JP2017514127A - バッテリの健全性を推定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− バッテリの充電もしくは放電時の開回路電圧の導関数の変化のピークを検出することによって、満充電と完全放電の中間で、バッテリの少なくとも1つの特性状態を決定するか、満充電時もしくは完全放電時の少なくとも1つの特性状態、またはバッテリの充電時もしくは放電時の、それぞれ定電流フェーズもしくは定電圧フェーズの間に、それぞれ電圧閾値もしくは電流閾値の超過によって規定される少なくとも1つの特性状態を決定するステップ、
− この特性状態に基づいて、バッテリの基準状態を規定するステップ、
− 複数の異なる健全性SOHiに関する基準状態において、バッテリの開回路電圧OCViを測定し、少なくともいくつかの実際の健全性/開回路電圧のペアの値(SOHi、OCVi)を含む、これらの較正データを、電子メモリ内に記憶するステップ
− バッテリを既知の選択された健全性SOHiにセットするステップ、
− バッテリを充電または放電し、バッテリの開回路電圧の導関数を測定及び/または推定し、該導関数の所定のピークを検出するステップ、
− バッテリの基準状態に到達するため、所定のピークに基づいて、所定の量の充電量を充電または放電し続け、この基準状態においてバッテリの開回路電圧OCViを測定するステップ、
− 較正データを含む電子メモリ内に、健全性値SOHi及びバッテリの基準状態に関連付けられた開回路電圧OCViを含む、ペアの値を記憶するステップ。
− 1時間を超える緩和時間の後、負荷に接続せずにバッテリの端子間の電圧を測定するステップ、または
− 1時間以下の緩和時間の後、負荷に接続せずにバッテリの端子間の電圧を測定するステップ、または
− バッテリが送電または受電している電流が非常に微弱であっても、バッテリの端子間の電圧を測定するステップ、または
− 種々の理論上の開回路電圧の条件下でバッテリの端子間の電圧を測定し、開回路電圧を推定するために電圧の測定値の補正を実施するステップ、
− バッテリの1または複数の測定された電気量に基づいて、バッテリの開回路電圧を推定するステップ。
− バッテリが使用されている装置もしくはバッテリ充電装置のヒューマンマシンインターフェースを介した、ユーザからの要求に続くトリガコマンド、及び/または
− 所定の周波数で自動的にトリガすること、及び/または
− バッテリの電気状態が良好なときに自動的にトリガすること、
− バッテリを充電する1つのフェーズ内で自動的にトリガすること、
の全部または一部を含み得、及び/または、以下の予備ステップ
− 特性状態を検出するために、バッテリの電気状態を自動的に検出するステップ、もしくは
− バッテリを基準状態の近くにセットするために、バッテリの構成を変更するステップ、を含み得る。
− バッテリの充電中または放電中に、開回路電圧の導関数を測定または推定するステップ、
− 開回路電圧のこの導関数のピークを検出するステップ
− 開回路電圧の導関数のピークに基づいてバッテリを基準状態にセットし、バッテリの開回路電圧を測定するステップ、
− 較正データ及び測定された開回路電圧から、バッテリの健全性を推論するステップ。
− 短縮された緩和時間であって、その時間ではバッテリの端子間の電圧が理論上の開回路電圧値に向かって収束し終えたと考えられなくてよい緩和時間の後に測定された開回路電圧、
− バッテリが送電または受電した電流が非常に微弱であっても、例えば、C/25(Cは推奨名目充電レジーム)といった超低速充電フェーズの状況下で、測定された開回路電圧、
− 上記の2つの構成といった、上記の種々の開回路電圧条件下の電圧測定値のうちの1つに基づいて推定され、一方でこの状況、特にバッテリのインピーダンスに起因する電圧低下を考慮にいれて補正を適用した開回路電圧、
− バッテリの、任意の他の電気的測定または電気的推定に基づいて推定された開回路電圧、
− バッテリの充電フェーズまたは放電フェーズ中に、上記の手法のうちの1つを介して測定または推定された開回路電圧。バッテリが緩和状態で、充電フェーズにあるときと放電フェーズにあるときとで、正確に同じであるバッテリの端子間の開回路電圧値を得ることはできないことは、留意されるべきである。したがって、潜在的には、充電時と放電時のそれぞれで、2つの開回路電圧値が存在する。したがって、この2つの値のうちの1つが検討されるか、または、変形形態では、充電時及び放電時の開回路電圧の平均値が検討される。
− 健全性は、バッテリの開回路電圧から推論される。
− 健全性は、満充電と完全放電の間である、バッテリの中間の充電状態に関して推定される。
− 特定のバッテリの健全性SOHの基準値を含む較正データが、特定の基準状態に関するバッテリの開回路電圧に応じて計算されることを可能にする較正方法に基づく、第1の予備的フェーズP1
− 該較正方法の結果に基づいて、バッテリの使用中のSOHを推定する第2のフェーズP2
E4:バッテリを、既知の且つ選択された健全性SOHiにセットするステップ、
