特許 7166298 バッテリセル内の自己放電不良を検出する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-27

(45)【発行日】2022-11-07

(54)【発明の名称】バッテリセル内の自己放電不良を検出する方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/396 20190101AFI20221028BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20221028BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221028BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221028BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20221028BHJP

   G01R 31/3835 20190101ALI20221028BHJP

【ＦＩ】

G01R31/396

H02J7/02 H

H02J7/00 Q

H01M10/48 P

G01R31/367

G01R31/3835

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019571578

(86)(22)【出願日】2018-07-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-09-10

(86)【国際出願番号】 EP2018069414

(87)【国際公開番号】W WO2019016218

(87)【国際公開日】2019-01-24

【審査請求日】2021-04-12

(31)【優先権主張番号】1756838

(32)【優先日】2017-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】メンスラー， ミシェル

(72)【発明者】

【氏名】ドロベル， ブリュノ

(72)【発明者】

【氏名】ドリエメイヤー フランコ， アナ ルシア

(72)【発明者】

【氏名】アルサック， ブノワ

(72)【発明者】

【氏名】折口 正人

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９９５８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０５９３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３２４１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３９６

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｇ０１Ｒ ３１／３６７

Ｇ０１Ｒ ３１／３８３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリセル（１、２、３、４）を有する蓄電バッテリ（１０）におけるセル（１、２、３、４）内の自己放電不良を検出する方法であって、
－ 前記バッテリセル（１、２、３、４）の電荷の平衡化が少なくとも部分的に実行され、
－ 前記バッテリセル（１、２、３、４）の緩和が実行され、
－ バッテリセル（ｉ）ごとに、前記セル（ｉ）の前記平衡化および緩和の最中の電荷平衡（Σ _ｉ ）が計算され、
－ 前記セル（ｉ）の何らかの自己放電不良の可能性があることが、前記セル（ｉ）について計算される前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡（Σ _ｉ ）に基づいてバッテリセル（ｉ）ごとに検出される、方法。

【請求項2】

バッテリセル（ｉ）ごとに、前記セル（ｉ）の前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡（Σ _ｉ ）が、前記セル（ｉ）の前記平衡化の開始直前の前記セル（ｉ）について平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１））、前記セル（ｉ）の前記緩和の終了直後の前記セル（ｉ）について平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２））、および前記平衡化の最中の前記セル（ｉ）について放出される電荷の量（Δｑ_ｉ（Ｔ））を考慮に入れて計算される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

任意のバッテリセル（ｉ）について、前記セル（ｉ）の前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡（Σ _ｉ ）が、関係
Σ_ｉ＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋Δｑ_ｉ（Ｔ）－ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）
を適用することによって計算され、
ここで、「Σ_ｉ」は、前記セル（ｉ）の前記平衡化および緩和の最中の前記電荷平衡を示し、
「ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ）」は、瞬間ｔにおける前記セル（ｉ）について平衡化される電荷を示し、
「Δｑ_ｉ（Ｔ）」は、間隔Ｔの最中の前記セル（ｉ）についての前記放出される電荷の量を示し、
「ｔ_１」は、前記セル（ｉ）の前記平衡化の開始直前に位置する瞬間を示し、
「ｔ_２」は、前記セル（ｉ）の前記緩和の終了直後に位置する瞬間を示し、
「Ｔ」は、前記セル（ｉ）の前記電荷の前記平衡化が実行されている最中の期間を示す、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

セル（ｉ）ごとに、前記平衡化は、前記セルについて平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}）を計算するステップ（Ｅ０２）と、前記セル（ｉ）について放出される電荷の量（Δｑ_ｉ（ｔ））が計算される前記平衡化を実行するステップ（Ｅ０３）とを含み、前記平衡化ステップ（Ｅ０３）は、前記セル（ｉ）について前記平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}）が前記セル（ｉ）について前記放出される電荷の量（Δｑ_ｉ（ｔ））よりも厳密に大きい限り継続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

セル（ｉ）ごとに、前記平衡化は、前記セル（ｉ）について平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}）を計算するステップ（Ｅ０２）と、前記セル（ｉ）について前記計算された平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}）に基づいて前記セル（ｉ）の平衡化時間（ｔ_{ｉ，ｂａｌ}）を計算するステップ（Ｅ０２）とを含み、前記平衡化は、前記計算された平衡化時間（ｔ_{ｉ，ｂａｌ}）の最中に実行される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

セル（ｉ）ごとに、前記セルについて平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}）が、前記セル（ｉ）の充電状態（ＳＯＣ_ｉ）、ターゲットセルの充電状態（ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}）、前記セル（ｉ）の容量（Ｑ_ｉ）、およびターゲットセルの容量（Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}）に基づいて計算され、または前記セル（ｉ）の健康状態（ＳＯＨ_ｉ）、ターゲットセルの健康状態（ＳＯＨ_{ｔａｒｇｅｔ}）、前記セル（ｉ）のゼロ電流電圧（ＯＣＶ_ｉ）、ターゲットセルのゼロ電流電圧（ＯＣＶ_{ｔａｒｇｅｔ}）、前記セル（ｉ）の公称容量（Ｑ_{ｉ，ｎｏｍ}）、およびターゲットセルの公称容量（Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ，ｎｏｍ} ）に基づいて計算され、ならびに／またはセル（ｉ）ごとに、前記セル（ｉ）についての期間（Ｔ）の最中の放出される電荷の量（Δｑ_ｉ（Ｔ））が、平衡抵抗（Ｒ_ｂａｌ）、前記期間（Ｔ）に属する瞬間（ｔ）における前記セル（ｉ）の端子における電圧（Ｖ_ｉ（ｔ））、前記蓄電バッテリ（１０）の前記セル（１、２、３、４）の平衡化電流（Ｉ_ｂａｌ）、および前記蓄電バッテリ（１０）の前記セル（１、２、３、４）の公称電圧（Ｖ_ｎｏｍ）の中から選ばれたパラメータに基づいて計算される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

第１のバッテリセル内の自己放電不良の可能性があることが、前記第１のバッテリセル以外の任意の第２のバッテリセル（ｉ）について、前記第２のバッテリセル（ｉ）の前記緩和の終了直後に前記第２のバッテリセル（ｉ）によって平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２））が、前記第２のバッテリセル（ｉ）の前記平衡化の開始直前に前記第２のバッテリセル（ｉ）によって平衡化される電荷（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１））よりも厳密に大きく、かつ、前記平衡化および緩和の最中に前記第２のバッテリセル（ｉ）によって放出される電荷の量（Δｑ_ｉ（Ｔ））が、ゼロ以外である場合に検出される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

