JP2012508891A - 電池の電気エネルギー発生素子の電圧を監視する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電池の電気エネルギー発生素子（１）の電圧Ｕ_ＥＬＴを監視する方法に関し、前記方法は、減算器アセンブリ（６）を用いて、および較正手順を実行することにより、前記素子の端子間の電圧Ｕ_ＢＲＵＴを測定することを提供する。本発明はまた、この方法の実施のための監視デバイスに関し、電池および電槽の素子の電圧を監視するためのシステムは、複数の電気エネルギー発生素子から形成される少なくとも１つのモジュールを備え、前記電池は、モジュールごとに電圧を監視するためのシステムを備える。

Description

本発明は、電池の電気エネルギー発生素子の電圧を監視する方法、その方法を実施するための監視装置、ならびに電池の素子の電圧を監視するためのシステムに関する。本発明はまた、複数の電気エネルギー発生素子から形成される少なくとも１つのモジュールを備える電池に関し、前記電池は、モジュールごとに電圧を監視するためのシステムを備える。

電池は特に、電気またはハイブリッド自動車走行を対象としている、すなわち、駆動輪を駆動する電動機であって、それらの駆動輪または場合によっては他の駆動輪を駆動するサーマル・エンジンと組み合わされた電動機を備える。

特に、本発明は、走行チェーンの完全な電化にまで及ぶこともあるサーマル自動車の高度のハイブリッド化に適用される。この場合、電池は単に、加速段階において自動車を補助する働きをするだけにとどまらず、より長いか、またはより短い距離にわたり自律的に自動車の移動をもたらす働きもする。

本発明による電池はまた、たとえばモバイル電子機器（コンピュータ、カメラ、ヘッドホン・ステレオなど）のような他の技術分野において、または太陽電池パネルのような固定の用途においても、その用途を見出すことができる。

当該の用途に必要とされる電力および／またはエネルギーのレベルを保証するため、特に直列に取り付けられた複数の電気エネルギー発生素子を備える電池を作成することが必要である。

安全上の理由から、発生素子は、いかなる場合にも過充電または過放電されてはならないことが知られている。このことは特に、発生素子が、たとえばリチウムイオンまたはリチウムポリマー型の少なくとも１つの電気化学セルを備えるときに当てはまり、電気化学セルは陽極または陰極として連続的に動作する電気活性層のスタックにより形成され、前記層は電解質を用いて接触状態にされる。

電池に接続された充電器およびその他の機器品目には、電圧の全体的な展望があるが、素子の電圧は必ずしも一様ではなく、各素子の電圧間には何らかの変動がある。したがって、システムの耐用年数および安全性を保証するため、電池内の最低電圧および最高電圧を正確に監視することが重要である。

それゆえに、電池の安全性および耐用年数を保証するために、素子内の電圧が正確に監視される必要がある。この電圧の監視は、過充電または過放電の可能性を検出できるようにして、不要なイベントの発生を防ぐことができるように安全装置を作動させることができる。

素子が直列に取り付けられた場合、各々の電圧を正確に測定して、それらの均衡を確保するようにすることも重要である。この品質均衡は、電池の耐用年数および安全性を増大させることに関与する。

電圧の測定の精度はまた、電池の充電状態を計算するためにも重要である。確かに、放電時の電池の充電状態は、最も弱い素子の電位によって定義されるが、再充電中は、充電状態を定義するのは最高電位を持つ素子である。

特に、素子の電圧を測定することは、熱散逸のリスクが生じる前に過電圧を監視することを可能にし、さらに、システムの信頼性をさらに高め、その耐用年数の期間を延ばすことにも寄与する。この測定は、電池の耐用年数全体にわたり特に信頼性の高いものでなければならない。

