(57)【要約】  本明細書には、ガス検体についてガス供給源を監視するシステム及び方法について記述されている。例えば、所与のガス供給源状態において、ガス検体の放出について、ガス供給源を監視することができる。ガス供給源によって放出されるガス検体の量を特徴付けるセンサ信号を生成することができる。ガスセンサ信号を閾値との関係において評価することができる。望ましくない及び／又は危険な量のガスがガス供給源によって放出されているという警告を提供するべく、比較の結果に基づいて、アラート信号を生成することができる。
2019530037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス検体の放出についてガス供給源を監視すること、
前記ガス供給源によって放出される前記ガス検体の量を特徴付けるセンサ信号を生成すること、
前記センサ信号を受け取ること、
前記センサ信号を閾値との関係において評価すること、及び
前記評価の結果に基づいてアラート信号を生成すること、
を有する方法。
【請求項２】
前記センサ信号は、前記ガス供給源の第１状態において生成され、前記ガス供給源の前記第１状態は、前記ガス供給源が前記ガス検体を放出中である状態に対応しており、且つ、
前記ガス供給源の第２状態において前記ガス供給源によって放出される前記ガス検体の量を特徴付ける１つ又は複数のベースラインセンサ信号を生成することを更に有し、前記ガス供給源の前記第２状態は、前記ガス供給源が前記ガス検体を放出中ではない状態に対応している請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＭＡ閾値を判定するべく、移動平均（ＭＡ）を前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号に適用することを更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＭＡ閾値を上回る、Ｋに前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号の標準偏差を乗算したもの、において位置する上部帯域閾値を判定することを更に有し、前記閾値は、前記上部帯域閾値に対応している請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＭＡ閾値を下回る、Ｋに前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号の前記標準偏差を乗算したもの、において位置する下部帯域閾値を判定することを更に有し、前記閾値は、前記下部帯域閾値に対応している請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ＭＡ閾値超及び未満のうちの１つにおける、Ｋに前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号の前記標準偏差を乗算したもの、において位置する所与の帯域閾値を判定すること、
前記ＭＡ閾値と、最小感度と基準の間の差値と、に基づいて感度閾値を判定すること、及び
最大値を有する閾値を識別するべく、前記所与の帯域との関係において前記感度閾値を比較すること、
を更に有し、
前記閾値との関係において前記センサ信号を評価することは、前記最大値を有する前記閾値との関係において前記センサ信号を評価することを有する請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記ガス供給源は、電池であり、
前記ガス検体は、電解質物質であり、且つ、
前記電解質物質は、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、異なる揮発性有機化合物、及びこれらの組合せのうちの１つを有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ガス検体は、リチウムイオン電池オフガス、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、エタン、水素、酸素、酸化窒素、揮発性有機化合物、硫化水素、酸化硫黄、アンモニア、塩素、プロパン、オゾン、エタノール、炭化水素、シアン化水素、燃焼可能ガス、可燃性ガス、有毒ガス、腐食ガス、酸化ガス、及び還元ガスのうちの１つを有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ガス供給源を有するエンクロージャと、
監視システムであって、
前記エンクロージャ内に配置された、且つ、前記ガス供給源によって放出されたガス検体について監視するように構成された、ガスセンサ、
機械可読命令を保存するための一時的ではないメモリ、
前記一時的ではないメモリにアクセスし、且つ、前記機械可読命令を実行するためのプロセッサであって、前記機械可読命令は、前記プロセッサが、
前記ガス供給源によって放出された前記ガス検体の量を特徴付ける、前記ガスセンサによって生成されたセンサ信号を受け取り、
閾値との関係において前記センサ信号を評価し、且つ、
前記評価の結果に基づいてアラート信号を生成する、
ようにする、プロセッサ、
を有する、監視システムと、
を有するシステム。
【請求項１０】
前記センサ信号は、前記ガス供給源の第１状態において生成され、前記ガス供給源の前記第１状態は、前記ガス供給源が前記ガス検体を放出中である状態に対応しており、
前記機械可読命令は、前記プロセッサが、前記ガス供給源の第２状態において前記ガス供給源によって放出される前記ガス検体の量を特徴付ける１つ又は複数のベースラインセンサ信号を生成するように更にしており、前記ガス供給源の前記第２状態は、前記ガス供給源が前記ガス検体を放出中ではない状態に対応している請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記機械可読命令は、前記プロセッサが、ＭＡ閾値を判定するべく、移動平均（ＭＡ）を前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号に適用するように更にしている請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記機械可読命令は、前記プロセッサが、前記ＭＡ閾値を上回る、Ｋに前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号の標準偏差を乗算したもの、において位置する上部帯域閾値を判定するように更にしており、前記閾値は、前記上部帯域閾値に対応している請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記機械可読命令は、前記プロセッサが、前記ＭＡ閾値を下回る、Ｋに前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号の前記標準偏差を乗算したもの、において位置する下部帯域閾値を判定するように更にしており、前記閾値は、前記下部帯域閾値に対応している請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＭＡ閾値超又は未満のうちの１つにおける、Ｋに前記１つ又は複数のベースラインセンサ信号の前記標準偏差を乗算したもの、において位置する所与の帯域閾値を判定すること、
前記ＭＡ閾値と、最小感度と基準の間の差値と、に基づいて感度閾値を判定すること、及び
最大値を有する閾値を識別するべく、前記感度閾値を前記所与の帯域との関係において比較すること、
を更に有し、
前記センサ信号を前記閾値との関係において評価することは、前記最大値を有する前記閾値との関係において前記センサ信号を評価することを有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガス供給源は、リチウムイオン電池であり、
前記ガス検体は、リチウムイオン電池電解質物質であり、且つ、
前記電解質物質は、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、異なる揮発性有機化合物、及びこれらの組合せのうちの１つを有する請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
ガス検体の放出についてガス供給源を監視すること、
前記ガス供給源によって放出されている前記ガス検体の量を特徴付ける第１センサ信号を生成すること、
周辺ガスについて周辺環境を監視すること、
前記周辺大気中に存在している前記周辺ガスの量を特徴付ける第２センサ信号を生成すること、
第１平均化センサ信号との関係における前記第１センサ信号の百分率変化に基づいて第１センサ出力を判定すること、
第２平均化センサ信号との関係における前記第２センサ信号の百分率変化に基づいて第２センサ出力を判定すること、
前記第２センサ出力との関係において前記第１センサ出力を評価すること、及び
前記評価の結果に基づいてアラート信号を生成すること、
を有する方法。
【請求項１７】
所与の期間において第１ガスセンサにおいて生成された前記周辺環境内のガスの量を特徴付ける１つ又は複数の監視ベースラインセンサ信号を受け取ること、
前記所与の期間において第２ガスセンサにおいて生成された前記周辺環境内のガスの量を特徴付ける１つ又は複数の基準ベースラインセンサ信号を受け取ることであって、前記所与の期間における前記周辺環境は、前記周辺ガス及び前記ガス検体を実質的に有してはいないこと、
を更に有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
