(57)【要約】  複数のユニットセルを搭載した所定バッテリのエネルギー挙動を定義する特徴動作点のセットを判定する方法であって：・前記所定バッテリを形成するよう意図されたタイプの較正ユニットセルに対応付けられるとともに前記較正ユニットセルのエネルギー挙動を表す初期動作点のセットを判定するステップ（Ｅ１）；・前記初期動作点のセットのサブセットを形成する中間動作点のセットを判定するステップ（Ｅ２）；・前記所定バッテリを代表する少なくとも１つの較正バッテリに対して実施するテストを通じて前記特徴動作点のセットを判定するステップであって、各前記テストは前記中間動作点のいずれかから生じるデータを用いることにより特徴動作点を判定する、ステップ（Ｅ３）；を有することを特徴とする方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユニットセルを搭載した所定バッテリのエネルギー挙動を定義する特徴動作点のセットを判定する方法であって、
・前記所定バッテリを形成するよう意図されたタイプの較正ユニットセルに対応付けられるとともに前記較正ユニットセルのエネルギー挙動を表す初期動作点のセットを判定するステップ（Ｅ１）；
・前記初期動作点のセットのサブセットを形成する中間動作点のセットを判定するステップ（Ｅ２）；
・前記所定バッテリを代表する少なくとも１つの較正バッテリに対して実施するテストを通じて前記特徴動作点のセットを判定するステップであって、各前記テストは前記中間動作点のいずれかから生じるデータを用いることにより特徴動作点を判定する、ステップ（Ｅ３）；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
各前記特徴動作点は、前記所定バッテリのエネルギー状態の少なくとも１つの値、前記所定バッテリの１つの電力値、および前記所定バッテリの１つの残エネルギー値によって定義され、
各前記初期動作点と各前記中間動作点は、前記較正ユニットセルのエネルギー状態の少なくとも１つの値、前記較正ユニットセルの１つの電力値、および前記較正ユニットセルの１つの残エネルギー値によって定義される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記中間動作点のセットを判定するステップ（Ｅ２）は、以下のステップの少なくとも１つのサイクルを有する：
前記初期動作点のセットから中間動作点候補の少なくとも１つのセットを選択するステップ（Ｅ２−１）；
前記中間動作点候補の各セットについて、望ましくはドローネ三角分割法を用いて、対応する平面を形成するステップ（Ｅ２−２）；
前記形成した各平面を前記初期動作点の全てまたは一部と比較するステップ（Ｅ２−３）；
前記比較の結果に基づき前記中間動作点候補の少なくとも１つのセットの選択を検証するステップ（Ｅ２−４）；
ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記形成した各平面について：
・前記比較するステップ（Ｅ２−３）は、前記比較するステップ（Ｅ２−３）において用いる各前記初期動作点について、前記初期動作点と前記形成した平面の点を含む点ペアであって、前記形成した平面の点は前記較正ユニットセルの前記エネルギー状態値と前記較正ユニットセルの前記電力値が前記初期動作点のものと一致する点ペアを形成する、ステップを有するとともに、各前記点ペアについて、前記初期動作点の前記残エネルギー値と前記形成した平面の点の前記残エネルギー値との間の差分を判定するステップを有する；
・前記検証するステップ（Ｅ２−４）は、各前記点ペア、前記差分、または前記差分の代表値が閾値未満である場合、前記選択した少なくとも１つの中間動作点候補のセットを検証するステップを有する；
ことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、前記初期動作点のセットから中間動作点候補の複数セットを選択するステップ（Ｅ２−１）を有し、
中間動作点候補の複数セットは、前記検証するステップ（Ｅ２−４）を実施する間に検証され、
前記方法はさらに、前記検証した中間動作点の複数セットから中間動作点の単一セットを選択するステップ（Ｅ２−５）を有する
ことを特徴とする請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
前記選択するステップ（Ｅ２−５）は、前記検証した中間動作点候補のセットに対応付けられた前記形成した各平面について、前記形成した平面に対応する各前記点ペアの前記残エネルギー値間の前記差分の平均値を計算するステップを有し。
前記選択した中間動作点のセットは、前記平均値が最も小さい前記形成した平面の前記中間動作点と対応する
ことを特徴とする請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記方法は第１初期化ステップ（Ｅ４）を有し、前記第１初期化ステップにおいて前記初期動作点のセットから選択された４つの端部動作点は固定され、残りの前記初期動作点は内部動作点を形成し、前記方法はさらに以下のステップを含む第２ステップ（Ｅ５）を有する：
○前記内部動作点のセットの動作点の個数を表す変数Ｎｂｐｏｉｎｔを定義するステップ（Ｅ５−１）；
○前記サイクルを実施するステップ（Ｅ５−２）であって、以下を実施するステップ：
・前記内部動作点の動作点の総数からＮｂｐｏｉｎｔ個の点の全ての組み合わせを判定し；
・前記選択するステップ（Ｅ２−１）において、前記選択された中間動作点候補のセットは、前記４つの固定端部動作点と前記組み合わせの１つを含む；
ことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、
