(57)【要約】  バッテリ制御モジュールは、バッテリと共に使用するために提供するものであり、バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、充電状態（ＳＯＣ）モジュールとを含む。ＳＯＣモジュールは、電流測定モジュール及び電圧測定モジュールと通信し、バッテリ電流に基づいてリセット電圧を決定し、バッテリ電圧とリセット電圧とを比較し、当該比較の結果に基づいてバッテリＳＯＣをリセットする。【選択図】  図２
2009519701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと共に使用するためのバッテリ制御モジュールであって、
バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、
バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、
前記電流測定モジュール及び電圧測定モジュールと通信し、前記バッテリ電流に基づいてリセット電圧を決定し、前記バッテリ電圧と前記リセット電圧とを比較し、前記比較の結果に基づいてバッテリ充電状態（ＳＯＣ）をリセットするＳＯＣモジュールと、
を備えるバッテリ制御モジュール。
【請求項２】
前記リセット電圧が、低リセット電圧及び高リセット電圧を含み、
前記比較が、前記バッテリ電圧と前記低リセット電圧との第１の比較と、前記バッテリ電圧と前記高リセット電圧との第２の比較とを含む、
請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項３】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリを充電している間に充電スイングを蓄積し、前記充電スイングに基づいて充電イベントを特定し、前記比較及び前記充電イベントの特定に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットする、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項４】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリを放電している間に放電スイングを蓄積し、前記放電スイングに基づいて放電イベントを特定し、前記比較及び前記放電イベントの特定に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットする、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項５】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリＳＯＣを、前記低リセット電圧及び前記高リセット電圧のうちの少なくとも一つに基づくバッテリＳＯＣにリセットする、請求項２に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項６】
前記リセット電圧が、前記バッテリの分極電圧に基づいている、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項７】
前記ＳＯＣモジュールが、時定数に基づいて前記分極電圧を決定する、請求項６に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項８】
前記時定数が、前記バッテリ電流の大きさに基づいている、請求項７に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項９】
前記時定数が、前記バッテリ電流の極性に基づいている、請求項７に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項１０】
前記時定数が、前記分極電圧の以前の値に基づいている、請求項７に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項１１】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリ電流の大きさが所定の閾値を超えているか否かに更に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットする、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項１２】
推定バッテリＳＯＣをリセットするための方法であって、
バッテリ電圧を測定するステップと、
バッテリ電流を測定するステップと、
前記バッテリ電流に基づいてリセット電圧を決定するステップと、
前記バッテリ電圧と前記リセット電圧とを比較するステップと、
前記比較するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記リセット電圧が、低リセット電圧及び高リセット電圧を含み、
前記比較するステップが、前記バッテリ電圧と前記低リセット電圧との第１の比較と、前記バッテリ電圧と前記高リセット電圧との第２の比較とを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記バッテリを充電している間に充電スイングを蓄積するステップと、
前記充電スイングに基づいて充電イベントを特定するステップと、
前記比較するステップの結果、及び前記特定するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記バッテリを放電している間に放電スイングを蓄積するステップと、
前記放電スイングに基づいて放電イベントを特定するステップと、
前記比較するステップの結果、及び前記特定するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記バッテリＳＯＣを、前記低リセット電圧及び前記高リセット電圧のうちの少なくとも一つに基づくバッテリＳＯＣにリセットするステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記リセット電圧が、前記バッテリの分極電圧に基づいている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記分極電圧が、時定数に基づいている、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記時定数が、前記バッテリ電流の大きさに基づいている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記時定数が、前記バッテリ電流の極性に基づいている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記時定数が、前記分極電圧の以前の値に基づいている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記リセットするステップが、前記バッテリ電流の大きさが所定の閾値を超えているか否かに更に基づいている、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
対応のバッテリのバッテリ充電状態（ＳＯＣ）を決定するバッテリ制御モジュールにおいて、前記バッテリＳＯＣをリセットするための方法であって、
バッテリ電圧を測定するステップと、
バッテリ電流を測定するステップと、
バッテリ温度を測定するステップと、
前記バッテリ電流に基づく時定数を選択するステップと、
前記時定数及び前記バッテリ温度に基づく低リセット電圧及び高リセット電圧のうちの少なくとも一つを決定するステップと、
