(57)【要約】【課題】自動車に設けられたバッテリーの充電状態を推定する方法において、本方法をリアルタイムで使用し、低コストの車載コンピュータで具現化できるようにすること。【解決手段】バッテリーの充電量に相応する少なくとも１つの成分と、バッテリーの分極に相応する少なくとも１つの成分とを有するモデル電圧を理論的モデルによって求め、バッテリーの動作フェーズと求められた電圧誤差とにしたがって該理論的モデルの適応を行い、バッテリーの充電状態の理論的計算および／またはバッテリーの分極状態に相応する成分の計算の適応を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のバッテリーの充電量の推定方法であって、
少なくとも１つのセンサが該バッテリーの端子間の電圧と、該バッテリー内を循環する電流と、該バッテリーの温度とを出力し、
・電流変動を所定の時間間隔で測定することにより、積分によって該バッテリーの充電量の変動を求め、
・該電流と該温度とにしたがって理論的モデルを使用して、モデル化された電圧を検出し、
・該モデル化された電圧は、該バッテリーの充電量に相応する少なくとも１つの成分と、該バッテリーの分極状態に相応する少なくとも１つの成分とを含み、
・推定された該電圧と測定された該電圧とを比較して電圧誤差を検出し、
・開回路での動作と、充電時の動作と、放電時の動作とを含む該バッテリーの動作フェーズと、検出された該電圧誤差とにしたがって、該理論的モデルの適応を行い、
充電時および放電時の該バッテリーの動作フェーズは常に、
１００％飽和状態の下位動作状態と、
約１００％飽和状態の下位動作状態と、
通常の動作の下位動作状態と、
約０％の充電状態の下位動作状態と、
０％の充電状態の下位動作状態
とを含む群から選択された下位動作状態に相応し、
前記異なる下位動作状態ごとに、該バッテリーの充電状態の理論的計算および／または該バッテリーの分極状態に相応する成分の計算および／または適応された該理論的モデルを使用して求められる該バッテリーの充電状態の推定結果の適応を行う
ことを特徴とする、推定方法。
【請求項２】
前記１００％飽和状態の下位動作状態で、前記バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行い、
前記約１００％飽和状態の下位動作状態で、該バッテリーの分極状態に相応する成分の適応を行い、
前記通常の下位動作状態では、該バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行い、
前記約０％の充電状態の下位動作状態では、該バッテリーの分極状態に相応する成分の適応を行い、
前記０％の充電状態の下位動作状態では該バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行う、請求項１記載の推定方法。
【請求項３】
開回路での前記バッテリーの動作状態は、
１００％飽和状態の下位動作状態と、
約１００％飽和状態の下位動作状態と、
約０％の充電状態の下位動作状態と、
０％の充電状態の下位動作状態と、
安定的な電圧での下位動作状態と、
不安定な電圧での下位動作状態と、
開回路かつ長時間安定性での下位動作状態
とを含む群から選択された下位動作状態に相応する、請求項１記載の推定方法。
【請求項４】
前記１００％飽和状態の下位動作状態と、前記約１００％飽和状態の下位動作状態と、前記約０％の充電状態の下位動作状態と、前記０％の充電状態の下位動作状態とで、前記バッテリーの充電状態での適応と該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応とを行い、
前記安定的な電圧での下位動作状態では、該バッテリーの充電状態での適応に重点を置いて該充電状態での適応と該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応とを行い、
前記不安定な電圧での下位動作状態では、該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応に重点を置いて該バッテリーの充電状態での適応と該分極状態に相応する成分での適応とを行い、
