JP5408410B2 - 電池の老化状態を求める方法 - Google Patents
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Description
本発明は、特に車両用二次電池の老化状態を求める方法に関する。二次電池とは、再充電不可能な一次電池に対し、再充電可能な蓄勢装置（蓄電池又は二次電池とも称される）を意味する。以下電池とは二次電池を意味する。車両用電池として、特に鉛蓄電池、ニッケル−金属−水素化物電池、リチウム−イオン電池又は適当に再充電可能なコンデンサのような蓄勢装置が使用される。電池の老化状態とは、特に必要な出力を利用可能にする電池の能力を意味する。
車両用電池の老化状態を求める方法は、特に電気車両又はハイブリッド車両の牽引電池のために使用される。なぜならば、これらの電池は保管及び使用により連続的に老化するからである。特に増大する使用期間に伴う蓄積可能な電荷量の減少及び電池の出力を利用可能にする能力の低下は、車両の利用者にとって著しく重要である。
電池の老化状態は、一般に電圧、電流及び温度の連続測定から、頻度分布のような情報によって求められる。これにより、事情によっては連続的に検出される測定量の大きい蓄勢要求を生じる。更に時間的に検出される測定量の分析に伴う処理費用は非常に大きい。変化する周囲温度への分析方法の適合、その結果生じる測定及び分析方法の再修正も、特に時間及び蓄勢の費用がかかる。
従って本発明の基礎になっている課題は、電池の老化状態を求めるための特に簡単な方法を提示することである。更に電池の老化状態を求めるのに特に適した装置を提示する。
方法に関してこの課題は、本発明によれば、独立請求項１の特徴によって解決される。
有利な展開は従属請求項の対象である。
電池特に車両用ニッケル−金属−水素化物電池又はリチウム−イオン電池の老化状態を求める方法では、電池の複数のパラメータとして、特に充電状態、温度、充電電流及び／又は放電電流が検出され、かつ／又は求められ、パラメータのうちそれぞれ２つが規定され、かつ互いに関係づけられて、それぞれのパラメータの基礎になっているパラメータ範囲、及びその結果として生じる規定されたパラメータ対の値対が、分類されて重み付けされるようにしている。時間的に検出される測定値が、互いに関係づけられる値対により処理され、その結果生じて分類されかつ／又は重み付けされる値が、引続く分析及び処理のために形成されることによって、測定値対のこのような分類及び重み付けが、電池の老化状態の簡単かつ速やかで記憶場所を少なくする分析を可能にする。従って簡単な比較計算により、老化状態を求めることができる。更に老化係数の値により、電池の老化状態が、所定の欠陥モードで細分化可能である。これはメモリ需要及び分析費用の一層の減少を可能にする。
各パラメータが分類されて、その特に許容パラメータ範囲が所定の数のクラスに区分されるようにしているのがよい。クラスの数は、電池の老化状態へのパラメータのそのつどの影響及び作用によって決定される。こうして電池は温度に非常に強く関係する挙動を示す。特にニッケル−金属−水素化物電池（以下ＮｉＭＨ電池ともいう）の容量及び充電状態は、負の電極に使用される水素貯蔵合金のため、周囲温度に強く関係する。温度の上昇と共に水素背圧が形成されるので、４５℃より高い温度は、水素放出及び負の電極による充電能力の低下を生じる。−１０℃以下の非常に低い温度では、一層悪い分解及び取込み運動により、水素が負の電極により放出されかつ吸収される。換言すれば、金属水素化物貯蔵合金では、水素は室温でよくこのような合金に結合されるが、熱により次第に再び追い出される。従って例えば充電状態及び／又は温度のパラメータ範囲は、３０％〜９５％又は−２５℃〜５５℃のパラメータ範囲において、５％〜２０％又は５℃〜２０℃の所定の段階幅を持つ７つ又は８つのクラスに区分される。
