(57)【要約】バッテリ又はその電気化学セルの作動状態の制御が、これらの作動状態の評価に基づいて行われる。この評価は近似関数を用いて得られ、この近似関数により第２の作動状態についての評価が第１の作動状態についての測定データから補間によって判定される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セルからなるバッテリの作動状態を制御する方法であって、作動状態の評価に基づいて作動状態の制御が行われ、前記評価は近似関数を用いて得られ、該近似関数により、バッテリの挙動に関する測定データが存在しない、もしくは完全な測定データが存在しない第２の作動状態についての評価が、バッテリの挙動に関する測定データが存在する第１の作動状態についての測定データから補間によって判定される方法。
【請求項２】
作動状態の評価が、当該作動状態でのセルの経年劣化又は損傷を表す少なくとも１つの定量的な度合を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セルの経年劣化又は損傷を表す定量的な度合が最小化されるように制御が設計されている、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
セルの経年劣化又は損傷を表す少なくとも１つの定量的な度合に加えて、バッテリの作動状態因子の関数をさらに少なくとも１つ含む目標値を、制御によって最適化する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
バッテリ作動状態因子が、電圧、抵抗、温度、充電電流、又は放電電流のうち少なくとも１つの作動状態因子によって特徴付けられる、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
セルの経年劣化又は損傷を表す少なくとも１つの定量的な度合に加えて、バッテリの電気出力、予想される残存耐用寿命、又は残存容量を少なくとも含む目標値を、制御によって最適化する、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
制御されるべきバッテリの、さまざまな第１の作動状態で測定された経年劣化測定データに対するパラメータ関数の近似によって得られた近似関数が利用される、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
作動状態がバッテリの個々のセルの作動状態因子によって特徴づけられ、個々のセルをその作動状態によってバッテリ複合体から遮断し、又はバッテリ複合体へ接続することにより制御される、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
作動状態の評価が非線形の近似関数を用いて得られる、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
作動状態の評価が、バッテリのそれぞれの作動状態因子間の関数関係に関わる物理的又は化学的なモデルによって、関数の形式が決定されるか又は影響をうける、近似関数を用いて得られる、先行請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
電気化学セルからなるバッテリの作動状態を制御する装置であって、
ａ）作動状態の評価に基づいて作動状態の制御を実行する、制御プログラムを処理するためのプロセッサを有し、前記評価は近似関数を用いて得られ、この近似関数によって第２の作動状態についての評価が第１の作動状態についての測定データから補間によって判定され、かつ
ｂ）近似関数のパラメータ値が保存される記憶装置を有している装置。
【請求項１２】
電気化学セルからなるバッテリを構成する方法であって、バッテリ及び／又は個々のセルの作動状態の評価に基づいて直列回路及び／又は並列回路によるセルの最適の組み合わせが判定され、前記評価は近似関数を用いて得られ、この近似関数により、第２の作動状態についての評価が第１の作動状態についての測定データから補間によって判定される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルからなるバッテリの作動状態を制御する方法及び装置に関する。特にリチウムイオン電池やリチウムイオンバッテリのような電気化学式のエネルギー蓄積器は、負荷や損傷を与える作動状況及びこれに伴って生じるこうしたエネルギー蓄積器の加速された経年劣化に対して敏感であるため、例えば電圧限界、電流限界、温度限界などによって決まる所定の作動範囲を超えてバッテリや電池が利用されることで生じる可能性がある、損害を与える作動状態を防止する、いわゆるバッテリマネジメントシステムないし保護回路を通常装備している。