JP2013517756A - 充電の状態を測定する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

エネルギー貯蔵デバイスと関連付けられた充電情報は、エネルギー貯蔵デバイスの１つ以上の動的応答から、決定され得る。動的応答は、変位、力、圧力、または他の動的特性、およびそれらの特性の変化を含み得る。センサ、変換器、または他のデバイス等の指標デバイスが、動的応答を示すために使用され得る。充電情報、測定、または両方が、動的応答の指標から導出され得る。エネルギー貯蔵デバイスの充電または放電は、充電情報に基づいて、制御され得る。

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮出願第６１／２９５，４１２号（２０１０年１月１５日出願）の利益を主張する。該出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。

（発明の分野）
本発明は、エネルギー貯蔵デバイスの充電情報を測定することに関し、より具体的には、エネルギー貯蔵デバイスの動的応答を測定し、充電の状態を決定することに関する。

電極は、ある媒体から電子を供給および除去するために使用される。電気化学セルは、電極を使用して、電気化学的相互作用の間、電子の輸送および移動を促進する。エネルギー貯蔵デバイスは、それぞれ、放電または充電プロセスに対応する、流電および電解能の両方において、電極を使用し得る。エネルギー貯蔵デバイスは、それぞれ、充電および放電の間、デバイスによって貯蔵または放出され得る、エネルギーの量である、エネルギー容量によって、特徴付けることができる。

エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態は、エネルギー容量と比較して、充電または放電の程度を示す、進行変数を表す。典型的には、充電の状態は、電気化学貯蔵デバイスの動作電圧を測定することによって、決定または予測される。しかしながら、いくつかの電気化学貯蔵デバイスの動作電圧は、ある動作体制では、充電の状態に対して、比較的に反応しにくい場合がある。

前述に照らして、エネルギー貯蔵デバイスに対する充電情報を決定するための技法、配置、および装置が提供される。充電情報は、充電の状態、ロバスト性の指標、サイクル数、好適なエネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＤ）と関連付けられた任意の他の情報、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

いくつかの実施形態では、例えば、変位、圧力、力、またはその変化等、１つ以上の動的応答が、任意の好適な指標デバイスによって示され得る。指標デバイスは、任意の好適な種類の線形変位センサ、圧力変換器、力変換器、光学センサ、任意の他の好適な指標デバイス、または任意のそれらの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態では、処理回路を使用して、指標デバイスから受信した信号に少なくとも部分的に基づいて、測定値を使用し得る。充電情報は、好適な処理回路によって、受信した指標信号から、導出され得る。

いくつかの実施形態では、充電情報は、ＥＳＤの充電の状態またはその変化（例えば、充電または放電）を制御するために使用され得る。好適な動的応答の測定は、好適な測定デバイスによって、決定され得る。測定デバイスは、指標デバイス、処理回路、任意の他の好適な構成要素、または動的応答の測定を決定するために使用され得る、任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。ＥＳＤに関する充電情報は、動的応答測定に少なくとも部分的に基づいて、制御システムによって、決定され得る。制御システムは、充電情報に少なくとも部分的に基づいて、ＥＳＤを充電または放電し得る。例えば、いくつかの実施形態では、制御システムは、ＥＳＤに適用される充電特色（例えば、充電、充電速度）を設定、制限、停止、または別様に、管理し得る。同様に、放電特色は、制御システムによって、制御され得る。

本発明の前述の利点および他の利点は、添付の図面と併用して以下の詳細な説明を考察することによってより明白となるであろう（図面において、同一の参照文字は、同一の部分を指す）。
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、双極電極ユニット（ＢＰＵ）の例証的構造の概略断面図を示す。 図２は、本発明のいくつかの実施形態による、図１のＢＰＵの積層の例証的構造の概略断面図を示す。 図３は、本発明のいくつかの実施形態による、単極電極ユニット（ＭＰＵ）の冷笑的構造の概略断面図を示す。 図４は、本発明のいくつかの実施形態による、図３の２つのＭＰＵを含むデバイスの例証的構造の概略断面図を示す。 図５は、本発明のいくつかの実施形態による、切り取り内部図を伴う、例証的電極構造を示す。 図６は、本発明のいくつかの実施形態による、例証的エネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＤ）の上部平面図を示す。 図７は、本発明のいくつかの実施形態による、線ＶＩＩ−ＶＩＩから切り取られた、図６の要素の断面図を示す。 図８は、本発明のいくつかの実施形態による、拡大図を参照した、図６の要素の断面図を示す。 図９は、本発明のいくつかの実施形態による、点線８２０から切り取った、図８の要素の拡大断面図を示す。 図１０は、本発明のいくつかの実施形態による、例証的ＥＳＤの断面図を示す。 図１１は、本発明のいくつかの実施形態による、例証的動的応答を受ける、図１０のＥＳＤの断面図を示す。 図１２は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスに連結されたＥＳＤの例証的略図を示す。 図１３は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスおよび制御システムに連結されたＥＳＤの例証的略図を示す。 図１４は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスに連結された例証的ＥＳＤを示す。 図１５は、本発明のいくつかの実施形態による、圧力タップを含む、例証的ＥＳＤの断面図を示す。 図１６は、本発明のいくつかの実施形態による、点線１５２０から切り取った、図１５の要素の拡大断面図を示す。 図１７は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスに連結された例証的ＥＳＤを示す。 図１８は、本発明のいくつかの実施形態による、動的応答を示すための例証的ステップのフロー図である。 図１９は、本発明のいくつかの実施形態による、充電情報を決定するための例証的ステップのフロー図である。 図２０は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスを使用して、ＥＳＤを制御するための例証的ステップのフロー図である。 図２１は、本発明のいくつかの実施形態による、２つ以上のインジケータを使用して、ＥＳＤを制御するための例証的ステップのフロー図である。 図２２は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスを較正するための例証的ステップのフロー図である。 図２３は、本発明のいくつかの実施形態による、セル電圧および動的応答の時間的トレースを示す、例証的データのグラフである。

本発明は、エネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＤ）のための充電情報を決定する方法、配置、および装置を提供する。

本発明は、例証的実施形態を示す、図１−２３に照らして、説明されるであろう。

図１は、本発明のいくつかの実施形態に従う、双極ユニット（ＢＰＵ）１００の例証的構造の略断面図を示す。例示的ＢＰＵ１００は、正活性材料電極層１０４と、導電性の不浸透性基板１０６と、負活性材料電極層１０８とを含み得る。正電極層１０４および負電極層１０８は、基板１０６の両側に提供される。

図２は、本発明のいくつかの実施形態に従う、図１のＢＰＵ１００の積層２００の例証的構造の略断面図を示す。複数のＢＰＵ２０２が、積層２００に配列され得る。積層２００内には、１つのＢＰＵの正電極層２０４が、ＢＰＵ間に位置付けられる電解質層２１０によって、隣接するＢＰＵの負電極層２０８に対向するように、電解質層２１０が、２つの隣接するＢＰＵ間に提供される。隔離板（図示せず）が、１つ以上の電解質層２１０内に提供され、対向する正および負電極層を電気的に分離し得る。隔離板は、再結合のために、隣接する電極ユニット間のイオン移動を可能にするが、実質的に、隣接する電極ユニット間の電子的移動を防止し得る。本明細書に定義されるように、「セル」または「セル区画」２２２は、第１のＢＰＵ２０２の基板２０６と正電極層２０４、第１のＢＰＵ２０２に隣接する第２のＢＰＵ２０２の負電極層２０８と基板２０６、および第１と第２のＢＰＵ２０２との間の電解質層２１０内に含まれる構成要素を指す。各セル区画２２２の各不透過性基板２０６は、適用可能な隣接するセル区画２２２によって共有され得る。

図３は、本発明のいくつか実施形態による、単極ユニット（ＭＰＵ）３００の例証的構造の略断面図を示す。例示的ＭＰＵ３００は、活性材料電極層３０４と、導電性の不浸透性基板３０６とを含み得る。活性材料層３０４は、任意の好適な正または負活性材料であり得る。

図４は、本発明のいくつかの実施形態による、図３の２つのＭＰＵを含むデバイスの例証的構造の略断面図を示す。それぞれ、正および負活性材料を有する、２つのＭＰＵ３００は、電気化学デバイス４００を形成するように積層され得る。電解質層４１０は、一方のＭＰＵ３００の正電極層４０４が、他方のＭＰＵ３００の負電極層４０８に対向され、電解質層４１０がＭＰＵ間に位置付けられるように、２つのＭＰＵ３００間に提供され得る。隔離板（図示せず）が、電解質層４１０内に提供され、対向する正および負電極層を電気的に分離し得る。いくつかの実施形態では、それぞれ、正および負活性材料を有する、２つのＭＰＵが、電解質の好適な層とともに、積層２００に追加され、双極バッテリを形成し得る。双極バッテリおよびバッテリ積層については、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｏｇｇらによる米国特許第７，７９４，８７７号、Ｏｇｇらによる米国特許出願第１２／０６９，７９３号、およびＷｅｓｔらによる米国特許出願第１２／２５８，８５４号に詳述されている。

電極ユニットを形成するために使用される基板（例えば、基板１０６、２０６、４０６、および４１６）は、非穿孔金属箔、アルミニウム箔、ステンレス鋼箔、ニッケルおよびアルミニウムを含むクラッド材料、銅およびアルミニウムを含むクラッド材料、ニッケルめっき鋼、ニッケルめっき銅、ニッケルめっきアルミニウム、金、銀、任意の他の好適な導電性かつ不透過性の材料、または任意のそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、任意の好適な導電性かつ不透過性あるいは実質的に不透過性の材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、基板は、１つ以上の好適な金属または金属の組み合わせ（例えば、合金、固溶体、めっき金属）から形成され得る。各基板は、ある実施形態では、相互に接着する２つ以上の金属箔シートから成リ得る。各ＢＰＵの基板は、典型的には、０．０２５から５ミリメートルの厚さであり得る一方、各ＭＰＵの基板は、０．０２５から３０ミリメートルの厚さであって、例えば、ＥＳＤに対する端子またはサブ端子として作用し得る。金属化発泡体は、例えば、セル区画の活材料間の抵抗が、電極を通して伝導性マトリクスを拡張することによって低減され得るように、例えば、平坦金属膜または箔において、任意の好適な基板材料と組み合わせられ得る。

本発明の電極ユニットを形成するために、基板上に提供される、正電極層（例えば、正電極層１０４、２０４、および４０４）は、例えば、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）、オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）、亜鉛（Ｚｎ）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ_４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２）、任意の他の好適な材料、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、任意の好適な活性材料から形成され得る。正活性材料は、焼結されて含浸されるか、水性結合剤で塗膜されて押圧されるか、有機結合剤で塗膜されて押圧されるか、または伝導性マトリクス内に、他の支援化学物質とともに、正活性材料を含む、任意の他の好適な技法によって、含有され得る。電極ユニットの正電極層は、例えば、膨張を低減するためにそのマトリクス内に注入される、金属水素化物（ＭＨ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、任意の他の好適な材料、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、粒子を有し得る。これにより、例えば、サイクル寿命が増加し、再結合が改善され、セル区画内の圧力が低減し得る。ＭＨ粒子等のこれらの粒子はまた、電極内の導電性を改善し、かつ再結合を支援するために、Ｎｉ（ＯＨ）_２等の活性材料ペーストの結合中に存在し得る。