セル（ｉ）ごとに、前記セル（ｉ）内の自己放電不良の可能性があることが、前記平衡化および緩和の最中の前記セルについて前記計算された電荷平衡（Σ _ｉ ）が厳密に正の閾値（ε _ｉ ）を超える場合に検出され、前記閾値（ε _ｉ ）は、前記セル（ｉ）の前記平衡化の開始直前の前記セル（ｉ）について平衡化される電荷（δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１））の誤差、前記セル（ｉ）の前記緩和の終了直後の前記セル（ｉ）について平衡化される電荷（δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２））の誤差、および前記平衡化および緩和の最中の前記セル（ｉ）について放出される電荷の量（δΔｑ_ｉ（Ｔ））の誤差に基づいて決定される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

任意のセル（ｉ）について、前記閾値（ε_ｉ）は、前記セル（ｉ）についての前記平衡化される電荷（δｑ_{ｉ，ｂａｌ}）の誤差に基づいて決定され、前記誤差（δｑ_{ｉ，ｂａｌ}）は、任意の瞬間（ｔ）について、数式
δｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝｜Ｑ_ｉ．δＳＯＣ_ｉ｜＋｜ＳＯＣ_ｉ．δＱ_ｉ｜＋｜Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}．δＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}｜＋｜ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}．δＱ_{ｔａｒｇｅｔ}｜
に従って計算され、
ここで、「δｑ_{ｉ，ｂａｌ}」は、前記瞬間における前記セル（ｉ）によって前記平衡化される電荷の前記誤差を示し、
「δＳＯＣ_ｉ」は、前記セル（ｉ）の充電状態の誤差を示し、
「δＱ_ｉ」は、前記セル（ｉ）の電荷の誤差を示し、
「ＳＯＣ_ｉ」は、前記瞬間（ｔ）における前記セル（ｉ）の充電状態を示し、
「Ｑ_ｉ」は、前記瞬間（ｔ）における前記セル（ｉ）の電荷を示し、
「δＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、ターゲットセルの充電状態の誤差を示し、
「δＱ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、前記ターゲットセルの電荷の誤差を示し、
「ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、前記瞬間（ｔ）における前記ターゲットセルの充電状態を示し、
「Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、前記瞬間（ｔ）における前記ターゲットセルの電荷を示す、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

任意のセル（ｉ）について、前記閾値は、間隔（Ｔ）の最中の前記セル（ｉ）について前記放出される電荷の量（δΔｑ_ｉ（Ｔ））の誤差に基づいて決定され、前記誤差（δΔｑ_ｉ（Ｔ））は、数式

およびδΔｑ_ｉ（Ｔ）＝｜Ｔ．δＩ_ｂａｌ｜
の少なくとも１つを用いて計算され、
ここで、「Ｔ」は、前記間隔を表し、
「δΔｑ_ｉ（Ｔ）」は、前記間隔（Ｔ）の最中の前記セル（ｉ）についての前記放出される電荷の量の前記誤差を表し、
「Ｒ_ｂａｌ」は、前記平衡化に使用される抵抗を表し、
前記間隔に属する任意の瞬間τについて、「Ｖ_ｉ（τ）」は、前記瞬間τにおける前記セル（ｉ）の端子で測定される電圧を示し、
「δＩ_ｂａｌ」は、前記蓄電バッテリ（１０）の前記セル（１、２、３、４）の平衡化電流の許容された偏差を表す、請求項８または９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に自動車車両に組み込まれるように意図された、複数のセルを有する蓄電バッテリの制御に関する。

【背景技術】

【0002】

電動自動車車両は、特に、純粋に電動式の自動車車両、ハイブリッド車両、または充電式ハイブリッド車両を含む。そのような車両は、多数のバッテリセルを有する蓄電バッテリを装備している。これらのセルは、直列および／または並列に設置され得る。

【0003】

概して、蓄電バッテリを形成するセルは、互いに同様の特性を有する。しかしながら、バッテリの寿命の間中に、ばらつきまたは差異が、これらのセルに現れ得る。例えば、セルの容量のばらつき、セルの抵抗のばらつき、あるいは場合によると、一時的な形で、セルの充電状態のばらつき、またはセルの温度のばらつきがあり得る。これらのばらつきによる、蓄電バッテリのセルごとの異なる程度のエージング、およびセルの健康状態のばらつきという結果になる。

【0004】

全体としての蓄電バッテリは、蓄電バッテリの構成セルに関連付けられたばらつきによって、および特に充電状態のばらつきによって直接悪影響を受ける。実際には、セル間の電荷の差異が増加すると、バッテリの使用可能な総容量が減少する。

【0005】

この問題を克服する通常のやり方は、セルの規則的な平衡化を実行することである。この平衡化は、自律的なやり方で動作するバッテリ管理システムによって直接行うことができる。例えば、セル平衡化は、消散的であり得、ターゲット充電状態に向けてセルを抵抗に放電することによってセルの充電状態を平衡化することにある。この解決策によって、負荷の状態のばらつきは、閾値未満に維持でき、したがって、バッテリの使用可能な総容量の低下を制限する。

【0006】

しかしながら、この解決策は、全く満足のいくものではない。実際には、蓄電バッテリのセルは、結果的に自己放電になる内部の問題に遭遇し、これにより自己放電が経時的に急速に増加し得る。この自己放電により、バッテリセル間の充電状態のばらつきを増大させる。自己放電があまりに大きくなる場合、平衡化システムは、平衡化システムの有効性を失い、最終的に蓄電バッテリのセル間の充電状態のばらつきを補償することができなくなる。これは、大抵、蓄電バッテリの容量の急速かつかなり大きな低下をもたらし、またはセルの故障ももたらし、全体として蓄電バッテリの故障という結果になる。

【0007】

文献ＣＮ１０５５２７５８３は、バッテリパックにおける自己放電を検出する方法を記載しており、セルの端子における電圧が２つの予め定められた瞬間の間にかなり大きく変化する場合に、バッテリセルの自己放電不良が検出される。そのような方法は、自己放電不良がセル内で検出されることを可能にし得るが、自己放電不良が検出されずにいる、および／または誤った自己放電不良警告が発せられる可能性もある。したがって、自己放電不良を検出するより信頼できる方法が提案される必要性がある。