スロープ閾値との関係において前記１つ又は複数の監視ベースラインセンサ信号のスロープを評価すること、
第１ＭＡベースラインを生成するべく、移動平均（ＭＡ）を前記スロープ閾値超のスロープを有する前記１つ又は複数の監視ベースラインセンサ信号に適用すること、及び
第２ＭＡベースラインを生成するべく、前記ＭＡを前記１つ又は複数のベースライン基準センサ信号に対して適用すること、
を更に有し、
前記第１平均化センサ信号との関係における前記第１センサ信号の前記百分率変化に基づいて前記第１センサ出力を判定することは、前記第１センサ信号と前記第１ＭＡベースラインの間の監視センサ差に基づいて、且つ、更には、前記第１ＭＡベースラインに基づいて、前記第１ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答を判定することを有し、且つ、
前記第２平均化センサ信号との関係における前記第２センサ信号の前記百分率変化に基づいて前記第２センサ出力を判定することは、前記第２センサ信号と前記第２ＭＡベースラインの間の基準センサ差に基づいて、且つ、更には、前記第２ＭＡベースラインに基づいて、前記第２ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答を判定することを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２センサ出力との関係において前記第１センサ出力を評価することは、
前記第１ＭＡベースラインとの関係における前記百分率変化応答と前記第２ＭＡベースラインとの関係における前記百分率変化応答の間の差に基づいて全体差センサ信号を生成すること、及び
前記全体差センサ信号を閾値との関係において比較すること、
を有し、且つ、
前記評価の前記結果に基づいて前記アラート信号を生成することは、前記比較の結果に基づいて前記アラート信号を生成することを有する請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ガス供給源を有するエンクロージャと、
監視システムであって、
前記エンクロージャ内においた配置された、且つ、前記ガス供給源によって放出されたガス検体について監視するように構成された、第１ガスセンサ、
前記エンクロージャ内において配置された、且つ、周辺ガスについて周辺環境を監視するように構成された、第２ガスセンサ、
機械可読命令を保存するための一時的ではないメモリ、
前記一時的ではないメモリにアクセスし、且つ、前記機械可読命令を実行するためのプロセッサであって、前記機械可読命令は、前記プロセッサが、
前記ガス供給源によって放出された前記ガス検体の量を特徴付ける第１センサ信号を受け取り、
前記周辺大気中に存在している前記周辺ガスの量を特徴付ける第２センサ信号を受け取り、
第１平均化センサ信号との関係における前記第１センサ信号の百分率変化に基づいて第１センサ出力を判定し、
第２平均化センサ信号との関係における前記第２センサ信号の百分率変化に基づいて第２センサ出力を判定し、
前記第２センサ出力との関係において前記第１センサ出力を評価し、且つ、
前記評価の結果に基づいてアラート信号を生成する、
ようにする、プロセッサ、
を有する監視システムと、
を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府のライセンス権
本発明の一部分は、海軍省契約番号第Ｎ０００２４−１５−Ｃ−４００２号の下において、政府の支援によって実施されたものである。政府は、本発明における一定の権利を保有している。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年６月２９日付けで出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING FOR A GAS ANALYTE」という名称の米国特許出願第１５／６３７，３８１号、２０１６年６月２９日付けで出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR ANALYTE DETECTION AND CONTROL」という名称の米国仮特許出願第６２／３５６，１１１号、並びに、２０１７年２月３日付けで出願された「SYSTEMS INCLUDING AN ENERGY STORAGE ENCLOSURE AND MONITORING THEREOF」という名称の米国仮特許出願第６２／４５４，５１６号の利益を主張するものであり、これらの特許文献の内容は、引用により、本明細書に包含される。
【０００３】
技術分野
本開示は、一般に、ガス検体について監視するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
背景
多くの用途において、望ましくない及び／又は危険なガスが周辺環境に放出される潜在性が存在している。これらのガスの結果として生じる増大する危険に対して迅速に反応する能力が必要とされており、その理由は、特定のガスは、周辺の環境及び人間の生命に対して影響を及ぼしうることが知られているからである。この影響は、壊滅的なものとなる可能性を有しており、且つ、システム障害、機械障害、プラント障害、装置障害、爆発、火災、並びに、いくつかの例においては、死亡さえも、もたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池は、危険なガスが周辺環境に対して有しうる危険に寄与することが知られている。例えば、電池が劣化を開始した際に、電池は、「熱暴走」と呼称される状態の影響を受けやすくなる可能性がある。チェックされない状態で放置された場合に、この状態は、電池の漏れ及び／又は爆発をもたらしうる。熱暴走は、電池（例えば、電池のセル）内の短絡、不適切な電池の使用法、物理的な乱用、製造上の欠陥、又は極端な外部温度に対する電池の曝露によって始まる可能性がある。熱暴走は、引き出されうるものよりも多くの熱を生成しうるポイントまで電池の内部反応レートが増大した際に、発生し、これにより、内部反応レート及び生成される熱の両方における更なる増大をもたらす。
【０００６】
熱暴走状態の影響は、電池タイプに依存しうる。例えば、鉛酸蓄電池などの注液式電解質電池においては、熱暴走状態は、水素の放出を引き起こし、その結果、危険なガスが周辺環境に漏出する事態に至りうる。ラップトップ、セル電話機、及びこれらに類似したものなどの装置内において使用されうる、パウチ型のリチウムイオン電池などの、封止型の電池においては、熱暴走状態は、膨張を引き起こす可能性があり、その結果、封止型電池の爆発及び危険な電解質ガスの周辺環境への放出をもたらしうる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概要
一例においては、方法は、ガス検体についてガス供給源を監視することを含むことができる。方法は、ガス供給源から放出されるガス検体の量を特徴付けるセンサ信号を生成することを更に含むことができる。方法は、センサ信号を受け取り、且つ、閾値との関係においてセンサ信号を評価することを更に含むことができる。方法は、評価の結果に基づいてアラート信号を生成することを更に含むことができる。
【０００８】
別の例においては、システムは、ガス供給源を収容するエンクロージャと、監視システムと、を含むことができる。監視システムは、エンクロージャ内において配置されうると共にガス供給源によって放出されたガス検体について監視するように構成されうるガスセンサを含むことができる。監視システムは、機械可読命令を保存するための一時的ではないメモリと、メモリにアクセスすると共に機械可読命令を実行するためのプロセッサと、を更に含むことができる。機械可読命令は、プロセッサが、ガス供給源によって放出されたガス検体の量を特徴付ける、ガスセンサによって生成されたセンサ信号を受け取り、閾値との関係においてセンサ信号を評価し、且つ、評価の結果に基づいてアラート信号を生成するようにすることができる。
【０００９】
更なる一例においては、方法は、ガス検体の放出についてガス供給源を監視すること、及びガス供給源によって放出されたガス検体の量を特徴付ける第１センサ信号を生成すること、を含むことができる。方法は、周辺ガスについて周辺環境を監視すること、及び周辺大気中に存在している周辺ガスの量を特徴付ける第２センサ信号を生成すること、を更に含むことができる。方法は、第１平均化センサ信号との関係における第１センサ信号の百分率変化に基づいて第１センサ出力を判定すること、及び第２平均化センサ信号との関係における第２センサ信号の百分率変化に基づいて第２センサ出力を判定すること、を更に含むことができる。方法は、第２センサ出力との関係において第１センサ出力を評価すること、及び評価の結果に基づいてアラート信号を生成すること、を更に含むことができる。
【００１０】
別の例においては、システムは、ガス供給源を収容するエンクロージャと、監視システムと、を含むことができる。監視システムは、エンクロージャ内において配置されうると共にガス供給源によって放出されるガス検体について監視するように構成されうる第１ガスセンサを含むことができる。監視システムは、エンクロージャ内において配置されると共に周辺ガスについて周辺環境を監視するように構成されうる第２ガスセンサを更に含むことができる。監視システムは、機械可読命令を保存するための一時的ではないメモリと、メモリにアクセスすると共に機械可読命令を実行するためのプロセッサと、を更に含むことができる。機械可読命令は、プロセッサが、ガス供給源によって放出されたガス検体の量を特徴付ける第１センサ信号を受け取り、且つ、周辺大気中に存在している周辺ガスの量を特徴付ける第２センサ信号を受け取るようにすることができる。機械可読命令は、プロセッサが、第１平均化センサ信号との関係における第１センサ信号の百分率変化に基づいて第１センサ出力を判定し、且つ、第２平均化センサ信号との関係における第２センサ信号の百分率変化に基づいて第２センサ出力を判定するように更にすることができる。機械可読命令は、プロセッサが、第２センサ出力との関係において第１センサ出力を評価し、且つ、評価の結果に基づいてアラート信号を生成するように、更にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
