(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサを備えるコンピュータ・システムによりバッテリの状態を推定する方法であって、
前記プロセッサにより、時間期間のバッテリ使用について記録されたデータ、前記バッテリの記憶された使用モード、および前記使用モードに対応する減衰曲線に従って、前記時間期間の間の前記バッテリの使用モードおよび前記使用モードに対応する減衰曲線を識別することであって、前記減衰曲線がバッテリ使用に対する前記バッテリの完全充電容量の変化を表す、前記識別することと、
前記プロセッサにより、前記記録されたデータならびに前記識別された使用モードおよび前記使用モードに対応する減衰曲線のｃ＝ｃａである点における傾きに従って前記バッテリの劣化を計算することであって、ｃａが、前記時間期間の開始時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、前記劣化が前記時間期間の前記バッテリ使用に対して減少する前記バッテリの前記完全充電容量の量を表す、前記計算することと
を含む方法。
【請求項２】
バッテリ使用についての前記データが、バッテリ使用の開始時刻および終了時刻、バッテリ使用の初期電圧および最終電圧、充電電流、充電レベル、温度、放電電流、アイドル時間、ならびにアイドルの前の前記バッテリの電気エネルギの量を表す放電の深さを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記識別された使用モードが充電モードである場合、前記バッテリ劣化が、充電レベルＬ、充電容量δｅ、温度Ｔ、初期充電電圧Ｕａ、および最終充電電圧Ｕｂに従って以下のように計算される、すなわち、
充電の開始時刻ｔａ、充電の終了時刻ｔｂ、および前記時間期間の充電電流Ｉｃに従って、前記時間期間の間の前記充電容量δｅを計算し、
充電レベルＬ、初期充電電圧Ｕａ、および温度Ｔに一致する全ての充電モードの組｛Ｍａ｝、ならびに充電レベルＬ、最終充電電圧Ｕｂ、および温度Ｔに一致する全ての充電モードの組｛Ｍｂ｝について、前記バッテリの記憶された充電モードおよび前記充電モードに対応する減衰曲線を検索し、
モードｍｂの充電容量とモードｍａの充電容量の間の差がδｅに等しいような前記モードｍｂおよび前記モードｍａについて、前記組｛Ｍｂ｝および前記組｛Ｍａ｝をそれぞれ検索し、
前記モードｍａおよびｍｂに対応する減衰曲線ｆａおよびｆｂに従って、ｃ＝ｃａである点で、前記減衰曲線ｆａおよびｆｂの傾きｓａおよびｓｂをそれぞれ計算し、ここで、ｃａは、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、ｓａおよびｓｂは、前記充電電流Ｉｃおよび温度Ｔの条件下で、前記バッテリを標準カットオフ電圧から前記初期充電電圧Ｕａおよび前記最終充電電圧Ｕｂに充電することにより引き起こされる劣化をそれぞれ表し、
前記時間期間の間のバッテリ劣化ｓ＝ｓｂ−ｓａを計算して、前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの前記完全充電容量ｃｂ＝ｃａ＋ｓを取得する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記識別された使用モードが放電モードである場合、前記バッテリ劣化が、放電電流Ｉｄ、温度Ｔ、初期放電電圧Ｕａ、および最終放電電圧Ｕｂに従って以下のように計算される、すなわち、
放電電流Ｉｄ、初期放電電圧Ｕａ、および温度Ｔに一致する放電モードｍａ、ならびに放電電流Ｉｄ、最終放電電圧Ｕｂ、および温度Ｔに一致する放電モードｍｂについて前記バッテリの記憶された放電モードおよび前記放電モードに対応する減衰曲線を検索し、
前記モードｍａおよびｍｂに対応する減衰曲線ｆａおよびｆｂに従って、ｃ＝ｃａである点で、前記減衰曲線ｆａおよびｆｂの傾きｓａおよびｓｂをそれぞれ計算し、ここで、ｃａは、時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、ｓａおよびｓｂは、前記放電電流Ｉｄおよび温度Ｔの条件下で、前記バッテリを前記初期放電電圧Ｕａおよび前記最終放電電圧Ｕｂから標準カットオフ電圧に放電することにより引き起こされる劣化をそれぞれ表し、
前記時間期間の間のバッテリ劣化ｓ＝ｓｂ−ｓａを計算して、時刻ｔｂにおける前記バッテリの前記完全充電容量ｃｂ＝ｃａ＋ｓを取得する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記識別された使用モードがアイドル・モードである場合、前記バッテリ劣化が、放電の深さｄおよび温度Ｔに従って以下のように計算される、すなわち、
前記放電の深さｄおよび温度Ｔに一致する放電モードｍについて前記バッテリの記憶されたアイドル・モードおよび前記アイドル・モードに対応する減衰曲線を検索し、
前記モードｍに対応する減衰曲線ｆに従って、ｃ＝ｃａである点で、前記減衰曲線ｆの傾きｓを計算し、ここで、ｃａが、時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、ｓが、前記時間期間の間のバッテリ劣化を表し、
時刻ｔｂにおける前記バッテリの前記完全充電容量
【数１】
0006316319.tif 000019
を計算し、ここで、Ｈ０が、前記モードｍを確立するために使用されるアイドル時間、Ｈが、前記時間期間に応じたアイドル時間である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記バッテリの前記状態を推定する方法が、
前記バッテリを１回使用することにより引き起こされる下落率
【数２】
0006316319.tif 000020
を計算することをさらに含み、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｃｅが前記バッテリのスクラップ容量である、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記バッテリの前記状態を推定する方法が、
バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率に従って前記バッテリの電気エネルギの残量を計算することをさらに含み、前記バッテリの電気エネルギの前記残量が、前記バッテリの工場出荷電気エネルギｅ０に基づいて、バッテリ使用により引き起こされる電気エネルギの前記残量の変化を累積することにより取得される、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記識別された使用モードが充電モードである場合、電気エネルギの前記残量が以下のように計算される、すなわち、
充電の開始時刻ｔａ、充電の終了時刻ｔｂ、および前記時間期間の充電電流Ｉｃに従って、前記時間期間の間の前記充電容量δｅを計算し、
前記時間期間の間に記録されたバッテリ使用についての前記データに従って、前記充電モードおよび前記充電モードに対応する充電効率αについて、バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率を検索し、
前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量
【数３】
0006316319.tif 000021
を計算し、ここで、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｅａが、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
請前記識別された使用モードが放電モードである場合、電気エネルギの前記残量が以下のように計算される、すなわち、
放電の開始時刻ｔａ、放電の終了時刻ｔｂ、および前記時間期間の放電電流Ｉｄに従って、前記時間期間の間の前記放電容量δｅを計算し、
前記時間期間の間に記録されたバッテリ使用についての前記データに従って、前記放電モードおよび前記放電モードに対応する放電効率βについて、バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率を検索し、
前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量
【数４】
0006316319.tif 000022