実際値と記憶されている値との比較による記憶されている測定値の膨大な計算費用の代わりに、電池の老化状態についての情報を得るために、各値対に、クラスに関係して重み付け係数が割当てられる。例えばパラメータ対として、充電状態と温度が互いに関係づけられ、そのパラメータ範囲が、クラスに区分されると、各値対例えば３０％以下の充電状態と−２５℃以下の温度、又は９５％以下の充電状態と５５℃以上の温度が、重み係数を付けられる。重み付け係数は、互いに関係づけられるパラメータ（充電状態と温度）の電池モデルにより求められる老化係数と、電池の老化へのパラメータの影響とに相当している。
大きい重み付け係数を持つ値対が、電池の寿命に影響を及ぼすデータとして分類されるのがよい。大きい重み付け係数を持つこれらの値対は、更に欠陥モードとして確認可能である。ここで欠陥モードとは，以下において特に電池の寿命に著しく影響を及ぼす現象を意味し、この現象は大きい重み付けをされるパラメータ範囲を示す。
その代わりに又はそれに加えて、小さい重み付け係数を持つ値対が、機能にとって重要なデータとして分類される。作動のために許容される通常のパラメータ範囲にありかつ電池の平均的又は僅かな老化を生じる値対が問題である。
先行する期間にわたる電池状態の簡単な分析のため、所定の値対に対応する現在の実際値が存在すると、関係する値対に割当てられる状態カウンタが高められる。これにより現在の老化状態を求める際、電池の先行する年令の簡単な考慮を可能にする。本発明による方法において多数の測定値及びその測定時点の費用がかかる記録の代わりに、状態カウンタの１つの値のみが記憶される。
電池の欠陥モードの簡単な確認に加えて又はその代わりに、電池の老化状態を求めることができるようにするため、重み付け係数及び状態カウンタにより、パラメータ対のすべての値対に対してただ１つの老化係数が求められる。それぞれのパラメータ対例えば充電状態と温度、温度と自己放電変換、充電状態と電荷変換、充電電流と電荷変換、時間と電荷変換に対して形成されるこの老化係数は、電池の老化に及ぼすそれぞれのパラメータ対の影響を再現する。それぞれのパラメータの影響の程度及びその値に応じて、パラメータ対のそれぞれの老化係数が重み付けされる。
更に、すべてのパラメータ対の重み付けされる個々の老化係数の和により、電池の全老化係数が求められる。電池の老化に影響を及ぼすすべてのパラメータを考慮するため、個々の老化係数及び／又は全老化係数が、電池の老化状態を求める際使用される。
本発明の別の実施形態では、電池の動作能力を求める際、老化状態が考慮される。電池のできるだけ安全な作動のために、老化状態、充電状態及び／又は動作能力の値が制御装置へ供給される。これらの値は、制御装置に記憶される電池管理において、最適な動作点で電池の充電過程又は放電過程の調節のために考慮される。
電池の老化状態を求める装置に関して、この装置は、メモリを含み、このメモリに電池の複数のパラメータが記憶されて、パラメータのうちそれぞれ２つがパラメータ対として互いに関係づけられ、それぞれのパラメータの基礎になっているパラメータ範囲及びその結果生じる所定のパラメータ対の値対が分類されて重み付けされるようにしている。個々の値及びその検出時間を記憶する代わりに、値対のため組合わされる値のこのような記憶は、記憶場所の著しい減少、及び実際値及び時間値のような現在のデータにより記憶されているデータの一層速やかな分析及び評価を可能にする。
電池の老化に影響を及ぼすパラメータを速やかに見出すために、１つのパラメータ対に対して複数の記憶装置が設けられている。第１の記憶装置に、１つのパラメータに対して所定の数のクラスに相当する数の記憶区域が設けられているのがよい。それぞれのパラメータ対に対する第２の記憶装置に、１つの重み付け係数のための若干数の記憶区域が設けられている。更に先行する値を考慮するため、記憶される各値対に状態カウンタが割当てられている。それにより多数の個々の測定値及びその検出時点を記憶するための広範な記憶場所需要の変わりに、１つの重み付け係数及び状態カグンタのための記憶場所しか必要でない。
