(57)【要約】エネルギーユニット内の異常検出方法は、異常により発生される電磁放射を検出することによってエネルギーユニットの異常を受動的に検出するステップを含み、前記エネルギーユニットは電気エネルギーユニット及び電気化学エネルギーユニットの少なくとも一つを備える。エネルギーユニット内の異常を検出する方法は、（ａ）前記エネルギーユニットに信号を印加するステップと、（ｂ）前記エネルギーユニット内の複数のそれぞれ異なる位置で、前記信号に対する前記エネルギーユニットの応答に対して複数の測定を実行するステップと、（ｃ）前記複数の測定の結果を処理して前記異常を識別するステップとを含む。
2016531271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーユニット内の異常を、前記異常により発生される電磁放射を検出することによって、受動的に検出するステップを備え、前記エネルギーユニットは電気エネルギーユニット及び電気化学エネルギーユニットの少なくとも一つを含む、エネルギーユニット内の異常を検出する方法。
【請求項２】
前記電磁放射を検出するステップは、
前記電磁放射に応答してセンサ信号を発生するステップ、及び
前記センサ信号を、前記エネルギーユニット内の異常を示す信号特徴部を分離するために処理するステップ、
を備える、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電磁放射は前記異常の発生時に前記異常により発生される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギーユニットの特性を測定するステップを更に備え、前記特性は、前記異常を検出するために印加された電気信号に対する前記エネルギーユニットの温度、電圧、抵抗、電流、キャパシタンス、インピーダンス、磁化率、圧力及び応答のうちの一つ以上を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記異常を前記異常の発生後１０ミリ秒以内に受動的に検出するステップを備える、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記電気エネルギーユニット及び前記電気化学エネルギーユニットの各々は、エネルギー貯蔵システム及びエネルギー利用システムのうちの少なくとも一つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギーユニットは、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池、及び燃料電池のうちの少なくとも一つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギーユニットは、電気的に接続された複数のエネルギー貯蔵装置を含み、前記電気的に接続された複数のエネルギー貯蔵装置の各々は、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池、及び燃料電池のうちの少なくとも一つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記エネルギーユニットは、車両内の電池システムの少なくとも一部分である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記異常を受動的に検出するステップは、前記エネルギーユニット内のエネルギー貯蔵装置内の短絡を受動的に検出する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記異常を受動的に検出するステップは、前記エネルギーユニット内の短絡を受動的に検出する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記異常を受動的に検出するステップは、前記エネルギーユニットの健康状態の変化を受動的に検出する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記信号特徴部は単パルスである、請求項２記載の方法。
【請求項１４】
前記信号特徴部は一つ以上のパルスであり、各パルスが１００マイクロ秒未満の持続時間を有する、請求項２記載の方法。
【請求項１５】
前記信号特徴部は一つ以上のパルスであり、各パルスが１０ミリ秒未満の持続時間を有する、請求項２記載の方法。
【請求項１６】
前記信号特徴部は非反復信号である、請求項２記載の方法。
【請求項１７】
前記異常を空間的に位置決定するステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記異常を受動的に検出するステップは、電磁放射を複数の異なる位置で検出して複数のそれぞれの測定結果を発生させるステップを含み、
前記空間的に位置決定するステップは、前記測定結果を比較するステップを含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記空間的に位置決定するステップは更に、前記エネルギーユニットの構成に関する情報を利用するステップを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記検出するステップは、前記電磁放射の大きさを前記複数の異なる位置で測定するステップを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記検出するステップは、前記電磁放射の大きさを前記複数の異なる位置で測定するステップ、及び
前記電磁放射を発生する電流の方向に関する情報を推定するステップ、
を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記異常を受動的に検出するステップは、前記電磁放射を１つの位置のみで検出するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項２３】
前記検出するステップは、前記電磁放射を１つの位置のみで、任意の方向の電流により発生される電子放射にセンシティブなセンサを用いて検出するステップを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記センサ信号を発生するステップは、前記電磁放射により誘起される電気信号を発生するステップを含む、請求項２記載の方法。
【請求項２５】
前記電気信号は、前記電磁放射によって少なくとも一つのピックアップコイルに誘起される、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記電気信号は、前記電磁放射によって少なくとも一つの磁気センシティブ検出器に誘起される、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記異常の検出を前記エネルギーユニットのための制御ユニットに通知するステップ、及び
前記異常と関連する前記エネルギーユニットの少なくとも一部分に対して制御手段を起動するステップ、
を備える、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記エネルギーユニットと電気的に接続された少なくとも一つのセンサを用いて、前記異常に応答して第２のセンサ信号を発生させるステップを更に備え、
前記処理ステップは、前記センサ信号及び前記第２のセンサ信号を処理して信号特徴部を分離するステップを含む、
請求項２記載の方法。
【請求項２９】
エネルギーユニット内の異常を検出するシステムであって、
電磁放射に応答してセンサ信号を発生するセンサと、
前記センサ信号を処理して前記異常を示す信号特徴部を分離する処理モジュールと、
を備えるシステム。
【請求項３０】
前記センサは、前記センサ信号を電磁放射により磁気的に誘起するように磁気的にセンシティブである、請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
前記センサは、少なくとも一つのピックアップコイルを備える、請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
前記ピックアップコイルは、平面ピックアップコイルである、請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
前記ピックアップコイルは、任意の方向の電流により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生する非平面ピックアップコイルである、請求項３１記載のシステム。
【請求項３４】
前記センサは、少なくとも一つのトロイダルインダクタを備える、請求項３０記載のシステム。
【請求項３５】
前記センサは、複数のそれぞれ異なる位置に配置され、前記センサ信号の複数のそれぞれの成分を発生する複数の検出ユニットを備える、請求項２９記載のシステム。
【請求項３６】
前記処理モジュールは、プロセッサと、前記プロセッサにより実行されたとき、前記電気的異常の位置を決定するように前記複数の成分を分析する命令とを含む、請求項２９記載のシステム。
【請求項３７】
前記命令は、前記エネルギーユニット及び前記センサの構成に関する情報を含む、請求項３６記載のシステム。
【請求項３８】
前記複数の検出ユニットの少なくとも一部分の各々は、ピックアップコイルである、請求項３６記載のシステム。
【請求項３９】
前記複数の検出ユニットの少なくとも一部分の各々は、平面ピックアップコイルである、請求項３６記載のシステム。
【請求項４０】
前記複数の検出ユニットの少なくとも一部分の各々は、トロイダルコイルである、請求項３６記載のシステム。
【請求項４１】
前記エネルギーユニットと電気的に接続され、前記異常により発生される電気信号を検出し、前記電気信号の検出に応答して第２のセンサ信号を発生する電気センサを更に備え、
前記処理ユニットは前記異常を識別するために前記センサ信号と前記第２のセンサ信号を処理する命令を含む、
請求項２９記載のシステム。
【請求項４２】
前記センサは、複数のそれぞれ異なる位置に配置された複数の検出ユニットを備え、前記電気センサは複数のそれぞれ異なる位置に配置された電気検出ユニットを備え、前記処理モジュールは、前記異常を検出するために前記センサ信号と前記第２のセンサ信号を処理する命令を含む、請求項４１記載のシステム。
【請求項４３】
前記信号特徴部の形成を誘起するために前記エネルギーユニットに信号を印加する送信機ユニットを更に備える、請求項２９記載のシステム。
【請求項４４】
前記送信機ユニットは、前記エネルギーユニットに電気的に接続され、前記信号は電気信号である、請求項４３記載のシステム。
【請求項４５】
前記送信機ユニットは電磁放射のエミッタであり、前記信号は電磁放射である、請求項４３記載のシステム。
【請求項４６】
前記センサは、電磁放射を検出する少なくとも一つの検出ユニットを備え、前記送信機ユニットは、前記少なくとも一つの検出ユニットのうちの一つ以上である、請求項４３記載のシステム。
【請求項４７】
前記センサ信号を前記処理モジュールに無線送信する回路を更に備える、請求項２９記載のシステム。
【請求項４８】
異常検出機能を備えたエネルギー貯蔵システムであって、
電気エネルギー及び／又は化学エネルギーである貯蔵エネルギーから電気を発生する少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置と、
前記エネルギー貯蔵システム内の電気的異常により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生するセンサと、
を備える、エネルギー貯蔵システム。
【請求項４９】
車両用電池を備える、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５０】
リチウムイオン電池を備える、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５１】
前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置は電解電池セルである、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５２】
前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置は複数のエネルギー貯蔵装置を備え、前記複数のエネルギー貯蔵装置は電池セルである、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５３】
前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置は、キャパシタセル及びウルトラキャパシタセルのうちの一つである、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５４】
前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置は複数のエネルギー貯蔵装置を含み、前記複数のエネルギー貯蔵装置は、複数のキャパシタセル及び複数のウルトラキャパシタセルのうちの一つである、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５５】
前記センサは、前記センサ信号が電磁放射により磁気的に誘起されるように少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットを備える、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５６】
前記少なくとも一つの磁気センシティブ検出センサはピックアップコイルである、請求項５５記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５７】
前記ピックアップコイルは、任意の方向の電流により発生される電磁放射に応答して前記センサ信号を発生する非平面コイルである、請求項５６記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５８】
前記少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットは平面ピックアップコイルである、請求項５５記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項５９】
前記少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットは、前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置の上に配置される、請求項５５記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６０】
前記少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットはトロイダルインダクタである、請求項５５記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６１】
前記少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットは、複数のそれぞれ異なる位置に配置された複数の磁気センシティブ検出ユニットを備え、前記センサ信号は前記電気的異常に関する空間位置情報を含む、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６２】
筐体を更に備え、前記複数の磁気センシティブ検出ユニットの少なくとも一部分が前記筐体内に実装されている、請求項６１記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６３】
前記複数の磁気センシティブ検出ユニットは、前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置に配置された少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットを備える、請求項６１記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６４】
前記複数の磁気センシティブ検出ユニットは、前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置への電気接続部に配置された少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットを備える、請求項６１記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６５】
前記複数の磁気センシティブ検出ユニットは、第１組の磁気センシティブ検出ユニット及び第２組の磁気センシティブ検出ユニットを備え、前記第１組の磁気センシティブ検出ユニットは前記第２組の磁気センシティブ検出ユニットより大きな空間分離を有する、請求項６１記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６６】
前記センサ信号を遠隔システムに無線送信する回路を更に備える、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６７】
前記遠隔システムは、前記センサ信号を処理して前記異常を識別する処理モジュールを含む、請求項６６記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６８】
前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置と電気的に接続され、前記異常により発生される電気信号を検出する電気センサを更に備える、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項６９】
前記センサは、複数のそれぞれ異なる位置に配置された複数の検出ユニットを備え、前記電気センサは、複数のそれぞれ異なる位置に配置された複数の電気検出ユニットを備える、請求項６８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７０】
前記センサ信号の形成を誘起する信号を発生する送信機ユニットを更に備える、請求項４８記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７１】
前記送信機ユニットは前記エネルギー貯蔵装置に電気的に接続され、前記信号は電気信号である、請求項７０記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７２】
前記送信機ユニットは電磁放射のエミッタであり、前記信号は電磁放射である、請求項７０記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７３】
前記センサは、電磁放射を検出する少なくとも一つの検出ユニットを備え、前記送信機ユニットは前記少なくとも一つの検出ユニットの一つ以上である、請求項７２記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７４】
前記少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置と電気的に接続され、前記エネルギー貯蔵システムの電気的特性を測定する少なくとも一つの電気検出ユニットを更に備える、請求項７０記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項７５】
エネルギーユニット内の異常を検出する方法であって、
前記エネルギーユニットに信号を印加するステップ、
前記エネルギーユニット内の複数のそれぞれ異なる位置で、前記信号に対する前記エネルギーユニットの応答の複数の測定を実行するステップ、及び
前記異常を識別するために前記複数の測定結果を処理するステップ、
を備える方法。
【請求項７６】
前記印加ステップは、電気信号を前記エネルギーユニットに印加するステップを含む、請求項７５記載の方法。
【請求項７７】
前記印加ステップは、電磁放射を前記エネルギーユニットに印加するステップを含む、請求項７５記載の方法。
【請求項７８】
前記複数の測定を実行するステップは複数のセンサによって実行され、前記印加ステップは前記複数のセンサの少なくとも一つで実行される、請求項７５記載の方法。
【請求項７９】
前記異常と関連する前記エネルギーユニットの少なくとも一部分に対して制御手段を起動するステップを更に備える、請求項７５記載の方法。
【請求項８０】
前記複数の測定を実行するステップは、前記複数のセンサと異なる前記エネルギーユニットの部分と電気的に接続された複数のそれぞれのセンサを用いて、電気的特性の複数の電気的測定を実行するステップを含む、請求項７５記載の方法。
【請求項８１】
前記複数の測定を実行するステップは、温度、磁化率、及び圧力からなる群から選ばれる少なくとも一つの測定を実行するステップを更に含む、請求項８０記載の方法。
【請求項８２】
前記異常をその発生後１０ミリ秒以内に識別するステップを備える、請求項７５記載の方法。
【請求項８３】
前記エネルギーユニットは、電気エネルギー貯蔵システム、電気化学エネルギー貯蔵システム、電気エネルギー利用システム、電気化学エネルギー利用システムのうちの少なくとも一つを備える、請求項７５記載の方法。
【請求項８４】
前記エネルギーユニットは、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池、及び燃料電池のうちの少なくとも一つである、請求項７５記載の方法。
【請求項８５】
