JP2019530423A - 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および/または、エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の一実施の形態に係る装置の概略図を示す。
図2は本発明の一実施の形態に係る装置の概略図を示す。
図3は本発明の一実施の形態に係るエネルギー蓄積システムの概略図を示す。
図4は本発明の一実施の形態に係る装置400の概略図を示す。
図5は本発明の一実施の形態に係るエネルギー蓄積システム500の概略図を示す。
図6a−cは、本発明の一実施の形態に係る装置の概略図を示す。
図7は本発明の一実施の形態に係る方法の概略図を示す。図7で示される方法において、エネルギーを供給および使用することの一時的に考えられる原因が示されている。ここで、エネルギーは、共有された磁束ガイド内の交番磁界を生成するために、同時にまたは時間的に連続して第1のエネルギー蓄積要素および第2のエネルギー蓄積要素から引き出され得る。加えて、エネルギーは、共有された磁束ガイド内の交番磁界に基づいて、同時にまたは時間的に連続して第1のエネルギー蓄積要素または第2のエネルギー蓄積要素に供給され得る。上述したステップの順序は、ここで記載された方法と無関係であり、エネルギー蓄積要素へエネルギーを提供することまたはエネルギー蓄積要素からエネルギーを引き出すことに関して、方法は、特に高いレベルの柔軟性を提供する。
図8は、本発明の別の実施の形態の概略図を示す。
図9は本発明の別の実施の形態の概略図を示す。
以下では、いくつかの考察および結論が本発明に関する概念を開発することを考慮に入れて説明されるだろう。
・個別のバッテリーセルおよび/または一列のセルは動作中でさえ、取り外されまたは再配置され得る。
・異なるバッテリーセルを採用し得る(メーカー、容量、電圧または劣化の度合いなど)。
・それぞれのセルのセグメントの電力は完全に利用される。
・セグメントの短い中断によって、無負荷電圧であり、その結果、充電度を決定し得る。
・システムにおいて、大きい直接電流および/または高い直接電圧を発生させるところはない。
・エネルギー管理への制御ユニットの通信(とてもシンプルに維持される、例えば、目的の電力だけを制御ユニットに送ることができる)が無線通信を介して行われる場合、バッテリーセグメントは磁界(例えば、磁束ガイド)および/または無線接続を介して完全に無線通信方法で(残りの)バッテリーシステムに結合されるだろう。したがって、電気的な接続が切断を達成するために切られる必要はないことが示される。
・制御ユニットは2つの端末(バッテリーと導電性コイル)のそれぞれに電圧センサーを有し得る。加えて、それは、それぞれの極の接続を反転する、または、完全に切断し得る。したがって、制御ユニットおよび/またはバッテリーシステムは、バッテリーの接続上で、極性が認識され、制御がそれに応じて適応されるだろうということを示し得る。したがって、極の混同とバッテリーの誤った接続が問題にならない。したがって、取り付けの間またはバッテリーの再配置の間の高いセキュリティリスクが排除される。
・バッテリーセグメント(または、一般的には、エネルギー蓄積要素)の充電度は制御ユニットによる他のセグメントの充電度(例えば、他のカップリング方法を介して磁束ガイドに結合されるエネルギー蓄積要素の充電度)に積極的に適応し得る。容量の改良された実施に加えて、充電操作の間、放電抵抗を介して受動的な充電平衡度が免除されるので、これは効率によって別の利点を提供する。したがって、エネルギーが放電抵抗によって浪費されず、追加的に浪費された熱がバッテリーシステム内に挿入されない。
・システムは磁心上の別のコイルを介して、または、すぐ近くの磁界(自動車、他の消費物(内臓されたネットワーク、家のDC主電源など)、またはエネルギー源(例えば、太陽光発電システム)の導電的な充電が可能である)を介して容易に補われ得る。
Claims (35)
- 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置(100;200;310;400;500;600;600´)であって、
第1のエネルギー蓄積要素を接続するための第1のエネルギー蓄積端末(130a;530a;630a)と、
第2のエネルギー蓄積要素を接続するための第2のエネルギー蓄積端末(130b;530b;630b)と、
エネルギーを供給および/または提供するための別の端末(150;530d−e;650)と、
共有された磁束ガイド(110)と、
前記第1のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに双方向に結合するように構成される第1のカップリング機構(120a)と、
前記第2のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに双方向に結合するように構成される第2のカップリング機構(120b)と、