前記開回路かつ長時間安定性での下位動作状態では、該バッテリーの充電状態での適応のみを行う、請求項３記載の推定方法。
【請求項５】
前記バッテリーが開回路で動作し、回路の開放時から経過した時間を測定するためにタイマを使用する、請求項１から４までのいずれか1項記載の推定方法。
【請求項６】
データ媒体上に記憶されたコンピュータプログラムにおいて、
該コンピュータプログラムが情報技術システムによってロードおよび実行される場合に請求項１から５までのいずれか1項記載の推定方法を使用するための命令を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【請求項７】
たとえば自動車に車載装備されるように構成されたコンピュータである情報技術システムにおいて、
請求項１から５までのいずれか1項記載の推定方法を使用するのに適した手段を有する情報技術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車バッテリーの充電量を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車内のバッテリーの状態を検出するために通常使用されるパラメータは２種類存在する。まず、最大充電量に対するバッテリーの充電量をパーセンテージとして示す充電状態を使用する。この充電状態は、自動車で使用されるバッテリーの種類に依存せずに検出できなければならない。バッテリー内部の種々のパラメータに依存するバッテリーの良不良状態も使用され、この種々のパラメータはたとえば、とりわけバッテリーの内部抵抗、該バッテリーの最大充電容量、バッテリーの充電が有効である上限である電圧に相応する充電のアクセプタンスである。
【０００３】
本発明はより詳細には、バッテリーの充電状態に関する。この充電状態は、国ごとに異なる標準規格に相応する所定の通常使用条件にしたがって定義される。
【０００４】
バッテリーの充電状態を検出するためには、高精度の測定を採用して該バッテリー内に含まれる酸の密度を検出することにより、空の場合（開回路）のバッテリー端子間の電圧を測定することができる。この測定手法は、バッテリーの長い静止時間が経過した後にしか実施することができない。低温では、充電フェーズ後に必要な静止時間は非常に長くなる場合があり、たとえば数日のオーダになる場合がある。したがってこのような検出手法は、リアルタイムで推定を行うために使用することができない。
【０００５】
また、既知の開始点で開始して、バッテリーの推定最大容量が既知であることにより、バッテリーの充電量の変動を測定して時間積分することにより、該バッテリー内を循環する電流を予測することもできる。このようにしてユーザは、バッテリーの充電状態を最大充電容量のパーセンテージとして計算することができる。しかし、電流の測定結果の誤差に起因して、この積分値はバッテリーの実際の充電の変動に対して比較的大きな変動を有する可能性がある。
【０００６】
理論的には、バッテリーの使用中には、（たとえば、バッテリーに含まれる酸の密度を測定するために）該バッテリーに付加的なセンサを設けずに充電状態を直接測定できる手法は存在しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ本発明の課題は、自動車に設けられたバッテリーの充電状態を推定することができる方法を提供することである。また、本方法をリアルタイムで使用し、低コストの車載コンピュータで具現化できるようにすることが望ましい。本発明の別の課題として、充電状態の推定で、バッテリー内部で発生する主な物理的現象を考慮するという課題もある。本方法は、高信頼性の結果指示を行うのに十分な複雑さを有さなければならないが、実施を困難にするほど過度に複雑であってはならない。
【０００８】
本発明の別の課題は、所与のタスク（たとえばコールドスタート、いわゆる「ストップアンドゴー」と称されるエンジンの停止および始動、等）のために十分なエネルギーを供給するバッテリーの能力を予測できるように、該バッテリーの短期間または中期間の振舞いをシミュレートすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
