JP2015515854A - 移動カート用の電源システム及び電源システムの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動コンピュータカートの電源システムおよびその使用における改善に関する。【解決手段】移動カートは、バッテリ組立体を備えており、バッテリ組立体は、カート上に設けられた電気機器の一定の動作を保証するために、１以上のバッテリを選択的に充電するための車載充電器を備えている。バッテリ組立体は、取り外し可能なバッテリ構成を有しており、バッテリ制御システム（ＢＣＳ）によって動作されている。ＢＣＳは、個々のバッテリの充電および放電の改善されたシステムを提供するように、取り外し可能なバッテリおよびバッテリセルパックに対するインテリジェント制御システムである。【選択図】図６

Description

本出願は、参照により本明細書に組み込まれている２０１２年４月２７日に出願された仮出願６１／６３９，２８３号からの優先権を主張している。

本発明は、健康管理および他の非医療の環境で使用するための電動の医療および他の非医療のシステムを有する移動カートに関し、より詳しくは、カート上の電動の医療および非医療の機器のための高度なバッテリ電源システムを有する移動カート用の電源システム及び電源システムの動作方法に関する。

移動コンピューティングカートは、健康管理環境で使用されており、一般的に拡張された動作のための充電式バッテリが装備されている。
バッテリは、充電器と、安全性、充電状況およびその他の理由のための制御機構とを備えているカート上に固定されてもよい。
移動コンピューティングカートは、しばしば、健康管理環境で使用されているが、非健康管理の分野および環境でも使用されている。

例えば、このような移動コンピューティングカートは、プロセッサ、キーボードおよびディスプレイをその上に備えているコンピュータを備えることができる。
必要に応じて、他の電気機器も備えられるかもしれない。
一構成では、コンピュータは、病院のような健康管理施設で使用される移動カートのための患者記録にアクセスしかつ更新するために、使用され得る。

別の構成では、病院は、いくつかの引き出しを有する移動カートを使用して薬を調剤してもよく、それぞれの引き出しは、一人の患者に割り当てるかまたは複数の患者に割り当てられる薬を保持している。
移動カートは、定期的に薬を補充されてもよく、これらの患者に都合良く薬剤を分配するために介護者によって使用されてもよい。
これらの引き出しは、引き出しを選択的に開閉するために、車載コンピュータによって制御される電子ロックを有することができる。

ところで、従来においては、移動カート用の電源システム及び電源システムの動作方法における改善が切望されていた。

この発明は、移動カート用の電源システム及び電源システムの動作方法における改善を目的とする。

そこで、この発明は、
移動カート用の電源システムであって、
１以上の充電式バッテリと、前記バッテリのそれぞれのためのバッテリ支持体であって、前記バッテリ支持体は移動カートに取り付け可能であり、かつ前記それぞれのバッテリは前記バッテリ支持体と取り外し可能に係合可能である、バッテリ支持体と、前記バッテリが前記それぞれのバッテリ支持体に取り付けられている場合に前記バッテリと係合可能である前記バッテリのそれぞれのためのバッテリコネクタと、を備えているバッテリ組立体と、
前記バッテリを再充電するためのバッテリ制御システムであって、外部電源に取り外し可能に接続可能な電源装置を備えている制御ユニットを有しており、充電コントローラは、外部電源に接続されてバッテリの充電および放電を制御する場合に、前記電源装置から電力を受信し、第１電源出口は、移動カート上の電気機器に電力を供給するために前記充電コントローラの制御下で電力を受信し、前記バッテリ支持体のそれぞれのための電源コネクタは、前記バッテリコネクタを介して前記バッテリに選択的に接続可能であり、前記電源コネクタのそれぞれを介する電力潮流は、前記外部電源による前記バッテリのそれぞれの充電および前記バッテリのそれぞれの放電を制御するために、前記充電コントローラによって制御されており、前記電気機器で使用するための前記第１電源出口にバッテリ電力を供給する、バッテリ制御システムと、
上側充電閾値まで前記バッテリのそれぞれを充電する前記充電コントローラであって、前記上側充電閾値は、それより下で前記バッテリが第１充電速度で充電可能であり、かつ、それより上で前記バッテリがより遅い第２充電速度で充電する、バッテリ残量を反映しており、前記充電コントローラが、前記上側充電閾値を越えて完全充電まで前記バッテリのそれぞれを充電するのを開始する前に、前記バッテリのそれぞれは、前記上側充電閾値まで充電される、前記充電コントローラと、
を備えている
ことを特徴とする。
また、
移動カート用の電源システムを動作させる方法であって、前記電源システムは、１以上の充電式バッテリを備えているバッテリ組立体と、外部電源に取り外し可能に接続可能な電源装置を備えている制御ユニットを有する、前記バッテリを再充電するためのバッテリ制御システムとを備えており、前記バッテリ制御システムは、外部電源に取り外し可能に接続可能な電源装置を備えている制御ユニットを有しており、充電コントローラは、外部電源に接続されてバッテリの充電および放電を制御する場合に、前記電源装置から電力を受信し、第１電源出口は、移動カート上の電気機器に電力を供給するように前記充電コントローラの制御下で電力を受信し、前記バッテリのそれぞれのための電源コネクタは、前記バッテリに選択的に接続可能であり、前記方法は、
前記外部電源による前記バッテリのそれぞれの充電および前記バッテリのそれぞれの放電を制御するように、前記充電コントローラによって前記電源コネクタのそれぞれを通る電力潮流を制御する工程であって、前記バッテリが、カート機器による使用のために前記第１電源出口にバッテリ電力を供給する、工程と、
外部電源がない場合、前記充電コントローラによる前記バッテリのそれぞれの充電を開始する工程と、
前記充電コントローラにより前記バッテリのそれぞれ１つを上側充電閾値まで充電することを継続する工程であって、前記上側充電閾値は、それより下で前記バッテリが第１充電速度で充電可能であり、かつ、それより上で前記バッテリがより遅い第２充電速度で充電する、バッテリ残量を反映している、工程と、
前記１つのバッテリが前記上側充電閾値に到達した後に、前記１つのバッテリの充電を中止し、かつ前記上側充電閾値まで他の前記バッテリの充電を開始する、工程と、
前記バッテリのそれぞれが前記上側充電閾値まで充電された後に、前記充電コントローラにより前記バッテリの１つを完全充電まで充電する工程と、を含んでいる
ことを特徴とする。