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、バッテリの「分散した」端子電圧と放電電流を発見するために、電圧・電流関係を計算する装置を利用する、残存バッテリ容量を測定する装置を開示している。端子電圧と放電電流の間の近似的に線形の関係（"approximate linear function"）を計算し、算出された相関係数が、負の参照値を差し引いたうえで、継続して算出できるかどうか決定するために、これらの量の間の相関係数を計算する装置が利用される。
【０００３】
特許文献２は、化学的及び電気的に平衡している開路状態で、又はバッテリが充電プロセス又は放電プロセスの終了後に再び平衡状態に近づく非平衡状態で、無負荷電圧（ＯＣＶ）を測定することによって、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）を判定する方法を開示している。この測定が実施される平衡時の無負荷電圧を充電状態と相関づけるために、第１のアルゴリズムが利用される。第２のアルゴリズムは、無負荷電圧と、その時間的な変化速度と、非平衡段階でのバッテリ温度とに基づいて、バッテリの平衡無負荷電圧を予測するために用いられる。
【０００４】
特許文献３は、適応性のあるコンポーネントを備えるバッテリの健全状態を判定するシステムを開示している。このシステムは、複数の電気化学パラメータの測定によってバッテリを検査し、バッテリの健全状態を計算するためにファジー論理を利用する。
【０００５】
特許文献４は、バッテリの残存充電と性能を監視する方法を開示しており、この方法では、負荷のかかっているバッテリで少なくとも２回の電流・電圧測定が高電流領域で実施される。第１の電流・電圧測定は、バッテリが第１の負荷状態にある第１の時点で測定される。第２の電流・電圧測定は、バッテリが第２の負荷状態にある第２の時点で実施される。重要なのは、その際に取り出された電流によってバッテリの負荷状態が変化していることである。電流電圧測定は第１の測定点と第２の測定点を明らかにする。両方の測定点を通る補間直線が引かれ、限界電圧レベル（ＵＧｒ）との交点が判定される。この交点は、いわゆる限界電流（ＩＧｒ）に関し特徴を有する。限界電圧レベルは、接続された消費部が不具合なく機能するために必要とする最低電圧に基づいて規定される。したがって限界電圧レベルは、バッテリネットワークを技術的に設計する際に規定されており、既知である。
【０００６】
特許文献５は、バッテリの充電状態検出をする方法を開示しており、この方法では、少なくとも２組の測定値が電圧と電流について検出されて、熱的な定常状態のときに得られる値と相関づけられる。この検出された測定値が補間され、判定された開路電圧と充電状態との間の所定の関係を用いて、開路電圧値と充電状態が判定される。
【０００７】
特許文献６は、自動車のスタータバッテリの始動能力を判定する方法を開示しており、この方法では、内燃機関の始動時の電圧降下の平均値が測定されて、測定された電圧降下と、これに対応するバッテリ温度ならびにエンジン温度とで構成される特性曲線図の電圧値と比較される。
【０００８】
特許文献７は、鉛バッテリの状態を判定する方法及びバッテリ検査装置を開示している。ここでは、放電サイクルのときにバッテリの安定状態が惹起され、次いで、放電電流の大きい放電が実施される。相応のバッテリ型式について保存されている対照曲線を参照し、安定化されたバッテリと高い放電電流が流れた後のバッテリで判定された測定値に基づき、温度を考慮したうえで、始動能力の損失又は始動能力が表示される。
【０００９】
バッテリマネジメントシステムは、バッテリ作動状態を制御又は調節するために、上述のような、又はこれに類似する方法又は装置を利用している。このようなバッテリマネジメントシステム又は保護回路は、しばしばバッテリマネジメントがバッテリ又はバッテリのセルをオフにしたり、セルを損傷させないレベルにバッテリの出力を制限することによって介入する。しかしながら、そのためにバッテリの使用時に利用者の選択肢が望ましくない形で制約されてしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＵＳ５，６１７，３２４
【特許文献２】ＵＳ６，３６６，０５４