前記バッテリ電圧を、前記低リセット電圧及び前記高リセット電圧のうちの少なくとも一つと比較するステップと、
前記比較するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本願は、２００４年４月６日出願の米国特許仮出願第６０／５５９９２１号の利益を主張する２００５年３月１６日出願の米国特許出願第１１／０８１９７８号の一部継続出願である２００５年１２月１３日出願の米国特許出願第１１／３０１７５０号の継続出願である。本願は、２００５年３月１６日出願の米国特許出願第１１／０８１９７９号、及び２００５年３月１６日出願の第１１／０８１９８０号に関連する。上記出願の開示内容を、それら全体を参照することによって本明細書に援用する。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は、バッテリシステムに関するものであり、より詳細には、バッテリシステム用の充電状態追跡システムに関するものである。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]バッテリシステムは、多種多様な用途で、電力を供給するために使用し得るものである。輸送用途の例には、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、大型車（ＨＤＶ）、及び４２ボルト電気システム付き自動車がある。据置型の用途の例には、電気通信システム用のバックアップ電力、無停電電源装置（ＵＰＳ）、分散型電源用途がある。
【０００４】
[0004]使用されるバッテリのタイプの例には、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）バッテリ、鉛−酸バッテリ、及びその他のタイプのバッテリがある。バッテリシステムは、複数のバッテリサブパックを含むことがあり、これら複数のバッテリサブパックは、直列及び／又は並列で接続される。バッテリサブパックは、直列及び／又は並列で接続される複数のバッテリを含むことがある。
【０００５】
[0005]バッテリ、バッテリサブパック、及び／又はバッテリシステムによって供給することができる最大電力及び／又は最小電力は、バッテリの温度、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）、及び／又はバッテリの経過時間の関数として経時的に変化する。したがって、バッテリＳＯＣの正確な推定が、最大電力及び最小電力の決定にとって重要である。
【０００６】
[0006]バッテリによって供給することができるエネルギー、又はバッテリに対して供給することができるエネルギーは、充電状態に依存する。バッテリ充電状態が既知であり動作中に目標とされている場合には、充電時にアンペアアワーを受容する能力と、放電時にアンペアアワーを供給する能力との間で、最適比を維持することができる。この最適比を維持することができるときには、適切な電力アシスト及びエネルギー回生を確保するようバッテリシステムを大型化する必要が少なくなる。
【０００７】
[0007]例えば、ＨＥＶ又はＥＶ等の輸送用途では、パワートレイン制御システムがバッテリシステムの最大電力及び／又は最小電力の限界を知ることが重要である。パワートレイン制御システムは、通常、電力の入力要求をアクセルペダルから受け取る。パワートレイン制御システムは、（バッテリシステムが車輪にパワーを供給しているときには）、電力要求をバッテリシステムの最大電力限界と比較して解釈する。最小電力限界は、再充電及び／又は回生制動の間に関連し得る。最大電力限界及び／又は最小電力限界を超えると、バッテリ及び／又はバッテリシステムが損傷し、そして／或いは、バッテリ及び／又はバッテリシステムの動作寿命が低下することがある。バッテリＳＯＣを正確に推定可能とすることには、特にバッテリシステムがＮｉＭＨバッテリを含む場合に、幾分の問題がある。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]バッテリと共に使用するためのバッテリ制御モジュールを提供する。バッテリ制御モジュールは、バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、充電状態（ＳＯＣ）モジュールと、を備える。ＳＯＣモジュールは、電流測定モジュール及び電圧測定モジュールと通信し、バッテリ電流に基づいてリセット電圧を求め、バッテリ電圧とリセット電圧とを比較し、当該比較の結果に基づいてバッテリＳＯＣをリセットする。
【０００９】
[0009]他の特徴では、バッテリ制御モジュールは、バッテリと共に使用するために提供するものであり、バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、電流測定モジュール及び電圧測定モジュールと通信する充電状態（ＳＯＣ）モジュール）と、を備える。ＳＯＣモジュールは、バッテリ電流及びバッテリ電圧に基づいて開回路電圧を推定し、当該開回路電圧に基づいてＳＯＣを推定する。
【００１０】
[0010]他の特徴では、バッテリ制御モジュールは、バッテリと共に使用するために提供するものであり、バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、電流測定モジュール及び電圧測定モジュールと通信する充電状態（ＳＯＣ）モジュールと、を備える。ＳＯＣモジュールは、バッテリのフィルタリング非適用のＳＯＣと、当該フィルタリング非適用のＳＯＣの特性と、当該フィルタリング非適用のＳＯＣ及びその特性に基づく修正ＳＯＣとを求める。
【００１１】
[0011]他の特徴では、バッテリ制御モジュールは、バッテリと共に使用するために提供するものであり、バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、第１及び第２のリセット電圧を求め、バッテリ電圧を第１及び第２のリセット電圧と比較し、第１及び第２のリセット電圧並びにバッテリ電圧に基づいてフィルタリング非適用の充電状態（ＳＯＣ）を求めるＳＯＣモジュールと、を備える。
【００１２】
[0012]本発明の更なる応用分野は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示することのみを意図しており、本発明の範囲を限定することは意図していない。
【００１３】
[0013]本発明の更なる応用分野は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示することのみを意図しており、本発明の範囲を限定することは意図していない。
【００１４】
[0014]本発明は、詳細な説明、及び添付の図面から、より完全に理解されることになる。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１５】
[0029]以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示的なものにすぎず、本発明、その応用、及び使用を限定することは何ら意図していない。明確にするために、図面では同じ符号を使用して同じ要素を特定する。本明細書では、モジュール又はデバイスという用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、一以上のソフトウェア又はファームウェアプログラムを実行するプロセッサ（共用、専用、又はグループ）及びメモリ、組合せ論理回路、及び／又は、所望の機能を提供する他の好適なコンポーネントを指している。本明細書では、電流スイングという用語は、電荷（極性）が一方向にある期間にわたって積分された電流を指す。充電スイングは、アンペア秒、即ちＡ・ｓの単位で表すことができる。
【００１６】