より詳細には、本発明は、バッテリ組立体を有する移動カートに関しており、バッテリ組立体は、カート上に設けられている電動機器の一定の動作を保証するための１以上のバッテリを選択的に充電するための車載充電器を備えている。
コンピュータカート上のバッテリは、所定の位置に固定されており、車載充電器に結合されるかまたは充電のために取り外し可能であってもよい。
本発明は、取り外し可能なバッテリ構成およびバッテリ制御システム（ＢＣＳ）を用いたその動作を改善する。
ＢＣＳは、取り外し可能なバッテリおよびバッテリセルパックのためのインテリジェント制御システムである。
いくつかの移動コンピュータカートの動作は、バッテリがまだカート上で再充電され得る間の定期的な静的イベントで、最も役に立つ。
他のケースでは、カートは、これらの静的な機会を示さないか、または代わりに、ユーザがバッテリを交換することを選択するワークフローにおいて、使用される。
さらに他の場合では、これらの実施が混合される。

説明される電源システムは、電源コントローラまたはＢＣＳを備えているコントローラを備えている。
これは、バッテリおよび任意の充電器を監視しかつ制御すること、および動作、状態および警告における報告によって、既存の技術を改善する。
ＢＣＳは、バッテリ間での有害な交差電流から各バッテリを保護してもよい。
ＢＣＳは、カートに電力を供給するかまたは再充電を受信するための任意の時点で使用されるように、バッテリを選択してもよい。
ＢＣＳは、バッテリの正常性、それらのサービス履歴、シリアル番号、残量状況、残存寿命、および他の情報の監視を提供してもよい。
ＢＣＳは、その測定値または状態を、点灯されているか点滅する光または可聴信号によって、または、カート上のコンピュータ、中央監視サーバ、または他のリモートまたはローカルの実体に情報を中継することによって、通知してもよい。
ＢＣＳは、介入しかつ使用からバッテリを防止し、または、バッテリまたは環境の温度を監視してもよい。
ＢＣＳは、カート上での現在の使用のためのバッテリを選択し、両方を同時に使用し、または、出力の中断なくバッテリの安全な取り外しおよび挿入を管理してもよい。
採用される選択方法は、スイッチまたはソフトウェア設定の変更によって、設定可能であってもよい。
ＢＣＳは、バッテリの充電、放電の状況、エネルギーの流れ、または他の情報を、表示または伝達してもよい。
ＢＣＳは、有用な情報を提供することができるバッテリと通信して情報を引き出してもよい。
これは、内部バッテリの故障、温度、充電および再充電の状態および状況、シリアル番号または他の識別情報およびイベント履歴の通知を含んでもよい。
ＢＣＳは、内部に情報を保存するか、または移動カートまたは中央データベース上のコンピュータにそれを報告してもよい。

本発明の他の対象および目的、およびその変形例は、以下の明細書を読み、かつ添付図面を検査する際に、明らかになるであろう。

この発明によれば、移動カート用の電源システム及び電源システムの動作方法における改善を果たすことができる。

図１は健康管理または他の非医療の環境のための移動カートの斜視図である。（実施例） 図２はその側面図である。（実施例） 図３は下方から見たバッテリ組立体の正面斜視図である。（実施例） 図４はバッテリ組立体の背面斜視図である。（実施例） 図５はバッテリ制御システム（ＢＣＳ）の側面斜視図である。（実施例） 図６はＢＣＳの概略図である。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

特定の用語は、便宜上かつ参照のためにのみ、以下の説明で使用されるが、それに限定されない。
例えば、単語「上方」、「下方」、「右方」および「左方」は、参照がなされている図面における方向に関する。
単語「内方」および「外方」は、それぞれ、配置およびその指定された部品の幾何学中心に向かうおよびその幾何学中心から遠ざかる方向に関する。
前記専門用語は、具体的に言及されている単語、それらの派生語、および類似の意味の単語を含む。

図１および図２を参照すると、本発明は、移動カート１０に関しており、移動カート１０は、患者に医療を提供するために病院または他の健康管理施設で使用され得るか、様々な種類の電動機器への移動アクセスを提供するために他の非医療環境で使用され得る。
一構成では、移動カート１０は、複数の引き出し１２を備えており、複数の引き出し１２は、それぞれ、患者の薬物または他の医療用品を保持するように構成され得る。
引き出し１２の内容物は、一人の患者に割り当てるか、または複数の患者に割り当てられ得る。

概して、移動カート１０は、ベース１４、その内部区画内に引き出し１２をスライド自在に支持するハウジング１５、バッテリ組立体１７によって電力を供給されるコンピュータ化制御システム１６、および作業面１８を備えている。
制御システム１６は、キーボードまたは他の入力装置１９と、信号パネルまたはディスプレイ２０とを備えている。
信号パネル２０は、情報を表示するように、タッチスクリーンの場合は別の入力装置としても機能するように、コンピュータ制御システムに動作可能に接続されている。
コンピュータ化制御システム１６は、電動機器の一例を表しており、ＤＣまたはＡＣ電力のいずれかによって電力を供給される他の機器が備えられ得ることが、理解されるであろう。