E5:バッテリを充電し、充電量、開回路電圧及び、とりわけ、充電に対する開回路電圧の導関数を測定し、並びに、所定のピークを検出するステップ、
E6:バッテリの基準状態に到達するため、識別されたピークに基づいて値Q1の充電を継続し、バッテリの開回路電圧を測定するステップ、
E7:バッテリの基準状態で得られた健全性SOH値及び関連するバッテリの開回路電圧値OCVを電子メモリ内に記憶するステップ。ペアの値(OCV、SOH)は、バッテリの較正用のデータである基準データを形成する。
− バッテリの電気状況が基準状態に近いかどうかを検出するために、例えばバッテリの充電状態またはバッテリの開回路電圧の情報に基づいてバッテリの電気的状況を自動的に検出するステップE12か、または変形形態においては、
− バッテリを基準状態の近くにセットするために、バッテリの構成(充電または放電)を変更するステップE13。
− バッテリが使用されている装置またはバッテリ充電装置のヒューマンマシンインターフェースを介したユーザからの要求に続く、トリガコマンドE11a、
− 所定の周波数で自動的にトリガするステップE11b、
− バッテリの電気状態が良好なとき、即ちバッテリの電気状態が基準状態に近いときに自動的にトリガするステップE11c、
− バッテリを充電する1つのフェーズ(この充電フェーズは、例えばバッテリが著しく放電されることによって、独立してトリガされる)において自動的にトリガするステップE11d。
− 本発明の実施形態は、バッテリが満充電または完全放電であることを要求せず、バッテリの使用中、バッテリが(特定が容易である)中間の基準状態を通過するときに、煩わしくない方法でバッテリの健全性を推定することができるという利点を有する。
− 第2のフェーズP2で実施される計算は簡便であり、それによって、大量の計算能力を必要とすることなしに、本発明の実施形態の実施が可能になる。したがって、もしかすると小さいサイズである移動体といった、任意の装置の中での実装に適合する。
− 本手法は、任意のタイプのバッテリに対して容易に汎用化でき、各タイプのバッテリに対して少なくとも1度較正フェーズを再現すれば十分である。
− 本方法は、実施の際、非常に高水準の正確性に到達することが可能であることを示した。
− 本方法は迅速に実施することができ、それによって煩雑ではなくなる。なぜならば、バッテリが基準状態付近にあるときに、バッテリの通常動作を中断することなく、機会を捉えて容易に実施され得るからである。
Claims (16)
- バッテリの健全性に結び付けられた較正データの記憶を可能にする前記バッテリを較正する方法であって、
− 前記バッテリの充電時もしくは放電時の前記バッテリの開回路電圧の導関数の変化のピークを検出することによって、満充電と完全放電の中間で、前記バッテリの少なくとも1つの特性状態を決定するか、満充電時もしくは完全放電時の少なくとも1つの特性状態、または充電時もしくは放電時の、それぞれ定電流フェーズと定電圧フェーズの間に、それぞれ電圧閾値と電流閾値の超過によって規定される少なくとも1つの特性状態を決定する、ステップE1、
− 前記特性状態に基づいて、前記バッテリの基準状態を規定する、ステップE2、
− 複数の異なる健全性SOHiに関する前記基準状態において、前記バッテリの前記開回路電圧OCViを測定し、少なくともいくつかの実際の健全性/開回路電圧のペアの値(SOHi、OCVi)を含む、較正データを電子メモリ内に記憶する、ステップE4〜E7、を含むことを特徴とする、方法。 - 前記バッテリの少なくとも1つの特性状態を決定するステップが、前記バッテリが蓄積した充電量または時間に対する、前記バッテリの前記開回路電圧の前記導関数を考慮に入れることを特徴とする、請求項1に記載の、バッテリを較正する方法。
- 前記基準状態は、検出された前記基準状態の前記ピークに近接する前記開回路電圧の前記導関数の安定領域の中で選択されることを特徴とする、請求項1または2に記載の、バッテリを較正する方法。
- 前記基準状態は、前記バッテリが蓄積した充電量の、検出された前記ピークでの充電量からの、固定の充電量Q1の分のシフトによって規定されることを特徴とする、請求項3に記載の、バッテリを較正する方法。
- 少なくとも1つのバッテリの、複数の異なる健全性に関して、
− バッテリを既知の選択された健全性SOHiにセットするステップE4、
− 前記バッテリを充電または放電し、前記バッテリの前記開回路電圧の前記導関数を測定及び/または推定し、前記導関数の所定のピークを検出するステップE5、
− 前記バッテリの前記基準状態に到達するため、前記所定のピークに基づいて、所定の量の充電量を充電または放電し続け、前記基準状態において前記バッテリの前記開回路電圧OCViを測定するステップE6、及び
− 前記較正データを含む電子メモリ内に、バッテリの基準状態に関連付けられた前記健全性SOHi値及び前記開回路電圧OCViを含む、前記ペアの値を記憶するステップE7、を反復することを含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の、バッテリを較正する方法。 - 前記開回路電圧の測定を容易にするため、前記バッテリの低速充電フェーズまたは低速放電フェーズを実施することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の、バッテリを較正する方法。
