(57)【要約】  電気化学セル（１）を制御及び操作するための方法であって、セル制御部（３）と、前記電気化学セル（１）の位置データ（ＤPｏｓ．）を検出するため、及び／又は前記電気化学セル（１）のパラメータデータ（ＤPａｒ．）を検出するための少なくとも一つのセンサ（４）とを有する電気化学セルを制御及び操作するための方法であり、前記センサ（４）は前記セル制御部（３）と接続されている電気化学セル（１）を制御及び操作するための方法は、以下のステップの少なくとも一つ、すなわち（Ｓ１ａ）前記電気化学セル（１）の位置データ（ＤPｏｓ．）を検出するステップ及び／又は（Ｓ１ｂ）前記電気化学セル（１）のパラメータデータ（ＤPａｒ．）を検出するステップを有し、当該方法はさらに以下のステップ、すなわち（Ｓ２ａ）前記検出された位置データ（ＤPｏｓ．）を前記セル制御部（３）に供給する及び／又は（Ｓ２ｂ）前記検出されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）を前記セル制御部（３）に供給するステップと、（Ｓ４）前記供給された位置データ（ＤPｏｓ．）が少なくとも一つの所定の決定値（ＷEｎｔ．）を有している、及び／又は前記供給されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）が少なくとも一つの所定の閾値（ＷSｗｔ．）を有している場合、前記セル制御部（３）から少なくとも一つの制御命令を出力するステップと、を有している。前記電気化学セル（１）は好ましくは、前記センサと接続された、無線による信号伝送のための少なくとも一つのユニット（２）、特に少なくとも一つのＲＦＩＤユニットを有し得、前記方法は以下のステップの少なくとも一つ、すなわち（Ｓ５ａ）前記検出された位置データ（ＤPｏｓ．）及び／又は前記パラメータデータ（ＤPａｒ．）を前記無線による信号伝送のためのユニット（４）に供給するステップ及び／又は（Ｓ５ｂ）前記検出された位置データ（ＤPｏｓ．）に応じて、及び／又は前記検出されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）に応じて、前記セル制御部（３）から前記無線による信号伝送のためのユニット（４）に少なくとも一つの表示命令を供給するステップを有し得る。
2014515156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セル（１）を制御及び操作するための方法であって、
セル制御部（３）と、当該セル制御部（３）と接続されている、前記電気化学セル（１）の位置データ（ＤPｏｓ．）を検出するため、及び／又は前記電気化学セル（１）のパラメータデータ（ＤPａｒ．）を検出するための少なくとも一つのセンサ（４）とを有する電気化学セルを制御及び操作するための方法において、
（Ｓ１ａ）前記電気化学セル（１）の位置データ（ＤPｏｓ．）を検出するステップ及び／又は（Ｓ１ｂ）前記電気化学セル（１）のパラメータデータ（ＤPａｒ．）を検出するステップを有し、当該方法はさらに以下のステップと、
（Ｓ２ａ）前記検出された位置データ（ＤPｏｓ．）を前記セル制御部（３）に供給する、及び／又は（Ｓ２ｂ）前記検出されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）を前記セル制御部（３）に供給するステップと、
（Ｓ４）前記供給された位置データ（ＤPｏｓ．）が少なくとも一つの所定の決定値（ＷＥｎｔ．）を有している、及び／又は前記供給されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）が少なくとも一つの所定の閾値（ＷSｗｔ．）を有している場合、前記セル制御部（３）から少なくとも一つの制御命令を出力するステップと、
のうち少なくとも一つのステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記電気化学セル（１）は少なくとも一つの無線による信号伝送のためのユニット（２）、特に少なくとも一つのＲＦＩＤユニットを有しており、前記センサ（４）は前記無線による信号伝送のためのユニット（２）と接続されており、制御命令を出力する前記ステップ（Ｓ４）は、
（Ｓ４ａ）前記検出された位置データ（ＤPｏｓ．）及び／又は前記パラメータデータ（ＤPａｒ．）を前記無線による信号伝送のためのユニット（４）に供給するステップ及び／又は
（Ｓ４ｂ）前記検出された位置データ（ＤPｏｓ．）に応じて、及び／又は前記検出されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）に応じて、前記セル制御部（３）から前記無線による信号伝送のためのユニット（４）に少なくとも一つの表示命令を供給するステップ