それゆえ本発明では、少なくとも１つのセンサがバッテリー端子間の電圧と、該バッテリー内部で循環する電流と、該バッテリーの温度とを出力する、自動車バッテリーの充電量の推定方法を提供する。
【００１０】
本発明では、電流変動を所定の時間間隔で測定し、バッテリーの充電の変動の積分によって、
・電流と温度とによって理論的モデルを使用して、モデリングされた電圧であるモデル電圧を求め、
・該モデル電圧は、バッテリーの充電量に相応する少なくとも１つの成分と、バッテリーの分極に相応する少なくとも１つの成分とを有し、
・推定された電圧と測定された電圧とを比較して電圧誤差を求め、
・バッテリーの動作フェーズと求められた電圧誤差とにしたがって該理論的モデルの適応を行い、
・バッテリーの充電状態の理論的計算および／またはバッテリーの分極状態に相応する成分の計算の適応を行い、
・バッテリーの充電状態の推定結果を、適応された前記理論的モデルによって求める。
【発明の効果】
【００１１】
このような方法により、バッテリーの充電状態を常時推定することによって、上記で説明した技術的問題に対応することができる。このような適応を行うことにより、同一の方法を複数のバッテリーで使用し、この方法はバッテリーの経時変化に適応することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で使用されるバッテリーをモデリングするための図である。
【図２】本発明による方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による推定方法では、電流変動の測定を１Ｈｚより高い周波数で行う。たとえば１０ｍｓごとまたは１００ｍｓごとに測定を行うことができる。
【００１４】
本発明による方法で考慮されるバッテリーの種々の動作状態は、開回路での動作、充電時の動作および放電時の動作を含む群から選択することができる。
【００１５】
また有利には、バッテリーの充電時および放電時の動作状態は常に、１００％飽和状態の動作と、約１００％飽和状態の下位動作状態と、通常の下位動作状態と、約０％の充電状態の下位動作状態と、０％の充電状態の下位動作状態とを含む群から選択された下位動作状態に相応することもできる。
【００１６】
これら種々の下位動作状態では、１００％飽和状態の下位動作状態でバッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行い、約１００％飽和状態の下位動作状態でバッテリーの分極状態に相応する成分で適応を行い、通常下位動作状態では、バッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行い、約０％の充電状態の下位動作状態ではバッテリーの分極状態に相応する成分で適応を行い、０％の充電状態の下位動作状態ではバッテリーの充電状態と該バッテリーの分極状態に相応する成分とで適応を行う。
【００１７】
充電状態の適応速度と分極状態の適応とは（相互に依存せずに）バッテリーの動作状態に依存することに留意すべきである。
【００１８】
開回路でのバッテリーの動作状態は、１００％飽和状態の下位動作状態と、約１００％飽和状態の下位動作状態と、約０％の充電状態の下位動作状態と、０％の充電状態の下位動作状態と、安定的な電圧での下位動作状態と、不安定な電圧での下位動作状態と、開回路かつ長時間安定性での下位動作状態とを含む群から選択された下位動作状態に相応することを提案する。
【００１９】
これらの種々の下位動作状態では、１００％飽和状態の下位動作状態と、約１００％飽和状態の下位動作状態と、約０％の充電状態の下位動作状態と、０％の充電状態の下位動作状態とで、バッテリーの充電状態での適応と該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応とを行い、安定的な電圧での下位動作状態では、バッテリーの充電状態の適応に重点を置いて該充電状態での適応と該バッテリーの分極状態に相応する成分での適応とを行い、不安定な電圧での下位動作状態では、バッテリーの分極状態に相応する成分での適応に重点を置いて該バッテリーの充填状態での適応と該分極状態に相応する成分での適応とを行い、開回路かつ長時間安定性での下位動作状態では、バッテリーの充電状態での適応のみを行うことを提案する。
