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QUERVERWEIS AUF EINE ÄHNLICHE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität der früheren
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-40340 , angemeldet am 25. Februar 2011, deren Beschreibung hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(Technisches Gebiet)
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Diese Erfindung betrifft eine elektrische Speichervorrichtung für ein Fahrzeug.
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(Stand der Technik)
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Bekannte elektrische Speichervorrichtungen für ein Fahrzeug enthalten ein Ladungsreservoir in einem nicht-hermetischen Gehäuse. Das nicht-hermetische Gehäuse kann einen Anstieg der Temperatur des Ladungsreservoirs aufgrund der Wärmeerzeugung während des Ladens und Entladens des Ladungsreservoirs verhindern, die zu einer Verschlechterung der Speicherfähigkeit führt. Eine der Vorrichtungen, wie in der
japanischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 2009-119936 beschrieben, enthält einen Ventilator zum Erzeugen eines Flusses von kühlender Luft von einer Öffnung, die in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet ist, zu einer Öffnung, die in einer Bodenwand des Gehäuses ausgebildet ist. Wenn eine solche Vorrichtung in Wasser getaucht wird und Wasser in das Gehäuse eindringt, betreibt die Vorrichtung den Ventilator derart, dass das Wasser, das in das Gehäuse eingedrungen ist, schnell von dem Inneren des Gehäuses nach außen evakuiert wird, was es ermöglicht, die Lade- und Entladefunktionen aufrechtzuerhalten.
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Allerdings hat die offenbarte Vorrichtung eine kompliziertere Konfiguration, da die Vorrichtung den Ventilator zum Evakuieren des Wassers, das in das Gehäuse eingedrungen ist, enthält.
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In Anbetracht des Vorangehenden sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, dass diese eine elektrische Speichervorrichtung für ein Fahrzeug vorsehen, welche eine relativ einfache Konfiguration hat, auch wenn diese ein nicht-hermetisches Gehäuse enthält, und geeignet ist, die Lade- und Entladefunktionen mit Hilfe des nicht-hermetischen Gehäuses beizubehalten, sogar wenn das Gehäuse in Wasser getaucht ist.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Speichervorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend: ein Gehäuse, das in dem Fahrzeug befestigt wird, wobei das Gehäuse eine darin ausgebildete Öffnung aufweist; ein Ladungsreservoir, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, eine Lade-/Entladesteuereinheit, die innerhalb des Gehäuses zum Steuern des Ladens und Entladens des Ladungsreservoirs angeordnet ist. Das Gehäuse enthält einen vertieften bzw. ausgesparten Abschnitt mit einer aufwärts vertieften inneren Oberfläche über der Öffnung in einer befestigten Position. Das Ladungsreservoir ist innerhalb des vertieften. Abschnitts angeordnet. Die Lade-/Entladesteuereinheit ist innerhalb einer oberen Region im Inneren des vertieften Abschnitts angeordnet, wo die obere Region oberhalb des Wasserstands in dem vertieften Abschnitt ist, wenn die ganze Öffnung gerade vollständig in Wasser getaucht ist.
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Dies kann verhindern, dass die Lade-/Entladesteuereinheit, die in der oberen Region angeordnet ist, in Wasser getaucht ist, sogar wenn der Wasserstand das obere Ende der Öffnung erreicht hat (oder die Öffnung vollständig in Wasser getaucht ist), da die obere Region in dem vertieften Abschnitt eine Lufttasche wird, wodurch vermieden wird, dass Wasser in die Lade-/Entladesteuereinheit eindringt.
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Das Ladungsreservoir ist innerhalb des vertieften Abschnitts angeordnet. Dementsprechend wird ein Wasser-Immersions-Zustand bzw. Unter-Wasser-Zustand der assemblierten Batterie bzw. montierten Batterie schnell durch das Abfließen des Wassers aus dem Inneren des vertieften Abschnitts nach außen durch die Öffnung beseitigt.
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Wie vorstehend beschrieben, ist zumindest die Lade-/Entladesteuereinheit innerhalb der oberen Region in dem vertieften Abschnitt angeordnet, welche eine Lufttasche ausbildet, wenn die Öffnung vollständig in Wasser getaucht ist, um zu verhindern, dass Wasser in die Lade-/Entladesteuereinheit eindringt, und das Ladungsreservoir ist innerhalb des vertieften Abschnitts derart angeordnet, dass es dem Wasser, das in das Ladungsreservoir eingedrungen ist, ermöglicht wird, schnell von dem Inneren des vertieften Abschnitts nach außen abzufließen, was es ermöglicht, dass die Lade- und Entladefunktionen mit einer einfacheren Konfiguration unter Verwendung des nicht-hermetischen Gehäuses mit der darin ausgebildeten Öffnung aufrechterhalten werden.
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Vorzugsweise ist in der vorstehenden Vorrichtung das Ladungsreservoir auch innerhalb der oberen Region in dem vertieften Abschnitt des Gehäuses angeordnet. Dies kann verhindern, dass die assemblierte Batterie und die Lade-/Entladesteuereinheit, die beide innerhalb der oberen Region angeordnet sind, die eine Lufttasche wird, in Wasser getaucht werden, sogar wenn die ganze Öffnung vollständig in Wasser getaucht ist, wobei dadurch vermieden wird, dass Wasser in die assemblierte Batterie und den Steuerschaltkreis eindringt. Sogar mit einer solch einfacheren Konfiguration mit dem nicht-hermetischen Gehäuse mit der darin ausgebildeten Öffnung, können die Lade- und Entladefunktionen für die assemblierte Batterie zuverlässig während dem Eintauchen in Wasser aufrechterhalten werden.