[0030]ＳＯＣを計算するために使用することができる例示的なシステムを示すが、当業者は、他のシステムを使用することもできることを理解するであろう。ここで、図１を参照する。図示したバッテリシステム１０の例示的な実施形態は、Ｍ個のバッテリサブパック１２−１、１２−２、．．．、１２−Ｍ（総称してバッテリサブパック１２）を備えている。バッテリサブパック１２−１、１２−２、．．．、１２−Ｍは、Ｎ個の直列接続されたバッテリ２０−１１、２０−１２、．．．、２０−ＮＭ（総称してバッテリ２０）を有している。バッテリ制御モジュール３０−１、３０−２、．．．、３０−Ｍ（総称してバッテリ制御モジュール３０）がそれぞれ、各バッテリサブパック１２−１、１２−２、．．．、１２−Ｍに付随している。幾つかの実施形態では、Ｍは２又は３に等しいが、更なるサブパック又はより少ないサブパックを使用することもできる。幾つかの実施形態では、Ｎは１２〜２４に等しいが、更なるバッテリ、及び／又はより少ないバッテリを使用することもできる。
【００１７】
[0031]バッテリ制御モジュール３０は、バッテリサブパック１２の両端間の電圧、及び、バッテリサブパック１２によって供給される電流を検知する。或いは、バッテリ制御モジュール３０は、バッテリサブパック１２内の一以上の個々のバッテリ２０を監視して、適切なスケーリング及び／又は調整を実施してもよい。バッテリ制御モジュール３０は、無線接続及び／又は有線接続を使用して、マスタ制御モジュール４０と通信する。マスタ制御モジュール４０は、バッテリ制御モジュール３０から電力限界を受け取り、全体的な電力限界を生成する。ＳＯＣは、各モジュールについて、グループで、及び／又は全体的に計算することができる。バッテリ制御モジュール３０は、幾つかの実施形態では、マスタ制御モジュール４０と一体化することができる。
【００１８】
[0032]次に図２を参照する。同図は、バッテリ制御モジュール３０の一部の要素を示している。バッテリ制御モジュール３０は、電圧及び／又は電流測定モジュール６０を有している。この電圧及び／又は電流測定モジュール６０は、バッテリサブパック１２の両端間の、及び／又はバッテリサブパック１２内の一以上の個々のバッテリ２０の両端間の電圧を測定する。バッテリ制御モジュール３０は、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）モジュール６８を更に有している。このバッテリ充電状態（ＳＯＣ）モジュール６８は、バッテリサブパック１２内のバッテリ２０のＳＯＣを定期的に計算する。一実施形態では、ＳＯＣモジュール６８は、後述するように、電力比推定及び／又はＶ０手法を使用する。別の実施形態では、ＳＯＣモジュール６８は、後述するように、緩和（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）電圧ＳＯＣ推定手法を使用する。ＳＯＣモジュール６８は、ルックアップテーブル７０、式、及び／又は他の方法を使用することができる。
【００１９】
[0033]電力限界モジュール７２は、以下に更に説明するように、バッテリサブパック１２、及び／又はバッテリサブパック１２内の一以上のバッテリ２０について、最大の電流限界Ｉｌｉｍ、電圧限界Ｖｌｉｍ、及び／又は電力限界Ｐｌｉｍを計算する。これら限界は、最大限界及び／又は最小限界とすることができる。接触器制御モジュール７４は、一以上の接触器（図示せず）を制御する。これら接触器は、バッテリサブパック１２内のバッテリ２０の制御及び／又は接続に関連するものである。クロック回路７６は、バッテリ制御モジュール３０内の一以上の複数のモジュールに用に、一以上のクロック信号を生成する。
【００２０】
[0034]次に図３を参照する。同図は、バッテリ２０に対する等価回路を示しており、ここでは、Ｒ０がバッテリのオーム抵抗を表し、ＶＰが分極電圧を表し、Ｖ０が開回路電圧、即ち緩和電圧を表し、Ｉがバッテリ電流を表し、Ｖがバッテリ電圧を表している。Ｖ及びＩは、測定値である。ＲＰは、温度、印加電流の期間、及びＳＯＣと共に変化する。Ｖ０及びＲ０は、主にＳＯＣと共に変化する。ＶＰは、測定電流ＩにＲＰを乗じたものに等しい。バッテリ２０に対する等価回路及びキルヒホッフの電圧法則を使用すると、Ｖ＝Ｖ０＋ＶＰ＋ＩＲ０である。
【００２１】
[0035]緩和電圧は、温度及び電流需要に対して比較的影響されず、ＳＯＣの良好な指標である。一組の特殊な電流パルスを使用してバッテリを条件付けて、ＳＯＣ依存の緩和電圧を得ることが可能である。本明細書では、この手法を、緩和電圧ＳＯＣ推定と称する。
【００２２】
[0036]次に図４を参照する。同図は、バッテリ電流を時間の関数として示している。例えば１００−１、１００−２、１００−３、１００−４におけるゼロより大きい電流は、充電電流である。例えば１０２−１、１０２−２、１０２−３におけるゼロより小さい電流は、放電電流である。点１０６と点１０８の間、及び点１１０と点１１２の間の曲線下の領域は、Ａ・ｓ単位の充電スイングとして定義される。点１０８と点１１０の間の電流曲線下の領域は、Ａ・ｓ単位の放電スイングとして定義される。
【００２３】
[0037]次に図５Ａ及び図５Ｂを参照する。同図は、緩和電圧ＳＯＣ推定手法を実施するための方法におけるステップを示している。緩和電圧推定手法は、一対の電力パルスに対してバッテリ電流を監視し、それぞれの後に緩和電圧をチェックし、ルックアップテーブル７０を使用してＳＯＣを決定する。緩和電圧手法は、−１５℃から４５℃といった動作温度範囲でのパルスに対する電圧応答の観察に基づいて導出されたものである。緩和電圧は、スイング振幅、パルス振幅によって、またバッテリが最高充電（ｔｏｐ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）から変化してきたか、それとも最低充電（ｂｏｔｔｏｍ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）から変化してきたかによって影響を受けた。
【００２４】
[0038]図５Ａ及び図５Ｂでは、制御は、ステップ１５０から始まる。ステップ１５２では、電流及び電圧を測定する。ステップ１５４では、制御は、測定電流が充電電流であるか否かを（電流＞ゼロ又は所定の閾値）判定する。ステップ１５４が真である場合、制御は、ステップ１５６において、充電スイングを蓄積し、放電スイングをリセットする。ステップ１５８では、制御は、Ｒｅｓｔ変数を、ゼロに等しく設定する。ステップ１６２では、制御は、蓄積された充電スイングが所定のウィンドウ内にあるか否かを判定する。このウィンドウは、上限閾値及び下限閾値を含むことができる。幾つかの実施形態では、上限閾値及び下限閾値は、バッテリ容量の１０％と１００％の間にあるが、他の値を使用することもできる。所定のウィンドウ内にない場合、制御は、ステップ１６３において、充電後のＳＯＣルックアップを無効とし、ステップ１５２に戻る。
【００２５】
[0039]ステップ１６２が真である場合、制御はステップ１６４に進み、最後のスイング及び緩和が放電時に発生したか否かを判定する。本明細書では、緩和とは、バッテリ電圧が緩和電圧に漸近的に近づくことを意味する。ステップ１６４の判定が真でない場合、制御はステップ１６３に進む。ステップ１６４が真である場合、制御は、ステップ１６６において、充電後のＳＯＣルックアップを有効とする。
【００２６】
[0040]ステップ１５４が偽である場合、制御はステップ１７４に進む。ステップ１７４では、制御は、測定電流が放電電流であるか否か（電流＜ゼロ又は所定の閾値）を判定する。ステップ１７４が真である場合、制御は、ステップ１７６で放電スイングを蓄積し、充電スイングをリセットする。ステップ１７８では、制御は、Ｒｅｓｔ変数をゼロに等しく設定する。ステップ１８２では、制御は、蓄積した放電スイングが所定のウィンドウ内にあるか否かを判定する。このウィンドウは上限閾値及び上限閾値を含むことができ、これら閾値は、蓄積した充電スイングの閾値と同様であってもよく、異なっていてもよい。所定のウィンドウ内にない場合、制御は、ステップ１８３において、放電後のＳＯＣルックアップを無効とし、ステップ１５２に戻る。
