(57)【要約】【課題】蓄電池の等価モデルのパラメータを特徴付けるための方法を提供すること。【解決手段】本方法は、一次及び二次の化学反応をモデル化する蓄電池の等価回路に基づく。本方法は、蓄電池の等価回路を識別するステップと；二次反応が存在しない状態で一次反応の分枝の所与の数の電気パラメータが測定される蓄電池の充電プロセスの間、一次反応を特徴付けるステップと；二次反応も活性である充電プロセスの間、二次反応を特徴付けるステップと；充電プロセスの後に続いて実施することができる計算ステップであって、電気パラメータの値を、所与の充電状態の対応関係として外挿することを可能にする数学関数が決定されるステップとを含む。また、本方法に関する充電システム、充電制御システム、コンピューター及び記憶装置を開示する。【選択図】図８
2015132481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池の等価回路の電気パラメータを、その充電状態の関数として特徴付けるための方法であって、
前記蓄電池の等価電気モデルを識別するステップＡ．１と、
前記蓄電池の一次化学反応を特徴付けるステップＡ．２と、
前記蓄電池の二次化学反応を特徴付けるステップＡ．３と、
電気パラメータを計算するステップＡ．４と
を含み、
前記ステップは、
Ａ．１）電気パラメータのセットによって特徴付けられる等価電気回路を定義するステップであって、前記回路は、
充電プロセスの間、前記の蓄電池の一次化学反応だけが存在する状態で電流が通過し、一次分枝のそれぞれの一次パラメータＰｉが関連付けられる要素を含み、ただしｉは正の整数である、少なくとも１つの一次分枝、及び
充電プロセスの間、前記蓄電池の二次化学反応が存在する状態でだけ電流が通過し、二次分枝のそれぞれの二次パラメータが関連付けられる要素を含む、少なくとも１つの二次分枝
を含む、ステップ、
Ａ．２）前記一次分枝の前記一次パラメータＰｉを特徴付けるステップであって、前記二次反応が無視できる少なくとも１つの蓄電池の充電プロセスの初期ステップの間、前記蓄電池の充電状態が全体の蓄電池の充電プロセスの間に充電状態を測定して得られる所定量だけ増加したときはいつも、次のサブ・ステップ、すなわち
Ａ．２．１）所定の電流及び／又は電圧の波形を前記蓄電池に印加するステップ、
Ａ．２．２）所定の時間間隔の間、前記蓄電池の端子における電圧値及び／又は前記蓄電池に流入する電流の値を所定の回数測定するステップ、
Ａ．２．３）ステップＡ．２．２で測定された前記電圧及び／又は電流の値を内挿し、前記蓄電池の前記電圧又は電流の時間応答を、前記波形の印加の結果として再現する内挿関数を決定し、そして前記関数から、前記少なくとも１つの一次分枝の前記電気パラメータの値を得、各一次パラメータＰｉについての値のセットを得、そしてその後次のサブ・ステップを実施するステップ、
Ａ．２．４）前記少なくとも１つの一次分枝の各一次パラメータＰｉについて、前記値のセットを内挿することによって、前記一次反応だけが活性であるときの前記充電プロセスの間、前記パラメータの値を充電状態の一般的な増分に結び付ける関数を決定するステップ
を繰り返して実施することによって、特徴付けるステップ、
Ａ．３）前記少なくとも１つの二次分枝の前記パラメータを特徴付けるステップであって、前記少なくとも１つの蓄電池の充電プロセスの前記初期ステップの後に続く時刻の間、次の後続ステップ、
Ａ．３．１）二次反応が存在するのかどうかをテストするためのテストするステップであって、所与の瞬間に、前記蓄電池の端子における電圧及び電流が測定され、前記電圧及び電流の値が、ステップＡ．１の前記等価回路によって計算された前記電圧及び電流の値から所定量だけ偏移した場合、電流が、前記少なくとも１つの二次分枝に吸収されて消えてなくなったと仮定して、前記二次反応が存在すると決定し、ステップＡ．２．４で決定された前記関数を外挿することによって、前記少なくとも１つの一次分枝の前記パラメータを決定し、前記二次反応の存在が決定された第１の時刻ｔｇ、その瞬間ｔｇに前記蓄電池の端子で測定された電流ＩＢ（ｔｇ）、及びステップＡ．２の前記充電状態の測定から生じたものとして、前記充電プロセスの開始時からその時刻ｔｇまでに得られた充電状態の増分ΔＳＯＣ（ｔｇ）を格納する、ステップ、
Ａ．３．２）前記蓄電池の端子における所定数の電圧及び電流の値が、前記時刻ｔｇの後に続く時刻の対応関係として格納される、サンプルするステップ
を繰り返して実施することによって、特徴付けるステップ、
Ａ．４）前記ステップＡ．３の終了後の任意の瞬間に、仮想充電プロセスに関し、前記蓄電池の前記一次電気パラメータＰｉを、二次反応が存在しない状態と存在する状態の両方における前記充電状態の任意の値の対応関係として計算することを可能にする数学関数を決定するステップであって、次のサブ・ステップ、すなわち
Ａ．４．１）前記少なくとも１つの充電プロセスの前記初期の充電状態ＳＯＣ０の値及びステップＡ．３．１で格納された前記ｔｇ、ＩＢ（ｔｇ）及びΔＳＯＣ（ｔｇ）の値に基づき、前記少なくとも１つの一次分枝によって吸収することができる最大電流Ｉａｃｃと前記充電状態ＳＯＣを結び付け、次の条件、すなわち
Ｉａｃｃ｛ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）｝＝ＩＢ（ｔｇ）
を満たす関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を決定するステップ、
Ａ．４．２）前記関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）及び前記蓄電池の等価回路に基づき、前記少なくとも１つの二次分枝の前記端子における電圧及び電流の前記値を、ステップＡ．３．２で格納された前記蓄電池の端子における電圧及び電流の前記値の対応関係として決定し、そしてそのような値を内挿することによって、前記少なくとも１つの二次分枝の前記端子における電圧Ｖｇと電流Ｉｇの間の関係を表す関数Ｖｇ（Ｉｇ）を決定するステップ、
Ａ．４．３）二次反応が存在しない状態と存在する状態の両方で、一次パラメータＰｉと前記充電状態を関係付ける数学関数を決定するステップであって、各一次パラメータＰｉに関して、次のサブ・ステップ、すなわち
Ａ．４．３．１）ステップＡ．２の前記パラメータの値の前記セットの値を内挿することによって、前記一次反応が活性であるときだけの前記一次パラメータＰｉと前記充電状態の間の関係を表す内挿関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）を決定するステップ、
Ａ．４．３．２）前記二次反応も活性であるときの前記一次パラメータＰｉと前記充電状態の間の関係を表す関数ｆＳｉ（ＳＯＣ）を決定するステップであって、ＳＯＣの関数としての前記一次パラメータＰｉの前記値が、前記二次反応の存在によって影響されない場合、前記関数はｆＰｉ（ＳＯＣ）と一致し、そうでない場合、前記関数はステップＡ．１の前記蓄電池の等価電気回路、前記関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）、前記関数Ｖｇ（Ｉｇ）及びその関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）がｆｐｉ（ＳＯＣ）と一致する前記パラメータに基づく回路解析によって決定される、方法。
【請求項２】
前記初期の充電状態ＳＯＣ０は、前記少なくとも１つの充電プロセスの前では不明であり、ステップＡ．４．１の代わりに、次のステップ、すなわち
Ａ．４．１その２）前記少なくとも１つの充電プロセスの前記初期の充電状態ＳＯＣ０、及び前記少なくとも１つの一次分枝によって吸収することができる最大電流Ｉａｃｃと前記充電状態ＳＯＣを関係付ける数学関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を決定するステップであって、次のステップ、すなわち
Ａ．４．１．１）ＳＯＣ０の値を仮定するステップ、
Ａ．４．１．２）前記ＳＯＣ０の仮定された値並びにステップＡ．３．１で格納されたｔｇ、ＩＢ（ｔｇ）及びΔＳＯＣ（ｔｇ）の前記値に基づき、条件、すなわち
Ｉａｃｃ｛ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）｝＝ＩＢ（ｔｇ）
を満たす関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を計算するステップ、
Ａ．４．１．３）ステップＡ．４．１．２で決定された前記関数によって計算された前記電流Ｉａｃｃを、瞬間ｔｇからステップＡ．２及びＡ．３の前記少なくとも１つの充電プロセスの所定の瞬間まで積分することによって得られる前記充電状態の増分ΔＳＯＣＳを計算し、そして次の関係、すなわち
ＳＯＣｆ＝ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）＋ΔＳＯＣＳ
に基づき推定される、前記所定の瞬間中の前記充電プロセスの前記充電状態ＳＯＣｆを計算するステップ、
Ａ．４．１．４）前記少なくとも１つの充電プロセスの前記所定の瞬間に実際達成された前記充電状態と、ステップＡ．４．１．３で推定された前記充電状態ＳＯＣｆの間の差を計算するステップ、
Ａ．４．１．５）ステップＡ．４．１．４で計算された前記差が所定量を超えた場合、前記差に応じた量、特に前記差に比例する量だけ、前記ＳＯＣ０の仮定された値を増加させるステップを実施し、ステップＡ．４．１．２〜Ａ．４．１．５を繰り返し、あるいは、反復処置を終了する、ステップ
を含む反復処置を実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップＡ．２．２の所定の数の繰り返しでは、第１の群の測定が実施され、
各測定が実施される時間間隔の持続期間は、前記少なくとも１つの一次分枝の前記パラメータのすべての前記測定を可能にするものであり、前記測定されたパラメータの値は、前記少なくとも１つの一次分枝の前記パラメータのサブセットを、基準パラメータのセットとして仮定される前記少なくとも１つの一次分枝の前記パラメータの異なるサブセットの関数として表す数学関数を定義するためにも使用され、
ステップＡ．２．２の残された繰り返しは、第２の群の測定を含み、
前記時間間隔の前記持続時間は、前記基準パラメータの測定だけを可能にするものであり、前記少なくとも１つの一次分枝の前記残されたパラメータの前記値は、前記基準パラメータの前記値から前記第１の群の測定の間に計算された前記関数を使用して外挿することによって得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）は、
【数１】
2015132481.tif 000011
