(57)【要約】  本発明は、電気化学バッテリを最適に充電するための方法に関する。前記方法は、電気化学バッテリの初期状態を決定するステップ（Ｅ１０）を含み、その方法が、電気化学バッテリの初期状態によって電力利得を乗算した充電時間利得の積を最適化しながら電気化学バッテリの充電状態を決定するステップ（Ｅ１１）を含むことを特徴とする。
2014512165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学蓄電池を充電するための方法であり、前記電気化学蓄電池の初期状態を決定するステップ（Ｅ１０）を含む方法であって、
前記電気化学蓄電池の前記初期状態の関数として、充電時間節約量とエネルギー節約量の積を最適化することにより、前記電気化学蓄電池の充電レジームを決定するステップ（Ｅ１１）を含むことを特徴とする、電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項２】
前記電気化学蓄電池の前記初期状態を決定する前記ステップ（Ｅ１０）が、前記電気化学蓄電池の初期充電状態（ＳＯＣ０）の、又は前記電気化学蓄電池の初期エネルギー状態（ＳＯＥ０）の計算を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項３】
前記電気化学蓄電池の充電の前記レジームを決定する前記ステップ（Ｅ１１）が、積Ｇｔ（Ｉｃｈ）×Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）を最大化するステップを含み、ただし、
Ｇｔ（Ｉｃｈ）が、基準の低速の充電時間に対しての考えられている充電のレジーム（Ｉｃｈ）に関して節約される前記充電時間と、この低速のレジームの前記充電時間との間の比率として計算される前記充電時間節約量であり、
Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）が、基準の低速のレジームで注入されるエネルギーに対しての前記考えられている充電のレジーム（Ｉｃｈ）で前記蓄電池に注入される前記エネルギーの低減量と、前記低速のレジームで前記蓄電池に注入される前記エネルギーとの間の比率として規定される前記エネルギー節約量であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項４】
一定の電流（Ｉｃｈ）を用いる充電期間を含む前記電気化学蓄電池を充電するステップ（Ｅ１２）を含み、前記一定の電流の値が、充電時間節約量とエネルギー節約量の前記積を最大化するように決定されることを特徴とする、請求項１から３の一項に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項５】
充電する前記ステップ（Ｅ１２）が、電圧しきい値まで一定の電流を用いる充電期間、次いでこのしきい値での一定の電圧を用いる充電期間を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項６】
異なる初期状態値に対する異なる充電レジームの関数として前記電気化学蓄電池の充電時間を記憶することを可能にする、前記電気化学蓄電池を較正する段階を含み、
前記電気化学蓄電池の充電の前記レジームを決定する前記ステップ（Ｅ１１）が、前記較正段階で記憶されたデータに基づく計算を含むことを特徴とする、請求項１から５の一項に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項７】
前記電気化学蓄電池を較正する前記段階が、前記電気化学蓄電池のｎ個の異なる充電レジーム及びｍ個の初期充電状態に対するｎ×ｍ個の充電段階を実行するステップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項８】
ｎが５及び１０並びにその間の値であり、且つ／又は、ｍが４及び８並びにその間の値であることを特徴とする、請求項７に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項９】
前記電気化学蓄電池を較正する第１の段階が、１からｎまで変動するｉに対する前記ｎ個の充電レジーム（Ｉｃｈｉ）の、及び、１からｍまで変動するｊに対する前記ｍ個の初期充電状態（ＳＯＣ０ｊ）の各々に対する以下のステップＥ１からＥ４、すなわち、
Ｅ１：定格条件で満充電に前記蓄電池を充電するステップ、
Ｅ２：求められる前記ＳＯＣ０ｊ値での前記電気化学蓄電池の充電状態に、定格条件で前記蓄電池を放電するステップ、
Ｅ３：充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で前記蓄電池を満充電するステップ、
Ｅ４：定格条件で前記蓄電池を完全放電するステップ
の反復を含むことを特徴とする、請求項７又は８に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１０】
充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で前記蓄電池を満充電する前記ステップ（Ｅ３）が、以下のサブステップ、すなわち、
