(57)【要約】  本発明が解決すべき課題は、少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーを動作させるための方法によって解決される。前記少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも間欠的に、特に前記バッテリーもしくはガルバニセルの所定の動作状態において検査を受ける。
2012524385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーを動作させる方法であって、
当該少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも間欠的に、特に当該バッテリーもしくはガルバニセルの所定の動作状態において検査を受ける方法において、
前記少なくとも一つのガルバニセルの前記検査は、非破壊検査法によって行われ、
当該検査によって少なくとも一つの検査結果が検出され、
当該少なくとも一つの検査結果は、少なくとも一つの第一の比較値と結合されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つのガルバニセルは、前記検査の間、電磁放射線を用いて生じ、前記少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも一つの方向において照射されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも二つの平坦な層、特に少なくとも一つのアノードと、セパレータと、カソードとを備える電極スタックを有している少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーを動作させる方法であって、
前記少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも間欠的に、特に前記バッテリーもしくはガルバニセルの所定の動作状態において検査される方法において、
前記検査によって、前記電極スタックの少なくとも一つの平坦な層について、少なくとも一つの機能パラメータが決定され、
当該少なくとも一つの機能パラメータは、少なくとも一つの第二の比較値と結合されることを特徴とする方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つの検査結果および／または前記少なくとも一つの機能パラメータは、前記検査の時点を表している値と共に記憶され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】
前記少なくとも一つの検査結果および／または前記少なくとも一つの機能パラメータは、前記バッテリーの前記検査されるガルバニセルを表している値と共に記憶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】
前記少なくとも一つのガルバニセルは、第一の検査を受けるとともに、特に所定の時間間隔をおいて少なくとも一つの第二の検査を受け、
前記少なくとも二つの検査の少なくとも一つの検査結果もしくは少なくとも一つの機能パラメータは互いに結合される（比較および予測および報告）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】
前記少なくとも一つの検査結果もしくは前記少なくとも一つの機能パラメータは、画像として表示されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つのガルバニセルは、所定の条件において、バッテリーから取り出されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実施するために電極スタックを有している少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーにおいて、
当該バッテリーに少なくとも、
所定の条件において、前記少なくとも一つのガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの電極スタックについての少なくとも一つの測定値を検出するために設けられている測定装置と、
少なくとも一つの測定値を、特に当該測定の時点を表している値とともに記憶するために設けられている記憶装置および／または
測定値を検出するための前記少なくとも一つの測定装置を作動させるために設けられている制御装置とが配設されていることを特徴とするバッテリー。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリーであり、前記電極スタックは少なくとも一つのセパレータを有するバッテリーであって、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実施するためのバッテリーにおいて、
前記少なくとも一つのガルバニセルの前記セパレータは好適に材料透過性の支持体から成り、好適に部分的に材料透過性であり、すなわち、少なくとも一つの材料に関して概ね  透過性であるとともに、少なくとも一つの他の材料に関して概ね非透過性であり、
前記支持体は少なくとも一方の側が無機的材料によってコーティングされており、
材料透過性の支持体として、好適に有機的材料が用いられ、当該有機的材料は好適に不織布として形成されており、