【0008】

また、ＣＮ１０５５２７５８３に記載された方法は、電圧測定の２つの瞬間の間にセルについて長い緩和時間を必要とする。したがって、この方法は、例えば、車両が駐車場に置かれている間に、車両が長い期間作動していない間中にだけ使用され得る。そのような休止は、まれにしか生じない。したがって、自己放電不良の検出は、遅延され、または不可能でもある。

【発明の概要】

【0009】

上記に鑑みて、本発明の目的は、セル間の充電状態のばらつきを防ぐように早い段階で蓄電バッテリのセルの自己放電不良を検出することである。

【0010】

このために、複数のバッテリセルを有する蓄電バッテリにおけるセル内の自己放電不良を検出する方法であって、
－ バッテリセルの電荷の平衡化が少なくとも部分的に実行され、
－ バッテリセルの緩和が実行され、
－ バッテリセルごとに、セルの平衡化および緩和の最中の電荷平衡が計算され、
－ セルの何らかの自己放電不良の可能性があることが、セルについて計算される平衡化および緩和の最中の電荷平衡に基づいてバッテリセルごとに検出される、方法が提案される。したがって、セルの自己放電不良が、バッテリセルの平衡化の有効性を解析することによって検出される。これにより、このバッテリの各セルにおけるいずれかの自己放電不良の検出がより信頼できるものになる。

【0011】

有利には、バッテリセルごとに、セルの平衡化および緩和の最中の電荷平衡が、セルの平衡化の開始直前のセルについて平衡化される電荷、セルの緩和の終了直後のセルについて平衡化される電荷、および平衡化の最中のセルについて放出される電荷の量の中から選ばれた少なくとも１つの大きさを考慮に入れて計算される。

【0012】

好ましくは、任意のバッテリセルについて、セルの平衡化および緩和の最中の電荷平衡が、関係
Σ_ｉ＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋Δｑ_ｉ（Ｔ）－ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）
を用いて計算され、
ここで、「Σ_ｉ」は、セルの平衡化および緩和の最中の電荷平衡を示し、
「ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ）」は、瞬間ｔにおけるセルについて平衡化される電荷を示し、
「Δｑ_ｉ（Ｔ）」は、間隔Ｔの最中のセルについての放出される電荷の量を示し、
「ｔ_１」は、セルの平衡化の開始直前に位置する瞬間示し、
「ｔ_２」は、セルの緩和の終了直後に位置する瞬間示し、
「Ｔ」は、セルの電荷の平衡化が実行されている最中の期間を示す。

【0013】

一実施形態では、セルごとに、平衡化は、セルについて平衡化される電荷を計算するステップと、セルについて放出される電荷の量が計算される平衡化を実行するステップとを含み、平衡化ステップは、セルについて平衡化される電荷がセルについて放出される電荷の量よりも厳密に大きい限り継続される。

【0014】

予想される平衡化される電荷が実際に放出される電荷の量と比較される本実施形態は、特に精確な平衡化を可能にする。自己放電不良の検出の正確さが改善される。

【0015】

別の実施形態では、セルごとに、平衡化は、セルについて平衡化される電荷を計算するステップと、セルについて計算された平衡化される電荷に基づいてセルの平衡化時間を計算するステップとを含み、平衡化は、計算された平衡化時間の最中に実行される。

【0016】

本実施形態は、予想される平衡化時間の計算に基づいて、自己放電不良を検出するために、比較的少ない計算リソースしか必要としない。

【0017】

有利には、セルごとに、セルについて平衡化される電荷は、セルの充電状態、ターゲットセルの充電状態、セルの容量、ターゲットセルの容量、セルの健康状態、ターゲットセルの健康状態、セルのゼロ電流電圧、ターゲットセルのゼロ電流電圧、セルの公称容量、およびターゲットセルの公称容量の中から選ばれた少なくとも１つのパラメータに基づいて計算される。

【0018】

好ましくは、セルごとに、期間の最中のセルについて放出される電荷の量は、平衡抵抗、期間内の瞬間におけるセルの端子における電圧、蓄電バッテリのセルの平衡化電流、および蓄電バッテリのセルの公称電圧の中から選ばれた少なくとも１つのパラメータに基づいて計算される。

【0019】

一実施形態では、第１のバッテリセル内の自己放電不良の存在は、第１のバッテリセル以外の任意の第２のバッテリセルについて、第２のセルの緩和の終了直後に第２のセルによって平衡化される電荷が、第２のセルの平衡化の開始直前に第２のセルによって平衡化される電荷よりも厳密に大きく、かつ、平衡化および緩和の最中に第２のセルによって放出される電荷の量が、ゼロ以外である場合に検出される。

【0020】

そのような実施形態は、自己放電不良が、充電状態がターゲットセルの充電状態に対応するバッテリセル内で検出されることを可能にする。

【0021】

セルごとに、当セル内の自己放電不良の存在の検出は、平衡化および緩和の最中のセルについて計算された電荷平衡が厳密に正の閾値を超える場合に考慮に入れることも可能であり、閾値は、セルの平衡化の開始直前のセルについての平衡化される電荷の誤差、セルの緩和の終了直後のセルについて平衡化される電荷の誤差、および平衡化および緩和の最中のセルについて放出される電荷の量の誤差の中から選ばれた少なくとも１つの誤差に基づいて決定される。

【0022】

そのような閾値を適用することによって、検出を妨げるまたは逆に誤検出という結果になる蓄電バッテリに関連付けられた不正確さの源を考慮に入れることも可能である。

【0023】

有利には、任意のセルについて、閾値は、セルについての平衡化される電荷の誤差に基づいて決定され、この誤差は、任意の瞬間について、数式
δｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝｜Ｑ_ｉ．δＳＯＣ_ｉ｜＋｜ＳＯＣ_ｉ．δＱ_ｉ｜＋｜Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}．δＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}｜＋｜ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}．δＱ_{ｔａｒｇｅｔ}｜
に従って計算され、
ここで、「δｑ_{ｉ，ｂａｌ}」は、瞬間におけるセルによって平衡化される電荷の誤差を表し、
「δＳＯＣ_ｉ」は、セルの充電状態の誤差を表し、
「δＱ_ｉ」は、セルの電荷の誤差を表し、
「ＳＯＣ_ｉ」は、瞬間におけるセルの充電状態を表し、
「Ｑ_ｉ」は、瞬間におけるセルの電荷を表し、
「δＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、ターゲットセルの充電状態の誤差を表し、
「δＱ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、ターゲットセルの電荷の誤差を表し、
「ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、瞬間におけるターゲットセルの充電状態を表し、
「Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}」は、瞬間におけるターゲットセルの電荷を表す。