前記別の端末を前記共有された磁束ガイドに結合するように構成される別のカップリング機構(140;520d−e)と、
を備え、
前記装置は、前記第1のエネルギー蓄積端末および前記第2のエネルギー蓄積端末および前記別の端末のガルバニック分離を備える、装置。 - 前記装置は変圧器を備え、前記第1のカップリング機構、および、前記第2のカップリング機構、および、前記別のカップリング機構は前記変圧器の前記共有された磁束ガイドに配置されたコイル(222a−b、242)を備える、請求項1に記載する装置。
- 前記装置は別のエネルギー蓄積端末と、別のエネルギー蓄積端末に双方向に結合するための別のカップリング機構(120c;620c)とを備え、
前記別のエネルギー蓄積端末は、別のエネルギー蓄積要素に接続するように構成され、
前記変圧器は多相変圧器の形で構成される、請求項2に記載する装置。 - 前記第1のカップリング機構および/または前記第2のカップリング機構および/または前記別のカップリング機構は、前記共有された磁束ガイドに配置され、交流電圧が誘起された、または動作中に交流電流が流れるそれぞれのコイルに、それぞれのDC電圧エネルギー蓄積要素を結合するように構成されるDC電圧回路/AC電圧回路連結手段(224a−c;624a−c)を備える、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載する装置。
- 前記装置は、前記DC電圧回路/AC電圧回路連結手段のための制御信号を提供するように構成される制御ユニット(210)を備え、
前記制御ユニットは、前記制御信号によって、それぞれのエネルギー蓄積要素から前記磁束ガイドへ、またはその逆方向に、前記第1のカップリング機構内または前記第2のカップリング機構内のエネルギーが流れる方向を特定し、
前記制御信号を前記磁束ガイド内に生成されたまたは生成される交番磁界の周波数に適応するように構成される、請求項4に記載する装置。 - 前記装置は、前記制御ユニットによってバッテリー管理を実行するように構成される、請求項5に記載する装置。
- 前記装置は、それぞれが前記カップリング機構の個々の1つを制御する、または、カップリング機構のグループを制御するように構成された、複数の分散制御ユニット(226a−c)を備え、
前記装置は、前記分散制御ユニットの機能を調整するように構成される中央制御ユニットを備え、
前記分散制御ユニットは、前記中央制御ユニットに無線で結合される、請求項5または請求項6に記載する装置。 - 前記装置は、前記共有された磁束ガイドを介した電磁誘導による、前記中央制御ユニットと前記分散制御ユニットの間の制御信号を送信するための、前記制御ユニットの結合を備える、請求項7に記載する装置。
- 前記制御ユニットは、前記制御ユニットのエネルギー要求が、前記磁束ガイドを介して送信された電力によってカバーされるように構成される、請求項5ないし請求項8に記載する装置。
- 前記装置は、動作中に、前記第1のエネルギー蓄積端末、前記第2のエネルギー蓄積端末、または、前記別のエネルギー蓄積端末において、エネルギー蓄積要素の結合または取り外しが可能であるように構成される、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載する装置。
- 前記第1または第2のカップリング機構は、エネルギー蓄積要素の電圧または電流を検出するように構成されるセンサー(228a)を備える、請求項1ないし請求項10のいずれかに記載する装置。
- 前記装置は、前記第1のカップリング機構または前記第2のカップリング機構によって、動作中に、前記エネルギー蓄積要素の1つを一時的に切り離し、
前記第1のカップリング機構または前記第2のカップリング機構の分離された状態の間かつ動作中に、前記分離されたエネルギー蓄積要素の充電状態または保存状態を決定するように構成される、請求項11に記載する装置。 - 前記装置は、エネルギー蓄積要素がエネルギー蓄積端末に結合される極性に関係なく、前記エネルギー蓄積要素の充電または前記エネルギー蓄積要素から前記磁束ガイドを通して磁界へのエネルギーの結合をすることができるように構成される制御ユニットを備える、請求項1ないし請求項12のいずれかに記載する装置。
- 前記装置は、前記第1のエネルギー蓄積端末に接続された前記第1のエネルギー蓄積要素の充電状態および前記第2のエネルギー蓄積端末に接続された前記第2のエネルギー蓄積要素の充電状態を調整するように構成される、請求項1ないし請求項13のいずれかに記載する装置。
- 前記装置は、前記エネルギー蓄積要素を選択的に充電または放電することによって、前記第1のエネルギー蓄積端末に接続されたエネルギー蓄積要素または前記第2のエネルギー蓄積端末に接続されたエネルギー蓄積要素の前記充電状態を調整するように構成される、請求項14に記載する装置。
- 前記装置は、異なるエネルギー蓄積端末に接続されたエネルギー蓄積要素の放電速度の違いを用いることによって、前記エネルギー蓄積要素の充電状態を調整するように構成される、請求項14または請求項15に記載する装置。