本発明は、改善されたバッテリ組立体１７に関しており、バッテリ組立体１７は、取り外し可能なバッテリ構成で提供されており、選択的なバッテリの充電および放電のための本発明の充電システムを備えている。

図２、図３および図４を参照すると、バッテリ組立体１７は、１以上の取り外し可能なバッテリ２５を備えており、バッテリ２５はそれぞれ、カート上での取り外しおよび取り付け中のバッテリ２５の手動操作のためのそれぞれのハンドル２６を備えている。

バッテリ組立体１７は、一対の剛性のバッテリ支持体またはホルスタ２７を備えており、バッテリ支持体またはホルスタ２７は、個々のバッテリが受けいれられてもよいソケットを画定している。
具体的には、バッテリ支持体２７は、底部パネル２８、端壁２９、および側壁３０によって形成されており、バッテリが、その中に形成されているポケット内で側方にスライドされることを可能にしている。
端フランジ３１は、概して、バッテリが、その中への取り付けまたはドッキングの後に支持体２７の外にスライドすることを防止するために、設けられている。
注目すべきは、各バッテリ２５は、別々に、それ自身のそれぞれのバッテリ支持体２７内で支持されており、各バッテリ２５が１つずつ取り付けられ、かつまた、他のバッテリ２５がカート１０上の位置に残っている間に、個別に取り除かれることを、可能にしている。
バッテリ２５の端面で、ハンドル２６の反対側に、電気コネクタ３２（図６）が設けられており、電気コネクタ３２は、カート１０に取り付けられるときに、端壁２９の近傍に配置される。
電気コネクタ３２は、適切なケーブルコネクタによって、そこに電気ケーブル３３の接続を可能にしており、図６に示されるように、コネクタ３２に取り外し可能に差し込む。

図示されるように、バッテリ組立体１７は、２つのバッテリ支持体２７を備えており、そこに１以上のバッテリを支持することができる。
１つのバッテリ支持体２７は、本発明を踏まえて、１つのバッテリ２５のみが充電および放電のためにカート１０に設けられている代替設計では、省略されてもよいことが、理解される。

より詳細には、各バッテリ２５は、相互接続されているたくさんのバッテリセルであり、安全制御部、および相互接続部を備えている。
好ましくは、各バッテリ２５は、特定の帯電特性を有するリチウムイオンバッテリである。
異なるバッテリ化学的性質および異なる帯電特性を有してもよい他の種類のバッテリが、設けられてもよいことが、理解される。

各バッテリ２５は、好ましくは、プリント回路基板およびＲＡＭによって設けられるような内部データ記憶部３４を備えている。
この内部バッテリ記憶部３４は、様々なシステムパラメータ上のデータを監視しかつ収集するために、コネクタ３２およびセルと相互接続されている。
例えば、バッテリデータ記憶部３４は、短絡の存在、バッテリ温度等を検出することができ、内部に、時間の履歴、充電および放電の活動のデータ、ならびに充電サイクルの数を記憶することができる。
本発明では、充電サイクルは、バッテリが完全充電に等しい量だけ充電される回数としてカウントされる。
１００％充電まで充電される、完全に放電されているバッテリ２５にとって、一回の充電は、１つの充電サイクルとしてカウントされてもよい。
部分的に放電されているバッテリにとって、バッテリ２５のいくつかの再充電は、単一の充電サイクルに等しい場合がある。

図３−図５を参照すると、バッテリ組立体１７は、また、ＢＣＳ３５を備えており、ＢＣＳ３５は、制御ユニット３６のような箱を備えている。
ＢＣＳ３５は、取り外し可能なバッテリ２５と、バッテリ２５内に含まれているバッテリセルパックとを充電するためのインテリジェント制御システムである。
概して、ＢＣＳ３５は、示されるようなバッテリ支持体２７内に据え付けられながら、バッテリ２５の充電を可能にするように、かつ、バッテリ２５の１つが壁取り付け型遠隔充電ステーション２８（図６）で再充電するためにカート１０から取り外されることを可能にするように、開発されている。
１つのバッテリ２５は、電気機器に連続的な電力を提供するために、カート１０上に残っているので、ＢＣＳ３５は、第２バッテリ２５が、独立して取り外され、必要に応じて別のバッテリ２５に交換されることを可能にしている。
換言すれば、各バッテリ２５は、カート１０の動作に影響を与えることなく、「ホットスワップ可能」である。
ＢＣＳ３５は、バッテリ電力の充電および放電を制御するために、バッテリ２５に取り外し可能に接続可能であり、かつまた、バッテリ２５を使用する改善されたシステムおよび方法を提供するように、バッテリ２５と通信している。

より詳細には、図５、６は、別々にＢＣＳ３５を説明し（図５）、かつ例示的な構成（図６）において制御ユニットに接続されているバッテリ２５を有するＢＣＳ３５を説明している。
制御ユニット３６は、内部に様々な構成要素を含んでいる外部ハウジング３７を備えている。
まず、制御ユニット３６は、ハウジング３７の外部上でＡＣ電力プラグ３８に接続する内部ＡＣ／ＤＣ電力装置を備えている。
同様に、このプラグ３８は、電源コード３９に取り外し可能に接続することができ、電源コード３９の自由端は、制御ユニット３６に電力を供給するため、任意の従来の壁出口に差し込まれ得る壁係合可能プラグを有している。
好ましくは、この電源は、１２０ＶのＡＣ電力であるが、電力需要および病院のような建物で利用可能な利用可能電力に応じて変えることができる。
電源は、また、オン／オフスイッチ４０をハウジング外部に有している。
ハウジング３７内の内部に、電源は、充電コントローラ４１（図６）にＤＣ電力を供給する。
概して、充電コントローラ４１は、１以上のバッテリ２５からの電力およびデータ／信号の接続を、それにより充電／放電プロセスを制御するために終了させるプリント回路基板である。