Ｎｂｐｏｉｎｔ＝１について前記第２ステップ（Ｅ５）の１回目の実施、
前記第２ステップ（Ｅ５）の前記１回目の実施に対応する前記サイクルの実施の間に前記中間動作点候補のセットが検証されない場合はＮｂｐｏｉｎｔ＝２について前記第２ステップの２回目の実施、
を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ｊが望ましくは２であるものとして、前記第２ステップ（Ｅ５）のｊ回目の実施の後に前記中間動作点候補が検証されない場合は、前記方法は以下のステップを含む第３ステップ（Ｅ６）を有する：
・Ｎｂｐｏｉｎｔをインクリメントし、前記内部動作点から選択された点からＮｂｐｏｉｎｔ個の点セットを望ましくは重複しないように、Ｎｂｐｏｉｎｔ個のセットの個数が所定閾値になるまで、ランダムに形成するステップであって、前記所定閾値は、前記内部動作点のセットの総数からのＮｂｐｏｉｎｔ個の点の組み合わせ個数未満である、ステップ；
・複数の平面をドローネ三角分割法により判定するステップであって、各前記平面は前記４つの固定端部動作点と前記ランダムに形成したＮｂｐｏｉｎｔ個の点セットの１つに基づき定義される、ステップ；
・各前記平面を前記初期動作点のセットと比較するステップ；
・前記平面を比較するステップが最適条件を満たす場合、中間動作点の検証済セットとして前記複数の平面を定義するために用いる点を定義するか、または望ましくはＮｂｐｏｉｎｔが６以下である間に第３ステップを実施するステップ；
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
テストの各実施は、
前記較正バッテリを、前記判定した中間動作点セットの点に基づき判定した既知のエネルギー状態と既知の放電電力から放電するステップ；
対応する残エネルギーを測定するステップ；
前記既知のエネルギー状態、前記既知の放電電力、および前記測定した残エネルギーを対応付けることを通じて前記特徴動作点を形成するステップ；
を含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
複数のユニットセルを搭載した所定バッテリを複数温度について特性評価する方法であって、前記方法は、
各温度について前記所定バッテリの前記エネルギー挙動を定義する特徴動作点を判定する請求項１から１０のいずれか１項記載の方法を実施するステップ；
前記特徴動作点のセットと前記温度を対応付けるステップ；
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの分野に関する。より具体的には、本発明の主題は、バッテリを搭載したタイプのユニットセルから生じるデータに基づき、バッテリを特性評価する方法である。
【背景技術】
【０００２】
パワーデータ、残エネルギーデータ、エネルギー状態データを用いてバッテリを特性評価することは、よく知られている。この文脈において、本願出願人によるＷＯ２０１１／０００８７２は、そのような特性評価を可能にする較正方法を記載している。
【０００３】
エネルギー状態指標値は、様々な動作条件（応力体系や温度）の下におけるバッテリの利用可能エネルギーを推定および予測するためのトラッキングアルゴリズムにおいて用いることができる。この指標値は、蓄積素子ユニット（通常はバッテリセル）のために設計されている。
【０００４】
所望するアプリケーションに応じて、バッテリは１以上のセルを備える。このセルは、電力レベルと電圧レベルの観点でバッテリを調整する。セルを組み合わせると、バッテリの電気的、温度的、そして究極にはエネルギー的動作が変化する。
【０００５】
セルに対して実施する、エネルギー性能レベルを特性評価する方法は、同じようにバッテリに対して再実施することができる。ただしこの方法は、複数のバッテリを用いることが必要であり、このバッテリはテスト完了後に製造ラインへ戻すことができない。何度もテストすることにより過剰に劣化するからである。
【０００６】
１つのバッテリは、数十、数百、あるいは数千のユニットセルを備える場合がある。そうすると、セルに対して通常実施するテストは、バッテリに対して実施すると非常にコストがかかることが分かる。
【０００７】
特性評価方法は、テストバッテリの数を大幅に減らす一方で、特性評価テストの後で市場に出せるようにバッテリの初期性能レベルを維持する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記課題の全てまたは一部を克服するソリューションを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、複数のユニットセルを搭載した所定バッテリのエネルギー挙動を定義する特徴動作点のセットを判定する方法によって実現される。同方法は以下のステップを有する：
・前記所定バッテリを形成するよう意図されたタイプの較正ユニットセルに対応付けられるとともに前記較正ユニットセルのエネルギー挙動を表す初期動作点のセットを判定するステップ；
・前記初期動作点のセットのサブセットを形成する中間動作点のセットを判定するステップ；
・前記所定バッテリを代表する少なくとも１つの較正バッテリに対して実施するテストを通じて前記特徴動作点のセットを判定するステップであって、各前記テストは前記中間動作点のいずれかから生じるデータを用いることにより特徴動作点を判定する、ステップ。
【００１０】
望ましくは、各前記特徴動作点は、前記所定バッテリのエネルギー状態の少なくとも１つの値、前記所定バッテリの１つの電力値、および前記所定バッテリの１つの残エネルギー値によって定義される。各前記初期動作点と各前記中間動作点は、前記較正ユニットセルのエネルギー状態の少なくとも１つの値、前記較正ユニットセルの１つの電力値、および前記較正ユニットセルの１つの残エネルギー値によって定義される。
