(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の電気化学セル（Ｃ１、．．．ＣＮ）を備えるバッテリであって、各セル（Ｃ１、．．．ＣＮ）が最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）と最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）との間に保持された充電状態（ＳＯＣ）を有するバッテリの充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）の評価方法であって、前記方法は、
−  所与の時点において、前記セルの端子間の電圧から、最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）と最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を決定するステップ、
−  前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）を有する前記セルの最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）と、最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を有する前記セルの最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）とを計算するステップであって、前記バッテリの前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）は前記最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）と前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）の間にある、計算するステップ、を含み、
前記方法は、前記セルの健全性を表す少なくとも１つの物理量に応じて、及び／または、前記バッテリの温度に応じて、各セルの前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）及び前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）を調整するステップ、及び
前記最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を有する前記セルの前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）が前記セルの前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）よりも大きい場合、及び、前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）を有する前記セルの最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）が前記セルの前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）よりも小さい場合、前記方法は、前記バッテリの前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）に「利用不能」という値を帰属させることを含むステップを含むことを特徴とする、バッテリの充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）の評価方法。
【請求項２】
−  前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）を有する前記セルの前記最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）が、前記セルの前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）よりも小さい場合に、前記バッテリの前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）を前記最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）に合わせるステップ、及び／または、
−  前記最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を有する前記セルの前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）が、前記セルの前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）よりも大きい場合に、前記バッテリの前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）を前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）に合わせるステップ、