より詳細には、充電コントローラ４１は、バッテリ２５の充電および放電のサイクルを制御するプログラマブル論理を提供しており、また、バッテリ２５間の電力の充電／放電サイクルを切り替えるスイッチ機能を実行する。
具体的には、充電コントローラ４１は、好ましくは、電源からＤＣ電力を受信し、第１電源ポート４２および第２電源ポート４３に電気的に接続する。
これは、電源ポート４２および４３に電気経路を選択的に提供しており、電気ケーブル３３は、電源ポート４２および４３に差し込まれており、このようなバッテリ２５の充電または放電のどちらかを許可するように、同様にバッテリ２５に接続する。

ケーブル３３は、第１バッテリ２５に接続する第１ケーブル４４と、第２バッテリ２５に接続する第２ケーブル４５とを備えている。
充電コントローラ４１の動作状態に応じて、ケーブル４４および４５は、１つずつバッテリ２５に電力を供給するか、または逆に、移動カート１０に電力を供給するために、バッテリ電力の放電を許可することができる。
また、ケーブル４４および４５は、本明細書でさらに説明されるように、内部バッテリデータ記憶部３４と充電コントローラ４１との間でバッテリデータの通信を可能にするデータ搬送能力を備えてもよい。

次に、充電コントローラ４１は、出口ポート４６にＤＣ電力を供給する電源出口を備えている。
出口ポート４６は、そこに差し込まれている電気ケーブル４７を有することができ、電気ケーブル４７は、カート１０上のコンピュータ化制御システム１６に電力を供給する。
したがって、充電コントローラ４１が放電状態に切り替えられる場合、バッテリ電力は、充電コントローラ４１に、一方または他方のケーブル４４または４５を介して供給され、同様に、出口ポート４６に、それによりカートの制御システム１６に電力を供給するように供給される。
本明細書でさらに説明されるように、充電コントローラも４１は、また、充電状態に切り替えられてもよく、また、カート１０に電力を供給するために電源入力３８から出口ポート４６に電力を供給しながら、充電状態は、電力を、バッテリ２５を充電するための一方の出口ポート４２または４３または他方に、供給する。

所望であれば、充電コントローラ４１は、オプションＵＳＢデータポート４９を備えることができ、オプションＵＳＢデータポート４９は、同様に、次に、充電コントローラ４１と制御ユニット１６との間のデータの通信を可能にするようにデータケーブルによって制御ユニット１６に接続することができる。
例えば、カート１０は、ディスプレイ２０にバッテリ充電情報の表示を可能にする適切なソフトウェアを有するＰＣを、有してもよい。
また、充電コントローラ４１は、制御ユニット１６から受信した命令に応答することができる。

さらに、信号ポート５０は、充電コントローラ４１とバッテリ２５の内部データ記憶部３４との間のデータ通信を可能にするように、電源ポート４２および４３を備えている。
データコネクタは、ケーブル４４、４５上に設けられてもよく、ケーブル４４、４５は、内部バッテリ記憶部３４を用いて、ケーブル４４および４５でデータ信号線を接続する。

他のデータポート５１は、また、制御ユニット３６に設けられ得る。
充電コントローラ４１とデータ通信するデータポート５１は、カート上の外部状況インジケータにケーブル接続され得る。
例えば、制御基板は、信号ポート５１を介して充電表示の状態を提供することができる。
充電状態は、Ｉ２Ｃ信号を介してこのポート５１によって通信され、カート１０上の他の場所に１以上の光表示として表示されてもよい。
このようにして、充電データの状態は、バッテリから受信され得るか、充電中に充電コントローラ４１によって決定され、その後、充電コントローラ４１は、データポート５１を介して光ディスプレイまたは他の適切なインジケータに、適切な信号を提供する。

さらに、放電時間の特定の量が各バッテリ２５に残っていることを示す信号を受信するように充電コントローラ４１に接続されているデータポート５２が、設けられてもよい。
このデータポート５２は、カート１０上の他の場所に設けられている警告灯にケーブル接続されてもよい。

したがって、充電コントローラ４１は、いくつかの充電および放電状態の間で切り替え可能であり、切り替えは、そこに記憶されているコントローラ論理によって制御されている。
１つの状態では、電源コード３９が壁出口に差し込まれているときに発生する「陸電」または外部電源は、制御ユニット１６に提供されてもよい。
これは、ＢＣＳ制御ユニット３６へＡＣ電力を供給しており、ＡＣ電力は、このライン電力をＤＣ電力に変換し、その後、ＤＣ電力は、充電のためにいずれかのバッテリ２５に送られ、かつ、カート制御ユニット１６および任意の他のカート取り付け機器に連続的に電力を供給するために、電源出口４６に送られ得る。

出口４６は、充電コントローラ４１から供給されるＤＣ電力用に構成されているが、このようなＡＣ電力がＤＣ電力の代わりにカート機器に必要な場合、制御ユニット１６は、任意に、電力を逆にＡＣ電力に変換するためのインバータを備えてもよい。
インバータは、ハウジング３７内に単に取り付けられてもよい。
より好ましくは、インバータ５５は、疑似輪郭線で図６に図式的に示されている代替構成において、ハウジング３７に外的に取り付けられてもよい。
インバータ５５は、ハウジング３７に取り付けられ得るし、ＤＣプラグおよび電力線５６を備える。
ＤＣプラグおよび電力線５６は、ＤＣ電力を受信するように出口４６に差し込み、その後、カート１０による使用のために、この電力をＡＣ電力に変換する。
所望であれば、インバータは、ＡＣ電力出口５７を有することができ、あるいは、電源コード４７を介して機器１６に電力を供給するために、ＡＣ電力出口５７およびＤＣ電力出口５８の両方を組み合わせて、有することができる。
機器１６がＡＣ電力を必要とする場合、コード４７は、ＡＣ電力出口５７に接続することができ、または、ＤＣの電源が供給されている場合、機器１６は、コード４７を直流出口４８に接続させることができる。