【特許文献３】ＵＳ７，０７２，８７１
【特許文献４】ＥＰ１１０９０２８
【特許文献５】ＤＥ１０２０８６５２
【特許文献６】ＤＥ１９７５０３０９
【特許文献７】ＤＥ４００７８８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、バッテリを制御する改良された方法、又はそのような方法を実施するための改良された装置を提供することにある。この課題は、独立請求項のいずれかに記載されているバッテリの作動状態を制御する方法又は装置によって、又はバッテリを構成する方法によって解決される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、バッテリ又はその電気化学セルの作動状態の制御が、当該作動状態の評価に基づいて行われることが意図されている。この評価は近似関数を用いて得られるものであり、バッテリの挙動に関する測定データがないか、又は完全な測定データがない第２の作動状態についての評価が、バッテリの挙動に関する測定データが存在する第１の作動状態についての測定データから、近似関数を用いて補間によって判定される。
【００１３】
本発明でいうバッテリとは、複数のセルの直列回路及び／又は並列回路、あるいは単一のセルである。セルとは「ガルバニ電池」すなわち電気化学式のエネルギー蓄積器を意味するものとする。これは再充電可能な二次電池でも、再充電可能でない一次電池でもよい。以下においては便宜上、前後関係から別段の事情が明らかでない限り、バッテリという用語を個々のセルについても使用することがあり、このセルは単一のセルのバッテリとして理解される。本願でエネルギー蓄積器又は電気化学式のエネルギー蓄積器という用語を用いるとき、これは単一のセル、又は複数のセルからなるバッテリを意味している。
【００１４】
単一のセル又は複数の電気化学セルからなるバッテリの作動状態は、作動状態因子によって特徴づけられる。そのような作動状態因子の例としては、電圧、抵抗（内部抵抗）、温度、充電電流、放電電流などがある。これ以外の作動状態因子も当業者には周知であり、本発明の実施例に関して可能性がある。
【００１５】
作動状態は、例えば充電電流、放電電流、電圧、抵抗、温度等の組み合わせである適当な作動状態因子によって特徴づけられる。「作動状態因子」という概念は、工学分野で同じく慣用されている、セル又はバッテリの「作動パラメータ」という概念に相当する。どのような作動状態因子（作動パラメータ）の組み合わせがセル又はバッテリの作動状態を特徴づけるために好適であり、したがって好都合に適用されるかは、その基礎にあって考慮される技術や、その技術を物理的・工学的に特徴づけるためにそのつど援用される電気化学モデルによって決まる。
【００１６】
作動状態の評価とは、本件に関しては、バッテリ又はそのセルの経年劣化や損傷を表す度合又は徴候を、バッテリの、１つ又は複数の、考えられる作動状態又は実際の作動状態に振り分ける、定性的、定量的な分類を意味している。このような評価は、限定された数の第１の作動状態での測定によって得られた個々のセル又はバッテリの経年劣化曲線から行われる。経年劣化曲線の例としては、複数の第１の作動状態に関する経年劣化又は損傷を特徴づけるデータの機能的な秩序付けがある。そしてこれらの測定値の補間により（又は外挿により）、測定が実施されていない第２の作動状態についても評価を導き出すことができる。文言を簡素化する都合上、補間という用語は（前後関係から反対の意味であることが明らかでない限り）常に外挿も含むものとする。これら両者の方法は、数学的、工学的な視点から基本的に相違しないからである。
【００１７】
バッテリ又はセルの作動状態の制御とは、制御されるバッテリ又はセルの作動状態因子に影響を及ぼし得る、あらゆる方策を意味するものとする。これには特にバッテリ又はセルの負荷の削減、バッテリ複合体からのセルの取外し、その冷却、その他のバッテリの作動状態に影響を与えるのに適した方策等が含まれる。
【００１８】
本発明でいう第１の作動状態とは、そのような作動状態でのバッテリ又はセルの挙動について、特にそのような作動状態でのバッテリ又はセルの経年劣化挙動に関して、測定データが存在している作動状態である。それに対して第２の作動状態とは、バッテリ又はセルの使用の種類によって、そのバッテリ又はセルがとることができる作動状態であるが、その測定データを利用できない作動状態である。
【００１９】
