JP2015525446A - バッテリを動作温度に維持する装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリを動作温度に維持するための装置および方法に関する。第１のバッテリを動作温度に維持するための前記装置は、第１のバッテリを加熱可能な加熱回路（１４０）と、加熱回路に接続されたモニタ回路（２００）であって、所定のプログラミングに従って加熱回路の動作を制御可能なモニタ回路（２００）とを備えることを特徴とする。

Description

本発明の主題は、バッテリを動作温度に維持するための装置および方法である。

本発明の分野は、車載組み込み装置の分野である。

より正確には、本発明の分野は、独立型の車載組み込み装置、特に、これらの装置の電源の分野のものである。

あらゆる分野における新しい情報通信技術のアクセス可能性の高まりに伴い、近年、車載テレマティックスに高い関心が寄せられている。車載組み込みテレマティックスは、とりわけ、２つのインテリジェント装置間での情報の長距離伝送を含む。組み込みテレマティックスの１つの役割として、車両のユーザに関連情報を供給することがある。組み込みテレマティックスの別の役割には、車両のユーザにとって最適な安全状況を確保するということがある。この安全性は、通常の車両使用に固有の危険性を考慮するとともに、社会的危険性も考慮することで、少なくとも二重の考慮がなされる。通常の車両使用時における１つの危険性は、事故である。社会的危険性の１つは、盗難である。なお、これは非限定的な例である。これらの危険性は、動作可能な状態になるために車両の完全性に依存する必要がないという点で「スタンドアローン（独立型）」の装置によって考慮される。

事故は、事故を自動的に報告するための組み込み装置によって考慮される。このような装置の原理は、事故が検知されると、専用の受信機に事故を報告する電子メールを送信することである。電子メールは、少なくとも、事故の場所、すなわち、送信装置の場所を含む。これにより、事故現場において、事故から救急サービス到着までの経過時間が短縮される。

事故を報告する電子メールは、センサによって事故が検知された後、自動的に送信されるか、または車両がダメージを受けたか否かにかかわらず、車両のユーザによってアクチュエータを介した作動後に手動で送信される。組み込み装置は、例えば、衛星位置決めシステムを介して送信されるメッセージに含まれる場所を得る。

社会的危険性は、車両追跡装置によって考慮される。これらの装置は、ほとんどの場合、ＳＶＴ（Ｓｔｏｌｅｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ：盗難車両追跡）装置と呼ばれる。このような追跡装置は、連続して、または要求に応じて、車両の位置を送信する。送信位置は、自動事故報告装置の場合と同様に得られる。

より一般に用いられている用語は、安全装置およびセキュリティ装置である。安全装置は、使用上の危険要因の影響を可能な限り低減することによって、車両の通常の使用をより安全にする。しかしながら、低減よりも防止の方がより有効である。セキュリティ装置は、車両の完全性の意図的な違反行為の影響を低減しようとするものである。

このような安全装置またはセキュリティ装置の可用性は、車両の主電源の可用性に依存できないことは明らかである。実際、以下のように、このような主電源の動作停止は比較的容易に起こる。
−事故時の衝撃による断線
−セキュリティ装置への電源を切断する目的でケーブルを切断する意図的な行為
−その他。

少なくともこれらの理由から、安全装置およびセキュリティ装置は、常に、安全を確保する車両の主電源から切断されたとき、ある程度の自立性をこれらの装置に与える予備バッテリを常に備えている。

これらの安全装置およびセキュリティ装置が車両に組み込まれる場合、これらの装置は、適用分野において効力のある規格に準拠しなければならない。この場合、これらの安全装置およびセキュリティ装置が動作しなければならない温度範囲がある。この範囲は、−４０℃〜＋８５℃である。

問題は、温度が低いときに生じる。−２０℃を下回ると、標準的なバッテリは電流をほとんど供給しなくなることが知られている。このように、これらのバッテリに依存する装置は機能しなくなる。これらの装置が車両の動作時に使用され、エンジン室または乗員室のいずれかに位置している限り、超低温にさらされることはほとんどない。しかしながら、特にセキュリティ装置の場合において、車両が動作していないとき、すなわち、エンジンのスイッチが切られているときでも動作可能でなければならない。この場合、セキュリティ装置の動作温度は、車両が位置する場所の周囲温度である。この場合、車両と車両のコンポーネントは、セキュリティ装置への熱量供給に寄与しない。

