JP2001511633A - 容器収納型エネルギー蓄積装置の現場故障検出装置 - Google Patents

容器収納型エネルギー蓄積装置の現場故障検出装置

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JP2001511633A
JP2001511633A JP2000504469A JP2000504469A JP2001511633A JP 2001511633 A JP2001511633 A JP 2001511633A JP 2000504469 A JP2000504469 A JP 2000504469A JP 2000504469 A JP2000504469 A JP 2000504469A JP 2001511633 A JP2001511633 A JP 2001511633A
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JP2000504469A
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エー． ハーゲン，ロナルド
コムテ，クリストフ
ビー． ナッドソン，オーリン
ローゼンタール，ブライアン
ロウイラード，ジーン
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ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー
ハイドロ−ケベック コーポレイション
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    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Abstract

(57)【要約】 本発明は、直列に接続された多数のエネルギー蓄積装置が内部に配置された給電システム用導電容器の電気抵抗性表面における破損箇所を検出する装置および方法に関する。容器内に配置されたエネルギー蓄積装置は、直列電力接続体に接続される。直列接続体に対して検出器が連結されて、直列接続エネルギー蓄積装置から導出された試験信号の状態変化を検出する。検出器は、基準状態から非基準状態への試験信号の状態変化を検出することにより、絶縁層における破損箇所の存在を検出する。検出器は、直列に接続されたエネルギー蓄積装置の対向する端部のエネルギー蓄積装置に隣接して夫々連結された一対のタップラインを備えている。各タップライン上で夫々試験信号を発生させる目的で、タップラインの各々と容器との間にはスイッチにより選択的接続が提供される。タップライン上において、選択された端部エネルギー蓄積装置の電圧と等しい電圧により表される基準状態から、選択された対向端部エネルギー蓄積装置の電圧を実質的に超える電圧により表される非基準状態への試験信号の状態変化が電圧検出器により検出される。代替的に検出器は、試験信号を、時間変化もしくは変調された試験信号として生成すると共に試験信号を直列接続体へと導入する信号生成器を有する。検出器は、時間変化もしくは変調された試験信号を、試験信号と実質的に等しい信号により表される基準状態から試験信号の不在によって表される非基準状態への状態変化によって検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明はエネルギー蓄積装置に関し、より詳細には、容器収納型(encased) エ
ネルギー蓄積装置内で発生し得る部分的または完全な短絡故障を検出する現場(i
n-situ) 装置および方法に関する。
【０００２】 従来の技術 最近では多くの先進のバッテリ技術が開発されているが、それは例えば金属水
素化物( 例えばNi-MH)、リチウム・イオンおよびリチウム・ポリマ・セル技術な
どであり、広範囲な商用的用途および消費者用途に対して高エネルギー生成を約
束するものである。高エネルギー用途においては、通常必要な量の電力を生成す
べく相当に多数の別体のエネルギー蓄積装置もしくはシステムが直列接続される
。一例として電気自動車に給電するのに適したバッテリシステムは、数百ボルト
の定格電圧および数百アンペアの定格電流を有し得ると思われる。
【０００３】 このようなエネルギー蓄積装置が導電性容器もしくはハウジング内に収納され
る用途においては、容器からエネルギー蓄積装置を電気的に分離するのが望まし
いと思われる。例えば、エネルギー蓄積装置と保護容器との間に低抵抗性電流経
路または短絡が発生すると、通常経時的なエネルギー蓄積装置の漸進的な劣化を
導くことが知られている。
【０００４】 部分的故障(partial fault) の場合、容器壁をエネルギー蓄積装置から分離し
ている絶縁層には一つの破損箇所(breach)もしくは短絡(short circuit) が発生
する。結果として容器は、直列接続されたエネルギー蓄積装置内で破損が発生し
た結合点と等しい電位まで励起される。もし早期段階で検出されれば、欠陥は修
復され得る。もし未検出で放置されれば、低インピーダンスの電流経路が更に完
全短絡状態へと劣化し、更なる問題として付加的な低抵抗性電流経路が発生する
こともある。完全故障の場合、絶縁層の劣化に依り、エネルギー蓄積装置と容器
との間に２つ以上の低インピーダンス経路が発生する。完全故障状態は、危険で
あると共に潜在的に破滅的な容器内循環電流を生成する結果となる。
【０００５】 保護ハウジングとその内部に収納された１つまたはそれ以上のエネルギー蓄積
装置との間で発生する一つおよび多数の内部短絡は、ハウジングの各端子間の電
圧またはエネルギー蓄積装置により生成される電流を測定しても検出不能である
ことが多い。エネルギー蓄積システムの耐用期間の初期の間は、エネルギー蓄積
装置もしくはシステムの電位および電流に対する部分的または完全な故障状態の
影響は最小限であることが多い。但し、このような内部故障が未検出のままであ
れば、エネルギー蓄積システムの耐用期間は相当に短縮されると共に、突然で潜
在的に激しい給電システムの故障が警告なしで発生することもある。
【０００６】 バッテリ製造業界においては、容器収納型エネルギー蓄積システムにおいて生
じた内部短絡状態の存在を効果的に検出する装置および方法に対する要望が在る
。また、更にいくつかの直列接続された独立したエネルギー蓄積システムが内部
短絡状態に遭遇しているかを識別し得る手法に対する要望も存在する。本発明は
、それらまたは他の要望を満足させるものである。
【０００７】 発明の要約 本発明は、直列に接続された多数のエネルギー蓄積装置が内部に配置された給
電システム用導電容器の電気抵抗性表面における破損箇所を検出する装置および
方法に関する。容器内に配置されたエネルギー蓄積装置は、直列電力接続体に接
続される。直列接続体(series connection) に対して検出器が連結されて、直列
接続エネルギー蓄積装置から導出された試験信号の状態変化を検出する。検出器
は、基準状態から非基準状態への試験信号の状態変化を検出することにより、絶
縁層における破損箇所の存在を検出する。
