説明

寿命終了時の自動バッテリ放電を有した生活安全装置

生活安全装置の再充電可能なバッテリが寿命終了に到達したときに、生活安全装置は、交換が必要であることを示す可聴信号を送信する。生活安全装置がラインの電源と非接続にされたときに、再充電可能なバッテリは、大量のエネルギを含んだままである。生活安全装置は、貯蔵されたエネルギが生活安全装置およびそのバッテリを処分するのに安全なレベルに減少するまでバッテリの制御放電を自動的に開始する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生活安全装置に関し、特に、一般に建物の壁および天井に取り付けられた危険検出器、例えば、一酸化炭素検出器や煙検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
生活安全装置は、火災、または一酸化炭素のような危険なガスの蓄積に晒される危険にある居住者に警告するために、住居および商用の建物において用いられている。生活安全装置は、再充電可能なバッテリを有したバッテリアッセンブリによって電力を供給され得る。生活安全装置は、再充電可能なバッテリを充電するための電力を供給する交流電源に接続されている。
【0003】
生活安全装置は、該生活安全装置の耐用寿命の終了に到達したときに、警告信号、例えば、生活安全装置が「トラブル」(または「寿命終了」)モードに入ったことを示すチャープ音(chirping sound)を生成することができる。これは、生活安全装置を交流電力と非接続にし、生活安全装置を処分するときが来たことを使用者に知らせる。再充電可能なバッテリ、例えば、再充電可能なリチウムイオンバッテリは、大量のエネルギを含むことができる。これらのバッテリが処分前に放電されていない場合には、バッテリが、損傷のリスクを生じさせる起因となるとともに、火災や他の深刻な被害を生じさせ得る。生活安全装置の場合には、バッテリアッセンブリが、バッテリを保護するために迅速な放電を阻止するバッテリ保護回路を備えているので、出力をショートすることにより、再充電可能なバッテリを迅速に放電することができない。さらに、バッテリを迅速に放電することは、過度の熱を生じさせ得る。
【0004】
過去においては、生活安全装置は、処分前にバッテリを放電させるために、バッテリ端子間の抵抗を利用する機械的構成要素、例えば、スイッチを用いてきた。バッテリを放電するのにスイッチを用いることの欠点は、使用者によるスイッチの作動に依存していることである。使用者がスイッチを作動させない場合には、生活安全装置およびそのバッテリは、危険な状態で処分され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
生活安全装置は、該生活安全装置が寿命終了条件に到達したことを検出した後に、自動バッテリ放電動作に入る。生活安全装置は、寿命終了条件を検出したときに生成すべき可聴警告信号を生じさせるコントローラを備えている。使用者が生活安全装置を再充電可能なバッテリを充電するために使用される交流電源と非接続にしたときに、コントローラは、放電シーケンスを開始し、該放電シーケンスにおいて、バッテリ内に貯蔵されたエネルギが安全なレベルに減少されるまで、バッテリがゆっくりと放電される。
【0006】
1つの実施例では、バッテリの放電は、バッテリ試験電子機器によって実施される。低デューティサイクルの放電制御パルスは、大量の熱を生じさせることなく、短期間でバッテリの放電を完了する制御された方法でバッテリから電力をドレインするように使用される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】生活安全装置のブロック図である。
【図2】寿命終了モードにおける図1の生活安全装置の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1には、生活安全装置10のブロック図が示されており、該生活安全装置10は、例えば、煙警報装置、一酸化炭素(CO)警報装置、煙・一酸化炭素警報装置や、潜在的に生活を脅かす条件にある住居または他の建物の居住者に警告するための同様の装置とすることができる。生活安全装置10は、一般に、壁や天井に取り付けられており、交流(AC)電源に接続されている。
【0009】