であり、ただし、ＳＯＣｉは、前記仮想充電プロセスの前記初期の充電状態であり、Ａ０は、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．４．１又はステップＡ．４．１の繰り返しで決定される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
ステップＡ．４．２で決定される関数Ｖｇ（Ｉｇ）は、前記充電プロセスが一定電流である、すなわち前記蓄電池に接続される充電システムが電流発生器として振る舞うプロセスの時間間隔の間、
【数２】
2015132481.tif 000012
であり、ただし、ＩＢｒｅｆは、前記蓄電池の端子を通って流れ、基準値として扱われる電流の一般的な値であり、Ｖｇ０，ａ１及びａ２は、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．４．２で得られたＩｇ及びＶｇの少なくとも３つの値を内挿して決定され、
そして、関数Ｖｇ（Ｉｇ）は、前記充電プロセスが一定の電圧である、すなわち、前記蓄電池に接続される前記充電システムが電圧発生器として振る舞う前記プロセスの前記時間間隔の間、
【数３】
2015132481.tif 000013
のタイプのものであり、ただし、ｑｇ及びｍｇは、２つの実数値の係数であって、その値は、前記充電プロセスが一定の電圧である前記特定の時間間隔の間に前記蓄電池に印加される前記電圧を考慮したものである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップＡ．１の前記蓄電池の等価回路の前記少なくとも１つの一次分枝は、決定された数の抵抗器と、その値ＶＯＣが前記蓄電池の開回路電圧をモデル化する少なくとも１つの電圧発生器とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記蓄電池の等価回路の前記少なくとも１つの一次分枝に属する各抵抗器について、ステップＡ．４．３．１で決定される前記関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）は、
ｆｐｉ＝αｍＲｉｏ（ＳＯＣ−ＳＯＣｉ）＋Ｒｉｏ
であり、ただし、ＳＯＣｉは、前記仮想充電プロセスの前記初期の充電状態であり、ｍＲｉｏ及びＲｉｏは、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．４．２で測定された前記抵抗器の少なくとも２つの値を内挿することによって決定され、αは、係数であって、その値は、関係、
【数４】
2015132481.tif 000014
に従って、毎回各充電プロセスについて決定され、ただし、ｔｇは、前記二次反応が開始された瞬間であって、前記電流Ｉａｃｃが、前記蓄電池の端子を通って流れる前記電流ＩＢと等しくなった瞬間として決定され、ＳＯＣ（ｔｇ）は、ｔｇにおいて計算された前記充電状態の値であり、ｆｓｉ（ＳＯＣ（ｔｇ））は、ステップＡ．４．３．２で決定され前記ＳＯＣ（ｔｇ）の値の対応関係として計算される前記関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）の値である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップＡ．４．３．１で決定される関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）及びステップＡ．４．３．２で決定される関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）は、その値がＶＯＣである前記電圧発生器の場合、一致し、そしてタイプ、
ｆｐｉ（ＳＯＣ）＝ｆｓｉ（ＳＯＣ）＝ｍＶＳＯＣ＋ｑＶ
のものであり、ただし、ｍＶ及びｑＶは、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．２で決定されたＶＯＣの少なくとも２つの値を内挿することによって決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ステップＡ．２及びＡ．３は、前記蓄電池の等価回路の前記パラメータを、動作温度の関数としてさえ特徴付けるために、所与の数の前記蓄電池の動作温度Ｔに対応して実施され、ステップＡ．４で前記測定された値を内挿することによって、
前記少なくとも１つの一次分枝によって吸収することができる最大電流と任意の値のペア（ＳＯＣ、Ｔ）との間の関係を表す関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ、Ｔ）、及び前記少なくとも１つの二次分枝の前記端子における電圧と任意の値のペア（Ｉｇ、Ｔ）との間の関係を表す関数Ｖｇ（Ｉｇ、Ｔ）とを決定し、
前記少なくとも１つの一次分枝の各パラメータについて、
前記一次反応だけが活性であるときの、前記パラメータＰｉに依存して毎回異なる、前記パラメータと任意の値のペア（ＳＯＣ、Ｔ）との間の関係を表す関数ｆｐｉ（ＳＯＣ、Ｔ）、並びに前記二次反応も活性であるときの、前記パラメータＰｉに依存して毎回異なる、前記パラメータと任意の値のペア（ＳＯＣ、Ｔ）との間の関係を表す関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）であって、前記関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）は、（ＳＯＣ、Ｔ）の関数としての前記パラメータの前記値が、前記二次反応の存在によって影響されない場合、ｆｐｉ（ＳＯＣ、Ｔ）と一致し、そうでない場合、前記蓄電池の等価回路、前記関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ、Ｔ）、Ｖｇ（Ｉｇ、Ｔ）、及びその関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）がｆｐｉ（ＳＯＣ、Ｔ）と一致する前記パラメータに基づく回路解析によって決定される、前記関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）を決定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
電気エネルギーの蓄電池のための充電システムであって、入力部及び出力部を備え、前記入力部によって発生源からエネルギーを取り込み、前記出力部によって前記蓄電池にエネルギーを供給することができ、
前記システムは、
電気エネルギーを前記蓄電池に供給し、前記同一の蓄電池に所定の電圧及び／又は電流の波形を印加するのに適した電力部と、
前記蓄電池の前記端子で電圧を測定するための電圧測定装置と、
前記蓄電池の前記端子に流入する電流を測定するための電流測定装置と、
メモリー装置と、
電子計算装置と
を含み、
前記システムは、前記蓄電池の任意の充電プロセス、及び請求項１に記載の前記電気等価回路の前記電気パラメータを特徴付ける前記方法を実施するのに適し、
前記電力部は、ステップＡ．２．１に従って電流及び／又は電圧の波形を前記蓄電池に印加するように構成され、
前記電圧測定装置及び前記電流測定装置は、ステップＡ．２．２、Ａ．３．１及びＡ．３．２の前記測定を実施するように構成され、
前記計算装置は、ステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の前記計算を実施し、
前記メモリー装置は、前記方法によって計算されたデータを格納するために使用される、充電システム。
【請求項１１】
外部バッテリー充電器からエネルギーを受け取る電気エネルギーの蓄電池のための充電制御システムであって、入力部及び出力部を含み、前記入力部によって発生源からエネルギーを取り込み、２つの端子を有する前記出力部によって前記蓄電池にエネルギーを与えることができ、前記充電制御システムは、前記バッテリー充電器の前記出力部の前記２つの端子と、直接又は１つ若しくは複数の装置と直列に、接続するのに適した２つの制御端子を含み、
前記充電制御システムは、
前記２つの制御端子から電流を吸収するのに適した負荷装置と、
前記蓄電池の前記端子で電圧を測定するための電圧測定装置と、
前記蓄電池の前記端子に流入する電流を測定するための電流測定装置と、
メモリー装置と、
計算装置と
をさらに含み、
前記システムは、請求項１に記載の前記蓄電池の電気等価回路の前記電気パラメータを特徴付ける前記方法を実施するのに適し、
前記負荷装置は、所定の電流及び／又は電圧の波形が、ステップＡ．２．１に従って前記蓄電池に印加されるやり方で、所定の時間間隔の間、前記２つの制御端子によって電流を吸収するように構成され、
前記電圧測定装置及び前記電流測定装置は、ステップＡ．２．２、Ａ．３．１及びＡ．３．２の前記測定を実施にするように構成され、
前記計算装置は、ステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の前記計算を実施し、
前記メモリー装置は、前記方法で計算されたデータを格納するように構成される、充電制御システム。
【請求項１２】
前記バッテリー充電器の前記出力部の前記端子と前記蓄電池の端子との間に直列で接続される少なくとも１つの切り替えブロックをさらに備え、前記切り替えブロックは、前記負荷装置が電流を吸収している時間間隔の間、前記バッテリー充電器の前記出力部から前記蓄電池を電気的に接続解除し、残された時間間隔中、前記バッテリー充電器の前記出力部に前記蓄電池を電気的に接続するように構成され、
前記システムは、
前記バッテリー充電器の前記出力部の端子に、直接又は１つ若しくは複数の装置と直列に、電気的に接続するのに適した２つの端子を備える電圧発生器であって、前記電圧発生器は、その端子間に電位差を確立するのに適する、電圧発生器と、
前記電圧発生器の前記端子と前記バッテリー充電器の前記出力部の前記端子との間に直列で接続される少なくとも１つの切り替えブロックであって、前記切り替えブロックは、前記負荷装置が電流を吸収している時間間隔の間、前記バッテリー充電器の前記出力部に前記電圧発生器を電気的に接続し、残された時間間隔中、前記バッテリー充電器の前記出力部から前記電圧発生器を電気的に接続解除するようなやり方で構成される、少なくとも１つの切り替えブロックと
をさらに含む、請求項１１に記載の充電制御システム。
【請求項１３】
前記２つの制御端子により電流を供給するのに適した電力部をさらに含む、請求項１１に記載の充電制御システム。
【請求項１４】
プロセッサを含むコンピューター装置であって、
前記プロセッサは、請求項１に記載の前記方法のステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の前記計算を実施するコンピューター・プログラムの命令を実行するように構成される、コンピューター装置。