Ｅ３３：得られる全充電時間（ｔｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ、
Ｅ３４：この充電のために注入されるアンペア時の、及び／又は、前記蓄電池に注入されるエネルギー（Ｗｈｉｊ）の全量（Ａｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１１】
前記電気化学蓄電池を較正する前記段階が、異なる温度に対するいくつかの充電段階の反復をさらに含むことを特徴とする、請求項６から１０の一項に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１２】
電気化学蓄電池を充電するためのデバイスであって、請求項１から１１の一項に記載の充電方法を実装することを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
電気化学蓄電池により電力供給されるデバイスを備えるシステムであって、請求項１２に記載の、この蓄電池を充電するためのデバイスを備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学蓄電池を充電するための方法に関する。本発明は、その管理がそのような充電方法に基づく電気化学蓄電池を組み込む任意のデバイス又はシステムにさらに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一つの電気化学蓄電池を組み込む任意の機器又はシステムの動作を制御するためには、この蓄電池の性能レベルを認識且つ制御すること、特にこの蓄電池の充電及び放電の段階を管理し、最終的には機器の、又はシステムの動作を最適化することが不可欠である。
【０００３】
このために蓄電池の製造者は一般に、蓄電池を最大限に、及び蓄電池に損傷を与えることなく充電することを可能にする、いわゆる定格条件での低速の充電レジーム（charging regime）を推奨する。この充電レジームは、電気的条件、すなわち、蓄電池を充電するためにある決まった時間の間蓄電池の端子に付与される電流及び電圧の値により、より具体的に規定される。これらの電気的条件は、当該の電気化学技術によって決まるアルゴリズムにより規定される。
【０００４】
例として図１は、ＬｉＦｅＰＯ４タイプのリチウムイオン技術に基づく蓄電池を充電するために推奨される電気的条件を表す。曲線１、２は、時間の関数としての充電電流及び電圧の傾向をそれぞれ表す。このように例示されＩＵアルゴリズムと呼ばれる充電アルゴリズムは、その間は充電電流が一定であり一方で電圧が上昇する段階Ｉ、及び、ある決まった電圧しきい値Ｕｔｈｒｅｓｈから始まり、その間は電圧がこのしきい値Ｕｔｈｒｅｓｈで一定に保たれる段階Ｕを含む。
【０００５】
この最後の段階Ｕの間、電流はゼロ値に向かう。製造者により設定された、ある決まった値Ｉｔｈｒｅｓｈより低いと、蓄電池の充電は完了したとみなされる。したがって全充電時間は、段階Ｉの継続時間ｔＩの、及び段階Ｕの継続時間ｔＵの合計である。実際には、全体の充電時間を決定するのは、中でも段階Ｉの充電電流の値である。
【０００６】
電気化学蓄電池の製造者により規定されるようなこの充電レジームは、多くの用途にとって低速すぎると考えられる場合が多い。この欠点を克服するために、より高いレジームでより高速の充電を実装することがその後の知られている実践である。今度はこれらのより高速の解決策によって、充電効率が低減する、さらには蓄電池の早まった老朽化をもたらすという欠点が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、充電時間と充電効率との間での良好な折り合いを実現することを可能にする、電気化学蓄電池を充電するための最適の解決策を規定することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のために本発明は、電気化学蓄電池を充電するための方法であり、電気化学蓄電池の初期状態を決定するステップを含む方法であって、電気化学蓄電池の初期状態の関数として、充電時間節約量とエネルギー節約量の積を最適化することにより、電気化学蓄電池の充電レジームを決定するステップを含むことを特徴とする、電気化学蓄電池を充電するための方法に依拠する。
【０００９】
電気化学蓄電池の初期状態を決定するステップは、その電気化学蓄電池の初期充電状態（ＳＯＣ０）の、又はその電気化学蓄電池の初期エネルギー状態（ＳＯＥ０）の計算を含み得る。
【００１０】
電気化学蓄電池の充電レジームを決定するステップは、積Ｇｔ（Ｉｃｈ）×Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）を最大化するステップを含み得るものであり、ただし、
Ｇｔ（Ｉｃｈ）は、基準の低速の充電時間に対しての考えられている充電レジーム（Ｉｃｈ）に関して節約される充電時間と、この低速のレジームの充電時間との間の比率として計算される充電時間節約量であり、
Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）は、基準の低速のレジームで注入されるエネルギーに対しての考えられている充電レジーム（Ｉｃｈ）で蓄電池に注入されるエネルギーの低減量と、低速のレジームで蓄電池に注入されるエネルギーとの間の比率として規定されるエネルギー節約量である。
【００１１】
電気化学蓄電池を充電するための方法は、一定の電流（Ｉｃｈ）を用いる充電期間を含む電気化学蓄電池を充電するステップをさらに含み得るものであり、その一定の電流の値は、充電時間節約量とエネルギー節約量の積を最大化するように決定される。
【００１２】
充電するステップは、電圧しきい値まで一定の電流を用いる充電期間、次いでこのしきい値での一定の電圧を用いる充電期間を含み得る。
【００１３】
充電方法は、異なる初期状態値に対する異なる充電レジームの関数として電気化学蓄電池の充電時間を記憶することを可能にする、電気化学蓄電池を較正する段階を含み得るものであり、電気化学蓄電池の充電レジームを決定するステップは、較正段階で記憶されたデータに基づく計算を含み得る。
【００１４】
電気化学蓄電池較正段階は、電気化学蓄電池のｎ個の異なる充電レジーム及びｍ個の初期充電状態に対するｎ×ｍ個の充電段階を実行するステップを含み得るものであり、ｎは５及び１０並びにその間の値であり得るものであり、且つ／又は、ｍは４及び８並びにその間の値であり得る。
【００１５】
第１の電気化学蓄電池較正段階は、１からｎまで変動するｉに対するｎ個の充電レジーム（Ｉｃｈｉ）の、及び、１からｍまで変動するｊに対するｍ個の初期充電状態（ＳＯＣ０ｊ）の各々に対する以下のステップＥ１からＥ４、すなわち、
Ｅ１：定格条件で満充電に蓄電池を充電するステップ、
Ｅ２：求められるＳＯＣ０ｊ値での電気化学蓄電池の充電状態に、定格条件で蓄電池を放電するステップ、
Ｅ３：充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で蓄電池を満充電するステップ、
Ｅ４：定格条件で蓄電池を完全放電するステップ
の反復を含み得る。
【００１６】
充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で蓄電池を満充電するステップＥ３は、以下のサブステップ、すなわち、
Ｅ３３：得られる全充電時間（ｔｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ、
Ｅ３４：この充電のために注入されるアンペア時（アンペアアワー）の、及び／又は、蓄電池に注入されるエネルギー（Ｗｈｉｊ）の全量（Ａｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ
を含み得る。
【００１７】
電気化学蓄電池較正段階は、異なる温度に対するいくつかの充電段階の反復をさらに含み得る。
【００１８】
本発明は、電気化学蓄電池を充電するためのデバイスであって、前に説明したような充電方法を実装することを特徴とするデバイスにさらに関する。
【００１９】
本発明は、電気化学蓄電池により電力供給されるデバイスを備えるシステムであって、上記で説明したような、この蓄電池を充電するためのデバイスを備えることを特徴とするシステムにさらに関する。
【００２０】
本発明のこれらの目的、特徴、及び利点を、添付の図に関して非限定的な例として与える個別の実施形態の以下の説明において詳細に解説する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術の電気化学蓄電池に対するＩＵ充電アルゴリズムによる、時間の関数としての充電電流及び電圧の傾向を表す図である。
【図２】本発明の実施形態による異なる初期充電状態に対する、充電レジームの関数としての蓄電池の充電時間を表すいくつかの曲線を例示する図である。
【図３】本発明の実施形態による異なる初期充電状態ＳＯＣ０値に対する、エネルギー節約量の関数としての時間節約量を表す図である。
【図４】本発明の実施形態による異なる初期充電状態ＳＯＣ０値に対する、エネルギー節約量の関数としての時間節約量の積を表す図である。
【図５】本発明の実施形態による充電方法のアルゴリズムを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態によれば本発明は、電気化学蓄電池を充電するための方法に依拠し、その方法のアルゴリズムが図５に例示され、この図５に例示されたアルゴリズムは、この電気化学蓄電池、すなわち使用される電気化学技術を表す蓄電池を較正する第１の段階を含む。
【００２３】
この第１の較正段階は、蓄電池を満充電するために必要とされる充電時間、及び前記充電の有効性を、蓄電池のいくつかの初期状態から、及びいくつかの充電レジームから決定することにある。したがってこの較正によって、以下で解説する、蓄電池の充電を最適化する際に基準として役立つことになる値の表又はチャートを規定することが可能になる。
【００２４】