【０００８】 一実施例において検出器は、直列に接続されたエネルギー蓄積装置の対向する
端部のエネルギー蓄積装置に隣接して夫々連結された一対のタップライン(tap l
ine)を備えている。各タップライン上で夫々試験信号を発生させる目的で、タッ
プラインの各々と容器との間にはスイッチにより選択的接続が提供される。タッ
プライン上において、選択された端部エネルギー蓄積装置の電圧と等しい電圧に
より表される基準状態から、選択された対向端部エネルギー蓄積装置の電圧を実
質的に超える電圧により表される非基準状態への試験信号の状態変化が電圧検出
器により検出される。
【０００９】 代替的な実施例において、検出器は、試験信号を、時間変化もしくは変調され
た試験信号として生成すると共に試験信号を直列接続体へと導入する信号生成器
を有する。検出器は、時間変化もしくは変調された試験信号の信号強度における
、基準状態から非基準状態への状態変化もしくは変動を検出する。この実施例に
おいて、試験信号と実質的に等しい特性を有する検出信号により基準状態が特定
されると共に、試験信号の不在を検出することにより非基準状態が特定される。
【００１０】 発明の実施の形態 図面の内の特に図１を参照すると、容器収納型エネルギー蓄積システム20と共
に使用される故障検出装置の実施例が示されている。ここに示される実施例にお
いてエネルギー生成システム20は、ノード(node)24a 乃至24e などの多数の直列
ノードもしくは結合点により構成された直列接続体24に直列接続された多数のエ
ネルギー蓄積装置22を含んでいる。直列接続されたエネルギー蓄積装置22は、装
置22の直列配列を電力消費装置へと接続する一対の終端端子23を含む保護ハウジ
ング21内に収納される。エネルギー蓄積システム20に対して検出器26が連結され
、導電性容器21と、直列接続体24を構成する直列ノード24a 乃至24e との間に配
置された電気絶縁材料もしくは表面27内における破損箇所の結果として発生し得
る電流経路の存在を検出する。
【００１１】 図１に示された如く直列接続されたエネルギー蓄積システム20においては、直
列ノード24a 乃至24e と導電性ハウジング21との間に配置された絶縁材料もしく
は表面27の劣化は、直列ノードと導電性ハウジング21との間の一個以上の低抵抗
性電流経路の発生に帰着し得る。多くのエネルギー蓄積システム形態において、
ハウジング絶縁材料27の破損箇所から生ずる( 例えば部分的故障または完全故障
などの) 短絡電流経路の存在は、従来の外部からの電力監視手法を採用しても検
出不能であることが多い。
【００１２】 例えば、ノード24b と導電性ハウジング21との間で単一の低抵抗性破損箇所も
しくは部分的故障が発生したとき、もしハウジングのアースがフローティング状
態(floating)に在ればハウジングはノード24b の電位( 即ちV24b) と同一の電位
へと励起される。代替的に、もしハウジング21が所定電位に固定されていれば、
ハウジング21は電力端子23間の電位へと励起される。通常部分的故障状態は導電
性ハウジング21を所定電位へと励起する結果となるが、一般に部分的故障はエネ
ルギー蓄積システム20の端子間電位のかなりの程度又は検出可能な変化に帰着し
ない。
【００１３】 部分的故障は必ずしもエネルギー蓄積システム20の出力電流もしくは端子電位
を減少しないが、通常部分的故障状態は、端子電位の減少に帰着し得る故障状態
の前触れを示す。例えば、直列ノード24a 乃至24e とハウジング21との間の絶縁
における２つ以上の低抵抗性破損箇所の発生は、完全故障状態を構成するハウジ
ング21を通る危険な循環電流の発生に帰着する。例えば、ノード24c とハウジン
グ21との間で生ずる絶縁破損箇所は、ノード24e とハウジング21との間に引き続
き形成される絶縁破損箇所と協働してそれらの間に短絡電流を形成することもあ
る。
【００１４】 ノード24c 、24e を介してハウジング21を流れる循環電流の大きさは、ノード
24c 、24e における破損箇所の接触抵抗と、影響を受けたエネルギー蓄積装置22
の内部インピーダンスとに依存する。もし接触抵抗が低ければ、短絡電流の大き
さは相当なものになり得る。この場合に完全故障状態は、各電力端子23を介して
供給される電流としてでは無く、循環電流の形態による無駄なエネルギー消耗に
帰着する。
【００１５】 完全故障から帰着する循環電流の存在は、給電システムの温度上昇として間接
的に検出され得ると共に、もし十分に顕著であれば、給電システムの電位の減少
として検出され得る。但し、電気的雑音の多い環境の場合、電力端子電位におけ
る何らかの低下を検出するのは困難であり、システムの内部干渉によりマスクさ
れることもある。故に、電力端子電圧の顕著な変化が検出され得るという危険で
潜在的に破滅的なレベルへと故障状態が到達する前に、給電システム内における
完全故障状態の存在を検出することは、従来の技術を使用しては行えない場合が
あった。
【００１６】 本発明に係る故障検出方法は、従来の外部電位測定技術が採用されたときには
検出不能であった部分的故障状態の発生を検出する。完全故障状態の可能性があ
るというこのような早期の警告に依れば、十分な時間的余裕が提供され、システ
ムは目前の完全故障状態に対して応答したり適切な修正処置を取ることができる
。部分的故障の早期検出および部分的故障状態の修復は、危険な完全故障状態の
発生を防止する。
【００１７】 一実施例において容器21は、エネルギー蓄積装置22の直列配列を導電性容器21
から絶縁する容器21の内面上に展開された電気抵抗材料27を含む。短絡電流が直
列ノードから容器21へと通過するような絶縁層27で発生しつつある破損箇所の検
出時に、故障検出器26は、局部制御器28へと伝達され得る故障信号を生成する。
局部制御器28は、容器21内に配置、または容器21から離間された制御ボード上に
位置し得る。
【００１８】 故障検出器26により検出された故障状態の大きさに依存して局部制御器28は、
多数のエネルギー蓄積システム20の局部制御器28と連絡し得る給電システム制御
器30に対して故障状態を報告する。局部制御器28は単に故障状態を報告しもしく
は記録を行うか、又は、故障検出器26からの故障信号の受信に応じて修正処置を
取り得る。例えば局部制御器28は、保守が必要なことをユーザもしくは技術者に
対して通知する車両制御パネル上のディスプレイなどの報知器に信号を送信し得
る。
【００１９】 図２乃至図８には、容器収納型エネルギー蓄積装置と共に使用される直流検出
技術を実施する部分的故障検出装置の実施例が示されている。図２に示された如
く、多数のエネルギー蓄積装置が、保護ハウジング40内に含まれると共に相互に
接続されて複数ノードによる直列接続体42を形成する。ハウジング40はアルミニ
ウムなどの導電性材料から作製されると共に、酸化被膜が形成された表面または
絶縁材料が表面に載置されたシートなどの電気抵抗性の内面を含む。ハウジング
40は、ハウジング40に電流を流出入させる正負の絶縁貫通44、46を含む。