本発明により得られる利点は、特に電池の老化に影響を及ぼす２つの互いに関係づけられるパラメータのパラメータ範囲の分類及び重み付けにより、電池の欠陥状態の確認により電池の老化状態を求めるための簡単で速い可能性が与えられる。更に電池の寿命に影響を及ぼす個々のパラメータのパラメータ範囲の重み付け及び分類により、方法を変化する周囲条件に簡単かつ速やかに合わせることが可能である。特に重み付け及びクラスの変化により、電池を変化する新しい周囲条件に合わせ、この条件に合わせて新たに修正することができる。方法は、電池の形式又は電池技術に関係なく、簡単に合わせることができる。欠陥モードの数及び個々のパラメータのクラスの数の規定により、それぞれの形式及びそれぞれの技術に合わせて電池の老化状態を求めることが可能である。２つのパラメータの値対の所定の重み付けは、電池の形式又は電池技術又は先行する寿命を専門知識により考慮する。例えば補償充電による電池の状態改善は、関係する重み付け係数を合わせることにより、簡単かつ速やかに考慮することができる。
本発明の実施例が図面により詳細に説明される。すべての図において、互いに一致する部分は同じ符号をつけられている。
図１は、車両用電池１の老化状態ＳｏＨを求める装置を示す。電池１はハイブリッド車両用の牽引電池であってもよい。牽引電池として例えばニッケル−金属−水素化物電池、リチウム−イオン電池又は他の適当な電池が使用される。更に鉛酸電池の形の別の二次電池２も設けることができる。走行中に電池１及び２は、発電機３を介して充電される。
電池１及び２を制御するため、装置は制御装置４例えば電池制御装置又は電池１、二次電池２及び発電機３に接続される車載回路網制御装置を含んでいる。制御装置４により、電池１及び二次電池２のパラメータ５．１〜５．ｎとして、例えば電圧Ｕ、温度Ｔ，電流Ｉ、充電状態ＳｏＣ、充電及び放電時間ｔ検出されかつ求められる。
このため適当なセンサが設けられ、その測定値が制御装置４へ供給される。その代わりに又はそれに加えて、先行する測定及び処理方法、例えば評価及び観察方法、モデル及びパラメータ確認方法、温度モデル方法、ヒストリー表、インピーダンス測定、自己学習方法からのデータ又は情報を供給することができる。温度として特に周囲温度が検出される。その代わりに又はそれに加えて、温度としてそれぞれの電池温度を検出することもできる。
更に電池１又は２の老化状態ＳｏＨを求めるため、別の情報及びデータ例えば電池の電極の表面不動態化、電池セルの緩慢な乾燥、接触損失、及びこれらの過程により生じるセルインピーダンスの増大、及び同じ放電最終電圧に関する電池容量低下が必要である。これらの情報及びデータは、例えばセルインピーダンスの測定を介して間接に検出されて制御装置４へ供給され、モデルに基く評価方法により老化状態ＳｏＨを求める際考慮される。直列回路内における個々の電池セルの充電状態偏差も考慮することができ、その際制御装置４によって補償充電により行われる偏差の解消が、アルゴリズムによって決定されかつ考慮される。
車両又は電池にとって重要な別のパラメータ例えば車両速度又は制動エネルギ回収の値を考慮するため、制御装置４を例えば他の制御装置６、例えば図２に示すようにハイブリッド制御装置６．１又は送風機制御装置６．２に接続することができる。
車両の従来の作動では、点火装置、燃料噴射装置、照明装置、暖房装置、空調装置、ブレーキのような電気負荷への充分な供給のために、電池はその充電状態ＳｏＣ、現在の温度、放電電流Ｉａ及び充電電流Ｉｃを監視される。
記憶場所の需要を減少し、電池１の老化状態ＳｏＨを簡単かつ速やかに求めるため、本発明によれば、別個に構成されるか又は制御装置４に統合されている少なくとも１つのメモリ７が設けられている。
メモリ７の構造の実施例が図３に詳細に示されている。メモリ７において、２つのパラメータ５．１と５．２例えば充電状態ＳｏＣと温度Ｔが、パラメータ対として互いに関係づけられている。それぞれのパラメータ５．１及び５．２に対して、そのパラメータ範囲が所定の数のクラスＹ１〜Ｙ７及びＸ１〜Ｘ７に区分されている。例えばパラメータ５．１（充電状態ＳｏＣ）に対して、次のパラメータ範囲＜３０％、＞３０％、＞４０％、＞５０％、＞６５％、＞８０％及び＞９５％に対して７つのクラスＹ１〜Ｙ７があり、パラメータ５．２（温度Ｔ）に対して、次のパラメータ範囲＜２０℃、＜−１５℃、＜−５℃、＜１０℃、２５℃、＜４５℃、＜５５℃及び＞５５℃を持つ８つのクラスＸ１〜Ｘ８がある。