【００１１】
１実装例によれば、前記中間動作点のセットを判定するステップは、以下のステップの少なくとも１つのサイクルを有する：
・前記初期動作点のセットから中間動作点候補の少なくとも１つのセットを選択するステップ；
・前記中間動作点候補の各セットについて、望ましくはドローネ三角分割法を用いて、対応する平面を形成するステップ；
・前記形成した各平面を前記初期動作点の全てまたは一部と比較するステップ；
・前記比較の結果に基づき前記中間動作点候補の少なくとも１つのセットの選択を検証するステップ。
【００１２】
望ましくは、前記形成した各平面について：
・前記比較するステップは、前記比較するステップにおいて用いる各前記初期動作点について、前記初期動作点と前記形成した平面の点を含む点ペアであって、前記形成した平面の点は前記較正ユニットセルの前記エネルギー状態値と前記較正ユニットセルの前記電力値が前記初期動作点のものと一致する点ペアを形成する、ステップを有するとともに、各前記点ペアについて、前記初期動作点の前記残エネルギー値と前記形成した平面の点の前記残エネルギー値との間の差分を判定するステップを有する；
・前記検証するステップは、各前記点ペア、前記差分、または前記差分の代表値が閾値未満である場合、前記選択した少なくとも１つの中間動作点候補のセットを検証するステップを有する。
【００１３】
１実施形態によれば、前記方法は、前記初期動作点のセットから中間動作点候補の複数セットを選択するステップを有する。中間動作点候補の複数セットは、前記検証するステップを実施する間に検証される。前記方法はさらに、前記検証した中間動作点の複数セットから中間動作点の単一セットを選択するステップを有する。
【００１４】
前記選択するステップは、前記検証した中間動作点候補のセットに対応付けられた前記形成した各平面について、前記形成した平面に対応する各前記点ペアの前記残エネルギー値間の前記差分の平均値を計算するステップを有する。前記選択した中間動作点のセットは、前記平均値が最も小さい前記形成した平面の前記中間動作点と対応する。
【００１５】
望ましくは、前記方法は第１初期化ステップを有し、前記第１初期化ステップにおいて前記初期動作点のセットから選択された４つの端部動作点は固定され、残りの前記初期動作点は内部動作点を形成し、前記方法はさらに以下のステップを含む第２ステップを有する：
○前記内部動作点のセットの動作点の個数を表す変数Ｎｂｐｏｉｎｔを定義するステップ；
○前記サイクルを実施するステップであって、以下を実施するステップ：
・前記内部動作点の動作点の総数からＮｂｐｏｉｎｔ個の点の全ての組み合わせを判定し；
・前記選択するステップにおいて、前記選択された中間動作点候補のセットは、前記４つの固定端部動作点と前記組み合わせの１つを含む。
【００１６】
１実施形態によれば、前記方法は、Ｎｂｐｏｉｎｔ＝１について前記第２ステップの１回目の実施、前記第２ステップの前記１回目の実施に対応する前記サイクルの実施の間に前記中間動作点候補のセットが検証されない場合はＮｂｐｏｉｎｔ＝２について前記第２ステップの２回目の実施、を含む。
【００１７】
さらにより具体的には、ｊが望ましくは２であるものとして、前記第２ステップのｊ回目の実施の後に前記中間動作点候補が検証されない場合は、前記方法は以下のステップを含む第３ステップを有する：
・Ｎｂｐｏｉｎｔをインクリメントし、前記内部動作点から選択された点からＮｂｐｏｉｎｔ個の点セットを望ましくは重複しないように、Ｎｂｐｏｉｎｔ個のセットの個数が所定閾値になるまで、ランダムに形成するステップであって、前記所定閾値は、前記内部動作点のセットの総数からのＮｂｐｏｉｎｔ個の点の組み合わせ個数未満である、ステップ；
・複数の平面をドローネ三角分割法により判定するステップであって、各前記平面は前記４つの固定端部動作点と前記ランダムに形成したＮｂｐｏｉｎｔ個の点セットの１つに基づき定義される、ステップ；
・各前記平面を前記初期動作点のセットと比較するステップ；
・前記平面を比較するステップが最適条件を満たす場合、中間動作点の検証済セットとして前記複数の平面を定義するために用いる点を定義するか、または望ましくはＮｂｐｏｉｎｔが６以下である間に第３ステップを実施するステップ。
【００１８】
望ましくは、テストの各実施は、前記較正バッテリを、前記判定した中間動作点セットの点に基づき判定した既知のエネルギー状態と既知の放電電力から放電するステップ；対応する残エネルギーを測定するステップ；前記既知のエネルギー状態、前記既知の放電電力、および前記測定した残エネルギーを対応付けることを通じて前記特徴動作点を形成するステップ；を含む。
【００１９】
本発明はさらに、複数のユニットセルを搭載した所定バッテリを複数温度について特性評価する方法に関する。前記方法は、各温度について前記所定バッテリの前記エネルギー挙動を定義する特徴動作点を判定する前記方法を実施するステップ；前記特徴動作点のセットと前記温度を対応付けるステップ；を有する。
【００２０】
その他の利点と特徴は、以下の本発明の実施形態の説明から明らかになるであろう。これは非限定的例であり、以下の図面とともに示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の１実施形態に基づく判定方法の図を示す。
【図２】エネルギー状態と所定温度における電力の関数として利用可能エネルギーを提示するテーブルを示す。
【図３】バッテリのエネルギー状態とバッテリの電力の関数として、バッテリ内の利用可能残エネルギーの平面を示す。
【図４】図１のステップＥ２の１実施形態を示す。
【図５】本発明に係る方法の１実施形態を示す。
