(57)【要約】  ＤＣ出力段を有するバッテリ充電器の変形であるハイブリッドバッテリ充電器試験装置が記載される。ハイブリッドバッテリ充電器試験装置は、充電器のＤＣ出力段に付加されたブーストコンバータを有する。ブーストコンバータは、バッテリを試験するためのパルスおよび／または連続ＡＣ波を出力するように構成されている。ハイブリッド充電器を用いて、純粋なＡＣ試験波（例えば、正弦波）を出力して電気化学インピーダンス分光法試験を行なうこと、ＨＰＰＣパルスなどのパルスを出力すること、および／または、ＧＩＴＴまたは漸増充電試験を行なうことができる。例えば、バッテリ充電器の既存の機能を、バッテリの充電中に使用される電流、または電力系統に戻すバッテリエネルギよりも遙かに小さな電流を伴う試験手順と組み合わせることによって、診断試験によるバッテリパラメータの決定が可能である。
2020504994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドバッテリ充電器試験装置であって、
ＤＣ出力段を有するバッテリ充電器と、
前記充電器の前記ＤＣ出力段に付加された単方向または双方向のブーストコンバータとを備え、前記単方向または双方向のブーストコンバータは、バッテリを試験するための電流試験シーケンスを出力するように構成されており、
前記単方向または双方向のブーストコンバータは、専用の電流センサおよび／または電圧センサを有し、
前記専用の電流センサおよび／または電圧センサのフルスケールレンジは、前記バッテリに印加される試験電流または試験電圧に適合されている、ハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項２】
前記単方向または双方向のブーストコンバータは、それぞれ単方向または双方向のパルスを出力するように適合され、および／または、バッテリを試験するための連続ＡＣ波を出力するように適合されている、請求項１に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項３】
前記電流センサおよび／または電圧センサのバイパスをさらに備える、請求項１または２に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項４】
前記単方向または双方向のブーストコンバータ回路はコントローラを有し、
前記コントローラは、それぞれの前記単方向または双方向のパルスの出力、および／または、前記バッテリを試験するための連続ＡＣ波の出力を制御する、前述のいずれかの請求項に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記バッテリ充電器におけるパワーエレクトロニクス機器と通信し、単方向充電パルスを出力するように適合されている、請求項４に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項６】
前記単方向または双方向のブーストコンバータは、前記ブーストコンバータが特定の電圧を実現するように構成された１つまたは複数のキャパシタを有する、前述のいずれかの請求項に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項７】
前記単方向または双方向のブーストコンバータは、ＧＩＴＴ試験、ＨＰＰＣ試験、インピーダンス分光法試験、漸増充電試験、パルス試験のうちのいずれか、一部、またはすべてを実施するように適合されている、前述のいずれかの請求項に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項８】
前記単方向または双方向のブーストコンバータは、バッテリに関して行なわれた診断試験の試験結果を記憶するための記憶部を有する、前述のいずれかの請求項に記載のハイブリッドバッテリ充電器試験装置。
【請求項９】
バッテリ充電器に後付けされる単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路であって、
前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路を前記バッテリ充電器のＤＣ出力段に結合するための接続部を備え、前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路は、バッテリを試験するための電流試験シーケンスを出力するように構成されており、
前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路は、専用の電流センサおよび／または電圧センサを有し、
前記専用の電流センサおよび／または電圧センサのフルスケールレンジは、バッテリに印加される試験電流または試験電圧に適合されている、単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路。
【請求項１０】
前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路は、それぞれ単方向または双方向のパルスを出力するように適合され、および／または、バッテリを試験するための連続ＡＣ波を出力するように適合されている、請求項９に記載の単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路。
【請求項１１】
前記電流センサおよび／または電圧センサのバイパスをさらに備える、請求項１０に記載の単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路。
【請求項１２】
前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路はコントローラを有し、
前記コントローラは、それぞれの前記単方向または双方向のパルスの出力、および／または、前記バッテリを試験するための連続ＡＣ波の出力を制御する、請求項９〜１１のいずれかに記載の単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路。
【請求項１３】
前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータは、前記単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路が特定の電圧を実現するように構成された１つまたは複数のキャパシタを有する、請求項９〜１２のいずれかに記載の単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドバッテリ充電器／試験器、および、その充電器／試験器を使用または製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