前記有機的材料は、好ましくはポリマー、特に好ましくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を有しており、
前記有機的材料は無機的かつイオン伝導性の材料でコーティングされており、当該無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、−４０℃から２００℃までの温度範囲においてイオン伝導性となり、
前記無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、Ｚｒ，  Ａｌ，  Ｌｉの元素のうちの少なくとも一つの酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩の群からの少なくとも一つの化合物、特に酸化ジルコニウムであり、
前記無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、最大直径が１００ｎｍより小さい粒子を有していることを特徴とするバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバッテリーを動作させるための方法に関する。本発明は自動車に駆動力を供給するためのリチウムイオンバッテリーに関連して説明される。本発明はまた、バッテリーの化学的性質、当該バッテリーの構造形式に関わりなく、あるいは、供給される駆動力の種類に関わりなく、応用可能である点を指摘しておく。
【背景技術】
【０００２】
自動車に駆動力を供給するための複数のガルバニセルを有するバッテリーが従来技術として知られている。いくつかの構造形式に共通な点は、バッテリーが状況によって、特に最低動作持続時間の後で、貯蔵されたエネルギーを無制御に放出することである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって本発明は、最低動作持続時間の後も、バッテリーの動作の確実性を概ね保持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題は本発明において、独立請求項に記載の教示によって実現される。本発明のさらなる好適な構成は従属請求項に記載されている。
【０００５】
解決すべき課題は、少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーを動作させる方法によって解決される。当該少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも間欠的に、特に当該バッテリーもしくはガルバニセルの所定の動作状態において検査を受ける。前記少なくとも一つのガルバニセルの検査は、非破壊検査法を用いて行われ、当該非破壊検査法において少なくとも一つの検査結果が使用に供される。当該少なくとも一つの検査結果は続いて、少なくとも一つの第一の比較値と結合される。
【０００６】
本発明においてバッテリーとは、少なくとも一つのガルバニセルを有する装置であって、駆動力を供給することも行う装置を意味する。好適にバッテリーは複数のガルバニセルを有しており、当該複数のガルバニセルは互いに電気的に接続されている。好適にバッテリーはさらなる装置であって、前記少なくとも一つのガルバニセルの正常な動作を支援する装置を有している。前記少なくとも一つのガルバニセルの構成によっては、バッテリーは再充電可能である。その場合は、蓄電池もしくは二次電池と呼ばれる。
【０００７】
本発明においてガルバニセルとは、電気的エネルギーの放出のためにも用いられる装置を意味する。ガルバニセルはエネルギーを化学的な形で貯蔵する。電流の放出の前に、化学的エネルギーは変換される。場合によってガルバニセルは、電気的エネルギーを受容し、化学的エネルギーに変換するとともに貯蔵することにも適している。ガルバニセルはエネルギーを貯蔵するためにも、異なる極性を有する少なくとも二つの電極、すなわちアノードおよびカソードと、電解質とを有している。ガルバニセルは好適にさらに、セパレータを有しており、当該セパレータは異なる極性を有する少なくとも二つの電極を互いに電気的に絶縁するとともに離間させる。電極は好適に電極スタック内に設けられている。ガルバニセルは好適にジャケットを有しており、当該ジャケットは電極を少なくとも部分的に包囲している。ジャケットは好適にコンポジット膜および／または薄肉な金属によって形成されている。
【０００８】
本発明において検査とは、パラメータ、状態および／または移行が、第一の状態から第二の状態に至ることが確認されるプロセスを意味する。好適に検査は必要に応じて行われる。検査は好適に、電子工学的に処理可能な結果を生じさせる。
【０００９】
本発明において動作状態とは、ある状態が一連の物理的パラメータによっても叙述され得る装置の状態を意味する。動作状態を決定するために、好適に、装置の少なくとも一つの物理的パラメータが決定され、特に好適に、当該決定の時点と共に決定される。当該少なくとも一つの物理的パラメータの種類の選択は、当該少なくとも一つの物理的パラメータを認識することによって、装置の状態に関して表現ができるように行われる。動作状態は好適に、複数の測定された物理的パラメータによって決定される。装置の様々な動作状態を、望ましい動作状態と、望ましくない動作状態と、危険な動作状態とに分類することも珍しくない。
【００１０】