車両の始動時、実際には、車両を始動したばかりで、車両コンポーネントがまだ適温まで上昇していない場合にも別の問題が生じる。事故や不調が最初の車輪回転中に起こることもある。したがって安全装置は、できる限り迅速に作動状態になるべきである。

本発明は、セキュリティ装置に電力供給するバッテリの温度を監視することによってこれらの問題を解決する。したがって、バッテリは、温度センサおよび加熱装置に連結される。加熱装置および温度センサは、温度センサによって出力された信号に応じて加熱装置を制御するマイクロコントローラに接続される。マイクロコントローラは、動作可能、すなわち、エネルギーを供給可能な温度にバッテリを維持するように加熱装置をオンに切り換える。このような温度は、−２０℃より高い。

以上のことから、本発明の主題は、第１のバッテリを動作温度に維持するための装置であって、
−第１のバッテリを加熱することに適した加熱回路と、
−加熱回路に接続され、所定のプログラミングに従って加熱回路の動作を制御することに適した制御回路と、を備えることを特徴とする装置である。

前段落において記載した主な特徴の他に、本発明による装置は、個別に考慮され、または技術的に可能な組み合わせに応じて、以下のさらなる特徴のうちの１つ以上を有してもよい。

−制御回路に接続される、第１のバッテリの温度を測定することに適した温度センサ（１９０）であって、所定のプログラミングは、第１のバッテリの温度の測定値に基づいたものである。

−加熱装置は、第２のバッテリによって電力供給される。

−加熱装置は、以下のもの、すなわち、
−第１のバッテリ、
−第２のバッテリから加熱回路の電源を選択するためのスイッチ回路を備える。

−加熱装置は、第１のバッテリによって電力供給される。

−加熱回路は、第１のバッテリの周りに配設される抵抗性ケーブル巻線である。

−加熱回路は、第１のバッテリを収容することが意図された場所の両側に配設された２つのコイルから構成される。

−温度センサは、加熱回路から熱的に絶縁される。

また、本発明の主題は、バッテリを動作温度に維持する装置を実行する方法であって、
−制御回路の始動時、特定の期間、加熱回路をオンに切り換えるステップを含むことを特徴とする方法である。

また、本発明の主題は、バッテリを動作温度に維持する装置を実行する方法であって、
−第１の所定の周波数で第１のバッテリの温度を取得するステップと、
−取得した温度と所定のしきい値とを比較するステップと、
−取得した温度がしきい値を下回れば、加熱回路はオンに切り換えられるステップと、
を含むことを特徴とする方法である。

前段落に記載された主な特徴の他に、本発明による方法は、個別に考慮され、または技術的に可能な組み合わせに応じて、以下のさらなる特徴のうちの１つ以上を有してもよい。

−その方法は、
−比較中、取得した温度がしきい値を上回れば、加熱回路は遮断（シャットダウン）されるステップを含む。

−その方法は、
−第２の所定の周波数で加熱装置を遮断するステップを含む。

本発明は、以下の記載を読み、添付の図面を考察することで、さらに深く理解されるであろう。これらは、指針として与えられるものであって、本発明を制限するものではない。

本発明の第１の実施形態の図。 本発明による装置に実装された第１のバッテリの長手方向断面図。 本発明による装置に実装された第１のバッテリの横断面図。 加熱装置の別の実施形態の図。 バッテリ加熱装置の別の実施形態の図。 本発明による方法のステップを示す図。 本発明による方法のステップを示す図。 本発明の１つの変形例の図。 電源選択回路の図。