実施形態によれば、較正は、いくつかの蓄電池充電レジームに対して、すなわちいくつかの電気的条件Ｉ、Ｕに対して得られる。このために例えば、図１に関して示すようなＩＵアルゴリズムを使用する場合にいくつかの充電電流値Ｉｃｈを規定することが可能である。この同じ原理が、使用される電気的アルゴリズムに関係なく、電気化学蓄電池に対する任意の充電アルゴリズムに対して変わらずに有効であることに留意されたい。簡単のために、ＩＵアルゴリズムを以下では考える。
【００２５】
これらの異なる充電レジーム値は、定格レジーム、すなわち製造者により推奨される値を含み、充電性能が、これらの充電レジームの各々に対して正しく試験される。５から１０の間のｎ個の異なる充電電流値が、良好な折り合いを表す。これらのｎ個の値を、蓄電池の使用の範囲にわたって均一に分散させて、若しくはそうではない形で分散させて、及び／又は、高い若しくは低いレジームに対して選定することが可能である。
【００２６】
次いで較正は、蓄電池の異なる初期充電状態ＳＯＣ０に対してさらに遂行される。単にＳＯＣと一般には呼ばれる蓄電池の充電状態は、０から１の程度にわたる蓄電池の利用可能な容量を表し、０及び１の値は、蓄電池の満放電及び満充電の状態をそれぞれ表すことに留意されたい。この較正はｍ個の充電状態値に対して遂行され、ｍは有利には４から８の間である。
【００２７】
ＳＯＥと呼ばれ、蓄電池の定格条件でのエネルギー放電を想定して利用可能であるエネルギーＥｄ／ＰＮと、定格エネルギーＥＮとの間の比率として規定される、したがって公式ＳＯＥ＝Ｅｄ／ＰＮ／ＥＮにより規定されるエネルギー状態を、上記で述べたＳＯＣパラメータの代わりに用いることが可能であることに留意されたい。このＳＯＥ値は同様に０から１の間であり、１に等しい値は蓄電池の満充電のエネルギー状態に対応し、０に等しい値は満放電の状態に対応する。
【００２８】
したがって較正段階は、上記で説明したように、蓄電池のレジーム及び初期充電状態を変動させることにより、電気化学蓄電池に関するｎ×ｍ個の充電段階を実行することに依拠する。これらのｎ×ｍ個の充電条件は、蓄電池の何らかの異常な劣化又は老朽化を引き起こさないような形で選定される。それらの条件は、蓄電池により受け入れ可能であると考えられる値の範囲内にある。これらの異なる充電サイクルの間、周囲温度は一定のままであり、好ましくは２０から２５℃の間である。水を含む電気化学蓄電池に対しては、較正段階の全体を通してその蓄電池の性能を維持するために水が定期的に加えられる。
【００２９】
本発明の実施形態によれば、この較正段階は、（１からｎまで変動するｉに対する）Ｉｃｈｉのｎ個の値の、及び、（１からｍまで変動するｊに対する）ｍ個のＳＯＣ０ｊ値の各々に対して連続して繰り返される以下のステップを最終的に含む。
【００３０】
Ｅ１：図１に表すような、定格値での一定の電流Ｉｃｈｎを用いる段階、次いで一定の電圧Ｕｔｈｒｅｓｈを用いる段階を含む充電レジームに対して、定格条件で満充電に蓄電池を充電するステップ。
【００３１】
Ｅ２：定格値Ｉｄｃｈｎに等しい放電電流Ｉｄｃｈに対して、定格条件で放電するステップ。Ｉｄｃｈｎは、製造者により推奨される放電帯域内部で、及び、可能な限り信頼性の高い較正を得るために極力再現可能であるように規定されることに留意されたい。例えば１時間で満放電を実現することを可能にする放電レジームは、リチウムイオン技術にとっては受け入れ可能である。この放電は、戻されるアンペア／時の量（Ａｈ）が（１−ＳＯＣ０ｊ）×Ｃｎに等しくなるまで継続され、ただしＣｎは蓄電池の定格容量を表し、Ａｈの全数が定格条件での全放電で戻される。そのような放電によって、求められるＳＯＣ０ｊ値での充電状態に電気化学蓄電池を置くことが可能になる。
【００３２】
Ｅ３：充電電流Ｉｃｈ＝Ｉｃｈｉにより規定されるレジームｉで蓄電池を満充電するステップ。このステップは、以下のサブステップを含む。
Ｅ３１：電圧しきい値Ｕｔｈｒｅｓｈまで一定の電流Ｉｃｈｉを用いて段階Ｉで充電するサブステップ。
Ｅ３２：電流がそのしきい値Ｉｔｈｒｅｓｈより低く降下するまで、値Ｕｔｈｒｅｓｈを用いて一定の電圧で、段階Ｕで充電するサブステップ。
【００３３】
これらの二つのサブステップＥ３１及びＥ３２は、較正される蓄電池技術に応じて任意の他の充電アルゴリズムに適合されることになることに留意されたい。次いで二つのサブステップＥ３１及びＥ３２と並行して、以下のサブステップが実行される。
Ｅ３３：レジームＩｃｈｉの、及び初期充電状態ＳＯＣ０ｊの条件から得られる全充電時間ｔｃｈｉｊを測定且つ記憶するサブステップ。
Ｅ３４：レジームＩｃｈｉの、及び初期充電状態ＳＯＣ０ｊの条件からの、この充電のために注入されるアンペア時、及び／又は、蓄電池に注入されるエネルギーＷｈｉｊの全量Ａｃｈｉｊを測定且つ記憶するサブステップ。
【００３４】
Ｅ４：バッテリの定格条件での新たな全放電。
【００３５】
これらの異なるステップＥ１〜Ｅ４の間には、例えば１０から６０分の間の十分な緩和時間のために休止期が挿入される。
【００３６】
変形例の実施形態によれば、較正は、温度を変動させることによりさらに遂行される。このためにｐ個の温度値が、例えば０から４０℃の範囲内で選定される。次いで前述のステップＥ１からＥ４が、二つではなく三つのエントリを用いる表で考えられるｎ×ｍ×ｐ個の値に対して何度も反復される。
【００３７】
