(57)【要約】  本発明は蓄電池（２）の放電を制御するための制御装置（６）に関し、制御装置（６）は、ダミー蓄電池（１１）と、電池およびダミー電池（１１）を放電するよう構成される第１の回路（Ｃ１）と、ダミー電池（１１）の開路電圧を計測するよう構成される第２の回路（Ｃ２）とを含む。制御装置は、第２の回路（Ｃ２）を使用してダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定し、測定されたダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて電池の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるよう構成される。電池は完全放電状態になるまで放電される。本発明は、上記に対応する、蓄電池（２）の放電を制御する方法にも関する。
2019507578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池（２）の放電を制御するための制御装置（６）であって、
ダミー蓄電池（１１）と、
前記電池（２）および前記ダミー電池（１１）を放電するよう構成される第１の回路（Ｃ１）と、
前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を計測するよう構成される第２の回路（Ｃ２）とを含み、
前記制御装置（６）は、
前記第２の回路（Ｃ２）を使用して前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定し、
前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて前記電池（２）の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるよう構成される、制御装置（６）。
【請求項２】
前記第１の回路を使用して前記電池（２）および前記ダミー電池を放電し、
放電された前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）と、前記電池（２）の電圧（Ｖｘ）とを監視し、
前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）が前記求めた容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を超える場合、または前記電圧（Ｖｘ）が所定の下限電圧（Ｖｍｉｎ２）より低い場合に放電を停止するようさらに構成される請求項１に記載の制御装置（６）。
【請求項３】
前記電池（２）が放電中に充電されているか否かを判定し、
放電中に充電されていれば、前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）および前記電池（２）の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を再度求めるようさらに構成される請求項１または２に記載の制御装置（６）。
【請求項４】
前記電池（２）の放電電流（Ｉｘ）および放電時間に基づいてかつ／または前記ダミー電池（１１）の開路電圧に基づいて、前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）を求めるようさらに構成される、先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項５】
前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて、前記ダミー電池の充電レベル（ＳＯＣｄ）を判定し、
前記判定された前記ダミー電池の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるようさらに構成される、先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項６】
前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に基づいて前記所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングを更新するようさらに構成される請求項５に記載の制御装置（６）。
【請求項７】
前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布および前記ダミー電池（１１）の所定の劣化率（β）に基づいて前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）を判定するようさらに構成される請求項６に記載の制御装置（６）。
【請求項８】
前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）の判定はアレニウスの式に基づく請求項６または７に記載の制御装置（６）。
【請求項９】
前記ダミー電池（１１）の各温度について、寿命終了までの間に前記ダミー電池（１１）がその温度であった時間の長さを記録することによって、前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布を求めるようさらに構成される、請求項６または７に記載の制御装置（６）。
【請求項１０】
前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）の判定を、前記判定された前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて、特に、前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）と前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）とを対応づけた所定のマッピングに基づいて実施し、
前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）に基づいて前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるようさらに構成される請求項５〜９のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１１】
所定の劣化率を有する特定の電池型の電池（２）についてその放電を制御するよう構成され、
前記ダミー電池（１１）は劣化率を有し、前記劣化率は前記電池（２）の劣化率と相関関係にあり、特には前記電池（２）の劣化率と同一である、先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１２】
前記特定の電池型の電池（２）は所定の容量を有し、
前記ダミー電池（１１）は容量を有し、前記ダミー電池（１１）の容量は前記電池（２）の容量と相関関係にある、特には前記電池（２）の容量と同一である、先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１３】
前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を検出するための電圧センサを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１４】
前記ダミー電池（１１）および／または前記電池（２）の温度（Ｔ）を検出するための温度センサを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１５】
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
先行する請求項のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む組電池。
【請求項１６】
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
前記電池（２）のための放電装置（５）と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む電池放電システム。
【請求項１７】
電動モータ（４）と、
請求項１５に記載の組電池とを含む車両（１）。
【請求項１８】
電動モータ（４）と、
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む車両（１）。
【請求項１９】
蓄電池（２）の放電を制御する方法であって、前記電池（２）およびダミー蓄電池（１１）を放電するために第１の回路（Ｃ１）が使用され、かつ前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を計測するために第２の回路（Ｃ２）が使用される方法であり、前記方法は、
前記第２の回路（Ｃ２）を使用して前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定する工程と、
前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて前記電池（２）の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求める工程とを含む、方法。
【請求項２０】
前記第１の回路（Ｃ１）を使用して前記電池（２）および前記ダミー電池（１１）を放電する工程と、
放電された前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）と、前記電池（２）の電圧（Ｖｘ）とを監視する工程と、
前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）が前記求めた容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を超える場合、または前記電圧（Ｖｘ）が所定の下限電圧（Ｖｍｉｎ２）より低い場合に放電を停止する工程とをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記電池（２）が放電中に充電されているか否かを判定する工程と、
