JPH04505660A - 可逆的電気エネルギー蓄積装置の物理的ディメンションの測定方法及びその方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 可逆的電気エネルギー蓄積装置の物理的ディメンションの測定方法及びその方法 を実施するための装置 技術分野 本発明は、可逆的電気エネルギー蓄積装置の物理的ディメンション測定方法及び その方法の実施装置に関する。

可逆的（レバーシブル）電気エネルギー蓄積装置は、回路網に関係なく電気機器 の作動を保証するために、今日、非常に多くの分野において使用されている。現 在量も普及している型式は、鉛電池、ニッケル・カドミウム電池、ナトリウム・ 硫黄電気及びリチウム・仏素電池である。これらには多くの利点だけでなく、コ スト、保守費が高い、特にエネルギー蓄積量が限定されているといった問題点が ある。それでも取り出せるエネルギーの限界や使用している電池をある時点で交 換又は充電しなければならないといった事実は許容されるが、真の問題点は、そ れが何時なのか、すなわちどの位その機器が実際に使用している電池でまだ運転 できるか、あるいはどの位エネルギー／充電がまだ電池に残っているかが判らな いことにある。

ある使用分野では、こうした問題点は有害で高くなるため、多くの場合電池の使 用を断念する結果ともなる。したがってほとんどの場合、非可逆的で環境を汚染 する一次電池が使用される。これはある消費量（サイクル数）から価格も高（、 環境汚染も極めて大きいが、放電の状況が早期に電圧の減少によって示されるの で、充電情報に関しては問題が少ない。医術、交通。

消防等のような安全性が極めて重要となる分野のほか多くの趣味用にも（例えば 、スキューバダイビング。

登山、模型作り）電池が徐々に使用されつつあるが今では全く使用されなかった 。

その理由は、第１図の広く普及したＮｉＣｄ電池の実施例に示されたように、は とんどの充電可能な電池の動作特性にある。

完全放電の寸前の急激な電圧降下の前に、長時間、はとんど一定電圧であること が判る。放電時間（定電流のとき）の約９０％の間、電圧は約１０％を越えて変 化することはない。電池のほぼ全使用時間中事実上一定の電圧がその間に機器の 全能力を保つことから、この特性は好ましい前提条件である。しかし他方におい て、図示した放電カーブの０点、すなわち遅くとも再充電が行なわれなければな らない点は、全充電のわずかか実質的に１０％以下が使用可能である時点になっ て初めて知ることができ、そして供給電圧はその時点後間もなく完全に急降下す る。

電池を損なわずに測定できる唯一のディメンションは、周囲環境によって予め設 定される電流の強さ及び温度及びこれ等の条件下での電池電極における電圧であ る。電池の公称電圧は、電池の寿命と特性に左右され、それ等はサンプルのばら つきがある。放電プロセスの主部分の電圧変化は公称電圧の上記のばらつきと同 じ程度変化するから、電圧のみでは電池の充電／エネルギー内容に対して非常に 悪い結果しか示さない。

したがって充電状態測定のため、測定可能なディメンションから、それに必要な 情報を導き出すシステムが必要である。

従来技術 充電状態モニタの今まで公知の方法では、プロセスの容易に測定可能なディメン ションが検出され（Ｉ。

Ｔ、Ｕ、ｔ）、充／放電がプロセスの開始から精算され、そして充電状態評価の ために物理公式を用いて測定される（ドイツ国特許第３４２９１４５号）。

公知の方法のいづれも、実際に使用することはできなかった。その理由は、有効 な使用のため守るべき限界条件の不十分な測定精度にある。

公知の方法／装置では充電状態モニタ・プロセスをスタートさせるのに新しい電 池を用いてしなければならない。既に使用している電池では今まで不可能であっ た。特にＮｉＣｄ電池では未知の経歴の電池が使用されることがしばしばある。

このとき、モニタはほとんどすべての場合、誤った出力データからスタートして おり、したがって利用できる能力の決定は誤ったものである。

電池の寿命期間中、電圧はゼロになってはならない。

さもないとモニタユニットが記憶を失って、再充電後、誤って再び新しい電池か らスタートするからである。

もちろんまた必要な限界条件が完全に満たされたときでも、満足できる測定精度 は保証されない。すなわち、簡単に測定可能なディメンションから充電状態の間 接的測定は、表に示された関係からスタートされる。