しかし、電圧値を取得することは、電池の大きさが増大する、つまり膨大な数の素子を備えるようになるのに応じて、よりいっそう困難になる。

特に約２００〜４００Vの高電圧で機能する電池を構成する素子の各電圧を個々に取得するために、さまざまな測定装置が使用されてもよい。

各々の電圧の測定は、電池を監視するための装置全体に共通の全体的な接地に関して実行されてもよい。認められる欠点は、各測定チェーンが高電圧測定を実行することができる必要があり、それは非常に高いコストにつながるということである。

各々の測定チェーンに抵抗ブリッジを追加することで、高電圧を得ることの問題を回避できるが、そのような装置は測定電圧における精度の損失をまねく。

電磁継電器はまた、素子の各々の端子における電圧を連続的に取るために使用されてもよいが、この解決策のコストは非常に高く、電池の小型化が必要とされる点からも、継電器の大きさは問題の実際的な原因となるおそれがあり、とりわけ、そのような装置は妥当なリードタイム内に電池のすべての電圧を取得できるようにはしない。

また、フォトカプラで各測定チェーンを分離することも可能であるが、この解決策は依然として非常に高価であり、扱いにくい。特に、測定チェーンの各々を直流電気により分離するために膨大な数のフォトカプラを使用することは、高コストにつながる。

高電圧で機能する電池の電圧測定の精度を高めるため、米国特許第６ ３１３ ６３７号明細書では、素子の各々の電圧の取得がモジュールに分割され、各素子の電圧は演算増幅器を介して取得され、アナログ・デジタル変換器を用いて変換され、フォトカプラを用いてプロセッサにデジタル処理で伝送される測定チェーンを提案している。

電圧を測定するためのこの原理は、取得チェーンを構成する電子コンポーネントの性能が完璧であること、および誤差の原因が電圧を取得するために使用される減算器アセンブリの共通モードの誤差の増大を引き起こす電池素子の内部抵抗とつながりがあることを考慮する。

共通モードのこの誤差は、電圧基準から遠ざかるとそれに応じてさらにいっそう顕著なものになり、米国特許第６ ３１３ ６３７号明細書による測定チェーンの原理は、電圧基準を取得モジュールの中央に位置づけることにより共通モードのこれらの影響を限定することにある。

確かに、差働増幅器は、電圧測定を既知の基準に戻すが、共通モードの電圧を各々の測定チャネルに伝送する。この共通モード電圧は、測定される素子の位置に依存し、その値は電圧基準に関して距離に伴って増大する。演算増幅器はまた、接地に関して測定チェーンの位置とは無関係なオフセットをもたらす。

さらに、電池要素の電子監視装置は、測定チェーンの基準電圧を再現するために供給を使用する。米国特許第６ ３１３ ６３７号明細書において、この電圧源は、自動車の１２Vネットワークから得られる。

したがって、従来技術による監視装置は、自動車の補助電池（１２Vまたは２４V電池）のエネルギーを消費し、それは自動車が数週間使用されない場合に補助電池の急速な放電をまねく可能性もある。

加えて、サーマル自動車に取り付けられた１２Vネットワークは必ずしも、この電子的監視により構成される追加の消費に対応する規模にはなっていない。

さらに、１２Vネットワークから再現された電圧基準は、あまり安定的ではないので、１２V電力線に統合された多数の消費者によって強く外乱を受ける可能性がある。

１２Ｖネットワークから再現された電圧基準を使用することはまた、信頼性の問題につながるおそれもある。確かに、１２Vネットワークの障害（放電された電池．．．）は、走行電池が監視されなくなる状態を引き起こす。

上記において想起されるように、各々の電池素子の電圧測定は、特に電池で提供されるエネルギーの品質が高いので、極めて安全な機能を構成する。したがって、可能な限り正確かつ信頼性の高い電圧測定を行う必要がある。しかし、従来技術による電気自動車の電池に使用される電圧取得チェーンは、いくつかの弱点を備えている。

第１に、それらの電子アーキテクチャは、コンポーネントの特性が完璧に信頼することができ、明確であることを示している。しかし、電子コンポーネントの特性は、時間の経過と共に劣化、および／または使用の条件（温度．．．）に応じて進展することが一般に受け入れられる。