前記エネルギーユニットは、複数の電気的に接続されたエネルギー貯蔵装置を備え、前記複数の電気的に接続されたエネルギー貯蔵装置の各々は、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池、及び燃料電池の少なくとも一つである、請求項７５記載の方法。
【請求項８６】
前記エネルギーユニットは車両内の電池システムの少なくとも一部分である、請求項７５記載の方法。
【請求項８７】
前記異常は前記エネルギーユニット内のエネルギー貯蔵装置における短絡である、請求項７５記載の方法。
【請求項８８】
前記エネルギーユニットは前記エネルギーユニット内の電気接続部における短絡である、請求項７５記載の方法。
【請求項８９】
前記エネルギーユニットは前記エネルギーユニットの健康状態の変化である、請求項７５記載の方法。
【請求項９０】
前記処理ステップは、前記異常を空間的に位置決定するステップを含む、請求項７５記載の方法。
【請求項９１】
前記空間的位置決定ステップは、前記エネルギーユニットの構成に関する情報を利用する、請求項９０記載の方法。
【請求項９２】
エネルギーユニット内の異常を検出するシステムであって、
前記エネルギーユニットに信号を印加する送信機ユニット、
前記エネルギーユニットの電気的特性の複数のそれぞれの測定を実行する複数の検出ユニット、及び
前記複数の測定結果を処理して前記異常を識別する処理モジュールと、
を備えるシステム。
【請求項９３】
前記複数の検出ユニットは、前記エネルギーユニットと電気的に接続され、前記エネルギーユニットの電気的特性を測定する複数の電気検出ユニットを備える、請求項９２記載のシステム。
【請求項９４】
前記複数の検出ユニットは、電磁放射を検出する少なくとも一つの電磁検出ユニットを更に備える、請求項９３記載のシステム。
【請求項９５】
前記複数の検出ユニットは、電磁放射を検出する少なくとも一つの電磁検出ユニットを備える、請求項９２記載のシステム。
【請求項９６】
前記送信機ユニットは、前記複数の検出ユニットの少なくとも一つである、請求項９２記載のシステム。
【請求項９７】
前記処理モジュールは、プロセッサと、前記プロセッサにより実行されたとき、前記異常の位置を決定するように前記複数の測定の結果を分析する命令とを備える、請求項９２記載のシステム。
【請求項９８】
前記命令は、前記複数の検出ユニットの構成及び前記エネルギーユニットの構成の少なくとも一つに関する情報を含む、請求項９７記載のシステム。
【請求項９９】
前記エネルギーユニットの特性の第２の測定を実行する少なくとも一つのセンサを更に備え、前記特性は、温度、磁化率、及び圧力からなる群から選ばれ、前記処理モジュールは、前記異常を識別するように前記第２の測定の結果及び前記複数の測定の結果を処理する命令を含む、請求項９７記載のシステム。
【請求項１００】
前記処理モジュールと通信可能に結合され、前記処理モジュールによる異常の識別に従って前記エネルギーシステムを少なくとも部分的に制御する制御ユニットを更に備える、請求項９２記載のシステム。
【請求項１０１】
前記制御ユニットは、前記制御ユニットへの前記信号の送信を制御するために、前記送信機ユニットと通信可能に結合されている、請求項１００記載のシステム。
【請求項１０２】
前記複数の電気検出ユニットの一部分からの信号を前記処理モジュールに無線送信する回路を更に備える、請求項９２記載のシステム。
【請求項１０３】
異常検出機能を備えたエネルギー貯蔵システムであって、
電気エネルギー及び／又は化学エネルギーである貯蔵エネルギーから電気を発生する複数のエネルギー貯蔵装置、
電気信号を受信するインタフェース、及び
前記エネルギー貯蔵システム内の複数のそれぞれ異なる位置に配置され、前記エネルギー貯蔵システムの特性の測定を実行する複数の検出ユニットを備え、前記測定は前記電気信号に対する応答を示す、
エネルギー貯蔵システム。
【請求項１０４】
前記複数の検出ユニットは、前記複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一部分と電気的に接続された複数の電気検出ユニットを含み、前記測定は電気的測定であり、前記エネルギー貯蔵システムの特性は電気的特性である、請求項１０３記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１０５】
前記複数の電気検出ユニットは、電流、電圧、及び抵抗の少なくとも一つを測定することができる、請求項１０４記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１０６】
前記複数の検出ユニットは、電磁放射を検出する少なくとも一つの電磁検出ユニットを更に含む、請求項１０４記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１０７】
前記複数の検出ユニットは、電磁放射を検出する複数の電磁放射検出ユニット含む、請求項１０３記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１０８】
車両用電池を備える、請求項１０３記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１０９】
前記複数のエネルギー貯蔵装置は複数のリチウムイオン電池を備える、請求項１０３記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１１０】
前記複数のエネルギー貯蔵装置は複数の電解電池セルを備える、請求項１０３記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１１１】
前記複数のエネルギー貯蔵装置は、キャパシタセル及びウルトラキャパシタセルからなる群から選ばれる少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置を備える、請求項１０３記載のエネルギー貯蔵システム。
【請求項１１２】
エネルギーユニット内の異常を検出する方法であって、
前記エネルギーユニットに電磁信号を照射するステップ、及び
前記異常を検出するために前記電磁信号により前記エネルギーユニットに誘起される電気信号を測定するステップ、
を備える、方法。
【請求項１１３】
前記異常は、前記エネルギーユニット内の短絡又は前記エネルギーユニットの健康状態を含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１１４】
前記電磁信号は、電界、磁界又は電磁界の一つ以上を含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１１５】
前記照射ステップは、前記電磁信号を受信するように前記エネルギーユニットに近接配置された送信機に電流又は電圧を印加するステップを含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１１６】
前記送信機はピックアップコイルを備える、請求項１１５記載の方法。
【請求項１１７】
前記電流又は電圧印加ステップは、前記送信機に一以上の電流パルス又は電圧パルスを印加するステップを含む、請求項１１５記載の方法。
【請求項１１８】
前記送信機に印加する電流又は電圧の大きさは、前記エネルギーユニットから前記送信機までの距離に関数依存する、請求項１１５記載の方法。
【請求項１１９】
前記送信機に印加する電流又は電圧の大きさは、前記エネルギーユニットの電気的特性に関数依存する、請求項１１５記載の方法。
【請求項１２０】
前記照射ステップは、前記エネルギーユニットの電気的特性に検出可能な変化を生じさせる、請求項１１２記載の方法。
【請求項１２１】
前記電気信号は前記エネルギーユニットの電気的特性の変化を含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１２２】
前記エネルギーユニットの電気的特性は、インダクタンス、インピーダンス、抵抗、キャパシタンス、電圧、透磁率、誘電率の一つ以上を含む、請求項１１９−１２１のいずれかに記載の方法。
【請求項１２３】
前記エネルギーユニットは電気化学セルを備える、請求項１１２記載の方法。
【請求項１２４】
前記異常は前記電気化学セルの２つ以上のコンポーネント間の短絡回路を含む、請求項１２３記載の方法。
【請求項１２５】
前記異常は、前記電気化学セルのアノード電流コレクタと前記電気化学セルのカソード電流コレクタとの間の短絡回路、又は前記電気化学セルのアノード活性材料と前記カソード電流コレクタとの間の短絡回路、又は前記アノード電流コレクタと前記電気化学セルのカソード活性材料との間の短絡回路、又は前記アノード活性材料と前記カソード活性材料との間の短絡回路を含む、請求項１２４記載の方法。
【請求項１２６】
前記測定ステップは、前記エネルギーユニット内で誘起される電気信号を、インダクタンス測定装置、インピーダンス測定装置、抵抗測定装置、キャパシタンス測定装置、電圧測定装置、透磁率測定装置及び誘電率測定装置のうちの一つ以上を用いて測定するステップを含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１２７】
前記照射ステップは、１ｋＨｚ〜１０ＧＨＺの範囲から選択された周波数を有する電磁信号を発生するステップを含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１２８】
前記測定ステップは、照射ステップ後１０ミリ秒以内に前記エネルギーユニット内で誘起される電気信号を測定するステップを含む、請求項１１２記載の方法。
【請求項１２９】
前記エネルギーユニットは、前記照射ステップ及び前記測定ステップの間動作状態である、請求項１１２記載の方法。
【請求項１３０】
前記動作状態は、電流を発生する状態又は供給電流を受ける状態を含む、請求項１２９記載の方法。
【請求項１３１】
前記エネルギーユニットは、前記照射ステップ及び前記測定ステップの間非動作状態である、請求項１１２記載の方法。
【請求項１３２】
前記非動作状態は開路状態を含む、請求項１３１記載の方法。
【請求項１３３】
前記エネルギーユニットは、前記照射ステップ及び前記測定ステップの間部分製造状態である、請求項１１２記載の方法。
【請求項１３４】
前記エネルギーユニットは、前記照射ステップ及び前記測定ステップの間完成した製造状態である、請求項１１２記載の方法。
【請求項１３５】
前記電磁信号は前記エネルギーユニットに近接する第２のエネルギーユニットにより発生される、請求項１１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／７８２，５５８号及び２０１３年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／７８２，６５７号の優先権利益を主張するものであり、それらは参照することによりそっくりそのまま本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、エネルギーを貯蔵又は利用する電気及び電気化学装置の技術分野に関する。本発明は概して、装置に発生する又は存在する異常の結果の重大性を低減するための装置の管理に関する。電池は本発明が関連する装置の種類の顕著な例である。
【０００３】
電池の技術開発は進んでいるので、電源としての電池、特に充電可能電池の使用は大幅に増加している。電池は、家庭用電気機器などの比較的低電力の機器及び電気自動車などの高電力の機器を含む多種多様な機器の電源として使用されている。リチウムイオン電池は充電可能な電池の中で最も広く使用されているものである。リチウムイオン電池のアキレス腱は、リチウムイオン電池セル内部で発生する電気的短絡の危険性及びそれと関連する結果である。電気的短絡は電池セルの急速加熱を生じ得る。その瞬間に、短絡位置（場所）の局部的温度は電池を発火させるのに十分な温度に上昇する。これは電気自動車に使用されているような高容量リチウムイオン電池システムの場合に特に心配である。リチウムイオン電池の電気的短絡及び他の異常と関連する危険性を低減するために、一部の電池システムは、電池システムの充電状態及び／又は健康状態をモニタリングする電池管理システムを使用している。モニタリングは一般的には電池システムの端子電圧及び／又は電池システムの温度などの特性の測定に基づいている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、電気化学セル、キャパシタ、太陽電池パネルなどのエネルギー装置の連続動作が危険な状態、有害な状態又は不安定な状態を発生しないようにこれらのエネルギー装置を適切な安定状態又は健康状態に維持するために、このようなエネルギー装置及びこのようなエネルギー装置を備えるアレイ、ユニット及びシステムの異常を検出する方法及びシステムを提供する。このような異常が検出された場合、安全手段が、エネルギー装置に異常をオフラインで提示させることができ、そうでなければ、例えばエネルギー装置を冷却材にさらしてエネルギー装置を安全又は不活性状態にすることができる。本発明の方法及びシステムは、任意選択として、例えば電気的短絡回路又は突然の電流の開放などの異常の発生時にエネルギー装置により発生される電気、磁気又は電磁気信号などの信号をピックアップコイルなどのセンサで検出する技術を使用する。本発明の方法及びシステムは、任意選択として、電気、磁気又は電磁気信号など信号をエネルギー装置に直接的に又は間接的に印加し、この信号に応答して変化するエネルギーユニットの電気的状態、例えば電圧、電流、キャパシタンス、インダクタンス、抵抗又はインピーダンスの変化、を検出してエネルギー装置内の異常の検出を可能にする技術を使用する。
【０００５】
一実施形態において、エネルギーユニット内の異常を検出する方法は、異常により発生される電磁放射を検出することによってエネルギーユニットの異常を受動的に検出するステップを含み、前記エネルギーユニットは電気エネルギーユニット及び電気化学エネルギーユニットの少なくとも一つを備える。
【０００６】
一実施形態において、電気エネルギー又は電気化学エネルギーユニット内の異常を検出するシステムは、電磁放射に応答してセンサ信号を発生するセンサと、前記センサ信号を処理して前記異常を示す信号特徴部を分離する処理モジュールとを含む。
【０００７】
一実施形態において、異常検出能力を備えたエネルギー貯蔵システムは、電気エネルギー及び化学エネルギーの少なくとも一つである貯蔵エネルギーから電気を発生する少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置と、前記エネルギー貯蔵システムの電気的異常により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生するセンサとを含む。
【０００８】
一実施形態において、エネルギーユニットの異常を検出する方法は、（ａ）前記エネルギーユニットに信号を印加するステップと、（ｂ）前記エネルギーユニット内の複数のそれぞれ異なる位置で、前記信号に対する前記エネルギーユニットの応答に対して複数の測定を実行するステップと、（ｃ）前記複数の測定の結果を処理して前記異常を識別するステップとを含む。
【０００９】
一実施形態において、エネルギーユニットの異常を検出するシステムは、前記エネルギーユニットに信号を印加する送信機ユニットと、前記エネルギーユニットの特性のそれぞれ複数の測定を実行する複数の検出ユニットと、前記複数の測定の結果を処理して前記異常を識別する処理モジュールとを含む。
【００１０】
一実施形態において、異常検出能力を備えたエネルギー貯蔵システムは、（ａ）電気エネルギー及び化学エネルギーの少なくとも一つである貯蔵エネルギーから電気を発生する複数のエネルギー貯蔵装置と、（ｂ）電気信号を受信するインタフェースと、（ｃ）前記電気エネルギー貯蔵システム内の複数のそれぞれ異なる位置に置かれ、前記電気エネルギー貯蔵システムの特性の測定を実行し、前記電気信号に対する応答を示す電気的測定結果を得る複数の電気センサユニットとを含む。
【００１１】
第１の態様では、エネルギーユニットの異常検出方法が提供される。この態様の方法は、電気エネルギーユニット及び電気化学エネルギーユニットの少なくとも一つを備えるエネルギーユニットの異常を、その異常により発生される電磁放射を検出することによって、受動的に検出するステップを備える。一実施形態において、前記電磁放射を検出するステップは、前記電磁放射に応答してセンサ信号を発生するステップと、前記センサ信号を処理して前記エネルギーユニットの異常を示す信号特徴部を分離するステップとを備える。一実施形態において、前記電磁放射は異常の発生時に異常により発生される。任意選択として、この態様の方法は、更に、前記異常を検出するために、前記エネルギーユニットの特性、例えば温度、電圧、抵抗、電流、キャパシタンス、インピーダンス、磁化率、圧力及び印加された電気信号に対する前記エネルギーユニットの応答などを測定するステップを備える。一実施形態において、例えば、この態様の方法は異常の発生後から１０ミリ秒以内に異常を受動的に検出する。
【００１２】
本明細書に記載する方法、装置及びシステムは、様々なシステムの異常の検出に有用である。いくつかの実施形態では、例えば、電気エネルギーユニット及び電気化学エネルギーユニットの各々は、エネルギー貯蔵システム及びエネルギー利用システムの少なくとも一つを備える。必要に応じ、エネルギーユニットは、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池及び燃料電池セルのうちの少なくとも一つを備える。必要に応じ、エネルギーユニットは、複数の電気的に接続されたエネルギー貯蔵装置を備える。必要に応じ、複数の電気的に接続されたエネルギー貯蔵装置の各々は、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池及び燃料電池セルのうちの少なくとも一つを備える。必要に応じ、エネルギーユニットは少なくとも車両内の電池システムの一部分を備える。
【００１３】
本明細書に記載する方法、装置及びシステムは様々な異常の検出に有用である。一実施形態では、例えば、異常を受動的に検出するステップは、エネルギーユニット内のエネルギー貯蔵装置における短絡を受動的に検出するステップを備える。特定の実施形態では、異常を受動的に検出するステップは、エネルギーユニット内の電気接続部における短絡を受動的に検出するステップを備える。特定の実施形態では、異常を受動的に検出するステップはエネルギーユニットの健康状態の変化を受動的に検出するステップを備える。
【００１４】
本明細書に記載する方法、装置及びシステムは、任意選択として、異常を示す信号特徴部の検出を含む。特定の実施形態では、信号特徴部は信号パルスである。別の実施形態では、信号特徴部は一つ以上のパルスを含み、各パルスは１００ミリ秒以下の持続時間を有する。特定の実施形態では、信号特徴部は一つ以上のパルスを含み、各パルスは１０ミリ秒以下の持続時間を有する。任意選択として、信号特徴部は非反復信号よりなる。
【００１５】
本発明の様々な実施形態の方法、装置及びシステムは、異常を空間的に位置決定する能力を提供するのが有利である。このような技術は、エネルギーユニット又はシステム内の複数のエネルギー装置のどれが短絡又は健康状態の変化などの異常を経験しているかを選択的に決定することができる利点をもたらす。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、異常を空間的に位置決定するステップを更に備える。例えば、一実施形態では、前記異常を受動的に検出するステップは、複数の異なる位置で電磁放射を検出して複数のそれぞれの測定結果を発生させるステップを備え、前記空間的に位置決定するステップは、その複数の測定結果を比較するステップを備える。必要に応じ、前記空間的に位置決定するステップは、エネルギーユニットの構成（配置）に関する情報を利用するステップを更に備える。様々な実施形態においては、前記検出ステップは、複数の異なる位置で電磁放射の大きさを測定するステップを備える。模範的な実施形態では、前記検出ステップは、複数の異なる位置で電磁放射の大きさを測定するステップと、電磁放射を発生する電流の方向に関する情報を推測するステップとを備える。
【００１６】
特定の実施形態では、異常を受動的に検出するステップを備える本発明の方法は、ただ１つの位置で電磁放射を検出するステップを備える。例えば、一実施形態では、前記検出ステップは、ただ１つの位置で、任意の方向の電流により発生される電磁放射にセンシティブなセンサを用いて電磁放射を検出するステップを備える。
【００１７】
本明細書に記載する方法、装置及びシステムは、異常により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生するコンポーネント及び技術を必要に応じ含む。一実施形態では、このような発生ステップは、電磁放射により誘起される電気信号を発生するステップを備える。例えば、一実施形態では、前記電気信号は電磁放射により少なくとも一つのピックアップコイルに誘起される。任意選択として、前記電気信号は電磁放射により少なくとも一つの磁気センシティブ検出器に誘起される。
【００１８】
本発明の方法、装置及びシステムは、有利には、異常に動作する装置を位置決定し、分離し、及び／又は安全な構成、例えば異常に動作する装置内で発生する熱が発火の危険性をもたらさない構成、にすることができるようにする。特定の実施形態では、例えば、この態様の方法は、異常の検出をエネルギーユニットのための制御ユニットに通知するステップと、異常と関連するエネルギーユニットの少なくとも一部分に対して、エネルギーユニットを冷却する制御手段、エネルギーユニットをオフラインにする制御手段又はエネルギーユニットを放電させる制御手段などの制御手段を起動するステップとを備える。
【００１９】
