JP2016509828A - ウォータークラフトのモーターモジュールに関するバッテリ管理システム - Google Patents
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Abstract
本明細書において開示されるのはバッテリ管理システムである。ハウジングは、1つまたは複数の電気モーター、電気モーターに電気的に連結されたバッテリ、および、ハウジング内の有害な環境条件を検出するように構成されたセンサーを備えてよい。そのようなセンサーは、制限されないが、煙、熱、水、または衝撃を含む、潜在的に有害な条件を検出することができる。回路は、前記の少なくとも1つのセンサーに連結され、センサーが有害な環境条件を検出すると、モーターからバッテリを外してバッテリを放電するように構成され得る。カセットの内部環境での潜在的な問題が検出されると、カセットバッテリはメイン出力との接続を効果的に切断することができ、その結果、モーターを無効にする。さらに、バッテリ内に蓄えられたエネルギーを、ゆっくり安全に放電することができる。一部の実施態様では、カセットの内部環境での潜在的問題が検出されると、バッテリを放電して永久に無効にすることができる。例示的な実施態様は、モーター式ウォータークラフトにおいて実施されるバッテリ管理システムを開示する。
Description
[関連出願の相互参照]
本出願は、2013年1月25日に出願された「BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR WATERCRAFT MOTOR MODULE」と題する米国仮出願第61/757,013号、および、2013年3月12日に出願された「BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR WATERCRAFT MOTOR MODULE」と題する米国仮出願第61/777,479号の優先権を主張し、その両方とも、それらの全体で参照により本明細書中に援用される。
本出願は、2013年1月25日に出願された「BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR WATERCRAFT MOTOR MODULE」と題する米国仮出願第61/757,013号、および、2013年3月12日に出願された「BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR WATERCRAFT MOTOR MODULE」と題する米国仮出願第61/777,479号の優先権を主張し、その両方とも、それらの全体で参照により本明細書中に援用される。
[分野]
本発明は、バッテリの管理および/または保護システムに関する。本明細書に開示される一部の実施は、モーター式カセットに動力を供給するのに用いられるバッテリを管理するための、装置、システム、および、方法である。モーター式カセットは、サーフボードのようなウォータークラフトを推進させるのに用いられ得る。
本発明は、バッテリの管理および/または保護システムに関する。本明細書に開示される一部の実施は、モーター式カセットに動力を供給するのに用いられるバッテリを管理するための、装置、システム、および、方法である。モーター式カセットは、サーフボードのようなウォータークラフトを推進させるのに用いられ得る。
リチウムイオンバッテリは、家庭用電化製品および電気自動車において一般的である。リチウムイオンバッテリの不具合は、発火または爆発を引き起こす可能性がある。バッテリ保護回路は、高電流の形成を防ぎ、および/または、過充電を防ぐように、構成し得ることが知られている。しかしながら、そのような公知の回路は、全ての関連する不具合の状態を考慮するわけではない。
本明細書に記載の装置、システム、および方法は、様々な特徴を有し、その単一のものだけがその望ましい特質の原因となっているわけではない。以下の請求項により表される範囲を限定せずに、そのより顕著な特徴を、ここで簡単に述べる。この議論を考慮し、特に、「詳細な説明」と題する部分を読んだ後、システムおよび方法の特徴が、どのように、伝統的なシステムおよび方法に勝る様々な利点を提供するかを理解するであろう。
本明細書に開示される要旨は、バッテリ保護システムに関する。当該システムは、1つまたは複数のバッテリ、バッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するように構成された1つまたは複数のセンサー、および、前記の1つまたは複数のセンサーに連結された回路を備えてよい。回路は、バッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、前記の1つまたは複数のバッテリを放電するように構成されてよい。
一部の実施態様では、回路は、前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、ユーザに見える表示を作動するように構成される。前記の1つまたは複数のバッテリ、前記の1つまたは複数のセンサー、および、回路は、筐体内に格納してよい。測定インタフェースは、筐体の外側に配置されて、電気バッテリパラメータを測定するために、前記の1つまたは複数のバッテリに接続されてよい。一部の態様では、前記の少なくとも1つの環境条件は、前記の1つまたは複数のバッテリに起因しない環境条件である。少なくとも1つのセンサーは、水を検出するように構成されてよい。少なくとも1つのセンサーは、水の存在下で導電的に接続されるプリント回路基板上の隣接トレースを用いて、水を検出するように構成されてよい。少なくとも1つのセンサーは、機械的衝撃を検出するように構成されてよい。少なくとも1つのセンサーは、煙を検出するように構成されてよい。少なくとも1つのセンサーは、温度を検出するように構成されてよい。少なくとも1つのセンサーは、機械的応力を検出するように構成されてよい。一部の実施態様では、少なくとも2つのセンサーは、水、煙、温度、機械的応力、および機械的衝撃のうちの2以上を検出するように構成される。多重センサーは、筐体内の様々な位置に配置されてよい。
一部の実施態様では、パーソナルウォータークラフトを推進させるためのカセットは、少なくとも1つの電気モーター、前記の少なくとも1つの電気モーターに電気的に連結された1つまたは複数のバッテリ、および、前記の1つまたは複数のバッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するように構成された1つまたは複数のセンサーを備えるハウジング、および、前記の1つまたは複数のセンサーに連結された回路を備える。回路は、前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、前記の1つまたは複数のバッテリを放電するように構成されてよい。