を含む、少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を有する前記セルの前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）が前記セルの前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）以下である場合、及び、前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）を有する前記セルの前記最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）が前記セルの前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）以上である場合、前記評価方法は、以下の関係によって、所与の時点ｋにおける前記バッテリの前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）を評価することを含むステップを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の評価方法。
0006543263.tif 000006
【請求項４】
前記セルの健全性を表す前記少なくとも１つの物理量は、前記セルの前記端子間で測定された電圧、及び／または前記セルを流れる電流（ＩＢＡＴ）、及び／または前記セルに関する温度であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項５】
前記最小及び最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ、ＢＳＯＣｍａｘ）と、前記セルの前記健全性を表す前記少なくとも１つの物理量との間の対応は、既定であり、好ましくは数値表中で既定されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項６】
−  前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）と前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）との間で規定される使用範囲は、前記セルの前記健全性及び前記セルの経年の進行に応じて広くなり、及び／または、
−  前記使用範囲は、前記バッテリの前記温度が比較的低く、既定の温度閾値未満である場合に、限定される
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項７】
直列に接続された複数の電気化学セル（Ｃ１、．．．ＣＮ）を備えるバッテリであって、前記複数の電気化学セル（Ｃ１、．．．ＣＮ）の各々が、最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）と最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）との間で保持された充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）を有するバッテリの、充電状態の評価システムであって、前記システムが、
−  前記バッテリの電流測定値（ＩＢＡＴ）を提供可能な電流センサと、
−  前記バッテリの温度測定値（ＴＢＡＴ）を提供可能な１または複数の温度センサと、
−  前記セルの端子間の電圧から最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）と最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を収集可能な電子制御ユニット（ＥＣＵ）であって、前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）、前記電流測定値（ＩＢＡＴ）、及び前記バッテリの前記温度測定値（ＴＢＡＴ）によって前記セルの最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）を評価可能な第２の評価モジュール（２０）、前記最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）、前記電流測定値（ＩＢＡＴ）、及び前記バッテリの前記温度測定値（ＴＢＡＴ）によって前記セルの最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）を評価可能な第３の評価モジュール（３０）、並びに、前記最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）と前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）に応じて、及び、第４のモジュール（４０）によって決定される前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）と前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）に応じて、前