【請求項１５】
コンピューター上で実行されたとき、請求項１に記載の前記方法のステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の前記計算を実施するコンピューター・プログラムを格納する、非一時的なメモリー・サポート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年１２月１８日出願の伊国特許出願第ＲＭ２０１２Ａ０００６４３号に基づき優先権を主張するものであり、その全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本開示は、蓄電池の特徴付けに関する。方法及び関連装置を本明細書に開示する。
【背景技術】
【０００３】
バッテリーに基づくエネルギーの蓄積システムは、たとえば断続的で再生可能な発生源によってもたらされるエネルギーの貯蔵及び電気駆動の車両の推進など、一連の用途においてますます多く利用されている。
【０００４】
これらの用途では、蓄電池の充電プロセスは、最適な方法で、すなわち蓄電池の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）及び健全状態（ＳＯＨ：state of health）など動作を、そして何にもまして充電プロセスのエネルギー効率を絶えずモニタリングして実施すべきであり、そのエネルギー効率は、充電プロセスの間、蓄電池によって実際に貯蔵されるエネルギーと同一の蓄電池に供給される全部のエネルギーとの比として定義される。
【０００５】
この点で、たとえこの２つの量の意味がしばしば混同されているとしても、ちょうど述べたエネルギー効率とクーロン効率（coulombic efficiency）との間には実質的な差異が存在しており、クーロン効率は、むしろ、蓄電池中に実際貯蔵される電荷と充電プロセスの間に同一の蓄電池に総計で供給される電荷との比として定義される。実際、エネルギー効率は、充電プロセス内のエネルギー散逸のすべての原因によって影響されるが、クーロン効率は、二次化学反応による損失だけを考慮して計算され、それは、吸収された電荷を、蓄電池の端子で蓄積され、そして同一の蓄電池のその後に続く放電プロセスで利用できる電荷に変換することであり（Ｂｅｒｍａｎ他の米国特許第４，００１，０３６号、Ｈｏｒｎ他の米国特許第４，９５２，８６１号、Ｃｅｒａｏｌｏの「鉛酸バッテリーの新しいダイナミック・モデル（New Dynamical Models of Lead-Acid Batteries）」）、そして、いくつかのタイプの蓄電池（たとえば、鉛、ニッケル水素（ＮｉＭＨ：nickel-metal hydride）、ＮｉＣｄ）の充電プロセスの間、蓄電池に供給される電流が、一次化学反応によって供給される電流を蓄電池の端子で蓄積される電荷に変換することができる最大速度を超えたとき、二次化学反応が活性化する。
【０００６】
この理由のために、専らクーロン効率を最大化することを狙う、二次反応の起動を回避する充電方法が、エネルギー効率を最大化することも自動的に保証するわけではない。
【０００７】
これは、Ｓａｔａｋｅ他によって提案された、充電電流は、最初ある値から開始され、そして、二次反応の起動が検出されたとき、次第に減少させるもの（米国特許第６，２４６，２１６号）など、いくつかの充電方法では起こり得る。
【０００８】
たとえ、この場合、二次反応による損失を強力に減少させても（ほとんど１であるクーロン効率を得ても）、エネルギー散逸の残された原因に関して正確な知識が欠けているので、一次反応すなわち吸収された電荷が、蓄電池の端子で実際に蓄積され、同一の蓄電池のその後に続く放電に利用できる電荷に変換される化学反応だけが存在する、充電プロセスの初期のフェーズで使用すべきもっとも適切な充電電流値について不確定である状況が生じる。
【０００９】
そのように確定できないために、経験による基準がしばしば導き出され、それは、極めて用心しすぎなものであり、ときには、充電プロセスの間、初期の充電電流と、蓄電池が取り得る最大電圧との両方が過度に限定される。
【００１０】
これは、明らかに低充電電流の使用によって著しく長くなる充電時間に対してだけでなく、通常採用されるバッテリー充電器が、低いレベルの出力電力に対して効率の低下を示す傾向があるならば、システムの全体のエネルギー効率に対しても悪い結果を生じる恐れがある。
【００１１】
良好な性能を保証するために、何よりも充電時間及びエネルギー効率の観点から、したがって、「手探りで」実施される充電プロセスの使用を断念し、そして、使用する特定の蓄電池の特性のすべてに関する正確な知識に基づきプログラムされた充電法を設けることが重要である。
【００１２】
これは、充電プロセスの間の蓄電池の動作条件が変化するのにともない同一の蓄電池の振る舞いをシミュレートし、そして、また、主な物理量の傾向について有用な予測を実施することを可能にする適切な数学的モデルを用いることによって、効率的に実施することができる。
【００１３】
蓄電池の特性は、一般に、経年劣化によって影響される。したがって、同一の蓄電池の寿命の間、適切な特徴付けのプロセスによってそのパラメータを更新することができる数学的モデルを使用することが適切である。
【００１４】
そのようなモデルを現実の用途で使用する実際的な実行可能性を保証するために、上に述べた特徴付けのプロセスは、実際、複雑な実験室でのテストを実施する必要がない、サービスの中断を最小限に減少させる自動的な方法で、現場において実施される（すなわち、蓄電池が最終システムに搭載されたとき）、決定された（恐らく限定された）数の測定によって実施可能であるはずである。
【００１５】
それゆえ、Ｎｏｔｔｅｎ他によって提案されたもの（米国特許第６，０１６，０４９号）など、蓄電池の物理的・電気化学的モデルに基づくシミュレータは、モデルのパラメータが大量であること、及びそのようなパラメータの特徴付けプロセスを現場で実施する際の技術的な問題を考えると、一般に不適切である。
【００１６】
上記に述べた目的のために、図１に示すものなど、蓄電池の等価回路モデルに助けを求めることが、むしろ、より有用である（Ｌｉｎ他の米国公開特許出願第２０１１／０３０９８３８号）。
【００１７】
モデルでは、抵抗器Ｒ０１０１が、蓄電池の端子に流入する電流ＩＢ１０５の変動が存在する状態で、同一の蓄電池に対する電圧ＶＢ１１０の「瞬間的な」変動に関与しており、２つのＲＣ回路（Ｒ１−Ｃ１１０２及びＲ２−Ｃ２１０３）が、蓄電池の様々なダイナミック作用をモデル化する。蓄電池の実際の振る舞いは、図に示すＲＣ回路に関する様々な数のＲＣ回路によって、十分記述することができるはずであり、これは、以下に述べることになるものの一般的な妥当性をどのようにも限定しない。値がＶｏｃ１０４である電圧発生器が、蓄電池の開回路電圧を表す。
【００１８】
電流Ｉａｃｃ１０６は、蓄電池内で一次化学反応を実際にサポートする電流量を示し、それは、前に述べたように、たとえば鉛バッテリー中でガスを発生するという知られた現象を引き起こす水電解など、二次反応に関係付けられる現象の結果として生じる充電プロセスの間の電流ＩＢと異なり得る。
【００１９】
これらの現象は、二次分枝１０７によってモデル化され、その分枝は、電流Ｉｇ１０８を吸収し、その電流は、起こり得る二次反応による電流の吸収を記述し、そして一般に、二次分枝の端子における電圧Ｖｇ１０９の関数である。
【００２０】
次のパラグラフでは、二次分枝の部分ではないモデルのすべての回路要素（すなわち、それを通って電流が、一次反応だけが存在する状態でも充電プロセスの間に流れる、要素）は、一次分枝のパラメータとして示すことにする。図１の回路では、一次分枝は、Ｒ０、Ｒ１、Ｃ１、Ｒ２、Ｃ２及びＶｏｃを含む。
【００２１】
一般に、蓄電池の等価電気モデルの様々なパラメータは、同一の蓄電池の動作条件によって、具体的には充電状態（ＳＯＣ）によって決まる。
【００２２】
それゆえ、ＳＯＣの変動にともないパラメータの傾向を特徴付けることが重要である。この目的を達成するために、充電プロセスの間、一連のパラメータ測定を実施することができ、毎回、充電状態を所定量だけ増加させる。
【００２３】
技術分野の現在の状況でも、蓄電池の電気パラメータを測定するために、様々な方法が提案されている。その方法のいくつかは、蓄電池に電流波形を印加するステップと、その端子で電圧の対応する時間応答を評価するステップとからなる。具体的には、たとえばＤｅｎｎｉｎｇ（米国特許第７，０９５，２１１号）及びＰａｒｙａｎｉ（米国公開特許出願第２０１１／００７７８７９号）によって提案されていて図２に例示するように、所定の期間、充電を停止するステップ及び蓄電池の電圧の応答を評価するステップが都合がよい。
【００２４】
充電プロセスのそのような中断の間、蓄電池の電圧の一連の測定を実施し、そのような測定された値の内挿から時間応答の関数が得られ、それは、開回路電圧ＶＯＣの定常値を、当面のＳＯＣ値の対応関係として外挿することを可能にする。ＶＯＣのそのような値と中断の前に測定されたＩＢの値とから、残されたパラメータが蓄電池の等価モデルに基づいて実施される計算によって決定される。前述の事項から、充電プロセスの中断の持続期間は、ＶＯＣの定常値の正確な推定値を得ることができるようなものにすべきである。
【００２５】
述べたアプローチは、充電プロセスの間に二次反応が存在しない状態における一次分枝のパラメータを推定するための良好な性能をもたらす。この場合、実際、蓄電池の端子で測定された電流ＩＢは、一次反応をサポートする電流Ｉａｃｃにぴったりと等しい（図１）、したがって、
・測定フェーズが影響を受けるＳＯＣの増加は、蓄電池の端子で測定可能な電流ＩＢを積分することによって直接推定することができる、
・一次分枝のパラメータの値を決定するためには、蓄電池の端子で直接測定可能なＶＢ及びＩＢの値を、特定の考慮された電流波形の印加の対応関係として決定すると十分である。
【００２６】
しかし、二次反応が起動されたとき、異なる状況が生じる、というのは、そのような場合、あらゆるシナリオについてＩａｃｃ＝ＩＢであると考えると、一次分枝のＳＯＣと様々なパラメータの両方の推定に誤差が導入されることになるはずであるからである。しかし、残念ながら、Ｉａｃｃは、蓄電池の端子における電流測定によるという、そのような直接的な方法では明らかに決定可能でない。
【００２７】
そのような理由のために、まず初めに、充電プロセスの間に、二次反応が起動されたその瞬間を、すなわち蓄電池に供給される電流ＩＢが、一次電気化学反応によって吸収することができる最大電流Ｉａｃｃを超えた時刻を識別することが重要である。これは、図３に例示し、その図は、通常の２ステップ、つまり定電流−定電圧（ＣＣ−ＣＶ：constant current-constant voltage）の充電プロセスでの２つの電流の傾向を示し、二次反応が起動した時刻をｔｇで示す。