本発明の明細書でいう近似関数とは、パラメータ化された関数であり、すなわち、１つのパラメータ又は複数のパラメータ及び作動状態因子によって決まり、その数学的特性に基づいて、バッテリの第１の作動状態について判定された多数の測定データをパラメータの適当な選択によって近似する（アプロキシメイトする）のに適した関数であり、従ってそうした測定データが存在していないバッテリの第２の作動状態について、このような近似関数を用いて補間により測定データに対応する値を判定することができる。近似関数は、作動状態因子及び（その他の）パラメータの関数である。近似関数は、その変数に線形又は非線形に依存することができる。非線形の関数的依存性によれば、線形の関数的依存性に限定する場合と比べて、可能な関数形式の範囲が大幅に広がり、それに伴って著しく高いフレキシビリティが得られるものである。こうした高いフレキシビリティの代償は、最善のパラメータ値を判定するときの計算の困難化という形で支払わなくてはならないことが多い。
【００２０】
こうしたパラメータは、作動状態因子とともに近似関数が依存するものであり、近似関数が測定データをできるだけ良好に「近似する」ように値が判定されるものであり、「作動パラメータ」とは概念的に区別される。いわゆる作動パラメータは作動状態因子であり、すなわち作動状態を特徴づけるものである。近似関数のパラメータは作動状態因子ではなく、その値は、近似関数が測定データをできるだけ良好に表すように選択される。これと矛盾することなく、変数（作動状態因子及びパラメータ）に対する近似関数の関数的依存性が、個別ケースにおいて、物理的又は電気化学的なモデル概念によって説明することができ、そのようなモデル概念では、個々のパラメータ又は複数のパラメータに作動状態因子の意義が割り当てられるが、そのような作動状態因子は、こうした特別な近似関数の適用の枠内では観察されない（すなわち測定されない）。
【００２１】
本発明の明細書でいう測定データとは、１つの作動状態でのセル又はバッテリの挙動、特に経年劣化挙動や損傷を特徴づけるのに適した作動状態因子及び／又はその他の好ましくは物理的、工学的、化学的な因子である。このような測定データの例としては、容量、特に残存容量、例えば放電電流を有する端子電圧の変化によって特徴づけられる電流容量、又はこれらに類似する量がある。
【００２２】
本発明の好ましい応用例は従属請求項の対象となっている。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、好ましい実施例を参照しながら本発明について詳しく説明する。
【００２４】
本発明は、例えば充電電流、放電電流、電圧、抵抗、温度等の適当な作動状態因子によって与えられる、セル又はバッテリのさまざまな作動状態について、例えばいわゆるリチウムイオン電池の個々のセルの、又は複数のセルからなる複合体（「バッテリ」）の、経年劣化挙動が測定されることを前提としている。このような測定は、実際上の理由から、常に限定された（有限の）数の作動状態についてしか可能でないため、そのような方式では、任意の作動状態について経年劣化挙動を表す、関数の連続する曲線又は（複数の作動状態の、実際に重要であるケースにおける）（超）表面を判定することはできない。
【００２５】
これに代えて、測定のために利用される比較的少数の選択された作動状態についてのみ測定量を判定し、それぞれの作動状態におけるセル又はバッテリ全体の経年劣化や損傷を表す、好ましくは定量的な度合をそこから導き出すことができる。これは必ずしも定量的な、すなわち数字として定まった度合でなくてもよく、それに代えて、例えば「強い」、「弱い」、「古い」、「新しい」といった形容詞によって、あるいはそのような形容詞に割り当てられる指数によって特徴づけられる、エネルギー蓄積器の経年劣化挙動又は経年劣化状態又は損傷の定性的な評価であってもよい。
【００２６】
例えば特許文献３は、適応性のあるコンポーネントを備えるバッテリの健全状態を判定するシステムを開示している。このシステムは複数の電気化学パラメータの測定によってバッテリを検査し、バッテリの健全状態を計算するためにファジー論理を利用する。そこでは、いわゆるファジー論理に特徴的であるように、"R−GOOD"、"R−EXCELLENT"、"R−POOR"といった定性的評価が、バッテリ状態のいわゆる「メンバーシップ関数」（ドイツ語では例えば、"Zugehoerigkeitsfunktion"）を用いて行われ、この関数は、例えば内部抵抗又はその他の作動状態因子の数値によって特徴づけられる（特許文献３の図５Ｂ参照）。特許文献３の図５Ａは、このようなファジー論理の手法を用いた定性的評価の一般的な原理を示している。