本発明において非破壊検査法とは、装置を検査するための方法を意味する。非破壊検査法のもとでは、試験もしくは検査される装置の操作性が損なわれるのを最小限にとどめ、好ましくは損なわれないようにすることができる。非破壊検査法は好適に、少なくとも一つのガルバニセルの動作中に実施される。応用される非破壊検査法は好適に、検出されるべき物理的パラメータに適合されている。実際に特に好適であると判明したのは、音響放射検査、音響共鳴分析、超音波検査、ソノグラフィー、サーモグラフィー、気密検査、振動検査、幾何形状測定、弾性変形後の復元測定、温度測定、秤量、負荷時の電流および電圧の測定である。装置もしくは当該装置の動作の種類によっては、他の非破壊検査法も好適である。
【００１１】
また、非破壊検査を用いて好適に、電極スタックの層の正しい突出と、セルの機械的損傷と、電極の腐食と、材料の変色もしくは分解が確認される。非破壊検査を用いて好適に、ガルバニセルのジャケットの損傷のない状態が確かめられる。
【００１２】
本発明において検査結果とは、検査の結果のことである。検査結果は好適に、特に好ましくは電子工学的に処理され得るデータとして得られる。特に検査は、電流もしくは電圧として取り出され得る検査結果に通じる。検査結果は特に、読み取り可能であると共に、少なくとも一次元の表示として得られる。
【００１３】
本発明において比較値とは、特に物理的パラメータについての値であって、少なくとも一つのガルバニセルに関する当該物理的パラメータの好適な領域に関連する値を意味する。比較値は好適に、ガルバニセルもしくはバッテリーについての物理的パラメータの所望の領域を画定する。比較値は特に、物理的パラメータに対する特に好適な値に関係している。特に、物理的パラメータについては、ガルバニセルもしくはバッテリーの作動中に可能な領域は、複数の下位領域に分割されている。これらの複数の下位領域のなかには、ガルバニセルもしくはバッテリーの望ましい作動状態または望ましくない作動状態を特徴づける下位領域もある。少なくとも一つの比較値は好適に、特に持続的に記憶されている。物理的パラメータの領域に対して、好適に複数の比較値が記憶されている。以下に例として、ガルバニセルの温度に基づく比較値について説明する。すなわち、動作中の温度の望ましい領域は上限値と下限値によって表されている。動作中の温度は、望ましくないことに、このような好適な温度範囲外でもあり得る。従って比較値として、最小動作温度を下回る最小温度と、上方動作温度を上回る最大温度が設定されている。当該二つの比較値のうちの一つを超えると、該当するガルバニセルは好適に停止されるか、もしくは電気的に絶縁される。付加的に、ガルバニセルの安全性を高めるさらなる手段が講じられ得る。本発明により、さらなる重要な物理的パラメータに関して、同様の比較値が記憶される。本発明において比較値とは、時間履歴をも意味する。
【００１４】
本発明において、検査結果を比較値に結合させることは、これらの値から差および／または商が形成されることを意味する。検査結果、もしくは比較値が履歴としてある場合、結合は特に、フィルタリング、平均値の形成、周波数分析法、平方誤差の形成、外挿を含む。
【００１５】
本発明が解決すべき課題はまた、少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーを動作させるための方法によって解決される。当該バッテリーは、少なくとも二つの平坦な層、特に少なくとも一つのアノードと、セパレータと、カソードとを備える、少なくとも一つの電極スタックを有している。当該少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも時々検査され、特に当該バッテリーもしくはガルバニセルの所定の動作状態がみられるときに、検査される。当該検査によって、電極スタックの少なくとも一つの平坦な層について、少なくとも一つの機能パラメータが決定される。続いて当該少なくとも一つの機能パラメータは、少なくとも一つの第二の比較値と結合される。
【００１６】
本発明において電極スタックとは、エネルギーを電気化学的な形式で貯蔵するためにも用いられる装置を意味する。電極スタックは、当該電極スタックの構成要素もしくは層が空間的に密接に配設されていることを特徴とする。電極スタックは角柱状に形成されているのが好ましい。本発明において電極スタックとは、異なる極性を有する少なくとも二つの電極と、当該二つの電極の間に設けられた電解質とから成る構造体を意味する。電極スタックの層は好適に平坦かつ薄肉であって、特に好ましくは柔軟に形成されている。セパレータは好適に、少なくとも部分的に、異なる極性を有する二つの電極の間に設けられている。電極スタック内部で、このような層の順序は好適に複数回繰り返される。電極スタックのいくつかの電極は好適に、互いに特に電気的に接合され、特に並列接続されている。当該層は好適に捲回されて、電極コイルとなっている。以下において「電極スタック」との概念は、電極コイルに対しても用いられる。
【００１７】
本発明においてアノードとは、付属するガルバニセルの充電の際、正電荷を持つイオンおよび電子を受容する装置を意味する。好適にアノードは薄壁に形成されており、特に好ましくは、アノードの厚みは、当該アノードの最大境界縁の長さの５％よりも小さい。好適にアノードは金属箔または金属の網状構造を有している。好適にアノードは概ね矩形に形成されている。好適にアノードは柔軟に形成されている。
【００１８】
