(57)【要約】液体電解質バッテリのための液面センサが提供される。液面センサは、基準電極と電極アレイとを有するプローブを含む。電極アレイは、プローブの長手方向に連続的に配置される複数の電極を含む。基準電極は、電極アレイ内の各電極に容量的に結合され、それにより、プローブは、プローブに対して変化する液面にプローブが浸される場合に変化する静電容量を提供する。液面センサは、バッテリに補給する必要があることをユーザに警告するか、又は近いうちにバッテリに補給する必要があることをユーザに警告することができる。液面センサは、かかる各条件をユーザに示すために選択的に点灯する一連のＬＥＤを含み得る。
2019513989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体電解質バッテリのための液面センサであって、
前記液体電解質バッテリに挿入するためのプローブであって、
基準電極と、
電極アレイであって、前記基準電極は、前記電極アレイ内の各電極に容量的に結合される、電極アレイと
を含むプローブと、
前記電極アレイに電気的に結合されるコントローラであって、
前記基準電極と前記電極アレイとの間の前記容量結合を測定し、且つそれにより前記液体電解質バッテリ内の複数の液面の間から液面を検出することと、
前記検出された液面が所定の許容範囲内にあるかどうかに基づいて出力を提供することと
を行うように適合されたコントローラと
を含む液面センサ。
【請求項２】
前記電極アレイは、前記プローブの長手方向に連続的に配置される複数の電極を含む、請求項１に記載の液面センサ。
【請求項３】
前記プローブは、前記液体電解質バッテリ内の前記液面に依存する可変静電容量を提供するように適合される、請求項１に記載の液面センサ。
【請求項４】
前記電極アレイは、前記基準電極から横方向にオフセットされ、且つ前記基準電極と長さにおいて同延である、請求項１に記載の液面センサ。
【請求項５】
前記プローブは、前記プローブの端部に温度センサを更に含む、請求項１に記載の液面センサ。
【請求項６】
前記コントローラ出力に基づいて前記液体電解質バッテリ内の前記液面を示す内蔵表示器を更に含む、請求項１に記載の液面センサ。
【請求項７】
レベル感知システムであって、
溶液が入っているバッテリセルを含む液体電解質バッテリと、
前記バッテリセル内の液面を判定する液面センサであって、
前記バッテリセルにおける前記溶液から電気的に分離される複数の電極を含むプローブと、
前記複数の電極に電気的に結合され、且つ前記複数の電極のそれぞれの静電容量を測定するように動作可能なコントローラであって、前記静電容量は、前記バッテリセル内の前記液面に依存し、前記コントローラは、前記検出された液面が所定の許容範囲内にあるかどうかに基づいて出力を提供するように更に動作可能である、コントローラと
を含む液面センサと
を含むレベル感知システム。
【請求項８】
前記液面センサは、前記液面センサによって判定されるような前記液面を送信するように動作可能な通信モジュールを更に含む、請求項７に記載のレベル感知システム。
【請求項９】
前記液面センサによって測定されるような前記液面に基づき、前記液体電解質バッテリ内への液体のフローを制御するように動作可能なフロー装置を更に含む、請求項７に記載のレベル感知システム。
【請求項１０】
前記フロー装置は、ポンプ又は弁を含む、請求項９に記載のレベル感知システム。
【請求項１１】
前記プローブは、前記プローブの端部に温度センサを更に含む、請求項７に記載のレベル感知システム。
【請求項１２】
前記コントローラ出力に基づいて前記バッテリセル内の前記液面を示す内蔵表示器を更に含む、請求項７に記載のレベル感知システム。
【請求項１３】
前記コントローラは、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路又はフィールドプログラマブルゲートアレイである、請求項７に記載のレベル感知システム。
【請求項１４】
バッテリ内の液面を測定するための方法であって、
プローブであって、基準電極と、前記プローブの長手方向に連続的に配置される複数の電極を有する電極アレイとを含むプローブを提供することと、
前記基準電極と、前記電極アレイにおける前記複数の電極のそれぞれとの間の容量結合を測定することであって、前記容量結合は、前記プローブに対して変化する液面に前記プローブが浸される場合に変化する、測定することと、
