(57)【要約】      （修正有）【課題】電池寿命を延ばすことにより、電池モジュールの故障した電池セルの置換のためのコストを低減する。【解決手段】少なくとも１つの電池セル３を含む電池モジュール２の駆動方法であって、少なくとも１つの電池モジュール２及び／又は少なくとも１つの電池セル３の少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定する工程と、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が、少なくとも１つの監視変数についての所定の第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査する工程と、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が、少なくとも１つの監視変数についての第１の目標範囲の外に存在する場合には、少なくとも１つの電池モジュール２を他の電池モジュールと置換し及び／又は少なくとも１つの電池セル３を他の電池セルとを置換する工程、とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電池セル（３）を含む少なくとも１つの電池モジュール（２）を有する電池を駆動する方法であって、以下の処理工程、即ち、
ａ．前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）の少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定する工程と、
ｃ．前記少なくとも１つの第１の監視変数の決定された前記第１の値が、前記少なくとも１つの監視変数についての所定の第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査する工程であって、前記第１の目標範囲は、特に処理工程ｂで設定される、前記検査する工程と、
ｄ．前記少なくとも１つの監視変数の前記決定された第１の値が、前記少なくとも１つの監視変数についての前記第１の目標範囲の外に存在する場合には、前記少なくとも１つの電池モジュール（３）を他の電池モジュールと置換し及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（２）を他の電池セルと置換する工程であって、前記他の電池モジュール又は前記他の電池セルでは、前記少なくとも１つの第１の監視変数の前記第１の値が前記少なくとも１つの第１の監視変数についての前記第１の目標範囲内に存在する、前記置換する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の監視変数は、温度、電圧、放電電流、膨張度、容量、充電受入性能、効率、又は、自己放電率である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電池（１）は、移動型及び／又は定置型の適用のために構成されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記他のモジュール及び／又は前記他の電池セルは、前記定置型の適用のために構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、以下の処理工程、即ち、
ｅ．前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定する工程と、
ｆ．前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの前記少なくとも１つの第２の監視変数の前記第２の値が所定の第２の目標範囲内に存在するように、前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルを駆動する工程と、
をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２の監視変数は、温度、電圧、放電電流、膨張度、容量、充電受入性能、効率、又は、自己放電度であり、前記少なくとも１つの第２の監視変数は、特に、前記少なくとも１つの第１の監視変数とは異なっている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記処理工程ａは、前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの前記少なくとも１つの第１の監視変数の前記第１の値を決定することを更に含み、前記処理工程ｃは、前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの前記少なくとも１つの第１の監視変数の決定された前記第１の値が、前記少なくとも１つの第１の監視変数についての前記第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査することを更に含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記電池（１）は、複数の電池セル（３）を各々が有する複数の電池モジュール（２）を有し、前記処理工程ａは、少なくとも２つの電池モジュール（２）及び／又は少なくとも２つの電池セル（３）についての前記少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定することを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の目標範囲は、処理工程ｂにおいて、特に定期的な時間間隔で、少なくとも２つの電池モジュール（２）及び／又は少なくとも２つの電池セル（３）の前記少なくとも１つの第１の監視変数の少なくとも２つの決定された第１の値の平均値との第１の偏差を予め設定することによって設定され、前記第１の偏差は、特に、前記電池モジュールの前記電池セル（３）の動作寿命に亘って変更可能である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の目標範囲は、処理工程ｆにおいて、特に定期的な時間間隔で、少なくとも２つの電池モジュール（２）及び／又は少なくとも２つの電池セル（３）の前記少なくとも１つの第２の監視変数の少なくとも２つの決定された第２の値の平均値との第２の偏差を予め設定することによって設定され、前記第２の偏差は、特に、前記電池モジュール（２）の前記電池セル（３）の動作寿命に亘って変更可能である、請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの電池セル（３）を含む少なくとも１つの電池モジュール（２）を有する電池であって、前記電池（１）は、