一部の実施態様では、パーソナルウォータークラフトは、本体、少なくとも1つの電気モーター、前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された1つまたは複数のバッテリ、前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された1つまたは複数のインペラ、前記の1つまたは複数のバッテリの少なくとも1つの電気状態および前記の1つまたは複数のバッテリの外部の少なくとも1つの環境条件の一方または両方を監視するように構成された少なくとも1つのセンサー、および、前記の1つまたは複数のバッテリの前記の少なくとも1つの電気状態、前記の1つまたは複数のバッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件の、一方または両方に関する情報を、ウォータークラフトのユーザに表示するように構成された表示部を備える。電気状態は、バッテリの充電レベルであってよい。回路は、前記の少なくとも1つのセンサーに連結されて、回路が作動している場合は、バッテリを放電するように構成されていてよい。ユーザインタフェースは、回路に連結されてよい。ユーザインタフェースは、回路を作動するように構成されてよい。ユーザインタフェースは、ワイヤレスで回路に連結されてよい。
一部の実施態様では、パーソナルウォータークラフトは、本体、少なくとも1つの電気モーター、前記の少なくとも1つの電気モーターに接続された1つまたは複数のバッテリ、前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された1つまたは複数のインペラ、バッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するように構成された1つまたは複数のセンサー、および、バッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、前記の1つまたは複数のバッテリを放電するように構成された前記の1つまたは複数のセンサーに連結された回路を備える。回路は、前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、ユーザに見える表示を作動するように構成されてよい。前記の1つまたは複数のバッテリ、前記の1つまたは複数のセンサー、および/または、回路は、筐体内に格納されてよい。測定インタフェースは、筐体の外側に配置されて、電気バッテリパラメータを測定するために、前記の1つまたは複数のバッテリに連結されてよい。前記の少なくとも1つの環境条件は、前記の1つまたは複数のバッテリに起因しない環境条件であってよい。
一部の実施態様では、バッテリ保護方法は、バッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するステップ、および、バッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件の検出に少なくとも部分的に基づいて、バッテリを放電するステップを含む。当該方法は、バッテリに起因しない環境条件を検出するステップを含んでよい。当該方法は、水、機械的衝撃、煙、温度および/または機械的応力を検出する1つまたは複数のステップを含んでよい。当該方法は、水、煙、温度、機械的応力および/または機械的衝撃の2以上を検出するステップを含んでよい。
以下は、各図面の簡単な説明である。図から図へ、同一の参照番号は、説明される実施態様と同一の部品を指すのに用いられている。図面は、例示的な実施態様、および特に、ウォータークラフトのようなモーター式の乗り物との関連での例示的な実施を開示する。それらは全ての実施態様を示すわけではない。他の実施態様を追加または代替して用いてよい。反対に、一部の実施態様は、開示される全詳細を用いずに実施してよい。
本開示は、サーフボードのようなパーソナルウォータークラフトでの使用のためのモーター式カセットとの関連でのバッテリ安全性に主に関する一方で、本明細書に記載の発明は、様々な用途において実施することができる。リチウムおよび/またはリチウムイオンバッテリを備える任意の装置のバッテリ状態を監視して、安全でない状態が検出される場合は放電し得る。例えば、個人の電子機器(例えばラップトップおよびタブレットなど)のバッテリ状態を、本明細書に記載の技術を用いて監視し得る。一般に、本明細書に開示されるのは、バッテリが属する環境条件を検出することのできるシステムおよび方法である。バッテリは、密閉された筐体内に格納することができ、および/または、ユーザによって簡単に見ることができない。システムは、バッテリ内およびバッテリ周囲の環境条件を監視し得て、ユーザにその状態を表示し得る。一部の実施態様では、システムは、バッテリ付近の内側および周辺の水および/または水分を検出するように構成されたセンサーを備える。そのような安全でない状態は、ユーザに表示され得る。一部の実施態様では、安全でない環境条件が検出される場合、回路は、バッテリの出力および/または入力の接続を切断することができる。一部の実施態様では、回路は、バッテリ放電を始動し得る。
本開示に記載される要旨の特定の実施を実行して、1つまたは複数の以下の潜在的利点を理解することができる。本明細書に記載の実施態様は、バッテリ寿命が長くて、安全で政府規制に準拠する方法で保管、出荷または携帯して旅行することができる装置を提供する。リチウムおよび/またはリチウムイオンバッテリの出荷および輸送は、過熱、発火、破裂、および/または爆発の危険の可能性のために、規制および/または制限されることが多い。破損した、および/または、危険にさらされたバッテリ、および/または、安全でないバッテリ環境は、充電および/または放電する場合に、爆発する危険性がある。したがって、本明細書に開示する装置、システムおよび方法は、1つまたは複数の安全な特性を提供する。
一部の有利な実施態様では、モーター式ドライブシステムは、独立して格納されたカセットとして提供される。カセットは、バッテリ、モーター、制御電子回路、インペラ、および、関係があるドライブハードウェアを格納し得る。この設計は大きな利点を多く有する。それは、着脱可能および/または交換可能に作られ得る。また、カセットは、サーフボードだけでなく様々なウォータークラフトに用いてよい。
本明細書に開示するカセットは、とりわけ、密閉された筐体内に再充電可能なバッテリを格納する。一部の実施態様では、カセットは耐水性があり、そのことは、相当な時間、水が筐体に浸水せずに、カセットを水の下に完全に沈めることが可能であることを意味する。本明細書に開示するカセットは、カセットまたはそのようなバッテリが格納されている他の密封された容器の内部環境での潜在的な問題を検出するように構成された、1つまたは複数のセンサーを備えることができる。そのようなセンサーは、制限されないが、煙、熱、水、または衝撃を含む潜在的に有害な環境条件を検出することができる。カセットの内部環境での潜在的な問題が検出されると、バッテリはメイン出力との接続を効果的に切断することができ、それによりモーターを無効にする。さらに、バッテリ内に蓄えられたエネルギーを、ゆっくり安全に放電することができる。
