(57)【要約】      （修正有）【課題】多機能バッテリスイッチと、多機能バッテリスイッチを介してバッテリパックを外部バスに接続する方法を提供する。【解決手段】多機能バッテリスイッチ８００は、多機能コントローラ８０２、複数のスイッチ８０４ａ〜８０４ｄ、インダクタ８１０及び抵抗器８１２を備える。複数のスイッチの各々は、多機能コントローラからのスイッチコマンドを介して独立に制御可能である。インダクタ、抵抗器及び複数のスイッチは、多機能コントローラからのスイッチコマンド８０８ａ〜８０８ｄの関数としてバッテリパック８２０と外部バス８１８との間の電力転送を選択的に調節するバックブーストコンバータ８２４を規定するように配置される。【選択図】図８
2020156313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多機能バッテリスイッチを用いてバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）を外部バス（８１８）に選択的に接続するための方法であって、前記多機能バッテリスイッチ（８００）が、バックブーストコンバータ（８２４）を規定するように抵抗器（８１２）及びインダクタ（８１０）と共に配置されている複数のスイッチ（８０４）に動作可能に連結された多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）を含み、前記方法が、
前記抵抗器（８１２）を通る電流を測定して電流測定値を生成すること、
前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の電圧を測定してバッテリ電圧測定値を生成すること、
前記外部バス（８１８）の電圧を測定してバス電圧測定値を生成すること、
前記バッテリ電圧測定値と前記バス電圧測定値との間の差動電圧測定値を計算すること、
前記多機能コントローラ（８０２）を介して、前記電流測定値、前記バッテリ電圧測定値、前記バス電圧測定値、及び前記差動電圧測定値の関数として一又は複数のスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を生成すること、並びに
前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）と前記外部バス（８１８）との間の電力転送を調節するために、前記スイッチ（８０４）コマンド（８０８）を介して前記複数のスイッチ（８０４）の各々を個別に制御すること
を含む方法。
【請求項２】
前記一又は複数のスイッチコマンド（８０８）が、充電のみの動作及び放電のみの動作を容易にするために前記複数のスイッチ（８０４）を制御するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力転送に対してステップアップ又はステップダウン電圧調整を加える少なくとも一つのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御技術を使用して、前記一又は複数のスイッチコマンド（８０８）を変調するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
理想ダイオードとして動作するように前記複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを制御して、（１）放電のみの動作の間に前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の中に電流が流入することを防止し、（２）充電のみの動作の間にバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）から電流が流出することを防止するステップを更に含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）が、電気的に直列に配置されて出力電圧を規定するバッテリストリング（７６６）を規定している複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）を有する再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）であり、前記複数の切り替え可能なバッテリモジュールの各々がバッテリセル（７７２）とバッテリスイッチを含み、
前記バッテリスイッチ（８０４）が、（１）前記バッテリスイッチ（８０４）が第１の位置にあるとき、前記バッテリセル（７７２）を前記バッテリストリング（７６６）に電気的に接続して前記出力電圧を上昇させ、（２）前記バッテリスイッチ（８０４）が第２の位置にあるとき、前記バッテリセル（７７２）を前記バッテリストリング（７６６）から電気的に迂回するように構成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記多機能コントローラ（８０２）を介して、前記再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の前記出力電圧に前記複数のスイッチ（８０４）を介して微調整を加えるスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を生成するステップ、及び
前記複数の切り替え可能なバッテリモジュールを介して前記再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の前記出力電圧に粗調整を加えるように前記バッテリスイッチ（８０４）を制御するステップ
を更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）を外部バス（８１８）に選択的に接続するための多機能バッテリスイッチ（８００）であって、
多機能コントローラ（８０２）；
各々が前記多機能コントローラ（８０２）からのスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を介して独立に制御可能である複数のスイッチ（８０４）、
インダクタ（８１０）；及び
抵抗器（８１２）
を備え、前記インダクタ（８１０）、前記抵抗器（８１２）、及び前記複数のスイッチ（８０４）が、前記多機能コントローラ（８０２）からの前記スイッチ（８０４）コマンド（８０８）の関数として前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）と前記外部バス（８１８）との間の電力転送を選択的に調節するバックブーストコンバータ（８２４）を規定するように配置されている、
多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項８】
前記多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、充電のみの動作及び放電のみの動作を容易にするために前記複数のスイッチ（８０４）を制御するように構成されている、請求項７に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項９】
前記多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、前記電力転送に対してステップアップ又はステップダウン電圧調整を加える一又は複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御技術を使用して、前記複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを制御するように構成されている、請求項７又は８に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項１０】
前記多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、前記複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御するように構成されている、請求項７から９のいずれか一項に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項１１】
前記多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、前記複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、放電のみの動作の間に前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の中へ電流が流入することを防止するように構成されている、請求項７から１０のいずれか一項に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項１２】
前記多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、前記複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、充電のみの動作の間に前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）から電流が流出することを防止するように構成されている、請求項７から１１のいずれか一項に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項１３】
前記複数のスイッチ（８０４）が、第１のスイッチ（８０４ａ）、第２のスイッチ（８０４ｂ）、第４のスイッチ（８０４ｃ）、及び第４のスイッチ（８０４ｄ）を含む、請求項７から１２のいずれか一項に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項１４】