加えて、（特に「フラットな」分極曲線を有する電池素子に対して）正確かつ信頼できる電池の充電状態（SOC：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）の測定を取得するために、各々の電池素子の電圧測定に要求される精度には、電圧を取得するために減算器アセンブリで極めて正確な抵抗器（およびそのため非常に高価であるか、または見出すことが不可能でさえある）を使用することが必要となろう。

さらに、測定チェーンに誤動作が生じた場合、誤った電圧値の情報がシステムに戻される可能性もあり、電池の安全性に劇的な結果をまねくおそれもある。素子の過大評価された電圧測定は、システムを、誘導された非検出の放電（それぞれ、非検出の誘導電荷に関する過小評価測定）へと至らせる可能性がある。

したがって、従来技術による電圧監視装置は、測定チェーンのオフセットに関連する誤差を有するが、また、電池素子の内部抵抗に依存するので、前記素子の経年変化およびそれらの温度に応じて強く進展する影響を受けやすい共通モードの存在にも関連する誤差を有する。これらの不正確さの源には、増幅器ゲイン、オフセット、および基本的に温度に依存するゲインの誤差が加えられる可能性がある。

生産ラインの測定チェーンを較正することでは、温度および素子の経過時間によるこれらの誤差の変動を考慮に入れられるようにはならない。したがって、これらの誤差を補償し、非線形性の可能な誤差を除去するため、各測定の前にチェーンを較正できることが極めて重要である。

本発明は、特に、電池の電気エネルギー発生素子の電圧を監視するための簡単で経済的な装置を提案することにより、従来技術の欠点を克服することを目的とし、前記装置は、耐用年数の期間、自律性、充電状態の計算の精度、および電池の安全性を増大させることができるように、電圧測定の精度において優れた信頼性レベルを有する。

この目的を達成するため、第１の態様によれば、本発明は、電池の電気エネルギー発生素子の電圧Ｕ_ＥＬＴを監視する方法を提案し、前記方法は、減算器アセンブリを用いて、および以下のステップを備える較正手順を実行することにより、前記素子の端子において電圧Ｕ_ＢＲＵＴを測定する手段を提供する。

− 素子の単独正極端子での減算器アセンブリの入力の転換、および前記アセンブリにより搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＋}の測定
− 素子の単独負極端子での減算器アセンブリの入口の転換、および前記アセンブリにより搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ−}の測定
− 関係

により定義された平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲの確立
− Ｕ_ＥＬＴ＝Ｕ_ＢＲＵＴ−Ｕ_ＣＯＲＲの関係を用いて素子の電圧Ｕ_ＥＬＴを決定するための、平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲによる測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴの修正

第２の態様によれば、本発明は、そのような方法の実施により電池の電気エネルギー発生素子の電圧Ｕ_ＥＬＴを監視するための装置を提案し、前記装置は演算増幅器に関連付けられている抵抗器から成る減算器アセンブリを備え、前記減算器アセンブリは、加えて、それぞれ前記素子の単一端子での演算増幅器の入力の転換を可能にする２つの整流子を備え、前記装置は、前記アセンブリによって搬送される電圧を測定する手段と、前記平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲを確立し、前記測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴを修正する手段を備えるデジタル処理ユニットをさらに備える。

第３の態様によれば、本発明は、電池の素子の電圧を監視するためのシステムを提案し、前記システムは、素子ごとに、そのような監視装置を備え、前記デジタル処理ユニットおよび少なくとも１つの基準電圧の可能な作成回路は前記監視装置に共通であり、前記システムは、電圧測定のアナログ・デジタル変換器と、電池を管理するための中央システムとのデジタル処理ユニットのフォトカプラをさらに備える。

第４の態様によれば、本発明は、複数の電気エネルギー発生素子により形成される少なくとも１つのモジュールを備える電池を提案し、前記電池は、モジュールごとに電圧を監視するためのそのようなシステムを備える。