を計算し、ここで、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｅａが、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記識別された使用モードがアイドル・モードである場合、前記バッテリの電気エネルギの前記残量が以下のように計算される、すなわち、
前記時間期間の間に記録されたバッテリ使用についての前記データに従って、前記アイドル・モードおよび前記アイドル・モードに対応する自己放電効率γについて、バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率を検索し、
前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量
【数５】
0006316319.tif 000023
を計算し、ここで、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｅａが、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量であり、Ｈγが、効率表を確立するときの前記自己放電効率γに対応するアイドル時間であり、Ｈが、前記時間期間に対応するアイドル時間である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
バッテリの状態を推定する装置であって、
バッテリ使用について記録されたデータ、時間期間の前記バッテリの記憶された使用モード、および前記さまざまな使用モードに対応する減衰曲線に従って、前記時間期間の間の前記バッテリの使用モードおよび前記使用モードに対応する減衰曲線を識別するように構成されるモード識別ユニットであって、前記減衰曲線がバッテリ使用に対する前記バッテリの完全充電容量の変化を表す、前記モード識別ユニットと、
前記記録されたデータならびに前記識別された使用モードおよび前記使用モードに対応する減衰曲線のｃ＝ｃａである点における傾きに従って前記バッテリの劣化を計算するように構成される状態推定ユニットであって、ｃａが、前記時間期間の開始時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、前記劣化が、前記時間期間の前記バッテリ使用に対して減少する前記バッテリの前記完全充電容量の量を表す、前記状態推定ユニットと
を備える装置。
【請求項１２】
バッテリ使用についての前記データが、バッテリ使用の開始時刻および終了時刻、バッテリ使用の初期電圧および最終電圧、充電電流、充電レベル、温度、放電電流、アイドル時間、ならびにアイドルの前の前記バッテリの電気エネルギを表す放電の深さを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記識別された使用モードが充電モードである場合、前記バッテリ劣化が、充電レベルＬ、充電容量δｅ、温度Ｔ、初期充電電圧Ｕａ、および最終充電電圧Ｕｂに従って以下のように計算される、すなわち、
充電の開始時刻ｔａ、充電の終了時刻ｔｂ、および前記時間期間の充電電流Ｉｃに従って、前記時間期間の間の前記充電容量δｅを計算し、
充電レベルＬ、初期充電電圧Ｕａ、および温度Ｔに一致する全ての充電モードの組｛Ｍａ｝、ならびに充電レベルＬ、最終充電電圧Ｕｂ、および温度Ｔに一致する全ての充電モードの組｛Ｍｂ｝について、前記バッテリの記憶された充電モードおよび前記充電モードに対応する減衰曲線を検索し、
モードｍｂの充電容量とモードｍａの充電容量の間の差がδｅに等しいような前記モードｍｂおよび前記モードｍａについて、前記組｛Ｍｂ｝および前記組｛Ｍａ｝をそれぞれ検索し、
前記モードｍａおよびｍｂに対応する減衰曲線ｆａおよびｆｂに従って、ｃ＝ｃａである点で、前記減衰曲線ｆａおよびｆｂの傾きｓａおよびｓｂをそれぞれ計算し、ここで、ｃａは、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、ｓａおよびｓｂは、前記充電電流Ｉｃおよび温度Ｔの条件下で、前記バッテリを標準カットオフ電圧から前記初期充電電圧Ｕａおよび前記最終充電電圧Ｕｂに充電することにより引き起こされる劣化をそれぞれ表し、
前記時間期間の間のバッテリ劣化ｓ＝ｓｂ−ｓａを計算して、前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの前記完全充電容量ｃｂ＝ｃａ＋ｓを取得する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記識別された使用モードが放電モードである場合、前記バッテリ劣化が、放電電流Ｉｄ、温度Ｔ、初期放電電圧Ｕａ、および最終放電電圧Ｕｂに従って以下のように計算される、すなわち、
放電電流Ｉｄ、初期放電電圧Ｕａ、および温度Ｔに一致する放電モードｍａ、ならびに放電電流Ｉｄ、最終放電電圧Ｕｂ、および温度Ｔに一致する放電モードｍｂについて前記バッテリの記憶された放電モードおよび前記放電モードに対応する減衰曲線を検索し、
前記モードｍａおよびｍｂに対応する減衰曲線ｆａおよびｆｂに従って、ｃ＝ｃａである点で、前記減衰曲線ｆａおよびｆｂの傾きｓａおよびｓｂをそれぞれ計算し、ここで、ｃａは、時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、ｓａおよびｓｂは、前記放電電流Ｉｄおよび温度Ｔの条件下で、前記バッテリを前記初期放電電圧Ｕａおよび前記最終放電電圧Ｕｂから標準カットオフ電圧に放電することにより引き起こされる劣化をそれぞれ表し、
前記時間期間の間のバッテリ劣化ｓ＝ｓｂ−ｓａを計算して、時刻ｔｂにおける前記バッテリの前記完全充電容量ｃｂ＝ｃａ＋ｓを取得する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記識別された使用モードがアイドル・モードである場合、前記バッテリ劣化が、放電の深さｄおよび温度Ｔに従って以下のように計算される、すなわち、
前記放電の深さｄおよび温度Ｔに一致する放電モードｍについて前記バッテリの記憶されたアイドル・モードおよび前記アイドル・モードに対応する減衰曲線を検索し、
前記モードｍに対応する減衰曲線ｆに従って、ｃ＝ｃａである点で、前記減衰曲線ｆの傾きｓを計算し、ここで、ｃａが、時刻ｔａにおける前記バッテリの完全充電容量を表し、ｓが、前記時間期間の間のバッテリ劣化を表し、
時刻ｔｂにおける前記バッテリの前記完全充電容量
【数６】
0006316319.tif 000024
を計算し、ここで、Ｈ０が、前記モードｍを確立するために使用されるアイドル時間、Ｈが、前記時間期間に応じたアイドル時間である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記バッテリの前記状態を推定することが、さらに
前記バッテリを１回使用することにより引き起こされる下落率
【数７】
0006316319.tif 000025
を計算することであって、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｃｅが前記バッテリのスクラップ容量であることを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記バッテリの前記状態を推定することが、
バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率に従って前記バッテリの電気エネルギの残量を計算することをさらに含み、前記バッテリの電気エネルギの前記残量が、前記バッテリの工場出荷電気エネルギｅ０に基づいて、バッテリ使用により引き起こされる電気エネルギの前記残量の変化を累積することにより取得される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記識別された使用モードが充電モードである場合、電気エネルギの前記残量が以下のように計算される、すなわち、
充電の開始時刻ｔａ、充電の終了時刻ｔｂ、および前記時間期間の充電電流Ｉｃに従って、前記時間期間の間の前記充電容量δｅを計算し、
前記時間期間の間に記録されたバッテリ使用についての前記データに従って、前記充電モードおよび前記充電モードに対応する充電効率αについて、バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率を検索し、
前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量
【数８】
0006316319.tif 000026
