KR20220163504A - 비정상 검출을 위한 방법, 비정상을 검출하기 위한 시스템, 및 에너지 저장 시스템 - Google Patents
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Abstract
에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법은, 비정상에 의해 발생되는 전자기 라디에이션을 검출함으로써 에너지 유닛에서 비정상을 수동적으로 검출하는 단계를 포함하며, 에너지 유닛은 전기 에너지 유닛 및 전기화학 에너지 유닛 중 적어도 하나를 포함한다. 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법은, (a) 에너지 유닛에 신호를 인가하는 단계; (b) 에너지 유닛 내의 복수의 상이한 위치들 각각에서, 신호에 대한 에너지 유닛의 응답의 복수의 측정들을 수행하는 단계; 및 비정상을 식별하기 위해 복수의 측정들을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
Description
[0001] 본 출원은 2013년 3월 14일에 출원된 미국 가출원번호 제61/782,558호 및 2013년 3월 14일에 출원된 미국 가출원번호 제61/782,657호의 우선권을 주장하며, 이 가출원 둘다는 그들 전체가 인용에 의해 본원에 통합된다.
[0002] 본 발명은 에너지를 저장하거나 또는 동력화하기 위한 전기 및 전기화학 디바이스들의 분야에 관한 것이다. 본 발명은 일반적으로 디바이스들에서 발생하거나 또는 이러한 디바이스들에 존재하는 비정상들의 심각한 영향을 감소시키기 위하여 이러한 디바이스들을 관리하는 것에 관한 것이다. 배터리들은 본 발명과 관련된 타입의 디바이스의 중요한 예이다.
[0003] 배터리 기술 개발이 진척됨에 따라, 전원으로서 배터리들, 특히 재충전가능 배터리들의 사용은 실질적으로 계속해서 증가하고 있다. 배터리들은 비교적 저전력 디바이스들, 예를들어 가전 디바이스들, 및 고전력 디바이스들, 예를들어 전기차들을 비롯하여 광범위한 디바이스들에 대한 전원들로서 사용된다. 리튬 이온 배터리들은 가장 광범위하게 사용되는 형태의 재충전가능 배터리이다. 리튬 이온 배터리들의 최약점은 리튬 이온 배터리 셀의 내부의 전기적 단락 현상의 위험과 이와 연관된 결과들이다. 전기 단락은 배터리 셀의 급속 가열의 원인이 될 수 있다. 비교적 매우 짧은 시간에, 단락 위치에서의 국부 온도는 배터리에서 불이나게 하기에 충분한 온도들까지 상승할 수 있다. 이는 전기차들에서 사용되는 시스템들과 같은 고용량 리튬 이온 배터리 시스템의 경우에 특히 문제가 된다. 리튬 이온 배터리들에서의 전기적 단락 및 다른 비정상들과 연관된 위험성을 감소시키기 위하여, 일부 배터리 시스템들은 배터리 시스템의 충전 상태 및/또는 건강 상태를 모니터링하기 위한 배터리 관리 시스템을 사용한다. 모니터링은 통상적으로 배터리 시스템의 온도 및/또는 배터리 시스템의 단자 전압과 같은 특성들의 측정들에 기초한다.
[0004] 본 발명은 에너지 디바이스들, 예를들어 전기화학 셀들, 커패시터들, 솔라 패널들, 및 이러한 에너지 디바이스들을 포함하는 어레이들, 유닛들 및 시스템들에서 비정상들을 검출하기 위한 방법들 및 시스템들을 제공하며, 이러한 방법들 및 시스템들은 에너지 디바이스들이 충분한 안전 상태 또는 건강 상태를 갖추어서 에너지 디바이스들의 연속 동작이 위험하거나 유해하거나 또는 그렇지 않은 경우에 안전하지 않은 상태를 발생하지 않도록 한다. 만일 이러한 비정상이 검출되면, 비정상을 나타내는 에너지 디바이스를 작동하지 않게 하거나 또는 그렇지 않은 경우에 예를들어 에너지 디바이스를 냉각수에 노출시킴으로써 에너지 디바이스가 안전 또는 비활성 상태로 되게 하는 안전 조치들이 취해질 수 있다. 본 발명의 방법들 및 시스템들은 비정상의 발생시, 예를들어 전기 단락 또는 갑작스러운 전류 방출의 발생시, 전기, 자기 또는 전자기 신호와 같은 신호가 에너지 디바이스에 의해 생성되고 이 신호가 픽업 코일과 같은 센서에 의해 검출되는 기술을 선택적으로 사용한다. 본 발명의 방법들 및 디바이스들은 전기, 자기 또는 전자기 신호와 같은 신호가 에너지 디바이스에 직접적으로 또는 간접적으로 공급되고 이 신호에 응답하여 변화하는 에너지 유닛의 전기 상태, 예를들어 전압, 전류, 커패시턴스, 인덕턴스, 저항 또는 임피던스의 변화가 감지되어 에너지 디바이스에서 비정상이 검출되도록 하는 기술을 선택적으로 사용한다.
[0005] 일 실시예에서, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법은 비정상에 의해 발생되는 전자기 라디에이션을 검출함으로써 에너지 유닛에서 비정상을 수동적으로 검출하는 단계를 포함하며, 에너지 유닛은 전기 에너지 유닛 및 전기화학 에너지 유닛 중 적어도 하나를 포함한다.
[0006] 일 실시예에서, 전기 또는 전자기 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템은 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생시키기 위한 센서 및 비정상을 나타내는 신호 특징을 분리하기 위해 센서 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함한다.
[0007] 일 실시예에서, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템은 저장된 에너지로부터 전기를 발생시키기 위한 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스― 저장된 에너지는 전기 에너지 및 화학 에너지 중 적어도 하나임― 및 에너지 저장 시스템에서 전기적 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생시키기 위한 센서를 포함한다.
[0008] 일 실시예에서, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법은 (a) 에너지 유닛에 신호를 인가하는 단계, (b) 에너지 유닛 내의 복수의 상이한 위치들 각각에서, 신호에 대한 에너지 유닛의 응답의 복수의 측정들을 수행하는 단계 및 (c) 비정상을 식별하기 위해 복수의 측정들을 프로세싱하는 단계를 포함한다.
[0009] 일 실시예에서, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템은 에너지 유닛에 신호를 인가하기 위한 송신기 유닛, 에너지 유닛의 특성들의 복수의 측정들 각각을 수행하기 위한 복수의 감지 유닛들 및 비정상을 식별하기 위해 복수의 측정들을 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함한다.
[0010] 일 실시예에서, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템은 (a) 저장된 에너지로부터 전기를 발생시키기 위한 복수의 에너지 저장 디바이스들 ― 저장된 에너지는 전기 에너지 및 화학 에너지 중 적어도 하나임―, (b) 전기적 신호를 수신하기 위한 인터페이스, 및 (c) 에너지 저장 시스템 내의 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝되며, 에너지 저장 시스템의 특성들의 측정들을 수행하기 위한 복수의 감지 유닛들을 포함하며, 전기 측정들은 전기적 신호들에 대한 응답을 나타낸다.
[0011] 제 1 양상에서, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법들이 제공된다. 이러한 양상의 방법은 비정상에 의해 발생되는 전자기 라디에이션을 검출함으로써 에너지 유닛에서 비정상을 수동적으로 검출하는 단계들을 포함하며, 에너지 유닛은 전기 에너지 유닛 및 전기화학 에너지 유닛 중 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 전자기 라디에이션을 검출하는 단계는 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생시키는 단계; 및 에너지 유닛에서 비정상을 나타내는 신호 특징을 분리하기 위해 센서 신호를 프로세싱하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 전자기 라디에이션은 비정상의 발생시 비정상에 의해 발생된다. 선택적으로, 이러한 양상의 방법들은, 비정상을 검출하기 위해, 에너지 유닛의 특성들, 예를들어 온도, 전압, 저항, 전류, 커패시턴스, 임피던스, 자화율, 압력 및 인가된 전기적 신호에 대한 에너지 유닛의 응답 중 하나 또는 그 초과의 것을 측정하는 단계를 더 포함한다. 일 실시예에서, 예를들어, 이러한 양상의 방법은 비정상의 발생 후 10 밀리초 미만 내에 비정상을 수동적으로 검출하는 단계를 포함한다.
[0012] 본원에 설명된 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 다양한 시스템들에서 비정상들의 검출을 위해 유용하다. 실시예들에서, 예를 들어, 전기 에너지 유닛 및 전기화학 에너지 유닛 각각은 에너지 저장 시스템 및 에너지 동력화 시스템(energy harnessing system) 중 적어도 하나를 포함한다. 선택적으로, 에너지 유닛은 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 흐름 전지(flow battery), 및 연료 셀 중 적어도 하나를 포함한다. 선택적으로, 에너지 유닛은 복수의 전기적으로 연결된 에너지 저장 디바이스들을 포함한다. 선택적으로, 복수의 전기적으로 연결된 에너지 저장 디바이스들 각각은 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 흐름 전지, 및 연료 셀 중 적어도 하나이다. 선택적으로, 에너지 유닛은 차량의 배터리 시스템의 적어도 일부를 포함한다.
[0013] 본원에 설명된 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 다양한 비정상들의 검출을 위해 유용하다. 실시예에서, 예를 들어, 비정상을 수동으로 검출하는 단계는 에너지 유닛 내 에너지 저장 디바이스의 단락을 수동으로 검출하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 비정상을 수동으로 검출하는 단계는 에너지 유닛 내 전기 연결의 단락을 수동으로 검출하는 것을 포함한다. 특정 실시예에서, 비정상을 수동으로 검출하는 단계는 에너지 유닛의 건강 상태의 변화를 수동으로 검출하는 것을 포함한다.
[0014] 본원에 설명된 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 선택적으로 비정상을 가리키는 신호 피처들의 검출을 포함한다. 특정 실시예에서, 신호 피처는 단일 펄스이다. 다른 실시예에서, 신호 피처는 하나 또는 그 초과의 펄스들을 포함하고, 하나 또는 그 초과의 펄스들 각각은 100 마이크로초보다 작은 지속시간을 가진다. 특정 실시예에서, 신호 피처는 하나 또는 그 초과의 펄스들을 포함하고, 하나 또는 그 초과의 펄스들 각각은 10 밀리초보다 작은 지속시간을 가진다. 선택적으로, 신호 피처는 비-반복적 신호를 포함한다.
[0015] 본 발명의 다양한 실시예들의 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 유리하게 비정상을 공간적으로 로케이팅하기 위한 능력을 제공한다. 그런 기술은 에너지 유닛 또는 시스템에서 복수의 에너지 디바이스들 중 어느 것이 단락 또는 건강 상태 변화 같은 비정상을 경험하는지를 선택적으로 결정할 수 있는 이득들을 제공한다. 특정 실시예들에서, 본 발명의 방법들은 비정상을 공간적으로 로케이팅하는 것을 더 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 비정상을 수동으로 검출하는 단계는 개별 복수의 측정치치들을 생성하기 위하여 복수의 상이한 로케이션들에서 전자기 라디에이션을 감지하는 것을 포함하고; 그리고 공간적으로 로케이팅하는 단계는 복수의 측정치들을 비교하는 것을 포함한다. 선택적으로, 공간적으로 로케이팅하는 단계는 에너지 유닛의 구성에 관한 정보를 활용하는 것을 더 포함한다. 다양한 실시예들에 대해, 감지 단계는 복수의 상이한 로케이션들에서 전자기 라디에이션의 크기를 측정하는 것을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 감지 단계는 복수의 상이한 로케이션들에서, 전자기 라디에이션의 크기들을 측정하는 것; 및 전자기 라디에이션을 생성하는 전류의 방향에 관한 정보를 추론하는 것을 포함한다.
[0016] 특정 실시예에서, 비정상을 수동으로 검출하는 단계를 포함하는 본 발명의 방법들은 단지 하나의 로케이션에만 전자기 라디에이션을 감지하는 것을 포함한다. 실시예에서, 예를 들어, 감지하는 단계는 임의의 방향의 전류로부터 생성된 전자기 라디에이션에 민감한 센서를 사용하여 단지 하나의 위치에서만 전자기 라디에이션을 감지하는 것을 포함한다.
[0017] 본원에 설명된 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 선택적으로 비정상에 의해 생성된 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호들을 생성하기 위한 컴포넌트들 및 기술들을 포함한다. 일 실시예에서, 그런 생성하기 위한 단계는 전자기 라디에이션에 의해 유도된 전기 신호를 생성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전기 신호는 적어도 하나의 픽업(pickup) 코일에서의 전자기 라디에이션에 의해 유도된다. 선택적으로, 전기 신호는 적어도 하나의 자기적으로 민감한 검출기에서의 전자기 라디에이션에 의해 유도된다.
[0018] 유리하게, 본 발명의 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 비정상 동작 디바이스들이 로케이팅되고, 분리되고 및/또는 안전 구성, 이를테면 비정상적으로 동작하는 디바이스 내에서 생성된 열이 화재 위험을 제기하지 않는 구성으로 되게 한다. 특정 실시예에서, 예를 들어, 이 양상의 방법들은 에너지 유닛에 대한 제어 유닛에 비정상의 검출을 통신하는 단계; 및 비정상과 연관된 에너지 유닛의 적어도 일부에 대한 제어 조치, 이를테면 에너지 유닛을 냉각하기 위한 제어 조치, 에너지 유닛 오프-라인을 취하기 위한 제어 조치 또는 에너지 유닛을 방전하기 위한 제어 조치를 실시하는 단계를 포함한다.
[0019] 선택적으로, 이 양상의 방법들은 비정상에 응답하여, 에너지 유닛과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 센서를 사용하여 제 2 센서 신호를 생성하는 단계들을 더 포함한다. 선택적으로, 비정상을 가리키는 신호 피처를 분리하기 위하여 센서 신호를 프로세싱하는 단계는 신호 피처를 분리하기 위하여 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 프로세싱하는 것을 포함한다.
[0020] 다른 양상에서, 본 발명은 에너지 유닛의 비정상을 검출하기 위한 시스템들을 제공한다. 이 양상의 특정 실시예는 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 생성하기 위한 센서; 및 비정상을 가리키는 신호 피처를 분리하기 위하여 센서 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함한다. 시스템들, 디바이스들 및 방법들에 유용한 센서들은 자기적으로 민감한 센서들을 포함하여, 센서 신호는 비정상에 의해 생성된 전자기 라디에이션에 의해 자기적으로 유도된다. 특정 실시예에서, 센서는 적어도 하나의 픽업 코일을 포함한다. 선택적으로, 픽업 코일은 평면 픽업 코일을 포함한다. 선택적으로, 픽업 코일은 비평면 픽업 코일을 포함한다. 일 실시예에서, 비평면 픽업 코일은 임의의 방향의 전류로부터 생성된 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호의 생성에 유용하고, 이는 그런 비평면 픽업 코일이 에너지 유닛의 어딘가의 비정상들의 검출을 위해 유용하게 한다. 선택적으로, 본 발명의 시스템들, 디바이스들 및 방법들에 유용한 센서들은 적어도 하나의 환형 인덕터를 포함한다.
[0021] 본 발명의 다양한 시스템들, 디바이스들 및 방법들에 대해, 복수의 감지 유닛들은 에너지 유닛에서의 비정상을 가리키는 신호들을 함께 검출하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 센서는 센서 신호의 개별 복수의 컴포넌트들의 생성을 위해 개별 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝된 복수의 감지 유닛들을 포함한다. 특정 실시예에서, 예를 들어, 프로세싱 모듈은, 프로세서 및 프로세서에 의해 실행될 때, 전기 비정상의 로케이션을 결정하기 위하여 복수의 컴포넌트들을 분석하기 위한 명령들을 포함한다. 선택적으로, 명령들은 에너지 유닛의 컴포넌트들의 공간 배열 및 에너지 유닛의 컴포넌트들에 관한 센서(들)의 공간 배열 같은 에너지 유닛 및 센서의 구성에 관한 정보를 포함한다. 선택적으로, 복수의 감지 유닛들 중 하나 또는 그 초과의 픽업 코일을 포함한다. 선택적으로, 복수의 감지 유닛들 중 하나 또는 그 초과는 평면 픽업 코일을 포함한다. 선택적으로, 복수의 감지 유닛들 중 하나 또는 그 초과는 환형 인덕터를 포함한다.
[0022] 본 발명의 다양한 시스템들, 디바이스들 및 방법들의 경우에, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전기 센서들이 사용된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이러한 양상의 시스템은 비정상에 의해 발생되는 전기 신호를 검출하고 그 전기 신호의 검출에 응답하여 제 2 센서를 신호를 발생하기 위해 에너지 유닛과 전기적으로 연결되는 전기 센서를 더 포함하고, 프로세싱 모듈은 비정상을 식별하기 위해서 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 프로세싱하기 위한 명령들을 포함한다. 선택적으로, 센서는 개별적인 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝된 복수의 감지 유닛들을 포함하고, 전기 신호는 개별적인 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝된 복수의 전기 감지 유닛들을 포함하는데, 프로세싱 모듈은 비정상을 로케이팅하기 위해서 센서 신호 및 제 2 센서 신호를 프로세싱하기 위한 명령들을 포함한다.
[0023] 일부 방법, 시스템 및 디바이스 실시예들에서, 전송기 유닛들은 신호 피처의 형성을 유도하거나 비정상을 증폭하거나 그렇지 않으면 비정상이 검출되게 허용하기 위해서, 신호, 이를테면 전자기 라디에이션, 전기장 또는 자기장을 에너지 유닛에 적용하기 위해 활용된다. 예를 들어, 일 시스템 실시예는 신호 피처의 형성을 유도하기 위해 신호를 에너지 유닛에 적용하기 위한 송신기 유닛을 더 포함한다. 선택적으로, 송신기 유닛은 에너지 유닛과 전기적으로 연결되고, 신호는 전기 신호를 포함한다. 선택적으로, 송신기 유닛은 전자기 라디에이션의 방출기를 포함하고, 신호는 전자기 라디에이션을 포함한다. 특정 실시예에서, 센서는 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛을 포함하고, 송신기 유닛은 감지 유닛들 중 하나 또는 그 초과의 것, 이를테면 픽업 코일을 포함한다.
[0024] 선택적으로, 본 발명의 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 프로세싱 모듈로 하여금 에너지 유닛 및/또는 센서로부터 원격으로 로케이팅되게 허용하기 위해서 센서 신호와 프로세싱 모듈 간에 데이터의 무선 전송을 활용한다. 예를 들어, 특정 시스템 실시예는 프로세싱 모듈에 센서 신호를 무선으로 전송하기 위한 회로를 더 포함한다.
[0025] 다른 양상에서, 본 발명은 비정상 검출 성능을 갖는 에너지 저장 시스템을 제공한다. 그러한 시스템의 일 실시예는 저장된 에너지로부터 전기를 발생하기 위한 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스 ― 저장된 에너지는 전기 에너지 및 화학 에너지 중 적어도 하나임 ―; 및 에너지 저장 시스템에서 전기 비정상에 의해 발생되는 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생하기 위한 센서를 포함한다. 특정 실시예에서, 에너지 저장 시스템은 운송수단을 위한 배터리를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 에너지 저장 시스템은 리튬 이온 배터리를 포함한다. 선택적으로, 이러한 에너지 저장 시스템의 에너지 저장 디바이스는 전해질 배터리 셀을 포함한다. 선택적으로, 에너지 저장 시스템은 복수의 에너지 저장 디바이스들을 포함하고, 그 복수의 에너지 저장 디바이스들 각각은 하나 또는 그 초과의 배터리 셀들을 포함한다. 선택적으로, 에너지 저장 디바이스들은 하나 또는 그 초과의 커패시터 셀들 및/또는 하나 또는 그 초과의 울트라-커패시터 셀들을 포함한다. 특정 실시예에서, 각각의 에너지 저장 디바이스는 독립적으로 복수의 에너지 저장 디바이스들을 포함하는데, 그 복수의 에너지 저장 디바이스들 각각은 커패시터 셀 또는 울트라-커패시터 셀을 포함한다.
[0026] 본 발명의 다양한 시스템들 및 디바이스들의 경우, 에너지 디바이스 또는 에너지 저장 시스템에서 비정상을 검출하는데 사용되는 센서들은 전기 및/또는 자기 신호들을 검출할 수 있는 것들을 포함한다. 예를 들어, 일 에너지 저장 시스템 실시예에서, 센서는 적어도 하나의 자기 민감 감지 유닛을 포함하여, 센서 신호가 전자기 라디에이션에 의해 자기적으로 유도된다. 예를 들어, 실시예에서, 각각의 자기 민감 감지 유닛은 독립적으로 픽업 코일, 이를테면 평면 픽업 코일 또는 비-평면 픽업 코일을 포함한다. 일 실시예에서, 픽업 코일은 비-평면적이고, 임의의 방향의 전기 전류로부터 발생되는 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생하는데 유용하다. 선택적으로, 픽업 코일은 평면 픽업 코일을 포함한다. 선택적으로, 자기 민감 유닛이 에너지 저장 디바이스 상에 포지셔닝된다. 선택적으로, 자기 민감 감지 유닛은 도넛형 인덕터를 포함한다.
[0027] 선택적으로, 복수의 자기 민감 감지 유닛들이 본 발명의 디바이스들, 시스템들 및 방법들과 활용된다. 일 실시예에서, 복수의 자기 민감 감지 유닛들은 개별적인 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝되는데, 감지 신호는 전기 비정상에 대한 공간 로케이션 정보를 포함한다.
[0028] 선택적으로, 본 발명의 에너지 저장 시스템들은 하우징을 더 포함하는데, 하나 또는 그 초과의 자기 민감 감지 유닛들 중 적어도 일부가 그 하우징에 구현된다. 선택적으로, 적어도 하나의 자기 민감 감지 유닛이 에너지 저장 디바이스 또는 시스템에 포지셔닝되는데, 이를테면 에너지 저장 디바이스 또는 시스템의 표면 상에 또는 에너지 저장 디바이스 또는 시스템의 하우징의 표면 상에 포지셔닝된다. 선택적으로, 자기 민감 감지 유닛은 에너지 저장 디바이스로의 전기 연결에 포지셔닝되거나 에너지 저장 디바이스와의 전기 통신에 포지셔닝된다. 선택적으로, 복수의 자기 민감 감지 유닛들은 제 1 세트의 자기 민감 감지 유닛들 및 제 2 세트의 자기 민감 감지 유닛들을 포함하는데, 제 1 세트의 자기 민감 감지 유닛들은 제 2 세트의 자기 민감 감지 유닛들과 상이한 공간 분리, 이를테면 더 크거나 더 작은 공간 분리를 갖는다. 이러한 구성은 유리하게도 본 발명의 시스템 및 디바이스들의 제조에 있어 융통성을 허용한다.