‐前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）の少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定する第１の測定要素（４）と、
‐前記少なくとも１つの第１の監視変数の前記第１の値についての第１の目標範囲を設定する第１の制御ユニット（６）と、
‐前記少なくとも１つの第１の監視変数の決定された前記第１の値が、前記少なくとも１つの第１の監視変数についての前記第１の目標範囲内かどうかを検査する第１の評価ユニット（８）と、
‐前記電池から前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）を分離する手段と、
を有し、前記電池（１）は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法による駆動のために構成される、電池。
【請求項１２】
前記電池（１）は、
‐前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）の少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定する第２の測定要素（５）
をさらに有する、請求項１１に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の導入部に記載の電池を駆動する方法に関する。本発明の主題は、さらに電池でもある。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、電池、特にリチウムイオン電池が、少なくとも１つの電池モジュールで構成され、又は複数の電池モジュールでも構成されることが知られている。さらに、電池モジュールは好適に複数の個別電池セルを有し、この複数の個別電池セルは互いに接続されて電池モジュールとなり、その際に、個別電池セルは互いに直列又は並列に接続されうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電池の量産後の補修部品供給（Ｎａｃｈｓｅｒｉｅｎｖｅｒｓｏｒｇｕｎｇ）のための電池セル、電池モジュール、及び／又は電池は、限られた時間の間だけ貯蔵が可能であり、定期的な間隔で、電気値の測定によって検査される。このことにより、空気調整された状態での貯蔵及び測定設備のためにコストが発生する。代替的に、量産後の補修部品供給のために個別の電池、電池モジュール、及び／又は電池を後から追加して製造することが可能である。このことにより、設備及び部品のためにコストが発生する。
【０００４】
従来技術では、例えば米国特許出願公開第２０１００１２１５１１号明細書及び米国特許第６５７３６８５号明細書には、電池モジュールの故障した電池セルを置換することが開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
独立請求項の特徴を備えた電池を駆動する方法及び電池には、個別電池モジュール及び／又は個別電池セルの性能及び／又は劣化状態を特徴付ける少なくとも１つの監視変数の監視が可能であるという利点がある。これにより、性能要件をもはや満たさず及び／又は劣化状態が進み過ぎている個別の電池モジュール及び／又は性能要件をもはや満たさず及び／又は劣化状態が進み過ぎている個別の電池セルを定め、他の個別電池モジュール及び／又は他の個別電池セルと置換することが可能である。これにより有利に、性能がより高い状態で電池全体の動作寿命を延ばすことが可能である。
【０００６】
本発明によれば、電池を駆動する方法が提供される。その際に電池は、少なくとも１つの電池セルを有する少なくとも１つの電池モジュールを有する。処理工程ａにおいて、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値が決定される。特に、処理工程ｂにおいて、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値についての第１の目標範囲が設定されうる。代替的に、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値のための第１の目標範囲は、既に処理工程ａの実行前にも設定されてよい。
さらに代替的に、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値についての第１の目標範囲は、電池が駆動する間の各時点について、電池の駆動前に既に設定されてもよい。その後、処理工程ｃにおいて、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の、処理工程ａにおいて決定された第１の値が、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数についての、特に処理工程ｂにおいて設定され又は特に処理工程ａの前に既に設定された第１の目標範囲内に存在するかどうかが検査される。
処理工程ｃでの検査によって、少なくとも１つの第１の監視変数の、処理工程ａで決定された第１の値が少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲の外に存在することが判明した場合には、処理工程ｄにおいて、少なくとも１つの電池モジュールが他の電池モジュールと置換され、及び／又は、少なくとも１つの電池セルが他の電池セルと置換される。その際に、他の電池モジュール又は他の電池セルでは、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値が少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲内に存在する。
【０００７】
従属請求項に記載する措置によって、独立請求項で示した装置又は独立請求項で示した方法の有利な発展形態及び改良が可能である。