しかしこの場合、個々の製造公差も型式特有の差も考慮されない。

したがって本発明の課題は、可逆的電気エネルギー蓄積装置の物理ディメンショ ンの測定方法及びその方法を実施するための装置を具体化することである。この 場合、エネルギー蓄積装置のプロセス入力値が測定され、そしてコンピュータで 処理されて、未知の充電状態及び経歴を有しているエネルギー蓄積装置の場合で も、使用可能な能力並びに寿命及び効率に関する確実な断定を可能にする。

この課題は、本発明によれば、請求項１による方法によって解決される。この方 法の有利な実施例は従属請求項に示されている。この方法の実施のための装置は 請求項１１及び１２に記載されている。

観察器による測定原理のための教示は、自動制御に関するＩＥＥＥ（アメリカ電 気電子学会）議事録、第ＡＣ−１６号、１９７１年１２月６日発行、第５９６頁 乃至第６０２頁、ディビット・ジー・ルーエンベルガーの「観察器への教示」か ら公知であり、あるいはディビット・ルーエンベルガーの１９６３年発行第７号 軍事・電子に関するＩ　ＥＥＥ議事録、第７４頁乃至第８０頁、「線形システム 状態の観察器、ＶＤｒＺ出版社、ＶＤＩＺ経過報告、第２７号第８欄、ツァイツ ・ミハエルの「非線形観察器」から公知である。

モデルによる間接測定が直接測定できない結果値を供給する。これ等のディメン ションとプロセスの実際の値との比較が、すべての場合、その後の時点で（例え ば、完全放電に達したとき）可能である。しかし今まで検出されなかった影響が プロセスを変化させ、その結果間接的に測定したディメンションの場合、最初の 識別できない測定ミスが発生する。

たとえば電池の中央作業域の電圧を測定しても閉鎖モデルのデータが判っている ときでも、電池の充電状態に関するデータから平らな電圧特性線を有する種類の 電池かどうかを導き出すことはできない。

２つの重要な特性が判っているときのみ電圧が充電状態のための有意な特徴とな る。すなわち個々のばらつき及び老化状態である。これによる電圧変化は充電状 態の変化から生ずる電圧変化と大凡そ同じ程度である。

例えばドイツ国特許公開公報第３７３６４８１号による直接測定は、新しい電池 又は既知の寿命の電池、あるいは個々のエネルギー蓄積装置のためのカタログ値 に基づいている。カタログ値との個々の偏差は、実際の損耗状態と仮定した寿命 との偏差と同様あまり考慮されていない。

その結果は電池の充電状態に関する情報だが、測定システムにこの偏差について 応答を与えることなく、極端な場合には非常に実際と異なってしまう。

この影響は、本発明の方法によって回避される。以下に本発明について詳述する 。

１　測定及び観察器 充／放電プロセスと平行して、そのプロセスと同じプロセス入力値を供給される モデル支援シュミレーションを行った。この場合に電圧Ｕ　（ｔ）である簡単に 測定可能なプロセス出力値が、モデルからの対応する値と比較される。次に、実 際のプロセス出力値とモデルにしたがって作られたプロセス出力値との間の偏差 を最小にするため実際のモデルパラメータが調整される。これは下記の有利な特 性の測定システムとなる。

これは以下にモニタとも呼ぶ。

ａ）プロッターサイクルの連続掃引によって常にシステムの自己適応が行なわれ 、これによりすべてのメーカー型式及び電池特有のばらつきが調整される。

ｂ）既知の型式データを適応の際のスタート値として使用することで未知の経歴 の電池が使用できる。

Ｃ）電圧ゼロ交差によるデータ損失に従ってシステムは新たな作動を行なう。

ｄ）蓄電池の実際の特性カーブへの適合は自動的に行なわれる。内外部プロセス 条件によるすべての影響が考慮される。

ｅ）プロッターは、ゼロ位のモデルとして、例えばカタログ又は文型の値のよう な所定の値で始まる。各適応サイクルによって実際のモデルパラメータを修正す る。

第２図にプロッター原理に基づく適応カーブが示されている。

電流の強さ９時間、電池の温度、充放電（２）の実際のプロセスに影響を与える 周囲温度などの簡単に測定可能なプロセス入力値（１）が同時にモニタシステム により測定される（３）。

一部は、この場合電圧Ｕ（ｔ）（４）として測定されるが、一部は直接測定から 隠れたままの（５）出力値が、このプロセスにおいてはいつでも発生する。この 隠れた部分（５）は実質的に取り出し得る充電量Ｑ（ｔ）及び微分充電率η（Ｄ である。