代わりに、充電コントローラ４１の動作について、陸電または外部電源は存在しなくてもよく、このことは、電源コード３９が抜かれ、かつ、移動カート１０が外部電源から取り外されている遠隔場所で使用されている場合、発生する。
外部電源が存在しない場合、充電コントローラ４１は、一方のバッテリ２５または他方から電力を受信するように、かつ、このバッテリ電力を、カート１０に電力を供給するための出口ポート４６に送るように、切り替える。
ここで再び、インバータは、また、カート１０での使用のためにＤＣバッテリ電力をＡＣ電力に変換することができる。

１つのバッテリ２５の電力が低くなっている場合、充電コントローラ４１は、一方の放電済みバッテリ２５から他方の充電済みバッテリ２５に切り替える。
また、１つのバッテリ２５が手動でカート１０から取り外される場合、充電コントローラ４１は、自動的に、このバッテリ２５の取り外しを検出する。
この取り外されたバッテリ２５がカートの電力のために使用されていた場合、充電コントローラ４１は、自動的かつ迅速に、電力が中断されることなくカートに供給され続けるように、残りの他のバッテリ２５に切り替える。
これは、バッテリ２５のホットスワッピングと呼ばれている。
この点に関して、充電コントローラ４１は、この目的のために、ＭＯＳＦＥＴ電子スイッチを使用してもよい。

この設計により、バッテリ２５は、静的充電器２８を介する充電をオフするためにそれらの支持体２７から取り外されることが可能であり、かつ、カート１０に組み込まれているＢＣＳ３５を介して、カートに充電されることが可能である。

このように、カート１０は、２つの利用可能なバッテリ支持体２７に取り付けられている１つまたは２つのバッテリ２５で、動作されてもよい。
代わりに、１つのみのバッテリ支持体２７が、充電コントローラ４１に応答して充電および放電する単一のそれぞれのバッテリ２５を取り付けるために、設けられてもよい。
バッテリ２５が存在しないか、または、両方のバッテリ２５が放電されているかまたは死んでいるが、陸電が設けられている場合、充電コントローラ４１は、壁出口からカート１０の電力を供給するために、このライン電力をカート１０に送ることができる。

より具体的には、ＢＣＳ３５およびその充電コントローラ４１は、本発明の充電および放電方法を実装しており、バッテリ２５の改善された充電および動作を提供する。

使用において、ＢＣＳ３５は、電源装置が電源コード３９を介して存在するかどうかを決定する。
このラインの電力の供給を検出すると、ＢＣＳ３５は、その電力をカート１０に電力を供給するために使用し、その後、どちらのバッテリ２５が充電される必要があるかを決定する。
これは、電力使用量のための第１優先事項である。

第２優先順位として、陸電が存在しない場合、ＢＣＳ３５およびその充電コントローラ４１は、使用するためのバッテリ２５を決定する。
注目すべきは、ＢＣＳ３５は、好ましくは、０％までバッテリ電力を動作させないが、その代わりに、バッテリ電力が、充電コントローラ４１によって、特定のバッテリ構造およびバッテリの化学的性質によって決定され得るいくつかの最小閾値より少ないものとして測定される場合、放電されているかまたは死んでいるバッテリ２５を考慮する。
これは、最小バッテリの充電である。
充電コントローラ４１は、ケーブル４４および４５を介して両方のバッテリ２５に接続されており、バッテリ抵抗のような様々な方法または他の公知の方法を介して、バッテリの充電を検出することができる。

一方のバッテリが最小残量以下である場合、その後、充電コントローラ４１は、最小残量より上でより高いバッテリ残量を有する他方のバッテリ２５で動作するか、または、その他方のバッテリ２５を使用する。

両方のバッテリ２５が最小残量より上である場合、その後、ＢＣＳ３５は、より低い状態の残量を有するバッテリを使用する。
例えば、２０％残量を有するバッテリ２５は、３０％残量を有するバッテリ２５の前に使用される。
これは、一方のバッテリ２５がカート１０に電力を供給するために使用されている間、他方のバッテリ２５によって供給される予備電力が最高電力を有することを保証する。

使用中のバッテリ２５は、その残量が最小閾値に減少するまで使用され続け、その時点で、充電コントローラ４１は、他方の予備バッテリ２５に切り替える。
充電コントローラ４１は、また、ＢＣＳ３５に設けられている警告灯の使用を介して、または代わりに、任意のＵＳＢ出口ポート４９を介してディスプレイ２０に送信されるデータ信号を介して、１つのバッテリが現在死んでいるかまたは放電されているかを、オペレータに通知してもよい。
例えば、ＢＣＳ３５は、車載コンピュータ１６に残量のレベルを報告してもよい。
車載コンピュータは、様々な既知のオペレーティングシステムの下で動作している場合、ＢＣＳ３５は、典型的なオペレーティングシステム上で見られる標準電力アイコンを介して、ユーザに充電状態を通信することができる。
また、バッテリ残量は、光ディスプレイに信号ポート５１を介して通信され得る。
１時間の残量が残っている場合、この情報は、ポート５２を介して警告灯に通信され得る。
さらに、各バッテリ２５は、端面に任意の表示パネル５９（図３および図４）を有してもよく、表示パネル５９は、バッテリ残量および任意の他の適切な情報の視覚的表示を提供する。

次に、充電シーケンスまたは方法について、充電履歴および他の記録されたイベントは、内部バッテリ記憶部３４からＢＣＳ３５に入手できる。
この情報は、また、各バッテリ２５に対する充電サイクルの総数を含んでいる。