【0024】

好ましくは、任意のセルについて、閾値は、間隔の最中のセルについて放出される電荷の量の誤差に基づいて決定され、この誤差は、数式

を用いて計算され、
ここで、「Ｔ」は、間隔を表し、
「Δｑ_ｉ（Ｔ）」は、間隔の間中のセルについて放出される電荷の量の誤差を表し、
「Ｒ_ｂａｌ」は、平衡化に使用される抵抗を表し、
間隔に属する任意の瞬間τについて、「Ｖ_ｉ（τ）」は、瞬間τにおけるセルの端子で測定される電圧を示す。

【0025】

任意のセルについて、間隔の最中のセルについて放出される電荷の量の誤差に基づいて閾値の決定を考慮に入れることも可能であり、この誤差は、数式
δΔｑ_ｉ（Ｔ）＝｜Ｔ．δＩ_ｂａｌ｜
を用いて計算され、
ここで、「Ｔ」は、間隔を表し、
「δΔｑ_ｉ（Ｔ）」は、間隔の間中のセルについて放出される電荷の量の誤差を表し、
「δＩ_ｂａｌ」は、該蓄電バッテリのセルの平衡化電流の誤差を表す。

【0026】

以下説明されるように、これらの誤差の計算は、蓄電バッテリ内で遭遇した不正確さの大部分を考慮に入れる。このようにして、閾値の計算が洗練され、したがって、自己放電不良の検出の信頼性が改善される。

【0027】

本発明の他の目的、特徴、および利点は、下記添付図面を参照して非限定の例のみで与えられる以下の詳細な説明から明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】蓄電バッテリを概略的に示す図である。

【図2】本発明の例示的な実施形態による検出方法を概略的に示す図である。

【図3】図１のバッテリのセルについて平衡化される電荷の計算を示す３つのグラフである。

【図4】第１の動作ケースによる図１のバッテリのセルの平衡化および緩和中の電荷平衡を示すグラフである。

【図5】第２の動作ケースによる図１のバッテリのセルの平衡化および緩和中の電荷平衡を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１を参照すると、蓄電バッテリ１０が概略的に示されている。バッテリ１０は、自動車車両のパワートレインに属する電気トラクション機械に給電するために電動自動車車両に組み込まれるように設計されている。

【0030】

バッテリ１０は、２つの端子１４を備える。バッテリ１０は、１、２、３、および４でそれぞれ示された４つのバッテリセルを備える。例示した例では、セル１、２、３、および４は、直列に接続されている。しかしながら、本発明の範囲からそれにより逸脱することなく、配列に接続されたセルを有するように、または代替として並列に接続された一部のセルと直列に接続された残りのセルとを有するように実現可能である。同様に、本発明の範囲から逸脱することなく、異なる個数のセルを有することが実現可能であるのは明らかである。

【0031】

バッテリ１０は、管理システム１２との情報接続を有する。管理システム１２は、英語表現「バッテリ管理システム」によってまたは省略形「ＢＭＳ」によっても知られている。システム１２は、バッテリ１０の寿命期間中に使用される様々な方法を管理する。例えば、以下説明されるように、管理システム１２は、バッテリ１０のセルを平衡化する方法を管理する。

【0032】

セル１、２、３、４の各々は、それぞれの平衡化回路１６に関連している。例示した例では、平衡化回路１６は、バッテリ１０の全てのセルについて同一である。任意のセル１、２、３、または４について、このセルに関連した平衡化回路１６は、このセルの２つの端子に接続された電気回路１８を備える。電気回路１８では、スイッチ２０および平衡抵抗２２が、直列に接続されている。しかしながら、本発明は、この形態の平衡化回路に限定されない。詳細には、バッテリ１０の全てのセルに共通であるとともにセルのいずれか１つの平衡化を単独で実行することができる単一の平衡化回路を有することも、実現可能である。

【0033】

システム１２は、破線２３の矢印によって表されるように、セル１、２、３、および４に関連付けられたデータを受信するハードウェアおよびソフトウェア手段を装備している。システム１２は、受信したデータに基づいて、セル１、２、３、および４に関連付けられた中間データを決定するハードウェアおよびソフトウェア手段を装備している。

【0034】

例えば、セル１、２、３、および４の中から選ばれた任意のセルｉについて、システム１２は、セルｉの端子における電圧Ｖ_ｉ、およびこのセルｉの平衡化中にセルｉを通じて流れる電流Ｉ_{ｉ，ｂａｌ}を受信することができる。システム１２は、英語表現「開回路電圧」によっても知られているセルｉのゼロ電流電圧ＯＣＶ_ｉと、英語表現「充電状態」によっても知られているセルｉの充電状態ＳＯＣ_ｉとを決定することができる。

【0035】

破線２４の矢印によって表されるように、システム１２は、セル１、２、３、および４にそれぞれ関連したスイッチ２０を開閉させるためのハードウェアおよびソフトウェア手段を装備している。したがって、ｉが１から４の範囲内である任意のセルｉについて、システム１２がセルｉの平衡化が実行されなければならないと判断する場合、システム１２は、セルｉに対応する平衡化回路１６のスイッチ２０を閉じさせる。セルｉによって解放される電気エネルギーは、セルｉに関連した平衡化回路１６の平衡抵抗２２において消散される。管理システム４がセルｉの平衡化が停止されなければならないと判断する場合、管理システム４は、セルｉに関連した平衡化回路１６のスイッチ２０を開かせる。

【0036】

次に、本発明による自己放電不良を検出する方法の実施について、図２から図５を参照して説明する。この方法は、管理システム１２を用いてバッテリ１０のセル１、２、３、および４における自己放電不良を検出するために実施される。本発明による方法の実施の一例は、図２に概略的に示されている。

【0037】

本発明による方法は、バッテリ１０のセルの電荷を平衡化する第１の段階Ｐ０１を含む。段階Ｐ０１の説明において、それぞれのセル１、２、３、および４の容量Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３、およびＱ_４の分布の第１のグラフ２６を示す図３の参照がなされ得る。容量は、ガウス曲線分布に示されている。図３は、セルの充電状態ＳＯＣの関数としてセル１、２、３、および４のゼロ電流電圧ＯＣＶ間の関係を示す第２のグラフ２８を含む。