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Vorzugsweise enthält die vorstehende Vorrichtung ferner eine stromführende Leitung, die sich von dem Inneren des Gehäuses nach außen durch die Öffnung erstreckt, um elektrische Leistung zum Laden und Entladen des Ladungsreservoirs zu leiten. Bei dieser Konfiguration erstreckt sich die stromführende Leitung zum Leiten von elektrischer Leistung zum Laden und Entladen des Ladungsreservoirs von dem Inneren des Gehäuses nach außen durch die Öffnung, was dazu führt, dass kein Bedarf zum Ausbilden einer Durchgangsöffnung in dem vertieften Abschnitt des Gehäuses besteht. Dies erleichtert das Ausbilden der oberen Region, die eine Lufttasche im Inneren des vertieften Abschnitts wird.
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Vorzugsweise enthält die vorstehende Vorrichtung ferner Wärmeabfuhr-Rippen, die an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses angeordnet sind, um die interne Wärme von dem Inneren des Gehäuses nach außen abzuführen. Dies ermöglicht es, dass die in dem Ladungsreservoir und der Lade-/Entladesteuereinheit erzeugte Wärme effizient von dem Inneren des Gehäuses nach außen abgeführt wird, was einen Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses unterdrücken kann.
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Vorzugsweise ist in der vorstehenden Vorrichtung das Ladungsreservoir ein erstes Ladungsreservoir und die Vorrichtung enthält ferner einen Wasser-Immersions-Sensor bzw. einen Wasser-Eintauch-Sensor, der erfasst, ob oder ob nicht ein Wasserstand in dem vertieften Abschnitt eine vorbestimmte Höhenposition unter der Lade-/Entladesteuereinheit erreicht hat, die innerhalb des vertieften Abschnitts angeordnet ist; und ein zweites Ladungsreservoir, das in dem Fahrzeug befestigt ist, das über dem ersten Ladungsreservoir angeordnet ist. Die Lade-/Entladesteuereinheit verbietet bzw. verhindert ein Laden und Entladen des ersten Ladungsreservoirs und erlaubt das Laden und Entladen des zweiten Ladungsreservoirs, wenn durch den Wasser-Immersions-Sensor erfasst wird, dass der Wasserstand in dem vertieften Abschnitt die vorbestimmte Höhenposition erreicht hat.
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Mit dieser Konfiguration wird das Laden und Entladen des ersten Ladungsreservoirs vermieden und das Laden und Entladen des zweiten Ladungsreservoirs wird erlaubt, wenn der Wasserstand auf oder über eine Höhenposition derart steigt, dass die ganze Öffnung gerade vollständig in Wasser getaucht ist und der Wasserstand des Wassers, das in den vertieften Abschnitt durch die Öffnung eingedrungen ist, die vorbestimmte Höhenposition unter der Lade-/Entladesteuereinheit erreicht hat. Dementsprechend wird das Laden und Entladen des ersten Ladungsreservoirs vermieden und Laden und Entladen des zweiten Ladungsreservoirs mit einer relativ niedrigen Wahrscheinlichkeit des Eintauchens in Wasser wird erlaubt, wenn es wahrscheinlich ist, dass das erste Ladungsreservoir und die Lade-/Entladesteuereinheit in Wasser getaucht sind, wodurch eine kontinuierliche Leistungsversorgung zu den fahrzeug-gestützten elektrischen Vorrichtungen sichergestellt ist.
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Vorzugsweise ist in der vorstehenden Vorrichtung die vorbestimmte Höhenposition unter der Lade-/Entladesteuereinheit und unter dem ersten Ladungsreservoir innerhalb des vertieften Abschnitts. In anderen Worten, erfasst der Wasser-Immersions-Sensor ob oder ob nicht der Wasserstand in dem vertieften Abschnitt die vorbestimmte Höhenposition unter der Lade-/Entladesteuereinheit und unter dem ersten Ladungsreservoir erreicht hat.
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Mit dieser Konfiguration wird das Laden und Entladen des ersten Ladungsreservoirs vermieden und das Laden und Entladen des zweiten Ladungsreservoirs, das über dem ersten Ladungsreservoir angeordnet ist, wird erlaubt, wenn der Wasserstand auf oder über eine Höhenposition derart steigt, dass die ganze Öffnung gerade vollständig in Wasser getaucht ist und der Wasserstand des Wassers, das in den vertieften Abschnitt durch die Öffnung eingedrungen ist, die vorbestimmte Höhenposition unter der Lade-/Entladesteuereinheit und unter dem ersten Ladungsreservoir erreicht. Das heißt, wenn das Gehäuse in Wasser getaucht wird, dass das Laden und Entladen des ersten Ladungsreservoirs vermieden wird und das Laden und Entladen des zweiten Ladungsreservoirs mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit des Eintauchens in Wasser als das erste Ladungsreservoir erlaubt wird, ungeachtet dessen, dass das erste Ladungsreservoir noch nicht in Wasser getaucht ist, wodurch eine kontinuierliche Leistungsversorgung zu den fahrzeug-gestützten Vorrichtungen sichergestellt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Es zeigt:
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1 eine Querschnittsansicht einer Batteriepacks in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein schematisches Diagramm des Batteriepacks und ein Lade-/Entladesystem, das elektrisch mit dem Batteriepack verbunden ist;
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3 ein Flussdiagramm eines Steuerbetriebs, der durchgeführt werden soll, wenn das Batteriepack in Wasser getaucht ist;
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4 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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11 eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks in Übereinstimmung mit noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend vollständiger in Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben werden. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgängig auf gleiche Elemente.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Batteriepacks 1, das einer elektrischen Speichervorrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht. 2 ist ein schematisches Diagramm des Batteriepacks 1 und eines Lade-/Entladesystems, das elektrisch mit dem Batteriepack 1 verbunden ist.
