特表2015-515854(P2015-515854A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特表2015-515854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
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2015-515854(P2015-515854A)
(43)【公表日】2015年5月28日
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
   H02J 7/00 20060101AFI20150501BHJP
   H02J 7/02 20060101ALI20150501BHJP
   H02J 7/34 20060101ALI20150501BHJP
【FI】
   H02J7/00 B
   H02J7/00 302C
   H02J7/02 F
   H02J7/34 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2015-509213(P2015-509213)
(86)(22)【出願日】2013年4月29日
(85)【翻訳文提出日】2014年12月2日
(86)【国際出願番号】US2013038640
(87)【国際公開番号】WO2013163647
(87)【国際公開日】20131031
(31)【優先権主張番号】61/639,283
(32)【優先日】2012年4月27日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】514273044
【氏名又は名称】スコット クラーク, エル.ピー.
(74)【代理人】
【識別番号】100080056
【弁理士】
【氏名又は名称】西郷 義美
(72)【発明者】
【氏名】ボーイド, ジェームズ, エス.
【テーマコード(参考)】
5G503
【Fターム(参考)】
5G503AA01
5G503BA02
5G503BB01
5G503CA08
5G503CA10
5G503DA04
5G503GD03
(57)【要約】
【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
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【0002】
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。
【背景技術】
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【発明の効果】
【0012】
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。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1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図2はその側面図である。(実施例)
図3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図4はバッテリ組立体の背面斜視図である。(実施例)
図5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図6はBCSの概略図である。(実施例)
【発明を実施するための形態】
【0014】
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。
【実施例】
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【符号の説明】
【0055】
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
図1
図2
図3
図4
図5
図6
【国際調査報告】