図面の簡単な説明
【図１】ガス検体監視システムの一例を示す。
【図２】時間の関数としてプロットされたガス検体によって生成されたセンサ信号を示すグラフの一例を示す。
【図３】別のガス検体監視システムの一例を示す。
【図４】エンクロージャの一例を示す。
【図５】エンクロージャの更なる例を示す。
【図６】エンクロージャの別の例を示す。
【図７】エンクロージャの更なる例を示す。
【図８】ガス検体についてガス供給源を監視する例示用の方法を示すフロー図の一例を示す。
【図９】ガス検体についてガス供給源を監視する例示用の方法を示すフロー図の別の例を示す。
【図１０】ガス検体についてガス供給源を監視する例示用の方法を示すフロー図の更なる例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
詳細な説明
本開示は、一般に、ガス検体について監視するシステム及び方法に関する。いくつかの例においては、ガス供給源は、電池を含むことが可能であり、且つ、ガス検体は、オフガス（off-gas）である。従って、本明細書において記述されているシステム及び方法は、電池のオフガスについて監視することができる。例は、本明細書においては、電池のオフガスの状態の監視に関係するものとして記述されているが、本明細書において記述されているシステム及び方法は、ガス供給源を含む任意の環境において実装されうることを理解されたい。例えば、環境は、限定を伴うことなしに、安全環境、研究室などの試験環境、データセンタなどのストレージ環境、燃焼システムなどの産業環境、商業環境、居住環境、軍事環境、車両などの輸送環境、商業及び居住装置及び／又は機器などの製品、或いは、これらに類似した環境を含みうる。従って、本開示の範囲は、本明細書において記述されている特定の例に限定されるものではない。
【００１３】
本明細書において使用されている「ガス検体」という用語は、ガス供給源によって放出及び／又は生成されるガスを意味しうる。従って、「ガス検体」という用語は、漏洩ガス、オフガス、化学反応のガス副産物、或いは、これらに類似したものを含みうる。ガス検体は、揮発性電解質溶剤、電池の電解質混合物の揮発性成分、或いは、これらに類似したものなどの、電解質ガスを含みうる。揮発性電解質種は、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、又はこれらに類似したものを含みうる。これに加えて、ガス検体は、リチウムイオン電池のオフガス、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、エタン、水素、酸素、二酸化窒素、揮発性有機化合物、硫化水素、酸化硫黄、アンモニア、塩素、プロパン、オゾン、エタノール、炭化水素、シアン化水素、燃焼可能ガス、可燃性ガス、有毒ガス、腐食ガス、酸化ガス、還元ガス、又はこれらに類似したものを含みうる。
【００１４】
一例においては、ガス供給源は、電池を含むことができる。本明細書において記述されているシステム及び方法は、ガス検体について電池を監視するように実装することができる。その製品寿命にわたって、電池は、漸進的に劣化する可能性があり、その結果、容量、サイクル寿命、及び安全性が低下しうる。劣化した電池は、ガスを放出する可能性があり、本明細書においては、このガスを「ガス検体」と呼称する場合がある。ガス検体は、充電サイクル又は放電サイクルなどのサイクル状態において、電池によって放出されうる。電池の劣化の１つ又は複数の原因は、不適切な電池の使用法、物理的な乱用、製造上の欠陥、極端な外部温度に対する電池の曝露、過充電、又はこれらに類似したものを含みうる。本明細書において記述されているシステム及び方法は、熱暴走状態の早期の警告を提供するべく、サイクル状態においてガス検体を検出することができる。一例においては、早期の警告は、可聴アラーム、視覚的アラーム、消火、その他のシステム及びユーザーとの間の通信を含みうる。サイクル状態において検出されるガス検体は、電池が熱暴走のリスクを有しうるという警告として解釈することができる。早期の警告を提供することにより、熱暴走状態に応答して発生しうる火災、爆発、及び負傷を大幅に軽減することができる。
【００１５】
更には、早期の警告を提供することにより、電池の動作限度を大幅に延長することが可能であり、且つ、さもなければ生じる頻繁なハイパワー放電又は小さな放電深度などの「乱用的」サービスではなく、高価値の貨幣化が可能となる。これに加えて、産業標準である８０％の容量を超えた寿命の延長が可能である。本明細書において記述されているシステム及び方法は、制御の改善及び全体的な電池システム費用の低減などの、実質的な利益を提供することができる。更には、本明細書において記述されているシステム及び方法は、任意のタイプの電池ガス検体を監視するように構成することができる。従って、本明細書において記述されているシステム及び方法は、リチウムイオン電池、鉛酸蓄電池、又はこれらに類似したものを監視するべく、使用することができる。
【００１６】
本明細書において記述されているシステム及び方法は、電池エンクロージャなどの、複数のエンクロージャを有するように構成することができる。従って、本明細書において記述されているシステム及び方法は、電池エンクロージャ内において配置された１つ又は複数の電池によって放出されるガス検体について監視するべく、使用することができる。本明細書において使用されている「電池エンクロージャ」という用語は、１つ又は複数の電池を部分的にカプセル化しうる任意のハウジングを意味している。一例においては、エンクロージャは、換気型のエンクロージャ又は非換気型のエンクロージャを含むことができる。換気型のエンクロージャは、吸気口及び排気口を含みうる換気システムを含むことができる。更なる例においては、エンクロージャは、電池保存キャビネット、出荷コンテナ、又は電池ラックを含みうる。
【００１７】
更には、本明細書において使用されている「プロセッサ」という用語は、コンピュータ、コントローラ、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）、マイクロチップ、又はロジックを実装する能力を有する任意のその他の装置などの、機械可読命令を実行する能力を有する任意の装置を意味しうる。本明細書において使用されている「メモリ」という用語は、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ）、不揮発性メモリ（例えば、ハードディスクドライブ、半導体ドライブ、フラッシュメモリ、又はこれらに類似したもの）、或いは、これらの組合せなどの、一時的ではないコンピュータストレージ媒体を意味しうる。
【００１８】
例は、本明細書においては、半導体ガスセンサと関連するものとして記述されているが、化学−抵抗センサ、電気化学センサ、半導体金属酸化物センサ、触媒センサ、熱伝導度センサ、金属酸化物半導体、電位差計測センサ、光センサ、赤外線（ＩＲ：InfraRed）センサ、電流計測センサ、又はこれらに類似したものなどの、任意のタイプのガスセンサが使用されうることを理解されたい。非限定的な例においては、Nexceris, LLCによって提供されているNTM SenseH2（登録商標）又はNTM SenseH2（登録商標）-Rセンサなどの、水素センサを使用することができる。
【００１９】
更には、本明細書においては、ガスセンサの例が記述されているが、その他のセンサも使用されうることを理解されたい。従って、本明細書において記述されているシステム及び方法は、ガス監視以外のその他のタイプの監視用途にも等しく適用可能であることを理解されたい。これらのセンサは、温度センサ、圧力センサ、近接性センサ、高度センサ、湿度センサ、放射センサ、煙センサ、導電度センサ、ｐＨセンサ、加速度計、速度センサ、レーダー、ドップラーレーダー、レベルセンサ、ソナーセンサ、ラムダセンサ、又はこれらに類似したものを含みうる。一例として、本明細書において記述されているシステム及び方法は、環境状態（例えば、温度、圧力、近接性、高度、湿度、放射、煙、導電度、ｐＨ、加速度、速度、距離、速さ、動き、液体や酸素レベルなどのレベル、並びに、これらに類似したもの）の変化について監視することが可能であり、環境状態の変化を特徴付けるセンサ信号を生成することが可能であり、センサ信号を（例えば、プロセッサにおいて）受け取ることが可能であり、閾値との関係においてセンサ信号を評価することが可能であり、且つ、評価の結果に基づいてアラート信号を生成することができる。従って、本明細書において記述されているシステム及び方法は、ガス監視のものを超えた広い適用可能性の範囲を有することができる。
【００２０】