この較正が行われるとき、使用されるすべての値の間で、特に電気化学蓄電池の充電時間、初期充電状態、及び充電レジームの間で法則を演繹することが可能である。遂行された実際の測定値から、前に解説した反復のステップにより直接測定されない値を外挿することはきわめて簡単に可能である。したがって較正段階は、得られたｎ×ｍ個の（又はｎ×ｍ×ｐ個の）実際の測定値からすべての値を決定する最終的なステップＥ５を含み得る。この較正段階の結果は、分析のために記憶される。
【００３８】
図２は例として、異なる初期充電状態に対する、充電レジームの関数としての蓄電池の充電時間を表すいくつかの曲線を例示する。より具体的には曲線１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７は、０％、２０％、４０％、６０％、８０％、９０％、及び９５％の初期充電状態にそれぞれ対応する。
【００３９】
変形例として、上記で説明した較正を、例えば蓄電池の物理モデリングに基づく理論計算により、又は、前に述べた表の値を出力として提供することを可能にする任意の他の方法により置き換えることが可能である。
【００４０】
次いで電気化学蓄電池を充電するための方法は、充電時間を低減することと、充電の効率、すなわち注入される充電エネルギーを増大することとの間で最適の折り合いを見出すことに依拠する、ある決まった蓄電池の充電の条件を決定するステップを含む第２の充電段階を含む。
【００４１】
実施形態によれば以下の二つの量が、上記で述べた二つの判定基準を評価するために考えられる。
【００４２】
Ｇｔ（Ｉｃｈ）：これは、低速の充電時間（低速のレジームＩｌ）に対しての充電レジームＩｃｈに関して節約される充電時間ｔｃｈと、この低速のレジームの充電時間との間の比率として計算される時間節約量である。
【００４３】
したがってこの節約量は、以下の公式により規定される。
【００４４】
Ｇｔ（Ｉｃｈ）＝（ｔｃｈ（Ｉｃｈ）−ｔｃｈ（Ｉｌ））／ｔｃｈ（Ｉｌ）
Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）：これは、基準の低速のレジームＩｌで注入されるエネルギーに対しての高速の充電レジームＩｃｈで蓄電池に注入されるエネルギーの低減量と、低速のレジームで蓄電池に注入されるエネルギーとの間の比率として規定されるエネルギー節約量である。
【００４５】
したがってこの節約量は、以下の公式により規定される。
【００４６】
Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）＝（Ｗｈ（Ｉｃｈ）−Ｗｈ（Ｉｌ））／Ｗｈ（Ｉｌ）
上記の節約量は例として使用されたものであるが、同等の様式で時間節約量及びエネルギー節約量を表すことを可能にする量を規定することに関して他の可能性があることに留意されたい。したがって、これらの節約量の項は、電気化学蓄電池の充電時間に対する感度、及び、電気化学蓄電池の充電のエネルギー効率に対する感度をそれぞれ表す幅広い意味でのすべての量を網羅すると理解されることになる。
【００４７】
図３は、異なる初期充電状態ＳＯＣ０値に対する、エネルギー節約量の関数としての時間節約量を表す。より具体的には曲線２１、２２、２３、２４、２５は、０％、２０％、４０％、６０％、及び８０％の初期充電状態値に対するこれらの曲線をそれぞれ表す。それらの曲線は、ゼロの時間節約量に対してはエネルギー効率が最大であることを、及び、時間節約量が増大するときエネルギー効率が、７５から９０％の間の時間節約量に対して減少してゼロに向かうことを明確に示す。これらの曲線をプロットすることが、前に解説したような第１の段階で得られた較正データのおかげで可能になっていることに留意されたい。
【００４８】
実施形態によれば、電気化学蓄電池の充電の条件の最適の折り合いが、上記で規定された二つの節約量間の積Ｇｔ（Ｉｃｈ）×Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）を考えることにより、及び、この積を最大化することにより規定される。したがって、方法は、この積を最大化することを可能にする充電レジーム（ここでは充電電流Ｉｃｈ）を探索するステップを含む。
【００４９】
図４は、異なる初期充電状態ＳＯＣ０値に対する、エネルギー節約量の関数としてのこの積を表す。より具体的には曲線３１、３２、３３、３４、３５は、０％、２０％、４０％、６０％、及び８０％の初期充電状態値に対するこれらの曲線をそれぞれ表す。点４１、４２、４３、４４、４５は、最適の状況を表す。
【００５０】
したがって、電気化学蓄電池を充電するための方法は、蓄電池の充電状態ＳＯＣ０、又はエネルギー状態ＳＯＥ０のような同等の値を決定するステップＥ１０を含む。したがって、その方法は、電気化学蓄電池の初期状態を決定するステップＥ１０を一般的に含む。このステップの実装によって例えば、図４の曲線３１から３５の中からのどの曲線が、充電されることになる蓄電池の状態に照らして妥当であるかを決定することが可能になる。
【００５１】