を計算し、ここで、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｅａが、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記識別された使用モードが放電モードである場合、電気エネルギの前記残量が以下のように計算される、すなわち、
放電の開始時刻ｔａ、放電の終了時刻ｔｂ、および前記時間期間の放電電流Ｉｄに従って、前記時間期間の間の前記放電容量δｅを計算し、
前記時間期間の間に記録されたバッテリ使用についての前記データに従って、前記放電モードおよび前記放電モードに対応する放電効率βについて、バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率を検索し、
前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量
【数９】
0006316319.tif 000027
を計算し、ここで、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｅａが、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量である、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記識別された使用モードがアイドル・モードである場合、前記バッテリの電気エネルギの前記残量が以下のように計算される、すなわち、
前記時間期間の間に記録されたバッテリ使用についての前記データに従って、前記アイドル・モードおよび前記アイドル・モードに対応する自己放電効率γについて、バッテリの前記記憶された使用モードおよび前記使用モードに対応する効率を検索し、
前記時刻ｔｂにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量
【数１０】
0006316319.tif 000028
を計算し、ここで、ｃ０が前記バッテリの工場出荷容量であり、ｅａが、前記時刻ｔａにおける前記バッテリの電気エネルギの前記残量であり、Ｈγが、効率表を確立するときの前記自己放電効率γに対応するアイドル時間であり、Ｈが、前記時間期間に対応するアイドル時間である、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
請求項１１ないし２０のいずれかに記載の装置を備えるシステム。
【請求項２２】
請求項１１ないし２０のいずれかに記載の装置を備える車両。
【請求項２３】
コンピュータ・システム上で実行されることにより、前記コンピュータ・システムに請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法を実行させるコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの状態を推定する方法および装置ならびに関連システムおよび車両に関し、より詳細には、バッテリ使用についての記録データおよび予め確立されたモード表を使用することによって、バッテリの状態を推定する方法および装置ならびに関連システムおよび車両に関する。
【０００２】
自動車産業は活力ある発展をしているものの、電気車両のバッテリ充電は、遅く、コストが高い。現在では、電気車両の主な２つの動作モード、すなわち、プラグインバッテリ充電およびバッテリ交換がある。
【０００３】
一方はプラグイン充電モードであり、すなわち、ユーザは、バッテリを含む電気車両を購入し、事業者により提供される充電ステーションまたは充電用ポールでバッテリを充電する。この充電モードでは、必要に応じて、ユーザは、低速充電または高速充電を自分で選択することができる。前者は長期間だがより低料率を有し、一方後者はより短期間だがより高料率を有する。２つのタイプの充電用の充電設備は、事業者により運営される。事業者は、充電期間に消費される電力に従って、ユーザに課金する。しかし、そのような充電後において、使用時にバッテリによって放電される電気エネルギは、充電プロセス期間に消費される電気エネルギよりも常に小さく、その２つの間の差は、バッテリの状態に依存する。すなわち、異なる状態を有するバッテリについて、同じ電気エネルギが消費される場合、異なるバッテリは、使用時に異なる電気エネルギを放電する可能性がある。したがって、充電期間に消費される電気エネルギにのみしたがってユーザに課金するのは、不合理である。
【０００４】
他方は、バッテリ交換モードであり、すなわち、消費者はバッテリなしで電気車両を購入するが、バッテリ事業者からバッテリを賃貸またはリースし、ユーザは、現在のバッテリの運転距離により支払う。しかし、運転距離は、バッテリの状態を十分に反映することができない。というのは、異なる使用モードにより引き起こされるバッテリ劣化を完全に考慮することができず、バッテリの乱用を効果的に抑制することができないからである。例えば、バッテリが同じ距離を駆動する２つの場合、すなわち、重い荷重を有して駆動される場合と荷重なしで駆動される場合、または登坂するときに駆動される場合と平坦な道路上を駆動される場合、または変化する速度で駆動される場合と均一な速度で駆動される場合、異なる場合ではバッテリの劣化が異なる。したがって、運転距離にのみ基づいてユーザに課金するのは、やはり不合理である。
【０００５】
したがって、合理的な課金にとっての便宜を図るため、バッテリの残余価値を合理的に判断するように、例えば、バッテリの劣化程度、バッテリの電気エネルギの残量などといった、バッテリの状態を正しく推定する技法が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一目的は、従来技術を改善して、バッテリの状態を推定する新規な方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、バッテリの状態を推定する装置が提供され、装置は、バッテリ使用について記録されたデータ、バッテリの記憶された使用モード、およびさまざまな使用モードに対応する減衰曲線に従って、時間期間の間のバッテリの使用モードおよびその使用モードに対応する減衰曲線を識別するように構成されるモード識別ユニットであって、減衰曲線がバッテリ使用に対するバッテリの完全に充電される能力の変化を表すモード識別ユニットと、記録されたデータならびに識別された使用モードおよびその使用モードに対応する減衰曲線に従ってバッテリの劣化を計算するように構成される状態推定ユニットであって、劣化がバッテリの使用に対して減少するバッテリの完全充電容量の量を表す状態推定ユニットとを備える。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、バッテリの状態を推定する方法が提供され、方法は、バッテリ使用について記録されたデータ、バッテリの記憶された使用モード、およびさまざまな使用モードに対応する減衰曲線に従って、時間期間の間のバッテリの使用モードおよびその使用モードに対応する減衰曲線を識別することであって、減衰曲線がバッテリ使用に対するバッテリの完全充電容量の変化を表す、識別することと、記録されたデータならびに識別された使用モードおよびその使用モードに対応する減衰曲線に従ってバッテリの劣化を計算することであって、劣化がバッテリの使用に対して減少するバッテリの完全充電容量の量を表す、計算することとを含む。
【０００９】
本発明は、本発明の装置を備えるシステムをさらに提供する。
【００１０】
本発明は、本発明の装置を備える車両をさらに提供する。
【００１１】
本発明の態様によれば、バッテリの残余価値をより合理的に判断し、合理的な課金および駆動可能な距離／持続時間を予測することなどの要件により良好に適合されるように、バッテリの状態を正しく推定することができる。
【００１２】
添付図面内の本開示のいくつかの実施形態のより詳細な記載を通して、本開示の上記および他の目的、特徴、および利点がより明らかになることになる。ここで、本開示の実施形態中で、同一の参照は、一般的に、同一の構成要素を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を実装するのに適用可能な、例示的なコンピュータ・システム／サーバ１２を示すブロック図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態に従う、バッテリの状態を推定する装置２００を示すブロック図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態に従う、充電モードにおける減衰曲線を示す図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態に従う、放電モードにおける減衰曲線を示す図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態に従う、充電モードにおける減衰曲線を示す図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態に従う、アイドル・モードにおける減衰曲線を示す図である。