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Das Batteriepack 1 ist in einem Leerlauf-Stopp-fähigen Fahrzeug befestigt, das die Leerlauf-Stopp-Funktion unterstützt, z. B., so dass sogar wenn ein Zündschalter in einem AN-Zustand ist, eine Maschine des Fahrzeugs nach dem Übergang von einem Fahrzustand des Fahrzeugs in einen stationären Zustand gestoppt ist. Der Batteriepack 1 ist unter einem Vordersitz oder dergleichen in einem Passagierabteil befestigt.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Batteriepack 1 elektrisch mit einer Stromleitung 7, die innerhalb des Fahrzeugs verdrahtet ist, verbunden. Die Stromleitung 7 ist elektrisch mit einer Wechselstrommaschine 2 (Leistungserzeugungsmittel), die in einem Maschinenabteil installiert ist, einem Starter 3, der in dem Maschinenabteil zum Starten der Maschine (nicht näher dargestellt) installiert ist, eine Bleibatterie 4 (die einem zweiten Ladungsreservoir entspricht), die innerhalb des Maschinenabteils angeordnet ist, eine geschützte Last 5, und eine allgemeine Last 6 und weitere verbunden.
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Die geschützte Last 5 ist, unter elektrischen Lasten, die elektrisch mit der Stromleitung 7 verbunden sind, eine elektrische Last, auf die eine Betriebsspannung angewandt werden muss, sogar wenn der Starter 3 aktiviert ist, nachdem die Maschine unter der Leerlauf-Stopp-Steuerung gestoppt ist (d. h. wann auch immer der Zündschalter in dessen AN-Zustand ist). Die geschützte Last 5 kann beispielsweise eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Indikators, eine Navigationsvorrichtung, eine Ölpumpe für eine automatische Transmission (AT), eine elektrische Servolenkvorrichtung oder anderes sein, das sogar während dem Leerlauf-Stopp, bei dem die Maschine gestoppt ist, aktiviert sein muss. Bei einem Leerlauf-Stopp-fähigen Fahrzeug solcher Art, dass die Maschine gestoppt ist, nicht nur wenn das Fahrzeug gestoppt ist, sondern auch, wenn das Fahrzeug kurz bevor das Fahrzeug gestoppt ist verzögert, sind die Ölpumpe und die elektrische Servolenkvorrichtung notwendig, um die Verzögerung des Fahrzeugs zu unterstützen.
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Andererseits ist die allgemeine Last 6, unter elektrischen Lasten, die mit der Stromleitung 7 elektrisch verbunden sind, eine elektrische Last, die anders ist als die geschützte Last 5. Die Last 6 kann beispielsweise ein elektrischer Fensterhebermotor oder dergleichen sein.
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Der Batteriepack 1 enthält eine assemblierte Batterie 20 (die einem Ladungsreservoir oder einem ersten Ladungsreservoir entspricht), die aus einer Mehrzahl von Batteriezellen 21 zusammengesetzt ist, die jeweils eine sekundäre Batterie, wie zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie, sind, die über eine Busschiene oder dergleichen in Serie verbunden sind, und eine Steuerschaltkreiseinheit 30 (die einer Lade-/Entladesteuereinheit entspricht), die das Laden und Entladen der assemblierten Batterie 20 und anderen Betrieb des Batteriepacks 1 steuert. Die Steuerschaltkreiseinheit 30 enthält einen Lade-/Entladeschaltkreis 50, der die assemblierte Batterie 20 lädt und entlädt, und einen Batteriezustandserfassungsschaltkreis 40, der einen Zustand der assemblierten Batterie 20 derart überwacht, dass der Lade-/Entladeschaltkreis 50 als Antwort auf bzw. in Reaktion auf den Zustand der assemblierten Batterie 20 gesteuert wird.
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Der Lade-/Entladeschaltkreis 50 enthält ein Paar von MOS-FETs 51 zum Verbinden und Trennen der Stromleitung 7 und ein Relais 52, das zwischen der Verbindung und Trennung zwischen der Stromleitung 7 und der assemblierten Batterie 20 umschaltet.
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Der Batteriezustandserfassungsschaltkreis 40 enthält eine zentrale Recheneinheit (CPU) 41. Die CPU 41 implementiert eine MOS-FET-Steuerfunktion, die jeden MOS-FET 51 an- und abschaltet, eine Relaissteuerfunktion, die den Schaltbetrieb des Relais 52 steuert, eine Zellspannungs-Ausgleichssteuerfunktion, die die Spannungen der jeweiligen Batteriezellen 21 der assemblierten Batterie 20 ausgleicht, eine Batteriezustandserfassungsfunktion, die einen Zustand (Ladezustand (SOC) und dergleichen) der assemblierten Batterie 20 auf der Basis der Spannungswerte der jeweiligen Batteriezellen 21 der assemblierten Batterie 20 erfasst und ein Ausgangssignal des Ist-Temperatur-Sensors 22, der entlang einer geerdeten Leitung zwischen der assemblierten Batterie 20 und einer Masse vorgesehen ist, und eine Kommunikations-Interface-Funktion, die eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Batteriepack 1 und dessen Äußeren ermöglicht.
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Der Batteriepack 1 enthält einen Wasser-Immersions-Sensor 60, der erfasst, ob oder ob nicht ein Wasserstand von Wasser, das in das Batteriepack 1 eingedrungen ist, eine Höhenposition des Sensors erreicht hat (welche einer vorbestimmten Höhenposition entspricht), beispielsweise, wenn das Fahrzeug eine mit Wasser bedeckte Straße betritt und das Batteriepack 1 in Wasser getaucht wird. Der Wasser-Immersions-Sensor 60 kann ein Paar von Elektroden enthalten, die voneinander beabstandet angeordnet sind, um zwischen den Elektroden auf der Basis der elektrischen Leitfähigkeit dazwischen nach Wasser zu prüfen, wobei dadurch erfasst wird, ob oder ob nicht der Wasserstand die Höhenposition des Sensors erreicht hat. Die CPU 41 kann das Ausgangssignal des Wasser-Immersions-Sensors 60 empfangen.