[0029] 선택적으로, 본 발명의 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 프로세싱 모듈로 하여금 시스템 및/또는 센서로부터 원격으로 로케이팅되도록 허용하기 위해서 센서 신호와 원격 시스템 간의 데이터의 무선 전송을 활용한다. 예를 들어, 특정 시스템 실시예는 센서 신호를 원격 시스템에 무선으로 전송하기 위한 회로를 더 포함한다. 선택적으로, 원격 시스템은 비정상을 식별하기 위해 센서 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함한다.
[0030] 본 발명의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 다양한 실시예들은 비정상에 의해 발생되는 전기 신호를 검출하기 위해 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 연결된 전기 센서들을 활용한다. 예를 들어, 일 에너지 저장 시스템 실시예는 비정상에 의해 발생된 전기 신호를 검출하기 위해 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 연결되는 전기 센서를 더 포함한다. 선택적으로, 센서는 개별적인 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝되는 복수의 감지 유닛들을 포함하고, 전기 센서는 개별적인 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝되는 복수의 전기 감지 유닛들을 포함한다.
[0031] 실시예들에서, 에너지 저장 시스템은 송신기 유닛, 이를 테면, 센서 신호의 형성을 유도하기 위해 신호를 발생시키기 위한 송신기 유닛을 더 포함한다. 일 실시예에서, 송신기 유닛은 에너지 저장 디바이스에 전기적으로 연결되며, 신호는 전기적 신호이다. 선택적으로, 송신기 유닛은 전자기 라디에이션의 에미터이며, 신호는 전자기 라디에이션을 포함한다. 선택적으로, 센서는 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛을 포함하며, 송신기 유닛은 하나 또는 그 초과의 감지 유닛들을 포함한다. 일 실시예에서, 예를 들어 에너지 저장 시스템은, 에너지 저장 시스템의 전기 특성을 측정하기 위해, 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 연결된, 적어도 하나의 전기적 감지 유닛을 더 포함한다.
[0032] 다른 양상에서, 에너지 유닛에서의 비정상(abnormality)과 같은 비정상을 검출하기 위한 부가적인 방법들이 제공된다. 이러한 양상의 구체적인 방법 실시예는: 에너지 유닛에 신호를 인가하는 단계; 에너지 유닛 내의 복수의 상이한 위치들 각각에서, 신호에 대한 에너지 유닛의 응답의 복수의 측정들을 수행하는 단계; 및 비정상을 식별하기 위해 복수의 측정들을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 인가하는 단계는 에너지 유닛에 전기적 신호를 인가하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 인가하는 단계는 에너지 유닛에 전자기 라디에이션을 인가하는 단계를 포함한다. 실시예들에서, 복수의 측정들을 수행하는 단계는 복수의 센서들에 의해 수행되며, 인가하는 단계는 복수의 센서들 중 적어도 하나에 의해 수행된다.
[0033] 이러한 양상의 구체적인 방법은, 비정상과 관련된, 에너지 유닛의 적어도 일부에 대한 제어 조치(control measure)를 적용하는(invoking) 단계를 더 포함한다. 본 발명의 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 대해 유용한 제어 조치들은, 비제한적으로, 하나 또는 그 초과의 에너지 유닛들을 오프 라인(off-line)이 되게 하는 조치들, 하나 또는 그 초과의 에너지 유닛들을 냉각시키는 조치들, 하나 또는 그 초과의 에너지 유닛들을 방전시키는 조치들, 및 에너지 유닛의 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들에 대한 제어 조치들을 포함한다.
[0034] 선택적으로, 이러한 양상의 특정의 방법 실시예들에 대해, 복수의 측정들을 수행하는 단계는, 복수의 센서들과 상이한, 에너지 유닛의 부분들과 전기적으로 연결된 복수의 센서들 각각을 이용하여 전기적 특성들의 복수의 전기적 측정들을 수행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 복수의 측정들을 수행하는 단계는, 온도, 자화율 및 압력의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 측정을 수행하는 단계를 더 포함한다.
[0035] 선택적으로, 비정상은, 비정상의 발생 후 10 밀리초 미만 내에 식별된다.
[0036] 다양한 실시예들에서, 유닛은, 전기 에너지 저장 시스템, 전기화학 에너지 저장 시스템, 전기 에너지 하네싱(harnessing) 시스템, 전기화학 에너지 하네싱 시스템, 이들중 임의의 복수 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 구체적인 실시예들에서, 에너지 유닛은, 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 플로우 배터리(flow battery), 연료 셀(fuel cell), 이들 중 임의의 복수, 또는 이들의 임의의 조합 중에서 하나 또는 그 초과의 것을 포함한다. 일 실시예에서, 에너지 유닛은 복수의 전기적으로 연결된 에너지 저장 디바이스들을 포함하며, 복수의 전기적으로 연결된 에너지 저장 디바이스들 각각은, 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 플로우 배터리 및 연료 셀 중에서 적어도 하나를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 에너지 유닛은 차량의 배터리 시스템의 적어도 일부를 포함한다.
[0037] 선택적으로, 비정상은 에너지 유닛의 에너지 저장 디바이스에서의 쇼트(short)를 포함한다. 선택적으로, 비정상은 에너지 유닛 내의 전기적 연결에 있어서의 쇼트를 포함한다. 선택적으로, 비정상은 에너지 유닛의 건강 상태의 변화를 포함한다.
[0038] 이러한 양상의 방법들은 선택적으로, 비정상을 공간적으로 로케이팅하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 프로세싱하는 단계는 비정상을 공간적으로 로케이팅하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 공간적으로 로케이팅하는 단계는, 에너지 유닛의 구성, 이를 테면, 에너지 유닛의 컴포넌트들의 공간적 배열 또는 에너지 유닛의 컴포넌트들의 와이어링 구성에 대한 정보를 이용하는 단계를 포함한다.
[0039] 다른 실시예에서 본 발명은 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템들을 제공한다. 이러한 시스템의 구체적인 실시예는, 에너지 유닛에 신호를 인가하기 위한 송신기 유닛; 에너지 유닛의 전기적 특성들의 복수의 측정들 각각을 수행하기 위한 복수의 감지 유닛들; 및 비정상을 식별하기 위해 복수의 측정들을 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함한다. 선택적으로, 복수의 감지 유닛들은, 에너지 유닛의 전기적 특성을 측정하기 위해, 에너지 유닛과 전기적으로 연결되는, 복수의 전기적 감지 유닛들을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 복수의 감지 유닛들은, 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 전자기 감지 유닛을 더 포함한다. 일 실시예에서, 예를 들어, 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 전자기 감지 유닛을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 송신기 유닛은 복수의 감지 유닛들 중 적어도 하나이다.
[0040] 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 모듈은, 프로세서, 및 프로세서에 의해 실행될 때, 비정상의 위치를 결정하기 위해 복수의 측정들을 분석하기 위한 명령들을 포함한다. 선택적으로, 명령들은, 에너지 유닛의 구성과 복수의 감지 유닛들의 구성 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함한다.
[0041] 구체적인 시스템 실시예는, 에너지 유닛의 특성의 제 2 측정을 수행하기 위한 적어도 하나의 센서를 더 포함하고, 특성은 온도, 자화율 및 압력의 그룹으로부터 선택되며, 프로세싱 모듈은, 비정상을 식별하기 위해 복수의 측정들 및 제 2 측정을 프로세싱하기 위한 명령들을 포함한다.
[0042] 선택적으로, 시스템 실시예는, 프로세싱 모듈에 의한 비정상 식별에 따라 에너지 시스템을 적어도 부분적으로 제어하기 위해, 프로세싱 모듈과 통신가능하게 커플링되는 제어 유닛을 더 포함한다. 일 실시예에서, 예를 들어, 제어 유닛은 에너지 유닛으로의 신호의 송신을 제어하기 위해 송신기 유닛과 통신가능하게 커플링된다.
[0043] 선택적으로, 본 발명의 디바이스들, 시스템들 및 방법들은, 감지 유닛과 프로세싱 모듈 간의 무선 데이터 송신을 이용한다. 하나의 시스템 실시예는, 예를 들어, 복수의 전기적 감지 유닛들 중 적어도 일부로부터 프로세싱 모듈로 신호들을 무선으로 송신하기 위한 회로를 더 포함한다.
[0044] 다른 실시예에서, 비정상 검출 능력을 갖는 에너지 저장 시스템은 저장된 에너지로부터 전기를 발생시키기 위한 복수의 에너지 저장 디바이스들 ― 저장된 에너지는 전기 에너지 및 화학 에너지 중 적어도 하나를 포함함 ―; 전기 신호를 수신하기 위한 인터페이스; 및 에너지 저장 시스템 내의 각각의 복수의 상이한 로케이션들에 포지셔닝되어, 에너지 저장 시스템의 특성들의 측정들을 수행하기 위한 복수의 감지 유닛들을 포함하며, 측정들은 전기 신호에 대한 응답을 나타낸다. 한 실시예에서, 예를 들어, 복수의 감지 유닛들은 복수의 에너지 저장 디바이스들의 적어도 일부와 전기적으로 연결된 복수의 전기 감지 유닛들을 포함하며, 측정은 전기 측정들을 포함하고, 에너지 저장 시스템의 특성들은 전기적 특성들을 포함한다. 선택적으로, 복수의 전기 감지 유닛들은 각각, 전류, 전압 및 저항 중 적어도 하나를 독립적으로 측정할 수 있다. 선택적으로, 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 전자기 감지 유닛을 더 포함한다. 선택적으로, 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 복수의 전자기 감지 유닛들을 포함한다.
[0045] 실시예들에서, 에너지 저장 시스템은 차량용 배터리를 포함한다. 실시예에서, 에너지 저장 디바이스는 하나 또는 그 초과의 리듐 이온 배터리들을 포함한다. 한 실시예에서, 에너지 저장 디바이스는 하나 또는 그 초과의 전해 배터리 셀들을 포함한다. 한 실시예에서, 에너지 저장 디바이스는 하나 또는 그 초과의 커패시터 셀들을 포함한다. 한 실시예에서, 에너지 저장 디바이스는 하나 또는 그 초과의 울트라-커패시터 셀들을 포함한다.
[0046] 본 발명은 에너지 유닛 또는 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스에서 비정상을 검출하기 위한 추가 방법들을 추가로 제공한다. 이러한 양상의 특정 방법은 전자기 신호에 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스를 노출하는 단계; 및 전자기 신호에 의해 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스에 유도된 전기 신호를 측정함으로써, 비정상을 검출하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 비정상은 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스에서의 단락, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 건강 상태 또는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 건강 상태 변화를 포함한다.
[0047] 선택적으로, 전자기 신호는 전기장, 자기장 또는 전자기장 중 하나 또는 그 초과를 포함한다. 특정 실시예에서, 유닛, 디바이스 또는 시스템을 전자기 신호에 노출하는 단계는 송신기에 전류를 통하게 하는 단계 또는 송신기에 전압을 인가하는 단계를 포함하며, 송신기는 전자기 신호를 수신하기 위해 에너지 유닛, 디바이스 또는 시스템에 가깝게 포지셔닝된다. 특정 실시예에서, 송신기는 하나 또는 그 초과의 픽업 코일들을 포함한다. 선택적으로, 통하게 하는 단계는 송신기에 하나 또는 그 초과의 전류 펄스들을 통하게 하는 단계 또는 송신기에 하나 또는 그 초과의 전압 펄스들을 인가하는 단계를 포함한다.
[0048] 실시예들에서, 송신기를 통하게 되는 전류의 크기 또는 송신기에 인가되는 전압의 크기는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스로부터의 송신기의 거리에 기능적 의존성을 갖는다. 실시예들에서, 송신기를 통하게 되는 전류의 크기 또는 송신기에 인가되는 전압의 크기는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 전기적 특성에 기능적 의존성을 갖는다.
[0049] 예시적인 실시예에서, 노출하는 단계는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 전기적 특성의 검출 가능한 변화를 야기한다. 예를 들어, 한 실시예에서, 전기 신호 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 전기적 특성의 변화를 포함한다. 선택적으로, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 전기적 특성은 인덕턴스, 임피던스, 저항, 커패시턴스, 전압, 투자율 및 유전율 중 하나 또는 그 초과를 포함한다.
[0050] 예시적인 실시예에서, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스는 전기화학 셀을 포함한다. 특정 실시예에서, 비정상은 전기화학 셀의 2개 또는 그 초과의 컴포넌트들 간의 단락을 포함한다. 선택적으로, 비정상은 전기화학 셀의 애노드 전류 콜렉터와 전기화학 셀의 캐소드 전류 콜렉터 간의 단락을 포함한다. 선택적으로, 비정상은 전기화학 셀의 애노드 활성 물질과 캐소드 전류 콜렉터 간의 단락을 포함한다. 선택적으로, 비정상은 애노드 전류 콜렉터와 전기화학 셀의 캐소드 활성 물질 간의 단락을 포함한다. 선택적으로, 비정상은 애노드 활성 물질과 캐소드 활성 물질 간의 단락을 포함한다.
[0051] 일 실시예에서, 측정하는 단계는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스에 유도된 전기 신호를 인덕턴스 측정 디바이스, 임피던스 측정 디바이스, 저항 측정 디바이스, 커패시턴스 측정 디바이스, 전압 측정 디바이스, 투자율 측정 디바이스 및 유전율 측정 디바이스 중 하나 또는 그 초과를 사용하여 측정하는 단계를 포함한다.
[0052] 예시적인 실시예에서, 노출하는 단계는 1㎑ 내지 10㎓의 범위로부터 선택된 주파수를 갖는 전자기 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 측정하는 단계는 노출하는 단계로부터 10 밀리초 또는 그 미만 이후에, 에너지 유닛에 유도된 전기 신호를 측정하는 단계를 포함한다.
[0053] 선택적으로, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스는 노출하는 단계 및 측정하는 단계 동안 동작 상태이다. 예를 들어, 한 실시예에서, 동작 상태는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스가 전기 전류를 발생시키고 있거나 인가된 전기 전류를 수신하고 있는 상태를 포함한다.
[0054] 선택적으로, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스는 노출하는 단계 및 측정하는 단계 동안 비-동작 상태이다. 예를 들어, 한 실시예에서, 비-동작 상태는 개방 회로 상태를 포함한다.
[0055] 이러한 양상의 방법들은 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스의 제조 중에 선택적으로 유용하다. 일 실시예에서, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스는 노출하는 단계 및 측정하는 단계 동안 부분 제조 상태이다. 그러나 다른 실시예에서, 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스는 노출하는 단계 및 측정하는 단계 동안 완료된 제조 상태이다.
[0056] 상기 디바이스들, 시스템들 및 방법들 중 다양한 것들의 경우, 전자기 신호들은 선택적으로, 비정상에 대해 조사하고 있는 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스에 가까운 제 2 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스에 의해 발생된다. 이러한 구성은 예컨대, 알려진 동작, 비정상 또는 양호한 건강 상태의 에너지 유닛, 에너지 시스템 또는 에너지 디바이스가 다른 가까운 에너지 유닛들, 에너지 시스템들 또는 에너지 디바이스들에 대한 인듀서 또는 센서로서의 역할을 하게 함으로써 본 발명의 디바이스들, 시스템들 및 방법들에서의 탄력성을 허용한다.
[0057] 어떠한 특정 이론에 의해서도 구속되길 원치 않으면서, 본 발명과 관련된 기본 원리들의 확신들 또는 이해들에 대한 논의가 본 명세서에 존재할 수 있다. 어떠한 기계론적인 설명 또는 가설에 대한 궁극적인 정확성과 관계없이, 본 발명의 한 실시예는 그럼에도 가동 및 유용할 수 있다고 인식된다.
[0058] 도 1은 실시예에 따른, 비정상 검출 능력을 갖는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0059] 도 2는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 내의 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들에서 비정상들을 감지하기 위한 센서들을 갖는 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0060] 도 3은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 내의 전기 커넥션들과 통신적으로 커플링되는 비정상 검출 센서들을 갖는 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0061] 도 4는 실시예에 따른, 비정상 검출 능력을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0062] 도 5는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛의 내부와 외부 모두에 로케이팅되는 비정상 검출 센서들 및 전기/전기화학 에너지 유닛을 포함하는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0063] 도 6은 실시예에 따른, 도 2 및 3의 전기/전기화학 에너지 유닛들의 비정상 감지 기능성을 포함하는 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0064] 도 7은 실시예에 따른, 도 4의 전기/전기화학 에너지 시스템의 비정상 감지 기능성 및 도 3의 전기/전기화학 에너지 유닛의 비정상 감지 기능성을 포함하는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0065] 도 8은 실시예에 따른, 도 4의 전기/전기화학 에너지 시스템의 비정상 감지 기능성 및 도 6의 전기/전기화학 에너지 유닛의 비정상 감지 기능성을 포함하는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0066] 도 9는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전자기 라디에이션 센서들을 이용하는 비정상 검출 시스템을 도시한다.
[0067] 도 10은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전기적으로 커넥팅된 센서들을 이용하는 비정상 검출 시스템을 도시한다.
[0068] 도 11은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전기적으로 커넥팅된 센서들 및 전자기 라디에이션 센서들을 이용하는 비정상 검출 시스템을 도시한다.
[0069] 도 12는 실시예에 따른, 적어도 하나의 전기/전기화학 디바이스를 포함하는 전기/전기화학 에너지 유닛의 구성을 개략적으로 도시한다.
[0070] 도 13은 실시예에 따른, 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들 둘레에 감긴 픽업 코일들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0071] 도 14는 실시예에 따른, 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들의 면들(sides)에 배치된 세장형 픽업 코일들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0072] 도 15는 실시예에 따른, 도 14의 라디에이션 감시 유닛을 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.
[0073] 도 16은 실시예에 따른, 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들의 면들에 배치된 평면 픽업 코일들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0074] 도 17은 실시예에 따른, 도 16의 라디에이션 감지 유닛을 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.
[0075] 도 18은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 내의 개별적인 전기 커넥션들 둘레에 배치된 자기 유도 센서들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0076] 도 19a 및 19b는 실시예에 따른, 도 18의 라디에이션 감지 유닛을 개략적으로 도시한다.
[0077] 도 20은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛의 외부에 로케이팅된 감지 유닛들을 사용하는, 전자기 라디에이션 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0078] 도 21은 실시예에 따른, 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션의 감지를 이용하는, 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법을 도시한다.
[0079] 도 22는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상을 검출하고 공간적으로 로케이팅시키기 위해 전자기 라디에이션의 감지를 이용하는 방법을 도시한다.
[0080] 도 23은 실시예에 따른, 전자기 라디에이션의 감지를 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상을 수동으로 검출하는 방법을 도시한다.
[0081] 도 24는 실시예에 따른, 전자기 라디에이션의 감지를 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 수동으로 검출하고 공간적으로 로케이팅시키는 방법을 도시한다.
[0082] 도 25는 도 21의 방법에서 센서 신호를 발생시키는 방법을 도시한다.
[0083] 도 26은 실시예에 따른, 복수의 상이한 검출 방법론들을 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 검출하는 방법을 도시한다.
[0084] 도 27은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상의 발생 또는 존재를 지시하는 신호 피쳐의 분리(isolation)를 도시한다.
[0085] 도 28은 실시예에 따른, 시스템 응답 측정을 수행하기 위해 복수의 센서들을 이용하는, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 검출하는 방법을 도시한다.
[0086] 도 29는 실시예에 따른, 시스템 응답 측정을 수행하기 위해 복수의 센서들을 이용하는, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 검출하고 공간적으로 로케이팅시키는 방법을 도시한다.
[0087] 도 30은 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과(observations)를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0088] 도 31은 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0089] 도 32는 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0090] 도 33은 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0091] 도 34는 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0059] 도 2는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 내의 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들에서 비정상들을 감지하기 위한 센서들을 갖는 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0060] 도 3은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 내의 전기 커넥션들과 통신적으로 커플링되는 비정상 검출 센서들을 갖는 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0061] 도 4는 실시예에 따른, 비정상 검출 능력을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0062] 도 5는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛의 내부와 외부 모두에 로케이팅되는 비정상 검출 센서들 및 전기/전기화학 에너지 유닛을 포함하는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0063] 도 6은 실시예에 따른, 도 2 및 3의 전기/전기화학 에너지 유닛들의 비정상 감지 기능성을 포함하는 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0064] 도 7은 실시예에 따른, 도 4의 전기/전기화학 에너지 시스템의 비정상 감지 기능성 및 도 3의 전기/전기화학 에너지 유닛의 비정상 감지 기능성을 포함하는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0065] 도 8은 실시예에 따른, 도 4의 전기/전기화학 에너지 시스템의 비정상 감지 기능성 및 도 6의 전기/전기화학 에너지 유닛의 비정상 감지 기능성을 포함하는 전기/전기화학 에너지 시스템을 도시한다.
[0066] 도 9는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전자기 라디에이션 센서들을 이용하는 비정상 검출 시스템을 도시한다.
[0067] 도 10은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전기적으로 커넥팅된 센서들을 이용하는 비정상 검출 시스템을 도시한다.
[0068] 도 11은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위해 전기적으로 커넥팅된 센서들 및 전자기 라디에이션 센서들을 이용하는 비정상 검출 시스템을 도시한다.
[0069] 도 12는 실시예에 따른, 적어도 하나의 전기/전기화학 디바이스를 포함하는 전기/전기화학 에너지 유닛의 구성을 개략적으로 도시한다.
[0070] 도 13은 실시예에 따른, 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들 둘레에 감긴 픽업 코일들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0071] 도 14는 실시예에 따른, 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들의 면들(sides)에 배치된 세장형 픽업 코일들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0072] 도 15는 실시예에 따른, 도 14의 라디에이션 감시 유닛을 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.
[0073] 도 16은 실시예에 따른, 개별적인 전기/전기화학 에너지 디바이스들의 면들에 배치된 평면 픽업 코일들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0074] 도 17은 실시예에 따른, 도 16의 라디에이션 감지 유닛을 개략적으로 도시하는 다이어그램이다.
[0075] 도 18은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 내의 개별적인 전기 커넥션들 둘레에 배치된 자기 유도 센서들을 사용하는, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0076] 도 19a 및 19b는 실시예에 따른, 도 18의 라디에이션 감지 유닛을 개략적으로 도시한다.
[0077] 도 20은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛의 외부에 로케이팅된 감지 유닛들을 사용하는, 전자기 라디에이션 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 전기/전기화학 에너지 유닛을 도시한다.
[0078] 도 21은 실시예에 따른, 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션의 감지를 이용하는, 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법을 도시한다.