実際のプロセスと平行して、モデル計算が行なわれる（６）。この場合測定から 得られたプロセス入力値は、モデル式（７）及びそれに属している実際のプロセ ス状態のモデルパラメータ（８）を用いてプロセス（１）及びηＬ　（Ｄ　００ ）の計算に使用される。

測定できないプロセス出力値に対応するモデル出力値（１０）は、それ等の対応 値と比較されずに電圧に対応するモデル出力値によってのみ行なわれる。

限定的な閉鎖モデルでは、電圧に対してモデル式のすべてのパラメータが生ずる 時には、双方の電圧値の一致は、その他のディメンションの一致と等価である。

したがって、所定の値（１０）におけるプロセスの正しい類似性を見出すには、 双方の電圧値（１１）の偏差を最小にすれば十分である。

この目的のため、（３）の測定値及びモデル特性（式及びパラメータ、（７）及 び（８）と−緒に電圧差（１２）から、電圧差（１３）の最小化のためセットの モデルパラメータが新たに計算され、したがって実際のプロセス状態に適応され る（１４）。

次にモデル計算（６）が新しいパラメータで改めて行われる。この場合計算して 得たディメンション（１０）が間接測定の結果である。

２　発見的なパラメータ適合 前述の観察サイクルには、例えばポイカート型（ＰｅｕｋｅｒｉＴｙｐｅ）ある いは多重パラメータ関数による式のような閉じた関数の形のモデルに基づかなけ ればならない。この関数は線形又は非線形でもよい。

より多くの閉鎖モデル式がシステムを表わす程、可能なベクトル解の数は一層少 なくなる。

モデル式に入るプロセスディメンションが直接測定できるようにモデル関数が多 くの自由なパラメータを含むときのみ適応の明らかな解が存在する。

しかし実際にはほとんどの場合、システムは劣決定され、そして常にベクトル解 の空間の部分空間として表わすことができる可能な解の集合である。

極端に場合には勿論第一にパラメータ空間のすべてのベクトル解が限定的な意味 で等価となるという結果として閉鎖モデル式を表わすことはできない。

例えば１つのエネルギー蓄積装置から、その特性曲線、使用時間、効率が判って いないとき、利用できる能力を測定する場合である。もちろん可能なベクトル解 が予備知識を借りて考察するときは別問題である。

この予備知識は第一に一般的には使用した電池の種類に関する経験的知識（例え ばＮｉＣｄ電池、鉛電池。

ナトリウム電池）及び特に電池の型式（メーカー、大きさ、公称パラメータ）に 関する知識を含み、そしてプロセスに関して知られている法則及びそれに属する 事柄（データ）より構成される。

更になお、問題の電池の個々のデータ、あるいは実際に行なわれているプロセス からの測定値が判っているとき、この情報はシステムの状態を評価するための特 定の基準によって使用することができる。

プロッター原理による測定の場合のように、各測定操作後、プロセス出力値、こ の場合には電圧がモデルの対応する値と比較され、そして偏差がある場合には、 規定に基づ（適応アルゴリズムによって適合される。

簡単な昇圧（ブースト）（例、蒸気）あるいは簡単な制御回路（例、走査サイク ル時間よりも明らかに小さい時定数を有するＰＩＤコントローラ）はこの目的に は十分ではない。それによって−次的目的すなわち瞬間偏差の最小化は達成され るが、この場合しかしパラメータは、経験的知識から得られる尤度標準に関して はチェックしない。

これに対して各ステップのとき、本プロセスからの全予備知識は、反復調節可能 なパラメータ評価の中に入り、そして納得できる（Ｐｌａｕｓｉｂｌｇ）パラメ ータ構成の場合にのみ、再びスタンバイ状態に戻りこれは新しい測定値の存在に よって再び出される。

特定の前提条件の下では（例えば２つの測定サイクル間の大きな偏差の場合）、 今まで掃引した実際の特性曲線をもう一度、新しく評価したパラメータに関して 尤度をチェックする（逆方向トレーシング）必要がある。今後予想されるプロセ スカーブと類似の作用をすれば、そのプロセスカーブは、尤度をチェックされな ければならず（順方向トレーシング）、双方の分岐（ｚｗｅｉｇｅ）が合理的結 果を示す時のみそのパラメータが納得できると解釈される。