【００２８】
Ｓａｔａｋｅ他によって提案されているもの（米国特許第６，１９８，２５４号及び米国特許第６，２４６，２１６号）など、いくつかの方法では、そのような時刻は、蓄電池の電圧がある閾値を超えた瞬間として決定される。
【００２９】
実際、二次反応が起動された瞬間ｔｇは、蓄電池の電圧ＶＢの時間導関数が急激な変化を経た瞬間として、より正確に決定することができる（図４）。
【００３０】
また、これは、Ｋｗｏｋによっても議論されており（米国特許第６，３００，７６３号）、Ｋｗｏｋは、蓄電池のクーロン効率を決定するために、一度二次反応が起動された時刻が決定されると、一次反応に実際に有用な電流Ｉａｃｃが、そのような電流をＳＯＣに関係付ける関係に従って推定する方法を提案している。しかし、前述事項で議論したように、エネルギー効率を決定するために考慮すべき損失は、二次反応の起動によって生じるエネルギー損失だけでない、というのは、充電プロセスの間に蓄電池に供給されるエネルギーの一部分が、モデルの一次分枝の抵抗器において浪費されるからであり、その値は、ちなみに蓄電池内の二次反応の起動によって大きく影響される。
【００３１】
例として、図１の回路を参照することができる。解析を簡単にするために、一次分枝の容量性の構成要素は、考慮しないことにする（これは、蓄電池における比較的緩やかな電圧及び電流の変動によって特徴付けられる通常の充電プロセスでは、通常仮定することができる）。この場合、２つの抵抗器が、直列であると見なすことができ、全等価抵抗器Ｒｔｏｔ＝Ｒ１＋Ｒ２によって置き換えることができる。
【００３２】
図５のグラフは、鉛酸バッテリーの場合、ＳＯＣの関数としてＲｔｏｔの傾向に関する実験データを示す。
【００３３】
抵抗器が、二次反応の起動において急激に増加することが明らかであり、それは、一次反応に有用な電流Ｉａｃｃの減少と一致していることが分かる（図１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】米国特許第４，００１，０３６号
【特許文献２】米国特許第４，９５２，８６１号
【特許文献３】米国特許第６，２４６，２１６号
【特許文献４】米国特許第６，０１６，０４９号
【特許文献５】米国公開特許出願第２０１１／０３０９８３８号
【特許文献６】米国特許第７，０９５，２１１号
【特許文献７】米国公開特許出願第２０１１／００７７８７９号
【特許文献８】米国特許第６，１９８，２５４号
【特許文献９】米国特許第６，３００，７６３号
【非特許文献】
【００３５】
【非特許文献１】Ｃｅｒａｏｌｏ、「鉛酸バッテリーの新しいダイナミック・モデル（New Dynamical Models of Lead-Acid Batteries）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
モデルの一次分枝のパラメータに対する二次反応の強い影響を決定するために、上記で議論した２つの特徴付け方法は、二次反応の起動の瞬間及び電流Ｉａｃｃを、充電状態の関数として単に推定すること、及び蓄電池の電圧の時間応答を評価するのに適切な充電プロセスの一連の中断を、二次反応が存在するフェーズの間にも設けることによって、結合することができるはずである。
【００３７】
しかし、そのような解決策は、一連の欠点を有する恐れがあるはずである。
【００３８】
まず初めに、実験の結果では、二次反応の存在によって、動作速度においてＶＯＣの正確な推定を得るのに必要な、プロセスの各中断の最低限の持続期間が、著しく伸びることが示されている。
【００３９】
さらにより重要なことは、二次反応の起動の瞬間、さらにまた二次反応が存在している際の蓄電池のその後の振る舞いが、蓄電池を充電するために使用される電流ＩＢと、充電プロセスの開始時における同一の蓄電池の充電状態とによって決まるということである。
【００４０】
これは、述べた方法を充電プロセスに結合することによって導き出され、ＳＯＣの所与の初期値及び所与の充電電流によって特徴付けられる取り得るパラメータの値は、ＳＯＣの異なる初期値及び異なる充電電流から開始されて実施される任意の他の充電プロセスの対応関係として蓄電池の性能（及び特にエネルギー効率）を正確に推定することは可能でないということを意味する。
【００４１】
この問題を克服するために、ｍ・ｎ回の充電サイクルを実施することによる既成の方法を適用する必要があるはずである、ただし、ｍは、調査することを望む異なる電流の数を表し、ｎは、調査することを望む異なる初期の充電状態の数を表す。
【００４２】
実際、そのような時間のかかる処置は、恐らく蓄電池の製造段階においてのみ実施するのに適することになるはずであり、同一の蓄電池の寿命の間、実施するのに適さないはずである。さらに、そのようにして決定される値は、蓄電池の使用の間の避けがたい経年劣化のために、及び蓄電池が実際の用途で使用されることになるはずの異なる条件のために、その両方で実際の値から偏移する恐れがあるはずである。
【００４３】
所与の目的のために、迅速な特徴付け方法を設けることがむしろ重要であり、その方法によって、すべての考えられる動作条件で、少ない数のテストによって蓄電池の性能を予測する際、良好な正確さを得ることが可能になる。
【００４４】
前述の事項を考慮すると、上記で議論した本技術の方法の様々な既成の状態を単に結合することによって、そのような方法を得ることは、可能でない。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本開示の実施例は、蓄電池の等価モデルのパラメータを特徴付けるための方法を提示し、それによって、従来の方法による限定を克服することが可能になる。また、本開示は、そのような方法を実施する手段を提供する。
【００４６】
第１の態様によれば、蓄電池の等価回路の電気パラメータを、その蓄電池の充電状態の関数として特徴付けるための方法を提示し、その方法は、蓄電池の等価電気モデルを識別するステップＡ．１と、蓄電池の一次化学反応を特徴付けるステップＡ．２と、蓄電池の二次化学反応を特徴付けるステップＡ．３と、電気パラメータを計算するステップＡ．４とを含み、前記ステップは、次の通りである：
Ａ．１）電気パラメータのセットによって特徴付けられる等価電気回路を定義するステップであって、前記回路は、充電プロセスの間、蓄電池の一次化学反応だけが存在する状態でも電流が通過し、一次分枝のそれぞれの一次パラメータＰｉが関連付けられ、ｉが正の整数である、要素を含む、少なくとも１つの一次分枝と、充電プロセスの間、蓄電池の二次化学反応が存在する状態だけで電流が通過し、二次分枝のそれぞれの二次パラメータが関連付けられる要素を含む、少なくとも１つの二次分枝とを含む、ステップ、
Ａ．２）二次反応が無視できる少なくとも１つの蓄電池の充電プロセスの初期ステップの間、蓄電池の充電状態が、全体の蓄電池の充電プロセスの間に充電状態を測定して得られる所定量だけ増加したときはすぐに、次のサブ・ステップを繰り返し実施することによって、一次分枝の一次パラメータＰｉを特徴付けるステップ：
Ａ．２．１）所定の電流及び／又は電圧の波形を蓄電池に印加するステップ、
Ａ．２．２）所定の時間間隔の間、蓄電池の端子における電圧値及び／又は蓄電池に流入する電流の値を所定回数測定するステップ、
Ａ．２．３）ステップＡ．２．２で測定された前記電圧及び／又は電流の値を内挿し、蓄電池の電圧又は電流の時間応答を再現する内挿関数を、前記波形を印加した結果として決定し、そして前記関数から、前記少なくとも１つの一次分枝の電気パラメータの値を得、それによって各一次パラメータＰｉに関する値のセットを得、その後のサブ・ステップを実施するステップ、
Ａ．２．４）前記少なくとも１つの一次分枝の各一次パラメータＰｉに関し、前記値のセットを内挿することによって、一次反応だけが活性であるときの充電プロセスの間、パラメータの値を充電状態の一般的な増分に結び付ける関数を決定するステップ、
Ａ．３）少なくとも１つの蓄電池の充電プロセスの前記初期ステップの後の時刻に、次の後のステップを繰り返して実施することによって、少なくとも１つの二次分枝のパラメータを特徴付けるステップ：
Ａ．３．１）二次反応が存在するのかどうかをテストするためのステップであって、所与の瞬間中、蓄電池の端子における電圧及び電流を測定し、そして前記電圧及び電流の値が、ステップＡ．１の等価回路を用いて計算された電圧及び電流の値から所定量だけ偏移している場合、電流が、少なくとも１つの二次分枝中に吸収されて消えてなくなったと仮定して、二次反応は存在すると決定し、ステップＡ．２．４で決定された関数を外挿することによって、少なくとも１つの一次分枝のパラメータを決定し、そして二次反応の存在が決定された第１の時刻ｔｇと、瞬間ｔｇに蓄電池の端子において測定された電流ＩＢ（ｔｇ）と、ステップＡ．２の充電状態の測定から生じたものとして充電プロセスの開始時から時刻ｔｇまで得られた充電状態の増分ΔＳＯＣ（ｔｇ）とを格納する、ステップ、
Ａ．３．２）蓄電池の端子における所定の数の電圧及び電流の値が、前記時刻ｔｇの後に続く時刻の対応関係として格納されるサンプルするステップ、
Ａ．４）前記ステップＡ．３の終了後の任意の時刻に、仮想充電プロセスについて、蓄電池の一次電気パラメータＰｉを、二次反応が存在しない状態と存在する状態の両方における充電状態の任意の値の対応関係として計算することを可能にする数学関数を決定するステップであって、次のサブ・ステップを実施する、ステップ：
Ａ．４．１）前記少なくとも１つの充電プロセスの初期の充電状態ＳＯＣ０の値及びステップＡ．３．１で格納されたｔｇ、ＩＢ（ｔｇ）及びΔＳＯＣ（ｔｇ）の値に基づき、少なくとも１つの一次分枝によって吸収することができる最大電流Ｉａｃｃと充電状態のＳＯＣとを結び付け、条件：
Ｉａｃｃ｛ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）｝＝ＩＢ（ｔｇ）
を満たす関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を決定するステップ、
Ａ．４．２）関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）及び蓄電池の等価回路に基づき、少なくとも１つの二次分枝の端子における電圧及び電流の値を、ステップＡ．３．２で格納された蓄電池の端子における電圧及び電流の値の対応関係として決定し、そのような値を内挿することによって、少なくとも１つの二次分枝の端子における電圧Ｖｇと電流Ｉｇの間の関係を表す関数Ｖｇ（Ｉｇ）を決定するステップ、
Ａ．４．３）二次反応が存在しない状態と存在する状態の両方で、一次パラメータＰｉと充電状態とを関係付ける数学関数を決定するステップであって、各一次パラメータＰｉに関して、次のサブ・ステップを実施する、ステップ：