両方のパラメータ５．１及び５．２のパラメータ範囲は、これらのパラメータ範囲が電池１の寿命に非常に影響を及ぼすクラスＸ１，Ｘ２，Ｘ７，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ８及び機能にとって重要なクラスＸ５，Ｘ６及びＹ４〜Ｙ６に区分されるように、選ばれかつ規定されている。電池形式、電池技術、周囲条件及び／又は電池１の年令に応じて、クラスＸ１〜Ｘｎ又はＹ１〜Ｙｍの数及びその段階即ちパラメータ範囲を変化して、動的に合わせることができる。
互いに関係づけられるパラメータ５．１〜５．２の各値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍに、重み付け係数Ｗ（Ｘ１，Ｙ１；・・・；Ｘｎ，Ｙｍ）が割当てられる。重み付け係数Ｗは、電池１に及ぼすパラメータ５．１及び５．２の老化の影響に相当している。重み付け係数Ｗは専門知識に基いており、それぞれの電池形式、電池技術又は他の条件に合わせることができる。
その際値対Ｘ１，Ｙ１；Ｘ１，Ｙ２；Ｘ２，Ｙ１；Ｘ８，Ｙ７が、例えば１０００００の大きい重み付け係数Ｗで評価される。関係する値対Ｘ１，Ｙ１；Ｘ１，Ｙ２；Ｘ２，Ｙ１；Ｘ８，Ｙ７は電池１の寿命に強い影響を及ぼす値範囲を示す。電池１の寿命に強い影響を及ぼすこれらの値対Ｘ１，Ｙ１；Ｘ１，Ｙ２；Ｘ２，Ｙ１；Ｘ８，Ｙ７を更に欠陥モードであるものと確認することができる。
関係する値対Ｘ１，Ｙ１；Ｘ１，Ｙ２；Ｘ２，Ｙ１；Ｘ８，Ｙ７に相当するパラメータ５．１及び５．２の瞬間値又は実際値が現れると、実際値と値対Ｘ１，Ｙ１；Ｘ１，Ｙ２；Ｘ２，Ｙ１；Ｘ８，Ｙ７との対応関係により、付属する欠陥モードが確認される。
例えば値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍの次の状態が欠陥モードであることが確認される。
金属水素化物電池に対して次の欠陥モードが現れる可能性がある。
Ｉ． 高い温度Ｔ及び１００％までの高い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＩ）又は
ＩＩ．大きい充電電流Ｉｅ及び高い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＩＩ）が、
１． 正の電極におけるＯ２発生、Ｎｉ（ＯＨ）２
２． 負の電極におけるＨ２発生、メモリ合金、
３． Ｏ２及びＨ２の発生（爆鳴気）
４． 高い自己放電
を生じる。
これにより電池１に次の非可逆現象が生じることがある。
負の電極の酸化、
隔離板の酸化、
安全弁が開く場合、乾燥（Ｈ２Ｏ損失）、容量損失、
内部抵抗の増大、
熱損傷、
爆発
更に続いて次の可逆現象が生じることがある。
容量損失、
充電効率が低下する。
ＩＩＩ．高い温度Ｔ及び８０％以下の充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＩＩＩ）が
１． 充電終了（電圧隆起）と低い充電状態ＳｏＣとの相関、
２． 自己放電
を生じる。
これにより次の可逆欠陥が生じることがある。
利用可能な容量が低下する、
充電効率が低下する。
ＩＶ．低い温度Ｔ及び電池の適度な負荷（欠陥モードＩＶ）が
１． 負の電極の貯蔵合金の強い阻止（運動が強く阻止される）
２． 電極／電解質／隔離板の相限界における分極
これにより次の可逆欠陥が生じることがある。
充／放電が困難である。
Ｖ． 低い温度Ｔ及び大きい電流（欠陥モードＶ）が
１．貯蔵金属基質の損傷
これにより次の非可逆及び可逆損傷が生じることがある。
利用可能な容量が低下する、
平衡再結合サイクルが乱される、
正の電極におけるＯ２発生。
ＶＩ．過大な電流（欠陥モードＶＩ）が
１． 分極
２． 出力損失
を生じる。
これにより次の非可逆及び可逆欠陥が生じる。
電極の格子構造の損傷、
セルの加熱（可逆及び非可逆）、
セルの内部及び外部の接続片の損傷。
ＶＩＩ．非常に低い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＶＩＩ）又は
ＶＩＩＩ．大きい放電電流及び低い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＶＩＩＩ）が、