一部の実施態様では、カセットの内部環境での潜在的問題が検出されると、バッテリは放電されて永久に無効にされ得る。例えば、一部の実施態様では、ハウジングは、熱を検出するように構成されたセンサーを備える。熱センサーがハウジング内に安全でない温度を検出すると、ハウジング内の前記の1つまたは複数のバッテリは、電気モーターから効果的に接続が切断され、バッテリはゆっくり放電される。同様に一部の実施態様では、ハウジングは、水分を検出するように構成されたセンサーを備える。水分センサーがハウジング内に安全でない湿度レベルを検出すると、ハウジング内の前記の1つまたは複数のバッテリは、電気モーターから効果的に接続が切断され、バッテリはゆっくり放電される。
一部の実施態様では、密封された筐体内に配置された1つまたは複数のセンサーは、密封された筐体内に配置された各バッテリの1つまたは複数の特性を監視するように構成される。一部の実施態様では、物理的バッテリサイズが監視され得る。物理的バッテリサイズ(すなわちバッテリの膨張)の増大は、危険なバッテリ状態の示度であり得る。したがって、バッテリサイズの変化が検出される場合は、バッテリを無効にして放電することができる。一部の実施態様では、各バッテリの、電圧、電流、平衡、内部インピーダンス、放電率、温度、および/または、充電/放電のサイクル数を監視する。そのようなバッテリ特性は、正常な運転パラメータと比較し得て、1つまたは複数の特性が危険および/または異常であると判定される場合は、バッテリは無効にされ放電され得る。一部の実施態様では、システムは、充電/放電のサイクル数が予め決定された数に到達した場合に、ユーザに知らせ、および/または、カセットを無効にするように構成される。ユーザは、それから、カセットを検査および/またはメンテナンスに返還するように指示され得る。一部の実施態様では、1つまたは複数のセンサーは、カセット内に配置された1つまたは複数のバッテリ上に配置され、バッテリ温度を監視するように構成される。バッテリに関する正常動作範囲外の温度が検出される場合は、バッテリを無効にして放電することができる。
本明細書において用いられる用語「バッテリの外部の環境条件」は、出力電流、充電電流および出力電圧のような電気バッテリパラメータとは別の、バッテリ自体の外側で測定可能な物理的条件を意味する。従来のバッテリ保護回路は、バッテリ電気パラメータに注目しているが、本明細書に開示されるようにバッテリの外部の環境条件には注目していない。そのような環境条件は、バッテリ電気パラメータの測定に注目した従来のシステムでは十分に対処できない、安全でないバッテリ機能障害を引き起こし得る。
これらの環境条件の一部の重要な形態は、バッテリ自体に起因するわけではない。例えば、バッテリを含んでいる耐水性の筐体は、壊れて(fail)リークして、筐体に水を浸入させ、バッテリ内部にとって危険な状態を引き起こし得る。バッテリ電源式システムの劣化は、機械的衝撃により危険なバッテリ機能障害をもたらし得る。バッテリの外部の他の環境条件は、バッテリ自体、例えばバッテリ上またはバッテリ近辺の、温度上昇または煙の存在に起因し得る。別の例は、バッテリの寸法の測定可能な変化またはバッテリ搭載システム上の測定可能なストレスを生じ得る、バッテリの膨張である。
本明細書に開示される一部の実施では、パーソナルウォータークラフト(モーター式カセットを備え得る)は、ユーザインタフェースおよびバッテリ管理システムを備える。ユーザインタフェースは、バッテリ充電レベルを表示することができる。ユーザインタフェースおよびバッテリ管理は、モーター式カセットを飛行機で安全に保管、出荷、または携帯して旅行することができるように、ユーザがバッテリを放電することを可能にすることもできる。ユーザインタフェースは、ユーザにハウジング内のバッテリ状態を知らせ得る。
これら、ならびに、他の様々な態様、構成要素、ステップ、特徴、目的 利益(objects benefits)、および利点を、ここで、説明目的のために選択された特定の形態または実施態様に関して記載する。本明細書に開示されるカセットの主旨および範囲は、選択された形態に制限されないことが理解されよう。さらに、本明細書で提供される図は、任意の特定の比率または縮尺で描かれず、そして、説明される実施態様に対して多くの変更がなされ得ることに、注目すべきである。
図1および図2は、モーター式カセット1020の第一の実施態様およびサーフボード本体1000を備えるパーソナルウォータークラフトを示す。本体1000は、上部側1004および底部側1002を備える。他の実施態様では、本体1000は、例えば、インフレータブルウォータークラフト、ディンギー、救命ボート、テンダー、セールボード、スタンドアップパドルボード(「SUPボード」)、カヤック、およびカヌーを含む、他の伝統的な非電源式ウォータークラフトを含んでよい。本体1000は、上部シェルを底部シェルに取り付けることにより組み立ててよく、または、当業者に公知の他の様々な方法を用いて組み立ててよい。本体1000は、場合により、1つまたは複数のフィン1012を受け入れるように構成された1つまたは複数のフィンボックス1010を備えてもよい。
ここで図2を参照して、本体1000の底部側1002は、カセット1020をその中に受け入れるように構成された凹部1008を備えてよい。凹部1008は、底面1002から上面1004に向かって伸び、本体1000の底面1002に略凸状の陥没を備えてよい。一実施態様では、凹部1008は、底面1002に涙型の開口部を形成する。涙型の開口部は、インサート1014および/またはカセット1020が凹部1008内で所望の構造に配向および/または位置することができるように、インサート1014および/またはカセット1020の形状に補完的であってよい。以下にさらに詳細に説明するように、インサートは、とりわけ、カセットをサーフボードの凹部内に固定するために用いることのできる、例えばフランジ、留め具の係合のためのネジ穴のような所望の特徴を含むことができるので、有用であり得る。これは、サーフボードのシェル自体を、全体的に、凹部1008の内部および周辺が滑らかで穏やかな曲線の表面を有して、鋭い角、穴、または、困難な製造プロセスを必要とする他の特徴を有さずに、製造することを可能にする。これは、サーフボード1000自体の製造を非常に容易にして、従来のサーフボードの製造プロセスに最小限の変更を必要とする。
引き続き図2を参照して、インサート1014は、凹部1008の少なくとも一部分を覆うように構成された固体または実質的に環形状のシート構造を備えてよい。インサート1014は、接着剤、結合剤、および/または留め具などの様々な連結手段を用いて、凹部1008に連結されてよい。一部の実施態様では、インサート1014および凹部1008の補完的な形状のおかげで、インサート1014は、凹部1008内に形が嵌合して、その間の係合により、凹部1008に対するインサート1014の縦、横、および/または横断の動作が抑制され得る。凹部1008内に配置される場合、インサート1014は、カセット1020を受け入れるための受け入れ空間1016を定義することができる。一部の実施態様では、インサート1014は、受け入れ空間1016内に伸びる、1つまたは複数の比較的小さなフランジまたは突起(示さず)を備えてよい。前記の1つまたは複数のフランジは、カセット1020内に配置された1つまたは複数の嵌合する溝(示さず)と係合するように構成することができる。一実施態様では、フランジは、インサート1014の最前方部分から受け入れ空間1016内へ伸び、カセット1020の最前方部分は対応する溝を備える。このようにして、カセット1020は、インサート1014と解放可能に係合して、カセット1020の前部を、インサート1014および本体1000に対して一直線にして保持し得る。図1に示すように、カセット1020のベース面1022は、パーソナルウォータークラフトの所望の流体力学的プロファイルを達成するために、本体1000の隣接するベース面1002と実質的に合うように構成され得る。