本発明の電極ユニットを形成するために、基板上に提供される、負電極層（例えば、負電極層１０８、２０８、および４０８）は、例えば、ＭＨ、カドミウム（Ｃｄ）、マンガン（Ｍｎ）、Ａｇ、炭素、シリコン、任意の他の好適な材料、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、任意の好適な活性材料から形成され得る。負活性材料は、例えば、焼結されるか、好適な結合剤（例えば、水性、非水性、有機、無機）で塗膜されて押圧されるか、または伝導性マトリクス内に他の支援化学物質とともに、負活性材料を含むための任意の他の好適な技法によって含有され得る。負電極側は、例えば、構造を安定化させ、酸化を低減させ、サイクル寿命を延長させるように、負電極材料マトリクス内に注入される、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、任意の他の好適な材料、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、化学物質を有し得る。

例えば、有機カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、クレイトンゴム、ＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、任意の他の好適な有機または無機材料、または任意のそれらの好適な組み合わせを含むが、これらに限定されない、種々の好適な結合剤は、活性材料と、基板、固相発泡体、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの好適な組み合わせとの間の接触を維持するように、活性材料と混合されるか、または別様に、それに導入され得る。任意の好適な結合剤は、スラリー、あるいは接着性、凝集性、または他の好適な特性を増加させるための任意の他の混合物、もしくはそれらの組み合わせ中に含まれ得る。いくつかの実施形態では、ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が、スラリー中の液剤（例えば、溶媒）として、使用され得る。

ＥＳＤの各電解質層の隔離板は、その２つの隣接する電極ユニットを電気的に絶縁する一方、それらの電極ユニット間の分子およびイオン移動を可能にする、任意の好適な材料から形成され得る。隔離板は、充填を改善し、かつサイクル寿命を増加させるために、電解質容器としての役割を果たすように、セルロース超吸収材を含有し、この場合、隔離板は、例えば、ポリ吸収おむつ用材料から成リ得る。それによって、隔離板は、電荷がＥＳＤに印加されると、以前に吸収された電解質を放出し得る。ある実施形態では、隔離板は、電極間間隔（ＩＥＳ）が、通常よりも高間隔から開始し、その寿命にわたって、ＥＳＤの容量（または、Ｃレート）を維持し、ならびにＥＳＤの寿命を延長するために、継続的に低減されるように、通常のセルよりも密度が小さく、厚いものであり得る。

隔離板は、短絡を低減し、かつ再結合を改善するために、電極ユニット上の活性材料の表面に接合される比較的に薄い材料であり得る。本隔離板材料は、例えば、噴霧、塗膜、押圧される、またはそれらの組み合わせであり得る。隔離板は、そこに取り付けられる再結合剤を有し得る。本剤は、隔離板の構造内に注入されるか（例えば、これは、本剤を隔離板繊維に結合するために、ポリビニルアルコール（ＰＶＡまたはＰＶＯＨ）を使用して、湿式プロセスにおいて、本剤を物理的に捕捉することによって行なわれる、または本剤は、電気蒸着によって、その中に入れられ得る）、あるいは、例えば、蒸着によって、表面上に層状化され得る。隔離板は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、任意の他の好適な材料、または任意のそれらの組み合わせ等の任意の好適な材料から成リ得る。隔離板は、例えば、鉛（Ｐｂ）、Ａｇ、白金（Ｐｔ）、任意の他の好適な材料、または任意のそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、再結合を効果的に支援する剤を含み得る。いくつかの実施形態では、剤は、実質的に、任意の導電性構成要素または材料から絶縁（例えば、非接触）され得る。例えば、剤は、導電性電極または基板に接触しないように、隔離板材料のシート間に位置付けられ得る。セルの基板が相互に向かって移動する場合、隔離板は抵抗を呈し得るが、隔離板は、変形しない程十分剛な基板を利用し得る本発明のある実施形態では、提供されないことがある。

ＥＳＤの各電解質層の電解質は、溶解または融解時に、イオン化して、導電性媒体を産生し得る、任意の好適な化学化合物から形成され得る。電解質は、例えば、ＮｉＭＨおよびリチウムイオンＥＳＤを含むが、これに限定されない、任意の好適なＥＳＤの標準的な電解質であり得る。リチウムイオン系ＥＳＤ内の電解質は、例えば、炭酸エチレン（Ｃ_３Ｈ_４Ｏ_３）、炭酸ジエチル（Ｃ_５Ｈ_１０Ｏ_３）、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、任意の他の好適なリチウム塩、任意の他の有機溶媒、任意の他の好適な材料、または任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。ＮｉＭＨ系ＥＳＤ内の電解質は、例えば、水溶液であり得る。電解質は、例えば、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム（ＣａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、任意の他の好適な水酸化金属、任意の好適な材料、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない、付加的好適な材料を含有し得る。電解質はまた、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、任意の好適な酸化金属（例えば、Ａｇ_２ＯＨ）、任意の他の好適な添加剤、またはそれらの組み合わせを含むが、これに限定されない、再結合を改善するための添加剤を含有し得る。電解質はまた、例えば、低温性能を改善するために、水酸化ルビジウム（ＲｂＯＨ）または任意の他の好適な材料を含有し得る。電解質は、隔離板内で凍結され、次いで、ＥＳＤが完全に組み立てられた後、解凍され得る。これによって、ガスケットが、それに隣接する電極ユニットとの実質的に流体密封を形成する前に、特に、粘着性電解質のＥＳＤの電極ユニット積層への挿入が可能になり得る。

電極は、導電性ネットワークまたは構成要素を含み得る。導電性ネットワークまたは構成要素は、オーム抵抗を低減させ、電気化学的相互作用のための界面面積の増加をもたらし得る。例えば、図４に示される積層４００では、電解質４１０と正電極層４０４または負電極層４０８のいずれかとの間の界面は、平面の２次元表面であるように見える。平面または実質的平面界面が、エネルギー貯蔵デバイスのいくつかの実施形態では、採用され得るが、電極はまた、多孔性構造を有し得る。多孔性構造は、電極と電解質との間の界面面積を増加させ、達成可能充電または放電速度を増加させ得る。活性材料は、伝導性構成要素またはネットワークと混合されるか、またはそれに適用され、より大きな表面積にわたって、界面を延在させ得る。電気化学的相互作用は、活性材料、電解質、および導電性材料間の界面において生じ得る。

ＥＳＤの導電性基板は、不浸透性または実質的不浸透性であって、それによって、漏出または短絡を防止し得る。いくつかの配置では、１つ以上の多孔性電極が、図１−４に示されるように、基板と接触して維持され得る。本配置は、外部回路および電極間の電子的移動を可能にし得る。

図５は、本発明のいくつかの実施形態による、切り取り内部図を伴う、例証的電極構造５００を示す。電極構造５００は、接触平面として、界面５１０を共有し得る、電極５０２および基板５０６を含み得る。界面５１０は、少なくとも２つの構成要素、材料、または好適なそれらの組み合わせが、接触する空間内の平面または経路を表す。用語「界面」は、本明細書で使用される場合、任意の２つの好適な構成要素間の実質的平面面積、あるいは２つの離散材料または構成要素間の接触の任意の他の平面を説明する。平面円盤幾何学形状として示されるが、電極構造５００は、任意の好適な形状、曲率、（いずれかの層の）厚さ、（基板および電極間の）相対的サイズ、（基板および電極間の）相対的厚さ、任意の他の特性、または任意の好適なそれらの組み合わせを有し得る。電極５０２は、１つ以上の導電性構成要素（例えば、金属）、１つ以上の活性材料（例えば、Ｎｉ（ＯＨ）_２）、１つ以上の結合剤、１つ以上のナノ構造材料、任意の他の好適な材料、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

ＥＳＤの活性材料はＥＳＤの充電の状態変化を生じさせ得る、充電または放電等の電気活性の結果、体積膨張または収縮を受け得る。いくつかの実施形態では、活性材料は、充電および放電イベントに応答して、交互に体積膨張および収縮を受け得る。体積変化は、材料の相転移、形成反応、挿入反応、活性材料の層内の原子または分子のインターカレーション、他の物理的または化学プロセス、あるいは任意の好適なそれらの組み合わせから生じ得る。例えば、基板、単極プレート、または他の構成要素等、いくつかのＥＳＤ構成要素は、活性材料が、体積変化を受け得るのと同時に、実質的体積変化を受けない場合がある。いくつかの実施形態では、ＥＳＤは、１つ以上の他の構成要素に対して、１つ以上の構成要素の膨張、収縮、または両方を可能にし、ＥＳＤの一部（例えば、構成要素の好適な集合）の体積を減少、増加、維持、または別様に管理し得る。いくつかの実施形態では、体積変化は、実質的に、一方向（例えば、軸方向積層方向）に沿って、生じ、例えば、「線形変位」と指定され得る。

いくつかの実施形態では、ＥＳＤのセル内の圧力は、充電または放電プロセスが適用されるのに伴って、変化し得る。例えば、圧力は、セル内の１つ以上の活性材料内の体積変化によって、変化させられ得る。さらなる実施例では、圧力は、分子が、セル内のガス相に追加、またはそこから除去されるのに伴って、変化し得る。いくつかの実施形態では、ＥＳＤは、１つ以上の他の構成要素に対して、１つ以上の構成要素の膨張、収縮、または両方を可能にし、１つ以上のセル内の圧力を減少、増加、維持、または別様に、管理し得る。ＥＳＤのための可変体積閉じ込めについては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｗｅｓｔらの米国特許出願第１２／６９４，６３８号に詳述されている。

図６および７は、本発明のいくつかの実施形態による、それぞれ、例証的ＥＳＤ６００の上部平面図および断面図を示す。図７に示されるように、例えば、ＥＳＤ６００は、１つ以上の双極プレート６０６と、正活性材料層６０４と、負活性材料層６０８と、電解質層６１０と、１つ以上のガスケット６１２とを有する、セル６２２を含む。ＥＳＤ６００はまた、例えば、それぞれ、正単極プレート６１４または負単極プレート６１８と、正活性材料層６０４と、負活性材料層６０８と、電解質層６１０と、ガスケット６１２、１つ以上の双極プレート６０６とを含み得る、セル６２４および６２６を含み得る。

いくつかの実施形態では、ＥＳＤ６００は、双極バッテリであってもよく、セルは、直列、並列、または直列および並列積層の任意の好適な構成に積層される。直列および並列に電気的に連結されたセルを有する、エネルギー貯蔵デバイスについては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｗｅｓｔらによる米国特許出願第１２／７６６，２２５号に詳述されている。図７のベクトル７５０は、積層の方向を示す。セルは、本発明に従って、任意の好適な方向または配向に積層され得ることを理解されるであろう。いくつかの実施形態では、非双極ＥＳＤの積層（例えば、図４の積層４００）が、ＥＳＤ６００内に含まれ得る。いくつかの配置では、隣接する非双極ＥＳＤは、好適な間隙または材料層によって、相互から分離されるか、または別様に、絶縁され得る。任意の好適な種類または種類の組み合わせの任意の好適な数のセルが、ＥＳＤ６００内に含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態では、単一セルが、ＥＳＤ６００内に含まれ得る。さらなる実施例では、いくつかの実施形態では、ＥＳＤ６００は、互に異なる化学物質を有し得る、１つ以上のセルを含み得る。例えば、第１のセルは、リチウムイオン系構成要素を含み、第２のセルは、ＮｉＭＨ系構成要素を含み得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上のガスケット６１２が、ＥＳＤ６００内に含まれ得る。ガスケット６１２を使用して、例えば、個々のセルを密閉すること、実質的に漏出のない膨張／収縮（例えば、動的密閉）を可能にすること、１つ以上の構成要素（例えば、ＢＰＵ）を整列すること、衝撃を緩衝すること、電子的またはイオン的絶縁を提供すること、任意の他の好適な機能を果たすこと、あるいは任意のそれらの組み合わせを行い得る。いくつかの実施形態では、ガスケット６１２は、隙間を含み得る。例えば、ガスケット内の隙間は、ＥＳＤ６００の膨張／収縮の間、ガスケットの変形（例えば、伸展、収縮）を補助し得る。いくつかの実施形態では、ガスケット６１２は、例えば、弾性、可撓性、圧縮性、剛体、任意の他の機械的指定、または任意の好適なそれらの組み合わせであり得る。ガスケット６１２は、ボルト孔、溝、起伏特徴、Ｏリング、封止剤、任意の他の好適な材料、構成要素、または特徴、あるいは任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、例えば、多重セルは、好適には、任意の好適な封止剤（例えば、シリコーン封止剤）、接着剤、または他の化合物を使用して、隣接するセルに接合され得る。