図１は、ガス検体についてガス供給源１０２を監視するように構成されうる監視システム１００の一例を示している。一例においては、ガス供給源１０２は、電池を含むことができる。システム１００は、ガスセンサ１０４を含むことができる。ガスセンサ１０４は、ガスセンサ１０４がガス供給源１０２のガス検体検知範囲内に位置するように、ガス供給源１０２との関係において位置決めすることができる。例えば、ガス供給源１０２が、エンクロージャ（又は、別のシステム）（図１には示されていない）内において配置されている場合に、ガスセンサ１０４は、エンクロージャ（又は、その他のシステム）内において、且つ、ガス供給源１０２のガス検体検知範囲内において、位置決めすることができる。別の例においては、エンクロージャは、電池が周辺環境から封止されるように、封止型の電池エンクロージャであってもよい。ガスセンサ１０４は、ガス検体についてガス供給源１０２を監視するように構成することができる。ガス供給源１０２内のガス検体は、ガス供給源１０２がガス検体を放出中でありうるガス供給源１０２の状態に関係付けられうる。
【００２１】
ガスセンサ１０４は、半導体ガスセンサを含むことができる。一例においては、ガスセンサ１０４は、半導体ガスセンサであってもよい。半導体ガスセンサは、共通物質（common material）を含むことができる。共通物質は、二酸化すず又はこれに類似したものを含むことができる。共通物質の電気抵抗値は、百万分の１（ｐｐｍ：parts-per-million）を単位として計測されるガスが共通物質との接触状態となった際に、減少しうる。いくつかの例においては、共通物質の電気抵抗値は、ガスが共通物質と接触状態となった際に増大しうる。ガスセンサ１０４は、共通物質内の電気抵抗値の変化を検出すると共にガスの所与の量を表す信号を生成するように構成されうる１つ又は複数の更なるコンポーネント（図１には示されていない）を含むことができる。
【００２２】
ガスセンサ１０４は、ガス供給源１０２によって放出されたガス検体の量を特徴付けるセンサ信号を生成するように構成することができる。センサ信号は、共通物質の所与の電気抵抗値に基づいて生成することができる。例えば、電池の１つ又は複数の電池状態において、ガスセンサ１０４は、電池によって放出されたガス検体の量を特徴付ける１つ又は複数のセンサ信号を生成するように、構成することができる。１つ又は複数の電池状態は、充電状態と、放電状態と、を含みうる。健全な電池は、充電及び／又は放電している間には、実質的にガス検体を放出することができない。電池の健全性は、時間とともに劣化を開始しうることから、電池は、充電及び／又は放電している間に、ガス検体に対応するガス種を放出しうる。
【００２３】
システム１００は、プロセッサ１０６を更に含むことができる。プロセッサ１０６は、データ及び機械可読命令を保存するためのメモリ１０８を含むことができる。或いは、この代わりに、メモリ１０８は、図１に示されているように、プロセッサ１０６の外部に位置することもできる。プロセッサ１０６は、メモリ１０８にアクセスすると共にメモリ１０８内において保存されている機械可読命令を実行するように、構成することができる。一例においては、プロセッサ１０６は、本明細書において記述されている１つ又は複数の方法を実行するべく、メモリ１０８にアクセスすると共に機械可読命令を実行するように、構成することができる。例えば、プロセッサ１０６は、ガス供給源１０２によって放出されたガス検体の量を特徴付ける１つ又は複数のセンサ信号を受け取るように、構成することができる。プロセッサ１０６は、１つ又は複数の閾値レベル（帯域）に従って１つ又は複数のセンサ信号を分析するように、更に構成することができる。１つ又は複数の帯域は、ガスセンサ１０４によって生成されるセンサ信号が監視システム１００の既知のベースラインを上回る有意な量だけ変化した際の判定を提供するべく、使用することができる。既知のベースラインは、例えば、ガス供給源１０２の所与のガス供給源状態においてガスセンサ１０４によって生成される１つ又は複数のセンサ信号の関数でありうる。
【００２４】
１つ又は複数の帯域は、Ｎ個のサンプルの移動平均（ＭＡ：moving average）を含むことが可能であり、この場合に、Ｎは、１超の整数であり、上部帯域は、移動平均を上回る、ＫにＮ個のサンプルの標準偏差を乗算したものにおいて位置しており（ＭＡ＋Ｋα）、この場合に、Ｋは、１超の数値であり、且つ、下部帯域は、移動平均を下回る、ＫにＮ個のサンプルの標準偏差を乗算したものに位置している（ＭＡ−Ｋα）。Ｎ個のサンプルのＭＡは、Ｎ個のサンプルを合計し、且つ、合計をＮによって除算することにより、算出することができる。一例においては、Ｋ及びＮパラメータは、ユーザー定義可能なパラメータであってもよい。Ｋパラメータは、ボラティリティ係数に対応しうる。パラメータ「α」は、１つ又は複数のセンサ信号のＮ個のサンプルの標準偏差に対応しうる。
【００２５】
一例においては、Ｋ及びＮパラメータは、ガスセンサ１０４によって生成される所与のセンサ信号におけるノイズについて補償するべく、設定することができる。プロセッサ１０６は、本明細書において記述されているように、アクション可能なイベントからノイズを弁別するように構成することができる。アクション可能なイベントは、可聴アラート、視覚的アラート、消火、安全システムなどの別のシステムとの間の通信、又はこれらに類似したものを含むことができる。更なる一例においては、Ｋ及びＮパラメータは、所与のセンサ信号内においてエラーを導入しうる温度変動、湿度変動、これらの両方、或いは、これらに類似したものなどの外部要因について補償するべく、設定することができる。これに加えて、又はこの代わりに、Ｋ及びＮパラメータは、ガスセンサ１０４の物理的特性によって生成されうる所与のセンサ信号内のエラーについて補償するべく、設定することができる。例えば、Ｋ及びＮパラメータは、ガスセンサのドリフトについて補償するべく、設定することができる。Ｋ及びＮパラメータは、ドリフトが所与のセンサ信号に導入されるようにしうるガスセンサ１０４の物理的特性の変化が実質的に軽減されうるように、ガスセンサ１０４の動作寿命において、調節することができる。従って、Ｋ及びＮパラメータを調節することにより、ガスセンサ１０４によって生成される所与のセンサ信号におけるドリフトエラーを大幅に軽減することができる。
【００２６】
システム１００のガス検体ベースラインを定義することができる。ガス検体ベースラインは、所定の期間にわたってガス供給源１０２によって放出されるガス検体の量を特徴付けることができる。所定の期間は、ガス供給源１０２と関連する１つ又は複数のガス供給源状態と関係付けられうる。１つ又は複数のガス供給源状態は、ガス放出状態と、非ガス放出状態と、を含むことができる。従って、ガス放出状態においては、供給源１０２は、ガス検体を放出中でありうる。電池の例において、電池が健全な状態にある間に、サイクル状態において電池によって放出されるガス検体の量を特徴付けるように、システム１００の電池ガス検体ベースラインを定義することができる。健全な電池は、ガス検体を実質的に放出することができない。
【００２７】
ガスセンサ１０４は、１つ又は複数のベースラインセンサ信号を生成するように構成することができる。プロセッサ１０６は、ＭＡ閾値を判定するべく、ＭＡを１つ又は複数のベースラインセンサ信号に適用するように更に構成することができる。１つ又は複数のベースラインセンサ信号のＭＡは、１つ又は複数のベースラインセンサ信号を合計し、且つ、合計をＮによって除算することにより、算出することが可能であり、この場合に、Ｎは、１つ又は複数のベースラインセンサ信号の数である。プロセッサ１０６は、ＭＡ閾値を上回る、Ｋに１つ又は複数のセンサ信号の標準偏差を乗算したもの、において位置している上部帯域閾値を判定するように、更に構成することができる。プロセッサ１０６は、ＭＡ閾値を下回る、Ｋに１つ又は複数のベースラインセンサ信号の標準偏差を乗算したもの、において位置している下部帯域閾値を判定するように、更に構成することができる。
【００２８】
これに加えて、又はこの代わりに、プロセッサ１０６は、（例えば、所与の百分率範囲及び／又はゼロの値範囲内の）実質的にゼロに等しい値を有するＮ個のサンプルの標準偏差によって生成されうる偽陽性イベントについて補償するべく、感度閾値を判定するように構成することができる。例えば、Ｎ個のサンプルの標準偏差が実質的にゼロである際には、監視システム１００は、誤った応答を生成する可能性がある。偽陽性イベントは、ガスセンサ１０４が、非ガス検体関係応答（例えば、ガス供給源１０２によって放出されたガス検体に基づいてはいない応答）を生成するようにしうる１つ又は複数のイベントを含みうる。本明細書において記述されている更なる偽陽性イベントは、ガスセンサが、対応しているガス供給源によって放出されるもの以外の１つ又は複数のガス（或いは、検体）に基づいて信号応答を生成するようにしうるイベントを含みうる。感度閾値は、ＭＡと、最小感度ＭＳと基準の間の差値と、の関数であってもよい。例えば、感度閾値は、ＭＡ＊（１−ＭＳ）という式によって定義することができる。最小感度ＭＳは、ユーザー定義可能であってもよい。
【００２９】
プロセッサ１０６は、最大値を有する閾値を識別するべく、感度閾値を上部帯域閾値と下部帯域閾値のうちの１つとの関係において比較するように、更に構成することできる。最大値を有する閾値は、本明細書において記述されているアラート閾値として使用することができる。感度閾値を帯域閾値との関係において比較することにより、ＭＡ閾値から十分に分離されうる所与のアラート閾値を確立することができる。Ｎ個のサンプルの標準偏差がゼロに実質的に等しい値を有する際には、対応する閾値は、ＭＡ閾値の実質的に近傍に位置することが可能であり、この結果、偽陽性イベントが生成されうる。但し、感度閾値を帯域閾値との関係において比較することにより、例えば、ＭＡ閾値とアラート閾値の間の十分な分離を提供すれば、偽陽性イベントを大幅に軽減することができる。
【００３０】
