の差分ΔUを表す電気パラメータを決定する。簡単のため、クープデフォート効果を表す電気パラメータΔUはΔUの値に対応する。

次にステップＦ９において、制御装置は、計算した値ΔＵと、あらかじめ定義された値の範囲（値域）、たとえば２５ｍＶから３５ｍＶの値域とを比較する。これらの値は、I₁₀と呼ばれる電流レジーム（current regime）、すなわち１０時間で電池を放電するための電流レジーム（current regime）に相当する。当業者であれば他の電流レジームに対してこれらの値を調整することができる。もしΔＵがこの値の範囲外（Ｆ９のＮＯ）である場合は、制御装置は、ステップＦ１０に進み、そこではΔＵが、上述のあらかじめ定義した値域の下限、すなわち２５ｍＶと比較される。ΔＵが２５ｍＶより大きい場合は（Ｆ１０のＮＯ）、ΔＵは３５ｍＶより大きい（なぜなら、Ｆ９により、ΔＵは２５ｍＶと３５ｍＶとの範囲にない）。次に制御装置はステップＦ１２に進み、そこでは放電終了閾値U_Sminが所定の第１値、たとえば１０ｍＶに相当する値、だけ上昇させられる。一方、もしΔＵが２５ｍＶより小さい場合は（Ｆ１０のＹＥＳ）、制御装置はステップＦ１１に進み、そこで放電終了閾値U_Sminは所定の第２値、たとえば１０ｍＶに相当する値、だけ下げられる。

一方、ステップＦ９において、制御装置が、ΔＵが２５ｍＶと３５ｍＶとの間の値の範囲に構成されることを観測した場合は、放電終了閾値U_Sminに修正はなされない。

すなわち、図１のフローチャートに現れるステップＦ３の間、制御装置は以下のステップ、
電池を充電するステップと、
充電の間、充電におけるクープデフォート効果を表す電気パラメータΔＵを決定するステップと、
パラメータΔＵを、所定の特性（２５ｍＶと３５ｍＶとで構成される値域）と比較するステップと、
必要に応じて、比較の結果に従って、次の放電のために用いられる放電終了閾値U_Sminを更新するステップと、
を実行する。

放電終了閾値U_Sminを更新するステップは、
パラメータΔＵが上記値域より大きいとき、所定の第１値（１０ｍＶ）だけ放電終了閾値U_Sminを上昇させ、
パラメータΔＵが上記値域より小さいとき、所定の第２値（１０ｍＶ）だけ放電終了閾値U_Sminを下げる。

電池の各放電（ステップＦ２）が放電終了閾値U_Sminまでなされた後、これらの一連のステップが実行される。従って、図１のフローチャートの管理方法の各放電ステップＦ２に用いられる放電終了閾値U_Sminは、次の充電ステップＦ３の間、必要に応じて（ステップＦ１１，Ｆ１２）更新され、次のサイクルの放電ステップＦ２の間に用いられる放電終了閾値U_Sminを必要に応じて修正する。従って、電池管理方法（充電Ｆ３および放電Ｆ２を含むサイクルの連鎖）は、各サイクルで実行される放電終了閾値U_Sminを決定する方法を含む。この決定方法が適用されて、ステップＦ１の間に初期化される初期放電終了閾値U_Sminの最初のサイクルの過程において、および以降のサイクルの過程において、以前のサイクルで用いられる放電終了閾値U_Sminの更新を、必要に応じて実行する。

ステップＦ８において、代替の実施例として、制御装置は、クープデフォート効果の別のパラメータを表す電気パラメータ、たとえばピーク電圧Upeakを決定することができる。これに応じて、ステップＦ９からＦ１２は、特にステップＦ９，Ｆ１０で用いられる値域の上下限の値に関する限り、図７に基づいて、修正されなければならない。しかしながらUpeakパラメータは、電池のエージングに依存するので、ΔＵほどは関心がないままである。

放電終了閾値U_Sminを決定するためのこの方法は、各充電／放電サイクルの放電の終わりで開始して、放電が以降のサイクルで行われるときに用いられる放電終了閾値U_Sminを知る。それは、特に、以前のサイクルの条件の影響を考慮して、電池のライフタイムの間中、放電終了閾値U_Sminを調整する利点を提示する。従って、電池の電気的な履歴の全体を考慮して、各サイクルで適用されるべき放電終了閾値U_Sminを最適化することが可能であり、これにより、電池の、信頼性、ライフタイムおよび性能を最適化する。さらに、各サイクルで適用されるべき放電終了閾値U_Sminの決定は、このサイクルの初めの、電池端子の電圧応答の簡単の分析（すなわち充電開始時のクープデフォート効果の分析）、このサイクルの充電の間においてこの充電を用いてなされる分析によって、直接実行され、余分なステップを何ら必要としない。