【００２７】
通常、作動状態の定量的評価は定性的評価よりも大きい意義を有しているが、本発明は両方の手法のうちの一方に限定されるものではなく、これら両手法のいずれとの関連でも適用することができる。本発明で重要なのは、このような第１の作動状態での測定に基づいて、エネルギー蓄積器すなわちバッテリ又は個々のセルの経年劣化挙動についての示唆、度合、又は測定値を導き出せることである。
【００２８】
一般に、測定に利用することができる第１の作動状態の数は、利用者が当該エネルギー蓄積器を特定の利用状況で作動させようとする作動状態の数よりもはるかに少なくてよい。したがって、できるだけ柔軟な形でバッテリの作動を利用者に可能にするようなバッテリ作動マネジメントのためには、測定データが存在していない作動状態での制御も可能にする制御が必要である。本例のように、エネルギー蓄積器の経年劣化挙動又は損傷の評価に基づいて制御が行われるべきである場合、測定による評価が可能ではなかったか、もしくは行われなかった作動状態についても、相応の評価を利用できることが必要である。
【００２９】
本発明は、明細書冒頭でその一部を述べたいくつかの公知の方法とは異なり、そのような評価を高電流測定によって判定しなければならないことを前提とするものではない。ただし、そのような測定が本発明の枠内で排除されるわけではない。しかし、高電流測定はバッテリにとって低電流測定よりも負荷がかかるのが通常であり、そのうえバッテリの本来の使用にとって無視できないエネルギー損失を伴うものであり、そのため多くのケースでは、そのような高電流測定を回避するほうが望ましいと考えられる。
【００３０】
本発明は、測定が行われなかった第２の作動状態についてのそうした評価を、第１の作動状態の評価の補間によって判定することを意図している。このような補間は、本発明では、エネルギー蓄積器の経年劣化挙動又は損傷挙動を、技術的に可能な任意の作動状態について表す、又は少なくとも技術的及び実際的に関連する作動状態について表し、第１の作動状態の測定された評価をできるだけ良好に反映する近似関数を用いて行うことが意図されている。
【００３１】
工学の多くの分野の当業者に原則として周知であるように、このような近似関数は通常は誤差基準を最小化することによって測定データに合わせて適合化され、そのために誤差、すなわち、近似関数の関数値と第１の作動状態における測定値との間の差異が最小化される。評価は作動状態因子の連続関数であるという、しばしば妥当な、かつ多くの重要なケースで適切な想定のもとでは、第２の作動状態に対応する作動状態因子すなわち測定が存在しない作動状態因子についての近似関数の値は、そのような作動状態での経年劣化挙動又は発生した損害の実際の状況を適切に表すものである。近似関数の値と測定データとの差異は、近似関数の判定にあたり、そのパラメータを変えることによって判定される。このときパラメータは、適用される誤差基準が、すなわち例えば二乗誤差の（場合により適当に加重された）和やこれに類似する誤差基準が、最小化されるように設定される。
【００３２】
作動状態因子に対する近似関数の連続的な依存性という想定が満たされない場合には、不連続位置、極位置、又はその他の特異点がパラメータの適切な選択によって実際の状況を十分な近似で反映するように設定された、適切に選択される形式の近似関数を適用することができる。
【００３３】
数値の場合に近似関数の適切なパラメータ値を判定するために普及している手法は、例えば最小二乗誤差の和を最小化することである。あるいは利用ケースに応じて、個々の測定データの異なる加重が可能であり、測定データの信頼性又は誤差の可能性を適切な形で考慮しようとする、より革新的な方法も当業者には周知である。本発明のこの明細書の枠内では、この点に深く立ち入ることはしない。その代わりに、数値近似に関わる広範な文献を参照されたい。
【００３４】
当業者は、近似関数の適切な関数形式を、バッテリ又は個々のセルの各作動状態因子の間の特定の、通常は近似的にのみ有効である「法則的な」関係を暗示する、物理的又は電気化学的なモデル概念に基づいてしばしば見出す。そのような「法則的な」関係の一例は、バッテリの取出可能な電荷と放電電流との間の経験的な関係を表す、いわゆるポイカート式であろう（Vieweg著、" Handbuch Kraftfahrzeugtechnik"（自動車工学ハンドブック）Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert編、Hans-Hermann Braess協力、第５版、Vieweg-Teubner出版社発行、2007年、ISBN 3834802220、9783834802224、923頁、例えば330頁）。