放電中に充電されていれば、前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）および容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を再度求める工程とをさらに含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記電池（２）の放電電流（Ｉｘ）および放電時間に基づいてかつ／または前記ダミー電池（１１）の開路電圧に基づいて、前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）が求められる、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）は、前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて判定され、
前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）は前記判定された前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて求められる、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に基づいて更新される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記電池（２）の劣化度（αｘ）は前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布および前記ダミー電池（１１）の所定の劣化率（β）に基づいて判定される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）はアレニウスの式に基づいて判定される請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布は、前記ダミー電池（１１）の各温度について、寿命終了までの間に前記ダミー電池（１１）がその温度であった時間の長さを記録することによって求められる、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記判定された前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて、特に、前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）と前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）とを対応づけた所定のマッピングに基づいて、前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）が判定され、
前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）に基づいて前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）が求められる、請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野
本開示は、蓄電池の放電を制御するための制御装置および蓄電池を放電する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の背景
蓄電池は、二次電池ともよばれ、エネルギー貯蔵手段として、特に車両用のエネルギー貯蔵手段としてますます重要になってきている。このような車両としては、内燃機関と１つ以上の電動モータとを備えるハイブリッド車や、電気のみで駆動される自動車が挙げられる。車両が電力で駆動される際に、電池が放電される。
【０００３】
このような車両で使用するのに好適な蓄電池としては、たとえばバイポーラ固体電池や、それ以外の蓄電池として、液体電池、特にラミネート型リチウムイオン電池が挙げられる。上記用途に用いられる蓄電池は、単電池１つからなるものであってもよいし、複数の単電池、好ましくは複数の同一の単電池からなるものであってもよい。後者の蓄電池は組電池ともよばれる。
【０００４】
電池の重要な特徴の１つに容量がある。電池の容量とは、電池が定格電圧において有し得る電荷の量である。電池の容量は、その電池に含有される電極材の量が多いほど大きくなる。容量は、アンペア時（Ａ・ｈ）などの単位で計測される。
【０００５】
電池または組電池は、充放電を制御するための制御装置を含んでもよい。制御装置は、電池が安全作動域を超えて作動することのないよう、電池の充電レベル（ＳＯＣ）を監視する。こうした電池または組電池は、スマート電池またはスマート組電池ともよばれる。制御装置は車両に装備されていてもよい。
【０００６】
充放電制御において重要な態様の１つは、電池の過充電や過放電を確実に回避することである。過充電や過放電は、電池の電圧を監視することによって回避できる。電池の電圧が充電中に上昇し、放電中に低下するからである。放電中に電池の測定電圧が所定の下限電圧より低くなると、電池が完全放電状態であると制御装置が認識して、放電を停止する。
【０００７】
電池の寿命の間において、充放電が繰り返されることにより、電池を構成している積層された層が劣化する可能性がある。特に、積層型電極は劣化の影響を受ける可能性がある。劣化により、抵抗が増大して、放電中に計測される電池の電圧計測値が低くなる。
【０００８】
そのため、層劣化した電池の放電においては、電圧計測値が所定の上限電圧に達するのが早く、制御装置は、電池が完全放電状態になったと誤認識する。実際には電池が完全放電状態に達していない（ＳＯＣの許容範囲の下限に達していない）にもかかわらず、放電が終了することになる。つまり、電池から得られるエネルギーの量が、劣化分散により減少するのである。
【０００９】
欧州特許出願公開第１４２２７６９号は、単電池電圧計測タブを備えたラミネート型積層型電池を開示する。複数の単電池が積層方向に積層されたものが直列に接続されており、当該複数の単電池の電圧を計測するための共有電圧計測タブ電極が、当該複数の単電池のそれぞれに接して形成されている。
【００１０】
ただ、この技術においては、単電池１つに電圧計測タブ電極１つが必要となる。電池が単電池４００〜５００個からなる場合には、このようにセンサを配置するとコストが非常に多くかかり得るし、場合によってはこのような配置は不可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の概要
現状では、信頼性が高く経済的な放電制御機能を有し、かつ種々の電池型の電池に対して好適に使用できる制御装置の提供が望まれている。
【００１２】
したがって、本開示の実施形態は、蓄電池の放電を制御するための制御装置を提供する。制御装置は、
ダミー蓄電池と、
電池およびダミー電池を放電するよう構成される第１の回路と、
ダミー電池の開路電圧を計測するよう構成される第２の回路とを含む。
【００１３】
制御装置は、
第２の回路を使用してダミー電池の開路電圧を測定し、
ダミー電池の上記測定された開路電圧に基づいて電池の容量減少量最大値を求めるよう構成される。
【００１４】
このような構成を提供することにより、電池容量の監視に基づいて放電を制御することが可能となる。この目的のためにダミー電池が使用される。ダミー電池は、電池の容量減少量最大値を求めることを可能とするよう構成される。電池の容量減少量最大値とは、好ましくは、放電により実現できる最大の容量減少量である。より具体的には、容量減少量最大値は、好ましくは、電池が完全放電状態となるまでに、有利には電池の充電レベル（ＳＯＣ）使用範囲の下限に達するまでに放電されるべき容量の大きさである。
【００１５】
したがって、「完全放電状態である」という記載は、電池が物理的に完全に放電された状態（すなわち０％ＳＯＣ）であることを意味するものではない。電池が物理的に完全に放電された状態は、電池を損なう可能性があるため、回避すべきである。ＳＯＣの許容範囲の下限は、電池の危険な放電や危険な低電圧が生じるリスクを冒すことなく電池が最大限に放電され得るように選択されてもよい。
【００１６】
ダミー電池を使用することにより、電池で計測するよりも正確に開路電圧を計測できる。したがって、電池の容量減少量最大値についてもより正確に求めることができる。ダミー電池は、１種の単独の二次電池（すなわち蓄電池）からなるものであってもよい。ダミー電池は、（特に電池が複数の単電池を含む組電池の形態である場合に）電池に含まれていてもよい。基本的に、ダミー電池と電池は同じ設計変数（たとえば電池容量、劣化率、電池型など）を有していてもよい。特に、電池が複数の単電池を含む組電池の形態である場合に、ダミー電池は、この電池の単電池と同じ型のものであってもよい。ダミー電池の使用目的は、特にダミー電池の貯蔵電力の使用目的は、蓄電池の充放電制御を補助するためのみであってよく、車両を駆動するためでなくてよい。ただ、ダミー電池は、電池の充放電に対応して充放電されてもよい。
【００１７】
電池の容量とは、電池が定格電圧において有し得る電荷の量である。容量は、アンペア時（Ａ・ｈ）などの単位で計測される。本開示に係る電池の容量減少量最大値は、放電開始時における、放電され得る電荷の量を表す。したがって、充電開始時に充電レベルＳＯＣがたとえば７０％であって、放電が１０％で停止される必要がある場合には、電池の容量減少量最大値は６０％に対応する。電池の容量減少量最大値は電池の放電深度（ＤＯＤ）とも称される。ＤＯＤはＳＯＣとの対で用いられ、一方が大きくなると他方が小さくなる。ＤＯＤはＡｈで表されてもよい。
【００１８】