- 前記装置は、1つ以上の他のエネルギー蓄積要素を用いることによって最終放電限界までエネルギー蓄積要素の放電後にエネルギーの供給を可能にし続けるように構成される、請求項14または請求項15または請求項16に記載する装置。
- 前記第1のカップリング機構および/または前記第2のカップリング機構は前記接続されたエネルギー蓄積要素の温度を検知する温度センサー(228b)を備える、請求項1ないし請求項17のいずれかに記載する装置。
- 前記装置は、前記温度センサーによって検知された温度によって、前記エネルギー蓄積要素の信頼できる動作状態を保証するように構成される、請求項18に記載する装置。
- 前記装置は、別の電源または消費物に結合するために別の誘電カップリング機構(220)を備える、請求項1ないし請求項19のいずれかに記載する装置。
- 請求項1ないし請求項20のいずれかに記載する、複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および/または前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置と、
第1のエネルギー蓄積要素(320a)と、
第2のエネルギー蓄積要素(320b)と、
を備え、
前記エネルギー蓄積要素は、再充電可能なバッテリーによって実装される、エネルギー蓄積システム(300)。 - 前記システムは、前記第1のエネルギー蓄積端末に接続された第1のエネルギー蓄積要素が前記第2のエネルギー蓄積端末に接続された第2のエネルギー蓄積要素と異なるように構成される、請求項21に記載するエネルギー蓄積システム。
- 前記システムは、いくつかの電気的に分離されたエネルギー蓄積要素を備え、それらすべては前記磁束ガイドを介して磁気的に結合される、請求項21または請求項22のいずれかに記載するエネルギー蓄積システム。
- 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給すること、および/または、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供する方法であって、
第1のエネルギー蓄積要素と第2のエネルギー蓄積要素とは共有された磁束ガイドに結合され、
少なくともしばらくの間、前記第1のエネルギー蓄積要素のエネルギーは、前記共有された磁束ガイド内に交番磁界を生成するため、および、前記磁束ガイドに結合された消費物にエネルギーを提供するために使用され、
エネルギーは少なくともしばらくの間、前記磁束ガイド内に存在し、前記磁束ガイドに結合された電源によって生成された交番磁界に基づいて前記第1のエネルギー蓄積要素に供給され、
少なくともしばらくの間、前記第2のエネルギー蓄積要素のエネルギーは、前記共有された磁束ガイド内に交番磁界を生成するために使用され、
エネルギーは少なくともしばらくの間、前記磁束ガイド内に存在する交番磁界に基づいて前記第2のエネルギー蓄積要素に供給される、方法。 - 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および/または、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置(400)であって、
第1のエネルギー蓄積要素を接続するための第1のエネルギー蓄積端末と、
第2のエネルギー蓄積要素を接続するための第2のエネルギー蓄積端末と、
エネルギーを供給および/または提供するための別の端末と、
共有された磁束ガイドと、
前記第1のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに結合するように構成される第1のカップリング機構と、
前記第2のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに結合するように構成される第2のカップリング機構と、
前記別の端末を前記共有された磁束ガイドに結合するように構成される別のカップリング機構と、
を備え、
前記第1のエネルギー蓄積端末および前記第2のエネルギー蓄積端末は、前記第1のエネルギー蓄積要素および前記第2のエネルギー蓄積要素を、電気的直列接続をするように構成され、
前記装置は、異なるエネルギー蓄積端末に接続されたエネルギー蓄積要素の放電速度の違いを用いることによって、前記エネルギー蓄積要素の充電状態を調整するように構成される、装置。 - 前記装置は、共有された充電電流を用いて、電気的に直列に接続された前記エネルギー蓄積要素に充電するように構成される、請求項25に記載する装置。
- 前記装置は、直列に接続された前記エネルギー蓄積要素を介して共有された負荷に接続するように構成される、請求項25または請求項26に記載する装置。