カセット1020は、1つまたは複数の留め具1060によってインサート1014および凹部1008に解放可能に連結され得る。一実施態様では、インサート1014は、ネジ式の留め具1060の一部分、例えば、カセット1020内に形成された対応する開口部1024を通るネジと、ネジ式に係合するように構成された雌ネジ穴1062を備える。別の実施態様では、ネジ穴は、本体1000に配置され、ネジ式の留め具1060の一部分と係合するように構成される。一実施態様では、カセット1020の第一の先端の溝は、インサート1014から伸びる対応するフランジの少なくとも一部分を解放可能に受け入れてよく、カセット1020の第二の先端は、凹部1008に対するカセット1020の縦、横、および/または横断の動作を制限するために留め具1060によってインサート/本体に留めてよい。以下にさらに詳述するように、受け入れ空間1016は、カセット1020と同様の形状をした様々な異なるカセットを解放可能に受け入れるように構成し得る。
図1および図2に示すように、着脱可能なカセット1020は、パーソナルウォータークラフトに関するドライブシステムを備えてよい。一実施態様では、ドライブシステムの部品は、カセット1020内に格納される。例えば、カセット1020は、1つまたは複数の排出口1026、1つまたは複数のポンプハウジング1028、1つまたは複数のモーター軸1030、1つまたは複数のモーター(示さず)、1つまたは複数のバッテリ(示さず)、および/または、1つまたは複数のインペラ(示さず)を備えてよい。したがって、カセット1020は、水体に対して本体1000を推進させて、例えば、サーフボードを沖に出して波を捕まえるのに役立ち得る。
図3および図4は、本体1000内に受け入れられるカセット1040の第二の実施態様を備えるパーソナルウォータークラフトを示す。カセット1040は、両方のカセットとも、インサート1014により形成される受け入れ空間1016内にしっかり嵌るように、図10および図11のカセット1020と同様の形状であってよい。カセット1040は、1つまたは複数のネジ式の留め具1060、および/または、インサートから伸びるフランジとカセット1040内の溝との間の係合によって、本体1000に解放可能に連結されてよい。図示されるように、留め具1060は、カセット1040の開口部1034を通ってインサート1014のネジ穴1062内に受け止められてよい。
図1および図2のカセット1020とは対照的に、カセット1040は、非電源式または非モーター式であってよい。一部の実施態様では、カセット1040は、手回り品(例えば、日焼け止め、ウォータークラフトのハードウェア、鍵、携帯電話など)を保管するように構成された収納スペースをくり抜いてよく、および、内包してよい。一実施態様では、収納スペースは、その中に保管された物を、水体(例えば海洋)からの水の浸入から保護するために、実質的に水密であってよい。他の実施態様では、カセット1040は、ウォータークラフトが前端から後端まで全体的に均一な浮力および/または強剛性の特性を有するように、実質的に固体であってよい。
図1と図2のカセット1020、および、図3と図4のカセット1040を相互交換して、モーター式の構造(図1と図2)と非モーター式の構造(図3と図4)との間で本体1000を変換し得る。本体1000は、モーター式カセット1020および非モーター式カセット1040の片方または両方を備えるキットとして提供され得る。ユーザは、水の状態および/またはパーソナルウォータークラフトの所望の性能特性に応じて、カセット1020とカセット1040との間を切り替えてよい。例えば、ユーザは、非モーター式カセット1040を本体1000内に配置することを選択することによって、パーソナルウォータークラフトの全体的な質量特性を低下させることを望んでよく、または、ユーザは、モーター式カセット1020を本体1000内に配置することを選択することによって、サーフィンの時間に使用される人のエネルギーを最小限にすることを望んでよい。
ここで図5および図6を参照して、モーター式カセット1620およびウォータークラフト本体1600を備えるパーソナルウォータークラフトを示す。本体1600は、上部側1604および底部側1602を備える。一部の実施態様では、本体1600はサーフボードを含んでよく、他の実施態様では、本体1600は他の様々なウォータークラフトを含んでよい。図1〜4のパーソナルウォータークラフトと同様に、本体1600は、上述のように、上部シェルを底部シェルに取り付けることにより組み立ててよく、または、当業者に公知の他の様々な方法を用いて組み立ててよい。本体1600は、場合により、1つまたは複数のフィン1612を受け入れるように構成された1つまたは複数のフィンボックス1610を備えてよい。
ここで図6を参照して、本体1600の底部側1602は、カセット1620をその中に受け入れるように構成された凹部1608を備えてよい。凹部1608は、底面1602から上面1604に向かって伸び、本体1600の底面1602に略凸状の陥没を備えてよい。一実施態様では、凹部1608は、底面1602内に涙型の開口部を形成する。涙型の開口部は、インサート1614および/またはカセット1620が凹部1608内で所望の構造に配向および/または位置することができるように、インサート1614および/またはカセット1620の形状に補完的であってよい。
引き続き図6を参照して、インサート1614は、凹部1608の少なくとも一部分を覆うように構成された固体または実質的に環形状のシート構造を備えてよい。インサート1614は、接着剤、結合剤、および/または、留め具などの様々な連結手段を用いて、凹部1608に連結されてよい。一部の実施態様では、インサート1614および凹部1608の補完的な形状のおかげで、インサート1614は、凹部1608内に形が嵌合して、その間の係合により、凹部1608に対するインサート1614の縦、横、および/または横断の動作が抑制され得る。凹部1608内に配置される場合、インサート1614は、カセット1620を受け入れるための受け入れ空間1616を定義することができる。
一部の実施態様では、インサート1614は、カセット1620上の1つまたは複数の窪み1659(図7に示す)内に差し込まれるように構成された1つまたは複数の突起1651を備えてよい。突起1651およびカセット1620上の窪み1659は、カセット1620をインサート1614に対して前方縦方向にスライドさせることによって、突起が窪みにより受け入れられ得るように、補完的な形状を有することができる。突起1651と対応する窪みとの係合は、インサート1614および本体1600に対するカセット1620の縦、横、および/または横断の動作を阻止または抑制するために作用する1つまたは複数の接合部をもたらすことができる。