陸電が充電のために接続されている場合、ＢＣＳ３５は、十分なレベルにバッテリ２５を充電するのに必要な全体の充電時間を最小化するように、設計されている。
概して、ＢＣＳ３５は、各バッテリを総バッテリ容量の８０％まで充電することに優先事項を与えており、これは、最も迅速に行われ得る。
典型的に、充電の残りの２０％は、これらの種類のバッテリ２５の帯電特性のため、長いプロセスである。
言い換えれば、バッテリ２５の充電特性は、１００％または完全充電に達するために８０％を越えて残り２０％を充電する場合と比較して、８０％より下では、異なっている。

より具体的には、充電時に、より高い状態の残量を有するバッテリ２５がまず充電され、電力を供給されたその残量レベルは、上側充電閾値より多くはなく、他のバッテリ（Ａ）は、この充電閾値よりも低い。
本質的に、再充電可能バッテリの１つの特徴は、バッテリ２５が１００％より低い上側充電閾値まで急速に再充電できることであり、その閾値で、充電の速度は遅くなる。
この上側充電閾値は、バッテリの設計および化学的性質によって決定される。
効率的な充電時間を提供するために、本発明のＢＣＳ３５は、上側充電閾値より低い充電範囲において各バッテリ２５を急速に充電することができ、その後続いて、両方のバッテリ２５がこの上側充電閾値に到達した後に、充電閾値を越える充電を完成させるかまた完了させることができる。

充電されているバッテリ２５が、例えば、８０％の上側充電閾値に到達する場合、充電コントローラ４１は、他のバッテリに切り替え、必要に応じて、それを上側充電閾値まで充電する。
両方のバッテリがそれらの上側充電閾値まで充電された後、充電コントローラ４１は、１００％のような完全充電まで１つのバッテリ２５を充電し続け、その後、他のバッテリ２５を、上側充電閾値から完全充電まで、例えば８０％から１００％まで、充電する。
この充電シーケンスを実行する際に、ＢＣＳ３５は、各バッテリ２５に対する上側充電閾値まで一定の充電電流を使用して迅速に充電し、その後、１００％まで充電するために一定の電圧を使用してもよい。
これは、より遅い速度で発生する。
これは、両方のバッテリ２５が比較的短期間でかなりの残量に到達することができ、その後、時間が許せば、各バッテリ２５が完全充電を完成させられ得ることを、保証する。

上述の充電および放電の設定が使用されるが、好適な例外がある。
この点に関して、充電コントローラ４１は、最初にバッテリ記憶部３４から各バッテリ２５のサイクルカウントまたは充電サイクルの総カウントのデータを受信し、その後、２つのバッテリ２５に対するサイクルカウントを比較する。
これは、好ましくは、陸電が接続されるかまたは表れる時点に発生する。
イベントにおいて、一方のバッテリ２５のサイクルカウントが、定義されているサイクル差、例えば、８００サイクル以上の差のサイクルによって、他方のバッテリ２５のサイクルカウントを越え、その後、より低いサイクルカウントを有するバッテリ２５が、最初に、放電および再充電の両方において使用される。
この例外は、一群のバッテリの耐用年数を延ばしかつ等しくする。

一方または両方のバッテリ２５が充電されている間に、ＢＣＳ３５は、また、カートの電気装置に電力を供給する。

また、充電コントローラ４１は、カートのオペレータによる使用のための他の情報を通信してもよい。
例えば、バッテリ２５の挿入時に、ＢＣＳ３５は、データライン５０を介して車載コンピュータにメッセージを送信し、挿入されただけのバッテリ２５の残量状態および識別を与えてもよい。
さらに、充電コントローラ４１は、カートのユーザに見える警告灯を提供することができ、警告灯は、ボード上のバッテリ２５が約１時間より少ない残留使用時間を有する場合を示す。

本発明の別の態様では、ＢＣＳ３５は、また、２つの割り当てられたバッテリ２５、バッテリ支持体２７に載せられている１つと、壁取り付け型充電器または充電ステーション２８上の１つとを用いて、システムが効率的に動作することを可能にしている。
ＢＣＳ３５が壁出口に接続されている間、電力がＢＣＳ３５に供給され、載せられている任意のバッテリ２５は、それぞれの容量まで充電する。
交換は、まず壁出口に電源コード３９を取り付け、その後、バッテリ支持体２７と充電ステーション２８との間でバッテリ２５を交換することによって、実行され得る。
注目すべきことに、充電ステーション２８は、同一のＢＣＳ３５を用いて設計され得る。
その結果、同一の充電論理が、充電ステーションが複数のバッテリ２５を充電することができるようなイベントにおいて、ステーション２８で使用される。

上述の配置において、単一のコントローラ４１は、上述の論理を実装しかつバッテリ２５を１つずつ充電するために、回路基板上に設けられ得る。
また、制御ユニット１６は、回路基板上に２つの充電コントローラを備えてもよいことが理解される。
このことは、２つのバッテリ２５を同時に充電する選択肢を提供する。
この点に関して、充電コントローラ４１は、カートの機器が使用中または電源出口４６から電力を引き出しているかどうかをまず決定してもよい。
例えば、カート１０がオフであり、かつ無のまたは非常に少ない電力がカート機器によって充電コントローラ４１から引き出されている場合、その後、両方の充電コントローラ４１は、バッテリ２５を同時に充電するように動作することができる。
制御ユニット１６に対する電源装置は、同時のバッテリの充電のために十分な電力を供給するように、評価される。
カート１０上の機器がオンに変化されたか、またはより大きな電力を引き出していた場合、その後、充電コントローラ４１は、上述した論理にしたがって、１つのみのバッテリ２５を充電するために、互いに連携することができる。