開路電圧とは、あらゆる回路との接続が切断された、特に本開示に係る第１の回路との接続が切断された、ある装置の２つの端子の間の、すなわちダミー電池の２つの端子の間の電位差である。よって外部電源には接続されていないため、２つの端子の間には外部電流は流れていない。
【００１９】
制御装置および制御装置により実施される上記プロシージャは、あらゆる型のバイポーラ固体電池に適している。また、制御装置は、他の型の電池、たとえばリチウムイオン電池などの液体電池にも適用できる。
【００２０】
制御装置は、
第１の回路を使用して電池およびダミー電池を放電し、
放電された電池の現時点での容量減少量を監視し、
電池の現時点での容量減少量が上記求めた容量減少量最大値を超える場合に放電を停止するようさらに構成されてもよい。
【００２１】
したがって、制御装置は、上記求めた容量減少量最大値に基づいて、電池が完全放電状態になるまで電池の放電を確実に実施できる。
【００２２】
代替的にまたは追加的に、制御装置は、
電池の放電中における電池の電圧を監視し、
電圧が所定の下限電圧より低い場合に放電を停止するよう構成されてもよい。
【００２３】
したがって、所定の下限電圧は、電池の危険な放電や危険な低電圧が生じるリスクを冒すことなく電池が最大限に放電され得るように選択されてもよい。この所定の下限電圧は、電池の劣化度に基づいて決定されてもよい。所定の下限電圧は、第２の所定の下限電圧に対応していてもよく、第１の所定の下限電圧より小さくてもよい。第１の所定の下限電圧は、従来技術から知られる従来の所定の下限電圧に対応していてもよく、新しい電池のＳＯＣ使用範囲下限に対応していて、劣化は考慮に入れていないものである。
【００２４】
制御装置は、電池が放電中に充電されているか否かを判定するようさらに構成されてもよい。放電中に充電されている場合には、制御装置は、好ましくは、第２の回路を使用してダミー電池の開路電圧を再測定するよう、そして再測定された開路電圧に基づいて電池の容量減少量最大値を再度求めるようさらに構成される。
【００２５】
このように、制御装置は、電池の放電と同時に生じ得る電池の充電を考慮するよう構成されてもよい。たとえば、車両が内燃機関により駆動されている際には、電池が放電されてもよい。車両がハイブリッド車である場合には、電池は放電されると同時に、内燃機関により生成される電力によって充電されてもよい。制御装置は、こうした電池の充放電を制御するよう構成されてもよい。
【００２６】
制御装置は、電池の放電電流および放電時間に基づいてかつ／またはダミー電池の開路電圧に基づいて、電池の現時点での容量減少量を求めるようさらに構成されてもよい。
【００２７】
言い換えると、時間経過に伴う電流値の積分によって電池の容量が計算されてもよい。代替的または追加的に、容量は、ダミー電池の開路電圧に基づいて測定されてもよい。現時点での容量減少量の計測は、電池の放電電流および放電時間に基づいて、電池の放電中にされてもよい。ダミー電池の電圧の計測を使用する系においては、現時点での容量減少量を計測する際に放電が短時間停止されてもよい。
【００２８】
制御装置は、ダミー電池の上記測定された開路電圧に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて、ダミー電池の充電レベルを判定するよう構成されてもよい。したがって、制御装置はＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線などの所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングを備えていてもよく、制御装置はこのＳＯＣ‐ＯＣＶマッピング内において、ＯＣＶの計測値に対応するＳＯＣ値を検索してもよい。
【００２９】
制御装置は、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて容量減少量最大値を求めるよう構成されてもよい。言い換えると、電池の容量減少量最大値は、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて求められてもよい。この充電レベルは、ダミー電池の上記測定された開路電圧に基づいて判定されたものである。
【００３０】
所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、ダミー電池の判定された劣化度に基づいて更新されてもよい。したがって、このＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、ダミー電池の初回充電より前にあらかじめ作成されてもよい。そして、ＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは放電プロシージャの実施中に更新されてもよい。その結果、電池の容量減少量最大値が、ダミー電池の上記測定された開路電圧およびダミー電池の劣化度に基づいて求められてもよい。
【００３１】
ダミー電池の劣化度は、ダミー電池の温度／頻度分布およびダミー電池の所定の劣化率に基づいて判定されてもよい。
【００３２】
ダミー電池の劣化度の判定は、アレニウスの式に基づいてなされてもよい。
ダミー電池の温度／頻度分布は、ダミー電池の各温度について、寿命終了までの間にダミー電池がその温度であった時間の長さを記録することによって求められてもよい。
【００３３】
言い換えると、ダミー電池の温度データは、ダミー電池の寿命終了までの間、すなわち使用期間中および使用期間と使用期間との間の休止期間中に取得されてもよい。温度／頻度分布は、ダミー電池の各温度について、現時点までの間にダミー電池がその温度であった時間の長さを累積することによって確立されてもよい。この理由から、ダミー電池と電池とが同じ有効期間、すなわち同じ寿命期間を有することが有利である。言い換えると、電池の交換時にダミー電池も交換することが有利である。
【００３４】
制御装置は、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて、特に、電池の充電レベルとダミー電池の充電レベルとを対応づけた所定のマッピングに基づいて電池の充電レベルを判定するようさらに構成されてもよい。たとえば制御装置は、所定のルックアップテーブル内、すなわち所定のマッピング内で、上記判定されたダミー電池の充電レベルと一致する電池の充電レベルを検索してもよい。言い換えると、電池の充電レベルと上記判定されたダミー電池の充電レベルとの関係は、あらかじめ決められていてもよく、したがって、制御装置にとって既知であってもよい。一例として、ダミー電池の充電レベルは、電池の充電レベルに常に対応していてもよい。
【００３５】
制御装置は、電池の充電レベルに基づいて容量減少量最大値を求めるようさらに構成されてもよい。したがって、容量減少量最大値と上記判定された電池の充電レベルとの関係は、制御装置によって計算されてもよい。言い換えると、電池の容量減少量最大値は、上記判定された電池の充電レベルに基づいて求められてもよい。この電池の充電レベルは、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて判定されたものであり、このダミー電池の充電レベルは、ダミー電池の上記測定された開路電圧およびダミー電池の判定された劣化度に基づいて判定されたものである。
【００３６】
制御装置は、所定の劣化率を有する特定の電池型の電池についてその放電を制御するよう構成されてもよい。ダミー電池は劣化率を有してよく、ダミー電池の劣化率は電池の劣化率と相関関係にあり、特には電池の劣化率と同一であってもよい。したがって、ダミー電池は蓄電池であってもよい。好ましくは、ダミー電池は、ダミー電池の特徴についての計測値に基づいて電池の特徴が決められ得るように選択される。特に、ダミー電池は、ダミー電池について判定された劣化率に基づいて、電池の劣化率と、したがって電池についての適切な容量減少量最大値とが決められ得るように選択される。
【００３７】
また、特定の電池型の電池は、好ましくは所定の容量を有し、ダミー電池の容量は電池の容量と相関関係にあってもよい。たとえば、電池が複数の単電池を含む組電池である場合には、ダミー電池の容量は単電池の容量と同じであってもよい。さらに、ダミー電池の型はダミー電池の型と同じであってもよい。したがって、ダミー電池は、ダミー電池の充電レベルに基づいて、電池の充電レベルと、したがって電池の好適な容量減少量最大値とが決められ得るように選択される。たとえば、車両が使用している電池がＳＯＣ２０％〜ＳＯＣ８０％のものである場合、ダミー電池の容量はこの範囲と同等であってもよい、すなわちＳＯＣ２０％〜ＳＯＣ８０％の範囲であってよい。
【００３８】
好ましくは、制御装置は、ダミー電池の開路電圧を検出するための電圧センサを含んでもよい。制御装置は、電池の電圧および／または充電レベルを検出するためのさらなる電圧センサを含んでもよい。
【００３９】
制御装置は、ダミー電池および／または電池の温度を検出するための温度センサを含んでもよい。
【００４０】
本開示は組電池にも関する。組電池は、少なくとも１つの電池、特にバイポーラ固体電池と、上述の制御装置とを含んでもよい。
【００４１】
本開示は電池充電システムにも関する。電池充電システムは、少なくとも１つの電池、特にバイポーラ固体電池と、電池の放電装置と、上述の制御装置とを含んでもよい。
【００４２】
さらなる態様によれば、本開示は、上述したような、電動モータおよび組電池を含む車両に関する。
【００４３】
代替的には、車両は、上述したように、電動モータと、少なくとも１つの電池、特にバイポーラ固体電池と、さらに制御装置とを含んでもよい。
【００４４】
また本開示は、蓄電池の放電を制御する方法にも関する。電池およびダミー蓄電池を放電するために第１の回路が使用され、かつダミー電池の開路電圧を計測するために第２の回路が使用される。上記方法は、
第２の回路を使用してダミー電池の開路電圧を測定する工程と、
ダミー電池の上記測定された開路電圧に基づいて電池の容量減少量最大値を求める工程とを含む。
【００４５】
上記方法は、
第１の回路を使用して電池およびダミー電池を放電する工程と、