バッテリセルの健全性（ＳｏＨ：state of health）は、電圧および電流を正確に測定するバッテリ試験機器、例えば、インピーダンススペクトロメトリまたはＧＩＴＴを用いて決定することができる。これらの手法は、試験中のセルの充電状態が分かっている場合に有用である。これは、多くの場合、セルを完全に充電した後、試験を行い得る必要なレベルまでセルを放電することによって実現される。これは全体で時間とエネルギとを要するものであり、試験が完了するまでに最大数日かかることもある。メインバッテリの場合には、大量のエネルギをバッテリに、またはバッテリから伝達させる必要がある。
【０００３】
別のオプションは、例えば動作中にバッテリパラメータを記録する手法によって、通常の使用中のバッテリの動作データから健全性を求めるものである。この方法では、動作中に実際に負荷をかけることを試験「励起」または励振と同等であるとみなし、この動作中に測定されたバッテリ電圧を負荷への関連「応答」であるとみなす。しかしながら、「励起」は試験プロトコルに従って制御されるわけではなく、「応答」は、必ずしも正確な器具で測定されるわけではない。負荷をかけ、その負荷を変化させても、ＳｏＨに関する有用な情報が全く得られない場合さえある。そのような場合には、インピーダンススペクトロメトリは論外である。
【０００４】
単方向充電器および双方向充電器が知られている。単方向充電器は、あらゆるサイズのバッテリにおいて一般的であるが、診断試験の全域を行なうことはできない。なぜなら、試験中、電流は両方向に流れることが必要だからである。放電には、放電抵抗器などの放電装置が必要である。放電装置は、放電の際にバッテリからのエネルギを浪費し、冷却を必要とし、重量を増加させる。双方向充電器は、バッテリを充電するとともに、バッテリから電力系統へ電気エネルギを戻すことができるように設計されている。したがって、充電の電流定格は放電と同じであり、自動車用バッテリでは、これらの電流定格は診断試験で使用されるものよりも遙かに高い。したがって、診断試験の低い電流を正確に測定することはできないであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
例えば主電動機を駆動するために使用される自動車用バッテリについて、実施するのにコストおよび時間がかからず、好ましくは動作データの使用中に記録される試験値よりも正確であるバッテリ試験が必要である。
【０００６】
一局面において、本発明は、ハイブリッドバッテリ充電器試験装置を提供する。ハイブリッドバッテリ充電器試験装置は、ＤＣ出力段を有するバッテリ充電器と、充電器のＤＣ出力段に付加された単方向または双方向のブーストコンバータとを備える。単方向または双方向のブーストコンバータは、バッテリを試験するための電流試験シーケンスを出力するように構成されている。これにより、主電動機を駆動するための自動車用バッテリの試験を単純な方法で行なうことができる。
【０００７】
単方向または双方向のブーストコンバータは、それぞれ単方向または双方向のパルスを出力するように適合され、および／または、バッテリを試験するための連続ＡＣ波を出力するように適合されてもよい。これにより、広範囲の試験を実施することができる。
【０００８】
単方向または双方向のブーストコンバータは、後付けブーストコンバータであってもよく、既存の充電器に後付けされてもよい。これにより、完全に新しい装置を購入することなく、既存の充電器の機能を有用に高めることができる。
【０００９】
好ましくは、単方向または双方向のブーストコンバータは、専用の電流センサおよび／または電圧センサを有し、専用の電流センサおよび／または電圧センサのフルスケールレンジは、バッテリに印加される試験電流または試験電圧に適合されている。動作制御に用いる計器では、このように感度を高めることはできない。
【００１０】
電流センサおよび／または電圧センサのバイパスを設けてもよい。これにより、動作電流および動作電圧による、本発明で用いる専用装置の損傷が回避できる。
【００１１】
単方向または双方向のブーストコンバータ回路はコントローラを有し、このコントローラは、それぞれの単方向または双方向のパルスの出力、および／または、バッテリを試験するための連続ＡＣ波の出力を制御する。コントローラは、バッテリ充電器におけるパワーエレクトロニクス機器と通信し、単方向充電パルスを出力するように適合されてもよい。これにより、充電器を試験のために有効に再利用することができる。
【００１２】
好ましくは、単方向または双方向のブーストコンバータは、ブーストコンバータが特定の電圧を実現するように構成された１つまたは複数のキャパシタと、特定のキャパシタンスを実現するための１つまたは複数のキャパシタとを有する。これにより、ブーストコンバータは、バッテリを充電するのに十分な電圧を生成することができる。同時に、放電中の電流がキャパシタ内に吸収され得るので、抵抗加熱器のようなエネルギ損失や電流シンクの必要がない。
【００１３】
単方向または双方向のブーストコンバータは、ＧＩＴＴ試験、ＨＰＰＣ試験、インピーダンス分光法試験、漸増充電試験、パルス試験のうちのいずれか、一部、またはすべてを実施するように適合されてもよい。これにより、幅広い試験の可能性が提供される。
【００１４】
単方向または双方向のブーストコンバータは、バッテリに関して行なわれた診断試験の試験結果を記憶するための記憶部を有する。データ取得を利用して、バッテリモデルを確認または改良することができる。
【００１５】
別の局面において、本発明は、バッテリ充電器に後付けされる単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路を提供する。単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路は、単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路をバッテリ充電器のＤＣ出力段に結合するための接続部を備える。単方向または双方向の後付けブーストコンバータ回路は、バッテリを試験するための電流試験シーケンスを出力するように構成されている。
【００１６】
ＤＣ出力段を有するバッテリ充電器の変形であるハイブリッドバッテリ充電器試験装置が記載される。ハイブリッドバッテリ充電器試験装置は、充電器のＤＣ出力段に付加されたブーストコンバータを有する。ブーストコンバータは、バッテリを試験するためのパルスおよび／または連続ＡＣ波を出力するように構成されている。
【００１７】