【００２０】 この実施例に依れば、エネルギー蓄積装置の直列配列の最初のエネルギー蓄積
装置および最後のエネルギー蓄積装置には故障検出回路51が連結される。故障検
出回路51は、直列接続体42の最外側結合点J0、J6のそれぞれに回路51を選択的に
連結すべく起動され得るスイッチSW1 を含んでいる。またスイッチSW1 は、導電
性ハウジング40にも連結される。
【００２１】 タップライン50は、スイッチSW1 の第1 端子である端子A を、負端子44へと、
即ちエネルギー蓄積システム41の結合点J0へと連結する。負端子44は、 VNEG も
しくはV0の電位を有するものとして示されている。結合点J0における電位V0は、
負端子44の電位である VNEG に等しいことが理解できる。タップライン50は、図
示内容では直列抵抗R0として示されたインピーダンスと結合されている。第2 タ
ップライン54は、スイッチSW1 の第2 端子すなわち端子B を、正端子46へと、即
ち、エネルギー蓄積システム41の結合点J6へと連結する。この図において、基準
状態の下では、タップライン54は、結合点J6の電位と等しい VPOS の電位を有し
ている。タップライン54は、直列抵抗R6により示される内部インピーダンスを有
するものとして示されている。
【００２２】 上記スイッチSW1 は端子A および端子B との間のニュートラルな位置との間で
切換えられ、故障検出回路51のタップライン50、54をハウジング40と選択的に接
続する。特定の電源の試験が所望でなければ、スイッチSW1 は、多数の他の電源
の試験の為にニュートラルな位置へと設定される。スイッチSW1 がハウジング40
へと接続される結合点の電位は、電位 VCASEにより与えられる。更に、スイッチ
SW1 は単極双投式スイッチとして示されているが、代替的に二極単投式スイッチ
または他のスイッチ形態を構成しても良い。スイッチSW1 は、故障検出回路51の
タップライン50、54をハウジング40に対して選択的に接続する無安定マルチバイ
ブレータなどのマイクロコントローラまたは他の制御装置により制御され得る。
スイッチSW1 の起動を制御すべく、他の制御装置が採用され得ることが理解され
る。
【００２３】 基準状態の下では、ハウジング40はアースを有するが、これはフローティング
状態であると共に、通常エネルギー蓄積装置の直列配列42と結合された高インピ
ーダンス漏れ経路を通して所定電位と等しい。端子A を接触させるべくスイッチ
SW1 が起動されたとき、ハウジングの電位 VCASEは迅速に電位V0へと平衡する。
同様にして、スイッチSW1 が端子B と接触すべく起動されたとき、ハウジング電
位 VCASEは迅速に電位V6へと平衡する。エネルギー蓄積装置の直列配列42の漏れ
抵抗は、タップライン50、54のインピーダンスR0、R6よりも相当に大きいことを
銘記されたい。
【００２４】 エネルギー蓄積装置の直列配列42とハウジング40との間の絶縁表面もしくは材
料において破損箇所が発生した場合、ハウジング40の電位 VCASEは迅速に、破損
箇所が発生した直列接続体42の結合点の電位に対応する電位へと平衡する。例え
ば図３を参照すると、ハウジング40と直列配列42との間の絶縁材料における破損
箇所は短絡45として示されている。短絡45は、エネルギー蓄積装置E2とエネルギ
ー蓄積装置E3との間の結合点J2にて発生したものとして示されると共に、V2の電
位を有している。絶縁層における破損箇所によりハウジング40は、エネルギー蓄
積装置E1およびE2の結合電位( すなわちE1＋E2) へと励起される。
【００２５】 一般的に、絶縁材料における破損箇所が、直列接続体42に沿ってV1、V2、V3、
V4、V5またはV6の電位を有する結合点( すなわち、V0の電位を有する結合点以外
の結合点) にて発生するのであれば、スイッチSW1 が端子A と接触しているとき
に、タップライン50を介して短絡電流を導通する経路が確立される。図４に示さ
れた如くV2の電位を有する結合点にて短絡電流経路52が確立されると共に、短絡
循環電流は、破損箇所が発生した直列配列結合点からタップライン50の抵抗R0お
よびスイッチSW1 を通り、導電性ハウジング40を介して戻る。絶縁破損箇所の詳
細箇所、故に絶縁破損箇所および短絡45の箇所は、抵抗R0を介して流れる電流の
量、または、抵抗R0に掛かる電圧を計算することにより決定され得る。電流もし
くは電圧を検出し得る検出器53は、試験信号と見なされ得るタップライン50上の
電流信号もしくは電圧信号の存在を検出すると共に、試験信号の大きさを決定す
る。
【００２６】 オームの法則を適用することにより、抵抗R0を流れる電流は、抵抗R0に掛かる
電位を合計すると共に電位値を抵抗R0の抵抗値で除算することにより決定され得
る( すなわち、試験電流 IT ＝(E1+E2)/R0または VR0/ R0) 。尚、直列接続体42
に連結された個々のエネルギー蓄積装置の公称作動電圧は実質的に等しいものと
見なされる。例えば、もしタップライン50を通過する試験電流 IT が検出されれ
ば、短絡45の相対箇所は、短絡45が発生した結合点の電位を先ず算出することに
より間接的に決定され得る。電位は、試験電流 IT を抵抗R0の値で除算すること
により決定され得る( すなわち、 VX =IT /R0)。結合点電位の大きさを決定すれ
ば短絡結合点の箇所は、負端子44から正端子46まで連続する個々のエネルギー蓄
積装置の既知電圧の合計と、算出電位 VX とを比較することにより決定され得る
。上記 VSUM の値が実質的に一個のエネルギー蓄積装置に関する電位の量の算出
電位 VX を超える場合、破損箇所が発生した結合点は、最初の２個のエネルギー
蓄積装置の間に位置している。
【００２７】 短絡45が発生する結合点を直接的に決定することが所望される実施例において
は、直列接続体42内のエネルギー蓄積装置の各々と並列に電圧検出器が連結され
得る。電圧検出器47は、対応するエネルギー蓄積装置に連結された電圧検出器の
各々から電圧レベル情報を得る局部制御器もしくは外部制御器に連結され得る。
短絡結合点を決定する方法は、上述した方法と類似すると共に、直列接続体42に
おけるエネルギー蓄積装置の各々に対して得られた電圧レベル情報を使用した手
法で決定され得る。
【００２８】 図５に示されたようにスイッチSW1 が接触端子B へと起動されたとき、絶縁破
損箇所を通過する短絡電流はタップライン54を通過すべく方向変換される。スイ
ッチSW1 が端子B と接触する基準的非故障状態の下では、ハウジング電位 VCASE は抵抗R6を通る電位V6となることから、電流はタップライン54を流れない。V2の
電位を有する結合点におけるハウジング40の短絡45の発生時に生ずる部分的故障
状態の下では、抵抗R6の電位、故にハウジング電位 VCASEは、 VCASE＝(E6+E5+E 4 +E3) ／R6で与えられる。
【００２９】 端子A およびB の間でスイッチSW1 を起動することにより選択的に起動される
２個のタップライン50、54を含んでいることは、終端端子44、46と夫々の最初お