前記基準電極と、前記電極アレイにおける前記複数の電極のそれぞれとの間の前記測定された容量結合に基づき、所定の許容範囲に対して前記バッテリ内の前記液面を判定することと、
前記判定された液面が前記所定の許容範囲内にあるかどうかに基づいて出力を提供することと
を含む方法。
【請求項１５】
前記判定された液面を遠隔装置と通信することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記判定された液面を通信する前記ステップは、無線ネットワークを介して実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記バッテリ内の前記判定された液面に基づき、前記バッテリセル内への液体のフローを制御することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記バッテリセル内への前記液体のフローを制御することは、ポンプを制御すること又は弁を制御することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電極アレイは、前記基準電極と隣接する、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
前記基準電極及び前記電極アレイは、前記プローブの共通の長手方向表面に沿って延びる、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面センサ、特に液体電解質バッテリ監視システムのための液面センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛酸バッテリを含む液体電解質バッテリは、電気化学反応によって電気エネルギを供給する。電気化学反応は、酸、例えば硫酸とバッテリ電極との反応を伴う。液体電解質バッテリの再充電も電気化学反応によって可能にされ、その反応において、水が水素と酸素とに変換される。しかしながら、再充電反応及び熱によって引き起こされた水分蒸発の結果として、液体電解質バッテリは、水の喪失を経験し、定期的に水を補給しなければならない。
【０００３】
従って、液体電解質バッテリの補給のための様々な給水システムが開発された。１つのかかるシステムは、単点給水システムであって、単一の水源が液体電解質バッテリ内の複数のバッテリセルに向けられる、単点給水システムを含む。従来の単点給水システムは、液体電解質バッテリ内の各バッテリセルのための既存のベントキャップに永続的に取って代わる遮断弁を含む。遮断弁は、バッテリセルがほぼ満たされた場合、バッテリセルへの水のフローを自動的に終了させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存の単点給水システムが広範囲に受け入れられているにもかかわらず、今日の給水システムは、いつバッテリに水を追加するべきかに関してユーザに警告しない。従って、多くの異なる電解液面表示器が市場に存在する。一般的な電解液表示器は、バッテリセル内に突出する導電材料を用いる。一般的な電解液面表示器は、プローブが電解液と接触しているかどうかを判定する。一般的な電解液面表示器は、セル内において接点を越えた電解液の量を判定することができない。従って、フォークリフト、リーチトラック、予備電源及び他の用途のための液体電解質バッテリ内における水位を正確に測定する、改善されたバッテリ電解液面表示器の必要性が引き続き残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
バッテリ監視システムのための液面センサが提供される。液面センサは、容量センサを有するプローブを含む。容量センサは、プローブに対して液面が増加するにつれて変化する出力を提供する。液面センサは、バッテリに補給する必要があることをユーザに警告するか、又は近いうちにバッテリに補給する必要があることをユーザに警告するために用いられ得る。液面センサは、例えば、かかる各条件をユーザに示すために選択的に点灯する一連のＬＥＤを含み得る。
【０００６】