前記バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）が、電気的に直列に配置されて可変出力電圧を有するバッテリストリング（７６６）を規定する複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）を有する再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）である、請求項７から１３のいずれか一項に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【請求項１５】
前記多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、前記再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の前記可変出力電圧に対して微調整を加えるように前記バックブーストコンバータ（８２４）の前記複数のスイッチ（８０４）を制御する、請求項１４に記載の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば航空機に用いるために適切な、バッテリ電源のシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高高度長時間滞空ソーラパワー航空機の概念は、多数の航空ビークル研究プロジェクトによって論証されている。ソーラパワー発電システムは一般的に、最大電力点（ＭＰＰ）トラッカといった制御回路を介してバッテリグリッド（又は類似のバッテリシステム）と接続するソーラパネルのアレイに依存する。
【０００３】
ＭＰＰトラッカは、動作時に、ソーラパネルのアレイに現れる負荷インピーダンスを調整し、ソーラアレイから最大電力を引き出す回路アセンブリを提供する。ソーラアレイから集められた電力は、次いでバッテリパック／バッテリグリッドのアセンブリに蓄積される。しかしながら、最大電力点（ＭＰＰ）トラッカ及びその他のバッテリ電源システムは、システム全体の重量及び複雑性を増加させる。
【０００４】
先行技術の欠点を克服することのできるソーラパワー及びバッテリ電源のシステムと方法が必要とされている。このような軽量で効率的なバッテリパック及びバッテリパックアセンブリは、長時間滞空ソーラパワー航空機といった超軽量航空機の分野に用いることができる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、例えば航空機に用いるために適切な、バッテリ電源のシステムと方法に関する。
【０００６】
第１の態様によれば、多機能バッテリスイッチを有する外部バスにバッテリパックを選択的に接続するための方法が提供され、この多機能バッテリスイッチは、バックブーストコンバータを規定するように抵抗器及びインダクタと共に配置されている複数のスイッチに動作可能に連結された多機能コントローラを含む。方法は、抵抗器を通る電流を測定して電流測定値を生成すること、バッテリパックの電圧を測定してバッテリ電圧測定値を生成すること、外部バスの電圧を測定してバス電圧測定値を生成すること、バッテリ電圧測定値とバス電圧測定値の間の差動電圧測定値を計算すること、多機能コントローラを介し、電流測定値、バッテリ電圧測定値、バス電圧測定値、及び差動電圧測定値の関数として一又は複数のスイッチコマンドを生成すること、並びにスイッチコマンドを介して複数のスイッチの各々を独立に制御し、バッテリパックと外部バスの間の電力転送を調整することを含む。
【０００７】
一部の態様では、一又は複数のスイッチコマンドは、充電のみの動作及び放電のみの動作を容易にするために複数のスイッチを制御するように構成される。
【０００８】
一部の態様では、方法は、電力転送に対してステップアップ又はステップダウン電圧調整を加える少なくとも一つのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御技術を使用して、一又は複数のスイッチコマンドを変調するステップを更に含む。
【０００９】
一部の態様では、方法は、複数のスイッチのうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、（１）放電のみの動作の間にバッテリパックの中へ電流が流入することを防止し、（２）充電のみの動作の間にバッテリパックから電流が流出することを防止するステップを更に含む。
【００１０】
一部の態様では、バッテリパックは、電気的に直列に配置されて、出力電圧を規定するバッテリストリングを規定している複数の切り替え可能なバッテリモジュールを有する再構成可能なバッテリパックであり、複数の切り替え可能なバッテリモジュールの各々はバッテリセルとバッテリスイッチとを含み、バッテリスイッチは、（１）バッテリスイッチが第１の位置にあるとき、バッテリセルをバッテリストリングに電気的に接続して出力電圧を上昇させ、（２）バッテリスイッチが第２の位置にあるとき、バッテリセルをバッテリストリングから電気的に迂回するように構成される。
【００１１】
一部の態様では、方法は、多機能コントローラを介し、再構成可能なバッテリパックの出力電圧に複数のスイッチを介して微調整を加えるというスイッチコマンドを生成するステップ、及び再構成可能なバッテリパックの出力電圧に複数の切り替え可能なバッテリモジュールを介して粗調整を加えるようにバッテリスイッチを制御するステップを更に含む。
【００１２】
第２の態様によれば、バッテリパックを外部バスに選択的に接続するための多機能バッテリスイッチが提供され、この多機能バッテリスイッチは、多機能コントローラ、各々が多機能コントローラからのスイッチコマンドを介して独立に制御可能な複数のスイッチ、インダクタ及び抵抗器を備え、インダクタ、抵抗器、及び複数のスイッチが、多機能コントローラからのスイッチコマンドの関数としてバッテリパックと外部バスとの間の電力転送を選択的に調整するバックブーストコンバータを規定するように配置される。
【００１３】
一部の態様では多機能コントローラは、充電のみの動作及び放電のみの動作を容易にするために複数のスイッチを制御するように構成される。
【００１４】
一部の態様では、多機能コントローラは、電力転送に対してステップアップ又はステップダウン電圧調整を加える一又は複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）を使用して、複数のスイッチのうちの少なくとも一つを制御するように構成される。
【００１５】
一部の態様では、多機能コントローラは、複数のスイッチのうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御するように構成される。
【００１６】
一部の態様では、多機能コントローラは、複数のスイッチのうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、放電のみの動作の間にバッテリパックの中へ電流が流入することを防止するように構成される。
【００１７】
一部の態様では、多機能コントローラは、複数のスイッチのうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、充電のみの動作の間にバッテリパックから電流が流出することを防止するように構成される。
【００１８】
一部の態様では、複数のスイッチは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、及び第４のスイッチを含む。
【００１９】
一部の態様では、第１のスイッチは、インダクタの第１のインダクタ端子とバッテリパックの第１のバッテリ端子との間に電流を通すように構成され、第２のスイッチは、インダクタの第１のインダクタ端子とバッテリパックの第２のバッテリ端子との間に電流を通すように構成される。
【００２０】
一部の態様では、第３のスイッチは、インダクタの第２のインダクタ端子と外部バスの第１のバス端子との間に電流を通すように構成され、第４のスイッチは、インダクタの第２のインダクタ端子と外部バスの第２のバス端子との間に電流を通すように構成される。
【００２１】
一部の態様では、多機能バッテリスイッチは、（１）抵抗器を通る電流測定値又は（２）抵抗器の電圧測定値を出力する増幅器を更に備える。
【００２２】
一部の態様では、多機能バッテリスイッチは、（１）バッテリパックのバッテリ電圧と（２）外部バスの電圧との間の差動電圧測定値を出力する増幅器を更に備える。
【００２３】
一部の態様では、多機能コントローラは、電流測定値、電圧測定値、又は差動電圧測定値の関数としてスイッチコマンドを生成するように構成される。
【００２４】
一部の態様では、バッテリパックは、電気的に直列に配置されて可変出力電圧を有するバッテリストリングを規定する複数の切り替え可能なバッテリモジュールを有する、再構成可能なバッテリパックである。
【００２５】
一部の態様では、多機能コントローラは、再構成可能なバッテリパックの可変出力電圧に対して微調整を加えるように、バックブーストコンバータの複数のスイッチを制御する。
【００２６】
ここに記載されるデバイス、システム、及び方法の、上述の及びその他の目的、特徴、及び利点は、添付図面に示される、それらの特定の実施形態についての以下の記載から明らかになろう。添付図面では、類似の参照番号は類似の構造物を表わしている。図は必ずしも正しい縮尺で描かれておらず、それよりも、ここに記載されるデバイス、システム、及び方法の原理を例示することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】第１の態様による例示的なソーラパワー航空機を示している。
【図１ｂ】第２の態様による例示的なソーラパワー航空機を示している。
【図２】バッテリアレイを有する例示的なソーラパワー発電システムを示している。