ハイブリッド充電器を用いて、純粋なＡＣ試験波（例えば、正弦波）を出力して電気化学インピーダンス分光法試験を行なうこと、ＨＰＰＣパルスなどのパルスを出力すること、および／または、ＧＩＴＴまたは漸増充電試験を行なうことができる。例えば、バッテリ充電器の既存の機能を、バッテリの充電中に使用される電流、または電力系統に戻すバッテリエネルギよりも遙かに小さな電流を伴う試験手順と組み合わせることによって、診断試験によるバッテリパラメータの決定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器を示す図である。
【図２】ブースタ回路を有する、本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器を示す図である。
【図３】ブースタ回路を有する、本発明の他の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器を示す図である。
【図４】ＨＰＰＣ試験中に印加される典型的なパルスを示す図である。
【図５】パルス試験へのバッテリ応答を示す図である。
【図６】漸増充電試験中のバッテリの充電曲線および放電曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
定義
ＳＯＣ：充電状態
ＳＯＨ：健全性
ＥＶ：電気自動車
ＧＩＴＴ：定電流断続的滴定法（Galvanostatic Intermittent Titration Technique）
ＨＰＰＣ：ハイブリッドパルス電力特性（Hybrid Pulse Power Characterization）
ＥＩＳ：電気化学インピーダンス分光法（Electrochemical Impedance Spectroscopy）
「後付け」または「後付けされた」は、従来のシステム（すなわち、従来の装置を含むシステム）に新たな技術または特徴を付加することを意味する。従来の装置であることは、その設置日によって、または他の記録から認識され得る。後付け装置であることは、その設置日によって、または他の記録から認識され得る。
【００２０】
例示的な実施形態の詳細な説明
本発明は、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれらに限定されるのではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は、概略的なものにすぎず、かつ非限定的なものである。図面では、説明のために要素のうちの一部のサイズが誇張されている場合があり、縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法および相対的寸法は、本発明の現実の具現化に対応しているわけではない。
【００２１】
さらに、明細書および特許請求の範囲における第１、第２、第３などの用語は、類似の要素同士を区別するために用いるものであり、必ずしも順番または時系列順を示すためのものではない。そのように使用される用語は適切な状況下で互いに入れ替え可能であること、および、本明細書に記載の本発明の実施形態は記載または図示の順序と異なる順序で動作し得ることを理解すべきである。
【００２２】
なお、特許請求の範囲で使用する「備える」という用語は、それ以降に列挙される手段に限定されるものとして解釈すべきではない。それは、他の要素またはステップを除外するものではない。つまり、それは言及された特徴、整数、ステップ、または構成部品が存在することを特定するものとして解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくは構成部品、またはそれらの集まりの存在または追加を除外するものではない。したがって、「手段ＡおよびＢを備える装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。つまり、本発明に関して、ＡおよびＢは、装置のうちの関係構成要素であるにすぎない。
【００２３】
図１を参照して、本発明の局面は、試験機器１２にも適合された専用のバッテリ充電器１１である。このような本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器１０は、車載型であってもよいし、非車載型であってもよい。車載型または非車載型のいずれであっても、本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器１０は、バッテリ１４（すなわち、ＤＣレベル）に接続されると、例えばバッテリに供給される電流とバッテリ１４の電圧とを調整するためのパワーエレクトロニクス機器１６を有し得る。充電器／試験器１０の好ましい形態は、電気自動車の主電動機を駆動するための自動車用バッテリを充電するための急速充電器などの充電器である。
【００２４】
本発明の実施形態に従うハイブリッドバッテリ充電器／試験器１０は、試験機器にも適合された専用のバッテリ充電器である。バッテリ１４が充電器／試験器１０に接続されると、試験を実施することができる。その結果、バッテリ１４の充電状態（ＳｏＣ）が決定されるか、または、バッテリのＳｏＣもしくはバッテリの他のパラメータの推定を可能にする試験結果が収集され得る。試験の実施および結果のロギング（データ取得）は、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの好適な処理エンジン１８と、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または不揮発性メモリなどの好適なメモリ１９との組み合わせによって行なわれ得る。本発明の実施形態に従うハイブリッドバッテリ試験器１０の試験機器１２は、ＳｏＣを決定または推定するための公知の方法を実施するように構成され得る。例えば、公知の方法は、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８によって制御されてもよい。
【００２５】
本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器１０は、バッテリの管理システム（ＢＭＳ３０）と通信し得る。それによって、例えば、初期ＳｏＣを特定することができる。通信は、通信インターフェース（例えば有線または無線インターフェース）によって、処理エンジン１８とＢＭＳ３０との間で行われてもよい。それによって、ＢＭＳ３０およびハイブリッド充電器／試験器１０は、ＣＡＮの一部になり得る。ＢＭＳ３０および／またはバッテリ充電器／試験器１０は、バッテリ１４を一部充電することによって、バッテリのＳｏＣを変えるように構成され得る。この後、試験器１２を用いて、例えば、独自または公知のバッテリ健全性の診断試験（例えば、ＨＰＰＣ試験）の１フェーズと類似または同じ試験サイクルが開始され得る（例えば、ＢＭＳ３０および／またはバッテリ充電器／試験器１０による制御）。ＨＰＰＣは、すべて双方向パルスで行なってもよいし、または単方向パルスのみを印加してもよい。多くの場合、このような試験が必要となるのは、中間のＳｏＣレベル（例えば、０または１００％ではなく、７０％などの中間値）だけである。例えば、このような試験の利点は、同等の電気バッテリモデルにおける構成部品の値を試験結果から求め、好ましくはそれらを正確に得ることができることである。