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）を決定可能な第５の評価モジュール（５０）であって、前記第４のモジュール（４０）は、前記セルの健全性を表す少なくとも１つの物理量に応じて、及び／または、前記バッテリの前記温度測定値（ＴＢＡＴ）に応じて、各セルの前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）と前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）を調整可能な、第５の評価モジュールを備えるとともに、前記最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）を有する前記セルの前記最大充電状態（ＳＯＣｍａｘ）が前記セルの前記最大許容充電状態値（ＢＳＯＣｍａｘ）よりも大きい場合、及び、前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）を有する前記セルの最小充電状態（ＳＯＣｍｉｎ）が前記セルの前記最小許容充電状態値（ＢＳＯＣｍｉｎ）よりも小さい場合、前記バッテリの前記充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）に「利用不能」という値を帰属させるように構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ）と、を備える、システム。
【請求項８】
前記最小セル電圧（ＵＣｍｉｎ）と前記最大セル電圧（ＵＣｍａｘ）のみを前記電子制御ユニット（ＥＣＵ）に直接送達することが可能な、第１のモジュール（１０）を含むことを特徴とする、請求項７に記載の評価システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の評価システムを備えることを特徴とする、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数の電気化学セルを備えるバッテリの充電状態を評価するための方法及びシステムに関する。
【０００２】
本発明は、バッテリのタイプに関わらず適用が可能で、非排他的に広く車両に適用される。具体的には、本発明は、特に自動車及びコンピュータといった産業部門に適用され得、車載であるかどうかに関わらず、任意のシステムに対して適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
電気自動車及びハイブリッド自動車の非限定的な分野において、トラクションバッテリ管理システムの主要な挑戦の１つは、バッテリの充電状態（ＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）とも呼ばれる）を評価することである。この情報は「バッテリゲージ」の形態でダッシュボード上に表示され、これにより運転者は、残存走行可能距離をキロメートルで知ることができる。電気自動車の走行可能距離は燃焼動力自動車の走行可能距離を大幅に下回るため、可能な限り信頼性の高い情報を提供することによって運転者に再確認させることが重要である。実際、バッテリゲージの評価における誤差によって、運転者が好ましからざる状況（ガス欠）、あるいは危険な状況（追い越し時のパワー喪失）にさえ置かれる結果を招く可能性がある。
【０００４】
今日、直列に接続されたＮ個の電気化学セルＣｉ（ｉは１とＮの間の整数）を含むバッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、従来の方式で、全体として考慮されるバッテリに関する測定結果に基づいて評価される。こうして、第１の装置は、直列のセルの組全体の端子間で測定される、バッテリが加える総電圧ＵＢＡＴを測定し、電流センサ及び温度センサはそれぞれ、バッテリを流れる電流ＩＢＡＴ及びバッテリの温度ＴＢＡＴをそれぞれ測定する。充電状態ＳＯＣｐａｃｋの評価値は、これら３つの測定値に基づき、アンペア時測定法、またはカルマンフィルタリングタイプのモデリングなどの従来の方法を用いて、ソフトウェアユニットによって計算される。したがって、全体的測定値に基づくこのタイプの評価は、セルの充電状態の平均値におおよそ一致する。
【０００５】
バッテリを構成する電気化学セルは、その構造により、セルの容量分布及び内部抵抗の点で互いに異なるという特性を有し、加えて、バッテリ内におけるセルの配置の結果として、経験する温度の変異は様々である。結果として、これらのセルは、必然的に互いに異なる充電状態を有する。バッテリが非平衡であると言われるのは、このためである。非平衡状態においては、バッテリの使用範囲は、最高の程度まで充電されたセルと、最低の程度まで充電されたセルによって設定される。この場合には、全体的測定値に基づく評価は誤りとなる。
【０００６】