任意選択として、この態様の方法は、エネルギーユニットに電気的に接続された少なくとも一つのセンサを用いて、異常に応答して第２のセンサ信号を発生するステップを更に備える。任意選択として、前記センサ信号を処理して異常を示す信号特徴部を分離するステップは、前記センサ信号及び前記第２のセンサ信号を処理して信号特徴部を分離するステップを備える。
【００２０】
本発明は、別の態様では、エネルギーユニット内の異常を検出するシステムを提供する。この態様の特定の実施形態は、電磁放射に応答してセンサ信号を発生するセンサと、センサ信号を処理して信号特徴部を分離する処理モジュールとを備える。本システム、装置及び方法に有用なセンサは、前記センサ信号が異常により発生される電磁放射によって磁気的に誘起される磁気センシティブなセンサを含む。特定の実施形態では、前記センサは少なくとも一つのピックアップコイルを備える。任意選択として、前記ピックアップコイルは平面ピックアップコイルとしてよい。任意選択として、ピックアップコイルは非平面ピックアップコイルとしてもよい。一実施形態では、非平面ピックアップコイルは任意の方向の電流により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生させるために有用であり、このような非平面ピックアップコイルはエネルギーユニット内の任意の場所の異常の検出に有用になる。任意選択として、本発明のシステム、装置及び方法に有用なセンサは、少なくとも一つのトロイダルインダクタを備える。
【００２１】
本発明の様々なシステム、装置及び方法において、エネルギーユニット内の異常を示す信号を検出するために複数の検出ユニットが一緒に使用される。一実施形態では、前記センサは前記センサ信号の複数のそれぞれの成分の発生のために複数のそれぞれ異なる位置に置かれた複数の検出ユニットを備える。特定の実施形態では、例えば、前記処理モジュールは、プロセッサと、該プロセッサで実行されたとき、前記複数の成分を分析して電気的異常の位置を決定させる命令とを備える。必要に応じ、命令は、エネルギーユニット及びセンサの構成、例えばエネルギーユニットのコンポーネントの空間配置及びエネルギーユニットのコンポーネントに対するセンサの空間配置に関する情報を含む。任意選択として、複数の検出ユニットの１つ以上はピックアップコイルを備える。人選択として、複数の検出ユニットの１つ以上は平面ピックアップコイルを備える。任意選択として、複数の検出ユニットの１つ以上はトロイダルインダクタを備える。
【００２２】
本発明の様々なシステム、装置及び方法において、エネルギーユニット内の異常を検出するために電気センサが使用される。例えば、一実施形態では、この態様のシステムは更に、異常により発生される電気信号を検出し、この電気信号の検出に応答して第２のセンサ信号を発生するために、エネルギーユニットに電気的に接続された電気センサを更に備え、前記処理モジュールは異常を識別するために前記センサ信号及び前記第２のセンサ信号を処理する命令を含む。任意選択として、前記センサは複数のそれぞれ異なる位置に置かれた複数の検出ユニットを備え、前記電気センサは複数のそれぞれ異なる位置に置かれた複数の電気検出ユニットを備え、前記処理モジュールは異常を位置決定するために前記センサシステム及び前記第２のセンサ信号を処理する命令を備える。
【００２３】
いくつかの方法、システム及び装置の実施形態では、信号特徴部の形成を誘起し、異常を増幅もしくは異常を検出可能にするために、エネルギーユニットに電磁放射、電界又は磁界のような信号を印加する送信機ユニットが使用される。例えば、一実施形態は、更に、信号特徴部の形成を誘起するためにエネルギーユニットに信号を印加する送信機ユニットを備える。任意選択として、前記送信機ユニットはエネルギーユニットに電気的に接続され、前記信号は電気信号よりなる。任意選択として、前記送信機ユニットは、電磁放射のエミッタを備え、前記信号は電磁放射よりなる。特定の実施形態では、前記センサは電磁放射を検出する少なくとも一つの検出ユニットを備え、前記送信機ユニットは前記検出ユニットのうちの一つ、例えばピックアップコイルを備える。
【００２４】
任意選択として、本発明の装置、信号及び方法は、処理モジュールをエネルギーユニット及び／又はセンサから遠隔配置することができるように、センサ信号と処理モジュールとの間でデータの無線伝送を利用する。例えば、特定のシステムの実施形態は、更に、センサ信号を処理モジュールに無線送信する回路を備える。
【００２５】
別の態様では、本発明は異常検出能力を備えたエネルギー貯蔵システムを提供する。このようなシステムの一実施形態は、電気エネルギー及び電気化学エネルギーの少なくとも一つである貯蔵エネルギーから電気を発生する少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置と、エネルギー貯蔵システムの電気的異常により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生するセンサとを備える。特定の実施形態では、エネルギー貯蔵システムは車両用電池を備える。例えば、このようなエネルギー貯蔵システムの一実施形態では、リチウムイオン電池セルを備える。必要に応じ、エネルギー貯蔵システムは複数のエネルギー貯蔵装置を備え、複数のエネルギー貯蔵装置の各々は一つ以上の電池セルを備える。任意選択として、エネルギー貯蔵装置は一つ以上のキャパシタセル及び／又は一つ以上のウルトラキャパシタセルを備える。特定の実施形態では、各エネルギー貯蔵装置は独立に複数のエネルギー貯蔵装置を備え、その複数のエネルギー貯蔵装置の各々はキャパシタセル又はウルトラキャパシタセルを備える。
【００２６】
本発明の様々なシステム及び装置において、エネルギー装置又はエネルギー貯蔵システムの異常を検出するために使用するセンサは、電気及び／又は磁気信号を検出し得るセンサを含む。例えば、エネルギー貯蔵システムの一実施形態では、前記センサは、センサ信号が電磁放射により磁気的に誘起されるように少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットを備える。例えば一実施形態では、各磁気センシティブ検出ユニットは独立にピックアップコイル、例えば平面ピックアップコイル又は非平面ピックアップコイルを備える。一実施形態では、ピックアップコイルは非平面であり、任意の方向の電流により発生される電磁放射に応答してセンサ信号を発生させるのに有用である。任意選択として、ピックアップコイルは平面ピックアップコイルとする。任意選択として、磁気センシティブ検出ユニットはエネルギー貯蔵装置上に配置する。任意選択として、磁気センシティブ検出ユニットはトロイダルインダクトとする。
【００２７】
任意選択として、複数の磁気センシティブ検出ユニットが本発明の装置、システム及び方法とともに使用される。一実施形態では、複数の磁気センシティブ検出ユニットは複数のそれぞれ異なる位置に配置され、センサ信号は電気的異常に関する空間位置情報を含む。
【００２８】
任意選択として、本発明のエネルギー貯蔵システムは筐体を更に備え、一つ以上の磁気センシティブ検出ユニットの少なくとも一部分は筐体内に実装される。任意選択として、少なくとも一つの磁気センシティブ検出ユニットはエネルギー貯蔵装置又はシステムに配置され、例えばエネルギー貯蔵装置又はシステムの表面上又はエネルギー貯蔵装置又はシステムの筐体の表面上に配置される。任意選択として、磁気センシティブ検出ユニットはエネルギー貯蔵装置への電気接続部に配置され、又はエネルギー貯蔵装置と電気通信するように配置される。任意選択として、複数の磁気センシティブ検出ユニットは第１組の磁気センシティブ検出ユニット及び第２組の磁気センシティブ検出ユニットを備え、第１組の磁気センシティブ検出ユニットは第２組の磁気センシティブ検出ユニットに比べて異なる空間分離、例えば大きい又は小さい空間分離を有する。このような構成は本発明のシステム及び装置の製造を柔軟にする利点を有する。
【００２９】
任意選択として、本発明の装置、システム及び方法は、処理モジュールをシステム及び／又はセンサから遠隔配置し得るように、センサ信号とリモートシステムとの間でデータの無線通信を利用する。例えば、特定のシステムの実施形態は、センサ信号を処理モジュールに無線送信する回路を更に備える。任意選択として、リモートシステムはセンサ信号を処理して異常を識別する処理モジュールを備える。
【００３０】
本発明のシステム、方法及び装置の様々な実施形態は、エネルギー貯蔵装置と電気的に接続され、異常により発生される電気信号を検出する電気センサを利用する。例えば、エネルギー貯蔵システムの一実施形態は、エネルギー貯蔵装置と電気的に接続され、異常により発生される電気信号を検出する電気センサを更に備える。任意選択として、センサはそれぞれ異なる複数の位置に配置された複数の検出ユニットを備え、前記電気センサは複数のそれぞれ異なる位置に配置された複数の電気検出ユニットを備える。
【００３１】
いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵システムは、送信機ユニット、例えばセンサ信号の形成を誘起させる信号を発生する送信機ユニットを更に備える。一実施形態では、前記送信機ユニットはエネルギー貯蔵装置に電気的に接続され、前記信号は電気信号である。任意選択として、前記送信機ユニットは電磁放射のエミッタよりなり、前記信号は電気放射よりなる。任意選択として、前記センサは電磁放射を検出する少なくとも一つの検出ユニットを備え、前記送信機ユニットは前記検出ユニットのうちの一つ以上を備える。一実施形態では、例えば、エネルギー貯蔵システムは、少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置と電気的に接続され、そのエネルギー貯蔵システムの電気的特性を測定する少なくとも一つの電気検出ユニットを更に備える。
【００３２】
別の態様では、エネルギーユニット内の異常などの異常を検出する追加の方法が提供される。この態様の方法の特定の実施形態は、エネルギーユニットに信号を印加するステップ、エネルギーユニット内の複数のそれぞれ異なる位置で、前記信号に対するエネルギーユニットの応答に対して複数の測定を実行するステップ、及び複数の測定結果を処理して異常を識別するステップを備える。任意選択として、前記信号を供給するステップは、エネルギーユニットに電気信号を供給するステップを備える。任意選択として、前記信号を印加するステップは、エネルギーユニットに電磁放射を供給するステップを備える。いくつかの実施形態では、前記複数の測定を実行するステップは、複数のセンサで実行され、前記信号を印加するステップは前記複数のセンサの少なくとも一つにより実行される。
【００３３】
この態様の特定の方法は、異常と関連するエネルギーユニットの少なくとも一部分に対して制御手段を起動するステップを更に備える。本発明の装置、システム及び方法にとって有用な制御手段には、一つ以上のエネルギーユニットをオフラインにする手段、一つ以上のエネルギーユニットを冷却する手段、又は一つ以上のエネルギーユニットを放電させる手段及びエネルギーユニットの一つ以上のコンポーネントに対する制御手段が含まれるが、これらに限定されない。
【００３４】
任意選択として、この態様の方法のいくつかの実施形態では、前記複数の測定を実行するステップは、エネルギーユニットの異なる部分と電気的に接続された複数のそれぞれのセンサを用いて電気的特性の複数の電気的測定を実行するステップを備える。例えば、一実施形態では、前記複数の測定を実行するステップは、更に、温度、磁化率及び圧力からなる群から選ばれる少なくとも一つの測定を実行するステップを備える。
【００３５】
任意選択として、異常はその発生から１０ミリ秒以内に識別されるものとする。
【００３６】
様々な実施形態では、前記エネルギーユニットは、電気エネルギー貯蔵システム、電気化学エネルギー貯蔵システム、電気エネルギー利用システム、電気化学エネルギー利用システム、これらのシステムの任意の複数個又はこれらのシステムの任意の組合せを備える。特定の実施形態では、エネルギーユニットは一つ以上の電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池、これらのセルの任意の複数個又はこれらの任意の組合せを備える。一実施形態では、エネルギーユニットは複数の電気的に接続されたエネルギー貯蔵装置を備え、複数の電気的に接続されたエネルギー貯蔵装置の各々は、電気化学セル、キャパシタセル、ウルトラキャパシタセル、フロー電池、及び燃料電池の少なくとも一つを備える。模範的な実施形態では、エネルギーユニットは車両内の電池システムの少なくとも一部分を備える。
【００３７】
任意選択として、前記異常はエネルギーユニット内のエネルギー貯蔵装置における短絡を含む。任意選択として、前記異常はエネルギーユニット内の電気接続における短絡を含む。任意選択として、前記異常はエネルギーユニットの健康状態の変化を含む。
【００３８】
この態様の方法は、任意選択として、前記異常を空間的に位置決定するステップを備える。例えば、一実施形態では、前記処理ステップは前記異常を空間的に位置決定するステップを備える。任意選択として、前記異常を空間的に位置決定するステップは、エネルギーユニットの構成に関する情報、例えばエネルギーユニットのコンポーネントの空間配置又はエネルギーユニットのコンポーネントの配線構成を利用するステップを備える。
【００３９】
別の実施形態では、本発明はエネルギーユニット内の異常を検出するシステムを提供する。このようなシステムの特定の実施形態は、エネルギーユニットに信号を供給する送信機ユニットと、エネルギーユニットの電気的特性の複数の測定をそれぞれ実行する複数の検出ユニットと、複数の測定結果を処理して前記異常を識別する処理モジュールとを備える。任意選択として、前記複数の検出ユニットは、エネルギーユニットに電気的に接続され、エネルギーユニットの電気的特性を測定する複数の電気検出ユニットを備える。例えば、一実施形態では、前記複数の検出ユニットは、更に、電磁放射を検出する少なくとも一つの電磁検出ユニットを備える。一実施形態では、例えば、前記複数の検出ユニットは、電磁放射を検出する少なくとも一つの電磁検出ユニットを備える。様々な実施形態では、送信機ユニットは前記複数の検出ユニットのうちの一つとする。
【００４０】
いくつかの実施形態では、前記処理モジュールは、プロセッサと、このプロセッサで実行されたとき、前記異常の位置を決定するように前記複数の測定結果を分析させる命令とを備える。任意選択として、前記命令は、前記複数の検出ユニットの構成及び前記エネルギーユニットの構成の少なくとも一つに関する情報を備える。
【００４１】
特定のシステム実施形態は、更に、エネルギーユニットの特性の第２の測定を実行する少なくとも一つのセンサを備え、前記特性は温度、磁化率及び圧力からなる群から選ばれ、前記処理モジュールは、前記異常を識別するために前記第２の測定結果及び前記複数の測定結果を処理する命令を備える。
【００４２】
任意選択として、あるシステム実施形態は更に、前記処理モジュールと通信可能に結合され、前記処理モジュールによる異常の識別に少なくとも部分的に従ってエネルギーシステムを制御する制御ユニットを備える。一実施形態では、例えば、制御ユニットは、エネルギーユニットへの信号の送信を制御するために送信機ユニットと通信可能に結合される。
【００４３】
任意選択として、本発明の装置、システム及び方法は、検出ユニットと処理モジュールとの間でデータの無線伝送を利用する。例えば、一つのシステム実施形態は更に、前記複数の電気検出ユニットの少なくとも一部分から前記処理モジュールへ信号を無線送信するための回路を備える。
【００４４】
別の実施形態では、異常検出能力を備えたエネルギー貯蔵システムは、電気エネルギー及び電気化学エネルギーの少なくとも一つを備える貯蔵エネルギーから電気を発生する複数のエネルギー貯蔵装置と、電気信号を受信するインタフェースと、前記エネルギー貯蔵システム内の複数のそれぞれ異なる位置に配置され、前記エネルギー貯蔵システムの特性の測定を実行する複数の検出ユニットとを備え、前記測定は前記電気信号に対する応答である。例えば、ある実施形態では、前記複数の検出ユニットは、前記複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一部分と電気的に接続された複数の電気検出ユニットを備え、前記測定は電気的測定であり、前記エネルギー貯蔵システムの特性は電気的特性である。任意選択として、前記複数の電気検出ユニットの各々は電流、電圧及び抵抗の少なくとも一つを独立に測定することができる。任意選択として、前記複数の検出ユニットは、更に、電磁放射を検出する少なくとも一つの電磁検出ユニットを備える。任意選択として、前記複数の検出ユニットは電磁放射を検出する複数の電磁検出ユニットを備える。
【００４５】
実施形態では、エネルギー貯蔵システムは車両用電池を備える。ある実施形態では、エネルギー貯蔵装置は一つ以上のリチウムイオン電池を備える。ある実施形態では、エネルギー貯蔵装置は一つ以上の電解電池セルを備える。ある実施形態では、エネルギー貯蔵装置は一つ以上のキャパシタセルを備える。ある実施形態では、エネルギー貯蔵装置は一つ以上のウルトラキャパシタセルを備える。
【００４６】
本発明は、更に、エネルギーユニット又はエネルギー装置内の異常を検出する追加の方法を提供する。この態様の特定の方法は、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置に電磁信号を照射するステップと、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置内で前記電磁信号により誘起される電気信号を測定して、異常を検出するステップとを備える。任意選択として、前記異常は、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置内の短絡回路、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の健康状態、又は前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の健康状態の変化である。
【００４７】
任意選択として、前記電磁信号は、電界、磁界又は電磁界の一つ以上よりなる。特定の実施形態では、前記エネルギーユニット、装置又はシステムに電磁信号を照射するステップは、前記電磁信号を受けるために前記エネルギーユニット、装置又はシステムに近接して位置する送信機に電流又は電圧を供給するステップを備える。特定の実施形態では、前記送信機は一つ以上のピックアップコイルを備える。任意選択として、前記供給ステップは一つ以上の電流パルス又は一つ以上の電圧パルスを送信機に供給するステップを備える。
【００４８】
多くの実施形態では、送信機に供給される電流又は電圧の大きさは前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置から送信機までの距離に関数依存性を有する。多くの実施形態では、送信機に供給される電流又は電圧の大きさは前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の電気的特性に関数依存性を有する。
【００４９】
模範的な実施形態では、前記照射ステップは、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の電気的特性に検出可能な変化を生じさせる。例えば、ある実施形態では、前記電気信号は前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の電気的特性の変化を含む。任意選択として、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の電気的特性は、インダクタンス、インピーダンス、抵抗、キャパシタンス、電圧、透磁率及び誘電率の一つ以上である。
【００５０】
模範的な実施形態では、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置は電気化学セルを備える。特定の実施形態では、前記異常は、電気化学セルの２以上のコンポーネント間の短絡回路を含む。任意選択として、前記異常は、電気化学セルのアノード電流とカソード電流との間の短絡回路を含む。任意選択として、前記異常は、電気化学セルのアノード活性材料とカソード電流コレクタとの間の短絡回路を含む。任意選択として、前記異常は、電気化学セルのアノード電流コレクタとカソード活性材料との間の短絡回路を含む。任意選択として、前記異常は、電気化学セルのアノード活性材料とカソード活性材料との間の短絡回路を含む。
【００５１】
一実施形態では、前記測定ステップは、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置で誘起される電気信号を、インダクタンス測定装置、インピーダンス測定装置、抵抗測定装置、キャパシタンス測定装置、電圧測定装置、透磁率測定装置又は誘電率測定装置の少なくとも一つを用いて測定するステップを備える。
【００５２】
模範的な実施形態では、前記照射ステップは、１ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲から選択される周波数を有する電磁信号を発生するステップを備える。一実施形態では、前記測定ステップは、前記照射ステップ後１０ミリ秒以内に前記エネルギーユニットに誘起される電気信号を測定するステップを備える。
【００５３】
任意選択として、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置は前記照射ステップ及び測定ステップ中動作状態とする。例えば、一実施形態では、動作状態は、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置が電流を発生もしくは供給電流を受け入れる状態である。