【０００８】
少なくとも１つの第１の監視変数が、温度、電圧、放電電流、膨張度、容量、充電時に少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルにより受け入れられるエネルギーと充電時に消散されるエネルギーとの比率を表す充電受入性能、効率、又は、定められた期間内での少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの電荷損失を表す自己放電率である場合には有利である。
【０００９】
特に、電池セルの温度、電圧、放電電流、又は膨張度は、電池セルの性能を特徴付けるものであり、従って、第１の監視変数がこのような特徴変数である場合には、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの性能を監視することが可能である。その際には、特に性能を特徴付ける監視変数が第１の目標範囲の外に存在するため十分な性能をもはや有さない少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルを置換することによって、電池全体の性能を維持することが可能である。
【００１０】
特に、電池セルの容量、充電受入性能、効率、又は自己放電率は、電池セルの劣化状態を特徴付けるものであり、従って、第１の監視変数がこのような特徴変数である場合には、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの劣化状態を監視することが可能である。その際には、特に劣化状態を特徴付ける監視変数が第１の目標範囲の外に存在するため劣化状態が進み過ぎている少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルを置換することによって、電池全体の動作寿命を延ばすことが可能である。
【００１１】
特に、好適に互いに異なる少なくとも２つ又は複数の第１の監視変数についてもそれぞれ第１の値を決定して、各決定された第１の値が各第１の監視変数についての第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査することも当然のことながら可能である。これにより特に、性能を特徴付ける互いに異なる複数の第１の監視変数の各第１の値を決定して、各決定された第１の値が各第１の監視変数についての第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査するということも可能であり、従って、複数の特徴変数によって性能が監視されうる。特に、劣化状態を特徴付ける互いに異なる複数の第１の監視変数の各第１の値を決定して、各決定された第１の値が各第１の監視変数のための第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査するということも可能であり、従って、複数の特徴変数によって劣化状態が監視されうる。特に、これにより例えば同時に個別電池モジュール及び／又は個別電池セルの性能及び劣化状態を、特に複数の特徴変数によって監視することが可能である。
【００１２】
ここでは、第１の監視変数が複数存在する場合には、第１の監視変数ごとにそれぞれ第１の目標範囲が設定されることに注意されたい。
【００１３】
本発明の一観点によれば、電池は、移動型及び／又は定置型の適用のために構成される。ここで電池は、移動型の適用においては、特にハイブリッド自動車、プラグイン（Ｐｌｕｇ−ｉｎ）ハイブリッド自動車、及び、電気自動車、並びに、電動自転車（Ｅ−Ｂｉｋｅ）で利用されうる。
【００１４】
本発明の他の観点によれば、他のモジュール及び／又は他の電池セルが、定置型の適用のために構成される。その際に、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルは、定置型の適用において、特に風力発電所及び／又は太陽熱発電所での、安全性に関わる装置及び貯蔵装置のために利用されうる。このことには、補充品の役目を果たす電池モジュール及び／又は電池セルが、追加的なコストを伴わずに（ｋｏｎｓｔｅｎｎｅｕｔｒａｌ）、動かさずに固定して貯蔵され、補充品として必要となるまで利用可能であるという利点がある。特に、定置型の貯蔵器として利用される間に生じる劣化現象は問題ではない。なぜならば、置換すべき電池モジュール及び／又は電池セルも同様に劣化するからである。特に、定置型の貯蔵器として構成された電池モジュール及び／又は電池セルの利用プロファイル（Ｎｕｔｚｕｎｇｐｒｏｆｉｌ）は、当該利用プロファイルが最大でも車両内での平均的な負荷に対応するように選択される。即ち、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの電力出力が、時間の経過を経て少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルよりも小さいと理解されたい。全体として、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルを定置型の貯蔵器として設けることには、貯蔵及び検査のためのコストが削減されるという利点がある。
【００１５】
さらに、本方法は、処理工程ｅ及びｆを有する。処理工程ｅでは、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が決定される。
【００１６】
処理工程ｆでは、少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が所定の第２の目標範囲内に存在するように、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルが駆動される。このことには、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルを定められた形態で駆動することが可能なため、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの性能及び／又は劣化状態を特徴付ける変数が分かっているという利点がある。
【００１７】