本発明においてカソードとは、付属するガルバニセルの放電の際、もしくは電気的エネルギーの放出の間に、電子および正電荷を持つイオンを受容する装置のことである。好適にカソードは薄壁に形成されており、特に好ましくはカソードの厚みは、当該カソードの最大境界縁長さの５％よりも小さい。好適にカソードは金属箔または金属の網状構造を有している。好適にカソードの形状は、概ね電極スタックのアノードの形状と一致している。カソードはまた、アノードもしくは電解質と電気化学的な相互作用を行うために設けられている。
【００１９】
本発明においてセパレータとは、アノードをカソードから分離し、かつ、離間させる、電気的な絶縁を行う装置を意味する。セパレータは好適に層として、隣接するアノードおよび／またはカソードに塗布される。セパレータはまた、少なくとも部分的に電解質を受容し、当該電解質は好適にリチウムイオンを含んでいる。電解質は電極スタックの隣接する層と、電気化学的な作用によって連結されている。好適にセパレータの形状は、概ね電極スタックのアノードの形状と一致している。好適にセパレータは薄壁に形成されており、特に好ましくは微孔フィルムとして形成されている。好適にセパレータは、少なくとも領域ごとに、少なくとも一つの電極の境界縁を越えて延在している。特に好ましくは、セパレータは、隣接する電極の全ての境界縁を越えて延在している。
【００２０】
本発明において機能パラメータとは、付属するガルバニセルもしくは電極スタックの平坦な層の動作状態に関する表現を許容する少なくとも一つの特性を意味する。好適に複数の機能パラメータは共同で、電極スタックの平坦な層の状態を説明するために用いられる。好適に、電極スタックの層の状態に関する重要な諸特性は、対応する有意義な物理的パラメータを検出することによって検査される。特に以下のものが機能パラメータとして理解される。すなわち、電極、特に銅のコレクタの機械的安定性、製造にも起因する外来微粒子の存在、金属デンドライト、特に銅および／またはリチウムのデンドライトの形成、電極の変色、電極の化学的組成、特定のイオンの含有量、電極もしくは電極スタックの導電性の層の腐食、ＨＦおよびＨ２Ｏの含有量である。好適に電極スタックの個々の層について、化学的もしくは物理的特性が検出される。
【００２１】
本発明において第二の比較値とは、機能パラメータに関して有意義な値を意味する。
【００２２】
本発明により、少なくとも一つのガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの構成要素は、特に所定の動作状態の際に検査される。本発明において所定の動作状態とは、ガルバニセルもしくはバッテリーが存在している間の異なる時点をも意味する。ガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの構成要素は好適に、すでに製造中、特に選択された生産工程の間、または選択された生産工程の後に検査される。このような検査結果は好適に記憶される。ガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの構成要素は好適に、比較的長く貯蔵された後、出荷の前に検査されるとともに、当該ガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの構成要素は動作中に定期的な間隔をおいて検査される。このとき検査結果は記憶される。
【００２３】
ガルバニセルは動作中に、充電および放電プロセス、高い電流に起因する負荷、過熱または過冷、衝撃および振動に曝されている。これらの負荷はガルバニセルの劣化を進行させることにもつながる。ガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの構成要素を繰り返し検査することによって、ガルバニセルの劣化もしくは損傷が開始および／または加速されつつあることを早めに認識できる。損傷が開始および／または進行しつつあることを認識することによって、ガルバニセルの動作安全性を得るための手段を講じることができる。特に、異なる極性を有する電極同士の間で、電気的絶縁の機能不良の開始が認識され得る。これによって、ガルバニセルの電極スタック内で短絡が生じる危険が迫っていることを早めに認識できる。こうして電極スタック内部の電気的絶縁が不十分であることによって、ガルバニセルが発火する傾向にも対処することができる。本発明が解決すべき課題はこのように解決される。
【００２４】
本発明のさらなる好適な構成を以下に説明する。
【００２５】
少なくとも一つのガルバニセルの検査は好適に、電磁放射線を用いて行われる。そのために検査すべきガルバニセルは、少なくとも一つの方向ベクトルに沿って、電磁放射線を照射される。電磁放射線の波長は好適に、１０ｍ、特に好適に１０−４ｍを下回る。当該波長は好ましくは１０−１２ｍより小さく、それによって当該電磁放射線はむしろ粒子の性質を有している。ガルバニセルとの相互作用の後に、電磁放射線は、当該ガルバニセルの波長および幾何形状もしくは材料にとって典型的な射出角で、検出器によって捕捉される。このとき検出器も、受信すべき電磁放射線の波長に適合されている。このように検出器として様々な技術的装置が考えられるが、肉眼も想定される。電磁放射線は特に、放射線をガイドするための装置によって偏向され得る。このような装置には、電磁放射線を集束、散乱、遮蔽、偏向および／または反射させる装置も含まれる。検出器は好適に、電子工学的に処理可能な信号を発信する。実際、特に赤外線、可視光線、Ｘ線、ガンマ線のほか、粒子線（アルファ線、ベータマイナス線、ベータプラス線）も有用であることが判明している。前記少なくとも一つのガルバニセルは好適に、コンピュータ断層撮影もしくは磁気共鳴断層撮影によっても検査される。前記少なくとも一つのガルバニセルに対する電磁放射線の照射は好適に、異なる方向ベクトルに沿って行われる。特に好適に、これらの方向ベクトルのうちの少なくとも二つは、互いに直角に設けられている。少なくとも二つの異なる方向ベクトルに沿って行われる電磁放射線を用いた検査の結果は好適に、互いに特に計算によって結合される。電磁放射線の照射は好適に、パルス状に、もしくは時間的に変化する強度で行われる。電磁放射線は好適にジャケットを貫通するとともに、当該ジャケットの内容物、特に電極スタックの層に関する情報をもたらす。ガルバニセルは好適に、少なくとも部分的に電磁放射線によって加熱もしくは透過される。