図６および７に示されるように、剛性、整列、閉じ込め、圧縮、搭載、衝撃緩衝、または任意の他の構造機能を提供し得る、任意の好適な構造構成要素あるいはそれらの組み合わせが、ＥＳＤ６００内に含まれ得る。例えば、ＥＳＤ６００は、バネ６２０、圧縮プレート６３０、および容器６４０を含み得る。

容器６４０を使用して、例えば、漏出を含むこと、排出流体を含むこと、ＥＳＤ６００と周辺との間に（例えば、電気、イオン、熱）絶縁を提供すること、圧縮力をＥＳＤ６００のセルに付与すること、構造搭載特徴を提供すること、任意の他の好適な機能を提供すること、または任意の好適なそれらの組み合わせを行い得る。バネ６２０および圧縮プレート６３０を使用して、例えば、圧縮力をエネルギー貯蔵デバイスに付与し得る。いくつかの実施形態では、例えば、漏出、構成要素整列のずれ、または他のシステム改変プロセスは、好適な圧縮力の印加によって、低減または実質的に低減され得る。圧縮力「Ｆ_ｃ」は、図７に示されるように、例えば、外部搭載部、バネ６２０、容器６４０、または圧縮プレート６３０を通して容器６４０まで延在するボルトから、圧縮プレート６３０に印加され得る。力「Ｆ_ｃ」に等しく反対の力もまた、例えば、容器６４０に印加され得る（例えば、容器６４０の搭載部からの垂直力）。例えば、いくつかの実施形態では、任意の好適なボルト穴またはパターンに基づいて、圧縮プレート６３０およびバネ６２０内の孔を通して、容器６４０内の好適な内部ネジ山まで延在する、螺入されたボルトは、好適な圧縮力をＥＳＤ６００に提供するように緊締され得る。いくつかの実施形態では、圧縮プレート６３０および容器６４０は、相互に対して、空間的に固定され得る一方、バネ６２０は、ベクトル７５０の方向または任意の他の好適な方向（例えば、半径方向に）に沿って、収縮または膨張を受け得る。任意の好適な組み立て技法を使用して、ＥＳＤ６００の配置を維持し得る。

いくつかの実施形態では、ＥＳＤ６００は、充電および放電中、変位を防止または低減させるように、拘束され得る。ＥＳＤ６００の変位を拘束することによって、いくつかの実施形態では、非拘束エネルギー貯蔵デバイスと相対的に存在するように、セルガス圧力、圧縮力、任意の他の動的応答の増加、または任意のそれらの組み合わせを生じさせ得る。いくつかの実施形態では、積層構成内の構成要素の重量から生じる圧縮力は、ＥＳＤ６００のアセンブリを維持する補助となり得る。

充電、放電、または両方を含み得る、動作の間、ＥＳＤ６００は、例えば、膨張（例えば、ベクトル７５０の方向または他の方向に沿って）、収縮（例えば、ベクトル７５０の方向または他の方向に沿って）、任意の好適な方向における他の変位モード、１つ以上のセル内の圧力変化、１つ以上の構成要素上の力変化、任意の他の好適な動的応答、または任意の好適なそれらの組み合わせ等、動的応答を受け得る。例えば、バネ６２０は、セル６２２、６２４、および６２６が、それぞれ、ベクトル７５０の方向に沿って、膨張または収縮するのに伴って、ベクトル７５０の方向に沿って、膨張または収縮し得る。

図８は、本発明のいくつかの実施形態による、拡大図を参照する、点線８２０を伴う、図６の要素の断面図を示す。

図９は、セル６２４の一部と、セル６２２のうちの１つと、正単極プレート６１４と、バネ６２０とを含む、図８の点線８２０から切り取った、部分断面図を示す。充電および放電プロセスの間、セル６２４内の圧力「Ｐ_１」、セル６２２内の圧力「Ｐ_２」、または積層内の任意の他のセルからの圧力、あるいは任意のそれらの組み合わせは、電気活性の結果、生じる得る、化学プロセス、電気化学プロセス、または両方から、変化し得る。積層の各セル内の圧力は、独立して、または電気活性に応答した他のセル内の圧力に伴って、変化し得る。例えば、いくつかの実施形態では、充電および放電プロセスの間、セル圧力を増加させ得る、ガス相材料（例えば、二原子水素、二原子酸素）が、形成され得る。いくつかの実施形態では、固相活性材料の膨張および収縮は、積層中の１つ以上のセル内のガス圧力の増加または減少を生じさせ得る。いくつかの実施形態では、積層内の１つ以上のセルは、連結された空気圧または油圧で連結され、それぞれ、ガスまたは液体移動および好適に連結されたセル間の圧力平衡を可能にし得る。

圧縮力「Ｆ_Ｃ」は、ＥＳＤ６００の任意の好適な構成要素に作用し得る。例えば、いくつかの実施形態では、大きさが等しく反対向きの力「Ｆ_Ｃ」は、例えば、界面８２２、８２４、８５２、８５４、任意の他の好適な界面、または界面の任意の組み合わせ等、構成要素界面に作用し得る。圧縮力は、実際の接触面積に従って、任意の好適な様式において、界面にわたって、分散され得る。そのいずれも、固定フレームに対して実質的に加速していない、構成要素間の特定の界面では、大きさが等しく反対向きの力が、構成要素上に存在するであろう。例えば、圧縮力「Ｆ_Ｃ」が、図８に示されるように、印加される場合、図９に示されるように、構成要素間の界面における隣接する構成要素に作用する、大きさが等しく反対向きの力「Ｆ_Ｃ」が存在し得る。

図１０は、本発明のいくつかの実施形態による、例証的ＥＳＤ１０００の断面図を示す。ＥＳＤ１０００は、圧縮力、積層高さ「Ｈ_１」、セルガス圧力、または任意の他の好適な特色等、１つ以上の特色を有し得る。用語「特色」は、本明細書で使用される場合、ＥＳＤを部分的または全体的に説明し得る、ＥＳＤと関連付けられた、（例えば、機械、電気、化学的）任意の物理的特性を指すものとする。

図１１は、本発明のいくつかの実施形態による、ＥＳＤ１１００の断面図を示す。図１１のエネルギー貯蔵デバイス１１００は、図１０のＥＳＤ１０００と比較して、異なる特色を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、充電または放電プロセス中、ＥＳＤ１１００は、ベクトル１０５０の方向に、ＥＳＤ１０００の膨張に対応し得る。膨張は、例えば、それぞれ、図１０および１１によって示されるように、ＥＳＤ積層高さを「Ｈ_１」から「Ｈ_２」に増加させ得る。いくつかの実施形態では、ガスケット６１２は、膨張および収縮中、対応するセル上の密閉を維持または実質的に維持するように、膨張、収縮、または別様に、変形し得る。

ＥＳＤの電気活性（例えば、充電または放電）中、ＥＳＤ（例えば、ＥＳＤ１０００、ＥＳＤ１１００）の１つ以上の特色が、変化し得る。いくつかの実施形態では、ＥＳＤの充電の状態またはロバスト性は、変位、圧縮力、セルガス圧力、セル電圧、任意の他の好適な特色、任意の好適な特色変化、または任意の好適なそれらの組み合わせ等の特色によって、示され得る。用語「充電情報」は、本明細書で使用される場合、ＥＳＤの充電の状態、ＥＳＤの充電のロバスト性、ＥＳＤに関する任意の他の好適な情報、またはそれらの組み合わせの集合値あるいは値の変化を指すものとする。いくつかの実施形態では、ＥＳＤの充電情報はまた、ＥＳＤの１つ以上の特色を含み得る。

図１２は、本発明のいくつかの実施形態による、ＥＳＤ１２１０および指標デバイス１２２０を含み得る、例証的システム１２００の略図を示す。ＥＳＤ１２１０は、例えば、ＮｉＭＨ型バッテリ、リチウムイオン型バッテリ、鉛酸型バッテリ、任意の他の好適な種類のＥＳＤ、または任意の好適なそれらの組み合わせを含む、任意の好適な種類のＥＳＤ、双極、あるいはその他であり得る。

指標デバイス１２２０は、例えば、力変換器、圧力変換器、変位センサ、光学デバイス（例えば、光子源および検出器、撮像デバイス）、視覚インジケータ、近接センサ（例えば、赤外線、容量、誘導近接センサ）、ホール効果センサ、電圧計（例えば、デジタル電圧計）、電流計、オーム計、電気化学インピーダンス分光法システム、任意の他の好適な指標デバイスまたは複数のシステム、あるいは任意のそれらの組み合わせを含む、動的応答を示し得る、任意の好適なデバイスまたはシステムであり得る。動的応答は、ＥＳＤ１２１０の電気活性から生じ得る。ＥＳＤの動的応答の指標は、値または定量的インジケータに限定されず、傾向、変化（例えば、増加、減少）、または動的応答の他の定性的インジケータを表し得る。