【００２６】
電流３６は、動作充電電流よりも低い電流を正確に測定するように適合されたフルスケールレンジを有しているため、より正確な値を与える。電圧センサ３４も、試験中の、より小さな電圧変化に適合する感度を有し得る。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、電圧測定および電流測定の履歴から、同等のバッテリモデルの構成部品に関する値を求めるように構成され得る。これらのパラメータはデータベース２０に記憶されることが好ましく、ある期間にわたる試験結果がデータベース２０内に記録されてもよい。このデータベース２０は、メモリ１９の一部として記憶されてもよいし、遠隔（例えば、ローカルまたはリモートネットワークのサーバー上など）に記憶されてもよい。記憶された試験結果の履歴から長期にわたる変化をたどることができる。このような長期にわたる変化へのアクセスにより、正確に、またはより正確に健全性（ＳｏＨ）を推定することが可能になる。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、長期にわたる変化を特定し、正確に、またはより正確に健全性（ＳｏＨ）を推定するように構成され得る。
【００２７】
例えば、ＨＰＰＣ試験の１フェーズに必要な時間はわずか数分であるため、充電時間への影響は限定的である。通常は、ＨＰＰＣ試験の場合、充電パルスおよび放電パルスを印加することによって行なわれる。充電器１１でのバッテリの放電は通常は不可能または許容されない。そこで、本発明の一局面は、いずれか一方向または両方向の電流をバッテリに印加可能なハイブリッド充電器／試験器１０を提供することである。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、バッテリへのいずれか一方向の電流（同様に、例えば、いずれか一方向のパルス）の印加を制御するように構成され得る。これが好都合であるのは、充電方向にのみ印加されるパルスを用いた試験方法の場合、初めは、当該方法の妥当性が確認されるまで、関連性が不明な値が生じることになるからである。
【００２８】
本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態では、インピーダンススペクトロメトリのために必要であれば、充電器１１または試験器１２のパワーエレクトロニクス機器を用いて、バッテリ１４へ、またはバッテリ１４からＡＣ電流を注入または抽出してもよい。本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態では、完全な周波数スペクトルの測定は必要ない。このように試験周波数の数を減少させることによって、試験回数を減少させることができるという利点がある。好ましくは、本発明に従う充電器／試験器１０の実施形態は、関心のある周波数のみで試験を行なう。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、いくつかの周波数または単一の周波数での試験を制御するように構成され得る。特に、本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態は、ゼロに近い位相シフトを生じさせる周波数で試験を行なう。これらの試験周波数は、１ｋＨｚのオーダーであってもよい。この場合、低周波数での試験を用いないので好都合である。＜１ｋＨｚでの試験は、遙かに長い試験時間を要する。バッテリ充電器が放電を許容しない場合、全電流が逆にならないように小さなＡＣ電流を小さなＤＣ電流上に重畳してもよい。
【００２９】
本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態は、例えばマイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８の制御下で、差動充電測定、ＨＰＰＣ、またはＧＩＴＴなどの診断試験を行なってもよい。これにより、バッテリの化学作用および寿命に関する情報が得られるが、時間がかかる。本発明に従う充電器／試験器１０の実施形態によれば、これらの試験は、十分な時間がある場合に行なわれる。これは、ユーザ操作の入力により、都合の良いある期間が使えることをユーザが知らせることによって示されてもよい。例えば、ある期間（例えば、次の２日間）に車両が使用されないことが、入力によって示される。本発明の実施形態のハイブリッド充電器／試験器１０は、例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８のＩ／Ｏポートに接続されたユーザ入力手段２６を有してもよい。
【００３０】
さらなる代替例では、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、ＤＣ充電処理を他の診断試験（例えば、ＨＰＰＣ電流パルス試験または小ＡＣ電流試験）と組み合わせるように適合される。その場合、充電器電流は、充電に必要なＤＣ電流と、インピーダンス分光法のためのＡＣ電流とを重畳させたものである。充電時間のロスが限定的となる。
【００３１】
本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器１０は、以下の特徴のうちの少なくとも１つ、少なくともいくつか、またはすべての点で、従来の単方向充電器、従来の双方向充電器、または従来の試験器とは異なる。
【００３２】
１．単純（急速）充電とは異なる、試験、充電、または放電のためのアルゴリズムに従って、電流および電圧を調整し得る。例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、これらのアルゴリズムを実行するように構成され得る。
【００３３】
２．より正確な測定を行なうことができる。例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、試験電圧および試験電流に適合されたフルスケールレンジおよび精度を有する電圧センサ３４および電流センサ３６からの信号を用いて、より正確な測定を行なうように構成され得る。
【００３４】
３．任意選択で、対応するバッテリタイプ毎のバッテリモデルを利用する。任意選択で、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、そのようなバッテリモデルをメモリ１９に記憶するように構成され得る。