よび最後のエネルギー蓄積装置E1およびE6との間で発生する短絡状態の存在を検
出して確認する場合に特に好都合である。図６乃至図８を参照すると短絡45は、
負端子44と第1 エネルギー蓄積装置E1との間の結合点J0にて発生したものとして
示されている。短絡45の発生時に、ハウジング40の電位は結合点J0の電位V0へと
動かされる。スイッチSW1 が端子A との接触を確立すべく切換えられたとき、タ
ップライン50の抵抗R0間で発生した電位もまた電位V0になることから、抵抗R0の
電位はハウジング電位V0に等しく、故に、誤って非故障状態を示してしまう。
【００３０】 故に、電位V0を有する結合点に沿った短絡45の有無を検出することは、図２乃
至図８に示された手法により直列接続体42に接続されたタップライン50の使用で
は不可能である。タップライン54を起動すべくスイッチSW1 を起動して端子B と
の接触を確立することにより、負端子44とエネルギー蓄積装置E1との間の絶縁層
における単一の故障もしくは破損箇所は信頼性を以て正確に検出され得る。例え
ば図８に示された如くスイッチSW1 を動かして端子B と接触させると、タップラ
イン54および抵抗R6を通過する短絡電流の検出が許容される。短絡電流経路59を
流れる電流の大きさは、 IT ＝(E1+E2+E3+E4+E5+E6) ／R6により与えられる。
【００３１】 スイッチSW1 を端子A と端子B との間で動かすことにより、直列接続体42の最
初および最後のエネルギー蓄積装置に関する結合点を含め、直列接続体42におけ
る全ての結合点における部分的故障が検出され得る。更に、破損箇所の箇所およ
び大きさを表示することにより、該当結合点とハウジング容器との間の絶縁層に
おける破損箇所を介して流れる短絡電流の大きさも決定され得る。更に、短絡状
態の箇所、および、短絡により影響を受けたエネルギー蓄積装置の識別もまた、
上述のDC部分的故障検出方法を使用して決定され得る。
【００３２】 図９乃至図１１を参照すると、高エネルギー固体バッテリなどの高出力エネル
ギー蓄積装置の直列配列に沿って発生する部分的故障の存在を検出するのに特に
適したDC検出回路の他の実施例が概略形態で示されている。検出回路100 は、本
発明の一実施例に係る以下の部分的故障検出方法を実施すべく採用され得る。最
初に、直列接続されたエネルギー蓄積装置が収納されるバッテリケースなどの導
電性ハウジングは、固体リレーもしくはアナログスイッチ108 および抵抗器107
を使用して、直列配列内で最低電位を有するエネルギー蓄積装置の電位 VNEG へ
と抵抗的に充電される。検知された電位 VNEG は、ノードVB0 102 にて利用可能
である。
【００３３】 ノード VCASE 104にて利用可能であるハウジング電位 VCASEは次に、ノードVB
0 102 における電位 VNEG に関して測定される。アナログスイッチ112 、114 は
電圧信号 VNEG および VCASEをA/D 変換器118 へと導く。A/D 変換器118 は、 V NEG と VCASEとのアナログ電圧差を対応するデジタル電圧信号へと変換するが、
これは制御器により実行されるソフトウェアを使用して決定され得る。基準的非
故障状態の下では、測定された信号は約0.1V程度の±誤差範囲で実質的に0 V の
値を有さねばならない。
【００３４】 次に給電システムのハウジングはアナログスイッチ110 および抵抗器109 を使
用して、直列配列内で最高電位を有するエネルギー蓄積装置の電位 VPOS へと抵
抗的に充電される。検知された電位 VPOS はノードVB10 106にて利用可能である
。ノード VCASE 104にて利用可能であるハウジング電位 VCASE が次に測定され
、アナログスイッチ112 、114 は２つの電圧信号 VPOS および VCASEをA/D 変換
器118 へと導く。基準的非故障状態の下で、測定された信号もまた実質的に0V±
電圧誤差範囲の値を有さねばならない。電圧誤差範囲の大きさは、ノイズおよび
キャリブレーション(calibration) エラーに対処するに十分なものであるべきこ
とを銘記されたい。
【００３５】 エネルギー蓄積装置の直列配列における任意の結合点もしくはノードで発生す
る部分的故障は、電圧スレッショルド( すなわち、0 V ±の電圧誤差範囲) を超
える測定信号として故障検出回路100 により検出される。例えば、通常部分的故
障状態の存在は、2 V を超える測定信号として検出される。一実施例においては
、直列配列における個々のエネルギー蓄積装置の電圧を検出すべく電圧検出器が
提供され、内部もしくは外部制御器（図示せず) と協働して個々のエネルギー蓄
積装置用電圧検出器とハウジング電圧検出器との間の切換えを行う。故に、エネ
ルギー蓄積装置の各々は、定期的に上述の故障検出処置を受け、エネルギー蓄積
装置の直列配列の継続的監視を提供する。
【００３６】 尚、所定の給電システム形態の特定要件に対処すべく、部分的故障検出が実行
される方法を変更する機会を提供するソフトウェアが制御器もしくはプロセッサ
により実行されることが理解される。尚、構成要素120 および116 はマイクロコ
ントローラとの間で信号を送受する光学的アイソレータを示すことを銘記された
い。更に、図１０に示された構成要素122 から受信したデータおよびクロック信
号はマイクロコントローラから受信されることを銘記されたい。
【００３７】 本発明の他の実施例に依れば、直列接続もしくは並列接続された容器収納型エ
ネルギー蓄積システムの配列内で発生する部分的故障状態の存在を検出すべく、
交流(AC)故障検出方法を実施する回路が採用される。この手法は、導電容器がア
ースされることが必要なときに特に有用である。図１２に示された実施例におい
ては、多数のエネルギー蓄積システム62、64、66が接続された直列電力接続68に
対して導入(inject)される試験信号を部分的故障検出回路60が生成する。３個の
エネルギー蓄積システム62、64、66が電力ライン68に直列接続されるものとして
示されるが、はめ込まれた検出回路60を各々が有する任意の個数のエネルギー蓄
積システムが、電力ライン68および電力ライン68に連結された他のエネルギー蓄
積システムに関して直列もしくは並列関係で接続され得ることを理解されたい。
ここで示される実施例においてバッテリを構成するエネルギー蓄積システム62、
64、66は、各々、電力ライン68と直列接続された多数の個別のエネルギー蓄積装
置を含み得る。一実施例においてエネルギー蓄積システム62、64、66は、先に図
２乃至図１１に関して記述されたものと実質的に等しい内部故障検出回路を含む
。
【００３８】 部分的故障検出回路60は、ライン71により直列接続体68に連結される。一実施
例において信号生成器70は、顕著な周波数成分 fC を有すると共にコンデンサ C inj および抵抗器 Rinj を介して、第1 エネルギー蓄積システム62に隣接する接
続63にて直列電力ライン68に導入される試験信号 Vinj を生成する。エネルギー