【図６】本発明を用いる場合と用いない場合において、時間の関数として、バッテリのエネルギー状態の変化を表す２つの曲線を示す。これにより、判定方法の有用性を明らかにする。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に説明する方法は、以下の点において従来技術とは異なる。本方法は、ユニットセルを特徴付ける初期動作点セットからユニットセルのエネルギー挙動を表すサブセットを判定するためのものである。このサブセットは、初期動作点のセットの点数よりも少ない複数の動作点を含む。複数のユニットセルを含むバッテリは、前記サブセットの点を用いることにより、望ましくは前記サブセットの前記点のみを用いることにより、テストされる。これにより、テスト件数を最小化し、テスト後に廃棄するバッテリの個数を制限しあるいはゼロにできる。
【００２３】
明示的に除外しない限り、バッテリが搭載しているタイプのユニットセルについて収集した情報に依拠することにより、バッテリに対して実施するテスト件数を最小化することを図る。具体的には、１以上のバッテリをテストする前に、バッテリのエネルギー平面の点のうちいずれがエネルギー挙動の特性を表しているかを判定することを図る。
【００２４】
本発明の１実施形態のステップの詳細を説明する前に、定義について説明する。
【００２５】
バッテリは、互いに接続された蓄電器のセットであり、所望電圧と所望容量の発電機を形成するものである。本明細書において、蓄電器はユニットセルと呼ぶ場合もある。同じバッテリのユニットセルは、同一のものであることが望ましい。さらにユニットセルは、互いに接続された１以上のエネルギー格納素子を備えることもできる。
【００２６】
エネルギー状態は、“ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｅｎｅｒｇｙ” （ＳＯＥ）と呼ぶ場合もあり、ユニットセルが通常状態においてエネルギー放電する仮定の下で、時刻ｔにおいてユニットセル内で利用可能な残エネルギーＥｄ／ＰＮと、公称総エネルギーＥＮｏｍとの間の比率として定義される。すなわち、計算式ＳＯＥ＝Ｅｄ／ＰＮ／ＥＮｏｍにより定義される。このＳＯＥの値は０と１の間であり、値が１であればユニットセルの満充電エネルギー状態に相当し、値が０であれば完全放電状態に相当する。この値は、０％から１００％まで変化するパーセントとして表すこともできる。
【００２７】
電力Ｐは、ユニットセルの製造者が推奨する動作電力レンジの範囲内に位置する。これは製造者が直接提供するか、または製造者が提供する現在の範囲に公称電圧を乗算したものから推定したものである。電力は、ユニットセルの使用状態に依拠する。すなわち充電と放電である。放電の場合において電力Ｐはユニットセルから引き出され、充電の場合において電力Ｐはユニットセルに対して届けられる。時刻ｔにおいて利用可能な電力Ｐは、エネルギー状態、温度、およびバッテリの劣化状態に依拠する。
【００２８】
充電状態と放電状態は、ユニットセルの技術にしたがって判定される。これら状態は、蓄電器（またはバッテリ）の製造者の推奨から、さらには一般的には閾値電圧から、取得することができる。
【００２９】
残エネルギーＥｎは、ユニットセルの使用可能エネルギーに対応し、Ｗｈで表され、ユニットセルが実際に蓄積している内部エネルギーを構成する。ユニットセルの内部抵抗を介してジュール熱によりエネルギーが失われる。したがって：
【数１】
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【００３０】
明示的に除外しない限り、残エネルギーはユニットセルが現在の使用状態に応じて効率的に取得できるエネルギーに対応する。
【００３１】
エネルギー状態、電力、残エネルギーの概念はユニットセルについて定義しているが、これら概念は複数のユニットセルを備えるバッテリに対して適用することもできる。電力は調整され、残エネルギーはユニットセルの個数と具体的配置に依拠する。これはＥｐを変化させるものである。
【００３２】
本明細書において、用語“組み合わせ”は、ｎ個の別個のオブジェクト（番号１からｎ）のなかからｋ個のオブジェクトを選び、オブジェクトの順序は重要でないことを表す数学的定義を指すと理解される。数学において、そのような問題は以下の数式によって表される：
【数２】
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【００３３】
以下に説明する方法により、複数のユニットセルを搭載した所定バッテリのエネルギー挙動を定義する特徴動作点のセットを判定することができる。
【００３４】
図１に示すように、本方法は、較正ユニットセルに対応付けられた初期動作点のセットを判定するステップＥ１を有する。較正ユニットセルは、所定バッテリを形成することを意図している。初期動作点は、較正ユニットセルのエネルギー動作を表す。これら動作点を“初期”動作点と呼び、これらを基礎として特徴動作点を判定することができる。
【００３５】
初期動作点は、例えば先行するテストフェーズにおいて、あるいはこれらを格納するデータベースから、取得することができる。
【００３６】
図３に示すように、１実施形態に基づき、３０個の点を選択した。
【００３７】
多数のユニットセルを利用可能でありかつバッテリよりも廉価である場合、複数の較正ユニットセルを用いて、初期動作点の適切な個数を判定することができた。
【００３８】
初期動作点を判定するステップＥ１は、例えば既知でありテーブルに格納された値に基づき実施することができる。
【００３９】