本発明のその他の特殊性および利点は、添付の図面を参照して示される以下の説明から明かとなろう。

電池のモジュールおよび前記モジュールを形成する素子の電圧を監視するそのシステムを示す図である。 本発明による監視装置の減算器アセンブリの第１の実施形態を示す配線図である。 図２による減算器アセンブリを供給するための２つの基準電圧の作成回路を示す配線図である。 本発明による監視装置の減算器アセンブリの第２の実施形態を示す配線図である。

直列に取り付けられる、複数の電気エネルギー発生素子１により形成される少なくとも１つのモジュールＭを備える電池の実施形態が、後段において説明される。特に、電池は、直列に取り付けられる複数のモジュールＭを備える。

図１において、モジュールＭは、２つの隣接するモジュールＭ＋１、Ｍ−１へのその接続で表され、前記モジュールは、並列に取り付けられた２つの電気化学セル２で各々形成される６つの素子１を備える。

例示的な実施形態において、電子化学セル２は、リチウムイオン型またはリチウムポリマー型である。

素子１のアセンブリは、第３および第４の素子１の間に位置する中央電位（０Ｖローカルと示される）を表し、前記中央電位はモジュールＭのゼロ電位を定義し、中央電位のそれぞれの側では３つの上位素子１が正電位のゾーンに、３つの下位素子１が負電位のゾーンにある。

この中央電位に関して、第３の上位素子１の端子はモジュールＭの正電源＋Ｕを定義し、一方モジュールＭの負電源−Ｕは第３の下位素子１の端子によって定義される。したがって、モジュールＭは、素子１の充電状態に依存する可変電圧を搬送する。特に、各々の素子１は、モジュールによって搬送される電圧が１５Ｖと５Ｖの間に含まれるように、最大５Ｖで充電され、最大１．７Ｖで放電されてもよい。

さらに電池は特に、自動車が電気自動車または電気サーマル・ハイブリッド型のいずれであっても、自動車の走行電気エンジンに供給するように適合される。しかし、本発明による電池はまた、その他の輸送方式、特に航空学において電気エネルギーを蓄積するための用途を見出すこともできる。さらに、風車のような静止の用途において、本発明による電池はまた、有利に使用されてもよい。

電池はさらに、モジュールＭごとに、電圧を監視するためのシステムを備え、前記システムは、素子１ごとに、前記素子の電圧を監視するための装置を備える。図１において、電池は、素子ごとに、温度測定装置３、および平衡装置４、ならびに周辺温度を測定するための装置５をさらに備える。

監視装置は、演算増幅器７に関連付けられている４つの抵抗器Ｒ１〜Ｒ４から成る減算器アセンブリ６を備える。加えて、減算器アセンブリ６は、２つの整流子ＥＴＡＬ＋、ＥＴＡＬ−を備え、それぞれ素子１の単一端子での演算増幅器７の入力の転換を可能にする。

この装置は、減算器アセンブリ６を用いて前記素子の端子において電圧ＵＢＲＵＴを測定する手段を提供することにより素子１の電圧の監視を可能にする。加えて、監視は、共通モードおよび測定チェーンのオフセットとつながりのある誤差を取り消すことができるようにする較正手順を提供することにより実行される。

較正手順は、以下のステップを備える。

− 素子１の単独正極端子の減算器アセンブリ６の入力を切り替えるための整流子ＥＴＡＬ＋のアクティブ化、および前記アセンブリにより搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＋}の測定
− 素子の単独負極端子の減算器アセンブリの入力を切り替えるための整流子ＥＴＡＬ＋の非アクティブ化および整流子ＥＴＡＬ−のアクティブ化、ならびに前記アセンブリにより搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬー}の測定
− 関係

により定義された平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲの確立
− Ｕ_ＥＬＴ＝Ｕ_ＢＲＵＴ−Ｕ_ＣＯＲＲの関係を用いて素子の電圧Ｕ_ＥＬＴを決定するための、平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲによる測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴの修正