【００２７】
[0041]ステップ１８２が真である場合、制御は、ステップ１８４に進み、最後のスイング及び緩和が充電時に発生したか否かを判定する。発生していない場合、制御はステップ１８３に進む。ステップ１８４が真である場合、制御は、ステップ１８６において、放電後のＳＯＣルックアップを有効とする。
【００２８】
[0042]ステップ１７４が偽である場合、制御は、図５Ｂにおいてステップ２００に進み、Ｒｅｓｔ変数をインクリメントする。ステップ２０２では、制御は、停止（Ｒｅｓｔ）時間を閾値と比較することによって、停止時間が適切であるか否かを判定する。幾つかの実施形態では、閾値として約１２０秒が使用されるが、他の値を使用することもできる。ステップ２０２が真である場合、制御は、ステップ２０４で、許容時間が閾値時間Ｔｈｔｉｍｅ未満であるか否かを判定する。幾つかの実施形態では、許容時間は２４０秒に等しいが、他の値を使用することもできる。この値を超えると、パルスがＳＯＣ推定にとって十分に制御されなかったことを示す傾向がある。
【００２９】
[0043]ステップ２０４が真である場合、制御はステップ２０６に進み、充電後のＳＯＣルックアップが有効であるか否かを判定する。ステップ２０６が真である場合、制御は、ステップ２０８で緩和電圧の関数としてＳＯＣをルックアップし、ステップ２１０で充電後のＳＯＣルックアップを無効とし、ステップ１５２に戻る。ステップ２０６が偽である場合、制御は、ステップ２１２に進み、放電後のＳＯＣルックアップが有効であるか否かを判定する。ステップ２１２が真である場合、ステップ２１４で緩和電圧の関数としてＳＯＣをルックアップし、ステップ２１６で放電後のＳＯＣルックアップを無効とし、制御は、ステップ１５２に戻る。ステップ２０２、２０４、又は２１２が偽である場合、制御はステップ１５２に戻る。
【００３０】
[0044]電力比ＳＯＣ推定手法では、電力パルス対が監視される。この方法は、パルス対のスイングが略等しいときに、充電及び放電時の電力性能の比を計算する。ＳＯＣは、電力比の関数であり、ルックアップテーブルによって決定される。このアルゴリズムは、電流及び電圧の入力を使用して緩和電圧Ｖ０について解こうと試みている間に導出されたものである。
【００３１】
[0045]最大電力又は最小電力が電圧限界に保持されているときの電圧式は、Ｖｌｉｍ＝Ｖ０＋ＶＰ＋ＩｌｉｍＲ０である。以前のサンプリング間隔からのＶ０＋ＶＰに関する計算をＶｌｉｍに関する式に代入すると、Ｖｌｉｍ＝（Ｖ−ＩＲ０）＋ＩｌｉｍＲ０となる。この場合には、現在のサンプリング間隔のＶ０＋ＶＰが、以前のサンプリング間隔のＶ０＋ＶＰに略等しいと仮定している（換言すれば、Ｖ０＋ＶＰ≒Ｖｔ＝ｉ−１−Ｉｔ＝ｉ−１Ｒ０）。この近似は、サンプリング間隔が十分に小さい場合に有効である。これは、バッテリと周囲条件が非常に似ているからである。例えば、幾つかの実施形態では、１０ｍｓ＜Ｔ＜５００ｍｓのサンプリング間隔を使用することができるが、他のサンプリング間隔を使用することもできる。一実施形態では、Ｔ＝１００ｍｓである。１秒のサンプリング間隔を使用するのに成功している。サンプリング間隔が期間中に長すぎると決定された場合には、定数として、又は温度依存性の変数として、Ｒ０が増大されることになる。
【００３２】
[0046]Ｉｌｉｍについて解くと、以下の式となる。
【数１】
2009519701.tif 000003
したがって、Ｐｌｉｍ＝ＶｌｉｍＩｌｉｍであるので、
【数２】
2009519701.tif 000004
となる。
【００３３】
[0047]充電スイング又は放電スイング及び測定電流に対して電力限界が確立された時点で、測定電流及び測定電圧の値が記憶される。電流が反転し、スイング振幅が保持されている負のスイングを越え、電流が保持されている負の電流に略等しいときに、電力限界計算が実施される。
【００３４】
[0048]電力比は、隣接するサイクルについて、充電時のＰｌｉｍを放電時の−Ｐｌｉｍで除したものをとることによって計算される。Ｖ０及びＶＰはもはや式内にないが、それらの寄与は、電流測定値及び電圧測定値に反映されており、これら測定値は分極蓄積（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｕｉｌｄ  ｕｐ）及びＶ０の双方の関数である。充電スイング中の分極電圧ＶＰは、略等しい負の放電スイング中の分極電圧ＶＰに略等しい。この近似を使用して、電力比ＳＯＣ推定が、ＶＰを計算から除去するために使用される。電力限界比の使用は、低ＳＯＣでは低い放電電力であり、高ＳＯＣでは低い充電受入性能であるという考慮を、既に述べた充電決定に追加する効果を有する。
【００３５】
[0049]図６は、バッテリ電流を示している。本発明は、充電スイング及び放電スイングを監視し、ある種の状況下で、充電イベント及び放電イベントを宣言する。充電スイングイベントは、充電スイングが充電スイング閾値より大きいときに発生する。放電イベントは、放電スイングが放電スイング閾値より大きいときに発生する。閾値は、以前の充電イベント又は放電イベントに関連してもよく、又は、以前の充電イベント又は放電イベントに基づいてもよい。例えば、充電スイング閾値は、以前の放電イベントの絶対値に等しく設定することができる。放電スイング閾値は、以前の充電イベントの絶対値に等しく設定することができる。更に別の手法を使用して、充電閾値及び放電閾値を決定することもできる。本明細書では、クレームという用語は、充電イベント又は放電イベントの後に対応の放電スイング又は充電スイングが続く状況、及び下記で述べる他の条件が満たされた状況を指す。放電イベントの発生は、異なる基準に対して、放電クレームの発生とは独立に決定される。アルゴリズムは、双方を同時に探す。例えば、クレーム点は、放電スイングの領域が以前の充電スイングに等しくなる時点で発生する。イベント点は、電流対放電電流の比ＭＩＮが、充電イベント時の電流対充電電流の比ＭＡＸに略等しいとき発生する。これは、図７におけるＬ＝Ｋの場合となるであろう。幾つかの実施形態では、Ｌ及びＫは、１と２の間であるが、他の値を使用することもできる。
【００３６】
[0050]ここで、図７を参照する。同図は、本発明による電力比ＳＯＣ推定方法を、より詳細に示している。制御は、ステップ２５０から始まる。ステップ２５４では、制御は、電流及び電圧を測定する。ステップ２５８では、制御は、充電電流が存在するか否かを判定する。充電電流は、ゼロ又は所定の正の閾値より高い正の電流によって規定される。ステップ２５８が真である場合、制御は、ステップ２６２に進み、充電スイングを蓄積する。ステップ２６４では、制御は、充電スイング中の電流が最大値を通り過ぎ、Ｃｕｒｒｅｎｔｍａｘ／Ｋより大きいか否かを判定する。ステップ２６４が真の場合には、制御は、ステップ２６６において、電流、充電スイング、及び電力限界の値を記憶する。ステップ２６４が真でない場合には、制御は、ステップ２６６を過ぎてステップ２７０に続く。ステップ２７０では、制御は、スイングが以前の放電スイングより大きいか否かを判定する。大きくない場合、制御は、ステップ２７２でＳＯＣクレームを行わず、ステップ２５４に進む。
【００３７】
[0051]ステップ２７０が真である場合、制御は、ステップ２７４において、電流が、保持されている放電電流−ＩＤＲに略等しい（換言すれば、その上限閾値と上限閾値の範囲内）か否かを判定する。ステップ２７４が真である場合、制御は、ステップ２８０において、保持されている電力限界に対する電力限界の比としてＳＯＣをルックアップする。ステップ２７４が偽である場合には、制御は、ステップ２７６に続き、現在のスイングの残りの部分についてＳＯＣクレームを成すことを禁止する。次いで、制御は、ステップ２７６からステップ２５４に進む。