それでもなお、電池を少なくとも部分的に充電する際に測定されるクープデフォート効果を表す電気パラメータの分析を用いて、電池の続く充電ステップで用いられる充電戦略を選択することができる。一般的に、あらゆる型の充電戦略を用いることができる。これまでの標準充電戦略は、連続したフェーズを備えており、その間に充電が電流制御または電圧制御される。これらのフェーズは通常、電圧閾値または充電量に応じた停止基準で中断される。放電の程度（それ自体、放電終了閾値U_Sminの関数）に基づくとともに、電池の充電の初めに観測されるクープデフォート効果を表す電気的パラメータに基づいて決定される、新たな充電戦略は、たとえば標準充電手続後における過充電フェーズの追加、急速充電またはパルス電流の適用を含むことができる。

公知の技術において、新型の電池の初期放電終了閾値U_Smin（たとえば図１のフローチャートのステップＦ１で用いられる）の決定は、この新型の電池の開発における長期かつ高費用のステップを表す。初期放電終了閾値U_Sminは実際、想定され得るすべての放電条件に対して決定されなければならない。図４および図５は、上述した問題を解決するため、新型の電池の初期放電終了閾値U_Sminを決定する２つの方法をフローチャート形式で示す。図４の方法は、図３と同じ通常の決定原理を用いる。その一部に対する図５の方法は、本発明の基本原理を用いて更新される２つの放電終了閾値の平均を計算することによって放電終了閾値が決定されることを可能にする代替の実施例を構成する。

図４の方法は、前もって充電された電池に適用される。ステップＦ１３において、制御装置は、放電終了閾値U_Sminを任意の値、たとえば１．９Ｖに初期化する。ステップＦ１４では、制御装置は、電池の放電を、その端子における電圧Ｕが１．９Ｖに達するまで、実行する。このステップＦ１４は図１の管理方法のステップＦ２と同一であり、図２のステップＦ４からＦ６に従って実行される。次に、ステップＦ１５において、制御装置は、電池の部分的な充電を行い、電池端子における電圧Ｕを測定する。この部分的な充電は、クープデフォート効果を起こすのに十分な期間（たとえば数分）行う。次に制御装置は、ステップＦ１６においてクープデフォート効果を表す少なくとも１つの電気パラメータを決定する。より正確には、制御装置は、部分的な充電の間に電圧Ｕが測定される間に生じるクープデフォート効果を表すパラメータのうちの１つを表す電気パラメータ、たとえばステップＦ１５の間に生じるクープデフォートの差分ΔＵを表す電気パラメータを決定する。簡単のため、クープデフォート効果パラメータΔＵを表す電気パラメータはΔＵの値に対応する。

次に制御装置は、ステップＦ１７において、ΔＵの計算値と、たとえば２５ｍＶと３５ｍＶとの間でなる所定の値域（値の範囲）とを比較する。もしΔＵがこの値域の範囲外である場合は（Ｆ１７のＮＯ）、制御装置はステップＦ１８に進み、そこでΔＵが所定の値域の下限値、すなわち２５ｍＶと比較される。もしΔＵが２５ｍＶより大きい場合（Ｆ１８のＮＯ）、ΔＵは従って３５ｍＶより大きい（なぜならステップＦ１７により、ΔＵは２５Ｖから３５ｍＶの範囲内にない）。制御装置はステップＦ２０に進み、そこで放電終了閾値U_Sminが所定の第１値、たとえば１０ｍＶだけ上昇させられる。一方、もしΔＵが２５ｍＶより小さいならば（Ｆ１８のＹＥＳ）、制御装置はステップＦ１９に進み、そこで、放電終了閾値U_Sminが所定の第２値、たとえば１０ｍＶだけ低下させられる。ステップＦ１９とＦ２０の出力では、制御装置は、ステップＦ１４に戻り、続くステップＦ１５からＦ１７を再度行う。

一方、もしステップＦ１７において、制御装置が、ΔＵが２５ｍＶから３５ｍＶの間の値域内にあると観測した場合は、放電終了閾値U_Sminの更新はなされない。図４の方法は、この後終了し、新型の電池の初期放電終了閾値U_Sminが決定される。