[0079] 도 22는 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상을 검출하고 공간적으로 로케이팅시키기 위해 전자기 라디에이션의 감지를 이용하는 방법을 도시한다.
[0080] 도 23은 실시예에 따른, 전자기 라디에이션의 감지를 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상을 수동으로 검출하는 방법을 도시한다.
[0081] 도 24는 실시예에 따른, 전자기 라디에이션의 감지를 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 수동으로 검출하고 공간적으로 로케이팅시키는 방법을 도시한다.
[0082] 도 25는 도 21의 방법에서 센서 신호를 발생시키는 방법을 도시한다.
[0083] 도 26은 실시예에 따른, 복수의 상이한 검출 방법론들을 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 검출하는 방법을 도시한다.
[0084] 도 27은 실시예에 따른, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상의 발생 또는 존재를 지시하는 신호 피쳐의 분리(isolation)를 도시한다.
[0085] 도 28은 실시예에 따른, 시스템 응답 측정을 수행하기 위해 복수의 센서들을 이용하는, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 검출하는 방법을 도시한다.
[0086] 도 29는 실시예에 따른, 시스템 응답 측정을 수행하기 위해 복수의 센서들을 이용하는, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서 비정상을 검출하고 공간적으로 로케이팅시키는 방법을 도시한다.
[0087] 도 30은 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과(observations)를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0088] 도 31은 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0089] 도 32는 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0090] 도 33은 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0091] 도 34는 본 발명의 방법들을 사용하는, 시험 조건들 및 관측결과를 나타내는 사진들을 도시한다.
[0092] 일반적으로 본 명세서에서 사용되는 용어들 및 구들은, 표준 텍스트들, 학술지 문헌들, 및 당업자들에게 공지된 콘텍스트들을 참조하여 발견될 수 있는, 관련 분야에서 인식되는 의미를 갖는다. 하기 정의들은, 본 발명의 상황에서 이들의 특정한 사용을 명확하게 하기 위해 제공된다.
[0093] 용어 "전기화학 에너지 디바이스", "전기화학 에너지 유닛" 및 "전기화학 에너지 시스템들"은, 각각, 화학 에너지를 전기 에너지로, 또는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환할 수 있는 디바이스, 유닛 또는 시스템을 지칭한다. 전기화학 에너지 디바이스들은, 1차 배터리들, 2차 배터리들, 전기분해 시스템들, 연료 셀들, 전기화학 커패시터들, 울트라커패시터들, 유동 배터리들, 일부 고체 일부 유체 전기화학 셀들, 금속-공기 배터리들, 예를 들어, 리튬 공기 배터리들 및 아연-공기 배터리들, 및 금속-수용액 배터리들, 예를 들어, 리튬-물 배터리들 및 반-고체 배터리들을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 전기화학 유닛 또는 시스템은, 적어도 하나의 전기화학 디바이스를 포함하는 유닛 또는 시스템이고, 선택적으로 직렬, 병렬 또는 이들의 조합으로 접속되는 복수의 전기화학 디바이스들을 포함할 수 있다. 전기화학 디바이스들, 유닛들 및 시스템들은, 차량에 전기 에너지를 제공하기 위한 전기화학 디바이스들, 유닛들 및 시스템들일 수 있다.
[0094] 용어들 "전기 에너지 디바이스", "전기 에너지 유닛" 및 "전기 에너지 시스템들"은, 각각, 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 에너지를 하니싱할 수 있고 그리고/또는 전기 에너지를 저장할 수 있는 디바이스, 유닛 또는 시스템을 지칭한다. 전기 에너지 디바이스들은, 커패시터들 및 광전지 디바이스들을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 전기 유닛 또는 시스템은, 적어도 하나의 전기 디바이스를 포함하는 유닛 또는 시스템이고, 선택적으로는 직렬, 병렬 또는 이들의 조합으로 접속되는 복수의 전기 디바이스들을 포함할 수 있다. 전기 디바이스들, 유닛들 및 시스템들은 차량에 전기 에너지를 제공하기 위한 전기 디바이스들, 유닛들 및 시스템들일 수 있다.
[0095] 용어들 "전기/전기화학 에너지 디바이스", "전기/전기화학 에너지 유닛", "전기/전기화학 에너지 시스템들"은, 각각, 전기 에너지 디바이스 및/또는 전기화학 에너지 디바이스를 포함하는 디바이스, 유닛 또는 시스템을 지칭한다.
[0096] 용어들 "에너지 디바이스", "에너지 유닛" 및 "에너지 시스템"은, 각각, 전기/전기화학 에너지 디바이스, 전기/전기화학 에너지 유닛 및 전기/전기화학 에너지 시스템을 지칭한다.
[0097] 용어 "전자기 라디에이션"은, 전자기파들 및/또는 광자들을 통해 공간을 통해 전파하는 방사 에너지의 형태를 지칭한다.
[0098] 용어 "자기적 감지"는, 자기장들 또는 자기장들의, 시간의 함수로서의 변화들을 감지하는 것을 지칭한다. 자기적 감지 디바이스들의 예들은, 픽업 코일, 페라이트 코어를 포함하는 픽업 코일, 구리 코일, 폐쇄 루프 안테나, 자기적 유도 디바이스, 환형 인덕터, 자력계, 홀 효과 프로브, 솔레노이드, 및 높은 전기 전도율 스파이럴을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
[0099] 용어 "픽업 코일"은, 시간의 함수로서 변하는 자기장을 겪는 경우 전류를 생성할 수 있는 2-단자 전기 컴포넌트를 지칭한다. 픽업 코일들은, 2개의 단자들 사이에서 루프 또는 루프의 일부를 형성하도록 성형된 전기 전도성 와이어, 및 2개의 단자들 사이에서 다수의 루프들을 형성하도록 성형된 전기 전도성 와이어를 포함한다.
[00100] 용어 "신호"는, 동작 또는 형상의 속성들에 대한 정보를 전달하는 양을 지칭한다."신호"는, 물리적 시스템의 상태에 대한 정보를 제공할 수 있고 관측자들 사이에서 메시지를 전달할 수 있는 양을 포함한다.
[00101] 용어 "시스템 응답"은, 적용된 신호에 대한 시스템의 응답을 지칭하며, 신호는, 예를 들어, 전기, 자기 또는 전자기일 수 있다. 용어 "시스템 응답 측정"은, 신호 응답을 유도하는 신호를 적용하는 것 및 시스템 응답을 측정하는 것을 지칭한다.
[00102] 용어들 "수동 검출" 및 "수동으로 검출하는"은, 시스템 응답 측정들이 아닌 측정들의 수행을 지칭한다.
[00103] 용어 "헬스 상태"는, 에너지를 저장하기 위한 전기/전기화학 디바이스 또는 전기/전기화학 디바이스들의 그룹의 조건의, 이상적 조건에 비교된 성능 지수를 지칭한다. 헬스 상태는, 저항, 임피던스, 컨덕턴스, 용량, 전압, 자체-방전, 전하 수용 능력, 충전-방전 사이클들의 수 또는 이들의 조합을 포함하는(그러나 이에 제한되는 것은 아님) 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다.
[00104] 용어 "충전 상태"는, 에너지를 저장하기 위한 전기/전기화학 디바이스 또는 전기/전기화학 디바이스들의 그룹에 의해 유지되는, 전기 에너지로 변환될 수 있는 에너지의, 최대 값에 비교된 양을 지칭한다.
[00105] 용어 "전기 단락"은 임계값 미만의 전기 저항 값을 지칭한다.
[00106] 용어 "비정상(abnormality)"은, 에너지 디바이스, 유닛 또는 시스템에서 통상적이지 않거나, 최적이 아니거나, 위험하거나, 또는 그렇지 않으면 예측되지 않거나 원하지 않는 동작을 나타내는, 에너지 디바이스, 유닛 또는 시스템에서 전개되는 조건을 지칭한다. 실시예에서, 비정상은 에너지 디바이스, 유닛 또는 시스템에서 전기 컷오프를 지칭한다. 실시예에서, 비정상은, 에너지 디바이스, 유닛 또는 시스템에서 전기 단락을 지칭한다. 실시예에서, 단락 회로는, 애노드 전류 콜렉터와 캐소드 전류 콜렉터 사이, 또는 애노드 액티브 물질과 캐소드 액티브 물질 사이, 또는 애노드 전류 콜렉터와 캐소드 액티브 물질 사이, 또는 애노드 액티브 물질과 캐소드 전류 콜렉터 사이와 같이, 전기화학 에너지 디바이스의 다양한 컴포넌트들 사이에서 전개될 수 있다. 실시예에서, 비정상은, 동작 성능에서의 감소, 예를 들어, 내부 저항의 증가, 용량 손실 또는 충전 사이클의 수행 불능을 나타내는, 에너지 디바이스, 유닛 또는 시스템의 헬스 상태 또는 헬스 상태의 변화를 지칭한다.
[00107] 도 1은, 비정상 검출 능력을 갖는 하나의 예시적인 전기/전기화학 에너지 시스템(100)을 예시한다. 에너지 시스템(100)은 전기/전기화학 에너지 유닛(110)을 포함한다. 에너지 유닛(110)은 적어도 하나의 전기/전기화학 에너지 디바이스(115), 및 에너지 유닛(110)의 하나 또는 그 초과의 특성들, 예를 들어, 에너지 디바이스(115)의 특성을 감지하기 위한 센서(120)를 포함한다. 에너지 시스템(100)은 센서(120)에 의해 생성된 센서 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈(130)을 더 포함한다. 프로세싱 모듈(130)은, 센서(120)에 의해 생성된 센서 신호를 프로세싱하여, 에너지 유닛(110) 내에 비정상(180)이 발생했거나 존재하는지를 결정한다. 센서(120) 및 프로세싱 모듈(130)은 함께, 비정상(180)을 검출하기 위한 검출 시스템을 형성한다. 비정상(180)은, 예를 들어, 에너지 디바이스(115)에서 또는 그와 연관된 전기 커넥션들에서 발생 또는 존재할 수 있다.
[00108] 실시예에서, 센서(120)는 에너지 디바이스(115)와 통신 가능하게 커플링된다. 다른 실시예에서, 센서(120)는 에너지 디바이스(115)와 연관된 전기 커넥션과 통신 가능하게 커플링된다. 센서(120)는 에너지 유닛(110)에 포함되거나, 도 1에 예시된 바와 같이, 에너지 유닛(110)으로부터 별개이거나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서 에너지 유닛(110)에 포함된 컴포넌트들뿐만 아니라 에너지 유닛(110)으로부터 별개인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서(120)는 에너지 유닛(110)과 통신 가능하게 커플링되면서 에너지 유닛(110) 외부에 로케이팅될 수 있다.
[00109] 선택적으로, 에너지 시스템(100)은 프로세싱 모듈(130) 및 에너지 유닛(110)과 통신 가능하게 커플링된 제어 유닛(140)을 더 포함하여, 센서(120) 및 프로세싱 모듈(130)에 의한 전기 비정상(180)의 검출 시에 적절한 동작이 취해질 수 있다. 예를 들면, 프로세싱 모듈(130)은 비정상(180)의 검출을 제어 유닛(140)으로 통신하고, 그후, 제어 유닛(140)은 에너지 유닛(110)에 대한 제어 조치를 인보크한다. 제어 유닛(140)에 의해 인보크된 제어 조치들의 예들은 에너지 디바이스(115)의 드레이닝, 에너지 디바이스(115)로의 냉각수의 적용, 에너지 유닛(110)으로의 소화기의 적용, 에너지 디바이스(115)의 접속해제 및 에너지 유닛(110)의 접속 해제를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
[00110] 특정 실시예들에서, 센서(120)는 전자기 라디에이션을 감지하는 하나 또는 그 초과의 감지 유닛들을 포함한다. 이러한 실시예는 비정상(180)의 발생을 검출하기에 특히 유용하다. 예를 들면, 비정상(180)은 에너지 디바이스(115) 내의 전기 단락 또는 에너지 유닛(110) 내의 전기 커넥션들일 수 있다. 하전된 입자들의 가속화는 전자기 라디에이션의 생성과 연관된다. 따라서, 전기 단락의 발생과 연관된 전류의 변화는 전기 단락으로부터 전자기 라디에이션의 펄스와 같은 전자기 라디에이션의 방출을 발생시킨다. 비정상(180)에 의해 생성된 전자기 라디에이션은 전자기 라디에이션의 하나 또는 그 초과의 펄스들일 수 있다. 센서(120) 또는 그의 감지 유닛은 센서(120) 또는 그의 감지 유닛의 위치에서의 전자기장의 변화로서, 시간의 함수로서, 이러한 전자기 라디에이션을 감지한다.
[00111] 비정상(180)에 의해 생성된 전자기 라디에이션의 감지를 통한 비정상(180)의 검출은, 예를 들면, 온도 측정들에 의존하는 종래의 방법들과 비교하여 빠르다. 비정상(180)의 신호 전송 모드는 전자기 라디에이션이고, 이것은 빛의 속도로 전파되고, 따라서 예를 들면, 비정상(180)으로부터 발생된 위험한 로컬 온도 증가의 통상적인 타임스케일보다 타임스케일 상에서 훨씬 더 빠르게 센서(120)에 도달한다. 일부 실시예들에서, 에너지 시스템(100)은 비정상의 발생 후에 10 밀리초 미만으로 비정상을 검출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지 시스템(100)은 비정상의 발생 후에 100 밀리초 미만으로 비정상을 검출할 수 있다. 비교를 위해, 배터리 셀 내부에서 전기 단락으로부터 발생된 온도 증가가 전기 단락의 위치로부터 배터리 셀의 외부에 로케이팅된 온도 센서로 전파되는데 최대 1 분이 걸릴 수 있다.
[00112] 전자기 라디에이션의 감지는 특성 면에서 전기적이지 않은 일부 형태들의 비정상(180)을 검출하는데 추가로 사용될 수 있다. 예를 들면, 에너지 유닛(110)은 일반적으로 전기를 생성할 수 있는 컴포넌트들 및/또는 실체들을 포함한다. 에너지 유닛(110)에서 화학적 비정상과 같은 비전기적인 비정상(180)은 전기적 비정상을 발생시킬 가능성이 있고, 이것은 앞서 논의된 바와 같이 센서(120)에 의해 감지될 수 있다.
[00113] 특정 실시예들에서, 센서(120)는 에너지 유닛(110) 내의 상이한 포지션들에 로케이팅되고 및/또는 에너지 유닛(110)의 상이한 부분들과 통신 가능하게 커플링된 복수의 감지 유닛들을 포함한다. 예를 들면, 에너지 유닛(110)은 다수의 에너지 디바이스들(115)을 포함하고, 이들 각각은 센서(120)의 상이한 감지 유닛과 통신 가능하게 커플링된다. 복수의 감지 유닛들은 비정상(180)의 공간적인 로케이션을 용이하게 하여, 프로세싱 모듈(130)이 비정상(180)의 공간적인 로케이션을 제어 유닛(140)에 제공할 수 있다. 제어 유닛(140)은 에너지 유닛(110)의 부분에 대한 제어 조치를 인보크하기 위해 비정상(180)에 관한 공간적인 로케이션 정보를 사용할 수 있다. 예를 들면, 다수의 에너지 디바이스들(115)을 포함하는 에너지 유닛(110)의 실시예에서, 비정상(180)이 단일 에너지 디바이스(115) 내에 있는 경우에, 제어 유닛은 비정상(180)을 갖는 에너지 디바이스(115)에 대한 제어 조치를 인보크할 수 있다. 비정상(180)에 의해 영향을 받지 않는 에너지 디바이스들(115)의 동작을 계속하는 것이 가능할 수 있다. 부가적으로, 복수의 감지 유닛들은, 에너지 유닛의 터미널 전압들의 측정에 의존하는 종래의 방법들과 비교하여, 직렬로 커플링된 에너지 디바이스들(115)을 포함하는 에너지 유닛(110)의 실시예들에서 비정상(180)의 검출에 대한 증가된 감도를 제공할 수 있다. 센서(120)의 감지 유닛들은 유리하게도 에너지 유닛(110)의 한 그룹의 각각의 서브-부분들 내의 비정상(180)의 발생 또는 존재를 감지하도록 구성될 수 있다. 에너지 유닛(110)의 그러한 각각의 서브-부분은 하나 또는 그 초과의 에너지 디바이스들(115)을 포함할 수 있다.
[00114] 도 2는 에너지 유닛(200) 내의 별개의 전기/전기화학 에너지 디바이스들 내의 비정상들을 감지하기 위한 센서들을 갖는 하나의 예시적인 전기/전기화학 에너지 유닛(200)을 예시한다. 에너지 유닛(200)은 도 1의 에너지 유닛(110)의 실시예이다. 에너지 유닛(200)은 하나 또는 그 초과의 에너지 디바이스들(210)을 포함하고, 여기서 i는 양의 정수이다. 에너지 디바이스들(210)(i)은 에너지 디바이스(115)(도 1)의 실시예들이다. 에너지 유닛(200)의 일부 실시예들은 에너지 디바이스, 즉, 에너지 디바이스(210(1))만을 포함하고, 반면에 에너지 유닛(200)의 다른 실시예들은 에너지 디바이스(210(1)) 및 부가적인 에너지 디바이스들(210(i))을 포함하고, 여기서 i는 1보다 더 큰 정수이다. 에너지 유닛(200)은 에너지 디바이스(210(1))와 통신 가능하게 커플링된 감지 유닛(220(1,1))을 더 포함한다. 선택적으로, 에너지 유닛(200)은 복수의 감지 유닛들(220(i,j))을 포함하고, 여기서 각각의 감지 유닛(220(i,j))은 각각의 에너지 디바이스(210(i))와 통신 가능하게 커플링되고, j는 양의 정수이다. 따라서, 각각의 감지 유닛(220(i,j))은 각각의 에너지 디바이스(210(i))에서 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상을 감지하도록 구성된다. 에너지 유닛(200)에 포함된 감지 유닛들(220(i,j))의 세트는 센서(120)(도 1)의 실시예를 형성한다. 실시예에서, 에너지 유닛(200)은 각각의 에너지 디바이스(210(i))에 대한 적어도 하나의 감지 유닛(220(i,j))을 포함한다. 실시예에서, 에너지 유닛(200)은 감지 디바이스들(210(i))의 적어도 일부에 대한 복수의 감지 디바이스들(220(i,j))을 포함한다.
[00115] 일 실시예에서, 감지 유닛(220(i,j))은 전자기 라디에이션을 감지한다. 이러한 실시예에서, 감지 유닛(220(i,j))은 에너지 디바이스(220(i))와 전기적으로 접속 또는 물리적으로 접촉될 필요가 없다. 다른 실시예에서, 감지 유닛(220(i,j))은 전압, 전류, 저항, 커패시턴스, 임피던스, 복소 임피던스 및/또는 이들의 조합과 같은 에너지 디바이스(210(i))의 전기적 속성을 측정하기 위해 에너지 디바이스(210(i))와 전기적으로 접속된다. 또 다른 실시예에서, 감지 유닛(220(i,j))은 온도, 압력, 습도 또는 이들의 조합과 같은 환경적 속성을 측정하도록 구성된다. 추가의 실시예에서, 감지 유닛(220(i,j))은 자기화, 자기 큐리 온도, 건강 상태 및/또는 전하의 상태를 측정하도록 구성된다. 자기 큐리 온도는, 물질의 영구적인 자성이 유도된 자성에 대해 변하는 온도이다. 감지 유닛(220(i,j))은, 물질의 온도가 자기 큐리 온도를 넘어 증가할 때 물질의 이러한 상태 변화를 감지할 수 있다. 에너지 유닛(220)은, 감지 유닛(220(i,j))의 범위에서 벗어나지 않고서, 감지 유닛(220(i,j))의 단일 실시예 또는 상이한 실시예들의 감지 유닛들(220(i,j))의 조합에 따라 감지 유닛들(220(i,j))을 포함할 수 있다. 일 예에서, 모든 감지 유닛들(220(i,j))은 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성된다. 다른 예에서, 감지 유닛들(220(i,j)) 중 하나의 부분은 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성되고, 반면에 감지 유닛들(220(i,j))의 다른 부분은 전기적 속성을 감지하도록 구성된다.
[00116] 각각의 감지 유닛(220(i,j))은 그 범위로부터 벗어남 없이, 하나의 에너지 디바이스(210(i))에 통신 가능하게 커플링되는 것으로서 예시되고, 감지 유닛(220(i,j))은 다른 에너지 디바이스들(210(k))에 민감하게 될 수 있으며, 여기서 k는 i와 상이하다. 예를 들어, 감지 유닛(220(i,j))이 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성되는 실시예에서, 감지 유닛(220(i,j))은 에너지 디바이스(210(j)) 및 다른 에너지 디바이스들(210(k)) 둘 다로부터 발생한 전자기 라디에이션에 민감하게 될 수 있지만, 에너지 디바이스(210(k))로부터 발생한 전자기 라디에이션에 대해 더 큰 감도를 갖는다. 전기 특성들을 감지하도록 구성된 감지 유닛들(220(i,j))을 포함하는 다른 예에서, 에너지 유닛들(210) 간의 전기 커넥션들은 크로스토크를 생성할 수 있어서, 감지 유닛(220(i,j))은, 에너지 디바이스(220(i))는 물론 다른 에너지 디바이스(220(k))의 전기 특성들에 민감하게 되며, 여기서 k는 i와 상이하다.
[00117] 도 3은 에너지 유닛(300) 내에서 전기 커넥션들에 통신 가능하게 커플링되는 비정상 검출 센서들을 갖는 일 예시적인 전기/전자기 에너지 유닛(300)을 예시한다. 에너지 유닛(300)은 이에 따라 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 에너지 유닛(300)은 도 1의 에너지 유닛(110)의 실시예이다. 에너지 유닛(300)은 하나 또는 그 초과의 에너지 디바이스들(210)(도 2) 및 적어도 하나의 에너지 디바이스(210)에 전기적으로 연결되는 전기 커넥션들(310)을 포함한다. 전기 커넥션들(310)은 적어도 하나의 전기 커넥션(311)을 포함한다. 에너지 유닛(300)은 각각의 커넥션(311)에 통신 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 감지 유닛(320)을 더 포함한다. 에너지 유닛(300)에 포함되는 감지 유닛들(320)의 세트는 센서(120)(도 1)의 실시예를 형성한다. 에너지 유닛(300)에 포함되는 것으로서 도 3에서 예시되었지만, 감지 유닛들(320)은 그 범위로부터 벗어남 없이 에너지 유닛(300) 외부에 로케이팅될 수 있다.