一実施形態では、容量センサは、電極アレイと基準電極とを含む。電極アレイは、プローブの長手方向に連続的に配置される複数の電極を含む。基準電極は、電極アレイ内の各電極に容量的に結合され、それにより、容量結合は、プローブに対して液面が増加するにつれて変化し得る。電極アレイ及び基準電極は、共通の誘電体基板、例えばプリント回路基板に搭載される。プリント回路基板は、バッテリセル内の電解質溶液から電極を保護するためにオーバーモールド又はポッティングされる。
【０００７】
別の実施形態では、容量センサは、基準電極と電極アレイとの間の容量結合を測定するように適合されたコントローラを含む。コントローラの出力は、バッテリセル又は複数のバッテリセルへの液体のフローを制御するために用いられ得る。例えば、フロー装置は、検出された液面に基づいてバッテリセルへの液体のフローを遅くするか又は停止することができる。フロー装置は、幾つかの実施形態ではポンプを含み得、且つ他の実施形態では弁を含み得る。更に、例として、フロー装置は、バッテリにおける各セルに搭載された電動弁を含み得る。電動弁は、電解液が所望の液面に達するのに応じて閉じることができる。プローブは、加えて、バッテリセル内の電解質溶液の温度を測定するための、コントローラに電気的に結合されるサーミスタを含み得る。
【０００８】
別の実施形態では、バッテリにおける液面を測定するための方法が提供される。方法は、基準電極と、基準電極に容量的に結合される複数の電極を有する電極アレイとを含むプローブを提供することを含む。方法は、各容量結合を測定し、各容量結合に基づいてバッテリセル内の液面を判定することを更に含む。判定された液面は、記憶及び解析のための遠隔サーバと共有され、且つバッテリセル内への液体のフローを制御するために任意選択的に用いられる。各容量結合を測定することは、基準電極と電極アレイ内の各電極との間の静電容量を測定することを含み得る。液面を判定することは、バッテリセル内の液面に任意選択的に対応する、プローブの長手方向に沿った静電容量の変化を検出することを含み得る。
【０００９】
従って、本発明は、液体電解質バッテリ、例えば鉛酸バッテリのための改善された液面センサを提供することができる。液面センサは、補給中にバッテリセル又は複数のバッテリセル内の液面を同様に監視しながら、バッテリ補給動作中にリアルタイムの液面情報及び温度情報を提供することができる。液面示度及び温度示度は、遠隔装置、例えばスマートフォン、タブレット、ラップトップ又はデスクトップコンピュータ上でホストされるアプリケーションプログラムに無線で通信され得る。
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、添付の図面及び添付の請求項に従って考察された場合に本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による液面センサを含む単点給水システムの斜視図である。
【図２】液体電解質バッテリのためのバッテリセル開口部の上方の液面センサプローブの斜視図である。
【図３】図１のライン３−３に沿って取られた液面センサプローブの断面図である。
【図４】本発明の実施形態による液面センサプローブの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態による液面センサの概略図である。
【図６】電極アレイと基準電極とを含む容量センサの最上層である。
【図７】電極アレイと基準電極とに電気的に接続されたマイクロコントローラを含む容量センサの最下層である。
【図８】本発明の実施形態による液面センサの較正を示す流れ図である。
【図９】本発明の実施形態による液面センサの動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で考察され且つ開示されるような本発明は、バッテリ監視システムのための液面センサを含む。以下で明らかにされるように、液面センサは、容量センサを有するプローブを含む。容量センサは、液面がプローブに対して増加するにつれて変化する出力を提供し、それにより複数の非ゼロの液面を感知する。液面センサは、電解液面を監視し且つそれをユーザに警告する際に用いられ、それにより、鉛酸バッテリを含む液体電解質バッテリのためのバッテリ操作及び寿命を向上させることができる。
【００１３】