【００５４】
任意選択として、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置は、前記照射ステップ及び測定ステップ中非動作状態とする。例えば、ある実施形態では、非動作状態は開回路状態である。
【００５５】
この態様の方法は、任意選択として、エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置の製造中に有用である。一実施形態では、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置は前記照射及び測定ステップ中部分的な製造状態とする。しかしながら、別の実施形態では、前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置は前記照射及び測定ステップ中完成した製造状態とする。
【００５６】
様々な上記の装置、システム及び方法では、前記電磁信号は、任意選択として、異常検査中の前記エネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置に隣接する第２のエネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置により発生される。このような構成は、本発明の装置、システム及び方法の柔軟性を向上させることができ、例えば既知の動作状態、異常なし又は良健康状態のエネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置を他の近接のエネルギーユニット、エネルギーシステム又はエネルギー装置に対するインデューサ（誘起装置）又はセンサとして作用させることができる。
【００５７】
特定の理論に縛られることを望まないが、本明細書において本発明に関する基本的な原理の考え又は理解について論述することが可能である。機構的な説明又は仮説の究極的な正当性にかかわらず、本発明の実施形態は、効果的で有用であり得ることが認識される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一実施形態による、異常検出能力を備えた電気／電気化学エネルギーシステムを示す。
【図２】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニット内の個々の電気／電気化学エネルギー装置の異常を検出するセンサを備えた電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図３】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニット内の電気接続部と通信可能に結合された異常検出センサを備えた電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図４】一実施形態による、異常検出可能に構成された電気／電気化学エネルギーシステムを示す。
【図５】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニットと、電気／電気化学エネルギーユニットの内部及び外部の双方に配置された異常検出センサとを含む電気／電気化学エネルギーシステムを示す。
【図６】一実施形態による、図２及び図３の電気／電気化学エネルギーユニットの異常検出機能を含む電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図７】一実施形態による、図３の電気／電気化学エネルギーユニットの異常検出機能と、図４の電気／電気化学エネルギーシステムの異常検出機能とを含む電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図８】一実施形態による、図６の電気／電気化学エネルギーユニットの異常検出機能と、図４の電気／電気化学エネルギーシステムの異常検出機能とを含む電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図９】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニットの異常を検出するために電磁放射センサを利用する異常検出システムを示す。
【図１０】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニットの異常の検出のために電気的に接続されたセンサを利用する異常検出システムを示す。
【図１１】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニットの異常の検出のために電磁放射センサと、電気的に接続されたセンサとを利用する異常検出システムを示す。
【図１２】一実施形態による、少なくとも一つの電気／電気化学装置を含む電気／電気化学エネルギーユニットの構成を示す。
【図１３】一実施形態による、個々の電気／電気化学エネルギー装置の周囲に巻かれたピックアップコイルを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図１４】一実施形態による、個々の電気／電気化学エネルギー装置の側面に設けられた細長いピックアップコイルを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図１５】一実施形態による、図１４の放射検出ユニットを概略的に示す図である。
【図１６】一実施形態による、個々の電気／電気化学エネルギー装置の側面に設けられた平面ピックアップコイルを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図１７】一実施形態による、図１６の放射検出ユニットを概略的に示す図である。
【図１８】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニット内の個々の電気接続部の周囲に設けられた磁気誘導センサを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図１９】図１９Ａ及び１９Ｂは、一実施形態による、図１８の放射検出ユニットを概略的に示す。
【図２０】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニットの外部に設けられた検出ユニットを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニットを示す。
【図２１】一実施形態による、異常により発生される電磁放射の検出を用いて電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を検出し、空間的に位置決定する方法を示す。
【図２２】一実施形態による、電磁放射の検出を用いて電気／電気化学ユニット又は装置内の異常を検出し、空間的に位置決定する方法を示す。
【図２３】一実施形態による、電磁放射の検出を用いて電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を受動的に検出する方法を示す。
【図２４】一実施形態による、電磁放射の検出を用いて電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を受動的に検出し、空間的に位置決定する方法を示す。
【図２５】図２１の方法におけるセンサ信号の発生方法を示す。
【図２６】一実施形態による、複数の異なる検出方法を用いて電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を検出する方法を示す。
【図２７】一実施形態による、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常の発生又は存在を示す信号特徴部の分離を示す。
【図２８】一実施形態による、システム応答測定を実行するために複数のセンサを用いて、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を検出する方法を示す。
【図２９】一実施形態による、システム応答測定を実行するために複数のセンサを用いて、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を検出し、空間的に位置決定する方法を示す。
【図３０】本発明の方法を用いた実験状態及び観察結果を示す写真である。
【図３１】本発明の方法を用いた実験状態及び観察結果を示す写真である。
【図３２】本発明の方法を用いた実験状態及び観察結果を示す写真である。
【図３３】本発明の方法を用いた実験状態及び観察結果を示す写真である。
【図３４】本発明の方法を用いた実験状態及び観察結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
一般に、本明細書で使用される語句はそれらの技術分野で認められた意味を有し、当業者に知られている標準的なテキスト、刊行物及び文脈を参照することにより発見することができる。以下の定義は本発明の文脈におけるそれらの特定の用法を明らかにするために与えられている。
【００６０】
用語「電気化学エネルギー装置」、「電気化学エネルギーユニット」及び「電気化学エネルギーシステム」は、それぞれ化学エネルギーを電気エネルギーに、又は電気エネルギーを化学エネルギーに変換し得る、装置、ユニット及びシステムを指す。電気化学エネルギー装置は、一次電池、二次電池、電解システム、燃料電池、電気化学キャパシタ、ウルトラキャパシタ、フロー電池、パート・ソリッド・パート・リキッド電気化学電池、リチウム−空気電池及び亜鉛−空気電池などの金属−空気電池、及びリチウム−水電池及び半固体電池などの金属−水電池を含むが、これらに限定されない。電気化学ユニット又はシステムは少なくとも一つの電気化学装置を含むユニット又はシステムであり、任意選択として、直列に、並列に又は直並列に接続された複数の電気化学装置を含むことができる。電気化学装置、ユニット及びシステムは電気エネルギーを車両に供給する電気化学装置、ユニット及びシステムとすることができる。
【００６１】
用語「電気エネルギー装置、「電気エネルギーユニット」、及び「電気エネルギーシステム」は、それぞれエネルギーを電気エネルギーに変換して利用し得る及び／又は電気エネルギーを貯蔵し得る装置、ユニット又はシステムを指す。電気エネルギー装置は、キャパシタ及び光起電装置を含むが、これらに限定されない。電気ユニット又はシステムは少なくとも一つの電気装置を含むユニット又はシステムであり、任意選択として、直列に、並列に又は直並列に接続された複数の電気装置を含むことができる。電気装置、ユニット及びシステムは、電気エネルギーを車両に供給する装置、ユニット及びシステムとすることができる。
【００６２】
用語「電気／電気化学エネルギー装置」、「電気／電気化学エネルギーユニット」及び「電気／電気化学エネルギーシステム」は、それぞれ電気エネルギー装置及び／又は電気化学エネルギー装置を含む、装置、ユニット及びシステムを指す。
【００６３】
用語「エネルギー装置」、「エネルギーユニット」及び「エネルギーシステム」は、それぞれ「電気／電気化学装置」、「電気／電気化学ユニット」及び「電気／電気化学システム」を指す。
【００６４】
用語「電磁放射」は、電磁波及び／又は光子によって空間中を伝搬する放射エネルギーの一形式を指す。
【００６５】
用語「磁気センシティブ」は、磁界又は時間の関数としての磁界の変化に敏感であることを指す。磁気センシティブ装置の例には、ピックアップコイル、フェライトコアを含むピックアップコイル、コッパーコイル、閉ループアンテナ、磁気誘導装置、トロイダルインダクタ、磁気探知器、ホール効果プローブ、ソレノイド、及び高導電性螺旋があるが、これらに限定されない。
【００６６】
用語「ピックアップコイル」は、時間の関数として変化する磁界にさらされたとき電流を発生し得る２端子の電気部品を指す。ピックアップコイルは、２つの端子間でループ又はループの一部分を形成するように成形された導電性ワイヤ、及び２つの端子間で多数のループを形成するように成形された導電性ワイヤを含む。
【００６７】
用語「信号」は現象の挙動又は属性に関する情報を搬送する量を指す。「信号」は、物理系の状態に関する情報を提供する量又は観察者間でメッセージを搬送する量を含む。
【００６８】
用語「システム応答」は印加された信号に対するシステムの応答を指し、ここでは信号は、例えば電気、磁気又は電磁信号とすることができる。用語「システム応答測定」は、システム応答を誘起する信号を供給し、そのシステム応答を測定することを指す。
【００６９】
用語「受動的検出」及び「受動的に検出する」は、システム応答測定ではない測定の実行を指す。
【００７０】
用語「健康状態」は、電気／電気化学装置又は一群のエネルギー貯蔵用電気／電気化学装置の状態とその理想状態との比較である性能指数を指す。健康状態は、抵抗、インピーダンス、コンダクタンス、キャパシティ、電圧、自己放電、電荷受容性、充放電サイクル数、又はそれらの組み合わせなどのパラメータに基づいて決定することができるが、これらのパラメータに限定されない。
【００７１】
用語「充電状態」は、エネルギー貯蔵用の電気／電気化学装置又は一群の電気／電気化学装置により電気エネルギーに変換され、保持されるエネルギーの量（その最大値との比較値）を指す。
【００７２】
用語「電気的短絡」は閾値より低い電気抵抗の値を指す。
【００７３】
用語「異常」は、エネルギー装置、ユニット又はシステムにおいて発生する、エネルギー装置、ユニット又はシステムにおける普通でない挙動、最適でない挙動、危険な挙動もしくは不測の挙動又は不所望の挙動を示す状態を指す。一実施形態では、異常はエネルギー装置、ユニット又はシステム内の電気的短絡を指す。一実施形態では、短絡回路は電気化学装置の様々なコンポーネント間で、例えばアノード電流コレクタとカソード電流コレクタとの間で、又はアノード活性材料とカソード活性材料との間で、又はアノード電流コレクタとカソード活性材料との間で、又はアノード活性材料とカソード電流コレクタとの間で発生し得る。一実施形態では、異常は、内部抵抗の増大、容量損失又は充電不能などの動作性能の低下を示す、エネルギー装置、ユニット又はシステムの健康状態又は健康状態の変化を指す。
【００７４】
図１は、異常検出能力を備えた一つの例示的な電気／電気化学エネルギーシステムを示す。エネルギーシステム１００は電気／電気化学エネルギーユニット１１０を含む。エネルギーユニット１１０は、少なくとも一つの電気／電気化学エネルギー装置１１５と、エネルギーユニット１１０の一つ以上の特性、例えばエネルギー装置１１５の特性を検出するセンサ１２０とを備える。エネルギーシステム１００は更に、センサ１２０により発生されるセンサ信号を処理する処理モジュール１３０を含む。処理モジュール１３０は、エネルギーユニット１１０内で異常１８０が発生したか又は存在するかを決定するためにセンサ１２０により発生されるセンサ信号を処理する。センサ１２０と処理モジュール１３０は相まって異常１８０を検出する検出システムを形成する。異常１８０は、例えばエネルギー装置１１５内で又はそれと関連する電気接続部で発生又は存在し得る。
【００７５】
一実施形態では、センサ１２０はエネルギー装置１１５と通信可能に結合される。別の実施形態では、センサ１２０はエネルギー装置１１５と関連する電気接続部と通信可能に結合される。センサ１２０は、本発明の範囲内において、図１に示すように、エネルギーユニット１１０内に含めてもよいし、それから分離してもよいし、エネルギーユニット１１０に含まれるコンポーネント又はそれとは別のコンポーネントに含めてもよい。例えば、センサ１２０はエネルギーユニット１１０の外部に、それと通信可能に結合された状態で配置してもよい。
【００７６】
任意選択として、エネルギーシステム１００は更に、センサ１２０及び処理モジュール１３０による電気的異常１８０の検出時に適切な処置を実行できるように、処理モジュール１３０及びエネルギーユニット１１０と通信可能に結合された制御ユニット１４０を含む。例えば、処理モジュール１３０は異常１８０の検出を制御ユニット１４０に通知し、その後制御ユニット１４０は制御手段をエネルギーユニット１１０に起動する。制御ユニット１４０により起動される制御手段の例には、エネルギー装置１１５のドレイン手段、エネルギー装置１１５への冷却剤の供給手段、エネルギーユニット１１０への」消火剤の供給手段、エネルギー装置１１５の切り離し手段、及びエネルギーユニット１１０の切り離し手段があるが、これらに限定されない。
【００７７】
いくつかの実施形態では、センサ１２０は、電磁放射にセンシティブな一つ以上の検出ユニットを含む。この実施形態は異常１８０の発生を検出するのに特に有用である。例えば、異常１８０はエネルギー装置１１５内における又はエネルギーユニット１１０内の電気接続部における電気的短絡であり得る。荷電粒子の加速が電磁放射の発生と関連する。従って、電気的短絡と関連する電流の変化が電磁放射の放出を生じ、例えば電磁放射のパルスを放出する。異常１８０により発生される電磁放射は電磁放射の一つ以上のパルスになり得る。センサ１２０又はその検出ユニットはこの電磁放射を、センサ１２０又はその検出ユニットの位置における時間の関数としての磁界の変化として検出する。
【００７８】
異常１８０により発生される電磁放射の検出による異常１８０の検出は、例えば温度測定による従来の方法に比べて高速である。異常１８０からの信号伝達モードは電磁放射であり、電磁放射は光の速度で伝搬するため、例えば異常１８０に起因する危険な温度上昇の典型的な時間尺度よりずっと速い時間尺度でセンサ１２０に到達する。いくつかの実施形態では、エネルギーシステム１００は、異常を異常の発生後１０ミリ秒以内に検出することができる。いくつかの実施形態では、エネルギーシステム１００は、異常を異常の発生後１００ミリ秒以内に検出することができる。ちなみに、電池セル内部の電気的短絡により生じる温度上昇が電気的短絡の位置から電池セルの外部に置かれた温度センサまで伝播するには１分を要し得る。
【００７９】
電磁放射の検出は更に、実際は電気的でないある種の異常１８０を検出するために使用することができる。例えば、エネルギーユニット１１０は一般に電気を発生し得るコンポーネント及び／又は物質を含む。エネルギーユニット１１０における化学的異常などの非電気的異常１８０は、上述したセンサ１２０により検出し得る電気的異常を生じる可能性が高い。
【００８０】
特定の実施形態では、センサ１２０は、エネルギーユニット１１０内の異なる位置に配置された又はエネルギーユニット１１０の異なる部分と通信可能に結合された複数の検出ユニットを含む。例えば、エネルギーユニット１１０は、センサ１２０の異なる検出ユニットとそれぞれ通信可能に結合された複数のエネルギー装置１１５を含むことができる。複数の検出ユニットは異常１８０の空間的位置の決定を容易にするため、処理モジュール１３０は異常１８０の空間的位置を制御ユニット１４０に供給することができる。制御ユニット１４０は、異常１８０に関する空間的位置情報を利用してエネルギーユニット１１０の一部分に制御手段を起動することができる。例えば、複数のエネルギー装置１１５を含むエネルギーユニット１１０の一実施形態では、異常１８０が１つのエネルギー装置内で検出される場合、制御ユニットは異常１８０を有するエネルギー装置１１５に制御手段を起動することができる。異常１８０により影響されないエネルギー装置１１５の動作は継続させることができる。更に、直列に結合されたエネルギー装置１１５を含むエネルギーユニットの実施形態では、複数の検出ユニットは、エネルギーユニットの端子電圧の測定による従来の方法に比べて、異常１８０の増加した検出感度をもたらす。センサ１２０の検出ユニットは、エネルギーユニット１１０の一群のサブポーションの各々内の異常１８０の発生又は存在を検出するように構成するのが有利である。エネルギーユニット１１０のこのような各サブポーションは一つ以上のエネルギー装置１１５を含むことができる。
【００８１】
図２は、エネルギーユニット２００内の個々の電気／電気化学エネルギー装置における異常を検出するセンサを備えた一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット２００を示す。エネルギーユニット２００は図１のエネルギーユニット１１０の一実施形態である。エネルギーユニット２００は一つ以上のエネルギー装置２１０を含み、ここでｉは正の整数である。エネルギー装置２１０（ｉ）はエネルギー装置１１５（図１）の実施形態である。エネルギーユニット２００のいくつかの実施形態はただ１つのエネルギー装置、エネルギー装置２００（１）、を含むが、エネルギーユニット２００の他の実施形態はエネルギー装置２００（１）と追加のエネルギー装置２１０（ｉ）を含み、ここでｉは１より大きい整数である。エネルギーユニット２００は更に、エネルギー装置２１０（１）と通信可能に結合された検出ユニット２２０（１，１）を含む。任意選択として、エネルギーユニット２００は複数の検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）を含み、各検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）はそれぞれのエネルギー装置２１０（ｉ）と通信可能に結合され、ｊは正の整数である。こうして、各検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は、それぞれのエネルギー装置２２０（ｉ）内の異常、例えば異常１８０（図１）、を検出するように構成される。エネルギーユニット２００に含まれる一組の検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）はセンサ１２０（図１）の一実施形態を構成する。一実施形態では、エネルギーユニット２００は各エネルギー装置２１０（ｉ）に対して少なくとも一つの検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）を含む。一実施形態では、エネルギーユニット２００は検出ユニット２１０（ｉ）の少なくとも一部分に対して複数の検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）を含む。