【００３５】
４．選択されたモデルに合わせて、個々のバッテリを較正し得る。例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、選択されたモデルに合わせて、バッテリ１４を較正するように構成され得る。
【００３６】
５．バッテリデータをデータベース２０に記憶し得る。このデータベース２０は、例えばメモリ１９に記憶されるなどローカルにあってもよく、または、例えばクラウドのようにリモートロケーションにあってもよい。本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態は、リモートデータベースと通信するための通信ポートおよび好適な通信機能を備えてもよい。例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、そのような通信を行なうように構成され得る。
【００３７】
６．本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態は、データベース２０に随時ダウンロードされ得る試験器／充電器１０の測定結果の履歴を記憶するのに十分な不揮発性メモリ１９を有し得る。
【００３８】
７．本発明に従うハイブリッド充電器／試験器の実施形態は、バッテリ動作データに基づくだけでなく、例えば、予め定められた励起／応答の利用を含み得る方法によって、ＳｏＨを決定し得る。例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、バッテリ動作データに基づくだけでなく、例えば、予め定められた励起／応答の測定結果を含み得る方法によって、ＳｏＨを決定するように構成され得る。
【００３９】
８．本発明に従うハイブリッド充電器／試験器１０の実施形態は、技術者によって開始される別個の工程で適用する別個の専用の試験機器を必要とせずに、または、時間のかかる試験を必要とせずに、ＳｏＨを決定し得る。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、試験機器１２を用いてＳｏＨを決定するように構成され得る。
【００４０】
本発明の実施形態は、単方向または双方向の電流試験装置１２を追加することによって、ハイブリッド充電器／試験器１０の一部として、車両用のバッテリ充電器１１を使用する。電気自動車のバッテリを充電するための充電器には、主に２つのタイプがある。
【００４１】
・従来型のものであり、かつ、典型的には、本発明の実施形態で使用される３段階充電器などの多段階充電器であり得る、車両の起動装置バッテリを再充電する充電器
・本発明の実施形態で使用される、主電動機用の電気自動車（ＥＶ）バッテリパックを再充電する充電器。本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器は、単相または三相のＡＣ入力を用い得る。
【００４２】
電気自動車バッテリ充電器は、Ｚｉｖａｎ、Ｍａｎｚａｎｉｔａ  Ｍｉｃｒｏ、Ｅｌｃｏｎ、Ｑｕｉｃｋ  Ｃｈａｒｇｅ、Ｒｏｓｓｃｏ、Ｂｒｕｓａ、Ｄｅｌｔａ−Ｑ、Ｋｅｌｌｙ、Ｌｅｓｔｅｒ  ａｎｄ  Ｓｏｎｅｉｌなどの企業によって提供されている。これらの充電器の最大充電量は、１ｋＷから７．５ｋＷまで様々である。公知の充電プロトコルには様々なものがあり、それらのうちの任意のものが本発明の実施形態で使用され得る。例えば、充電曲線、または定電圧、定電流を用いた充電などである。
【００４３】
本発明の実施形態は、例えば、電力定格が６ｋＷである公共のＥＶ充電ステーションで使用され得る。
【００４４】
本発明の実施形態で用いる急速充電によって、再充電時間をさらに短縮することができ、利用可能なＡＣ電力、バッテリタイプ、および充電システムのタイプによる制約しか受けない。
【００４５】
本発明の実施形態で用いる車載型ＥＶ充電器は、ＥＶパックを再充電するためにＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。
【００４６】
・車載型ＥＶ充電器は、絶縁型であってもよい。その場合、Ａ／Ｃ電力系統と充電対象のバッテリとの間は物理的に接続されない。これらは、典型的には、インダクティブ充電の何らかの形態を採用する。絶縁されたいくつかの充電器を並列で用いてもよい。これにより、充電電流を増加させ、充電時間を短縮することができる。一般的に、ＥＶバッテリには、超過することのできない最大電流定格がある。
【００４７】
・車載型ＥＶ充電器は、非絶縁型であってもよい。その場合、バッテリ充電器は、Ａ／Ｃアウトレットの配線に直接電気的に接続される。非絶縁型充電器は、並列で用いることができない。
【００４８】
図１に概略的に示すように、本発明の実施形態のうちのいずれかに従う非車載型または車載型ハイブリッド充電器／試験器１０は、充電のためのＡＣ入力側２８およびＤＣ出力側２９を含み得る。例えば、非車載型または車載型ハイブリッド充電器／試験器１０は、電力系統などからの入力ＡＣ電源３２のＡＣ電圧をブーストＤＣ電圧（任意選択で、ＡＣ電圧振幅よりも大きい）に変換するコンバータを含み得る。ＡＣ側２８は、１つ以上の力率コンバータ（ＰＦＣ：Power Factor Converter）を含み得る。次のＤＣ−ＤＣコンバータは、高周波数のＡＣ電圧を生成することができ、このＡＣ電圧は絶縁トランスの二次において整流され、ＤＣ充電出力が生成される。本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器１０は、電圧センサ３４および／または電流センサ３６も含み得る。
【００４９】
さらなる例として、本発明の実施形態に従うハイブリッド充電器／試験器１０のＡＣ側は、１つまたはいくつかのＰＦＣブーストコンバータを含む整流器であってもよい。次のＤＣ−ＤＣコンバータは、絶縁型フルブリッジＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
【００５０】
ＰＦＣブーストコンバータは、位相が１８０°ずれて動作する２つの並列のＣＣＭブーストコンバータを含む、介在ＰＦＣを備えてもよい。そのような構成では、リップル電流の位相がずれているため、互いに相殺し合い、入力リップル電流が減少する傾向にある。この介在により、出力リップル電流がデューティサイクルの関数として減少する。介在ブーストコンバータは、本来、並列の半導体を利用して導電損失を減少させるものである。さらに、位相をずらしてコンバータを切り替えることによって、有効スイッチング周波数を２倍にし、ひいては入力電流リップルを減少させることができ、その結果、入力ＥＭＩフィルタのサイズを縮小することができる。介在ＰＦＣブーストコンバータは、各々が負荷電力定格の半分で動作する。出力整流器を有するフルブリッジゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）コンバータを設けてもよい。