図1に示したように、生活安全装置は、低電圧供給源12、(再充電可能なバッテリ16、バッテリ充電回路18、ブースタ回路20およびバッテリ保護回路22を有した)バッテリアッセンブリ14、調整電子機器24、危険検出器26、マイクロコントローラユニット(MCU)28、音響回路30およびバッテリ試験電子機器32を備えている。
【0010】
低電圧供給源12は、ライン入力Lおよびニュートラル入力Nによって示される交流の主入力部に接続されている。低電圧供給源12は、交流の入力電力を直流の充電電力へ変換し、この直流充電電力は、バッテリアッセンブリ14のチャージ・イン(Charge In)入力部および調整電子機器24へ供給される。また、低電圧供給源12は、マイクロコントローラユニット28へ、低電圧供給源12が交流の主入力部から交流電力を受けていることを示す交流起動(AC ON)監視信号を送信する。
【0011】
バッテリアッセンブリ14のバッテリ16は、長寿命でかつ再充電可能なバッテリ、例えば、再充電可能なリチウムイオンバッテリである。バッテリ充電回路18は、低電圧供給源12からの充電電力を用いてバッテリ16の充電を維持する。ブースタ回路20は、バッテリ電圧Vbattを出力電圧Voutへと上昇させ、該出力電圧Voutは、調整電子機器24によって危険検出器26およびマイクロコントローラユニット28へ調整電圧を供給するために用いられる。バッテリ電圧Vbattは、約2.2〜4.2ボルトの範囲とすることができ、出力電圧Voutは、例えば、約8.7ボルトの一定の電圧である。
【0012】
バッテリ保護回路22は、過電流条件および過放電条件に対してバッテリ16を保護する。バッテリ保護回路22は、保護モードに入り、該保護モードにおいて、バッテリ電圧Vbattが過度に低い(過放電条件)とき、またはバッテリ16から引き込まれる電流が最大電流レベルを超過している(過電流保護)ときに、バッテリ16を他の回路構成要素と非接続にすることができる。
【0013】
危険検出器26は、例えば、光電またはイオン化の形式の煙検出器、一酸化炭素検出器または煙・一酸化炭素検出器とすることができる。危険検出器26の出力は、マイクロコントローラユニット28へ供給される。
【0014】
マイクロコントローラユニット28は、生活安全装置10の動作を調整し制御する。危険検出器26から受けた入力に基づいて、マイクロコントローラユニット28は、潜在的に危険な条件にある使用者へ警告するための警報を鳴らす必要がある条件が存在するかを判断する。警報が必要な場合には、マイクロコントローラユニット28は、音響回路30へ、適切な警報を形成するための制御信号を送信する。ある場合には、警報は、連続的に、またはパルスによって生成される可聴信号である。他の実施例では、音響回路30は、マイクロコントローラユニット28からの指令に応答して居住者に言葉からなるメッセージ(または可聴信号と言葉からなるメッセージとの組み合わせ)を提供する。
【0015】
生活安全装置10の動作中には、マイクロコントローラユニット28は、バッテリ試験電子機器32を用いてバッテリ試験を定期的に行うことになる。マイクロコントローラユニット28は、バッテリ試験電子機器32へバッテリ試験パルスBAT TESTを適時に供給し、バッテリ試験パルスBAT TESTは、バッテリ試験電子機器32を起動し、バッテリアッセンブリ14のバッテリ電圧Vbatt出力部から電流を引き込む。バッテリ試験電子機器32は、放電が実施されている間に測定されたバッテリ電圧を示す試験出力BAT VOLTをマイクロコントローラユニット28へ供給する。上記の通常のバッテリ試験動作中は、バッテリ試験パルスBAT TESTは非常に短い期間の間に供給される(一般に、100マイクロ秒)。バッテリ試験パルスの期間は、定常状態の条件に確実に到達するのに十分に長くなるように選択される。バッテリ電圧が測定され、そして、試験は、バッテリ16が放電状態から元の状態に戻るように終了する。
【0016】
マイクロコントローラユニット28は、生活安全装置10が該生活安全装置10の通常の寿命終了に到達した時期を決定するための内部タイマを備えている。このとき、マイクロコントローラユニット28は、寿命終了モードを開始し、生活安全装置10を交換すべきことを使用者に知らせ、そして、バッテリ16内に残された充電のために、生活安全装置10およびバッテリ16を処理することにより安全に対する危険性が生じることがないように、バッテリ16の放電を自動的に制御する。自動的な放電機能の実施時には、マイクロコントローラユニット28は、バッテリ試験電子機器32を用いて、過熱を生じさせずに、かつバッテリ保護回路22がバッテリ16の放電を阻止することなく、迅速に放電を実施したままにする低デューティサイクルでバッテリ16の放電を実施する。