Ａ．４．３．１）ステップＡ．２で参照されるパラメータの値の前記セットの値を内挿することによって、一次反応だけが活性であるときの一次パラメータＰｉと充電状態の間の関係を表す内挿関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）を決定するステップ、
Ａ．４．３．２）二次反応も活性であるときの一次パラメータＰｉと充電状態の間の関係を表す関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）を決定するステップであって、前記関数は、ＳＯＣの関数としての一次パラメータＰｉの値が、二次反応が存在することによって影響されない場合、ｆｐｉ（ＳＯＣ）と一致し、前記関数は、そうでなければ、ステップＡ．１で定義された蓄電池の等価電気回路、関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）、関数Ｖｇ（Ｉｇ）及びその関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）がｆｐｉ（ＳＯＣ）と一致するパラメータに基づく回路解析によって決定される、ステップ。
【００４７】
一次分枝は、具体的には、要素の相互接続によって特徴付けられ、充電プロセスの間それを通る電流が可逆的な一次化学反応だけが存在する状態で流れ、充電プロセスの間吸収された電荷が蓄電池の端子で蓄積され、蓄電池のその後の放電プロセスに利用できる電荷に、変換される。
【００４８】
二次分枝は、具体的には回路要素の相互接続によって特徴付けられ、充電プロセスの間それを通る電流が非可逆的な二次化学反応が存在する状態だけで流れ、それによっては充電プロセスの間吸収された電荷が、蓄電池の端子で蓄積され蓄電池のその後の放電プロセスに利用できる電荷に、変換されない。
【００４９】
いくつかの状況では、上記の一次及び二次の反応は、また、主な反応及び寄生反応として、それぞれ示される。さらに、それらの定義の細部は、上記の記述で与えた定義に関し、どうかすると変わる可能性がある。しかし、当業者は、充電プロセスに関与する化学反応のタイプの定義にかかわらず、本方法の一般的な妥当性を認識されるはずである。実際、一次及び二次の化学反応は、蓄電池の回路モデルの一次及び二次の分枝でそれぞれモデル化され、したがって、蓄電池のタイプ及びその振る舞いに依存して毎回特定することができる。蓄積され、そしてその後の放電で利用できる電荷を生じさせる反応は、むしろ生じさせない反応と区別すべきであることに留意すべきである。
【００５０】
本開示の態様によれば、初期の充電状態ＳＯＣ０は、前記少なくとも１つの充電プロセスの前には不明であり、そしてステップＡ．４．１の代わりに、次のステップが実行される：
Ａ．４．１その２）前記少なくとも１つの充電プロセスの初期の充電状態ＳＯＣ０と、少なくとも１つの一次分枝によって吸収することができる最大電流Ｉａｃｃと充電状態ＳＯＣを関係付ける数学関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を決定するステップであって、次のステップを含む反復処置を実施する、ステップ：
Ａ．４．１．１）ＳＯＣ０の値を仮定するステップ、
Ａ．４．１．２）ＳＯＣ０の仮定された値及びステップＡ．３．１で格納されたｔｇ、ＩＢ（ｔｇ）及びΔＳＯＣ（ｔｇ）の値に基づき、条件：
Ｉａｃｃ｛ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）｝＝ＩＢ（ｔｇ）
を満たす関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を計算するステップ、
Ａ．４．１．３）ステップＡ．４．１．２で決定された関数によって計算される電流Ｉａｃｃを、瞬間ｔｇからステップＡ．２及びＡ．３の前記少なくとも１つの充電プロセスの所定の瞬間まで積分することによって得られる充電状態の増分ΔＳＯＣＳを計算し、そして次の関係：
ＳＯＣｆ＝ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）＋ΔＳＯＣＳ
に基づき推定される、前記所定の瞬間における充電プロセスの充電状態ＳＯＣｆを計算するステップ、
Ａ．４．１．４）前記少なくとも１つの充電プロセスの前記所定の瞬間に実際に達成された充電状態と、ステップＡ．４．１．３で推定された充電状態ＳＯＣｆとの間の差を計算するステップ、
Ａ．４．１．５）ステップＡ．４．１．４で計算された差が、所定量を超える場合、ＳＯＣ０の仮定された値を、前記差に応じた量、具体的には前記差に比例する量だけ増加させ、そしてステップＡ．４．１．２〜Ａ．４．１．５を繰り返し、あるいは、反復する処置を終了するステップ。
【００５１】
本開示の態様によれば、ステップＡ．２．２の所定の繰り返し数だけ、第１の群の測定が実施され、そこでは、
−各測定が実施される時間間隔の持続期間は、前記少なくとも１つの一次分枝のすべてのパラメータの測定を可能にするようなものであり、測定されたパラメータ値も、前記少なくとも１つの一次分枝のパラメータのサブセットを、基準パラメータのセットとして仮定される前記少なくとも１つの一次分枝のパラメータの異なるサブセットの関数として表す数学関数を定義するために使用され、
そしてステップＡ．２．２の残された繰り返しは、第２の群の測定を含み、そこでは、
−時間間隔の持続期間は、前記基準パラメータの測定だけを可能にするようなものであり、前記少なくとも１つの一次分枝の残されたパラメータの値が、前記基準パラメータの値から第１の群の測定の間に計算される関数を使用して外挿することによって得られる。
【００５２】
電圧又は電流の波形が蓄電池に印加される過渡フェーズにおける定数が、異なる観測時間におけるものであるので、測定時間は、それら定数をすべて測定するのに十分に長くすべきである。
【００５３】
本開示の態様によれば、関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）は：
【数１】
2015132481.tif 000003
である、ただし、ＳＯＣｉは、前記仮想充電プロセスの初期の充電状態であり、Ａ０は、実数値の一定の係数であって、請求項１に記載のステップＡ．４．１又は請求項２に記載の方法のステップＡ．４．１繰り返しで決定される。
【００５４】
本開示の態様によれば、ステップＡ．４．２で決定される関数Ｖｇ（Ｉｇ）は、充電プロセスが一定電流である、すなわち蓄電池に接続される充電システムが電流発生器として振る舞うプロセスの時間間隔の間：
【数２】
2015132481.tif 000004
である、ただし、ＩＢｒｅｆは、蓄電池の端子を通って流れる、基準値として見なされる電流の一般的な値であり、Ｖｇ０、ａ１及びａ２は、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．４．２で得られたＩｇ及びＶｇの少なくとも３つの値を内挿することによって決定され、そして関数Ｖｇ（Ｉｇ）は、充電プロセスが一定の電圧である、すなわち蓄電池に接続される充電システムが電圧発生器として振る舞うプロセスの期間間隔の間、むしろ
【数３】
2015132481.tif 000005
のタイプである、ただし、ｑｇ及びｍｇは、２つの実数値の一定の係数であって、その値は、充電プロセスが一定の電圧である特定の時間間隔の間に蓄電池に印加される電圧を考慮したものである。
【００５５】
本開示の態様によれば、ステップＡ．１で定義される蓄電池の等価回路の少なくとも１つの一次分枝は、決定された数の抵抗器と、その値ＶＯＣが蓄電池の開回路電圧をモデル化する少なくとも１つの電圧発生器とを含む。
【００５６】
本開示の態様によれば、蓄電池の等価回路の少なくとも１つの一次分枝に属する各抵抗器について、ステップＡ．４．３．１で決定される関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）は：
ｆｐｉ＝αｍＲｉ０（ＳＯＣ−ＳＯＣｉ）＋Ｒｉ０
である、ただし、ＳＯＣｉは、前記仮想充電プロセスの初期の充電状態であり、ｍＲｉ０及びＲｉ０は、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．２で測定された前記抵抗器の少なくとも２つの値を内挿することによって決定され、そしてαは、係数であって、その値は、関係：
【数４】
2015132481.tif 000006
によって、各充電プロセスについて毎回決定される、ただし、ｔｇは、二次反応が開始した瞬間であって、電流Ｉａｃｃが蓄電池の端子を通って流れる電流ＩＢに等しくなった瞬間として決定され、ＳＯＣ（ｔｇ）は、ｔｇにおいて計算される充電状態の値であり、そしてｆｓｉ（ＳＯＣ（ｔｇ））は、ステップＡ．４．３．２で決定され、ＳＯＣ（ｔｇ）の前記値の対応関係として計算される関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）の値である。
【００５７】
本開示の態様によれば、値がＶＯＣである電圧発生器の場合にステップＡ．４．３．１で決定された関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）及びステップＡ．４．３．２で決定された関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）は、一致し、タイプ：
ｆｐｉ（ＳＯＣ）＝ｆｓｉ（ＳＯＣ）＝ｍＶＳＯＣ＋ｑＶ
のものである、ただし、ｍＶ及びｑＶは、実数値の一定の係数であって、ステップＡ．２で決定されたＶＯＣの少なくとも２つの値を内挿することによって決定される。
【００５８】
本開示の態様によれば、ステップＡ．２及びステップＡ．３は、蓄電池の等価回路のパラメータを、まさに動作温度の関数として特徴付ける目的で、所与の数の蓄電池の動作温度Ｔに対応して実施され、ステップＡ．４で測定された値を内挿することによって、
−少なくとも１つの一次分枝によって吸収することができる最大電流と任意の値のペア（ＳＯＣ、Ｔ）との間の関係を表す関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ、Ｔ）と、少なくとも１つの二次分枝の端子における電圧と任意の値のペア（Ｉｇ、Ｔ）との間の関係を表す関数Ｖｇ（Ｉｇ、Ｔ）を決定し、
そして、少なくとも１つの一次分枝の各パラメータについて、