蓄積システム62、64、66のいずれにおいても破損箇所が存在せず、且つ、バッテ
リ61のアースがバッテリ61を支持するシャーシ（図示せず）に関してフローティ
ング状態であるとすれば、バッテリは、正弦波であり得るAC試験信号 Vinj をバ
ッテリ回路を介して伝達する導波路として作用する。試験信号は、コンデンサ C SENSE を通過せしめられ、そこで増幅器72により増幅される。増幅器72からの出
力信号は、一実施例において fC の中心周波数を有する帯域フィルタを含む検出
器74に伝達される。帯域フィルタの通過帯域は、ノイズおよび外来信号成分およ
び高調波を濾過すべく選択されることから、試験信号 Vinj が増幅器72の出力に
存在するのであれば信頼性を以て検出され得る。検出器74の出力は、出力接点76
におけるマイクロプロセッサもしくは制御器などの外部回路もしくは装置に連結
され得る。
【００３９】 図１３に示されたエネルギー蓄積システム62、64、66のひとつにおいて短絡状
態が発生すると、シャーシに対してアース78されている負高電圧ライン68により
、試験信号 Vinj はシャーシアース78に導かれる。故に、増幅器72の入力には認
識可能な信号は存在せず、したがって、検出器74の入力または出力接点76には試
験信号は存在しない。ここに示された実施例において、AC部分的故障検出回路60
を構成するものとして示された成分の各値は次の様に与えられる： Vinj ＝1 V
； Rinj ＝1 KA； Cinj ＝0.1 TF； CSENSE ＝0.1 TF； fc ＝10 KHz；通過帯域
＝50Hz；及び、増幅器ゲイン＝10。尚、部分的故障状態から帰着する電位HV＋及
びHV−の間の差として定義されるバッテリ61の出力電位には認識可能な変化が無
いことを銘記されたい。AC回路60は、従来の外部電位測定手法の採用によっては
検出不能であった、経時的にバッテリの性能に悪影響を与え得る不都合な部分的
故障の検出を行う。
【００４０】 次に図１４乃至図１５を参照すると、AC部分的故障検出回路84の他の実施例が
示されており、信号生成器86により生成された試験信号 Vinj の周波数を決定す
る周波数発生器88に検出器92が連結されている。検出器は周波数発生器88に対し
て直接的に連結されていることから、図１２乃至図１３に示された６個の直列接
続エネルギー蓄積システムなどの、直列接続もしくは並列接続された多数のエネ
ルギー蓄積システムに対する部分的故障を検出するときに、更に強化された検出
性能が実現され得る。数個のエネルギー蓄積システムのいずれのものが部分的故
障状態に遭遇したかを正確に識別すべく、例えばロックイン(lock-in) 増幅器を
採用するような種々の公知の同期検出技術が使用され得る。
【００４１】 一実施例において、グループ化されたエネルギー蓄積システムの中の特定のエ
ネルギー蓄積システムには、固有周波数、周波数帯域または他の特性を有するAC
試験信号が関連付けられる。固有AC信号の有無の検出は、特定のエネルギー蓄積
システムにおける部分的故障の有無を示す。他の実施例においては、特定のエネ
ルギー蓄積システムに対する試験信号が、電力ライン82に接続された他のエネル
ギー蓄積システムに関連する試験信号から識別されるように励起および検出され
た試験信号を変調すべく周波数発生器88が採用され得る。
【００４２】 図１４に示された実施例において、エネルギー蓄積システム80は、負および正
のフローティング端子81、83に夫々直列接続された６個のエネルギー蓄積装置E1 乃至E6を含んでいる。試験信号 Vinj は、エネルギー蓄積装置の直列配列82の中
央部に向けて配置された電力ライン82上の結合点93において電力ライン82に導入
される。ここに示された実施例において試験信号 Vinj は、エネルギー蓄積装置
E3とエネルギー蓄積装置E4との間における結合点93にて導入される。故障検出回
路84に対するアース85は、エネルギー蓄積システム80に対して局部的(local) で
あることを銘記されたい。
【００４３】 各エネルギー蓄積システムとハウジング80との間の絶縁層における破損箇所の
結果として発生する短絡状態が無ければ、結合点93にて導入される試験信号 Vin j はV3の電位を有する。試験信号 Vinj が電力ライン82を通過するときに、例え
ば寄生容量および離散容量、インダクタンスまたはチョークなどに依り、試験信
号は減衰され得る。但しこの減衰は、相対的に最小限であることから、エネルギ
ー蓄積システム内における短絡状態の正確な局部検出が実現され得る。
【００４４】 図１５に示されたように負端子81とエネルギー蓄積装置E1との間の結合点にお
いて部分的故障が発生した場合、試験信号 Vinj はハウジング80の電位となる。
ハウジング80が、局部アースに結合されている場合、増幅器90の出力に存在する
試験信号 Vinj は実質的に0 V である。この手法は、多数の電力供給モジュール
のひとつにおいて発生する短絡状態の早期検出を許容する。試験信号 Vinj がハ
ウジング80を通過する箇所における直列のチョークもしくはコンデンサの値を慎
重に選択することにより、短絡状態に遭遇している特定のエネルギー蓄積システ
ムが、試験信号 Vinj の固有周波数もしくは特性を決定することにより正確に決
定され得る。
【００４５】 本発明の一実施例に依れば、図１乃至図１５に示されたエネルギー蓄積装置は
、図１６乃至図１７に示されたタイプの固体薄膜セルを構成し得る。このような
薄膜電気化学セルは、例えば電気自動車などで使用されるような高電流高電圧発
電モジュールおよびバッテリを構成すべく使用されるのに特に適している。図１
６には、アノード接点201 およびカソード接点203 が各縁部に形成された角柱状
(prismatic) 電気化学セル200 の実施例が示されている。アノードおよびカソー
ド接点201 、203 の各々には、母線202 がスポット溶接、またそうでなければ取
付けられている。通常母線202 は、アノード接点201 およびカソード接点203 の
長さに沿って配置されると共に、電気化学セル200 に対して電流を導通する電気
接続導線204 を含む。
【００４６】 一実施例において母線202 は、セル200 と、セル200 に隣接して配置された熱
伝導性の電気抵抗材料又は構造との間で熱エネルギーを効果的に伝導する熱流束
経路も提供する。更に母線202 は、セル200 と、セル200 に隣接して配置された
金属平面などの構造との間において、セル200 と隣接構造との間における相対移
動に応じて実質的に連続的な接触を提供するスプリング的特性を示す形状とされ
ている。母線202 は銅から形成されると共に、実質的にＣ形状、２重Ｃ形状、Ｚ
形状、Ｖ形状またはＯ形状の断面を有し得る。
【００４７】 この実施例において電気化学セル200 は、約135mm の長さL 、約149mm の高さ
H 、および、約5.4mm または発泡コア要素を含むときは約5.86mmの幅 Wecを有す
べく作製される。カソード接点203 およびアノード接点201 の幅 Wc は夫々約3.