[00118] 특정한 실시예들에서, 감지 유닛들(320)은, 전압, 전류, 저항, 커패시턴스, 임피던스, 복합 임피던스 및/또는 이들의 결합과 같은 각각의 커넥션(311)의 전기 특성을 측정하도록 구성된다. 감지 유닛들(320)은 이에 따라 하나 또는 그 초과의 에너지 디바이스들(210)의 전기 특성을 측정할 수 있다. 일 예에서, 에너지 유닛(300)은 각각이, 각각의 에너지 디바이스(210)와 같은 에너지 유닛(300)의 각각의 공간적 부분과 연관되는 각각의 커넥션(311)에 전기적으로 연결되는 복수의 감지 유닛들(320)을 포함한다.
[00119] 특정한 실시예들에서, 감지 유닛들(320)은 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성된다. 예를 들어, 감지 유닛들(320)은 커넥터들(311)에서 쇼트와 같은 비정상에 연관되는 전자기 라디에이션을 감지한다.
[00120] 도 4는 비정상 검출 능력에 대해 구성되는 일 예시적인 전기/전기화학 에너지 시스템(400)을 예시한다. 에너지 시스템(400)은 이에 따라 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 에너지 시스템(400)은 전기/전기화학 에너지 유닛(405) 및 에너지 유닛(405) 외부에 로케이팅되는 적어도 하나의 감지 유닛(410(i))을 포함한다. 감지 유닛(410(i))은 에너지 유닛(405)의 비정상, 예컨대, 비정상(180)(도 1)을 감지하기 위해 에너지 유닛(405)에 통신 가능하게 커플링된다. 에너지 유닛(405)은 하나 또는 그 초과의 에너지 디바이스들(210(j))(도 2)을 포함한다. 에너지 시스템(400)은 도 1의 에너지 유닛(110) 및 센서(120)의 실시예이다.
[00121] 일 실시예에서, 감지 유닛(410)(i)은 전자기 라디에이션에 민감하다. 이 실시예에서, 감지 유닛(410)(i)은 에너지 유닛(405)에 전기적으로 연결되거나 물리적으로 접촉할 필요가 없다. 다른 실시예에서, 감지 유닛(410(i))은 전압, 전류, 저항, 커패시턴스, 임피던스, 복합 임피던스 및/또는 이들의 결합과 같은 그의 전기 특성을 측정하기 위해 에너지 유닛(405)에 전기적으로 연결된다. 또 다른 실시예에서, 감지 유닛(410(i))은 온도, 압력, 습도 또는 이들의 결합과 같은 환경적 특성을 측정하도록 구성된다. 추가의 실시예에서, 감지 유닛(410(i,j))은 자화, 자석 큐리 온도, 건강의 상태 및/또는 충전의 상태를 측정하도록 구성된다. 에너지 시스템(400)은 그 범위로부터 벗어남 없이, 그의 단일 실시예 또는 상이한 실시예들의 감지 유닛들(410(i))의 결합에 따른 감지 유닛(410(i))을 포함할 수 있다. 일 예에서, 모든 감지 유닛들(410(i))은 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성된다. 다른 예에서, 감지 유닛들(410(i))의 일 부분은 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성되는 반면에, 감지 유닛들(410(i))의 다른 부분은 전기 특성을 감지하도록 구성된다.
[00122] 전자기 라디에이션에 민감한 복수의 감지 유닛들(410(i))을 포함하는 에너지 시스템(400)의 실시예에서, 감지 유닛들(410(i))은 에너지 유닛(405)에 대해 상이한 포지션들에 로케이팅된다. 이 실시예에서, 감지 유닛들(410(i))은 에너지 유닛(405) 내에서 비정상(180)(도 1)에 관한 공간적 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 감지 유닛들(410(i))은, 감지 유닛들(410(i)) 각각이 복수의 에너지 디바이스들(210(j))의 각각의 것에 더 근접하게 되도록 로케이팅될 수 있다.
[00123] 도 5는 전기/전기화학 에너지 유닛 및 이 유닛에 대해 내부적으로 및 외부적으로 로케이팅되는 비정상 검출 센서들을 포함하는 일 예시적인 전기/전기화학 에너지 시스템(500)을 예시한다. 에너지 시스템(500)은 이에 따라 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 에너지 시스템(500)은 전기/전기화학 에너지 유닛(200)(도 2) 및 이 유닛에 통신 가능하게 커플링되는, 도 4와 관련하여 논의된 바와 같은 적어도 하나의 감지 유닛(410)(도 4)를 포함하며, 에너지 유닛(200)은 에너지 유닛(405)(도 4)으로서 구현된다.
[00124] 도 6은 도 2의 에너지 유닛들(200) 및 도 3의 300의 비정상 감지 기능성을 포함하는 일 예시적인 전기/전기화학 에너지 유닛(600)을 예시한다. 에너지 유닛(600)은 도 2와 관련하여 논의된 바와 같이 적어도 하나의 에너지 디바이스(200)(도 2) 및 이 디바이스에 통신 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 감지 유닛(210)(도 2)을 포함한다. 에너지 유닛(600)은 추가로, 도 3과 관련하여 논의된 바와 같이, 적어도 하나의 에너지 디바이스(220)에 전기적으로 연결되는 전기 커넥션들(310)(도 3) 및 전기 커넥션들(310)에 통신 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 감지 유닛(320)(도 3)을 포함한다.
[00125] 도 7은 도 3의 전기/전기화학 에너지 유닛(300)의 비정상 감지 기능성 및 도 4의 전기/전기화학 에너지 시스템(400)의 비정상 감지 기능성을 포함하는 일 예시적인 전기/전기화학 에너지 시스템(700)을 예시한다. 에너지 시스템(700)은 에너지 유닛(300)(도 3) 및 도 4와 관련하여 논의된 바와 같이 이 유닛에 통신 가능하게 커플링되는 적어도 하나의 감지 유닛(410)을 포함하며, 에너지 유닛(300)은 에너지 유닛(405)(도 4)으로서 구현된다.
[00126] 도 8은 도 6의 전기/전기화학 에너지 유닛(600)의 비정상적 감지 기능과 도 4의 전기/전기화학 에너지 시스템(400)의 비정상 감지 기능을 포함하는 일 예시적인 전기/전기화학적 에너지 시스템(800)을 도시한다. 에너지 시스템(800)은, 도 4와 연결하여 논의된 바와 같이 서로 통신가능하게 결합된 에너지 유닛(600)(도 6) 및 적어도 하나의 감지 유닛(410)(도 4)을 포함하며, 에너지 유닛(600)은 에너지 유닛(405)(도 4)으로서 구현된다.
[00127] 도 9는 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서, 비정상(180)(도 1)과 같이 비정상을 검출하기 위한 전자기 라디에이션 센서들을 활용하는 일 예시적인 비정상 검출 시스템(900)을 도시한다. 비정상 검출 시스템(900)은 라디에이션 센서(910)와 프로세싱 모듈(930)을 포함한다. 라디에이션 센서는 센서 (120)(도 1)의 실시예이고, 프로세싱 모듈(930)은 프로세싱 모듈(130)(도 1)의 실시예이다. 라디에이션 센서(910)는 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서, 이러한 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상의 발생 또는 존재와 관련된 전자기 라디에이션을 감지하도록 구성된다. 라디에이션 센서(910)는 하나 또는 그 초과의 라디에이션 감지 유닛(915) 및 인터페이스(920)를 포함한다. 라디에이션 감지 유닛들(915)은 직렬, 병렬, 또는 이들의 조합으로 장착 될 수 있다. 일 실시예에서, 인터페이스 (920)는 무선-주파수 송신기, 블루투스 통신 포트 또는 Wi-Fi 통신 포트와 같은 무선 인터페이스(925)를 포함한다. 예를 들어, 라디에이션 센서(910)가 에너지 유닛의 패키징으로 내부적으로 구현될 경우, 또는 라디에이션 센서(910) 및 프로세싱 모듈(930)의 상대적인 배치에 유연성이 필요로 되는 경우, 무선 인터페이스(925)가 유용하다. 프로세싱 모듈(930)은 프로세서(940) 및 메모리(950)를 포함한다. 특정 실시 예에서, 프로세싱 모듈(930)은 오실로스코프, 네트워크 분석기, 또는 벡터 네트워크 분석기를 포함한다. 메모리(950)는 메모리(950)의 비휘발성 부분에 인코딩된 머신-판독가능 명령들(960)을 포함한다. 센서(910) 및/또는 프로세싱 모듈(930)은 감지 유닛들(915)에 의해 생성된 신호들을 증폭시키기 위한 증폭기를 포함할 수 있다.
[00128] 일 실시예에서, 명령들(960)은 에너지 유닛 구성 정보(962), 라디에이션 센서 구성 정보(964), 및 비정상 기준(966) 중 하나 또는 그 초과의 것을 포함한다. 에너지 유닛 구성 정보(962)는 라디에이션 센서(910)가 비정상을 감지하기 위해 사용될 수있는 에너지 유닛의 구성에 대한 정보를 포함한다. 이러한 구성 정보는 에너지 유닛의 배치 및/또는 에너지 유닛에 대한 운영 파라미터를 포함 할 수 있다. 라디에이션 센서 구성 정보(964)는, 라디에이션 센서(910)가 비정상들을 감지하기 위해 사용될 수 있는 에너지 유닛과 관련한 라디에이션 감지 유닛들(915)에 대한 사양들, 이를 테면, 라디에이션 감지 유닛들(915)의 물리적 및 기하학적 특성들뿐만 아니라 위치들을 포함할 수 있다. 비정상 기준(966)은, 신호가 에너지 유닛의 전기적 비정상을 나타내는 것으로 여겨지기 위해서 주변 전자기 라디에이션으로부터 비롯된 것과는 달리, 반드시 충족해야 하는 라디에이션 감지 센서들(915)에 의해 생성된 신호 특성들의 요건들을 포함한다. 요건들의 예들은 임계 신호 크기, 펄스 지속기간, 주파수, 파형, 및 이들의 조합들을 포함한다. 명령들(960) 물리 법칙들 및 규칙들 또는 이로부터 유도된 식들, 이를 테면, 맥스웰의 방정식, 파동 방정식, 라모 공식, 및 열역학과 동역학을 포함하는 배터리 방정식을 더 포함할 수 있다.
[00129] 라디에이션 센서(915)는 전자기 라디에이션에 민감하다. 라디에이션 센서(910)가 라디에이션 감지 유닛들(915)에 의해 수행된 측정치들로부터 생성된 센서 신호를 인터페이스(920)를 통해 프로세싱 모듈(930)로 통신한다. 일 실시예에서, 센서 신호는 전기 신호이다. 프로세서(940)는, 센서 신호가 연구 중인 에너지 유닛의 비정상을 나타내지를 결정학 위해서 명령들(960)에 따라 센서 신호를 프로세싱한다. 각각의 라디에이션 감지 유닛들(915)은 감지 유닛(220)(도 2), 감지 유닛(320)(도 3), 또는 감지 유닛(410)(도 4)으로서 동작될 수 있다.
[00130] 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은 에너지 유닛의 임의의 부분 또는 양상을 적극적으로 자극하지 않고 에너지 유닛에 대한 측정들을 수행하는 수동적인 비정상 검출 시스템이다. 다른 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은 시스템 응답 측정을 통해 내부의 비정상들을 검출하기 위해서, 에너지 유닛을 능동적으로 자극한다. 이 실시예에서, 비정상 검출 유닛(900)은 에너지 유닛에 신호를 송신하기 위한 송신기 유닛(980)을 포함한다. 송신기 유닛 (980)은 에너지 유닛에 전기 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신기(980)는 에너지 유닛에, 선택적으로 주파수를 변화시키는, 저전력 고주파 전기 신호를 전송하도록 구성된다. 송신기 유닛(980)은 에너지 유닛의 단자들에 전기적으로 연결될 수 있다. 대안적인 예로, 송신기 유닛(980)은 전자기 방사선의 형태로 신호를 에너지 유닛으로 송신하도록 구성된다. 다른 예에서, 송신기 유닛(980)은 에너지 유닛에 자기장을 인가하도록 구성된다. 이후, 라디에이션 센서(910)에 의해 생성된 센서 신호는 송신기로 전송된 신호로 송신기(980)에 의한 에너지 유닛의 응답을 포함한다. 다른 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은 수동 검출과 시스템 응답 측정들의 조합을 통해 비정상들을 검출하도록 구성되며, 시스템 응답 측정들은 송신기 유닛(980)의 동작을 포함할 수 있다.
[00131] 일 실시예에서, 하나 또는 그 초과의 감지 유닛들(915)은, 송신기 유닛이 감지 유닛들(915) 중 하나 또는 그 초과의 것을 포함하도록 송신기 유닛(980)으로서 기능한다.
[00132] 일 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은 프로세싱 모듈(930)과 통신가능하게 결합된 제어 유닛(140)(도)을 포함한다. 제어 유닛(140)은 프로세싱 모듈(930)로부터 수신된 정보에 기초하여 에너지 유닛의 기능의 최소 부분들을 제어할 수 있다. 이러한 정보는, 예를 들어, 비정상 검출, 비정상 검출 없음, 및 검출된 비정상의 위치, 크기, 및 타입 중 하나 또는 그 초과의 것을 포함한다. 선택적으로, 제어 유닛(940)은 송신기 유닛(980)을 포함한다.
[00133] 일 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)이 에너지 유닛(905)의 비정상들을 검출할 수 있도록, 비정상 검출 시스템(900)은 라디에이션 센서(910)과 통신가능하게 결합된 에너지 유닛(905)을 포함한다. 일 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은 에너지 유닛(905) 및 송신기 유닛(980)을 포함한다. 이 실시예에서, 에너지 유닛(905)은 송신기 유닛(980)으로부터 신호를 수신하기 위한 인터페이스 (970)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은, 에너지 유닛(905)과 인터페이스(970)를 통해 거기에 통신가능하게 결합된 제어 유닛(140)을 포함한다. 일 실시예에서, 비정상 검출 시스템(900)은 에너지 유닛(905), 제어유닛(140), 및 송신기 유닛(980)을 포함한다. 에너지 유닛(905)은 본원의 범위를 벗어나지 않고 별개의 에너지 유닛들(950)을 복수개 포함할 수 있다. 선택적으로, 송신기 유닛(980) 및/또는 프로세싱 모듈(930)은 에너지 유닛(905)에 포함된다.
[00134] 비정상 검출 시스템(900)은 본원의 범위를 벗어나지 않고, 개별적인 복수의 센서들(910)과 통신가능하게 결합된 복수의 프로세싱 모듈들(930)을 포함하도록 확장될 수 있다. 이러한 프로세싱 모듈들은 2차 제어 유닛들, 모든 통신가능하게 결합된 제어 유닛(140)으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 이러한 2차 제어 유닛들은 에너지 유닛(905)의 상이한 부분들을 모니터링할 수 있다.
[00135] 도 10은, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상의 검출을 위해 전기적으로 접속된 센서들을 이용하는 일 예시적인 비정상 검출 시스템(1000)을 도시한다. 비정상 검출 시스템(1000)은, 방사 센서들을 사용하는 전자기 라디에이션의 감지가 연구 하의 에너지 유닛과 전기적으로 접속된 센서들을 사용하는 전기 속성들의 감지로 대체된다는 것을 제외하고, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)과 동일하다. 따라서, 비정상 검출 시스템(1000)은 라디에이션 센서(910)(도 9) 대신 전기 센서(1010)를 포함한다. 전기 센서(1010)는, 에너지 유닛에 전기적으로 접속되도록 구성된 하나 또는 그 초과의 전기적으로 접속된 감지 유닛들(1015), 및 인터페이스(1020)를 포함한다. 인터페이스(1020)는 인터페이스(920)(도 9)와 유사하며, 무선 인터페이스(925)(도 9)와 유사한 속성들을 갖는 무선 인터페이스(1025)를 선택적으로 포함한다. 전기적으로 접속된 감지 유닛들(1015) 각각은, 전압, 전류, 저항, 커패시턴스, 임피던스, 복소 임피던스, 및/또는 이들의 결합과 같은 전기 속성을 측정하도록 구성된다. 전기 감지 유닛들(1015)은, 직렬로, 병렬로, 또는 이들의 결합으로 탑재될 수도 있다. 전기적으로 접속된 감지 유닛들(1015) 각각은 감지 유닛(220)(도 2), 감지 유닛(320)(도 3), 또는 감지 유닛(410)(도 4)으로서 구현될 수도 있다. 비정상 검출 시스템(900)(도 9)과 비교하는 경우, 프로세싱 모듈(930)(도 9)은 프로세싱 모듈(1030)에 의해 대체된다.
[00136] 프로세싱 모듈(1030)은 프로세싱 모듈(930)(도 9)과 유사하다. 프로세싱 모듈(1030)은 프로세서(940)(도 9) 및 메모리(1050)를 포함한다. 특정한 실시예들에서, 프로세싱 모듈(1030)은 오실로스코프, 네트워크 분석기, 및/또는 벡터 네트워크 분석기를 포함한다. 메모리(1050)는, 메모리(1050)의 비-휘발성 부분에서 인코딩되며 에너지 유닛 구성 정보(962)(도 9), 전기 센서 구성 정보(1064), 및 비정상 기준들(1066)을 포함하는 머신-판독가능 명령들(1060)을 포함한다. 전기 센서 구성 정보(1064) 및 비정상 기준들(1066)은, 전기 센서 구성 정보(964)(도 9) 및 비정상 기준들(966)(도 9)과 유사한 속성들을 갖지만, 전기 센서(1010)의 특정한 속성들에 맞춤화된다. 명령들(1060)은, 옴의 법칙, 키르히호프의 회로 법칙들, 및 열역학 및 운동학을 포함한 배터리 방정식들과 같은 물리 법칙들 및 원칙들 또는 그들로부터 도출된 방정식들을 더 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 감지 유닛들(1015) 중 하나 또는 그 초과는, 송신기 유닛(980)이 감지 유닛들(1015) 중 하나 또는 그 초과를 포함하도록 송신기 유닛(980)(도 9)으로서 기능한다. 센서(1010) 및/또는 프로세싱 모듈(1030)은, 감지 유닛들(1015)에 의해 생성된 신호들을 증폭시키기 위한 증폭기를 포함할 수도 있다.
[00137] 도 11은, 전기/전기화학 에너지 유닛에서 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상의 검출을 위해 전기적으로 접속된 센서들 및 전자기 라디에이션 센서들을 이용하는 일 예시적인 비정상 검출 시스템(1100)을 도시한다. 따라서, 비정상 검출 시스템(1100)은, 비정상 검출 시스템들((900)(도 9) 및 (1000)(도 10))의 검출 기능을 결합시킨다. 비정상 검출 시스템(900)(도 9)과 비교하여, 비정상 검출 시스템(1100)은, 도 10과 관련하여 설명된 바와 같이 구현된 전기 센서(1010)(도 10)를 더 포함한다. 프로세싱 모듈(930)(도 9)은 유사한 프로세싱 모듈(1130)로 대체된다. 프로세싱 모듈(1030)은 프로세서(940)(도 9) 및 메모리(1150)를 포함한다. 특정한 실시예들에서, 프로세싱 모듈(1130)은 오실로스코프, 네트워크 분석기, 및/또는 벡터 네트워크 분석기를 포함한다. 메모리(1150)는, 메모리(1150)의 비-휘발성 부분에서 인코딩되며 에너지 유닛 구성 정보(962)(도 9), 라디에이션 센서 구성 정보(964)(도 9), 전기 센서 구성 정보(1064)(도 10), 비정상 기준들(966)(도 9), 및 비정상 기준들(1066)(도 10)을 포함하는 머신-판독가능 명령들(1160)을 포함한다. 명령들(1160)은, 맥스웰의 방정식들, 파동 방정식들, 라모 공식, 옴의 법칙, 키르히호프의 회로 법칙들, 및 열역학 및 운동학을 포함한 배터리 방정식들과 같은 물리 법칙들 및 원칙들 또는 그들로부터 도출된 방정식들을 더 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 감지 유닛(915 및 1015) 중 하나 또는 그 초과는, 송신기 유닛(980)이 감지 유닛들(915 및 1015) 중 하나 또는 그 초과를 포함하도록 송신기 유닛(980)(도 9)으로서 기능한다. 프로세싱 모듈(1130)은, 감지 유닛들(915 및/또는 1015)에 의해 생성된 신호들을 증폭시키기 위한 증폭기를 포함할 수도 있다.
[00138] 도 12는, 적어도 하나의 전기/전기화학 디바이스를 포함하는 일 예시적인 전기/전기화학 에너지 유닛(1200)의 구성을 개략적으로 도시한다. 에너지 유닛(1200)은 하나 또는 그 초과의 에너지 디바이스들(210)(도 2) 및 단자들(1221 및 1222)을 포함한다. 각각의 에너지 디바이스(210)는 단자들(1211 및 1212)을 갖는다. 예시의 명확화를 위해, 모든 단자들(1211 및 1212)이 도 12에서 라벨링되지는 않는다. 일 실시예에서, 에너지 유닛(1200)은, 전기 접속들(311)(도 3)을 통해 단자들(1221 및 1222)에 접속된 단자들(1211 및 1212)을 갖는 단일 에너지 디바이스(210)만을 포함한다. 다른 실시예에서, 에너지 유닛(1200)은, 전기 접속들(311)(도 3)을 통해 그리고 선택적으로는 개별 에너지 디바이스들(210) 사이의 접속들을 통해 단자들(1221 및 1222)에 접속된 단자들(1211 및 1212)을 갖는 복수의 에너지 디바이스들(210)을 포함한다. 예를 들어, 에너지 유닛(1200)은, 전기 접속들(311)을 통해 직렬로, 병렬로, 또는 이들의 결합으로 접속된 복수의 에너지 디바이스들(210)을 포함한다. 예시의 명확화를 위해, 모든 전기 접속들(311)이 도 12에서 라벨링되지는 않는다.
[00139] 선택적으로, 에너지 유닛(1200)은 에너지 유닛(1200)의 적어도 일부를 인클로징(enclose)하기 위한 인클로져(1290)를 포함한다. 예를 들어, 인클로져(1290)는, 단자들(1221 및 1222)로의 액세스를 허용하면서 에너지 디바이스들(210), 전기 접속들(311)을 인클로징한다.
