JP2013251261A - バッテリ監視装置、バッテリシステム、およびバッテリモジュールを監視する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリからの電力供給を適切にかつ間に合うように停止することができるバッテリ監視装置を提供する。
【解決手段】バッテリ監視装置２０が、検出モジュール２２および制御モジュール２１を含む。検出モジュール２２は、加速度および傾斜角を検出するための加速度計２２１、温度および湿度を検出するための温湿度検出ユニット２２２、および特定ガスの存在を検出するためのガス検出ユニット２２３のうち少なくとも１つを含む。制御モジュール２１が、検出モジュール２２およびバッテリモジュール１０を電気的に接続し、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２およびガス検出ユニット２２３のうち少なくとも１つの検出結果に従って、バッテリモジュール１０からの電力供給を制御するように動作可能である。
【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年５月３１日に出願された台湾出願第１０１１１９５２８号明細書の優先権を主張する。

本発明は監視装置に関し、より詳細にはバッテリ監視装置に関する。

自動車のバッテリが、一般に発光ダイオード（ＬＥＤ）、マルチメディア装置、全地球測位システム（ＧＰＳ）などに電力を供給する。たとえば、台湾実用新案第Ｍ３５９１４４号明細書が、バッテリおよび電気検出ユニットを含む、自動車の従来型バッテリシステムを開示している。電気検出ユニットは、バッテリ内の電力貯蔵量を単に検出し、電力貯蔵量が所定の値より低くなったときに、バッテリ切れを防ぐために、バッテリが電力を供給できないようにする。しかしながら、自動車事故、たとえば衝突、転倒、落下、燃焼、およびバッテリからの電解液漏れが発生した場合、自動車の従来型バッテリシステムが、バッテリのこれらのきわめて重要な状況を監視することができない。したがって、自動車の従来型バッテリシステムが、バッテリからの電力供給を適切にかつ間に合うように停止することができず、おそらく深刻な損害をもたらすかもしれない。

台湾出願第１０１１１９５２８号明細書 台湾実用新案第Ｍ３５９１４４号明細書

したがって、従来技術の上記の欠点を緩和することができるバッテリ監視装置を提供することが本発明の目的である。

したがって、本発明のバッテリ監視装置が、バッテリモジュールを監視するためのものであり、かつバッテリモジュールからの電力供給を制御するためのものである。バッテリ監視装置は検出モジュールおよび制御モジュールを備える。

検出モジュールは、加速度計、温湿度検出ユニットおよびガス検出ユニットのうち少なくとも１つを含む。加速度計は、バッテリモジュールの加速度および傾斜角を検出するためのものである。温湿度検出ユニットは、バッテリモジュールの温度および湿度を検出するためのものである。ガス検出ユニットは、バッテリモジュール周辺の特定ガスの存在を検出するためのものである。

制御モジュールは、検出モジュールに電気的に接続され、バッテリモジュールに電気的に接続されるように適合される。制御モジュールは、加速度計、温湿度検出ユニットおよびガス検出ユニットのうち前記少なくとも１つの検出結果に従って、バッテリモジュールからの電力供給を制御するように動作可能である。

本発明の他の目的が、バッテリ監視システムを提供することである。

他の様態によれば、本発明のバッテリ監視システムは、バッテリモジュールおよび上述のバッテリ監視装置を含む。

本発明のさらに他の目的が、バッテリモジュールを監視する方法を提供することである。

したがって、本発明のバッテリモジュールを監視する方法が、上述のように、制御モジュール、および制御モジュールに電気的に接続された検出モジュールを含むバッテリ監視装置により実現される。

本方法は：
（Ａ）検出モジュールにより、バッテリモジュールの加速度、傾斜角、温度および湿度、ならびにバッテリモジュール周辺の特定ガスの存在のうち少なくとも１つを検出するステップ；
（Ｂ）制御モジュールにより、ステップ（Ａ）で検出された加速度、傾斜角、温度、湿度、および特定ガスの存在のうち少なくとも１つの検出結果が異常な状況を示すかどうかを判定するステップ；および
（Ｃ）制御モジュールにより、ステップ（Ｂ）で行われた判定が肯定的であるときに、バッテリモジュールが電力を供給できないようにするステップ
を備える。