また、インサート1614は、ラッチプレート1655から片持ちのラッチエレメント1653も備えてよい。カセット1620がインサート1614内に受け入れられる場合、ラッチエレメント1653は、カセット1620上のレセプタクル1661(図7に示す)内で1つまたは複数の表面を捕えて、インサート1614に対して縦方向にカセット1620を固定し得る。このようにして、カセット1620がインサート1614に対して一直線にして固定されるように、カセット1620は、ラッチ1653がカセット上のノッチまたは他の特徴に解放可能に係合するまでインサート1614内へ前方にスライドし得る。インサート1614からカセット1620を取り外すためには、ラッチエレメント1653の片持ちの先端に力を加えることによりラッチエレメント1653を押し下げて、ラッチエレメントをカセットのノッチまたは他の特徴から離脱させてよい。ラッチエレメント1653の離脱は、それから、ユーザがカセット1620をインサート1614に対して後方縦方向にスライドして、突起1651を窪み1659から解放し、カセット1620を本体1600から取り外すことを可能にする。
図5に示すように、カセット1620のベース面1622は、パーソナルウォータークラフトの所望の流体力学的プロファイルを達成するために、本体1600の隣接するベース面1602と実質的に合うように構成され得る。また、ベース面1622は、充電口1631および/または始動スイッチ1633を備えてもよい。したがって、カセットがウォータークラフト本体1600に連結されている場合、または、ウォータークラフト本体から分離している場合に、カセット1620は充電され得る。これらが提供される実施態様では、充電口1631をカセット1620の逆側に配置することができ、必要に応じて、始動スイッチ1633を他の箇所に同様に配置することができる。
図7および図8に示すように、着脱可能なカセット1620は、1つまたは複数のモーター1675を具備するドライブシステムを備えてよい。一実施態様では、ドライブシステムは、カセットベース1671とカセットカバー1657との間に少なくとも部分的に格納することができる。1つまたは複数のモーター1675は、1つまたは複数のバッテリ1665により動力を供給することができ、モーターマウント1677によってカセットベース1671に搭載することができる。一部の実施態様では、それぞれのモーター1675は、軸連結器1679、軸受け1681、軸受けホルダー1683、およびスペーサー1685によって、モーター軸1690に連結することができる。それぞれの軸1690は、ポンプハウジング1695内に少なくとも部分的に配置されるインペラ1699に連結することができ、軸受け1697は、場合により、それぞれの軸とインペラ1699との間に配置することができる。このようにして、1つまたは複数のモーター1675は、それぞれのインペラ1699を駆動して、ポンプハウジング1695を通して水を引き込み、カセットを水体に対して推進させることができる。カセット1620の内部は、密閉された環境を含み得る。一部の実施態様では、カセットベース1671およびカセットカバー1657は、振動溶接により互いに密閉される。このようにして、耐水性シールが、カセットベース1671とカセットカバー1657との間に形成される。
一部の実施態様では、それぞれの軸1690は、カセット1620から離れた物体に軸1690が曝されることを制限するように構成された軸ハウジング1694内に配置することができる。したがって、軸ハウジング1694は、使用中にユーザが不注意で軸1690と接触することから保護することができ、および/または、軸1690が他の物体(例えば海草)と接触することから保護することができる。さらに、軸ハウジング1694は、それぞれの軸1690を、ポンプハウジング1695を通る水から隔離することによって、カセット1620の性能を改善することができる。一部の実施態様では、それぞれの軸1690は、1つまたは複数の軸シール1692によって、水に曝されることから保護することができる。
また、カセット1620は、ポンプハウジング1695の吸入口の上に配置された1つまたは複数の格子1693を備えることもできる。格子1693は、インペラ1699および軸1690への接近を制限して、これらの部品を保護することができ、および/または、使用中にユーザが不注意でこれらの部品に接触することを防ぐことができる。一部の実施態様では、それぞれのポンプハウジング1695および/または格子1693は、ポンプハウジング1695および/または格子1693がカセットベース1671から離れた場合にモーター1675を停止することができる1つまたは複数の磁気スイッチ(示さず)に連結することができる。したがって、前記の1つまたは複数の磁気スイッチは、随意的な格子1693および/またはポンプハウジングが所定の位置にない場合に、カセットが作動することを防ぎ得る。
引き続き図7および図8を参照して、ドライブシステムは、それぞれのモーター1675のための1つまたは複数のモーター制御器1673、前記の1つまたは複数のバッテリ1665を前記の1つまたは複数のモーター制御器1673と接続するように構成された1つまたは複数の中継器1687、アンテナ1667、および、トランシーバー1669を備えてもよい。前記の1つまたは複数のモーター制御器1673、1つまたは複数の中継器1687、1つまたは複数のバッテリ1665、アンテナ1667、トランシーバー1669は、1つまたは複数のワイヤーハーネス1663によって互いに電気接続することができる。上述のように、トランシーバー1669は、水中で電磁気的および/または磁気的シグナルを送信するように構成された無線送信回路を備え、または結合することができる。
一実施態様では、上述のモーター式カセットは、カセット内の複数の箇所に位置する複数の環境センサーを備える。複数のセンサーのうちの1つが有害な状態(カセット内の水など)を検出した場合、カセット内のバッテリは、モーターから効果的に接続が切断され、ゆっくり放電される。カセットの外部に位置する表示部は、センサーが有害な状態を検出したこと、および、装置が放電中であることを、ユーザに警告することができる。また、表示部は、バッテリが使い果たされた(drained)場合にユーザに通知することもできる。
図9は、一実施態様によるモーター式カセットに関するバッテリ管理システムのブロック図を示す。示されるように、バッテリ管理システムは、バッテリ管理モジュール1、センサーモジュール2、測定インタフェース3、表示部4、入力部5、メイン・インテリジェント・モジュール6、および、バッテリ7を備えることができる。