【００２６】
検査結果は好適に、個々の検査の時点と共に記憶される。記憶されたこれらのデータから好適に、必要な場合、履歴ログが作製される。当該履歴ログは特に、ガルバニセルの、用いられている材料と、製造プロセスに関してさらに展開されるプロセスを支援する。
【００２７】
検査の結果は好適に、バッテリーの、検査対象となるガルバニセルの認識と共に記憶される。こうして好適にセル特有の履歴ログが成立し、当該履歴ログは必要な場合、ガルバニセルの性能を向上させるためにも用いられる。記憶されたデータは好適に、保守作業において読み出され、製造業者に伝達される。
【００２８】
前記少なくとも一つのガルバニセルは好適に、異なる時点で、特に所定の時間間隔をおいて検査される。これらの検査は好適に、時間の進行を考慮して分析され、それによって、ガルバニセルの劣化もしくは損傷が開始および／または加速されつつあることが確認され、かつ、認識される。好適に所定の計算規則を用いて、該当する検査結果の将来の時間履歴が予告される。物理的パラメータの所定の現実の履歴および／または予告された履歴がある場合、警告メッセージが発せられる。当該警告メッセージは好適に、自動車の使用者および／または保守整備員に対して表示される。検査すべきガルバニセルの化学的および／または物理的データに関して好適に、特にコンピュータによって支援された分析が行われる。このような化学的および／または物理的データとは以下のとおりである。
【００２９】
・  カリグラフィー。すなわち、特に積み上げられた構成において、電極（アノード／カソード）と、単独もしくは複数のセパレータとの正しい配置および突出
コレクタ、特に銅コレクタの化学的および／または物理的安定性
製造に起因する異物の封入および／または材料および原材料に存在する欠陥
銅デンドライトの形成もしくは成長
リチウムデンドライトの形成もしくは成長
検査すべきガルバニセルまたは個々の要素および／または構成要素、例えば特に電極スタックの個々の層の変色を含む、機械的および／または熱的損傷もしくは破損。これに関して特別な態様は、例えばセラミックのセパレータを、特に亀裂および割れ目のような機械的損傷に関して検査する場合である。
電極および／またはセパレータの化学的組成
電極および／またはセパレータの密度、場合によっては電解質の密度も含まれる。
特に電解質のイオン含有量。
材料および原材料の遊離および／または溶解現象
導体（接触要素）および／またはジャケットの腐食、場合によってはハウジングの腐食も含まれる。
ＨＦ含有量もしくは濃度（フッ化水素酸）およびＨ２Ｏ含有量もしくは濃度
【００３０】
さらに、劣化の危機的状態が検出され得る。例えば特に以下のような状態である。
炭素の要素上にリチウム析出が始まりつつある場合
電解質の分解が始まりつつある場合
カソードの非リチオ化（Delithiation）が始まりつつある場合。または完了した場合。
【００３１】
さらに、様々な種類の電気的短絡が検出され得る。
【００３２】
検査結果は好適に、ガルバニセルの製造担当者、保守担当者および／または本発明に係る装置の使用者に対して、画像によって表示される。前記少なくとも一つの検査結果、すなわち検査結果、機能パラメータまたは物理的パラメータは、比較値および／または所望の状態に関して、画像として表示される。当該画像は好ましくは、画面もしくはモニタ上で表示される。このとき好ましくは境界値、所望の履歴、所望の幾何形状が表示される。好ましくは、特に電磁放射線を用いた非破壊検査から得られる前記少なくとも一つの検査結果が、図像として表示される。観察者は好適に、短時間のうちに前記少なくとも一つのガルバニセルの状態についての印象を得る。好ましくは検査すべきガルバニセルにおいて、検査に基づいて自動化されたエラー解析が実施される。当該自動化されたエラー解析は好適に、コンピュータに支援されて、例えば記憶された計算規則に基づいて行われ、当該記憶された計算規則は、特に、許容される安全動作ウィンドウを図像化する。検査すべきガルバニセルの危機的な、および／または危険な動作状態を示唆し得る化学的および／または物理的に危機的なデータもしくは値が認識されると、エラーメッセージが出力され、それによって、将来的な損傷が回避され、安全性が保証される。好適に検査者は、検査後のガルバニセルを承認したうえで手放す。好適に当該エラーメッセージおよび／または承認は記憶され、特に好ましくは検査の時点および／または検査者を表す値と共に記憶される。
【００３３】