プロセッサ１０６は、ガス供給源１０２のガス放出状態においてガス検体について監視し、且つ、所定の時点において、ガス供給源１０２によって放出されるガス検体の量を特徴付ける監視センサ信号を生成するように、更に構成することができる。電池の例においては、電池の健全性が劣化を開始しうることから、電池は、ガス検体を放出しうる。ガス検体は、サイクル状態において検出することが可能であり、且つ、電池が熱暴走のリスクを有するという警告として解釈することができる。ガスセンサ１０４は、サイクル状態においてガス検体について監視し、且つ、所定の時点において、電池によって放出されるガス検体の量を特徴付ける監視センサ信号を生成するように、構成することができる。プロセッサ１０６は、監視センサ信号を受け取るように更に構成することができる。プロセッサ１０６は、監視センサ信号をアラート閾値との関係において比較するように更に構成することができる。プロセッサ１０６は、比較の結果に基づいてアラート信号１１０を生成するように更に構成することができる。
【００３１】
例えば、プロセッサ１０６は、監視センサ信号を感度閾値及び下部帯域閾値のうちの１つとの関係において比較するように構成することができる。プロセッサ１０６は、監視センサ信号が感度閾値及び下部帯域閾値のうちの１つ以下であることに応答してアラート信号１１０を生成するように、構成することができる。或いは、この代わりに、プロセッサ１０６は、監視センサ信号を感度閾値及び上部帯域閾値のうちの１つとの関係において比較するように構成することができる。プロセッサ１０６は、監視センサ信号が感度閾値及び上部帯域閾値のうちの１つ以上であることに応答してアラート信号１１０を生成するように、構成することができる。
【００３２】
プロセッサ１０６は、ガス供給源１０２のガス放出状態においてガス検体について監視し、且つ、対応する期間においてガス供給源１０２によって放出されるガス検体の量を特徴付ける複数の監視センサ信号を生成するように、更に構成することができる。プロセッサ１０６は、バッファ閾値未満である複数の監視センサ信号の数を判定するべく、複数の監視センサ信号を評価するように構成することができる。バッファ閾値は、監視システム１００における偽陽性イベントについて補償することができる。バッファ閾値は、アラート信号の生成に必要とされる監視センサ信号の数を識別する値に対応しうる。プロセッサ１０６は、本明細書において記述されているように、複数の監視センサ信号のうちの直近の監視センサ信号をアラート閾値との関係において比較し、且つ、比較の結果に基づいてアラート信号１１０を生成するように、構成することができる。
【００３３】
プロセッサ１０６は、時間に伴って監視センサ信号に基づいてアラート閾値を更新するように更に構成することができる。プロセッサ１０６は、所与の監視センサ信号が現時点のアラート閾値と交差することに応答して、所与の監視センサ信号をアラート閾値として保持する（例えば、ラッチする）ように構成することができる。従って、プロセッサ１０６は、ＭＡ計算を停止することが可能であり、且つ、アラート閾値を更新することができる。プロセッサ１０６は、本明細書において記述されているように、所与の監視センサを更新済みのアラート閾値との関係において比較し、且つ、比較の結果に基づいてアラート信号１１０を生成するように、更に構成することができる。
【００３４】
プロセッサ１０６は、１つ又は複数のシステムが１つ又は複数の先制的な対策をとるようにするべく、アラート信号１１０を１つ又は複数のシステムに送信するように更に構成することができる。１つ又は複数の先制的な対策は、自動的なシャットダウン（例えば、システム、装置、電池など）、消火器制御装置の起動、可聴アラーム、保守警告、テキストメッセージ、電子メール、又はこれらに類似したものを含みうる。電池の例においては、サイクル状態において検出されたガス検体は、電池が熱暴走のリスクを有しうるという警告として解釈することができる。早期の警告を提供することにより、熱暴走状態に応答して生成されうる火災、爆発、及び負傷を大幅に軽減することができる。従って、監視システム１００は、生成段階において熱暴走状態を検出することができる。従って、生成段階において熱暴走シナリオを検出することにより、危険な状態及び電池に対する損傷を防止するべく、予防対策を実装することができる。
【００３５】
図２は、時間の関数としてプロットされたガス検体によって生成されたセンサ信号２０２を示すグラフ２００の一例を示している。センサ信号２０２は、ガス検体状態についてガス供給源（例えば、ガス供給源１０２）を監視するように構成されうるガスセンサ（例えば、図１に示されているガスセンサ１０４）によって生成することができる。グラフ２００は、水平軸２０４と、垂直軸２０６と、を含みうる。水平軸２０４は、時間に対応することが可能であり、且つ、本明細書においては、時間軸２０６と呼称されうる。垂直軸２０６は、時間に伴ってガスセンサによって生成されるセンサ信号の大きさに対応することが可能であり、且つ、本明細書においては、大きさ軸２０６と呼称されうる。大きさ軸２０６の第１の大きさ２０８は、上部帯域閾値に対応することが可能であり、大きさ軸２０６の第２の大きさ２１０は、ＭＡ閾値に対応することが可能であり、且つ、大きさ軸２０６の第３の大きさ２１２は、下部帯域閾値に対応しうる。代替例においては、第３の大きさ２１２は、感度閾値に対応することが可能であり、第１の大きさ２０８は、上部帯域閾値に対応することが可能であり、且つ、第２の大きさ２１０は、ＭＡ閾値に対応しうる。
【００３６】
グラフ２００は、第１範囲２１４を更に含むことができる。第１範囲２１４は、ガス供給源が非ガス放出状態などの所与の状態にある、時間軸２０６上の期間を表すことができる。電池の例においては、第１範囲２１４は、電池が健全な状態にありうる、且つ、従って、ガス検体を実質的に放出中ではない状態でありうる、時間軸２０６上の期間を表すことができる。図２に示されているように、第１範囲２１４においては、ガスセンサによって生成されたセンサ信号２０２は、大きさ軸２０６の第２の大きさ２１０の実質的に近傍に位置しうる。グラフ２００は、遷移イベント２１６を更に含むことができる。遷移イベント２１６は、ガス供給源がガス放出状態などの別の状態に遷移中でありうる時点に対応している。従って、遷移イベントにおいて、ガス供給源は、ガス検体を放出中でありうる。電池の例においては、遷移イベントは、電池がガス検体を放出することを開始しうる時点に対応している。更なるガス検体が第１範囲２１４においてガス供給源によって放出されるのに伴って、ガス供給源によって放出されるガス検体の量に基づいてガスセンサによって生成されるセンサ信号２０２は、図２に示されているように、大きさ軸２０６の第３の大きさ２１２に向かって減少を開始しうる。
【００３７】
グラフ２００のアラートイベント２１８において、センサ信号２２０の大きさは、第３の大きさ２１２と実質的に等しい状態となりうる。アラートイベント２１６は、ガス供給源が相当な量のガス検体を放出中でありうる時点に対応しうる。相当な量のガス検体は、本明細書においては、望ましくない量のガス検体及び／又は危険な量のガス検体と呼称される場合がある。電池の例においては、アラートイベント２１８は、電池が、相当な量のガス検体を放出中でありうる時点に対応しうる。これは、熱暴走リスクとして解釈することができる。アラートイベント２１６においては、望ましくない及び／又は危険な量のガスがガス供給源によって放出されつつあるという早期の警告を提供するべく、アラート（例えば、図１に示されているアラート信号１１０）を（例えば、図１に示されているプロセッサ１０６によって）生成することができる。電池の例においては、アラートは、電池が熱暴走のリスクを有するという早期の警告を提供することができる。
【００３８】
グラフ２００は、第２範囲２２０を更に含むことができる。第２範囲２２０は、ガス供給源が、ガス放出状態などの、その他の状態にある、時間軸２０６上の期間を表すことができる。第２範囲２２０においては、１つ又は複数の危険リスクが生じる可能性があり、これは、チェックされない状態に放置された場合には、周囲の環境及び／又はガス供給源に対する損傷を結果的にもたらす可能性がある。アラートイベント２１６において早期の警告を提供することにより、１つ又は複数の危険なリスクを軽減するべく、先制的なアクションをとることができる。電池の例においては、第２範囲２２０は、電池が劣化した状態にある、時間軸２０６上の期間を表しうる。電池が劣化した状態における動作を継続した場合には、電池は、熱暴走を経験する可能性があり、これは、電池又は周辺外部環境に対する損傷をもたらしうる。アラートイベント２１６において早期の警告を提供することにより、熱暴走のリスクを回避するべく、本明細書において記述されている熱暴走の先制的なアクションをとることができる。
【００３９】
図３は、ガス検体についてガス供給源３０２を監視するように構成されうる監視システム３００の一例を示している。一例においては、ガス供給源３０２は、電池を含むことができる。システム３００は、第１ガスセンサ３０４を含むことができる。第１ガスセンサ３０４は、第１ガスセンサ３０４がガス供給源３０２のガス検知範囲内に位置するように、ガス供給源３０２との関係において位置決めすることができる。第１ガスセンサ３０４は、ガス検体状態についてガス供給源３０２を監視するように構成することができる。ガス検体状態は、ガス供給源３０２がガス検体を放出中でありうる、ガス供給源３０２の状態に関係付けられうる。システム３００は、第２ガスセンサ３０６を更に含むことができる。一例においては、第１及び第２ガスセンサ３０４及び３０６は、図１に示されているように、ガスセンサ１０４などの半導体ガスセンサに対応しうる。