本発明の特に好ましい実施形態が、例示の目的で詳細に開示されているが、部品の再配置を含む、開示された装置の変更または修正が本発明の範囲内にあることが、認識される。

１０ 移動カート
１２ 引き出し
１４ ベース
１５ ハウジング
１６ カート制御ユニット
１７ バッテリ組立体
１８ 作業面
１９ 入力装置
２０ ディスプレイ
２５ バッテリ
２６ ハンドル
２７ バッテリ支持体
２８ 充電ステーション
２９ 端壁
３０ 側壁
３１ 端フランジ
３２ 電気コネクタ
３３ 電気ケーブル
３４ 内部バッテリデータ記憶部
３５ ＢＣＳ
３６ ＢＳＣ制御ユニット
３７ 外部ハウジング
３８ プラグ
３９ 電源コード
４０ オン／オフスイッチ
４１ 充電コントローラ
４２ 第１電源ポー
４３ 第２電源ポート
４４ 第１ケーブル
４５ 第２ケーブル
４６ 電源出口
４７ 電源コード
４８ 流出口
４９ ＵＳＢ出口ポート
５０ 信号ポート
５１ データポート
５２ データポート
５５ インバータ
５６ 電力線
５７ ＡＣ電力出口
５８ ＤＣ電力出口
５９ 表示パネル

Claims (24)