この較正手順は、増幅器７のオフセットを修正できるようにする。この目的を達成するため、監視装置はさらに、減算器アセンブリ６によって搬送される電圧を測定する手段、および平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲを確立して、測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴを修正する手段を備えるデジタル処理ユニット８を備える。

図１に関連して、処理ユニット８は、プロセッサ９を備え、前記ユニットはモジュールＭの監視装置に共通である。ユニットは、電圧測定のアナログ・デジタル変換器１０、および電池を管理する中央システムを備えるプロセッサ９のフォトカプラ１１をさらに備える。図示されていない代替において、処理ユニット８のコンポーネントは、目立たないように提供されてもよく、特に変換器１０はプロセッサ９から切り離されてもよい。

示される実施形態において、ユニット８と中央管理システムとの間の通信は、自動車のデジタルリンクバス１２を介して実行され、このバス１２のインターフェイス１３は監視システムで提供される。加えて、監視システムはさらに、プロセッサ９とフォトカプラ１５との間のリセット機能１４を備える。さらに、ユニット８は、平衡装置４と通信するための装置２４を備える。

有利なことに、較正手順は、素子１の端子においてＵ_ＢＲＵＴ電圧の測定ごとに実行される。さらに、較正手順は、決定されたＵ_ＥＬＴと測定されたＵ_ＢＲＵＴ電圧との間の差がしきい値電圧よりも低いことを確認するためのテストを備えることができ、テストが否認である場合に監視誤動作の状態が確立される。

測定の精度の増大に加えて、そのような確認は、測定チェーンのいかなる誤動作も値Ｕ_ＣＯＲＲを前もって決定されたしきい値と比較することにより検出されうる範囲で追加の信頼性の機能を保証できるようにする。あるいは、各素子１の値Ｕ_ＣＯＲＲは、前記素子間の修正の有意差を検出するために、相互に比較されてもよい。確かに、測定チェーンが同じバッチの電子コンポーネントで実行される場合には特に、そのような差は確認テストによって確立されうる監視誤動作を意味する。

示される実施形態において、増幅器７の負の入力には、抵抗器Ｒ３を用いて基準電圧Ｕ_ＲＥＦが供給される。基準電圧Ｕ_ＲＥＦは、素子の電圧Ｕ_ＥＬＴを決定する際に測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴから減算されるように測定される。

この目的を達成するため、監視装置はさらに、減算器アセンブリ６に供給する少なくとも１つの基準電圧Ｕ_ＲＥＦの作成回路１６を備える。図１において、監視システムは、モジュールＭの監視装置に共通である回路１６を備え、処理ユニット８には、監視方法を実施することができるように変換器１０を用いて基準電圧Ｕ_ＲＥＦの測定が供給される。

処理ユニットは、モジュールＭの素子１によって搬送される可変連続電圧によって電気的に供給される電源１７を備える。この目的を達成するため、供給回路は、フォトカプラ２０に関連付けられているウェイクアップ機能１９を用いて電池を管理するために中央システムによって制御される遮断機１８を有する。

示されている実施形態において、供給は上位素子１で実行され、電池は下位素子１の消費を補償するために装置２１を統合して、前記素子間の平衡を維持するようになっている。

図１および図３を参照すると、回路１６は、たとえば５Ｖの電圧が演算増幅器２３および抵抗器Ｒ５〜Ｒ８を備える抵抗ブリッジによって分割される電圧基準２２を備える。特に、図１に表されるように、電流は、安定化された供給部２５によって電圧基準２２に供給される。加えて、基準電圧Ｕ_ＲＥＦは、電圧基準２２と素子１の回路直列のローカル中央電位０Ｖとの間で確立される。

確認手順の実施を可能にするため、回路１６は、２つの異なる基準電圧を搬送するセレクタＣＤＥ_ＴＥＳＴを備える。たとえば約０．２Ｖの、第１（図３のセレクタの位置）は、素子１の端子における電圧測定Ｕ_ＢＲＵＴが実行される逆分極電圧に対応する。したがって、測定誤差よりも大きくなるように逆分極電圧を提供することにより、測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴのわずかなオフセットが実行されて、わずかに負の電圧が変換器１０の領域において正として読み取られる。