【0017】
図2には、マイクロコントローラユニット28が待機モード40から寿命終了(EOL)モード50へ移行するときのマイクロコントローラユニット28の動作を表すフローチャートが示されている。待機モード40の一部として、マイクロコントローラユニット28は、寿命終了(EOL)限界に到達したかの決定を確認する(ステップ60)。寿命終了限界に到達していない場合には、マイクロコントローラユニット28は、通常の動作モード40を継続する。寿命終了限界に到達した場合には、マイクロコントローラユニット28は、寿命終了(EOL)モードへ入る(ステップ50)。寿命終了モード50の開始時には、マイクロコントローラユニット28によって、音響回路30は、生活安全装置10を交換する必要があることを使用者に知らせるための特定の信号を生成する(ステップ62)。1つの実施例では、この特定の信号は、30秒ごとに生成されるチャープ音である。
【0018】
マイクロコントローラユニット28は、低電圧供給源12からの交流起動信号の状態を確認する(ステップ64)。生活安全装置10が交流電源へ接続されたままであることを交流起動信号が示している限り、マイクロコントローラユニット28は、待機モード40へ戻る。ステップ60へ到達するたびに、ステップ62およびステップ64は繰り返される。つまり、マイクロコントローラユニット28は、危険検出器26の出力を監視し続け、危険条件を検出した場合には、音響回路30が、警報を形成する。マイクロコントローラユニット28が危険検出器26の出力を監視している間には、音響回路30は、チャープ音を生成したままである。
【0019】
生活安全装置10が交流電源に接続されていないときには、交流起動信号は状態を変え、交流電力が存在しないことを示す。そして、マイクロコントローラユニット28は、音響回路30のチャープ音の生成および危険検出器26の監視を含む生活安全装置10の機能全てをオフにする(ステップ66)。このとき、バッテリ試験電子機器32と共に用いられるマイクロコントローラユニット28によって実施されるバッテリ放電機能のみが残されている。
【0020】
マイクロコントローラユニット28は、低デューティサイクルにおいてBAT TEST信号を用いてバッテリ試験電子機器32のオン・オフを切り換えることにより、バッテリ16の制御放電を生じさせる(ステップ68)。マイクロコントローラユニット28は、生活安全装置10が交流電力に再接続されたかを知るために、交流起動信号を確認し続ける(ステップ70)。上記の放電機能においては、(例えば、音響回路30を介した)ユーザインタフェースは無効である。
【0021】
制御放電機能において用いられるマイクロコントローラユニット28からのBAT TEST信号のデューティサイクルは、バッテリ16を放電させるためにバッテリ試験電子機器を起動することにより大量の熱が生じることがない程度に十分に低い。このとき、デューティサイクルは、生活安全装置10の処分の準備の際にバッテリ16の制御放電が比較的迅速に実施されるように選択される。デューティサイクルは、50%よりも低く、好ましくは、約25%よりも低い。1つの実施例では、制御放電機能において用いられるBAT TEST信号のデューティサイクルでは、1ミリ秒のオンの後に9ミリ秒のオフが実施される。したがって、放電は、10ミリ秒の各サイクルの10分の1の間のみ生じる。制御放電動作中に用いられる1ミリ秒のオン時間は、(一般に、約10マイクロ秒である)通常のバッテリ試験中に用いられるオン時間よりも非常に長い。
【0022】
商用電力からの交流の主電力が一時的に遮断され、または使用者が生活安全装置10を交流電力と一時的に非接続にし、この後、再接続した場合には、マイクロコントローラユニット28は、交流起動信号を監視し続ける(ステップ70)。生活安全装置10が再接続された(または交流電力が回復した)ことを交流起動信号が示している場合には、マイクロコントローラユニット28は、待機モード40へと戻り、ステップ60において寿命終了モード50へ再び入る。そして、図2のプロセスは繰り返され、マイクロコントローラユニット28によって、音響回路30は、寿命終了に到達し、生活安全装置10を交換するべきであることを使用者に再び警告する。