【００３８】
[0052]ステップ２５８が偽である場合、制御は、ステップ２７８に進み、放電電流が存在するか否かを判定する。放電電流は、放電電流がゼロ又は所定の負の閾値より小さいときに存在する。ステップ２７８が偽である場合、制御はステップ２５４に戻る。ステップ２７８が真である場合、制御は、ステップ２８２に進み、放電スイングを蓄積する。ステップ２８４では、制御は、放電スイング中の電流が最小値を通り越し、Ｃｕｒｒｅｎｔｍｉｎ／Ｌより小さいか否かを判定する。ステップ２８４が真の場合、制御は、ステップ２８６で、電流、放電スイング、及び電力限界の値を記憶する。ステップ２８４が真でない場合、制御は、ステップ２８６を越えてステップ２９０に続く。ステップ２９０では、制御は、放電スイングが以前の充電スイングより大きいか否かを判定する。大きくない場合、制御は、ステップ２９２においてＳＯＣクレームを行わず、ステップ２５４に進む。
【００３９】
[0053]ステップ２９０が真である場合、制御は、ステップ２９４において、電流が、保持されている充電電流−ＩＣＲに略等しい（換言すれば、その上限閾値と上限閾値の範囲内）か否かを判定する。ステップ２９４が真である場合、制御は、ステップ３００において、保持されている電力限界に対する電力限界の比としてＳＯＣをルックアップする。ステップ２９４が偽である場合には、制御は、ステップ２９６に続き、現在のスイングの残りの部分についてＳＯＣクレームを成すことを禁止する。次いで、制御は、ステップ２９６からステップ２５４に進む。
【００４０】
[0054]次に、図８を参照する。同図は、開回路電圧ＳＯＣ推定方法３５０を示している。方法３５０は、図７の電力比ＳＯＣ推定方法に対する代替手法を提供するものである。方法３５０は、ステップ２８０及びステップ３００を除いて、電力比ＳＯＣ推定方法と同じステップを実行する。方法３５０では、図７のステップ２８０及びステップ３００が、ステップ２８０’及びステップ３００’に置き換えられている。また、方法３５０は、追加のステップ３５２、３５４、３５６を含んでいる。ステップ３５２及びステップ３５４は、推定ＳＯＣについて、バッテリのヒステリシス特性を補償する。ステップ３５６は、ステップ２８０’及びステップ３００’からのＳＯＣについて、クレームからクレームにかけてのＳＯＣ値の過渡に起因する影響を補償する。ヒステリシス補償及びＳＯＣ過渡補償アルゴリズムについては、以下により詳細に論じる。
【００４１】
[0055]ステップ２８０’では、制御は、バッテリが充電しているものと判定しており、次式により充電開回路電圧Ｖ０を求める。
Ｖ０＝Ｖ＋ｖＤｓｃｈＥｖｅｎｔ−（Ｉ＋ｉＤｓｃｈＥｖｅｎｔＨｅｌｄ）×Ｒ０）／２
ここで、Ｖ及びＩは、ステップ２５４からの測定値であり、ｖＤｓｃｈＥｖｅｎｔは、以前の放電イベント中の電圧であり、ｉＤｓｃｈＥｖｅｎｔＨｅｌｄは、以前の放電イベント中の電流である。制御は、充電開回路電圧Ｖ０を使用して、ルックアップテーブル７０に入力し、ＳＯＣを決定する。
【００４２】
[0056]ステップ３００’では、制御は、バッテリが放電していると判定しており、次式により放電開回路電圧Ｖ０を求める。
Ｖ０＝Ｖ＋ｖＣｈｇＥｖｅｎｔ−（Ｉ＋ｉＣｈｇＥｖｅｎｔＨｅｌｄ）＊Ｒ０）／２
ここで、ｖＣｈｇＥｖｅｎｔは、以前の充電イベント中の電圧であり、ｉＣｈｇＥｖｅｎｔＨｅｌｄは、以前の充電イベント中の電流である。制御は、放電開回路電圧Ｖ０を使用して、ルックアップテーブル７０に入力し、ＳＯＣを決定する。
【００４３】
[0057]ステップ２８０’とステップ３００’の何れかが完了したときに、制御は、ステップ３５２に進み、所定の時間より長い間、電流が所定の大きさ及び極性を上回っていたか否かを判定する。ステップ３５２の結果が偽である場合、制御はステップ２５４に戻る。ステップ３５２の結果が真である場合、制御は、ステップ３５４に進み、決定されたＳＯＣについて、ヒステリシス効果を補償してから、ステップ２５４に戻る。ヒステリシス効果を補償するための方法については以下に説明する。
【００４４】
[0058]ここで、図９Ａを参照する。同図は、ＮｉＭＨバッテリについて、バッテリ電圧Ｖの関数としてのＳＯＣの一例をグラフで示している。このグラフを、ルックアップテーブル７０内に格納することができる。縦軸は、バッテリ電圧Ｖを表しており、横軸は、ＳＯＣをパーセントで表している。上の曲線３６０は、ＳＯＣを決定するために使用される電圧の関数としてのｓｏｃＬｏｗを表しており、ｓｏｃＬｏｗは、開回路電圧Ｖ０に対するＳＯＣの下限を表している。ｓｏｃＬｏｗの値は、バッテリ充電に関連しており、以下に詳細に説明する。下の曲線３６２は、やはりＳＯＣを決定するために使用される電圧の関数としてのｓｏｃＨｉｇｈを表しており、ｓｏｃＨｉｇｈは、開回路電圧Ｖ０に対するＳＯＣの上限を表している。ｓｏｃＨｉｇｈの値は、バッテリ放電に関連しており、この値についても以下により詳細に説明する。上の曲線３６０の大部分と下の曲線３６２との間の離間した関係は、ＮｉＭＨといった幾つかのタイプのバッテリのヒステリシス特性を示している。
【００４５】
[0059]ステップ３５４（図８）では、電圧ヒステリシス補償アルゴリズムを使用して、ＳＯＣに対する補償値（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を決定する。補償アルゴリズムは、次の形態をとる。
ｒ＝（Ｖａｖｇ−ｈＬｏｗＡｖｇ）／（ｈＨｉｇｈＡｖｇ−ｈＬｏｗＡｖｇ）
ここで、ｒは比であり、Ｖａｖｇは、ステップ２５４からの電圧Ｖの移動平均であり、ｈＬｏｗＡｖｇ及びｈＨｉｇｈＡｖｇはそれぞれ、方法４５０で計算された低リセット電圧ｈＬｏｗの移動平均及び高リセット電圧ｈＨｉｇｈの移動平均である。
【００４６】
[0060]ステップ３５４は、ＳＯＣを次式により計算する。
ＳＯＣ＝ｓｏｃＬｏｗ＋ｒ＊［ｓｏｃＨｉｇｈ−ｓｏｃＬｏｗ］
ここで、ｓｏｃＨｉｇｈ及びｓｏｃＬｏｗは、図９Ａのグラフからの値である。例えば、ｓｏｃＬｏｗは、点３７０でのＳＯＣに関連付けられており、ｓｏｃＨｉｇｈは、点３７２でのＳＯＣに対応し、再計算されたＳＯＣは、点３７４でのＳＯＣに対応する。
【００４７】
[0061]次に、図９Ｂを参照する。同図のグラフは、時間の関数としてＳＯＣ３８０を示している。幾つかの実施形態では、ＳＯＣ３８０を、バッテリ電流を時間積分したものと置き換えることができる。ＳＯＣ３８０を、第１のレートでフィルタリングし、第１のフィルタリング済みＳＯＣ３８２を生成し、また第２のレートでフィルタリングし、第２のフィルタリング済みＳＯＣ３８４を生成する。第１のフィルタリング済みＳＯＣ３８２と第２のフィルタリング済みＳＯＣ３８４を、３８６などで比較し、ＳＯＣ３８０の過渡の大きさ及び方向を決定することができる。別法として、ＳＯＣ３８０を、第１のフィルタリング済みＳＯＣ３８２及び／又は第２のフィルタリング済みＳＯＣ３８４と比較し、ＳＯＣ３８０の過渡の大きさ及び方向を決定することができる。
【００４８】
[0062]ＳＯＣ３８０の過渡の大きさ及び方向を、ブロック３５６（図８）において使用して、ルックアップテーブル７０に入力し、対応するメトリック（計量値）を取得する。このメトリックを、乗算等によって、ブロック２８０’、３００’、３５４において決定されたＳＯＣに適用し、ＳＯＣの精度を高める。ＳＯＣトランジェントの対応の大きさ及び方向の各々に関するメトリックは、ＳＯＣトランジェント中に開回路電圧Ｖ０がＳＯＣの変化を誇張する傾向を緩和するように、実験によって決定することができる。
【００４９】