【図３】ソーラパワー航空機のための例示的な簡略化単一電源チャネルを示している。
【図４】最大電力点を示す一組のグラフを示している。
【図５】ソーラパワー航空機のための例示的な電力システムを示している。
【図６】アレイ統合及び切り替えユニット（ＡＣＳＵ）のための例示的な電力線図を示している。
【図７ａ】バッテリ管理システムのブロック図である。
【図７ｂ】バッテリ管理システムの例示的なバッテリパックのブロック図である。
【図７ｃ】バッテリパックの例示的なバッテリストリングを示している。
【図８】第１の態様による多機能バッテリスイッチを示している。
【図９】ａからｃは、電圧ステップダウン放電構成にある多機能バッテリスイッチを示している。
【図１０】ａからｃは、電圧ステップアップ放電構成にある多機能バッテリスイッチを示している。
【図１１】ａからｃは、電圧ステップダウン充電構成にある多機能バッテリスイッチを示している。
【図１２】ａからｃは、電圧ステップアップ充電構成にある多機能バッテリスイッチを示している。
【図１３】バッテリパックを外部バスに選択的に接続するための例示的な方法を示している。
【図１４ａ】第２及び第３の態様による多機能バッテリスイッチを示している。
【図１４ｂ】第２及び第３の態様による多機能バッテリスイッチを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
別途断らない限り又は本文から明らかでない限り、単数形のアイテムへの言及は複数形のアイテムを含み、逆も同様であることを理解されたい。別途断らない限り又は本文から明らかでない限り、文法的接続詞は、結合される句、文、及び語等のあらゆる離接的及び接続的組み合わせを表現することを意図している。ここに列挙される値の範囲は、別途断らない限り、限定を意図するものではなく、その代わりに、この範囲に含まれるあらゆる値に個別に言及し、このような範囲に含まれる別個の値は各々、それがここに個別に列挙されているのと同様に、本明細書に組み込まれる。以下の記載において、「第１の」「第２の」「上」「下」「側」「前」「後」等の用語は、利便性のための語であり、限定するための用語と解釈されるべきでないことを理解されたい。
【００２９】
ここで使用される「約」、「概ね」、「実質的な」等の語は、数値を伴うとき、意図された目的のために十分機能すると当業者に認識されるであろう偏差を示すと解釈されたい。ここに提供される値及び／又は数値の範囲は、例としてのみ提示され、記載される実施形態の範囲に対する限定を構成するものではない。ここに提供されるあらゆる実施例、及び例示的文言（「例えば」、「といった」等）の使用は、単に実施形態の理解を容易にすることを意図したものであり、実施形態の範囲を限定するものではない。「例えば」という語は、一又は複数の非限定的な実施例、事例、又は例示の列挙を開始する。本明細書中のいかなる文言も、特許請求されていない何らかの要素が実施形態の実施に必須であることを示していると解釈すべきではない。
【００３０】
ここで使用される「回路」という用語は、物理的な電子構成要素（即ちハードウエア）、並びにハードウエアを設定する、ハードウエアによって実行される、及び／又はそれ以外の方法でハードウエアに関連付けられる任意のソフトウエア及び／又はファームウエア（「コード」）を指す。ここで使用される、例えば特定のプロセッサ及びメモリは、第１の一又は複数のコードラインを実行するとき第１の「回路」を含むことができ、第２の一又は複数のコードラインを実行するとき第２の「回路」を含むことができる。
【００３１】
ここで使用される「航空ビークル」及び「航空機」という用語は、互換可能に使用されて飛行可能なマシンを指し、そのような飛行可能なマシンには、限定されないが、従来型の滑走路離着陸型及び垂直離着陸型（「ＶＴＯＬ」）の両方の航空機が含まれ、また、有人航空輸送体と無人航空輸送体（ＵＡＶ）の両方が含まれる。ＶＴＯＬ航空機は、固定翼航空機（例えばハリヤージェット）、回転翼機（例えばヘリコプター、マルチローター等）、及び／又はチルトローター／チルト翼航空機を含み得る。
【００３２】
「及び／又は」という語は、「及び／又は」によってつながれた列挙アイテムのうちのいずれか一又は複数を意味する。例として、「ｘ及び／又はｙ」は、三つの要素の組｛（ｘ），（ｙ），（ｘ，ｙ）｝のうちのいずれかの要素を意味する。換言すると、「ｘ及び／又はｙ」は、「ｘとｙの一方又は両方」を意味する。別の例として、「ｘ、ｙ、及び／又はｚ」は、七つの要素の組  ｛（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）、（ｘ、ｙ）、（ｘ、ｚ）、（ｙ、ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）｝のうちのいずれかの要素を意味する。換言すれば、「ｘ、ｙ、及び／又はｚ」は、「ｘ、ｙ、及びｚのうちの一又は複数」を意味する。
【００３３】
ここで使用される「複合材料」という用語は、付加材料とマトリクス材料を含む材料を指す。例えば、複合材料には、繊維性付加材料（例えば、繊維ガラス、ガラス繊維（「ＧＦ」）、炭素繊維（「ＣＦ」）、アラミド／パラアラミド合成繊維等）、及びマトリクス材料（例えば、限定しないが、熱可塑性物質、ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリカーボネート、鋳造用樹脂、ポリマー樹脂、アクリル、化学樹脂を含むエポキシ、ポリイミド、及びアルミナ）が含まれる。一部の態様では、複合材料は、繊維金属積層板（ＦＭＬ）及びガラス積層板アルミ強化エポキシ（ＧＬＡＲＥ）を生成するために、アルミニウム及びチタニウムといった金属を採用することができる。更に、複合材料は、基本的な繊維／エポキシマトリクスに何らかの補完材料（例えば、二つ以上の繊維材料）を付加することによって得られるハイブリッド複合材料を含み得る。
【００３４】
ここで使用される「複合材積層板」という用語は、付加材料及びマトリクス材料の層（即ち、「プライ」）から組み立てられた複合材料の種類を指す。
【００３５】
ここで使用される「伝達する」及び「伝達している」という用語は、（１）発信元から送信先までデータを送信、若しくは他の方法で運搬すること、及び／又は（２）データを、送信先まで運搬するために、通信用の媒体、システム、チャネル、ネットワーク、デバイス、回線、ケーブル、ファイバ、回路、及び／又はリンクに送達することを指す。
【００３６】
ここで使用される「プロセッサ」という用語は、ハードウエア、有形に組み込まれたソフトウエア、又はそれら両方に実装された、プログラム可能又は不能の、処理装置（ｄｅｖｉｃｅ）、装置（ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ）、プログラム、回路、コンポーネント、システム、及びサブシステムを意味する。ここで使用される「プロセッサ」という用語には、限定されないが、一又は複数の演算デバイス、有線接続された回路、信号変調デバイス及びシステム、制御システム向けのデバイス及びマシン、中央処理ユニット、プログラム可能なデバイス及びシステム、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、システムオンチップ、個別の要素及び／又は回路を備えるシステム、ステートマシン、仮想マシン、データプロセッサ、処理設備、並びに、上記のいずれかの組み合わせが含まれる。プロセッサは、例えば、任意の種類の汎用マイクロプロセッサ若しくは汎用マイクロコントローラ、デジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。プロセッサは、メモリデバイスに連結又はメモリデバイスと一体化され得る。メモリ装置は、任意の適切な種類のコンピュータメモリ、又は任意の他の種類の電子記憶媒体とすることができ、それは例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キャッシュメモリ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、電気光学メモリ、磁気光学メモリ、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、コンピュータ可読媒体等である。
【００３７】
ここで使用される用語「ソーラパネル」は、太陽エネルギーを収集して発電するように構成された一又は複数の光起電セルを指す。ソーラパネルは、以下のソーラセルの種類、即ち単結晶シリコンソーラセル、多結晶シリコンソーラセル、ストリングリボンソーラセル、薄膜ソーラセル（ＴＦＳＣ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）ソーラセル、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＳ／ＣＩＧＳ）ソーラセル等のうちの一又は複数を採用することができる。総重量を低減し、信頼性及び耐久性を向上させるために、軽量及び／又はフレキシブルソーラパネル（例えば、薄膜ソーラパネル）を採用することが有利である。
【００３８】
ここで使用される回路又はデバイスは、この回路又はデバイスが機能を実施するのに必要なハードウエア及びコードを（必要であれば）含む場合には常に、（例えば、ユーザによって設定可能な設定や、工場の調整等により）機能の実施が無効か又は有効でないかを問わず、機能を実施するよう「動作可能」である。
【００３９】