ＥＳＤ１２１０は、連結１２１２および１２１４によって、指標デバイス１２２０に連結され得る。連結１２１２および１２１４は、例えば、電気連結（例えば、電気ワイヤ）、直接接触（例えば、ＥＳＤ１２１０と接触する力変換器）、光学連結（例えば、好適な源からの光子の反射、吸収）、連結ＥＳＤ１２１０を指標デバイス１２２０に連結するための任意の他の好適な配置、または任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、例えば、連結１２１２は、指標デバイス１２２０によって検出される（例えば、撮像される）、ＥＳＤ１２１０の動的応答を可能にするか、またはそれと直接相互作用（例えば、それに力を提供する、変位を生じさせる）し得る。いくつかの実施形態では、例えば、指標デバイス１２２０は、連結１２１４を介して、好適な刺激、摂動、任意の他の光学、電気、または機械的基準信号、あるいはＥＳＤ１２１０の動的応答を示し得る、信号の任意の組み合わせを提供し得る。連結１２１２および１２１４は、好適には、いくつかの実施形態では、例えば、変調／復調または多重化／逆多重化等、種々の信号処理技法を使用することによって、組み合わせられる、または別様に、併用され得る。いくつかの実施形態では（図示せず）、連結１２１４は、省略され得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上の圧力センサ（例えば、圧電、ピエゾ抵抗、容量）が、好適な空気圧または油圧導管（例えば、チューブ、継手）を介して、ＥＳＤの１つ以上のセル（例えば、図６のセル６２２）に連結され得る。圧力センサは、外部電力源または電源から、電力信号（例えば、ＤＣ電圧および電流、ＡＣ電圧および電流）を受信してもよく、ＥＳＤ１２１０の１つ以上のセル内の圧力または圧力変化に応答するか、または別様に、示し得る（例えば、ＤＣ信号、ＡＣ信号）。いくつかの実施形態では、圧力センサは、例えば、バネ、ダイヤフラム、ピストン、任意の他の好適な機械的構成要素、または任意のそれらの組み合わせ等、機械的構成要素を含み得る。任意の好適な種類の圧力センサを使用して、相対（例えば、ゲージ）、絶対、または差動圧力、または任意の好適なそれらの組み合わせを示し得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上の変位センサは、直接接触を介して、ＥＳＤの１つ以上の構成要素（例えば、図１２のＥＳＤ１２１０）に連結され得る。１つ以上の変位センサは、外部電力源または電源から、電力信号（例えば、ＤＣ電圧および電流、ＡＣ電圧および電流）を受信し、ＥＳＤ１２１０の１つ以上の構成要素の（例えば、ＤＣ信号、ＡＣ信号）変位または変位変化に応答するか、または別様に、検出し、示し得る。任意の好適な種類の変位センサを使用して、ＥＳＤ１２１０の１つ以上の構成要素の相対、絶対、または差動変位、または任意の好適なそれらの組み合わせを示し得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上の力センサ（例えば、圧電、ピエゾ抵抗、容量）が、例えば、直接接触を介して、ＥＳＤの１つ以上の構成要素（例えば、図１２のエネルギー貯蔵デバイス１２１０）に連結され得る。１つ以上の力センサは、外部電力源または電源から、電力信号（例えば、ＤＣ電圧および電流、ＡＣ電圧および電流）を受信してもよく、ＥＳＤ１２１０の１つ以上の構成要素に作用する力または力の変化に応答するか、または別様に、検出し、示し得る（例えば、ＤＣ信号、ＡＣ信号）。任意の好適な種類の力センサを使用して、相対、絶対、または差動力、または任意の好適なそれらの組み合わせを示し得る。いくつかの実施形態では、力センサは、例えば、バネ、ダイヤフラム、ピストン、任意の他の好適な機械的構成要素、または任意のそれらの組み合わせ等、機械的構成要素を含み得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上の光学センサ（例えば、干渉計、強度ベース、画像ベース）が、例えば、任意の好適な光学経路を介して、ＥＳＤの１つ以上の構成要素（例えば、図１２のＥＳＤ１２１０）に連結され得る。１つ以上の光学センサまたは検出器は、外部電力源または電源から、電力信号（例えば、ＤＣ電圧および電流、ＡＣ電圧および電流）を受信してもよく、光学現象に応答するか、または別様に、検出し、示し得る（例えば、ＤＣ信号、ＡＣ信号）。光学現象は、吸収、透過、反射、撮像、任意の他の光学、光子または撮像プロセス、または任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。任意の好適な種類の光学センサを使用して、任意の好適な動的応答または任意の好適なそれらの組み合わせを示し得る。いくつかの実施形態では、光子源を使用して、任意の好適な強度、エネルギー分布、コヒーレンス、任意の他の好適な特性、またはＥＳＤ１２１０の動的応答を示すように構成され得る、任意のそれらの組み合わせの光子を提供し得る。例えば、いくつかの実施形態では、レーザを使用して、ＥＳＤ１２１０の１つ以上の表面から反射され、１つ以上のＥＳＤ特色の変化を示し得る、１つ以上の光子検出器（例えば、光電子増倍管チューブ、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ）によって検出され得る、光子源を提供し得る。さらなる実施例では、撮像カメラは、１つ以上の構成要素、表面、縁、境界（例えば、湾入、孔、隆起特徴）、またはＥＳＤ特色が変化するのに伴って、変化し得る、任意の他の好適なＥＳＤ表面特徴の相対的位置を監視し得る。撮像カメラの出力（例えば、映像フレーム、画像）差は、ＥＳＤの１つ以上の動的応答（例えば、変位）を示し得る。いくつかの実施形態では、パターン整合技法、特徴検出技法、他の画像処理技法、またはそれらの組み合わせを使用して、撮像指標デバイスから、動的応答を決定し得る。

いくつかの実施形態では、２つ以上の指標デバイスが、ＥＳＤに連結され得る。例えば、いくつかの実施形態では、双極ＥＳＤの軸方向変位および積層電圧が、それぞれ、双極ＥＳＤに連結され得る、変位センサおよびデジタル電圧計を使用して、監視され得る。任意の好適な数の指標デバイスを有する、任意の他の組み合わせが、本発明に従って、ＥＳＤ１２１０に連結され得る。

いくつかの実施形態では、ユーザは、指標デバイスの出力に少なくとも部分的に基づいて、１つ以上の特色変化を観察し得る。例えば、指標デバイス１２２０は、ＥＳＤ１２１０に視覚的に近接する境界された表面（例えば、定規）を含み得る。１つ以上の空間特色変化は、ＥＳＤ１２１０の少なくとも１つの特徴と指標デバイス１２２０の境界された表面上の少なくとも１つの境界との間の位置における相対的変化によって、示され得る。さらなる実施例において、いくつかの実施形態では、ユーザは、ＥＳＤ１２１０の動的応答に対する、撮像指標デバイスの出力を監視し得る。

図１３は、本発明のいくつかの実施形態による、ＥＳＤ１３１０と、指標デバイス１３２０と、制御システム１３５０とを含み得る、例証的システム１３００の略図を示す。ＥＳＤ１３１０は、任意の好適な種類のＥＳＤ（例えば、図１２のエネルギー貯蔵デバイス１２１０）またはＥＳＤの組み合わせであり得る。指標デバイス１３２０は、動的応答を示し得る、任意の好適なデバイス（例えば、図１２の指標デバイス１２２０）であり得る。連結１３１２は、エネルギー貯蔵デバイス１３１０と指標デバイス１３２０との間の任意の好適な種類の連結（例えば、図１２の連結１２１２および１２１４）を含み得る。

図１３に示されるように、例えば、制御システム１３５０は、インジケータインターフェース１３５２と、処理回路１３５４と、電力制御回路１３５６とを含み得る。いくつかの実施形態では、制御システム１３５０の一部または全部の構成要素は、例えば、ローカルＣＰＵまたは内蔵処理ユニット等、ＥＳＤ１３１０またはインジケータデバイス１３２０に対して、ローカルであり得る。いくつかの実施形態では、制御システム１３５０の一部または全部の構成要素は、例えば、遠隔用途サーバまたは遠隔処理設備等、エネルギー貯蔵デバイス１３１０およびインジケータデバイス１３２０から、遠隔に位置し得る。制御システム１３５０を使用して、例えば、電気自動車、遠隔電力設備（例えば、太陽パネルアレイ、風力タービン）、または配電網等、任意の好適なデバイス、システム、ネットワーク、または好適なそれらの組み合わせを制御するか、または別様に、それと相互作用させ得る。

インジケータインターフェース１３５２は、１つ以上の指標デバイスとの有線（例えば、ローカルエリアネットワーク、制御線）または無線（例えば、ＷｉＦｉ、光）通信のためのデータインターフェースを含み得る。インジケータインターフェース１３５２は、連結１３２４を介して、信号（例えば、電力信号、基準信号）を指標デバイス１３２０に供給すること、指標デバイス１３２０から、信号（例えば、変調信号、動的応答指標信号）を受信すること、または両方を行い得る。いくつかの実施形態では、インジケータインターフェース１３５２は、例えば、ＲＣＡ型インターフェース接続、Ｓ映像インターフェース接続、任意の他の好適な映像または撮像インターフェース、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み得る。

いくつかの実施形態では、インジケータインターフェース１３５２、連結１３２４、または両方は、例えば、１つ以上の絶縁ワイヤを含むワイヤ束、電気導管、端子ブロック、プライグインワイヤコネクタ（例えば、Ｍｏｌｅｘ（登録商標）型コネクタ）、シールドワイヤアセンブリ（例えば、Ｃｏｎａｘ（登録商標）型シールド継手）、信号調整構成要素（例えば、帯域通過フィルタ、増幅器、整流器、ブリッジ、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、ヒューズ、ダイオード）、任意の他の好適な電気構成要素、または任意の好適なそれらの組み合わせ含み得る。例えば、指標デバイス１３２０は、ＥＳＤ１３１０の好適な構成要素に取り付けられた歪みゲージであり得る。インジケータインターフェース１３５２、連結１３２４、または両方は、４レグホイートストンブリッジ回路を含み、歪みゲージは、ブリッジの４つの抵抗要素のうちの１つであり得る。ブリッジ回路は、絶縁導線ワイヤおよび電気端子によって、指標デバイス１３２０に電気的に連結され得る。ＥＳＤ１３１０の変位（例えば、電気活性から生じる）による、歪みゲージの抵抗変化は、ホイートストンブリッジ回路内に不均衡を生じさせ、ＥＳＤ１３１０の動的応答（すなわち、変位）の指標を提供し得る。

いくつかの実施形態では、インジケータインターフェース１３５２、連結１３２４、または両方は、例えば、流体（例えば、ガス、液体）導管、チューブ継手、パイプ継手、圧力調整器、圧力ゲージ、流量スイッチ、弁（例えば、逆止弁、ニードル弁）、任意の他の好適な空気圧または油圧構成要素、あるいはそれらの任意の好適な構成要素を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、指標デバイス３２０は、第１と第２の圧力ポート（例えば、高圧と低圧ポート）との間の圧力差を示し得る、差動圧力変換器であり得る。圧力ポートのうちの１つは、第２の圧力ポートに基準圧力を提供し得る、インジケータインターフェース１３５２の基準ポートに流動的に連結されされ得る。流体連結は、一本のチューブおよびチューブをポートに密閉するための圧縮チューブ継手を含み得る。指標デバイス１３２０の第１の圧力ポートは、ＥＳＤの１つのセル（例えば、ＥＳＤ１３１０）に流動的に連結され得る。

いくつかの実施形態では、インジケータインターフェース１３５２、連結１３２４、または両方は、例えば、光ファイバ、光学構成要素（例えば、レンズ、ミラー、スペクトルフィルタ、強度フィルタ、ビームスプリッタ、スリット）、ビーム止め、光量計、任意の他の好適な光学構成要素、または任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。例えば、指標デバイス１３２０は、光ファイバケーブルであり得る、連結１３２４を介して、インジケータインターフェース１３５２と通信する、センサを含み得る。連結１３２４、インジケータインターフェース１３５２、または両方は、例えば、光ファイバケーブルに連結されている、機械的伝送（ＭＴ）式光ファイバコネクタを含み得る。