【図７】本発明の例示的な実施形態に従う、バッテリの状態を推定する方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の例示的な実施形態に従う、バッテリの状態を推定する方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の例示的な実施形態に従う、バッテリの状態を推定する方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の例示的な実施形態に従う、バッテリの状態を推定する方法を示すフローチャートである。
【図１１】バッテリの複数の使用モードを例示的に示す図である。
【図１２】本発明の例示的な実施形態に従う、課金システム２を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
いくつかの好ましい実施形態は、本開示の好ましい実施形態が図示された、添付の図面を参照してより詳細に記載されることになる。しかし、本開示はさまざまなやり方で実装することができ、したがって、本明細書に開示される実施形態に限定されると解釈するべきでない。反対に、それらの実施形態は、当業者に、本開示を徹底的および完全に理解することならびに本開示の範囲を完全に伝えることのために提供される。
【００１５】
当業者に理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品として具現化することができる。したがって、本発明の態様は、全体的にハードウェアの実施形態、（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）全体的にソフトウェアの実施形態、または、本明細書で「回路」、「モジュール」、もしくは「システム」と全てが一般的に呼ばれ得る、ソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせる実施形態の形をとることができる。さらに、本発明の態様は、そこに具現化されるコンピュータ可読プログラム・コードを有する、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体内に具現化されるコンピュータ・プログラム製品の形をとることができる。
【００１６】
１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組合せを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、限定するものではないが、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、デバイス、または上記の任意の好適な組合せであってよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（網羅的でないリスト）は以下、すなわち、１つまたは複数のワイヤを有する電気接続、携帯型コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、携帯型コンパクト・ディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学的記憶デバイス、磁気的記憶デバイス、または上記の任意の好適な組合せを含むことになる。この文書の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスにより使用される、または命令実行システム、装置、もしくはデバイスに関連して使用されるプログラムを含む、または記憶することができる、任意の有形の媒体であってよい。
【００１７】
コンピュータ可読信号媒体としては、その中にコンピュータ可読プログラム・コードが具現化される、例えば、ベースバンドで、または搬送波の部分として、伝播されるデータ信号を挙げることができる。そのような伝播される信号は、限定するものではないが、電磁的、光学的、またはその任意の好適な組合せを含む、さまざまな形のいずれかをとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、またはデバイスにより使用される、または命令実行システム、装置、またはデバイスに関連して使用されるプログラムを通信、伝播、または搬送することができる任意のコンピュータ可読媒体であってよい。
【００１８】
コンピュータ可読媒体上に具現化されるプログラム・コードは、限定するものではないが、無線、ワイヤ線、光ファイバ・ケーブル、ＲＦなど、または上記の任意の好適な組合せを含む、任意の適切な媒体を使用して送信することができる。
【００１９】
本発明の態様のための動作を行うためのコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ（Ｒ）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来型手順的プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。プログラム・コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にはユーザのコンピュータ上および部分的にはリモート・コンピュータ上で、または完全にリモート・コンピュータまたはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意のタイプのネットワークを通してユーザのコンピュータに接続することができ、または、外部コンピュータに（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを通して）接続をすることができる。
【００２０】
本発明の態様は、本発明の実施形態に従う、方法、装置（システム）およびコンピュータ・プログラム製品の、フローチャート図またはブロック図あるいはその両方を参照して下に記載される。フローチャート図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、およびフローチャート図またはブロック図あるいはその両方中のブロックの組合せは、コンピュータ・プログラム命令により実装することが可能であることが理解されよう。これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロック中で指定される機能／動作を実行するための手段を確立するように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを作り出すものであってよい。
【００２１】
これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ可読媒体中に記憶された命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロック中で指定される機能／動作を実行する命令手段を含む製品を作り出すように、コンピュータ可読媒体中に記憶され、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスに特定の方法で機能するように指示するものであってよい。
【００２２】
コンピュータ・プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能装置上で実行する命令が、フローチャートまたはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロック中で指定される機能／動作を実行するためのプロセスを提供するように、コンピュータ実行プロセスを作り出すべく、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイス上にロードされて、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他のデバイス上で一連の動作ステップを実行させるものであってよい。