図１ａ及び１ｂは、例示的なソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂを示している。具体的には、図１ａは、単一の胴体１１０と尾部支材１０４とを有する第１のソーラパワー航空機１００ａの等角図であり、図１ｂは、二つの並列の胴体１１０ａ、１１０ｂの組と二つの並列の第１及び第２の尾部支材１０４ａ、１０４ｂの組とを有する第２のソーラパワー航空機１００ｂの等角図である。図示のように、二つの並列の胴体１１０ａ、１１０ｂの各々は、推進装置１２４を含み得る。ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、一般に、翼１０２、一又は複数の推進装置１２４（例えば、プロペラ１２４ａと、一又は複数のモータ１２４ｂによって軸方向に駆動されるそれに関連付けられた伝導装置）、一又は複数の胴体１１０（例えば、単一の胴体１１０又は一組の胴体１１０ａ、１１０ｂ）、一又は複数の尾部支材１０４（例えば、単一の尾部支材１０４又は一組の尾部支材１０４ａ、１０４ｂ；それぞれ胴体１１０の機尾に連結された長形の支材として図示される）、一又は複数の尾部セクション１１２（例えば、単一の尾部セクション１１２又は一組の尾部セクション１１２ａ、１１２ｂ）、及び着陸装置１２０を備える。図示のように、翼１０２は、第１の翼端１２２ａ（左舷側）、第２の翼端１２２ｂ（右舷側）、及び第１の翼端１２２ａと第２の翼端１２２ｂの間の概ね中間にある翼１０２の翼幅の中心点１２２ｃを含む。
【００４０】
ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの種々の構造構成要素は、金属、複合材料、又はこれらの組み合わせから製造することができる。例えば、翼１０２のいくつかの部分は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、及び／又は他の任意の適切な種類の付加製造／３Ｄプリンティングを使用して製造することができる。このような製造方法の恩恵は、先端的な感知及び３Ｄプリンティング分野を使用して高性能で更に安定な航空機が生産されることである。ＦＤＭは、構成要素を一度に一層ずつ生成する熱的ポリマー層堆積プロセスであり、航空機構成要素を迅速に、少量で、且つ厳密な材料仕様に合わせて効果的にプリントする。ＦＤＭを使用して、多数の翼設計の反復を安価で製造し、所望の強度及び剛性要件、操縦翼面のサイズ決定、及びその他の特性を満たすことができる。更に、目的に合わせたセンサ統合、追加的な作動スキームの生成又は操縦翼面配置の変更の容易化、翼に掛かる歪みの特徴づけの容易化、及び翼の剛性を容易に変更する能力を可能にして、所与の用途における固有受容性感知のための最適なプラットフォームを提供するために、追加の翼パネル／構成要素を製造することができる。このような性能は、交換用構成要素が容易に再生可能であるため、翼損傷に対する頑健性も提供する。
【００４１】
各推進装置１２４は、一般に、プロペラ１２４ａに連結されて、プロペラ１２４ａを駆動する／回転させるように構成されたモータ１２４ｂを含む。モータ１２４ｂは、電子速度コントローラ（ＥＳＣ）ユニットといったモータコントローラ３０６を介して制御される電気モータとすることができる。このために、ＥＳＣユニット（又は別のモータコントローラ３０６）がモータ１２４ｂを制御するために提供され、モータ１２４ｂは、翼１０２に連結（又は他の方法で統合）され得る（例えば、ナセルポッドの一部として）。推進装置１２４は、翼１０２、尾部支材１０４（例えば、近位端に）、又はこれらの組み合わせに配置することができる。例えば、推進装置１２４の各々は、プッシャ構成又はトラクタ構成（図示）で翼１０２の上又は内部に配置される。更に、図示の各胴体１１０は、それに関連付けられた単一の推進装置１２４を有しているが、追加の推進装置１２４が設けられてもよい。推進構成に関係なく、複数の推進装置１２４の各々は、尾部支材１０４（機尾）の遠位端の方向に推力を向けるように配向することができる。
【００４２】
翼１０２及び／又は水平安定板１２６は、発電するソーラパネル１０６の一又は複数のアレイを備えることができる。図１ａに示されるように、ソーラパネル１０６は、翼１０２の上側表面に沿って尾部支材１０４／胴体１１０の各側に配置され得る。ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、ビークル管理システム２１８及び種々の電気負荷に電力供給するための、ソーラパネル１０６に動作可能に連結された一又は複数のエネルギー蓄積装置を更に含み得る。一又は複数のエネルギー蓄積装置は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂが後で使用できるように（例えば、日光が利用できない時、一般的には夜間）、収集された太陽エネルギーを蓄積する。ここで使用される「エネルギー蓄積装置」は、バッテリ、又はソーラパネル１０６から収集されたエネルギーを蓄積及び送信することのできる、当業者に既知である類似の手段を指し、限定しないが、再充電可能なバッテリ（例えば、リチウムポリマーバッテリ）、再生可能燃料電池、又はこれらの組み合わせを含む。
【００４３】
図示の翼１０２はテーパのない船外部分を有する概ね線形であるが、後方傾斜、テーパ付き、矩形、楕円形、前方傾斜等といった他の構成が考えられる。したがって、翼１０２は、任意の種類の固定翼とすることができ、限定しないが、直線翼、後退翼、前進翼、上反翼（水平から上向きの角度）、下反翼（上反角の逆−水平から下向きの角度）、又は当業者に既知である他の任意の適切な種類の固定翼を含む。図示のように、翼１０２の翼幅は、胴体（複数可）１１０及び尾部支材（複数可）１０４の長手方向長さに対して実施的に垂直であり得る。しかしながら、翼１０２は、代わりに後退翼又は前進翼でもよい。一部の態様では、翼１０２は、モジュール式で、逆アセンブルできるように構成されてよく、それによりソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは更に容易に陸送可能である、及び／又はハンガー若しくは格納用のその他構造物内部に物理的に収まる。例えば、翼１０２は、複数の翼パネルモジュールから製造し、一組のジョイントを介して互いの端と端を取り外し可能に接合することができる。ジョイントの各々は、一又は複数のファスナ（例えば、ボルト、クリップ等）及び電気コネクタ（例えば、プラグ、コンタクト等）を用いて、それらの間の物理的及び電気的連結を容易にすることができる。
【００４４】
理解できるように、翼の操縦翼面は一般的に、追加の構造補強材及びアクチュエータを必要とし、その結果重量が増加する。加えて、翼に操縦翼面を加えることは、飛行中の抗力を増加させる。更に、翼の操縦翼面は、ソーラパネル１０６が翼１０２の上側表面をなるべく多く覆うことができるように実質的に切れ目のない構造を有するのとは反対に、外板パネルが複数のセクションに分割されることを必要とし得る。最終的に、操縦翼面を製造することは、取り付け機構、ヒンジ、追加部品、及び／又は複数外板パネルが作製されなければならないため、複雑性を増す。しかしながら、操縦翼面を取り除くことで、これら複雑性が排除される。したがって、従来の航空機とは異なり、翼１０２はその翼幅の後縁又は前縁に沿って可動操縦翼面（例えば、フラップ、スラット等）を含む必要がない。実際、重量及び複雑性を低減するために、翼１０２は一般に可動操縦翼面を有さずともよい。例えば、翼１０２の上側及び下側表面は、動く部品を何も有さない一体構造として製造することができる。その代わりに、翼１０２の制御は、各尾部支材１０４の遠位端に配置される尾部セクション１１２のうちの一又は複数に配置された操縦翼面によって行うことができる。
【００４５】
ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、一又は複数の尾部支材料１０４を用いることができる。一態様では、単一の尾部支材１０４（図１ａ参照）が、又はその他態様では、複数の尾部支材、例えば、第１の尾部支材１０４ａと第２の尾部支材１０４ｂ（図１ｂ参照）とが用いられる。構成のいかんに関係なく、各尾部支材１０４は近位端と遠位端を画定し、尾部支材料１０４の各々は、その近位端において胴体１１０又は翼１０２に固定され、その遠位端において尾部セクション１１２に連結される。ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂ（例えば、尾部支材料１０４、胴体１１０等）は、管状コア構造１１８を使用して製造することができ、次いでこれを航空機外板（例えば、複合材料、ファブリック、金属、金属合金等）で覆うことができる。図１ａの詳細Ａは管状コア構造１１８を最もよく示しており、ここでは明瞭に示すために航空機の外板が取り外されている。一部の態様では、尾部支材１０４及び胴体１１０は単一の一体式構成要素として製造され得る。図示のソーラパワー航空機１００ｂは二つの胴体１１０と二つの尾部支材料１０４とを有しているが、当業者であれば、所望の機能を達成するために、例えば翼１０２の長さの関数として、これよりも多い又は少ない胴体１１０／尾部支材料１０４を採用可能であることを理解するであろう。
【００４６】
離陸及び着陸を容易にするため、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂには一又は複数の組の着陸装置１２０を具備することができ、これは航空ビークルの機体支持部に配置され得る。例えば、一組の着陸装置１２０が、翼１０２、胴体１１０、及び／又は尾部支材１０４の下側に設けられる。着陸装置１２０は、特に、一組の車輪（図示）及び／又はスキッドを用いることができる。動作時、着陸装置１２０は、飛行していないソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂを支持し、機体に損傷を与えずに離陸、着陸、及びタクシーさせる働きを有する。
【００４７】