新型の電池の初期放電終了閾値を決定するこの方法は、制御装置がステップＦ１７をその出力ＹＥＳを介して終えたとき、終了する。したがって、ステップＦ１４からＦ１７の連続するステップは、ステップＦ１３で初期化された放電終了閾値U_Sminにより、２５ｍＶから３５ｍＶの間で構成される差分ΔＵが直接得られることが可能ならば１回だけ実行される。もしこの場合に該当しないときは、制御装置はＦ１７を出力ＮＯを介して終え、ステップＦ１８を実行し、次いでステップＦ１９またはＦ２０を実行する。ステップＦ１８からＦ２０は、放電終了閾値の更新を行う。更新が行われた後、制御装置はステップＦ１４からＦ１７を再度実行する。このループするシーケンスは、放電終了閾値U_Sminにより２５ｍＶから３５ｍＶ間で構成される差分ΔＵがステップＦ１６で得られるまで行われる。

すなわち、図４の方法の間、制御装置は以下のステップ
ステップＦ１３で初期化された閾値まで電池を放電するステップ（Ｆ１４）と、
電池を部分的に充電するステップ（Ｆ１５）と、
充電の間、充電におけるクープデフォート効果を表す電気パラメータΔＵを決定するステップ（Ｆ１６）と、
パラメータΔＵを、所定の特性（２５ｍＶと３５ｍＶとで構成される値域）と比較するステップ（Ｆ１７）と、
必要に応じて、比較の結果に従って、放電終了閾値U_Sminを更新するステップ（Ｆ１８、Ｆ１９、Ｆ２０）と、
を実行する。

放電終了閾値U_Sminを更新するステップは、
パラメータΔＵが上記値域より大きいとき、所定の第１値（１０ｍＶ）だけ放電終了閾値U_Sminを上昇させ（Ｆ２０）、
パラメータΔＵが上記値域より小さいとき、所定の第２値（１０ｍＶ）だけ放電終了閾値U_Sminを下げる（Ｆ１９）。

ステップＦ１６では、制御装置は、クープデフォート効果の別のパラメータを表す電気パラメータ、たとえばピーク電圧Upeakを表す電気パラメータを決定できる。ステップＦ１７からＦ２０は、それに応じて、特にステップＦ１７、Ｆ１８で用いられる値域の上下限の値に関する限り、修正されなければならない。

新型の電池の初期放電終了閾値U_Sminを決定する図５の方法は、必要に応じて本発明の基本原理を用いて更新される２つの放電終了閾値U_Smin1とU_Smin2の平均を計算することによって実行される変形例である。図５の方法は、事前に充電された電池に適用される。ステップＦ２１において、制御装置は、第１の放電終了閾値U_Smin1と、第２の放電終了閾値U_Smin2とをそれぞれ任意の値、たとえばそれぞれ１．９５Ｖと１．６５Ｖに初期化する。ステップＦ２２において、制御装置は、電池の放電を、その端子における電圧ＵがU_Smin1、すなわち１．９５Ｖに達するまで行う。このステップＦ２２は図２の管理方法のステップＦ２と同一であり、図２のステップＦ４からＦ６に従って行われる。次に、ステップＦ２３において、制御装置は、電池の部分的な充電を行い、電池の端子における電圧Ｕを測定する。この部分的な充電は、クープデフォート効果が起こるのに十分な期間（約数分）行う。次に制御装置は、ステップＦ２４においてクープデフォート効果を表す少なくとも１つの電気パラメータを決定する。より正確には、制御装置は、部分的な充電の間に電圧Ｕが測定される間に生じるクープデフォート効果を表すパラメータのうちの１つを表す電気パラメータ、たとえばステップＦ２３において発生するクープデフォート効果の差分ΔU₁を表す電気パラメータを決定する。簡単のため、クープデフォート効果パラメータΔU₁を表す電気パラメータはΔU₁の値に対応する。

次に、ステップＦ２５において、制御装置は、ΔU₁の計算値と、単一の所定の閾値、たとえば３０ｍＶとを比較する。もしΔU₁がこの閾値以上である場合は（Ｆ２５の出力がＮＯ）、制御装置は、ステップＦ２６に進み、そこで放電終了閾値U_Smin1が第３の所定値、たとえば１０ｍＶだけ上昇させられる。ステップＦ２６の出力では、制御装置はステップＦ２２に戻り、以降のステップＦ２３からＦ２５を再度行う。

一方、もしステップＦ２５において制御装置が、ΔＵが３０ｍＶより小さいと観測した場合は（Ｆ２５の出力がＹＥＳ）、第１の放電終了閾値U_Smin1の更新は行われない。