前記少なくとも一つのガルバニセルは好適に、特に劣化が進みつつある場合および／または電極スタックの、異なる極性を有する電極間の電気的絶縁の機能不良が始まりつつある場合、バッテリーから取り出される。該当するガルバニセルは好適に、危険にさらされている程度の低いセルに交換される。取り出されるべきガルバニセルは好適に、保守作業において取り出される。取り出されるべきガルバニセルは好適に、取り出される前に電気的に絶縁される。取り出されるべきガルバニセルは好適に、取り出される前に放電される。
【００３４】
バッテリーには好適にさらなる装置が配設されており、当該さらなる装置は本発明に係る方法を支援する。少なくとも一つの測定装置は好適に、前記少なくとも一つのガルバニセルの状態に関する情報をもたらす少なくとも一つの機能パラメータもしくは物理的パラメータを検出するためにも用いられる。前記少なくとも一つの測定装置は好適に、必要な場合、測定値を検出するために制御装置によって作動される。前記少なくとも一つの測定装置は好適に、当該制御装置に測定値を提供する。測定装置は好適に、複数の測定要素を有しており、当該複数の測定要素は特に異なるガルバニセルに配設されている。記憶装置には好適に、特に履歴ログを作成するための測定値および測定値の時間履歴に関するデータが格納されている。前記少なくとも一つの測定装置は好適に、電磁放射線、特にＸ線、赤外線のための検出器を有している。前記少なくとも一つの測定装置は好適に、音波、特に超音波のための検出器を有している。
【００３５】
前記少なくとも一つのガルバニセルの電極スタックは、セパレータを有して形成されており、当該セパレータは物質透過性の支持体から成り、好適に部分的に物質透過性である。すなわち、少なくとも一つの材料に関して概ね透過性であるとともに、少なくとも一つの他の材料に関して概ね非透過性である。前記支持体は少なくとも一方の側が無機的材料によってコーティングされている。物質透過性の支持体として、好適に有機的材料が用いられ、当該有機的材料は好適に不織布として形成されている。前記有機的材料、好ましくはポリマー、特に好適にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、無機的かつイオン伝導性の材料でコーティングされており、当該無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、−４０℃から２００℃までの温度範囲においてイオン伝導性となる。前記無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、Ｚｒ，  Ａｌ，  Ｌｉの元素のうちの少なくとも一つを有する酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩の群からの、少なくとも一つの化合物を含んでおり、特に好ましくは酸化ジルコニウムを含んでいる。前記無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、最大直径が１００ｎｍより小さい粒子を有している。このようなセパレータは、例えばドイツ、エヴォニク・アーゲー（Ｅｖｏｎｉｋ  ＡＧ）社により、「セパリオン（Ｓｅｐａｒｉｏｎ）」という商品名で販売されている。
【００３６】
好適に、前記方法を動作させるための装置が、駆動力を供給される駆動部および／または自動車に配設されている。本発明に係る方法はしたがって、特に駆動力が供給される駆動部を使用している間も実施可能である。前記方法を行わせるための装置は好ましくは保守作業が行われている場所に取り付けられている。
【００３７】
本発明のさらなる有利点、特徴および応用可能性を図面に関連させながら、以下に説明する。図面に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る装置の実施の形態を図式的に示す概念図である。
【図２】Ｘ線技術に基づいて撮影された、検査すべきバッテリーの４つの異なる写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、ガルバニセルの非破壊検査を行うための検査装置全体を１として示している。検査すべきガルバニセルは２として示されている。実施の形態に応じて、装置１は個々のガルバニセル２または多数のガルバニセルは２を検査もしくはチェックする。
【００４０】
装置１は放射線源３を含んでいる。代替的に装置１は多数の放射線源３も含み得る。当該多数の放射線源は、検査すべきガルバニセル２を中心として、異なる位置に設けられている。放射線源３は例えばＸ線管装置である。当該放射線源３は放射線４を放出し、当該放射線は例えばＸ線であり、当該Ｘ線は検査すべきガルバニセル２を貫通して、センサ５によって検出される。当該センサは例えばＸ線センサである。放射線４は特に互いに平行に配向されている。
【００４１】
放射線源３の種類に応じて、当該放射線源３から放出される放射線４は検査すべきガルバニセル２を貫通し、および／または、当該検査すべきガルバニセルに接して、もしくは当該検査すべきガルバニセル内で反射または少なくとも部分的に反射される。参照番号４ａは反射された放射線を表しており、当該反射された放射線は対応するセンサ６ａおよび６ｂによって検出される。
【００４２】
放射線源３を制御するため、および、センサ５，６ａおよび６ｂのセンサ信号を処理するために、コンピュータ７が含まれている。当該コンピュータは、センサ信号から、肉眼では見えない検査すべきガルバニセル２の内部を表示するために、画像と、一連の画像とを計算する。この結果はモニタ８に表示され得る。訓練された専門家は、当該モニタ上で、検査すべきガルバニセル２を様々な観点から調べるとともに、検査結果を分析することができる。