を有していることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、
（Ｓ６ａ）前記ステップ（Ｓ４ａ）において、前記無線伝送された位置データ（ＤPｏｓ．）及び／又は前記無線伝送されたパラメータデータ（ＤPａｒ．）を表示装置において表示するステップ及び／又は
（Ｓ６ｂ）前記ステップ（Ｓ４ｂ）において、前記セル制御部（３）から無線伝送された前記表示命令を表示装置において表示するステップ
のうち少なくとも一つのステップを有していることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
制御命令を出力する前記ステップ（Ｓ４）は、（Ｓ４ａ）前記電気化学セル（１）の電圧出力を遮断するステップ及び／又は
（Ｓ４ｂ）前記電気化学セル（１）の電圧出力を分離するステップ
のうち少なくとも一つのステップを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記センサ（４）によって検出すべき前記電気化学セルの前記パラメータデータ（ＤPａｒ．）の少なくとも一つが、
・前記電気化学セル（１）の充電状態、
・前記電気化学セル（１）の温度、
・前記電気化学セル（１）の電圧、及び
・前記電気化学セル（１）内の圧力
の少なくとも一つを含むパラメータグループから選択されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電気化学セル（１）は付加的に、前記パラメータデータを保存するために構成された記憶装置（５）を有しており、前記センサ（４）によって検出すべき前記電気化学セル（１）の前記パラメータデータ（ＤPａｒ．）の少なくとも一つが、
・前記電気化学セル（１）において以前に実施された充電サイクル数、
・前記電気化学セル（１）において以前に実施された充電サイクルの履歴、
・最後の完全な充電の際の前記電気化学セル（１）の容量、
・前記電気化学セル（１）の本来の容量、
・最後の完全な充電の際の前記電気化学セル（１）の最大電圧、
・前記電気化学セル（１）の本来の電圧、及び
・前記電気化学セル（１）の製造者
の少なくとも一つを含むパラメータグループから選択されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
セル制御部（３）と、前記電気化学セル（１）の位置データを検出するため、及び／又は前記電気化学セル（１）のパラメータデータを検出するための少なくとも一つのセンサ（４）とを有する電気化学セルであって、前記センサ（４）は前記セル制御部（３）と接続されている、電気化学セルにおいて、
前記電気化学セル（１）は請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施するために形成されていることを特徴とする電気化学セル（１）。
【請求項８】
センサ（４）と接続された無線による信号伝送のためのユニット（２）、特に少なくとも一つのＲＦＩＤユニットを特徴とする請求項７に記載の電気化学セル（１）。
【請求項９】
前記センサ（４）は、
・充電状態センサユニット、
・温度センサユニット、
・電圧センサユニット、及び
・圧力センサユニット
のうちの少なくとも一つを有していることを特徴とする請求項７又は８に記載の電気化学セル（１）。
【請求項１０】
・前記電気化学セル（１）において以前に実施された充電サイクル数、
・前記電気化学セル（１）において以前に実施された充電サイクルの履歴、
・最後の完全な充電の際の前記電気化学セル（１）の容量、
・前記電気化学セル（１）の本来の容量、
・最後の完全な充電の際の前記電気化学セル（１）の最大電圧、
・前記電気化学セル（１）の本来の電圧、及び
・前記電気化学セル（１）の製造者
の少なくとも一つを保存するために構成されている記憶装置（５）を特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の電気化学セル（１）。
【請求項１１】
請求項７から１０のいずれか一項に記載の電気化学セル（１）の構造体であって、当該構造体は自動車において使用するために形成されていることを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先出願である特許文献１の全ての内容はここに言及することにより、本出願の構成要素となる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は電気化学セルを制御及び操作するための方法と、当該方法を実施するために形成された電気化学セルと、複数の当該電気化学セルの構造体とに関する。
【０００３】