１． 全放電
２． 過放電
を生じる。
これにより次の非可逆及び可逆欠陥が生じる。
短い全放電で可逆損傷、
長い全放電で正の電極の導電基質の損傷（非可逆損傷）、
短い極性反転（可逆）、
長い極性反転（非可逆）、
過熱の危険、
爆鳴気発生、
安全弁の動作。
ＩＸ．部材の公差が
１． 直列回路の電池の個別セルの充電状態ＳｏＣの分散、
これにより次の非可逆及び可逆欠陥が生じる。
短い全放電では可逆損傷、
長い全放電では正の電極の導電基質の損傷（非可逆損傷）、
短い極性反転（可逆）、
長い極性反転（非可逆）、
過熱の危険、
爆鳴気発生、
安全弁の動作、
個別セルは、充電過程において１００％の充電状態ＳｏＣを超過すること がある。
Ｉ． 高い温度Ｔ及び１００％までの高い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＩ）又は
ＩＩ．大きい充電電流Ｉｅ及び高い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＩＩ）が、
１． 正の電極におけるＯ２発生、Ｎｉ（ＯＨ）２
２． 負の電極におけるＨ２発生、メモリ合金、
３． Ｏ２及びＨ２の発生（爆鳴気）
４． 高い自己放電
を生じる。
これにより電池１に次の非可逆現象が生じることがある。
負の電極の酸化、
隔離板の酸化、
安全弁が開く場合、乾燥（Ｈ２Ｏ損失）、容量損失、
内部抵抗の増大、
熱損傷、
爆発
更に続いて次の可逆現象が生じることがある。
容量損失、
充電効率が低下する。
ＩＩＩ．高い温度Ｔ及び８０％以下の充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＩＩＩ）が
１． 充電終了（電圧隆起）と低い充電状態ＳｏＣとの相関、
２． 自己放電
を生じる。
これにより次の可逆欠陥が生じることがある。
利用可能な容量が低下する、
充電効率が低下する。
ＩＶ．低い温度Ｔ及び電池の適度な負荷（欠陥モードＩＶ）が
１． 負の電極の貯蔵合金の強い阻止（運動が強く阻止される）
２． 電極／電解質／隔離板の相限界における分極
これにより次の可逆欠陥が生じることがある。
充／放電が困難である。
Ｖ． 低い温度Ｔ及び大きい電流（欠陥モードＶ）が
１．貯蔵金属基質の損傷
これにより次の非可逆及び可逆損傷が生じることがある。
利用可能な容量が低下する、
平衡再結合サイクルが乱される、
正の電極におけるＯ２発生。
ＶＩ．過大な電流（欠陥モードＶＩ）が
１． 分極
２． 出力損失
を生じる。
これにより次の非可逆及び可逆欠陥が生じる。
電極の格子構造の損傷、
セルの加熱（可逆及び非可逆）、
セルの内部及び外部の接続片の損傷。
ＶＩＩ．非常に低い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＶＩＩ）又は
ＶＩＩＩ．大きい放電電流及び低い充電状態ＳｏＣ（欠陥モードＶＩＩＩ）が、
１． 全放電
２． 過放電
を生じる。
これにより次の非可逆及び可逆欠陥が生じる。
短い全放電で可逆損傷、
長い全放電で正の電極の導電基質の損傷（非可逆損傷）、
短い極性反転（可逆）、
長い極性反転（非可逆）、
過熱の危険、
爆鳴気発生、
安全弁の動作。
ＩＸ．部材の公差が
１． 直列回路の電池の個別セルの充電状態ＳｏＣの分散、
これにより次の非可逆及び可逆欠陥が生じる。
短い全放電では可逆損傷、
長い全放電では正の電極の導電基質の損傷（非可逆損傷）、
短い極性反転（可逆）、
長い極性反転（非可逆）、
過熱の危険、
爆鳴気発生、
安全弁の動作、
個別セルは、充電過程において１００％の充電状態ＳｏＣを超過すること がある。
欠陥モードＩ〜ＩＸであることが確認される電池１のこれらの状態は、特に温度Ｔ及び充電状態ＳｏＣのパラメータ５．１及び５．２の値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍにより、例えば１００，０００及び５００，０００の大きい重み付け係数で評価される。
メモリ７におけるクラスＹ１〜Ｙｍ及びＸ１〜Ｘｎと重み付け係数Ｗの記憶は、整数のみによって行われる。例えば１〜５００，０００の範囲にある重み付け係数Ｗについて、記憶が行われる。