ここで、図１を参照すると、単点給水システムが示されており、且つ一般に１０で明示されている。単点給水システム１０は、鉛酸バッテリ１００の各バッテリセルのための補給制御弁１２を含む。補給制御弁１２は、可撓性チューブ１４の部分で結合される。可撓性チューブ１４は、注入口１６から補給制御弁１２のそれぞれへの水の流体流路を提供する。鉛酸バッテリ１００は、バッテリセルの少なくとも１つのための液面センサ２０も含む。液面センサ２０は、バッテリセルの外部に見えるヘッド部２２と、バッテリセルの開口部１８内に延びるプローブ２４とを一般に含む。一実施形態では、ヘッド部２２は、電解液面を示すためにＬＥＤを含む。以下でより詳細に説明されるように、プローブ２４は、バッテリセル内の液面がプローブ２４に対して増加又は減少するにつれて変化する出力を提供する容量センサを収容する。同様に以下で説明されるように、液面センサ２０は、通信モジュール２６と電気的に通信し、通信モジュール２６も、電解液面を示すためのＬＥＤを含み得る。液面センサ２０の出力は通信モジュール２６に提供され、次に、通信モジュール２６は、バッテリ補給操作の改善された制御のために、任意選択的にＺｉｇＢｅｅネットワーク又は他の無線ネットワーク、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＬＥ）若しくはＷｉ−Ｆｉを通じて、検出された液面を出力する。
【００１４】
液面センサ２０は、図２〜４に更に示されている。上記のように、液面センサ２０は、バッテリセルの外側から見えるヘッド部２２を含む。ヘッド部２２は、プローブ２４に対して直角に延び、且つヘッド部２２から通信モジュール２６に延びるデータ／電力ケーブル２８を含む。プローブ２４は、ヘッド部２２から下方に延び、且つバッテリ１００における開口部１８内の安定した嵌合を保証するための可撓性シーリングガスケット３０を含む。プローブ２４と一体的に形成されるシーリングガスケット３０は、バッテリ１００からの酸の漏出を防ぐために、開口部１８の直径より大きい外径を含み得る。図３に示されているように、プローブ２４は、開口部１８を通してバッテリ１００に設置される場合、ほぼ垂直に向けられ、その結果、バッテリ液面は、液面センサプローブ２４に対して増加又は減少することができる。プローブ２４は、中央部材３２と、プローブ２４を補強し、且つ中央部材３２を損傷から保護する側面部材３４、３６とを含む。中央部材３２及び側面部材３４、３６は、中央部材３２の幅が側面部材３４、３６の幅に直交するように、長さにおいて同延であり、且つＩ形状の断面を含む。以下で説明されるように、中央部材３２は、バッテリ内の液面をリアルタイムで測定するための（例えば、気密シール内の）容量液面センサ４０を収容する。
【００１５】
ここで、図５を参照すると、液面センサ２０の概略図が示されている。液面センサ２０は、内部コントローラ４２と複合電極４４とを含む。コントローラ４２は、本実施形態ではマイクロコントローラであるが、しかし、他の実施形態では、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得る。電極４４は、１つ又は複数の一次電極４６（パッド(pad)−１〜パッド(pad) −１０）と、１つ又は複数の二次電極４８（基準電極）とを含む。１つ又は複数の一次電極４６は、１つ又は複数の二次電極４８に容量的に結合されて、それらの間の静電容量を規定する。電極４４の近くにおける液体、例えば電解質溶液の存在は、１つ又は複数の一次電極４６と１つ又は複数の二次電極４８との間の容量結合を変化させる。静電容量におけるこの変化は、マイクロコントローラ４２によって検出され、マイクロコントローラ４２は、その変化を液面と相関させる。次に、ユーザは、任意選択的に、一実施形態ではＬＥＤを介して又は他の実施形態ではスマートフォン若しくはタブレット上のアプリケーションプログラムを介して、低液面に関して警告される。更に他の実施形態では、液面は、バッテリセルへの液体のフローを制御するために用いられ得る。例えば、フロー装置は、検出された液面に基づいてバッテリセルへの液体のフローを遅くするか又は停止することができる。フロー装置は、幾つかの実施形態ではポンプを制御することができ、且つ他の実施形態では弁を制御することができる。更に、例として、フロー装置は、各バッテリセルに搭載された電動弁を含み得る。電動弁は、所望のレベルに達した電解液に応じて閉じることができる。
【００１６】