【００５１】
電気自動車用の急速充電器において、同様のトポロジが見られる。例えば、出力は、出力の電圧レベルを制御するためのバックコンバータであってもよい。正の電圧期間用および負の電圧期間用の、２つのバックコンバータを設けてもよい。
【００５２】
本発明の実施形態は、任意の公知の単方向充電器（例えば、上述の設計のうちのいずれか）を含むハイブリッド充電器／試験器１０を提供する。それによって、充電器の出力におけるＤＣ出力、整流器、またはＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、バックコンバータ）は、負の電流を流さない。すなわち、充電器は単方向である。充電器１１は、電流を一方向にのみ流す。本発明の実施形態に従う試験器１２は、いずれか一方の極性のパルス、および／または、正弦波出力、三角波出力、または矩形波出力などの純粋なＡＣ電流を提供し得る。
【００５３】
例えば、試験器機能を可能にするために、本発明の実施形態では、図２および図３に概略的に示すように、充電器１１の出力に双方向ブーストコンバータ４０が追加される。ブーストコンバータ４０は、充電器１１の典型的な通常の出力において既に利用されていたものと同じＬＣフィルタ４６のインダクタ４２およびキャパシタ４４、または類似のものを用いてもよい。ただし、コンバータ４０がアクティブである間は充電器または急速充電器が電流を流さないという条件付きである。さもなければ、電流が純粋な正弦波ではなくなる。
【００５４】
コンバータ４０は、バッテリ１４において測定可能な電圧リップルを生成するためには、おおよそ１アンペアの電流（ＡＣ  ＲＭＳ）を流せばよい。大抵の自動車用バッテリの抵抗は０．１オーム以上であるため、１Ａ電流によって０．１Ｖの電圧降下が起こることになる。これは、バッテリの両端の電圧センサ３４によって正確に測定可能であるが、一般的に、３００Ｖ〜４００Ｖを測定するように適合された充電器上の電圧計で測定することはできない。電圧センサ３４は、生成される試験電圧に対して適切なフルスケール定格を有する。また、動作中よりも試験中の方が低い電流を測定するように適合されたフルスケールレンジを有する電流センサ３６が設けられる。大抵の自動車用バッテリは、最大電圧が約３００Ｖ〜４００Ｖであるため、多くの場合、コンバータ４０を構成するには、２つのダイオード５２および５４と、２つの６００Ｖ／１ＡのＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチ５７および５９（ダイオード５２、５４と並列）とで足りる。より高い電圧では、１２００Ｖ／１ＡのＩＧＢＴを用いてもよい。充電器１１から既存のＬＣフィルタ４６を再利用する場合、別のフィルタを追加する必要がない。ただし、ＬＣフィルタ４６がない場合には、小さな１Ａインダクタを追加してもよい。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、スイッチ５６、５７、および５９を制御することによってコンバータ４０を制御して、上記の電流を印加するように構成され得る。
【００５５】
４００Ｖのバッテリを、１ｋＨｚで１Ａ電流を用いて試験する場合、半サイクル内のエネルギは、４００ＶＲＭＳ×１ＡＲＭＳ×０．５ｍｓ＝２００ｍＪである。ブーストコンバータの入力側の電圧を、例えば５００Ｖ〜５２０Ｖに限定する場合には、２０ｍＦキャパシタを用いることができる。これは、実現可能な解決策であり、例えば、１つまたは複数のキャパシタ４３、４５、４７、４９（例えば、４つの１２ｍＦ／４５０Ｖキャパシタ）を以下のような構成で設けることによって達成され得る。すなわち、（所要電圧を実現するために）１つまたは複数のキャパシタ（例えば、直列の２つのキャパシタ）を設け、（所要キャパシタンスを実現するために）１つまたは複数のキャパシタ（例えば、並列の２つのキャパシタ）を設ける。
【００５６】
ブーストコンバータ４０の別の実施形態を図３に示す。図２に示すブーストコンバータ４０のすべての構成部品および機能は、図３に示す実施形態で利用可能である。例えば、充電器１１の典型的な通常の出力において既に利用されていたものと同じＬＣフィルタ４６のインダクタ４２およびキャパシタ４４の使用、バッテリの両端の電圧センサ３４（一般的に、３００Ｖ〜４００Ｖを測定するように適合された充電器上の電圧計で測定することはできない）の使用などである。電圧センサ３４は、生成される試験電圧に対して適切なフルスケール定格を有する。また、動作中よりも試験中の方が低い電流を測定するように適合されたフルスケールレンジを有する電流センサ３６が設けられる。さらに、例えば、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８によって制御されるスイッチ６２によって、電流センサバイパスが提供される。また、ＬＣフィルタ４６がない場合には、小さな１Ａインダクタを追加してもよい。また、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、スイッチ５７および５９（ダイオード５２、５４と並列）ならびにスイッチ５６を制御することによって、ブーストコンバータ４０電流を制御するように構成されている。また、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、接続部６４を介して充電器のパワーエレクトロニクス機器と通信するように構成されている。また、マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、リモートデータベース２６と通信するように構成されている。１つまたは複数のキャパシタ（例えば、４つのキャパシタ４３、４５、４７、４９）を以下のような構成で設けてもよい。すなわち、所要電圧を実現するために１つまたは複数のキャパシタ（例えば、直列の２つのキャパシタ）を設け、所要キャパシタンスを実現するために１つまたは複数のキャパシタ（例えば、並列の２つのキャパシタ）を設けてもよい。
【００５７】