実際のプロセス構成に対して、最後の測定サイクルからのパラメータをベースに した納得できるパラメータセットがなければ、更に他のステップとして、所謂「 逆方向トラッキング」を使用する。そのため定期的に測定及びパラメータ値が中 間記憶されて、後になってこの値を再利用できるようにする。そこから再び、前 より納得できるパラメータ構成で中間時間中のプロセス情報を考慮して実際の作 業点に達するようにする。

特定の状態では（例えば外部からの障害のとき、あるいは高電流放電のとき）、 早期の再較正プロセスが必要であるかも知れない。これは標準的には最高点にお いてのみ、すなわち充放電の切換のとき及びこの反対のときに行なわれる。

この再較正では、通常わずかしか変化しない特定の前提条件の下で（全充電又は 全放電のとき）プロセスの対応する値と比較できるすべてのパラメータに適合さ れる。この比較手段が不可能な場合、あるいはすべての上記の方法の使用にもか かわらず合理的なパラメータ構成に達しないときは、このパラメータは、この時 点まで集めた知識から再評価されなければならない。

発見的パラメータ適合のときのアプローチが、第３図に概略的に示されている。

ステップ１乃至５は第２図のステップに対応している。

しかしながら、観察器原理による測定の場合と異なり、（３）からの測定パラメ ータ結合のための閉じたセット式がないので、モデル計算を行なうことはできな い。計算により決定されたプロセス出力値（９）及び（１０）はその代りに、経 験から得られた法則（１５）によって、個々の電池についてこの時点まで既知で あったデータ（１６）と−緒に評価される（１７）。その後、新しく加わったデ ータ（９）。

（１０）、（１１）及び（１２）がデータベース（１６）に記録され、そして新 しい集合体によって多くの尤度試験（１８）が行なわれる。この試験がある位置 で許容されない経験との矛盾が生じたときは、できれば上述の方法（１７）の１ つを用いて、再評価が行なわれる。この評価サイクルはいつでも１つの新しく加 わった測定に基づいて、もうこれ以上修正できない納得できるパラメータ集合が 見つかるまで繰返される（１９）。これは次の測定（３）の時点まで行なう。

納得できるパラメータ集合が見つからないというような事態は予定されていない 。これは適切な調整によってなくすことができる。したがって、例えば、今まで 未知の電池の使用及び最初の測定実施後、最後の５０回の充／放電サイクルが同 一装置で記録された電池の場合のように、すべての点で納得できるパラメータは 見出されない。この場合には、新しい電池に対するカタログ表からの公称ディメ ンションの仮定は、測定データが別の結果を引き出すまで納得できるものとみな さなければならない。

また尤度試験では、測定値においてエラーが予期されるものであると結論づけす ることのできるパラメータ集合のための許容範囲がある。時間と共に、つまりモ ニタは及び電池が長く協働すればする程、パラメータの許容範囲は次第に狭くな り、それによってまたモニタの測定値の質の改善につながっている。

３　方法の組合せ 可逆的電気エネルギー蓄積装置の充電状態測定は、上記のようにモデルでの間接 的測定を用いて、２つの方法すなわち観察器原理によるパラメータの適応及び発 見的方法によって達成されることができる。双方の試みは、特性曲線の充放電分 岐の２つの部分分岐に適用可能であり、そして限定的あるいは発見的方法で電池 の充放電動特性を表示する。

２つの部分分岐は、それぞれ既に実際の電池パラメータを介した詳細な情報の開 方を可能にする。個々の方法、またそれらの任意の組合せもモニタ方式で使用さ れる。したがって後者は以下の成分として構成される。

ａ）充電器のみ ｂ）消費装置の Ｃ）電池 この場合、組合せ解及び混合形式も可能である。

４　モデル式 １及び２に記載した方法は、両方とも実際の電池では実際に起こらない理想の場 合を示している。電池がその全作用範囲においてすべての状態変数に関して統合 （Ｇｅｒｃｈｌｏｓｓｅｎ）表示している場合や、モデルのような関数関係が全 く存在しない場合は、従来型の電池では発生しない。したがって、論述したモデ ル式では、通常限定的及び現象学上の関数及び発見的成分との組合せとなる。Ｎ ｉＣｄ電池の実施例で、どの型式の式が利用できるかを以下に説明する。