【００８２】
一実施形態では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は電磁放射にセンシティブである。この実施形態では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は、エネルギー装置２２０（ｉ）と電気的に接続もしくは物理的に接触させる必要はない。別の実施形態では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は、エネルギー装置２１０（ｉ）の電気的特性、例えば電圧、電流、キャパシタンス、インピーダンス。複素インピーダンス、及び／又はそれらの組み合わせなどを測定するために、エネルギー装置２１０（ｉ）に電気的に接続される。更に別の実施形態では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は、温度、圧力、湿度、又はそれらの組み合わせなどの環境特性を測定するように構成される。他の実施形態では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は、磁化、磁気キューリー温度、健康状態、及び／又は充電状態を測定するように構成される。磁気キューリー温度は、材料の永久磁気が誘導磁気に変化する温度である。検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は、材料の温度が磁気キューリー温度を超えて上昇するとき、この材料の状態変化を検出することができる。エネルギーユニット２００は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、一つの実施形態の検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）又は種々の実施形態の検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）の組み合わせを含むことができる。一例では、すべての検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は電磁放射を検出するように構成される。別の例では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）の一部分は電磁放射を検出するように構成され、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）の別の部分は電気的特性を検出するように構成される。
【００８３】
各検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は一つのエネルギー装置２１０（ｉ）と通信可能に結合されて示されているが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）は他のエネルギー装置２１０（ｋ）にセンシティブにすることができ、ここでｋはｉと異なる整数である。例えば、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）が電磁放射を検出するように構成されている実施形態では、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）はエネルギー装置２２０（ｊ）と他のエネルギー装置２２０（ｋ）の両装置から発する電磁放射にセンシティブにすることができるが、エネルギー装置２１０（ｋ）から発する電磁放射に対し高い感度を有する。電気的特性を検出するように構成された検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）を含む別の実施形態では、エネルギー装置２１０間の電気接続部がクロストークを発生し得るため、検出ユニット２２０（ｉ，ｊ）はエネルギー装置２２０（ｉ）のみならずエネルギー装置２２０（ｋ）の電気的特性にもセンシティブにすることができ、ここでｋはｉと異なる整数である。
【００８４】
図３は、エネルギーユニット３００内の電気接続部と通信可能に結合された異常検出センサを備えた一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット３００を示す。従って、エネルギーユニット３００は異常１８０（図１）を検出するように構成されている。エネルギーユニット３００は図１のエネルギーユニット１１０の一実施形態である。エネルギーユニット３００は、一つ以上のエネルギー装置２１０（図２）と、少なくとも一つのエネルギー装置２１０と電気的に接続された電気接続部３１０を含む。電気接続部３１０は少なくとも一つの電気接続部３１１を含む。エネルギーユニット３００は更に、それぞれの接続部３１１と通信可能に結合された少なくとも一つの検出ユニット３２０を含む。エネルギーユニット３００に含まれる一組の検出ユニット３２０はセンサ１２０（図１）の一実施形態を構成する。図３にはエネルギーユニット３００内に含まれるように示されているが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、検出ユニット３２０はエネルギーユニット３００の外部に配置してもよい。
【００８５】
特定の実施形態では、検出ユニット３２０はそれぞれの接続部３１１の電気的特性、例えば電圧、電流、抵抗、キャパシタンス、インピーダンス、複素インピーダンス、及び／又はそれらの組み合わせなどを測定するように構成される。その結果、検出ユニット３２０は一つ以上のエネルギー装置２１０の電気的特性を測定することができる。一例では、エネルギーユニット３００は、エネルギーユニット３００のそれぞれの空間部分、例えばそれぞれのエネルギー装置２１０と関連するそれぞれの接続部３１１に電気的に接続された複数の検出ユニット３２０を含む。
【００８６】
特定の実施形態では、検出ユニット３２０は電磁放射を検出するように構成される。例えば、検出ユニット３２０は、接続部３１１における短絡等の異常と関連する電磁放射を検出する。
【００８７】
図４は、異常を検出し得るように構成された一つの模範的な電気／電気化学エネルギーシステム４００を示す。エネルギーシステム４００は異常１８０（図１）を検出するように構成されている。エネルギーシステム４００は、電気／電気化学エネルギーユニット４０５と、エネルギーユニット４０５の外部に配置された少なくとも一つの検出ユニット４１０（ｉ）とを含む。検出ユニット４１０（ｉ）は、エネルギーユニット４０５の、例えば異常１８０（図１）などの異常を検出するために、エネルギーユニット４０５と通信可能に結合される。エネルギーユニット４０５は一つ以上のエネルギー装置２１０（ｉ）（図２）を含む。エネルギーシステム４００は図１のエネルギーユニット１００及びセンサ１２０の一実施形態である。
【００８８】
一実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）は電磁放射にセンシティブである。この実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）はエネルギーユニット４０５と電気的に接続する又は物理的に接触させる必要はない。別の実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）は、エネルギーユニット４０５の電気的特性、例えば電圧、電流、抵抗、キャパシタンス、インピーダンス、複素インピーダンス及び／又はそれらの組み合わせなどを測定するために、エネルギーユニット４０５（ｉ）に電気的に接続する。更に別の実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）は、温度、圧力、湿度又はそれらの組み合わせなどの環境特性を測定するように構成される。他の実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）は、磁化、磁気キューリー温度、健康状態、及び／又は充電状態を測定するように構成される。エネルギーシステム４００は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、一つの実施形態の検出ユニット４１０（ｉ）又は種々の実施形態の検出ユニット４１０（ｉ）の組み合わせを含むことができる。一例では、すべての検出ユニット４１０（ｉ）は電磁放射を検出するように構成される。別の例では、検出ユニット４１０（ｉ）の一部分は電磁放射を検出するように構成され、検出ユニット４１０（ｉ）の別の部分は電気的特性を検出するように構成される。
【００８９】
電磁放射にセンシティブな複数の検出ユニット４１０（ｉ）を含むエネルギーシステム４００の一実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）はエネルギーユニット４０５に対して異なる位置に配置される。この実施形態では、検出ユニット４１０（ｉ）はエネルギーユニット４０５内の異常１８０（図１）に関する空間情報を提供し得る。例えば、検出ユニット４１０（ｉ）は、検出ユニット４１０（ｉ）の各々が複数のエネルギー装置２１０（ｊ）のそれぞれにより近くなるように配置することができる。
【００９０】
図５は、電気／電気化学エネルギーユニットとその内部及び外部に配置された異常検出センサとを含む一つの模範的な電気／電気化学エネルギーシステム５００を示す。従って、エネルギーシステム５００は異常（図１）を検出するように構成されている。エネルギーシステム５００は、電気／電気化学エネルギーユニット２００（図２）と、図４に関連して述べたようにそれと通信可能に結合された少なくとも一つの検出ユニット４１０（図４）とを含み、エネルギーユニット２００がエネルギーユニット４０５（図４）として実装されている。
【００９１】
図６は、図２のエネルギーユニット２００及び図３のエネルギーユニット３００の異常検出機能を備えた一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット６００を示す。エネルギーユニット６００は、図２につき述べたように、少なくとも一つのエネルギー装置２２０（図２）及びそれと通信可能に結合された少なくとも一つの検出装置２１０（図２）を含む。エネルギーユニット６００は更に、図３につき述べたように、少なくとも一つのエネルギー装置２２０と電気的に接続された電気接続部３１０（図３）及び電気接続部３１０と通信可能に結合された少なくとも一つの検出ユニット３２０（図３）を含む。
【００９２】
図７は、図３の電気／電気化学エネルギーユニット３００の異常検出機能と図４の電気／電気化学エネルギーシステム４００の異常検出機能とを含む一つの模範的な電気／電気化学エネルギーシステム７００を示す。エネルギーシステム７００はエネルギーユニット３００（図３）と、図４につき述べたように、これと通信可能に結合された少なくとも一つの検出ユニット４１０（図４）とを含み、エネルギーユニット３００がエネルギーユニット４０５（図４）として実装されている。
【００９３】
図８は、図６の電気／電気化学エネルギーユニット６００の異常検出機能と図４の電気／電気化学エネルギーシステム４００の異常検出機能とを含む一つの模範的な電気／電気化学エネルギーシステム８００を示す。エネルギーシステム８００は、エネルギーユニット６００（図６）と、図４につき述べたように、これと通信可能に結合された少なくとも一つの検出ユニット４１０（図４）とを含み、エネルギーユニット６００がエネルギーユニット４０５（図４）として実装されている。
【００９４】
図９は、電気／電気化学エネルギー装置又はユニット内の異常、例えば異常１８０（図１）など、を検出するために電磁放射センサを利用する一つの模範的な異常検出システム９００を示す。異常検出システム９００は、放射センサ９１０と処理モジュール９３０とを含む。放射センサはセンサ１２０（図１）の一実施形態であり、処理モジュール９３０は処理モジュール１３０（図１）の一実施形態である。放射センサ９１０は、電気／電気化学エネルギー装置又はユニット内の異常、例えば異常１８０など、の発生又は存在と関連する電磁放射を検出するように構成される。放射センサ９１０は、一つ以上の放射検出ユニット９１５と、インタフェース９２０とを含む。放射検出ユニット９１５は直列に、並列に、又は直並列に搭載することができる。一実施形態では、インタフェース９２０は、無線周波数送信機、ブルートゥース通信ポート又はワイファイ通信ポート等の無線インタフェース９２５を含む。無線インタフェース９２５は、例えば放射センサ９１０がエネルギーユニットのパッケージの内部に実装されるとき、又は放射センサ９１０と処理モジュール９３０の相対的配置に柔軟性が必要とされるときに有用である。処理モジュール９３０は、プロセッサ９４０とメモリ９５０とを含む。特定の実施形態では、処理モジュール９３０は、オッシロスコープと、ネットワーク分析器又はベクトルネットワーク分析器とを含む。メモリ９５０は、メモリ９５０の不揮発性部分に符号化された機械読み取り可能な命令９６０を含む。センサ９１０及び／又は処理モジュール９３０は、検出ユニット９１５により発生される信号を増幅する増幅器を含んでもよい。
【００９５】
一実施形態では、命令９６０は、エネルギーユニット構成情報９６２、放射センサ構成情報９６４及び異常基準９６６の一つ以上を含む。エネルギーユニット構成情報９６２は、異常検出のために放射センサ９１０を使用し得るエネルギーユニットの構成に関する情報を含む。このような構成情報はエネルギーユニットのレイアウト及び／又はエネルギーユニットに対する動作パラメータを含むことができる。放射センサ構成情報９６４は放射検出ユニット９１５に対する仕様、例えばその物理的及び幾何学的特性、並びに異常検出のために放射センサ９１０を使用し得るエネルギーユニットに対する放射検出ユニット９１５の位置を含むことができる。異常基準９６６は、放射検出ユニット９１５により発生される信号の特性に対する要件、即ちこの信号が周囲の電磁放射から発生するものとは対照的に、エネルギーユニット内の電気的異常を示すとみなされるために満足しなければならない要件、を含むことができる。この要件の例としては、閾値信号の大きさ、パルス持続時間、周波数、波形及びそれらの組み合わせがある。命令９６０は更に、物理的法則及び規則又はそれらから導かれた方程式、例えばマックスウェルの方程式、波動方程式、ラーモア方程式、及び熱力学及び動力学を含む電池方程式等を含むことができる。
【００９６】
放射検出ユニット９１５は電磁放射にセンシティブであり、放射センサ９１０は放射検出ユニット９１５により実行される測定により発生されるセンサ信号をインタフェース９２０を介して処理モジュール９３０に伝達する。一実施形態では、センサ信号は電気信号である。プロセッサ９４０はセンサ信号を命令９６０に従って処理してセンサ信号が検査中のエネルギーユニットでの異常を示すかどうかを決定する。放射検出ユニット９１５の各々は、検出ユニット２２０（図２）、検出ユニット３２０（図３）、又は検出ユニット４１０（図４）として動作し得る。
【００９７】
一実施形態では、異常検出システム９００は、エネルギーユニットの如何なる部分又は機能も能動的に刺激することなく、エネルギーユニットに対して測定を実行する受動的な異常検出システムである。別の実施形態では、異常検出システム９００はエネルギーユニットを能動的に刺激してエネルギーユニットの異常をシステム応答測定により検出する。この実施形態では、異常検出ユニット９００は、信号をエネルギーユニットに送信する送信機ユニット９８０を含む。送信機ユニット９８０は電気信号をエネルギーユニットに送信するように構成することができる。例えば、送信機９８０は、低電力高周波数の電気信号を、任意選択として周波数を変化させて、エネルギーユニットに送信するように構成することができる。送信機ユニット９８０はエネルギーユニットの端子に電気的に接続することができる。代替例では、送信機ユニット９８０は、電磁放射の形態の信号をエネルギーユニットに送信するように構成される。別の例では、送信機ユニット９８０は、磁界をエネルギーユニットに供給するように構成される。この場合、放射センサ９１０により発生されるセンサ信号は、送信機９８０によりエネルギーユニットに送信された信号に対するエネルギーユニットの応答を含む。別の実施形態では、異常検出システム９００は、受動検出とシステム応答測定との組み合わせにより異常を検出するように構成され、システム応答測定は送信機ユニット９８０の操作を含む。
【００９８】
一実施形態では、検出ユニット９１５の一つ以上が送信機ユニット９８０として機能し、送信機ユニットが検出ユニット９１５の一つ以上を含むようにする。
【００９９】
一実施形態では、異常検出システム９００は、処理モジュール９３０と通信可能に結合された制御ユニット１４０（図１）を含む。制御ユニット１４０は、エネルギーユニットの機能の少なくとも一部分を処理モジュール９３０から受信される情報に基づいて制御することができる。このような情報は、例えば、異常の検出、異常の検出の欠如、及び検出した異常の位置、大きさ及び種類を含む。任意選択として、制御ユニット９４０が送信機ユニット９８０を含んでもよい。
【０１００】
一実施形態では、異常検出システム９００は、放射センサ９１０と通信可能に結合されたエネルギーユニット９０５を含み、異常検出システム９００はエネルギーユニット９０５の異常を検出することができる。一実施形態では、異常検出システム９００は、エネルギーユニット９０５と送信機ユニット９８０を含む。この実施形態では、エネルギーユニット９０５は送信機ユニット９８０からの信号を受信するインタフェース９７０を含むことができる。一実施形態では、異常検出システム９００は、エネルギーユニット９０５と、インタフェース９７０を介してエネルギーユニット９０５と通信可能に結合された制御ユニット１４０を含む。一実施形態では、異常検出システム９００は、エネルギーユニット９０５と、制御ユニット１４０と、送信機ユニット９８０とを含む。エネルギーユニット９０５は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、複数の別個のエネルギーユニット９０５を含むことができる。任意選択として、送信機ユニット９８０及び／又は処理モジュール９３０はエネルギーユニット９０５内に組み込まれる。
【０１０１】
異常検出システム９００は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、それぞれの複数のセンサ９１０と通信可能に結合された複数の処理モジュール９３０を含むように拡張してもよい。これらの処理モジュールは、すべて制御ユニット１４０と通信可能に結合された二次制御ユニットとして機能することができる。例えば、このような二次制御ユニットはエネルギーユニット９０５の異なる部分を監視することができる。
【０１０２】
図１０は、電気／電気化学エネルギーユニット内の異常、例えば異常１８０（図１）などの検出のために電気的に接続されたセンサを用いる、一つの模範的な異常検出システム１０００を示す。異常検出システム１０００は、放射センサを用いて電磁放射を検出する代わりに、検査中のエネルギーユニットと電気的に接続されたセンサを用いて電気的特性を検出する点を除いて、異常検出システム９００（図９）と同一である。従って、異常検出システム１０００は、放射センサ９１０（図９）の代わりに電気センサ１０１０を含む。電気センサ１０１０は、エネルギーユニットに電気的に接続されるように構成された、一つ以上の電気接続検出ユニット１０１５と、インタフェース１０２０とを含む。インタフェース１０２０はインタフェース９２０（図９）に類似し、任意選択として、無線インタフェース９２５（図９）と同様の特性を有する無線インタフェース１０２５を含む。電気接続検出ユニット１０１５の各々は、電圧、電流、抵抗、キャパシタンス、インピーダンス、複素インピーダンス、及び／又はそれらの組み合わせを測定するように構成される。電気検出ユニット１０１５は、直列に、並列に、又は直並列に搭載することができる。電気接続検出ユニット１０１５の各々は、検出ユニット２２０（図２）、検出ユニット３２０（図３）、又は検出ユニット４１０（図４）として実装することができる。異常検出システム９００（図９）に照らして、処理モジュール９３０（図９）は処理モジュール１０３０と置き換えられる。
【０１０３】
処理モジュール１０３０は処理モジュール９３０（図９）に類似する。処理モジュール１０３０は、プロセッサ９４０（図９）及びメモリ１０５０を含む。特定の実施形態では、処理モジュール１０３０は、オッシロスコープ、ネットワーク分析器、及び／又はベクトルネットワーク分析器を含む。メモリ１０５０は機械読み取り可能な命令１０６０を含み、これらの命令はメモリ１０５０の不揮発性部分に符号化され、エネルギーユニット構成情報９６２（図９）、
電気センサ構成情報１０６４、及び異常基準１０６６を含む。電気センサ構成情報１０６４及び異常基準１０６６は放射センサ構成情報９６４（図９）及び異常基準９６６（図９）と同様の特性を有するが、電気センサ１０１０の固有の特性に調整される。命令１０６０は更に、物理的法則及び規則又はそれらから導かれた方程式、例えばオームの法則、キルヒホッフの回路の法則及び熱力学及び動力学を含む電池方程式等を含むことができる。一実施形態では、検出ユニット１０１５の一つ以上は送信機ユニット９８０（図９）として機能し、送信機ユニット９８０が検出ユニット１０５０の一つ以上を含む。センサ１０１０及び／又は処理モジュール１０３０は検出ユニット１０１５により発生される信号を増幅する増幅器を含むことができる。