少なくとも１つの第２の監視変数が、温度、電圧、放電電流、膨張度、容量、充電時に他の電池モジュール及び／又は他の電池セルにより受け入れられるエネルギーと充電時に消散されるエネルギーとの比率を表す充電受入性能、効率、又は、定められた期間内での他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの電荷損失を表す自己放電率である場合には有利である。
【００１８】
特に、温度、電圧、放電電流、又は膨張度は、電池セルの性能、従って他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの性能を特徴付けるため、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの性能が、処理工程ｅ及びｆによって電池の動作寿命に亘って、定められたように制御されうる。好適に第２の目標範囲は、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルが電池の性能要件を満たすように、予め設定される。
【００１９】
特に、容量、充電受入性能、効率、又は自己放電率は、電池セルの劣化状態、従って他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの劣化状態を特徴付けるため、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの劣化状態が、処理工程ｅ及びｆによって電池の動作寿命に亘って、定められたように制御されうる。好適に、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルが、補充品として電池で利用されうるためにそのように進行した劣化状態を有するように、第２の目標範囲が予め設定される。
【００２０】
特に、好適に互いに異なる少なくとも２つ又は複数の第２の監視変数についてもそれぞれ第２の値を決定して、各第２の監視変数についてそれぞれ第２の目標範囲を予め定めることも当然のことながら可能である。これにより特に、性能を特徴付ける互いに異なる複数の第２の監視変数を決定して、各第２の監視変数についてそれぞれ第２の目標範囲を予め定めることも可能であり、従って性能が複数の特徴変数によって、定められたように制御されうる。特に、劣化状態を特徴付ける互いに異なる複数の第２の監視変数を決定して、各第２の監視変数についてそれぞれ第２の目標範囲を予め定めることも可能であり、従って、劣化状態が複数の特徴変数によって、定められたように制御されうる。これにより特に、例えば同時に、個別電池モジュール及び／又は個別電池セルの性能及び劣化状態のそれぞれが特に複数の特徴変数によって、定められたように制御されうる。
【００２１】
その際に、少なくとも１つの第２の監視変数は、好適に、少なくとも１つの第１の監視変数とは異なっていてもよい。
【００２２】
特に、少なくとも１つの第１の監視変数が少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの性能を監視する第１のケースでは、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの劣化状態を特徴付けるための少なくとも１つの第２の監視変数が選択される。
【００２３】
特に、少なくとも１つの監視変数が少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの劣化状態を監視する第２のケースでは、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの性能を特徴付けるための少なくとも１つの第２の監視変数が選択される。
【００２４】
特に、第３のケースでは、第１の監視変数及び第２の監視変数が性能を特徴付けることが可能であり、第４のケースでは、第１の監視変数及び第２の監視変数が劣化状態を特徴付けることが可能である。
【００２５】
少なくとも２つの第１の監視変数を用いて、上記の可能な実現で既に記載したように、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの性能及び／又は劣化状態を監視し、及び、少なくとも２つの第２の監視変数を用いて、同様に先に記載した可能な実現で解説したように、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの性能及び／又は劣化状態を、定められたように制御することも、当然のことながら好適に可能である。その際には有利に、第２の目標範囲は、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルが性能及び劣化に関する電池の要件を満たすように、複数の第２の監視変数ごとに予め設定される。
【００２６】
ここで、複数の監視変数が存在する場合には第２の監視変数ごとにそれぞれ第２の目標範囲が予め設定されることに注意されたい。
【００２７】
その際に、処理工程ｅ及びｆ並びに特に処理工程ａ〜ｆのこれまで記載した全ての可能な実現において、少なくとも１つの第１の監視変数と少なくとも１つの第２の監視変数とが同一の監視変数でありうるということも可能である。さらに、互いに異なる監視変数が複数存在する際にも、第１の監視変数と第２の監視変数とが同一の監視変数でありうる。好適に、少なくとも１つの第１の監視変数と少なくとも１つの第２の監視変数とが同一の監視変数である場合について、第１の目標範囲と第２の目標範囲とは同一であり、又は、第２の目標範囲が、第１の目標範囲の部分集合であって、第１の目標範囲の少なくとも１つの境界範囲（Ｒａｎｄｂｅｒｅｉｃｈ）を含まない上記部分集合を形成し、従って、補充品として選択された他の電池モジュール及び／又は補充品として選択された他の電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値が、第１の目標範囲の境界範囲には存在せず、これにより新たな交換が必要となるリスクが下がる。これにより、補充品の役割を果たす他の電池モジュール及び／又は他の電池セルは、十分な性能を有し、及び／又は、これに関して、電池モジュール又は電池セルの内部で劣化状態が不均質に分散しないように劣化する。
【００２８】