図１は、第１のバッテリ１１０を不図示の安全装置またはセキュリティ装置に接続する電源ケーブル１２０および１３０を備える第１のバッテリ１１０を示す。

また、図１は、第１のバッテリ１１０に巻回した抵抗性ケーブルからなる加熱回路１４０を示す。回路１４０に電流が通ると、ジュール効果による熱を発する。加熱回路１４０が第１のバッテリ１４０と非常に密接または接触している限り、加熱回路１４０が熱を発するときに加熱回路１４０は加熱される。

図１は、加熱回路１４０が、電源ケーブル１５０および１６０を介して第２のバッテリ１７０に接続されることを示す。この接続は、スイッチ装置１８０を介して確立される。このようなスイッチ装置１８０は、例えば、非限定的に、電気機械式スイッチ、トランジスタ、中継器または任意の同等の装置である。装置１８０の実装は、加熱回路１４０の電源回路を開閉するために用いられうる。

また、図１は、温度センサ１９０を示す。このようなセンサは、サーミスタ、熱電対または任意の他の同等の装置である。温度センサ１９０は、少なくとも以下の場合において、バッテリ温度を測定するために適用される。
−温度センサは、バッテリと直接接触した状態にある。
−温度センサは、少なくとも１つの熱伝導性材料を介してバッテリと接触状態にある。
−温度センサは、センサとバッテリとの間の要素が熱絶縁性を構成しないようにバッテリの十分近くにある。

１つの変形例において、バッテリに対する温度センサの相対位置は、温度測定を較正するために考慮される。ある場合において、温度センサによって実行される測定に補正因子が適用される。

図１は、制御回路２００をさらに示す。制御回路２００は、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサタイプのものである。制御回路２００は、ケーブル２１０を介してスイッチ装置１８０に接続され、ケーブル２２０を介して温度センサ１９０に接続される。ケーブル２２０により、マイクロコントローラ２００は温度センサ１９０によって生じた温度測定値を受け取る。ケーブル２１０により、制御回路２００は、スイッチ装置１８０を制御する。

ケーブルに関して、これらのケーブルは、アナログ、電力またはディジタル電気信号を伝送する手段であることを理解されたい。このように、これらのケーブルは、プリント回路上のケーブルまたはトラックのいずれか、またはそれらの両方である。

図２は、バッテリ１１０のタイプの第１のバッテリを実装する実施例を示す。このように、図２は、抵抗性ケーブル３４０によって囲まれたバッテリ３１０を示す。

図２は、ケーブル３４０とバッテリ３１０との間に、レセプタクル３７０を示し、レセプタクル３７０の上側部分３８０は、ケーブル３４０と接触状態にあり、熱絶縁性のものである。レセプタクル３７０は、センサ１９０と同等の温度センサ３９０を受け入れる。センサ３９０は、ケーブル４００を介して制御回路に接続される。レセプタクル３７０は、ケーブル４００が貫通するオリフィス、またはケーブル４００がレセプタクル３７０とバッテリ３１０との間を通るオリフィスとを備える。

図３は、センサ３９０のレベルでの、図２に示す装置の横断面図である。図３は、以下のことを示している。
−レセプタクル３７０は、ケーブル３４０とバッテリ３１０との間にある。
−レセプタクル３７０は、
・センサが接触状態になるようにするためにバッテリ側で開口しているか、または、
・バッテリ側に、熱伝導壁が設けられる。

図２の変形例は、バッテリの実際の温度に最も近い温度測定値を与えるための加熱回路の温度センサを熱的に絶縁するために使用されうる。

本発明の別の変形例は、レセプタクル３７０を用いずに実装される。

図４は、抵抗性ケーブルからなるコイルの２つの回路網（ネットワーク）４２０および４３０によって囲まれた第１のバッテリ４１０を示す。回路網４２０および４３０は、バッテリ４１０の両側に配置されるが、交差することはない。回路網４２０および４３０は、同じ電源を有する。さらに、バッテリ４１０の配置および／または取り換えのために、回路網４２０および４３０を個別に移動させることが可能である。