【００２３】
ここで図１を参照すると、本発明の実施形態を実装することが適用可能である、例示的なコンピュータ・システム／サーバ１２が示される。コンピュータ・システム／サーバ１２は、単に例示であって、本明細書に記載される発明の実施形態の使用または機能性の範囲について、何らかの制限を示唆することを意図していない。
【００２４】
図１に示されるように、コンピュータ・システム／サーバ１２は、汎用コンピューティング・デバイスの形で示される。コンピュータ・システム／サーバ１２の構成要素としては、限定するものではないが、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニット１６、システム・メモリ２８、およびシステム・メモリ２８を含むさまざまなシステム構成要素を処理ユニット１６に結合するバス１８を挙げることができる。
【００２５】
バス１８は、メモリ・バスまたはメモリ・コントローラ、周辺バス、アクセラレイティッド・グラフィックス・ポート、およびさまざまなバス・アーキテクチャのうちのいずれかを使用するプロセッサまたはローカル・バスを含む、いくつかのタイプのバス構造のいずれかのうちの１つまたは複数を表す。限定ではなく例として、そのようなアーキテクチャとしては、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、マイクロ・チャネル・アーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、ビデオ電子装置規格化協会（ＶＥＳＡ）ローカル・バス、およびペリフェラル・コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）バスが挙げられる。
【００２６】
コンピュータ・システム／サーバ１２は、典型的にはさまざまなコンピュータ・システム可読媒体を含む。そのような媒体は、コンピュータ・システム／サーバ１２によりアクセス可能な任意の利用可能な媒体であってよく、揮発性媒体および不揮発性媒体、取り外し可能媒体および取り外し不可能媒体の両方が挙げられる。
【００２７】
システム・メモリ２８としては、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）３０またはキャッシュ・メモリ３２あるいはその両方など、揮発性メモリの形の、コンピュータ・システム可読媒体を挙げることができる。コンピュータ・システム／サーバ１２は、他の取り外し可能／取り外し不可能、揮発性／不揮発性のコンピュータ・システム記憶媒体をさらに含むことができる。単に例として、記憶システム３４は、（図示しないが、典型的には、「ハード・ドライブ」と呼ばれる）取り外し不可能の不揮発性磁気的媒体から読み取ること、および取り外し不可能の不揮発性磁気的媒体へ書き込むことを可能にすることができる。図示しないが、取り外し可能の不揮発性磁気ディスク（例えば、「フロッピ・ディスク」）からの読取り、および取り外し可能の不揮発性磁気ディスクへの書込みのための磁気ディスク・ドライブ、ならびにＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、または他の光媒体などの取り外し可能の不揮発性光ディスクからの読取り、および取り外し可能の不揮発性光ディスクへの書込みのための光ディスク・ドライブを設けることができる。そのような事例では、各々は、１つまたは複数のデータ媒体インターフェイスにより、バス１８に接続することができる。下でさらに描かれ、記載されるように、システム・メモリ２８は、本発明の実施形態の機能を実行するように構成される、プログラム・モジュールの組（例えば、少なくとも１つ）を有する少なくとも１つのプログラム製品を含むことができる。
【００２８】
プログラム・モジュール４２の組（少なくとも１つ）を有するプログラム／ユーティリティ４０は、限定ではなく例として、オペレーティング・システム、１つまたは複数のアプリケーション・プログラム、他のプログラム・モジュール、およびプログラム・データとともに、システム・メモリ２８内に記憶することができる。オペレーティング・システム、１つまたは複数のアプリケーション・プログラム、他のプログラム・モジュール、およびプログラム・データまたはそれらのいくつかの組合せの各々は、ネットワーキング環境の実装を含むことができる。プログラム・モジュール４２は、一般的に、本明細書に記載されるように、本発明の実施形態の機能または方法論あるいはその両方を実行する。
【００２９】
コンピュータ・システム／サーバ１２は、キーボード、ポインティング・デバイス、ディスプレイ２４などの１つもしくは複数の外部デバイス１４、ユーザにコンピュータ・システム／サーバ１２と相互作用することを可能にする１つもしくは複数のデバイス、またはコンピュータ・システム／サーバ１２が１つもしくは複数の他のコンピューティング・デバイスと通信することを可能にする任意のデバイス（例えば、ネットワーク・カード、モデムなど）あるいはその組合せとも通信することができる。そのような通信は、入出力インターフェイスまたはＩ／Ｏインターフェイス２２を介して行うことができる。さらにまた、コンピュータ・システム／サーバ１２は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、一般的なワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、または公衆ネットワーク（例えば、インターネット）あるいはその組合せなどの１つまたは複数のネットワークと、ネットワーク・アダプタ２０を介して通信することができる。描かれるように、ネットワーク・アダプタ２０は、コンピュータ・システム／サーバ１２の他の構成要素と、バス１８を介して通信する。図示されないが、他のハードウェアまたはソフトウェアあるいはその両方の構成要素が、コンピュータ・システム／サーバ１２と共に使用できることを理解されたい。例としては、マイクロコード、デバイス・ドライバ、冗長処理ユニット、外部ディスク・ドライブ配列、ＲＡＩＤシステム、テープ・ドライブ、およびデータ・アーカイバル記憶システムなどが挙げられるが限定されない。
【００３０】
ここで図２を参照すると、本発明の例示的な実施形態に従うバッテリの状態を推定する装置２００のブロック図が示される。
【００３１】
本発明の例示的な実施形態に従う、バッテリの状態を推定する装置２００は、バッテリ使用について記録されたデータ、バッテリの記憶された使用モード、およびさまざまな使用モードに対応する減衰曲線に従って、時間期間の間のバッテリの使用モードおよびその使用モードに対応する減衰曲線を識別するように構成されるモード識別ユニット２０１であって、減衰曲線ｆがバッテリ使用に対するバッテリの完全充電容量の変化を表すモード識別ユニット２０１と、記録されたデータ、識別された使用モード、およびその使用モードに対応する減衰曲線に従ってバッテリの劣化を計算するように構成される状態推定ユニット２０２であって、劣化がバッテリの使用に対して減少するバッテリの完全充電容量の量を表す状態推定ユニット２０２とを備える。
【００３２】
電気車両の他に、バッテリの状態を推定する装置は、バッテリを使用する他の装置に搭載または結合することができる。
【００３３】
バッテリの使用モードおよび使用モードに対応する減衰曲線は、さまざまな記憶媒体に記憶することができる。例えば減衰曲線は、モード表｛Ｍ｝または他のデータベースに記憶することができる。バッテリの使用モードは、充電モード、アイドル・モードおよび放電モードを含む。
【００３４】
バッテリの劣化は、バッテリの完全充電容量がバッテリの使用に対して減少されることで具現化することができ、バッテリの完全充電容量とは、一般的に、完全充電の場合に、特定の放電モードに従って標準カットオフ電圧Ｕｔで放電されるバッテリの放電容量のことを言う。標準カットオフ電圧Ｕｔは、リチウムイオン・バッテリの電極材料に関連する固定値、一般的に２．７５Ｖである。バッテリの完全充電は、例えば、バッテリが、リチウムイオン・バッテリについて一般的に４．２Ｖである、標準限界電圧に充電される場合であってよい。
【００３５】
実施形態は、リチウムイオン・バッテリを例にして、下で記載することになる。
【００３６】