確認電圧Ｕ_ＶＥＲと呼ばれる第２の電圧は、素子１の最大電圧の８０％と１２０％の間に含まれる値を表すように、逆分極電圧よりも大きくてもよい。したがって、増幅器のゲインの確認は、測定範囲に対応する電圧で実行される。

したがって、確認手順は、以下のステップを備える。

− 確認電圧Ｕ_ＶＥＲを生成するようにセレクタＣＤＥ_ＴＥＳＴをアクティブ化し、前記生成された電圧を測定する
− 減算器アセンブリ６に前記確認電圧を基準電圧として供給する
− 前記アセンブリによって搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＿ＶＥＲ}を測定する
− 測定された電圧Ｕ_ＶＥＲと較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＿ＶＥＲ}との間の差がしきい値電圧よりも低いことを確認するためのテストを実行し、テストが否認である場合に監視障害の状態が確立される

さらに、監視プロセスは反復型であるため、較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬーＶＥＲ}は、以前の較正の恩恵を受けるように、前もって定義された平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲで修正されてもよい。

特に、確認手順は、素子１の端子における電圧Ｕ_ＢＲＵＴの測定ごとに実行されてもよく、使用される平均オフセットＵ_ＣＯＲＲは、前記電圧の以前の測定に定義された平均オフセットに対応してもよい。

さらに監視を確実にするため、確認手順は、確認電圧Ｕ_ＶＥＲの値が所定の範囲に含まれることを確認するためのテストを備えることができ、テストが否認である場合に監視障害の状態が確立される。

加えて、監視プロセスは、逆分極電圧の値が所定の範囲内にあることを確認するためのテストを提供することができ、テストが否認である場合に監視障害の状態が確立される。

図４を参照すると、減算器アセンブリのゲインを補償するための手順の実施を可能にする前記アセンブリは、後段において説明され、前記手順は以下のことを提供する。

− 第１の電圧テストＵ_{ＴＥＳＴ＋}を生成し、前記生成された電圧を測定する
− 減算器アセンブリ６の正の入力のゲインＧ_＋を決定するために前記テスト電圧を前記アセンブリに供給する
− 第２の電圧テストＵ_{ＴＥＳＴ−}を生成し、前記生成された電圧を測定する
− 前記アセンブリの負の入力のゲインＧ₋を決定するために前記テスト電圧を減算器電圧６に供給する
− 関係

を用いて平均ゲインを計算する
− 関係

を用いて平均ゲインＧ_ＭＯＹにより決定された電圧Ｕ_ＥＬＴを補償する

この目的を達成するため、減算器アセンブリは、それぞれ整流子Ｅ_ＴＡＬ＋、Ｅ_ＴＡＬ−と直列に取り付けられる２つのその他の整流子ＴＥＳＴ_＋、ＴＥＳＴ₋を備え、回路は、それぞれ逆分極電圧Ｕ（_REF）、確認電圧Ｕ_ＶＥＲ、および２つのテスト電圧Ｕ_{ＴＥＳＴ＋}、Ｕ_{ＴＥＳＴ−}の４つの基準電圧を搬送するように配置される。

本発明は、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ社製のタイプＯＰ７４７の、精度０．１％の変動２５ｐｐｍ／°Ｃの約１００ｋオームの抵抗器Ｒ１〜Ｒ８および増幅器７、２３を使用できるようにし、しかも実行される電圧測定Ｕ_ＢＲＵＴの精度に優れた信頼性レベルをもたらす。

特に、本発明は、電池の充電状態の厳密な定義を保証することを可能にする。確かに、素子１の放電曲線は、素子１のオフロード電圧の進展をその残留容量の関数として提示する。この放電曲線の勾配は、素子１の化学組成に応じて多少顕著であり、測定精度の増大は、勾配が「フラット」になるのに応じてさらにいっそう重要となる。