新型の電池の初期放電終了閾値を決定するための方法の第１の部分は、制御装置はＹＥＳ出力を介してステップＦ２５を終えたときに終了する。したがって、連続するステップＦ２２からＦ２５は、ステップＦ２１で初期化された放電終了閾値U_Smin1により３０ｍＶ未満の差分ΔU₁が直接得られるならば１回だけ実行される。もしこの場合に該当しないならば、制御装置はＮＯ出力を介してステップＦ２５を終え、放電終了閾値U_Smin1の更新を行うステップＦ２６を実行する。更新の後、制御装置はステップＦ２２からＦ２５を再度実行する。このループするシーケンスは、第１の放電終了閾値U_Smin1が３０ｍＶ未満の差分ΔU₁がステップＦ２４で得られない限り、行われる。

図５の方法の第１の部分が終了したら、制御装置は、電池端子の電圧UがU_Smin2、すなわち１．６５Ｖに達するまで、ステップＦ２７において電池の放電を行う。このステップＦ２７は、図１の管理方法のステップＦ２と同一であり、図２のステップＦ４からＦ６に従って行われる。次に、ステップＦ２８において、制御装置は、電池の部分的な充電を行い、電池端子における電圧Ｕを測定する。この部分的な充電は、クープデフォート効果が起こるのに十分な期間（約数分）行う。次に、ステップＦ２９において、制御装置は、たとえばクープデフォート効果パラメータΔU₂を表す電気パラメータを決定し、その電気パラメータは、たとえばΔU₂の値に対応する。

次にステップＦ３０において、制御装置は、ΔU₂の計算値と、３０ｍＶに等しい単一の閾値とを比較する。もしΔU₂がこの閾値より低い場合は（Ｆ３０の出力がＮＯ）、制御装置は、ステップＦ３１に進み、そこで、放電終了閾値U_Smin2が第２の所定値、たとえば１０ｍＶだけ低下させられる。ステップＦ３１の出力では、制御装置はステップＦ２７に戻り、以降のステップＦ２８からＦ３０を再度実行する。

一方、もしステップＦ３０において、制御装置が、ΔU₂が３０ｍＶ以上であることを観測した場合は（Ｆ３０の出力がＹＥＳ）、第２の放電終了閾値U_Smin2の更新は行わない。

新型の電池の初期放電終了閾値を決定する方法の第２の部分は、制御装置がＹＥＳ出力を介してステップＦ３０を終えたときに終了する。したがって、連続するステップＦ２７からＦ３０は、もしステップＦ２１で初期化された第２の放電終了閾値U_Smin2により３０ｍＶ以上の差分ΔU₂が直接得られる場合は１回のみ実行される。もしこの場合に該当しないときは、制御装置はＮＯ出力を介してステップＦ３０を終え、放電終了閾値U_Smin2を更新するためのステップＦ３１を実行する。更新の後、制御装置はステップＦ２７からＦ３０を再度実行する。このループするシーケンスは、第２の放電終了閾値U_Smin2に応じて３０ｍＶ以上の差分ΔU₂がステップＦ２９で得られることを可能にするまで繰り返される。

図５の方法の第２の部分が完了したら、制御装置は、第１および第２の放電終了閾値U_Smin1とU_Smin2の平均値をステップＦ３２で計算する。この後、図５の方法が終了し、新型の電池の初期放電終了閾値U_Sminが決定され、これは計算された平均値に対応する。ステップＦ３２は図５の方法の第３のステップを構成する。

すなわち、新型の電池の初期放電終了閾値U_Sminを決定する図５の方法では、
あらかじめ定義された第１の放電終了閾値U_Smin1まで電池を放電し（Ｆ２２）、第１の放電終了閾値U_Smin1を、クープデフォート効果を表すパラメータΔＵ₁と閾値（３０ｍＶ）との比較結果に応じて更新し（Ｆ２６）、
第１の放電終了閾値U_Smin1より低い、あらかじめ定義された第２の放電終了閾値U_Smin2まで電池を放電し（Ｆ２７）、クープデフォート効果を表すパラメータΔU₂と上記閾値（３０ｍＶ）との比較結果に応じて、第２の放電終了閾値U_Smin2を更新し（Ｆ３１）、
この型の電池を用いるときに最初に用いられる初期放電終了閾値U_Sminを、該当する場合に更新される第１および第２の放電終了閾値U_Smin1,U_Smin2の平均を計算することによって決定する。

第１の放電終了閾値U_Smin1の更新は、もしパラメータΔＵ_１が閾値（３０ｍＶ）以上である場合は所定の第３値（１０ｍＶ）だけ第１の放電終了閾値U_Smin1を上昇させる（Ｆ２６）。第２の放電終了閾値U_Smin2の更新は、もしパラメータΔＵ_２が閾値（３０ｍＶ）より小さい場合は所定の第４値（１０ｍＶ）だけ第２の放電終了閾値U_Smin2を低下させる（Ｆ３１）。