上記の実施形態は、基準電極４８を含むが、他の実施形態では、電極４４は、基準電極４８を含まない。これらの実施形態では、電極４４は、一次電極４６、例えばプローブの長手方向に連続的に配置された電極アレイのみを含む。一次電極４６は、コントローラ４２によって測定される自己容量を含む。コントローラ４２は、各電極の自己容量を電解液の存在又は欠如に相関させ、それによって電解液面を判定する。
【００１７】
図６に示されている実施形態に戻ると、１つ又は複数の一次電極４６は、電極アレイを含み、及び１つ又は複数の二次電極４８は、基準電極を含む。基準電極４８は、基準電圧、例えば接地に結合される。電極アレイの各電極４６は、マイクロコントローラ４２に電気的に結合される。電極アレイ４６内の各電極は、基準電極４８に容量的に結合され、それらの間の相互静電容量を規定する。電極対の近くの液体、例えば電解質溶液の存在は、相互静電容量に対して変化を引き起こす。相互静電容量における変化は、液体が存在しない場合と比較して電圧が増加するため、マイクロコントローラ４２によって検出される。
【００１８】
一実施形態では、マイクロコントローラ４２は、電極アレイ４６内の各電極を順次ストローブし、且つ基準電極４８に対する電極アレイ４６の容量結合を測定する。電解質溶液が電気的に容量性であるため、電解質溶液の存在は、電極アレイ４６と基準電極４８との間の容量結合における変化を引き起こす。公称静電容量を有する電極アレイ４６の部分は、マイクロコントローラ４２により、液面の上方にあると判定され、及び増加した静電容量を有する電極アレイ４６の部分は、マイクロコントローラ４２により、液面の下方にあると判定される。例えば、パッド−１〜パッド−５が公称静電容量を有し、一方でパッド−６〜パッド−１０が高くなった静電容量を有する場合、マイクロコントローラ４２は、液面がパッド−５とパッド−６との間にあると判定することができる。同様に、パッド−１〜パッド−７が公称静電容量を有し、一方でパッド−８〜パッド−１０が高くなった静電容量を有する場合、マイクロコントローラ４２は、液面がパッド−７とパッド−８との間にあると判定することができる。更に、例として、パッド−１〜パッド−１０が公称静電容量を有する場合、マイクロコントローラ４２は、液面がパッド−１０の下方にあると判定することができる。
【００１９】
マイクロコントローラ４２は、任意の所望の技術に従っておよその液面を判定することができる。幾つかの実施形態では、マイクロコントローラ４２は、コンピュータ可読メモリに格納された閾値静電容量に対し、各測定された静電容量を比較することによって液面を判定する。他の実施形態では、マイクロコントローラ４２は、最上部の電極、例えばパッド−１における静電容量に対し、各測定された静電容量を比較することによって液面を判定する。更に他の実施形態では、マイクロコントローラ４２は、静電容量におけるスパイクが電解質溶液の存在に対応するように、コンピュータ可読メモリに格納された閾値変化に対し、静電容量の変化（例えば、同じ電極の連続的な示度にわたる静電容量の変化）を経時的に比較することによって液面を判定する。
【００２０】
再び図５を参照すると、液面センサ２０は、プログラミングインターフェース５０と、シリアルデバッガインターフェース５２と、内蔵サーミスタ５４と、内蔵表示器５６と、４ピンワイヤ対ワイヤコネクタ５８とを追加的に含む。プログラミングインターフェース５０は、上記の液面測定を実行するためのコンピュータ可読命令を受信する。シリアルデバッガインターフェース５２は、梱包及び出荷前に、液面センサ２０が適切に動作していることを確認するためのデータ転送をサポートする。内蔵サーミスタ５４は、出力のための温度測定をマイクロコントローラ４２に提供する。図７に示されているように、サーミスタ５４は、基準電極４８の反対側でプローブ２４の最下部範囲に配置される。任意選択的に分圧器を用いてサーミスタの抵抗を測定することにより、マイクロコントローラ４２は、バッテリ１００内の電解液温度（サーミスタが、検出された液面の下方にある場合）又は空気温度（サーミスタ電極が、検出された液面の上方にある場合）を判定することができる。内蔵表示器５６は、検出された液面に関する即時フィードバックを提供する。幾つかの実施形態では、内蔵表示器５６は、３つのＬＥＤ、即ち安定した緑色ＬＥＤ、安定した赤色ＬＥＤ及び点滅赤色ＬＥＤを含む。安定した緑色ＬＥＤは、液面が許容範囲内にあることを示し得る。点滅赤色ＬＥＤは、液面が許容範囲の下方にあることを示し得る。安定した赤色ＬＥＤは、液面が許容範囲の上方にあることを示し得る。内蔵表示器５６は、液面センサ２０上に存在するように説明したが、同様に又は代替として、他の場所、例えば通信モジュール２６、手持ち式ユニット又はデスクトップユニットに存在し得る。最後に、ワイヤ対ワイヤコネクタ５８は、本実施形態では、４ピン、即ちマイクロコントローラに対する２ピン（５Ｖ及び接地）と、シリアルデバッガインターフェース５２に対する２ピン（転送及び受信）とを含む。