バッテリ管理モジュール1は、保護装置および/またはバッテリセル管理装置として機能することができ、1つまたは複数のバッテリ7およびメイン・インテリジェント・モジュール6に連結することができる。バッテリ管理モジュール1は、均衡のとれたセル電圧を制御および確保することができる。また、バッテリ管理モジュール1は、バッテリの充電および放電を調節することもできる。
センサーモジュール2は、メイン・インテリジェント・モジュール6に連結することができ、そして、カセットの1つまたは複数の内部の環境条件(例えば、水、熱、衝撃、または煙など)を検出することができる。また、センサーモジュール2は(または代替的に)、物理的なバッテリ状態(例えばバッテリサイズ)、および/または、バッテリの電子特性も検出し得る。一実施態様では、センサーモジュール2がカセット内に水を検出すると、センサーモジュール2は、メイン・インテリジェント・モジュール6にシグナルを送信する。メイン・インテリジェント・モジュール6は、それから、前記の1つまたは複数のバッテリを無効にすることができ(例えば、バッテリ出力から通じる出力ヒューズを飛ばすことにより)、および/または、バッテリを徐々に放電し始めることができる。
測定インタフェース3は、バッテリ7および/またはメイン・インテリジェント・モジュール6に連結することができる。測定インタフェース3は、運輸省または連邦航空局などの機関によって承認された試験機器と適合することができる。このようにして、測定インタフェース3は、バッテリの充電状態を測定するため、および/または、バッテリ7が放電されていることを確認するための、サードパーティーの試験機器に関する接続ポイントとして機能することができる。例えば、モーター式カセットを格納するように構成されたウォータークラフトのユーザは、航空機で旅行することを望むかも知れない。ユーザは、ウォータークラフトからカセットを取り外し、バッテリ放電を手動で開始することができる。ユーザは、それから、例えば危険物検査官による検査に、カセットを提示することができる。危険物検査官は、標準的な試験機器を用いて測定インタフェース3に接続し、カセット内のバッテリが放電されていることを確認することができる。カセットは、その結果、航空機での移動を承認され得る。
引き続き図9を参照して、表示部4は、メイン・インテリジェント・モジュール6に連結することができ、バッテリの状態を視覚的に表示することができる。例えば、表示部4は、バッテリ7のバッテリ充電レベルおよび/または状態を表示することができる。表示部4は、LCDまたはLED表示であってよい。表示部4は、タッチスクリーンまたは他のユーザインタフェースを含んでよい。
入力部5は、メイン・インテリジェント・モジュール6に連結することができ、バッテリ7の放電を開始するために用いることができる。例えば、一実施態様では、入力部5はボタンを備え、それを押すと、バッテリ7の放電を開始するようにメイン・インテリジェント・モジュール6にシグナルが送られる。
メイン・インテリジェント・モジュール6は、バッテリ管理モジュール1、センサーモジュール2、およびバッテリ7を監視することができる。メイン・インテリジェント・モジュール6は、表示部4にデータを送ることができ、入力部5からの入力を受信することができる。バッテリ7は、1つまたは複数のバッテリを備えてよい。バッテリ7は、リチウムまたはリチウムイオンバッテリであってよい。メイン・インテリジェント・モジュール6は、センサー出力を閾値レベルに対して比較することができ、センサー出力が閾値レベルを超える場合は、バッテリの接続を切断し、および/または、放電し得る。
図10は、一実施態様によるバッテリ管理システムに関するユーザインタフェース105を具備する、モーター式カセット100の上面図である。図示のとおり、インタフェース105は、表示部を含む。表示部は、LCDまたはLED表示であってよい。インタフェース105は、1つまたは複数のボタンをさらに備えてよく、および/または、タッチスクリーン部120を備えてよい。表示部は、1つまたは複数のアイコン110を表示してよい。表示部は、人がカセット内のバッテリの充電状態を簡単に知ることを可能にすることができる。一部の実施態様では、表示部は、バッテリの状態をユーザに警告することができる。例えば、表示部は、カセットを携帯して旅行することが安全であるかどうか、カセットが適切に充電されているかどうか、および/または、カセットが、政府機関または輸送会社による検査承認に対する準備が整っているかどうか、示すことができる。
図11は、表示部のサンプル出力1101〜1105を示す。一実施態様では、ユーザインタフェース105は、LCDタッチスクリーンインタフェースである。LCDタッチスクリーンインタフェースは、ユーザが、利用可能である様々な選択肢を繰り返すことを可能にすることができる。例えば、LCDタッチスクリーンインタフェースは、ユーザが、バッテリの放電を手動で始動することを可能にし得る。
図12および図13を参照して、ワイヤレスのリストコントローラー1200は、カセットを操作および/または制御するように構成され得る。例えば、リストコントローラー1200は、モーターのスイッチを入れたり切ったりするように構成することができる。リストコントローラー1200は、リストストラップ1204、ゴム製のオーバーモールド1201、入力部1202、および、表示部1203を備えることができる。リストコントローラー1200は、水に長期間浸漬する場合に操作するように構成することができる。表示部1203は、人が、カセット内のバッテリの充電状態をワイヤレスで取得することを可能にすることができる。一部の実施態様では、表示部1203は、バッテリの状態をユーザに警告することができる。例えば、表示部1203は、カセットを携帯して旅行することが安全であるかどうか、カセットが適切に充電されているかどうか、および/または、カセットが、政府機関または輸送会社による検査承認に対する準備が整っているかどうか、示すことができる。図11は、表示部1203のサンプル出力1101〜1105を示す。一部の実施態様では、表示部1203は、タッチスクリーンをさらに含む。入力部1202は、ボタンまたはスイッチを備えることができる。図示のとおり、入力部1202は、トグルボタンを備える。一部の実施態様では、トグルボタンを用いて、カセットのモーターのスイッチを入れたり切ったりする。
一部の実施態様では、ワイヤレスのリストコントローラー1200は、バッテリ状態および/または充電レベルを独立に確認することができる。換言すれば、ワイヤレスのリストコントローラー1200は、運輸省または連邦航空局などの機関により承認される試験機器を備えることができる。このようにして、ワイヤレスのリストコントローラー1200は、カセット内のバッテリの状態を確認することができる。この分離型で非依存的な検証ステップは、カセット内のバッテリが完全に放電されていることをさらに保証することができる。