図示のように、各尾部セクション１１２は、所望の方向に尾部セクション１１２を動かす／操縦する一又は複数の操縦翼面を含むことができる。例えば、各尾部セクション１１２は、尾部支材１０４から垂直（上方及び／又は下方）に延びる垂直安定板１０８（例えば、垂直尾翼）、垂直安定板１０８に動作可能に連結された方向舵１１４、尾部支材１０４の各側から側方に延びる水平安定板１２６、及び水平安定板１２６の各側に動作可能に連結された昇降舵１１６（又はその一部分）を含む。ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの尾部セクション１１２は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂのピッチ、ロール、及びヨー全体を制御するために、（例えば、飛行コントローラ／ビークル管理システム２１８を介して）選択的に制御することができ、それにより翼１０２の可動操縦翼面が不要になる。昇降舵１１６は、尾部セクション１１２のピッチを変更するために使用され、方向舵１１４は尾部セクション１１２のヨーを変更するために使用される。尾部セクション１１２のピッチ及び／又はヨーは、尾部支材１０４が翼１０２に取り付けられる位置に局所的力モーメントを生じさせるために、方向舵１１４及び／又は昇降舵１１６を介して別々に制御することができる。
【００４８】
各方向舵１１４は、一又は複数のヒンジを介して回転可能に及び／又はヒンジ式に垂直安定板１０８に連結され、垂直安定板１０８によって画定される軸の周りをその後縁において動くことができる。同様に、昇降舵１１６は、一又は複数のヒンジを介して回転可能に及び／又はヒンジ式に水平安定板１２６に連結され、水平安定板１２６によって画定される軸の周りをその後縁において動くことができる。一部の態様では、方向舵１１４及び／又は昇降舵１１６のうちの一又は複数は更に、例えば、垂直又は水平安定板に対する滑動及び／又は側方への移動といった他の非回転運動を可能にする機構（例えば、レール、トラック等）を有するように構成される。代替的な実施形態では、方向舵１１４及び／又は昇降舵１１６のうちの一又は複数は、所与の尾部セクション１１２から完全に省略され得る。所望の尾部構成に応じて、水平安定板１２６及び垂直安定板１０８は、互いに、及び尾部支材料１０４に動作可能に連結されるか、又は尾部支材料１０４にのみ動作可能に連結される。尾部セクション１１２は、複数の尾部構成の一つに構成することができ、例えば、胴体に取り付けられるもの、十字型、Ｔ型尾翼、フライングテール、パイテール（即ち、πテール）、Ｖ構成、逆Ｖ構成（即ち、「∧」構成）、ツインテール（Ｈテール構成又はＵテール構成）等を含む。更に、水平安定板１２６は、直線状、後方傾斜、テーパ付き、矩形、楕円形、前方傾斜等とすることができる。一部の態様では、尾部セクション１１２は、Ｈテールと∧テールの組み合わせ構成を用いることができ、この場合、尾部セクション１１２が、Ｈテールと∧テールの組み合わせ構成を提供するために水平安定板１２６に連結される∧テール表面を含む。
【００４９】
当業者であれば、尾部セクション１１２の設計及び／又は動作要件を満たす代替的及び／又は追加的な構造配置が実装可能であることを理解するであろう。例えば、尾部セクション１１２は、代わりに、一又は複数の垂直安定板１０８、一又は複数の水平安定板１２６、及び／又は水平及び垂直方向両方の寸法を有する傾斜した又はずれた安定板のみを用いてもよい。追加的に又は代替的に、尾部セクション１１２は、垂直安定板１０８上の複数の方向舵１１４及び／又は水平安定板１２６の各側の複数の昇降舵１１６を含むことができる。
【００５０】
ソーラパワー航空機１００ａ、１００は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの種々の機能を制御するように動作可能なビークル管理システム２１８を用いることができる。図２に示すように、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、種々の電気負荷２２０に給電する一又は複数のバッテリアレイ２００を具備することができる。電気負荷２２０には、例えば、一又は複数のペイロード（例えば、情報監視偵察（ＩＳＲ）ペイロード）、一又は複数のモータ（例えば、推進装置１２４に接続して使用されるモータ１２４ｂ）、アクチュエータ（例えば、尾部セクション１１２の飛行操縦翼面、着陸装置１２０等を制御する）等が含まれる。各バッテリアレイ２００は、一般に一又は複数のバッテリバンク２２４を含み、各バッテリバンク２２４は、互いに電気的に連結された複数のバッテリパックアセンブリ２０２を有し、それにより、その長手方向長さに沿って電源ライン２０４、接地ライン２０６、及び望ましい場合はデータ通信ライン２０８を規定する。接地ライン２０６は、等電位点２２２（例えば、地面）に電気的に連結され得る。図示のように、バッテリバンク２２４内部のバッテリパックアセンブリ２０２は、電気的に並列に配置され得る。データ通信ライン２０８は、特に電源ライン２０４に対する電磁干渉（ＥＭＩ）を軽減するために、遮蔽することができる。データ通信ライン２０８は、例えば、各バッテリパックアセンブリ２０２又はバッテリパック２１２の健全性及び／又は動作パラメータ（例えば、温度、湿度、電圧等）を監視又は制御する、一又は複数のセンサ又はデバイス２１４に連結することができる。
【００５１】
バッテリバンク２２４内部のバッテリパックアセンブリ２０２は、一又は複数の相互コネクタ２１０を介して互いに電気的に接続されて、一つのバッテリパックアセンブリ２０２から別のバッテリパックアセンブリ２０２（例えば、隣接するバッテリパックアセンブリ２０２）への電力及び／又はデータ信号の受け渡しを容易にすることができる。相互コネクタ２１０は、例えば、互いに嵌合するように構成された第１のコネクタ２１０ａ（例えば、雌コネクタ）と第２のコネクタ２１０ｂ（例えば、雄コネクタ）とを使用することができる。例えば、一行／一列に配置されると、電力及び／又はデータ信号は、相互コネクタ２１０を介してバッテリアレイ２００の一端（例えば、近位端）からバッテリアレイ２００の他端（例えば、遠位端）へ運搬されるか、又は他の方法で伝達され、相互コネクタの各々は、単離されたバッテリパックアセンブリ２０２が故障した場合にパススルー機能を提供することができる。例えば、バッテリパックアセンブリ２０２は、バッテリパックアセンブリ２０２が互いに対して取り付けられて、負荷を供給するため及びシステムコントローラ２１６と相互作用するための連続する電力及びデータ経路を形成するように、電力レール（例えば、電源ライン２０４、接地ライン２０６）とデータ通信ライン２０８をインライン接続に統合することができる。バッテリパックアセンブリ２０２の各々は、一又は複数の切り替えユニット２２８（例えば、継電器、ソリッドステートスイッチ等）を介して、選択的にバッテリバンク２２４にオンラインに切り替える（接続する）又はバッテリバンク２２４からオフラインに切り替える（接続解除する）ことができる。それは例えば、故障／誤作動の場合、又は所望の電力／性能に到達させる場合である。
【００５２】
一部の態様では、バッテリアレイ２００内部のバッテリバンク２２４を、必要に応じて拡張及び縮小することができる（例えば、追加のバッテリパックアセンブリ２０２を接続又は接続解除することができる）。換言すれば、電力及び／又はデータ信号は、バッテリバンク２２４を流れ、それにより、必要となるのはバッテリバンク２２４の一端における電気接続のみである。結果として、このようなバッテリバンク２２４を有するエネルギー蓄積システムは、迅速な電気的及び機械的統合を提供する。更に、バッテリパックアセンブリ２０２は、大量生産することができ、それにより高価で複雑な、時に信頼性に不安のあるハーネスが不要となる。動作時、プロセッサ制御可能なシステムコントローラ２１６は、一又は複数のバッテリアレイ２００（及び各バッテリバンク２２４、バッテリパックアセンブリ２０２、又はバッテリセル７７２を別々に）、一又は複数のソーラパネル１０６（例えば、少なくとも二つのソーラパネル１０６から構成されるソーラアレイ２２６）、並びに一又は複数の電気負荷２２０の各々を監視する。例えば、入力パラメータ（例えば、ソーラパワー式航空機１００のビークル管理システム２１８からの命令）に応答して、システムコントローラ２１６は、電気負荷２２０を調整する及び／又は電気負荷２２０の需要を満たすために一又は複数のバッテリアレイ２００からの電力を調整（又は再分配）することができる。このために、システムコントローラ２１６は、複数のバッテリパックコントローラを組み込むか、又は複数のバッテリパックコントローラと動作可能に連結することができる。システムコントローラ２１６は、単信又は冗長化通信バスを通してエネルギー蓄積システム（例えば、バッテリアレイ２００又はバッテリバンク２２４）内のバッテリパックアセンブリ２０２の各々に通信することができる。システムコントローラ２１６は、監視、通信、及び／又は制御のために一又は複数の制御エリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを用いることができ、外部バスを使用して、バッテリバンク（複数可）２２４（又はその構成要素）と電気負荷２２０又はソーラアレイ２２６との間で電力を転送することができる。一部の態様では、後述されるように、バッテリアレイ２００は、電力割り付け切り替えユニットシステム及び／又はアレイ統合及び切り替えユニット（ＡＣＳＵ）のようなバッテリ群及びソーラパネル管理のためのアルゴリズムを採用することができる。
【００５３】