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Das Fahrzeug ist mit einem 2-Batterien-Controller 8 vorgesehen, der den kooperativen Betrieb der Bleibatterie 4 und des Batteriepacks 1 steuert. Vorzugsweise ist der 2-Batterien-Controller 8 in einer Maschinen-ECU (Maschinensteuereinheit) enthalten, der die Maschine steuert. Der 2-Batterien-Controller 8 empfängt ein Ausgangssignal von einem Ist-Spannungssensor 4a, der entlang einer geerdeten Leitung zwischen der Bleibatterie 4 und der Masse vorgesehen ist, und führt eine regelnde Steuerung bzw. Regelung einer Ausgangsspannung der Wechselstrommaschine 2 durch. Der 2-Batterien-Controller 8 ist fähig bidirektional mit dem Batteriepack 1 über das Kommunikationsinterface der CPU 41 in dem Batteriepack 1 über CAN (Controller Area Network) oder LIN (Local Interconnect Network) zu kommunizieren.
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Wie vorstehend beschrieben ist das Batteriepack 1 in einer relativ niedrigen Position platziert, beispielsweise unter einem Vordersitz in dem Passagierabteil. Andererseits ist die Bleibatterie 4 in einer höheren Position als das Batteriepack 1 platziert, beispielsweise in einem oberen Abschnitt des Maschinenabteils.
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Wie in 1 gezeigt, enthält das Batteriepack 1 ein Gehäuse 10 (äußere Hülle), das aus Metall oder einem Harz mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt ist, welches eine rechteckige, röhrenförmige Seitenwand 12 und einen flachen, plattenförmigen Deckel 11, der ein offenes oberes Ende der rechteckigen, röhrenförmigen Seitenwand 12 schließt, aufweist. Das Gehäuse 10 enthält einen nach außen hervorstehenden Befestigungsflansch 13 bei einem unteren Ende der Seitenwand 12. Das Batteriepack ist in dem Fahrzeug befestigt, wo der Befestigungsflansch 13 auf einer Bodenfläche 90 in dem Passagierabteil des Fahrzeugs arretiert ist.
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Die assemblierte Batterie 20, die aus einer Mehrzahl von Batteriezellen 21 zusammengesetzt (fünf Batteriezellen in der vorliegenden Ausführungsform) ist, und die Steuerschaltkreiseinheit 30 sind innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet. In dem Gehäuse 10 sind Balkenabschnitte 14, 15 vorgesehen, wobei jeder ein Paar von internen Oberflächen des Gehäuses 10 überbrückt. Die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30 werden jeweils durch die Balkenabschnitte 14, 15 unterstützt. Alternativ kann jeder der assemblierten Batterie 20 und der Steuerschaltkreiseinheit 30 direkt an mindestens eine der inneren Oberflächen (vier innere Oberflächen der rechteckigen, röhrenförmigen Seitenwand 12 und eine innere Oberfläche der Decke 11) des Gehäuses 10 angefügt sein.
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Ein Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 ist an einer oberen Oberfläche (äußeren Oberfläche) der Decke 11 vorgesehen. Das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 ist aus Metall oder einem Harz mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit der hergestellt, dass dieses eine kammähnliche Querschnittsform aufweist. In 1 ist das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 auf einem Abschnitt der oberen Oberfläche der Decke 11 über der Steuerschaltkreiseinheit 30 angeordnet. Alternativ kann das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 auf einem Abschnitt der äußeren Oberfläche des Deckels 11 oder der Seitenwand 12, deren rückseitige innere Oberfläche in Kontakt mit oder nahe bei den Batteriezellen 21 ist, die die assemblierte Batterie 20 ausbilden, vorgesehen sein.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 ein von dem Gehäuse 10 separates Element, das an der äußeren Oberfläche des Gehäuses 10 befestigt ist. Alternativ kann das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 integral mit dem Gehäuse 10 derart ausgebildet sein, so dass die Wärme effizient von dem Inneren des Gehäuses nach außen abgeführt werden kann.
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Das Gehäuse 10 weist eine Öffnung 16 auf, die sich über einer Bodenfläche innerhalb des Befestigungsflanschs 13 und einem unteren Abschnitt der Seitenwand 12 (wie auf der linken Seite der 1 gezeigt) ausbreitet. Ein Abschnitt des Gehäuses 10 über der Öffnung 16 weist keine derartige Wand-Durchdringende Struktur wie ein Durchgangsloch auf. Wie in 1 gezeigt, sieht der Abschnitt des Gehäuses 10 über der Öffnung 16 in einer befestigten Position wie ein Rohr aus, das an einem Ende geschlossen ist und dessen offenes Ende nach unten steht und dieses weist keine Wand-Durchdringende Struktur auf. Das heißt, der Abschnitt des Gehäuses 10 über der Öffnung 16 kann verhindern, dass Luft das Gehäuse 10 durch den Abschnitt des Gehäuses 10 über der Öffnung 16 verlässt oder in dieses eintritt.
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Das heißt, dass das Gehäuse 10, in einer befestigten Position, wie in 1 gezeigt, einen vertieften Abschnitt 17 mit einer aufwärts vertieften inneren Oberfläche über der Öffnung 16 enthält. Dies ermöglicht es, dass eine Lufttasche (die einer oberen Region entspricht) innerhalb des vertieften Abschnitts 17 ausgebildet ist, sogar wenn das Batteriepack 1 in Wasser getaucht ist und der Wasserstand des Wassers, das in das Gehäuse 10 eingedrungen ist, über das obere Ende 16a der Öffnung 16 steigt.