図14は、別の実施態様によるバッテリ管理システムに関するユーザインタフェースを備える、モーター式カセット1400の上面図である。図示するとおり、モーター式カセット1400は、インタフェース1401を備える。インタフェース1401は、ライト1420およびゴム製の保護装置1412により囲まれたボタン1410を備える。ボタン1410は、ユーザが、様々なモード(例えば、オン、オフ、手動放電、または緊急放電)の間で切り替えることを可能にすることができる。ライト1420は、カセット1400内のバッテリの状態を示すことができる。一実施態様では、カセット1400のバッテリが完全に放電されているときはライト1420が消えている。一実施態様では、バッテリが充電されているときはライトが付いている。一実施態様では、バッテリが放電中のときはライト1420が点滅する。ライトは、緊急放電が作動した場合は、より頻繁に、または異なる色で、点滅し得る。緊急放電は、1つまたは複数の内部センサーがカセット内に危険な内部状態(例えば、過熱、水、煙、または大きな衝撃)を検出する場合に生じ得る。
図15および図16は、上記に示したカセットにおいて実施され得るバッテリ保護に関する一実施概略を示す。バッテリ出力は、ヒューズF3を備える(図15)。多重水センサー(カセット内の様々な箇所に配置され、水の存在下で導電的に接続される、プリント回路基板上の隣接トレースであり得る)は、それぞれ、水が存在する場合に高くなる出力を有する増幅器(図16)に接続される。これらのトリガーのうちの1つが高くなると、コネクターJ5のピン2が下に引かれ、Ql(図15)のスイッチをオンにする。これによりヒューズF3が飛び、放電抵抗R21およびR22(図15)を介してバッテリをゆっくり放電させる。J5のピン2が接地解除されても、Q2(図15)はQlのゲートを低く維持する。LED D4(図15)は、この工程の間、明るくなり、ユーザはそれをユーザカセットの外側に見ることができ、バッテリ保護の工程が進行中であることをユーザに知らせる。
上記の記載は、任意の当業者が、開示された発明の範囲内の実施態様を行なう、または用いることを可能にするために提供される。これらの態様に対する様々な改変は当業者にとって容易に明らかであり、本明細書中に定義される一般的原理は、本開示の範囲を逸脱せずに他の態様に適用され得る。したがって、本開示は本明細書中に示される態様に制限されることを意図しないが、本明細書に開示される原理および新規の特徴と整合する最も広い範囲が与えられるべきである。
Claims (49)
- バッテリ保護システムであって:
1つまたは複数のバッテリ;
バッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するように構成された1つまたは複数のセンサー;および
前記のバッテリの外部の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、前記の1つまたは複数のバッテリを放電するように構成された前記の1つまたは複数のセンサーに連結された回路、
を備える、
バッテリ保護システム。 - 請求項1のシステムであって、
前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、ユーザに見える表示を作動するように構成された回路を備える、
システム。 - 請求項1のシステムであって、
前記の1つまたは複数のバッテリ、前記の1つまたは複数のセンサー、および、前記の回路が、筐体内に格納されている、
システム。 - 請求項3のシステムであって、
前記の筐体の外側に配置されて、電気バッテリパラメータを測定するために、前記の1つまたは複数のバッテリに連結された、測定インタフェースをさらに備える、
システム。 - 請求項1のシステムであって、
前記の少なくとも1つの環境条件が、前記の1つまたは複数のバッテリに起因しない環境条件である、
システム。 - 請求項5のシステムであって、
水を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
システム。 - 請求項6のシステムであって、
水を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーが、水の存在下で導電的に接続されるプリント回路基板上の隣接トレースを備える、
システム。 - 請求項5のシステムであって、
機械的衝撃を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
システム。 - 請求項1のシステムであって、
煙を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
システム。 - 請求項1のシステムであって、
温度を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
システム。 - 請求項1のシステムであって、
機械的応力を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
システム。 - 請求項1のシステムであって、
水、煙、温度、機械的応力、および機械的衝撃の2以上を検出するように構成された少なくとも2つのセンサーを備える、
システム。 - パーソナルウォータークラフトを推進させるためのカセットであって:
少なくとも1つの電気モーター;
前記の少なくとも1つの電気モーターに電気的に連結された1つまたは複数のバッテリ;および
前記の1つまたは複数のバッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するように構成された1つまたは複数のセンサー;
を備えるハウジング、
および、
前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、前記の1つまたは複数のバッテリを放電するように構成された前記の1つまたは複数のセンサーに連結された回路、
を備える、
パーソナルウォータークラフトを推進させるためのカセット。 - 請求項13のカセットであって、
前記環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、ユーザに見える表示を作動するように構成された回路を備える、
カセット。 - 請求項13のカセットであって、
前記筐体の外側に配置されて、バッテリパラメータを測定するために、前記の少なくとも1つのバッテリに連結された、測定インタフェースをさらに備える、
カセット。 - 請求項13のカセットであって、
前記環境条件が、前記の1つまたは複数のバッテリに起因しない、
カセット。 - 請求項16のカセットであって、
水を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
カセット。 - 請求項17のカセットであって、
水を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーが、水の存在下で導電的に接続されるプリント回路基板上の隣接トレースを備える、
カセット。 - 請求項16のカセットであって、
機械的衝撃を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
カセット。 - 請求項13のカセットであって、
煙を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
カセット。 - 請求項13のカセットであって、