バッテリ使用についてのデータは、実時間で記録することができ、バッテリ使用の開始時刻および終了時刻、バッテリ使用の初期電圧および最終電圧、充電電流、充電レベル、温度、放電電流、アイドル時間、ならびにアイドルの前のバッテリの電気エネルギを表す放電の深さを含む。充電に関して、バッテリ使用の開始時刻および終了時刻は、充電の開始時刻および終了時刻である。放電に関して、バッテリ使用の開始時刻および終了時刻は、放電の開始時刻および終了時刻である。一般的に、３種類の充電レベル、すなわち、レベルＩ、レベルＩＩ、レベルＩＩＩがあり、具体的な電圧および電流規格は、異なる国では異なっている。
【００３７】
例として、充電モードのモード表｛Ｍｃ｝、放電モードのモード表｛Ｍｄ｝、およびアイドル・モードのモード表｛Ｍｉ｝は、特定のタイプのリチウム・バッテリ（正極、負極、電解質材料）の経験的なデータに従ってそれぞれ確立することができる。充電モード表｛Ｍｃ｝、放電モード表｛Ｍｄ｝、およびアイドル・モード表｛Ｍｉ｝は、集合的に、モード表｛Ｍ｝と呼ぶことができる。
【００３８】
充電モードは、充電レベルＬ、充電容量δｅ、温度Ｔ、および最終電圧Ｕで決定できると仮定する。異なる充電レベルＬ、最終電圧Ｕ、充電容量δｅ、温度Ｔのモードにおけるバッテリの減衰曲線は、以下の例に従って取得することができる。
【００３９】
例えば、バッテリの工場出荷容量がｃ０であると仮定する。１Ｃの標準放電モードに従って工場を離れたばかりの未使用バッテリを放電し、特定の電圧から標準カットオフ電圧にバッテリが放電される、放電容量Ｅ０を記録する。ここで、Ｃは、充放電期間の電流の比率を表す。バッテリの容量を１時間で放電完了することが、１Ｃ標準放電モードと呼ばれる。ある充電レベルの充電デバイスを使用することにより、バッテリは、ある温度で、標準カットオフ電圧から上記の特定の電圧（すなわち、最終充電電圧）に充電され、充電容量が記録され、次いで、バッテリは、標準カットオフ電圧に１Ｃ標準放電モードに従って放電されて、放電容量が記録される。１回バッテリを充放電することが、サイクルと呼ばれる。上のプロセスを複数のサイクル繰り返して対応するデータ・プロセスを実施し、それから、複数のサイクル後のバッテリの状態が取得される。充電容量および放電容量は、時間に関して、充電電流および放電電流の積分をそれぞれ計算することにより取得することができる。
【００４０】
特定の最終充電電圧について、第１のサイクルでは、最終充電電圧から標準カットオフ電圧に放電されるバッテリの放電容量はＥ１であると仮定すると、第１のサイクル後では、バッテリの完全充電容量は、
【数１】
0006316319.tif 000002
である。同様に、第２のサイクルの後では、バッテリの完全充電容量は、
【数２】
0006316319.tif 000003
である。以下同様に、ｎ＋１（ｎは正の整数）サイクル後では、充電モードにおけるバッテリの完全充電容量は、
【数３】
0006316319.tif 000004
である。実際には、例えば、ｎが５００であるとして、充電モードにおける、バッテリの完全充電容量（縦軸）とサイクル数（横軸）の間の関係曲線ｆを取得することができる。
【００４１】
複数のサイクルで記録される充電容量の平均値を計算することによって、標準カットオフ電圧から最終電圧にバッテリを放電するのに必要な充電容量を取得することができる。同じ充電レベル、最終電圧、および温度の場合であってさえ、異なる充電容量は異なる充電モードに対応することに留意されたい。例えば、２５℃において、バッテリが標準カットオフ電圧から４．３５Ｖに、充電レベルＩを使用して充電される。充電が、経時的に、電圧の直線的な上昇ステージの期間に停止する場合、消費される充電容量は、例えば３．２０アンペア時（Ａｈ）であり、電圧が４．３５Ｖに到達した後の時間期間にバッテリが一定電圧で充電される場合、消費される充電容量は、３．２０Ａｈよりも高い値、例えば３．３０Ａｈである。上記の２つの場合は、対応する異なる充電モードとして考えられることになる。
【００４２】
例として、充電レベルＩ、温度２５℃について、最終電圧４．３５Ｖ、４．３０Ｖ、４．２５Ｖ、４．２０Ｖ…をそれぞれ選択して、図３に示される減衰曲線が取得される。
【００４３】
最終充電電圧が４．３５Ｖの場合に、バッテリの完全充電容量は、サイクルの数が増加すると急速に減少し、２００未満のサイクル数後にほとんど０に落ちること、しかし、最終充電電圧が４．２０Ｖの場合に、バッテリの完全充電容量は、サイクルの数が最大４００である場合でさえ、単に２０％程度だけ減少することが、図３から理解することができる。バッテリの劣化ｓが、例えば、サイクル数に対するバッテリの完全充電容量の変化率として規定されると仮定すると、バッテリの劣化ｓは、最終充電電圧が４．２０Ｖから４．３５Ｖに増加すると連続的に増加することが理解できる。
【００４４】
上記のプロセスについて異なるパラメータを選択することにより、さまざまな充電モードにおけるモード表｛Ｍｃ｝が、例えば表１に示されるように取得することができる。
【００４５】
【表１】
0006316319.tif 000005
【００４６】
明らかに、パラメータの段階について、他の値を必要に応じて選択することができ、理論的には、段階が小さくなればより正確になる。しかし、サンプリング量を考慮に入れることにより、異なるモードを効果的に識別することができる限り、より大きい段階を選択することができる。例えば、さまざまなモードを効果的に識別することができる限り、最終電圧の段階は、０．１Ｖか何かを選択することができる。
【００４７】
本発明の例示的な実施形態に従う放電モード表は、図４および図５ならびに表２の組合せで、下に記載されることになる。
【００４８】
放電モードが、放電電流Ｉｄ、温度Ｔおよび放電初期電圧Ｕａにより決定することができると仮定すると、異なる放電電流、放電初期電圧、温度のモードにおける減衰モードは、以下の例に従って取得することができる。放電電流は、例えば、タイプ（ＤＣ、ＡＣ、またはパルス）、放電率、放電周波数といった、複数の特性を含み得る。
【００４９】
例えば、１Ｃ標準充電モードを用いて、バッテリをその充電限界電圧に充電し、あるタイプおよび値の電流でバッテリを標準カットオフ電圧に放電し、電圧が各電圧段階に落ちたら放電容量を記録する。１Ｃ標準放電モードで使用される電流でバッテリを絶え間なく充電することが、１Ｃ標準充電モードと呼ばれる。次いで、１Ｃ標準充電モードに従って、バッテリの標準カットオフ電圧から充電限界電圧にバッテリを充電し、次いで上記の放電プロセスを繰り返す。これが、バッテリ使用のサイクルである。上記のプロセスを複数回繰り返して対応するデータ・プロセスを実施し、それから、複数のサイクル後のバッテリの状態を取得することができる。ここで、充電限界電圧は、実際の使用におけるさまざまな状況を考慮に入れ、より多くのデータ点を記録するため、標準限界電圧４．２Ｖよりもわずかに高い電圧、例えば、４．３５Ｖに設定することができる。電圧が各電圧段階に落ちるときの放電容量は、時間に関して、放電電流の積分を計算することにより取得することができる。各電圧段階は、放電の初期電圧として処理することができ、さまざまな初期電圧から標準カットオフ電圧に放電するための放電容量は、簡単な計算を通して取得することができる。
【００５０】
初期充電電圧について、初期充電電圧から標準カットオフ電圧に放電される工場を離れたばかりのバッテリの放電容量はＥ０であり、第１のサイクルでは、初期充電電圧から標準カットオフ電圧に放電されるバッテリの放電容量はＥ１であると仮定すると、第１のサイクル後では、バッテリの完全充電容量は、
【数４】
0006316319.tif 000006
である。同様に、第２のサイクルの後では、バッテリの完全充電容量は、
【数５】
0006316319.tif 000007
である。以下同様に、ｎ＋１（ｎは正の整数）サイクル後では、放電モードにおけるバッテリの完全充電容量は、
【数６】
0006316319.tif 000008
である。実際には、例えば、ｎが３００であるとして、放電モードにおける、バッテリの完全充電容量（縦軸）とサイクル数（横軸）の間の関係曲線ｆを取得することができる。
【００５１】
図４は、本発明の例示的な実施形態に従う、放電モードにおける減衰曲線を示し、異なるタイプの放電電流の場合における複数のサイクルでの、バッテリの完全充電容量の変化が示される。放電電流が直流である場合には、バッテリの完全充電容量への影響が最小である、すなわち、９００サイクルの場合であってさえ、バッテリの完全充電容量は単に約２０％だけ減少され、一方で、放電電流がパルス電流である場合には、バッテリの完全充電容量への影響が最大であり、すなわち、やはり９００サイクルの場合、バッテリの完全充電容量は約７０％だけ減少されることが図４から理解できる。明らかに、パルス放電は、直流放電よりもはるかにバッテリを劣化させる。