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Die Zwei-Punkt-Gestrichelte Linie, die in 1 abgebildet ist, stellt einen Wasserstand 61 in dem Gehäuse 10 dar, wenn die ganze Öffnung 16 gerade vollständig in Wasser getaucht ist. Die Lufttasche 18 ist ein innerer Raum des vertieften Abschnitts 17 oberhalb des Wasserstands 61 (ein Wasserstand in dem Gehäuse 10, wenn die ganze Öffnung 16 gerade vollständig in Wasser getaucht ist). Wie in 1 gesehen werden kann, ist jede Batteriezelle 21 der assemblierten Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 31 innerhalb der Lufttasche 18 angeordnet.
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Ein Kabel bzw. Anschlussdraht 70 (der einer leistungs-führenden Leitung entspricht) erstreckt sich von der Steuerschaltkreiseinheit 30 zu dem äußeren des Gehäuses 10 durch die Öffnung 16. Das Kabel 70 ist elektrisch mit der Stromleitung 7 verbunden, die in dem Fahrzeug über einen Verbinder 71 verdrahtet ist, wie in 1 gezeigt. In 2 entspricht das Kabel 70 einer Erweiterung der Stromleitung 70 innerhalb des Batteriepacks 1, die sich von der Lade-/Entladeschaltkreiseinheit 50 zu dem äußeren des Batteriepacks 1 erstreckt.
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Wie in 1 gezeigt ist der Wasser-Immersions-Sensor 60 mit dem Balkenabschnitt 14 innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 unbeweglich gekuppelt. Der Wasser-Emissionssensor 60 ist unter einem unteren Ende 30a der Steuerschaltkreiseinheit 30 und unter einem unteren Ende 20a der assemblierten Batterie 20 platziert, aber ist dieser oberhalb des Wasserstands 61, wenn die Öffnung 16 gerade vollständig in Wasser getaucht ist (d. h. das obere Ende der Öffnung 16).
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Mit dieser Konfiguration kann durch den Wasser-Immersions-Sensor 60 erfasst werden, dass der Wasserstand in dem Gehäuse 10 die Höhenposition des Sensors erreicht hat, bevor der Wasserstand das untere Ende 20a der assemblierten Batterie 20 und ferner das untere Ende 30a der Steuerschaltkreiseinheit 30 erreicht hat, sogar wenn der Wasserstand in dem vertieften Abschnitt 17 des Gehäuses 10 über das obere Ende der Öffnung 16 aufgrund einer Vibration oder dergleichen steigt.
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Nun wird ein Steuerbetrieb erklärt werden, der durch die CPU 41 in der Steuerschaltkreiseinheit 30 durchgeführt werden soll, wenn das Batteriepack 1 in Wasser getaucht ist. 3 zeigt ein Flussdiagramm des Steuerbetriebs.
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Wie in 3 gezeigt, wird bei Schritt S110 durch die CPU 41 auf der Basis eines Signals von dem Wasser-Immersions-Sensor 60 überwacht, ob oder ob nicht der Wasserstand die Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60 erreicht hat (in anderen Worten, ob oder ob nicht der Wasser-Immersions-Sensor 60 in Wasser getaucht ist).
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Falls bei Schritt S110 erfasst wird, dass der Wasserstand die Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60 erreicht hat, wird dann bei Schritt S120 das Laden und Entladen der assemblierten Batterie 20 verhindert und nur das Laden und Entladen der Bleibatterie wird erlaubt. Genauer gesagt, wird bei Schritt S130 das Relais 52 abgeschaltet und ein Anweisungssignal zum Anweisen der Maschinen-ECU, die als der 2-Batterie-Controller 8 dient, wird an die Maschinen-ECU ausgegeben, um die Leerlaufstoppsteuerung zu verhindern.
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Entsprechend wird das Laden und Entladen der assemblierten Batterie vermieden und nur das Laden und Entladen der Bleibatterie 4 mit einer relativ niedrigen Wahrscheinlichkeit eines Eintauchens in Wasser erlaubt, sogar falls die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30 noch nicht in Wasser getaucht sind, wenn der Wasserstand in dem Gehäuse 10 steigt und es wahrscheinlich ist, dass die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30 in Wasser getaucht werden, wobei dadurch die kontinuierliche Leistungsversorgung zu der geschützten Last 5 und der allgemeinen Last 6 sichergestellt wird. Zusätzlich wird die Maschine nicht gestoppt, sogar wenn das Fahrzeug in einem stationären Zustand ist, da angenommen werden kann, dass sich das Fahrzeug auf einer mit Wasser bedeckten Straße befindet, wobei dadurch die Sicherheit sichergestellt wird.
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Bei Schritt S140, der auf Schritt S130 nachfolgt, wird basierend auf dem Signal von dem Wasser-Immersions-Sensor 60 überwacht, ob oder ob nicht der Wasserstand unter die Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60 gefallen ist (ob oder ob nicht der Wasser-Immersions-Zustand gelöscht bzw. bereinigt ist).
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Falls erfasst wird, dass der Wasserstand unterhalb der Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60 gefallen ist, wird dann bei Schritt S150 selbst diagnostiziert, ob oder ob nicht jede Funktion der Steuerschaltkreiseinheit 30 normal arbeitet. Falls jede Funktion der Steuerschaltkreiseinheit 30 normal arbeitet, wird dann bei Schritt S160 das Verbot des Ladens und Entladens der assemblierten Batterie 20 aufgehoben. Genauer gesagt, wird bei Schritt S170 das Relais 52 angeschaltet und ein Anweisungssignal zum Anweisen der Maschinen-ECU, die als der Zwei-Batterie-Controller 8 dient, wird an die Maschinen-ECU zum Aufheben des Leerlaufstopp-Steuerverbots ausgegeben. Nachfolgend auf Schritt S170 kehrt der Betrieb zu Schritt S110 zurück.
