(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車用の電力供給システム（１）であって、一又は複数のセル（３１，３２，３ｊ，３ｎ）からなる電気蓄積バッテリ（２）を備え、前記電気蓄積バッテリ（２）には、前記電気蓄積バッテリ（２）を通過するバッテリ電流（Ｉｂａｔ）の測定に適した電流計（５）、及びセル（３１，３２，３ｊ，３ｎ）の端子での電圧測定に適した少なくとも１つの電圧計（４１，４２，４ｊ，４ｎ）が装着されており、前記電力供給システム（１）は、再充電フェーズの間に前記電気蓄積バッテリ（２）によって許容される最大電力設定点（Ｐｍａｘ）の提供に適した電子制御ユニット（７）を備え、前記電子制御ユニット（７）は、電圧計が装着されるセルの端子間の最大電圧が当該セルを通過する強度の減少関数であることを課すことにより、当該セルによって許容される最大電力を計算するように構成され、
前記電子制御ユニット（７）は、電力が第１の電力（Ｐｍａｘｊ２）以下となるように指示することによって、電圧計が装着されるセルに関連する最大許容電力を計算するように構成されており、第１の電力（Ｐｍａｘｊ２）は前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）及び前記セル（３ｊ）の端子での電圧（Ｖｊ）に関する第１の線形関数と、前記バッテリ電流及び前記セルの端子での電圧に関する第２の線形関数との積であることを特徴とする、電力供給システム（１）。
【請求項２】
前記電子制御ユニット（７）はまた、電力が、第１の定閾値電圧（Ｖｓ）に対して、前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）と前記セルの端子での電圧（Ｖｊ）の関数である項との和を乗じた積である、第２の電力（Ｐｍａｘｊ１）以下となるように指示することによって、電圧計が装着されるセルに関連する最大許容電力を計算するように構成される、請求項１に記載の電力供給システム（１）。
【請求項３】
前記電子制御ユニット（７）は、前記セルの充電状態（ＳＯＣｊ）の計算に適した充電状態コンピュータ（１０）を備え、さらに温度（Ｔｊ）及び前記セル（３ｊ）の充電状態（ＳＯＣｊ）から、前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を読み取ることを可能にするマッピング（８）を備え、前記第２の電力（Ｐｍａｘｊ１）の計算のために前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）に加算される項は前記セルの内部抵抗（ｒｊ）に反比例しており、前記第１及び前記第２の線形関数の係数は前記セルの内部抵抗（ｒｊ）の関数である、請求項２に記載の電力供給システム（１）。
【請求項４】
前記電気蓄積バッテリ（２）は、各々が種々のセル（３１，３２，３ｊ，３ｎ）の端子での電圧の測定に適した任意の数の電圧センサ（４１，４２，４ｊ，４ｎ）を備え、前記電子制御ユニット（７）は、前記電気蓄積バッテリ（２）によって許容可能な最大電力を、電圧計が装着される各セルの最大許容電力に一定のセル係数を乗じた値の中の最小値として、計算するように構成されている、請求項２または３に記載の電力供給システム（１）。
【請求項５】
前記第２の電力（Ｐｍａｘｊ１）は、前記第１の定閾値電圧（Ｖｓ）に対して、前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）と前記第１の定閾値電圧（Ｖｓ）と前記セルの端子での電圧（Ｖｊ）との差分を前記セルの内部抵抗（ｒｊ）で除した商との和を乗じた積である、請求項２または３に記載の電力供給システム（１）。
【請求項６】
前記第２の電力の計算のため、前記セルの内部抵抗（ｒｊ）の値は、前記マッピング（８）から導かれる前記内部抵抗（ｒｊ）に１より真に大きい安全係数（ｋ）を乗じることによって得られる確実な内部抵抗値（Ｒｊ）によって置き換えられる、請求項３に記載の電力供給システム（１）。
【請求項７】
前記第１の電力（Ｐｍａｘｊ２）は、