【0023】
生活安全装置10が交流電源に再接続されていない場合には、マイクロコントローラユニット28は、バッテリアッセンブリ14がマイクロコントローラユニット28およびバッテリ試験電子機器32を動作するのに十分な電力を供給することができる限りは、動作し続ける(ステップ72)。動作を継続するのに適切な電力が存在する場合には、放電がさらに必要であり、マイクロコントローラユニット28は、ステップ68へ戻る。電力がマイクロコントローラユニット28およびバッテリ試験電子機器32を動作するのに適切でなくなると、放電プロセスは完了する。生活安全装置10は電力のない状態となり、家庭廃棄物と共に処分可能となる(ステップ74)。
【0024】
寿命終了モード50に関連した自動的な制御放電機能は、生活安全装置10が寿命終了に到達したことをマイクロコントローラユニット28によって決定したときに実施されるのみである。制御放電は、生活安全装置10が交流電力と非接続にされた後に開始されるのみである。生活安全装置10が交流電力に再接続された場合には、制御放電機能は、生活安全装置10が交流電力と再び非接続にされるまで再開されない。
【0025】
生活安全装置10が寿命終了に到達したことが決定される前に生活安全装置10が交流電力と非接続にされる場合には、生活安全装置10がバッテリ16からの電力を使用している状態で、待機モード40が継続される。寿命終了限界に到達していないので、寿命終了モード50に入ることはない(ステップ60)。例えば、商用電力からの交流電力が一時的に遮断された場合には、生活安全装置10は、バッテリ16からの電力で動作し続ける。交流電力が接続されている場合には、低電圧供給源12がバッテリ16を再充電する。
【0026】
本発明の好ましい実施例について説明してきたが、当業者であれば、本発明の真意および範囲を逸脱することなく、種々の変更が形態および細部になされ得ることを理解するであろう。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
再充電可能なバッテリを有したバッテリアッセンブリと、
交流(AC)電源に接続可能である、前記バッテリアッセンブリに直流(DC)充電電力を供給するための電圧供給源と、
危険条件の存在を検出する危険検出器と、
音発生装置と、
前記危険検出器が危険条件の存在を検出したときに、前記音発生装置によって警報を形成し、かつ寿命終了限界に到達し、前記電圧供給源が交流電力源と非接続にされたときに、処分するのに安全なレベルに前記バッテリを自動的に放電するためのコントローラと、
を備えた生活安全装置。
【請求項2】
前記寿命終了限界に到達したと決定したときに、前記コントローラによって、前記音発生装置は、前記寿命終了限界に到達したことを示す信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の生活安全装置。
【請求項3】
前記寿命終了限界に到達した後に、前記電圧供給源から、該電圧供給源が前記交流電源と非接続にされたことを示す信号を受けたときに、前記コントローラは、前記生活安全装置の機能全てを停止し、バッテリ放電動作を開始することを特徴する請求項2に記載の生活安全装置。
【請求項4】
前記コントローラは、前記バッテリ放電動作中に、制御された割合で前記再充電可能なバッテリを放電させることを特徴とする請求項3に記載の生活安全装置。
【請求項5】
前記コントローラは、前記バッテリ放電動作中に、低デューティサイクルの放電制御信号によって前記再充電可能なバッテリを放電させることを特徴とする請求項4に記載の生活安全装置。
【請求項6】
前記低デューティサイクルの放電制御信号は、約25%よりも低いデューティサイクルを備えることを特徴とする請求項5に記載の生活安全装置。
【請求項7】
前記デューティサイクルは、約10%であることを特徴する請求項6に記載の生活安全装置。
【請求項8】
前記放電制御信号は、約1ミリ秒の放電オン時間を備えることを特徴とする請求項5に記載の生活安全装置。
【請求項9】