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Bei dem vorstehenden Steuerbetrieb in einem Wasser-Immersions-Zustand verhindert die Steuerschaltkreiseinheit 30 ein Laden und Entladen der assemblierten Batterie 20 und erlaubt ein Laden und Entladen der Bleibatterie 4, die oberhalb der assemblierten Batterie 20 angeordnet ist, wenn durch den Wasser-Immersions-Sensor 60 erfasst wird, dass der Wasserstand eine vorbestimmte Höhenposition erreicht hat (bei der vorliegenden Ausführungsform die Höhenposition des Sensors).
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Wie vorstehend beschrieben, enthält das Gehäuse 10 des Batteriepacks 1 den vertieften Abschnitt 17 mit einer aufwärts vertieften inneren Oberfläche oberhalb der Öffnung 16 in einer befestigten Position. Zusätzlich wird die Lufttasche 18 innerhalb des vertieften Abschnitts 17 oberhalb des Wasserstands 61 ausgebildet, wenn der Wasserstand auf oder über den Wasserstand 61 gestiegen ist. Die assemblierte Batterie 20 und der Steuerschaltkreis 30 werden innerhalb der Lufttasche 18 des Gehäuses 10 angeordnet.
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Dies kann verhindern, dass die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30, die innerhalb der Lufttasche 18 angeordnet sind, in Wasser getaucht werden, sogar wenn der Wasserstand auf oder über das obere Ende der Öffnung 16 (oder die ganze Öffnung ist vollständig in Wasser getaucht) gestiegen ist, wobei dadurch vermieden wird, dass Wasser in die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30 eindringt. Sogar mit einer solch einfacheren Konfiguration, wie das Verwenden eines nicht-hermetischen Gehäuses 10 mit der darin ausgebildeten Öffnung 16, können die Lade und Entladefunktionen für die assemblierte Batterie 20 aufrechterhalten werden, ohne eine kompliziertere Konfiguration einzuführen, um erzwingende Wasser-Evakuierungsmittel oder dergleichen zu implementieren.
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In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich das Kabel 70 von dem Inneren des Gehäuses 10 nach außen durch die Öffnung 16. Keine weitere Durchgangsöffnung muss für das Kabel 70 in dem vertieften Abschnitt 17 des Gehäuses 10 ausgebildet werden, was das Ausbilden der Lufttasche 18 in dem vertieften Abschnitt 17 erleichtert bzw. ermöglicht.
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Die Batteriezellen 21 (Lithium-Ionen-Batterien in der vorliegenden Ausführungsform), die die assemblierte Batterie 20 ausbilden, sind relativ empfindlich gegenüber hohen Temperaturen. Beispielsweise können Temperaturen, die gleich oder höher als 60°C sind, die Verschlechterung der Batterien beschleunigen. Deshalb wäre es unerwünscht, den Batteriepack in dem Maschineabteil des Fahrzeugs anzuordnen. Vorzugsweise ist das Batteriepack 1 innerhalb des Passagierabteils, eines Gepäckbereichs, eines Kofferraums oder dergleichen angeordnet. Vorzugsweise ist das Batteriepack 1 sogar in dem Passagierabteil von einem Armaturenbrett entfernt angeordnet, dessen Temperaturen unter der sengenden Sonne höher werden können, aber in der Nähe einer Wechselstrommaschine 2 (Leistungsgenerator für Fahrzeuganwendungen) in dem Maschinenabteil, was es ermöglicht, dass ein Widerstand einer Zusammenschaltung bzw. Verbindung minimiert ist. Am besten ist, wie vorstehend beschrieben, das Batteriepack 1 unter dem Vordersitz in dem Passagierabteil angeordnet.
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Allerdings ist eine Lage unter dem Vordersitz eine der Lagen, die am ehesten unter Wasser getaucht sind, wenn das Fahrzeug auf einer mit Wasser bedeckten Straße fährt und das Wasser in das Passagierabteil eindringt. In der vorliegenden Ausführungsform können die Lade und Entladefunktionen für die assemblierte Batterie 20 mit einer einfacheren Konfiguration, wie die vorstehend beschrieben, erhalten werden, sogar wenn das Batteriepack 1 in einer solchen versenkbaren Lage angeordnet ist. Das heißt, dass das Batteriepack 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform einen großen Grad an Freiheit zum Festlegen oder Wählen einer Befestigungsposition in dem Fahrzeug aufweist.
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Bei dem Fall eines Leerlauf-Stopp-fähigen Fahrzeugs mit dem darin befestigten Batteriepack 1 können steuerbare Festlegungsbedingungen bzw. Einstellungen ein Reset für die Maschinen-ECU und andere elektrische Lasten, wie z. B. die Steuereinheiten, die eine wichtige Rolle beim Fahren des Fahrzeugs spielen, sein, wenn eine zugeführte Spannung signifikant bei der Aktivierung des Starters, der relativ häufig aktiviert wird, fällt, was einen Defekt hervorrufen kann. Allerdings ist das Batteriepack 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform für das Leerlauf-Stopp-fähige Fahrzeug signifikant bzw. sehr nützlich, da das Batteriepack 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform die Lade- und Entladefunktionen für die assemblierte Batterie 20 sicher aufrechterhalten kann, sogar wenn das Batteriepack in Wasser getaucht ist.