さらに想定される評価装置では、セルの非平衡性を考慮に入れることによって、各セルの充電状態からバッテリの充電状態値を推定するように、各セルの充電状態を個別に評価することが推奨される。このタイプの装置は、理想的には、バッテリを構成する各セルＣｉの端子間の電圧Ｕ１からＵＮまでを同時に測定する第１の機器、バッテリのＮ個のセルを流れる電流ＩＢＡＴをそれぞれ測定する電流センサ、及びバッテリを構成する各セルＣｉの温度Ｔｉを与える温度センサを備える。各セルＣｉの充電状態ＳＯＣｉの評価値は、Ｕｉ、Ｔｉ及びＩＢＡＴの各測定値に基づき、アンペア時測定法、またはカルマンフィルタリングタイプのモデリングなどの従来の方法を用いて、Ｎ個のソフトウェアユニットによって計算される。次いで、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、ソフトウェアユニットによってもたらされるＮ個の充電状態ＳＯＣｉに基づいて、計算モジュールによって評価される。これらの装置は、確かにより正確ではあるが、より高価でもあり、ソフトウェアの点でより複雑でもある。これらは、バッテリを構成する各セルの端子間の電圧の測定値、及び各セルの挙動を記述するための進歩したモデル（特にカルマンフィルタリング）を必要とする。電気自動車に使用されるセルなど、高電圧バッテリの場合には、基本セル（現代のバッテリでは９６個のバイセル）の数が多いことにより、装置のコストはかなり高額になる。
【０００７】
最後に、この分野では、バッテリの充電状態を評価するための方法が知られている。この方法の中では、最高の程度まで充電されたセルの最大充電状態ＳＯＣｍａｘに関する評価と、最低の程度まで充電されたセルの最小充電状態ＳＯＣｍｉｎに関する評価とに基づいて、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋを再構築することが可能である。充電状態ＳＯＣｐａｃｋの値は、最小充電状態ＳＯＣｍｉｎが０に近づくときには０に近づき、最大充電状態ＳＯＣｍａｘが１に近づくときには１に近づく。このタイプの方法は、仏国特許出願公開第２９９０５１６号明細書で、本出願人によって開示されている。この方法は、固定値である最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ及び最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘを使用し、それによって、特にセルの経年状態に関わりなくバッテリ内に貯蔵されたエネルギーの最大量を一定値で保持することが不可能であるため、この方法は最善ではないということは留意されてきた。ガス欠または追い越し中のパワー喪失といった、好ましくない状況（これらの状況は、バッテリの充電状態の評価が不十分であることによって生じるであろう）を招く可能性があるため、ユーザにとっては、最大エネルギー貯蔵量の変動性は有害である。
【発明の概要】
【０００８】
この文脈において、本発明の目的は、セル間の非平衡を考慮に入れてバッテリの充電状態を正確に評価するための安価な方法を提案することによって、先行技術の欠点を克服することにある。具体的には、本発明の目的は、ユーザが、車両の残存走行可能距離が旅程を完了するのに十分かどうかを評価するのを妨げるような落ち着かない状況に陥るのを防ぐため、貯蔵エネルギーの最大量が概して一定である方法を提供することである。本書が標的とするさらなる目的は、セルの健全性、特にセルの経年状態を考慮に入れることによって、各セルの充電状態の使用範囲を調整することである。最後に、本発明は、この方法を実行するのに必要なプロセッサの数を限定するために、セルまたはバッテリの充電状態の評価に基づいて、バッテリの充電状態を評価するための方法を提案することを企図する。
【０００９】
提案される解決方法では、直列に接続された複数の電気化学セルを備えるバッテリであって、各セルが最小許容充電状態値と最大許容充電状態値との間に保持された充電状態を有するバッテリの、充電状態の評価方法が、
−  所与の時点において、セルの端子間の電圧から、最小セル電圧と最大セル電圧を決定するステップ、
−  最小セル電圧を有するセルの最小充電状態と、最大セル電圧を有するセルの最大充電状態とを計算するステップであって、バッテリの充電状態は前記最小充電状態と前記最大充電状態の間にある、計算するステップ、
−  セルの健全性を表す少なくとも１つの物理量に応じて、及び／または、バッテリの温度に応じて、各セルの前記最小許容充電状態値及び前記最大許容充電状態値を調整するステップ、を含む。
【００１０】
この解決方法によって、上記の諸問題を克服することが可能になる。
【００１１】
より正確には、セルの健全性を表す物理量に応じた、各セルの最小許容充電状態値と前記最大許容充電状態値の調整によって、前記セルを含むバッテリの充電状態の評価の不確実性を最小化するように充電状態の使用範囲を思慮深く選択するため、各セルの健全性を考慮に入れることが可能になる。この手法によって、電気自動車またはハイブリッド自動車で従来どおりに使用されているバッテリの残存走行可能距離を、より確実に評価することが可能になる。セルの充電状態の使用範囲が、前記セルのそれぞれの健全性に依存していることによって、バッテリの貯蔵エネルギー最大量を、実質的に一定に保持することが可能になる。さらに、この方法によって、各セルの健全性に応じて、そのうえ最小限の装備によって、バッテリの最小及び最大充電状態を調整することが可能になる。例として、セルと直列に配置された電流センサ、バッテリの温度を測定するためのセンサ、最小セル電圧及び最大セル電圧のみを測定可能な電子部品、並びに、電流センサによって得られた電流測定値と、温度センサによって得られた温度測定値と、最小セル電圧測定値及び最大セル電圧測定値とを収集する、バッテリの充電状態管理のためのシステムによって、わずかな計算リソースで、この結果に到達することが可能になる。