9mm である。通常セル200 は、約36.5Whの公称定格エネルギー、80％の放電深度
(DOD) 時における87.0W のピーク定格電力、および、フル充電時における14.4Ah
のセル容量を示す。図１８は、図１６乃至図１７に示されたものと実質的に同一
の構成を有する電気化学セルに対する電圧および容量の間の関係をグラフで示し
ている。個々の電気化学セルは約2.0V乃至3.1Vの公称作動電圧を有することが理
解される。
【００４８】 図１６に示された電気化学セルは、図１７に示されたものと同様の構成を有し
得る。この実施例において電気化学セル180 は平坦に巻かれた角柱形状を有すべ
く示されているが、これは、イオン搬送膜を構成する固体ポリマ電解質186 と、
リチウム製金属アノード184 と、酸化バナジウム製カソード188 と、中央電流コ
レクタ190 とを取り入れている。これらの膜要素は、ポリプロピレン膜などの絶
縁膜をも含み得る薄膜積層角柱構造を形成すべく作製される。
【００４９】 アノードおよびカソード電流コレクタ膜184 、190 の夫々の縁部185 、183 に
沿って電流収集接点を形成すべく、公知のスパッタ金属被覆処理が採用される。
金属溶射(metal-sprayed) 接点はアノードおよびカソード膜縁部185 、183 の長
さに沿い優れた電流収集を提供すると共に、良好な電気接触および熱伝導特性を
示す。次に、図１６に示された母線202 などのスプリング状熱伝導器もしくは母
線が金属溶射接点に対してスポット溶接もしくは他の手法で取付けられる。図１
６乃至図１７に示された電気化学セルは、米国特許第5,423,110 号、第5,415,95
4 号および第4,897,917 号に開示された方法に従って作製され得る。
【００５０】 所望の定格電圧および定格電流を達成すべく、多数の電気化学セルが並列およ
び／または直列関係で選択的に相互連結され得る。例えば図１９乃至図２０を参
照すると、多数の別体の電気化学セル210 がグループ化されるとともに共通の正
及び負の電力バスもしくはラインに対して並列に接続されることにより、セルパ
ック212 と称されるエネルギー蓄積装置を形成する。次に多数の電気化学セルパ
ック212 が直列接続され、モジュール214 と称されるエネルギー蓄積装置を形成
する。更に、多数の別体モジュール214 が直列接続されてひとつのバッテリ216
を構成する。
【００５１】 図１９乃至図２０に示された実施例は、広範囲な高出力用途に対して所望の電
力要件を達成する効果的手段を提供するモジュラーパッケージ化手法に従った電
気化学セル210 の配置構成を示している。ここに示された実施例においては８個
の電気化学セル210 がグループ化されると共に並列接続されてセルパック212 を
形成する。また、モジュール214 は６個のセルパック212 をグループ化して直列
接続することにより構成される。更にバッテリ216 は、直列接続された２４個の
モジュール214 を構成するものとして示されている。
【００５２】 これらの配置構成が与えられると共に、電気化学セル210 の各々は図１６乃至
図１８に示されたセルと等しい寸法および特性を有するとすれば、別体セル210
の各々は約36.5Whの合計エネルギー出力を提供する。セルパック212 の各々は約
292Wh の合計エネルギー出力を提供する一方、各モジュール214 は1.75kWh の合
計エネルギー出力を提供する。図１９の実施例に示された如く軸方向に４列で長
手方向に６列で配向されて直列接続されたモジュール214 により構成されるバッ
テリ216 は、約42kWh の合計エネルギー出力を提供する。この形態において、バ
ッテリ216 は約400A程度のピーク作用電流を生成する。セルパック212 、モジュ
ール214 およびバッテリ216 を形成する電気化学セル210 の配置構成およびセル
210 の相互連結は図１９乃至図２０に示された配置構成から変更され得ることが
理解される。
【００５３】 図２０は、多数の電気化学セル210 、相互連結ハードウェア並びに制御／監視
ハードウェアおよびソフトウェアを収納するエネルギー蓄積モジュール214 の実
施例の分解図が示されている。一実施例に依ればモジュール214 は、電力ボード
220 を使用して相互連結された４８個の電気化学セル210 を含む。電気化学セル
210 の積層体は６個のセルパック212 へと分離され、その全ては２本のバンド22
2 と２枚の対向スラストプレート224 を使用して一体的に結合される。
【００５４】 ４８個の電気化学セル210 は、バンド222 ／スラストプレート224 と、セル21
0 の各々および／またはセル210 の全てもしくは選択されたものの間に配置され
た発泡体もしくはスプリング型の要素とを使用することにより生成される継続的
な圧縮力を受けている。セル210 の各々の中心に提供された発泡体もしくはスプ
リング型のコア要素は各セル210 間に圧力を均等に分散する役割を果たすが、こ
のことは充電および放電サイクルの間にセル体積が変化するときに特に重要であ
ることを銘記されたい。通常部分的故障検出回路は電力ボード220 上に提供され
るが、制御ボード226 上、または、電気化学セル210 の配列と電気的に通信され
た他の内部もしくは外部プラットフォーム上にも配置され得る。
【００５５】 本明細書中で論じた種々の実施例に対し、本発明の範囲または精神から逸脱す
ることなしに種々の改変および付加が為され得ることは当然理解されよう。例え
ば、本明細書中で開示された部分的故障検出方法は、湿式および乾式の電解セル
などの従来設計、または、ニッケル金属水素化物(Ni-MH) 、リチウム・イオン(L
i イオン) および他の高エネルギーバッテリ技術を採用した先進設計の直列接続
もしくは並列接続されたエネルギー蓄積装置に対して採用され得る。故に、本発
明の範囲は上述した特定実施例に制限されるのではなく、特許請求の範囲および
その均等物によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する装置の実施例を示す図で
ある。
【図２】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図３】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図４】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図５】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図６】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図７】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図８】 直流(DC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図９】 DC内部短絡検出装置の他の実施例の概略形態を示す図である。
【図１０】 DC内部短絡検出装置の他の実施例の概略形態を示す図である。
【図１１】 DC内部短絡検出装置の他の実施例の概略形態を示す図である。