図４に詳細に示されている別のメモリにおいて、互いに関係づけられるパラメータ５．１及び５．２の値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍに対して、付属する状態カウンタＺ（Ｘ１，Ｙｌ；・・・；Ｘｎ，Ｙｍ）が記憶されている。状態カウンタＺは、電池１の先行する状態従って電池１の状態のヒストリーの考慮に役立つ。所定の値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍの１つに対応するパラメータ５．１及び５．２の瞬間値又は実際値が存在すると、関係する値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍに付属する状態カウンタＺ（Ｘ１，Ｙ１；・・・；Ｘｎ，Ｙｍ）が高められる。換言すれば、状態が頻繁に起こるほど、関係する状態カウンタＺのカウントが高い。図４において、例えば値対Ｘ６，Ｙ５が３９７０の最高のカウントを持っている。
値対Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍの出現が電池の寿命及び老化状態ＳｏＨに及ぼす影響を求めることができるようにするため、メモリ８において、このパラメータ対５．１及び５．２に付属する老化係数ＡＦを求めるための別の記憶区域を決定せねばならない。このためそれぞれの重み付け係数Ｗ（Ｘ１，Ｙ１；・・・；Ｘｎ，Ｙｍ）が付属する状態カウンタＺ（Ｘｌ，Ｙｌ；・・・；Ｘｎ，Ｙｍ）に乗算され、その和が形成される。こうして形成される老化係数ＡＦは、考察されているパラメータ５．１及び５．２が電池１へ及ぼす老化の影響に相当している。
図５及び６は、クラスＸ１〜Ｘｎ又はＹ１〜Ｙｍを規定しかつ求めるため、又は付属する重み付け係数Ｗ（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）の値を規定しかつ求めるためのメモリ７の記憶区域を詳細に示している。
図７及び８は、電池１の異なる作動モードに帰せられるメモリの異なる実施形態を示している。
図７には、充電状態ＳｏＣと温度Ｔとの対応関係、及び電池１の通常運転において関係する欠陥モードが示されている。値対の１つＸ１，Ｙ１；Ｘ１、Ｙ２；Ｘ２，Ｙ１又はＸ８，Ｙ７が現れると、欠陥モードが確認される。電池１を監視するため、通常作動において、少なくともすべて０．５時間、パラメータ５．１及び５．２の現在の実際値が検出されて、求められる。
図８はウエイクアップモードにある電池１の実施例を示している。通常作動において規定される欠陥モードに加えて、ウエイクアップモードでは、値対Ｘ３，Ｙ１の出現の際、欠陥モードが確認される。ウエイクアップモードでは、パラメータ５．１及び５．２の現在の実際値がすべて１．０時間検出されかつ求められる。
図９〜１１は、互いに関係づけられ、分類されかつ重み付けされるパラメータ対５．１〜５．ｎの別の実施例を示し、これらのパラメータ対に対してそれぞれ１つの老化係数ＡＦが求められる。更に各パラメータ対５．１〜５．ｎの個々の老化係数ＡＦを重み付けすることができる。すべてのパラメータ対５．１〜５．ｎの場合によっては重み付けされるすべての個々の老化係数ＡＦの和が、電池１の老化状態ＳｏＨを表す全老化係数ｇＡＦを生じる。
図９において別のパラメータ対５．２及び５．３として、温度Ｔ及び自己放電変換ＣＮＥが別のメモリ９に記憶されている。このパラメータ関係は、欠陥モードの確認、及び電池１が例えば２つのウエイクアップモードの間で休止モードにある時電池１の休止モードにおいて電池１の老化にこのパラメータ関係が及ぼす影響の確認に役立つ。考察されるこのパラメータ対５．２及び５．３に対して、保持電流負荷が欠陥モードであることが確認される。
図１０において、例えば別のパラメータ対５．４及び５．１として、充電変換ＣＮＬ及び充電状態ＳｏＣが別のメモリ１０に記憶されている。このパラメータ関係は、欠陥モードの確認、及び電池１が例えば２つの放電の間で再び充電される時電池１の充電の際電池１の老化にこのパラメータ関係が及ぼす影響の確認に役立つ。２つの放電の間で積分される充電変換ＣＮＬは、電池１の充電状態ＳｏＣと互いに関係づけられる。考察されるこのパラメータ５．４及び５．１に対して、過充電又は疲労が欠陥モードであることが確認される（値対Ｘ１０，Ｙ７）。