【0038】

段階Ｐ０１は、ターゲットパラメータが決定される第１のステップＥ０１を含む。より精確には、ターゲット充電状態ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}およびターゲット容量Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}が決定される。例示した例では、ターゲット充電状態ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}およびターゲット容量Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}は、最低の充電状態を有するセルｉの充電状態ＳＯＣ_ｉおよび容量Ｑ_ｉとして定義される。図３の場合には、ターゲット充電状態ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}は、

のように、セル４の充電状態ＳＯＣ_４に相当し、ターゲット容量Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}は、セル４の容量Ｑ_４に等しいと定義される。

【0039】

段階Ｐ０１は、バッテリ１０のセルについて予想される平衡化される電荷が計算される第２のステップＥ０２を含む。任意のセルｉについて、セルｉについて予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}は、ターゲットセルに対してセルｉを平衡化するためにセルｉに関連した平衡化回路１６の抵抗２２に放出されなければならない電荷に相当する。このために、以下の式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝ＳＯＣ_ｉ×Ｑ_ｉ－ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}×Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ} （２）
が適用され得る。

【0040】

例示した例では、バッテリ１０のセルの容量間にばらつきがないと仮定されるのが有利である。したがって、Ｑが全てのセルの容量を示す場合、電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}は、式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝（ＳＯＣ_ｉ－ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}）×Ｑ （３）
を適用することによって計算することができる。

【0041】

本発明による方法は、例によって上述された計算に限定されない。第１の変形例では、任意のセルｉについて、電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}が、式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝ｆ（ＯＣＶ_ｉ）×（ＳＯＨ_ｉ×Ｑ_{ｉ，ｎｏｍ}）－ｆ（ＯＣＶ_{ｔａｒｇｅｔ}）×（ＳＯＨ_{ｔａｒｇｅｔ}×Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ，ｎｏｍ}） （４）
を適用することによって、本発明の範囲から逸脱することなく、計算され得る。

【0042】

この式では、関数ｆはグラフ表示が図３のグラフ２８に対応している関数を示し、ＳＯＨ_ｉは英語の用語「健康状態」によっても知られているセルｉの健康状態を示し、Ｑ_{ｉ，ｎｏｍ}はセルｉの公称容量を示し、ＳＯＨ_{ｔａｒｇｅｔ}はターゲット健康状態を示し、Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ，ｎｏｍ}はターゲット公称容量を示す。例えば、ターゲット健康状態ＳＯＨ_{ｔａｒｇｅｔ}およびターゲット公称容量Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ，ｎｏｍ}は、それぞれ、ターゲットセルの健康状態および公称容量であり、この場合には、セル４の健康状態ＳＯＨ_４および公称容量Ｑ_{４，ｎｏｍ}である。

【0043】

特に、第１の変形例による式は、管理システム１２がセル１から４の各々の健康状態を個々に決定する手段を装備している場合に使用され得る。

【0044】

本発明による方法の第２の変形例によれば、ターゲット充電状態ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}を決定する異なるやり方が、選ばれてもよい。例えば、ターゲット充電状態ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}は、バッテリ１０の各セルの充電状態の平均であり得る。これは、セルｉの予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}を負の値をとるようにさせ得る。しかしながら、平衡化システムが消散的であるので、対応するセルを再充電することは不可能である。そのような場合には、したがって、任意のセルｉについて、予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}は、この電荷の計算が負の結果を与えるときに、ゼロに等しいと自動的に定められる。

【0045】

それぞれのセル１、２、３、および４の予想される平衡化される電荷ｑ_{１，ｂａｌ}、ｑ_{２，ｂａｌ}、ｑ_{３，ｂａｌ}、およびｑ_{４，ｂａｌ}は、図３の第３のグラフ３０に概略的に示されている。グラフ３０は、セル１、２、３、および４の中から選ばれたセルｉごとに、セルの電荷ｑ_ｉおよびターゲットセルの電荷、この場合にはｑ_４を示す。ｉが１から４の範囲内であるセルｉごとに、予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}は、下向きの垂直矢印によって概略的に示されている。グラフ３０に示されるように、ターゲットセル４の予想される平衡化される電荷ｑ_{４，ｂａｌ}は、ゼロに等しい。

【0046】

段階Ｐ０１は、バッテリ１０のセルの平衡化が実行される第３のステップＥ０３を含む。このために、システム１２は、平衡化される各セルに関連したスイッチ２０を閉じさせる。同時に、瞬間ｔごとに、およびバッテリ１０のセルｉごとに、システム１２は、瞬間ｔにおけるセルｉについて実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（ｔ）を計算する。バッテリ１０の任意のセルｉについて、瞬間ｔにおけるセルｉによって実際に放出された電荷の量は、数式

に従って計算することができる。

【0047】

ここで、オームの法則は、

を表し、ここで、Ｒ_ｂａｌは、平衡化回路１６の抵抗２２の値である。

【0048】

したがって、量Δｑ_ｉ（ｔ）は、式

を適用することによって計算することができる。

【0049】

バッテリ１０の任意のセルｉについて、システム１２は、常に、予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}と実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（ｔ）を比較する。予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}が実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（ｔ）よりも厳密に大きい限り、スイッチ２０は閉じられたままである。電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}が量Δｑ_ｉ（ｔ）以上になる場合、セルｉに関連したスイッチ２０は開かれる。そして、セルｉの平衡化が終了する。

【0050】

セル４についての予想される平衡化される電荷ｑ_{４，ｂａｌ}がゼロであるので、このセルによって実際に放出された電荷の量Δｑ_４（ｔ）がいかなる瞬間ｔにおいても予想される平衡化される電荷よりも厳密に少ないことは不可能である。したがって、例示した例では、セル４に関連したスイッチ２０は、ステップＥ０３の最中、閉じられない。

【0051】

本発明による方法の第３の変形例によれば、平衡化は、計算された平衡化時間に基づいて制御され得る。本方法の変形例のステップＥ０２では、バッテリ１０の任意のセルｉについて、セルｉについて予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}は、セルｉについての平衡化時間ｔ_{ｉ，ｂａｌ}を計算するために使用される。セルｉについてのこの平衡化時間ｔ_{ｉ，ｂａｌ}は、式