- 前記装置は、前記第1のカップリング機構および/または前記第2のカップリング機構を介して前記磁束ガイドの前記交番磁界にエネルギーを個々に出力することによって、前記第1のエネルギー蓄積端末に接続された前記第1のエネルギー蓄積要素の個々の放電、および/または、前記第2のエネルギー蓄積端末に接続された前記第2のエネルギー蓄積要素の個々の放電を可能にするように構成される、請求項25ないし請求項27のいずれかに記載する装置。
- 前記装置は、前記第1のカップリング機構および/または前記第2のカップリング機構を介して前記磁束ガイドの前記交番磁界からエネルギーを個々に引き出すことによって、前記第1のエネルギー蓄積端末に接続された前記第1のエネルギー蓄積要素の個々の充電、および/または、前記第2のエネルギー蓄積端末に接続された前記第2のエネルギー蓄積要素の個々の充電を可能にするように構成される、請求項25ないし請求項28のいずれかに記載する装置。
- エネルギー蓄積システム(500)は、
請求項25ないし請求項29のいずれかに記載する、複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および/または、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置と、
第1のエネルギー蓄積要素と、
第2のエネルギー蓄積要素と、
を備え、
前記第1のエネルギー蓄積要素および前記第2のエネルギー蓄積要素が電気的に直接に接続される、エネルギー蓄積システム。 - 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置(100;200;310;400;500;600;600´)であって、
第1のエネルギー蓄積要素を接続するための第1のエネルギー蓄積端末(130a;530a;630a)と、
第2のエネルギー蓄積要素を接続するための第2のエネルギー蓄積端末(130b;530b;630b)と、
エネルギーを供給および/または提供するための別の端末(150;530d−e;650)と、
前記第1のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに双方向に結合するように構成される第1のカップリング機構(120a)と、
前記第2のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに双方向に結合するように構成される第2のカップリング機構(120b)と、
前記別の端末を前記共有された磁束ガイドに結合するように構成される別のカップリング機構(140;520d−e)と、
を備え、
前記装置は、前記第1のエネルギー蓄積端末および前記第2のエネルギー蓄積端末および前記別の端末のガルバニック分離を備える、装置。 - 前記装置は、エネルギー蓄積要素を特徴づけるために、エネルギー交換が1つ以上のほかのエネルギー蓄積要素および交番磁界を介して行われ続けている間、および、所定の電力が負荷プロファイルにしたがって装置によって負荷を出力する間、動作中に、前記第1のカップリング機構または前記第2のカップリング機構を介してエネルギー蓄積要素の負荷状態を変更するように構成される、請求項31に記載する装置。
- 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および、エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置(100;200;310;400;500;600;600´)であって、
第1のエネルギー蓄積要素を接続するための第1のエネルギー蓄積端末(130a;530a;630a)と、
第2のエネルギー蓄積要素を接続するための第2のエネルギー蓄積端末(130b;530b;630b)と、
エネルギーを供給および/または提供するための別の端末(150;530d−e;650)と、
共有された磁束ガイド(110)と、
前記第1のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに双方向に結合するように構成される第1のカップリング機構(120a)と、
前記第2のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束ガイドに双方向に結合するように構成される第2のカップリング機構(120b)と、
前記別の端末を前記共有された磁束ガイドに結合するように構成される別のカップリング機構(140;520d−e)と、
を備え、
前記装置は、前記第1のエネルギー蓄積端末および前記第2のエネルギー蓄積端末および前記別の端末のガルバニック分離を備え、
前記第1のカップリング機構および/または前記第2のカップリング機構および/または前記別のカップリング機構は、前記共有された磁束ガイドに配置され、交流電圧が誘起された、または動作中に交流電流が流れるそれぞれのコイルに、それぞれのDC電圧エネルギー蓄積要素を結合するように構成されるDC電圧回路/AC電圧回路連結手段(224a−c;624a−c)を備え、