放電された電池の現時点での容量減少量を監視する工程と、
電池の現時点での容量減少量が上記求めた容量減少量最大値を超える場合に放電を停止する工程とをさらに含んでもよい。
【００４６】
代替的に、または追加的に、上記方法は、
電池の放電中における電池の電圧を監視する工程と、
電圧が所定の下限電圧より低い場合に放電を停止する工程とを含んでもよい。
【００４７】
上記方法は、電池が放電中に充電されているか否かを判定し、放電中に充電されていれば、ダミー電池の開路電圧および電池の容量減少量最大値を再度求める工程をさらに含んでもよい。
【００４８】
電池の現時点での容量減少量は、電池の放電電流および放電時間に基づいてかつ／またはダミー電池の開路電圧に基づいて求められてもよい。
【００４９】
ダミー電池の充電レベルは、ダミー電池の上記測定された開路電圧に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて判定されてもよい。
【００５０】
容量減少量最大値は、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて求められてもよい。
【００５１】
所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、好ましくは、ダミー電池の判定された劣化度に基づいて更新される。
【００５２】
電池の劣化度は、ダミー電池の温度／頻度分布およびダミー電池の所定の劣化率に基づいて判定されてもよい。
【００５３】
ダミー電池の劣化度の判定は、アレニウスの式に基づいてなされてもよい。
ダミー電池の温度／頻度分布は、ダミー電池の各温度について、寿命終了までの間にダミー電池がその温度であった時間の長さを記録することによって求められてもよい。
【００５４】
電池の充電レベルは、上記判定されたダミー電池の充電レベルに基づいて、特に、電池の充電レベルとダミー電池の充電レベルとを対応づけた所定のマッピングに基づいて判定されてもよい。容量減少量最大値は、電池の充電レベルに基づいて求められてもよい。
【００５５】
添付の図面は、本明細書に援用され、本明細書の一部を構成している。本開示の実施形態を例示するものであり、かつ、本明細書の記載とともに本明細書の基本的な思想を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本開示の一実施形態に係る制御装置を含む車両の概略図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る制御装置の電気回路を示す概略図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る一般的な放電制御プロシージャを示すフローチャートである。
【図４】本開示の一実施形態に係るＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線更新プロシージャを示すフローチャートである。
【図５】ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線を示す例示的な概略図である。
【図６】ダミー電池の温度に対する所定の劣化率を示す例示的な概略図である。
【図７】ダミー電池について求められた温度／頻度分布を示す例示的な概略図である。
【図８】従来の放電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した例示的な概略図である。
【図９】本開示の一実施形態に係る放電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した第１の例示的な概略図である。
【図１０】本開示の一実施形態に係る放電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した第２の例示的な概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
実施形態の説明
以下に、本開示の例示的な実施形態が詳細に参照され、その例が添付の図面中に示される。同一または類似の部品や部分を指すために、全ての図面を通して可能な限り同一の参照番号が用いられる。
【００５８】
図１は、本開示の一実施形態に係る制御装置６を含む車両１の概略図である。車両１は、ハイブリッド車または電気自動車（すなわち、電気のみで駆動される自動車）であってもよい。車両１は少なくとも１つの電動モータ４を含み、電動モータ４は、電池または組電池２により、好ましくはインバータ３を介して駆動される。車両がハイブリッド車である場合には、車両は内燃機関をさらに含む。電池２はバイポーラ固体電池であってもよい。電池２は別の型の電池であってもよく、たとえばリチウムイオン電池のような液体型電池であってもよい。
【００５９】
電池２は放電装置５に接続され、放電装置５は電池２を放電するよう構成される。放電装置５は電気制御回路、たとえばパワーエレクトロニクス回路を含んでもよい。放電装置５は電気４に、特にインバータ３を介して接続されてもよい。したがって、電池２は、車両１、特に電動モータ４を動作させるために放電されてもよい。電池２は、さらに、電池処理および／または回収プロシージャにおいても放電されてよい。
【００６０】
放電装置は、電池を充電するようさらに構成されてもよい。この目的のために、放電装置は、外部電源を用いて外部から充電するためのコネクタを含んでもよい、またはこうしたコネクタに接続されていてもよい。コネクタは、たとえばプラグ式または無線式コネクタシステムであってもよい。車両がハイブリッド車である場合には、放電装置５は、車両の内燃機関の発電機にさらに接続されていてもよい。こうして、内燃機関の作動中にかつ／または車両が外部電源に接続されている間に電池２が充電され得る。
【００６１】
車両はダミー電池１１をさらに含み、ダミー電池１１は、電池２の充放電制御に使用される情報、特に計測値を提供するよう構成される。その詳細は以降の記載において示す。ダミー電池１１は、好ましくは電池２と同じ型の、もうひとつの蓄電池であってもよい。ダミー電池１１は車両中に一体化されていてもよく、たとえば制御装置６と一体化されていてもよい。代替的には、ダミー電池１１は電池２と一体化されていてもよい。後者の場合には、ダミー電池１１の取り替えが電池２と一緒にでき、容易である。たとえば、電池は複数の単電池を含む組電池であってもよく、この場合のダミー電池は同じ型の単電池であり、上記組電池に含まれてもよい。
【００６２】
車両２は、充放電を制御する目的で、制御装置６およびセンサ７を備える。この目的のために、制御装置６は、センサ７を介して電池２および／またはダミー電池２を監視して放電部５を制御する。制御装置６および／またはセンサ７は、電池２に備わっていてもよい。制御装置は電子制御回路（ＥＣＵ）であってもよい。制御装置はデータ記憶装置をさらに含んでもよい。車両は、スマート電池とスマート充電装置とを備えたスマート電池充電システムを含むこともできる。言い換えると、電池と車両との両方がそれぞれＥＣＵを含み、この２つのＥＣＵが一緒に動作し、一緒になって本開示に係る制御装置を形成してもよい。後者の場合には、ダミー電池１１は、スマート電池中に一体化されていてもよい。さらに制御装置６は、電池管理システムを含んでもよい、または電池管理システムの一部であってもよい。
【００６３】
制御装置６は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、プロセッサ（共有プロセッサ、専用プロセッサ、またはグループプロセッサ）、結合論理回路、１つ以上のソフトウェアプログラムを実行するメモリ、および／または上記以外の好適な部品であって、上述した制御装置６の機能性を与える部品を含んでもよい。
【００６４】
以降でより詳細に説明するように、センサ７は、ダミー電池１１の開路電圧（ＯＣＶ）を計測するための電圧センサ１０を特に含む。またセンサ７は、電池２および／またはダミー電池１１の温度を計測するための１つ以上の温度センサ８、電池２および／またはダミー電池１１の充電レベルを計測するための少なくとも１つのＳＯＣ（充電レベル）センサ９、ならびに電池２および／またはダミー電池１１の電圧を計測するための少なくとも１つのさらなる電圧センサ１０を含んでもよい。ＳＯＣセンサ９は電圧センサであってもよく、この電圧センサにより計測された電圧値が電池のＳＯＣを決めるために使用される。言うまでもなく、ＳＯＣセンサ９は、電池のＳＯＣの判定にあたり他の型のセンサをさらに含んでもよく、このことは従来公知である。
【００６５】
図２は、本開示の一実施形態に係る制御装置の電気回路を示す概略図である。ダミー電池１１および電池２は、たとえば直列に、第１の電気回路Ｃ１に接続されている。この回路Ｃ１は、ダミー電池２と電池２との両方を放電するよう構成される。好ましくは、回路Ｃ１は、ダミー電池２と電池２との両方を充電するようにも構成される。第２の回路Ｃ２は、ダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄを計測するよう構成される。回路Ｃ１と回路Ｃ２との間の切り換えのためにスイッチが提供されてもよく、このスイッチは制御装置６によって制御され得る。注目すべきは、図２は制御装置の電気回路の簡略図であるという点である。
【００６６】
図３は、本開示の一実施形態に係る一般的な充電制御プロシージャを示すフローチャートである。制御装置６は、この図３のプロシージャを実施するよう構成される。
【００６７】
工程Ｓ１１において、プロシージャが開始される。開始のトリガは、（たとえば電動モータの使用が要求されたために）電池の放電が必要になったと制御装置が判定することによって、かつ／または（たとえば充電された電池のために）充電が可能になることによってなされてもよい。
【００６８】
工程Ｓ１２において、ダミー電池１１が主放電回路Ｃ１から分離される。言い換えると、制御装置は回路Ｃ２に切り換わり得て、ダミー電池１１は回路Ｃ１から分離される。続いて、ダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄが計測される。