を適用することによって計算され、ここで、

であり、ここで、Ｖ_ｎｏｍは、バッテリ１０のセルの公称電圧である。第３の変形例では、セルの平衡抵抗および公称電圧のばらつきは、ゼロであると仮定される。したがって、平衡化電流Ｉ_{ｉ，ｂａｌ}は、全てのセルについて同一であると仮定され、Ｉ_ｂａｌと示される。

【0052】

上記に鑑みて、バッテリ１０の任意のセルｉについて、平衡化時間ｔ_{ｉ，ｂａｌ}は、公式

を適用することによって計算することができる。

【0053】

第３の変形例のステップＥ０３では、バッテリ１０の任意のセルｉについて、システム１２は、瞬間ｔ_１と瞬間ｔ_１＋ｔ_{ｉ，ｂａｌ}の間にセルｉに関連したスイッチ２０を閉状態に設定し、ここで、ｔ_１は、平衡化の開始の瞬間である。

【0054】

第３の変形例は、全てのセルについて量Δｑ_ｉ（ｔ）を常に計算する必要がないという点で有利である。したがって、計算リソースに関しての要求が減少する。しかしながら、一定であるセルの公称電圧がバッテリ１０の使用中に変動する実際の電圧の代わりに平衡化時間の計算に使用されるので、平衡化はより近似する。

【0055】

第４の変形例では、ある瞬間ｔにおけるセルｉによって実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（ｔ）は、異なるやり方で計算することができる。この第４の変形例では、任意のセルｉについて、量Δｑ_ｉ（ｔ）は、式
Δｑ_ｉ（Ｔ）＝Ｉ_ｂａｌ×ｔ_{ｉ，ｂａｌ} （１１）
を適用することによって計算される。

【0056】

概して、平衡化は、車両のミッションの最中、換言すると、車両が移動中でありかつ制御下にあるときにだけ可能である。そして、平衡化時間は、しばしば、単一のミッションで全てのセルの平衡化を可能にするにはあまりに短い。この場合には、平衡化は中断され、中断期間後に再開する。

【0057】

示された例示的な実施形態では、平衡化が中断後に再開されるときに、ターゲットパラメータが更新される。この選択は、平衡化が再開されるときにセルが高充電状態にあり得るので、特に、有利である。

【0058】

しかしながら、本発明は、この選択に限定されず、中断後に平衡化が再開されるときに、ターゲットパラメータが更新されない第５の変形例があることが実現可能である。この第５の例は、より少ない計算リソースしか必要としないという点で有利である。

【0059】

そして、本発明による検出の方法は、バッテリ１０のセルごとに、セルの緩和の段階Ｐ０２を含む。段階Ｐ０２の最中、セルｉの電流は、緩和時間Ｔ_ｒの最中ゼロに等しく維持される。

【0060】

示された例示的な実施形態では、緩和時間Ｔ_ｒは、バッテリ１０のセルの平衡化時間ｔ_{ｉ，ｂａｌ}に基づいて計算される。より精確には、Ｔ_ｒは、バッテリ１０のセルの平衡化時間ｔ_{ｉ，ｂａｌ}の平均に０．５から１の範囲内の係数を乗じるものにほぼ等しい。

【0061】

図４は、本発明による方法の平衡化Ｐ０１および緩和Ｐ０２の段階を受けるバッテリ１０のセルｉにおける経時的な電荷の変動を示す。電荷の変動が図４に示されているセルｉは、自己放電不良により、いかなる電荷の損失も被らない。

【0062】

平衡化は、瞬間ｔ_１に開始され、平衡化期間Ｔの満了後に中断される。期間Ｔは、セルｉについて計算される平衡化時間ｔ_{ｉ，ｂａｌ}以下であり得る。平衡化が中断される場合、セルｉの緩和は、瞬間ｔ_２まで実行される。

【0063】

正方形３２は、瞬間ｔ_１におけるセルｉの電荷ｑ_ｉ（ｔ_１）を概略的に示す。正方形３４は、瞬間ｔ_２におけるセルｉの電荷ｑ_ｉ（ｔ_２）を示す。水平線３６は、瞬間ｔ_１におけるターゲットセルの電荷ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}（ｔ_１）を表す。水平線３８は、瞬間ｔ_２におけるターゲットセルの電荷ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}（ｔ_２）を表す。第１の垂直下向き矢印４０は、瞬間ｔ_１に推定されるセルｉについて予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）を表す。第２の垂直下向き矢印４２は、平衡化の最中のセルｉについて実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（Ｔ）を表す。第３の垂直下向き矢印４４は、瞬間ｔ_２に推定されるセルｉについて予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）を概略的に示す。

【0064】

上述したように、図４の場合に、セルｉは、何ら自己放電不良を示さない。したがって、セルｉの電荷に関連付けられたデータは、以下の式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）－Δｑ_ｉ（Ｔ） （１２）
に一致する。

【0065】

図５は、図４にあるように平衡化Ｐ０１および緩和Ｐ０２の同じ段階を受けるセルｉにおける経時的な電荷の変動を示す。電荷の変動が図５に示されているセルｉは、かなり大きい自己放電不良による電荷の損失を被る。

【0066】

図４にあるように、平衡化は、瞬間ｔ_１に開始し、平衡化期間Ｔの満了後に中断され、次いでセルｉは、瞬間ｔ_２まで緩和される。

【0067】

図５のグラフは、第４の垂直下向き矢印４６が、本発明による方法の段階Ｐ０１およびＰ０２の最中にセルｉの自己放電Δｑ_ｉ，ｓ（Ｔ＋Ｔ_ｒ）により放出される電荷の量を概略的に示すという点で図４のグラフとは異なる。

【0068】

図５の場合におけるセルｉは自己放電不良を示すので、セルｉの電荷に関連付けられたデータは、式（１２）に一致することはできない。代わりに、図５の場合におけるセルｉの電荷に関連付けられたデータは、式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）－Δｑ_ｉ（Ｔ）－Δｑ_ｉ，ｓ（Ｔ＋Ｔ_ｒ） （１３）
に一致する。

【0069】

セルｉがとても大きい自己放電不良を示す、あるいは平衡化間隔Ｔおよび／または緩和間隔Ｔ_ｒがとても大きい極端な場合には、瞬間ｔ_１とｔ_２の間の放出される電荷の量は、場合によると、瞬間ｔ_１に計算されるセルｉによって予想される放出される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）よりも大きい可能性がある。この場合には、
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）－Δｑ_ｉ（Ｔ）－Δｑ_ｉ，ｓ（Ｔ＋Ｔ_ｒ）＜０ （１４）
である。