【０１０４】
図１１は、電気／電気化学エネルギーユニット内の異常、例えば異常１８０（図１）などの検出のために電磁放射センサ及び電気接続センサを用いる、一つの模範的な異常検出システム１１００を示す。従って、異常検出システム１１００は、異常検出システム９００（図９）及び１０００（図１０）の検出機能を組み合わせたものである。異常検出システム９００（図９）と比較すると、異常検出システム１１００は、図１０と関連して述べたように構成された電気センサ（図１０）を更に含む。処理モジュール９３０（図９）は類似の処理モジュール１１３０と置き換えられる。処理モジュール１１３０はプロセッサ９４０（図９）及びメモリ１１５０を含む。特定の実施形態では、処理モジュール１１３０は、オッシロスコープ、ネットワーク分析器、及び／又はベクトルネットワーク分析器を含む。メモリ１１５０は機械読み取り可能な命令１１６０を含み、これらの命令はメモリ１１５０の不揮発性部分に符号化され、エネルギーユニット構成情報９６２（図９）、放射センサ構成情報９６４（図９）、電気センサ構成情報１０６４（図１０）、異常基準９６６（図９）、及び異常基準１０６６（図１０）を含む。命令１１６０は更に、物理的法則及び規則又はそれらから導かれた方程式、例えばマックスウェルの方程式、波動方程式、ラーモア方程式、オームの法則、キルヒホッフの回路の法則、及び熱力学及び動力学を含む電池方程式等を含むことができる。一実施形態では、検出ユニット９１５及び１０１５の一つ以上は送信機ユニット９８０（図９）として機能し、送信機ユニット９８０は検出ユニット９１５及び１０５０の一つ以上を含む。処理モジュール１１３０は検出ユニット９１５及び／又は１０１５により発生される信号を増幅する増幅器を含むことができる。
【０１０５】
図１２は、少なくとも一つの電気／電気化学エネルギー装置を含む一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット１２００を概略的に示す。エネルギーユニット１２００は、一つ以上のエネルギー装置２１０（図２）と端子１２２１及び１２２２を含む。各エネルギー装置２１０は端子１２１１及び１２１２を有する。図を明瞭にするために、端子１２１１及び１２１２のすべてが図１２に示されているわけだはない。一実施形態では、エネルギーユニット１２００は１つのエネルギー装置２１０のみを含み、その端子１２１１及び１２１２は電気接続部３１１（図３）を介して端子１２２１及び１２２２に接続される。別の実施形態では、エネルギーユニット１２００は複数のエネルギー装置２１０を含み、それらの端子１２１１及び１２１２は、電気接続部３１１（図３）を介して、及び任意選択として、個々のエネルギー装置２１０の間の接続部を介して、端子１２２１及び１２２２に接続される。例えば、エネルギーユニット１２００は電気接続部を介して直列に、並列に又は直並列に接続された複数のエネルギー装置２１０を含む。説明を明瞭にするために、すべての電気接続部が図１２に示されているわけではない。
【０１０６】
任意選択として、エネルギーユニット１２００はエネルギーユニット１２００の少なくとも一部分を包囲する筐体１２９０を含む。例えば、筐体１２９０は、端子１２２１及び１２２２へのアクセスを可能にしながら、エネルギー装置２１０、電気接続部３１１を封入する。
【０１０７】
図１２は、６個のエネルギー装置２１０が３対の直列接続に配置され、その３対が並列に接続されたエネルギーユニット１２００を示すが、エネルギーユニット１２００は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、直列に、並列に、又は直並列に接続された異なる数のエネルギー装置を含むことができる。更に、エネルギー装置２１０は、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、図１２に示すものと異なる形状及び物理的位置にすることができる。例えば、エネルギー装置２１０はほぼ円筒状にしても、異なる格子上に配置しても、例えば単一の線に沿って配置してもよい。更に、エネルギーユニット１２００は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、異なる種類のエネルギー装置を含んでもよい。例えば、複数のエネルギー装置２１０は、異なる容量のエネルギー貯蔵装置、及び／又は、エネルギー貯蔵装置とエネルギー利用装置の組み合わせを含んでもよい。
【０１０８】
図１３は、個々の電気／電気化学エネルギー装置の周囲に巻かれたピックアップコイルを用いて電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット１３００を示す。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１３００は、異常１８０（図１）の検出用に構成されている。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１３００は、エネルギーユニット１２００（図１２）と、それぞれのエネルギー装置２１０（図２及び図１２）に配置された少なくとも一つの放射検出ユニット１３１０とを含む。放射検出ユニット１３１０はエネルギー装置２１０の周囲に巻かれたピックアップコイルであり、従って磁気センシティブである。エネルギー装置２１０内での電磁放射の発生はエネルギー装置２１０内の磁界の、時間の関数としての、変化と関連し、この変化は放射検出ユニット１３１０に電流を誘起する。放射検出ユニット１３１０はエネルギー装置２１０の上に直接装着しても、エネルギー装置２１０内に、例えばエネルギー装置２１０のパッケージの一部分として含めても、又はエネルギー装置２１０から少し離して装着してもよい。
【０１０９】
ピックアップコイルの巻線の向きは加速電荷により発生される電磁放射の検出に影響する。図１と関連して述べたように、加速電荷は電磁放射を発生する。電磁放射と関連する磁界は、電磁界が他の相互作用により方向的に影響されない理想的な状態の下では、加速電荷の運動方向に対し直角の方向に向く。平面巻線は、巻線の平面に直角の成分を有する時間の関数としての磁界の変化にセンシティブである。従って、加速電荷により発生される電磁放射の検出の場合には、平面巻線は、巻線の平面に平行な方向に運動する加速電荷により発生される電磁放射に最もセンシティブであり、巻線の平面に直角の方向に運動する加速電荷により発生される電磁放射に最もセンシティブでない。
【０１１０】
一実施形態では、放射検出ユニット１３１０の巻線は、一直線の共通軸の周りに巻かれ、個々の巻線は実質的にこの軸に直角の平面内にある。この実施形態では、放射検出ユニット１３１０は、この軸に沿って伝播する電流により発生される電磁放射よりもこの軸に直角に伝播する電流により発生される電磁放射に、よりセンシティブである。別の実施形態では、放射検出ユニット１３１０が如何なる伝播方向の電流の変化により発生される電磁放射にもセンシティブであるように、放射検出ユニット１３１０の巻線は二次元又は三次元の軸の周囲に巻かれる。更に別の実施形態では、放射検出ユニット１３１０はエネルギー装置２１０の周囲に複数の向きに巻かれた複数のピックアップコイルを含む。
【０１１１】
放射検出ユニット１３１０は検出ユニット２１０（図２）の一実施形態である。エネルギーユニット１３００はエネルギーユニット２００（図２）の一実施形態である。一実施形態では、エネルギーユニット１３００は、エネルギーユニット１３００に含まれる各エネルギー装置２１０に対して１つの放射検出ユニット１３１０を含む。別の実施形態では、複数のエネルギー装置２１０の一部分のみがそれぞれの放射検出ユニット１３１０と関連する。
【０１１２】
図１４は、個々の電気／電気化学エネルギー装置の側面に設けられた細長いピックアップコイルを用いて電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット１４００を示す。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１４００は、異常１８０（図１）の検出用に構成されている。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１４００は、エネルギーユニット１２００（図１２）と、一つ以上の放射検出ユニット１４１０とを含む。放射検出ユニット１４１０は細長いピックアップコイルである。放射検出ユニット１４１０は検出ユニット２２０（図２）の一実施形態である。エネルギーユニット１４００はエネルギーユニット２００（図２）の一実施形態である。図を明瞭にするために、すべての放射検出ユニット１４１０が図１４に示されているわけではない。
【０１１３】
図１５は、一つの模範的な放射検出ユニット１４１０（図１４）を概略的に示す図１５００である。放射検出ユニット１４１０は略一直線の軸１５２０の周囲に巻かれた巻線１５１０を有する。軸１５２０は放射検出ユニット１４１０の長手寸法１５３０に平行である。従って、放射検出ユニット１４１０は、長手寸法１５３０に沿って伝播する電磁放射に、よりセンシティブである。
【０１１４】
図１４につき説明すると、エネルギーユニット１４００は、放射検出ユニット１３１０（図１３）が放射検出ユニット１４１０と置き換えられている点を除いて、エネルギーユニット１３００（図１３）と同様である。放射検出ユニット１４１０は、エネルギー装置２１０上に直接装着しても、エネルギー装置２１０内に含めても、例えばエネルギー装置１４１０のパッケージに組み込んでも、又はエネルギー装置２１０から少し離して装着してもよい。一実施形態では、エネルギーユニット１４００内のエネルギー装置２１０は１つの放射検出ユニット１４１０のみと関連する。別の実施形態では、エネルギーユニット１４００に含まれるエネルギー装置２１０は複数の放射検出ユニット１４１０と関連する。図１４に示すように、複数の放射検出ユニット１４１０は、それぞれ異なる向きの長手寸法１５３０を有する放射検出ユニット１４１０を含むことができる。これは、ピックアップコイル巻線の方向感受性の考察によれば、任意の伝播方向を有する電流の変化により発生される電磁放射に対して高い感受性をもたらす。従って、それぞれ異なる向きの長手寸法１５３０を有する複数の検出ユニット１４１０からの信号は、これらの信号を生じさせる電流の方向に関する情報を得るために処理することができる。
【０１１５】
図１６は、個々の電気／電気化学エネルギー装置の側面に設けられた平面ピックアップコイルを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット１６００を示す。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１６００は、異常１８０（図１）の検出用に構成されている。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１６００は、エネルギーユニット１２００（図１２）と一つ以上の放射検出ユニット１６１０を含む。放射検出ユニット１６１０は平面ピックアップコイルである。放射検出ユニット１６１０は検出ユニット２２０（図２）の一実施形態である。エネルギーユニット１６００はエネルギーユニット２００（図２）の一実施形態である。図を明瞭にするために、すべての放射検出ユニット１６１０が図１６に示されているわけではない。
【０１１６】
図１７は、一つの模範的な放射検出ユニット１６１０（図１６）を概略的に示す図１７００である。放射検出ユニット１６１０は平面１７１０に略平行であり、平面１７１０に直角の軸１７２０の周囲に巻かれた少なくとも一つの巻線を有する。従って、放射検出ユニット１６１０は、平面１７１９に直角に伝播する電磁放射に、よりセンシティブである。
【０１１７】
図１６につき説明すると、エネルギーユニット１６００は、放射検出ユニット１５１０（図１５）が放射検出ユニット１６１０と置き換えられている点を除いて、エネルギーユニット１５００（図１５）と同様である。放射検出ユニット１６１０は、エネルギー装置２１０上に直接装着しても、エネルギー装置２１０内に含めても、例えばエネルギー装置１６１０のパッケージに組み込んでも、又はエネルギー装置２１０から少し離して装着してもよい。一実施形態では、エネルギーユニット１６００内のエネルギー装置２１０は１つの放射検出ユニット１６１０のみと関連する。別の実施形態では、エネルギーユニット１６００に含まれるエネルギー装置２１０は複数の放射検出ユニット１６１０と関連する。図１６に示すように、複数の放射検出ユニット１６１０は、それぞれ異なる向きの放射検出ユニット１６１０を含むことができる。これは、任意の伝播方向を有する電流の変化により発生される電磁放射に対して高い感受性をもたらす。従って、異なる向きの複数の検出ユニット１６１０からの信号は、これらの信号を生じさせる電流の方向に関する情報を得るために処理することができる。
【０１１８】
図１８は、電気／電気化学エネルギーユニット内の個々の電気接続部の周囲に設けられた磁気誘導センサを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット１８００を示す。従って、電気／電気化学エネルギーユニット１８００は、異常１８０（図１）の検出用に構成されている。電気／電気化学エネルギーユニット１８００は、エネルギーユニット１２００（図１２）と、電気接続部３１１（図３及び図１２）の周囲に設けられた一つ以上の放射検出ユニット１８１０とを含む。放射検出ユニット１８１０は検出ユニット３２０（図３）の一実施形態である。図を明瞭にするために、すべての放射検出ユニット１８１０が図１８に示されているわけではない。放射検出ユニット１８１０はトロイダルインダクタなどの磁気誘導センサである。従って、放射検出ユニット１８１０は、電気接続部３１１と関連する電磁界と結合することで、対応する電気接続部３１１を通過する電流の変化にセンシティブである。言い換えれば、電気接続部を通過する電流の変化は放射検出ユニット１８１０により検出される電磁放射を発生する。電流の変化は、電気接続部３１１の異常、例えば短絡又は破断などによって、又は電気接続部３１１に直接もしくは間接的に接続されたエネルギー装置２１０内の異常によって生じ得る。従って、放射センサ１８１０は電気接続部３１１及び／又はエネルギー装置２１０の異常を検出することができる。
【０１１９】
図１９Ａ及び１９Ｂは、放射検出ユニット１８１０（図１８）の一つの模範的な実施形態を概略的に示す。図１９Ａは放射検出ユニット１８１０の斜視図を示す図１９００である。放射検出ユニット１８１０は電気接続部３１１（図３、図１２及び図１８）の一部分に直角の平面１９１０にほぼ平行である。
【０１２０】
図１９Ｂは、放射検出ユニット１８１０（図１８）の一実施形態である一つの模範的なトロイダルインダクタ１９５０を示す。図１９Ｂはトロイダルインダクタ１９５０の断面を示し、この断面は図１９Ａの線１９Ｂ−１９Ｂに沿うものである。トロイダルインダクタ１９５０は、閉ループ路を巡るコア１９７０の周囲に巻かれた巻線１９６０を含む。例えば、閉ループ路１９８０は、閉ループ路１９８０が平面１９１０（図１９Ａ）に略平行になるように、円形、楕円形、長方形、正方形、又は別の略平面形状にすることができる。一実施形態では、コア１９７０は電気接続部３１１を流れる電流の変化に対して巻線１９６０に磁気誘導される電流の感度を増大するために強磁性材料を含む。
【０１２１】
図１８につき説明すると、エネルギーユニット１８００は一つ以上の放射センサ１８１０を含むことができる。エネルギー装置２１０に接続された個々の電気接続部３１１のすべてに放射センサ１８１０が配置されることが示されているが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、エネルギーユニットは図１８に示すよりももっと少数又は多数の放射センサ１８１０及びエネルギー装置２１０を含んでもよい。
【０１２２】
図２０は、電気／電気化学エネルギーユニット２０００の外部に設けられた検出ユニットを用いて、電磁放射の検出に基づき異常を検出するように構成された、一つの模範的な電気／電気化学エネルギーユニット２０００を示す。従って、電気／電気化学エネルギーユニット２０００は、異常１８０（図１）の検出用に構成されている。電気／電気化学エネルギーユニット２０００は、エネルギーユニット１２００（図１２）と筐体１２９０を含む。筐体１２９０は少なくとも一つの放射検出ユニット２０１０を含む。放射検出ユニット２０１０は検出ユニット４１０（図４）の一実施形態である。エネルギーユニット２０００はエネルギーシステム４００（図４）の一実施形態である。放射検出ユニット２０１０は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、筐体１２９０の外部に設置しても、筐体１２９０の内部に設置してもよい。一実施形態では、放射検出ユニットは放射検出ユニット１４１０（図１４及び図１５）又は放射検出ユニット１６１０（図１６及び図１７）のようなピックアップコイルである。
【０１２３】
一実施形態では、エネルギーユニット２０００は複数の放射検出ユニット１６１０を含む。一実施形態では、エネルギーユニット２０００は、任意の伝播方向の電流により発生される電磁放射の検出感度を向上させるために、異なる向きの複数の方向センシティブの放射検出ユニット１６１０を含む。一実施形態では、エネルギーユニット２０００は単一の放射検出ユニット２０１０を含む。一実施形態では、エネルギーユニット２０００は任意の伝播方向の電流により発生される電磁放射にセンシティブな単一の放射検出ユニット２０１０を含む。
【０１２４】
図１３〜図２０に示す実施形態の一つ以上は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、図５〜図８と関連して述べたように組み合わせることができる。図１３、図１４、図１５、図１６、図１７及び図２０の放射検出ユニットの実施形態はピックアップコイルとして検討したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、これらの放射検出ユニットは、時間の関数としての磁界の変化にセンシティブな他の検出装置、例えばホール効果プローブ、インダクタ、高導電性スパイラル、強磁性コアを含むピックアップコイル、又はトロイダルインダクタとしてもよい。
【０１２５】
図２１は、電気／電気化学エネルギー装置又はユニット内の異常、例えば異常１８０（図１）を、異常により発生される電磁放射の検出を用いて検出する一つの模範的な方法２１００を示す。方法２１００は、例えば異常検出システム９００（図９）又は異常検出システム１１００（図１１）によって実行される。
【０１２６】
ステップ２１１０において、センサ信号が電磁放射に応答して発生される。例えば、異常検出システム９００（図９）の放射センサ９１０は一つ以上の検出ユニット９１５（図９）により検出された電磁放射に応答してセンサ信号を発生する。一実施形態では、ステップ２１１０はステップ２１１２を含み、ここで電磁放射により電気センサ信号が誘起される。例えば、放射センサ９１０（図９）は一つ以上の検出ユニット９１５（図９）において電磁放射により誘起される電気信号を発生する。任意選択として、ステップ２１１２は少なくとも時間の関数としての磁界の変化にセンシティブなセンサを用いるステップ２１１４を含む。例えば、放射センサ９１０（図９）は、電磁放射により誘起される電気信号を発生するために、検出ユニット１３１０（図１３）、検出ユニット１４１０（図１４及び図１５）、検出ユニット１６１０（図１６及び図１７）、及び検出ユニット１８１０（図１８及び図１９）で特定される一つ以上の実施形態に従って実装される少なくとも一つの検出ユニット９１５（図９）を含む。別の例では、放射センサ９１０（図９）は、電磁放射により誘起される電気信号を発生するために、ホール効果素子、インダクタ、強磁性コアを含むピックアップコイル、又は、高導電性螺旋として実装される少なくとも一つの検出ユニット９１５（図９）を含む。
【０１２７】
ステップ２１２０において、ステップ２１１０で発生されたセンサ信号が処理モジュールに伝達される。例えば、放射センサ９１０（図９）がセンサ信号をインタフェース９２０を介して処理モジュール９３０に伝達する。一実施形態では、センサ信号は無線インタフェースを用いて処理モジュールに伝達される。例えば、放射センサ９１０（図９）はセンサ信号を無線インタフェース９２５を介して処理モジュール９３０に伝達する。ステップ２１３０において、センサ信号が考慮中の電気／電気化学エネルギーユニット内の異常を示す信号特徴部を分離するために処理される。例えば、プロセッサ９４０（図９）がステップ２１２０で受信されたセンサ信号を命令９６０（図９）に従って処理して信号特徴部を分離する。任意選択として、プロセッサ９４０（図９）は異常基準９６６（図９）を用いてセンサ信号の信号特徴部を他の特徴部から分離する。信号特徴部の分離は図２７と関連して以下で更に説明される。特定の実施形態では、ステップ２１３０はセンサ信号の異常と関連しない成分を低減するためにセンサ信号をフィルタ処理するステップを含む。例えば、ステップ２１３０は関心周波数範囲外の周波数のフィルタ除去及び／又はウイナーフィルタリングを含むことができる。特定の実施形態では、方法２１００は、異常の発生後１０ミリ秒以内に信号特徴部を分離し、それと関連する異常を検出することができる。
【０１２８】
一実施形態では、方法２１００は更にステップ２１４０を含み、ここで電気／電気化学エネルギーユニット内の異常の識別がその電気／電気化学エネルギーユニットと関連する制御ユニットに通知される。例えば、プロセッサ９３０（図９）は制御ユニット１４０（図１及び図９）に、エネルギーユニット９０５（図９）内の異常を示す信号特徴部が識別されたことを通知する。一実施形態では、方法２１００は更にステップ２１５０を含み、ここで少なくとも異常と関連する電気／電気化学エネルギーユニットの部分に対して制御手段が起動される。例えば、制御ユニット１４０（図１及び図９）が図１と関連して述べた制御手段を少なくとも異常と関連するエネルギーユニット９０５（図９）の部分に対して起動する。