【００３５】
原則として、非数値的な評価も近似関数によって補間することができる。本明細書では、このような手段の基礎に関しても詳しく立ち入ることはしない。その代わりに、例えば研究論文"Computing with Words in Information"、Lofty A. Zadeh 及びJanusz Kacprizyk著、Springer Verlag出版社発行、1999年、ISBN 379081217X、ないしは研究論文"Introduction to Approximation Theory"、Eliot Ward Cheney著、American Mathematic Society、第2版、AMS Bookstore発行、1998年、ISBN 0281813749などの関連する文献を挙げておく。
【００３６】
このような近似関数を用いて、電気出力やその耐用寿命に関わる利用者の個別的な要求事項に基づいて、複数の個別セルからなるバッテリシステムを的確に設計する（「コンフィグレーションする」）こともでき、そのためにバッテリのセルが適切な方法で並列及び／又は直列につながれるようにし、その際にバッテリシステムが不経済な方法で寸法決め（「オーバーディメンション」）されないようにする。
【００３７】
さらに、バッテリマネジメントシステム又はその中に含まれる保護エレクトロニクスを、上述したような方法で得られた近似関数を用いて、バッテリシステムのセルに平均以上の負荷をかける作動状態、及び／又は不都合に早く経年劣化させる作動状態を認識するように構成することができる。
【００３８】
以上を踏まえたうえで、特に限定された期間だけ利用者に貸与で委ねられるバッテリの場合に、使用によってバッテリが被った損傷や経年劣化に依存して決まる料金を利用者（「リース受供者」）が支払わなければならない、相応の動的な価格モデルを開発することができる。そのようにして利用者は、バッテリの使用にあたって、バッテリマネジメントシステム又は保護エレクトロニクスがバッテリを単にオフにしたり使用を制限するような場合よりも高いフレキシビリティを有することとなる。それどころか利用者は、どのような形でバッテリを利用するかを自分で決めることができるが、自分が行った使用により相応の損傷又は進行した経年劣化が生じているときには、バッテリの使用について高い料金を支払わなくてはならない。
【００３９】
本発明の１つの好ましい実施形態では、セル又はセルのバッテリの、経年劣化又は損傷を表す定量的な度合が、作動状態の評価のために援用される。そのような定量的な度合の例としては、絶対的又は相対的な残存耐用寿命、絶対的又は相対的な使用可能容量、又はこれらに類似する量であって、エネルギー蓄積器の経年劣化状態又は損傷を表すのに適したものが挙げられる。
【００４０】
このような度合は、好ましくはそれが割り当てられたそれぞれの作動状態における単位時間あたりの経年劣化又は損傷を表す。本発明のこの好ましい実施態様は、各作動状態のシーケンスを実行する途中、後、又は前に、このような状態固有の経年劣化速度の度合の時間積分によって、このような状態シーケンスの実行によって惹起される（積分的な）バッテリ又はセルの経年劣化又は損傷を判定できるという利点を有する。それにより、利用者が使用を計画するときに、バッテリの経年劣化の結果に関して相応に通知しておき、場合によっては、利用者が計画又は実行した利用によって生じる費用を利用者に課すことが可能である。
【００４１】
このようなバッテリの経年劣化についての、バッテリの使用の結果に関する利用者への通知又は情報開示は、使用の継続中に自動的な方法で行うことができ、好ましくは、プログラミングされた使用制御が当該情報を評価して、利用者により設定された目的を最適化し、もしくは周辺条件を遵守するために利用することができるようにする。
【００４２】
本発明では、制御は好ましくは、セル又はセルからなるバッテリの経年劣化又は損傷を表す定量的な度合が最小化されるように設計される。あるいは、単位時間あたりの経年劣化度又は損傷度が最小となる、又は実際に起きている現在の作動状態よりも小さくなる作動状態が探索されるように、最小化を実施することも可能である。さらに別の可能性としては、時間に対して積分されたエネルギー蓄積器の経年劣化又は損傷の程度を最小化することがある。これらの方策の組み合わせも可能である。どのような方策を優先すべきかは、そのつどの利用状況によって決まる。