前記装置は前記DC電圧回路/AC電圧回路連結手段のための制御信号を提供するように構成される制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、前記制御信号によって、それぞれのエネルギー蓄積要素から前記磁束ガイドへ、またはその逆方向に、前記第1のカップリング機構内または前記第2のカップリング機構内のエネルギーが流れる方向を特定し、
前記制御信号を前記磁束ガイドの内に生成されたまたは生成される交番磁界の周波数に適応するように構成され、
前記装置は、それぞれが前記カップリング機構の個々の1つを制御する、または、カップリング機構のグループを制御するように構成された複数の分散制御ユニット(226a−c)を備え、
前記装置は、前記分散制御ユニットの機能を調整するように構成される中央制御ユニットを備え、
前記装置は、前記共有された磁束ガイドを介した電磁誘導による、前記中央制御ユニットと前記分散制御ユニットの間で制御信号を送信するための、前記制御ユニットの結合を備える、装置。 - 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置(100;200;310;400;500;600;600´)であって、
第1のエネルギー蓄積要素を接続するための第1のエネルギー蓄積端末(130a;530a;630a)と、
第2のエネルギー蓄積要素を接続するための第2のエネルギー蓄積端末(130b;530b;630b)と、
エネルギーを供給および/または提供するための別の端末(150;530d−e;650)と、
前記第1のエネルギー蓄積端末を共有された磁束に双方向に結合するように構成される第1のカップリング機構(120a)と、
前記第2のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束に双方向に結合するように構成される第2のカップリング機構(120b)と、
前記別の端末を前記共有された磁束に結合するように構成される別のカップリング機構(140;520d−e)と、
を備え、
前記装置は、前記第1のエネルギー蓄積端末および前記第2のエネルギー蓄積端末および前記別の端末のガルバニック分離を備え、
前記装置は、動作中の関連するカップリング機構を伴う前記共有された磁束へのエネルギー蓄積要素の結合および取り外しが可能であるように構成され、
エネルギーの交換が前記共有された磁束を介して1つ以上のエネルギー蓄積要素の間で行われ続けている間に、結合または取り外しが実行しうるように構成される、装置。 - 複数のエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給するため、および、前記エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーを提供するための装置(100;200;310;400;500;600;600´)であって、
第1のエネルギー蓄積要素を接続するための第1のエネルギー蓄積端末(130a;530a;630a)と、
第2のエネルギー蓄積要素を接続するための第2のエネルギー蓄積端末(130b;530b;630b)と、
エネルギーを供給および/または提供するための別の端末(150;530d−e;650)と、
前記第1のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束に双方向に結合するように構成される第1のカップリング機構(120a)と、
前記第2のエネルギー蓄積端末を前記共有された磁束に双方向に結合するように構成される第2のカップリング機構(120b)と、
前記別の端末を前記共有された磁束に結合するように構成される別のカップリング機構(140;520d−e)と、
を備え、
前記装置は、前記第1のエネルギー蓄積端末および前記第2のエネルギー蓄積端末および前記別の端末とのガルバニック分離を備え、
前記第1または第2のカップリング機構はエネルギー蓄積要素の電圧または電流を検出するように構成されるセンサー(228a)を備え、
前記装置は動作中に、前記第1のカップリング機構または前記第2のカップリング機構によって前記エネルギー蓄積要素の1つを一時的に分離し、
前記第1のエネルギー蓄積要素または前記第2のエネルギー蓄積要素が分離された状態の間かつ動作中に、1つ以上の他のエネルギー蓄積要素と交番磁界との間にエネルギーの交換が存在し続ける間に、前記エネルギー蓄積要素の開路電圧および/または内部抵抗を測定し、前記測定に基づいて、前記分離されたエネルギー蓄積要素の充電状態または保存状態を決定するように構成される、または、
前記第1のエネルギー蓄積要素または前記第2のエネルギー蓄積要素の分離の間かつ動作中に、1つ以上の他のエネルギー蓄積要素と交番磁界との間にエネルギーの交換が存在し続ける間に、前記エネルギー蓄積要素の開路電圧および/または内部抵抗を測定し、前記測定に基づいて、前記分離されたエネルギー蓄積要素の充電状態または保存状態を決定するように構成される、装置。
Applications Claiming Priority (3)
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