本発明の他の特徴および利点が、添付図面を参照して、好ましい実施形態の以下の詳細な説明で明らかになるであろう。

本発明によるバッテリシステムの好ましい一実施形態の構成図である。 本発明によるバッテリモジュールを監視する方法を示す流れ図である。

図１を参照すると、本発明によるバッテリシステム１００の好ましい一実施形態の構成図が示されている。バッテリシステム１００は自動車に適用されてもよく、バッテリモジュール１０およびバッテリ監視装置２０を含む。バッテリ監視装置２０は、バッテリモジュール１０の状況を、たとえば傾斜角、バッテリ電解液の浸漬および漏れの発生などを検出するためのものであり、電気システム２００の損害を防ぐために、バッテリモジュール１０から自動車の電気システム２００への電力供給を制御するためのものである。

バッテリモジュール１０は、電力を貯蔵するためのバッテリユニット１１を含む。バッテリユニット１１は、自動車のバッテリボックス、または電力を貯蔵し、かつエンジンおよび自動車の電気システム２００、たとえばオーディオ設備などに電力を提供するための任意の他の電力貯蔵ユニットであってもよい。バッテリモジュール１０は、バッテリユニット１１の間に電気的に接続されたスイッチユニット１２、電気システム２００およびバッテリ監視装置２０をさらに含む。スイッチユニット１２は、スイッチユニット１２によりバッテリモジュール１０が電力を電気システム２００に供給可能になるオン状態、およびスイッチユニット１２によりバッテリモジュール１０が電力を供給できないようになるオフ状態の間を切り替えるように、バッテリ監視装置２０により制御可能である。

バッテリ監視装置２０は、制御モジュール２１、および制御モジュール２１に電気的に接続された検出モジュール２２を含む。この好ましい実施形態では、検出モジュール２２は、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４を含む。

制御モジュール２１は、この好ましい実施形態ではマイクロ・コントローラ・ユニット（ＭＣＵ）であり、バッテリモジュール１０のスイッチユニット１２に電気的に接続され、スイッチユニット１２を制御して、検出モジュール２２の加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４の検出結果に従ってオン状態およびオフ状態の間を切り替えるように動作可能である。

この好ましい実施形態では、加速度計２２１は、バッテリモジュール１０の加速度および傾斜角を検出するためのジャイロスコープチップである。具体的には、ジャイロスコープチップは、自動車の現在の状況を、たとえば落下、衝突、移動などを判定するのに役立つように、重力加速度および３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）での加速度を測定可能である。この好ましい実施形態では、加速度計２２１の検出能力は、±１６Ｇの間に及ぶ。さらに、加速度計２２１は、制御モジュール２１に電気的に接続され、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対するバッテリモジュール１０の傾斜角の変動、および加速度の変動を検出して、それに従って加速度および傾斜角の検出結果を出力するためのものである。加速度計２２１からの傾斜角および加速度の検出結果に従って、制御モジュール２１がスイッチユニット１２のオン／オフ状態を制御して、バッテリユニット１１からの電力供給を有効／無効にしてもよい。たとえば、自動車がかなり傾いた（たとえば、傾斜角が４５°より大きい）、転倒した、道路から谷もしくは海に落ちた、または物体と衝突したことを加速度計２２１が検出したとき、制御モジュール２１が、スイッチユニット１２をオフ状態に制御して、バッテリモジュール１０が電力を供給できないようにし、自動車の電気システム２００を損傷から保護する。

温湿度検出ユニット２２２は、制御モジュール２１に電気的に接続され、バッテリモジュール１０の温度および湿度を検出して、それに従って温度および湿度の検出結果を出力するためのものである。温湿度検出ユニット２２２からの温度および湿度の検出結果に従って、制御モジュール２１がスイッチユニット１２のオン／オフ状態を制御して、バッテリユニット１１からの電力供給を有効／無効にしてもよい。具体的には、温湿度検出ユニット２２２からの温度および湿度の検出結果に従って、バッテリモジュール１０が水中にあるかどうか、およびバッテリモジュール１０が過度に湿った環境中にあるかどうかを判定することができる。バッテリモジュール１０を過度に湿った環境中に長期間置くことにより、バッテリモジュール１０の金属接点（図示せず）の酸化、さびの発生、腐食に、または漏電につながる場合があることが理解される。温湿度検出ユニット２２２の検出結果に従って、バッテリモジュール１０の温度または湿度が異常であると判定されたとき（たとえば、湿度が９０％以上である、または温度が８５℃以上である）、制御モジュール２１がスイッチユニット１２をオフ状態に制御して、バッテリモジュール１０が電力を供給できないようにし、バッテリユニット１１の使用期間を延長し、電気システム２００を保護する。