[00140] 도 12가 직렬로 접속된 에너지 디바이스들의 3개의 쌍들(3개의 쌍들은 병렬로 접속됨)로 배열되는 6개의 에너지 디바이스들(210)을 포함하는 것으로 에너지 유닛(1200)을 도시하지만, 에너지 유닛(1200)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 직렬로, 병렬로, 또는 이들의 결합으로 접속된 상이한 수의 에너지 디바이스들(210)을 포함할 수도 있다. 부가적으로, 에너지 디바이스들(210)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 도 12에 도시된 것과는 상이한 형상 및 물리적 위치를 가질 수도 있다. 예를 들어, 에너지 디바이스들(210)은, 형상이 실질적으로 원통형일 수도 있고 그리고/또는 예컨대 단일 라인을 따라 상이한 그리드 상에 포지셔닝될 수도 있다. 또한, 에너지 유닛(1200)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 상이한 타입들의 에너지 디바이스들(210)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 에너지 디바이스들(210)은, 상이한 용량의 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수도 있고, 그리고/또는 에너지 저장 및 에너지 동력화 디바이스들의 결합을 포함할 수도 있다.
[00141] 도 13은, 개별 전기/전기화학 에너지 디바이스들에 감겨진 픽업 코일들을 사용하여, 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 일 예시적인 전기/전기화학 에너지 유닛(1300)을 도시한다. 따라서, 전기/전기화학 에너지 유닛(1300)은 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 전기/전기화학 에너지 유닛(1300)은, 각각의 에너지 디바이스(210)(도 2 및 도 12)에 로케이팅된 에너지 유닛(1200)(도 12) 및 적어도 하나의 라디에이션 감지 유닛(1310)을 포함한다. 라디에이션 감지 유닛(1310)은, 에너지 디바이스(210)에 감겨진 픽업 코일이며, 따라서 자기적으로 민감하다. 에너지 디바이스(210) 내의 전자기 라디에이션 생성은, 에너지 디바이스(210) 내의 자기장에서의 시간의 함수로서의 변화와 연관되며, 그 변화는 차례로 라디에이션 감지 유닛(1310)에서 전류를 유도한다. 라디에이션 감지 유닛(1310)은, 에너지 디바이스(210) 상으로 직접 탑재될 수도 있거나, 예를 들어, 에너지 디바이스(210)의 패키징의 일부로서 에너지 디바이스(210)에 포함될 수도 있거나, 또는 에너지 디바이스(210)로부터의 일 거리에 탑재될 수도 있다.
[00142] 픽업 코일의 권선들의 배향은 가속하는 전하들에 의해 생성되는 전자기 라디에이션의 검출에 영향들을 끼친다. 도 1과 관련하여 논의된 바와 같이, 가속하는 전기 전하가 전자기 라디에이션을 생성한다. 전자기장이 다른 상호작용들에 의해 방향성으로 영향받지 않는 이상적인 조건들 하에서는, 전자기 라디에이션과 연관된 자기장이 가속하는 전기 전하들의 이동 방향에 직교로 배향된다. 평면 권선은 권선의 평면에 직각인 컴포넌트를 갖는, 시간의 함수로서의 자기장 변화들에 민감하다. 그러므로, 가속하는 전하들에 의해 생성되는 전자기 라디에이션의 검출의 경우, 평면 권선은, 권선의 평면에 평행한 방향으로 이동하는 가속하는 전하들에 의해 생성되는 전자기 라디에이션에 가장 민감하고, 권선의 평면에 직교하는 방향으로 이동하는 가속하는 전하들에 의해 생성되는 전자기 라디에이션에 가장 덜 민감하다.
[00143] 일 실시예에서, 라디에이션 감지 유닛(1310)의 권선들은 직선의 공통 축 주위에 감기고, 개별 권선들은 실질적으로 이 축에 직교하는 평면에 있다. 이 실시예에서, 라디에이션 감지 유닛(1310)은, 이 축을 따라서 전파되는 전류에 의해 생성되는 전자기 라디에이션에 대해서 보다는 이 축에 직각으로 전파되는 전류에 의해 생성되는 전자기 라디에이션에 더욱 민감하다. 다른 실시예에서, 라디에이션 감지 유닛(1310)의 권선들은 2-차원 축 또는 3-차원 축 주위에 감기고, 따라서 라디에이션 감지 유닛(1310)은 어느 전파 방향의 전류의 변화로부터 생성되는 전자기 라디에이션에도 민감하다. 또 다른 실시예에서, 라디에이션 감지 유닛(1310)은 에너지 디바이스(210) 주위에 복수의 배향들로 감긴 복수의 픽업 코일들을 포함한다.
[00144] 라디에이션 감지 유닛(1310)은 감지 유닛(220)(도 2)의 실시예이다. 에너지 유닛(1300)은 에너지 유닛(200)(도 2)의 실시예이다. 일 실시예에서, 에너지 유닛(1300)은 에너지 유닛(1300)에 포함되는 각각의 에너지 디바이스(210)에 대한 라디에이션 감지 유닛(1310)을 포함한다. 다른 실시예에서, 에너지 디바이스들(210)의 일부분만이 개개의 라디에이션 감지 유닛들(1310)과 연관된다.
[00145] 도 14는 개별 전기/전기화학 에너지 디바이스들의 양쪽에 배치된 신장형 픽업 코일들을 사용하여 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 하나의 예시적 전기/전기화학 에너지 유닛(1400)을 예시한다. 따라서, 전기/전기화학 에너지 유닛(1400)은 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 전기/전기화학 에너지 유닛(1400)은 에너지 유닛(1200)(도 12) 및 하나 또는 그 초과의 라디에이션 감지 유닛들(1410)을 포함한다. 라디에이션 감지 유닛(1410)은 신장형 픽업 코일이다. 라디에이션 감지 유닛(1410)은 감지 유닛(220)(도 2)의 실시예이다. 에너지 유닛(1400)은 에너지 유닛(200)(도 2)의 실시예이다. 예시의 명확성을 위해, 도 14에서는, 라디에이션 감지 유닛들(1410) 전부가 라벨링되지는 않는다.
[00146] 도 15는 하나의 예시적 라디에이션 감지 유닛(1410)(도 14)을 개략적으로 예시하는 다이어그램(1500)이다. 라디에이션 감지 유닛(1410)은 실질적으로 직선의 축(1520) 주위에 감긴 권선들(1510)을 갖는다. 축(1520)은 라디에이션 감지 유닛(1410)의 더 긴 치수(1530)에 평행하다. 따라서, 라디에이션 감지 유닛(1410)은 치수(1530)를 따라서 전파되는 전자기 라디에이션에 더욱 민감하다.
[00147] 도 14를 참조하면, 라디에이션 감지 유닛들(1310)(도 13)이 라디에이션 감지 유닛들(1410)로 교체된 점을 제외하고서, 에너지 유닛(1400)은 에너지 유닛(1300)(도 13)과 유사하다. 라디에이션 감지 유닛(1410)은 에너지 디바이스(210)에 직접적으로 장착될 수 있거나, 에너지 디바이스(210)에 포함될 수 있거나, 예컨대 에너지 디바이스(1410)의 패키징에 통합될 수 있거나, 또는 에너지 디바이스(210)와 거리를 두고서 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 유닛(1400)의 에너지 디바이스(210)는 단일 라디에이션 감지 유닛(1410)과만 연관된다. 다른 실시예에서, 에너지 유닛(1400)에 포함된 에너지 디바이스(210)는 복수의 라디에이션 감지 유닛들(1410)과 연관된다. 도 14에서 표시된 바와 같이, 복수의 라디에이션 감지 유닛들(1410)은 상이한 배향들의 개개의 더 긴 치수들(1530)을 갖는 라디에이션 감지 유닛들(1410)을 포함할 수 있다. 픽업 코일 권선들의 방향성 감도의 논의에 따라, 이는, 임의적인 전파 방향을 갖는 전류의 변화로부터 생성되는 전자기 라디에이션에 대한 개선된 감도를 제공한다. 부가적으로, 상이한 배향들의 개개의 더 긴 치수들(1530)을 갖는 복수의 감지 유닛들(1410)로부터의 신호들이, 이 신호들이 생기게 하는 전류의 방향에 관한 정보를 획득하기 위해 프로세싱될 수 있다.
[00148] 도 16은 개별 전기/전기화학 에너지 디바이스들의 양쪽에 배치된 평면 픽업 코일들을 사용하여 전자기 라디에이션의 감지에 기초한 비정상 검출을 위해 구성된 하나의 예시적 전기/전기화학 에너지 유닛(1600)을 예시한다. 따라서, 전기/전기화학 에너지 유닛(1600)은 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 전기/전기화학 에너지 유닛(1600)은 에너지 유닛(1200)(도 12) 및 하나 또는 그 초과의 라디에이션 감지 유닛들(1610)을 포함한다. 라디에이션 감지 유닛(1610)은 실질적으로 평면의 픽업 코일이다. 라디에이션 감지 유닛(1610)은 감지 유닛(220)(도 2)의 실시예이다. 에너지 유닛(1600)은 에너지 유닛(200)(도 2)의 실시예이다. 예시의 명확성을 위해, 도 16에서는, 라디에이션 감지 유닛들(1610) 전부가 라벨링되지는 않는다.
[00149] 도 17은 하나의 예시적 라디에이션 감지 유닛(1610)(도 16)을 개략적으로 예시하는 다이어그램(1700)이다. 라디에이션 감지 유닛(1610)은 평면(1710)에 실질적으로 평행하고, 그리고 평면(1710)에 직교하는 축(1720) 주위에 감긴 적어도 하나의 권선을 갖는다. 따라서, 라디에이션 감지 유닛(1410)은 평면(1710)에 직교하여 전파되는 전자기 라디에이션에 더욱 민감하다.
[00150] 도 16을 참조하면, 라디에이션 감지 유닛들(1510)(도 15)이 라디에이션 감지 유닛들(1610)로 교체된 점을 제외하고서, 에너지 유닛(1600)은 에너지 유닛(1500)(도 15)과 유사하다. 라디에이션 감지 유닛(1610)은 에너지 디바이스(210)에 직접적으로 장착될 수 있거나, 에너지 디바이스(210)에 포함될 수 있거나, 예컨대 에너지 디바이스(1610)의 패키징에 통합될 수 있거나, 또는 에너지 디바이스(210)와 거리를 두고서 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 유닛(1600)의 에너지 디바이스(210)는 단일 라디에이션 감지 유닛(1610)과만 연관된다. 다른 실시예에서, 에너지 유닛(1600)에 포함된 에너지 디바이스(210)는 복수의 라디에이션 감지 유닛들(1610)과 연관된다. 도 16에서 표시된 바와 같이, 복수의 라디에이션 감지 유닛들(1610)은 상이한 배향들의 라디에이션 감지 유닛들(1610)을 포함할 수 있다. 이는, 임의적인 전파 방향을 갖는 전류의 변화로부터 생성되는 전자기 라디에이션에 대한 개선된 감도를 제공한다. 부가적으로, 상이한 배향들의 복수의 감지 유닛들(1610)로부터의 신호들이, 이 신호들이 생기게 하는 전류의 방향에 관한 정보를 획득하기 위해 프로세싱될 수 있다.
[00151] 도 18은 전기/전기화학 에너지 유닛 내에서의 개별 전기 연결들 주위에 배치된 자기 인덕션 센서들을 이용하여, 전자기 라디에이션의 감지에 기초하여 비정상 검출을 위해 구성되는 일 예시적 전기/전기화학 에너지 유닛(1800)을 예시한다. 따라서, 전기/전기화학 에너지 유닛(1800)은 비정상(180)의 검출을 위해 구성된다(도 1). 전기/전기화학 에너지 유닛(1800)은 전기 연결들(311)(도 3 및 12) 주위에 배치된 하나 또는 둘 초과의 라디에이션 감지 유닛들(1810) 및 에너지 유닛(1200)(도 12)을 포함한다. 라디에이션 감지 유닛(1810)은 감지 유닛(320)(도 3)의 실시예이다. 에너지 유닛(1600)은 에너지 유닛(300)(도 3)의 실시예이다. 예시의 명료함을 위해, 모든 라디에이션 감지 유닛들(1610)이 도 16에 라벨링되는 것은 아니다. 라디에이션 감지 유닛(1810)은 자기 인덕션 센서, 이를테면, 토로이달 인덕터(toroidal inductor)이다. 따라서, 라디에이션 감지 유닛(1810)은, 전기 연결(311)과 연관된 전자기장과의 자신의 커플링을 통해, 대응하는 전기 연결(311)을 통과하는 전류의 변화들에 민감하다. 다시 말해서, 전기 연결(311)을 통과하는 전류의 변화는 라디에이션 감지 유닛(1810)에 의해 감지되는 전자기 라디에이션을 생성한다. 전류의 변화는 전기 연결(311)에서의 비정상, 이를테면, 쇼트 또는 브레이크에 의해 야기되거나, 전기 연결(311)과 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 에너지 디바이스(210)에서의 비정상에 의해 야기될 수 있다. 따라서, 라디에이션 센서들(1810)은 전기 연결들(311) 및/또는 에너지 디바이스들(210)에서의 비정상들을 검출할 수 있다.
[00152] 도 19a 및 도 19b는 라디에이션 감지 유닛(1810)(도 18)의 예시적 실시예를 개략적으로 예시한다. 도 19a는 사시도에서 라디에이션 감지 유닛(1810)을 도시하는 도면(1900)이다. 라디에이션 감지 유닛(1810)은 전기 연결(311)(도 3, 12 및 18)의 부분과 직교하는 평면(1910)과 실질적으로 평행한다.
[00153] 도 19b는 라디에이션 센서(1810)(도 18)의 실시예인 일 예시적 토로이달 인덕터(1950)를 예시한다. 도 19b는 토로이달 인덕터(1950)의 단면도를 도시하고, 여기서, 단면은 도 19a의 라인(19b-19b)을 따라 취해진다. 토로이달 인덕터(1950)는 폐-루프 경로(1980)를 따르는 코어(1970)를 감은 권선(1960)을 포함한다. 예를 들어, 폐-루프 경로(1980)는 폐-루프 경로(1980)가 평면(1910)(도 19a)과 실질적으로 평행하도록, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형이거나, 또 다른 실질적으로 평면 형상을 가질 수 있다. 실시예에서, 코어(1970)는 전기 연결(311)을 통해 전류의 변화들에 대한 권선(1960)에서의 자기적으로 유도된 전류의 증가된 민감도를 제공하기 위한 강자성 물질을 포함한다.
[00154] 도 18을 참조하면, 에너지 유닛(1800)은 하나 또는 둘 초과의 라디에이션 센서들(1810)을 포함할 수 있다. 에너지 디바이스(210)에 연결된 모든 각각의 개별 전기 연결(311)에 대한 라디에이션 센서(1810)에 의해 예시되지만, 에너지 유닛은 본원의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 도 18에 도시되는 것보다 더 적거나 더 많은 라디에이션 센서들(1810) 및 에너지 디바이스들(210)을 포함할 수 있다.
[00155] 도 20은 전기/전기화학 에너지 유닛(2000)의 외부에 로케이팅된 감지 유닛들을 이용하여 전자기 라디에이션 감지에 기초하여 비정상 검출을 위해 구성되는 일 예시적 전기/전기화학 에너지 유닛(2000)을 예시한다. 따라서, 전기/전기화학 에너지 유닛(2000)은 비정상(180)(도 1)의 검출을 위해 구성된다. 전기/전기화학 유닛(2000)은 에너지 유닛(1200)(도 12) 및 엔클로저(enclosure)(1290)를 포함한다. 엔클로저(1290)는 적어도 하나의 라디에이션 감지 유닛(2010)을 포함한다. 라디에이션 감지 유닛(2010)은 감지 유닛(410)(도 4)의 실시예이다. 에너지 유닛(2000)은 에너지 시스템(400)(도 4)의 실시예이다. 라디에이션 감지 유닛(2010)은 본원의 범위를 벗어나지 않으면서, 엔클로저(1290)의 외부에 또는 엔클로저(1290)의 내부에 로케이팅될 수 있다. 실시예에서, 라디에이션 감지 유닛은 라디에이션 감지 유닛(1410)(도 14 및 15) 또는 라디에이션 감지 유닛(1610)(도 16 및 17)과 같은 픽업 코일이다.
[00156] 실시예에서, 에너지 유닛(2000)은 복수의 라디에이션 감지 유닛들(1610)을 포함한다. 실시예에서, 에너지 유닛(2000)은 임의의 전파 방향의 전류에 의해 생성되는 전자기 라디에이션의 검출에 대한 민감도를 개선하기 위해, 상이한 배향들의 복수의 방향적 민감성 라디에이션 감지 유닛들(1610)을 포함한다. 실시예에서, 에너지 유닛(2000)은 단일 라디에이션 감지 유닛(2010)을 포함한다. 실시예에서, 에너지 유닛(2000)은 임의의 전파 방향의 전류에 의해 생성되는 전자기 라디에이션에 대해 민감한 단일 라디에이션 감지 유닛(2010)을 포함한다.
[00157] 도 13-20에 예시된 실시예들 중 하나 또는 둘 초과의 것은 본원의 범위를 벗어나지 않으면서 도 5 내지 8과 관련하여 논의되는 바와 같이 결합될 수 있다. 도 13, 14, 15, 16, 17 및 20의 라디에이션 감지 유닛 실시예들이 픽업 코일들로서 논의되지만, 이러한 라디에이션 감지 유닛들은 본원의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 시간의 함수, 이를테면, 홀-효과(Hall-effect) 프로브, 인덕터, 고 전기-전도성 스파이럴(spiral), 페라이트 코어(ferrite core)를 포함하는 픽업 코일 또는 토로이달 인덕터로서 자기장 변화들에 민감한 다른 감지 디바이스들일 수 있다.
[00158] 도 21은 비정상에 의해 생성되는 전자기 라디에이션의 감지를 이용하는 전기/전기화학 에너지 디바이스 또는 유닛에서 비정상, 이를테면, 비정상(180)(도 1)을 검출하기 위한 일 예시적 방법(2100)을 예시한다. 방법(2100)은, 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)에 또는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행된다.
[00159] 단계(2110)에서, 센서 신호는 전자기 라디에이션에 응답하여 생성된다. 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)의 라디에이션 센서(910)는 하나 또는 둘 초과의 감지 유닛들(915)(도 9)에 의해 감지된 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 생성한다. 실시예에서, 단계(2110)는 단계(2112)를 포함하고, 여기서, 전기 센서 신호는 전자기 라디에이션에 의해 유도된다. 예를 들어, 라디에이션 센서(910)(도 9)는 하나 또는 둘 초과의 감지 유닛들(915)(도 9)에서의 전자기 라디에이션에 의해 유도되는 전기 신호를 생성한다. 선택적으로, 단계(2112)는 자기장에서, 시간의 함수로서 적어도 변화들에 대해 민감한 센서를 이용하는 단계(2114)를 포함한다. 예를 들어, 라디에이션 센서(910)(도 9)는 전자기 라디에이션에 의해 유도되는 전기 신호를 생성하기 위해, 감지 유닛(1310)(도 13), 감지 유닛(1410)(도 14 및 15), 감지 유닛(1610)(도 16 및 17) 및 감지 유닛(1810)(도 18 및 19)에 의해 특정되는 실시예들 중 하나 또는 둘 초과의 것에 따라 구현되는 적어도 하나의 감지 유닛(915)(도 9)을 포함한다. 또 다른 예에서, 라디에이션 센서(910)(도 9)는 전자기 라디에이션에 의해 유도되는 전기 신호를 생성하기 위해, 홀-효과 프로브, 인덕터, 페라이트 코어를 포함하는 픽업 코일 또는 고 전기-전도성 스파이럴로서 구현되는 적어도 하나의 감지 유닛(915)(도 9)을 포함한다.
[00160] 단계(2120)에서, 단계(2110)에서 생성되는 센서 신호는 프로세싱 모듈로 통신된다. 예를 들어, 라디에이션 센서(910)(도 9)는 센서 신호를 인터페이스(920)를 통해 프로세싱 모듈(930)로 통신한다. 실시예에서, 센서 신호는 무선 인터페이스를 이용하여 프로세싱 모듈로 통신된다. 예를 들어, 라디에이션 센서(910)(도 9)는 센서 신호를 무선 인터페이스(925)를 통해 프로세싱 모듈(930)로 통신한다. 단계(2130)에서, 센서 신호는 고려 중인 전기/전기화학 에너지 유닛에서의 비정상을 나타내는 신호 피처를 분리시키도록 프로세싱된다. 예를 들어, 프로세서(940)(도 9)는 신호 피처를 분리시키기 위해 명령들(960)(도 9)에 따라 단계(2120)에서 수신되는 센서 신호를 프로세싱한다. 선택적으로, 프로세서(940)(도 9)는 센서 신호의 다른 피처들로부터 신호 피처를 분리시키기 위해 비정상 기준들(966)(도 9)을 이용한다. 신호 피처들의 분리는 도 27과 관련하여 아래에서 추가로 논의된다. 특정 실시예들에서, 단계(2130)는 비정상과 연관되지 않은 센서 신호의 컴포넌트들을 감소시키기 위해 센서 신호를 필터링하는 것을 포함한다. 예를 들어, 단계(2130)는 Wiener 필터링 및/또는 관심대상의 주파수 범위 밖의 주파수들을 필터링하는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 방법(2100)은 신호 피처를 분리시킬 수 있고, 따라서, 비정상의 발생 이후 10 미만의 밀리초 내에 그것과 연관된 비정상을 검출한다.
[00161] 실시예에서, 방법(2100)은 단계(2140)를 더 포함하고, 단계(2140)에서, 전기/전기화학 에너지 유닛에서의 비정상의 식별이, 전기/전기화학 에너지 유닛과 연관된 제어 유닛에 전달된다. 예를 들어, 프로세서(930)(도 9)는, 에너지 유닛(905)(도 9)에서의 비정상을 표시하는 신호 피처가 식별되었다고 제어 유닛(140)(도 1 및 도 9)에 전달한다. 실시예에서, 방법(2100)은 단계(2150)를 더 포함하고, 단계(2150)에서, 비정상과 연관된 전기/전기화학 에너지 유닛의 적어도 일부에 대해 제어 조치가 실시된다. 예를 들어, 제어 유닛(140)(도 1 및 도 9)은, 도 1과 관련하여 논의된 바와 같이, 비정상과 연관된 에너지 유닛(905)(도 9)의 적어도 일부에 대해 제어 조치를 실시한다.
[00162] 일 실시예에서, 방법(2100)은 수동 비정상 검출 방법으로서 실행되고, 여기에서, 단계(2110)의 전자기 라디에이션의 발생을 유도하기 위해 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에 신호들이 적용되지 않는다. 다른 실시예에서, 방법(2100)은 시스템 응답 기반 비정상 검출 방법으로서 실행된다. 이러한 실시예에서, 방법(2100)은 단계(2110) 전에 수행되는 단계(2105)를 더 포함하고, 여기에서, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에 신호가 적용된다. 신호는, 예를 들어, 전기 신호, 1 킬로헤르츠 내지 10 기가헤르츠의 범위에서의 주파수를 갖는 저전력 고주파수 신호, 메가헤르츠 내지 10 기가헤르츠의 범위에서의 주파수를 갖는 저전력 고주파수 신호, 1 밀리암페어 내지 1 암페어의 범위에서의 전류, 시간-종속 주파수를 갖는 신호, 전자기 라디에이션, 자기장, 또는 화학적 상호작용일 수 있다. 예를 들어, 송신기 유닛(980)(도 9)은, 단계(2130)와 관련하여 논의되는 신호 피처를 갖는 센서 신호의 발생을 유도하기 위해 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9)에, 도 9와 관련하여 논의된 바와 같이, 신호를 적용한다.