【図１２】 交流(AC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図１３】 交流(AC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図１４】 交流(AC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図１５】 交流(AC)手法を使用した容器収納型エネルギー蓄積装置の内部短絡を検出する
検出装置の実施例を示す図である。
【図１６】 保護容器内に収納され得るエネルギー蓄積装置の一実施例を示す角柱状電気化
学セルの図である。
【図１７】 図１６に示された実施例に係る電気化学セルを構成する種々の膜層を示す図で
ある。
【図１８】 図１６乃至図１７に示されたものと同様の構成を有する固体薄膜セルの電圧と
容量との間の関係をグラフで示す図である。
【図１９】 セルパック、モジュールおよびバッテリ配置構成などのエネルギー蓄積装置の
種々のパッケージ形態を示す図である。
【図２０】 本発明の実施例に係る電力生成モジュールの分解図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１月２５日（２０００．１．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 コムテ，クリストフ カナダ国，ケベック エイチ２ジェイ ２ エックス３，モントリオール，セント ヒ ューバート 4560 (72)発明者 ナッドソン，オーリン ビー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55127，バド ネイス ハイツ，マーブル ストリート 652 (72)発明者 ローゼンタール，ブライアン アメリカ合衆国，ミネソタ 55082，ステ ィルウォーター，オレーン アベニュ ノ ース 1551 (72)発明者 ロウイラード，ジーン カナダ国，ケベック ジェイ２ダブリュ １ジェイ５，セン−ルーク，ジェルマン 41 【要約の続き】 に検出器は、試験信号を、時間変化もしくは変調された 試験信号として生成すると共に試験信号を直列接続体へ と導入する信号生成器を有する。検出器は、時間変化も しくは変調された試験信号を、試験信号と実質的に等し い信号により表される基準状態から試験信号の不在によ って表される非基準状態への状態変化によって検出す る。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性容器の電気抵抗性表面における破損箇所を検出する装
    置であって、 第1 端子および第2 端子を有する前記容器内に配置され、直列接続体に各々連
    結された複数のエネルギー蓄積装置と、 直列に接続された前記エネルギー蓄積装置内で前記第1 端子に隣接する最初の
    エネルギー蓄積装置に連結され、第1 のインダクタンスを有する第1 タップライ
    ンと、 直列に接続された前記エネルギー蓄積装置内で前記第2 端子に隣接する最後の
    エネルギー蓄積装置に連結され、第2 のインダクタンスを有する第2 タップライ
    ンと、 前記容器に連結されて第１、第2 およびニュートラル状態の間で作動すると共
    に、前記第１状態に作動されたときには前記第1 タップラインを前記容器と連結
    し且つ前記第2 状態に作動されたときには前記第2 タップラインを前記容器に連
    結するスイッチと、 前記スイッチが前記第１状態に作動されたときには前記第1 タップライン上に
    発生された第1 試験信号の電圧を検出し且つ、前記スイッチが前記第2 状態に作
    動されたときには前記第2 タップライン上に発生した第2 試験信号の電圧を検出
    する検出器とを有し、前記電気抵抗性表面における破損箇所は、前記最初のエネ
    ルギー蓄積装置もしくは前記最後のエネルギー蓄積装置の電圧を超えるそれぞれ
    前記第1 または第2 試験信号電圧により表される装置。
  2. 【請求項２】 前記電気抵抗性表面において、前記最初のエネルギー蓄積装
    置と前記第1 端子との間における前記直列接続体上の結合点にて発生した破損箇
    所は、前記最後のエネルギー蓄積装置の電圧を超える、前記第2 タップライン上
    で発生された前記第2 試験信号の電圧として前記検出器により検出される請求項
    １に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記電気抵抗性表面において、前記最後のエネルギー蓄積装
    置と前記第2 端子との間における前記直列接続体上の結合点にて発生した破損箇
    所は、前記最初のエネルギー蓄積装置の電圧を超える、前記第1 タップライン上
    で発生された前記第1 試験信号の電圧として前記検出器により検出される請求項
    １に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記スイッチが前記ニュートラル状態に作動されたとき、前
    記検出器は前記直列に接続されたエネルギー蓄積装置と実質的に非干渉である請
    求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 更に前記スイッチの状態を前記第１、第2 およびニュートラ
    ル状態の間で制御すべく前記スイッチに連結された制御器を有する請求項１に記
    載の装置。
  6. 【請求項６】 前記制御器は前記容器の内部または外部に配置される請求項
    ５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 給電システムの導電性容器の電気抵抗性表面における破損箇
    所を検出する装置であって、 各々が直列接続体に連結されると共に前記容器内に配置された複数の直列に接
    続されたエネルギー蓄積装置と、 前記直列接続体に連結された検出器であって、前記直列に接続されたエネルギ
    ー蓄積装置から供給される試験信号の状態の変化を検出し、前記試験信号の基準
    状態から非基準状態への状態変化は前記直列に接続されたエネルギー蓄積装置と
    前記容器との間における短絡の発生を表す検出器とを有する装置。
  8. 【請求項８】 更に前記直列に接続されたエネルギー蓄積装置の対向する端
    部のエネルギー蓄積装置に隣接してそれぞれ連結された一対のタップラインと、 前記タップラインの各々を前記容器に選択的に連結して前記タップラインのそ
    れぞれにおいて試験信号を発生させるスイッチと、 前記基準状態を示す選択された端部のエネルギー蓄積装置の電圧から、前記非
    基準状態を示す選択された対向する端部のエネルギー蓄積装置の電圧を実質的に
    超える電圧への、前記試験信号の状態変化を検出する電圧検出器とを有する請求
    項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記検出器は、更に時間変化試験信号として前記試験信号を
    生成し、且つ前記時間変化試験信号を前記直列接続体に導入する信号生成器を有
    し、前記検出器は、前記基準状態を示す、前記時間変化試験信号と実質的に等し
    い信号から、前記非基準状態を示す、前記時間変化試験信号の不在、への前記時