【００６９】
工程Ｓ１３において、上記計測されたダミー電池１１の開路電圧に基づいて、ダミー電池の現時点での充電レベルＳＯＣｄが判定される。このＳＯＣｄ判定は厳密な判定でない場合もあるため、推測値と称されてもよい。また、ダミー電池の充電レベルＳＯＣｄはダミー電池の判定された劣化度に基づいて判定され、この点は、図４の文脈において詳細に説明される。
【００７０】
工程Ｓ１４において、基本的にはダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄに基づいて、有利にはダミー電池の判定された劣化度αｘに基づいて、電池の容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが求められる。ダミー電池の判定された劣化度αｘは好ましくは、電池の劣化度に対応するか、または電池の劣化度との関連が知られている。
【００７１】
特に、電池の容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘは、上記判定されたダミー電池１１の充電レベルＳＯＣｄに基づいて求められてもよい。この充電レベルＳＯＣｄは、工程Ｓ１３においてダミー電池の開路電圧および劣化度に基づいて判定されている。また、電池２の容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘは、所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて、ＯＣＶｄ計測値に対応するＳＯＣｄ値を特定することによって求められてもよい。ＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、ダミー電池の上記判定された劣化度αｘに基づいて常に更新されてもよく、この点は図４の文脈において詳細に説明される。ＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは、図５に示されるように、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線で表されてもよい。
【００７２】
より具体的には、電池の容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘは、電池の充電レベルＳＯＣｂに基づいて求められてもよく、この電池の充電レベルＳＯＣｂはダミー電池１１の充電レベルＳＯＣｄに基づいて判定される。この判定には、ダミー電池１１のＳＯＣｄ（工程Ｓ１３において判定）と電池のＳＯＣｂとの関連を示す所定のマッピングが使用されてもよい。たとえば、電池の容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘは、所定のＳＯＣ下限（たとえば１０％ＳＯＣ）（現時点での劣化度αｘに基づいて判定）と、判定された現時点でのＳＯＣｂ（現時点での劣化度αｘに基づいて判定）との間の差に基づいて計算されてもよい。すなわち、以下のとおりである。
ΔＡｈｍａｘ＝ＳＯＣｂ（αｘ）−ＳＯＣ下限（αｘ）
工程Ｓ１３および工程Ｓ１４のプロシージャにかかる時間は、好ましくは限られた時間であり、たとえば０．０２秒、０．０５秒、０．１秒、０．２秒、または１秒である。
【００７３】
工程Ｓ１５において、放電が開始される。これは、回路Ｃ１への切り換えにより実施される。
【００７４】
工程Ｓ１６において、電池の現時点での容量減少量ΔＡｈｘが上記求めた容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘを超えるか否かが判定される。電池の現時点での容量減少量ΔＡｈｘが上記求めた容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘを超えない限り、電池２が放電される。超えた場合には、電池が完全放電状態であると判定され、プロシージャが工程Ｓ１８において最終的に停止される。
【００７５】
この目的のために、工程Ｓ１６において、電池の現時点での容量減少量ΔＡｈｘが監視される。電池の現時点での容量減少量ΔＡｈｘは、電池について監視された放電電流Ｉｘおよび放電時間に基づいて、特に放電電流Ｉｘ計測値を放電時間で積分したものに基づいて求められてもよい。さらに、または代替的に、電池の現時点での容量減少量ΔＡｈｘは、以前に計測されたダミー電池の開路電圧に基づいて求められてもよい。
【００７６】
さらに工程Ｓ１６において、好ましくは放電中に、電池の電圧Ｖｘが計測される（すなわち監視される）。次いで、電池の電圧計測値Ｖｘが第２の所定の下限電圧Ｖｍｉｎ２より低いか否かが判定される。低くなければ、放電が継続される。電池の電圧計測値Ｖｘが第２の所定の下限電圧Ｖｍｉｎ２より低ければ、放電が工程Ｓ１８において最終的に停止される。
【００７７】
第２の所定の下限電圧Ｖｍｉｎ２は、電池の危険な放電や危険な低電圧が生じるリスクを冒すことなく電池が最大限に放電され得るように選択されてもよい。第２の所定の下限電圧は、電池の劣化度に基づいて決定されてもよい。第２の所定の下限電圧は、第１の所定の下限電圧Ｖｍｉｎ１より小さくてもよい。第１の所定の下限電圧Ｖｍｉｎ１は従来技術から知られる従来の所定の下限電圧に対応していてもよく、新しい電池のＳＯＣ使用範囲下限に対応していて、劣化は考慮に入れていないものである。または、第２の所定の下限電圧Ｖｍｉｎ２は、Ｖｍｉｎ１を所定の量だけ、たとえば０．１Ｖ、０．２Ｖ、０．５Ｖ、１Ｖ、または２Ｖだけ低くすることによって得られてもよい。さらには、Ｖｍｉｎ２は、許容される最低のＳＯＣ下限に基づいて決定されてもよい。たとえば、従来から許容される使用範囲は２０％ＳＯＣ〜８０％ＳＯＣであってもよい。Ｖｍｉｎ２は、さらに低くされたＳＯＣ下限、たとえば５％または１０％に基づいて決定されてもよい。
【００７８】
また、工程Ｓ１７において、電池が放電中に同時に充電されているか否かが判定される。この充電が生じる原因は、電池に貯蔵されている電力が消費されているため、たとえば車両の電気モータが使用されているためであってもよい。好ましくは、ダミー電池は、電池の充電とともに充電されるように構成される。この充電は回路Ｃ１によって実施されてもよい。このようにして、ダミー電池の充電レベルが電池の充電レベルと常に対応し得る。
【００７９】
工程Ｓ１７における判定は、好ましくは定期的に、たとえば１秒毎、５秒毎、２０秒毎、または１分毎に実行される。電池が充電されていない場合には、上記方法は工程Ｓ１６に戻る。言い換えると、放電中、上記方法は工程Ｓ１６と工程Ｓ１７との短いループを実施する。
【００８０】
工程Ｓ１７において、電池が放電中に同時に充電されていると判定された場合、上記方法は工程Ｓ１２に戻る。言い換えると、充電が検出された場合、上記方法は工程Ｓ１２〜工程Ｓ１７の長いループを実施する。このようにして上記方法は、工程Ｓ１４において、容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘを再度、上述のとおりに求めてもよい。こうすることによって、有利に、上記方法は、最後に容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが工程Ｓ１４において求められた後に充電された容量の大きさを測定できる。また、その間に電池の劣化がさらに生じていれば、その劣化を考慮することもできる。したがって、容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが再度求められてもよく、こうすることにより、上記さらなる劣化が考慮されてもよい。
【００８１】
図４は、本開示の一実施形態に係るＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線（すなわちＳＯＣ‐ＯＣＶマッピング）更新プロシージャを示すフローチャートである。ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線の例示的な概略図を図５に示す。
【００８２】
図４のプロシージャは好ましくは図３のプロシージャの工程Ｓ１３において実施され、その結果、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線が、したがって容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが、現時点での値に更新された劣化度αｘに常に基づいて求められる。注目すべきは、判定された劣化度αｘが表すのは電池の実際の劣化度の概算であるという点である。
【００８３】
工程Ｓ２２において、ダミー電池の温度データが得られる。この目的のために温度センサ８が使用されてもよい。ここで得られたデータは、現時点でのダミー電池の温度だけでなく、図４のプロシージャが最後に実施されてからの、特に温度頻度分布Ｔｘが最後に更新されてからの（工程Ｓ２３を参照）、温度履歴データも含んでいてよい。
【００８４】
工程Ｓ２３において、温度頻度分布Ｔｘが確立される、または、温度頻度分布Ｔｘが既にある場合にはこれが更新される。工程Ｓ２２において収集された温度データはこの目的のために累積されたものであり、各計測温度における累積時間がその逆関数として、すなわち頻度として表される。温度頻度分布Ｔｘは、以下に図７の文脈でより詳細に記載される。
【００８５】
工程Ｓ２４において、温度頻度分布Ｔｘと、上記特定のダミー電池についての所定の劣化率βとに基づいて、ダミー電池の劣化度αｘが判定される。劣化度αｘは、好ましくは特定の電池型についての劣化率βに対応する、特にはこれに等しい。この判定、すなわちこの計算については、以下に図６および図７を参照して記載される。
【００８６】
基本的に、劣化度αｘの計算はアレニウスの式に基づいてなされ、このことは従来公知である。劣化度αｘは以下のように計算される。
【００８７】
【数１】
2019507578.tif 000003