[0063]次に、図１０を参照する。同図は、温度測定モジュール４００を含むバッテリ制御モジュール３０を示している。温度測定モジュール４００は、対応のバッテリサブパック１２の温度を測定する。温度測定は、各バッテリサブパック１２内の単一の点で行うことも、各バッテリサブパック１２内の複数の点で行われた温度測定値から導出することもできる。バッテリの温度測定値を用いて、以下に説明する方法により、高リセット電圧及び低リセット電圧を決定することができる。
【００５０】
[0064]ここで、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照する。これらの図は、ＳＯＣを何時リセットするかを決定するための方法４５０を示している。方法４５０は、低リセット電圧ｈＬｏｗ及び高リセット電圧ｈＨｉｇｈを決定することを含み、これらｈＬｏｗ及びｈＨｉｇｈは、ＳＯＣを何時リセットするかを判定するために、バッテリ電圧Ｖと選択的に比較される。方法４５０は、バッテリ電流の大きさが所定の範囲内にあり、バッテリ電圧が低リセット電圧ｈＬｏｗより低いか、高リセット電圧ｈＨｉｇｈより高いときに、ＳＯＣをリセットすることを含む。
【００５１】
[0065]方法４５０は、定期的に実行され、ブロック４５２を介して開始する。幾つかの実施形態では、実行期間は、サンプリング間隔Ｔと等しい。制御はブロック４５２からブロック４５４へと続き、次式により低リセット電圧ｈＬｏｗを決定する。
ｈＬｏｗ＝Ｉ＊ｒｏＬｏｗ＋Ｖ０＿ＬＯＷ＋ｖｐＬｏｗ
また、次式により高リセット電圧ｈＨｉｇｈを決定する。
ｈＨｉｇｈ＝Ｉ＊ｒｏＨｉｇｈ＋Ｖ０＿ＨＩＧＨ＋ｖｐＨｉｇｈ
【００５２】
[0066]変数ｒｏＬｏｗ及びｒｏＨｉｇｈは、バッテリ２０のオーム抵抗を表しており、バッテリ温度の関数としてルックアップテーブル７０から得ることができる。Ｖ０＿ＬＯＷ及びＶ０＿ＨＩＧＨは、定数であり、バッテリ２０の緩和電圧Ｖ０のそれぞれ下限及び上限をしている。変数ｖｐＬｏｗ及びｖｐＨｉｇｈは、分極電圧ＶＰの下限及び上限を表している。低分極電圧限界ｖｐＬｏｗ及び高分極電圧限界ｖｐＨｉｇｈは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す方法に従って決定される。
【００５３】
[0067]低リセット電圧ｈＬｏｗ及び高リセット電圧ｈＨｉｇｈを決定した後に、制御は、判断ブロック４５６に進み、バッテリ電圧が高リセット電圧ｈＨｉｇｈより大きく、バッテリ電流が電流閾値より大きいか否かを判定する。大きい場合には、制御は、判断ブロック４５８に進み、現在の充電イベントが所定のＡ・ｓ閾値を超え、ＳＯＣを誤ってリセットすることを妨げているか否かを判定する。判断ブロック４５８の結果が偽である場合には、制御がブロック４６０に進み、引き続き充電スイングを蓄積する。次いで、制御はブロック４６２から出る。
【００５４】
[0068]判断ブロック４５８において充電イベントが十分であると判定した場合には、制御は、ブロック４６４に分岐し、ｒｅｓｅｔ−ｈｉｇｈセマフォを設定する。ｒｅｓｅｔ−ｈｉｇｈセマフォは、マスタ制御モジュール４０等、他のモジュールによって使用し得るものである。次いで、制御は、判断ブロック４６６に分岐し、現在のＳＯＣが上限（Ｈ＿ＬＩＭ）より小さいか否かを判定する。この上限は、９０％といった一定のパーセンテージとすることができる。現在のＳＯＣが上限より大きい場合には、制御はブロック４６２で終了する。しかしながら、ＳＯＣが上限より小さい場合、制御はブロック４６８に分岐し、現在の高リセット電圧ｈＨｉｇｈに従ってＳＯＣをリセットする（図９Ａ）。次いで、制御は、ブロック４７０に分岐し、蓄積されている充電スイングをリセットする。
【００５５】
[0069]判断ブロック４５６に戻り、制御は、バッテリ２０の電圧及び電流がそれぞれの閾値より小さいときに、判断ブロック４８０に分岐する。判断ブロック４８０では、制御は、バッテリ電圧が低リセット電圧ｈＬｏｗより小さく、バッテリ電流が電流閾値より小さいか否かを判定する。小さくない場合には、制御は、ブロック４６２に分岐して終了する。そうでない場合には、制御は判断ブロック４８２に分岐する。判断ブロック４８２では、制御は、放電イベントが所定のＡ・ｓ閾値を超え、ＳＯＣを誤ってリセットすることを妨げているか否かを判定する。判断ブロック４８２の結果が偽である場合には、制御は、ブロック４８４に分岐し、放電スイングを蓄積してから、ブロック４６２で終了する。判断ブロック４８２において放電イベントが十分であると判定した場合には、制御は、ブロック４８６に分岐し、ｒｅｓｅｔ−ｌｏｗセマフォを設定する。ｒｅｓｅｔ−ｌｏｗセマフォは、マスタ制御モジュール４０といった他のモジュールによって使用し得る。次いで、制御は、判断ブロック４８８に分岐し、ＳＯＣが下限（Ｌ＿ＬＩＭ）より大きいか否かを判定する。下限は、１０％といった一定のパーセンテージとすることができる。ＳＯＣが下限より小さい場合には、制御は、ブロック４６２で終了する。しかしながら、ＳＯＣが下限より大きいと判定した場合には、制御は、ブロック４９０に分岐し、低リセット電圧ｈＬｏｗに従ってＳＯＣを更新する（図９Ａ）。次いで、制御は、ブロック４９２に分岐し、蓄積されている放電スイングをリセットする。
【００５６】
[0070]次に、低分極電圧限界ｖｐＬｏｗ及び高分極電圧限界ｖｐＨｉｇｈを決定するための方法について紹介する。図３を簡単に参照し、キルヒホッフの電圧法則をバッテリ２０に適用すると、瞬間バッテリ電圧Ｖは、次式で表すことができる。
Ｖ＝Ｖ０＋ＩＲ０＋ＶＰ
ＲＰとＣの並列結合に関する伝達関数を含めることにより、この式は、次式となる。
【数３】
2009519701.tif 000005
ここで、τ（タウ）は、分極電圧の時定数を表す。タウの値は、分極電圧をモデル化するために使用され、以下の方法に従って決定される。
【００５７】
[0071]ここで、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照する。これらの図は、低分極電圧限界ｖｐＬｏｗ及び高分極電圧限界ｖｐＨｉｇｈを決定するための方法５００を示している。制御は、ブロック５０２で開始し、判断ブロック５０４に進む。判断ブロック５０４では、制御は、バッテリ電流が第１の閾値より大きいか否かを判定する。大きくない場合には、制御は、判断ブロック５０６に分岐し、バッテリ電流が第２の閾値より小さいか否かを判定する。第１の閾値と第２の閾値は、互いに等しく設定することができる。電流が第２の閾値より大きい場合には、制御は、ブロック５０６に分岐し、緩和値をタウに割り当てる。緩和値、及び制御が以下に説明するようにタウに割り当てる他の値は、バッテリ２０の熱特性及び経時特性に従って較正される。
【００５８】
[0072]緩和値をタウに割り当てた後に、制御はブロック５１０に分岐し、次式により低分極電圧限界ｖｐＬｏｗを更新する。
ｖｐＬｏｗ＝ｖｐＬｏｗ＊（１−ｆ＊τ）
また、次式により高分極電圧限界ｖｐＨｉｇｈを更新する。
ｖｐＨｉｇｈ＝ｖｐＨｉｇｈ＊（１−ｆ＊τ）
ここで、ｆは、方法５００の実行周波数を表している。幾つかの実施形態では、実行周波数ｆは、サンプリング期間Ｔの逆数である。次いで、制御はブロック５１４で終了する。
【００５９】
[0073]判断ブロック５０４に戻り、バッテリ電流が第１の閾値より大きいと決定した場合には、制御は、判断ブロック５２０に分岐する。判断ブロック５２０では、制御は、現在の低分極電圧限界ｖｐＬｏｗがゼロ未満であるか否かを判定する。ゼロ未満である場合には、制御は、ブロック５２２に分岐し、反転充電値をタウに割り当てる。しかしながら、判断ブロック５２０において低分極電圧限界ｖｐＬｏｗがゼロ以上であると判定した場合には、制御は、判断ブロック５２４に分岐する。判断ブロック５２４では、制御は、バッテリ電流の大きさが減少しつつあるか否かを判定する。減少しつつある場合には、制御は、ブロック５２６に分岐し、緩和充電値をタウに割り当てる。しかしながら、判断ブロック５２４においてバッテリ電流の大きさが増大しつつあると判定した場合には、制御は、ブロック５２８に分岐し、充電値をタウに割り当てる。