しかし、共通モードの存在とつながりがある電圧誤差を除去することにより、本発明は、ほとんどの場合、４ｍVよりも低い電圧測定の精度を得ることができるようにする。加えて、本発明は、測定誤差を検出してそれらを補償することができるようにするが、さらにまた電子コンポーネントの性能の経時劣化を補償することもできるようにするので、信頼性の点から実物資産である。

全体として、本発明は、特に、以下の利点を組み込むことを可能にする。

− 電圧測定の精度を高め、測定チェーンの誤動作の低性能とつながりのある測定誤差を補償する
− 特にリチウムイオン電池に対する、自動較正済みおよび自動テスト済みの測定チェーンを実施する
− コンポーネントの不完全さを消し去る
− コンポーネントの特性の経時劣化を消し去る
− 優れた平衡品質を保証する
− 電池の信頼性に関与する
− フォトカプラの数を制限する（経済ゲイン）
− フラットな放電曲線を有する素子１の厳密なSOC計算を実行する
− 測定チェーンの温度劣化を修正する

Claims (19)

1. 電池の電気エネルギー発生素子（１）の電圧Ｕ_ＥＬＴを監視する方法であって、減算器アセンブリ（６）を用いて、および
   前記素子（１）の単独正極端子での前記減算器アセンブリ（６）の入力を転換し、前記アセンブリにより搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＋}を測定するステップと、
   前記素子（１）の単独負極端子での前記減算器アセンブリ（６）の入力を転換し、前記アセンブリにより搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬー}を測定するステップと、
   関係
   

   

   により定義された平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲを確立するステップと、
   Ｕ_ＥＬＴ＝Ｕ_ＢＲＵＴ−Ｕ_ＣＯＲＲの関係を用いて前記素子（１）の電圧Ｕ_ＥＬＴを決定するために、前記平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲにより前記測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴを修正するステップと、を備える較正手順を実行することにより、前記素子の端子において前記電圧Ｕ_ＢＲＵＴを測定することを提供する方法。
2. 前記較正手順は、前記素子（１）の前記端子において電圧Ｕ_ＢＲＵＴの測定ごとに実行されることを特徴とする請求項１に記載の監視方法。
3. 前記較正手順は、前記決定されたＵ_ＥＬＴと測定されたＵ_ＢＲＵＴ電圧との間の差がしきい値電圧よりも低いことを確認するためのテストを備えることができ、前記テストが否認である場合に監視誤動作の状態が確立されることを特徴とする請求項１または２に記載の監視方法。
4. 前記減算器アセンブリ（６）には基準電圧Ｕ_ＲＥＦが供給され、前記基準電圧は前記素子（１）の電圧Ｕ_ＥＬＴを決定する際に前記測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴから減算されるように測定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の監視方法。
5. 確認電圧Ｕ_ＶＥＲを生成し、前記生成された電圧を測定することと、
   前記減算器アセンブリ（６）に前記確認電圧を基準電圧として供給することと、
   前記アセンブリによって搬送される較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＿ＶＥＲ}を測定することと、
   前記測定された電圧Ｕ_ＶＥＲと前記較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＿ＶＥＲ}との間の差がしきい値電圧よりも低いことを確認するためのテストを実行し、前記テストが否認である場合に監視障害の状態が確立されることとを提供するステップを備える確認手順を提供することを特徴とする請求項４に記載の監視方法。
6. 前記較正電圧Ｕ_{ＥＴＡＬ＿ＶＥＲ}は、前もって定義された平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲで修正されることを特徴とする請求項５に記載の監視方法。
7. 前記確認手順は、前記確認電圧Ｕ_ＶＥＲの値が所定の範囲に含まれることを確認するためのテストを備え、前記テストが否認である場合に監視障害の状態が確立されることを特徴とする請求項５または６に記載の監視方法。
8. 前記確認手順は、前記素子（１）の前記端子において電圧Ｕ_ＢＲＵＴの測定ごとに実行されることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の監視方法。
9. 前記確認電圧Ｕ_ＶＥＲは、前記基準電圧Ｕ_ＲＥＦよりも高いことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の監視方法。
10. 前記確認電圧Ｕ_ＶＥＲは、前記素子（１）の最大電圧の８０％と１２０％の間に含まれる値を有することを特徴とする請求項９に記載の監視方法。
11. 前記基準電圧Ｕ_ＲＥＦの値が所定の範囲に含まれることを確認するためのテストを提供し、前記テストが否認である場合に監視障害の状態が確立されることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載の監視方法。
12. 前記素子（１）は、モジュール（Ｍ）を形成するように他の素子と直列に取り付けられ、前記基準電圧Ｕ_ＲＥＦは前記基準電圧（２２）と前記回路直列の中央電位の間に確立されることを特徴とする請求項４から１１のいずれか１項に記載の監視方法。
13. 前記減算器アセンブリ（６）のゲインを補償するための手順を備え、前記手順は、
    第１のテスト電圧Ｕ_{ＴＥＳＴ＋}を生成し、前記生成された電圧を測定することと、
    前記減算器アセンブリ６の正の入力のゲインＧ_＋を決定するために前記テスト電圧を前記アセンブリに供給することと、
    第２のテスト電圧Ｕ_{ＴＥＳＴ−}を生成し、前記生成された電圧を測定することと、
    前記減算器アセンブリ（６）の負の入力のゲインＧ₋を決定するために前記テスト電圧を前記アセンブリに供給することと、
    関係
    