処理回路１３５４は、１つ以上の中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、一連のプロセッサ（例えば、並列プロセッサ）、ＣＰＵキャッシュと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、メモリハードウェア（例えば、ハードディスク）、Ｉ／Ｏ通信インターフェース、好適な回路、任意の他のハードウェア構成要素、任意の好適なソフトウェア、または好適なそれらの組み合わせを含み得る。処理回路１３５４は、例えば、有線（例えば、ローカルエリアネットワーク、制御線）または無線（例えば、ＷｉＦｉ、光ファイバ）通信ネットワーク、ローカルまたは遠隔データベース（例えば、データサーバ）、１つ以上のエネルギー貯蔵デバイス、任意の他の好適なネットワークまたはデバイス、あるいは任意のそれらの組み合わせとのデータ通信のための任意の好適な入力−出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを含み得る。処理回路１３５４は、いくつかの実施形態では、例えば、フィルタ（例えば、帯域通過フィルタ）、アナログ／デジタル（ＡＤ）コンバータ、デジタル／アナログ（ＤＡ）コンバータ、変調器、復調器、増幅器（例えば、演算増幅器）、任意の他の好適な信号処理機器、または任意のそれらの組み合わせ等、信号処理構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、処理回路１３５４は、ソフトウェアコマンド（例えば、閉ループ制御コマンド）を実行し得る。

いくつかの実施形態では、処理回路１３５４は、ネットワーク、データベース、処理設備、任意の他の好適なネットワーク、デバイスまたは設備、あるいはローカルまたは遠隔に位置する、任意のそれらの組み合わせにさらに連結され得る、データ連結１３６０を介して、信号を送信および受信し得る。いくつかの実施形態では、データ連結１３６０は、制御システム１３５０内に含まれなくてもよい（例えば、独立システム）。データ連結１３６０は、ワイヤ導線（例えば、絶縁ワイヤ、リボンケーブル）、端子板、金属クランプ、圧下端子、はんだ付けされた接続、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続、プラグインイーサネット（登録商標）接続、光学連結（例えば、光ファイバ連結、赤外線信号）、任意の他の好適な構成要素、材料、コネクタ、およびアセンブリ、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

いくつかの実施形態では、処理回路１３５４は、任意の好適なメモリデバイスまたはメモリデバイスの組み合わせ内に記憶される、較正情報（例えば、較正定数、相関パラメータ、操作マップ）、データベース、任意の他の好適な情報、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み得る。メモリデバイスは、処理回路１３５４に対して、ローカルまたは遠隔に位置し、好適なメモリデバイスからデータを送信および受信するために、データ連結１３６０を使用し得る。較正情報を使用して、例えば、ＥＳＤの測定された特色または任意の他の情報に基づいて、ＥＳＤ１３１０の充電の状態を予測し得る。

処理回路１３５４は、インジケータインターフェース１３５２と、信号を送信および受信し得る。例えば、いくつかの実施形態では、インジケータインターフェース１３５２は、ＥＳＤ１３１０の動的応答に対応する信号を、処理回路１３５４に出力し得る。処理回路１３５４は、いくつかの実施形態では、タイミングスケジュール、電流または電圧制限、電流または電圧定格制限、アラーム、任意の他の電気インジケータ、またはインジケータインターフェース１３５２から受信した信号に少なくとも部分的に基づいて、ＥＳＤ１３１０の充電および放電を説明し得る、任意のそれらの組み合わせを決定し得る。

処理回路１３５４は、連結１３１４を介して、電力制御回路１３５６に連結され得る。電力制御回路１３５６を使用して、ＥＳＤ１３１０の電気活性を制御し得る。いくつかの実施形態では、電力制御回路１３５６を使用して、連結１３１４を介して、エネルギー貯蔵デバイス１３１０からの電力の供給および抽出を監視、制御、調整、または別様に管理し得る。

いくつかの実施形態では、電力制御回路１３５６、連結１３１４、または両方は、例えば、ワイヤ導線、接触器、ヒューズ、遮断器、スーパーキャパシタ、スイッチ、電圧調整器、電流調整器、変圧器、任意の他の好適な電子構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、電力制御回路１３５６は、エネルギー貯蔵デバイス１３１０に電気的に連結され、電気負荷変化に対して、迅速な応答を提供し得る、１つ以上のスーパーキャパシタを含み得る。さらなる実施例では、ヒューズ、遮断器、または接触器が、電力制御回路１３５６によって使用され、エネルギー貯蔵デバイス１３１０へまたはそこからの電流を遮断し、例えば、過電流状態を防止し得る。

いくつかの実施形態では、電力制御回路１３５６は、電力連結１３７０を介して、デバイス、システム、ネットワーク、またはそれらの組み合わせに連結され得る。例えば、いくつかの実施形態では、電力連結１３７０は、電力制御回路１３５６を、駆動系（例えば、電気自動車（ＥＶ）駆動系、ハイブリッドＥＶ（ＨＥＶ）駆動系、プラグインＨＥＶ駆動系）、電気負荷（例えば、調節可能抵抗負荷バンク）、電気機械的デバイス（例えば、ＤＣモータ、ＤＣソレノイド、発電機、風力タービン）、電気化学デバイス（例えば、電解槽）、光電気化学デバイス、光起電デバイス（例えば、太陽電池）、配電網、任意の他の好適な電力ネットワーク、デバイス、またはシステム、または任意のそれらの組み合わせに連結し得る。いくつかの実施形態では、電力連結１３７０は、制御システム１３５０（例えば、ＥＳＤ試験台）内に含まれなくてもよいことを理解されるであろう。電力連結１３７０は、ワイヤ導線（例えば、絶縁ワイヤ、編組ケーブル）、導電性部材（例えば、金属柵）、金属クランプ、圧下端子、はんだ付けされた接続、任意の他の好適な構成要素、材料、およびアセンブリ、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

いくつかの実施形態では、制御システム１３５０の任意の好適な特徴または構成要素は、指標デバイス１３２０の一部として含まれ得る。例えば、指標デバイス１３２０が、コンピュータ内に含まれ、インジケータインターフェース、処理回路、および電力制御回路を単一デバイスに統合し得る。指標デバイスを含む、コンピュータは、連結１３１２、１３１４、または両方を介して、ＥＳＤ１３１０に連結され得る。

図１４は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイス１４２０に連結されている、ＥＳＤ１４１０を含む、例証的システム１４００を示す。指標デバイス１４２０は、線形変位センサ、線形力センサ、動的応答を示し得る、任意の他の好適な指標デバイス、または任意のそれらの組み合わせであり得る。

いくつかの実施形態では、圧縮プレート１４３０は、例えば、包体１４４０等のＥＳＤ１４１０内に含まれる、他の構成要素、またはバネに、ボルト締めされるか、圧着されるか、または別様に、固定して添着され得る。いくつかの実施形態では、圧縮プレート１４３０は、圧縮力をＥＳＤ１４１０の１つ以上の構成要素に分散させ得る。単極プレート１４０２は、例えば、電力導線１４１４に電気的に連結され得る。電力導線１４１４は、電力導線１４１６とともに、ＥＳＤ１４１０を外部電力制御回路（例えば、電力制御回路１３５６）、外部デバイス（例えば、ＤＣモータ）、外部ネットワーク、あるいは任意の他の好適なシステムまたはシステムの組み合わせに連結し得る。いくつかの実施形態では、電力導線１４１４および１４１６は、実質的に、図１３の連結１３１４に対応し得る。いくつかの実施形態では、電力導線１４１４および１４１６は、圧下端子、はんだ付けされた接続、絶縁ワイヤ、編組ケーブル、金属柵、リボンケーブル、接地端子、電力を伝送するための任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

システム１４００のＥＳＤ１４１０は、システム１４００の基部１４５０と接触するか、または別様に、それに連結され得る。図１４に示されるように、例えば、基部１４５０は、ＥＳＤ１４１０のための機械的データムおよび指標デバイス１４２０のための好適な搭載を提供し得るスタンド１４５４と、ブラケット１４５６と、搭載連結１４５２とを含む。スタンド１４５４、基部１４５０、ブラケット１４５６、および搭載連結１４５２は、例えば、フレーム（例えば、車両フレーム）、突出部、筐体、任意の他の構造構成要素または配置、あるいは任意のそれらの組み合わせの一部または全部を含み得る。いくつかの実施形態では、２つ以上のＥＳＤが、スタンド１４５４、基部１４５０、ブラケット１４５６、または搭載連結１４５２と接触し得る。スタンド１４５４、基部１４５０、ブラケット１４５６、および搭載連結１４５２は、例えば、金属、プラスチック、黒鉛、炭素繊維、ガラス繊維、任意の他の好適な構造材料、あるいはそれらの任意の組み合わせまたは合成物等、任意の好適な材料から成リ得る。いくつかの実施形態では、スタンド１４５４、基部１４５０、ブラケット１４５６、および搭載連結１４５２は、実質的に、剛体構造を形成し得る。搭載連結１４５２を使用して、例えば、他の構成要素（例えば、指標デバイス１４２０）に対して、ＥＳＤ１４１０の整列、位置、および／または配向を維持し得る。

いくつかの実施形態では、指標デバイス１４２０は、連結１４１２によって、ＥＳＤ１４１０に連結され得る。連結１４１２は、指標デバイス１４２０の構成要素として含まれても含まれなくてもよい。いくつかの実施形態では、連結１４１２は、単極プレート１４０２と接触したままであり得る実質的に剛体の固体であり得る。指標デバイス連結１４２４は、指標デバイス１４２０を任意の好適なインターフェース（例えば、インジケータインターフェース１３５２）、デバイス、システム、ネットワーク、または任意のそれらの組み合わせに連結し得る。例えば、いくつかの実施形態では、指標デバイス連結１４２４は、指標デバイス１４２０と制御システム（例えば、図１３の制御システム１３５０）との間の通信を可能にし得る。

充電または放電の間、ＥＳＤ１４１０の１つ以上の特色が、変化し得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＥＳＤの１つ以上の構成要素は、充電、放電、または両方に応答して、ベクトル１４９０の方向に、実質的に平行に、変位を受け得る。指標デバイス１４２０は、例えば、指標デバイス連結１４２４を介して、信号または信号変化を伝送することによって、ＥＳＤ１４１０の１つ以上の構成要素の変位を示し得る。

いくつかの実施形態では、指標デバイス連結１４２４は、指標デバイス１４２０とともに、含まれなくてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、指標デバイス１４２０は、独立デバイスであり得る。指標デバイス１４２０は、例えば、指標、測定、パラメータ、あるいはＥＳＤ１４２０の動的応答と関連付けられた他の出力を、任意の好適なディスプレイデバイスまたは構成要素（例えば、目盛および基準マーク、アナログダイヤルディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ）上に表示し得る。いくつかの実施形態では、指標デバイス１４２０は、メモリハードウェア、処理回路、電源、任意の他の好適な構成要素（例えば、図１３の制御システム１３５０の任意の好適な構成要素）、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

図１５は、本発明のいくつかの実施形態による、圧力タップ１５１２を含み得る、例証的ＥＳＤ１５００の断面図を示す。図１６は、本発明のいくつかの実施形態による、点線１５２０から切り取られた、図１５の要素の拡大断面図を示す。図１５には図示されないが、ＥＳＤ１５００は、例えば、包体、バネ、圧縮プレート、電力導線、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせ等、任意の好適な構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、圧力タップ１５１２は、エネルギー貯蔵デバイス１５００の好適な構成要素（例えば、図１６に示されるように、単極プレート１５１４）内に、孔、陥凹、または空洞を含み、導管１５５２に流体アクセスを提供し得る。例証的セル１５２４は、導管１５１２に流動的に連結されている空洞を伴って示されるが、いくつかの実施形態では、セルは、圧力タップに流動的に連結されている、空洞を含む必要はない。