次いでその方法は、上記で解説した節約量の積を最大化する最適の充電レジームを探索するステップＥ１１を含む。そのステップの可能な実装は、上記で３１から３５で特定される曲線の最大点４１から４５を選定することにある。この点によって、較正データのおかげで対応する充電レジームの電流Ｉｃｈの値までたどり着くことが可能になる。次いで充電それ自体がステップＥ１２において、通常のＩＵアルゴリズムに基づいて、この充電の段階Ｉに対して決定された電流値Ｉｃｈを使用し、第２の段階Ｕが、任意の既定の判定基準による充電の終了まで水準を保持することにより遂行される。
【００５２】
当然ながら、考えられている二つの節約量間の最大の積の特定を、図４の曲線を使用する以外の、任意の他の数学的計算手段による変形例として行うことが可能である。
【００５３】
さらにこの原理は、ＮｉＭＨタイプの蓄電池に対して一般に使用される一定の電流のアルゴリズム、又はＩＵｉタイプのアルゴリズムのような任意の既定の充電アルゴリズムに適用可能である。その原理は、任意の他のアルゴリズムにさらに適用可能である。したがって本発明の概念は、任意の電気化学蓄電池に、リチウム、ニッケル、又は鉛など、その蓄電池の使用される電気化学技術が何であれ適している。
【００５４】
本発明は、上記で説明した充電方法を実装する、そのような電気化学蓄電池を充電するためのデバイスにさらに関する。
【００５５】
本発明は、電気化学蓄電池により電力供給されるデバイス、及び、上記で説明した充電方法を実装する、この蓄電池を充電するためのデバイスを備えるシステムにさらに関する。このためにシステムは、例えば、前に説明した較正段階により規定される較正データを組み込むメモリ、並びに、リアルタイム又は非リアルタイムで蓄電池の状態を正確に認識するための、及び上記の計算を実装するためのコンピュータを備える、ソフトウェア及び／又はハードウェア手段を使用することが可能である。
【図１】
2014512165.tif 000003
【図２】
2014512165.tif 000004
【図３】
2014512165.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月3日(2012.9.3)
【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】
電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法であって、
異なる電気化学蓄電池の初期状態値に対する異なる充電レジームの関数として前記電気化学蓄電池の充電時間を認識することを可能にする、前記電気化学蓄電池を較正する段階を実行するステップと、
時間節約量及びエネルギー節約量と呼ばれ、蓄電池の前記充電時間に対する感度及びエネルギー効率に対する感度をそれぞれ表す二つの量を規定するステップと、
前記電気化学蓄電池の初期状態に対して、前に規定された前記時間節約量及び前記エネルギー節約量の積を最大化する、前記電気化学蓄電池に対する充電レジームを計算するステップ（Ｅ１１）と
を含むことを特徴とする、電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項２】
前記電気化学蓄電池を較正する前記段階が、前記電気化学蓄電池のｎ個の異なる充電レジーム及びｍ個の初期充電状態に対するｎ×ｍ個の充電段階を実行するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項３】
ｎが５及び１０並びにその間の値であり、且つ／又は、ｍが４及び８並びにその間の値であることを特徴とする、請求項２に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項４】
前記電気化学蓄電池を較正する第１の段階が、１からｎまで変動するｉに対する前記ｎ個の充電レジーム（Ｉｃｈｉ）の、及び、１からｍまで変動するｊに対する前記ｍ個の初期充電状態（ＳＯＣ０ｊ）の各々に対する以下のステップＥ１からＥ４、すなわち、
Ｅ１：定格条件で満充電に前記蓄電池を充電するステップ、
Ｅ２：求められる前記ＳＯＣ０ｊ値での前記電気化学蓄電池の充電状態に、定格条件で前記蓄電池を放電するステップ、
Ｅ３：充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で前記蓄電池を満充電するステップ、
Ｅ４：定格条件で前記蓄電池を完全放電するステップ
の反復を含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項５】
充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で前記蓄電池を満充電する前記ステップ（Ｅ３）が、以下のサブステップ、すなわち、
Ｅ３３：得られる全充電時間（ｔｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ、
Ｅ３４：この充電のために注入されるアンペア時の、及び／又は、前記蓄電池に注入されるエネルギー（Ｗｈｉｊ）の全量（Ａｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ
を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項６】
前記電気化学蓄電池を較正する前記段階が、異なる温度に対するいくつかの充電段階の反復をさらに含むことを特徴とする、請求項１から５の一項に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項７】
電気化学蓄電池を充電するための方法であって、
前記電気化学蓄電池の初期状態を決定するステップ（Ｅ１０）と、
前に決定された前記初期状態に対応する前記蓄電池の初期状態に対して、請求項１から６の一項に記載の方法により決定される最適の充電レジームを探索するステップと、
前記直前のステップで規定される前記充電レジームを用いて前記電気化学蓄電池を充電するステップと
を含む、電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項８】
前記電気化学蓄電池の前記初期状態を決定する前記ステップ（Ｅ１０）が、前記電気化学蓄電池の初期充電状態（ＳＯＣ０）の、又は前記電気化学蓄電池の初期エネルギー状態（ＳＯＥ０）の計算を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項９】
前記電気化学蓄電池の前記充電レジームを決定する前記ステップ（Ｅ１１）が、積Ｇｔ（Ｉｃｈ）×Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）を最大化するステップを含み、ただし、
Ｇｔ（Ｉｃｈ）が、基準の低速の充電時間に対しての考えられている充電レジーム（Ｉｃｈ）に関して節約される前記充電時間と、この低速のレジームの前記充電時間との間の比率として計算される前記充電時間節約量であり、
Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）が、基準の低速のレジームで注入されるエネルギーに対しての前記考えられている充電レジーム（Ｉｃｈ）で前記蓄電池に注入される前記エネルギーの低減量と、前記低速のレジームで前記蓄電池に注入される前記エネルギーとの間の比率として規定される前記エネルギー節約量であることを特徴とする、請求項７又は８に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１０】
一定の電流（Ｉｃｈ）を用いる充電期間を含む前記電気化学蓄電池を充電するステップ（Ｅ１２）を含み、前記一定の電流の値が、充電時間節約量とエネルギー節約量の前記積を最大化するように決定されることを特徴とする、請求項７から９の一項に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１１】
充電する前記ステップ（Ｅ１２）が、電圧しきい値まで一定の電流を用いる充電期間、次いでこのしきい値での一定の電圧を用いる充電期間を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１２】
電気化学蓄電池を充電するためのデバイスであって、請求項７から１１の一項に記載の充電方法を実装することを特徴とするデバイス。
【請求項１３】
電気化学蓄電池により電力供給されるデバイスを備えるシステムであって、請求項１２に記載の、この蓄電池を充電するためのデバイスを備えることを特徴とするシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月9日(2013.4.9)
【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】
電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法であって、
異なる電気化学蓄電池の初期状態値に対する異なる充電レジームの関数として前記電気化学蓄電池の充電時間を認識することを可能にする、前記電気化学蓄電池を較正する段階を実行するステップと、
時間節約量及びエネルギー節約量と呼ばれ、蓄電池の前記充電時間に対する感度及びエネルギー効率に対する感度をそれぞれ表す二つの量を規定するステップと、
前記電気化学蓄電池の初期状態に対して、前に規定された前記時間節約量及び前記エネルギー節約量の積を最大化する、前記電気化学蓄電池に対する充電レジームを計算するステップ（Ｅ１１）と
を含むことを特徴とする、電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項２】
前記電気化学蓄電池を較正する前記段階が、前記電気化学蓄電池のｎ個の異なる充電レジーム及びｍ個の初期充電状態に対するｎ×ｍ個の充電段階を実行するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項３】
ｎが５及び１０並びにその間の値であり、且つ／又は、ｍが４及び８並びにその間の値であることを特徴とする、請求項２に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項４】