【０１２９】
一実施形態では、方法２１００は受動的な異常検出方法として実行され、ステップ２１１０の電磁放射の発生を誘起するために電気／電気化学エネルギーユニットに信号を印加しない。別の実施形態では、方法２１００はシステム応答に基づく異常検出方法として実行される。この実施形態では、方法２１００はステップ２１１０の前に実行されるステップ２１０５を更に含み、ここで信号を電気／電気化学エネルギーユニット又は装置に印加する。この信号は、例えば電気信号、１ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する低電力高周波数信号、１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する低電力高周波数信号、１ミリアンペア〜１アンペアの範囲内の電流、時間依存周波数を有する信号、電磁放射、磁界、又は化学的相互作用とすることができる。例えば、送信機ユニット９８０（図９）は、ステップ２１３０と関連して述べた信号特徴部を有するセンサ信号の発生を誘起するために、図９と関連して述べた信号を電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）に印加する。
【０１３０】
図２２は、電磁放射の検出を用いて電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常、例えば異常１８０（図１）を検出し、位置決定する一つの模範的な方法２２００を示す。方法２２００は、例えば異常検出システム９００（図９）又は異常検出システム１１００（図１１）によって実行される。方法２２００は方法２１００（図２１）の一実施形態である。
【０１３１】
ステップ２２１０において、センサ信号が電磁放射に応答して発生される。
ステップ２２１０は方法２１００（図２１）のステップ２１１０の一実施形態であり、ステップ２２１２及び２２１８を含む。ステップ２２１２において、電磁放射は複数の異なる位置で検出される。例えば、放射センサ９１０（図９）は、電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）に対して複数のそれぞれ異なる位置に配置された複数の検出ユニット９１５（図９）を用いて電磁放射を検出する。図１３、図１４、図１６、図１８、図２０、及びそれらの組み合わせは検出ユニット９１５（図９）の空間配置の例を提供する。一実施形態では、ステップ２２１２はステップ２２１４を含み、ここで電磁放射の大きさが検出される。例えば、複数の検出ユニット９１５（図９）の各々がその検出ユニット９１５の位置で電磁放射の大きさを検出する。一実施形態では、ステップ２２１２はステップ２２１６を含み、ここでは電磁放射の大きさが方向感受性で検出され、電磁放射を発生する電流の方向に関する情報を推定することができる。例えば、複数の検出ユニット９０５（図９）の各々は、検出ユニット１３１０（図１３）、検出ユニット１４１０（図１４及び図１５）、検出ユニット１６１０（図１６及び図１７）、又は検出ユニット１８１０（図１８及び図１９）などの方向センシティブ磁気誘導装置として実装される。代わりに、複数の検出ユニット９０５（図９）の各々は、ホール効果プローブとして実装してもよい。ステップ２２１８において、複数のセンサ信号成分を有するセンサ信号が発生される。例えば、複数の検出ユニット９０５（図９）の各々が、電磁放射の検出により、センサ信号のそれぞれの成分を発生する。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、センサ信号の成分は、何の電磁放射も検出しないことを表す無又は空になることもある。ステップ２２２０において、方法２２００は方法２１００（図２１）のステップ２１２０を実行する。
【０１３２】
ステップ２２３０において、ステップ２２１０で発生されたセンサ信号は電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を示す信号特徴部を分離するために処理される。ステップ２２３０は方法２１００（図２１）のステップ２１３０の一実施形態、ステップ２２３２を更に含む。ステップ２２３２において、異常は空間的に位置決定される。例えば、プロセッサ９４０（図９）は、命令９６０（図９）に従って、ステップ２２１０で発生されたセンサ信号を処理して異常を空間的に位置決定する。ステップ２２３２は、ステップ２２３４と、任意選択として、ステップ２２３６及び２２３８の一方又は両方を含む。ステップ２２３４において、ステップ２２１８で発生された複数のセンサ信号成分は比較される。任意選択のステップ２２３６において、ステップ２２１０で使用されたセンサの構成に関する情報が利用される。任意選択のステップ２２３８において、考慮中の電気／電気化学エネルギーユニット又は装置の構成に関する情報が利用される。例えば、プロセッサ９４０（図９）は、命令９６０（図９）に従って、ステップ２２１８で発生された複数のセンサ信号を比較して電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）内の異常を空間的に位置決定する。プロセッサ９４０（図９）は、センサ信号成分から異常の空間的位置を推定するために、命令９６０（図９）からマックスウェルの方程式、波動方程式、ラーモア方程式、及び熱力学及び動力学を含む電池方程式の一つ以上を検索する。任意選択として、プロセッサ９４０（図９）は、センサ９１０（図９）及び電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）の一つ以上の空間配置及び他の特性を考慮するために、放射センサ構成情報９６４（図９）及びエネルギーユニット構成情報９６２（図９）をそれぞれ検索する。特定の実施形態では、方法２２００は、信号特徴部を分離し、それと関連する異常を検出するのみならず、その異常の空間的位置を異常の発生後１０ミリ秒以内に決定することもできる。
【０１３３】
一実施形態では、方法２２００は更にステップ２２４０を含む。ステップ２２４０において、方法２２００は方法２１００（図２１）のステップ２１４０及び任意選択としてステップ２１５０を実行する。一実施形態では、方法２２００は受動的な異常検出方法として実行され、ステップ２２１０の電磁放射の発生を誘起するために電気／電気化学エネルギーユニットに信号を印加しない。別の実施形態では、方法２２００はシステム応答に基づく異常検出方法として実行される。この実施形態では、方法２２００はステップ２２１０の前に実行されるステップ２１０５を更に含み、ここで方法２１００（図２１）のステップ２１０５を実行する。
【０１３４】
図２３は、電磁放射の検出を用いて電気／電気化学エネルギーユニット内の異常、例えば異常１８０（図１）を受動的に検出する方法２３００を示す。方法２３００は、例えば異常検出システム９００（図９）又は異常検出システム１１００（図１１）によって実行され、電磁放射の発生を誘起するための送信機ユニット９８０（図９）は使用しない。ステップ２３１０において、異常により発生される電磁放射が受動的に検出される。例えば、異常検出システム９００（図９）のセンサ９１０及び処理モジュール９３０が協働して電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）内の異常により発生される電磁放射を受動的に検出する。電磁放射は異常により発生され、外部印加信号を用いて電磁放射の発生を意図的に誘起させない。特定の実施形態では、方法２３００は異常の発生後１０ミリ秒以内に異常を検出することができる。
【０１３５】
一実施形態では、ステップ２３１０はステップ２３１２を含み、ここで方法２３００は方法２１００（図２１）のステップ２１１０、２１２０及び２１３０を実行する。特定の実施形態では、方法２３００は更に、ステップ２３２０及び任意選択としてステップ２３３０を含む。ステップ２３２０において、方法２３００は方法２１００（図２１）のステップ２１４０を実行する。ステップ２３３０において、方法２３００は方法２１００（図２１）のステップ２１５０を実行する。
【０１３６】
図２４は、電磁放射の検出を用いて電気／電気化学エネルギーユニット内の異常、例えば異常１８０（図１）を受動的に検出し、空間的に位置決定する方法２４００を示す。方法２４００は、例えば異常検出システム９００（図９）又は異常検出システム１１００（図１１）によって実行される。
【０１３７】
ステップ２４１０において、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常は、異常により発生される電磁放射を複数の異なる位置にそれぞれ配置された複数の検出ユニットを用いて検出することによって、受動的に検出される。異常により発生される電磁放射が受動的に検出される。電磁放射は異常により発生され、外部供給信号を用いて電磁放射の発生を意図的に誘起させない。例えば、異常検出システム９００（図９）の、複数の異なる位置にそれぞれ配置された複数の検出ユニット９１５を含むセンサ９１０及び処理モジュール９３０が協働して電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）内の異常により発生される電磁放射を受動的に検出する。一実施形態では、ステップ２４１０はステップ２４１２を含み、ここで方法２４００は方法２１００（図２１）のステップ２１１０、２１２０及び２１３０を実行する。
【０１３８】
ステップ２４２０において、異常は空間的に位置決定される。例えば、処理モジュール９３０（図９）は複数の異なる位置に配置された複数の検出ユニット（図９）により実行された受動測定を処理して異常の空間的位置を決定する。一実施形態では、ステップ２４２０はステップ２４２２を含み、ここで方法２４００は方法２２００（図２２）のステップ２２３２を実行する。特定の実施形態では、方法２４００は異常をその発生後１０ミリ秒以内に検出し空間的に位置決定することができる。特定の実施形態では、方法２４００は更に、ステップ２４３０及び任意選択としてステップ２４４０を含む。ステップ２４３０において、方法２４００は方法２１００（図２１）のステップ２１４０を実行する。ステップ２４４０において、方法２４００は方法２１００（図２１）のステップ２１５０を実行する。
【０１３９】
図２５は方法２１００（図２１）のステップ２１１０を実行する一つの模範的な方法２５００を示す。方法２１００（図２１）をステップ２１１０（図２１）として実装された方法２５００で実行すると、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常は単一の検出ユニットのみを用いて検出される。方法２５００は、例えば異常検出システム９００（図９）のセンサ９１０で実行される。ステップ２５０２において、電磁放射は単一の位置のみで検出される。例えば、センサ９１０（図９）は単一の検出ユニット９１５（図９）のみを含み、電磁放射を検出する。
【０１４０】
一実施形態では、ステップ２５０２はステップ２５０４を含む。ステップ２５０４において、電磁放射を検出するために方向センシティブ検出ユニットが使用される。これは、任意の伝播方向の電流と関連する異常の検出を確保するのに役立つ。例えば、センサ９１０（図９）は方向センシティブである単一の検出ユニット９１５（図９）のみを含む。この検出ユニットは、例えば２次元又は３次元の軸の周囲に巻かれた巻線を有するピックアップコイルとすることができる。代わりに、この単一の検出ユニットは複数の方向センシティブ検出ユニット、例えば一次元の軸の周囲に巻かれた複数のそれぞれ異なる向きを有する巻線を備えるピックアップコイルとすることができる。
【０１４１】
図２６は、複数の異なる検出方法を用いて電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常、例えば異常１８０（図１）を検出する一つの模範的な方法２６００を示す。方法２６００は、例えば電磁放射の検出と電気的特性の検出の両方を利用する異常検出システム１１００（図１１）によって実行することができる。別の例では、方法２６００は、異常検出システム９００（図９）と、温度、圧力、湿度、磁化、磁気キューリー温度、健康状態、充電状態、及び／又はそれらの組み合わせなどの他の特性を測定するセンサとの組み合わせによって実行される。更に別の例では、方法２６００は、異常検出システム１０００（図１０）と、温度、圧力、湿度、磁化、磁気キューリー温度、健康状態、充電状態、及び／又はそれらの組み合わせなどの他の特性を測定するセンサとの組み合わせによって実行される。
【０１４２】
方法２６００はステップ２６１０、２６２０及び２６３０のうちの少なくとも２つを含む。方法２６００は、ステップ２６１０,２６２０及び２６３０を直列、並列又は直並列の組み合わせを実行することができる。ステップ２６１０において、方法２６００は方法２１００（図２１）のステップ２１１０を実行して第１のセンサ信号を発生する。ステップ２６２０において、検査中の電気／電気化学エネルギーユニット又は装置に電気的に接続されたセンサを用いて第２のセンサ信号が発生される。例えば、センサ１０１０（図１０及び図１１）は第２のセンサ信号を発生する。ステップ２６３０において、温度、圧力、湿度、磁化、磁気キューリー温度、充電状態、健康状態、別の状態変数（物理的、化学的又は物理的−化学的）、性能指数、及び／又はそれらの組み合わせなどの特性を検出するセンサを用いて第３のセンサ信号が発生される。例えば、第３のセンサ信号は、異常検出システム１１００（図１１）と通信可能に結合された温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、磁化センサ、健康状態センサ、及び／又は充電状態センサからなる群から選ばれる一つ以上のセンサによって発生される。
【０１４３】
ステップ２６４０において、第１、第２及び第３のセンサ信号のうちの少なくとも２つが処理モジュールに通知される。例えば、放射センサ９１０（図９及び図１１）、電気センサ１０１０（図１０及び図１１）、及び温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、磁化センサ、健康状態センサ、及び／又は充電状態センサからなる群から選ばれる一つ以上のセンサのうちの少なくとも２つがセンサ信号を処理モジュール１１３０（図１１）に通知する。ステップ２６５０において、第１、第２及び第３のセンサ信号のうちの少なくとも２つが、検査中の電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常の発生、存在及び／又は特性を決定するために処理される。例えば、プロセッサ９４０（図９）は第１、第２及び第３のセンサ信号の少なくとも２つを命令１１６０（図１１）に従って処理して、電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９及び図１１）における異常の発生、存在及び／又は特性を決定する。特定の実施形態では、方法２６００は異常をその発生後１０ミリ秒以内に決定することができる。
【０１４４】
一実施形態では、方法２６００はステップ２６６０を含む。ステップ２６６０において、方法２６００は方法２１００（図２１）のステップ２１４０及び任意選択としてステップ２１５０を実行する。一実施形態では、方法２６００は受動的な異常検出方法として実行され、第１、第２及び第２のセンサ信号の発生を誘起するために電気／電気化学エネルギーユニット又は装置に信号が印加されることはない。別の実施形態では、方法２６００はシステム応答に基づく異常検出方法として実行される。この実施形態では、方法２６００はステップ２６１０の前に実行されるステップ２６０５を含み、ここで方法２６００は方法２１００（図２１）のステップ２１０５を実行する。この信号は、例えば電気信号、１ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する低電力高周波数信号、磁界、又は化学的相互作用とすることができる。例えば、送信機ユニット９８０（図９及び図１１）は、第１、第２及び第３のセンサ信号の発生を誘起するためにエネルギーユニット９０５（図９）に信号を印加する。
【０１４５】
方法２１００（図２１）、２２００（図２２）及び２６００（図２６）は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、受動異常検出とシステム応答に基づく異常検出との組み合わせに従って実行することができる。特定の実施形態では、異常検出システム１０００（図１０）及び異常検出システム１１００（図１１）は、受動異常検出も実行しながら連続的または規則的なシステム応答に基づく異常検出を実行するために送信機ユニット９８０（図９）を利用することができる。例えば、いくつかの検出ユニットはシステム応答異常検出用に構成するが、他の検出ユニットは受動異常検出用に構成することができる。別の実施形態では、同じ一組の検出ユニットがシステム応答異常検出と受動異常検出の両方に使用される。
【０１４６】
図２７は、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内における異常の発生又は存在を示す信号特徴部の分離を模範的なセンサ信号によって示す。従って、図２７はステップ２１３０（図２１）及びステップ２６５０（図２６）の要素を示す。
【０１４７】
図２７１０は、時間（２７０１）の関数としてのセンサ信号２７１１の大きさ（２７０２）としてプロットされたセンサ信号２７１１を示す。センサ信号２７１１は、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常と関連する信号特徴部２７１２と、信号特徴部２７１４等の他の信号特徴部とを含む。信号特徴部２７１２は信号特徴部２７１４の持続時間より短い持続時間２７１３を有する。更に、信号特徴部２７１２は、信号特徴部２７１４等の他の信号特徴部に比べて、相対的に大きな振幅範囲で変化し、相対的に大きな絶対振幅値に達する。従って、信号特徴部２７１２は、持続時間、振幅、振幅範囲、及びそれらの組み合わせなどの基準を用いて、信号特徴部２７１４等の他の信号特徴部から分離することができる。一実施形態では、異常基準９６６（図９）はこのような基準を含む。この基準は、例えば少なくとも２ボルトの信号強度及び１ミリ秒未満、１０ミリ秒未満又は１００ミリ秒未満のパルス持続時間とすることができる。
【０１４８】
図２７２０は、時間（２７０１）の関数としてのセンサ信号２７２１の大きさ（２７０２）としてプロットされたセンサ信号２７２１を示す。センサ信号２７２１は、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常と関連する信号特徴部２７２２と、信号特徴部２７２４等の他の信号特徴部とを含む。信号特徴部２７２２は信号特徴部２７２４の持続時間に同等の持続時間２７２３を有する。しかしながら、信号特徴部２７２２は、信号特徴部２７２４等の他の信号特徴部に比べて、相対的に大きな振幅範囲で変化し、相対的に大きな絶対振幅値に達する。従って、信号特徴部２７２２は、振幅、振幅範囲、及びそれらの組み合わせなどの基準を用いて、信号特徴部２７２４等の他の信号特徴部から分離することができる。一実施形態では、異常基準９６６（図９）はこのような基準を含む。
【０１４９】
図２７３０は、時間（２７０１）の関数としてのセンサ信号２７３１の大きさ（２７０２）としてプロットされたセンサ信号２７３１を示す。センサ信号２７３１は、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常と関連する２つの信号特徴部２７３２及び２７３４と、図２７に示されていない他の信号特徴部とを含む。信号特徴部２７３２は持続時間２７３３を有し、信号特徴部２７３４は持続時間２７３３に同等の持続時間２７３５を有する。両信号特徴部２７３２及び２７３４は、他の信号特徴部に比べて相対的に大きな振幅範囲で変化し、相対的に大きな絶対振幅値に達する。従って、信号特徴部２７３２及び２７３４は、振幅、振幅範囲、及びそれらの組み合わせなどの基準を用いて、他の信号特徴部から分離することができる。一実施形態では、異常基準９６６（図９）はこのような基準を含む。
【０１５０】
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常と関連するシステム特徴部を分離するために他の基準を使用しても、及び／又は異常基準９６６（図９）に含めてもよい。例えば、基準としては、特徴部内の高周波数変調の周波数、反復特徴部の数、非反復特徴部、特徴部の波形、立ち上がり時間、符号、及び／又はそれらの組み合わせの一つ以上を含んでもよい。
【０１５１】
図２８は、システム応答測定を実行するために複数のセンサを用いて、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常、例えば異常１８０（図１）を検出する一つの模範的な方法２８００を示す。方法２８００は、例えば異常検出システム９００（図９）、異常検出システム１０００（図１０）、又は異常検出システム１１００（図１１）によって実行される。
【０１５２】