ガス検出ユニット２２３は、制御モジュール２１に電気的に接続され、バッテリモジュール１０周辺の特定ガスの存在を検出して、それに従って検出結果を出力するためのものである。ガス検出ユニット２２３の検出結果に従って、制御モジュール２１がスイッチユニット１２のオン／オフ状態を制御して、バッテリユニット１１からの電力供給を有効／無効にしてもよい。詳細には、ガス検出ユニット２２３の検出結果に従って、バッテリユニット１１のバッテリ電解液漏れを判定することができ、バッテリモジュール１０の燃焼に起因する、焦げたようなにおいを検出することができる。たとえば、バッテリユニット１１の電解液のヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）が、バッテリユニット１１から電解液が漏れた後に、空気中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）と反応して、フッ化水素（ＨＦ）およびフッ化ホスホリル（ＰＯＦ_３）を形成する場合がある。したがって、ガス検出ユニット２２３の検出結果がＨＦおよび／またはＰＯＦ_３の存在を示すとき、制御モジュール２１がスイッチユニット１２をオフ状態に制御して、バッテリモジュール１０が電力を供給できないようにする。

電気検出ユニット２２４は、制御モジュール２１に電気的に接続され、充電および放電中のバッテリモジュール１０からの電気の電流または電圧の変動を検出して、それに従って電気の検出結果を出力するためのものである。電気検出ユニット２２４からの電気の検出結果に従って、制御モジュール２１がスイッチユニット１２のオン／オフ状態を制御して、バッテリユニット１１からの電力供給を有効／無効にしてもよい。電気の検出結果が、バッテリモジュール１０からの電気の電流または電圧が異常であると示すとき（たとえば、電圧が高すぎるもしくは低すぎる、または電流が過負荷である、または短絡が発生している）、制御モジュール２１がスイッチユニット１２をオフ状態に制御して、バッテリモジュール１０が電力を供給できないようにする。

この好ましい実施形態では、検出モジュール２２は、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４を含むが、他の検出器をさらに含んでもよい、または単に、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４のうち１つまたは複数を含んでもよいことが留意される。したがって、電気システム２００を保護するという同じ結果を達成することができる限り、本発明の検出モジュール２２がこの好ましい実施形態の開示に限定されるべきではない。

さらに、バッテリ監視装置２０は、制御モジュール２１に電気的に接続された、記憶モジュール２３および警告モジュール２４をさらに含む。この好ましい実施形態では、記憶モジュール２３はメモリでもよい。制御モジュール２１は、バッテリモジュール１０が電力を供給できないようにするように、かつ検出結果の任意の１つが異常な状況を示すときには検出モジュール２２からの検出結果を記憶モジュール２３の中に保存するようにさらに動作可能である。したがって、後で解析するために、記憶モジュール２３に保存された検出結果にアクセスすることができる。

制御モジュール２１がバッテリモジュール１０を制御して電力供給を停止させたときに、制御モジュール２１が警告モジュール２４を制御して警告を出力するようにさらに動作可能である。たとえば、警告モジュール２４は、自動車のブザー、ディスプレイまたは光インジケータなどであってもよく、警告モジュール２４から出力される警告が音、光などの形であってもよい。警告モジュール２４はまた、異常な状況に関連する警告信号を中継ステーションまたは中央制御システムに送信して、関係する職員に通知するための警告送信機であってもよい。

他の実施形態では、記憶モジュール２３および警告モジュール２４が省略されてもよいことが理解される。

図２を参照すると、バッテリモジュール１０を監視する方法を示す流れ図が示されている。

ステップＳ１０で、バッテリ監視装置２０の検出モジュール２２の加速度計２２１が、バッテリモジュール１０の加速度および傾斜角の変動を検出するように、および加速度および傾斜角の検出結果をバッテリ監視装置２０の制御モジュール２１に出力するように動作可能である。

ステップＳ２０で、バッテリ監視装置２０の検出モジュール２２の温湿度検出ユニット２２２が、バッテリモジュール１０の温度および湿度を検出するように、および温度および湿度の検出結果をバッテリ監視装置２０の制御モジュール２１に出力するように動作可能である。