−前記セルの内部抵抗（ｒｊ）と正定数傾斜係数（α）との和の平方の逆数と；
−前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）に前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を乗じ、第２の閾値電圧（Ｖ２）を加算し、前記セルの端子での電圧（Ｖｊ）を減算した値と；
−前記第２の閾値電圧（Ｖ２）に前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を乗じ、前記セルの端子での電圧（Ｖｊ）に前記正定数傾斜係数（α）を乗じた項を加算し、前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）に前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を乗じてさらに前記正定数傾斜係数（α）を乗じた項を減算した値と
の積である、請求項３から６のいずれか一項に記載の電力供給システム（１）。
【請求項８】
前記第１の電力の計算のため、前記セルの内部抵抗の（ｒｊ）値は、前記マッピング（８）から導かれる前記内部抵抗（ｒｊ）に１より真に大きい第２の安全係数（ｋ）を乗じることによって得られる確実な内部抵抗値（Ｒｊ）によって置き換えられる、請求項３に記載の電力供給システム（１）。
【請求項９】
前記電気蓄積バッテリ（２）には任意の数の温度センサ（６）が装着されており、また前記電子制御ユニット（７）は、種々のセンサから得られる複数の温度（Ｔｉ）のうちの最小値である温度値（Ｔｊ）を利用することにより、前記種々のセル（３１，３２，３ｊ，３ｎ）の内部抵抗（ｒｊ）を読み取るように構成される、請求項３から８のいずれか一項に記載の電力供給システム（１）。
【請求項１０】
前記電子制御ユニット（７）は、少なくとも３つの値、すなわち前記第１の電力（Ｐｍａｘｊ２）、前記第２の電力（Ｐｍａｘｊ１）、及び第３の電力（Ｐｍａｘｊ３）のうちの最小値をとることによって、セルに関連付けられる最大許容電力を計算するように構成されており、前記第３の電力は、
−前記セルの内部抵抗（ｒｊ）と前記正定数傾斜係数（α）とは異なる第２の正定数傾斜係数との和の平方の逆数と；
−前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）に前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を乗じ、第３の閾値電圧を加算し、前記セルの端子での電圧（Ｖｊ）を減算した値と；
−前記第３の閾値電圧に前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を乗じ、前記セルの端子での電圧（Ｖｊ）に前記第２の正定数傾斜係数を乗じた項を加算し、前記バッテリ電流（Ｉｂａｔ）に前記セルの内部抵抗（ｒｊ）を乗じてさらに前記第２の正定数傾斜係数を乗じた項を減算した値と
の３つの項の積である、請求項７に記載の電力供給システム（１）。
【請求項１１】
前記電子制御ユニット（７）が、各セル（３１，３２，３ｊ，３ｎ）に対する内部抵抗の値を、前記電気蓄積バッテリ（２）を通過する電流の履歴並びに前記セルの端子で測定される電圧の履歴の関数として計算するように構成される第２のコンピュータをさらに備える、請求項３、６、８、９のうちのいずれか一項に記載の電力供給システム（１）。
【請求項１２】
電気バッテリの再充電フェーズを調整するための調整方法であって、前記電気バッテリを再充電するために前記電気バッテリに送られる電力は、前記電気バッテリによって許容される最大電力を前記電気バッテリのセルに関連する最大許容電力の倍数として計算することによって制限され、前記セルに関連する前記最大電力は少なくとも２つの値、すなわち第１の電力（Ｐｍａｘｊ２）と第２の電力（Ｐｍａｘｊ１）のうちの最小値をとることによって計算され、前記第２の電力（Ｐｍａｘｊ１）は、端子間の電圧（Ｖｊ）が第１の定閾値電圧（Ｖｓ）に達するまで上昇する場合に前記セルによって吸収される電力に対応し、さらに前記第１の電力（Ｐｍａｘｊ２）は、端子間の前記電圧（Ｖｊ）及び／又は前記電気バッテリの電流強度（Ｉｂａｔ）が、前記電気バッテリを通過する前記電流強度（Ｉｂａｔ）の関数として真に減少する強度−電圧曲線（１５）と交差するまで上昇する場合に、前記セルによって吸収される電力に対応する、調整方法。