圧力タップ１５１２は、例えば、導管連結１５５０および導管１５５２を含み得る。導管１５５２は、例えば、金属、プラスチック、ゴム、任意の他の好適な材料、あるいはそれらの任意の組み合わせまたは合成物を含む、任意の好適な材料から成る、例えば、チューブ、パイプ、ホース、マニホールド、任意の他の好適な密閉された導管であり得る。導管連結１５５０は、任意の好適な種類の連結（例えば、圧縮継手、パイプ継手、有刺ホース継手、クランプ真空型継手、はんだ付けされた接続、溶接された接続、鑞付けされた接続）、または連結の組み合わせ（例えば、圧縮チューブ継手アダプタ継手に螺着されたパイプ）であり得る。導管１５５２は、任意の好適な形状であり、エネルギー貯蔵デバイス１５００から、任意の好適な距離だけ延在し得る。

いくつかの実施形態では、端部１５３０は、圧力を示し得る、指標デバイスに連結し得る。付加的導管連結（図示せず）を端部１５３０で使用し、導管１５５２を指標デバイスに連結し得る。エネルギー貯蔵デバイス１５００は、いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵デバイス１５００の１つ以上のセルに連結され得る、２つ以上の圧力タップを含み得る。

図１６に示される、経路１５７０は、端部１５３０に延在する、実質的に、連続的流体経路を表し得る。いくつかの実施形態では、経路１５７０は、導管１５５２に連結され得る、指標デバイスまで、導管１５５２内に延在し得る。例えば、セル１５２４内の圧力「ＰＴ」は、セル１５２４内に含まれる構成要素の表面上に付与され得る。導管１５５２内の流体は、経路１５７０に沿って、実質的に、「ＰＴ」と同一または異なる、静圧を有し得る。いくつかの実施形態では、例えば、エネルギー貯蔵デバイス１５００の充電または放電を伴い得る、導管１５５２内における圧力の平衡化または変化中、経路１５７０に沿って、非安定流体流動が存在し得る。

図１７は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイス１７２０に連結されている、ＥＳＤ１７１０を含む、例証的システム１７００を示す。指標デバイス１７２０は、圧力センサ、圧力変換器、ガスセンサ（例えば、調整可能ダイオードレーザセンサ、電気化学センサ）、温度センサ（例えば、熱電対プローブ、サーミスタ、抵抗熱デバイス）、任意の他の好適な指標デバイス、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

いくつかの実施形態では、圧縮プレート１７３０は、例えば、包体１７４０等のＥＳＤ１７１０内に含まれる他の構成要素、またはバネ等に、ボルト締めされるか、圧着されるか、または別様に、固定して添着され得る。いくつかの実施形態では、圧縮プレート１７３０は、圧縮力をＥＳＤ１７１０の１つ以上の構成要素に分散させ得る。単極プレート１７６０は、例えば、電力導線１７１４に電気的に連結され得る。電力導線１７１４は、電力導線１７１６とともに、ＥＳＤ１７１０を外部電力制御回路（例えば、電力制御回路１３５６）、外部デバイス、外部ネットワーク、あるいは任意の他の好適なシステムまたはシステムの組み合わせに連結し得る。いくつかの実施形態では、電力導線１７１４および１７１６は、実質的に、図１３の連結１３１４に対応し得る。

ＥＳＤ１７１０は、搭載連結１７５０と接触するか、または別様に、それに連結され得る。搭載連結１７５０は、例えば、スタンド、フレーム、ブラケット、搭載連結、任意の他の好適な構成要素、またはＥＳＤ１７１０のための搭載を提供し得る、任意のそれらの組み合わせを含み得る。図１４に示される、システム１４００の構成要素のいずれも、または任意の付加的構成要素も、本発明に従って、システム１７００内に実装され得る。

いくつかの実施形態では、指標デバイス１７２０は、流体連結１７１２によって、ＥＳＤ１７１０に連結され得る。流体連結１７１２は、指標デバイス１７２０の構成要素として含まれても含まれなくてもよい。いくつかの実施形態では、連結１７１２は、単極プレート１７６０に連結され得る実質的に中空の導管であり得る。いくつかの実施形態では、流体連結１７１２は、実質的に、図１５および１６の圧力タップ１５１２に対応し、任意の好適な種類の導管、継手、弁、圧力調整器、通気口、任意の他の好適なハードウェア、または任意のそれらの組み合わせをを含み得る。流体連結１７１２は、任意の好適な形状、サイズ、長さ、または任意の他の特性を有し、任意の好適な材料または材料の組み合わせ（例えば、真鍮、鋼鉄、アルミニウム、ゴム、プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン）から成リ得る。

指標デバイス連結１７２４は、指標デバイス１７２０を任意の好適なインターフェース（例えば、インジケータインターフェース１３５２）、デバイス、システム、ネットワーク、または任意のそれらの組み合わせに連結し得る。例えば、いくつかの実施形態では、指標デバイス連結１７２４は、指標デバイス１７２０と制御システム（例えば、図１３の制御システム１３５０）との間の通信を可能にし得る。いくつかの実施形態では、指標デバイス１７２０は、指標デバイス連結１７２４を介して、制御システム、ネットワーク、デバイス、任意の他の好適な信号源、または任意のそれらの組み合わせから、信号（例えば、電力信号、基準信号）を受信し得る。

充電または放電中、ＥＳＤ１７１０の１つ以上の特色が、変化し得る。例えば、いくつかの実施形態では、ＥＳＤ１７１０内の１つ以上の表面（例えば、セル圧力に暴露されるセル内の表面）に作用する圧力は、充電、放電、または両方に応答して、変化し得る。指標デバイス１７２０は、例えば、指標デバイス連結１７２４を介して、信号または信号変化を伝送することによって、ＥＳＤ１７１０の１つ以上の表面に作用する圧力、圧力変化、または両方を示し得る。

いくつかの実施形態では、指標デバイス連結１７２４は、指標デバイス１７２０とともに、含まれなくてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、指標デバイス１７２０は、独立デバイスであり得る。指標デバイス１７２０は、ＥＳＤ１７２０の動的応答と関連付けられた、例えば、指標、測定、パラメータ、あるいは他の出力を、任意の好適なディスプレイデバイスまたは構成要素（例えば、アナログダイヤルディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ）上に表示し得る。いくつかの実施形態では、指標デバイス１７２０は、メモリハードウェア、処理回路、電源、任意の他の好適な構成要素（例えば、図１３の制御システム１３５０の任意の好適な構成要素）、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

図１８は、本発明のいくつかの実施形態による、動的応答を示すための例証的ステップのフロー図１８００である。ステップ１８０２では、動的応答は、指標デバイスによって、示され得る。ＥＳＤの電気活性は、例えば、表面に作用する圧力または圧力変化、構成要素に作用する力または力の変化、あるいは変位または１つ以上の構成要素の変位等、少なくとも１つの動的応答を生じさせ得る。

ステップ１８０２は、例えば、１つ以上の連結を介した信号（例えば、光学信号、電気信号、可聴信号）の伝送、１つ以上の測定基準（例えば、測定、測定に基づいて算出された値）の記憶、１つ以上の測定基準の表示、イベントの始動（例えば、アラーム、スイッチ作動）、またはＥＳＤの動的応答を示すための任意の他の好適なステップ、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、ステップ１８０２は、指標デバイス（例えば、図１３の指標デバイス１３２０、図１４の指標デバイス１４２０、図１７の指標デバイス１７２０）と制御システム（例えば、図１３の制御システム１３５０）との間における、例えば、アナログ信号およびデジタル信号等の連続または離散信号の伝送を含み得る。

ステップ１８０２は、定量的インジケータを含む必要はない。例えば、ステップ１８０２では、指標デバイスは、動的応答が変化したことを示し得るが、変化の任意の定量的測定を提供する必要はない。例証的実施例では、線形変位センサ等の指標デバイスは、ＥＳＤの好適な構成要素が、線形変位（例えば、ＥＳＤの電気活性によって生じる）を受けたことを示し得るが、指標デバイスは、変位のどんな定量的測定も提供する必要はない。

図１９は、本発明のいくつかの実施形態による、充電情報を決定するための例証的ステップのフロー図１９００である。ステップ１９０２は、充電、放電、または両方を受け得る、ＥＳＤの動的応答を含み得る。ステップ１９０４は、ＥＳＤの動的応答の測定を含み得る。ステップ１９０６は、ＥＳＤと関連付けられた充電情報の決定を含み得る。

図１９のステップ１９０２によって示されるような動的応答を示すことは、任意の好適な指標デバイスを使用して行われ得る。ステップ１９０２は、例えば、連結（例えば、連結１３２４）を介した、制御システム（例えば、制御システム１３５０）への信号または信号変化の送信、指標に部分的に基づく、１つ以上の測定基準の記憶（例えば、処理回路１３５４内に）、指標に部分的に基づく、１つ以上の測定基準の表示、イベントの始動、任意の他の好適な応答、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、ステップ１９０２は、指標デバイスと制御システムとの間における、例えば、アナログ信号およびデジタル信号等の連続または離散信号の伝送を含み得る。

図１９のステップ１９０４は、例えば、指標デバイス信号に部分的に基づいた、測定の決定、指標デバイス信号に部分的に基づいた、測定基準の算出、指標デバイス信号への相関の適用、分類された値に対するデータベース（例えば、分類されたパラメータライブラリ）の検索、任意の他の好適な算出プロセス、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。ステップ１９０４は、ハードウェア（例えば、制御システム１３５０）、ソフトウェア、または両方の任意の好適な組み合わせによって、行われ得る。例えば、いくつかの実施形態では、制御システムは、通信連結を介して、指標デバイスから、指標信号を受信し得る。

ステップ１９０４では、制御システムは、例えば、指標信号に部分的に基づいて、パラメータまたはパラメータ変化を算出するために、ソフトウェアコマンドを実行するための処理回路を使用し得る。パラメータは、例えば、好適な単位（例えば、インチ、ミリメートル、立方センチメートル）における変位、好適な単位（例えば、ニュートン、ポンド）における力、好適な単位（例えば、パスカル、トル、バール）における圧力、任意の他の好適なパラメータ、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、パラメータは、好適には、例えば、好適な単位の基準値によって除算することによって、他のパラメータと組み合わせることによって、または任意の他の好適なパラメータ修正によって、あるいはそれらの組み合わせによって正規化または無次元化され得る。いくつかの実施形態では、好適なパラメータの正規化、無次元化、または両方は、算出中の精度を改善し得る。

いくつかの実施形態では、ステップ１９０４は、好適な測定デバイスによって、行われ得る。測定デバイスは、指標デバイス、処理回路、メモリ、較正デバイス、任意の他の好適なハードウェア、任意の好適な通信連結、または任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、測定デバイスは、好適なワイヤ束を介して一緒に電気的に連結され得る、圧力変換器等の指標デバイスと処理回路とを含み得る。測定デバイスは、指標デバイスからのＥＳＤの動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、動的応答の測定を行い得る。

ステップ１９０６は、特に、例えば、充電の状態、ＥＳＤロバスト性、任意の他の好適な情報、または任意のそれらの組み合わせを含む、充電情報の決定を含み得る。いくつかの実施形態では、充電の状態は、完全放電から、完全充電（いくつかの実施形態では、過充電）に及ぶ、ＥＳＤの残留電荷の定量化であり得る。例えば、５０％の充電の状態は、ＥＳＤが、実質的に、完全放電と完全充電との間の中間である残りの電荷（例えば、好適な蓄積活性材料）を有することを示し得る。ロバスト性は、サイクル寿命、残りのサイクル寿命、充電容量、セルまたは積層インピーダンス、構成要素の故障、ＥＳＤの相対的持続力を説明する任意の他の好適な測定基準、または任意のそれらの組み合わせの定量化であり得る。