【００５２】
図５は、本発明の例示的な実施形態に従う、放電モードにおける減衰曲線を示し、異なる値の放電電流の場合における複数のサイクルでの、バッテリの完全充電容量の変化が示される。放電電流が直流である場合には、３００サイクル後に、放電電流が大きくなれば、バッテリの完全充電容量への影響が大きくなり、すなわち、バッテリの劣化が大きくなることが図５から理解できる。
【００５３】
上記のプロセスについて異なるパラメータを選択することにより、さまざまな放電モードにおけるモード表｛Ｍｄ｝が、例えば表２に示されるように取得することができる。
【００５４】
【表２】
0006316319.tif 000009
【００５５】
アイドル・モードは、温度Ｔ、放電の深さｄ、およびアイドル時間Ｈにより決定できると仮定する。数日間（例えば、１０日間）の異なるアイドル・モードにおけるバッテリの減衰曲線が、以下の例に従って取得することができる。
【００５６】
例えば、１Ｃ標準放電モードによって標準限界電圧から放電の深さにバッテリが放電された後、環境温度で時間期間の間バッテリがアイドルであり、その後、やはり１Ｃ標準放電モードに従って放電カットオフ電圧にバッテリが放電され、放電容量（時間に関する電流の積分）が記録されると仮定する。次いで、標準カットオフ電圧から標準限界電圧に１Ｃ標準充電モードに従ってバッテリを充電し、次いで、上の放電およびアイドル・プロセスを繰り返す。これが、バッテリ使用のサイクルである。上のプロセスを複数のサイクル繰り返して対応するデータ・プロセスを実施し、それから、複数のサイクル後のバッテリの状態が取得される。放電容量は、時間に関して、放電電流の積分を計算することにより取得することができる。
【００５７】
ある放電の深さについて、初期充電電圧から標準カットオフ電圧に放電される工場を離れたばかりのバッテリの放電容量はＥ０であり、第１のサイクルでは、初期充電電圧から、時間期間の間、アイドル後に、標準カットオフ電圧に放電されるバッテリの記録される放電容量はＥ１であると仮定すると、第１のサイクル後では、バッテリの完全充電容量は、
【数７】
0006316319.tif 000010
である。同様に、第２のサイクルの後では、バッテリの完全充電容量は、
【数８】
0006316319.tif 000011
である。以下同様に、ｎ＋１（ｎは正の整数）サイクル後では、アイドル・モードにおけるバッテリの完全充電容量は、
【数９】
0006316319.tif 000012
である。実際には、例えば、ｎが３０であるとして、アイドル・モードにおける、バッテリの完全充電容量（縦軸）とサイクル数（横軸）の間の関係曲線ｆを取得することができる。
【００５８】
図６は、本発明の例示的な実施形態に従う、アイドル・モードにおける減衰曲線を示し、バッテリがアイドルになる前の、異なる放電の深さの場合における複数のサイクルでの、バッテリの完全充電容量の変化が示される。４０％の放電の深さの場合には、バッテリの完全充電容量への影響が最小であり、４００サイクルある場合であってさえ、バッテリの完全充電容量は単に約１１％だけ減少されるが、１０％および７０％の放電の深さである場合には、やはり４００サイクル後の場合、バッテリの完全充電容量はそれぞれ約３３％および２２％だけ減少されることが図６から理解できる。すなわち、バッテリを確実にアイドルにする場合、好適な放電の深さは、できるだけバッテリ劣化を減少させるように選択することができる。
【００５９】
上記のプロセスについて異なるパラメータを選択することにより、さまざまなアイドル・モードにおけるモード表｛Ｍｉ｝が、例えば表３に示されるように取得することができる。
【００６０】
【表３】
0006316319.tif 000013
【００６１】
図７のステップＳ１に示されるように、バッテリの記憶された使用モードおよび使用モードに対応する減衰曲線を参照することにより、例えば、上記のように取得されたモード表｛Ｍ｝を参照することにより、モード識別ユニット２０１は、バッテリ使用について記録されたデータに従って、時間期間の間のバッテリの使用モードが充電モード、放電モード、またはアイドル・モードのいずれであるのかを識別し、使用モードに対応する減衰曲線をモード表｛Ｍ｝の中で見いだす。
【００６２】
次いで、ステップＳ２において、状態推定ユニット２０２は、記録されたデータ、識別された使用モード、および使用モードに対応する減衰曲線に従ってバッテリ劣化を計算する。劣化は、バッテリ使用に対して減少した、バッテリの完全充電容量の量を表す。
【００６３】
例えば、識別された使用モードが充電モードである場合、状態推定ユニット２０２は、充電レベルＬ、充電容量δｅ、温度Ｔ、初期充電電圧Ｕａ、および最終充電電圧Ｕｂに従って、バッテリ劣化を計算するために、図８に示されるようなプロセスを行うことができる。
【００６４】
第１に、ステップＳ１０１において、充電の開始時刻ｔａ、充電の終了時刻ｔｂ、および時間期間の充電電流Ｉｃに従って、時間期間の間の充電容量δｅを計算する。
【００６５】
第２に、ステップＳ１０２において、充電レベルＬ、初期充電電圧Ｕａ、および温度Ｔに一致する全ての充電モードの組｛Ｍａ｝、ならびに充電レベルＬ、最終充電電圧Ｕｂ、および温度Ｔに一致する全ての充電モードの組｛Ｍｂ｝について、全てのモード表を検索する。
【００６６】
次に、ステップＳ１０３において、モードｍｂの充電容量とモードｍａの充電容量の間の差がδｅに等しいようなモードｍｂおよびモードｍａを、組｛Ｍｂ｝および組｛Ｍａ｝それぞれで検索する。
【００６７】
次に、ステップＳ１０４において、モードｍａおよびｍｂに対応する減衰曲線ｆａおよびｆｂに従って、ｃ＝ｃａである点で、減衰曲線ｆａおよびｆｂの傾きｓａおよびｓｂをそれぞれ計算する。ここで、ｃａは、時刻ｔａにおけるバッテリの完全充電容量を表し、ｓａおよびｓｂは、充電電流Ｉｃおよび温度Ｔの条件下で、バッテリを標準カットオフ電圧から初期充電電圧Ｕａおよび最終充電電圧Ｕｂに充電することにより引き起こされる劣化をそれぞれ表す。
【００６８】
最終的に、ステップＳ１０５において、時刻ｔｂにおけるバッテリの完全充電容量ｃｂ＝ｃａ＋ｓを取得するように、時間期間の間のバッテリ劣化ｓ＝ｓｂ−ｓａを計算する。
【００６９】
一方、識別された使用モードが放電モードである場合、状態推定ユニット２０２は、放電電流Ｉｄ、温度Ｔ、初期充電電圧Ｕａ、および最終充電電圧Ｕｂに従って、バッテリ劣化を計算するために、図９に示されるようなプロセスを行うことができる。劣化は、バッテリ使用に対して減少した、バッテリの完全充電容量の量を表す。
【００７０】
第１に、ステップＳ２０１において、放電電流Ｉｄ、初期充電電圧Ｕａ、および温度Ｔに一致する放電モードｍａ、ならびに放電電流Ｉｄ、最終充電電圧Ｕｂ、および温度Ｔに一致する放電モードｍｂについてモード表を検索する。
【００７１】
次に、ステップＳ２０２において、モードｍａおよびｍｂに対応する減衰曲線ｆａおよびｆｂに従って、ｃ＝ｃａである点で、減衰曲線ｆａおよびｆｂの傾きｓａおよびｓｂをそれぞれ計算する。ここで、ｓａおよびｓｂは、放電電流Ｉｄおよび温度Ｔの条件下で、バッテリを初期充電電圧Ｕａおよび最終充電電圧Ｕｂから標準カットオフ電圧に放電することにより引き起こされる劣化をそれぞれ表す。
【００７２】
最終的に、ステップＳ２０３において、時刻ｔｂにおけるバッテリの完全充電容量ｃｂ＝ｃａ＋ｓを取得するように、時間期間の間のバッテリ劣化ｓ＝ｓｂ−ｓａを計算する。
【００７３】
しかし、識別された使用モードがアイドル・モードである場合、状態推定ユニット２０２は、放電の深さｄおよび温度Ｔに従って、バッテリ劣化を計算するために、図１０に示されるようなプロセスを行うことができる。劣化は、バッテリ使用に対して減少した、バッテリの完全充電容量の量を表す。
【００７４】
第１に、ステップＳ３０１において、放電の深さｄおよび温度Ｔに一致する放電モードｍについてモード表を検索する。
【００７５】
次に、ステップＳ３０２において、モードｍに対応する減衰曲線ｆに従って、ｃ＝ｃａである点で、減衰曲線ｆの傾きｓを計算する。ここで、ｓは、時間期間の間のバッテリ劣化を表す。
【００７６】
最終的に、ステップＳ３０３において、時刻ｔｂにおけるバッテリの完全充電容量
【数１０】
0006316319.tif 000014