【００８８】
式中、
ｔ＝時間
ｃ＝ｌｎ（Ａ）
ｂ＝−（Ｅ／Ｒ）
Ｔ＝温度
したがって、現時点での劣化度αｘは累積値、すなわち現時点での劣化度計算値および現時点より以前に計算された劣化度計算値の総計であり、たとえば以下のとおりである。
αｘ１＝α１＋α２＋α３…
式中、
【００８９】
【数２】
2019507578.tif 000004
【００９０】
温度Ｔの値および時間ｔの値は、図７中に示される温度頻度分布Ｔｘから得られる。それら以外のパラメータであるｃおよびｂは、劣化率βの決定に関する文脈においてあらかじめ決定される。
【００９１】
劣化率βは下記の等式に基づいて計算される。
【００９２】
【数３】
2019507578.tif 000005
【００９３】
式中、
ｋ＝所定の反応速度定数（または速度定数）
Ａ＝定数
Ｅａ＝活性化エネルギー
Ｒ＝気体定数
Ｔ＝温度
パラメータｋ、Ａ、Ｅａ、およびＲは、使用されたダミー電池の電池型（好ましくは電池の型に対応）に特定して行なった予備実験から既知であるか、または一般に公知のパラメータである。
ｋ⇒βである場合、以下のとおりである。
【００９４】
【数４】
2019507578.tif 000006
【００９５】
劣化度αｘの計算に用いるパラメータｂおよびｃは、下記のように決定できる。
ｂ＝−（Ｅ／Ｒ）
ｃ＝ｌｎ（Ａ）
得られた劣化率βの図を図６に示す。劣化率βは所定の値であり、また、使用されたダミー電池の電池型（好ましくは電池の型に対応）に特定のものである。劣化率βは好ましくは予備実験において決定され、（スマート電池の場合には）電池について、かつ／または制御装置について既知のものである。
【００９６】
電池のＳＯＣｂがダミー電池のＳＯＣｄに対してマッピングされてもよく、ダミー電池のＳＯＣｄは、ルックアップマップ中において、判定された劣化度αｘに対して（たとえばＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングを介して）、たとえば下記の通りマッピングされる。
【００９７】
αｘ１⇒ＳＯＣｄ１⇒ＳＯＣｂ１
αｘ２⇒ＳＯＣｄ２⇒ＳＯＣｂ２
αｘ３⇒ＳＯＣｄ３⇒ＳＯＣｂ３
αｘ４⇒ＳＯＣｄ４⇒ＳＯＣｂ４
このＳＯＣｄとαｘとの関係および／またはＳＯＣｂとＳＯＣｄとの関係は好ましくは予備実験において決定され、かつ、使用されたダミー電池の電池型（好ましくは電池２の電池型に対応）に特定のものである。ルックアップマップは、制御装置の、または（スマート電池の場合には）電池のデータ記憶装置に記憶されていてもよい。
【００９８】
図５は、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線を示す例示的な概略図である。図から分かるように、ＳＯＣの増大に伴ってＯＣＶ値が連続的に増加する。したがって、ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線から個々のＯＣＶ値について固有のＳＯＣ値が決定され得る。ＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線は、好ましくは、電池使用前に実験であらかじめ決定される。電池のＳＯＣ‐ＯＣＶ曲線は、寿命終了までの間に、図３の文脈において記載される放電プロシージャが実施される毎に少なくとも１回、継続的に更新される。
【００９９】
図６は、ダミー電池の温度に対する所定の劣化率を示す例示的な概略図である。図から分かるように、この図から、パラメータｂおよびｃの値を直接得ることができる。ｂが一次関数の傾きであり、ｃが（縦長の）一次関数とＹ軸との交点である。
【０１００】
図７は、ダミー電池について求められた温度／頻度分布を示す例示的な概略図である。図中、Ｘ軸はダミー電池の温度Ｔを表し、Ｙ軸は頻度、すなわち時間の逆関数を表す。図は、ダミー電池の寿命全体にわたっての、すなわちダミー電池が使用された全期間および使用期間と使用期間との間の休止期間にかけての累積温度データを含む。図の確立にあたり、すなわち図中の曲線の確立にあたり、寿命終了までの間におけるダミー電池の各温度について、たとえば−４０℃〜＋６０℃の範囲で（量子化）段階的に１℃間隔で、ダミー電池がその温度であった時間の長さが測定される。そして、累積時間はその逆関数、すなわち頻度で表される。好ましくは、ダミー電池の寿命は電池２の寿命に対応する。ダミー電池の温度は電池の温度にほぼ対応すべきであり、そうであれば、両者の劣化度が同じとなる。したがって、ダミー電池は電池の近くに位置してもよい。また、ダミー電池と電池は両方とも、組電池のケースの中に位置していてもよい。このケースは、冷却用ファン、ならびに／またはダミー電池および電池の温度を安定させる手段を備えていてもよい。そうすることにより、ダミー電池および電池の温度が同じ温度になり得る。
【０１０１】
図８は、従来の放電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した例示的な概略図である。図から分かるように、電池の電圧Ｖが放電中に下がる、すなわち電池のＳＯＣの減少に伴って下がる。
【０１０２】
したがって、連続する直線は劣化していない電池、たとえば新しい電池を表す。ＳＯＣ範囲の下限（たとえば１０％）に到達すると、この電池の電圧の計測値Ｖは放電中に従来の第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に到達する。影響として、電池が完全放電状態であるという正しい判定がなされ、放電が停止される。
【０１０３】
破線は、層劣化した電池、たとえば使用された電池を表す。この電池では、層劣化により抵抗が大きくなっているため、放電中における電圧計測値Ｖの下降がより急激である。したがって、ＳＯＣが約３５％である時に既に、電圧Ｖが第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に到達している。影響として、電池が完全放電状態であるという誤った判定がなされ、放電が停止される。この誤判定は、図９および図１０の文脈で記載される本開示によって回避できる。
【０１０４】
図９は、本開示の一実施形態に係る放電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した第１の例示的な概略図である。図９は図８と同様のものを例示している。すなわち、劣化していない（新しい）電池と層劣化した（使用された）電池とを例示している。２本の曲線はともに、従来の第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に到達するまで下降している。破線は、層劣化した電池を表しており、ＳＯＣが約３５％である時に第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に到達している。
【０１０５】
ここで、本開示においては、放電制御は電池の容量に基づいてなされるのであり、従来の第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に基づいてなされるのではない。したがって、電池の電圧がＶｍｉｎ１より低くても放電は停止されない。その代わりに、放電は、現時点での容量減少量ΔＡｈｘが所定の容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘを超える時点まで、または電池の電圧がＶｍｉｎ２より低くなる時点まで継続され、この時点でのみ停止される。
【０１０６】
この目的のために、放電開始前に容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが求められ、放電中は、現時点での容量減少量ΔＡｈｘが継続的に監視される。本例においては、ＳＯＣｂがほぼ５５％になると放電が開始される。したがって、上記求めた容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘは、（ＳＯＣの許容範囲の下限が１０％ＳＯＣであると想定した場合に）残った４５％ＳＯＣにほぼ対応する。放電が開始されて３５％ＳＯＣにおいて電池の電圧がＶｍａｘを超えたとき、現時点での容量減少量ΔＡｈｘは未だ、上記求めた容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘを超えない。したがって、放電が継続される。
【０１０７】
しかし、この例においては、電池の電圧はほぼ１７％ＳＯＣにおいて第２の下限電圧Ｖｍｉｎ２に到達する。したがって、放電の停止は、１７％ＳＯＣにおいて、電池の臨界の低電圧を回避するために既に実行されており、ＳＯＣの許容範囲の下限（すなわち１０％ＳＯＣ）において実行されるのではない。Ｖｍｉｎ２は好ましくは、臨界の低電圧の閾値となるよう選択される。いずれにしても、このプロシージャによって、エネルギー損失が１８％ＳＯＣ低減され得る。
【０１０８】
したがって、閾値Ｖｍｉｎ２の使用が、そしてこの使用により放電停止がトリガされることが、安全停止機能として働く。
【０１０９】
放電プロセス中に同時に電池が充電されていることが検出された場合には、容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが再度求められる。したがって、図９の例において、電池がたとえば５％だけ充電されると、この失われた５％分を増加させるために容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが再度求められてもよい。ΔＡｈｍａｘを再度求める際には、同時に、さらなる劣化が予期されてもよい。
【０１１０】
図１０は、本開示の一実施形態に係る放電制御が適用された場合の電池の電圧とＳＯＣとを表した第２の例示的な概略図である。図１０は、劣化していない（新しい）電池と層劣化した（使用された）電池とを例示している。２本の曲線はともに、第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１の初期値に到達するまで下降している。破線は、層劣化した電池を表しており、ＳＯＣが約３５％である時に第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に到達している。