−パラメータＰｉに依存して毎回異なる、一次反応だけが活性であるときにパラメータと任意の値のペア（ＳＯＣ、Ｔ）の間の関係を表す関数ｆｐｉ（ＳＯＣ、Ｔ）と、パラメータＰｉに依存して毎回異なる、二次反応も活性であるときにパラメータと任意の値のペア（ＳＯＣ、Ｔ）の間の関係を表す関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）であって、そのような関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）は、（ＳＯＣ、Ｔ）の関数としてのパラメータの値が二次反応の存在によって影響を受けない場合、ｆｐｉ（ＳＯＣ、Ｔ）と一致する、そうでなければ、蓄電池の等価回路、関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ、Ｔ）、Ｖｇ（Ｉｇ、Ｔ）及びその関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）がｆｐｉ（ＳＯＣ、Ｔ）と一致するパラメータに基づく回路解析によって決定される、関数ｆｓｉ（ＳＯＣ、Ｔ）とを決定する。
【００５９】
本開示のさらなる態様によって、電気エネルギーの蓄電池のための充電システムを開示し、そのようなシステムは、入力部及び出力部を備え、入力部によって発生源からエネルギーを取り、出力部によって蓄電池にエネルギーを与えることができ、そのシステムは、次の要素：
−電気エネルギーを蓄電池に供給し、同一の蓄電池に所定の電圧及び／又は電流の波形を印加するのに適した電力部と、
−蓄電池の端子で電圧を測定するための電圧測定装置と、
−蓄電池の端子に流入する電流を測定するための電流測定装置と、
−メモリー装置と、
−電子計算装置とを含み、
前記システムは、蓄電池の任意の充電プロセス及び本開示による方法による、電気等価回路の電気パラメータの特徴付け方法を実施するのに適し、そこでは：
−前記電力部は、ステップＡ．２．１によって蓄電池に電流及び／又は電圧の波形を印加するように構成され、
−前記電圧測定装置及び前記電流測定装置は、ステップＡ．２．２、Ａ．３．１及びＡ．３．２の測定を実施するように構成され、
−前記計算装置は、ステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の計算を実施し、
−前記メモリー装置は、本方法によって計算されたデータを格納するために使用される。
【００６０】
本開示のさらなる態様は、外部バッテリー充電器からエネルギーを受け取る、電気エネルギーの蓄電池のための充電制御システムを扱い、その充電器は、入力部及び出力部を含み、入力部によって発生源からエネルギーを取り、２つの端子を有する出力部から蓄電池にエネルギーを与えることができ、前記充電制御システムは、直接又は１つ若しくは複数の装置によって、バッテリー充電器の前記出力部の２つの端子において直列で接続するのに適した２つの制御端子を含み、そして：
−前記２つの制御端子によって電流を吸収するのに適した負荷装置と、
−蓄電池の端子において電圧を測定するための電圧測定装置と、
−蓄電池の端子に流入する電流を測定するための電流測定装置と、
−メモリー装置と、
−計算装置とをさらに含み、
前記システムは、本開示の方法による、蓄電池の電気等価回路の電気パラメータの特徴付け方法を実行するのに適し、そこでは：
−前記負荷装置は、所定の電流及び／又は電圧の波形が、ステップＡ．２．１によって蓄電池に印加されるような所定の時間間隔の間、前記２つの制御端子によって電流を吸収するように構成され、
−前記電圧測定装置及び前記電流測定装置は、ステップＡ．２．２、Ａ．３．１及びＡ．３．２の測定を実施するように構成され、
−前記計算装置は、ステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の計算を実施し、
−前記メモリー装置は、本方法で計算されたデータを格納するように構成される。
【００６１】
ちょうど述べたシステムの両方が、特徴付けの議論した方法を実施することができるけれども、上記に述べたように、充電制御システムと充電システムの間には機能性の点で差が存在する。実際、充電システムも、発生源からエネルギーを取り出し、同一の蓄電池にエネルギーを与えることによって、同一の蓄電池の充電プロセスを実施することができる。そのような機能性は、充電制御システムでは保証されず、その制御システムは、むしろ、蓄電池の充電プロセスを実施するために使用されるバッテリー充電器の端子に接続するのに適した、追加の装置として理解される。
【００６２】
本開示の態様によれば、本システムは、バッテリー充電器の出力部の端子と蓄電池の端子の間に直列で接続される少なくとも１つの切り替えブロックをさらに含み、その切り替えブロックは、負荷装置が電流を吸収している時間間隔の間、バッテリー充電器の出力部から蓄電池を電気的に接続解除し、残された時間間隔中、バッテリー充電器の出力部に蓄電池を電気的に接続するように構成される。
【００６３】
電気接続を存在させることは、いくつかの異なる方法によって実現することができる、たとえば：
−２つの回路部分を物理的に接続解除するスイッチ、
−回路の２つの部分を物理的に接続解除しないが、しかし「高インピーダンス」の状態を生成し、電流の流れを妨げる装置などを挿入するなどによって実現することができる。
【００６４】
本開示の態様によれば、本システムは、また、次の要素：
−直接又は１つ若しくは複数の装置と直列に、バッテリー充電器の出力部の端子に電気的に接続するのに適した２つの端子を備える電圧発生器であって、前記電圧発生器は、その端子間に電圧差を確立するのに適する、電圧発生器と、
−前記電圧発生器の端子とバッテリー充電器の出力部の端子の間に直列で接続される少なくとも１つの切り替えブロックであって、負荷装置が電流を吸収している時間間隔の間、バッテリー充電器の出力部に電圧発生器を電気的に接続し、残された時間間隔中、バッテリー充電器の出力部から電圧発生器を電気的に接続解除するように構成される、少なくとも１つの切り替えブロックとを含む。
【００６５】
本開示の態様によれば、本システムは、前記２つの制御端子によって電流を供給するのに適した電力部をさらに含む。
【００６６】
プロセッサを含むコンピューター装置であって、そのプロセッサは、上記に述べた方法のステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の計算を実施するコンピューター・プログラムの命令を実行するように構成される、コンピューター装置を提示する。
【００６７】
本開示のさらなる態様によって、コンピューター上で実行されたとき、本方法のステップＡ．２、Ａ．３及びＡ．４の計算を実施するコンピューター・プログラムを格納する非一時的なメモリー・サポートも提示する。
【００６８】
ここで、例示するだけであって限定するものとしてではなく、添付の図面を参照して本発明を述べる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】蓄電池の等価回路モデルを示す図である。
【図２】電流ステップに対する、蓄電池の電圧の時間応答を示す図である。
【図３】ＣＣ−ＣＶプロセスにおけるＩａｃｃ及びＩＢの傾向を示す図である。
【図４】蓄電池の電圧の時間傾向を示す図である。
【図５】ＳＯＣの関数としてＲｔｏｔの傾向を示す図である。
【図６】異なる持続期間の２つの測定ステップによる特徴付け処置を示す図である。
【図７】ＣＣ及びＣＶの充電フェーズにおけるＩｇとＶｇの間の関係を示す図である。
【図８】本開示によって提案する特徴付け方法の可能な実施態様を要約するフローチャートである。
【図９】本開示によって提案する方法を実施する充電システムの可能な実施態様を示す図である。
【図１０】本開示によって提案する充電制御システムの可能な実施態様を示す図である。
【図１１】本開示による電圧発生器も含む充電制御システムの可能な実施態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
蓄電池の等価モデルのパラメータを特徴付けるための方法及び関連装置を述べる。
【００７１】
本方法は、図１に示すものなど、適切な回路モデルを用いる蓄電池の記述に基づく。回路モデルは、一般に、少なくとも１つの一次分枝によって特徴付けられ、その構成要素中、電流が、まさに二次反応が存在しない状態で流れ、そして少なくとも１つの二次分枝によって、その構成要素中を電流が、二次反応が存在する状態だけで流れる。
【００７２】
上記に述べたように、モデルのパラメータは、蓄電池の動作条件に基づき、具体的には充電状態（ＳＯＣ）に基づき決まる。蓄電池の振る舞いをシミュレートできるようにするために、したがって、充電状態が変化するのにともないパラメータの値を計算することを可能にする数学関数を決定すると適切である。
【００７３】
上記の電気パラメータの特徴付け方法を提示し、それによって、そのような関数を決定することが可能になる。
【００７４】
提案する方法は、４つの主なステップ：
・蓄電池の等価モデルを識別するステップと、
・一次分枝の所与の数の電気パラメータの測定が、二次反応が存在しない状態で実施される蓄電池の少なくとも１つの充電プロセスの間に実施される、一次反応を特徴付けるステップと、
・二次反応も起動されたときの上記の充電プロセスの間に実施される、二次反応を特徴付けるステップと、
・上記の充電プロセスの後に続く任意の瞬間に実施することができる計算ステップであって、電気パラメータの値を、二次反応が存在しない状態と存在する状態の両方で決定された充電状態の対応関係として外挿することを可能にする数学関数が決定される、計算するステップとを含む。
【００７５】
蓄電池の等価モデルを識別するステップは、電気パラメータのセットによって特徴付けられる等価電気回路を定義するステップを含み、その回路を用いると、蓄電池の振る舞いをモデル化することが可能であり、その回路は：
・充電プロセスの間、蓄電池の端子で電荷の蓄積を生成する一次化学反応だけが存在する状態でも、電流がその中を流れる回路要素の相互接続によって特徴付けられる、少なくとも１つの一次分枝と、
・充電プロセスの間、蓄電池の端子で電荷の蓄積を生成しない二次化学反応が存在する状態だけで、電流がその中を流れる回路要素の相互接続によって特徴付けられる、少なくとも１つの二次分枝とを含む。
【００７６】
一度蓄電池の回路モデルが定義されると、一次反応を特徴付けるステップが実施され、それは、上記に述べたように、所与の数の測定ステップを設けることによって実施することができ、そこでは、決定された電流及び電圧の波形が蓄電池に印加され（たとえば、蓄電池の充電電流がゼロに固定される）、そして一次分枝の電気パラメータが決定される。
【００７７】
パラメータがＳＯＣと共に変化するので、決定された数のＳＯＣの異なる値の対応関係として、上記の操作を実施すると適切である。
【００７８】
一度そのような測定が実施されると、測定されたパラメータの値を内挿し、それによって、二次反応が起動される前におけるＳＯＣの任意の増分を求めて一次反応の分枝のパラメータの値を外挿することを可能にする数学関数が得られる。
【００７９】