１　充電モデル ＮｉＣｄ電池の充電電圧は、パトラ−・ポルマ一式により導き出した通過電圧の ための限定式及び電圧差のための現象学上の式から下記のように表わされる。

この式の右側のすべての数値は、充電電流の強さＴ、及び充電状態りを除き、選 択定数又はモデルパラメータ（例えば、ｕｏ　Ｉ　ＵＺＧｒ　Ｚ＋　ｆ）に適し ティる。

Ｐ　（Ｌ）は多項式であり、これは測定した特制度曲線から近似法により決定さ れる。充電電流の強さは直接測定される。実際の充電状態は、微分充電効率η、 が判れば、充電した充電量の収支計算から決定できる。

これは、充電蓄積量から取り出せる充電量と定義づけされる。

（３，２） δＬ　ｄＬ 微分充電効率は、充電電流及び実際の充電状態に左右される。この場合、この関 係もまた現象学上の式によって表わすことができる。

（３，３） ηＬ　（ＬＩ　Ｉｎ　）　＝ｅＰ″′Ｌ′・Ｉｎ　＋　Ｐ、ｌＬｏ　（Ｌ）Ｐ、 （Ｌ）及びＰｎＬ。（Ｌ）は多項式（位数、約ｎ＝５） 既知の微分充電効率を用いて、実際に利用可能な充電量を充電した充電量から収 支計算できる。

（３，４） Ｌ＝ΣηＬ曇ΔＱＢＩ Ｑ、、 したかってモデル化した電圧値は（３，１）によって表わすことができる。

このようにしてＮｉＣｄ電池の充電電圧に対する限定的、現象学上の混合モデル 式が作られる。

さて次に、例えば未知のＮｉＣｄ電池が、モニタ機能を有する充電装置に入れら れ、そしてその端子において、電圧Ｕ　（ｔ）及び電流Ｉ　（ｔ）が測定される と、（３，１）によるモデル化した電圧Ｕ８（ｔ）は、−新しい 一空の 一サンプルのばらつきがない ＮｉＣｄ電池であるときのみ、測定電圧に一致する。

すべての他の場合には、電圧差があり、その保償のために、第１に、式３．１及 び３．３の約２０のパラメータを変更する方法がある。このパラメータ空間の中 で、電圧差がなくなる多くのベクトルを任意に見つける。これ等のベクトルから 、有効なものを差し出すために、例えば下記の法則（ルール）が挙げられる。

モニタ機能を手がかりにして、最初に全く未知の空の電池からスタートする。し かし使用した電池が半分だけ放電されているときは、空の電池と仮定したモデル よりもかなり大きな電圧を生ずる。したがってモニタには、電池が空であると仮 定するのが最も身近かである。その法則（ルール）は下記のように記すことがで きる。

法則１゜ 電池が新しく使用され そしてその他の情報がなく そして端子電圧が太きいとき 電池は恐らく空ではなく 従って、高充電状態にあると仮定できる。

次の測定サイクルの前に、最初にゼロと仮定した充電状態が例えばＰＩＤ制御特 性によって、高められる。

したがってミスすなわち電圧差は小さくなる。２．３の測定サイクル後、そのシ ステムが適合されて、電圧差は非常に小さくなる。しかしこのとき、電池は新し く、偶然にカタログ値がそれ等のパラメータに一致するという仮定は、全く誤り であったかも知れない。この場合には、今の仮定した充電状態は大きすぎる。こ の誤りは、多くの測定サイクルが行なわれた後、特性曲線の特徴から読み取るこ とができる。実際に測定したカーブの特性曲線の特徴が、モデルのカーブと一致 しないときは、個々の公称能力（使用時間及びサンプルのばらつきに左右される ）の再評価が行なわれ、そしてモデルの使用時点からワーキングポイントまでの モデル特性曲線を再計算して、再び実際の特性曲線と比較される。この場合、ど うしても他のすなわち小さい充電状態を生ずる。納得できると判明した評価され た個々の公称能力は、最初に考えられる損耗状態の二次元空間からの１セツトの ベクトル解に相当し、そして量の制限に対する指摘がなければ、サンプルのばら つきによるこれ等の数値の変動に対応している。

また法則２は、充電特性曲線の１部を既に通過したときにも適用できる。

・　法則２゜ 法則１が適用され 特性曲線すなわち特徴が一致しないとき、仮定した個々の公称能力が合わず、 また個々の公称能力が ａ）納得できる特性曲線カーブを生じ ｂ）電圧差が、とるべき充電能力の下で最小であるように合わされている 特性曲線カーブは、曲率、傾斜、絶対値及び積分（取出したエネルギー）のよう な簡単に抽出できる特徴によって比較される。