【００１２】
一実施形態においては、方法は、
−  最小セル電圧を有するセルの最小充電状態が、前記セルの最小許容充電状態値よりも厳密に小さい場合に、バッテリの充電状態を最小充電状態値に合わせるステップ、及び／または、
−  最大セル電圧を有するセルの最大充電状態が、前記セルの最大許容充電状態値よりも厳密に大きい場合に、バッテリの充電状態を最大充電状態値に合わせるステップ、
を含む、少なくとも１つのステップを含む。
【００１３】
別の実施形態においては、最大セル電圧を有するセルの最大充電状態が前記セルの最大許容充電状態値以下である場合、及び、最小セル電圧を有するセルの最小充電状態が前記セルの最小許容充電状態値以上である場合、評価方法は、以下の関係によって、所与の時点ｋにおけるバッテリの充電状態（ＳＯＣｐａｃｋ）を評価することを含むステップを含む。
0006543263.tif 000002
【００１４】
本発明の一実施形態においては、最大セル電圧を有するセルの最大充電状態が前記セルの最大許容充電状態値よりも厳密に大きい場合、及び、最小セル電圧を有するセルの最小充電状態が前記セルの最小許容充電状態値よりも厳密に小さい場合、方法は、バッテリの充電状態に「利用不能」という値を帰属させることを含むステップが含む。
【００１５】
一実施形態においては、セルの健全性を表す前記少なくとも１つの物理量は、このセルの端子間で測定された電圧、及び／またはこのセルを流れる電流、及び／またはこのセルに関する温度である。
【００１６】
一実施形態においては、最小及び最大許容充電状態値と、セルの健全性を表す前記少なくとも１つの物理量との間の対応は、既定であり、好ましくは数値表中で既定である。
【００１７】
一実施形態においては、
−  最小許容充電状態値と最大許容充電状態値との間で規定される使用範囲は、セルの健全性及びセルの経年の進行に応じて広くなり、及び／または、
−  前記使用範囲は、バッテリの温度が比較的低く、既定の温度閾値未満である場合に、限定される。
【００１８】
本発明の第２の主題もまた目標とされており、その中では、直列に接続された複数の電気化学セルを備えるバッテリであって、各セルが最小許容充電状態値と最大許容充電状態値との間で保持された充電状態を有するバッテリの、充電状態の評価システムが、
−  バッテリの電流測定値を提供可能な電流センサと、
−  バッテリの温度測定値を提供可能な１または複数の温度センサと、
−  セルの端子間の電圧から最小セル電圧と最大セル電圧を収集可能な電子制御ユニットであって、最小セル電圧、電流測定値、及びバッテリの温度測定値によってセルの最小充電状態を評価可能な第２の評価モジュール、最大セル電圧、電流測定値、及びバッテリの温度測定値によってセルの最大充電状態を評価可能な第３の評価モジュール、並びに、最小充電状態と最大充電状態に応じて、及び、第４のモジュールによって決定される最小許容充電状態値と最大許容充電状態値に応じて、充電状態を決定可能な第５の評価モジュールであって、第４のモジュールは、セルの健全性を表す少なくとも１つの物理量に応じて、及び／または、バッテリの温度に応じて、各セルの前記最小許容充電状態値と前記最大許容充電状態値を調整可能な第５の評価モジュール、を備える電子制御ユニットと、を備える。
【００１９】
一実施形態においては、システムは、最小セル電圧と最大セル電圧のみを電子制御ユニットに直接送達することが可能な、第１のモジュールを含む。
【００２０】
第３の主題によると、上記の実施形態の任意の１つによる評価システムを備える車両もまた、目標とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】バッテリが始動状態にある第１の状況と、バッテリが満充電である第２の状況と、バッテリが放電完了している第３の状況とが存在する先行技術による、バッテリの充電状態の評価方法を示す。バッテリの充電状態の使用範囲は、発火または劣化の早発のいかなる危険も回避するため、所与の電圧及び充電状態の範囲内に維持されなければならないという、セルに固有の使用上の制約によって、最高の程度まで充電されたセル、または最低の程度まで充電されたセルによって設定されるということが、本書で示される。示されているそれぞれの状況に関して、実際の使用範囲は９６％である。
【図２】先行の評価方法による、バッテリの放電フェーズ中で、セルの充電状態の使用範囲が０％から１００％の間である、最小セル電圧を有するセルの最小充電状態（ＳＯＣ＿ｍｉｎ）、最大セル電圧を有するセルの最大充電状態（ＳＯＣ＿ｍａｘ）、及び最小充電状態と最大充電状態の間に含まれるバッテリの充電状態（ＳＯＣ＿ｐａｃｋ）の、時間に応じた経過を示すグラフである。
【図３】先行の方法による、セルの充電状態の使用範囲が２０％と８０％の間である、図２のグラフと同様のグラフを示す。
【図４】本発明の方法による、同じくセルの充電状態の使用範囲が２０％と８０％の間である、図２のグラフと同様のグラフを示す。図２中の円は、バッテリが２０％または８０％の充電状態を有するときの、セルの最小及び最大充電状態と、バッテリの充電状態との間の一致を示す。