【請求項１３】
充電状態（ＳＯＣｊ）及び温度（Ｔｊ）の関数としてマッピング（８）に読み込まれる前記セルの内部抵抗値（ｒｊ）が、前記第１および前記第２の電力（Ｐｍａｘｊ２，Ｐｍａｘｊ１）の計算に使用される、請求項１２に記載の調整方法。
【請求項１４】
セルの数に関連する最大電力が計算され、前記電気バッテリによって許容可能な最大電力が、前記種々のセル（３１，３２，３ｊ，３ｎ）に関連する最大電力のうちの最小値の倍数として計算される、請求項１２または１３に記載の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は電気バッテリ管理システムで、特に自動車に装着され、自動車を推進することを意図された電気バッテリ管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなバッテリは、車両が停止したときに電気端子で再充電可能であり、或いは車両が減速するときに車両の運動エネルギーの一部を、電気モータを介して回収することによっても再充電可能である。これがいわゆる回生ブレーキである。
【０００３】
特許出願ＷＯ２００８−０４０８９３号に記載されているように、例えばＡＢＳ又はＥＳＰなどのある種の安全システムの動作を損なわないように、回収されバッテリに戻される電力を制限することが必要になることがある。
【０００４】
また、安全システムを損傷しないように、バッテリに戻される電力を制限することが必要になることもある。バッテリに送られる最大電流に対して、或いはバッテリの端子に印加される最大電圧に対して閾値が課せられてもよい。
【０００５】
従来、バッテリは、バッテリに送られる最大電力をモニタする電子制御ユニットによって管理可能になっている。したがって、この最大電力は、車輪レベルでの回収モードで許容される最大の機械的な力に関連付けることができる。
【０００６】
電圧閾値のみに、或いは電流強度閾値のみに基づく制限では、リチウムイオンタイプのバッテリで金属析出などの影響を制限することは不可能である。金属リチウムの析出は、電極に到達するＬｉ＋イオンの流量が大きすぎて、Ｌｉ＋イオンが電極のグラファイト内に入り込むことができないような動作条件のときに、バッテリの負電極で発生することがある。これらのＬｉ＋イオンは、電極上に金属析出の形態で凝集し、バッテリ内部に短絡を引き起こしやすい。
【０００７】
特許出願ＷＯ２００９−０３６４４４号は、バッテリの個々のセル内に参照電極を組み込むことによって、また、金属リチウム形成の閾値電位を下回らないように、参照電極に対する負電極の電位をモニタすることによって、このリチウム析出のリスクを制限することを提案している。
【０００８】
この解決策は、少なくともバッテリの幾つかのセルに参照電極の挿入を想定するため、適用に費用がかかる。すべてのセルに参照電極を装備する場合には、システムコストは高額になることがあり、また参照電極が一部のセルにしか装備されない場合には、十分な信頼性が得られないことがある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、特に回生ブレーキフェーズの間に、信頼度が高く安価な方法でリチウム析出のリスクを具体的に制限することを可能にする、バッテリの再充電フェーズを管理するためのシステムを提案することにある。
【００１０】
このため、本発明は特に電気蓄積バッテリを備える自動車のための電力供給システムを提案するもので、バッテリは一又は複数のセルからなり、バッテリを通過するバッテリ電流の測定に適した電流計、及びセルの端子での電圧測定に適した少なくとも１つの電圧計が装着されており、電力供給システムは、バッテリ再充電フェーズの間に最大許容電力設定点の提供に適した電子制御ユニットを備える。制御ユニットは、セルがセルの端子間の最大電圧を下回り、この電圧がセルを通過する電流強度の減少関数となるように要求することによって、電圧計が装着されたセルに関連する最大許容電力を計算するように構成されている。