３．４．２　放電モデル 放電特性曲線カーブは、３つの明らかに互に区別される範囲を示している。

１）放電開始の急な下降 ２）傾斜の少ない長い、はとんど直線的下降３）突然束ずる急な下降 このモデル式は、直線の（正確にはニアフィン）主部分より成っており、これに 初めと終わりの指数関数が重なっている。

これ等の成分は、初期部分、直線部分及び最終部分と呼ばれ、そして下記のよう に表わされる（３．　５）　占　（ＱＥ　）　＝ＵＥｌ　（Ｑｔ　）　十Ｕ□（ ＱＥ　）−Ｕ、、（Ｑ、）（３，５，ａ）　ＵＥｌ（Ｑ−）　＝ＵＥ１゜（Ｑｔ 　）　＋ｍｕｔ＋　＠　ＱＥ（３，５，ｂ）　Ｕ□（ＱＥ）　＝ＵＥ１゜、ｅ− にＵＥｌ・ＣＩＥ（３，５，ｃ）　Ｕｔｒ　（ＱＥ　）　＝Ｕｔ１．　’　ｅＫ ｕ””ｔ３、　４．　１と同様に、未知の電池の挿入後、最初に、完全に充電し たサンプル（標本）の標準値からスタートする。

しかし、初期のパラメータの適応から、直接本来関連するディメンション、すな わち実際の最終充電開始を決定できない。

初期のカーブから得たパラメータはしかし最終カーブの修正した評価ができる。

この評価は、直線部分も評価できれば更によい。そしてこのシステムが最後の放 電のときこのカーブを表示できれば、最終カーブが最もよく予言できる。

下記の２つの法則は、測定値からの情報の限定された推論のために例示的に挙げ た。

法則３ カーブから得た直線範囲の始まりが、典型的に半分閉じた電池に対してであり、 そして、その他、情報がないとき、 電池は、恐らく半分閉じている 法則４ カーブから得た直線範囲の始まりが、典型的に半分閉じた電池であり、 そして電池が最終サイクルで初めて、１／４閉じた電池に格付けされ、 そして使用サイクル中、異常な事象がないとき、電池は多分、１／４をわずかに 上回るだけ閉じている。

数値及び「多分」のような用語は、例示的な断定であり、これは、実際に行なわ れているプログラムは、数値、すなわち確率値、損耗係数等によって入れ代えら れる。これ等の数字は、タイム等の特有であり、この簡単な法則では、測定結果 が予備知識に結びつけられるように、例示的に示されている。

実施例 上記の方法の実現のための様々な型式の装置が得られる。この場合の制限は純然 たる充電器（電池が何等かの状態で挿入され、通常完全充電して取出される）で は充電分岐にそして反対に純然たる消費装置では（完全充電した電池が入れられ 、空で取出される）放電分岐と評価できる。

モニタ使用の場合、電池又は電池パッケージとして、双方の分岐の評価が支持さ れる。同じことが充電のために取出されない←→消費装置にも言える。この場合 、電池がしっかりのハンダ付けされているあるいは簡単に交換できるということ は重要ではない。未知の電池の使用の場合には、再び最大測定精度に合わされる まで、単に長い適応段階を生ずるだけである。

もちろん、それぞれの特性曲線分岐に対応する装置にモニタ機能を使用する場合 には、電池が実際の情報を半導体記憶装置（ＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭ）に与え、 そしてこれが他の装置に伝えられるとき、双方のカーブを評価する可能性がある 。２つの装置の一方のみがモニタを備えていても、それによってモニタは、実際 の特性曲線に亘って、この電池に関して前の特性曲線評価からの結果を再使用で きるという利点が得られる。

全体として下記に示したモニタの実現型式が得られる。

１、モニタは充電装置の一部にすぎない充電状態モニタシステムは、３．１及び ３．２に記載した方法を実施するための、充電装置に固定配置された装置である 。第４図は、そのような装置のブロック回路図を示しており、この図には個々の 構成要素が記録され、それ等のそれぞれの相互作用が矢印によって示されている 。この別々の構成の中心の主要部はマイクロプロセッサ（２１）であり、これは 、８・ビット・マイクロコンピュータとしても価格も安く、がっ場所をとらない 。そして他方においてこの使用のために必要なすべての性能特性を存している。