バッテリ試験信号に応答して前記バッテリから電流を引き込み、測定されたバッテリ電圧信号を生成する、前記バッテリに接続されたバッテリ試験回路をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の生活安全装置。
【請求項10】
前記コントローラは、前記バッテリ試験回路へ、前記バッテリ放電動作中に前記再充電可能なバッテリの制御放電を生じさせるための前記バッテリ試験信号を送信することを特徴とする請求項9に記載の生活安全装置。
【請求項11】
前記コントローラは、前記バッテリが処分するのに安全な条件に到達したときを決定するために、前記バッテリ放電動作中に前記バッテリ試験回路からの前記測定されたバッテリ電圧信号を監視することを特徴とする請求項10に記載の生活安全装置。
【請求項12】
前記コントローラは、前記バッテリが処分するのに安全な条件に到達したときに前記バッテリ放電動作を終了することを特徴とする請求項11に記載の生活安全装置。
【請求項13】
再充電可能なバッテリを有した生活安全装置の処分の準備をする方法であって、
前記生活安全装置が寿命終了条件に到達したときを決定するステップと、
前記生活安全装置が寿命終了条件に到達したことを示す信号を送信するステップと、
前記寿命終了条件の決定後に、前記生活安全装置への交流の入力電力がないことを検出するステップと、
前記交流の入力電力がないことに応答して、前記バッテリが処分するのに安全である閾レベルへと前記バッテリを放電する制御放電機能を自動的に開始するステップと、
を含む方法。
【請求項14】
前記生活安全装置が寿命終了条件に到達したことを決定した後でかつ前記交流の入力電力がないことを検出する前に、前記生活安全装置の通常の機能を継続するステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記生活安全装置が寿命終了条件に到達し、かつ前記交流の入力電力がないことを検出した後に、前記生活安全装置の通常の機能を停止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
【請求項16】
前記制御放電機能は、オン/オフデューティサイクルによって前記バッテリを放電することと、前記交流の入力電力の戻りを監視することを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項17】
前記オン/オフデューティサイクルは、該オン/オフデューティサイクルの約25%よりも低いオン時間を備えることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項18】
前記オン時間は、約1ミリ秒であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項19】
前記交流の入力電力の戻りを検出したときに、前記生活安全装置の通常の機能へ戻るステップをさらに含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
【請求項20】
前記バッテリが寿命終了条件に到達したことを示す信号は、可聴信号、言葉による信号または前記可聴信号と前記言葉による信号との組み合わせを備えることを特徴とする請求項13に記載の方法。
【請求項21】
前記制御放電機能は、前記生活安全装置のバッテリ試験回路を利用することを特徴とする請求項13に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【公表番号】特表2012−506124(P2012−506124A)
【公表日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−532089(P2011−532089)
【出願日】平成21年10月16日(2009.10.16)
【国際出願番号】PCT/US2009/005654
【国際公開番号】WO2010/044883
【国際公開日】平成22年4月22日(2010.4.22)
【出願人】(504288188)ウォルター・キッド・ポータブル・イキップメント・インコーポレーテッド (4)
【氏名又は名称原語表記】WALTER KIDDE PORTABLE EQUIPMENT,INC.
【住所又は居所原語表記】1394 South Third Street,Mebane,NC 27302 U.S.A.
【Fターム(参考)】