図２０は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスを使用して、ＥＳＤを制御するための例証的ステップのフロー図２０００である。ステップ２００２は、充電、放電、または両方を受け得る、ＥＳＤに対応する動的応答の測定を含み得る。ステップ２００４は、ＥＳＤに関する充電情報の決定を含み得る。ステップ２００６は、ＥＳＤの充電または放電を含み得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上の動的応答が、ステップ２００２に従って、測定デバイスによって、測定され得る。例えば、いくつかの実施形態では、測定デバイスは、動的応答を示し得る指標デバイスを含み得る。測定デバイスは、指標デバイスに連結され、指標デバイスから信号を受信し得る、好適な制御システム（例えば、図１３の制御システム１３５０）を含み得る。制御システムは、指標デバイスから受信した信号に少なくとも部分的に基づいて、動的応答と関連付けられた測定を算出し得る。ステップ２００４に従って、算出された測定は、例えば、充電の状態、充電の状態の変化、充電の状態の変化率、ロバスト性、ＥＳＤの充電に関する任意の他の好適な情報、または任意のそれらの組み合わせ等、充電情報を決定するために、制御システムによって、使用され得る。ステップ２００６に従って、充電情報は、例えば、充電率、放電率、あるいは充電、放電のスケジュール、または両方を制御するために、制御システムによって、使用され得る。

ステップ２００２は、例えば、動的応答の指標の受信、含まれる指標デバイスからの信号の処理（例えば、フィルタリング、平均化、サンプリング、増幅）、測定基準の算出（例えば、測定値の決定、測定値の拡大縮小）、動的応答を測定するために行われ得る任意の他の好適な作用、または任意のそれらの組み合わせを含み得る任意の好適な測定作用を、測定デバイスが行うステップを含み得る。前述の測定作用は、例えば、図１３の制御システム１３５０等、任意の好適な制御システムによって、行われ得る。

ステップ２００４は、例えば、測定された値に少なくとも部分的に基づいた、充電情報の算出、充電情報のための好適なデータベースの検索、記憶された充電情報の呼び出し、充電情報を決定するための任意の他の好適なプロセス、または任意のそれらの組み合わせを含む、充電情報を決定するための作用を行うことを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、好適な制御システムは、測定された値を特定の式（例えば、関数、多変数マッピング、確率分布、離散変換）に入力し、充電の状態値またはロバスト性値を算出し得る。さらなる実施例では、好適な制御システムは、充電の状態値またはロバスト性値のために、メモリデバイス上に記憶されたデータベース（例えば、インデックスされたルックアップテーブル）を検索し得る。制御システムは、測定された値に基づいて、メモリデバイスから、充電情報を補完、読み出し、または別様に、選択し得る。

ステップ２００６は、任意の好適なＥＳＤに関して、電気制御作用（例えば、充電、放電、回路遮断）を行うことを含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、任意の好適な制御システムは、ＥＳＤに充電を提供し得る。制御システムは、いくつかの実施形態では、設定点、制限、あるいは充電率、総充電量、または任意の他の好適な測定基準に関する、他のインジケータを含み得る、充電のためのスケジュールを提供し得る。閉ループまたは開ループ制御方式は、１つ以上の測定された値に少なくとも部分的に基づいて、ＥＳＤを充電または放電するために、制御システムによって、使用され得る。例えば、いくつかの実施形態では、状態空間モデルを使用して、測定された値の入力に基づいて、充電または放電率を算出し得る。さらなる実施例では、代数式を使用して、測定された値の入力に基づいて、充電または放電率を算出し得る。

図２１は、本発明のいくつかの実施形態による、１つ以上の指標デバイスと、１つ以上の測定された電気測定基準とを使用して、ＥＳＤを制御するための例証的ステップのフロー図２１００である。ステップ２１０２は、充電、放電、または両方を受け得る、ＥＳＤに対応する動的応答の測定を含み得る。ステップ２１０４は、ＥＳＤのための充電情報の決定を含み得る。ステップ２１０６は、ＥＳＤの充電または放電を含み得る。ステップ２１０８では、ＥＳＤと関連付けられた１つ以上の電気測定基準が、測定され得る。いくつかの実施形態では、任意の好適な電気測定基準（例えば、ＥＳＤ動作電圧、ＥＳＤ電圧−電流関係、ＥＳＤインピーダンス）の測定が、ステップ２１０２、２１０４、または２１０６において、行われ、各ステップのそれぞれの作用を行い得る。電気測定基準は、例えば、デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）、制御システムのアナログ入力チャネル、任意の他の好適な測定デバイス、または任意のそれらの組み合わせ等の任意の好適な測定デバイスによって、測定され得る。

いくつかの実施形態では、変位、圧力、または力等のＥＳＤの動的応答が、測定デバイスによって、測定され得る。測定は、測定デバイスの指標デバイスから受信した信号に基づいて、測定デバイスの制御システムによって、行われ得る。任意の特定の時間において、ＥＳＤは、所与の動作電圧で動作し得る（例えば、好適な電位差から、ゼロまたは非ゼロ電流を提供または受信する）。動的応答測定はさらに、例えば、ＥＳＤ動作電圧に少なくとも部分的に基づき得る。いくつかの実施形態では、指標デバイスおよび１つ以上の電気測定基準からの１つ以上の信号の組み合わせを使用して、ステップ２１０２に従って、動的応答を測定し得る。

いくつかの実施形態では、ステップ２１０４は、測定された動的応答に少なくとも部分的に、かつ測定された電気測定基準に少なくとも部分的に基づいた、充電情報の決定を含み得る。いくつかの実施形態では、特定の充電情報（例えば、充電の状態の値）は、測定された動的応答および測定された電気測定基準の種々の値にわたって、マップされ得る。例えば、充電の状態は、測定された変位および測定された動作電圧の両方の連続関数として、公式化され得る。さらなる実施例では、充電の状態は、測定された変位および測定された動作電圧の両方の離散関数またはマッピングとして、公式化され得る。さらなる実施例では、ロバスト性は、測定された電気インピーダンスに条件付けを行った、測定された力の条件付き確率分布関数として、公式化され得る。前述の実施例は、例証であって、本開示の範囲を制限するものではなく、概念を実証することを意味する。任意の好適な数学的または概念的一致（例えば、関数関係、相関、確率分布、ルックアップテーブル内の配列、ルックアップテーブル内の入力の補完）を使用して、測定された動的応答および測定された電気測定基準に少なくとも部分的に基づいて、充電情報を決定し得る。

ステップ２１０８では、１つ以上の電気測定基準が、監視され得る。例えば、ステップ２１０８は、測定デバイス（例えば、ＤＭＭ）からの信号に基づく、電気測定基準（例えば、電圧、電流、インピーダンス）の算出、電気化学インピーダンス分光法（ＥＩＳ）測定の実施、電解電量測定（例えば、サイクリック・ボルタンメトリー）の実施、クロノポテンシオメトリー測定（例えば、設定電流法）の実施、電気測定基準を測定するための任意の他の好適なプロセスまたは技法、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

例証的実施例では、制御システムは、一式の２つ以上の指標デバイスに連結され、それぞれ、ＥＳＤ（例えば、ＥＶ内に含まれる）に連結され得る。各ＥＳＤの動的応答は、それぞれの指標デバイスによって、示され、指標は、制御システムによって、監視され得る。制御システムは、１つ以上の他のＥＳＤと比較して、各個々のＥＳＤの充電または放電を増加、減少、または別様に、管理し得る。例えば、特定のＥＳＤが、他のＥＳＤと比較して、増加された比率で、充電または放電を受ける場合、制御システムは、特定のＥＳＤから抽出される、またはそこに供給される、相対的電気エネルギーを減少させ、１つ以上の他のＥＳＤから抽出される、またはそこに供給される、相対的電気エネルギーを増加させ得る。

図２２は、本発明のいくつかの実施形態による、指標デバイスを較正するための例証的ステップを含む、フロー図２２００である。ステップ２２０２は、基準動的応答の指標デバイスへの適用を含み得る。ステップ２２０４は、基準動的応答に対する指標デバイスの応答の決定を含み得る。ステップ２２０６は、指標デバイスの較正を含み得る。

ステップ２２０２では、任意の好適な動的応答は、較正デバイス、ＥＳＤ、または較正基準（例えば、距離、力、圧力）を提供し得る他の装置、あるいは任意のそれらの組み合わせによって、指標デバイスに適用され得る。

ステップ２２０４では、好適な動的応答に対する指標デバイスの１つ以上の応答は、制御システムによって、決定され得る。例えば、基準動的応答が、指標デバイスに適用され得る。指標デバイスは、好適な制御システムによって、受信され得る、信号（例えば、電圧）を提供し得る。制御システムは、例えば、測定値を決定し、所定の値と、指標デバイス信号またはその導出された測定基準、あるいは指標デバイスから受信した信号に少なくとも部分的に基づく他のインジケータとの間の差異を決定し得る。

ステップ２２０６では、制御システムを使用して、指標デバイスを較正し得る。いくつかの実施形態では、制御システムは、較正パラメータを決定し、指標デバイス応答を動的応答に改変し、指標デバイスから受信した信号、任意の他の好適な較正技法、または任意のそれらの組み合わせを調整または別様に操作し得る。ステップ２２０６は、ハードウェア、ソフトウェア、または任意の好適なそれらの組み合わせによって、行われ得る。

いくつかの実施形態では、既知の基準ガス圧力を含む、導管が、指標デバイス（例えば、圧力変換器）に連結され得る。指標デバイスは、基準ガス圧力に応答して、出力信号を提供し得る。制御システムは、指標デバイスから、出力信号を受信し、受信した信号と基準ガス圧力値との間の相関を決定し得る。例えば、１００ｋＰａの圧力が、指標デバイスに印加され、好適な制御信号の１００ミリボルト（ｍＶ）の信号を出力し得る。制御システムは、１００ｍＶ信号が、指標デバイスから受信される場合、制御システムが、１００ｋＰａの測定された値を算出するように、１つ以上の較正パラメータを決定し得る。いくつかの実施形態では、例えば、制御システムは、指標デバイスから受信した信号に基づいて、測定された値を算出し得る。前述の実施例の場合、制御システム較正は、１ｍＶ＝１ｋＰａの決定を含み得る。任意の好適な較正曲線、相関、または他の関係が、好適な指標デバイスの出力を較正するための好適な制御システムによって、確立され得る。いくつかの実施形態では、ステップ２２０６は、指標デバイスから受信した信号から導出された測定された値と基準値との間の差異、許容値、エラー、正確性、または任意の他の比較インジケータ、あるいは任意のそれらの組み合わせの決定を含み得る。

図２３は、本発明のいくつかの実施形態による、セル電圧および動的応答の時系列の例証的パネル２３００である。時間単位の横座標を伴う、パネル２３００は、例示的ＥＳＤに対して測定された、変位の時系列２３０２と、力の時系列２３０４と、圧力の時系列２３０６と、動作電圧の時系列２３０８とを含む。パネル２３００の時系列の縦座標尺度は、時系列毎に異なり得る、任意の単位で示される。