【００４３】
コンピュータ７を用いてさらに、自動化されたエラー解析が実施され得る。当該自動化されたエラー解析は例えばソフトウェアによって格納されたアルゴリズムに基づいて行われ、あるいは、格納された理想画像または目標画像との画像比較によっても行われる。検査すべきガルバニセルにエラー状態またはその他の危機的な状態が認識されると、モニタ８にエラー表示が行われ、その後、具体的に認識されたエラーが出力され得る。これによって、検査すべきガルバニセル２が選び出され、交換または修理されることが可能となる。
【００４４】
コンピュータ７を用いてさらに、検査すべきガルバニセル２のさらなる重要なデータ、例えば特に残りの残存耐用期間または様々な性能特性値が決定され得る。これらのデータもモニタ８に出力され得る。
【００４５】
図に示す実施の形態とは異なり、検査装置１は異なる種類の複数の放射線源３を含んでいてもよい。すなわち、例えばＸ線管装置は超音波放射源と組み合わせられ得る。この場合も、対応するセンサが設けられている。
【００４６】
さらに、熱放射や磁界など、検査すべきガルバニセル２に内在する放射を、対応するセンサによって検出し、コンピュータ７を用いて分析することも可能である。この場合、放射線源３は必ずしも必要ではないと思われる。このような検査すべきガルバニセル２に内在する放射はまた、上記の実施の形態において補足的に検出され得る。
【００４７】
図２は検査すべきガルバニセル２の異なる４つの撮像もしくは画像ａからｄであり、当該撮像もしくは画像は、図１に示される検査装置１においてＸ線技術に基づいて撮影されたものである。当該画像は電極スタック（電極スタックに関しては上記の説明を参照のこと）を示しており、当該電極スタックにおいて、電極とセパレータはスタックシートとして形成され、グループ分けされ、かつ、被覆されて、一つのスタックにまとめられている。
【００４８】
図に示す画像において、検査すべきガルバニセル２の、電極とセパレータが正しく配置されているかどうかチェックされ得る。当該チェックは例えば訓練された専門員によって手動で行われる。当該チェックに関しては、モニタ８において画像を測定することも可能である。当該測定を行うために、例えば特別な器具が使用に供される。
【００４９】
部分画像ａはカソードに対するアノードの二次元的整列誤差（ｘ，ｙ）を示している。当該カソードおよびアノードは、正しい配列ではスタック方向に整列、すなわち部分画像ｂに示されているように、概ね正確に積み上げられているはずである。このような整列誤差は、検査すべきガルバニセルの性能特性値を著しく劣化させるとともに、安全性に対する甚大な危険を表している。
【００５０】
部分画像ｃは電極とセパレータとから成るスタックの傾きを示している。当該傾きは矢印で示されている。このような傾きも、検査すべきガルバニセルの性能特性値を著しく劣化させるとともに、安全性に対する甚大な危険を表している。
【００５１】
部分画像ｄは上層の向きを撮影したものである。
【００５２】
このような撮像もしくは画像は当然のように、円筒形のコイル型セルまたはその他のセル形状を有するセルにおいても作成される。その場合、必要があれば他の配置基準がチェックされる。
【００５３】
本発明は特に、鉛、ニッケル金属水素化物、リチウム、リチウムイオンを備えるガルバニセルに応用される。リチウムイオンセルにおいて、特に自動車分野で応用されるのが好ましい。
【００５４】
本発明のさらなる態様は、異なる動作状態において検査すべきガルバニセル２に対して、放射線を照射もしくは放射線を透過させることである。このとき検査すべきガルバニセル２の化学的および／あるいは物理的データが検出され、かつ、チェックされる。当該化学的および／あるいは物理的データは、場合によって個々の動作状態においてのみ生じるとともに、場合によって他の状態では検出不能であるか、限定的にのみ検出可能である。その場合、検出されるデータは例えば、エラーに起因して生じる可能性のある過熱のトラブルを示唆し得る。当該過熱のトラブルはいわゆる「熱暴走」を生じさせかねない。「熱暴走」とは、ガルバニセル２の温度上昇が自動的に進むことであり、当該熱暴走はガルバニセル２の自己点火および場合によっては爆発につながる可能性がある。
【符号の説明】
【００５５】
１  検査装置
２  ガルバニセル
３  放射線源
４  放射線
４ａ  反射された放射線
５  センサ
６ａ  センサ
６ｂ  センサ
７  コンピュータ
８  モニタ
【図１】
2012524385.tif 000003
【図２ａ】
2012524385.tif 000004
【図２ｂ】
2012524385.tif 000005
【図２ｃ】
2012524385.tif 000006
【図２ｄ】
2012524385.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月20日(2011.12.20)
【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】
少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーを動作させる方法であって、
当該少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも間欠的に、検査を受ける方法において、
前記少なくとも一つのガルバニセルの前記検査は、非破壊検査法によって電磁放射線を用いて行われ、
当該検査によって少なくとも一つの検査結果が検出され、