処理工程ａにおいて他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値が決定される場合には有利である。さらに、処理工程ｃにおいて、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の、処理工程ａで決定された第１の値が、少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲内に存在するかどうかが検査される。
【００２９】
これにより特に、もはや性能が良くない電池モジュールと置換される他の電池モジュール及び／又はもはや性能が良くない電池セルと置換される電池セルが、性能要件を満たすことが保証されうる。なぜならば、上記置換される他の電池モジュール及び／又は上記置換される電池セルは、その第１の監視変数が第１の目標範囲内に存在するように、選択されうるからである。
【００３０】
これにより特に、劣化し過ぎた電池モジュールと置換される他の電池モジュール及び／又は劣化し過ぎた電池セルと置換される他の電池セルの劣化状態が進み過ぎないことが保証されうる。なぜならば、上記置換される他の電池モジュール及び／又は上記置換される他の電池セルは、その第１の監視変数が第１の目標範囲内に存在するように、選択されうるからである。
【００３１】
その際に特に、処理工程ｅにおいて、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の少なくとも１つの第２の値を決定することによって、及び、処理工程ｆにおいて、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が所定の第２の目標範囲内に存在するように他の電池モジュール及び／又は他の電池セルを駆動することによって、処理工程ａで決定された第１の値が、設定された第１の目標範囲内に存在する確率が上がる。特に、定置型の適用のために構成された電池モジュール及び／又は定置型の適用のために構成された電池セルが、電池の電池モジュール又は電池セルよりも強度に利用され又は電池の電池モジュール又は電池セルよりも強い負荷が掛からないように、第２の目標範囲が選択される。
【００３２】
しかしながらここで、処理工程ｅ及びｆは、先に記載したように交換が成功する確率を上げるために追加的なオプションとして利用可能であり、必須の工程と見做されないことにも注意されたい。なぜならば、複数の他の電池モジュール及び／又は複数の他の電池セルの少なくとも１つの第１の値を決定して、決定された第１の値が第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査するという可能性がさらに生じるからである。この場合、一方では、処理工程ｅ及びｆが無いことで、要件を満たす電池モジュール及び／又は要件を満たす電池セルを見つける確率が下がるが、他方では、追加的なコストも無くなる。
【００３３】
電池が複数の電池モジュールを有する場合には有利である。その際に、複数の電池モジュールも、それぞれが複数の電池セルを有する。さらに、電池が１つの電池モジュールを有し、その際にこの電池モジュールが複数の電池セルを有するということも可能である。その際に、処理工程ａにおいて、少なくとも２つの電池モジュール及び／又は少なくとも２つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値が決定される。さらに、処理工程ａにおいて、各電池モジュール及び／又は各電池セルについても少なくとも１つの監視変数の第１の値がそれぞれ決定されうる。これにより、複数の電池モジュール及び／又は複数の電池セルの性能及び／又は劣化状態を特に同時に監視することが可能である。
【００３４】
本発明の一観点によれば、第１の目標範囲は、特に各第１の監視変数について設定され、その際この設定は、好適に処理工程ｂにおいて行われる。その際に、第１の目標範囲は、少なくとも２つの電池モジュール及び／又は少なくとも２つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の少なくとも２つの決定された第１の値の平均値からの第１の偏差を予め設定することによって、設定される。少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲は、特に定期的な時間間隔で決定される。好適に、第１の偏差は、電池モジュールの電池セルの動作寿命に亘って変更可能である。さらに、説得力が或る結果を得るために、複数の電池モジュール及び／又は複数の電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の、複数の各決定された第１の値の平均値を形成することは特に好適である。その際に、故障した電池モジュール及び／又は電池セルに由来する可能性がある第１の値を排除するために、十分な数の値からの平均値形成の際に最大値及び／又は最小値を考慮しないことが有利でありうる。
特に性能は動作寿命に亘って小規模で下がる可能性があるが、それにもかかわらず電池セルは、最適な駆動形態のために、許容される偏差に至るまで均質に性能が分散しているべきであるため、平均値に基づき第１の目標範囲を予め設定することによって、均質な性能が可能となる。これにより、故障した個別電池モジュール及び／又は個別電池セルも、性能要件をもはや十分に満たさない個別電池モジュール及び／又は個別電池セルも、定めることが可能である。偏差を予め設定することによって、電池の内部での不均質性の規模が決定される。小さな偏差を予め設定することによって、一方では、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値の非常に均一な分布が達成されうるが、他方では、交換の必要性が高くなる。大きな偏差を予め設定することによって、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値の非常に均一な分布は達成されないが、他方では、交換の必要性が低くなる。従って、動作寿命と共に直線的に上昇する偏差であって、動作寿命が進むにつれて一定の値に移行する上記偏差を予め設定することが好適である。
【００３５】