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Das Batteriepack 1 ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform mit dem Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses zum Abführen von interner Wärme von dem Inneren des Gehäuses nach außen vorgesehen. Dies ermöglicht es, dass Wärme, die in den Batteriezellen 21 und der Steuerschaltkreiseinheit 30 und anderen elektrischen Elementen erzeugt wird, effizient von dem Inneren des Gehäuses nach außen abgeführt werden kann, was den Anstieg der Temperatur innerhalb des Gehäuses 10 unterdrücken kann.
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(Andere Ausführungsformen)
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Nun werden andere Ausführungsformen erläutert, die ohne ein Abweichen von dem Geist und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ersonnen werden können. Es werden nur die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform erläutert.
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Bei der ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, ist das Batteriepack 1 auf der horizontalen Bodenfläche 90 in dem Passagierabteil angeordnet. Alternativ, wie in 4 gezeigt, kann das Batteriepack 1 auf einer geneigten Bodenfläche 90A in dem Passagierabteil angeordnet sein.
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Bei der ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, weist das Gehäuse 10 des Batteriepacks 1 eine Öffnung 16 auf, die sich über die untere Oberfläche innerhalb des Befestigungsflanschs 13 und dem unteren Abschnitt der Seitenwand 12 ausdehnt. Alternativ, wie in 5 gezeigt, kann das Gehäuse 10 des Batteriepacks 1 eine Öffnung 16 enthalten, die sich nur über die untere Oberfläche innerhalb des Befestigungsflanschs 13 ausdehnt.
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Bei der ersten Ausführungsform ist die assemblierte Batterie 20 aus fünf Batteriezellen 21 zusammengesetzt. Alternativ, wie in 5 gezeigt, kann die assemblierte Batterie 20 aus vier Batteriezellen 21 zusammengesetzt sein.
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Bei der ersten Ausführungsform enthält der Batteriepack 1 die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30, die beide innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 angeordnet sind, und enthält ferner einen Luftspalt zwischen der Seitenwand 12 des Gehäuses 10 und der assemblierten Batterie 20. Alternativ, wie in den 6 und 7 gezeigt, kann der Batteriepack 1 die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30 enthalten, die beide mit hoher Dichte bzw. Packungsdichte innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 angebracht sind, wo die assemblierte Batterie 20 in Kontakt mit der Seitenwand 12 steht.
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Alternativ zu einer Positionsbeziehung zwischen der assemblierten Batterie 20 und der Steuerschalkreiseinheit 30 in dem vertieften Abschnitt 17 des Gehäuses 10 der ersten Ausführungsform können die Steuerschaltkreiseinheit 30 und die assemblierte Batterie 20 angrenzend zueinander angebracht sein, wie in 6 gezeigt. Zum Zwecke der Illustration sind in 6 und in 7 (und auch in 8 bis 11, die später erläutert werden) das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 und das Kabel 70 und anderes nicht abgebildet. Bei Fällen, bei denen die Wärmeabfuhr von dem Inneren des Gehäuses 10 nach außen nicht beschleunigt werden muss, ist das Wärmeabfuhr-Rippenelement 19 optional.
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Bei der ersten Ausführungsform sind die ganze assemblierte Batterie 20 und die ganze Steuerschaltkreiseinheit 30 innerhalb der Lufttasche 18 des Gehäuses 10 angeordnet. Alternativ kann nur ein Abschnitt der assemblierten Batterie 20 innerhalb der Lufttasche 18 des Gehäuses 10 angeordnet sein, unter der Voraussetzung, dass die ganze Steuerschaltkreiseinheit 30 innerhalb der Lufttasche 18 des Gehäuses angeordnet ist. Diese Anordnung ist erlaubt, wenn eine geringe elektrische Ableitung bzw. Leckage während des Wassertauchens akzeptabel ist.
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Beispielsweise, wie in den 8 und 9 gezeigt, können die assemblierte Batterie 20 und die Steuerschaltkreiseinheit 30 innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 derart angeordnet sein, dass nur ein Abschnitt der assemblierten Batterie 20 und das Ganze der Steuerschaltkreiseinheit 30 innerhalb der Lufttasche 18 des Gehäuses 10 angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform kann vermieden werden, dass die Steuerschaltkreiseinheit 30, die innerhalb der Lufttasche 18 angeordnet ist, in Wasser getaucht wird, sogar wenn die ganze Öffnung 16 des Gehäuses 10 vollständig in Wasser getaucht ist. Zusätzlich wird ein Wasser-Immersions-Zustand bzw. Unter-Tauchzustand in Wasser der assemblierten Batterie 20 schnell durch das Abfließen des Wassers von dem Inneren des vertieften Abschnitts 17 nach außen durch die Öffnung 16 beseitigt, sogar wenn die assemblierte Batterie 20 in Wasser getaucht ist, das in das Gehäuse 10 durch die Öffnung 16 eingedrungen ist.
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Bei der ersten Ausführungsform ist der Wasser-Immersions-Sensor 60 unter dem unteren Ende 30a der Steuerschaltkreiseinheit 30, unter dem unteren Ende 20a der assemblierten Batterie 20, und oberhalb des Wasserstands 61, wenn die Öffnung 16 gerade vollständig in Wasser getaucht ist, innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 angeordnet. Alternativ, wie in den 8 und 9 gezeigt, kann der Wasser-Immersions-Sensor 60 oberhalb des unteren Endes 20a der assemblierten Batterie 20 angeordnet sein, unter der Voraussetzung, dass der Wasser-Immersions-Sensor 60 unter dem unteren Ende 30a der Steuerschaltkreiseinheit 30 und oberhalb des Wasserstands 61, wenn die Öffnung gerade vollständig in Wasser getaucht ist, innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 angeordnet ist. Dennoch kann alternativ der Wasser-Immersions-Sensor 60 unterhalb des Wasserstands 61, wenn die Öffnung 16 gerade vollständig in Wasser getaucht ist, angeordnet sein, unter der Voraussetzung, dass der Wasser-Immersions-Sensor 60 unterhalb des unteren Endes 30a der Steuerschaltkreiseinheit 30 innerhalb des vertieften Abschnitts 17 des Gehäuses 10 angeordnet ist.