図４の変形例において、不図示の温度センサは、バッテリ４１０に取り付けられるか、２つの回路網４２０または４３０の１つに取り付けられる。

図５１０は、閉じられると、第１のバッテリ５４０を収容するために適した２つの部品５２０および５３０に分けられるハウジング５１０を示す。ハウジングが閉じられると、以下のことが利用可能になる。
−バッテリ５０が、蓄えている電気エネルギーを送る手段である２つの電力ケーブル、
−加熱装置５５０に電力供給するための２つの電源ケーブル、および、
−温度センサの接続ケーブル５６０。

部品５２０および部品５３０の内壁は、部品５２０には抵抗膜５７０が、部品５３０には抵抗膜５８０が被覆される。これらの抵抗膜は、２つの電源ケーブルによって供給される。

センサ５６０は、
−２つの部品５２０または５３０の一方に取り付けられるか、または、
−２つの部品５２０または５３０の一方に取り付けられるレセプタクル５９０自身の内部に取り付けられる。

センサ５６０またはレセプタクル５９０の取り付けは、任意のものである。センサ５６０またはレセプタクル５９０は、閉じられたときにハウジング５１０内にあればよい。

レセプタクル５６０は、レセプタクル３７０と同等のものである。本発明の変形例によれば、レセプタクル５６０は、任意に、加熱装置５５０の温度センサ５６０を絶縁する絶縁壁を備える。

本発明の１つの変形例（不図示）において、温度センサが、第１のバッテリの構成によって、前記第１のバッテリ内にある。これは、前記バッテリがいくつかの容量性素子から構成される場合に特に容易である。素子が電気エネルギーを蓄積することに適している場合、この素子を容量性であると言える。

本発明の１つの変形例において、ケーブル１３０は、バッテリ１７０の代わりに、スイッチ装置１８０に接続される。ケーブル１３０は、加熱回路１４０のケーブル１５０が接続されていない装置１８０の端子に接続される。この変形例において、ケーブル１２０は、ケーブル１６０に接続される。この構成において、第１のバッテリ１１０は、第１のバッテリ１１０のエネルギーを用いて加熱回路１４０に電力供給可能である。この電力供給は、スイッチ装置１８０を介して制御回路２００によって制御される。

図８は、命名の規則に従って、第１の入力８０２、第２の入力８０３および出力８０４を備える選択装置８０１を示す。入力８０２は、第２のバッテリ１７０のプラス極に接続される。入力８０３は、第１のバッテリ１１０のプラス極、すなわち、ケーブル１３０に接続される。したがって、選択装置８０１は、第１のバッテリ１１０のプラス極、または第２のバッテリ１７０のプラス極のいずれかに端子８０４を接続するために使用される。出力８０４は、スイッチ装置１８０の端子に接続され、スイッチ装置１８０のもう一方の端子は、ケーブル１５０に接続される。

図８はまた、第１の入力８１２と、第２の入力８１３と、出力８１４とを備える選択装置８１１を示す。入力８１２は、第２のバッテリ１７０のプラス極に接続される。入力８１３は、第１のバッテリ１１０のプラス極、すなわち、ケーブル１３０に接続される。したがって、選択装置８１１は、第１のバッテリ１１０のマイナス極か、または第２のバッテリ１７０のマイナス極のいずれかに端子８１４を接続するために使用される。出力８１４は、ケーブル１６０に接続される。

装置８０１および装置８１１によってなされる選択は、一貫して実行される。これは、入力端子８０２と出力端子８０４との間のリンクが、入力端子８１２と出力端子８１４との間のリンクと同時に選択されるということを意味する。１つの実施例において、休止時、すなわち、電力供給がない場合、アクティブなリンクは、入力端子８０３と出力端子８０４との間のリンクと、入力端子８１３と出力端子８１４との間のリンクである。これは、例えば、装置８０１の弾性手段８０５によって、および装置８１１の弾性手段８１５によって達成される。第２のバッテリ１７０によってこれらの装置に電力が供給されると、入力端子８０２と出力端子８０４との間のリンクおよび入力端子８１２と出力端子８１４との間のリンクは、弾性手段８０５の作用及び弾性手段８１５の作用と対抗する作用を有する電磁場によって作動される。第２のバッテリ１７０とのリンクがなくなれば、弾性手段８０５および弾性手段８１５は、入力端子８０３と出力端子８０４との間のリンクおよび入力端子８１３と出力端子８１４との間のリンクを回復させる。したがって、加熱装置１１０の電力供給のために、第１のバッテリと第２のバッテリとの間には自動切り換えがある。