【００１１】
本発明はさらに、特に電気蓄積バッテリを備える自動車のための電力供給システムを提案する。バッテリは一又は複数のセルからなり、バッテリを通過する電流の測定に適した電流計が装着されており、さらにセルの端子での電圧の測定に適した少なくとも１つの電圧センサが装着されている。有利な変形実施形態によれば、バッテリの各セルには、セルの端子での電圧の測定に適した電圧センサが装着されている。並列に接続されている幾つかのセルには、全く同一の電圧センサが装着可能である。優先的な実施形態によれば、セルの端子での電圧は個々の電気化学セルの端子での電圧、すなわち、セルの２つの電極の電位差に対応する。電圧計は、例えば、電気化学セルの端子、或いは互いに平行に接続された幾つかの電気化学セルの群の端子に接続可能である。電力供給システムは、バッテリ再充電フェーズの間に最大許容電力設定点の提供に適した電子制御ユニットを備える。制御ユニットは、少なくとも２つの値、すなわち、第２の電力と第１の電力のうちの最小値をとることによって、電圧計が装着されたセルに関連する最大許容電力を計算するように構成されており、第２の電力は、第１の定閾値電圧に対して、バッテリ電流とセルの端子での電圧の関数である項との和を乗じた積であり、また、第１の電力は、バッテリ電流及びセルの端子での電圧に対して線形な第１の関数と、バッテリ電流及びセルの端子での電圧に対して線形な第２の関数の積である。好ましい実施形態によれば、電子制御ユニットは、電圧計が装着されているセルの各々に対して、第２の電力及び第１の電力の最小値を計算するように構成されている。特に有利な実施形態によれば、電子制御ユニットは、バッテリのセルの各々に対して、第２の電力及び第１の電力の最小値を計算するように構成されている。
【００１２】
電子制御ユニットは、セルの充電状態の計算に適した充電状態コンピュータを備えることができ、また、温度及びセルの充電状態からセルの内部抵抗の読取を可能にするマッピングを含むことができる。第２の電力の計算に関して、バッテリ電流に付加される項は、セルの内部抵抗に反比例し、また、第１及び第２の線形関数の係数はセルの内部抵抗の関数である。好ましい実施形態によれば、第１及び第２の線形関数の係数は、セルの内部抵抗を含む分数の形式で計算される。
【００１３】
特定の有利な実施形態によれば、制御ユニットはまた、バッテリの限界の関数として各瞬間に電力を制限できるように、
−運転者が望む電力
−バッテリによって許容される電力
のうちの最小値となる電力をバッテリに課すのにも適している。
【００１４】
上述の実施形態と結合しうる別の実施形態によれば、各瞬間におけるセルの瞬間的な抵抗ｒｉＳｈｏｒｔ＿ｔｅｒｍ＿ｃｅｌｌ，ｋ＋１は次のようにして計算することができる。
0006377609.tif 000002
【００１５】
次いで、フィルタ処理されたセルの抵抗ｒｉｃｅｌｌ，ｋ＋１は、例えば次のようにして計算することができる。
0006377609.tif 000003
ここでβは一定のフィルタ処理係数で、例えばβ＝０．０１で、ｒｉｃｅｌｌ，０はマッピングから計算される初期の内部抵抗の値である。
【００１６】
以下の条件、
−２回の電流レベルの変動の絶対値の計算結果｜Ｉｂａｔ，ｋ＋１−Ｉｂａｔ，ｋ｜が閾値を超える
−モジュール全体の最低温度が閾値以上である
−バッテリの充電状態が一定のレベルを超える
が満たされると、セルの内部抵抗値にこのデジタルフィルタ処理を適用するように決定することが、特に可能となる。
【００１７】
したがって、電子制御ユニットは、各セルに対する内部抵抗の値を、バッテリを通過する電流の履歴並びにセルの端子で測定される電圧の履歴の関数として計算するように構成される第２のコンピュータを備えることができる。
【００１８】