【図５】本発明の方法による、セルの充電状態の使用範囲が３０％と７０％の間である、図４のグラフと同様のグラフを示す。
【図６】本発明による方法を実施するための手段を備えるシステムの、基本的な図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以降、直列に接続されたＮ個の電気化学セルＣ１〜ＣＮを備えるバッテリが検討される。動作中には、したがって同量の電流ＩＢＡＴがＮ個のセルを通過し、バッテリの端子間での電圧ＵＢＡＴは、Ｎ個のセルの端子間で得られるＮ個の電圧Ｕ１からＵＮの合計に、全ての時点で一致する。
【００２３】
本発明によると、バッテリの充電状態の評価は、所与の時点におけるＮ個のセル電圧の、２つの具体的な値に基づいて得られる。１つは、最小セル電圧と呼ばれ、全てのセル電圧の中の最小値に相当する。もう１つは、最大セル電圧と呼ばれ、全てのセル電圧の中の最大値に相当する。これらの２つの値は、それぞれＵＣｍｉｎ及びＵＣｍａｘで表される。セルＣ１〜ＣＮのそれぞれは、最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎと最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘからなる充電状態の使用範囲の内にある、充電状態ＳＯＣを有する。セルをこの使用範囲の内で動作させることによって、潜在的な劣化からセルを保護することが可能になる。
【００２４】
バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋが直接的または間接的に依存する物理量は、実際に規定することが可能である。この物理量自体は、関連するセルの充電状態が上昇するときに最大充電状態ＳＯＣｍａｘに関連する重みが増加することと、関連するセルの充電状態が低下するときに最小充電状態ＳＯＣｍｉｎに関連する重みが増加することとを確保する重み付け要素を含む方程式に従って、解析的に、直接的または間接的に、最小充電状態ＳＯＣｍｉｎ及び最大充電状態ＳＯＣｍａｘに依存する。こうして、最小セル電圧ＵＣｍｉｎ及び最大セル電圧ＵＣｍａｘが、所与の時点に関して、セルの端子間の電圧から最初に規定される。次いで、最小セル電圧ＵＣｍｉｎを有するセルの最小充電状態ＳＯＣｍｉｎ、及び最大セル電圧ＵＣｍａｘを有するセルの最大充電状態ＳＯＣｍａｘが計算される。バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、前記最小充電状態ＳＯＣｍｉｎと前記最大充電状態ＳＯＣｍａｘの間である。
【００２５】
本発明は、この充電状態が、関連するセルの最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘに相当する既定の最大使用閾値に近似する場合に、最大充電状態ＳＯＣｍａｘに関連する重みが最大となり、この充電状態ＳＯＣｍｉｎが、関連するセルの最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎに相当する既定の最小使用閾値に近似する場合に、最小充電状態ＳＯＣｍｉｎに関連する重みが最大となることを、確保することを意図する。この２つの間で、物理量の変動は連続的で、且つ急変動なしでなければならない。最小セル電圧ＵＣｍｉｎによって最小充電状態ＳＯＣｍｉｎを決定し、最大セル電圧ＵＣｍａｘによって最大充電状態ＳＯＣｍａｘを決定することを可能にする計算ステップが終わると、次に、最小充電状態ＳＯＣｍｉｎ、最大充電状態ＳＯＣｍａｘ、前記最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ、及び前記最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘに応じて、バッテリパックの充電状態値ＳＯＣｐａｃｋを調整することが可能になる。
【００２６】
本発明によると、各セルの、前記最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ及び前記最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘは、可変である。より正確には、これらの値ＢＳＯＣｍｉｎ及びＢＳＯＣｍａｘは、セルの健全性を表す少なくとも１つの物理量に応じて、及び／またはバッテリの温度ＴＢＡＴに応じて、調整される。実際、セルのこの健全性は、当該セルの経年状態を規定する。
【００２７】
図６は、本発明による方法を実施するための手段を備える評価システムの、基本的な図を示す。評価システムは、最小セル電圧ＵＣｍｉｎ及び最大セル電圧ＵＣｍａｘを印加可能なバッテリを構成する各セルＣ１．．．ＣＮの各端子に接続された第１のモジュール１０を備える。第１のモジュール１０は、好ましくは、ＭＩＮ−ＭＡＸ機能を実行可能な、即ち、Ｎ個のセルの電圧を測定する必要をまったく有さずに、最小セル電圧ＵＣｍｉｎ及び最大セル電圧ＵＣｍａｘを決定可能で、直接、電子制御ユニットＥＣＵに対して送達可能な、構成要素である。この第１のモジュール１０は、アナログ構成要素またはソフトウェア構成要素であり得る。第１のモジュール１０は、好ましくは、値ＵＣｍｉｎ及びＵＣｍａｘを有する２つのセルを特定することが可能であり、それによって、なお同様に正確でありながらもより少ない計算能力しか必要としない方法を採ることを可能にする。