    間変化試験信号の状態変化を検出する請求項７に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記時間変化試験信号は10KHz 台の周波数を有する請求項
    ９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記検出器は、更に変調試験信号として前記試験信号を生
    成し且つ前記変調試験信号を前記直列接続体に導入する信号生成器を有し、前記
    検出器は、前記基準状態を示す、前記変調試験信号と実質的に等しい信号から、
    前記非基準状態を示す、前記変調試験信号の不在への前記変調試験信号の状態変
    化を検出する請求項７に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 更に前記直列に接続されたエネルギー蓄積装置の各々から
    選択的に供給される試験信号における状態変化を検出すべく前記検出器と協働す
    る制御器を有する請求項７に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記制御器は、前記容器の内部または外部に配置される請
    求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 内部に提供された直列接続体に対して複数のエネルギー蓄
    積装置が連結されている導電性容器の電気抵抗性表面における破損箇所を検出す
    る方法であって、 前記エネルギー蓄積装置を使用して試験信号を生成し、 前記エネルギー蓄積装置から前記電気抵抗性材料を通して前記導電性容器へと
    通過する電流の不在を示す前記試験信号の基準状態を検出し、 前記エネルギー蓄積装置から前記電気抵抗性材料を通して前記導電性容器へと
    通過する電流により前記電気抵抗性表面における破損箇所の発生を表す前記試験
    信号の非基準状態を検出する検出方法。
  15. 【請求項１５】 前記試験信号の生成は、DC試験信号の生成である請求項１
    ４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記試験信号の生成は、AC試験信号の生成である請求項１
    ４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記試験信号の生成は、更に、 前記導電性容器と、前記複数の直列に接続されたエネルギー蓄積装置の最初の
    エネルギー蓄積装置および最後のエネルギー蓄積装置の一方との間にインピーダ
    ンスを有する電流経路を選択的に確立し、 前記電気抵抗性材料を通過する電流を前記選択された電流経路に方向変換する
    ことにより前記試験信号を生成することを有する請求項１４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記試験信号の検出は、更に、前記選択された電流経路を
    介して方向変換された電流と前記選択された電流経路の前記インピーダンスとを
    使用して電圧試験信号を検出することを有する請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 更に前記導電性容器の前記電気抵抗性表面における前記破
    損箇所の位置を決定する請求項１４に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 更に前記電気抵抗性材料を介して前記導電性容器へと進む
    電流の大きさを決定する請求項１４に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記試験信号の生成は、更に、時間変化試験信号もしくは
    周波数変化試験信号の一方を前記直列接続体に導入し、 前記試験信号の不在として前記試験信号の非基準状態を検出することにより前
    記電気抵抗性表面における破損箇所の発生を示す請求項１４に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記試験信号の生成は、更に、時間変化試験信号もしくは
    周波数変化試験信号の一方を、２個の隣接するエネルギー蓄積装置の間の結合点
    にて前記直列接続体に導入し、 前記試験信号の不在として前記試験信号の非基準状態を検出することにより前
    記電気抵抗性表面における破損箇所の発生を示す請求項１４に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 複数のエネルギー蓄積装置による第1 グループが第1 容器
    内に配置されると共に複数のエネルギー蓄積装置による第2 グループが第2 容器
    内に配置され、前記第１及び第２のグループのエネルギー蓄積装置は前記直列接
    続体に連結され、 前記試験信号の生成は、更に、前記第1 容器内における２個の隣接するエネル
    ギー蓄積装置の間の結合点にて前記直列接続体内に、第1 の周波数と組合された
    第1 試験信号を導入し、前記第2 容器内における２個の隣接するエネルギー蓄積
    装置の間の結合点にて前記直列接続体内に、第2 の周波数と組合された第2 試験
    信号を導入し、 前記試験信号の前記非基準状態の検出は、更に、前記第1 および第2 試験信号
    の前記第1 および第2 の周波数を識別することにより前記第1 試験信号もしくは
    前記第2 試験信号の不在を検出する請求項１４に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 内部に提供された直列接続体に対して複数のエネルギー蓄
    積装置が連結されている導電性容器の電気抵抗性表面における破損箇所を検出す
    る方法であって、 前記複数のエネルギー蓄積装置の内から選択されたエネルギー蓄積装置の電位
    に等しい試験電位へと前記容器を充電し、 前記容器を前記試験電位へと充電した後に、前記容器の容器電位を決定し、 前記試験電位を前記容器電位と比較することにより、前記試験電位を超える容
    器電位により前記容器の前記電気抵抗性表面における破損箇所が表される方法。
  25. 【請求項２５】 内部に提供された直列接続体に対して複数のエネルギー蓄
    積装置が連結されている導電性容器の電気抵抗性表面における破損箇所を検出す
    る方法であって、 前記複数のエネルギー蓄積装置の内で最低の電位を有するエネルギー蓄積装置
    の電位に等しい低電位へと、前記容器を充電し、 前記容器を前記低電位まで充電した後に、前記容器の第1 容器電位を決定し、 前記複数のエネルギー蓄積装置の内で最高の電位を有するエネルギー蓄積装置
    の電位に等しい高電位へと、前記容器を充電し、 前記容器を前記高電位まで充電した後に、前記容器の第2 容器電位を決定し、 前記低電位および高電位を前記第1 容器電位および第2 容器電位とそれぞれ比
    較することにより、前記低電位もしくは高電位をそれぞれ超える前記第1 電位も
    しくは第2 電位のいずれかにより前記容器の前記電気抵抗性表面における破損箇
    所を表す方法。
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