【0070】

上記に鑑みて、バッテリ１０の任意のセルｉについて、セルｉの自己放電不良は、以下の式:
Σ_ｉ＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋Δｑ_ｉ（Ｔ）－ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１） （１５）
を適用することによりセルｉについての電荷平衡Σ_ｉを計算することによって検出することができる。

【0071】

理論モデルでは、バッテリ１０の任意のセルｉについて、電荷平衡Σ_ｉがゼロである場合、セルｉの自己放電不良はない。

【0072】

逆に、バッテリ１０の任意のセルｉについて、厳密に正の平衡Σ_ｉが計算された場合、セルｉの自己放電不良がある。この場合には、セルｉの自己放電Δｑ_ｉ，ｓ（Ｔ＋Ｔ_ｒ）による放出される電荷の量は、式
ｑ_ｉ，ｓ（Ｔ＋Ｔ_ｒ）＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）－ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）－ｑ_ｉ（Ｔ） （１６）
を適用することによって計算することができる。

【0073】

セルｉの自己放電電流Ｉ_ｉ，ｓは、式

を適用することによって推定することができる。

【0074】

電荷平衡Σ_ｉを計算することによってバッテリ１０のセルｉにおける自己放電不良の存在を検出する理論モデルは、先の文章に示されている。しかしながら、このモデルは、ターゲットセルには適用可能でない。次に、ターゲットセルにおける自己放電不良を検出するのに使用される別の計算を詳述する。

【0075】

この計算については、ターゲットセルがバッテリ１０の他のセルよりも検出方法の過程でより急速に放出されるか検出することが必要である。より精確には、バッテリ１０の任意のセルｉ（ここで、セルｉはターゲットセル以外である）について、
ｑ_ｉ（ｔ_２）＞ｑ_ｉ（ｔ_１）、ここで、ｑ_ｉ（Ｔ）≠０ （１８）
である場合、自己放電不良が、ターゲットセルにおいて検出される。

【0076】

したがって、上に示された理論モデルを使用して、バッテリ１０のセルのいずれかにおける自己放電不良を検出することができる。しかしながら、実際には、検出を妨げるまたは逆に誤検出という結果になる不正確さの全ての源を考慮に入れるために、有効な検出を実現するように閾値が適用されなければならない。

【0077】

詳細には、バッテリ１０の任意のセルｉについて、不正確さは、セルｉについて予想される平衡化される電荷ｑ_{ｉ，ｂａｌ}の計算に出現し得る。これらの不正確さは、中でも以下の要素から、すなわち、
－ ゼロ電流電圧ＯＣＶ_ｉを測定する電圧センサ、
－ ゼロ電流電圧ＯＣＶ_ｉの測定前の不十分な緩和時間、
－ 電圧ＯＣＶ_ｉの関数として充電状態ＳＯＣ_ｉの値を含むマップの近似、
－ 計算または数学モデルによって推定できるにすぎない健康状態ＳＯＨ_ｉを画定する際の近似、
－ ファクトリーゲートにおける容量Ｑ_ｉの公差における食い違い
から生じ得る。

【0078】

計算では、セルｉに関係付けられた大きさについてのみならず、ターゲットセルに関係付けられた大きさについても、前述の不正確さについて考慮がなされなければならない。

【0079】

他の不正確さは、緩和間隔Ｔの最中にセルｉによって実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（Ｔ）の計算に出現し得る。

【0080】

示された例によれば、バッテリ１０の任意のセルｉについて、実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（ｔ）は、式

によって与えられる。

【0081】

この場合には、不正確さの原因は、特に、
－ 温度で変化し得る抵抗Ｒ_ｂａｌの変動性、
－ セルｉの端子で電圧を測定する電圧センサ
を含む。

【0082】

バッテリ１０の任意のセルｉについて、実際に放出された電荷の量Δｑ_ｉ（ｔ）は、式
Δｑ_ｉ（Ｔ）＝Ｉ_ｂａｌ×ｔ_{ｉ，ｂａｌ} （１１）
によって得ることもできる。

【0083】

この場合には、不正確さの原因は、詳細には、電流センサによって測定されかつ全てのセルについて等しいと仮定される平衡化電流Ｉ_ｂａｌとセルｉを通じて流れる真の平衡化電流Ｉ_{ｉ，ｂａｌ}との間の差を含む。

【0084】

上記に鑑みて、例示した例では、任意のセルｉについて、上述した全ての不正確さを組み込む閾値ε_ｉが定められる。閾値ε_ｉを計算するために、セルｉについて予想される平衡化される電荷の誤差δｑ_{ｉ，ｂａｌ}、およびセルｉについて実際に放出された電荷の量の誤差δΔｑ_ｉ（Ｔ）を計算するための手順を詳述する。バッテリ１０の任意のセルｉについて、式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝ＳＯＣ_ｉ×Ｑ_ｉ－ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}×Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ} （２）
に基づいて、セルｉについて予想される平衡化される電荷の一次微分は、

のように展開することができる。

【0085】

この式は、
ｄｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝Ｑ_ｉｄＳＯＣ_ｉ＋ＳＯＣ_ｉｄＱ_ｉ－Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}ｄＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}－ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}ｄＱ_{ｔａｒｇｅｔ} （２０）
のように簡単にすることができる。

【0086】

したがって、バッテリ１０の任意のセルｉについて、セルｉについて予想される平衡化される電荷の誤差δｑ_{ｉ，ｂａｌ}は、
δｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝｜Ｑ_ｉ．δＳＯＣ_ｉ｜＋｜ＳＯＣ_ｉ．δＱ_ｉ｜＋｜Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ}．δＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}｜＋｜ＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}．δＱ_{ｔａｒｇｅｔ}｜ （２１）
のように計算され、ここで、δＳＯＣ_ｉはセルｉの充電状態の誤差を示し、δＱ_ｉはセルｉのキャパシタンスの誤差を示し、δＳＯＣ_{ｔａｒｇｅｔ}はターゲットセルの充電状態の誤差を示し、δＱ_{ｔａｒｇｅｔ}はターゲットセルの容量の誤差を示す。

【0087】

誤差δｑ_{ｉ，ｂａｌ}を計算するための上記式は、瞬間ｔ_１およびｔ_２について有効である。例えば、バッテリ１０の任意のセルｉについて、一般的なやり方で推定される充電状態ＳＯＣ_ｉに関する３％の誤差は、δＳＯＣ_ｉの出現を０．０３で置き換えることに相当する。同じことが、δＱ_ｉの出現にも当てはまる。