これら値が既知ではない場合、判定ステップＥ１は、少なくとも１つの較正ユニットセルに対して実施する物理的および／または電気的テストを通じて特性評価するステップを有する。実際に、特性評価により、セルの類似性を分析するとともに、その属性や特性についての情報を収集することができる。これは、物理的または電気的テストの効果によるものである。セルを特性評価することにより、そのエネルギー挙動および特定のアプリケーションに対する応答性能を知り、過充電を回避するトラッキングアルゴリズムを調整し、セルの経年劣化を抑制し、指標値を形成することができる。
【００４０】
例えば３０℃において初期充電状態８０％から開始する蓄電器の放電テストを実施するため、ユニットセルを特性評価する手順は以下のステップを有する：
・室温において前記ユニットセルを充電して１００％のＳＯＥに到達するステップ；
・１時間休ませるステップ；
・制御下において前記ユニットセルの利用可能エネルギーの２０％を放電するステップ；
・前記ユニットセルを−３０℃に冷却された室内に置くステップ；
・前記ユニットセルの内部温度が−３０℃になるまで待機するステップ；
・規定電力で残放電を実施するステップ；
・前記残放電の終了時において利用可能なエネルギーを測定するステップ。
【００４１】
これにより、８０％のエネルギー状態を含む動作点、前記残放電の前記規定電力に等しい電力、および前記測定した残エネルギーに等しい残エネルギーを推測することができる。このプロセスは、複数の異なる動作点について実施することができる。この動作は非常に時間がかかり、温度−３０℃（例）におけるエネルギー平面を形成するため測定した全ての点から単一の特徴点を取得するものである。通常はこのように実施した放電テストにより、利用可能残エネルギーを表すテーブルを生成することができる。これは、所望電力とエネルギー状態ＳＯＥの関数として記述される。例えば図２に示すテーブルなどのようなものである。
【００４２】
本方法はさらに、初期動作点セットのサブセットを形成する中間動作点のセットを判定するステップＥ２を有する。中間動作点の個数は初期動作点の個数よりも少ないことになる（図３に示すもの）。
【００４３】
本方法は、所定バッテリを代表する少なくとも１つの較正バッテリに対してテストを実施することを通じて特徴動作点のセットを判定するステップＥ３を有する。各テストは、中間動作点の１つから生じるデータを用いることにより、特徴動作点を判定するものである。特徴点の個数は中間動作点の個数と等しく、したがって初期動作点の個数よりも少ない。
【００４４】
特徴動作点を判定すると、所定バッテリと同じタイプの任意のバッテリのエネルギー状態をトラッキングするアルゴリズムにおいて、これらを用いることができる。
【００４５】
望ましくは、判定方法において、各特徴動作点は、所定バッテリのエネルギー状態の少なくとも１つの値、所定バッテリの１つの電力値、および所定バッテリの１つの残エネルギー値によって定義される。望ましくは、各初期動作点および各中間動作点は、較正ユニットセルのエネルギー状態の少なくとも１つの値、較正ユニットセルの１つの電力値、および較正ユニットセルの１つの残エネルギー値によって定義される。動作時において、セルまたはバッテリの充電状態は、例えばＰｍｉｎとＰｍａｘの規定電力範囲にわたって０から１（または０％から１００％）まで変化し得る。対応する残エネルギーは、電力値とエネルギー状態値に対応している。当然だが、較正ユニットセルからバッテリへ移るとき、ＰｍｉｎとＰｍａｘはバッテリ内のユニットセルの配置に応じて調整される。したがって、中間動作点の１つから生じ特徴動作点を判定するために用いるデータ（例えばエネルギー状態値および／または電力値）は、バッテリの構造に応じて調整される。具体的には、バッテリのユニットセルが電気的に相互接続する態様に応じて調整される。
【００４６】
明示的に除外しない限り、本方法は数学的に以下のように要約することができる：
・Ｅ：番号１からＮまでの初期動作点に属するＮ点のＰｉの有限セットであり、以下により表される；
【数３】
2017527779.tif 000005
・Ｐｉ：番号ｉの点、座標（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）、ｘｉはエネルギー状態値、ｙｉは電力値、ｚｉは残エネルギー値；
・（ｘｉ，ｙｉ）：Ｒ２の格子を定義する。この格子は、０から１まで（または０％から１００％まで）変化するエネルギー状態に対応付けられる可能性のある較正ユニットセルにより、および規定範囲内（特にユニットセルの製造者が定めるもの）で変化する電力により、限定される；
・Ｅ’：中間動作点のセットを形成するＥのサブセットであり、ｃａｒｄ（Ｅ’）＝Ｍ、Ｍは厳密にＮよりも小さい。
【００４７】
望ましくは、テストの各実施は、既知のエネルギー状態および既知の放電電力から開始して較正バッテリを放電するステップを有する。これら既知のエネルギーおよび放電電力は、中間動作点の点セットの１つに基づき判定される。これにより、測定結果を通じて、対応する残エネルギーを取得する。その結果、既知のエネルギー状態、既知の放電電力、および測定した残エネルギーを対応付けることにより、特徴動作点が形成される。より具体的には、テストは較正ユニットセルを特性評価する手順のステップを含むが、この手順はバッテリに対して適用される。
【００４８】
本方法を様々な温度で実施することにより、各温度について、対応する特徴動作点のセットを取得することができる。より具体的には、複数の温度について所定バッテリを特性評価する方法は、各温度について、所定バッテリのエネルギー挙動を定義する特徴動作点のセットを判定する上記方法を実施するステップ；温度と特徴動作点セットを対応付けるステップ；を含む。
【００４９】