【００２８】
システムはまた、バッテリの電流の測定値ＩＢＡＴを提供可能な電流センサ（図示せず）、及びバッテリの温度の１以上の測定値ＴＢＡＴを提供可能な１以上の温度センサ（図示せず）も備える。
【００２９】
そのため、電子制御ユニットＥＣＵは通常、電流測定値ＩＢＡＴ、バッテリの温度測定値ＴＢＡＴ並びに、最小セル電圧ＵＣｍｉｎ及び最大セル電圧ＵＣｍａｘを収集する。電子制御ユニットＥＣＵは、第２の評価モジュール２０によって、最小セル電圧ＵＣｍｉｎ、電流測定値ＩＢＡＴ、及びバッテリの温度測定値ＴＢＡＴに基づいて、セルの最小充電状態ＳＯＣｍｉｎを計算する。第３の評価モジュール３０は、最大セル電圧ＵＣｍａｘ、電流測定値ＩＢＡＴ、及びバッテリの温度測定値ＴＢＡＴに基づいて、セルの最大充電状態ＳＯＣｍａｘを計算する。これらの第２及び第３の評価モジュール２０、３０は、当該３つの値に基づいて、セルの充電状態の評価、それぞれＳＯＣｍｉｎ、ＳＯＣｍａｘを計算する。最大充電状態ＳＯＣｍａｘ及び最小充電状態ＳＯＣｍｉｎは、通常、カルマンフィルタリングによって、または当業者に知られた任意の他の手法によって、バッテリの電流ＩＢＡＴを統合することによって評価される。
【００３０】
好ましくは電子制御ユニットＥＣＵ内にある第４の計算モジュール４０は、セルの健全性、とりわけセルの経年状態に関する情報を受信する。この第４の計算モジュール４０に入力される物理量は、セル電圧、電流測定値ＩＢＡＴ、バッテリの温度測定値ＴＢＡＴ、セルの放電時間、バッテリパックの最大容量、バッテリの内部抵抗の増加の評価、または、セル及びバッテリパックの経年の特徴を示す任意の他の量である。第４のモジュール４０による、最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ及び前記最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘの計算は、特定された２つのセルの付近の温度を考慮に入れることによって、及びその最大容量を使用することによって、さらに精密化され得る。
【００３１】
これらの物理量のうちの少なくとも１つに基づいて、この第４のモジュール４０は、セルの使用範囲を規定する、最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ及び前記最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘを調整し、それによって当該セルの経年状態を考慮に入れることを可能にする。このタイプの配置は、バッテリの使用可能エネルギーの最大量を実質的に一定のレベルで維持するのに役立つ。
【００３２】
一実施形態においては、最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎと最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘとの間で規定される使用範囲は、セルの健全性及びセルの経年の進行に応じて、より広くなる。別の実施形態においては、前記使用範囲は、バッテリの温度が比較的低く既定の温度閾値を下回る場合に、例えばＯ°Ｃといった寒冷条件下での、性能に関連する特性、及び／または、バッテリを構成する電気化学セルの経年に応じて、限定される。使用範囲を変更するためにこの情報を処理するのは、第４のモジュール４０である。
【００３３】
電子制御ユニットＥＣＵ内の第５の評価モジュール５０は、一方で、前記第２及び第３の評価モジュール２０、３０によって提供された最小充電状態ＳＯＣｍｉｎ及び最大充電状態ＳＯＣｍａｘの評価を、また他方では、最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ及び最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘを受信し、これらの値に基づいて、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋの評価を計算する。この第５の評価モジュール５０の機能の１つは、セルが最大値ＢＳＯＣｍａｘに近づいたときにより大きな重みを情報ＳＯＣｍａｘに与え、反対に、セルが最小値ＢＳＯＣｍｉｎに近づいたときにより大きな重みを情報ＳＯＣｍｉｎに与えるように、（各セルのＳＯＣの使用範囲を規定する）信号ＢＳＯＣｍｉｎ及びＢＳＯＣｍａｘに応じて値ＳＯＣｍｉｎ、ＳＯＣｍａｘを重みづけすることである。これらの２つの極端なケースの間で、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、セルの値ＳＯＣｍｉｎ及びＳＯＣｍａｘに制限されて、値を急に変化させることなく、連続的に変化しなければならない。名目的な使用範囲の外では、即ち、最低の程度まで充電されたセルがＢＳＯＣｍｉｎよりも低い充電状態ＳＯＣに達したとき、または最高の程度まで充電されたセルがＢＳＯＣｍａｘよりも高い充電状態ＳＯＣに達したときには、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、最も制限的なセルの変化量（それぞれＳＯＣｍｉｎまたはＳＯＣｍａｘ）に従わなければならない。