【００４３】
エネルギー蓄積器の経年劣化基準又は損傷の最小化だけでは、好都合ではない利用状況が生じることも考えられる。そのような状況では、好ましくは、セルの経年劣化又は損傷についての少なくとも１つの定量的な度合に加えて、バッテリの作動状態因子の関数をさらに少なくとも１つ含む目標値が最適化される。そのような複雑な目標値は、例えば制御にあたって周辺条件を遵守することによって得ることができ、例えば出力が特定の値を下回ってはならない、もしくは上回ってはならないという基準である。さらに別の適用では、経年劣化又は損傷を表す度合と、例えば出力と、バッテリの残存容量と、又はこれらに類似する量のような、性能を表す別の値との組み合わせとして、最適化されるべき目標値が成り立っているものとすることもできる。
【００４４】
本発明の多くの実施形態において、バッテリ状態は、好ましくはバッテリ電圧、抵抗、温度、充電電流、又は放電電流の作動状態因子のうちの少なくとも１つによって特徴づけられる。採用されるバッテリ技術によっては、これ以外の作動状態因子がエネルギー蓄積器の作動状態を特徴づけるために適している場合もある。本発明は、リチウムイオン電池又はそのようなセルからなるバッテリと関連する用途に限定されるものではなく、原則として、これ以外のバッテリ技術にも適用することができる。
【００４５】
本発明のいくつかの好ましい実施形態では、個々のセルを制御できるようにしながら、バッテリを制御する、例えばオン又はオフすることができるようにすることが望ましい。本発明のそのような実施形態では、バッテリの個々のセルの作動状態因子によってバッテリ状態を特徴づけるのが好都合であり、それにより、個々のセルをその作動状態によってバッテリ複合体から遮断したり、バッテリ複合体へ接続したりすることができるように制御を設計することができる。
【００４６】
バッテリの作動状態を制御する方法を実施するために、本発明では、プロセッサと記憶装置を有する制御装置を利用することができる。プロセッサは、作動状態の評価に基づいて作動状態の制御を実行する制御プログラムを処理する。記憶装置には、特に近似関数が、好ましくはパラメータ値の形態で保存される。
【００４７】
さらに本発明は、バッテリ及び／又は個々のセルの作動状態の評価に基づいて、直列回路及び／又は並列回路によるセルの最適の組み合わせが判定される、電気化学セルからなるバッテリをコンフィギュレーションする方法によって具体化することができる。この評価は近似関数を用いて得られ、第１の作動状態の測定データから補間によって第２の作動状態が判定される。
【００４８】
バッテリを構成するためには、近似関数と電気の使用プロフィールとを利用して、例えば使用期間のような、使用のその他のパラメータを知った上で、個々のセルの最適の直列及び／又は並列の配線を判定するのが好ましい。電気の使用プロフィールとは、利用者が同意し、又は利用者が決めるものであり、当該利用者によるバッテリの通常の使用又は見込まれる使用を表すものである。このようにして、使用プロフィールに記録された利用者の要求事項を満たし、それと同時にバッテリを意図しない経年劣化プロセスや損傷から守り、かつ費用のかかるバッテリのサイズ超過を回避することが可能となる。
【００４９】
利用者に対してバッテリが使用供与（リース）される場合、通常は使用プロフィールと取り決められた契約期間とに基づいて、リースレート（使用料金）が定められる。そして契約で合意され又は決められたよりも早く、又は契約期間の満了前に、バッテリが経年劣化もしくは損傷を受けることになる作動状態で利用者（顧客）がバッテリを使用するケースが生じた場合、本発明に基づくバッテリマネジメントによってそのことが認識される。すると利用者は、保護エレクトロニクスが介入して、バッテリをオフにすることを希望するか、又は損傷が生じないレベルに出力を制限することを希望するか決めることができる。利用者は、あるいは使用料金（リースレート）における価格上昇と引き換えに、取り決められた使用プロフィールの基準から外れる作動状態を適用するという選択肢も有する。それにより、利用者はいっそう高いフレキシビリティを有することができ、契約で想定された作動状態の範囲外でもバッテリを使用することができる。
【国際調査報告】
2013501326.tif 000002
2013501326.tif 000003
2013501326.tif 000004
2013501326.tif 000005
2013501326.tif 000006
2013501326.tif 000007