優先的に、バッテリは異なるセルの端子での電圧測定にそれぞれ適した任意の数の電圧センサを備え、また電子制御ユニットは、電圧計が装着された各セルの最大許容電力の最小値に一定のセル係数を乗じられ、バッテリによって許容可能な最大電力を計算するように構成されている。セル係数の値はバッテリのセルの数及びバッテリ内部でのセルの相互接続の数に依存することがある。セル係数は、例えば、すべてのセルが直列にマウントされている場合にはセルの総数に対応することがあり、或いはバッテリが並列にマウントされた２個のセルの組の直列アセンブリを含む場合にはセルの数に２を乗じた値に対応することがある。
【００１９】
第２の電力は、例えば、第１の定閾値電圧に対して、第１の閾値電圧とセルの端子での電圧との間の差をセルの内部抵抗で除した商とバッテリ電流との和を乗じた積である。
【００２０】
好ましい実施形態によれば、第２の電力の計算のため、セルの内部抵抗値は、マッピングから導かれる抵抗値に１より真に大きい安全係数を乗じることによって得られる確実な内部抵抗値によって置き換えられる。
【００２１】
第１の電力は、例えば、
−セルの内部抵抗と正定数傾斜係数との和の平方の逆数と；
−バッテリ電流にセルの内部抵抗を乗じ、第２の閾値電圧を加算し、セルの端子での電圧を減算した値と；
−第２の閾値電圧にセルの抵抗を乗じ、セルの端子での電圧に傾斜係数を乗じた項を加算し、バッテリ電流にセルの内部抵抗を乗じてさらに傾斜係数を乗じた項を減算した値と
の積である。
【００２２】
第１の閾値電圧、第２の閾値電圧及び傾斜係数は電子制御ユニットに保存される定数である。
【００２３】
第１の電力の計算のため、セルの内部抵抗値は、マッピングから導かれる抵抗値に真に１よりも大きい安全係数を乗じることによって得られる確実な内部抵抗値によって置き換え可能である。好ましい実施形態によれば、安全係数は好ましくは、１．３から１．６の間である。有利には、第１及び第２の安全係数は同じであってもよい。別の可能な実施形態によれば、第１及び第２の安全係数は異なっていてもよく、両者とも１よりも大きく、好ましくは１．５以下である。
【００２４】
好ましくは、バッテリには任意の数の温度センサが装着されており、また電子制御ユニットは、種々のセンサから得られる任意の数の温度値のうちの最小値である温度値を利用することにより、種々のセルの内部抵抗を読み取るように構成されている。電子制御ユニットは、種々のセンサから得られる複数の温度のうちの最小値である温度値を利用することにより、またセルの充電状態（ＳＯＣ）を利用することにより、種々のセルの内部抵抗を読み取るように構成されてもよい。利用される温度は、例えば、種々のセンサによって測定される温度の最小値であってもよく、あるいは関連するセルの近傍に配置される任意の数のセンサによって測定される温度の最小値であってもよい。
【００２５】
改良された変形実施形態によれば、電子制御ユニットは、少なくとも３つの値、すなわち第２の電力、第１の電力、及び第３の電力のうちの最小値をとることによって、セルに関連付けられた最大許容電力を計算するように構成されており、第３の電力は、
−セルの内部抵抗と第１の傾斜係数とは異なる第２の正定数傾斜係数との和の平方の逆数と；
−バッテリ電流にセルの内部抵抗を乗じ、第３の閾値電圧を加算し、セルの端子での電圧を減算した値と；
−第３の閾値電圧にセルの抵抗を乗じ、セルの端子での電圧に第２の傾斜係数を乗じた項を加算し、バッテリ電流にセルの内部抵抗を乗じてさらに第２傾斜係数を乗じた項を減算した値と
の積である。
【００２６】
別の態様によれば、本発明は、電気バッテリの再充電フェーズを調整するための方法であって、バッテリを再充電するためにバッテリに送られる電力は、バッテリのセルに関連する複数の最大許容電力として、バッテリによって許容される最大電力を計算することによって制限され、セルに関連する最大電力は少なくとも２つの値、すなわち第２の電力と第１の電力のうちの最小値をとることによって計算され、第２の電力は、電圧が第１の定閾値電圧に達するまで上昇する場合にセルによって吸収される電力に対応し、さらに第１の電力は、バッテリの電圧及び充電電流が、バッテリを通過する電流強度の関数として真に減少する強度−電圧曲線と交差するまで上昇する場合に、セルによって吸収される電力に対応する、方法を提示する。