ステップＳ３０で、バッテリ監視装置２０の検出モジュール２２のガス検出ユニット２２３が、バッテリモジュール１０周辺の特定ガスの存在を検出するように、および検出結果をバッテリ監視装置２０の制御モジュール２１に出力するように動作可能である。

ステップＳ４０で、バッテリ監視装置２０の検出モジュール２２の電気検出ユニット２２４が、充電および放電中にバッテリモジュール１０からの電気の電圧および電流の変動を検出するように、および電気の検出結果をバッテリ監視装置２０の制御モジュール２１に出力するように動作可能である。

ステップＳ１０〜Ｓ４０は、それぞれ加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４により実行されることが留意される。したがって、ステップＳ１０〜Ｓ４０は、必要に応じて任意の順序で実現されてもよい、または同時に実現されてもよい。さらに、上述のように、検出モジュール２２は、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４のうち１つまたは複数を単に含んでもよい。それに対応して、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４のうち前記１つまたは複数に対応したステップＳ１０〜Ｓ４０のうち１つまたは複数だけが実現され、他が省略されてもよい。

ステップＳ５０で、バッテリ監視装置２０の制御モジュール２１が、ステップＳ１０〜Ｓ４０で検出された、加速度計２２１、温湿度検出ユニット２２２、ガス検出ユニット２２３および電気検出ユニット２２４の検出結果の少なくとも１つが異常な状況を示すかどうかを判定するように動作可能である。判定が肯定的である場合、制御モジュール２１がステップＳ６０を実行する。一方、判定が否定的である場合、ステップＳ１０〜Ｓ４０を繰り返す。たとえば、異常な状況には、安全なしきい値（たとえば４５°）より大きな傾斜角の検出結果、および安全なしきい値（たとえば４Ｇ、すなわち、自動車が物体と衝突した）より大きな加速度の検出結果が含まれる。

ステップＳ６０で、バッテリ監視装置２０の制御モジュール２１がスイッチユニット１２を制御してオフ状態に切り替えることにより、バッテリモジュール１０が電力を供給できないように動作可能である。その一方で、制御モジュール２１が、検出モジュール２２からの検出結果を記憶モジュール２３の中に保存するように、および警告モジュール２４を制御して警告を出力するように動作可能である。

結論として言えば、本発明によるバッテリ監視装置２０の検出モジュール２２が、バッテリモジュール１０の加速度、傾斜角、温度および湿度、バッテリモジュール１０周辺の特定ガスの存在、ならびにバッテリモジュール１０からの電気の電圧および電流の検出が可能である。バッテリ監視装置２０の制御モジュール２２が、検出結果に従って、異常な状況（たとえば、自動車の衝突、過大な傾斜、転倒および落下、ならびにバッテリ電解液の浸漬および漏れ、バッテリモジュール１０の過大な温度／湿度、短絡、ならびに異常な電圧および電流など）が発生していることを判定するように、およびバッテリモジュール１０が電力を供給できないように適時にするためにスイッチユニット１２を制御してオフ状態に切り替えるように動作可能である。したがって、電気システム２００および自動車の安全性を高めることができる。

本発明は最も実用的で好ましい実施形態と考えられるものに関連して説明されたが、本発明が開示された実施形態に限定されるのではなく、最も広い解釈の精神および範囲に含まれるさまざまな構成を、このような修正および均等の構成をすべて包含するように対象として含むことが意図されることが理解される。

１０ バッテリモジュール
１１ バッテリユニット
１２ スイッチユニット
２０ バッテリ監視装置
２１ 制御モジュール
２２ 検出モジュール
２３ 記憶モジュール
２４ 警告モジュール
１００ バッテリシステム
２００ 電気システム
２２１ 加速度計
２２２ 温湿度検出ユニット
２２３ ガス検出ユニット
２２４ 電気検出ユニット

Claims (9)