本発明の他の観点によれば、第２の目標範囲は、処理工程ｆにおいて、電池の少なくとも２つの電池モジュール及び／又は少なくとも２つの電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の少なくとも２つの決定された第２の値の平均値との第２の偏差を予め設定することによって、予め設定される。第２の目標範囲は、特に定期的な時間間隔で設定される。好適に、第２の偏差は、電池モジュールの電池セルの動作寿命に亘って変更可能である。さらに、説得力が有る結果を獲得するために、複数の電池モジュール及び／又は複数の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の複数の各決定された第２の値の平均値を形成することは特に好適である。その際に、十分な数の値からの平均値形成の際に最大値及び／又は最小値を考慮せず、従って、故障した電池モジュール及び／又は電池セルに由来する可能性があるこれらの最大値及び／又は最小値が排除されることは有利でありうる。電池セルは動作寿命の間に劣化し、これにより電池セルの性能が低下しうる。ここでは、電池の値に基づいて第２の目標範囲を設定することによって、以下のことが可能であり、即ち、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルを、当該他の電池モジュール及び／又は他の電池セルが電池の性能要件を満たし及び／又は所望の劣化状態を有するように、駆動することが可能である。電池の最適な駆動形態について、理想的な場合に複数の電池セル、特に電池モジュールの複数の電池セルの劣化状態が同じである場合には有利である。電池の電池モジュール及び／又は電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の値に基づいて第２の目標範囲を設定することによって、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルを以下のように駆動することが可能であり、即ち、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルが、当該他の電池モジュール及び／又は他の電池セルと置換されることがあるかもしれない少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルと劣化状態が同じであるように、駆動することが可能である。特に第２の偏差は以下のようにも選択され、即ち、定置型の適用のために構成された他の電池モジュール又は定置型の適用のために構成された他の電池セルが、少なくとも１つの電池モジュール又は少なくとも１つの電池セルよりも強度に利用されず又は少なくとも１つの電池モジュール又は少なくとも１つの電池セルよりも強い負荷が掛からないようにも、選択されうる。ここでは、他の電池モジュール又は他の電池セルの電力出力が、時間の経過を経て少なくとも１つの電池モジュール又は少なくとも１つの電池セルよりも小さいと理解されたい。
【００３６】
さらに、本発明は、少なくとも１つの電池セルを含む少なくとも１つの電池モジュールを有する電池に関する。ここで電池は、上記の本発明に係る方法による駆動のために構成されている。
電池は、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定するよう構成された第１の測定要素を有する。さらに電池は、他の第１の監視変数を決定するよう各々が構成された複数の第１の測定要素も有しうる。
電池は、特に処理工程ｂにおいて少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値についての第１の目標範囲を設定するよう構成された第１の制御ユニットを有しうる。ここで制御ユニットは、特に、少なくとも１つの第１の監視変数の複数の決定された第１の値の平均値を形成し、偏差を予め設定して第１の目標範囲を設定するようにも構成される。
電池は、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が、当該少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査するよう構成された第１の評価ユニットを有する。
電池は、故障した電池モジュール及び／又は故障した電池セルを他の電池モジュール及び／又は他の電池セルと置換しうるために、処理工程ｄで少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルを分離するよう構成された手段をさらに有する。
【００３７】
さらに、電池が、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定するよう構成された第２の測定要素を有する場合には有利である。
【００３８】
さらに、電池は、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定するよう構成された第２の測定要素を有する。さらに、電池は、他の第２の監視変数を決定するよう各々が構成された複数の第２の測定要素も有しうる。
電池は、特に処理工程ｂにおいて少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値についての第２の目標範囲を設定するよう構成された第２の制御ユニットを有する。
【００３９】
ここでは、従属請求項は、互いに組み合わせることが可能な有利な発展形態を提示していることに注意されたい。さらに当然のことながら、本発明に係る方法と関連して言及した全ての利点及び発展形態は、本発明に係る電池との関連においても当てはまる。
【００４０】
本発明は、特に、少なくとも１つの電池セルを含む少なくとも１つの電池モジュールを有する電池を駆動する方法に関する。本発明では特に、電池は複数の電池モジュールを有することが可能であり、本発明に係る方法は電池モジュールの監視と要件を満たさない電池モジュールの置換とを含むと理解されうる。さらに本発明では特に、電池モジュールの電池セルが監視され、要求を満たさない電池セルが置換されると理解されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明の実施例が図面に示され、以下の明細書の記載において詳細に解説される。
【図１】本発明に係る方法の一実施例の機能原理を概略的に示す。
【図２】本発明に係る電池の一実施形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、電池を駆動するための本発明に係る方法の機能原理を概略的に示しており、上記機能原理は、図１により明示的に明らかとなる。図１から分かるように、本法は、示される処理工程ａ〜ｆを有する。