【００２０】
本発明による推定方法では、種々の動作状態と、下位動作状態を使用する場合には該下位動作状態とを検出するのを補助するために、バッテリーが開回路で動作する場合に回路の開放から経過した時間を測定するためにタイマを使用することができる。
【００２１】
本発明はまた、データ媒体上に記憶されたコンピュータプログラムにも関する。このプログラムは、該プログラムが情報技術システムによってロードおよび実行される場合に上記の推定方法を使用するための命令を含む。
【００２２】
最後に本発明は、たとえば自動車に車載装備するために構成されたコンピュータ等である情報技術システムにおいて、上記の推定方法を適用するのに適した手段を有する情報技術システムに関する。
【実施例】
【００２３】
概略的な添付図面を参照してなされた以下の詳細な説明を読めば、本発明の詳細および利点をより良好に理解することができる。
【００２４】
図１に、バッテリーの充電量の推定を行うために本発明で考慮される種々の要素が示されている。図１に示されたこのバッテリーはまず、端子に電圧Ｖｅが存在する要素を含む。この電圧Ｖｅは通常は１１．５Ｖである。図１では、端子間に一定の電位差が存在するこの要素の上に、Ｃｃで示されているコンデンサが設けられている。このコンデンサは、バッテリーに含まれているエネルギーを「蓄積」するために使用される。このコンデンサが完全に充填された場合、該コンデンサの端子間の電圧Ｖｃは約１．３Ｖになる。
【００２５】
バッテリーを構成する種々の成分は抵抗を有し、この抵抗はこの実施例では、Ｒｉで示されている１つの抵抗器にまとめられている。オームの法則にしたがい、この抵抗器に電流Ｉが流れると、該抵抗器の端子間に電圧が生じる。
【００２６】
公知のように、バッテリーが使用されると、ここではＶｐで示されている分極電圧が発生する。この電圧は、バッテリーが充電されている場合には正であり、バッテリーが放電された場合には負である。この分極電圧Ｖｐは、バッテリー内を循環する電流と該バッテリーの温度とから得られる。この分極は、静的な成分と動的な成分とを含む。バッテリーの静的な成分はＧｐで示されており、この静的な成分の値は、バッテリー内を循環する電流Ｉと、充電量（ＳＯＣ）と、該バッテリーの温度Ｔとに依存する。これらをまとめてＧｐ（Ｉ，ＳＯＣ，Ｔ）と称する。
【００２７】
分極電圧の動的な成分は、該分極電圧の時間的な１次減衰に相応する。この減衰は時定数τｐで行われる。この時定数はバッテリーの状態に応じて変化し、放電フェーズ中の方が充電フェーズ中より低くなる。この時定数は開回路では、閉回路時より高い値を有する。また公知のように、この時定数は高温時よりも低温時の方が高くなる。
【００２８】
したがってたとえば、ΔＶｐ＝Ｇｐ（Ｉ，ＳＯＣ，Ｔ）／（１＋τｐ（Ｉ）．Ｓ）となる。
【００２９】
最後に、バッテリー内には損失電流が存在する。この損失電流は、図１ではΔＩで示されており、「ガス発生作用」とも称されることがある。
【００３０】
定常状態においてバッテリー内を循環する電流が存在せず、すべての分極作用が消失した場合（数日待機しなければならない場合もある）、バッテリー端子間に発生する電圧ＶｏｕｔはＶｅ＋Ｖｃに相応する。
【００３１】
充電時、放電時または開回路時の過渡状態では、次のものを考慮しなければならない：
・損失電流（ガス発生作用）を考慮した場合の実効電流
・コンデンサＣｃの負荷に依存する電圧Ｖｃの値
・バッテリーの内部抵抗Ｒｉに関連する損失電圧
・電流と時間と温度とに関連する分極電圧Ｖｐ
上記の電圧の和であるバッテリー端子間の電圧
バッテリーの充電状態はＳＯＣと称される。これは、バッテリーの実際の充電量と最大充電量との間の比に相応する。それゆえ、以下の式が成り立つ：
ＳＯＣ［％］＝Ｑ／Ｑｍａｘ
この充電状態を測定する通常の手法は、バッテリー端子間の電圧が降下するまでバッテリーを完全に放電させて残留充電量Ｑ（単位Ａｈ）を測定した後、該バッテリーを完全に再充電して再び完全に放電させ、最大充電量Ｑｍａｘを検出する手法である。したがって充電状態ＳＯＣは、測定された充電量Ｑと充電量Ｑｍａｘとの間の比である。
【００３２】