【００６０】
[0074]次に判断ブロック５０６に戻り、バッテリ電流が第２の閾値より小さいと判定した場合には、制御は、判断ブロック５５０に分岐し、現在の低分極電圧限界ｖｐＬｏｗがゼロより大きいか否かを判定する。大きい場合には、制御は、ブロック５５２に分岐し、反転放電値をタウに割り当てる。しかしながら、低分極電圧限界ｖｐＬｏｗがゼロ未満であると判定した場合には、制御は、判断ブロック５５０から判断ブロック５５４に分岐する。判断ブロック５５４では、制御は、バッテリ電流の大きさが減少しつつあるか否かを判定する。減少しつつある場合には、制御は、ブロック５５６に分岐し、緩和放電値をタウに割り当てる。バッテリ電流の大きさが増大しつつあると判定した場合には、制御は判断ブロック５５４からブロック５５８に分岐し、放電値をタウに割り当てる。
【００６１】
[0075]方法５００により、ブロック５５２、５５６、５５８、５２８、５２６、５２２のうちの一つにおいて値がタウに割り当てられると、制御は、ブロック５７０に分岐し、次式により低分極電圧限界ｖｐＬｏｗを更新する。
ｖｐＬｏｗ＝ｖｐＬｏｗ（ｔ−１）＋（Ｉ×ｒｐＬｏｗ−ｖｐＬｏｗ（ｔ−１））×｜Ｉ｜×ｆ×τ        （５）
ここで、下付き文字（ｔ−１）は、方法５００の以前の実行からの対応の分極電圧限界の値を指し、ｒｐＬｏｗは、ＲＰの下限である（図３）。次いで、制御は、ブロック５７２に分岐し、次式により、高分極電圧限界ｖｐＨｉｇｈを更新する。
ｖｐＨｉｇｈ＝ｖｐＨｉｇｈ（ｔ−１）＋（Ｉ×ｒｐＨｉｇｈ−ｖｐＨｉｇｈ（ｔ−１））×｜Ｉ｜×ｆ×τ        （６）
ここで、ｒｐＨｉｇｈは、ＲＰの上限である。変数ｒｐＬｏｗ及びｒｐＨｉｇｈは、バッテリ温度の関数としてルックアップテーブル７０から得ることができる。次いで、制御は、ブロック５１４に進み、終了する。
【００６２】
[0076]以下、図１３を参照する。同図は、例示的な高ＳＯＣリセット及び低ＳＯＣリセット中のバッテリ電圧６００及びバッテリ電流６０２のグラフを示している。バッテリ電圧６００は、高リセット電圧ｈＨｉｇｈ及び低リセット電圧ｈＬｏｗに対してプロットされている。バッテリ電流６０２は、経時的に正の方向（充電）又は負の方向（放電）に流れるものとして示されている。
【００６３】
[0077]方法４５０は、高リセット電圧ｈＨｉｇｈ、低リセット電圧ｈＬｏｗ、及びＳＯＣをいつリセットするかを定期的に決定する。例示的なリセット状況が、時間６０４及び時間６０６で示されている。時間６０４では、制御は、放電イベントが十分である場合にバッテリ電圧６００が低リセット電圧ｈＬｏｗより小さいと判定する。次いで、制御は、現在のＳＯＣが、低リセット電圧ｈＬｏｗに対応するＳＯＣ（図９Ａ）より大きいか否かを判定し、大きい場合には、低リセット電圧ｈＬｏｗに従ってＳＯＣをリセットする。同様に、時間６０６では、制御は、充電イベントが十分である場合にバッテリ電圧６００が高リセット電圧ｈＨｉｇｈより大きいと判定する。次いで、制御は、現在のＳＯＣが、高リセット電圧ｈＨｉｇｈに対応するＳＯＣ（図９Ａ）より小さいか否かを判定し、小さい場合には、高リセット電圧ｈＨｉｇｈに従ってＳＯＣをリセットする。
【００６４】
[0078]ＮｉＭＨバッテリについては、タウの数値の量は、一般に、方法５００から満足のゆく性能を得ながら４以下に削減することができる。第１の数値は、ブロック５０８でのタウに使用され、ここでは、Ｉが第１の閾値と第２の閾値の間にある。第１の閾値と第２の閾値が等しいとき、方法５００はブロック５０８に到達しないことになり、タウに関する第１の数値は省略することができる。第２の数値は、ブロック５２８及びブロック５５８におけるタウに使用され、ここでは、ＶＰの極性（ｖｐＬｏｗ（ｔ−１）、ｖｐＨｉｇｈ（ｔ−１）、及び／又は他の変数によって示すことができる）がＩ及びｄＩ／ｄｔの極性と同じである。第３の数値は、ブロック５２６及びブロック５５６におけるタウに使用され、ここでは、ＶＰ及びＩの極性が互いに等しく、ｄＩ／ｄｔの極性に等しくない。第４の数値は、ブロック５２２及びブロック５５２におけるタウに使用され、ここでは、ＶＰ及びＩの極性が等しくない。また、方法４５０及び方法５００の性能は、分極電圧限界ｖｐＬｏｗ及びｖｐＨｉｇｈがバッテリ温度と共に増大するようにルックアップテーブル７０を設けることによって、ＮｉＭＨバッテリに関して改善することができる。このことは、バッテリ温度と共に増大するｒｐＬｏｗ及びｒｐＨｉｇｈの値をルックアップテーブルに設定すること、及び／又は、タウ用の数値のファミリであって各ファミリが特定のバッテリ温度に対応する当該ファミリを生成することによって、達成することができる。
【００６５】
[0079]他の実施形態では、方法５００を１回実行して、ｖｐＬｏｗのみを決定する（すなわち、ステップ５７２を省略する）ことができる。次いで、方法５００を再び実行して、ｖｐＨｉｇｈのみを決定する（すなわち、ステップ５７０を省略する）ことができる。このような実施形態では、方法５０２の各実行によって、ブロック５５２、５５６、５５８、５２８、５２６、５２２においてタウ用の値の関連セットが使用される。ブロック５５２、５５６、５５８、５２８、５２６、５２２を出るときに選択されるタウの値は、方法５０２がｖｐＬｏｗを決定しているときのｔａｕＬｏｗと呼ばれる。ブロック５５２、５５６、５５８、５２８、５２６、５２２を出るときに選択されるタウの値は、方法５０２がｖｐＨｉｇｈを決定しているときのｔａｕＨｉｇｈと呼ばれる。このようにして方法５００を２回実行することにより、ｖｐＬｏｗ及びｖｐＨｉｇｈの精度を高めることができる。
【００６６】
[0080]当業者であれば、前述の説明から、本発明の広義の教示を様々な形態で実施できることを理解することができる。したがって、本発明をその特定の実施例に関連して説明したが、本発明の真の範囲はそのように限定すべきものではない。これは、図面、明細書、及び以下の特許請求の範囲を研究すれば、他の修正形態が当業者には明らかになるからである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】バッテリサブパック、バッテリ制御モジュール、及びマスタ制御モジュールを含むバッテリシステムの機能ブロック図である。
【図２】バッテリ制御モジュールのより詳細な機能ブロック図である。
【図３】バッテリの等価回路である。
【図４】時間の関数としてのバッテリ電流のグラフである。
【図５Ａ】充電状態を推定するための緩和電圧手法のステップを示すフローチャートである。
【図５Ｂ】充電状態を推定するための緩和電圧手法のステップを示すフローチャートである。
【図６】時間の関数としてのバッテリ電流のグラフであり、充電及び放電スイング、並びに充電及び放電イベントを示している。
【図７】バッテリ充電状態を推定する電力比手法を示すフローチャートである。
【図８】バッテリ充電状態を推定する開回路電圧手法を示すフローチャートである。
【図９Ａ】バッテリ電圧の関数としてのＳＯＣのグラフである。
【図９Ｂ】時間の関数としてのフィルタリング済みのＳＯＣ値のグラフである。
【図１０】温度測定モジュールを含むバッテリ制御モジュールのより詳細な機能ブロック図である。
【図１１Ａ】推定バッテリ充電状態をリセットするステップを示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】推定バッテリ充電状態をリセットするステップを示すフローチャートである。
【図１２Ａ】上限リセット閾値及び下限リセット閾値を決定するために使用される分極電圧限界を決定するステップを示すフローチャートである。
【図１２Ｂ】上限リセット閾値及び下限リセット閾値を決定するために使用される分極電圧限界を決定するステップを示すフローチャートである。