1. バッテリモジュール（１０）を監視するための、および前記バッテリモジュール（１０）からの電力供給を制御するためのバッテリ監視装置（２０）であって：
   前記バッテリモジュール（１０）の加速度および傾斜角を検出するための加速度計（２２１）、
   前記バッテリモジュール（１０）の温度および湿度を検出するための温湿度検出ユニット（２２２）、および
   前記バッテリモジュール（１０）周辺の特定ガスの存在を検出するためのガス検出ユニット（２２３）
   のうち少なくとも１つを含む検出モジュール（２２）；ならびに
   前記検出モジュール（２２）に電気的に接続され、前記バッテリモジュール（１０）に電気的に接続されるように適合され、前記加速度計（２２１）、前記温湿度検出ユニット（２２２）および前記ガス検出ユニット（２２３）のうち前記少なくとも１つの検出結果に従って、前記バッテリモジュール（１０）からの前記電力供給を制御するように動作可能な制御モジュール（２１）
   により特徴づけられるバッテリ監視装置（２０）。
2. 前記検出モジュール（２２）が、前記加速度計（２２１）、前記温湿度検出ユニット（２２２）および前記ガス検出ユニット（２２３）を含み、前記制御モジュール（２１）が、前記加速度計（２２１）、前記温湿度検出ユニット（２２２）および前記ガス検出ユニット（２２３）それぞれの前記検出結果に従って、前記バッテリモジュール（１０）からの前記電力供給を制御するように動作可能であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ監視装置（２０）。
3. 前記検出モジュール（２２）が、充電および放電中の前記バッテリモジュール（１０）の電流を検出するための電気検出ユニット（２２４）をさらに含み、前記制御モジュール（２１）が、前記加速度計（２２１）、前記温湿度検出ユニット（２２２）、前記ガス検出ユニット（２２３）および前記電気検出ユニット（２２４）の前記検出結果に従って、前記バッテリモジュール（１０）からの前記電力供給を制御するように動作可能であることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ監視装置（２０）。
4. 前記制御モジュール（２１）に電気的に接続された警告モジュール（２４）であって、前記制御モジュール（２１）が前記バッテリモジュール（１０）を制御して前記電力供給を停止させるときに、前記制御モジュール（２１）が前記警告モジュール（２４）を制御して、警告を出力するようにさらに動作可能である警告モジュール（２４）によりさらに特徴づけられる、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のバッテリ監視装置（２０）。
5. 前記制御モジュール（２１）に電気的に接続された記憶モジュール（２３）であって、前記検出結果が異常な状況を示すときに、前記バッテリモジュール（１０）が電力を供給できないようにするように、および前記検出モジュール（２２）からの前記検出結果を前記記憶モジュール（２３）に保存するように前記制御モジュール（２１）がさらに動作可能である記憶モジュール（２３）によりさらに特徴づけられる、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のバッテリ監視装置（２０）。
6. 前記加速度計（２２１）がジャイロスコープチップである、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のバッテリ監視装置（２０）。
7. バッテリシステム（１００）であって：
   バッテリモジュール（１０）を含み；
   請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のバッテリ監視装置（２０）により特徴づけられるバッテリシステム（１００）。
8. 前記バッテリモジュール（１０）が、バッテリユニット（１１）、ならびに前記バッテリ監視装置（２０）の前記バッテリユニット（１１）および前記制御モジュール（２１）の間に電気的に接続されたスイッチユニット（１２）を含み、前記制御モジュール（２１）が、前記検出結果に従って、前記スイッチユニット（１２）を制御して、前記スイッチユニット（１２）により前記バッテリモジュール（１０）が電力を供給可能になるオン状態、および前記スイッチユニット（１２）により前記バッテリモジュール（１０）が電力を供給できないようになるオフ状態の間を切り替えるように動作可能であることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリシステム（１００）。
9. 制御モジュール（２１）、および前記制御モジュール（２１）に電気的に接続された検出モジュール（２２）を含むバッテリ監視装置（２０）により実現される、バッテリモジュール（１０）を監視する方法であって：
   （Ａ）前記検出モジュール（２２）により、前記バッテリモジュール（１０）の加速度、傾斜角、温度および湿度、ならびに前記バッテリモジュール（１０）周辺の特定ガスの存在のうち少なくとも１つを検出するステップ；
   （Ｂ）前記制御モジュール（２１）により、ステップ（Ａ）で検出された前記加速度、前記傾斜角、前記温度、前記湿度、および特定ガスの前記存在のうち前記少なくとも１つの検出結果が異常な状況を示すかどうかを判定するステップ；および
   （Ｃ）前記制御モジュール（２１）により、ステップ（Ｂ）で行われた前記判定が肯定的であるときに、前記バッテリモジュール（１０）が電力を供給できないようにするステップ
   により特徴づけられる方法。