ここで特記すべきなのは、このような試験を実施するのには時間がかかり、この試験は、測定すべきバッテリーの初期状態を変化させる侵入試験であることだ。
【００３３】
また、測定される値Ｑｍａｘは、バッテリーがどのように放電するかに依存することにも注目すべきである。このことはとりわけ、ポイカート（Peukert）の法則に起因する。バッテリーを放電させるのに使用される取り決めは種々存在する。バッテリーの放電はたとえば５時間で行われるか（特に日本で標準として使用される）、１２時間で行われるか（欧州で標準として通常使用される）、または１００時間（電気自動車のバッテリーの場合）で行われる。たとえば、この実施例で使用される最大充電量Ｑｍａｘは、本明細書の以下の部分では、バッテリーが１２時間で放電された場合に測定された最大充電量に相応すると仮定する。もちろん、Ｑｍａｘのこのような定義は本発明に影響しない。
【００３４】
本発明の出願では、バッテリーに設けられたセンサが電流と電圧と温度とを測定する。
【００３５】
規則的な間隔で測定が行われ、この測定の結果に基づいて電流変動と電圧変動とが計算される。たとえばこの測定は、１０ｍｓごとまたは１００ｍｓごとに行われる。
【００３６】
バッテリーの充電量（ＳＯＣ）を推定する本発明の方法では、バッテリーのパラメータ（電流、電圧、温度）を観察し、後者がどのように応答するかを把握する。それと並行して、前記パラメータおよび該パラメータの変動にしたがい、バッテリーがどのように応答すべきであるかをモデルが推定する。このモデルは、測定されたバッテリー応答にしたがって自動適応される。
【００３７】
バッテリーに使用されるモデルは上記で説明された。バッテリー端子間の電圧を推定して後者の充電状態を検出するための計算を、以下で詳述する。
【００３８】
まず、考慮すべき実効電流を検出しなければならない。この電流は、全電流から損失電流ΔＩを差し引いたものに相応する。この損失電流は、温度と電圧とに基づいて計算され、数式によって計算するか、またはテーブルを参照して検出することができる。この損失電流は温度とともに上昇し、かつ電圧とともに上昇する。
【００３９】
電圧Ｖｃを計算するために２つの計算手法を採用することができ、線形積分を行うか、または非線形積分を行うことができる。
【００４０】
線形積分の実施は、以下の数式によって開始される：
Ｖｃｎ＝Ｖｃｎ−１＋ΔＡ．ｈ／Ｑｍａｘ［Ａｈ］＊Ｖｃｍａｘ
この数式では、Ｖｃｎは検出すべき電圧Ｖｃの新規の値であり、Ｖｃｎ−１はＶｃの求められた古い値である。
【００４１】
この数式では、ΔＡ．ｈは充電量変動に相応し、（補正された）電流値とサンプリング周期時間とを乗算することによって計算される。したがって、以下の数式が成り立つ：
ＳＯＣ＝Ｖｃ・Ｖｃｍａｘ［％］
ここでは通常、Ｖｃｍａｘ＝１．３Ｖである。
【００４２】
また、非線形積分を実施するのも有利である。ここでは、新規の充電状態を古い充電状態に依存して、以下の数式にしたがって求める：
ＳＯＣｎ＝ＳＯＣｎ−１＋ΔＡ．ｈ／Ｑｍａｘ［Ａｈ］＊１００［％］
したがって電圧Ｖｃは、充電状態ＳＯＣに基づいて求められる。
【００４３】
Ｒｉの端子間の電圧を計算するために、この抵抗器の値が既知であり、電圧はオームの法則を使用して計算されることを前提とする。
【００４４】
上記ですでに示唆したように、分極電圧は静的な成分と動的な成分とを有する。この動的な成分の振舞いはバッテリーの充電時と放電時とで異なるので、電圧信号Ｖｐを２つの別個の信号に切り離し、充電に起因する作用を含む正の信号と、放電に起因する作用を反映する負の信号とに切り離すことを提案する。したがって、以下の数式が成り立つ：
Ｖｐ＝Ｖｐ（ＣＨ）＋Ｖｐ（ＤＣＨ）
ここでは、
Ｖｐ（ＣＨ）＝ＶＰｓｔａｔ（ＣＨ）＊Ｖｐ ｄｙｎ（Ｃｈ）＞０、かつ
Ｖｐ（ＤＣＨ）＝ＶＰ ｓｔａｔ（ＤＣＨ）＋Ｖｐ ｄｙｎ（ＤＣＨ）＜０
Ｖｐ（ＣＨ）は充電時の分極電圧に相応し、Ｖｐ（ＤＣＨ）は放電中の分極電圧に相応する。
【００４５】
最後に、バッテリー端子間の電圧に関して以下の数式が得られる：
Ｖｏｕｔ＝Ｖｅ＋Ｖｃ＋Ｒｉ＊Ｉ＋Ｖｐ
上記で示唆されたように計算されたこの電圧は、所与の電流に対するバッテリーの応答を表すモデル化された電圧に相応する。すべてのモデリングと同様に、後者は誤差を有し、この誤差は補正しなければならない。この実施例では、モデルの適応を行うことを提案する。