【０１１１】
ここで、放電制御は電池の容量に基づいてなされるのであり、従来の第１の下限電圧Ｖｍｉｎ１に基づいてなされるのではない。したがって放電は継続される。図１０の例において、電池は、ほぼ１０％ＳＯＣにおいて容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘに到達する。したがって、この例において、放電の最終的な停止は、電池のＳＯＣの許容範囲の下限に到達したことによって実施される。したがって、劣化によるエネルギー損失はない。
【０１１２】
請求項を含む本開示全体にわたって、「含む」という用語は、特記しない限り、「少なくとも１つ含む」と同義であるとして理解される。また、本記載中に示される範囲（請求項を含む）はいずれも、特記しない限り、当該範囲の両端の値を含むものとして理解される。記載された要素についての特定の値は、当業者に公知である許容製造公差または工業界における許容公差の範囲内であるものとして理解され、また、「実質的に」および／または「ほぼ」および／または「一般的に」という用語が使用されている箇所では、これらの用語の意味が上記の許容公差の範囲内にあるものとして理解される。
【０１１３】
国内、または国際、またはそれら以外の標準化団体が定める標準が参照されている箇所では（たとえばＩＳＯなど）、本明細書の優先日の時点で当該国内または国際標準化団体により定義された標準が参照されることが意図される。優先日以降に当該標準に加えられた実質的な変更によって、本開示および／または請求項の範囲および／または定義が変更されるものではない。
【０１１４】
本明細書中の開示は特定の実施形態を参照して記載されたものであるが、これらの実施形態は本開示の思想および用途についての例示を示すのみであることが理解される。
【０１１５】
本明細書および実施例は具体例として提示されるのみであり、本開示の真の範囲は以下の請求項により示される。
【図１】
2019507578.tif 000007
【図２】
2019507578.tif 000008
【図３】
2019507578.tif 000009
【図４】
2019507578.tif 000010
【図５】
2019507578.tif 000011
【図６】
2019507578.tif 000012
【図７】
2019507578.tif 000013
【図８】
2019507578.tif 000014
【図９】
2019507578.tif 000015
【図１０】
2019507578.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月9日(2018.10.9)
【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】
蓄電池（２）の放電を制御するための制御装置（６）であって、
ダミー蓄電池（１１）と、
前記電池（２）および前記ダミー電池（１１）を放電するよう構成される第１の回路（Ｃ１）と、
前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を計測するよう構成される第２の回路（Ｃ２）とを含み、
前記制御装置（６）は、
前記第２の回路（Ｃ２）を使用して前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定し、
前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて前記電池（２）の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるよう構成される、制御装置（６）。
【請求項２】
前記第１の回路を使用して前記電池（２）および前記ダミー電池を放電し、
放電された前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）と、前記電池（２）の電圧（Ｖｘ）とを監視し、
前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）が前記求めた容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を超える場合、または前記電圧（Ｖｘ）が所定の下限電圧（Ｖｍｉｎ２）より低い場合に放電を停止するようさらに構成される、請求項１に記載の制御装置（６）。
【請求項３】
前記電池（２）が放電中に充電されているか否かを判定し、
放電中に充電されていれば、前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）および前記電池（２）の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を再度求めるようさらに構成される、請求項１または２に記載の制御装置（６）。
【請求項４】
前記電池（２）の放電電流（Ｉｘ）および放電時間に基づいてかつ／または前記ダミー電池（１１）の開路電圧に基づいて、前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）を求めるようさらに構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項５】
前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて、前記ダミー電池の充電レベル（ＳＯＣｄ）を判定し、
前記判定された前記ダミー電池の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるようさらに構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項６】
前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に基づいて前記所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングを更新するようさらに構成される、請求項５に記載の制御装置（６）。
【請求項７】
前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布および前記ダミー電池（１１）の所定の劣化率（β）に基づいて前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）を判定するようさらに構成される、請求項６に記載の制御装置（６）。
【請求項８】
前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）の判定はアレニウスの式に基づく、請求項６または７に記載の制御装置（６）。
【請求項９】
前記ダミー電池（１１）の各温度について、寿命終了までの間に前記ダミー電池（１１）がその温度であった時間の長さを記録することによって、前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布を求めるようさらに構成される、請求項６または７に記載の制御装置（６）。
【請求項１０】
前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）の判定を、前記判定された前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて、特に、前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）と前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）とを対応づけた所定のマッピングに基づいて実施し、
前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）に基づいて前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求めるようさらに構成される、請求項５〜９のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１１】
所定の劣化率を有する特定の電池型の電池（２）についてその放電を制御するよう構成され、
前記ダミー電池（１１）は劣化率を有し、前記劣化率は前記電池（２）の劣化率と相関関係にあり、特には前記電池（２）の劣化率と同一である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１２】
前記特定の電池型の電池（２）は所定の容量を有し、
前記ダミー電池（１１）は容量を有し、前記ダミー電池（１１）の容量は前記電池（２）の容量と相関関係にある、特には前記電池（２）の容量と同一である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１３】
前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を検出するための電圧センサを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１４】
前記ダミー電池（１１）および／または前記電池（２）の温度（Ｔ）を検出するための温度センサを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の制御装置（６）。
【請求項１５】
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む、組電池。
【請求項１６】
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
前記電池（２）のための放電装置（５）と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む、電池放電システム。