温度を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
カセット。 - 請求項13のカセットであって、
機械的応力を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
カセット。 - 請求項13のカセットであって、
水、煙、温度、機械的応力、および機械的衝撃の2以上を検出するように構成された少なくとも2つのセンサーを備える、
カセット。 - パーソナルウォータークラフトであって:
本体;
少なくとも1つの電気モーター;
前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された、1つまたは複数のバッテリ;
前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された、1つまたは複数のインペラ;
前記の1つまたは複数のバッテリの少なくとも1つの電気状態、および、前記の1つまたは複数のバッテリの外部の少なくとも1つの環境条件の、一方または両方を監視するように構成された、少なくとも1つのセンサー;および
前記の1つまたは複数のバッテリの前記の少なくとも1つの電気状態、前記の1つまたは複数のバッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件の、一方または両方に関する情報を、前記ウォータークラフトのユーザに表示するように構成された表示、
を備える、
パーソナルウォータークラフト - 請求項24のパーソナルウォータークラフトであって、
前記の少なくとも1つの電気状態が、前記バッテリの充電レベルである、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項24のパーソナルウォータークラフトであって、
前記の少なくとも1つのセンサーに連結された回路を備え、
前記回路は、前記回路が作動している場合に、前記バッテリを放電するように構成される、パーソナルウォータークラフト。 - 請求項26のパーソナルウォータークラフトであって、
前記回路に連結されたユーザインタフェースを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項27のパーソナルウォータークラフトであって、
前記ユーザインタフェースは、前記回路を作動するように構成される、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項28のパーソナルウォータークラフトであって、
前記ユーザインタフェースは、前記回路にワイヤレスで連結される、
パーソナルウォータークラフト。 - パーソナルウォータークラフトであって:
本体;
少なくとも1つの電気モーター;
前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された、1つまたは複数のバッテリ;
前記の少なくとも1つの電気モーターに連結された、1つまたは複数のインペラ;
前記のバッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するように構成された1つまたは複数のセンサー;および
前記のバッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、前記の1つまたは複数のバッテリを放電するように構成された前記の1つまたは複数のセンサーに連結された回路、
を備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
前記の少なくとも1つの環境条件のセンサー検出に少なくとも部分的に基づいて、ユーザに見える表示を作動するように構成された回路を備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
前記の1つまたは複数のバッテリ、前記の1つまたは複数のセンサー、および、前記回路が、筐体内に格納されている、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項32のパーソナルウォータークラフトであって、
前記筐体の外側に配置されて、電気バッテリパラメータを測定するために、前記の1つまたは複数のバッテリに連結された、測定インタフェースをさらに備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
前記の少なくとも1つの環境条件が、前記の1つまたは複数のバッテリに起因しない環境条件である、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項34のパーソナルウォータークラフトであって、
水を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項35のパーソナルウォータークラフトであって、
水を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーが、水の存在下で導電的に接続されるプリント回路基板上の隣接トレースを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項34のパーソナルウォータークラフトであって、
機械的衝撃を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
煙を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
温度を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
機械的応力を検出するように構成された少なくとも1つのセンサーを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - 請求項30のパーソナルウォータークラフトであって、
水、煙、温度、機械的応力、および機械的衝撃の2以上を検出するように構成された少なくとも2つのセンサーを備える、
パーソナルウォータークラフト。 - バッテリ保護方法であって:
バッテリの外部の少なくとも1つの環境条件を検出するステップ;および
前記のバッテリの外部の前記の少なくとも1つの環境条件の検出に少なくとも部分的に基づいて、前記バッテリを放電するステップ、
を含む、
バッテリ保護方法。 - 請求項42の方法であって、
前記バッテリに起因しない環境条件を検出するステップを含む、
方法。 - 請求項43の方法であって、
水を検出するステップを含む、
方法。 - 請求項43の方法であって、
機械的衝撃を検出するステップを含む、
方法。 - 請求項42の方法であって、
煙を検出するステップを含む、
方法。 - 請求項42の方法であって、
温度を検出するステップを含む、
方法。 - 請求項42の方法であって、
機械的応力を検出するステップを含む、
方法。 - 請求項42の方法であって、
水、煙、温度、機械的応力、および機械的衝撃の2以上を検出するステップを含む、
方法。
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