バッテリアレイ２００は、単一のバッテリバンク２２４から構成されるか又は複数のバッテリバンク２２４から構成されるかを問わず、複数の特徴及び利点を提供する。第１に、バッテリアレイ２００は、電気負荷２２０のための電力を蓄積する。例示として、ソーラパワー航空機１００のバッテリアレイ２００は、完全に充電されると、全体として、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂに対し、総エネルギー蓄積で約５０から１００ｋＷｈを提供することができる。しかしながら、理解できるように、エネルギー蓄積の量は、所望のエネルギー蓄積量を達成するためにバッテリパックアセンブリ２０２の数を調整することにより、増加又は減少させることができる。第２に、バッテリアレイ２００は、少なくとも所定の期間（例えば、約６０から１２０日、又は約９０日）にわたり夜間運転により電力供給する。最後に、バッテリアレイ２００は、バッテリアレイ２００が、そのバッテリパックアセンブリ２０２、バッテリパック２１２、又はバッテリセル７７２の故障の際に正常に動作するように、飛行の安全性のために単一故障を許容する。例えば、バッテリアレイ２００の構成要素は、ライン交換式ユニット（ＬＲＵ）として提供することができ、この場合、バッテリパック２１２内の欠陥のあるバッテリセル７７２は、オフラインに切り替えて（例えば、スイッチアウト／迂回して）更なる故障保護を提供することができる。同様に、バッテリパックアセンブリ２０２内の欠陥のあるバッテリパック２１２は、更なる故障保護を提供するためにオフラインに切り替えることができる。各バッテリパックアセンブリ２０２は、例えば、六つのバッテリパック２１２を含むことができる。バッテリパック２１２は、直列、並列、又はこれらの組み合わせに配置して、自己再構成可能な多セルシステム（例えば、１３０ＶＤＣから３２７ＶＤＣの電力を供給するように構成された）を生むことができる。図７ａから７ｃに関連して後述されるように、バッテリパック２１２のバッテリセル７７２は、特に、ソーラピークパワートラッキングと放電電圧レギュレーションとを可能にするように動的に再構成することができる。
【００５４】
図３は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂのための例示的な簡略化単一電源チャネル３００を示している。理解されるように、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、複数の簡略化単一電源チャネル３００（例えば、一つの胴体１１０に一つずつ、一つの推進装置１２４に一つずつ等）を使用することができる。ＡＣＳＵ３０２は、バッテリアレイ２００（又はその一部）及びソーラパネル１０６（又はソーラアレイ２２６）に動作可能に連結することができる。ＡＣＳＵ３０２は、バッテリアレイ２００、ソーラパネル１０６、及び電気負荷２２０（例えば、駆動システム３１４、アビオニクス３１２、及び任意のペイロード）に及び／又はそれらの間に電力を分配するために使用される。駆動システム３１４は一般に、モータコントローラ３０６、一又は複数の推進装置１２４（例えば、モータ１２４ｂに連結されたプロペラ１２４ａ）、及びモータコントローラ３０６によって送達される電力をフィルタリングする出力フィルタリング３２０を備える。出力フィルタリング３２０（例えば、一又は複数の電子フィルタ）は、モータコントローラ３０６と一又は複数の推進装置１２４との間に配置される。モータ１２４ｂは、例えば、鉄を含まないコアのハルバッハ配列を利用してもよい。ハルバッハ配列は、配列の一方の側の磁界を増大させると同時に他方の側の磁界をほぼゼロに消失させる永久磁石の配置を用いるものである。これは、空間的に回転する磁化パターンを有することにより達成される。
【００５５】
プロペラ１２４ａには可変ピッチブレードを用いることができ、ブレードはその長軸の周りを回転して、ハブに対するブレードピッチを変化させるように構成される。一部の態様では、プロペラ１２４ａは、ピッチを負の値に設定することにより逆スラストを生成することのできる可逆プロペラとして構成することができる。逆スラストは、特に、シャフト回転の方向を変更する必要なく制動のために使用することができる。上昇飛行条件の間のプロペラのブレードの最適なピッチは、モータ１２４ｂの設計又は動作パラメータの関数として選択することができる。一部の態様では、プロペラのブレードは、ＲＰＭが低下する間にスラストの量を維持するためにピッチ設定することができる。例えば、最大速度及び最小ＤＣバス電圧がモータ電圧定数（ＫＶ）を規定する場合、一定高度での巡航について速度範囲を縮小し、最適ＤＣバス電圧を上昇させるために、上限上昇速度を１１００から１０００毎分回転数（ＲＰＭ）へ減少させることができる。
【００５６】
モータコントローラ３０６は、モータのスピード、その方向を変化させ、必要であればダイナミックブレーキとして働くように構成された電子回路である。図示のモータコントローラ３０６は、ＤＣリンク３１６及び電圧形インバータ（ＶＳＩ）コンバータ３２２を有しており、整流器はダイオードブリッジを含み、ＤＣリンク３１６は分路コンデンサである。モータコントローラ３０６は、実際には、モータ１２４ｂのためのエネルギーの、電子的に生成される三相電源電圧源を提供する。動作時、モータコントローラ３０６は、モータ１２４ｂのためのエネルギーの、電子的に生成される三相電源電圧源を提供する。モータコントローラ３０６のパルス幅変調（ＰＷＭ）周波数は、モータ１２４ｂとモータコントローラ３０６を組み合わせた場合の効率について最適化することができる。例えば、ＰＷＭ周波数は、高い電流変化率（ｄＩ／ｄｔ）に起因する制御リスクを低減するために最適化することができ、これは電圧オーバーヘッドが大きい状況において特に有用であり得る。更に、ＰＷＭ周波数を最適化することで、短いライン及び長いラインとバス停止の場合のバス静電容量に対処することができる。
【００５７】
ソーラパネル１０６又はソーラアレイ２２６が最大電力を生むことのできる電圧は、最大電力点（ＭＰＰ、又は時にピーク電力電圧）と呼ばれる。図４の電流（Ａ）及び電力（ｋＷ）のグラフ４００ａ、４００ｂでは、ＭＰＰトラッキング（ＭＰＰＴ）を使用して、この電流条件におけるソーラパネル１０６からの最大利用可能電力を抽出している。ＭＰＰＴは、ソーラパワーシステムにおいて重要である。一般に、ＭＰＰＴは、太陽光出力電力を最適化するようにソーラパネルの負荷荷重を変化させる。ソーラパネル（複数可）１０６とバッテリアレイ２００（又はその一部）との間の電気接続は、バッテリアレイ２００の動的再構成と併せて、ソーラパネル（複数可）１０６のＭＰＰＴ（例えば、２  Ｈｚの）を可能にする。例えば、「Ｐ＆Ｏ（ｐｅｒｔｕｒｂ−ａｎｄ−ｏｂｓｅｒｖｅ）」のアルゴリズムを、ＭＰＰＴ制御スキームとして適用することができる。Ｐ＆Ｏ技術は、バッテリセル７７２をバッテリパック２１２に加えること（又はバッテリセル７７２をバッテリパック２１２から除外すること）により実装することができる。したがって、動作時には、ＭＰＰＴを容易にするために、バッテリセル７７２を、例えば、バッテリパック２１２中のバッテリストリングに加える又はバッテリパック２１２中のバッテリストリングから除外することができる。一般に、最適電圧は、概ねわずか〜０．７％の誤差で、平均でセル電圧の１／２以内で達成することができる。
【００５８】
日照時間中、各ソーラパネル１０６をバッテリバンク２２４に接続し、それによりソーラパネル１０６によって収集された太陽エネルギーを使用してバッテリバンク（複数可）２２４を充電することができる。最高電力（例えば、最大電力）を生成しているソーラパネル１０６は更に、電力を駆動システム３１４に供給し、それにより生成電力の使用を最大化するために使用することができる。図示のように、ソーラパネル１０６とバッテリバンク２２４／電気負荷２２０との間には、例えば、配線抵抗及び加熱に起因するジュール損失を別にすれば、電力変換損失はない。
【００５９】
図５は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂのための例示的な電源システム５００のブロック図である。動作時、電源システム５００は、バッテリアレイ２００とソーラパネル１０６（例えば、ソーラアレイ２２６）の組み合わせを介してソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂに電力を提供する。以下の説明及び図面はソーラパネル１０６という用語を使用するが、本開示は必ずしも単一のソーラパネル１０６に限定されず、単一のソーラパネル１０６でも、又はソーラアレイ２２６内に配置された複数のソーラパネル１０６でもあり得る。
【００６０】
ソーラパネル１０６及び／又はバッテリアレイ２００からの電力は、特に、アビオニクス３１２（例えば、アクチュエータ、制御システム等）、一又は複数のペイロード  ５０４等に電力供給するために使用することができる。例えば、ソーラパネル１０６及び／又はバッテリアレイ２００は、飛行コントローラ又はビークル管理システム２１８からのコマンドに応答して、一又は複数の翼サーボ３０８ａ（例えば、使用される場合、翼１０２の、補助翼といった飛行操縦翼面を制御するアクチュエータ）及び尾部サーボ３０８ｂ（例えば、尾部セクション１１２の、方向舵１１４及び昇降舵１１６といった飛行操縦翼面を制御するアクチュエータ）に電力供給するために使用することができる。バッテリアレイ２００及び種々のサーボ（例えば、翼サーボ３０８ａ及び尾部サーボ３０８ｂ）は、ライン交換式ユニット（ＬＲＵ）３１０によって監視することができる。
【００６１】
各バッテリアレイ２００は一又は複数のバッテリパックアセンブリ２０２を含むことができ、一又は複数のバッテリパックアセンブリ２０２は一又は複数のバッテリバンク２２４内に配置することができ、各バッテリバンク２２４は二つ以上のバッテリパックアセンブリ２０２から構成される。バッテリバンク２２４は、例えば、胴体１１０、尾部セクション１１２、翼１０２（例えば、前縁又は上側表面）等に配置することができる。図示の各推進装置１２４は、モータ１２４ｂ及び専用のモータコントローラ３０６を有している。追加のソーラパネル１０６を尾部セクション１１２の各々（例えば、水平安定板１２６及び垂直安定板１０８）に配置することができる。一部の態様では、翼１０２は、異なる別個のソーラアレイ２２６内に配置された複数のソーラパネル１０６を支持することができる。例えば、第１のソーラパネル１０６は前縁に配置することができ、第２のソーラパネル１０６は、翼１０２の上側（上部）表面の、前縁と後縁との間（例えば、使用される場合、飛行操縦翼面の前方）に配置することができる。