ハイブリッドパルス電力特性（ＨＰＰＣ試験）の場合、バッテリ１４のさまざまなＳｏＣで、追加のブーストコンバータ４０によって１０秒間の放電および充電パルスがバッテリに印加される。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、コンバータ４０を制御して、単方向または双方向のパルス（例えば、放電パルスおよび／または充電パルス）を印加するように構成され得る。充電パルスについては、充電器１１の通常の出力を用いることができる。充電パルス中に測定された電圧応答および電流から、利用可能な充電電力が推定され得る。充電パルス中の電圧応答および電流は、それぞれ電圧センサ３４および電流センサ３６によって測定可能である。放電パルスについては、充電器１１によって供給することができない。なぜなら、一般的な急速充電器は、放電パルスを印加することのできない単方向装置だからである。主電動機を駆動するための自動車用バッテリ用の双方向充電器は、そのようなパルスを印加可能な電流制御を有しない。このような１０秒間の放電パルスを印加するためには、１０秒間の放電パルスを流すことのできるスイッチト抵抗器（例えば、スイッチト抵抗器５６）を充電器１１の出力に追加すればよい。パルスが印加されるのは１０秒間だけなので、スイッチおよび抵抗器は、極めて短い期間の温度上昇に対処することができ、これらの冷却の必要性を最小限に抑えることができる。このスイッチト抵抗器は、充電器出力に追加される。放電パルス中に測定された電圧応答および電流から、利用可能な放電電力を推定することも可能である。
【００５８】
ＨＰＰＣ試験は、放電パルスおよび再生パルスの両方を含む試験プロファイルを用いて、装置の使用可能な電圧範囲にわたって動的なパワー能力を判定することを意図している。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、スイッチ５６、５７、５９を制御することによってコンバータ４０を制御し、ＨＰＰＣ試験を行ない、電圧センサ３４および電流センサ３６を用いて電圧および電流の変化を測定するように構成され得る。この試験の第１のステップは、除去容量または使用可能エネルギの関数として、以下の（ａ）および（ｂ）を確定することである。
（ａ）１０秒間の放電電流パルスの終わりの放電パワー能力Ｖｍｉｎ０
（ｂ）１０秒間の再生電流パルスの終わりの再生パワー能力Ｖｍａｘｏｐ
これらのパワー能力およびエネルギ能力を用いて、他の性能特性を得ることもできる。他の性能特性の例として、充電維持（Charge Sustaining）利用可能エネルギおよび利用可能パワー、ならびに充電消耗（Charge Depleting）利用可能エネルギがある。これらのパラメータについては、目標値と直接比較する。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、これらのパラメータを求め、比較するように構成され得る。
【００５９】
マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８によって測定され、記憶され、必要に応じてリモート装置に送信され得るＨＰＰＣ試験の追加のデータには、例えば電圧応答曲線が含まれる。この電圧応答曲線からは、固定の（オーム）セル抵抗と、除去容量の関数としてのセル分極抵抗とを求めることができる（放電、休止、および再生の動作形態の際に、確実にセル電圧応答時間定数を確定できる十分な分解能があると仮定した場合）。この分解能は、電圧センサ３４および電流センサ３６によって与えられる。このデータを用いて、後に行なわれる寿命試験の際に抵抗劣化を評価したり、車両システム分析のためのハイブリッドバッテリ性能モデルを開発したりすることができる。
【００６０】
電気化学インピーダンス分光法（ＥＩＳ）は、バッテリなどの電気化学システムに関する情報を得るための強力な方法である。それは、バッテリ、燃料電池、およびスーパー・キャパシタまたはウルトラ・キャパシタに適用される。ＥＩＳは、半電池反応機構および動力学の初期評価から、パッケージ化されたバッテリの品質管理まで、新たな装置の開発のすべての段階において有用であり得る。電気自動車など、高出力用途のバッテリ開発によって、インピーダンスが非常に低い装置の開発につながった。近頃のバッテリのインピーダンスは多くの場合非常に低いため、市販の充電器における従来のシステムでは容易または正確に測定することができない。この問題は、本発明の実施形態でブーストコンバータ４０を設けることによって対処される。電気化学インピーダンス分光法試験の場合、少ない記憶容量のブーストコンバータ４０を追加するだけで、１Ａ電流で１ｋＨｚ未満から追加の小型コンバータの帯域幅（例えば、数十ｋＨｚ。ＭＯＳＦＥＴまたはＧａＮスイッチが用いられる）に至るまで、十分にバッテリを励起することができる。これにより、特定の周波数範囲でＥＩＳ試験を行なうことが可能になる。また、測定対象の電圧および電流に対して適切な（すなわち、必要な感度を有する）フルスケールレンジを有する電圧計３４および電流計３６をブーストコンバータ４０に含めることによって、ＥＩＳによる正確な試験が可能になる。
【００６１】
ＧＩＴＴ手順は、一連の電流パルスからなる。この一連の電流パルスの各々の後には、バッテリに電流が流れない緩和時間が続く。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、コンバータ４０を制御してＧＩＴＴ試験を実施するように構成され得る。電流は、充電中は正であり、放電中は負である。正の電流パルス中、バッテリ電位は、ｉＲドロップに比例する値まで急速に増加する。Ｒは、非補償抵抗Ｒｕｎと電荷移動抵抗Ｒｃｔとの合計である。その後、定電流充電パルスなので、一定の濃度勾配を維持するために電位がゆっくりと増加する。電流パルスが遮断されているとき、つまり緩和時間中に、例えばリチウムバッテリ内のＬｉイオン拡散によって電極の組成が均質になろうとする。結果として、電位は、まずｉＲドロップに比例する値まで急激に減少し、その後、電極が再び平衡状態（すなわち、ｄＥ／ｄｔ→０）になってセルの開放回路電圧（Ｖｏｃ）に到達するまで、ゆっくりと減少する。その後、再び定電流パルスが印加され、続いて電流が遮断される。このような充電パルスおよびその後に続く緩和時間のシーケンスは、バッテリが満充電になるまで繰り返される。負の電流パルス中には、逆のことが成り立つ。セル電位が、ｉＲに比例する値まで急速に降下する。次いで、定電流放電パルスなので、電位がゆっくりと減少する。緩和時間中、電位はｉＲに比例する値の分だけ急激に増加し、その後、電極が再び平衡状態（すなわち、ｄＥ／ｄｔ→０）になってセルのＶｏｃに到達するまで、ゆっくりと増加する。その後、次の定電流パルスが印加され、続いて電流が遮断される。このような放電パルスおよびその後に続く緩和時間のシーケンスは、バッテリが完全に放電されるまで繰り返される。化学拡散係数は、各ステップにおいて算出することができる。
【００６２】