【００４０】
第２ガスセンサ３０６は、例えば、周辺環境３０８内の周辺ガスについて監視するように構成することができる。本明細書において使用されている「周辺環境」という用語は、ガス供給源３０２の１つ又は複数のガス供給源状態においてガス供給源３０２によって放出されるガス検体が実質的に存在しない状態において留まりうる空間のエリアを意味しうる。１つ又は複数のガス供給源状態は、ガス放出状態と、非ガス放出状態と、を含むことができる。本明細書において使用されている「周辺ガス」という用語は、第１及び第２ガスセンサ３０４及び３０６においてセンサ信号応答を生成しうる任意のガス（又は、検体）を意味している。一例においては、周辺ガスは、塗料及び燃料蒸気を含むことができる。第２ガスセンサ３０６は、第２ガスセンサ３０６が、ガス供給源３０２のガス検体検知範囲内に位置しないように、ガス供給源３０２との関係において位置決めすることができる。従って、第２ガスセンサ３０６は、ガス供給源３０２によって放出されたガス検体に対する感受性を実質的に有していない状態となりうる。このような第１及び第２ガスセンサ３０４及び３０６の構成は、本明細書において更に詳細に記述するように、監視システム３００内における偽陽性イベントを大幅に軽減することができる。
【００４１】
第１ガスセンサ３０４は、ガス供給源１０２によって放出されたガス検体の量を特徴付ける第１センサ信号を生成するように構成することができる。第１センサ信号は、第１ガスセンサ３０４の共通物質の所与の電気抵抗値に基づいて生成することができる。第１ガスセンサ３０４は、所定の期間にわたってガス供給源３０２の１つ又は複数のガス供給源状態においてガス検体の量を特徴付ける複数の第１センサ信号を生成するように構成することができる。例えば、充電サイクル及び／又は放電サイクルにおいて、健全な電池は、ガス検体を実質的に放出することができない。電池の健全性は、劣化を開始しうることから、電池は、充電サイクル及び／又は放電サイクルにおいてガス検体に対応するガス種を放出しうる。
【００４２】
第２ガスセンサ３０４は、周辺環境３０８内の周辺ガスの量を特徴付ける第２センサ信号を生成するように構成することができる。第２センサ信号は、第２ガスセンサ３０４の共通物質の所与の電気抵抗値に基づいて生成することができる。第２ガスセンサ３０４は、所定の期間にわたってガス供給源３０２の１つ又は複数のガス供給源状態において周辺環境内の周辺ガスの量を特徴付ける複数の第２センサ信号を生成するように構成することができる。
【００４３】
一例においては、電池は、換気型のエンクロージャ（例えば、図５に示されている電池エンクロージャ５０２又は図６に示されている電池エンクロージャ６０２）のハウジング内において配置することができる。第１ガスセンサ３０４は、電池との関係においてガス経路に沿って換気型エンクロージャ内において下流に（例えば、図５に示されている排気口５０６又は図６に示されている排気口６０６などの換気型の電池エンクロージャの排気口において）配置することができる。第２ガスセンサ３０４は、電池との関係においてガス経路に沿って換気型エンクロージャ内において上流に（例えば、図５に示されている吸気口５０４又は図６に示されている吸気口６０４などの換気型電池エンクロージャの吸気口において）配置することができる。
【００４４】
換気型エンクロージャ内においては、電池によって生成された熱を除去するべく、吸気口は、周辺ガスを含みうる、周辺環境３０８内の周辺空気を引き込むように、且つ、周辺空気がガス経路を下って排気口まで流れるようになるように、構成することが可能であり、排気口は、ガスを放出するように構成することができる。周辺空気が、電池が配置されうるガス経路を流れ下ることに伴って、電池によって生成された熱を大幅に除去することにより、電池の動作温度を低減することができる。電池との関係において第１ガスセンサ３０４を下流に位置決めすることにより、ガス検体がガス経路を下るように流れており、且つ、第１ガスセンサ３０４の検知範囲内に位置している際に、第１ガスセンサ３０４は、電池によって放出されたガス検体を検出することができる。但し、第１ガスセンサ３０４が下流に位置決めされていることから、吸気口によって引き込まれた周辺ガスに起因して、第１ガスセンサ３０４が、センサ応答を生成する可能性がある。
【００４５】
本明細書において記述されている１つ又は複数の方法は、第１及び第２ガスセンサ３０４及び３０６の両方によって生成されたセンサ信号に基づいて、周辺ガスに対する監視システム３００の感受性を大幅に軽減することができる。従って、本明細書において記述されている１つ又は複数の方法は、監視システム３００内における偽陽性イベントを低減することが可能であり、且つ、これにより、熱暴走状態についての誤った警告を低減することができる。偽陽性イベントは、第１ガスセンサ３０４が、ガス供給源３０２によって放出されたもの以外のガス（又は、検体）に応答して第１センサ信号を生成するようにしうる１つ又は複数のイベントを含みうる。電池の例においては、偽陽性イベントは、第１ガスセンサ３０４が、電池が熱暴走のリスクを有するという誤ったアラートを結果的にもたらしうる誤った応答を生成するようにする可能性がある。誤ったアラートは、電池が熱暴走のリスクを有しえないにも拘らず、熱暴走防止対策が実装されるという結果をもたらしうる。
【００４６】
監視システム３００は、プロセッサ３１０を更に含むことができる。プロセッサ３１０は、データ及び機械可読命令を保存するためのメモリ３１２を含むことができる。或いは、この代わりに、メモリ３１２は、図３に示されているように、プロセッサ３１０の外部に位置することもできる。プロセッサ３１０は、メモリ３１２にアクセスすると共にメモリ３１２内において保存されている機械可読命令を実行するように、構成することができる。
【００４７】
一例においては、プロセッサ３１０は、本明細書において記述されている１つ又は複数の方法を実行するべく、メモリ３１２にアクセスすると共に機械可読命令を実行するように、構成することができる。プロセッサ３１０は、偽陽性イベントが監視システム３００に対して及ぼしうる影響について補償しうる１つ又は複数の方法を実行するように構成することができる。従って、電池が熱暴走のリスクを有するという誤ったアラートの生成に対する監視システム３００の感受性を大幅に軽減することができる。従って、本明細書において記述されている監視システム３００は、換気型エンクロージャなどの開放型の電池環境において利用することができる。
【００４８】
偽陽性イベントの影響について補償するべく、プロセッサ３１０は、第１ガスセンサ３０４及び第２ガスセンサ３０６によって生成されたセンサ信号の間の任意の部分間可変性について補償するべく、監視システム３００のベースライン基準を確立するように構成することができる。例えば、第１ガスセンサ３０４及び第２ガスセンサ３０６を所与の期間にわたって周辺ガス及びガス検体の両方が実質的に存在していない周辺空気に曝露させることができる。所与の期間は、１分、１時間、１日、又はこれらに類似したものに対応しうる。プロセッサ３１０は、所与の期間にわたって第１ガスセンサ３０４によって生成された１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号及び第２ガスセンサ３０６によって生成された１つ又は複数の第２ベースラインセンサ信号を受け取るように構成することができる。
【００４９】
プロセッサ３１０は、１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号のスロープを評価するように更に構成することができる。例えば、プロセッサ３１０は、１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号のうちのそれぞれの信号のスロープを算出すると共に算出されたスロープをスロープ閾値との関係において比較するように、構成することができる。第１ベースラインセンサ信号のスロープがスロープ閾値以上である場合には、本明細書において記述されているように、第１ガスセンサ３０４内の抵抗値の百分率変化を算出するべく、第１ベースラインセンサ信号を使用することができる。
【００５０】
プロセッサ３１０は、時間ＭＡをセンサ信号に適用することにより、第１及び第２ガスセンサ３０４及び３０６の抵抗値の百分率変化を算出するように更に構成することができる。例えば、プロセッサ３１０は、第１ＭＡベースラインを生成するべく、スロープ閾値超のスロープを有する１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号にＭＡを適用するように、更に構成することができる。第１ＭＡベースラインを生成するべく、１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号のＮ個のサンプルを合計することが可能であり、且つ、Ｎによって除算することが可能であり、この場合に、Ｎは、１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号の数である。プロセッサ３１０は、第２ＭＡベースラインを生成するべく、ＭＡを１つ又は複数の第２ベースラインセンサ信号に適用するように、構成することができる。第２ＭＡベースラインを生成するべく、１つ又は複数の第２ベースラインセンサ信号のＮ個のサンプルを合計することが可能であり、且つ、Ｎによって除算することが可能であり、この場合に、Ｎは、１つ又は複数の第２ベースラインセンサ信号の数である。周辺ガスが監視システム３００に対して及ぼしうる影響について補償するべく、第１及び第２ＭＡベースラインを使用することができる。