一次反応が起動されたときだけ上記の測定が実施されるので、充電の開始時からのＳＯＣの増分は、たとえば蓄電池中の導入される電荷を単に積算することによって推定することができる（電流積算（coulomb counting））。
【００８０】
上記の記述に基づき、一次反応を特徴付けるステップは、蓄電池の充電状態が、二次反応の起動の前に所定量だけ増加する毎に、次のサブ・ステップを実施するステップを含む：
・所定の電流及び／又は電圧の波形を蓄電池に印加するステップ、
・時間間隔内で、蓄電池の端子における電圧値及び／又は蓄電池に流入する電流を所与の回数測定するステップ、
・上記の測定された電圧及び／又は電流の値を内挿し、上記に述べた波形の印加の結果として、蓄電池の電圧又は電流の時間応答を再現する内挿関数を決定し、一次分枝の電気パラメータの値を、上記のサブ・ステップが実施されたときのＳＯＣ増分の対応関係として得るステップ、並びに
・一次分枝のパラメータの上記に述べた測定された値を積分することによって、充電プロセスの間で二次反応の起動の前に、充電状態の任意の増分を求めてそのようなパラメータを外挿することを可能にする数学関数を決定するステップ。
【００８１】
電流ステップに対する蓄電池の電圧の時間応答による電気パラメータの全部のセットの測定は、比較的時間がかかる操作になる恐れがある。というのは、蓄電池の電圧が平衡状態に戻るのを許すのに十分な時間（時には数１０分程度）待つ必要があるからである（図２）。
【００８２】
幸いにも、いくつかのタイプの現在使用されている蓄電池の場合、一次反応だけが存在する状態では、蓄電池のパラメータと充電状態の間の関係は、線形関数によってうまく記述することができ、したがって、その関係は、２つの測定だけに基づき、２つの異なるＳＯＣ値の対応関係として計算することができる。
【００８３】
さらに、特徴付けが実施される充電プロセスの間の時間の無駄使いを最低限まで減少させるために、具体的な解決策に訴えることも可能であり、その策では、測定の２つの異なる群：
・第１の群の測定であって、その持続期間は、一次反応の分枝のすべてのパラメータを測定することを可能にするようなものであり、パラメータの測定された値は、また、一次分枝中の決定された数のパラメータを、一次分枝のすべてのパラメータの間から選択され、そして基準パラメータとして仮定される決定されたサブセットのパラメータの関数として表すことを可能にする数学関数を定義するために使用される、第１の群の測定、及び
・持続時間が短縮される第２の群の測定であって、その持続期間は、上記に述べた基準パラメータの測定だけを可能にするようなものであり、一次分枝の残されたパラメータが、そのような第２の群に属する測定の間に測定された基準パラメータの値と、上記の第１のタイプの測定の間に計算された関数を使用して、外挿することによって得られる第２の群の測定が設けられる。
【００８４】
たとえば、図１のモデルを参照すると、時定数Ｒ２Ｃ２が、Ｒ１Ｃ１より著しく大きいと通常仮定することができる。それゆえ、Ｒ２−Ｃ２回路のパラメータの推定には、充電プロセスの間に実施される必要な最低限の中断持続期間が伸ばされる。
【００８５】
上記事項によれば、特徴付けプロセスを加速させるために、すべてのモデル・パラメータ及びＲ２−Ｃ２回路の構成要素をＲ１−Ｃ１回路の構成要素に関係付ける関数が決定される、十分に長い第１の中断と、Ｒ０、Ｒ１及びＣ１の値が、以前に計算された関数に基づき、これらからＲ２，Ｃ２及びＶＯＣの対応する値を外挿して決定される、第１の中断より持続期間が短いその後の中断とを導入することができる。
【００８６】
これは図６に例示され、一次反応の特徴付けステップの間の持続期間が異なる２つの測定ステップを示す。
【００８７】
一次反応の特徴付けステップを実施した後、二次反応の特徴付けステップが実施される。述べたように、二次反応が存在する状態では、蓄電池に供給される電流の一部が、同一の蓄電池の充電に有用でなく、むしろ二次反応を当面サポートする。
【００８８】
解析的な視点から、二次反応が起動された瞬間ｔｇ（図３及び図４）、さらにまた蓄電池の電圧読取りが、蓄電池の等価モデルを使用して推定された電圧から所定量だけ異なることになった瞬間を決定することが可能であり、そのモデルのパラメータは、一次反応の特徴付けステップで決定された数学関数を使用して計算され、各二次分枝によって吸収される電流Ｉｇは、ゼロに等しいと仮定される。
【００８９】
ｔｇが二次反応の起動された瞬間であるので、充電の開始時からｔｇまでのＳＯＣの全増分（ΔＳＯＣ（ｔｇ））は、蓄電池中に導入された電荷を、ただし二次反応の起動の前まで積算することによって直接得ることができる。
【００９０】
一度ｔｇが決定されると、充電プロセスの終了を待つことになり、電圧ＶＢの決定された数の値を蓄電池の端子における読取りとして、及びその端子に流入する電流ＩＢを、異なる時刻の対応関係として測定して格納し、その異なる時刻の間に瞬間ｔｇが存在する。
【００９１】
一般に、また、ＩａｃｃとＩＢの間の差を任意の場合でも考慮して、この第２のステップにおいて一次分枝の一次反応のパラメータのさらなる一連の測定を設けることが可能である。
【００９２】
したがって、要約すると、二次反応が存在する状態での測定のステップは、次のサブ・ステップ：
・二次反応が起動した瞬間ｔｇ及びその瞬間ｔｇにおける充電状態の増分（ΔＳＯＣ（ｔｇ））を決定するステップ、及び
・その瞬間ｔｇにおける電圧及び電流を含む、蓄電池の電圧ＶＢ及び電流ＩＢの決定された数の値を格納するステップを含む。
【００９３】
上記に述べた２つのステップの後、提案する方法は、異なるサブ・ステップを含む、計算ステップをもたらす。
【００９４】
まず初めに、電流Ｉａｃｃを、充電状態の関数として計算するのを可能にする関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）が決定される。そのような関数は、次の条件：
Ｉａｃｃ｛ＳＯＣ（ｔｇ）｝＝ＩＢ（ｔｇ）      （１）
すなわち、瞬間ｔｇにおいて、一次反応によって吸収することができる最大電流が、蓄電池の端子で流れる電流ＩＢに等しいという条件を満たすように都合良く選ぶことができる。
【００９５】
この点で、この瞬間ｔｇにおける蓄電池の充電状態が、充電状態の測定された増分（ΔＳＯＣ（ｔｇ））と蓄電池が特徴付ける充電プロセスの開始時に取っていた充電状態ＳＯＣ０の合計によって与えられる：
ＳＯＣ（ｔｇ）＝ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）      （２）
【００９６】
一般に、ＳＯＣ０が、正確に知られているということは、必ずしも当てはまらない。したがって、提案する方法は、初期の充電状態及び対応する関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）が決定される、可能な反復ステップを提示する。そのような反復ステップは、次のステップを含む：
１）ＳＯＣ０の値を仮定するステップ、
２）条件：
Ｉａｃｃ｛ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）｝＝ＩＢ（ｔｇ）      （３）
を満たす関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）を計算するステップ、
３）充電プロセスの瞬間に推定した充電状態ＳＯＣｆを、
ＳＯＣｆ＝ＳＯＣ０＋ΔＳＯＣ（ｔｇ）＋ΔＳＯＣＳ      （４）
として計算するステップであって、ΔＳＯＣＳは、蓄電池によって蓄積される電荷を、その時刻ｔｇから電流Ｉａｃｃだけによる充電プロセスの上記に述べた所定の時刻まで積算することによって得られる充電状態の増分である、ステップ、
４）特徴付ける充電プロセスの上記の瞬間に実際に達成された充電状態と以前のステップで推定された充電状態ＳＯＣｆとの差を計算するステップ、及び
５）上記の差が所定量を超えた場合、同差に応じた（具体的には、そのような差に比例する）量だけ初期の充電状態ＳＯＣ０を増加し、ステップ２）〜４）を繰り返す、あるいは、反復処置を終了させるステップ。
【００９７】
関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）に関てはし、実験結果によると、次のように：
【数５】
2015132481.tif 000007
都合良く表すことができることが示されている、ただし、ＳＯＣｉは、充電プロセスの初期の充電状態であり、Ａ０は、式（１）によって決定される、実数値の一定の係数である。
【００９８】
Ｉａｃｃの傾向を決定した後、二次分枝の端子における電圧Ｖｇと電流Ｉｇを結び付ける関係Ｖｇ（Ｉｇ）を決定することが可能である。この関係は、蓄電池の回路モデルの関係Ｉｇ＝ＩＢ−Ｉａｃｃを考慮して、二次反応が存在する状態での測定ステップの間に格納されたＶＢ及びＩＢの値から開始することによって得ることができるＩｇ及びＶｇの値を内挿することによって得られる。
【００９９】
関係Ｖｇ（Ｉｇ）は、一般に、蓄電池の充電プロセスが、一定電流（ＣＣ：constant current）又は一定電圧（ＣＶ：constant voltage）のどちらで実施されるのかによって決まる、２つの異なる傾向を有することができる。これは、図７に例示し、それは、Ｉｇの傾向を、鉛バッテリーのためのＣＣ−ＣＶ充電プロセスの属についてＶｇの関数として示す。
【０１００】
具体的には、その図を参照すると、ＣＣステップでは二次式であり、ＣＶステップでは線形である関係Ｖｇ（Ｉｇ）は、次の方程式：
【数６】
2015132481.tif 000008
に従って都合よく考えることができる、ただし、
・Ｖｇ０、ａ１及びａ２は、実数値の一定の係数であり、それらは、充電プロセスのＣＣステップの間に少なくとも３つのペア（ＶＢ、ＩＢ）を測定することによって得られるＩｇ及びＶｇの少なくとも３つの値を内挿することによって決定され、
・ｑｇ及びｍｇは、２つの実数値の一定の係数であり、それらの値は、蓄電池の電気モデルを用いて計算される少なくとも２つのペア（Ｖｇ、Ｉｇ）を決定することによって、毎回決定することができ、
・ＩＢｒｅｆは、たとえば特徴付ける充電プロセス中に測定された電流値ＩＢに等しいように選ぶことができる、蓄電池の端子に流入する電流の基準値である。関係Ｖｇ（Ｉｇ）中にＩＢｒｅｆ及びＩＢが存在することは、所与の瞬間の電流Ｉｇが、実際、その所与の瞬間に蓄電池に流入する電流ＩＢにも関係付けられる値を有することをモデル化している。
【０１０１】
一度特徴付ける充電プロセスの初期の充電状態ＳＯＣ０、Ｉａｃｃに関する関数及び二次分枝のパラメータに関する関数Ｖｇ（Ｉｇ）が決定されると、一次分枝のパラメータを表す関数が決定される。上記に述べたように、そのようなパラメータは、一般に、二次反応の存在によって影響を受ける恐れがあり（図５）、したがって、２つの異なる関数が、それらの傾向を、二次反応が存在しない状態と存在する状態の両方でＳＯＣの関数として表すために使用される。