【００２７】
優先的に、充電状態及び温度の関数としてマッピングに読み込まれるセルの内部抵抗値は、第１および第２の電力の計算に利用される。
【００２８】
有利には、セルの数に関連する最大電力が計算され、バッテリによって許容可能な最大電力は、異なるセルに関連する最大電力のうちの最小値の倍数として計算される。
【００２９】
非限定的な例としてのみ示された後述の記載を読み添付図面を参照することで、他の目的、特徴及び利点が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による電気モータアセンブリを表す。
【図２】異なるモニタリング基準に対して、図１の電気モータアセンブリに属するバッテリの動作点（電流、電圧）の位置決めのグラフを図解している。
【図３】異なるモニタリング基準に対して、図１の電気モータアセンブリに属するバッテリの動作点（電流、電圧）の位置決めのグラフを図解している。
【図４】図１の電気モータアセンブリに属する電子制御ユニットの動作のある態様を図解している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に図解しているように、電気モータアセンブリ１はバッテリ２、電気モータ９及び電子制御ユニット７を備える。バッテリには、「ｔ」の時点でバッテリを通過する電流強度Ｉｂａｔ（ｔ）の測定を可能にする電流計５が装着されており、接続２４によって電子制御ユニット７に結合されている。バッテリにはまた、温度Ｔの測定を可能にする温度センサ６が装着されており、接続２３によって電子制御ユニット７に結合されている。バッテリは、互いに直列にマウントされたセル３１，３２…３ｊ…３ｎ及び各セル３１，３２…３ｊ…３ｎの端子でそれぞれの電圧Ｖ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）…Ｖｊ（ｔ）…Ｖｎ（ｔ）の測定を可能にする電圧センサ又は電圧計４１，４２…４ｊ…４ｎを備える。
【００３２】
各セル３１、３２…３ｊ…３ｎは、並列にマウントされた幾つかのセルから構成されてもよく、例えば、図１のように、並列にマウントされた２個のセルから構成されてもよい。
【００３３】
電子制御ユニット７は、例えば、温度、電流及び電圧の履歴の関数として、各セルの充電状態を計算するのに適したコンピュータ１０を備える。セル又は充電式バッテリの充電状態を計算するための方法は既知である。例えば、論文「Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｋａｌｍａｎ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｏｆ  ＬｉＰＢ−ｂａｓｅｄ  ＨＥＶ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｐａｃｋｓ．  Ｐａｒｔ  ３．  Ｓｔａｔｅ  ａｎｄ  ｐａｒａｍａｍｅｔｅｒ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」（Ｇｒｅｇｏｒｙ  Ｌ  Ｐｌｅｔｔ著）（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｐｏｗｅｒ  ｓｏｕｒｃｅｓ  １３４  ｐｐ  ２７７−２９２）に記載されている方法を用いることが可能である。電子制御ユニット７はまた、温度及び充電状態の関数として、各セル３１，３２…３ｊ…３ｎの内部抵抗値を読むことが可能なマッピング８を含む、またはこれに結合されている。
【００３４】
電子制御ユニット７は、接続２０を介して、バッテリの再充電用に許容される最大電力値Ｐｍａｘを提供する。
【００３５】
例えば、Ｐｍａｘの値は回生ブレーキングフェーズの管理機能に送信可能であるが、モータ９によってもたらされる電力が許容された閾値に近づくと直ちに、車両の損失ブレーキング手段（ブレーキパッド、ディスク）を用いてブレーキングを完了する。
【００３６】