前記電気化学蓄電池を較正する第１の段階が、１からｎまで変動するｉに対する前記ｎ個の充電レジーム（Ｉｃｈｉ）の、及び、１からｍまで変動するｊに対する前記ｍ個の初期充電状態（ＳＯＣ０ｊ）の各々に対する以下のステップＥ１からＥ４、すなわち、
Ｅ１：定格条件で満充電に前記蓄電池を充電するステップ、
Ｅ２：求められる前記ＳＯＣ０ｊ値での前記電気化学蓄電池の充電状態に、定格条件で前記蓄電池を放電するステップ、
Ｅ３：充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で前記蓄電池を満充電するステップ、
Ｅ４：定格条件で前記蓄電池を完全放電するステップ
の反復を含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項５】
充電レジーム（Ｉｃｈｉ）で前記蓄電池を満充電する前記ステップ（Ｅ３）が、以下のサブステップ、すなわち、
Ｅ３３：得られる全充電時間（ｔｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ、
Ｅ３４：この充電のために注入されるアンペア時の、及び／又は、前記蓄電池に注入されるエネルギー（Ｗｈｉｊ）の全量（Ａｃｈｉｊ）を測定且つ記憶するサブステップ
を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項６】
前記電気化学蓄電池を較正する前記段階が、異なる温度に対するいくつかの充電段階の反復をさらに含むことを特徴とする、請求項１から５の一項に記載の電気化学蓄電池の充電条件を決定するための方法。
【請求項７】
電気化学蓄電池を充電するための方法であって、
前記電気化学蓄電池の初期状態を決定するステップ（Ｅ１０）と、
前に決定された前記初期状態に対応する前記蓄電池の初期状態に対して、請求項１から６の一項に記載の方法により決定される最適の充電レジームを探索するステップと、
前記直前のステップで規定される前記充電レジームを用いて前記電気化学蓄電池を充電するステップと
を含む、電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項８】
前記電気化学蓄電池の前記初期状態を決定する前記ステップ（Ｅ１０）が、前記電気化学蓄電池の初期充電状態（ＳＯＣ０）の、又は前記電気化学蓄電池の初期エネルギー状態（ＳＯＥ０）の計算を含むことを特徴とする、請求項７に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項９】
前記電気化学蓄電池の前記充電レジームを決定する前記ステップ（Ｅ１１）が、積Ｇｔ（Ｉｃｈ）×Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）を最大化するステップを含み、ただし、
Ｇｔ（Ｉｃｈ）が、基準の低速の充電時間に対しての考えられている充電レジーム（Ｉｃｈ）に関して節約される前記充電時間と、この低速のレジームの前記充電時間との間の比率として計算される前記充電時間節約量であり、
Ｇｗｈ（Ｉｃｈ）が、基準の低速のレジームで注入されるエネルギーに対しての前記考えられている充電レジーム（Ｉｃｈ）で前記蓄電池に注入される前記エネルギーの低減量と、前記低速のレジームで前記蓄電池に注入される前記エネルギーとの間の比率として規定される前記エネルギー節約量であることを特徴とする、請求項７又は８に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１０】
一定の電流（Ｉｃｈ）を用いる充電期間を含む前記電気化学蓄電池を充電するステップ（Ｅ１２）を含み、前記一定の電流の値が、充電時間節約量とエネルギー節約量の前記積を最大化するように決定されることを特徴とする、請求項７から９の一項に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１１】
充電する前記ステップ（Ｅ１２）が、電圧しきい値まで一定の電流を用いる充電期間、次いでこのしきい値での一定の電圧を用いる充電期間を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の電気化学蓄電池を充電するための方法。
【請求項１２】
電気化学蓄電池を充電するためのデバイスであって、
前記電気化学蓄電池の異なる初期状態値に対する異なる充電レジームの関数として前記電気化学蓄電池の充電時間を認識することを可能にする、前記電気化学蓄電池を較正する段階を実行するための較正手段と、
前記電気化学蓄電池の初期状態に対して、蓄電池の前記充電時間に対する感度及びエネルギー効率に対する感度をそれぞれ表す、時間節約量とエネルギー節約量の積を最大化する、前記電気化学蓄電池の充電レジームを計算するための計算手段と
を備えることを特徴とする、電気化学蓄電池を充電するためのデバイス。
【請求項１３】
電気化学蓄電池により電力供給されるデバイスを備えるシステムであって、請求項１２に記載の、この蓄電池を充電するためのデバイスを備えることを特徴とするシステム。
【国際調査報告】
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