判定した特徴動作点は、バッテリの挙動を表すエネルギー平面を形成する。よって、テーブル（例えば図２に示すタイプの者）に入力されたこれら点は、所定バッテリと同じタイプのバッテリ（すなわち同一となるように製造されたもの）の動作において用いることができる。これにより、リアルタイムでバッテリ内の残エネルギーを取得することができる。これは例えば、所定機能を実施するシステムの動作を調整する目的で用いることができる。例えばシステムは電気自動車であり、エネルギー状態をトラッキングすることにより、バッテリ内で実際に利用可能な残エネルギーに基づき、電気自動車の自律動作を最適化することができる。
【００５０】
図４に示す１実施例によれば、中間動作点のセットを判定するステップＥ２は、以下のステップの少なくとも１つのサイクルを有する。このサイクルは、初期動作点セットのなかから中間動作点候補の少なくとも１つのセットを選択するステップＥ２−１を有する。これら選択された中間動作点は、中間動作点“候補”と呼ぶ。後から選択するもののほうがより適切であるか否かを探索するからである。すなわち、後から選択するもののほうが全ての初期動作点を充分に表しているか否かである。
【００５１】
ステップのサイクルはさらに、中間動作点候補の各セットについて、対応する平面を形成するステップＥ２−２を有する。これは望ましくはドローネ三角分割法を用いて形成される。選択した中間動作点候補のセットについて、対応する平面は、中間動作点候補のセットの点とともに、計算された（または計算可能な）点を含む。計算することにより求める点は、平面が既知であれば容易に発見できるものである。実際に、例えばドローネ三角分割法を用いて点を補間することを通じて、平面の数式を判定することができた。平面上の全ての点の座標（電力とエネルギー状態についてのもの）が初期動作点のものと同一であることが望ましい（すなわち、残エネルギーが例えば補間によって判定される）。実際に平面により、較正ユニットセルのエネルギー状態値、較正ユニットセルの電力値、および較正ユニットセルの残エネルギー値を含む各点を表示することができる。
【００５２】
ドローネ三角分割法は通常、ボロノイ図を用いる。これら方法は当業者によく知られたものであり、ここでは詳細を説明しない。当然だが当業者は、平面または平面の数式を形成することができる任意の方法を用いることができる。
【００５３】
ステップのサイクルはさらに、各平面を初期動作点の全てまたは一部と比較するステップＥ２−３を有する。平面を形成するために用いた初期動作点は、同一なので後者と比較しないことが望ましい。これにより、ステップのサイクルを高速化することができる。
【００５４】
ステップのサイクルは、前記比較の結果に基づき少なくとも１つの中間動作点候補の選択を検証するステップＥ２−４を有する。例えばこの検証は、初期動作点の全てが対応する平面の動作点に対して充分近接していれば、了解される。
【００５５】
中間動作点候補のセットが検証されると、これらは特徴動作点のセットを判定するステップＥ３において用いられることになる。明示的に除外しない限り、中間動作点候補の検証されたセットは、中間動作点のセットの判定結果を形成／構成することができる。
【００５６】
１実施例において、数学的に表現するとすれば、ステップのサイクルにより、初期動作点のセットの点Ｓ（座標（ＸＳＯＥ，ＸＰｄ，ＺＥｎ））、中間動作点候補ＴＤ（Ｅ’）のセットの点Ｓ’（座標（ＸＳＯＥ，ＸＰｄ，Ｚ’Ｅｎ））により、Ｌ＝Ｎ−Ｍを最大化し、以下の条件を検証することができる：
・初期動作点のセットに属する任意の点Ｓについて、およびＴＤ（Ｅ’）に属する任意の点Ｓ’について、｜｜ＺＥｎ−Ｚ’Ｅｎ｜｜≦δが成立する。
【００５７】
この条件が満たされた場合、中間動作点候補のセットは検証されたことになる。
【００５８】
物理的には、Ｌは保存するテスト件数を表す。Ｎが固定値である場合、Ｌを最大化してＭを最小化することは、テスト件数を減らすことを意味する。δは、維持すべき正確性レベルを表す。具体的には、ＺとＺ’との間の差分を表す値である。
【００５９】
Ｎは、初期平面を形成する最大点数に対応する。本例において、Ｎ＝３６点である。
【００６０】
このことは、以下の事実により一般化できる。形成した各平面について、比較ステップＥ２−３は、比較ステップＥ２−３において用いる各初期動作点について（すなわち、初期動作点の全てまたは一部について）、初期動作点と平面上の点を含む点ペアであって、前記平面上の点は較正ユニットセルのエネルギー状態値と較正ユニットセルの電力値が初期動作点のものと同一であるような点ペアを形成し、各点ペアについて、初期動作点の残エネルギー値と前記平面上の点の残エネルギー値との間の差分を判定する。次に検証ステップＥ２−４は、各点ペアについて前記差分または前記差分の代表値が閾値未満である場合（この閾値は上記例におけるδに対応する）、選択した少なくとも１つの中間動作点候補のセットを検証し、第１最適条件を形成する。
【００６１】
差分を表す値は例えばパーセントであり、閾値は通常は３％未満であり、したがって平面上の点の残エネルギー値は、対応する初期動作点の値に対して−３％から＋３％の間である。
【００６２】
上記によれば、以下の状況に遭遇する場合があることが想定される：
・初期動作点セットからの中間動作点候補の複数セットが、選択ステップＥ２−１を実施する間に選択される；
・中間動作点候補の複数セットが、検証ステップＥ２−４を実施する間に検証される。
【００６３】
これにより、中間動作点のセットが複数検証され、特徴動作点を判定するために用いることができる。ただしバッテリをテストすべき点を最小化するため、中間動作点セットのうち１つを選択すべきである。この選択されたセットは、最適に調整され、較正ユニットセルの挙動を最もよく表していることが望ましい。
【００６４】