【００２１】
ここで、図６〜７を参照すると、一実施形態による液面センサ２０のための回路基板が示されている。特に、図６は、電極アレイ４６と基準電極４８とを含むプリント回路基板を示す。電極アレイ４６は、プローブ２４の長手方向に連続的に表されている複数のアレイ電極を含む。アレイ電極４６は、本実施形態では銅から形成され、０．１インチの増分で離間されている。本明細書で用いられている用語として、「アレイ」は、順序よく並べられた関係、例えば行又は列に配置された２つ以上の要素を含む。本実施形態では、１１のアレイ電極又は「容量パッド」が示されているが、他の実施形態では、より多い又は少ないアレイ電極が含まれ得る。各アレイ電極は、残りのアレイ電極及び基準電極４８から電気的に分離される。電極アレイ４６は、基準電極４８から横方向にオフセットされ、且つ長さにおいて基準電極４８と同延(coextensive)である。電極アレイ４６及び基準電極４８は、プローブ２４の共通の長手方向表面に沿って延び、共通の誘電体基板６０に搭載される。基準電極４８は、長尺状であり、その幅よりかなり大きい長さを有し、且つ接地板６２に結合される。接地ピン６４と、５Ｖピン６６と、２つのシリアル接続部６８及び７０とを含む４ピンコネクタ５８も図６に示されている。回路基板の裏側が図７に示されている。特に、マイクロコントローラ４２が見え、マイクロコントローラ４２は、電極アレイ４６内の各アレイ電極に電気的に接続される。サーミスタ５４も見え、回路基板の最下部範囲に配置されている。接地ピン６４と、５Ｖピン６６と、２つのシリアルピン６８及び７０とを含む４ピンコネクタ５８も図７に示されている。回路基板６０は、電極４４を腐食から保護するために、典型的には、図２〜４のプローブ２４内でオーバーモールド又はポッティングされる。
【００２２】
ここで、図８を参照すると、流れ図が独立型液面センサ２０の動作を示している。ステップ７２で演算アルゴリズムが開始すると、安定した緑色ＬＥＤは、ステップ７４において点灯される。ステップ７６では、マイクロコントローラ４２は、各アレイ電極４６における静電容量を読み取り、且つコンピュータ可読メモリに測定値を格納することにより、新しいサンプルを開始する。判定ステップ７８では、マイクロコントローラ４２は、リサンプリングするか又はステップ８０に進む。ステップ８０では、マイクロコントローラ４２は、各アレイ電極４６の測定値を平均し、且つその平均をコンピュータ可読メモリに格納する。判定ステップ８２では、マイクロコントローラ４２は、各アレイ電極の平均を、コンピュータ可読メモリに格納された所定の範囲と比較する。アレイ電極のいずれか１つの平均が所定の範囲を超える場合、マイクロコントローラは、ステップ８４において安定した赤色ＬＥＤを点灯し、且つ全ての他のＬＥＤを消す。全てのアレイ電極の平均が所定の範囲内にある場合、マイクロコントローラは、ステップ８６において安定した緑色ＬＥＤを点灯し、且つ全ての他のＬＥＤを消す。アレイ電極のいずれか１つの平均が所定の範囲より低い場合、マイクロコントローラは、ステップ８８において点滅赤色ＬＥＤを点灯し、且つ全ての他のＬＥＤを消す。ステップ９０では、マイクロコントローラ４２は、適切な場合、設定可能なサンプルレートに基づいて新しいサンプルを開始する。
【００２３】