以下において電気化学セル又はガルバニセルとも称される電気化学的エネルギー貯蔵装置は多くの場合、スタック可能なユニットとして製造され、多数のこのようなセルをまとめることにより当該ユニットから、様々な応用のための、特に電気的に駆動される自動車において用いるためのいわゆるバッテリーが製造され得る。本発明は自動車における応用に関して説明されるが、このような方法と、当該方法に応じて形成される電気化学セルは自動車とは関係なく、例えば定置式の応用においても作動され得る点が指摘される。
【０００４】
従来技術から電気化学セルを制御するための方法もしくは当該方法に応じて形成された電気化学セルが知られているが、当該電気化学セルの制御と操作は複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１１０１５７４４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電気化学セルを制御及び操作するための技術的教示であって、既知の解決の不利点及び制限を可能な限り回避又は克服する技術的教示を記載することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、請求項１に記載の電気化学セルを制御及び操作するための方法と、請求項７に記載の電気化学セルと、請求項１１に記載の複数のこのようなセルの構造体とによって解決される。従属請求項は本発明の有利なさらなる構成に関する。
【０００８】
第一の態様によれば、セル制御部と、電気化学セルの位置データを検出するため、及び／又は電気化学セルのパラメータデータを検出するための少なくとも一つのセンサとを有する電気化学セルであって、当該センサは前記セル制御部と接続されている電気化学セルを制御及び操作するための方法において、上記の課題は当該方法が以下のステップのうち少なくとも一つを有していることにより解決される。すなわち、電気化学セルの位置データを検出するステップ、及び／又は電気化学セルのパラメータデータを検出するステップによって解決され、当該方法がさらに以下のステップ、すなわち、検出された位置データ及び／又は検出されたパラメータデータをセル制御部に供給するステップと、供給された位置データが少なくとも一つの所定の決定値を有している、及び／又は供給されたパラメータデータが少なくとも一つの所定の閾値を有している場合、セル制御部によって少なくとも一つの制御命令を出力するステップ、とを有していることによって解決される。当該方法の有利点は、例えば電気化学セルの誤った位置が検出された場合、使用者が介入することなく、損傷を回避するための手段が実施され得ることである。
【０００９】
これに関連して電気化学セルとは、電気化学的エネルギー貯蔵装置と理解すべきである。すなわち、エネルギーを化学的な形で貯蔵し、電気的な形で消費部に放出するとともに、好ましくは電気的な形で充電装置から受容することもできる装置である。このような電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例は、ガルバニセル又は燃料電池である。電気化学セルは電気的に異なる電荷を貯蔵するための少なくとも第一の装置及び第二の装置と、当該二つの装置を電気的に作用結合させるための手段とを有しており、当該二つの装置の間に電荷担体が装入され得る。電気的な作用結合を生じさせるための手段とは、例えばイオン伝導体として作用する電解質のことである。
【００１０】
センサとは電気化学セルの少なくとも一つのパラメータを検出するための装置のことである。これは例えば電圧、電流、容量、電荷などの電気的な値、又は電気化学セルの温度、圧力、又は取り付け位置を検出するための装置であってよい。
【００１１】
電気化学セルは好ましくは少なくとも一つの無線による信号伝送のためのユニット、特に少なくとも一つのＲＦＩＤユニットを有しており、当該ＲＦＩＤユニットは電気化学セルの位置データを検出するため、及び／又は電気化学セルのパラメータデータを検出するためのセンサと接続されており、前記方法は以下のステップのうち少なくとも一つを有している。すなわち、検出された位置データ及び／又は検出されたパラメータデータを無線による信号伝送のためのユニットに供給するステップ、及び／又は検出された位置データに応じて、及び／又は検出されたパラメータデータに応じて、少なくとも一つの表示命令をセル制御部から無線による信号伝送のためのユニットに供給するステップを有している。
【００１２】
前記方法は特に好ましくは以下のステップのうちの一つを有している。すなわち、無線伝送された位置データ及び／又は無線伝送されたパラメータデータを表示装置において表示するステップ、及び／又はセル制御部から無線伝送された表示命令を表示装置において表示するステップを有している。当該構成の有利点は、例えば点検及び修理の目的で使用者が電気化学セルの所望のパラメータデータ及び／又は位置データを容易に検出することができ、それによって例えば、劣化現象などのために仕様に沿わなくなっている電気化学セルの交換を実施したり、又は交換を行わせたり、あるいは例えば誤って取り付けられた電気化学セルの配置替えを行わせることである。例えば保守作業の際に工場において、電気化学セルが意図的に交換されることも可能であり、それによって例えばアップグレードのために出力全体を増大させる。