【００４３】
処理工程ａは、電池の少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定することを含み、その際に好適に、電池の第１の測定要素が第１の値を決定する。
さらに、処理工程ａは、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルのための少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定することも含みうる。
【００４４】
処理工程ｂは、処理工程ａで決定された第１の値のための第１の目標範囲を設定することを含み、その際に好適に、電池の第１の制御ユニットが、第１の目標範囲を設定する。このために、第１の目標範囲は、電池の動作寿命に従って計算され、又は上記の平均値形成を介しても計算されうる。さらに、先に既に記載したように、第１の目標範囲が処理工程ａの前に既に設定されるということも可能である。
【００４５】
処理工程ｃは、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が、処理工程ｂで設定された、少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲内に存在するかについての検査を含む。特に処理工程ｃでは、他の電池モジュールの決定された第１の値が第１の目標範囲内に存在するかどうかが検査される。
【００４６】
当然のことながら、処理工程ｂ及びｃは、複数の電池モジュール及び／又は複数の電池セル及び互いに異なる複数の第１の監視変数について、第１の目標範囲を設定して検査することも含みうる。
【００４７】
処理工程ｄは、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が当該少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲の外に存在する場合には、少なくとも１つの電池モジュールを他の電池モジュールと置換し、及び／又は少なくとも１つの電池セルを他の電池セルと置換することを含む。その際に、他の電池モジュール又は他の電池セルでは、少なくとも１つの監視変数の第１の値は少なくとも１つの監視変数について第１の目標範囲内に存在する。
【００４８】
処理工程ｄにおいて、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が当該少なくとも１つの第１の監視変数についての第１の目標範囲の外に存在するならば、少なくとも１つの電池モジュールが他の電池モジュールと置換され及び／又は少なくとも１つの電池セルが他の電池セルと置換された場合に、及び／又は、処理工程ｃにおいて、少なくとも１つの第１の監視変数の決定された第１の値が少なくとも１つの監視変数についての第１の目標範囲内に存在する場合に、本方法が終了する。
【００４９】
続いて、本方法が再び処理工程ａで開始され、従って電池を常時監視することが可能である。
【００５０】
図１から分かるように、本方法は追加的にさらに処理工程ｇを有することが可能であり、この処理工程ｇでは、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が決定される。その場合処理工程ｂでは、少なくとも１つの第２の監視変数についての第２の目標範囲が予め設定される。
【００５１】
既に記載した処理工程ａ〜ｄ及びｇに依存せずに、処理工程ｅにおいて、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が決定される。
【００５２】
その後で、処理工程ｆは、他の電池モジュール及び／又は他電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が処理工程ｂで設定された第２の目標範囲内に存在するように、他の電池モジュール及び／又は他の電池セルを駆動することを含む。
【００５３】
少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値が所定の第２の目標範囲内に存在するように、処理工程ｆにおいて駆動された他の電池モジュール及び／又は他の電池セルは、処理工程ｄにおいて、少なくとも１つの電池モジュール及び／又は少なくとも１つの電池セルと置換するために役立つ。
【００５４】
図２は、本発明に係る電池１の一実施形態を概略的に示している。
【００５５】
電池１は、少なくとも１つの電池モジュール２を有し、特に、図２に示す電池１は、２つの電池モジュール２を有する。
【００５６】
電池モジュール２は、少なくとも１つの電池セル３を有し、特に、図２に示す電池モジュール２はそれぞれ４つの電池セル３を有する。
【００５７】
さらに、電池１は、少なくとも第１の監視変数の第１の値を決定するよう構成された第１の測定要素４を有する。ここでは、第１の測定要素４は、第１の監視変数の決定が可能であるように配置されている。
【００５８】
さらに電池１は、少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定するよう構成された第２の測定要素５を有する。ここでは、第２の測定要素５は、第２の監視変数の決定が可能であるように配置されている。
【００５９】
さらに、電池１は、少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値についての第１の目標範囲を設定するよう構成された第１の制御ユニット６を有する。このために、第１の制御ユニット６は、第１の測定要素４と接続されている。
【００６０】
さらに、電池１は、少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値についての第２の目標範囲を設定するよう構成された第２の制御ユニット７を有する。このために、第２の制御ユニット６は、第２の測定要素５と接続されている。
【００６１】
さらに、電池１は、決定された第１の値が第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査するよう構成された評価ユニット８を有する。
【図１】
2020038836.tif 000003
【図２】