- 前記バッテリの前記開回路電圧は、
− 1時間を超える緩和時間の後、負荷に接続せずに前記バッテリの端子間の前記電圧を測定するステップ、または
− 1時間以下の緩和時間の後、負荷に接続せずに前記バッテリの前記端子間の前記電圧を測定するステップ、または
− 前記バッテリが送電または受電している電流が非常に微弱であっても、前記バッテリの前記端子間の前記電圧を測定するステップ、または
− 種々の理論上の開回路電圧の条件下で前記バッテリの前記端子間の前記電圧を測定し、前記開回路電圧を推定するために前記電圧の測定値の補正を実行するステップ、または
− 前記バッテリの1または複数の測定された電気量に基づいて、前記バッテリの前記開回路電圧を推定するステップ、のうちの1つによって得られることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の、バッテリを較正する方法。 - 特に、実際の健全性/開回路電圧の前記ペアの値(SOHi、OCVi)に基づいて、基準状態における前記バッテリの前記健全性値を前記バッテリの前記開回路電圧値と関連付ける線形補間及び/または図表の作成を通じて、前記基準状態における前記バッテリの前記健全性と前記バッテリの前記開回路電圧との間の法則を決定するステップ(E8)を含むことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の、バッテリを較正する方法。
- 新品状態の一群のバッテリのうちの少なくとも1つと、少なくともある経年段階にある同じバッテリを使用することによって実施されることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の、バッテリを較正する方法。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の較正方法を実施する較正フェーズ(P1)、並びに、基準状態におけるバッテリの開回路電圧の測定、及び前記較正フェーズ(P1)で得られた較正データと測定された前記開回路電圧とからの、前記バッテリの前記健全性の推定の推論を含む、前記バッテリの前記健全性の推定フェーズ(P2)を含むことを特徴とする、バッテリの健全性を推定する方法。
- バッテリの前記健全性を推定する方法であって、第2の前記推定フェーズ(P2)は、前記推定フェーズ(P2)のトリガを決定するために、
− 前記バッテリが使用されている装置もしくはバッテリ充電装置のヒューマンマシンインターフェースを介した、ユーザからの要求に続くトリガコマンドである予備ステップ(E11a)、及び/または
− 所定の周波数で自動的にトリガする予備ステップ(E11b)、及び/または
− 前記バッテリの電気状態が良好なときに自動的にトリガする予備ステップ(E11c)、
− バッテリを充電する1つのフェーズ内で自動的にトリガする予備ステップ(E11d)、
の全部または一部を含み得、及び/または、
− 前記特性状態を検出するために、前記バッテリの電気状態を自動的に検出する予備ステップ(E12)、もしくは
− 前記バッテリを前記基準状態の近くにセットするために、前記バッテリの構成を変更する予備ステップ(E13)、を含むことを特徴とする、請求項10に記載の、バッテリの健全性を推定する方法。 - − 前記バッテリの充電中または放電中に、前記開回路電圧の導関数を測定または推定するステップE14、
− 前記開回路電圧の前記導関数のピークを検出するステップE15、
− 前記開回路電圧の前記導関数の前記ピークに基づいて前記バッテリを前記バッテリの前記基準状態にセットし、前記バッテリの前記開回路電圧を測定するステップE16、
− 前記較正データ及び測定された前記開回路電圧から、前記バッテリの前記健全性を推論するステップE17
を実施することを特徴とする、請求項10または11に記載の、バッテリの健全性を推定する方法。 - 請求項10から12のいずれか一項に記載のバッテリの健全性を推定する方法を実行するコンピュータプログラムコード手段を含む、記録されたコンピュータプログラムを含むことを特徴とする、管理ユニットによって読み取り可能なコンピュータ媒体。
- 少なくとも1つのバッテリと1つの管理ユニットとを備える装置であって、前記管理ユニットは、請求項10から12のいずれか一項に記載の、少なくとも1つのバッテリの健全性を推定する方法を実行することを特徴とする、装置。
- 自動車または、コンピュータ、電話、タブレットもしくは携帯型情報端末といった移動体であることを特徴とする、請求項14に記載の装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の較正方法を実装することを特徴とする、バッテリを較正する装置。
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