1. 移動カート用の電源システムであって、
   １以上の充電式バッテリと、前記バッテリのそれぞれのためのバッテリ支持体であって、前記バッテリ支持体は移動カートに取り付け可能であり、かつ前記それぞれのバッテリは前記バッテリ支持体と取り外し可能に係合可能である、バッテリ支持体と、前記バッテリが前記それぞれのバッテリ支持体に取り付けられている場合に前記バッテリと係合可能である前記バッテリのそれぞれのためのバッテリコネクタと、を備えているバッテリ組立体と、
   前記バッテリを再充電するためのバッテリ制御システムであって、外部電源に取り外し可能に接続可能な電源装置を備えている制御ユニットを有しており、充電コントローラは、外部電源に接続されてバッテリの充電および放電を制御する場合に、前記電源装置から電力を受信し、第１電源出口は、移動カート上の電気機器に電力を供給するために前記充電コントローラの制御下で電力を受信し、前記バッテリ支持体のそれぞれのための電源コネクタは、前記バッテリコネクタを介して前記バッテリに選択的に接続可能であり、前記電源コネクタのそれぞれを介する電力潮流は、前記外部電源による前記バッテリのそれぞれの充電および前記バッテリのそれぞれの放電を制御するために、前記充電コントローラによって制御されており、前記電気機器で使用するための前記第１電源出口にバッテリ電力を供給する、バッテリ制御システムと、
   上側充電閾値まで前記バッテリのそれぞれを充電する前記充電コントローラであって、前記上側充電閾値は、それより下で前記バッテリが第１充電速度で充電可能であり、かつ、それより上で前記バッテリがより遅い第２充電速度で充電する、バッテリ残量を反映しており、前記充電コントローラが、前記上側充電閾値を越えて完全充電まで前記バッテリのそれぞれを充電するのを開始する前に、前記バッテリのそれぞれは、前記上側充電閾値まで充電される、前記充電コントローラと、
   を備えている
   ことを特徴とする移動カート用の電源システム。
2. 前記バッテリ制御システムは、前記外部電源が存在しているかどうかを決定し、前記外部電源は、前記第１電源出口に電力を供給するように、かつ前記充電コントローラにより前記バッテリのうちの選択された１つを充電するように、使用される
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動カート用の電源システム。
3. 前記外部電源が存在しない場合、前記充電コントローラは、どの前記バッテリを使用するかを決定し、前記充電コントローラは、前記バッテリのそれぞれが、バッテリが放電されていることを確証させる最小残量よりも低いかどうかを決定し、前記充電コントローラは、前記最低バッテリ残量を有する前記バッテリを最初に使用する
   ことを特徴とする請求項２に記載の移動カート用の電源システム。
4. １つの前記バッテリが前記最小閾値以下である場合、その後、前記充電コントローラは、前記最小残量より上でより高いバッテリ残量を有する別の前記バッテリを使用する
   ことを特徴とする請求項３に記載の移動カート用の電源システム。
5. ２つの前記バッテリが前記最小残量より上である場合、前記充電コントローラは、より低いバッテリ残量を有する前記バッテリを使用する
   ことを特徴とする請求項３に記載の移動カート用の電源システム。
6. 使用中の前記バッテリは、その残量が前記最小残量に減少するまで使用されることを継続する予定であり、そのときに、前記充電コントローラは、別の前記バッテリに切り替える
   ことを特徴とする請求項５に記載の移動カート用の電源システム。
7. 前記外部電源が存在しない場合、前記充電コントローラは、１つの前記バッテリまたは別の前記バッテリから電力を受信するように、かつ、このバッテリ電力を、前記カートに電力を供給するための前記第１出口ポートに送るように、切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の移動カート用の電源システム。
8. 充電時、より高い状態の残量を有する前記バッテリが最初に充電され、電力を供給されたその残量レベルは、前記上側充電閾値よりも多くはなく、他の前記バッテリは、この充電閾値よりも少ない
   ことを特徴とする請求項７に記載の移動カート用の電源システム。
9. 前記上側充電閾値は、バッテリの設計および化学的性質によって決定される
   ことを特徴とする請求項８に記載の移動カート用の電源システム。
10. 充電されている前記バッテリが前記上側充電閾値に到達する場合、前記充電コントローラは、別の前記バッテリをその前記上側充電閾値まで充電することに切り替える
    ことを特徴とする請求項１に記載の移動カート用の電源システム。
11. 両方の前記バッテリがそれらの上側充電閾値まで充電された後に、前記充電コントローラは、１つの前記バッテリを完全充電まで充電することを継続し、その後、他の前記バッテリを完全充電まで充電する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の移動カート用の電源システム。
12. 前記充電コントローラは、最初に前記バッテリに関連するデータ記憶部から前記バッテリのそれぞれに対するサイクルカウントのデータを受信し、その後、前記バッテリのそれぞれに対するサイクルカウントを比較し、ここで、１つの前記バッテリの前記サイクルカウントは、定義されたサイクル差よりも多く、他の前記バッテリの前記サイクルカウントを越えており、その後、より低いサイクルカウントを有する前記バッテリが充電および放電の両方で最初に使用される
    ことを特徴とする請求項１に記載の移動カート用の電源システム。
13. ２つの前記充電コントローラは、２つの前記バッテリを同時に充電するという選択肢を提供するために、設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の移動カート用の電源システム。
14. 前記制御システムは、第１電源出口により使用される電力がオフまたは最小であるときを決定し、その後、両方の前記充電コントローラは、２つの前記バッテリを同時に充電するように動作し、前記第１電源出口が使用中かつ重要な電力を供給している場合、前記充電コントローラは、１つの前記バッテリのみを充電する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の移動カート用の電源システム。
15. １つの前記バッテリが、充電または放電中に前記バッテリ支持体から手動で取り外される場合、前記充電コントローラは、前記バッテリの取り外しを自動で検出し、かつ別の前記バッテリに充電または放電を切り替える
    ことを特徴とする請求項１に記載の移動カート用の電源システム。
16. 前記電源システムは、２つの前記バッテリ支持体に取り付けられている１つまたは２つの前記バッテリを用いて動作可能である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の移動カート用の電源システム。
17. 移動カート用の電源システムを動作させる方法であって、前記電源システムは、１以上の充電式バッテリを備えているバッテリ組立体と、外部電源に取り外し可能に接続可能な電源装置を備えている制御ユニットを有する、前記バッテリを再充電するためのバッテリ制御システムとを備えており、前記バッテリ制御システムは、外部電源に取り外し可能に接続可能な電源装置を備えている制御ユニットを有しており、充電コントローラは、外部電源に接続されてバッテリの充電および放電を制御する場合に、前記電源装置から電力を受信し、第１電源出口は、移動カート上の電気機器に電力を供給するように前記充電コントローラの制御下で電力を受信し、前記バッテリのそれぞれのための電源コネクタは、前記バッテリに選択的に接続可能であり、前記方法は、
    前記外部電源による前記バッテリのそれぞれの充電および前記バッテリのそれぞれの放電を制御するように、前記充電コントローラによって前記電源コネクタのそれぞれを通る電力潮流を制御する工程であって、前記バッテリが、カート機器による使用のために前記第１電源出口にバッテリ電力を供給する、工程と、
    外部電源がない場合、前記充電コントローラによる前記バッテリのそれぞれの充電を開始する工程と、
    前記充電コントローラにより前記バッテリのそれぞれ１つを上側充電閾値まで充電することを継続する工程であって、前記上側充電閾値は、それより下で前記バッテリが第１充電速度で充電可能であり、かつ、それより上で前記バッテリがより遅い第２充電速度で充電する、バッテリ残量を反映している、工程と、
    前記１つのバッテリが前記上側充電閾値に到達した後に、前記１つのバッテリの充電を中止し、かつ前記上側充電閾値まで他の前記バッテリの充電を開始する、工程と、
    前記バッテリのそれぞれが前記上側充電閾値まで充電された後に、前記充電コントローラにより前記バッテリの１つを完全充電まで充電する工程と、を含んでいる
    ことを特徴とする移動カート用の電源システムの動作方法。
18. その完全充電に到達している前記１つのバッテリの充電を中断し、かつその後、前記完全充電まで他の前記バッテリの充電を開始する、工程を含んでいる
    ことを特徴とする請求項１７に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。
19. 外部電源が存在するかどうかを決定し、前記第１電源出口に電力を供給するように、かつ前記充電コントローラにより前記バッテリの選択された１つにそれぞれ充電するように、前記外部電源を使用する、工程を含んでいる
    ことを特徴とする請求項１７に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。
20. 前記外部電源が存在しない場合、前記充電コントローラは、どの前記バッテリを使用するかを決定し、前記充電コントローラは、前記バッテリのそれぞれが、バッテリが放電されたと確証させる最小残量よりも低いかどうかを決定し、前記充電コントローラは、前記最低バッテリ残量を有する前記バッテリを最初に使用する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。
21. １つの前記バッテリが前記最小閾値以下である場合、前記充電コントローラは、前記最小残量より上でより高いバッテリ残量を有する別の前記バッテリを使用し、かつ、２つの前記バッテリが前記最小残量より上である場合、前記充電コントローラは、より低いバッテリ残量を有する前記バッテリを使用する
    ことを特徴とする請求項２０に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。
22. 使用中の前記バッテリは、その残量が最小残量に減少するまで、使用されることを継続する予定であり、そのときに、前記充電コントローラは、別の前記バッテリに切り替える
    ことを特徴とする請求項２１に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。
23. 充電時、より高い状態の残量を有する前記バッテリが最初に充電され、電力を供給されたその充電レベルは、前記上側充電閾値よりも多くはなく、他の前記バッテリは、この充電閾値よりも少ない
    ことを特徴とする請求項１７に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。
24. 前記充電コントローラは、前記バッテリに関連するデータ記憶部から前記バッテリのそれぞれに対するサイクルカウントのデータを最初に受信し、かつその後、前記バッテリのそれぞれに対するサイクルカウントを比較し、ここで、１つの前記バッテリの前記サイクルカウントは、定義されたサイクル差よりも多く、他の前記バッテリの前記サイクルカウントを越えており、その後、より低いサイクルカウントを有する前記バッテリは、充電および放電の両方で最初に使用される
    ことを特徴とする請求項１７に記載の移動カート用の電源システムの動作方法。