【００１３】
制御命令を出力するステップが、以下のステップのうちの少なくとも一つを有していると有利であることが判明している。すなわち、電気化学セルの電圧出力の遮断及び／又は電気化学セルの電圧出力の分離である。当該構成は、電気化学セルが誤って取り付けられた際の損傷が回避され得るという有利点を有している。
【００１４】
さらに、センサによって検出すべき電気化学セルのパラメータデータの少なくとも一つが、以下のパラメータの少なくとも一つを含むパラメータグループから選択されると有利であることが判明している。すなわち、電気化学セルの充電状態、電気化学セルの温度、電気化学セルの電圧、及び／又は電気化学セル内の圧力である。
【００１５】
さらに電気化学セルは付加的に、パラメータデータを保存するために構成された記憶装置を有し得、センサによって検出すべき電気化学セルのパラメータデータの少なくとも一つは、以下のパラメータの少なくとも一つを含むパラメータグループから選択される。すなわち、電気化学セルにおいて以前に実施された充電サイクル数、電気化学セルにおいて以前に実施された充電サイクルの履歴、最後の完全な充電の際の電気化学セルの容量、電気化学セルの本来の容量、最後の完全な充電の際の電気化学セルの最大電圧、電気化学セルの本来の電圧、及び／又は電気化学セルの製造者である。
【００１６】
第二の態様によれば前記の課題は電気化学セルにおいて以下の点により解決される。すなわち、当該電気化学セルは上記の方法を実施するために形成されており、当該電気化学セルはセル制御部と、当該電気化学セルの位置データを検出するため、及び／又は当該電気化学セルのパラメータデータを検出するための少なくとも一つのセンサとを有しており、当該センサは前記セル制御部と接続されていることによって解決される。
【００１７】
電気化学セルは好ましくは少なくとも一つの無線による信号伝送のためのユニット、特に少なくとも一つのＲＦＩＤユニットを有しており、当該ＲＦＩＤユニットは電気化学セルの位置データを検出するため、及び／又は電気化学セルのパラメータデータを検出するためのセンサと接続されている。
【００１８】
電気化学セルにおいて、センサが以下のセンサユニットのうちの少なくとも一つを有していると有利であることが判明している。すなわち、充電状態センサユニット、温度センサユニット、電圧センサユニット及び／又は圧力センサユニットである。
【００１９】
さらに電気化学セルは、以下のパラメータの少なくとも一つを保存するために構成されている記憶装置を有し得る。すなわち、電気化学セルにおいて以前に実施された充電サイクル数、電気化学セルにおいて以前に実施された充電サイクルの履歴、最後の完全な充電の際の電気化学セルの容量、電気化学セルの本来の容量、最後の完全な充電の際の電気化学セルの最大電圧、電気化学セルの本来の電圧、及び／又は電気化学セルの製造者である。
【００２０】
本発明はさらに、自動車において使用するために形成されている電気化学セルの構造体に関する。
【００２１】
本発明の上記の実施の形態と、さらなる実施の形態の特徴は好適な方法で互いに組み合わせられ得る。それによって、ここで最終的かつ完全に説明され得ない本発明のさらなる実施の形態が当業者の利用に供される。
【００２２】
以下に本発明を好適な実施の形態に基づくとともに図面を用いてより詳しく説明する。図面に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の電気化学セルの、本発明に係る制御及び操作を示すフローチャートである。
【図２ａ】第一の実施の形態による電気化学セルを概略的に示す図である。
【図２ｂ】第二の実施の形態による電気化学セルを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は本発明に係る電気化学セルの制御及び操作についてのフローチャートである。制御及び操作方法の第一の実施の形態によれば、ステップＳ１ａにおいて電気化学セル１の位置データＤPｏｓ．が検出され得る。検出された電気化学セル１の位置データは、ステップＳ２ａにおいてセル制御部３に供給される。ステップＳ３ａにおいて、供給された位置データＤPｏｓ．が少なくとも一つの所定の決定値を有しているか、検査される。供給された位置データが少なくとも一つの所定の決定値を有している場合、ステップ４においてセル制御部３から制御命令が出力される。当該制御命令は例えばステップ４ａにおける電気化学セル１の電圧出力の遮断及び／又はステップ４ｂにおける電気化学セル１の電圧出力の分離を含んでいる。