結果として、図１，図４、図５の方法は、それぞれ放電終了閾値U_Sminを決定する少なくとも１つの方法を含み、その方法は以下のステップ、
あらかじめ定義された放電終了閾値U_Smin, U_Smin1, U_Smin2まで電池を放電するステップ（Ｆ２，Ｆ１４、Ｆ２２、Ｆ２７）と、
電池を少なくとも部分的に充電するステップ（Ｆ３，Ｆ１５，Ｆ２３，Ｆ２８）と、
充電の間、充電におけるクープデフォート効果を表す電気パラメータΔＵを決定するステップ（Ｆ８，Ｆ１６、Ｆ２４，Ｆ２９）と、
上記パラメータと所定の特性とを比較するステップ（Ｆ９，Ｆ１０，Ｆ１７，Ｆ８，Ｆ２５，Ｆ３０）と、
必要に応じて、比較の結果に応じて、以降の放電動作において用いられる放電終了閾値U_Sminを更新するステップ（Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１９，Ｆ２０，Ｆ２６，Ｆ３１）と、
を備える。

上述したこれらの決定方法は、あらゆる型の電池に適用可能である。それらは特に鉛蓄電池の放電の管理に非常に適しており、その使用は、エネルギー生産を需要に適合させるためにエネルギー生産が間欠的である用途、たとえば光電池の用途において、広範囲に及ぶ。

一般的に、充電におけるクープデフォート効果が観測される限り、電池の型、およびこの電池が用いられる用途の型を考慮して、あらゆる型の充電または放電が用いられることができる。知られた態様では、電池の端子における充放電電圧（場合によっては電流）が制御され、および／または充放電の間、測定される。同様に、任意の充電終了基準が、たとえば電圧閾値または、時間ベース電圧および／または電流プロファイルに基づき、用いることができる。

Claims (11)

1. 再充電可能電池の放電末期電圧閾値を決定するための方法であって、
   あらかじめ定められた放電終了閾値まで前記電池を放電するステップと、
   前記電池を少なくとも部分的に充電するステップと、
   前記充電の初めに、充電におけるクープデフォート効果を表す電気パラメータを決定するステップと、
   前記パラメータを、所定の特性と比較するステップと、
   必要に応じて、前記比較の結果に従って、次の放電のために用いられる前記放電終了閾値を更新するステップと、
   を備えたことを特徴とする方法。
2. 前記パラメータは、前記充電におけるクープデフォート効果のピーク電圧とプラトー電圧間の差分を表す、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記所定の特性は値域によって構成され、
   前記放電終了閾値を更新するステップは、
   前記パラメータが前記値域より大きいとき、所定の第１値だけ前記放電終了閾値を上昇させ、
   前記パラメータが前記値域より小さいとき、所定の第２値だけ前記放電終了閾値を下げる、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記値域は、２５ｍＶから３５ｍＶの範囲で構成される、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記所定の第１値は、１０ｍＶに等しいことを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
6. 前記所定の第２値は、１０ｍＶに等しいことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記再充電可能電池は新型の電池であり、
   前記方法は、前記新型の電池を用いるときに最初に用いられる初期放電末期電圧閾値を決定するために用いられ、
   前記所定の特性は、単一の閾値によって構成され、
   前記方法は、
   充電におけるクープデフォート効果を表す前記電気パラメータが前記単一の閾値より小さくなるまで、あらかじめ定義された第１の放電終了閾値を用いて、各前記ステップの組を少なくとも１回実行し、各回のそれぞれにおいて、前記第１の放電終了閾値を更新するステップは、前記パラメータが前記閾値より大きいとき、所定の第３値だけ前記第１の放電終了閾値を上昇させ、
   充電におけるクープデフォート効果を表す前記電気パラメータが前記単一の閾値より小さくなるまで、あらかじめ定義された第２の放電終了閾値を用いて、各前記ステップの組を少なくとも１回実行し、各回のそれぞれにおいて、前記第２の放電終了閾値を更新するステップは、前記パラメータが前記閾値より小さいとき、所定の第４値だけ前記第２の放電終了閾値を下げ、
   該当する場合に更新される前記第１および第２の放電終了閾値の平均値を計算することによって前記初期放電終了閾値を決定する
   ことを特徴とする方法。
8. 前記閾値は３０ｍＶであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記所定の第３値は１０ｍＶに等しいことを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
10. 前記所定の第４値は１０ｍＶに等しいことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記電池は鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方法。

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