この文脈において本方法は、中間動作点の検証済セットのなかから中間動作点セットの１つを選択するステップＥ２−５を有する。その結果、この選択されたセットは中間動作点のセットの判定結果を形成する。
【００６５】
選択ステップＥ２−５の１実施例において、中間動作点候補の検証済セットに対応付けられた各平面について、平面に対応付けられた各ペアの点の残エネルギー値間の差分の平均値を算出するステップを有する。中間動作点の選択されたセットは、前記平均値が最小となる前記平面に対応するものである。
【００６６】
明示的に除外しない限り、この新条件により、検証済セット（平面）のセットのなかから最適なものを選択することができる。すなわち数学的に述べると、初期動作点のセットに属する任意の動作点Ｐｉ（ＸＳＯＥｉ，ＹＰｄｉ，ＺＥｎｉ）について、および中間動作点の検証済セットと対応付けられた平面上の任意の動作点Ｓ’（ＸＳＯＥｉ，ＹＰｄｉ，Ｚ’Ｅｎｉ）について、以下が成立する：
【数４】
2017527779.tif 000006
【００６７】
平均値を用いることは、中間動作点候補のセットを検証するステップＥ２−４の観点においても有用である。具体的には、検証ステップＥ２−４は、各点ペアについて前記差分または前記差分の代表値が対応する閾値（上記例のδ）未満であることを検証する第１フェーズ；平面に対応付けられた各点ペアの残エネルギー値間の差分の平均値（または前記平均値の代表値）が対応する閾値未満である場合のみ（したがって、Ｍｏｙ （｜｜Ｚｉ−Ｚ’ｉ｜｜）≦α≦δ、αは前記閾値を形成する正実整数）、中間動作点候補のセットの検証結果を確定し、第２最適条件を形成する第２フェーズ；を有する。
【００６８】
αは、初期平面と最終（最適）平面との間の類似性を維持するように定義される。αを正しく選択することにより、（最適）平面を形成することができ、わずかな局所的ずれを回避することができる。
【００６９】
特徴動作点のセットを判定する方法の１実施例において、図５に示すように、初期動作点のセットのなかから選択された４つの端部動作点が固定され、残りの初期動作点が内部動作点のセットを形成する、第１初期化ステップＥ４を有する。
【００７０】
端部動作点は、内部動作点を“区画”するメッシュ点によって形成される。４つの端部点は、以下の点によって形成される：（０，Ｐｍｉｎ，０）、（０，Ｐｍａｘ，０）、（１，Ｐｍｉｎ，ｚ１）、（１，Ｐｍａｘ，ｚ２）、ｚ１とｚ２は、較正ユニットセルの特性評価の間に判定済の残エネルギー値に対応付けられる。
【００７１】
本方法の実施例において、内部動作点のセットの動作点個数を表す変数Ｎｂｐｏｉｎｔを定義するステップＥ５−１を含む、ステップＥ５を有する。さらに第２ステップは、上記ステップのサイクル（図２のステップＥ２−１からＥ２−４またはＥ２−５）を実施するステップＥ５−２を有する。ステップのサイクルは、内部動作点のセットの総個数からのＮｂｐｏｉｎｔ個の点の全組み合わせを判定することが望ましく、選択ステップ（Ｅ２−１）は、中間動作点候補から選択した各セットが４つの端部点と１つの前記組み合わせを含む（より望ましくはこれのみを含む）ことが望ましい。
【００７２】
第２ステップＥ５の１回目の実施において、Ｎｂｐｏｉｎｔの値は１であることが望ましい（明示的に除外しない限り、Ｎｂｐｏｉｎｔを定義するステップＥ５−１は、Ｎｂｐｏｉｎｔを１にセットする）。中間動作点候補のセットが、第２ステップの１回目の実施に対応するステップサイクルを実施する間に検証されなかった場合、本方法は第２ステップＥ５の２回目を実施し、このときＮｂｐｏｉｎｔは２である（ステップＥ５−２を終了するとき、ステップＥ５−１に戻ってＮｂｐｏｉｎｔを１つ増やす）。この場合、ステップＥ５−２に続くステップ（図示せず）により、セットが検証されなかったことを確認することができる。さらにこの場合、本方法はＮｂｐｏｉｎｔが３未満であるときに限りステップＥ５−１に戻ってＮｂｐｏｉｎｔをインクリメントする。
【００７３】
中間動作点候補の選択されたセットの全ては、対応する平面のセットを形成することが望ましい。この平面のセットは、検証する必要がある場合もあるし、必要がない場合もある。
【００７４】
Ｎｂｐｏｉｎｔが１または２である場合、中間動作点候補のセットの個数は、対応する平面の全てをテストすることによる“ブルートフォース”攻撃を、当業者が使用可能な計算手段を用いて妥当な時間フレーム範囲内で実現できるものである。
【００７５】
動作点候補の選択されたセットが検証されると、中間動作点のセットを判定するステップは中断し、中間動作点候補の検証済セットにより中間動作点の判定済セットが形成／構成される。
【００７６】
数学的には、この第２ステップＥ５は、指向性の非ランダム部である。
【００７７】
Ｎｂｐｏｉｎｔ＝２を超える場合、本方法を最適化して、最適化問題の１以上の解を発見するために必要な時間を削減することが望ましい。この場合、テストする点セットをランダム選択することができる（図５のランダム部に示す）。具体的には、第２ステップＥ５をｊ回実施した後（ｊは望ましくは２）、中間動作点候補が検証されなかった場合、本方法は以下のステップを含む第３ステップＥ６を有する：
・Ｎｂｐｏｉｎｔをインクリメントし（ステップＥ６の１回目のインクリメントの後、Ｎｂｐｏｉｎｔは３であることが望ましい）、Ｎｂｐｏｉｎｔ個の点セットを望ましくはそれぞれ異なるようにランダム形成する（Ｅ６−１）。この点セットは、Ｎｂｐｏｉｎｔ個の点セットの個数が所定閾値に達するまで、内部動作点のセットから選択されたものである。この所定閾値は、内部動作点セットの総数からのＮｂｐｏｉｎｔ個の点の組み合わせ個数よりも小さい；
・ドローネ三角分割法から複数の平面を判定するステップ、各平面は４つの固定端部点および前記ランダム形成したＮｂｐｏｉｎｔ個の点セットに基づき定義される（換言すると、これら点は平面の一部である）；