ここで、図９を参照すると、流れ図が液面センサシステムの動作を示している。ステップ１０２における測定アルゴリズムの開始後、マイクロコントローラ４２は、システムコントローラ（「システムマイクロ」）がステップ１０４においてシリアル接続部５２を介してデータを要求するまで待機する。サンプルレートは、任意選択的に１０秒ごとに一度、マイクロコントローラ４２によって判定され得る。判定ステップ１０６では、マイクロコントローラ４２は、データがシステムマイクロによって要求されたかどうかを判定する。データが要求されなかった場合、マイクロコントローラ４２は、別のサンプル期間（例えば、１０秒）にわたって待機する。データが要求された場合、マイクロコントローラ４２は、判定ステップ１０８において、データが液面データ又は温度データであるかどうかを判定する。液面データが要求された場合、マイクロコントローラ４２は、ステップ１１０において、全てのアレイ電極４６（又は容量パッド）をサンプリングし、且つそのデータをメモリに格納する。温度データが要求された場合、マイクロコントローラ４２は、任意選択的に分圧器を介して、ステップ１１２においてサーミスタ５４からの電圧示度をサンプリングする。ステップ１１４では、マイクロコントローラ４２は、任意選択的に通信モジュール２６を用い、シリアル接続部５２を介してシステムマイクロに測定データを送信する。データパケットのサイズは、オリジナルのデータ要求、例えば液面若しくは温度、又は液面及び温度の両方に依存することができる。システムマイクロは、遠隔装置、例えばスマートフォン、タブレット、ラップトップ又はデスクトップコンピュータ上でホストされ得る。
【００２４】
繰り返すと、上記の実施形態は、バッテリ監視システムのための液面センサ及び対応する動作方法を提供する。液面センサは、本実施形態ではバッテリ１００に永続的に固定されたままであるが、しかし、他の実施形態では補給動作間に取り外され得る。動作方法は、基準電極４８と、各アレイ電極、即ち電極アレイ４６内の各電極との間の静電容量を測定することと、静電容量測定値に基づいてバッテリ１００内の液面を判定することとを一般に含む。方法は、加えて、検出された液面を、通信モジュール２６を介して遠隔装置、例えば手持ち式ユニット又はデスクトップユニットに通信することを含み得る。検出された液面の通信は、本出願と同日付けで出願された「Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ」という名称の米国特許出願第          号明細書において明らかにされ、その出願の内容は、その全体が参照により援用される。通信モジュール２６は、ＺｉｇＢｅｅネットワーク又は他の無線ネットワーク、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｓｍａｒｔ（ＢＬＥ）若しくはＷｉ−Ｆｉを通じて遠隔装置と通信することができる。通信モジュール２６は、加えて、図９の流れ図に従って遠隔装置に温度データを通信することができる。補給動作中、本実施形態の方法は、加えて、液面測定値に応じてバッテリセルへの水のフローを制御することを含み得る。例えば、フロー装置、任意選択的にポンプ又は弁は、バッテリ１００内の判定された液面に基づいてバッテリ１００への水のフローを遅くするか又は停止することができる。更に、例として、フロー装置は、バッテリ１００内の判定された液面に基づいてバッテリ１００への水のフローを開始又は増加させることができる。液面示度及び温度示度も、通信モジュール２６により、スマートフォン、タブレット、ラップトップ又はデスクトップコンピュータ上でホストされるアプリケーションプログラムに無線で通信され得る。液面センサ２０は、各バッテリセル内の適切な液面がバッテリ補給動作間で維持されることも保証しながら、バッテリ補給動作中にリアルタイム情報を提供することができる。
【００２５】
上記の説明は、本発明の現在の実施形態の説明である。添付の請求項で定義されるような本発明の趣旨及びより広範な態様から逸脱することなく、様々な代替形態及び変更形態がなされ得、添付の請求項は、均等物の原則を含む特許法の原理に従って解釈されるべきである。例えば、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その」又は「前記」という冠詞を用いる単数形の要素へのいかなる言及も、要素を単数形に限定するものとして解釈されるべきではない。
【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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【国際調査報告】
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