同じ精度及び速度要件の場合、３２・ビットコンピュータも使用できる。

表示ユニットを備えた充電装置２８から、モニタ（２１，２３，２４，２５，２ ６，２７，３０，３１＝（３７）は、その供給電圧の他に、電池（３３）が挿入 され、充電工程がスタートした後、リセット６パルス（２２）を受ける。時間基 準は、タイミングジェネレータ（２３）によって調整される。このタイミングジ ェネレータは、クォーツあるいは電子共振回路として実施することができ、がっ ＣＰＵタイミングの他に、ＣＴＣ＝カウンタ・タイマー・回路（２４）によりタ イマー・タイミングを供給する。このカウンタ。

タイマー回路（２４）は、測定値・受は入れのための割り込みを発生する。これ は、アテログ・ディジタル・変換器によって行なわれる（２５）。この変換器は 、マルチプレクサ（２６）によって選択した測定信号をディジタル化してＣＰＵ （２１）に送る。

入力チャンネルの選択は、コンピュータがＩ　１０素子（２７）を経て行ない、 このＩ１０素子（２７）は又、充電装置（２８）へのディジタル結果の出方及び 電池・記録装置との通信に利用される。

プログラム及び電池又は装置特有のデータは、不揮発性半導体記憶装置（ＲＯＭ 、ＦＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ。

ＥＥＰＲＯＭ）（３０）で、システムに送られる。この素子は、他のキャリア装 置にシステムを伝送するとき変更しなければならない唯一の素子である。コンピ ュータ演算又は供給のため、更に、揮発性記憶装置（Ｓ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ）（ ３１）が必要である。

充電装置（２８）の周辺には、記述の表示器の他に、温度センサ（３２）が電池 （３３）に取付けられ、そ）　して周囲温度のためのセンサ（３４）及び電流セ ンサ（３５）が取付けられている。このセンサは、プロセスにできるだけ影響を 与えないため、例えば、ホール・センサとして実施することができる。電圧のた めの入力信号は、センサ（３６）によって充電装置のそれぞれの能動端子に持続 される。

２、モニタは、消費装置の一部分にすぎない。

この構成は、第４図に示した概略図に相当している。

このモニタは、充電装置の場合のように、電池に記憶装置があってもなくても駆 動される。

３、モニタは電池の一部分である モニタが、電池又は電池パッケージの固定部品であれば、インターフェース及び データ伝送が全くなくてよい。充電分岐も放電分岐も評価され、そしてすべての モニタ機能は最適に利用される。電池のすべてのデータは、最初から個々に記憶 され、そして不揮発性記憶装置の使用によって電圧ゼロ交差に亘って維持される 。データ損失の場合、新たな適合が行なわれるので、このデータ維持はシステム の機能性には必要はないが、エラーインターバルの拡大が回避され、これが新た な適応スタートによって再び未知の電池に関連してくる。

４、モニタは、消費装置及び充電装置上に分配されたシステムであり、この場合 に、電池は記憶装置に実際のデータを供給される。

すべてのモニタ機能の完全利用は、充電装置及び消費装置がそれぞれ第４図によ る装置を有し、そして電池が、それにしっかり接続された不揮発性の半導体記憶 装置に、その情報を備えていて、その情報を耐えずそれぞれの他の装置に再びモ ニタ動作の維持のため送るときのみ保証される。上述のエラーの断定は、揮発性 記憶装置の場合にも言える。

５、モニタは、種々のプログラムを有するＡＳＩＣとしてすべての適用１乃至４ に対して実現される。

例えば多量に安く製造するため、あるいは狭い空間ヘノモニタの配置を可能にす るため、この装置は、高度に集積化した素子（ＡＳｒＣ）として実施することが できる。

できる限り、１乃至４によるすべての実現型式に使用できるためには、素子にす べてそのために必要なプログラムが与えられ、そのプログラムが連続ナンバーを 含み、それによってプログラムが選択できるようにしなければならない。

第５図は、概略的に構成を示しており、これでは第４図において枠（３７）内に ある部品は、高集積化した素子３８の構成のためのマクロとして使用されること ができる。このキャリア装置はチップに４桁の２進プログラムナンバー（３９） を受け渡し、このプログラムナンバー（３９）がモニタプログラムへジャンプ位 置を選択し、これにリセット（２２）へのプログラムスタートのためジャンプさ れる。この機能性は、それぞれこの目的のための特定の別の構成に相当している 。

したがって、充／放電特性曲線を作る測定値が、部品（３８）から記憶装置（２ ９）に与えられるが、又は記憶装置から要求される。製品、つまりエネルギー蓄 積装置のデータを知っているときは、これは、プログラム入口（３９）を経て入 力されて、大きなエラーインターバルはしたがって回避される。