2020038836.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月14日(2019.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電池セル（３）を含む少なくとも１つの電池モジュール（２）を有する電池（１）を駆動する方法であって、
ａ．前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）の少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定する工程と、
ｂ．第１の目標範囲を設定する工程と、
ｃ．前記少なくとも１つの第１の監視変数の決定された前記第１の値が、前記少なくとも１つの監視変数についての前記第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査する工程と、
ｄ．前記少なくとも１つの監視変数の前記決定された第１の値が、前記少なくとも１つの監視変数についての前記第１の目標範囲の外に存在する場合には、前記少なくとも１つの電池モジュール（２）を他の電池モジュールと置換し及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）を他の電池セルと置換する工程であって、前記他の電池モジュール又は前記他の電池セルでは、前記少なくとも１つの第１の監視変数の前記第１の値が前記少なくとも１つの第１の監視変数についての前記第１の目標範囲内に存在する、前記置換する工程と、
を含む方法において、
前記電池（１）は、移動型の適用のために構成され、前記他のモジュール及び／又は前記他の電池セルは、定置型の適用のために構成されることを特徴とする、
方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の監視変数は、温度、電圧、放電電流、膨張度、容量、充電受入性能、効率、又は、自己放電率である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、
ｅ．前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定する工程と、
ｆ．前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの前記少なくとも１つの第２の監視変数の前記第２の値が所定の第２の目標範囲内に存在するように、前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルを駆動する工程と、
をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第２の監視変数は、温度、電圧、放電電流、膨張度、容量、充電受入性能、効率、又は、自己放電度であり、前記少なくとも１つの第２の監視変数は、前記少なくとも１つの第１の監視変数とは異なっている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記処理工程ａは、前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの前記少なくとも１つの第１の監視変数の前記第１の値を決定することを更に含み、前記処理工程ｃは、前記他の電池モジュール及び／又は前記他の電池セルの前記少なくとも１つの第１の監視変数の決定された前記第１の値が、前記少なくとも１つの第１の監視変数についての前記第１の目標範囲内に存在するかどうかを検査することを更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電池（１）は、複数の電池セル（３）を各々が有する複数の電池モジュール（２）を有し、前記処理工程ａは、少なくとも２つの電池モジュール（２）及び／又は少なくとも２つの電池セル（３）についての前記少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の目標範囲は、処理工程ｂにおいて、定期的な時間間隔で、少なくとも２つの電池モジュール（２）及び／又は少なくとも２つの電池セル（３）の前記少なくとも１つの第１の監視変数の少なくとも２つの決定された第１の値の平均値との第１の偏差を予め設定することによって設定され、前記第１の偏差は、前記電池モジュールの前記電池セル（３）の動作寿命に亘って変更可能である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の目標範囲は、処理工程ｆにおいて、定期的な時間間隔で、少なくとも２つの電池モジュール（２）及び／又は少なくとも２つの電池セル（３）の前記少なくとも１つの第２の監視変数の少なくとも２つの決定された第２の値の平均値との第２の偏差を予め設定することによって設定され、前記第２の偏差は、前記電池モジュール（２）の前記電池セル（３）の動作寿命に亘って変更可能である、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの電池セル（３）を含む少なくとも１つの電池モジュール（２）を有する電池（１）であって、前記電池（１）は、
‐前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）の少なくとも１つの第１の監視変数の第１の値を決定する第１の測定要素（４）と、
‐前記少なくとも１つの第１の監視変数の前記第１の値についての第１の目標範囲を設定する第１の制御ユニット（６）と、
‐前記少なくとも１つの第１の監視変数の決定された前記第１の値が、前記少なくとも１つの第１の監視変数についての前記第１の目標範囲内かどうかを検査する第１の評価ユニット（８）と、
‐前記電池から前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）を分離する手段と、
を有し、
前記電池（１）は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法による駆動のために構成される、電池。
【請求項１０】
前記電池（１）は、
‐前記少なくとも１つの電池モジュール（２）及び／又は前記少なくとも１つの電池セル（３）の少なくとも１つの第２の監視変数の第２の値を決定する第２の測定要素（５）を、
さらに有する、請求項９に記載の電池。
【外国語明細書】
2020038836000001.pdf