更に別のパラメータ関係及び電池１の老化にこのパラメータ関係が及ぼす関係を考慮することができる。例えば別のメモリにおいて、電池１の充電の際次のパラメータ対を考慮することができる。
充電変換中の最大充電電流、
充電変換中の平均充電電流、
充電変換の時間範囲、
温度に関係する最大充電電流。
充電変換中の最大充電電流、
充電変換中の平均充電電流、
充電変換の時間範囲、
温度に関係する最大充電電流。
更に又はその代わりに考察されるパラメータ対に対して、再び欠陥モードが規定され、現在検出される実際値により速やかにかつ簡単に確認される。
図１１において、例えば別のパラメータ対５．３及び５．１として、放電変換ＣＮＥ及び充電状態ＳｏＣが別のメモリ１１に記憶されている。このパラメータ関係は、欠陥モードの確認、及び電池１が２つの充電の間で再び放電する時電池１の放電の際電池１の老化にこのパラメータ関係が及ぼす影響の確認に役立つ。２つの充電の間で積分される放電変換ＣＮＥ又は放電深さＤｏＤ（ＤｏＤは放電の深さ）は、電池１の充電状態ＳｏＣと互いに関係づけられる。考察されるこのパラメータ対５．３及び５．１に対して、全放電、過充電又は疲労が欠陥であることが確認される（値対Ｘ９，Ｙ１；Ｘ１０，Ｙ１；Ｘ１０，Ｙ２）。鉛電池では、放電深さの増大と共に寿命が著しく例えば１００％ＤｏＤ５００サイクル又は５％ＤｏＤ５００００サイクル減少する。
電池１の放電の際、更に別のパラメータ関係及びそれが電池１の老化に及ぼす影響を考慮することができる。
放電変換中の最大放電電流、
放電変換中の平均放電電流、
放電変換の時間範囲、
温度に関係する最大放電電流。
放電変換中の最大放電電流、
放電変換中の平均放電電流、
放電変換の時間範囲、
温度に関係する最大放電電流。
更に又はその代わりに考察されるパラメータ対に対して、再び欠陥モードが規定され、現在検出される実際値により速やかにかつ簡単に確認される。
部材の公差及びそれが電池１の老化に及ぼす影響を考慮するため、次のパラメータ関係を設け、そのつどの老化係数ＡＦを求めることにより老化状態ＳｏＨを求める際考慮することができる。
ウエイクアップモードにおける平均値からのモジュール電圧の偏差、
充電の際平均値からのモジュール電圧の偏差、
放電の際平均値からのモジュール電圧の偏差。
ウエイクアップモードにおける平均値からのモジュール電圧の偏差、
充電の際平均値からのモジュール電圧の偏差、
放電の際平均値からのモジュール電圧の偏差。
更に別のパラメータ対５．ｎとして、補償充電、老化値のリセットを考慮し、他のパラメータと関係づけることができる。最大偏差の記憶及び補償充電カウンタの上昇も、老化状態ＳｏＨを求める際考慮することができる。
別のパラメータとして、放電電流と電圧との関係により、電池１の内部抵抗を求めることができる。充電変換ＣＮＬと充電状態変化との関係により、容量Ｃを求めることもできる。
個々の老化係数ＡＦ及び／又は全老化係数ｇＡＦにより求められる老化状態ＳｏＨは、微分して出力することができる。求められる老化状態ＳｏＨの程度に応じて、車両の利用者に、適当な通報が、例えば段階づけられて次のように出される。
１．完全な動作能力、
２．次の保守の際電池１の検査を推奨する、
３．保守を行う、
４．起こり得る故障。
１．完全な動作能力、
２．次の保守の際電池１の検査を推奨する、
３．保守を行う、
４．起こり得る故障。
更に求められる老化状態ＳｏＨの程度に関係して、制御装置４により、電池１の補償充電を開始し、充電したがって充電状態ＳｏＣの上昇及び／又は電池１の機能性の制限を行うことができる。電池の状態が非常に悪い場合、電池をパルス始動のためにのみ利用することができる。
本発明は、ここに説明した実施例に限定されない。例えば異なる電池形式のために別のパラメータ対又は値対を形成することができる。再充電可能な蓄勢装置として二重層コンデンサを使用する場合、例えばパラメータ対として「セル電圧」と「コンデンサ温度」を重要な老化の判断基準（電解質の解離）とすることができる。休止モードでは、この値対が更に時間パラメータと論理結合される。