ピン１６乃至１９を経て、４桁の２進結果（必要があればより大きなワード長さ ）キャリア装置（４ｏ）に与えられる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年１１月１２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エネルギー蓄積装置のプロセス入力値（Ｉ，ｔ，ＴＡＫＫｕ■ＴＵｍｇ；Ｕ （ｔ））が測定され、コンピュータで処理される可逆的電気エネルギー蓄積装置 の物理的ディメンション測定方法において、 間接測定の公知の原則によって、線形又は非線形の多重パラメータの閉じた関数 の形の及び／又は評価として発見的パラメータ化の形で予め設定されるモデルが 、測定すべき物理的ディメンション及びそれ等の物理的相互関係を表わし、それ 等と前記測定したプロセス入力値が比較され、そして次の測定のために前記モデ ル及び／又は評価値が適応されることを特徴とする方法。 ２．前記測定すべき物理的ディメンションが、サンプルのばらつき及び／又は老 化状態に左右される個々の電池パラメータ及び実際に使用可能な充電能力である 請求項１に記載の方法。 ３．充／放電プロセスのとき測定した電圧Ｕ（ｔ）が、モデル出力値Ｕ（ｔ）と 比較され、そして電圧差がモニタされる請求項１又は２に記載の方法。 ４．電圧差ΔＵ（ｔ）の最小化のために、モデルパラメータが、次の測定のため のモデル式及び前記測定したプロセス入力値を用いて１回又はそれ以上再計算さ れる請求項３に記載の方法。 ５．前記測定したプロセス入力値及びその測定に関連したモデル式とモデルパラ メータの使用から、新しいモデルが計算される請求項１乃至４記載のいづれか１ つの項に記載の方法。 ６．前記モデルから、モデル出力値Ｕ（ｔ），Ｑ（ｔ）及びηＬ（ｔ）が決定さ れる請求項５に記載の方法。 ７．測定したプロセス入力値及びその測定に関連した法則及びデータの使用から 、新しい評価値が計算され、そしてそれから評価された出力値Ｕ（ｔ），Ｑ（ｔ ）及びηＬ（ｔ）が決定される請求項１に記載の方法。 ８．新しいパラメータ評価値の前記尤度検査が行なわれる請求項７に記載の方法 。 ９．以前の及び今後の測定のために前記新しいパラメータの前記尤度検査が行な われ、その後、評価値と測定値との比較が１回又はそれ以上行なわれる請求項８ に記載の方法。 １０．前記測定値及びパラメータ値が中間記憶される請求項８及び９に記載の方 法。 １１．前記モデルが、線形及び／又は非線形の閉じた多重パラメータの微分式の 形の観察器として選択されている請求項１に記載の方法。 １２．エネルギー蓄積装置のプロセス入力値測定のための測定装置と、前記プロ セス入力値と記憶したデータとの比較を行なうコンピュータ及び記憶装置とを有 している請求項１乃至１１のいづれか１つの項に記載の方法を実施のための装置 において、 モニタ（３７）がマイクロプロセッサ（２１）を含み、このマイクロプロセッサ （２１）にプロセス入力値がマルチプレクサ（２６）及びそれに後接続されたＡ ／Ｄ変換器（２５）を経て供給され、そしてマイクロプロセッサ（２１）が、タ イミングジェネレータ（２３）及びそれに関連し、かつ測定値検出のためのタイ ムインターバルを発生するタイマー・カウンタ回路（２４）から、タイムベース を受取り、この場合にマイクロプロセッサが更に出入力ユニット（２７）に接続 されており、この出入力ユニット（２７）がそれ自身前記電池（３３）の前記記 憶装置（２９）と、前記マルチプレクサ（２６）と、前記充電器（２８）とに接 続されており、そしてマイクロプロセッサ（２１）がエネルギー蓄積装置のプロ グラム及びデータを受け入れるための記憶装置（３０），（３１）を有している ことを特徴とする装置。 １３．前記モニタ（３７）が、前記電池（３３）の一部分である請求項１２に記 載の装置。 １４．前記モニタ（３７）が、充電装置及び／又は消費装置の一部分である請求 項１２に記載の装置。 １５．前記電池（３３）が、前記充電／消費装置へのインターフェースと共に、 自己記憶装置（２９）例えばＲＡＭ又はＥＥＰＲＯＭを有している請求項１４に 記載の装置。 １６．前記モニタが、集積構成素子（３８）である請求項１２乃至１５のいづれ か１つの項に記載の装置。