【図１３】上限リセット閾値及び下限リセット閾値、バッテリ電圧、並びにバッテリ電流のタイミング図である。
【図１】
2009519701.tif 000006
【図２】
2009519701.tif 000007
【図３】
2009519701.tif 000008
【図４】
2009519701.tif 000009
【図５Ａ】
2009519701.tif 000010
【図５Ｂ】
2009519701.tif 000011
【図６】
2009519701.tif 000012
【図７】
2009519701.tif 000013
【図８】
2009519701.tif 000014
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月12日(2007.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと共に使用するためのバッテリ制御モジュールであって、
バッテリ電圧を測定する電圧測定モジュールと、
バッテリ電流を測定する電流測定モジュールと、
前記電流測定モジュール及び電圧測定モジュールと通信し、前記バッテリ電流及び前記バッテリの分極電圧に基づいてリセット電圧を決定し、前記バッテリ電圧と前記リセット電圧とを比較し、前記比較の結果に基づいてバッテリ充電状態（ＳＯＣ）をリセットするＳＯＣモジュールと、
を備えるバッテリ制御モジュール。
【請求項２】
前記リセット電圧が、低リセット電圧及び高リセット電圧を含み、
前記比較が、前記バッテリ電圧と前記低リセット電圧との第１の比較と、前記バッテリ電圧と前記高リセット電圧との第２の比較とを含む、
請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項３】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリを充電している間に充電スイングを蓄積し、前記充電スイングに基づいて充電イベントを特定し、前記比較及び前記充電イベントの特定に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットする、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項４】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリを放電している間に放電スイングを蓄積し、前記放電スイングに基づいて放電イベントを特定し、前記比較及び前記放電イベントの特定に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットする、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項５】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリＳＯＣを、前記低リセット電圧及び前記高リセット電圧のうちの少なくとも一つに基づくバッテリＳＯＣにリセットする、請求項２に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項６】
前記ＳＯＣモジュールが、時定数に基づいて前記分極電圧を決定する、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項７】
前記時定数が、前記バッテリ電流の大きさに基づいている、請求項６に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項８】
前記時定数が、前記バッテリ電流の極性に基づいている、請求項６に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項９】
前記時定数が、前記分極電圧の以前の値に基づいている、請求項６に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項１０】
前記ＳＯＣモジュールが、前記バッテリ電流の大きさが所定の閾値を超えているか否かに更に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットする、請求項１に記載のバッテリ制御モジュール。
【請求項１１】
推定バッテリＳＯＣをリセットするための方法であって、
バッテリ電圧を測定するステップと、
バッテリ電流を測定するステップと、
前記バッテリ電流及び前記バッテリの分極電圧に基づいてリセット電圧を決定するステップと、
前記バッテリ電圧と前記リセット電圧とを比較するステップと、
前記比較するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記リセット電圧が、低リセット電圧及び高リセット電圧を含み、
前記比較するステップが、前記バッテリ電圧と前記低リセット電圧との第１の比較と、前記バッテリ電圧と前記高リセット電圧との第２の比較とを含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記バッテリを充電している間に充電スイングを蓄積するステップと、
前記充電スイングに基づいて充電イベントを特定するステップと、
前記比較するステップの結果、及び前記特定するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記バッテリを放電している間に放電スイングを蓄積するステップと、
前記放電スイングに基づいて放電イベントを特定するステップと、
前記比較するステップの結果、及び前記特定するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記バッテリＳＯＣを、前記低リセット電圧及び前記高リセット電圧のうちの少なくとも一つに基づくバッテリＳＯＣにリセットするステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記分極電圧が、時定数に基づいている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記時定数が、前記バッテリ電流の大きさに基づいている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記時定数が、前記バッテリ電流の極性に基づいている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記時定数が、前記分極電圧の以前の値に基づいている、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記リセットするステップが、前記バッテリ電流の大きさが所定の閾値を超えているか否かに更に基づいている、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
対応のバッテリのバッテリ充電状態（ＳＯＣ）を決定するバッテリ制御モジュールにおいて、前記バッテリＳＯＣをリセットするための方法であって、
バッテリ電圧を測定するステップと、
バッテリ電流を測定するステップと、
バッテリ温度を測定するステップと、
前記バッテリ電流に基づく時定数を選択するステップと、
前記時定数及び前記バッテリ温度に基づく低リセット電圧及び高リセット電圧のうちの少なくとも一つを決定するステップと、
前記バッテリ電圧を、前記低リセット電圧及び前記高リセット電圧のうちの少なくとも一つと比較するステップと、
前記比較するステップの結果に基づいて前記バッテリＳＯＣをリセットするステップと、
を含む方法。
【国際調査報告】
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