変位の時系列２３０２は、変位センサによって測定されたＥＳＤの軸方向（例えば、積層方向）変位を表す。力の時系列２３０４は、力変換器によって測定されたＥＳＤの軸方向力を表す。圧力の時系列２３０６は、圧力変換器によって測定されたＥＳＤのセル圧力を表す。動作電圧の時系列２３０８は、デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）によって測定されたＥＳＤの動作電圧を表す。パネル２３００に表される、物理的応答を示すために使用される、指標デバイス（例えば、センサ、変換器、ＤＭＭ）は、指標デバイス出力に少なくとも部分的に基づいて、測定算出を行った、制御システムに連結された。

パネル２３００内の約１５、３２、５５、９０、および１３０時間の時点では、ピークは、時系列２３０２、２３０４、および２３０６において見られる。ピークの上り行程は、ＥＳＤの充電の間に生じ、ピークの下り行程は、ＥＳＤの放電の間に生じ得る。これらの同一時間において、時系列２３０８は、水平状態後、低下を示す。水平状態は、ＥＳＤの充電に対応する一方、低下は、ＥＳＤの放電に対応し得る。１５、３２、５５、９０、および１３０時間の時点における、時系列２３０２、２３０４、２３０６および２３０８の実質的同時挙動は、充電情報が、動的応答の指標から、少なくとも部分的に、導出され得ることを示唆する。例えば、時系列２３０８は、１５、３２、５５、９０、および１３０時間の直前の充電期間中の時間には、比較的に反応がない場合がある。時系列２３０２、２３０４、および２３０６は、１５、３２、５５、９０、および１３０時間の直前の充電期間中の時間には、比較的に反応があり得る。

約１３５時間の時点から開始し、約１８５時間の時点まで及ぶ、パネル２３００を参照すると、ＥＳＤの比較的に高速の連続充電および放電によって生じ得る、振動挙動が、時系列２３０２、２３０４、２３０６および２３０８に見られる。１０のピークが、時系列２３０２、２３０４、および２３０８に見られる一方、最初の６つのピークのみ、時系列２３０６に見られる。種々の動的および電圧応答における振動挙動の一貫性は、充電情報が、充電／放電プロセスの動的応答の１つ以上の指標から、少なくとも部分的に、導出され得ることを示唆する。いくつかの実施形態では、１つ以上の動的応答の周波数応答（例えば、周期的摂動に対する）が、ＥＳＤ充電情報、ＥＳＤロバスト性、または両方を決定するために監視され得る。

いくつかの実施形態では、ＥＳＤ充電情報の変化は、ＥＳＤの１つ以上のＥＳＤ特色の時間的挙動、指標または測定から導出されたパラメータ、またはその変化から、少なくとも部分的に、導出され得る。例えば、ピーク高さ、変化率、基線オフセット、周波数応答、または任意の他の好適なパラメータまたはパラメータ変化、あるいは任意のそれらの組み合わせ等、１つ以上の時系列から導出されるパラメータを使用して、充電情報、ＥＳＤロバスト性、または両方を決定し得る。例えば、図２３のパネル２３００を参照すると、１５、３２、５５、９０、および１３０時間の時点における、時系列２３０２、２３０４、および２３０６のピーク高さは、ＥＳＤの充電の状態に関する情報を提供し得る。比較的に大きい値のピーク高さは、充電深度の増加に対応し得る。同様に、ピーク間に位置する谷の深度の増加は、放電深度の増加に対応し得る。ＥＳＤロバスト性もまた、例えば、ピーク高さに少なくとも部分的に基づいて決定され得る。例えば、特定の充電または放電プロセスから生じるピーク高さの減少は、ＥＳＤサイクル寿命または充電容量の低下に対応し得る。

いくつかの実施形態では、指標デバイスを使用して、電圧測定が、ＥＳＤ上で行われるかどうかに関わらず、電圧測定から独立して、１つ以上のＥＳＤの動的応答を示し得る。例えば、指標デバイスを使用して、変位を示し得、ＥＳＤの端子に電気的に接続されないことがある。電圧測定は、典型的には、ＥＳＤの端子への電気接続を必要とするので、変位の指標は、行われ得る任意の電圧測定から実質的に独立し、生じ得る任意の充電または放電から独立し得る。１つ以上の指標デバイスは、充電情報を決定するために、電圧測定と併用して、またはそれを伴わずに、動的応答の任意の好適な組み合わせを示し得る。

いくつかの実施形態では、特定の動的応答を使用して、充電情報の比較的により感度の高い決定を提供し得る。いくつかの実施形態では、充電情報を決定するために、異なる動的応答が、異なる動作体制（例えば、充電の状態）において使用され得る。例えば、図２３を参照すると、ピークは、ＥＳＤが、充電から放電に切り替えられた時点の周囲にある、９０時間の周囲の時点において、時系列２３０２、２３０４、および２３０６で観察される。９０時間の同一時点では、時系列２３０８は、比較的に顕著ではない特徴を示す。そのような状態（例えば、図２３における９０時間周囲の充電−放電切替近傍）の間、例えば、充電情報は、電圧測定ではなく、１つ以上の示された動的応答に少なくとも部分的に基づいて導出され、これは、充電情報を決定する際、さらなる分解能を可能にし得る。

前述は、本発明の原理の例証にすぎず、種々の修正が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者によって成され得ることを理解されるであろう。また、「水平」および「垂直」、「上部」および「底部」および「側面」、「長さ」および「幅」および「高さ」および「厚さ」、「内側」および「外側」、「内部」および「外部」、ならびにその同等物等の種々の方向および配向に関する用語が、便宜のためだけに本明細書において使用され、決定的または絶対的な方向または配向に関する制限がこれらの単語の使用によって意図されないこととも理解されたい。例えば、本発明の機器ならびにその個々の成分は、任意の所望の配向を有し得る。再配向される場合、異なる方向または配向に関する用語が、その説明において使用されることを必要とされ得るが、本発明の範囲および精神内にあるように、その基本的な性質を変更しない。当業者は、本発明が、制限目的ではなく例証目的で提示される前述の実施形態以外によって実践され得、本発明が以下の請求項によってのみ制限されることを理解するであろう。

いくつかの実施形態では、充電情報は、ＥＳＤの充電の状態またはその変化（例えば、充電または放電）を制御するために使用され得る。好適な動的応答の測定は、好適な測定デバイスによって、決定され得る。測定デバイスは、指標デバイス、処理回路、任意の他の好適な構成要素、または動的応答の測定を決定するために使用され得る、任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。ＥＳＤに関する充電情報は、動的応答測定に少なくとも部分的に基づいて、制御システムによって、決定され得る。制御システムは、充電情報に少なくとも部分的に基づいて、ＥＳＤを充電または放電し得る。例えば、いくつかの実施形態では、制御システムは、ＥＳＤに適用される充電特色（例えば、充電、充電速度）を設定、制限、停止、または別様に、管理し得る。同様に、放電特色は、制御システムによって、制御され得る。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）
エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態の指標を提供する方法であって、
指標デバイスを使用して、前記エネルギー貯蔵デバイス内の電気活性に対する動的応答を示すことを含み、
前記充電の状態は、前記動的応答の指標から決定可能である、方法。
（項目２）
前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、前記動的応答の測定を提供することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を決定することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記動的応答は、前記デバイスの少なくとも１つの構成要素の変位を含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記変位は、実質的に線形変位である、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記動的応答は、前記エネルギー貯蔵デバイス内のガス圧力変化を含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記動的応答は、前記エネルギー貯蔵デバイス内の力の変化を含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、ロバスト性の指標を生成することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
基準動的応答と比較して、前記動的応答の指標を較正することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を制御する方法であって、
測定デバイスを使用して、前記エネルギー貯蔵デバイスの動的応答を測定することと、
前記測定された動的応答に少なくとも部分的に基づいて、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電情報を決定することと、
前記決定された充電情報に少なくとも部分的に基づいて、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を変化させることと
を含む、方法。
（項目１１）
前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を変化させることは、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電または放電することのうちの１つをさらに含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を変化させることは、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態の変化率を変化させることをさらに含む、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を示すためのシステムであって、
前記エネルギー貯蔵デバイスに連結されるように構成されている指標デバイスを備え、
前記指標デバイスは、少なくとも１つの前記エネルギー貯蔵デバイスの動的応答を示し、前記充電の状態は、前記少なくとも１つの動的応答から決定可能である、システム。
（項目１４）
前記指標デバイスに連結されている処理回路をさらに備え、前記処理回路は、
前記指標デバイスから前記動的応答の指標を受信することと、
前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、前記動的応答の測定を提供することと
を行うように構成されている、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記処理回路は、前記動的応答の測定に少なくとも部分的に基づいて、充電情報を決定するようにさらに構成されている、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
前記処理回路および前記エネルギー貯蔵デバイスの両方に電気的に連結されている電力制御回路をさらに備え、前記電力制御回路は、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電または放電するように構成されている、項目１４に記載のシステム。
（項目１７）
前記指標デバイスは、線形変位センサを備えている、項目１３に記載のシステム。
（項目１８）
前記指標デバイスは、力変換器を備えている、項目１３に記載のシステム。
（項目１９）
前記指標デバイスは、圧力変換器を備えている、項目１３に記載のシステム。
（項目２０）
前記指標デバイスは、光学センサを備えている、項目１３に記載のシステム。

Claims (20)

1. エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態の指標を提供する方法であって、
   指標デバイスを使用して、前記エネルギー貯蔵デバイス内の電気活性に対する動的応答を示すことを含み、
   前記充電の状態は、前記動的応答の指標から決定可能である、方法。
2. 前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、前記動的応答の測定を提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記動的応答は、前記デバイスの少なくとも１つの構成要素の変位を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記変位は、実質的に線形変位である、請求項４に記載の方法。
6. 前記動的応答は、前記エネルギー貯蔵デバイス内のガス圧力変化を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記動的応答は、前記エネルギー貯蔵デバイス内の力の変化を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、ロバスト性の指標を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 基準動的応答と比較して、前記動的応答の指標を較正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を制御する方法であって、
    測定デバイスを使用して、前記エネルギー貯蔵デバイスの動的応答を測定することと、
    前記測定された動的応答に少なくとも部分的に基づいて、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電情報を決定することと、
    前記決定された充電情報に少なくとも部分的に基づいて、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を変化させることと
    を含む、方法。
11. 前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を変化させることは、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電または放電することのうちの１つをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を変化させることは、前記エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態の変化率を変化させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. エネルギー貯蔵デバイスの充電の状態を示すためのシステムであって、
    前記エネルギー貯蔵デバイスに連結されるように構成されている指標デバイスを備え、
    前記指標デバイスは、少なくとも１つの前記エネルギー貯蔵デバイスの動的応答を示し、前記充電の状態は、前記少なくとも１つの動的応答から決定可能である、システム。
14. 前記指標デバイスに連結されている処理回路をさらに備え、前記処理回路は、
    前記指標デバイスから前記動的応答の指標を受信することと、
    前記動的応答の指標に少なくとも部分的に基づいて、前記動的応答の測定を提供することと
    を行うように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記処理回路は、前記動的応答の測定に少なくとも部分的に基づいて、充電情報を決定するようにさらに構成されている、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記処理回路および前記エネルギー貯蔵デバイスの両方に電気的に連結されている電力制御回路をさらに備え、前記電力制御回路は、前記エネルギー貯蔵デバイスを充電または放電するように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記指標デバイスは、線形変位センサを備えている、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記指標デバイスは、力変換器を備えている、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記指標デバイスは、圧力変換器を備えている、請求項１３に記載のシステム。
20. 前記指標デバイスは、光学センサを備えている、請求項１３に記載のシステム。

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