【０１０２】
たとえば、図５を参照すると、ＳＯＣの関数としての全抵抗Ｒｔｏｔの移り変わりは：
・一次反応の特徴付けのステップの間に測定されたＲｔｏｔの１つ又は複数の値を内挿することによって決定される第１の関数であって、それは、二次反応が存在しない状態においてＲｔｏｔとＳＯＣを関係付ける関係を表す、第１の関数、並びに
・二次反応が存在する状態においてＲｔｏｔとＳＯＣを関係付ける関係を表し、蓄電池の等価モデルに基づく、及び以前に計算された関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）及びＶｇ（Ｉｇ）の知識に基づく回路解析に基づく間接的な方法で得られる第２の関数であって、図１の回路を参照し、キャパシターＣ１及びＣ２を考えないと、そのような関数は、次のように：
【数７】
2015132481.tif 000009
と書くことができる、第２の関数によって、表すことができる。
【０１０３】
したがって、一般に、提案する方法は、一次分枝の各パラメータＰｉについて２つの異なる数学関数：
・パラメータに依存して毎回異なる関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）であって、それは、一次反応だけが活性であるときにパラメータとＳＯＣの間の関係を表し、一次反応の特徴付けのステップの間に測定されたパラメータの１つ又は複数の値を内挿することによって決定される、関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）、並びに
・パラメータに依存して毎回異なる関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）であって、それは、二次反応も活性であるときにパラメータとＳＯＣの間の関係を表し、そのような関数は、ＳＯＣの関数としてのパラメータの値が、二次反応の存在によって影響されていない場合、ｆｐｉ（ＳＯＣ）と一致し、ｆｐｉ（ＳＯＣ）と異なる場合は、関数Ｉａｃｃ（ＳＯＣ）、関数Ｖｇ（Ｉｇ）及びその関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）がｆｐｉ（ＳＯＣ）と一致する、一次反応の分枝のパラメータの値から出発する蓄電池の電気モデルに基づく回路解析によって間接的に決定される、関数ｆｓｉ（ＳＯＣ）を定義する。
【０１０４】
いくつかの場合、鉛酸バッテリーに関する限り、関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）は、線形とすることができる。
【０１０５】
たとえば、開回路電圧ＶＯＣに関する関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）は、次のように：
ｆｐｉ（ＳＯＣ）＝ｆｓｉ（ＳＯＣ）＝ｍＶＳＯＣ＋ｑＶ      （８）
と表すことができる、ただし、ｍＶ及びｑＶは、実数の一定値の係数であって、その係数は、一次反応の特徴付けのステップの間に測定されたＶＯＣの値を積分することによって決定することができる。式（８）によって示すように、ｆｓｉ（ＳＯＣ）は、ｆｐｉ（ＳＯＣ）と一致する、というのは、充電状態の関数としての開回路電圧の傾向が、二次反応の存在によって影響されないからである。
【０１０６】
むしろ、モデルの抵抗器に関し、関数ｆｐｉ（ＳＯＣ）は、次のように：
ｆｐｉ＝αｍＲｉ０（ＳＯＣ−ＳＯＣｉ）＋Ｒｉ０      （９）
と表すことができる、ただし、ＳＯＣｉは、充電プロセスの初期の充電状態であり、ｍＲｉ０及びＲｉ０は、実数値の一定の係数であり、一次反応の特徴付けのステップで決定された抵抗器の値を内挿することによって決定され、そして
【数８】
2015132481.tif 000010
は、特定の充電プロセスについて、当面：
・初期の充電状態ＳＯＣｉの値、
・電流Ｉａｃｃが蓄電池の端子に流入する電流ＩＢに等しくなった瞬間として回路シミュレーションによって決定される、二次反応が起動した時刻における充電状態ＳＯＣ（ｔｇ）の値、及び
・瞬間ｔｇにおける充電状態ＳＯＣ（ｔｇ）の値の対応関係として回路シミュレーションによって決定される関数ｆｓｉ（ＳＯＣ（ｔｇ））の値に基づき、毎回決定することができる係数である。
【０１０７】
実際的な視点から、係数αは、物理的な現象を表し、それによって、鉛酸バッテリーのモデルの抵抗性の構成要素が、初期の充電状態ＳＯＣｉにかかわりなく、充電の開始時の同抵抗器の値Ｒｉ０を示す傾向があり、そして、蓄電池に流入する電流ＩＢ及びＳＯＣｉに依存して毎回異なる勾配係数と共に線形に増加する傾向があり、したがって、二次反応の起動時の抵抗器の値は、ＳＯＣ（ｔｇ）の対応関係として評価された関数ｆｓｉに基づき計算される値と等しい。
【０１０８】
図８のフローチャートは、議論した実施例の１つによって提案する方法の主なステップを図式化している。
【０１０９】
通常、蓄電池のパラメータは、また、動作温度に対して一定の依存性を示す。したがって、本開示の別の態様によれば、上記で議論した方法の異なるステップは、システムの動作温度Ｔの決定された数の異なる値の対応関係として実施することができる（そのような測定は、単一の充電プロセス内で、又は恐らく複数の別個の充電プロセス中で実施することができる）。一次及び二次の反応の分枝の電気パラメータの測定された値を内挿することによって、したがって、様々な上記で議論した関数は、充電状態及び温度の変化にともないモデルの異なるパラメータを決定するような方法で、計算することができる。
【０１１０】
提案する特徴付け方法は、専用の充電システム（図９）によって実施することができ、それは、本開示のさらなる態様を表す。そのような充電システム９０１は、入力部及び出力部を備え、入力部によって発生源からエネルギーを得、出力部によってエネルギーを蓄電池に供給することができる。上記で議論した特徴付け方法を実施するために、充電システムは、次の要素：
・電気エネルギーを蓄電池に供給し、同一の蓄電池に所定の電圧及び／又は電流の波形を印加するのに適した電力部９０２と、
・蓄電池の端子で電圧を測定するための測定装置９０４と、
・蓄電池の端子に流入する電流を測定するための測定装置９０３と、
・メモリー装置９０６と、
・計算装置９０５とを含む。
【０１１１】
本開示の別の態様によれば、提案する方法は、従来のバッテリー充電器に追加して使用する制御システムによって実施することができる（図１０）。そのような制御システム１０００は、バッテリー充電器から供給される電流の所与の部分を吸収することによる標準の充電プロセスの間、蓄電池１００３に特定の電圧及び／又は電流の波形を印加することが可能であるという概念に基づく。
【０１１２】
提案する方法を実施するために、提案する充電制御システムは、直接又は１つ若しくは複数の装置によって、バッテリー充電器１００２の出力部の２つの端子に直列で接続するのに適した２つの制御端子を含み、そして：
・本方法によって供給される電流及び／又は電圧の波形を蓄電池に印加するための上記に述べた制御端子から電流を吸収することができる負荷装置１００４と、
・蓄電池の端子で電圧及び電流を測定するための測定装置１００５と、
・メモリー装置１００７と、
・計算装置１００６とが存在している。
【０１１３】
別の可能な実施態様では（図１１）、述べた充電制御システムは、また、負荷装置が電流を吸収している期間の間に蓄電池とバッテリー充電器を電気的に接続解除し、残された期間中それらを電気的に接続するために、バッテリー充電器１１０２の出力部の端子と蓄電池１１０３の端子との間に直列で接続される少なくとも１つの切り替えブロック１１１３を含む。
【０１１４】
いくつかの特定の状況では、充電制御システムは、その制御端子の間に所定の電圧値を課すことができるべきである。そのような場合、充電制御システムのさらなる実施例は、次の追加の要素：
・その２つの端子の間で電位差を確立することができ、直接又は１つ若しくは複数の装置によってバッテリー充電器の出力部の端子に直列で電気的に接続するのに適した電圧発生器装置１１０９と、
・電圧発生器の端子とバッテリー充電器の出力部の端子の間に直列で接続される少なくとも１つの切り替えブロック１１１０であって、そのような切り替えブロックは、負荷装置が電流を吸収している期間の間、電圧発生器とバッテリー充電器を電気的に接続し、残された期間中、それらを電気的に接続解除するように構成される、少なくとも１つの切り替えブロック１１１０とを含むことができる。
【０１１５】
別の可能な実施態様では、提案する充電制御システムは、同システムの制御端子から電流を供給することができる電力部をさらに含むことができる。
【０１１６】
前述事項では、実施例を述べ、本発明の変形を示唆してきたが、しかし、当業者は、変形及び修正を、それによって添付の特許請求の範囲によって定義される保護の当てはまる範囲から逸脱せずに、行うことができるようになることを理解すべきである。
【符号の説明】
【０１１７】
１０１  抵抗器Ｒ０
１０２  Ｒ１−Ｃ１回路
１０３  Ｒ２−Ｃ２回路
１０４  開回路電圧
１０５  電流ＩＢ
１０６  電流Ｉａｃｃ
１０７  二次分枝
１０８  電流Ｉｇ
１０９  電圧Ｖｇ
１１０  電圧ＶＢ
Ｃ１  キャパシター
Ｃ２  キャパシター
Ｒ０  抵抗器
Ｒ１  抵抗器
Ｒ２  抵抗器
Ｉａｃｃ  電流
ＩＢ  電流
Ｉｇ  二次分枝の端子における電流
ＶＢ  蓄電池の電圧
ＶＯＣ  蓄電池の開回路電圧
Ｖｇ  二次分枝の端子における電圧
９０１  充電システム
９０２  電力部
９０３  測定装置
９０４  測定装置
９０５  計算装置
９０６  メモリー装置
１０００  制御システム
１００２  バッテリー充電器
１００３  蓄電池
１００４  負荷装置
１００５  測定装置
１００６  計算装置
１００７  メモリー装置
１１０２  バッテリー充電器
１１０３  蓄電池
１１０９  電圧発生器装置
１１１０  切り替えブロック
１１１３  切り替えブロック
【図１】
2015132481.tif 000015
【図２】
2015132481.tif 000016
【図３】
2015132481.tif 000017
【図４】
2015132481.tif 000018
【図５】
2015132481.tif 000019
【図６】
2015132481.tif 000020
【図７】
2015132481.tif 000021
【図８】
2015132481.tif 000022
【図９】
2015132481.tif 000023
【図１０】
2015132481.tif 000024
【図１１】
2015132481.tif 000025
【外国語明細書】
2015132481000001.pdf