【００２５】
さらにステップＳ５ａにおいて、検出された位置データＤPｏｓ．は無線による信号伝送のためのユニット２に供給され得る、及び／又はステップ５ｂにおいて、検出された位置データＤPｏｓ．に応じて、セル制御部３から無線による信号伝送のためのユニット２に表示命令が供給され得る。ステップ６ａにおいて無線伝送された位置データＤPｏｓ．は図に表示されていない表示装置に表示され得る、及び／又はステップ６ｂにおいて、無線伝送された表示命令は表示装置に表示され得る。
【００２６】
制御及び操作方法のさらなる実施の形態によれば代替的に及び／又は付加的に、ステップＳ１ｂにおいて電気化学セル１のパラメータデータＤPａｒ．が検出され、ステップＳ２ｂにおいてセル制御部３に供給され得る。ステップＳ３ｂにおいて供給されたパラメータデータＤPａｒ．が少なくとも一つの所定の閾値を有しているか、検査される。供給されたパラメータデータが少なくとも一つの所定の閾値を有している場合、ステップ４においてセル制御部３から制御命令が出力される。当該制御命令は例えばステップ４ａにおける電気化学セル１の電圧出力の遮断及び／又はステップ４ｂにおける電気化学セル１の電圧出力の分離を含んでいる。
【００２７】
さらにステップＳ５ａにおいて、検出されたパラメータデータＤPａｒ．は無線による信号伝送のためのユニット２に供給され得る、及び／又はステップ５ｂにおいて、検出されたパラメータデータＤPａｒ．に応じて、セル制御部３から無線による信号伝送のためのユニット２に表示命令が供給され得る。ステップ６ａにおいて無線伝送されたパラメータデータＤPａｒ．は図に表示されていない表示装置に表示され得る、及び／又はステップ６ｂにおいて、無線伝送された表示命令は表示装置に表示され得る。
【００２８】
図２ａ及び２ｂは、本発明に係る電気化学セル１の実施の形態を平面及び断面において概略的に示している。第一の実施の形態によれば、電気化学セル１は無線による信号伝送のためのユニット２と、セル制御部３と、センサ４とを有している。さらに電気化学セル１は記憶装置５を有し得る。当該記憶装置は好ましくはセル制御部３に接して、あるいはセル制御部内に設けられている。図２ａに示される第一の実施の形態によればセンサ４は、セル制御部３とも無線による信号伝送のためのユニット２とも接続されていてよい。
【００２９】
図２ｂに示される第二の実施の形態によれば、センサ４が、無線による信号伝送のためのユニット２と直接的に接続されておらず、セル制御部３を介して間接的に、無線による信号伝送のためのユニット２と接続されていることも可能である。
【００３０】
図面に示されていないさらなる実施の形態によれば、センサ４又は無線による信号伝送のためのユニット２に記憶装置５が配設されていることも可能である。
【００３１】
本発明はさらに、これらの電気化学セルの構造体、特に自動車において応用するために形成されたこれらの電気化学セルの構造体に関する。
【符号の説明】
【００３２】
１  電気化学セル
２  無線による信号伝送のためのユニット
３  セル制御部
４  センサ
５  記憶装置
ＤPｏｓ．  位置データ
ＤPａｒ．  パラメータデータ
ＷSｗｔ．  所定の閾値
Ｓ１ａ  電気化学セルの位置データを検出する
Ｓ１ｂ  電気化学セルのパラメータデータを検出する
Ｓ２ａ  検出された位置データをセル制御部に供給する
Ｓ２ｂ  検出されたパラメータデータをセル制御部に供給する
Ｓ３ａ  供給された位置データが少なくとも一つの所定の決定値を有しているか、決定する
Ｓ３ｂ  供給されたパラメータデータが少なくとも一つの所定の閾値を有しているか、決定する
Ｓ４  ステップＳ３ａ及び／又はステップＳ３ｂが肯定された場合、セル制御部から少なくとも一つの制御命令を出力する
Ｓ４ａ  電気化学セルの電圧出力を遮断する
Ｓ４ｂ  電気化学セルの電圧出力を分離する
Ｓ５ａ  検出された位置データ及び／又はパラメータデータを無線による信号伝送のためのユニットに供給する
Ｓ５ｂ  検出された位置データに応じて、及び／又は検出されたパラメータデータに応じて、セル制御部から無線による信号伝送のためのユニットに少なくとも一つの表示命令を供給する
Ｓ６ａ  無線伝送された位置データ及び／又は無線伝送されたパラメータデータを表示装置において表示する
Ｓ６ｂ  セル制御部から無線伝送された表示命令を表示装置において表示する
【図２ａ】
2014515156.tif 000003
【図２ｂ】
2014515156.tif 000004
【図１】
2014515156.tif 000005
【国際調査報告】
2014515156.tif 000006
2014515156.tif 000007
2014515156.tif 000008
2014515156.tif 000009