弾性手段８０５および８１５は、例えば、非限定的に、弾性バンド、ばね、形状記憶ストリップなどである。選択装置として、単純な電気装置が使用されてもよい。

このような装置は、例えば、装置９００などの比較器によって制御される切り換えスイッチである。図９は、入力の一方が、第１のバッテリのプラス端子に接続され、他方が第２のバッテリのプラス端子に接続される比較器９０１を示す。また、図９は、入力の一方が第１のバッテリのプラス端子に接続され、他方が第２のバッテリのプラス端子に接続される切り換えスイッチ９０２を示す。切り換えスイッチ９０２の出力は、スイッチ１８０の端子に接続される。比較器９０１の出力は、切り換えスイッチ９０２を制御する。装置９００は、装置８０１の代わりに使用されてもよい。

本発明の実施方法の変形例を記載するために、マイクロ回路、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラまたは同等の回路によって作用が実行される。これらの作用は、前記回路によって、不図示の前記回路のプログラムメモリに記録された命令コードの解釈の結果である。

図６は、制御回路２００がバッテリ１１０の温度を取得するステップ６０１を示す。温度センサ１９０の性質によれば、この取得は、温度センサ１９０によって生じるアナログ信号またはディジタル信号を読み取ることを伴う。この信号がアナログ信号であれば、ディジタル信号に変換される。この測定値については、以下、測定値Ｍと呼ぶ。

測定値Ｍが取得されると、制御回路２００は、測定値Ｍとしきい値Ｓとを比較するステップ６０２に進む。しきい値Ｓは、制御回路２００のメモリまたはバスを介して制御回路２００に接続される不図示のメモリに記録される。

しきい値Ｓは、方法のパラメータである。しきい値は、構成ごとに設定されるか、またはこの目的のために設けられたインタフェースを介してプログラム可能なものである。

測定値Ｍがしきい値Ｓを下回れば、制御回路２００は、加熱回路１４０をオンに切り換えるか、または加熱回路をオンにしたままにするステップ６０３に進む。これを行うために、制御回路２００は、加熱回路１４０への電力を供給するためのスイッチ装置１８０にスイッチ信号を送信する。

ＭがＳを上回れば、回路２００は、加熱回路１４０をオフに切り換えるか、または加熱回路１４０をオフに切り換えられたままにするステップ６０４に進む。

ステップ６０３およびステップ６０４から、制御回路２００はステップ６０１に進む。ステップ６０１において、制御回路２００は、前述したように新しい温度測定値を取得して考慮する前に、所定の時間Ｔの経過を待つ。

時間Ｔは、この方法のパラメータである。時間は、構成ごとに設定されるか、またはこの目的のために設けられたインタフェースを介してプログラム可能なものである。

別の実施形態では、ステップ７０１において、制御回路２００は、最後にスイッチをオンにしてから経過した時間を評価する。この経過時間が時間ＴＡより長ければ、制御回路２００は、加熱回路１４０をオフに切り換えるか、または加熱回路１４０をオフに切り換えたままにするステップ７０２に進む。したがって、加熱装置は、第２の所定の周波数（頻度）で遮断される。この周波数は、時間期間ＴＡの逆数である。それは、遮断するために加熱装置がオフに切り換えられることが必要であるため、最大周波数である。加熱装置は、低温の場合にのみオンに切り換えられるため、時間ＴＡに対応する周波数は、低温の場合にのみ到達される。言語の誤用により、最大の到達可能周波数は、動作周波数と同等である。