【００３４】
この結果に到達するため、第５のモジュール５０は、アルゴリズムを実施する。
【００３５】
幾つかの場合において、
・  ＳＯＣｍｉｎ≧ＢＳＯＣｍｉｎ且つＳＯＣｍａｘ≦ＢＳＯＣｍａｘの場合、以下の式が当てはまる。
0006543263.tif 000003
ここでは、ＳＯＣｍｉｎ、ＳＯＣｍａｘ、ＢＳＯＣｍｉｎ、及びＢＳＯＣｍａｘは、それぞれ、最小充電状態、最大充電状態、最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ、及び最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘの、不連続の時点ｋにおける標本値である。
・  ＳＯＣｍｉｎ＜ＢＳＯＣｍｉｎ且つＳＯＣｍａｘ≦ＢＳＯＣｍａｘの場合、以下の関係が当てはまる。
0006543263.tif 000004
・  ＳＯＣｍｉｎ≧ＢＳＯＣｍｉｎ且つＳＯＣｍａｘ＞ＢＳＯＣｍａｘの場合、以下の関係が当てはまる。
0006543263.tif 000005
・  ＳＯＣｍｉｎ＜ＢＳＯＣｍｉｎ且つＳＯＣｍａｘ＞ＢＳＯＣｍａｘの場合、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、利用不能と考えられる。当該バッテリは、非平衡であると言われる。なぜならば、最高の程度まで充電されたセルが最大許容充電状態値ＢＳＯＣｍａｘを超過している一方、最低の程度まで充電されたセルは最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎを下回っているからである。このタイプのバッテリは実際には使用不能で、少なくとも再平衡化を必要とする。
【００３６】
バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋを評価するためにこのタイプのアルゴリズムを使用することによって、２つの異なる値ＢＳＯＣｍｉｎ及びＢＳＯＣｍａｘが図４及び５に示す変動をとることが可能になる。即ち、ＳＯＣｐａｃｋはＳＯＣｍｉｎとＳＯＣｍａｘの間で連続的に変動し、ＢＳＯＣｍｉｎに近づくときにＳＯＣｍｉｎ値に寄っていき、ＢＳＯＣｍａｘに近づくときにＳＯＣｍａｘに寄っていく。正常ゾーンの外では、ＳＯＣｐａｃｋはＳＯＣｍｉｎに等しいか（ＳＯＣｍｉｎ＜ＢＳＯＣｍｉｎの場合）、またはＳＯＣｍａｘに等しい（ＳＯＣｍａｘ＞ＢＳＯＣｍａｘの場合）。
【００３７】
図４は、０．２に等しい値ＢＳＯＣｍｉｎと、０．８に等しい値ＢＳＯＣｍａｘとの間の使用範囲における、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋの評価結果を示す。本発明による評価方法及び／またはシステムに関して、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋが、０．２以下の値に関しては最小充電状態ＳＯＣｍｉｎを追随し、０．８以上の値に関しては最大充電状態ＳＯＣｍａｘを追随することは、留意される。バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは、セルの健全性に応じて変更され得る使用範囲に、自動的に適合する。
【００３８】
図５は、０．３に等しい値ＢＳＯＣｍｉｎと、０．７に等しい値ＢＳＯＣｍａｘとの間の使用範囲における、バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋの同等の評価結果を示す。バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋの変動は予測された変動に一致し、評価は変更された使用範囲に、自動的に適合する。
【００３９】
結果が図２及び３に示されている先行技術の方法と比較すると、ここでのバッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋの評価は、十分ではない。実際、最低の程度まで充電されたセルのバッテリの充電状態ＳＯＣｍｉｎが０．２（即ち最小許容充電状態値ＢＳＯＣｍｉｎ）に達するとき、当該バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは０．２より厳密に大きい。同様に、最高の程度まで充電されたセルのバッテリの充電状態ＳＯＣｍａｘが０．８に達するとき、当該バッテリの充電状態ＳＯＣｐａｃｋは０．８より厳密に小さい。この先行技術の方法では、これらの使用範囲は考慮に入れられない。結果として、この方法では、セルの健全性や、時間の経過に伴う経年状態の進行は考慮に入れられない。
【図１】
0006543263.tif 000007
【図２】
0006543263.tif 000008
【図３】
0006543263.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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