を計算する。ここで、Ｈ０は、モードｍを確立するために使用されるアイドル時間、Ｈは、時間期間に応じたアイドル時間である。
【００７７】
時間期間の間のバッテリの状態を推定するための例示的な実施形態が上に記載された。明らかに、長い時間期間の間のバッテリの状態を推定するため、長い時間期間は、バッテリの使用モードに従って複数の時間区分に分割することができ、推定は、上に記載されたやり方に従い順番に行われる。例えば、バッテリ使用は、時間にともなうバッテリの充電状況の変化に従って、複数の時間区分に対応する複数の使用モードに分割することができる。図１１は、順に、放電、アイドル、放電、アイドル、充電、放電、充電などのさまざまな使用モードを示す。異なる時間区分は異なる使用モードに対応することが理解できる。放電モードについてでさえ、時間区分ｔ２〜ｔ３の期間の放電モードは、時間区分ｔ５〜ｔ６の期間の放電モードと異なり、そのため、異なるバッテリ劣化が生じる。順にバッテリの状態を推定することにより、長い時間期間の間のバッテリ劣化および長い時間期間後のバッテリの完全充電容量を取得することができる。
【００７８】
状態推定ユニット２０２は、上のように取得されるバッテリの完全充電容量に従って、１回のバッテリ使用の下落率
【数１１】
0006316319.tif 000015
も計算することができる。ここで、ｃｅは、バッテリのスクラップ容量である。それに対応して、バッテリの下落費用は、動作中のバッテリの残余価値を合理的に判断するために、下落率に従って推定することができる。例えば、バッテリの下落費用ＢＤは、バッテリ価格Ｐと下落率Ｄｒの積として規定することができる。バッテリ事業者は、バッテリの下落費用と、バッテリ充放電容量および関連する動作費用に対応する費用の組合せに従って、ユーザに合理的に課金することができる。例えば、本発明の例示的な実施形態によれば、図１２に示されるような課金システム２が提供される。課金システム２は、図２に示されるバッテリの状態を推定する装置２００を備える。課金システム２は、バッテリの状態を推定する装置２００により推定されるバッテリの状態を使用して、充電ステーションで充電する電気車両に課金することができ、このことが、バッテリの状態を考慮に入れない現在の充電ステーションによる課金により引き起こされる不合理を克服する。
【００７９】
さらに、経験的なデータに従ってバッテリのモード表を確立することの一方、さまざまな使用モードにおける充放電効率がそれぞれ記録されて、バッテリの充電モード、アイドル・モードおよび放電モードならびに使用モードに対応する効率が記憶される効率表を確立することができる。充電効率、放電効率およびアイドル・モードにおける自己放電効率は、以下のように規定することができる。充電効率＝（放電電流×カットオフ電圧に放電するのに必要な時間）／（充電電流×充電時間）、放電効率＝カットオフ電圧に放電することにより放電される実際の電気エネルギ／公称容量、自己放電効率＝アイドルにより減少するバッテリのエネルギ／アイドル前のバッテリの全エネルギ
【００８０】
状態推定ユニット２０２は、効率表に従ってバッテリの電気エネルギの残量を計算することができる。バッテリの電気エネルギの残量は、バッテリの工場出荷電気エネルギｅ０に基づいて、バッテリ使用により引き起こされる電気エネルギの残量の変化の値を累積することにより取得することができる。
【００８１】
例えば、識別された使用モードが充電モードである場合、状態推定ユニット２０２は、以下のように電気エネルギの残量を計算することができる。開始時刻ｔａ、終了時刻ｔｂ、および時間期間の充電電流Ｉｃに従って、時間期間の間の充電容量δｅを計算する。時間期間の間に記録されたバッテリ使用についてのデータに従って、充電モードおよび充電モードに対応する充電効率αについて効率表を検索する。電気エネルギの残量
【数１２】
0006316319.tif 000016
を計算する。ここで、ｃ０はバッテリの工場出荷容量であり、ｅａは、時刻ｔａにおけるバッテリに電気エネルギの残量である。
【００８２】
一方、識別された使用モードが放電モードである場合、状態推定ユニット２０２は、以下のように電気エネルギの残量を計算することができる。開始時刻ｔａ、終了時刻ｔｂ、および時間期間の放電電流Ｉｄに従って、時間期間の間の放電容量δｅを計算する。時間期間の間に記録されたバッテリ使用についてのデータに従って、放電モードおよび放電モードに対応する放電効率βについて効率表を検索する。電気エネルギの残量
【数１３】
0006316319.tif 000017
を計算する。
【００８３】
しかし、識別された使用モードがアイドル・モードである場合、状態推定ユニット２０２は、以下のように電気エネルギの残量を計算することができる。時間期間の間に記録されたバッテリ使用についてのデータに従って、アイドル・モードおよびアイドル・モードに対応する自己放電効率γについて効率表を検索する。電気エネルギの残量
【数１４】
0006316319.tif 000018
を計算する。ここで、Ｈγは、効率表を確立するときの自己放電効率γに対応するアイドル時間であり、Ｈは、時間期間に対応するアイドル時間である。
【００８４】
さらに、バッテリの電気エネルギの残量の結果に従って、以下のサービスを電気車両の運転手に提供することができる。現在の運転状態の下でバッテリが電力を供給し続けることができる時間を表示する、現在の運転状態の下のさらなる運転距離を表示する、などである。
【００８５】
具体的には、例えば、バッテリの現在の放電モードに従って、単位時間あたりの平均放電率および放電効率を計算し、電力供給時間＝放電効率×電気エネルギの残量／平均放電率を計算する。バッテリが電力を供給し続けることができる時間と車両の運転速度を組み合わせて、さらなる運転距離を取得することができる。
【００８６】
図中のフローチャートおよびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に従うシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実装の、アーキテクチャ、機能性、および動作を図示する。この点に関連し、フローチャートまたはブロック図内の各ブロックは、指定された論理的機能を実装するための１つまたは複数の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、またはコードの部分を表すことができる。いくつかの代替実装において、ブロック内に言及される機能は、図中で言及される順序から外れて生じ得ることにも留意されたい。例えば、含まれる機能性に依存して、連続して示される２つのブロックが、実際には、実質的に同時に実行されてよく、またはブロックが、場合によって逆の順序で実行されてよい。ブロック図またはフローチャート図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図またはフローチャート図あるいはその両方中のブロックの組合せは、指定される機能または動作を実施する専用ハードウェアベースのシステムまたは専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せにより実装できることも留意されよう。
【００８７】
本発明のさまざまな実施形態の記載は、説明のために提示されたが、網羅的であること、または、開示された実施形態に限定することを意図していない。記載された実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、多くの変更形態および変形形態が、当業者には明らかであろう。本明細書に使用される文言は、実施形態の原理、市場で見いだされる技術への実践的な適用または技術的な改良を最良に説明するため、または当業者が本明細書に開示される実施形態を理解することを可能にするために選択された。
【図１】
0006316319.tif 000029
【図２】
0006316319.tif 000030
【図３】
0006316319.tif 000031
【図４】
0006316319.tif 000032
【図５】
0006316319.tif 000033
【図６】
0006316319.tif 000034
【図７】
0006316319.tif 000035
【図８】
0006316319.tif 000036
【図９】
0006316319.tif 000037
【図１０】
0006316319.tif 000038
【図１１】
0006316319.tif 000039
【図１２】
0006316319.tif 000040