【００５１】
第１ガスセンサ３０４は、１つ又は複数のガス供給源状態においてガス供給源３０２を監視するように、構成することができる。第１ガスセンサ３０４は、ガス放出状態においてガス検体についてガス供給源３２０を監視し、且つ、所与の時点においてガス供給源３２０によって放出されたガス検体の量を特徴付ける監視センサ信号を生成するように、構成することができる。所与の時点は、ガス供給源３０２がガス検体を放出中でありうる時点に対応しうる。電池の例においては、健全な電池は、例えば、充電サイクル及び／又は放電サイクルにおいてガス検体を実質的に放出することができない。電池の健全性は、劣化を開始しうることから、電池は、充電サイクル及び／又は放電サイクルにおいてガス検体を放出しうる。第１ガスセンサ３０４は、サイクル状態においてガス検体について電池を監視し、且つ、所与の時点において電池によって放出されるガス検体の量を特徴付ける監視センサ信号を生成するように、構成することができる。
【００５２】
プロセッサ３１０は、監視センサ信号を受け取るように、更に構成することができる。プロセッサ３１０は、監視センサ差を生成するべく、第１ＭＡベースラインから監視センサ信号を減算するように、更に構成することができる。プロセッサ３１０は、第１ＭＡベースラインとの関係において百分率変化応答を判定するべく、第１ＭＡベースラインによって監視センサ差を除算するように、更に構成することができる。第２ガスセンサ３０６は、ガス放出状態において周辺ガスについて周辺環境３０８を監視し、且つ、所与の時点における周辺大気３０８中の周辺ガスの量を特徴付ける基準センサ信号を生成するように、構成することができる。電池の例においては、第２ガスセンサ３０６は、充電サイクル及び／又は放電サイクルにおいて周辺環境３０８を監視するように、構成することができる。プロセッサ３１０は、基準センサ差を生成するべく、基準センサ信号を第２ＭＡベースラインから減算するように更に、構成することができる。プロセッサ３１０は、第２ＭＡベースラインとの関係において百分率変化応答を判定するべく、第２ＭＡベースラインによって基準センサ差を除算するように、更に構成することができる。
【００５３】
従って、プロセッサ３１０は、第１平均化センサ信号（例えば、第２ＭＡベースライン）との関係における第１センサ信号（例えば、監視センサ信号）の百分率変化に基づいて第１センサ出力（例えば、監視センサ差）を判定し、且つ、第２平均化センサ信号（第２ＭＡベースライン）との関係における第２センサ信号（例えば、基準センサ信号）の百分率変化に基づいて第２センサ出力（例えば、基準センサ差）を判定するように、構成することができる。
【００５４】
プロセッサ３１０は、全体差センサ信号を生成するべく、第２ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答から第１ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答を減算するように、更に構成することができる。従って、第１及び第２センサ３０４及び３０６の両方に共通しているガス濃度の変化をゼロ化するべく、基準ガス信号を利用することができる。従って、第１及び第２センサ３０４及び３０６の両方によって検出された周辺ガスを監視システム３００によって識別することができる。プロセッサ３１０は、閾値との関係において全体差センサ信号を比較するように、更に構成することができる。プロセッサ３１０は、比較の結果に基づいてアラート信号３１４を生成するように、更に構成することができる。
【００５５】
例えば、プロセッサ３１０は、全体差センサ信号が閾値以下であるかどうかを判定するべく、閾値との関係において全体差センサ信号を比較するように、構成することができる。或いは、この代わりに、プロセッサ３１０は、全体差センサ信号が閾値以上であるかどうかを判定するべく、閾値との関係において全体差センサ信号を比較するように、構成することができる。プロセッサ３１０は、全体差ガス信号が閾値以下である（或いは、この代わりに、以上である）ことに応答してアラート信号３１４を生成するように、構成することができる。一例においては、閾値は、感度閾値、上部帯域閾値、及び下部帯域閾値のうちの１つを含むことができる。これらの閾値は、本明細書において記述されている方法に従ってプロセッサ３１０によって判定することができる。
【００５６】
例えば、プロセッサ３１０は、ＭＡベースラインを上回る、Ｋに１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号の標準偏差を乗算したもの、において位置する上部帯域閾値を判定するように、更に構成することができる。プロセッサ１０６は、ＭＡベースラインを下回る、Ｋに１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号の標準偏差を乗算したもの、において位置する下部帯域閾値を判定するように、更に構成することができる。プロセッサ３１０は、１つ又は複数の第１ベースラインセンサ信号のＭＡと、最小感度ＭＳと基準の間の差値と、に基づいて感度閾値を判定するように、構成することができる。感度閾値は、ＭＡ＊（１−ＭＳ）という式によって定義することが可能であり、この場合に、１は、基準に対応しうる。
【００５７】
プロセッサ３１０は、全体差センサ信号を感度閾値及び下部帯域閾値のうちの１つと比較するように、更に構成することができる。或いは、この代わりに、プロセッサ３１０は、全体差センサ信号を感度閾値及び上部帯域閾値のうちの１つと比較するように構成することもできる。プロセッサ３１０は、全体差センサ信号が感度閾値及び下部帯域閾値のうちの１つ以下である（或いは、感度閾値及び上部帯域閾値のうちの１つ以上である）ことに応答してアラート信号３１４を生成するように、構成することができる。
【００５８】
１つ又は複数のシステムが本明細書において記述されている１つ又は複数の先制的な対策をとるようにするべく、アラート信号３１４を１つ又は複数のシステムに送信することができる。電池の例においては、サイクル状態において検出されたガス検体は、電池が熱暴走のリスクを有しうることの警告として解釈することができる。早期の警告を提供することにより、熱暴走状態に応答して生じうる火災、爆発、及び負傷を大幅に軽減することができる。従って、監視システム３００は、生成段階において熱暴走状態を検出することができる。従って、生成段階において熱暴走シナリオを検出することにより、危険な状態及び電池に対する損傷を防止するべく、予防対策を実装することができる。
【００５９】
監視システム３００は、１つ又は複数のエンクロージャを有するように構成することができる。一例においては、エンクロージャは、図４に示されているものなどの、電池エンクロージャ４００であってもよい。電池エンクロージャ４００は、電池（図４には示されていない）、第１ガスセンサ３０４、及び第２ガスセンサ３０６を収容するべく、ハウジング４０２を含むことができる。図４においては、第２ガスセンサ４０６は、第２ガスセンサ３０６が電池によって放出されるガス検体に対する感受性を実質的に有しえないように、電池との関係において位置決めすることができる。一例においては、プロセッサ３１０は、電池エンクロージャ４００の外側において位置決めすることができる。或いは、この代わりに、プロセッサ３１０は、電池エンクロージャ４００内において位置決めすることもできる。
【００６０】
別の例においては、エンクロージャは、図５に示されているものなどの電池エンクロージャ５００であってもよい。電池エンクロージャ５０２は、電池（図５には示されていない）を収容するべく、ハウジング５０２を含むことができる。電池エンクロージャ５００は、吸気口５０４を含むことができる。吸気口５０４は、電池を冷却するべく、周辺空気をハウジング５０２に引き込むように、構成することができる。第２ガスセンサ３０６は、吸気口５０４内において位置決めすることができる。電池エンクロージャ５００は、排気口５０６を更に含むことができる。排気口５０６は、ハウジング５０２内のガスを周辺環境に放出するように構成することができる。放出されるガスは、吸気口５０４によって引き込まれた周辺空気、電池によって放出されたガス検体、又はこれらの混合物を含みうる。第１ガスセンサ３０４を排気口５０６内において位置決めすることができる。図５においては、第２ガスセンサ３０６は、第２ガスセンサ３０６が電池０２によって放出されたガス検体に対する感受性を実質的に有しえないように、電池との関係において位置決めすることができる。一例においては、プロセッサ３１０は、電池エンクロージャ５００の外側において位置決めすることができる。或いは、この代わりに、プロセッサ３１０は、電池エンクロージャ５００内において位置決めすることもできる。
【００６１】
更なる一例においては、エンクロージャは、図６に示されているものなどのリチウムイオン電池充電及び保存エンクロージャ６００であってもよい。リチウムイオン電池充電及び保存エンクロージャ６００は、電池（図６には示されていない）を収容するべく、ハウジング６０２を含むことができる。この例における電池は、リチウムイオン電池に対応しうる。リチウムイオン電池充電及び保存エンクロージャ６００は、吸気口６０２を含むことができる。吸気口６０４は、リチウムイオン電池を冷却するべく、周辺空気をハウジング６０２に引き込むように、構成することができる。第２ガスセンサ６０６は、吸気口６０４内において位置決めすることができる。リチウムイオン電池充電及び保存エンクロージャ６００は、排気口６０６を更に含むことができる。排気口６０６は、ハウジング６０２内のガスを周辺環境に放出するように、構成することができる。放出されるガスは、吸気口６０４によって引き込まれた周辺空気、リチウムイオン電池によって放出されたガス検体、或いは、これらの混合物を含みうる。第１ガスセンサ６０４を排気口６０６内において位置決めすることができる。図６においては、第２ガスセンサ３０６は、第２ガスセンサ３０６が、リチウムイオン電池によって放出されるガス検体に対する感受性を実質的に有しえないように、リチウムイオン電池との関係において位置決めすることができる。一例においては、プロセッサ３１０は、リチウムイオン電池充電及び保存エンクロージャ６００の外側において位置決めすることができる。或いは、この代わりに、プロセッサ３１０は、リチウムイオン電池充電及び保存エンクロージャ６００内において位置決めすることもできる。