１，２ 電池
３ 発電機
４ 制御装置
５．１〜５．ｎ パラメータ
６．１ ハイブリッド制御装置
６．２ 送風機制御装置
ＳｏＣ 充電状態
ＳｏＨ 老化状態
ＳｏＦ 動作能力
Ｔ 温度
ＣＮ 定格容量
Ｘ１〜Ｘｎ パラメータクラス
Ｙ１〜Ｙｍ パラメータクラス
Ｗ 重み付け係数
Ｚ 状態カウンタ
３ 発電機
４ 制御装置
５．１〜５．ｎ パラメータ
６．１ ハイブリッド制御装置
６．２ 送風機制御装置
ＳｏＣ 充電状態
ＳｏＨ 老化状態
ＳｏＦ 動作能力
Ｔ 温度
ＣＮ 定格容量
Ｘ１〜Ｘｎ パラメータクラス
Ｙ１〜Ｙｍ パラメータクラス
Ｗ 重み付け係数
Ｚ 状態カウンタ
Claims (8)
- 電池（１，２）の老化状態（ＳｏＨ）を求める方法であって、電池（１，２）の複数のパラメータ（５．１〜５．ｎ）が検出され又は求められ、パラメータ（５．１〜５．ｎ）のうちそれぞれ２つが、パラメータ対（５．１〜５．ｎ，５．１〜５．ｎ）として規定され、かつ互いに関係づけられて、それぞれのパラメータ（５．１〜５．ｎ）の基礎になっているパラメータ範囲、及びその結果として生じる規定されたパラメータ対（５．１〜５．ｎ，５．１〜５．ｎ）の値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）が、分類されて重み付けされるものにおいて、所定の値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）に対応する現在の実際値が存在すると、関係する値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）に割当てられる状態カウンタ（Ｚ（Ｘ１，Ｙ１）〜Ｚ（Ｘｎ，Ｙｍ））のカウントが高められ、重み付け係数（Ｗ（Ｘ１，Ｙ１）〜Ｗ（Ｘｎ，Ｙｍ））及び状態カウンタ（ＺＸ１，Ｙ１）〜Ｚ（Ｘｎ、Ｙｍ））のカウントにより、パラメータ対（５．１〜５．ｎ，５．１〜５．ｎ）のすべての値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ））に対して個々の老化係数（ＡＦ）が求められ、大きい重み付け係数（Ｗ（Ｘ１，Ｙ１）〜Ｗ（Ｘｎ，Ｙｍ））を持つ値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）が、電池（１，２）の寿命に影響を及ぼすデータとして分類され、小さい重み付け係数（Ｗ（Ｘ１，Ｙ１）〜Ｗ（Ｘｎ，Ｙｍ））を持つ値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）が、機能にとって重要なデータとして分類されることを特徴とする、方法。
- 各パラメータ（５．１〜５．ｎ）が分類されて、そのパラメータ範囲が所定の数のクラス（Ｘ１〜Ｘｎ，Ｙ１｜Ｙｎ）に区分されるようにしている、請求項１に記載の方法。
- 各値対（Ｘ１，Ｙ１〜Ｘｎ，Ｙｍ）に、クラスに関係して重み付け係数（Ｗ（Ｘ１，Ｙ１）〜Ｗ（Ｘｎ，Ｙｍ））が割当てられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
- パラメータ対（５．１〜５．ｎ，５．１〜５．ｎ）のそれぞれの老化係数（ＡＦ）が重み付けされる、請求項１〜３の１つに記載の方法。
- すべてのパラメータ対（５．１〜５．ｎ，５．１〜５．ｎ）の重み付けされる老化係数（ＡＦ）の和により、電池（１，２）の全老化係数（ｇＡＦ）が求められる、請求項４に記載の方法。
- 個々の老化係数（ＡＦ）及び／又は全老化係数（ｇＡＦ）が、電池（１，２）の老化状態（ＳｏＨ）を求める際考慮される、請求項５に記載の方法。
- 電池（１，２）の動作能力（ＳｏＦ）を求める際、老化状態（ＳｏＨ）が考慮される、請求項６に記載の方法。
- 老化状態（ＳｏＨ）、充電状態（ＳｏＣ）及び／又は動作能力（ＳｏＦ）が制御装置（４）へ供給される、請求項７に記載の方法。
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