ステップ２８１０において、方法２８００は方法２１００（図２１）のステップ２１０５を実行する。一例では、送信機ユニット９８０（図９）が電気信号を電気／電気化学エネルギーユニット又は装置へ送信する。別の例では、送信機ユニット９８０（図９）が電磁放射の形の信号を電気／電気化学エネルギーユニット又は装置へ送信する。ステップ２８２０において、ステップ２８１０で印加された信号に対する応答の複数の測定が電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の複数の異なる位置で実行される。例えば、異常検出システム１１００（図１１）が、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置９０５（図９及び図１１）内の複数の異なる位置に配置された検出ユニット９１５（図９及び図１１）及び／又は検出ユニット１０１５（図１０及び図１１）を用いて、複数の信号応答測定を実行する。任意選択として、異常検出システム１１００（図１１）は更に、温度、圧力、湿度、磁化、磁気キューリー温度、健康状態、充電状態、及び／又はそれらの組み合わせなどの他の特性を測定するセンサを利用する。方法２８００の特定の実施形態では、ステップ２８１０はステップ２８２０を実行するために使用されるセンサ又は検出ユニットの少なくとも一部分で実行される。この実施形態は、送信機ユニット９８０（図９、図１０及び図１１）が検出ユニット９１５（図９及び図１１）及び１０１５（図１０及び図１１）の一つ以上を含むものに相当する。
【０１５３】
一実施形態では、ステップ２８２０はステップ２８２２を含み、そこで、エネルギーユニットに電気的に接続された検出ユニットを用いて複数の電気的測定が実行される。例えば、異常検出システム１０００（図１０）は電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９及び図１０）内の複数の異なる位置に配置された検出ユニット１０１５（図１０）を用いて複数のシステム応答測定を実行する。この実施形態では、方法２８００はすべて異常検出システム１０００（図１０）により実行することができる。別の実施形態では、ステップ２８２０はステップ２８２４を含み、そこで、電磁放射の複数の測定が電磁放射にセンシティブな検出ユニットを用いて実行される。例えば、異常検出システム９００（図９）は電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９）内の複数の異なる位置に配置された検出ユニット９１５（図９）を用いて複数のシステム応答測定を実行する。この実施形態では、方法２８００はすべて異常検出システム９００（図９）により実行することができる。更に別の実施形態では、ステップ２８２０は、ステップ２８２２及び１８２４の一方又は両方に加えて、ステップ２８２６を含む。ステップ２８２６において、エネルギーユニットの状態変数及び／又は性能指数の少なくとも一つの測定が実行される。状態変数及び／又は性能指数は、例えば、温度、圧力、湿度、磁化、磁気キューリー温度、充電状態、健康状態、及び／又はそれらの組み合わせを含む。例えば、このような測定は、異常検出システム１１００（図１１）の処理モジュール１１３０と通信可能に結合された温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、磁化センサ、健康状態センサ、及び／又は充電状態センサによって実行することができる。更に別の実施形態では、ステップ２８２０はステップ２８２６の一実施形態を含み、前記少なくとも一つの測定は複数の測定である。他の実施形態では、少なくとも２８２０はステップ２８２２，２８２４及び２８２６のうちの一つ以上を含む。この実施形態では、方法２８００はすべて異常検出システム１１００（図１１）により実行することができる。
【０１５４】
ステップ２８３０において、少なくとも２８２０で実行された測定結果が処理モジュールに通知される。例えば、センサ１０１０（図１０及び図１１）は測定結果をインタフェース１０２０（図１０及び図１１）を介して処理モジュール１０３０（図１０）又は処理モジュール１１３０（図１１）に通知する。ステップ２８４０において、ステップ２８２０で発生された測定結果が、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置における異常の発生、存在及び／又は特性を特定するために処理される。例えば、プロセッサ９４０（図９，図１０及び図１１）は、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置９０５（図９、図１０及び図１１）における異常の発生、存在及び／又は特性を識別するために、測定結果を命令９６０（図９）、１０６０（図１０）又は１１６０（図１１）に従って処理する。特定の実施形態では、方法２８００は異常をその発生後１０ミリ秒以内に特定することができる。一実施形態では、方法２８００は更にステップ２８５０を含み、そこで、方法２８００は方法２１００（図２１）のステップ２１４０、及び任意選択としてステップ２１５０を実行する。
【０１５５】
図２９は、システム応答測定を実行するために複数のセンサを用いて、電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常、例えば異常１８０（図１）を検出する一つの模範的な方法２９００を示す。方法２９００は、例えば異常検出システム９００（図９）、異常検出システム１０００（図１０）、又は異常検出システム１１００（図１１）によって実行される。ステップ２９１０において、方法２９００は方法２８００（図２８）のステップ２８１０，２８２０及び２８３０を実行する。
【０１５６】
ステップ２９２０において、ステップ２９１０で発生された測定結果が電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常の発生、存在及び／又は特性を特定するために処理される。ステップ２９２０は方法２８００（図１８）のステップ２８４０の一実施形態であり、ステップ２９２２を更に含む。ステップ２９２２において、異常が空間的に位置決定される。例えば、プロセッサ９４０（図９及び図１０）が、命令１０６０（図９）に従って、ステップ２９１０で発生されたセンサ信号を処理して異常を空間的に位置決定する。一実施形態では、ステップ２９２２はステップ２９２４、及び任意選択としてステップ２９２６及び２９２８の一方又は両方を含む。ステップ２９２４において、ステップ２９１０で異なる位置で実行された測定結果が比較される。任意選択のステップ２９２６において、ステップ２９１０で使用されたセンサの構成に関する情報が利用される。任意選択のステップ２９２８において、検査中の電気／電気化学エネルギーユニット又は装置の構成に関する情報が利用される。例えば、プロセッサ１０４０（図１０）が、命令１０６０（図１０）に従って、ステップ２９１０で発生された異なる位置と関連する測定結果を比較して電気／電気化学エネルギーユニット又は装置内の異常を空間的に位置決定する。プロセッサ９４０（図９及び図１０）は、異常の空間的位置を推定するために、命令９６０（図９）からマックスウェルの方程式、波動方程式、ラーモア方程式、オームの法則、キルヒホッフの回路の法則、及び熱力学及び動力学を含む電池方程式の一つ以上を検索することができる。任意選択として、プロセッサ９４０（図９及び図１０）は、センサ１０１０（図１０）及び電気／電気化学エネルギーユニット９０５（図９及び図１０）の一つ以上の空間配置及び他の特性を考慮するために、電気センサの構成情報１０６４（図１０）及びエネルギーユニットの構成情報９６２（図９）をそれぞれ検索する。特定の実施形態では、方法２９００は、異常をその発生後１０ミリ秒以内に検出し空間的に位置決定することもできる。
【０１５７】
一実施形態では、方法２９００は更にステップ２９３０を含み、そこで、方法２９００は方法２１００（図２１）の少なくとも２１４０、及び任意選択としてステップ２１５０を実行する。
【０１５８】
方法２１００（図２１）、２２００（図２２）、２３００（図２３）、２４００（図２４）、２５００（図２５）、２６００（図２６）、２８００（図２８）、２９００（図２９）は、例えば、電気／電気化学エネルギー装置、ユニット又はシステムの動作中、製造中又は試験中に実行することができる。
【０１５９】
本発明は以下の非限定的な例によりさらに良く理解することができる。
【０１６０】
例１：電池セルからの電磁放射
実験１：ニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）電池を１つのインダクタに隣接して配置し、インダクタの端子をオッシロスコープに接続した（図３０の左側パネル）。電池セル内に陽極と陰極との間で短絡を生じさせ、インダクタで検出された信号をオッシロスコープで視覚化した（図３０の右側パネル）。一連のピークが１０ミリ秒以下の持続時間に亘って検出された。
【０１６１】
実験２：ニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）電池を直列に接続された２つのインダクタに隣接して配置し、直列接続のインダクタの端子をオッシロスコープに接続した（図３１の左側パネル）。電池セル内に陽極と陰極との間で短絡を生じさせ、インダクタで検出された信号をオッシロスコープで視覚化した（図３０の右側パネル）。一連のピークが５ミリ秒以下の持続時間に亘って検出された。
【０１６２】
実験３：ニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）電池をトロイダルコイルの中心内部に配置し、トロイダルコイルの端子をオッシロスコープに接続した（図３２の左側パネル）。電池セル内に陽極と陰極との間で短絡を生じさせ、トロイダルコイルで検出された信号をオッシロスコープで視覚化した（図３２の右側パネル）。信号が２５マイクロ秒以下の持続時間に亘って検出された。
【０１６３】
実験４：コインセル電池をトロイダルコイルの中心内部に配置し、トロイダルコイルの端子をオッシロスコープに接続した（図３３の左側パネル）。電池セル内に陽極と陰極との間で短絡を生じさせ、トロイダルコイルで検出された信号をオッシロスコープで視覚化した（図３３の右側パネル）。信号が０．５ミリ秒以下の持続時間に亘って検出された。
【０１６４】
実験５：コインセル電池を１つのインダクタに隣接して配置し、インダクタの端子をオッシロスコープに接続した（図３４の左側パネル）。コインセルを穿刺してコインセル内に内部短絡を生じさせ、インダクタで検出された信号をオッシロスコープで視覚化した（図３４の右側パネル）。信号が０，５ミリ秒以下の持続時間に亘って検出された。
【０１６５】
例２：電気機器内の短絡の検出
この例は、回路又は配線又は他の電子機器などの電気機器、又はリチウムベースの電池又はアルカリ電池又は亜鉛電池又はニッケル電池又は電気化学キャパシタ又はキャパシタなどの電気化学システム内の短絡を、電圧、電磁界又は電流の時間の変化（ｄＶ／ｄｔ、ｄＡ／ｄｔ）を測定することで検出する技術について記載する。この時間の変化はきわめて短く、例えば数ミリ秒より又はマイクロ秒より短くなり得る。電磁界の変化は、例えば１００％又はそれ以上になり得る。場合によっては、１ミリ秒内に正常電圧の２倍の大きさに変化する電圧変化が電気的短絡に起因して観察され得、良い例としては１８６５０リチウムイオンセルの２つの電極層間の小さな短絡がある。観察される電圧又は電流変化は環境内に電磁界の変化の形としても現れ、例えば１８６５０リチウムイオンセルから１メートル離して配置した銅コイルなどの導電性コイルに約１ミリ秒の間に１０ボルトにのぼる誘起電圧を示し得る。１ミリ秒以内の電圧、電流又は電磁界の変化を測定する装置は、電気化学又は電気システムに直接接続されていなくても、電気的短絡を検出することができる。例えば、電池パック／モジュールの外部の検出器は、電池パック／モジュールに電気的に接続されていようとなかろうと、パック／モジュール内の電池セルの一つ以上の小さな短絡を検出することができ、従って、例えば特定のセルをドレイン処理する、又はパック／モジュールに冷却材又は消化剤又はＣＯ２ガスを供給する、又は他の手段を講じることによって、その状況を安全にコントロールするための十分な時間を電池管理ユニット又はユーザに与えることができる。
【０１６６】
異なる種類の短絡も電池セルにおいて起こり得る。最も危険な短絡は通常大きなセルの電流コレクタ間で起こる。一例として、２０Ａｈのプリズムリチウムイオンセルのアルミニウムカソード電流コレクタと銅アノード電流コレクタとの間の短絡は〜１０ｍオームの短絡抵抗Ｒ及び１〜３００Ａの短絡電流を生じ得るとともに、温度は丁度１０秒で８００℃まで上昇し得る。他方、同じセルにおけるアノードとカソードとの間の短絡はＲ〜２０オーム及び１〜０．２Ａを生じ、温度は２０分でわずかに５℃上昇するだけである。アルミニウム電流コレクタとアノードとの間の短絡はＲ〜２オーム及び１〜２Ａを生じ、温度は１時間で２５０℃まで上昇する。従って、最も危険な短絡の一つは対向する電流コレクタ間で起こり、これをセルの全電流及び電圧又は温度のセル外での監視のような従来の直接的方法によって検出することは極めて難しい。一例として、２０Ａｈのセルにおいて、セルの温度が短絡部分の摂氏数百度の温度に達するのに１分間かかり、これは起こり得る壊滅的な故障を防ぐには遅すぎること明らかである。
【０１６７】
短絡の代わりに、健康状態の大きな変化も検出可能な異常であり得る。瀕死の状態にある電池は電気信号に応答することが極めて難しく、それが誘起電磁放射に表れ、本明細書に記載する電磁センサにより検出することができる。他方、最新技術の方法は、他の健康なセルへの並列及び直列接続が応答を補償するため、システム内の低い又は悪化した健康状態を有するセルの位置又は存在を検出することはできない。このため、本明細書に記載する方法の使用が大きな利点をもたらす。一例として、一実施形態では、電気信号がネットワークに直接送信されると、健康なセルは追加の電圧又は電流をもたらさないので、直接測定ユニットにおける応答は如何なる検出可能な異常も示さない。しかし、信号は、健康なセルと異なる痕跡を有する不健康なセルを通過するとき、検出可能な電磁放射を発生する。システム内の不健康なセルの存在の検出はより長いサイクル寿命及びより良い安全性をもたらす。電気化学セル又は他の電力発生装置等の電気および電磁装置及びシステムにより放射される電磁放射を検出するために、ピックアップコイルなどのセンサを用いる、本明細書に記載する間接的な方法に加えて、電気又は電気化学装置の端子を該装置に外部信号が印加されるとき監視する直接的方法が適用可能である。一例では、外部信号は、例えば送信機によって、放射的に装置に供給される。他の例では、外部信号は、例えば電圧又は電流を該装置の端子に供給することによって、装置に直接供給される。装置の端子が直接監視される実施形態においては、印加信号に応答して装置により発生される信号を分析するために時間領域反射率測定を利用することができる。温度及び電気的特性の監視に加えて、電気及び電気／電気化学装置及びシステムの磁気特性、例えば透磁率及び／又は磁気キューリー温度を装置の異常検出のために監視することができる。
【０１６８】
例３：電気自動車パワーシステム内の異常検出
この例は、電気自動車パワーシステム内の異常を監視し検出するための本発明の方法及び装置の使用を記載する。一般的に、電気自動車は直列及び／又は並列に接続された複数の個別の電池セル又はモジュールを備える電池パックを使用する。この例では、自動車の電池パック全体はネットワークとみなされる。本発明方法の一実施形態では、インダクタなどの電磁界計測器は２つの列に配置され、大型受信機の列は、トロイダルインダクタの場合には、複数の１８６５０セルを備えるモジュールのようなプリズム電池セル又はモジュールの間又は周囲に３次元アレイに配列され、受信機の第２の列は箱型電池セルの各々の６つの面に配置される。この後者のインダクタの列は、任意選択として、電池システムの更なる微調整及び特徴づけを可能にするために各電池セルの表面上に一つ以上のインダクタを備えることができる。
【０１６９】
参照による組み込み及び変形例に関する記述
本出願全体を通してすべての参照、例えば、発行又は付与済みの特許又は同等物を含む特許文献、特許出願公開、未公開特許出願、並びに非特許文献又は他の資料は、各参考文献が少なくとも部分的に本出願の開示と矛盾しない程度まで（例えば、部分的に矛盾した参考文献は、参考文献の部分的に矛盾した部分を除いて参照により組み込まれる）、参照により個々に組み込まれるものとして、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０１７０】
本明細書に述べた全ての特許及び公開公報は本発明が属する技術分野の当業者の技術水準を示している。本明細書に援用する参考文献は、（場合によってはそれらの出願日における）技術水準を示すために参照することによりそれらの全体が本明細書に組み込まれ、この情報は、必要に応じ、従来の特定の実施形態を除外（例えば請求放棄）するために利用し得る。例えば、ある化合物が請求されるとき、本明細書に開示された参考文献（特に参照された特許文献）に開示された化合物を含む従来既知の化合物は請求の範囲に含まれることを意図していないと理解すべきである。
【０１７１】
本明細書中に代替要素群が開示されている場合、その群及びそれらの代替要素を用いて形成し得るすべての部分群及びクラスのすべての個々の要素が別個に開示されているものと理解される。本明細書中でマーカッシュ群又は他の分類が使用されている場合、その群のすべての個々の要素、並びにその群の可能な組合せ及び部分組合せのすべてが、本開示に個々に含まれることを意図している。本明細書で使用される「及び／又は」は、「及び／又は」で分離されるリストの項目の一つ、すべて、又は任意の組み合わせがそのリストに含まれることを意味し、例えば、「１,２及び／又は３」は「１」又は「２」又は「３」又は「１及び２」又は「１及び３」又は「２及び３」又は「１,２及び３」に等価である。
【０１７２】
記載もしくは例示した構成要素の構築又は組み合わせは、特に明記しない限り、すべて本発明を実施するために使用できる。材料の具体的な名前は、当業者が同じ材料に異なる名前を付ける可能性があるので、模範的な名前が意図されている。当業者は、具体的に例示された以外の方法、装置要素、出発材料、及び合成法も必要以上の実験に頼らずに本発明の実施に利用し得ることを認識されよう。このような方法、装置要素、出発材料及び合成法のすべての既知の機能的等価物は本発明に含まれることが意図されている。温度範囲、時間範囲又は組成範囲等の範囲が明細書中に与えられるとき、すべての中間範囲及び部分的範囲並びに所与の範囲に含まれる個別の値が開示の範囲に含まれることが意図されている。
【０１７３】
本明細書で使用される 「〜を備える」は「〜を含む」、又は「〜を包含する」または「〜を特徴とする」と同義であり、包括的又は非限定的であり、追加の要素、列挙されてない要素又は方法のステップを排除しない。本明細書で使用される「本質的に〜からなる」は請求の範囲の基本的で新規な特徴に実質的に影響を与えない材料又はステップを排除しない。特に構成のコンポーネントの記載又は装置の要素の記載中の「〜を備える」に含まれる如何なる列挙も、本質的に列挙されているコンポーネント又は要素からなる構成及び方法を包含するものと理解される。本明細書に例示的に記載されている本発明は、本明細書に明確に記載されていない要素又は限定を除外して実施することができる。
【０１７４】
本明細書で使用されている用語及び表現は説明として使用され、限定として使用されておらず、そのような用語及び表現は、本明細書に示され記載されている特徴又はその一部分の如何なる同等物も排除することを意図しておらず、請求の範囲に記載された発明の範囲内で様々な変更が可能であることを認識されたい。従って、本発明は好ましい実施形態及び最適な特徴を用いて具体的に開示されているが、本明細書に開示されたコンセプトの種々の変更及び変形が当業者によって採用可能であり、そのような変更及び変形は添付の請求の範囲により決まる本発明の範囲に含まれるものと理解すべきである。
【図１】
2016531271.tif 000003
【図２】
2016531271.tif 000004
【図３】
2016531271.tif 000005
【図４】
2016531271.tif 000006
【図５】
2016531271.tif 000007
【図６】
2016531271.tif 000008
【図７】
2016531271.tif 000009
【図８】
2016531271.tif 000010
【図９】
2016531271.tif 000011
【図１０】
2016531271.tif 000012
【図１１】
2016531271.tif 000013
【図１２】
2016531271.tif 000014
【図１３】
2016531271.tif 000015
【図１４】
2016531271.tif 000016
【図１５】
2016531271.tif 000017
【図１６】
2016531271.tif 000018
【図１７】
2016531271.tif 000019
【図１８】
2016531271.tif 000020
【図１９Ａ】
2016531271.tif 000021
【図１９Ｂ】
2016531271.tif 000022
【図２０】
2016531271.tif 000023
【図２１】
2016531271.tif 000024
【図２２】
2016531271.tif 000025
【図２３】
2016531271.tif 000026
【図２４】
2016531271.tif 000027
【図２５】
2016531271.tif 000028
【図２６】
2016531271.tif 000029
【図２７】
2016531271.tif 000030
【図２８】
2016531271.tif 000031
【図２９】
2016531271.tif 000032
【図３０】
2016531271.tif 000033
【図３１】
2016531271.tif 000034
【図３２】
2016531271.tif 000035
【図３３】
2016531271.tif 000036
【図３４】
2016531271.tif 000037
【国際調査報告】
2016531271.tif 000038
2016531271.tif 000039