[00163] 도 22는, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상을 검출하고 공간적으로 로케이팅하기 위해 전자기 라디에이션의 감지를 활용하는 하나의 예시적인 방법(2200)을 예시한다. 방법(2200)은, 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9) 또는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행된다. 방법(2200)은 방법(2100)(도 21)의 실시예이다.
[00164] 단계(2210)에서, 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호가 발생된다. 단계(2210)는, 단계들(2212 및 2218)을 포함하는 방법(2100)(도 21)의 단계(2110)의 실시예이다. 단계(2212)에서, 복수의 상이한 로케이션들에서 전자기 라디에이션이 감지된다. 예를 들어, 라디에이션 센서(910)(도 9)는, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9)에 대하여 각각의 복수의 상이한 로케이션들에 로케이팅된 복수의 감지 유닛들(915)(도 9)을 사용하여 전자기 라디에이션을 감지한다. 도 13, 도 14, 도 16, 도 18, 및 도 20, 및 이들의 조합들은 감지 유닛들(915)(도 9)의 공간적인 구성들의 예들을 제공한다. 실시예에서, 단계(2212)는 단계(2214)를 포함하고, 단계(2214)에서, 전자기 라디에이션의 크기가 감지된다. 예를 들어, 복수의 감지 유닛들(915)(도 9) 각각은 감지 유닛(915)의 로케이션에서 전자기 라디에이션의 크기를 감지한다. 실시예에서, 단계(2212)는 단계(2216)를 포함하고, 단계(2216)에서, 전자기 라디에이션의 발생의 원인이 되는 전류의 방향에 관한 정보가 추정될 수 있도록, 전자기 라디에이션의 크기가 방향성 센시티비티(sensitivity)로 감지된다. 예를 들어, 복수의 감지 유닛들(915)(도 9) 각각은, 감지 유닛(1310)(도 13), 감지 유닛(1410)(도 14 및 도 15), 감지 유닛(1610)(도 16 및 도 17), 또는 감지 유닛(18)(도 18 및 도 19)과 같은 방향성 감지식 자기 유도 디바이스로서 구현된다. 대안적으로, 복수의 감지 유닛들(915)(도 9) 각각은 홀-효과 프로브(Hall-effect probe)로서 구현될 수 있다. 단계(2218)에서, 복수의 센서 신호 컴포넌트들을 갖는 센서 신호가 발생된다. 예를 들어, 복수의 감지 유닛들(915)(도 9) 각각은, 전자기 라디에이션의 감지로부터, 센서 신호의 각각의 컴포넌트를 발생시킨다. 본원의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 센서 신호 컴포넌트들은 제로(zero)일 수 있거나 또는 비어(empty) 있을 수 있고, 이는, 전자기 라디에이션이 감지되지 않은 것을 표현한다. 단계(2220)에서, 방법(2200)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2120)를 수행한다.
[00165] 단계(2230)에서, 단계(2210)에서 발생된 센서 신호는, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상을 표시하는 신호 피처를 분리시키도록 프로세싱된다. 단계(2230)는 단계(2232)를 더 포함하는 방법(2100)(도 21)의 단계(2130)의 실시예이다. 단계(2232)에서, 비정상은 공간적으로 로케이팅된다. 예를 들어, 프로세서(940)(도 9)는, 명령들(960)(도9)에 따라, 비정상을 공간적으로 로케이팅하기 위해, 단계(2210)에서 발생된 센서 신호를 프로세싱한다. 단계(2232)는 단계(2234) 및 선택적으로 단계들(2236 및 2238) 중 하나 또는 양자 모두를 포함한다. 단계(2234)에서, 단계(2218)에서 발생된 복수의 센서 신호 컴포넌트들이 비교된다. 선택적인 단계(2236)에서, 단계(2210)에서 사용된 센서들의 구성에 관한 정보가 활용된다. 선택적인 단계(2238)에서, 고려 하의 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스의 구성에 관한 정보가 활용된다. 예를 들어, 프로세서(940)(도 9)는, 명령들(960)(도 9)에 따라, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9)에서의 비정상을 공간적으로 로케이팅하기 위해, 단계(2218)에서 발생된 복수의 센서 신호 컴포넌트들을 비교한다. 프로세서(940)(도 9)는, 센서 신호 컴포넌트들로부터 비정상의 공간적인 로케이션을 추정하기 위해, 명령들(960)(도 9)로부터 열역학 및 동역학(kinetics)을 포함하는, 맥스웰 방정식들, 파동 방정식, 라모 공식(Larmor formula), 및 배터리 방정식(battery equation)들 중 하나 또는 그 초과를 검색할 수 있다. 선택적으로, 프로세서(940)(도 9)는, 각각, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9) 및 센서(910)(도 9) 중 하나 또는 그 초과의 공간적인 구성들 및 다른 특성들을 고려하기 위해, 에너지 유닛 구성(962)(도 9) 및 라디에이션 센서 구성(964)(도 9) 중 하나 또는 양자 모두를 검색한다. 특정한 실시예들에서, 방법(2200)은, 비정상의 발생 후 10 밀리초 미만 이내에, 신호 피처를 분리시킬 수 있고, 따라서, 그와 연관된 비정상을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 비정상을 공간적으로 로케이팅할 수 있다.
[00166] 실시예에서, 방법(2200)은 단계(2240)를 더 포함한다. 단계(2240)에서, 방법(2200)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2140) 및 선택적으로 단계(2150)를 수행한다. 일 실시예에서, 방법(2200)은 수동 비정상 검출 방법으로서 실행되고, 여기에서, 단계(2210)의 전자기 라디에이션의 발생을 유도하기 위해 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에 신호가 적용되지 않는다. 다른 실시예에서, 방법(2200)은 시스템 응답 기반 비정상 검출 방법으로서 실행된다. 이러한 실시예에서, 방법(2200)은 단계(2210) 전에 수행되는 단계(2205)를 더 포함하고, 여기에서, 방법(2200)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2105)를 수행한다.
[00167] 도 23은, 전자기 라디에이션의 감지를 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛에서의 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상을 수동으로 검출하기 위한 하나의 예시적인 방법(2300)을 예시한다. 방법(2300)은, 예를 들어, 전자기 라디에이션의 발생을 유도하기 위해 송신기 유닛(980)(도 9)을 사용하지 않고, 비정상 검출 시스템(900)(도 9) 또는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행된다. 단계(2310)에서, 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션이 수동으로 검출된다. 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)의 프로세싱 모듈(930) 및 센서(910)는, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9)에서의 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션을 수동으로 검출하기 위해 협력한다. 전자기 라디에이션은, 전자기 라디에이션의 발생을 의도적으로 유도하기 위해 외부에서 적용되는 신호들을 사용하지 않고, 비정상에 의해 발생된다. 특정한 실시예들에서, 방법(2300)은, 비정상의 발생 후 10 밀리초 미만 이내에, 비정상을 검출할 수 있다.
[00168] 실시예에서, 단계(2310)는 단계(2312)를 포함하고, 여기에서, 방법(2300)은 방법(2100(도 21)의 단계들(2110, 2120, 및 2130)을 수행한다. 특정한 실시예들에서, 방법(2300)은 단계(2320) 및 선택적으로 단계(2330)를 더 포함한다. 단계(2320)에서, 방법(2300)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2140)를 수행한다. 단계(2330)에서, 방법(2300)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2150)를 수행한다.
[00169] 도 24는, 전자기 라디에이션의 감지를 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상을 수동으로 검출하고 공간적으로 로케이팅하기 위한 하나의 예시적인 방법(2400)을 예시한다. 방법(2400)은, 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9) 또는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행된다.
[00170] 단계(2410)에서, 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션을 감지하기 위해 각각의 복수의 상이한 위치들에 로케이팅된 복수의 감지 유닛들을 이용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상이 수동으로 검출된다. 전자기 라디에이션은, 전자기 라디에이션의 발생을 의도적으로 유도하기 위해 외부적으로 적용되는 신호들을 이용함이 없이, 비정상에 의해 발생될 수 있다. 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)의 프로세싱 모듈(930), 및 각각의 복수의 상이한 위치들에 로케이팅된 복수의 감지 유닛들(915)을 이용하는 센서(910)는 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9)에서 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션을 수동으로 검출하기 위해 협력한다. 실시예에서, 단계(2410)는 단계(2412)를 포함하고, 방법(2400)은 방법(2100)(도 21)의 단계들(2110, 2120, 및 2130)을 수행한다.
[00171] 단계(2420)에서, 비정상은 공간적으로 로케이팅된다. 예를 들어, 프로세싱 모듈(930)(도 9)은, 비정상을 공간적으로 로케이팅하기 위해, 복수의 상이한 위치들에 포지셔닝된 복수의 감지 유닛들(915)(도 9)에 의해 수행되는 수동 측정들을 프로세싱한다. 실시예에서, 단계(2420)는 단계(2422)를 포함하고, 방법(2400)은 방법(2200)(도 22)의 단계(2232)를 수행한다. 특정 실시예들에서, 방법(2400)은 비정상의 발생 후에 10 밀리초 미만 내에 비정상을 검출하여 공간적으로 로케이팅할 수 있다. 특정 실시예들에서, 방법(2400)은 단계(2430)를, 그리고 선택적으로는 단계(2440)를 더 포함한다. 단계(2430)에서, 방법(2400)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2140)를 수행한다. 단계(2440)에서, 방법(2400)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2150)를 수행한다.
[00172] 도 25는 방법(2100)(도 21)의 단계(2110)를 수행하기 위한 하나의 예시적인 방법(2500)을 예시한다. 단계(2110)(도 21)로서 구현되는 방법(2500)과 함께 방법(2100)(도 21)을 수행하는 경우, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상은, 단지 단일의 감지 유닛만을 이용하여 검출된다. 방법(2500)은 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)의 센서(910)에 의해 수행된다. 단계(2502)에서, 전자기 라디에이션은 단일 위치에서만 감지된다. 예를 들어, 센서(910)(도 9)는, 전자기 라디에이션을 감지하는 단일 감지 유닛(915)(도 9)만을 포함한다.
[00173] 실시예에서, 단계(2502)는 단계(2504)를 포함한다. 단계(2504)에서, 전자기 라디에이션을 감지하기 위해 방향성 비감지식 감지 유닛이 이용된다. 이는, 임의적인 전파 방향의 전류와 연관된 비정상들의 검출을 보장하는 것을 돕는다. 예를 들어, 센서(910)(도 9)는 방향성 비감지식인 단일 감지 유닛(915)(도 9)만을 포함한다. 이러한 감지 유닛은 예를 들어, 2차원 축 또는 3차원 축 둘레에 감긴 권선들을 갖는 픽업 코일일 수 있다. 대안적으로, 단일 감지 유닛은, 각각의 복수의 상이한 배향들을 갖는 1차원 축 둘레에 감겨질 권선들을 갖는 픽업 코일과 같은 복수의 방향성 감지식 감지 유닛들을 포함한다.
[00174] 도 26은 복수의 상이한 검출 방법론들을 이용하여 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서, 비정상(180)(도 1)과 같은 비정상을 검출하기 위한 하나의 예시적인 방법(2600)을 예시한다. 방법(2600)은 예를 들어, 전기 특성들 및 전자기 라디에이션의 감지 양쪽 모두를 활용하는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행될 수 있다. 다른 예에서, 방법(2600)은, 온도, 압력, 습도, 자화, 자기 퀴리 온도, 건강 상태, 충전 상태, 및/또는 이들의 조합과 같은 다른 특성들을 측정하기 위한 센서들과 함께 비정상 검출 시스템(900)(도 9)에 의해 수행된다. 또 다른 예에서, 방법(2600)은, 온도, 압력, 습도, 자화, 자기 퀴리 온도, 건강 상태, 충전 상태, 및/또는 이들의 조합과 같은 다른 특성들을 측정하기 위한 센서들과 함께 비정상 검출 시스템(1000)(도 10)에 의해 수행된다.
[00175] 방법(2600)은 단계들(2610, 2620, 및 2630) 중 적어도 2개를 포함한다. 방법(2600)은 단계들(2610, 2620, 및 2630)의 조합을 직렬로, 병렬로, 또는 이둘의 조합으로 수행할 수 있다. 단계(2610)에서, 방법(2600)은 제 1 센서 신호를 발생시키기 위해 방법(2100)(도 21)의 단계(2110)를 수행한다. 단계(2620)에서, 제 2 센서 신호는 조사중인 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에 전기적으로 연결되는 센서를 이용하여 발생된다. 예를 들어, 센서(1010)(도 10 및 11)는 제 2 센서 신호를 발생시킨다. 단계(2630)에서, 제 3 센서 신호는 온도, 압력, 습도, 자화, 자기 퀴리 온도, 충전 상태, 건강 상태, 다른 상태 변수(물리적, 화학적, 또는 물리-화학적), 성능 메트릭, 및/또는 이들의 조합과 같은 특성들을 감지하기 위한 센서들을 이용하여 발생된다. 예를 들어, 제 3 센서 신호는, 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)의 프로세싱 모듈(1130)과 통신가능하게 커플링된 온도 센서들, 압력 센서들, 습도 센서들, 자화 센서들, 건강 상태 센서들, 및/또는 충전 상태 센서들의 그룹으로부터 선택된 하나 또는 둘 초과의 센서들에 의해 발생된다.
[00176] 단계(2640)에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 센서 신호들 중 적어도 2개는 프로세싱 모듈에 통신된다. 예를 들어, 온도 센서들, 압력 센서들, 습도 센서들, 자화 센서들, 건강 상태 센서들, 및/또는 충전 상태 센서들의 그룹으로부터 선택된 하나 또는 둘 초과의 센서들, 전기 센서(1010)(도 10 및 11), 및 라디에이션 센서(910)(도 9 및 11) 중 적어도 2개가 센서 신호들을 프로세싱 모듈(1130)(도 11)에 통신한다. 단계(2650)에서, 조사중인 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상의 발생, 존재, 및/또는 특성들을 식별하기 위해, 제 1, 제 2, 및 제 3 센서 신호들 중 적어도 2개가 프로세싱된다. 예를 들어, 프로세서(940)(도 9 및 11)는, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9 및 11)에서의 비정상의 발생, 존재, 및/또는 특성들을 식별하기 위해, 명령들(1160)(도 11)에 따라 제 1, 제 2, 및 제 3 센서 신호들 중 적어도 2개를 프로세싱한다. 특정 실시예들에서, 방법(2600)은 비정상의 발생 후에 10 밀리초 미만 내에 비정상을 식별할 수 있다.
[00177] 실시예에서, 방법(2600)은 단계(2660)를 포함한다. 단계(2660)에서, 방법(2600)은 단계(2140)를, 그리고 선택적으로는 방법(2100)(도 21)의 단계(2150)를 수행한다. 일 실시예에서, 방법(2600)은 수동적 비정상 검출 방법으로서 실행되며, 제 1, 제 2, 및 제 3 센서 신호들의 발생을 유도하기 위해 어떠한 신호들도 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에 적용되지 않는다. 다른 실시예에서, 방법(2600)은 시스템 응답 기반 비정상 검출 방법으로서 실행된다. 다른 실시예에서, 방법(2600)은 단계(2610) 전에 수행되는 단계(2605)를 더 포함하며, 방법(2600)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2105)를 수행한다. 신호는 예를 들어, 전기 신호, 1 킬로헤르츠 내지 10 기가헤르츠의 범위의 주파수를 갖는 저전력 고주파 신호, 자기장, 또는 화학적 상호작용일 수 있다. 예를 들어, 송신기 유닛(980)(도 9 및 11)은, 제 1, 제 2, 및 제 3 센서 신호들 중 하나 또는 둘 초과의 센서 신호들의 발생을 유도하기 위해 신호를 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9)에 적용한다.
[00178] 방법(2100)(도 21), 방법(2200)(도 22), 및 방법(2600)(도 26)은, 수동 비정상 검출(passive abnormality detection)과 시스템 응답 기반 비정상 검출의 조합에 따라, 그 범위로부터 벗어나지 않고 수행될 수 있다. 특정 실시예들에서, 비정상 검출 시스템(900)(도 9), 비정상 검출 시스템(1000)(도 100), 및 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)은, 지속적인 또는 규칙적인 시스템 응답 기반 비정상 검출을 수행하면서 또한 수동 비정상 검출을 수행하기 위해 송신기 유닛(980)(도 9)을 활용할 수 있다. 예를 들어, 일부 감지 유닛들은 시스템 응답 기반 비정상 검출을 위해 구성될 수 있는 한편, 다른 감지 유닛들은 수동 비정상 검출을 위해 구성된다. 다른 예시에서, 동일한 세트의 감지 유닛들은 시스템 응답 기반 비정상 검출 및 수동 비정상 검출 둘 다에 대해 이용된다.
[00179] 도 27은, 예시적인 센서 신호들을 통해, 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스 내의 비정상의 출현 또는 존재를 나타내는 신호 피쳐의 분리를 도시한다. 따라서, 도 27은 단계(2130)(도 21) 및 단계(2650)(도 26)의 엘리먼트를 도시한다.
[00180] 도면(2710)은, 센서 신호(2711)의 크기(2702)로서 플롯팅된 센서 신호(2711)를 시간(2701)의 함수로서 도시한다. 센서 신호(2711)는, 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상과 연관된 신호 피쳐(2712), 및 신호 피쳐(2714)와 같은 다른 신호 피쳐들을 포함한다. 신호 피쳐(2712)는 신호 피쳐(2714)의 지속기간보다 더 짧은 지속기간(2713)을 갖는다. 추가적으로, 신호 피쳐(2714)와 같은 다른 신호 피쳐들과 비교하여, 신호 피쳐(2712)는 비교적 큰 크기 범위를 연장하고(span) 그리고 비교적 큰 절대 크기에 도달한다. 따라서, 신호 피쳐(2712)는, 지속기간, 크기, 크기 범위, 및 이들의 조합과 같은 기준들을 이용하여, 신호 피쳐(2714)와 같은 다른 신호 피쳐들로부터 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 비정상 기준들(966)(도 9)은 이러한 기준들을 포함한다. 기준들은, 예를 들어, 적어도 2볼트의 신호 세기, 및 1 밀리초 미만, 10 밀리초 미만, 또는 100밀리초 미만의 펄스 지속기간일 수 있다.
[00181] 도면(2720)은, 센서 신호(2721)의 크기(2702)로서 플롯팅된 센서 신호(2721)를 시간(2701)의 함수로서 도시한다. 센서 신호(2721)는 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상과 연관된 신호 피쳐(2722), 및 신호 피쳐(2724)와 같은 다른 신호 피쳐들을 포함한다. 신호 피쳐(2722)는, 신호 피쳐(2724)의 지속기간과 유사한 지속기간(2723)을 갖는다. 그러나, 신호 피쳐(2724)와 같은 다른 신호 피쳐들과 비교하여, 신호 피쳐(2722)는 비교적 큰 크기 범위를 연장하고 그리고 비교적 큰 절대 크기에 도달한다. 따라서, 신호 피쳐(2722)는, 크기, 크기 범위 및 이들의 조합과 같은 기준들을 이용하여, 신호 피쳐(2724)와 같은 다른 피쳐들로부터 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 비정상 기준들(966)(도 9)은 이러한 기준들을 포함한다.
[00182] 도면(2730)은, 센서 신호(2731)의 크기(2702)로서 플롯팅된 센서 신호(2731)를 시간(2701)의 함수로서 도시한다. 센서 신호(2731)는, 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상과 연관된 2개의 신호 피쳐들(2732 및 2734), 및 도 27에 라벨링되지 않은 다른 신호 피쳐들을 포함한다. 신호 피쳐(2732)는 지속기간(2733)을 갖고, 신호 피쳐(2734)는 지속기간(2733)과 유사한 지속기간(2735)을 갖는다. 신호 피쳐들(2732 및 2734) 둘 다는, 다른 신호 피쳐들과 비교하여, 비교적 큰 크기 범위를 연장하고 그리고 비교적 큰 절대 크기에 도달한다. 따라서, 신호 피쳐들(2732 및 2734)은, 크기, 크기 범위, 및 이들의 조합과 같은 기준들을 이용하여 다른 신호 피쳐들로부터 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 비정상 기준들(966)(도 9)은 이러한 기준들을 포함한다.
[00183] 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상과 연관된 신호 피쳐를 분리시키기 위한 다른 기준들은 그 범위로부터 벗어나지 않고 비정상 기준(966)(도 9)에 이용될 수 있고 그리고/또는 포함될 수 있다. 예를 들어, 기준들은 피쳐 내 고주파수 변조의 주파수, 넘버 또는 반복적인 피쳐들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있고, 여기서 피쳐는 비-반복적, 피쳐의 파형, 상승 시간, 사인(sign), 및/또는 이들의 조합이다.
[00184] 도 28은, 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에서, 시스템 응답 측정을 수행하기 위해 복수의 센서들을 활용하는 비정상, 예를 들어, 비정상(180)(도 1)을 검출하기 위한 하나의 예시적인 방법(2800)을 도시한다. 방법(2800)은, 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9), 비정상 검출 시스템(1000)(도 10), 또는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행된다.
[00185] 단계(2810)에서, 방법(2800)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2105)을 수행한다. 일 예시에서, 송신기 유닛(980)(도 9)은 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에 전기 신호를 송신한다. 다른 예시에서, 송신기 유닛(980)(도 9)은 전자기 라디에이션 형태의 신호를 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스에 송신한다. 단계(2820)에서, 단계(2810)에 적용된 신호에 대한 응답의 복수의 측정들은 전기/전기화학적 에너지 유닛 또는 디바이스 내의 복수의 상이한 위치들에 수행된다. 예를 들어, 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)은, 전기/전기화학적 에너지 유닛(905)(도 9 및 도 11) 내에서 복수의 상이한 위치들의 감지 유닛들(915)(도 9 및 도 11) 그리고/또는 감지 유닛들(1015)(도 10 및 도 11) 포지션을 이용하여 복수의 시스템 응답 측정들을 수행한다. 선택적으로, 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)은, 온도, 압력, 습도, 자화, 자기 큐리 온도, 건강 상태, 충전 상태, 및/또는 이들의 조합을 측정하기 위한 센서들을 더 활용한다. 방법(2800)의 특정 실시예들에서, 단계(2810)는 단계(2820)를 수행하기 위해 이용된 센서들 또는 감지 유닛들의 적어도 일부분에 의해 수행된다. 이러한 실시예는 감지 유닛들(915(도 9 및 도 11) 및 1015(도 10 및 도 11)) 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 송신기 유닛(980)(도 9, 도 10, 및 도 11)에 대응한다.