    

    を用いて平均ゲインを計算することと、
    関係
    

    

    を用いて平均ゲインＧ_ＭＯＹにより決定された電圧Ｕ_ＥＬＴを補償することと、を提供することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の監視方法。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法を実施することにより、電池の電気エネルギー発生素子（１）の電圧Ｕ_ＥＬＴを監視するための装置であって、前記装置は演算増幅器（７）に関連付けられている抵抗器（Ｒ１〜Ｒ４）で実行される減算器アセンブリ（６）を備え、前記減算器アセンブリはそれぞれ前記素子（１）の単一端子での前記演算増幅器（７）の入力の転換を可能にする２つの整流子（ＥＴＡＬ_＋、ＥＴＡＬ₋）をさらに備え、前記装置は前記アセンブリによって搬送される電圧を測定する手段と、前記平均オフセット電圧Ｕ_ＣＯＲＲを確立し、前記測定された電圧Ｕ_ＢＲＵＴを修正する手段と、を備えるデジタル処理ユニット（８）をさらに備える装置。
15. 前記減算器アセンブリ（６）に供給する少なくとも１つの基準電圧を作成する回路（１６）をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の監視装置。
16. 前記回路１６は、電圧が演算増幅器（２３）と抵抗器Ｒ５〜Ｒ８とを備える抵抗ブリッジによって分割される電圧基準（２２）を備え、前記回路は２つの異なる基準電圧を搬送するためのセレクタ（ＣＤＥ_ＴＥＳＴ）をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の監視装置。
17. 電池の素子（１）の電圧を監視するためのシステムであって、前記システムは、素子（１）ごとに、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の監視装置を備え、前記デジタル処理ユニット（８）および少なくとも１つの基準電圧の可能な作成回路（１６）は前記監視装置に共通であり、前記システムは、前記電圧測定のアナログ・デジタル変換器（１０）と、電池を管理するための中央システムとのデジタル処理ユニット（８）のフォトカプラ（１１）をさらに備えるシステム。
18. 複数の電気エネルギー発生素子（１）から形成される少なくとも１つのモジュール（Ｍ）を備える電池であって、モジュール（Ｍ）ごとに請求項１７に記載の電圧を監視するためのシステムを備える電池。
19. 前記監視システムは前記要素（１）を用いて給電されることを特徴とする請求項１８に記載の電池。

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