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Bei jeder der vorstehenden anderen Ausführungsformen kann zuverlässig erfasst werden, dass der Wasserstand die Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60 erreicht hat, wenn der Wasserstand auf eine Höhenposition solchermaßen gestiegen ist, dass die ganze Öffnung 16 des Gehäuses 10 vollständig in Wasser getaucht ist und der Wasserstand des Wassers, das in das Gehäuse 10 durch die Öffnung 16 eingedrungen ist, eine vorbestimmte Höhenposition unterhalb der Steuerschaltkreiseinheit 30 in dem vertieften Abschnitt 17 (Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60) erreicht hat. Wie in der ersten Ausführungsform wird das Laden und Entladen der assemblierten Batterie 20 vermieden und das Laden und Entladen der Bleibatterie 4 wird in Reaktion auf das Erfassen, dass der Wasserstand die Höhenposition des Wasser-Immersions-Sensors 60 erreicht hat, erlaubt, was es ermöglicht, die Leistungsversorgung zu der geschützten Last 5 und der Last 6, die in dem Fahrzeug befestigt ist, fortzuführen.
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Bei der ersten Ausführungsform ist die Seitenwand 12 rechteckig-röhrenförmig geformt. Alternativ kann die Seitenwand 12 rund-röhrenförmig geformt sein.
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Bei der ersten Ausführungsform enthält das Gehäuse 10 des Batteriepacks 1 die rechteckige röhrenförmige Seitenwand 12 und die flache plattenförmige Decke 11 (horizontal in einer befestigten Position), die das obere Ende der Seitenwand 12 schließt. Alternativ, wie in 5 und den 9 bis 11 gezeigt, ist es erlaubt, dass das Gehäuse 10 des Batteriepacks 1 verschiedene Formen annimmt. Die Form des Gehäuses 10 kann in Übereinstimmung mit einer Beschränkung des Installationsraums in einer befestigten Position und einer erforderlichen Stärke für das Gehäuse 10 festgelegt werden.
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Beispielsweise, wie in 10 gezeigt, kann das ganze Gehäuse 10 gewölbeförmig sein. Alternativ kann nur die Decke, die das obere Ende der röhrenförmigen Seitenwand schließt, gewölbeförmig sein. Dennoch kann, wie in 11 gezeigt, die flache plattenförmige Decke 11, die das obere Ende der röhrenförmigen Seitenwand 12 schließt, alternativ in einer befestigten Position geneigt sein.
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Als eine Variante der ersten Ausführungsform kann das Batteriepack 1 alternativ einen Bypass- bzw. Umgehungsschaltkreis, der elektrisch mit der Stromleitung 7 parallel zu den MOSFETs 51, wie in 2 gezeigt, verbunden ist, um die MOSFETs 51 zu umgehen, und Schaltmittel zum An- und Ausschalten des Umgehungsschaltkreises, wie z. B. ein Relais, enthalten. Wenn durch den Wasser-Immersions-Sensor 60 erfasst wird, dass ein Wasserstand in dem vertieften Abschnitt 17 die Höhenposition des Sensors erreicht hat, wird das Schaltmittel angeschaltet, um den Umgehungsschaltkreis zu erregen, was die Fortführung der Leistungsversorgung zu der geschützten Last 5 und der Last 6 sicherstellt.
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Bei der ersten Ausführungsform ist die assemblierte Batterie 20 aus den Batteriezellen 21 zusammengestellt, wobei jede eine Lithium-Ionen-Batterie ist, die als das erste Ladungsreservoir verwendet wird, und die Bleibatterie 4 wird als das zweite Ladungsreservoir verwendet. Alternativ kann die Batteriezelle 21 eine beliebige wider-aufladbare zweite Batterie sein. Die ersten und zweiten Ladungsreservoirs kann etwas beliebiges, elektrisch Wider-aufladbares sein, beispielsweise ein Kondensator. Das erste Ladungsreservoir kann anstelle der assemblierten Batterie 20 aus der Mehrzahl der Batteriezellen 21 eine einzelne zweite Batteriezelle sein.
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Bei der ersten Ausführungsform ist das Batteriepack 1 eine Hilfsbatterie für die Bleibatterie 4. Alternativ kann das Batteriepack 1 als eine elektrische Speichervorrichtung verwendet werden, die in dem Fahrzeug allein befestigt ist.
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Bei der ersten Ausführungsform ist das Fahrzeug mit dem darin befestigten Batteriepack 1 ein Leerlauf-Stopp-fähiges Fahrzeug. Alternativ kann das Fahrzeug mit dem darin befestigten Batteriepack 1 ein beliebiges Fahrzeug sein, das anders ist, als das Leerlauf-Stopp-fähige Fahrzeug.
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Viele Modifikationen und andere Ausführungsformen der Erfindung werden dem Fachmann einfallen, dem diese Erfindung betrifft, wobei diese den Vorteil des Gelehrten aufweisen, dass in der vorangegangenen Beschreibung und der zugehörigen Bezeichnung präsentiert wurde. Daher sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass Modifikationen und andere Ausführungsformen dazu gedacht sind, in dem Gegenstand der angehängten bzw. beigefügten Ansprüche enthalten zu sein. Obwohl hierin spezifische Ausdrücke verwendet wurden, sind diese nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn und nicht zum Zweck der Beschränkung verwendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-40340 [0001]
- JP 2009-119936 [0003]