図２は、セル３ｊが到達することのできる動作閾値点２５が、第１の損傷閾値、ここでは一定の閾値電圧Ｖｓを超えないように計算する原理を図解している。
【００３７】
したがって、図２には、セルの電流動作点１４（Ｉｂａｔ（ｔ），Ｖｊ（ｔ））を通り、傾斜がセルの内部抵抗ｒである直線１１が示されている。閾値電圧Ｖｓを満たすため、電流Ｉｂａｔ（ｔ）及び電圧Ｖｊ（ｔ）は、直線１１が閾値Ｖｓを通る水平線１３と交差する動作点２７に到達するまで増やすことができる。許容される電圧及び電流の増分はそれぞれ、ΔＶとΔＩ０である。
【００３８】
安全域を確保し、内部抵抗ｒに関する計算の不確実性を考慮するため、許容される限界動作点として、動作点１４を通る直線１２の交点に対応し、マップされた内部抵抗ｒよりもやや大きい内部抵抗Ｒに対応する点２５をとることが望ましい。許容される電圧及び電流の増分はそれぞれ、ΔＶとΔＩ＜ΔＩ０となる。
【００３９】
例えば、Ｒ＝ｋ．ｒを選択することが可能で、ｋは真に１よりも大きく、好ましくは１．５以下である。
【００４０】
この第１の基準に従って、セルｊによって許容される最大電力Ｐｍａｘｊ１は、次の方程式に等しい。
0006377609.tif 000004
【００４１】
図３は、セルの負電極上に―一般的にリチウムデンドライトの形態での―金属析出の形成を避けるために許容される、動作点の別の限界を計算する原理を図解している。
【００４２】
参照電極に対する負の電極電位に関する情報を得ていない場合、動作閾値は電流の関数として、電圧の連続減少曲線の形で設定され、ここで閾値は、原点での縦座標が電圧Ｖ２で、絶対値がαである負の傾斜を有する直線１５によって図解されている。セルの電流及び電圧は、動作点１４に対応する電圧Ｖｊ（ｔ）の電流Ｉｂａｔ（ｔ）から、閾値直線１５と傾斜がセルの内部抵抗ｒである直線１１との交点に対応する座標（Ｉ３，Ｖ３）の点２８まで高めることができる。図２の場合には、安全のため、点２８ではなく、閾値直線１５とセル３ｊの「高めに評価された抵抗値Ｒで」動作する直線に対応する直線１２との交点に対応する座標（Ｉ１，Ｖ１）の点２６が採用される。許容される電圧及び電流の増分はそれぞれ、図２の増分とは異なり、新しい電圧増分ΔＶ及び新しい電流強度増分ΔＩとなる。
【００４３】
交点２６の座標（Ｉ１，Ｖ１）は、以下の方程式に従う２つの直線１５及び１２の方程式を用いて得られる。
0006377609.tif 000005
【００４４】
交点２６に対応する電力Ｐｍａｘｊ２は、特に強度Ｉ２がＶ２／２αを下回る場合には、交点２８に対応する電力Ｐ’ｍａｘｊ２を下回る。この場合、マップされた抵抗ｒに対して高めに評価した抵抗Ｒを使用する選択は、付加的な安全対策である。同様のことは通常の値でも当てはまり、例えばＶ２は４Ｖ程度で、αは０．００２５Ｖｏｌｔ．Ａ−１程度で、最大バッテリ電流値は６０Ａ程度となる。一般的に、Ｉｂａｔ＜６０Ａ＜  Ｖ２／２α＝８００Ａが適用される。
【００４５】
リチウム析出を生じさせることなくバッテリが使用可能な範囲を区切る閾値曲線が非線形関数であるときには、この関数は原点での横座標Ｖ２と傾斜αによって定義される幾つかの直線部分１５によって近似される。
次に、直線１２と正式に定義された各閾値直線との交点に対応する、セルに対して許容される最大電力が計算され、これらの電力及び電力Ｐｍａｘｊ１の最小値が取られる。
【００４６】
図４は、図１のバッテリ２の再充電に対して許容される最大電力値Ｐｍａｘを提供することを可能にする電子制御ユニットの動作の一部を図解している。
【００４７】
電子制御ユニット７は、電流計５によって測定されるバッテリ電流Ｉｂａｔ（ｔ）の入力として、セル３１，３２，３ｊ，３ｎに関連付けられた異なる電圧計４１，４２，４ｊ，４ｎによって提供される異なる電圧Ｖｊ（ｔ）を受け取る。
【００４８】