【００６２】
別の例においては、電池エンクロージャは、図７に示されているものなどの出荷コンテナ７００であってもよい。出荷コンテナ７００は、電池（図７には示されていない）、第１ガスセンサ３０４、及び第２ガスセンサ３０６を収容することができる。図７においては、第２ガスセンサ３０６は、第２ガスセンサ３０６が、電池によって放出されたガス検体に対する感受性を実質的に有しえないように、電池との関係において位置決めすることができる。一例においては、プロセッサ３１０は、出荷コンテナ７００の外側において位置決めすることができる。或いは、この代わりに、プロセッサ３１０は、出荷コンテナ７００内において位置決めすることもできる。
【００６３】
以上の上述の構造的及び機能的特徴に鑑み、実装されうる方法については、図８〜図１０を参照して更に十分に理解することができよう。説明の簡潔性を目的として、図８〜図１０の方法は、順番に実行するものとして図示及び記述されているが、いくつかの態様は、その他の実施形態においては、本明細書において図示及び記述されているものとは異なる順序において、及び／又は、その他の態様と同時に、発生しうることから、このような方法は、図示の順序によって限定されるものではないことを理解及び認識されたい。更には、方法を実装するべく、すべての図示されている特徴が必要とされうるわけでもない。方法又はその一部分は、１つ又は複数の一時的ではないストレージ媒体内において保存された命令として実装することができるのみならず、処理リソース（例えば、図１に示されているプロセッサ１０６及び／又は図３に示されているプロセッサ３１０）によって実行することもできる。
【００６４】
図８は、ガス検体についてガス供給源を監視する方法８００の一例を示している。例えば、方法８００は、図１に示されているように、監視システム１００によって実装することができる。方法は、ガス検体についてガス供給源を監視することにより、８０２において始まっている。８０４において、ガス供給源によって放出されたガス検体の量を特徴付けるセンサ信号を生成することができる。８０６において、センサ信号を受け取ることができる。８０８において、センサ信号をアラート閾値との関係において評価することができる。８１０において、評価の結果に基づいて、アラート信号を生成することができる。
【００６５】
図９は、ガス検体についてガス供給源を監視する方法９００の別の例を示している。例えば、方法９００は、図３に示されている監視システム３００によって実装することができる。方法は、ガス検体の放出についてガス供給源を監視することにより、９０２において始まっている。９０４において、周辺ガスの存在について周辺環境を監視することができる。９０６において、ガス供給源によって放出されたガス検体の量を特徴付ける第１センサ信号を生成することができる。９０８において、周辺環境内に存在している周辺ガスの量を特徴付ける第２センサ信号を生成することができる。９１０において、第１平均化センサ信号との関係における第１センサ信号の百分率変化に基づいて、第１センサ出力を判定することができる。９１２において、第２平均化センサ信号との関係における第２センサ信号の百分率変化に基づいて、第２センサ出力を判定することができる。９１４において、第１センサ出力を第２センサ出力との関係において評価することができる。９１６において、評価の結果に基づいて、アラート信号を生成することができる。
【００６６】
図１０は、ガス検体についてガス供給源を監視する方法１０００の更なる例を示している。例えば、方法１０００は、図３に示されている監視システム３００によって実装することができる。方法は、第１ガスセンサによって生成された１つ又は複数のベースラインセンサ信号を受け取ることにより、１００２において始まっている。１００４において、第２ガスセンサによって生成された１つ又は複数のベースライン基準センサ信号を受け取ることができる。１００６において、１つ又は複数のベースラインセンサ信号のうちのそれぞれの信号のスロープを評価することができる。１００８において、所与のベースラインセンサ信号のスロープがスロープ閾値以上である場合には、方法は、１０１０に進むことが可能であり、さもなければ、方法は、１０１２に進むことができる。１０１２において、方法１０００における更なる使用のために、所与のベースラインセンサ信号を除外することができる。１０１０において、第１ＭＡベースラインを生成するべく、スロープ閾値超のスロープを有する１つ又は複数の監視ベースラインセンサ信号にＭＡを適用することができる。第１ＭＡベースラインを生成するべく、１つ又は複数のベースラインセンサ信号のＮ個のサンプルを合計することが可能であり、且つ、Ｎによって除算することが可能であり、この場合に、Ｎは、１つ又は複数のベースラインセンサ信号の数である。１０１２において、第２ＭＡベースラインを生成するべく、１つ又は複数のベースライン基準センサ信号にＭＡを適用することができる。第２ＭＡベースラインを生成するべく、１つ又は複数のベースライン基準センサ信号のＮ個のサンプルを合計することが可能であり、且つ、Ｎによって除算することが可能であり、この場合に、Ｎは、１つ又は複数のベースライン基準センサ信号の数である。第１及び第２ＭＡベースラインを使用することにより、周辺ガスが監視システム３００に対して及ぼしうる影響について補償することができる。
【００６７】
１０１４において、ガス検体についてガス供給源を監視し、且つ、例えば、ガス供給源の所与の状態において、所与の時点においてガス供給源によって放出されるガス検体の量を特徴付ける監視センサ信号を生成するように、第１ガスセンサを構成することができる。所与の時点は、ガス供給源がガス検体を放出中でありうる時点に対応しうる。更には、１０１４において、監視センサ差を生成するべく、第１ＭＡベースラインから監視センサ信号を減算することができる。更には、１０１４において、第１ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答を判定するべく、監視センサ差を第１ＭＡベースラインによって除算することができる。１０１６において、周辺環境内の周辺ガスについて監視し、且つ、例えば、ガス供給源の所与の状態において、所与の時点において周辺ガスの量を特徴付ける基準センサ信号を生成するように、第２ガスセンサを構成することができる。更には、１０１６において、基準センサ差を生成するべく、第２ＭＡベースラインから基準センサ信号を減算することができる。更には、１０１６において、第２ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答を判定するべく、基準センサ差を第２ＭＡベースラインによって除算することができる。
【００６８】
１０１８において、全体差センサ信号を生成するべく、第２ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答から第１ＭＡベースラインとの関係における百分率変化応答を減算することができる。１０２０において、全体差センサ信号をアラート閾値との関係において比較することができる。全体差センサ信号がアラート閾値超である場合には、方法は、１０２２に進むことが可能であり、さもなければ、方法は、１０２８に進むことができる。１０２２においては、アラート（例えば、図３に示されているアラート信号３１４）を生成することができる。１０２８においては、アラートを生成することはできない。アラートは、１つ又は複数のシステムが本明細書において記述されている１つ又は複数の先制的な対策をとるようにするべく、１つ又は複数のシステムに送信することができる。
【００６９】
「実質的に（substantially）」及び「約（about）」という用語は、本明細書においては、任意の定量的比較、値、計測、又はその他の表現に帰されうる不確実性の固有の程度を表すべく、利用されうることに留意されたい。又、これらの用語は、本明細書においては、定量的表現が、対象の主題の基本的機能の変化を結果的にもたらすことなしに、記述されている基準から変化しうる程度を表すべく、利用されている。
【００７０】
以上の特定の例が、本明細書においては、図示及び記述されているが、特許請求されている主題の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々なその他の変化及び変更が実施されうることを理解されたい。更には、特許請求されている主題の様々な態様が、本明細書においては、記述されているが、このような態様は、組合せにおいて利用される必要はない。従って、添付の請求項は、特許請求されている主題の範囲に含まれる、すべてのこのような変更及び変形を含むものと解釈されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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