当該少なくとも一つの検査結果は、少なくとも一つの第一の比較値と結合されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つのガルバニセルの前記検査は、前記バッテリーもしくはガルバニセルの所定の動作状態において行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つのガルバニセルの検査は、電磁放射線を照射することによって行われ、前記少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも一つの方向において照射されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
少なくとも一つのガルバニセルは、少なくとも二つの平坦な層、特に少なくとも一つのアノードと、セパレータと、カソードとを備える電極スタックを有しており、
前記検査によって、前記電極スタックの少なくとも一つの平坦な層について、少なくとも一つの機能パラメータが決定され、
当該少なくとも一つの機能パラメータは、少なくとも一つの第二の比較値と結合されることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つの検査結果および／または前記少なくとも一つの機能パラメータは、前記検査の時点を表している値と共に記憶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】
前記少なくとも一つの検査結果および／または前記少なくとも一つの機能パラメータは、前記バッテリーの前記検査されるガルバニセルを表している値と共に記憶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】
前記少なくとも一つのガルバニセルは、第一の検査を受けるとともに、特に所定の時間間隔をおいて少なくとも一つの第二の検査を受け、
前記少なくとも二つの検査の少なくとも一つの検査結果もしくは少なくとも一つの機能パラメータは互いに結合される（比較および予測および報告）ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも一つの検査結果もしくは前記少なくとも一つの機能パラメータは、画像として表示されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つのガルバニセルは、所定の条件において、バッテリーから取り出されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
電極スタックを有しているとともに請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実施するために設けられている少なくとも一つのガルバニセルを有するバッテリーにおいて、
当該バッテリーに少なくとも、
所定の条件において、前記少なくとも一つのガルバニセルもしくは当該ガルバニセルの電極スタックについての少なくとも一つの測定値を検出するために設けられている測定装置と、
少なくとも一つの測定値を、特に当該測定の時点を表している値とともに記憶するために設けられている記憶装置および／または
測定値を検出するための前記少なくとも一つの測定装置を作動させるために設けられている制御装置とが配設されていることを特徴とするバッテリー。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバッテリーであり、前記電極スタックは少なくとも一つのセパレータを有するバッテリーであって、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法を実施するためのバッテリーにおいて、
前記少なくとも一つのガルバニセルの前記セパレータは好適に材料透過性の支持体から成り、好適に部分的に材料透過性であり、すなわち、少なくとも一つの材料に関して概ね  透過性であるとともに、少なくとも一つの他の材料に関して概ね非透過性であり、
前記支持体は少なくとも一方の側が無機的材料によってコーティングされており、
材料透過性の支持体として、好適に有機的材料が用いられ、当該有機的材料は好適に不織布として形成されており、
前記有機的材料は、好ましくはポリマー、特に好ましくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を有しており、
前記有機的材料は無機的かつイオン伝導性の材料でコーティングされており、当該無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、−４０℃から２００℃までの温度範囲においてイオン伝導性となり、
前記無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、Ｚｒ，  Ａｌ，  Ｌｉの元素のうちの少なくとも一つの酸化物、リン酸塩、硫酸塩、チタン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩の群からの少なくとも一つの化合物、特に酸化ジルコニウムであり、
前記無機的かつイオン伝導性の材料は好適に、最大直径が１００ｎｍより小さい粒子を有していることを特徴とするバッテリー。
【国際調査報告】
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