電子制御ユニット７は、バッテリの異なる点の温度に対応する一又は複数の温度値Ｔｉを、接続２３を介して受け取る。充電状態コンピュータ１０は、各セル３１，３２，３ｊ，３ｎに対して充電状態ＳＯＣｊを計算し、セルにより近い温度に対応させるため、及び／又はセルの近傍で評価した最低温度に対応させるため、温度Ｔｉから計算した温度Ｔｊに関連付けられたマッピングに、この値を送る。この２つのデータに基づいて、電子制御ユニット７は、マッピング８でセル３ｊの推定内部抵抗に対応する値ｒｊを読み取る。この値ｒｊ，は乗算器２９に送られ、乗算器２９は抵抗ｒｊ，に安全係数ｋを掛けて、高めに評価された抵抗Ｒｊを得る。高めに評価された抵抗Ｒｊは次に電子制御ユニットによって、基準１６、１７、及び１８によってそれぞれ特定される第１、第２及び第３の最大許容電力コンピュータに送られる。
【００４９】
コンピュータ１６は、図２の解説で説明されているように、電圧閾値ＶＳを超えないように、セルｊに対する最大許容電力を計算する。
【００５０】
コンピュータ１７は、図３で図解されている直線１５に対応する閾値曲線に基づいて、デンドライトの析出を引き起こさないように、セル３ｊに対する最大許容電力を計算する。
【００５１】
第３のコンピュータ１８は、最大許容電力Ｐｍａｘｊ２と同一の原理に従って計算されるが、図３で図解されている直線１５とは異なる方程式の直線１５に関連している、セル３ｊに対する最大許容電力を計算する。
【００５２】
１からｎまでの間のｊの各値に対して、３つの値Ｐｍａｘｊ１，Ｐｍａｘｊ２，Ｐｍａｘｊ３が、３×ｎ個の正式に計算された電力値のうちの最小値を選択する最小値選択器１９に送られる。
【００５３】
この最小値は、バッテリ２のセルのうちの１つが許容可能な最低電力に対応し、一方、閾値直線１３と、第１の閾値直線１５と、さらに第１の閾値直線１５とは異なる傾斜で原点での横座標が第１の閾値直線１５とは異なる第２の閾値直線１５と、に対応する３つの基準を満たしている。バッテリによって許容される最大電力値は、この最小値にセルの数ｎを乗ずることによって、あらかじめ計算されている３ｎ個の値のうちの最小電力から推定される。
【００５４】
本発明による方法を使用することにより、早期の劣化を引き起こすことなくバッテリへ送ることができる最大電力を高い信頼度で推定することが可能になる。本発明による方法は、金属リチウム析出形成閾値の直線に代えて、又は加えて、直線又は、金属リチウム析出形成閾値に関連する直線以外の直線群によって限定される動作範囲を考慮するように使用可能である。
【００５５】
本発明は記載されている例示的な実施形態に限定されることはなく、数多くの変形例で利用可能になりうる。バッテリには１つの温度センサのみを装着して、各セルに１つずつ温度センサを装着してもよく、或いはバッテリにはセルの数を下回る数の温度センサを装着してもよい。後者の場合、バッテリの内部抵抗の計算のために保持される温度は、全センサに対する最小温度、或いは注目しているセルに最も近いセンサの局所的な最小温度、或いは他の温度測定によるセルコアの推定温度に対応することがある。様々な温度値との調整の中の別の選択肢も可能である。場合によっては、バッテリの全体的な充電状態のみを計算して、この平均充電状態からセルの各々に対して同一の内部セル抵抗値を割り当てることもできる。
【００５６】
本発明によりバッテリに送られる電力の限界は、バッテリ再充電フェーズの間に実装可能であり、例えば、回生ブレーキフェーズの間に特定のバッテリ再充電フェーズに対して選択的に実装可能である。
【００５７】
最大電力コンピュータ１７及び１８は、動作直線１２とデンドライト形成なしでバッテリの許容される動作範囲を区切る非線形曲線との交点を直接決定するのに適している最大電力コンピュータによって置換可能である。
【００５８】
電力Ｐｍａｘｊ１を計算するための安全係数ｋは、最大電力Ｐｍａｘｊ２及びＰｍａｘｊ３を計算するためのものと異なっていることがある。
【００５９】
バッテリは個々のセルが直列に構成されているセルから成ってもよく、一方、並列になっている少なくとも２つのセルから成ることもある。言うまでもなく個々のセルはリチウムイオンタイプでありうるが、別の化学物質によるセルであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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