【0088】

いっそうさらに正確な誤差δｑ_{ｉ，ｂａｌ}の計算を得るために、誤差δＱ_ｉおよびδＳＯＣ_ｉは、式
ｑ_{ｉ，ｂａｌ}＝ｆ（ＯＣＶ_１）×（ＳＯＨ_ｉ×Ｑ_{ｉ，ｎｏｍ}）－ｆ（ＯＣＶ_{ｔａｒｇｅｔ}）×（ＳＯＨ_{ｔａｒｇｅｔ}×Ｑ_{ｔａｒｇｅｔ，ｎｏｍ}） （４）
を用いてさらに解析され得る。

【0089】

この場合には、バッテリ１０の任意のセルｉについて、充電状態ＳＯＣ_ｉがゼロ電流電圧に基づいてセルｉの緩和後に計算され、誤差δＳＯＣ_ｉが、
－ ゼロ電流電圧ＯＣＶ_ｉの測定前の不十分な緩和時間、
－ ゼロ電流電圧ＯＣＶ_ｉを測定する電圧センサ、
－ 感度ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが非線形関数であることにより感度ｄＯＣＶ／ｄＳＯＣが電圧ＯＣＶ_ｉの関数として変化する電圧ＯＣＶ_ｉの関数として充電状態ＳＯＣ_ｉの値を含むマップの近似
から生じる。

【0090】

実際に放出された電荷の量の誤差δΔｑ_ｉ（Ｔ）に関しては、バッテリ１０の任意のセルｉについて、量Δｑ_ｉ（Ｔ）は、式

によって得ることができる。

【0091】

この数式に基づいて、セルｉについて実際に放出された電荷の量の一次微分は、

のように展開することができる。

【0092】

この式は、

のように簡単にすることができる。

【0093】

したがって、バッテリ１０の任意のセルｉについて、セルｉについて実際に放出された電荷の量の誤差δΔｑ_ｉ（Ｔ）は、

のように計算され、ここで、δＲ_ｂａ１は平衡抵抗Ｒ_ｂａｌの誤差を示し、δγはセルｉの端子における電圧の誤差を示す。

【0094】

セルｉの端子における電圧の誤差δγは、本質的に白色雑音である。したがって、示された例示的な実施形態では、誤差δγは、ゼロに等しいと仮定される。量Δｑ_ｉ（Ｔ）は、式
Δｑ_ｊ（Ｔ）＝Ｉ_ｂａｌ×ｔ_{ｉ，ｂａｌ} （１１）
によって得ることもできる。

【0095】

一次微分を展開することによって、

を得る。

【0096】

そして、バッテリ１０の任意のセルｉについて、セルｉについて実際に放出された電荷の量の誤差Δｑ_ｉ（Ｔ）は、
Δｑ_ｉ（Ｔ）＝｜Ｔ．Ｉ_ｂａｌ｜＋｜Ｉ_ｂａ１．Ｔ｜ （２６）
のように計算することができ、ここで、Ｉ_ｂａｌは平衡化電流の誤差を示し、Ｔは平衡化時間の誤差を示す。

【0097】

誤差Ｔが無視できるほど小さいので、誤差Ｔは、通常、ゼロとみなされ得る。

【0098】

上記に鑑みて、バッテリ１０の任意のセルｉについて、誤差Δｑ_ｉ（Ｔ）は、２つの簡単にされた式

およびδΔｑ_ｉ（Ｔ）＝｜Ｔ．δＩ_ｂａｌ｜ （２８）
のうちの一方を適用することによって計算することができる。

【0099】

バッテリ１０の任意のセルｉについて、式
Σ_ｉ＝ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋Δｑ_ｉ（Ｔ）－ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１） （１５）
に基づいて、平衡Σ_ｉの計算についての式を書くことができ、上記の誤差
Σ_ｉ＝（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）±δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２））＋（Δｑ_ｉ（Ｔ）±δΔｑ_ｉ（Ｔ））－（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）±δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）） （２９）
を与える。

【0100】

したがって、式（２９）は、
Σ_ｉ＝（ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋Δｑ_ｉ（Ｔ）－ｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１））±（δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋δΔｑ_ｉ（Ｔ）＋δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）） （３０）
と書くこともできる。

【0101】

したがって、閾値εは、誤差δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１）、δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）、およびδΔｑ_ｉ（Ｔ）について前述した数式を用いて
ε＝δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_２）＋δΔｑ_ｉ（Ｔ）＋δｑ_{ｉ，ｂａｌ}（ｔ_１） （３１）
のように定められなければならない。

【0102】

そこで、次に、バッテリ１０のセルのいずれかにおける自己放電不良を検出するやり方を、理論的にかつ実際的に説明された。図２を参照すると、本発明による方法は、式（１５）を用いて電荷平衡Σ_ｉを計算する第３の段階Ｐ０３と、式（３１）、（２１）、（２７）、および（２８）を用いることによって閾値ε_ｉを計算する第４の段階Ｐ０４とを含む。最後に、この方法は、平衡Σ_ｉと閾値ε_ｉを比較する第５の段階Ｐ０５を含む。段階Ｐ０５において、平衡Σ_ｉが任意のセルｉについて閾値ε_ｉ以上である場合、セルｉについて自己放電不良が検出される。さらに、段階Ｐ０５の最中、前述のテストは、式（１８）の条件が満たされるか見ることによってターゲットセルが自己放電不良を有するか検出するために実行される。

【0103】

このように計算される閾値を用いることによって、自己放電不良の不検出および存在しない自己放電不良の誤検出を防ぐことが可能である。詳細には、閾値ε_ｉは、蓄電バッテリのセル、特に自動車車両を電動にするタイプのバッテリに悪影響を及ぼす不正確さの大部分を考慮に入れるように適合される。このようにして、本発明による検出方法の信頼性が最大化される。

【0104】

一般的に言えば、本発明による方法は、ソフトウェアの改良を行うことによって、単純に、何らかのハードウェア装置を加えることなく早い段階でバッテリのセル内の自己放電不良を検出するために使用され得る。

【0105】

詳細には、本発明による方法は、長い緩和期間後のセルの充電状態の比較を必要としない。したがって、本発明による方法は、加速される自己放電不良の検出を可能にし、そのためこの検出は、より頻繁に実行することができ、したがって、より早い段階で実行することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】