漸増充電試験の場合、バッテリは、非常に遅い速度で充電されるため（Ｃ／２０）、空のバッテリの充電には少なくとも２０時間かかる。この試験中、バッテリは一定の電流で充電される。充電中、電圧には、１つまたはいくつかの電圧平坦域が生じる。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、コンバータ４０を制御して漸増充電試験を実施するように構成され得る。これらの結果に基づいて、充電に対する電圧の微分係数（ｄＶ／ｄｑ）が、電圧（またはＳｏＣ）の関数としてプロットされ得る。このグラフを用いて、例えばバッテリのＳｏＨを決定することができる。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、充電に対する電圧の微分係数（ｄＶ／ｄｑ）を電圧（またはＳｏＣ）の関数として提供し、例えばバッテリのＳｏＨを決定するように構成され得る。
【００６３】
上述の場合には、最低限の記憶部またはスイッチト抵抗器５６を含む小型コンバータ４０をハイブリッド充電器／試験器１０に設けることによって、必要な試験を両方の電流方向に行なうことができる。これらの追加によって、バッテリから充電器へ負の試験電流を印加することのできない単方向充電器１１または双方向充電器を、本発明の実施形態に従う充電器／試験器１０に変えることができる。
【００６４】
試験手順
本発明の実施形態は、次の２つのタイプの充電器で機能し得る。
【００６５】
１．単方向電流機能を有する充電器
２．もともと双方向機能を有し、かつ、高い放電電力を流すことのできる充電器
双方向試験機能は、充電器１１に低電力ブースト回路４０を追加することによって実現可能である。これは、後付け処置として行なわれ得る。ブースタ回路４０は、後付け回路であり得る。試験電流は、自動車用バッテリの充電電流または放電電流よりも遙かに小さいため、動作中の電流変化および電圧変化と比較して低い試験電圧および試験電流に対して正確な電圧検知手段３４および電流検知手段３６を有する低電力ブースト回路４０を追加することが必要である。
【００６６】
本発明の実施形態は、健全性ＳｏＨまたは充電状態（ＳｏＣ）の３つのタイプの試験手順で効果を奏し得る。
【００６７】
１．インピーダンススペクトロメトリ（ＥＩＳ）
この試験は、純粋なＡＣモード、またはＤＣ＋ＡＣモードのいずれかで行なわれ得る。
【００６８】
純粋なＡＣインピーダンスとＳｏＨとの関係に関する情報は、バッテリ製造業者またはバッテリ試験者から得ることができる。ＤＣ＋ＡＣ（ＡＣがＤＣオフセットに重畳される）のインピーダンス試験には、妥当性の確認が必要である。本発明の実施形態は、完全な双方向充電（ＡＣ  ＥＩＳ）を提供することができるため、所望しない限りは、妥当性が確認されていない試験を使用する必要がない。
【００６９】
２．ＨＰＰＣまたは類似のもの
この試験では、同等の電気バッテリモデルの較正を可能にする多数の高出力パルスが、バッテリの内部および外部において必要である。個々のパルスはそのために用いられ（例えば、充電パルス）、より多くのパルスによって、より多くの情報が提供され、ひいてはより正確なモデルが提供される。本発明の実施形態は、充電パルスを提供し得る。
【００７０】
ＨＰＰＣ試験は、充放電の一連のパルスとして図４に示すものである。この手順により、図５に示すような電流パルスに対する電圧応答を検討することによって、同等の電気回路の較正が可能になる。図５から分かるように、両方の電流方向には同様の情報が含まれているため、両方向のパルスを提供する必要がない。したがって、例えば充電の際、試験を行なうのは一方向のみでよい。
【００７１】
３．漸増充電
この方法では、バッテリを低速で充放電しながらｄｑ／ｄＶ曲線の形状を評価する。曲線のピークの高さおよび位置は、バッテリのＳｏＨに関係し得る。図６から分かるように、充電曲線および放電曲線は、互いに類似している。それらの間のオフセットは、Ｃ／２０励起電流によって引き起こされるバッテリの内部抵抗の両端の電圧降下の２倍分大きく算出される。充電曲線／放電曲線のうちの１つ、およびバッテリの内部抵抗が分かれば、ＳｏＨ評価には十分である。さらに、重要なのはピーク周辺の領域のみであるので、空のバッテリからスタートしてｃ／２０（２０時間）で完全にフル充電することは必ずしも必要ではない。
【００７２】
概要
【００７３】
【表１】
2020504994.tif 000003
【００７４】
一般的に、上述の試験手順によってもたらされるのは相対的な情報である。バッテリが経年劣化するにつれて、試験結果は経時的に変化する。経年劣化を観察できるように、試験結果の履歴が記憶されることが好ましい。バッテリが新しく、ＳｏＨ＝１００％である時に基準値を取得しておくことが好ましい。その状況で得た測定結果を、後で参照するために記憶しておくべきである。そのような結果を中央データベースに記憶してもよい。そうすれば、バッテリがどこで充電されようと、すべての充電器はこのデータにアクセスして参照し、現在の状態を記憶することができる。これにより、必要に応じて正確なフォローアップや予防処置、さらには、将来起こり得るバッテリ故障予測までも可能になる。
【００７５】
制御およびデータ取得
制御オプション
【００７６】
【表２】
2020504994.tif 000004
【００７７】
データ取得オプション（例えば処理エンジン１８およびメモリ１９を用いる）
【００７８】
【表３】
2020504994.tif 000005
【００７９】
高速で長時間にわたって取ったデータは、大量のデータとなり得る。マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、ＳｏＨアルゴリズムを実行し、このデータを（メモリ１９に、またはリモート記憶部に送信して）記憶し、そのデータに関する演算（例えば、曲線の当てはめ）を行なうように構成され得る。
【００８０】
マイクロコントローラ、専用のソフトウェアを有するマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＰ、またはＡＳＩＣなどの処理エンジン１８は、バッテリプロセッサ（ハードウェア機能ブロックまたはソフトウェア機能ブロック）のＳｏＨを決定するように構成され得る。そのためには、いつ励起されるかが分かればよい。励起および応答の両方が測定されるので、充電器１１におけるパワーエレクトロニクス機器コントローラにさらにインターフェースする必要がない。
【図１】
2020504994.tif 000006
【図２】
2020504994.tif 000007
【図３】
2020504994.tif 000008
【図４】
2020504994.tif 000009
【図５】
2020504994.tif 000010
【図６】
2020504994.tif 000011
【国際調査報告】
2020504994.tif 000012
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