[00186] 일 실시예에서, 단계(2820)는 단계(2822)를 포함하며, 단계(2822)에서 복수의 전기 측정들은 에너지 유닛에 전기적으로 접속된 감지 유닛들을 이용하여 수행된다. 예를 들어, 비정상 검출 시스템(1000)(도 10)은, 전기/전기화학적 에너지 유닛(905)(도 9 및 도 10) 내에서 복수의 상이한 위치들의 감지 유닛들(1015)(도 10) 포지션을 이용하여 복수의 시스템 응답 측정들을 수행한다. 이 실시예에서, 모든 방법(2800)은 비정상 검출 시스템(1000)(도 10)에 의해 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 단계(2820)는 단계(2824)를 포함하며, 단계(2824)에서 전자기 라디에이션의 복수의 측정들은 전자기 라디에이션에 민감한 감지 유닛들을 이용하여 수행된다. 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9)은 전기/전기화학적 에너지 유닛(905)(도 9) 내에서 복수의 상이한 위치들의 감지 유닛들(915)(도 9) 포지션을 이용하여 복수의 시스템 응답 측정들을 수행한다. 이 실시예에서, 모든 방법(2800)은 비정상 검출 시스템(900)(도 9)에 의해 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 단계(2820)는 단계들(2822 및 2824) 중 하나 또는 둘 다에 더해 단계(2826)를 포함한다. 단계(2826)에서, 에너지 유닛의 상태 변수 및/또는 성능 메트릭(performance metric) 중 적어도 하나의 측정이 수행된다. 상태 변수 및/또는 성능 메트릭은, 예를 들어, 온도, 압력, 습도, 자화, 자기 큐리 온도, 충전 상태, 건강 상태, 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 이러한 측정들은, 하나 또는 그 초과의 센서들에 의해 수행될 수 있고, 온도 센서들, 압력 센서들, 습도 센서들, 자화 센서들, 건강 상태 센서들, 및/또는 충전 상태 센서들의 그룹으로부터 선택될 수 있고, 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)의 프로세싱 모듈(1130)과 통신가능하게 커플링될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 단계(2820)는 단계(2826)의 실시예를 포함하고, 단계(2826)에서 적어도 하나의 측정은 복수의 측정들이다. 추가적인 실시예에서, 단계(2820)는 단계들(2822, 2824, 및 2826) 중 하나 또는 그 초과를 포함한다. 이 실시예에서, 모든 방법(2800)은 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행될 수 있다.
[00187] 단계(2830)에서, 단계(2820)에서 수행된 측정들이 프로세싱 모듈에 전달된다. 예를 들어, 센서(1010)(도 10 및 11)는 인터페이스(1020)(도 10 및 11)를 통해서 측정들을 프로세싱 모듈(1030)(도10) 또는 프로세싱 모듈(1130)(도 11)에 전달한다. 단계(2840)에서, 단계(2820)에서 생성된 측정들은, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상의 발생, 존재, 및/또는 특성들을 식별하기 위해, 프로세싱된다. 예를 들어, 프로세서(940)(도 9, 10, 및 11)는 명령들(960(도 9), 1060(도 10), 또는 1160(도 11))에 따라 측정을 프로세싱하여, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9, 10, 및 11)에서의 비정상의 발생, 존재, 및/또는 특성들을 식별한다. 특정 실시예들에서, 방법(2800)은 비정상의 발생 이후 10밀리초 미만에 비정상을 식별할 수 있다. 일 실시예에서, 방법(2800)은 단계(2850)를 더 포함하고, 여기서, 방법(2800)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2140), 및 선택적으로 단계(2150)를 수행한다.
[00188] 도 29는, 시스템 응답 측정을 수행하기 위한 복수의 센서들을 사용하여, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의, 비정상(180)(도 1)과 같은, 비정상을 검출하고 공간적으로 로케이팅시키기 위한 하나의 예시적인 방법(2900)을 예시한다. 방법(2900)은, 예를 들어, 비정상 검출 시스템(900)(도 9), 비정상 검출 시스템(1000)(도 10), 또는 비정상 검출 시스템(1100)(도 11)에 의해 수행된다. 단계(2910)에서, 방법(2900)은 방법(2800)(도 28)의 단계들(2810, 2820, 및 2830)을 수행한다.
[00189] 단계(2920)에서, 단계(2910)에서 생성된 측정들은, 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스에서의 비정상의 발생, 존재, 및/또는 특성들을 식별하기 위해, 프로세싱된다. 단계(2920)는 방법(2800)(도 28)의 단계(2840)의 실시예이고, 단계(2922)를 더 포함한다. 단계(2922)에서, 비정상은 공간적으로 로케이팅된다. 예를 들어, 프로세서(940)(도 9 및 10)는, 명령들(1060)(도 9)에 따라, 단계(2910)에서 생성된 센서 신호를 프로세싱하여, 비정상을 공간적으로 로케이팅시킨다. 일 실시예에서, 단계(2922)는, 단계(2924), 및, 선택적으로, 단계들(2926 및 2928) 중 하나 또는 양자 모두를 포함한다. 단계(2924)에서, 단계(2910)에서 상이한 로케이션들에서 수행된 측정들이 비교된다. 선택적인 단계(2926)에서, 단계(2910)에서 사용된 센서들의 구성에 관한 정보가 활용된다. 선택적인 단계(2928)에서, 고려 중인 전기/전기화학 에너지 유닛 또는 디바이스의 구성에 관한 정보가 활용된다. 예를 들어, 프로세서(1040)(도 10)는, 명령들(1060)(도 10)에 따라, 단계(2910)에서 생성되고 그리고 상이한 로케이션들과 연관되는 측정들을 비교하여, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9 및 10)에서의 비정상을 공간적으로 로케이팅시킨다. 프로세서(940)(도 9 및 10)는, 비정상의 공간적 로케이션을 추론(deduce)하기 위해, 명령들(960)(도 9)로부터, 열역학 및 동역학을 포함하여, 맥스웰 방정식들, 파동 방정식, 라모 공식(Larmor formula), 옴의 법칙, 키르히호프의 회로 법칙들, 및 배터리 방정식들 중 하나 또는 그 초과를 검색(retrieve)할 수 있다. 선택적으로, 프로세서(940)(도 9 및 10)는, 전기/전기화학 에너지 유닛(905)(도 9 및 10) 및 센서(1010)(도 10) 중 하나 또는 그 초과의 공간적 구성들 및 다른 특성들을, 각각, 설명하기 위해, 전기 센서 구성(1064)(도 10) 및 에너지 유닛 구성(962)(도 9 및 10) 중 하나 또는 양자 모두를 검색한다. 특정 실시예들에서, 방법(2900)은 비정상의 발생 이후 10밀리초 미만에 비정상을 식별하고 공간적으로 로케이팅시킬 수 있다.
[00190] 일 실시예에서, 방법(2900)은 단계(2930)를 더 포함하고, 여기서, 방법(2900)은 방법(2100)(도 21)의 단계(2140), 및, 선택적으로, 단계(2150)를 수행한다.
[00191] 방법(2100(도 21), 2200(도 22), 2300(도 23), 2400(도 24), 2500(도 25), 2600(도 26), 2800(도 28), 및 2900(도 29))은, 예를 들어, 동작, 제조, 또는 전기/전기화학 에너지 디바이스, 유닛, 또는 시스템의 테스트 동안, 수행될 수 있다.
[00192] 본 발명은 이하의 비-제한적 예들에 의해 더 이해될 수 있다.
예 1 : 배터리 셀로부터의 전자기 방출
[00193] 실험 1. 니켈 아연(NiZn) 배터리는, 유도자의 단자들이 오실로스코프(도 30, 왼쪽 패널들)에 연결된 채로, 단일 유도자에 인접하여 포지셔닝되었다. 배터리 셀에서 애노드와 캐소드 사이에 단락이 생성되었고, 유도자에 의해 검출된 신호들은 오실로스코프(도 30, 오른쪽 패널)를 사용하여 시각화되었다. 피크들의 시리즈가 10밀리초 미만의 지속 시간에 걸쳐 검출되었다.
[00194] 실험 2. 니켈 아연(NiZn) 배터리는, 유도자 시리즈의 단자 단부들이 오실로스코프(도 31, 왼쪽 패널들)에 연결된 채로, 시리즈로 와이어링된 2개의 유도자들에 인접하여 포지셔닝되었다. 배터리 셀에서 애노드와 캐소드 사이에 단락이 생성되었고, 유도자들에 의해 검출된 신호들은 오실로스코프(도 31, 오른쪽 패널)를 사용하여 시각화되었다. 피크들의 시리즈가 5밀리초 미만의 지속 시간에 걸쳐 검출되었다.
[00195] 실험 3. 니켈 아연(NiZn) 배터리는, 토로이드 단자들이 오실로스코프(도 32, 왼쪽 패널들)에 연결된 채로, 와인딩된 토로이드의 중앙 내부에 포지셔닝되었다. 배터리 셀에서 애노드와 캐소드 사이에 단락이 생성되었고, 토로이드에 의해 검출된 신호들은 오실로스코프(도 32, 오른쪽 패널)를 사용하여 시각화되었다. 신호들이 25밀리초 미만의 지속 시간에 걸쳐 검출되었다.
[00196] 실험 4. 코인 셀 배터리는, 토로이드 단자들이 오실로스코프(도 33, 왼쪽 패널들)에 연결된 채로, 와인딩된 토로이드의 중앙 내부에 포지셔닝되었다. 배터리 셀에서 애노드와 캐소드 사이에 단락이 생성되었고, 토로이드에 의해 검출된 신호들은 오실로스코프(도 33, 오른쪽 패널)를 사용하여 시각화되었다. 신호들이 0.5밀리초 미만의 지속 시간에 걸쳐 검출되었다.
[00197] 실험 5. 코인 셀 배터리는, 유도자 단자들이 오실로스코프(도 34, 상부 패널)에 연결된 채로, 유도자에 인접하여 포지셔닝되었다. 코인 셀에서 셀을 펀쳐링(puncturing)함으로써 내부 단락이 생성되었고, 유도자에 의해 검출된 신호들은 오실로스코프(도 34, 하부 패널)를 사용하여 시각화되었다. 신호들이 0.5밀리초 미만의 지속 시간에 걸쳐 검출되었다.
예 2: 전기 장비에서의 단락들의 검출
[00198] 본 예는, 시간에 따른 전압, 전자기장, 또는 전류에서의 변화(dVolt/dtime, dAmp/dtime)들을 측정함으로써, 회로들 또는 와이어들 또는 다른 전자기기들과 같은 전기 장비, 또는 리튬 기반 배터리들 또는 알칼리 배터리들 또는 아연 배터리들 또는 니켈 배터리들과 같은 배터리들 또는 전기화학 커패시터들 또는 커패시터와 같은 전기화학 시스템들에서의 단락들의 검출을 설명한다. 변화 시간은 수 밀리초 또는 훨씬 더 짧은 마이크로초와 같이 매우 짧을 수 있다. 필드들에서의 변화들은 100% 또는 그 초과와 같이 클 수 있다. 몇몇 경우들에서, 전기 단락으로 인해, 밀리초 내에 정상 전압의 2배 만큼 큰 전압 변화들이 관측될 수 있으며, 양호한 예는, 18650 리튬 이온 셀에서의 전극들의 2개의 층들 사이의 작은 단락이다. 관측된 전압 변화 또는 전류 변화는, 환경에서의 전자기장에서의 변화의 형태로 또한 나타날 수 있으며, 예를 들어, 18650 리튬 이온 셀로부터 1 미터 떨어져 로케이팅되는 구리 코일과 같은 도전성 코일은, 약 1 밀리초 동안 최대 10 볼트의 유도 전압을 나타낼 수 있다. 밀리초 또는 더 짧은 시간 내의 전압, 전류, 또는 전자기장의 변화들을 측정하기 위한 디바이스는, 전기화학 또는 전기 시스템에 직접 접속되지 않더라도 전기 단락을 식별하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩/모듈에 전기적으로 접속되든 접속되지 않든 간에 배터리 팩/모듈의 외부의 검출기가 팩/모듈 내의 배터리 셀들 중 하나 또는 그 초과에서의 작은 단락을 식별하는 것을 도울 수 있으며, 그에 따라, 예를 들어, 특정한 셀 또는 셀들을 드레이닝시키거나, 또는 팩/모듈에 냉각제들 또는 소화기들 또는 CO2 가스 또는 다른 조치들을 적용함으로써 배터리 관리 유닛 또는 사용자가 상황을 안전하게 제어할 충분한 시간을 제공한다.
[00199] 상이한 타입들의 단락들이 배터리 셀에서 발생할 수 있다. 가장 위험한 단락은 일반적으로 큰 셀들의 집전기들 사이에서 발생한다. 예로서, 20 Ah 각주형 Li-이온 셀에서의 알루미늄 캐소드 집전기와 구리 애노드 집전기 사이의 단락은, ~ 10 mOhm의 단락 저항 R 및 ~300 A의 단락 전류 I를 초래할 수 있으며, 단지 10초 만에 온도가 최대 섭씨 800도까지 상승될 수도 있다. 반면, 동일한 셀에서의 애노드와 캐소드 사이의 단락은, ~20 ohm의 R 및 ~0.2 A의 I를 초래하고, 온도는 20분에 단지 섭씨 5도만이 상승한다. 알루미늄 집전기와 애노드 사이의 단락은, ~ 2 ohm의 R 및 ~2 A의 I일 것이고, 온도는 1시간에 섭씨 250도까지 상승한다. 따라서, 가장 위험한 경우들의 단락 중 하나는 반대 집전기들 사이에서 발생하고, 셀의 총 전류 및 전압 또는 셀 외부의 온도를 관측하는 것과 같은 종래의 직접전인 방법들에 의해서는 검출하기가 매우 어렵다. 예로서, 20 Ah 셀에서, 셀의 온도가 단락된 영역의 온도인 섭씨 수 백도에 도달하기 위해서는 최대 1분의 시간이 소요될 수도 있으며, 이는 돌이킬 수 없는 가능한 손상을 방지하기에는 명백히 너무 늦다.
[00200] 단지 단락 대신에, 검출가능한 비정상이 또한 건강 상태에서의 주요 변화일 수 있다. 기능을 잃어가는 배터리는 전기 신호에 매우 상이하게 응답하며, 이는 유도된 전자기 라디에이션에서 그 자체로 나타나고, 본 명세서에 설명된 전자기 센서들에 의해 검출될 수 있다. 반면, 최신 방법들은, 다른 건강한 셀들에 대한 병렬 및 직렬 접속들이 응답을 보상하기 때문에, 시스템 내에서 낮거나 열화된 건강 상태를 갖는 셀들의 위치 또는 심지어 그 존재조차도 검출할 수 없다. 이것은 본 명세서에 기재된 방법들을 사용하는 것의 주요 이점이다. 예로서, 일 실시예에서, 네트워크에서 전기 신호가 직접 전송되고, 그 후, 건강한 셀들이 여분의 전압 또는 전류를 제공하므로, 직접 측정 유닛 상에서의 응답은 임의의 측정가능한 비정상을 보이지 않을 수도 있다. 그러나, 상이한 시그니처(signature)를 갖는 건강하지 않은 셀을 통과하는 경우, 신호는 전자기 라디오를 생성하고, 검출될 수 있다. 시스템에서 건강하지 않은 셀들의 존재의 검출은, 더 긴 사이클 수명 및 더 양호한 안전성을 초래한다. 픽업 코일들과 같은 센서들을 사용하는 본 명세서에 설명된 간접 방법들에 부가하여, 전기화학 셀들 또는 다른 전력 생성 디바이스들을 포함하는 것들과 같은 전기 및 전자기 디바이스들 및 시스템들에 의해 방출되는 전자기 라디에이션을 검출하기 위해, 외부 신호가 디바이스에 적용되는 경우 전기 또는 전자기 디바이스의 단자들이 모니터링되는 곳에 직접 방법들이 적용될 수 있다. 일 예에서, 외부 신호는, 송신기에 의해서와 같이 라디에이션으로 적용된다. 다른 예에서, 외부 신호는, 디바이스의 단자들을 통해 전압 또는 전류를 인가하는 것과 같이 디바이스에 직접 적용된다. 디바이스의 단자들이 직접 모니터링되는 실시예들에 대해, 적용된 신호에 응답하여 다비아스들에 의해 생성되는 신호들을 분석하기 위해 시간 도메인 반사측정법(reflectrometry)이 이용될 수 있다. 온도 및 전기적 속성들을 모니터링하는 것에 부가하여, 디바이스들 내의 비정상들을 검출하기 위해, 자기 자화율 및/또는 자기 큐리 온도와 같은 전기 및 전자기 디바이스들 및 시스템들의 자기 속성들이 또한 모니터링될 수 있다.
예 3: 전기 자동차 전력 시스템들에서의 비정상 검출
[00201] 본 예는, 전기 자동차 전력 시스템에서의 비정상들을 모니터링하고 검출하기 위한 발명의 방법들 및 디바이스들의 사용을 설명한다. 일반적으로, 전기 자동차들은, 직렬 및/또는 병렬로 배선된 개별적인 배터리 셀들 또는 모듈들을 포함하는 배터리 팩들을 이용한다. 이러한 예에서, 자동차의 전체 배터리 팩은 네트워크로 고려된다. 본 발명의 하나의 방법 실시예에서, 인덕터들과 같은 전자기장 계측기들은 2개의 시리즈로 배치되는데, 더 큰 수신기들의 하나의 시리즈는, 토로이드 인덕터의 경우에서, 복수의 18650 셀들을 포함하는 모듈들과 같은 셀들의 모듈들 또는 개별적인 각주형 배터리들 사이 또는 주변에 3차원 어레이로 배치되고, 수신기들의 제 2 시리즈는 박스형 배터리 셀들 각각의 6개의 측면들 상에 배치된다. 인덕터들의 이러한 후자의 시리즈는, 배터리 시스템들의 추가적인 개량 및 특성화를 허용하기 위해, 각각의 배터리 셀의 각각의 표면 상의 하나 또는 그 초과의 인덕터 코일들을 선택적으로 포함한다.
참조 및 변형들에 의한 포함에 관련된 설명
[00202] 본 출원 전체에 걸친 모든 참조들, 예컨대, 이슈되거나 승인된 특허들 또는 그와 동등한 것들을 포함하는 특허 문헌들; 특허 출원 공보들; 및 비-특허 학문 문헌들 또는 다른 원자료들은, 각각의 참조가 본 출원의 개시와 적어도 부분적으로 모순되지 않을 정도까지 참조에 의해 개별적으로 포함되듯이, 그들의 전체 내용들이 이로써 본 명세서에 인용에 의해 포함된다(예를 들어, 부분적으로 모순인 참조는, 그 참조의 부분적으로 모순인 부분을 제외한 참조로 포함됨).
[00203] 본 명세서에 언급된 모든 특허들 및 공개공보들은 본 발명이 속하는 당업자들의 기술 수준들을 나타낸다. 본원에서 인용되는 참조문들은 일부 경우들에서는 이들의 출원일로서 기술 상태를 나타내기 위해 전체가 본원에 인용에 의해 포함되며, 이는 필요한 경우, 종래 기술인 특정 실시예들을 배제시키기 위해(예를 들어, 거부하기 위해) 이 정보가 본원에서 활용될 수 있도록 의도된다. 예를 들어, 화합물이 청구되는 경우, 본원에 개시된 참조문들(특히, 참조된 특허 문헌들)에 개시된 특정 화합물을 비롯하여, 종래 기술에 공지된 화합물들은, 청구항에 포함되는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
[00204] 한 그룹의 치환체들이 본원에 개시될 때, 치환체들을 이용하여 형성되는 이들 그룹들 및 모든 서브그룹들 및 클래스들의 모든 개별 멤버들이 별개로 개시된다는 것이 이해된다. 마르쿠시 그룹 또는 다른 그룹핑이 본원에서 이용될 때, 그룹의 가능한 모든 조합들 및 서브조합들 및 그룹의 모든 개별 멤버들은 본 개시물에 각각 포함되는 것으로 의도된다. 본원에서 사용되는 것처럼, "및/또는"은, "및/또는"에 의해 구별되는 리스트내 아이템들 중 하나, 모두 또는 이들의 임의의 조합이 리스트에 포함되는 것을 의미하며; 예를 들어, "1, 2 및/또는 3"은, '1' 또는 '2' 또는 '3' 또는 '1 및 2' 또는 '1 및 3' 또는 '2 및 3' 또는 '1, 2 및 3'과 같다.
[00205] 달리 언급되지 않는다면, 예시된 또는 설명된 컴포넌트들의 각각의 모든 포뮬레이션 또는 조합이 본 발명을 실행하는데 이용될 수 있다. 특정 명칭들의 물질들은 예시적인 것으로 의도되며, 이는 당업자들이 동일한 물질을 상이하게 명명할 수 있기 때문이다. 당업자들은, 특별히 예를 든 것들 이외의 방법들, 디바이스 엘리먼트들, 출발 물질들, 및 통합(synthetic) 방법들이 과도한 실험에 호소하지 않고, 본 발명의 실시에 활용될 수 있음을 인식할 것이다. 이러한 방법들, 디바이스 엘리먼트들, 출발 물질들 및 통합 방법들의 업계에 공지된 모든 기능적 등가물들이 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다. 범위, 예를 들어, 온도 범위, 시간 범위 또는 조성 범위가 명세서에 제시될 때, 모든 중간 범위들 및 하위범위들 뿐아니라, 제시된 범위에 포함되는 모든 각각의 값들이 본 개시물에 포함되는 것으로 의도된다.