【００４６】
複数の適応を行って組み合わせ、全体的な精確な補正を実現することができる。このような適応は、バッテリーの現在の位相にしたがって行われる。それゆえ、バッテリーが開回路である場合の適応と、バッテリーの分極モデルに作用する適応と、バッテリーの充電状態がほぼ０％またはほぼ１００％である場合の適応とを行うことができる。
【００４７】
バッテリーが開回路である場合、該バッテリーの端子間の電圧Ｖｏｕｔはごく精確に該バッテリーの開回路電圧ＯＣＶになろうとする。
【００４８】
したがって、充電状態の実際値と開回路電圧ＯＣＶに等価である充電状態の値との誤差の閉ループ積分を演算することにより、開回路電圧ＯＶＣの相応の値に等しくなるように、得られた充電状態ＳＯＣの推定結果を補正することができる。定常状態に達した場合には、これら２つの値は等しくなければならない（かつ、温度に依存しなければならない）。この演算のゲインは分極電圧の減衰と温度とに依存し、分極が減衰されるほどゲインは良好になり、温度が低下するほどゲインは低減する。
【００４９】
この補正項は以下の形態をとることができる：
ΔＳＯＣ＿ｃｏｒｒ＝Ｋｐ＊ＳＯＣ＿ｅｒｒｏｒ＋Ｋｉ＊∫ＳＯＣ＿ｅｒｒｏｒ．ｄｔ
ここでは、
ＳＯＣ＿ｅｒｒｏｒ＝ＳＯＣ＿ＯＣＶ−ＳＯＣ＿ｅｓｔ
したがって、
ＳＯＣｎ＝ＳＯＣｎ−１＋ΔＳＯＣ＿ｃｏｒｒ
たとえば、バッテリーの充電フェーズまたは放電フェーズが完了すると直ちに、タイマを使用する。電流の値が所定の閾値を下回るとこのタイマが作動されるように構成することができる。この所定の閾値はもちろん比較的低い値である。したがって充電状態の補正は、たとえば数時間等の比較的長時間にわたってタイマが作動された場合に行われる。ユーザは充電状態ＳＯＣの推定結果を、バッテリーの開回路電圧に相応する充電状態である値ＳＯＣ＿ＯＣＶに収斂させる。上記の数式で言及されたゲインＫｐおよびＫｉは、タイマによって示される時間値に依存する。必要な場合には、Ｋｉ＝０とすることもできる。
【００５０】
また、バッテリーは開回路であることから電圧の外挿を行い、かつ充電状態の推定結果の外挿も行うことができる。その際には、得られた充電状態の外挿が、外挿された開回路電圧ＯＣＶに相応する充電状態の値に相応しない場合、補正を行わなければならない。
【００５１】
開回路で行われる適応と並行して、充電フェーズ中と放電フェーズ中または開回路時と双方で、分極に関する適応を行うことができる。
【００５２】
分極モデルは上記のように、回路の非線形のインピーダンスを表す。この分極の振舞いはバッテリーごとに非常に大きく異なる場合があるので、この場合には自動適応を行わなければならない。
【００５３】
バッテリーの分極に関するこの適応を行うために、測定された出力電圧と計算された出力電圧とを持続的に比較する。測定された電圧と計算された電圧との差に基づいて補正を持続的に行うことにより、分極電圧の誤差および／または（コンデンサ端子間の）充電電圧の誤差および／または開回路での内部電圧の誤差を補償する。
【００５４】
充電状態ＳＯＣが最も高い信頼性を有することを前提とすると、この分極電圧に補正項を適用して適応を行う。この例では、補正係数μＶｐを使用する。有利な実施形態では、バッテリーの充電後に補正係数μＶｐＣＨを使用し、放電フェーズ後に係数μＶｐＤＣＨを適用する。
【００５５】
また、計算された分極電圧が信頼性を有することを前提とすると、充電状態ＳＯＣの推定結果に基づいて適応を行い、その際には、上記ですでに述べた補正係数、ΔＳＯＣ＿ｃｏｒｒを使用する。
【００５６】
図２に、充電状態と分極電圧と双方に基づく適応を使用して行われる、本発明の推定方法が示されている。
【００５７】
図２において参照番号２はバッテリーのモデリングを示し、参照番号４は自動適応手段を示す。
【００５８】
上記の説明からも理解できるように、センサがバッテリーの電圧Ｖと電流Ｉと温度Ｔとを測定する。これらのデータはバッテリー２のモデリングに入れられ、推定電圧Ｖｏｕｔ＿ｅｓｔが得られる。さらにこの電圧Ｖｏｕｔは測定され、値Ｖｏｕｔ＿ｍｅｓを有する。これら２つの値を比較し、この比較の結果を自動適応手段４に入力する。この自動適応手段４は補正項ΔＳＯＣ＿ｃｏｒｒとμＶｐＣＨとμＶｐＤＣＨとを供給する。