・初期動作点のセットの動作点と各平面を比較するステップ；
・前記平面を比較するステップが最適化条件を満たした場合、検証済の中間動作点のセットとして平面を定義するために用いられた点を定義するか、または望ましくはＮｂｐｏｉｎｔが６以下である間において新たな第３ステップを実施する、ステップ。
【００７８】
複数の平面を判定するステップ、比較するステップ、および点を定義するステップＥ６は、図５のステップＥ６−２に示している。
【００７９】
内部動作点のセットの総数からのＮｂｐｏｉｎｔ個の点の組み合わせ総数よりも小さい所定閾値により、平面の個数を制限することができる。この閾値は、利用可能なコンピュータパワーに依拠し、通常は１５０００未満である。
【００８０】
点を定義するステップＥ６の最適化条件は、第１最適化条件と同一であってもよい。さらに第２最適化条件を適用してもよい。ステップのサイクルを検証するステップＥ２−４に関する上記全ては、点を定義するステップＥ６に対して適用することができる。これにより、検証済中間動作点として平面を定義するために用いた点を検証し、あるいは検証しないことができる。
【００８１】
さらに、第２ステップＥ５について、または第３ステップＥ６について、中間動作点の検証済セットを複数発見することができる。この場合、上述の選択ステップＥ２−５も、第２ステップＥ５または第３ステップＥ６に対して適用し、中間動作点の検証済セットを１つのみ選択することができる。
【００８２】
一般に、中間動作点候補の少なくとも１つのセットを、Ｎｂｐｏｉｎｔが６になる前またはＮｂｐｏｉｎｔが６になったとき、発見できる。よってこの制限により、本方法を停止し、その時間で解が見つからなければオペレータに対して問題を通知することができる。
【００８３】
図５に示す１変形例において、各Ｎｂｐｏｉｎｔ値について、形成した平面を抽出する。Ｎｂｐｏｉｎｔの１つの値について、複数の平面を得られる場合（特にＮｂｐｏｉｎｔの値が２を超えている場合）、そのＮｂｐｏｉｎｔの値における最も適切な平面のみが保持される（上記ステップＥ２−５を実施することにより）。この変形例において、Ｎｂｐｏｉｎｔの値は７未満を維持することが望ましい。ステップＥ６を実施した後、Ｎｂｐｏｉｎｔ個の検証済平面を取得し（ステップ７）、本方法の最後において、Ｎｂｐｏｉｎｔ個の検証済平面のなかから最適なものを選択する（ステップＥ８）必要がある（例えば上述のステップＥ２−５を実施することにより）。この変形例において、ステップＥ５を２回実施し、ステップＥ６を４回実施することが望ましい。
【００８４】
中間動作点のセットをできる限り速く判定したい場合、ステップのサイクルにおいて、平面を形成した後、他の平面を形成する前に対応する比較ステップを実施する。これにより、平面に対応付けられた中間動作点候補を検証しあるいは検証しないことができる。したがって、平面に対応付けられた中間動作点候補が検証された場合、中間動作点を判定するステップを中止し、中間動作点候補の検証済セットを判定済中間動作点セットとして用いて、特徴動作点を判定するステップを実施できる。
【００８５】
これに代えて、ステップサイクルの１回分の実施は、中間動作点候補の１つのセットを選択するステップを有することができる。したがって、この繰り返しにおいて選択が検証された場合、中間動作点を判定するステップを中止するか、そうでなければ中間動作点候補の新たなセットを選択してサイクルの新たな繰り返しを実施する。
【００８６】
前２つの段落の目的は、対応する閾値に到達していない場合であっても、第２ステップまたは第３ステップを実施する際にも妥当する。
【００８７】
明示的に除外しない限り、本例において、中間動作点候補のセットを選択してすぐ、中間動作点候補の別のセットを選択する前に、妥当であるか否かを判定する。中間動作点候補のセットが検証されるとすぐに、中間動作点のセットを確定するステップを中止し、中間動作点の判定済セットは中間動作点候補の検証済セットに対応することになる。
【００８８】
本判定方法を用いて、バッテリを特性評価することができる。バッテリのユニットセルの１つは通常、所与の温度において３６個の初期動作点によって特性評価することができる（図２）。本方法は、特徴動作点セットを判定するための関連する初期動作点セットを８動作点未満とすることができる。したがって、８個の特徴点と３６個の初期動作点を用いてバッテリのタイプを特性評価するためにテストを実施し、８動作点と３６初期動作点を超えるエネルギー挙動を表す２つの異なるマップを取得することができる。次に、取得したマップを用いて、電気消費の観点から同じ温度条件の下で、同じ挙動のエネルギー状態をトラッキングする同じアルゴリズムにしたがって、第１バッテリと第２バッテリのシミュレーションを実施した。図６は、２つの使用曲線を示す：曲線Ｃ１は３６動作点のマップを用いたトラッキングに対応し、曲線Ｃ２は８動作点のマップを用いたトラッキングに対応する。シミュレーション間の最終的な差分は比較的小さく（２．４％未満）、バッテリを特性評価することに関する保存時間とコストを考えると充分に許容可能である。
【００８９】
デバイスは、コンピュータと特徴動作点のセットを判定する方法を実施する手段、および／または複数のユニットセルを搭載する所定バッテリを複数温度について特性評価する方法を実施する手段を備える。具体的には、前記デバイスは、本方法のステップの要素をできる限り多く備える。各要素は、本方法の対応するステップを実施できるように構成される。
【図１】
2017527779.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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