[00206] 본원에서 사용되는 것처럼, "포함하는(comprising)"은 "포함하는(including)", "함유하는(containing)", 또는 "~에 특징화되는"과 동의어이며, 포괄적이거나 또는 제약을 두지 않으며, 추가의 지시되지 않은 엘리먼트들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다. 본원에서 사용되는 것처럼, "~로 이루어진(consisting of)"은, 청구항 엘리먼트에서 특정되지 않은 임의의 엘리먼트, 단계 또는 구성요소(ingredient)를 배제한다. 본원에서 사용되는 것처럼, "본질적으로 ~로 이루어진"은, 청구항의 기본 특징 및 신규한 특징에 실질적으로 영향을 미치지 않는 재료들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 본원에서, 특히 디바이스의 엘리먼트들의 설명에서 또는 조성물의 컴포넌트들의 설명에서, "~포함하는(comprising)"이란 용어의 임의의 언급은, 언급된 엘리먼트들 또는 컴포넌트들로 이루어진 그리고 이로 본질적으로 이루어진 방법들 및 이들 조성물들을 포괄하는 것을 의미한다. 본원에서 예시적으로 설명되는 발명은 본원에 특정하게 개시되지 않은 제한 또는 제한들, 임의의 엘리먼트 또는 엘리먼트들의 부재(absence)로 실시될 수 있다.
[00207] 채용된 용어들 및 표현들은 제한이 아닌 설명에 관련하여 이용되며, 도시되고 설명된 특징들 또는 이들의 부분들의 임의의 등가물들을 배제하는 그러한 용어들 및 표현들의 사용으로 의도되는 것이 아니라, 다양한 변형들이 가능한 청구되는 발명의 범위 내에 있다는 것으로 인식된다. 따라서, 본 발명이 바람직한 실시예들 및 선택적 특징들에 의해 특정하게 개시되었지만, 본원에 개시된 개념들의 변형 및 변동이 당업자에 의해 호소될 수 있으며, 이러한 변형들 및 변동들이 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 것처럼 본 발명의 범주내에 있는 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다.
Claims (135)
- 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법으로서,
상기 비정상에 의해 발생되는 전자기 라디에이션을 검출함으로써 에너지 유닛에서 상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계를 포함하며,
상기 에너지 유닛은 전기 에너지 유닛 및 전기화학 에너지 유닛 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
전자기 라디에이션을 검출하는 단계는,
상기 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생시키는 단계; 및
상기 에너지 유닛에서 상기 비정상을 나타내는 신호 특징을 분리하기 위해 상기 센서 신호를 프로세싱하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자기 라디에이션은 상기 비정상의 발생시 상기 비정상에 의해 발생되는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 유닛의 특성들을 측정하는 단계를 더 포함하며,
상기 비정상을 검출하기 위해, 상기 특성들은, 온도, 전압, 저항, 전류, 캐패시턴스, 임피던스, 자화율, 압력 및 인가된 전기적 신호에 대한 에너지 유닛의 응답 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 비정상의 발생 후 10 밀리초 미만 내에 상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 전기 에너지 유닛 및 상기 전자기 에너지 유닛 각각은 에너지 저장 시스템 및 에너지 하네싱(harnessing) 시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 플로우 배터리 및 연료 셀 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 전기적으로 커넥팅된 복수의 에너지 저장 디바이스들을 포함하며, 상기 전기적으로 커넥팅된 복수의 에너지 저장 디바이스들 각각은 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐피시터 셀, 플로우 배터리 및 연료 셀 중 적어도 하나인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 차량의 배터리 시스템 중 적어도 일부인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계는, 상기 에너지 유닛의 에너지 저장 디바이스에서 쇼트를 수동적으로 검출하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계는, 상기 에너지 유닛의 전기적 커넥션에서 쇼트를 수동적으로 검출하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계는, 상기 에너지 유닛의 건전(health) 상태에서 변경을 수동적으로 검출하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 신호 특징은 신호 펄스인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 신호 특징은 하나 또는 그 초과의 펄스들이며, 이들 각각은 100 마이크로초 미만의 지속기간을 갖는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 신호 특징은 하나 또는 그 초과의 펄스들을 가지며, 이들 각각은 10 밀리초 미만의 지속기간을 갖는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 신호 특징은 비 반복적 신호인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 비정상을 공간적으로 로케이팅하는 단계를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계는 복수의 측정들 각각을 발생시키기기 위해 복수의 상이한 위치들에서 전자기 라디에이션을 감지하는 단계를 포함하고,
상기 공간적으로 로케이팅하는 단계는 상기 복수의 측정들을 비교하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 공간적으로 로케이팅하는 단계는, 상기 에너지 유닛의 구성에 대한 정보를 사용하는 단계를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 감지하는 단계는, 상기 복수의 상이한 위치들에서 상기 전자기 라디에이션의 크기를 측정하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 감지하는 단계는,
복수의 상이한 위치들에서, 상기 전자기 라디에이션의 크기들을 측정하는 단계; 및
상기 전자기 라디에이션을 발생시키는 전류의 방향에 대한 정보를 추론하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 비정상을 수동적으로 검출하는 단계는, 단지 하나의 위치에서 상기 전자기 라디에이션을 감지하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 감지하는 단계는, 임의의 방향의 전류로부터 발생된 전자기 라디에이션에 민감한 센서를 사용하여 단지 하나의 방향에서 상기 전자기 라디에이션을 감지하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 발생시키는 단계는, 상기 전자기 라디에이션에 의해 유도된 전기적 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 전기적 신호는 적어도 하나의 픽업 코일에서 상기 전자기 라디에이션에 의해 유도되는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 전기적 신호는, 적어도 하나의 자기적으로 민감한 검출기에서 상기 전자기 라디에이션에 의해 유도되는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 에너지 유닛을 위한 제어 유닛에 대한 비정상의 검출은 통신하는 단계; 및
상기 비정상과 관련된 에너지 유닛의 적어도 일부에 대한 제어 조치(measure)를 적용(invoke)하는 단계를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 에너지 유닛과 전기적으로 관련된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 비정상에 응답하여 제 2 센서 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하며,
상기 프로세싱하는 단계는 상기 신호 특징을 분리하기 위해 상기 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호를 프로세싱하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템으로서,
전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생시키기 위한 센서; 및
상기 비정상을 나타내는 신호 특징을 분리하기 위해 상기 센서 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함하는,
에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 센서는 자기적으로 민감하여 상기 센서 신호가 상기 전자기 라디에이션에 의해 자기적으로 유도되는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 센서는 적어도 하나의 픽업 코일을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 31 항에 있어서,
상기 픽업 코일은 평평한 픽업 코일인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 31 항에 있어서,
임의의 방향의 전류로부터 발생된 전자기 라디에이션에 응답하여 상기 센서 신호의 발생을 위한 상기 픽업 코일은 평평하지 않은, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 30 항에 있어서,
상기 센서는 적어도 하나의 토로이달(toroidal) 인덕터를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 센서는, 상기 센서 신호의 복수의 컴포넌트들 각각의 발생을 위해 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝된 복수의 감지 유닛들을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 35 항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전기적 비정상의 위치를 결정하기 위한 복수의 컴포넌트들을 분석하기 위한 명령들 및 프로세서를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 36 항에 있어서,
상기 명령들은 상기 에너지 유닛 및 상기 센서의 구성에 대한 정보를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 36 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들의 적어도 일부의 각각은 픽업 코일인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 36 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들의 적어도 일부의 각각은 평평한 픽업 코일인, 시스템. - 제 36 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들의 적어도 일부의 각각은 토로이달 인덕터인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 에너지 유닛과 전기적으로 커넥팅된되며, 상기 비정상에 의해 발생된 전기적 신호를 검출하고, 상기 전기적 신호의 검출에 응답하여 제 2 센서 신호를 발생시키기 위한 전기 센서를 더 포함하며,
상기 프로세싱 모듈은 상기 비정상을 식별하기 위해 상기 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호를 프로세싱하기 위한 명령들을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 41항에 있어서,
상기 센서는 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝된 복수의 감지 유닛들을 포함하며,
상기 전기 센서는 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝된 복수의 전기 감지 유닛들을 포함하며, 상기 프로세싱 모듈은 상기 비정상을 로케이팅하기 위해 상기 센서 신호 및 상기 제 2 센서 신호를 프로세싱하기 위한 명령들을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 신호 특징의 형성을 유도하기 위해 상기 에너지 유닛에 신호를 인가하기 위한 송신기 유닛을 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 43 항에 있어서,
상기 송신기 유닛은 상기 에너지 유닛과 전기적으로 커넥팅되며, 상기 신호는 전기적 신호인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 43 항에 있어서,
상기 송신기 유닛은 전자기 라디에이션의 에미터이며, 상기 신호는 전자기 라디에이션인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 43 항에 있어서,
상기 센서는 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛을 포함하며, 상기 송신기 유닛은 상기 적어도 하나의 감지 유닛 중 하나 또는 그 초과인, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 제 29 항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈에 상기 센서 신호를 무선으로 전송하기 위한 회로를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 시스템. - 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템으로서,
저장된 에너지로부터 전기를 발생시키기 위한 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스―상기 저장된 에너지는 전기 에너지 및 화학 에너지 중 적어도 하나임―; 및
상기 에너지 저장 시스템에서 전기적 비정상에 의해 발생된 전자기 라디에이션에 응답하여 센서 신호를 발생시키기 위한 센서를 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
차량용 배터리를 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
리튬 이온 배터리를 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스는 전해 배터리 셀인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스는 복수의 에너지 저장 디바이스들을 포함하며, 상기 복수의 에너지 저장 디바이스들 각각은 배터리 셀들인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스는 캐패시터 셀 및 울트라-캐패시터 셀 중 하나인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스는 복수의 에너지 저장 디바이스들을 포함하며, 상기 복수의 에너지 저장 디바이스들 각각은 복수의 캐패시터 셀들 및 복수의 울트라 캐패시터 셀들 중 하나인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 센서는 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛을 포함하여, 상기 센서 신호가 상기 전자기 라디에이션에 의해 자기적으로 유도되는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 55 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛은 픽업 코일인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 56 항에 있어서,
임의의 방향의 전류로부터 발생된 전자기 라디에이션에 응답하여 상기 센서 신호를 발생시키기 위한 상기 픽업 코일은 평평하지 않은, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 55 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛은 평평한 픽업 코일인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 55 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스에 포지셔닝되는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 55 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛은 토로이달 인덕터인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛은 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝된 복수의 자기적으로 민감한 감지 유닛들을 포함하며,
상기 센서 신호는 상기 전기적 비정상에 대한 공간 위치 정보를 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 61 항에 있어서,
하우징을 더 포함하며, 상기 복수의 자기적으로 민감한 감지 유닛들의 적어도 일부는 상기 하우징에 구현되는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 61 항에 있어서,
상기 복수의 자기적으로 민감한 감지 유닛들은 상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스에 포지셔닝된 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 61 항에 있어서,
상기 복수의 자기적으로 민감한 감지 유닛들은 상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스에 대한 전기 커넥션에 포지셔닝된 적어도 하나의 자기적으로 민감한 감지 유닛을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 61 항에 있어서,
상기 복수의 자기적으로 민감한 감지 유닛들은 제 1 세트의 자기적으로 민감한 감지 유닛들 및 제 2 세트의 자기적으로 민감한 감지 유닛들을 포함하며,
상기 제 1 세트의 자기적으로 민감한 유닛들은 상기 제 2 세트의 자기적으로 민감한 유닛들보다 더 큰 공간적 분리를 갖는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 센서 신호를 원격 시스템에 무선으로 전송하기 위한 회로를 더 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 66 항에 있어서,
상기 원격 시스템은 상기 비정상을 식별하기 위해 상기 센서 신호를 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스에 전기적으로 커넥팅되며, 상기 비정상에 의해 발생된 전기적 신호를 검출하기 위한 전기 센서를 더 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 68 항에 있어서,
상기 센서는 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝된 복수의 감지 유닛들을 포함하며, 상기 전기적 센서는 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝된 복수의 전기적 감지 유닛을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 48 항에 있어서,
상기 센서 신호의 형성을 유도하기 위해 신호를 발생시키기 위한 송신기 유닛을 더 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 70 항에 있어서,
상기 송신기 유닛은 상기 에너지 저장 디바이스에 전기적으로 커넥팅되며, 상기 신호는 전기적 신호인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 70 항에 있어서,
상기 송신기 유닛은 전자기 라디에이션의 에미터이며, 상기 신호는 전자기 라디에이션인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 72 항에 있어서,
상기 센서는 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛을 포함하며, 상기 송신기 유닛은 상기 적어도 하나의 감지 유닛 중 하나 또는 그 초과인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 70 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스와 전기적으로 커넥팅되며, 상기 에너지 저장 시스템의 전기적 특성을 측정하기 위한 적어도 하나의 전기적 감지 유닛을 더 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법으로서,
상기 에너지 유닛에 신호를 인가하는 단계;
상기 에너지 유닛 내의 복수의 상이한 위치들 각각에서, 상기 신호에 대한 상기 에너지 유닛의 응답의 복수의 측정들을 수행하는 단계; 및
상기 비정상을 식별하기 위해 상기 복수의 측정들을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 인가하는 단계는 상기 에너지 유닛에 전기적 신호를 인가하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 인가하는 단계는 상기 에너지 유닛에 전자기 라디에이션을 인가하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 복수의 측정들을 수행하기 위한 단계는 복수의 센서들에 의해 수행되며, 상기 인가하는 단계는 상기 복수의 센서들 중 적어도 하나에 의해 수행되는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 비정상과 관련된 상기 에너지 유닛의 적어도 일부에 대한 제어 조치를 적용하는 단계를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 복수의 측정들을 수행하는 단계는 상기 복수의 센서들과 상이한 에너지 유닛의 부분들에 전기적으로 커넥팅된 복수의 센서들 각각을 이용하여 전기적 특성들의 복수의 전기적 측정들을 수행하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 80 항에 있어서,
상기 복수의 측정들을 수행하는 단계는 온도, 자화율 및 압력의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 측정을 수행하는 단계를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 비정상의 발생 후 10 밀리초 미만 내에 상기 비정상을 식별하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 전기 에너지 저장 시스템, 전기화학 에너지 저장 시스템, 전기 에너지 하네싱 시스템, 전기화학 에너지 하네싱 시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 플로우 배터리 및 연료 셀 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 복수의 전기적으로 커넥팅된 에너지 저장 디바이스들을 포함하며, 상기 복수의 전기적으로 커넥팅된 에너지 저장 디바이스들 각각은 전기화학 셀, 캐패시터 셀, 울트라-캐패시터 셀, 플로우 배터리 및 연료 셀 중 적어도 하나인, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 차량의 배터리 시스템의 적어도 일부인, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 비정상은 상기 에너지 유닛의 에너지 저장 디바이스에서의 쇼트인, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 비정상은 상기 에너지 유닛에서 전기적 커넥션에서의 쇼트인, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 비정상은 상기 에너지 유닛의 건전 상태에서의 변화인, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 75 항에 있어서,
상기 프로세싱하는 단계는 상기 비정상을 공간적으로 로케이팅하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 제 90 항에 있어서,
상기 공간적으로 로케이팅하는 단계는 상기 에너지 유닛의 구성에 대한 정보를 이용하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 방법. - 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템으로서,
상기 에너지 유닛에 신호를 인가하기 위한 송신기 유닛;
상기 에너지 유닛의 전기적 특성들의 복수의 측정들 각각을 수행하기 위한 복수의 감지 유닛들; 및
상기 비정상을 식별하기 위해 상기 복수의 측정들을 프로세싱하기 위한 프로세싱 모듈을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 92 항에 있어서,
상기 에너지 유닛과 전기적으로 커넥팅되며, 상기 복수의 감지 유닛들은 상기 에너지 유닛의 전기적 특성을 측정하기 위한 복수의 전기적 감지 유닛들을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 93 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위해 적어도 하나의 전자기 감지 유닛을 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 92 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위해 적어도 하나의 전자기 감지 유닛을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 92 항에 있어서,
상기 송신기 유닛은 상기 복수의 감지 유닛들 중 적어도 하나인, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 92 항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 비정상의 위치를 결정하기 위해 상기 복수의 측정들을 분석하기 위한 명령들 및 프로세서를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 97 항에 있어서,
상기 명령들은 상기 에너지 유닛의 구성 및 상기 복수의 감지 유닛들의 구성 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 97 항에 있어서,
상기 에너지 유닛의 특성의 제 2 측정을 수행하기 위한 적어도 하나의 센서를 더 포함하며,
상기 특성은 온도, 자화율 및 압력의 그룹으로부터 선택되며,
상기 프로세싱 모듈은 상기 제 2 측정 및 상기 비정상을 식별하기 위한 상기 복수의 측정들을 프로세싱하기 위한 명령들을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 92 항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈에 통신가능하게 커플링되며, 상기 프로세싱 모듈의 비정상 식별에 따라 적어도 부분적으로 상기 에너지 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 100 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 에너지 유닛으로의 상기 신호의 전송을 제어하기 위해 상기 송신기 유닛과 통신가능하게 커플링되는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 제 92 항에 있어서,
상기 복수의 전기적 감지 유닛들의 적어도 일부로부터의 신호들을 상기 프로세싱 모듈에 무선으로 전송하기 위한 회로를 더 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상을 검출하기 위한 시스템. - 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템으로서,
저장된 에너지로부터 전기를 발생시키기 위한 복수의 에너지 저장 디바이스들 ―상기 저장된 에너지는 전기 에너지 및 화학 에너지 중 적어도 하나임―;
전기적 신호를 수신하기 위한 인터페이스; 및
상기 에너지 저장 시스템 내의 복수의 상이한 위치들 각각에 포지셔닝되며, 상기 에너지 저장 시스템의 특성들의 측정들을 수행하기 위한 복수의 감지 유닛들을 포함하며, 상기 측정들은 상기 전기적 신호들에 대한 응답을 나타내는,
비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 103 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들은 상기 복수의 에너지 저장 디바이스들의 적어도 일부와 전기적으로 커넥팅된 복수의 전기적 감지 유닛들을 포함하며,
상기 측정은 전기적 측정이며,
상기 에너지 저장 시스템의 특성들은 전기적 특성들인, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 104 항에 있어서,
상기 복수의 전기적 감지 유닛들은 전류, 전압 및 저항 중 적어도 하나를 측정할 수 있는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 104 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 적어도 하나의 전자기 감지 유닛을 더 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 103 항에 있어서,
상기 복수의 감지 유닛들은 전자기 라디에이션을 감지하기 위한 복수의 전자기 감지 유닛들을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 103 항에 있어서,
차량용 배터리를 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 103 항에 있어서,
상기 복수의 에너지 저장 디바이스들은 복수의 리튬 이온 배터리들을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 103 항에 있어서,
상기 복수의 에너지 저장 디바이스들은 복수의 전해 배터리 셀들을 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 제 103 항에 있어서,
상기 복수의 에너지 저장 디바이스들은 캐패시터 셀 및 울트라-캐패시터 셀의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에너지 저장 디바이스를 포함하는, 비정상 검출 성능을 가진 에너지 저장 시스템. - 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법으로서,
상기 에너지 유닛을 전자기 신호에 노출시키는 단계; 및
상기 전자기 신호에 의해 상기 에너지 유닛에 유도된 전기적 신호를 측정함으로써 상기 비정상을 검출하는 단계를 포함하는,
에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 비정상은 상기 에너지 유닛의 건전 상태 또는 상기 에너지 유닛에서의 쇼트 회로를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 전자기 신호는 전기장, 자기장 또는 전자기장 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 유닛을 전자기 신호에 노출시키는 단계는, 송신기에 전류를 통과시키거나 송신기에 전압을 인가하는 단계를 포함하며,
상기 송신기는 상기 전자기 신호를 수신하기 위한 상기 에너지 유닛에 근접하게 포지셔닝되는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 115 항에 있어서,
상기 송신기는 픽업 코일을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 115 항에 있어서,
상기 통과시키는 단계는 송신기에 하나 또는 그 초과의 전류 펄스들을 통과시키거나, 하나 또는 그 초과의 전압 펄스들을 상기 송신기에 인가하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 115 항에 있어서,
상기 송신기에 인가된 상기 전압 또는 상기 송신기를 통과하는 상기 전류의 크기는 상기 에너지 유닛으로부터의 상기 송신기의 거리에 함수적 의존성을 갖는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 115 항에 있어서,
상기 송신기에 인가되는 상기 전압 또는 상기 송신기를 통과하는 전류의 크기는, 상기 에너지 유닛의 전기 특성에 함수적 의존성을 갖는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 노출시키는 단계는 상기 에너지 유닛의 전기적 특성에서 검출가능한 변화를 초래하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 전기적 신호는 상기 에너지 유닛의 전기적 특성에서의 변화를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 119항 내지 121 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지 유닛의 상기 전기적 특성은, 인덕턴스, 임피던스, 저항, 캐패시턴스, 전압, 투자율 및 유전율 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 전기 화학 셀을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 123 항에 있어서,
상기 비정상은 상기 전기 화학 셀의 둘 또는 그 초과의 컴포넌트들 사이의 쇼트 회로를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 124 항에 있어서,
상기 비정상은 상기 전기화학 셀의 캐소드 전류 컬렉터와 전기화학 셀의 애노드 전류 컬렉터 사이에 쇼트 회로, 또는 상기 전기화학 셀의 애노드 활성 물질과 상기 캐소드 전류 컬렉터 사이의 쇼트 회로, 또는 상기 전기화학 셀의 캐소드 활성 물질과 상기 애노드 전류 컬렉터 사이의 쇼트 회로 또는 상기 캐소드 활성 물질과 상기 애노드 활성 물질 사이의 쇼트 회로를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 측정하는 단계는, 인덕턴스 측정 디바이스, 임피던스 측정 디바이스, 저항 측정 디바이스, 캐패시턴스 측정 디바이스, 전압 측정 디바이스, 투자율 측정 디바이스 및 유전율 측정 디바이스 중 하나 또는 그 초과를 이용하여 상기 에너지 유닛에서 유도된 상기 전기적 신호를 측정하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 노출시키는 단계는, 1 kHz 내지 10 GHz의 범위로부터 선택된 주파수를 갖는 전자기 신호를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 측정하는 단계는 상기 노출시키는 단계 후 10밀리초 또는 그 미만 내에 상기 에너지 유닛에서 유도된 상기 전기적 신호를 측정하는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 상기 노출시키는 단계 및 측정 단계 동안 동작 조건에 있는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 129 항에 있어서,
상기 동작 조건은 인가된 전류를 수신하거나 전류를 발생시키는 단계를 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 상기 노출시키는 단계 및 측정 단계 동안 비 동작 조건에 있는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 131 항에 있어서,
상기 비 동작 조건은 개방 회로 조건을 포함하는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 상기 노출시키는 단계 및 측정 단계 동안 부분 제품 상태에 있는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 에너지 유닛은 상기 노출시키는 단계 및 측정 단계 동안 완성 제품 상태에 있는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법. - 제 112 항에 있어서,
상기 전자기 신호는 상기 에너지 유닛에 근접한 제 2 에너지 유닛에 의해 발생되는, 에너지 유닛에서 비정상 검출을 위한 방법.
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