【請求項１７】
電動モータ（４）と、
請求項１５に記載の組電池とを含む、車両（１）。
【請求項１８】
電動モータ（４）と、
少なくとも１つの電池（２）、特にバイポーラ固体電池と、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置（６）とを含む、車両（１）。
【請求項１９】
蓄電池（２）の放電を制御する方法であって、前記電池（２）およびダミー蓄電池（１１）を放電するために第１の回路（Ｃ１）が使用され、かつ前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を計測するために第２の回路（Ｃ２）が使用される方法であり、前記方法は、
前記第２の回路（Ｃ２）を使用して前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）を測定する工程と、
前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて前記電池（２）の容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を求める工程とを含む、方法。
【請求項２０】
前記第１の回路（Ｃ１）を使用して前記電池（２）および前記ダミー電池（１１）を放電する工程と、
放電された前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）と、前記電池（２）の電圧（Ｖｘ）とを監視する工程と、
前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）が前記求めた容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を超える場合、または前記電圧（Ｖｘ）が所定の下限電圧（Ｖｍｉｎ２）より低い場合に放電を停止する工程とをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記電池（２）が放電中に充電されているか否かを判定する工程と、
放電中に充電されていれば、前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）および容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）を再度求める工程とをさらに含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記電池（２）の放電電流（Ｉｘ）および放電時間に基づいてかつ／または前記ダミー電池（１１）の開路電圧に基づいて、前記電池（２）の現時点での容量減少量（ΔＡｈｘ）が求められる、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）は、前記測定された前記ダミー電池（１１）の開路電圧（ＯＣＶｄ）に基づいて、特に所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングに基づいて判定され、
前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）は前記判定された前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて求められる、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記所定のＳＯＣ‐ＯＣＶマッピングは前記ダミー電池（１１）の判定された劣化度（αｘ）に基づいて更新される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記電池（２）の劣化度（αｘ）は前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布および前記ダミー電池（１１）の所定の劣化率（β）に基づいて判定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ダミー電池（１１）の劣化度（αｘ）はアレニウスの式に基づいて判定される、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ダミー電池（１１）の温度／頻度分布は、前記ダミー電池（１１）の各温度について、寿命終了までの間に前記ダミー電池（１１）がその温度であった時間の長さを記録することによって求められる、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記判定された前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）に基づいて、特に、前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）と前記ダミー電池（１１）の充電レベル（ＳＯＣｄ）とを対応づけた所定のマッピングに基づいて、前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）が判定され、
前記電池（２）の充電レベル（ＳＯＣｂ）に基づいて前記容量減少量最大値（ΔＡｈｍａｘ）が求められる、請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
そのため、層劣化した電池の放電においては、電圧計測値が所定の下限電圧に達するのが早く、制御装置は、電池が完全放電状態になったと誤認識する。実際には電池が完全放電状態に達していない（ＳＯＣの許容範囲の下限に達していない）にもかかわらず、放電が終了することになる。つまり、電池から得られるエネルギーの量が、劣化分散により減少するのである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、特定の電池型の電池は、好ましくは所定の容量を有し、ダミー電池の容量は電池の容量と相関関係にあってもよい。たとえば、電池が複数の単電池を含む組電池である場合には、ダミー電池の容量は単電池の容量と同じであってもよい。さらに、ダミー電池の型は単電池の型と同じであってもよい。したがって、ダミー電池は、ダミー電池の充電レベルに基づいて、電池の充電レベルと、したがって電池の好適な容量減少量最大値とが決められ得るように選択される。たとえば、車両が使用している電池がＳＯＣ２０％〜ＳＯＣ８０％のものである場合、ダミー電池の容量はこの範囲と同等であってもよい、すなわちＳＯＣ２０％〜ＳＯＣ８０％の範囲であってよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
電池２は放電装置５に接続され、放電装置５は電池２を放電するよう構成される。放電装置５は電気制御回路、たとえばパワーエレクトロニクス回路を含んでもよい。放電装置５は電動モータ４に、特にインバータ３を介して接続されてもよい。したがって、電池２は、車両１、特に電動モータ４を動作させるために放電されてもよい。電池２は、さらに、電池処理および／または回収プロシージャにおいても放電されてよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
車両２は、充放電を制御する目的で、制御装置６およびセンサ７を備える。この目的のために、制御装置６は、センサ７を介して電池２および／またはダミー電池１１を監視して放電部５を制御する。制御装置６および／またはセンサ７は、電池２に備わっていてもよい。制御装置は電子制御回路（ＥＣＵ）であってもよい。制御装置はデータ記憶装置をさらに含んでもよい。車両は、スマート電池とスマート充電装置とを備えたスマート電池充電システムを含むこともできる。言い換えると、電池と車両との両方がそれぞれＥＣＵを含み、この２つのＥＣＵが一緒に動作し、一緒になって本開示に係る制御装置を形成してもよい。後者の場合には、ダミー電池１１は、スマート電池中に一体化されていてもよい。さらに制御装置６は、電池管理システムを含んでもよい、または電池管理システムの一部であってもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
図２は、本開示の一実施形態に係る制御装置の電気回路を示す概略図である。ダミー電池１１および電池２は、たとえば直列に、第１の電気回路Ｃ１に接続されている。この回路Ｃ１は、ダミー電池１１と電池２との両方を放電するよう構成される。好ましくは、回路Ｃ１は、ダミー電池１１と電池２との両方を充電するようにも構成される。第２の回路Ｃ２は、ダミー電池の開路電圧ＯＣＶｄを計測するよう構成される。回路Ｃ１と回路Ｃ２との間の切り換えのためにスイッチが提供されてもよく、このスイッチは制御装置６によって制御され得る。注目すべきは、図２は制御装置の電気回路の簡略図であるという点である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
工程Ｓ１１において、プロシージャが開始される。開始のトリガは、（たとえば電動モータの使用が要求されたために）電池の放電が必要になったと制御装置が判定することによって、かつ／または（たとえば充電された電池のために）放電が可能になることによってなされてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
放電プロセス中に同時に電池が充電されていることが検出された場合には、容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが再度求められる。したがって、図９の例において、電池がたとえば５％だけ放電されると、この失われた５％分を増加させるために容量減少量最大値ΔＡｈｍａｘが再度求められてもよい。ΔＡｈｍａｘを再度求める際には、同時に、さらなる劣化が予期されてもよい。
【国際調査報告】
2019507578.tif 000017
2019507578.tif 000018
2019507578.tif 000019