すべての制御回路は、クロックに関連付けられていることが知られている。各クロックビートで１ずつ増分されるカウンタによって時間間隔が測定される。カウンタがある数に達するとき、これはある一定時間に相当する。したがって、カウンタが達する必要のある値ＣＡと時間ＴＡとの間に等値が存在する。したがって、この変形例において、制御回路２００は、読み取りおよび書き込みのためにアクセス可能なメモリ領域に相当するカウンタＣを備える。クロックの各ビートで、このカウンタＣは１ずつ増分する。実際には、クロック周波数の倍数であってもよい。この結果は、従来、制御回路において扱われる割り込みを介して達成される。

ステップ７０２から、制御回路２００は、ステップ６０１と同等のステップ７０３に進み、ステップ７０３において、制御回路は、バッテリ１１０の温度を取得する。

ステップ７０３で取得された温度である測定値Ｍがしきい値Ｓを下回ると、制御回路２００は、ステップ６０３と同等のステップ７０４に進む。ステップ７０４において、制御回路２００は、さらに、カウンタＣをゼロにリセットする。

また、測定値Ｍがしきい値Ｓを上回れば、制御回路２００はステップ７０１に進む。

ステップ７０４から、制御回路２００はステップ７０１へ進む。

本発明の１つの変形例において、図１は、センサ１９０がない場合も考慮される。この変形例において、制御回路２００は、始動サイクルに応じてスイッチ装置１８０を制御する。制御回路２００は、電力が供給されると、スイッチ装置１８０を閉じる。このようにして、加熱装置１４０に電力が供給され、第１のバッテリ１１０を加熱する。制御回路２００は、指定期間、スイッチ装置１８０を閉じたままにする。この期間は、例えば、６０秒、９０秒または１２０秒である。この期間は長くなっても短くなってもよい。１つの変形例において、この期間は、制御回路２００の不図示のメモリに記録される。

例えば、１つの実施例として、可能な限り迅速に作動する必要がある車載安全装置を備えた車両の例が挙げられる。この場合、前記安全装置は、本発明による装置が装備されたバッテリによって電力供給される。したがって、車両の始動時に、安全装置に電力供給するバッテリが、安全装置を動作させるのに十分な温度になる期間、オンに切り換えられる。指定期間後、加熱はオフに切り換えられる。

Claims (12)

1. 第１のバッテリ（１１０）を動作温度に維持する装置であって、
   −前記第１のバッテリを加熱することに適した加熱回路（１４０）と、
   −前記加熱回路に接続され、所定のプログラミングに従って前記加熱回路の動作を制御することに適した制御回路（２００）と、
   を備えることを特徴とする装置。
2. −前記第１のバッテリの温度を測定することに適した、前記制御回路に接続される温度センサ（１９０）
   を備え、前記所定のプログラミングは、前記第１のバッテリの温度の測定値に基づくことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記加熱装置は、第２のバッテリ（１１０）によって電力供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. −前記第１のバッテリと、
   −前記第２のバッテリと、
   から前記加熱回路の電力供給を選択するためのスイッチ回路を備えることを特徴とする、請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記加熱装置は、前記第１のバッテリ（１７０）によって電力供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
6. 前記加熱回路は、前記第１のバッテリの周りに配設された抵抗性ケーブルの巻線（１４０）であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記加熱回路は、前記第１のバッテリを収容するようにされた場所の両側に配設される２つのコイル（４２０、４３０）から構成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記温度センサは、前記加熱回路から熱絶縁（３７０、３８０）されることを特徴とする、請求項２から７のいずれか一項に記載の装置。
9. −前記制御回路の始動時、特定の期間、前記加熱回路をオンに切り換えるステップ
   を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置の実行方法。
10. −第１の所定の周波数で前記第１のバッテリの温度を取得するステップ（６０１）と、
    −前記取得された温度と所定のしきい値とを比較するステップ（６０２）と、
    −前記取得された温度が前記しきい値を下回れば、前記加熱回路がオンに切り換えられるステップ（６０３）と、
    を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置の実行方法。
11. −前記比較中、前記取得された温度が前記しきい値を上回れば、前記加熱回路が遮断されるステップ（６０４）
    を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. −第２の所定の周波数で前記加熱装置を遮断するステップ
    を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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