【００５９】
充電状態の補正と分極電圧とを組み合わせるストラテジーは、電流と電圧と温度と行われた補正の履歴とを考慮する概略的なダイアグラムにしたがって実現される。
【００６０】
分極電圧に関する信頼性のインジケータを使用することができる。このインジケータは、開回路時に長時間のフェーズが経過した後、または電流が実質的に一定である長時間のフェーズ後にハイになる。それに対して、過渡フェーズ中または有意な電流変動の後は、分極電圧の信頼性がローになる。
【００６１】
したがって、分極値の信頼性のインジケータが高い場合に、充電状態の値に基づく適応を行う。
【００６２】
別の適応を行うこともできる。とりわけ、特に充電状態がほぼ０％またはほぼ１００％である場合に、システムは幾つかの典型的な状況を自動検出することができる。放電フェーズ中、充電状態が０％の限界に達すると、出力電圧は急激かつ非常に迅速に減少する。この状況は、電圧勾配の測定によって容易に検出することができる。
【００６３】
したがってたとえば、Ｖｏｕｔが１０．５Ｖ未満の値に達するまで有意な負の勾配で減少した場合、または充電電流が非常に高い値になるがＶｏｕｔが比較的低い場合、たとえば１３．５Ｖ未満である場合、測定された温度に相応する０％の下限に収斂するようにバッテリーの充電状態ＳＯＣの推定結果を補正する。充電状態が未だ正である場合には、推定された充電状態は０％まで減少される。それに対して、推定された充電状態がすでに０％に達しており負になろうとしている場合、推定された充電状態は０％に維持される。
【００６４】
同様に、バッテリーの充電フェーズ中にほぼ１００％の充電状態を検出することもできる。その際には出力電圧は迅速かつ急激に上昇し、ほぼ１００％の充電状態を電圧勾配の測定によって容易に検出することができる。
【００６５】
したがってたとえば、Ｖｏｕｔが大きな電圧勾配で上昇して１６．５Ｖを超えた場合、または充電電流が０Ａに達して電圧がたとえば１４Ｖを超える比較的高い値に実質的に安定化されている場合、１００％の値に収斂するように充電状態ＳＯＣの推定結果を補正する。推定された充電状態がなお１００％未満である場合、この充電状態を１００％の値に達するまで上昇させる。それに対して、推定された充電状態がすでに１００％に達しており１００％を超えようとしている場合、充電状態は１００％に維持される。
【００６６】
上記の方法により、バッテリーの充電状態の推定結果が良好になる。最初の使用中、とりわけバッテリー交換後には、適応の周期は最高頻度である必要がある。上記の方法で、とりわけ分極電圧の適応により、充電状態の良好な推定結果を非常に迅速に得ることができる。
【００６７】
本発明の方法によって、バッテリーのすべての使用フェーズでバッテリーの充電量を推定することができる。このようにして推定された値は、モデル化された電圧と測定された電圧との比較によって持続的に再調整される。このことにより、バッテリーの寿命にわたって、バッテリーが経時変化しても、バッテリーの充電状態の高信頼性の推定結果を得ることができる。
【００６８】
上記の説明から理解できるように、本発明は、複数の自動適応方法の出願であり、予測または外挿によって、動作フェーズに適した閉ループでリアルタイム補正を使用して行われる。
【００６９】
本発明は、上記の実施例または上記の実施形態に限定されない。また本発明は、特許請求の範囲の範囲内で当業者が想到しうるすべての実施形態を対象とする。
【符号の説明】
【００７０】
Ｖｐ    分極電圧
Ｉ      電流
Ｒｉ    抵抗器
Ｃｃ    コンデンサ
Ｖｏｕｔ  バッテリー端子間の電圧
２      バッテリー
４      自動適応手段
Ｖｏｕｔ＿ｅｓｔ  推定電圧
Ｖｏｕｔ＿ｍｅｓ  電圧Ｖｏｕｔの値
ΔＳＯＣ＿ｃｏｒｒ，μＶｐＣＨ，μＶｐＤＣＨ  補正項
【図１】
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【図２】
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