【００６２】
電源システム５００のアーキテクチャの利点は、電力バスが名目上互いから分離されることである。例えば、電源システム５００は一般に、一つのサブシステムに生じた電気的故障が別のサブシステムに伝播しないように、サブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ（例えば、電気的に分離されたドメイン）へと分割することができる。例えば、電源システム５００は一般に、二つ以上の電気的に分離されたサブシステム（図５に三つのサブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃとして示される）へと分割することができ、各サブシステムは、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの異なる領域（例えば、胴体１１０、翼１０２、翼の一部１０２等）に対応する。したがって、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂ（例えば、翼１０２）の一領域に位置する電源システム５００の構成要素への損傷は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの他の領域（例えば、胴体１１０、尾部セクション１１２等）に位置する電源システム５００の構成要素に伝播しない。図示のように、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの各サブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃは、エネルギーを収集するソーラパネル１０６、ソーラパネル１０６により収集されたエネルギーを蓄積するバッテリバンク２２４、及び専用のＡＣＳＵ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃを含むことができる。
【００６３】
サブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃは、故障の伝播を制限して故障を更に軽減するために自己完結型であり、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂ全体に電力を転送するために、サブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ間に横つなぎスイッチ３０４ａ、３０４ｂを配置することができる。したがって、第１及び第３のサブシステム５０２ａ、５０２ｃのＡＣＳＵ３０２ａ、３０２ｃは、一組の横つなぎスイッチ３０４ａ、３０４ｂを介して第２のサブシステム５０２ｂのＡＣＳＵ３０２ｂに連結することができる。動作時、横つなぎスイッチ３０４ａ、３０４ｂは、選択的に作動させることで、所望のサブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃを電気的に且つ通信可能に連結することができる。例えば、第３のサブシステム５０２ｃのＡＣＳＵ３０２ｃの故障の際には、横つなぎスイッチ３０４ｂを作動させることで、第２のサブシステム５０２ｂのＡＣＳＵ３０２ｂがＡＣＳＵ３０２ｃの代わりに第３のサブシステム５０２ｃの電力構成要素を制御することが可能となる。横つなぎスイッチ３０４ａ、３０４ｂは、機械的スイッチ（例えば、ソレノイド駆動継電器）、ソリッドステートスイッチ（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等）、又はこれらの組み合わせといったトランジスタ）を用いることができる。横つなぎスイッチ３０４ａ、３０４ｂの各々は、例えば、ＡＣＳＵ３０２のうちの一又は複数によって制御することができる。
【００６４】
図６は、例示的なＡＣＳＵ３０２の電力線図６００である。昼間の構成で示されているＡＣＳＵ３０２は、一又は複数の電源からローカルモータバス３２４に連結されたモータ１２４ｂへの電力供給に柔軟性を付与する。図示のように、ＡＣＳＵ３０２は、翼１０２、尾部セクション１１２等に配置され得る一又は複数のソーラパネル１０６及びバッテリバンク２２４に連結される。図示のように、バッテリバンク２２４は、電源システム５００内部でＡＣＳＵ３０２のうちの一又は複数を通してローカルモータバス３２４に連結することができる。各バッテリアレイ２００内のバッテリパックアセンブリ２０２又はバッテリバンク２２４の数は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂ内の取り付け位置の物理的制約に応じて変わり得る。例えば、五つのバッテリパックアセンブリ２０２は、各翼１０２のバッテリバンク２２４内に配置することができ、バッテリパックアセンブリ２０２は、各翼１０２及び／又は尾部セクション１１２の前縁のバッテリバンク２２４内に配置することができる。バッテリバンク２２４は、特に、バッテリアレイ２００の充電状態及び／又はソーラパネル１０６の最大電力点（ＭＰＰ）電圧の関数として、一又は複数のスイッチ３２８を使用してローカルモータバス３２４に連結することができる。一又は複数のスイッチ３２８は、機械的スイッチ、ソリッドステートスイッチ、又はこれらの組み合わせであり得る。一又は複数の電気安全装置３２６（例えば、ヒューズ、ｅ−ヒューズ、サーキットブレーカ、リセッタブルヒューズ、例えばポリマー性正の温度係数（ＰＰＴＣ）装置等）を、ローカルモータバス３２４とモータコントローラ３０６との間にインラインで設け、過電流保護を提供することができる。図６のソーラパネル１０６はバッテリバンク２２４に直接繋がれているが、アビオニクス３１２及び／又はペイロード５０４は、代わりに電源システム５００のすべてのバッテリバンク２２４から電力を引き出すように構成されてもよく、これは例えば、理想ダイオードを使用して、「ＯＲ」構成に配置され得る。
【００６５】
ソーラパネル１０６は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの使用期間及び動作条件に応じて異なるＭＰＰ電圧を表示することができる。動作条件には、例えば、シャドーイング、入射角等が含まれる。したがって、ソーラパワー航空機１００のソーラパネル１０６は、類似の太陽光入射角を有する（類似の電力点挙動を呈する）機体エリア上のソーラアレイ２２６として分配される。電源システム５００を、各々が一つのアレイゾーン（例えば、胴体、翼、前縁、尾部等の各々のアレイゾーン）を表す複数のサブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃに分離し、各ゾーンのバッテリ電圧を別々に制御することにより、各ソーラアレイ２２６のＭＰＰが達成される。ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、例えば、各々が異なるアレイゾーンに対応する九つの別個のソーラアレイ２２６を有する。アレイゾーンは、各翼１０２（又はその一部）について、前縁アレイ、翼（上側表面）アレイ、及び尾部アレイを含むことができる。
【００６６】
翼（複数可）１０２は、その表面積により、一般的に、エネルギー収集に全体として最も大きく貢献する。ソーラパネル１０６は、ソーラアレイの大部分に薄膜セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）を用いることができ、これは約１２から１７％の効率を提供する。薄膜ＣＩＧＳアレイは、フレキシブル基板上に製造することができ、これは、湾曲表面（例えば、航空機翼）を覆うために有用である。フレキシブル基板は、例えば、ポリアミド基板とすることができる。別の態様では、必要であれば、ソーラパネル１０６は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂ上の値の大きな位置を標的とするために薄膜ガリウムひ素（ＧａＡｓ）を用いることができ、これは２５％を上回る効率を提供する。試験の間、ＧａＡｓアレイは、ＣＩＧＳアレイの質量の約２．６倍である、２３７ｇ／ｍ２の質量で約２８％の非カプセル化効率を示した。
【００６７】
伝統的な、再充電可能なバッテリパックは、バッテリの直結ストリング（固定バッテリストリング）を含んでいる。固定バッテリストリングのアーキテクチャは、バッテリ管理システムのフットプリント（例えば、サイズ、重量、電力要件等）を最小化することができるが、バッテリセルの数が増加するにつれ及び／又はバッテリセルが完全充電から完全放電まで変化するにつれ、完全充電から完全放電までのサイクルの間に、出力電圧の分散が増大する。したがって、大きな出力振幅の結果として、一般的にはバッテリシステムの出力電圧を調節するために追加のハードウエアが実装され、これには出力変換プロセスのために全体的な効率が失われて低下するという犠牲が伴う。バッテリストリング内のバッテリ（例えば、バッテリセル）の数をインテリジェントに再構成できるバッテリ管理システムは、追加の電圧レギュレータ段を不要にすることができる。したがって、バッテリアレイ２００は、様々なレベルの制御細分性で動的再構成を可能にすることができる（例えば、バッテリバンク２２４毎、バッテリパックアセンブリ２０２毎、バッテリパック２１２毎、及び／又はバッテリセル７７２毎）。
【００６８】
各サブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ又はソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂの領域内のバッテリパックアセンブリ２０２は、バッテリバンク２２４に区分けすることができる。上述の各バッテリバンク２２４は、一般的に、二つ以上のバッテリパックアセンブリ２０２から構成される。バッテリバンク２２４当たりのバッテリパックアセンブリ２０２の量とサブシステム５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ当たりのバッテリバンク２２４の数は、ローカルソーラパネル１０６（又はソーラアレイ２２６）のサイズ及び全体のエネルギー収集への貢献に基づいてサイズ決定することができる。一実施例では、バッテリバンク２２４を規定する五つのバッテリパックアセンブリ２０２が配置される。各バッテリバンク２２４を、ソーラパネル１０６又はソーラアレイ２２６と適合させることができる。例えば、（１）翼１０２のソーラパネル１０６を翼１０２のバッテリバンク２２４と対にすることができ、（２）翼１０２の前縁のソーラパネル１０６を翼１０２の前縁のバッテリバンク２２４と対にすることができ、（３）尾部セクション１１２のソーラパネル１０６を尾部セクション１１２のバッテリバンク２２４と対にすることができる。このような適合は、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂに局所的損傷が生じた場合の電源システム５００への影響を最小化するように構成され得る。
【００６９】
ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂは、すべての利用可能なバッテリセル７７２のサブセットを動的に選択し、それらをバッテリストリング７６６（セルストリング又はセルストリングアレイとしても知られる）に入れたり（オンライン）そこから出したり（オフライン）するべく動的に切り替えることにより、複数の直列接続された再構成可能なバッテリシステム（例えば、バッテリパックアセンブリ２０２）の出力電圧を調節するバッテリ管理システム７００を含むことができる。
【００７０】
バッテリ管理アーキテクチャは、再構成可能なバッテリ機能を監視及び制御するインテリジェント処理システムを提供する。そのために、バッテリ管理アーキテクチャは、再構成可能なバッテリパック２１２の可変出力電圧を調整してバッテリストリングのコマンド出力電圧を達成するために、バッテリ監視回路７３２に動作可能に連結されてバッテリストリング内の任意のバッテリセル７７２を有効にする（オンライン）又は迂回する（オフライン）バッテリパックコントローラ７３０を含む。別々のブロック及び構成要素を使用して図示されているが、バッテリパックコントローラ７３０とバッテリ監視回路７３２とは、共通の回路及び／又は共通のプロセッサを共有することができる。例えば、バッテリパックコントローラ７３０とバッテリ監視回路７３２は、単一のシステム又は構成要素として提供され得る。
【００７１】
後述するように、バッテリ管理システム７００は、ハードウエアの切り替えと保護エレメントとの組み合わせ、及び多数のセルレベル及びパックレベルの基準に基づいたソフトウエアベースのセル選択プロセスを使用することができる。ハードウエア機器は一又は複数のパラメータを測定し、それらパラメータには、バッテリ電圧、バッテリ温度、バッテリ−ストリング電圧、バッテリ−パック電圧、バッテリ−パック電流、バッテリ−パック−アセンブリ電圧、バッテリ−パック−アセンブリ電流、バッテリ圧力（例えば、セル−スタック圧力）、及び／又はバッテリ管理システム７００内部のセル選択プロセスに知らせることが有用なその他のパラメータが含まれる。この情報を、バッテリパックコントローラ７３０を介してプロセッサ及び関連のソフトウエアが評価することで、バッテリパック２１２内の各バッテリセル７７２の充電状態（ＳｏＣ）、健全性状態（ＳｏＨ）、及び等価抵抗が決定され、これら情報は定期的に更新され得る。
【００７２】
上述のように、バッテリセル７７２のバッテリストリング７６６への出し入れを切り替えることのできないバッテリ管理システムは、バッテリストリング７６６内で最も弱いバッテリセル７７２によって制限される。このような制限には、例えば、バッテリパック容量、充電率（バランスチャージに入るのが早い）、及び最大放電率（高い内部抵抗）が含まれる。バッテリパックコントローラ７３０を使用して一又は複数のバッテリスイッチ７６２（例えば、双方向スイッチ）を介した再構成可能なアーキテクチャを実装することで、バッテリパックアセンブリ２０２のバッテリパック２１２内のバッテリセル７７２の最大数までバッテリストリング７６６内のバッテリセル７７２の任意の組み合わせをつくることが可能になる。加えて、再構成可能なアーキテクチャは、バッテリ電圧の５０％以内に、バッテリパックアセンブリ２０２の出力電圧を調節する能力を提供する。しかしながら、一つの障害は、バッテリパックアセンブリ２０２に、故障から回復するため又は出力電圧を調節するための余分のバッテリセル７７２を含めることが必要になるであろう点である。
【００７３】
図７ａは、再構成可能なアーキテクチャ内にバッテリパックアセンブリ２０２を有する例示的なバッテリ管理システム７００のブロック図である。バッテリ管理システム７００は、多数の利点を提供する。第１に、バッテリ管理システム７００は、個々のバッテリセル７７２のレベルまでモジュール化することのできるモジュール式アーキテクチャを提供する。第２に、このシステムは、再構成可能なバッテリの保護及び管理に完全な解決法を提供する。第３に、このシステムは、一連のバッテリストリング７６６に含まれるバッテリセル７７２の追加及び除外を可能にし、これは出力電圧を調整して可変出力電圧を生成するため、又は欠陥のあるバッテリセル７７２を迂回するために実施することができる。第４に、このシステムは、縮小拡大可能な構成を実現するために、分離された電力ドメイン（例えば、切り替え可能なバッテリモジュール７７０、バッテリパック２１２、バッテリパックコントローラ７３０等）を可能にする。第５に、このシステムは、複雑な電圧変換回路を必要としない出力レギュレーションを提供する。最後に、このシステムは、バッテリパック２１２又はバッテリパックアセンブリ２０２の全体の性能を低下させることなく、バッテリセル７７２が消耗又は故障したときにこれを検出して除外することができる。
【００７４】
バッテリパックアセンブリ２０２は一般に、バッテリパックコントローラ７３０と、互いに接続されてバッテリパックストリング７７４を規定する複数のバッテリパック２１２（図７ａに六つのバッテリパック２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１２ｅ、及び２１２ｆとして示される）とを含み、これらがバッテリパックアセンブリ２０２として働くことができる。動作時、バッテリパックコントローラ７３０は、バッテリパック２１２の各々とその構成要素を含め、バッテリパックストリング７７４の動作を監視及び制御する。バッテリパックコントローラ７３０は、バッテリパックアセンブリ２０２及び／又はバッテリパック２１２の動作を制御するための複数のシステム出力（例えば、アナログでもデジタルでもよい命令）を生成することができる。例えば、バッテリパックコントローラ７３０は、バッテリパック２１２内部において個々のバッテリセルを挿入／迂回するためのセル選択コマンドを生成するように構成することができる。システム出力は、二つ以上のシステム入力に基づいていてもよい。例示的なシステム入力には、特に、バッテリパックアセンブリ２０２の個々の電圧測定値（例えば、バッテリセル７７２毎）、個々の温度測定値（例えば、バッテリセル７７２毎、温度センサ７５８を介して測定可能）、電流測定値（例えば、バッテリストリング７６６を通る）、及び出力電圧測定値（例えば、可変出力電圧の測定値）が含まれ、これらは上部スイッチ７０４の各側で測定することができる。例示的なシステム出力には、特に、バッテリスイッチ制御命令（例えば、信号／コマンド）、接続負荷への電力（例えば、バッテリパック２１２毎又はバッテリパックアセンブリ２０２毎のベース）、及び総電圧（例えば、バッテリパック２１２毎又はバッテリパックアセンブリ２０２毎のベース）が含まれる。換言すれば、バッテリパックコントローラ７３０は、バッテリセル７７２を充電、放電、又は迂回することができるように、それらを選択的に挿入／迂回する。例えば、バッテリセル７７２は、所望の電圧を達成するため、又は選択数のバッテリセル７７２（例えば、動作モード又は条件に応じて）のみを充電／放電するために、選択的に迂回することができる。
【００７５】
バッテリパックコントローラ７３０は、過電圧及び不足電圧保護、並びに過電流保護及び短絡保護も提供する。バッテリパックアセンブリ２０２は、例えば、直列ストリングとして電気的に接続された六つのバッテリパック２１２（２１２ａから２１２ｆとして図示）を含み得る。しかしながら、バッテリパックアセンブリ２０２内のバッテリパック２１２の数は、用途のエネルギー蓄積の必要に基づいてサイズ決定することができる。所望の電圧及び／又は容量を達成するために、他の電気的構成にバッテリパック２１２を電気接続することも可能である（例えば、並列、又は直列と並列の組み合わせ）。
【００７６】
図示のように、バッテリパックコントローラ７３０は、複数のバス出力スイッチ７６８、メモリデバイス（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等）に動作可能に連結されたマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）７０８、バッテリパック２１２のストリングに出入りする電流を測定するための高精度電流センサ７２６、一組の入力／出力（Ｉ／Ｏ）エキスパンダ集積回路（ＩＣ）７７６ａ、７７６ｂ、及びプロセッサ（例えば、ＭＣＵ７０８）とその他ＩＣといったバッテリパックコントローラ７３０の種々の構成要素とを動作させるために必要なすべての電力を供給するＤＣ電源７２８（例えば、＋３．３ＶＤＣ電源）を含み得る。所望の接続数に応じて、Ｉ／ＯエキスパンダＩＣ７７６ａ、７７６ｂは、例えば、１６ビットのエキスパンダとすることができる。
【００７７】
バッテリパックストリング７７４（又はその一部）を充電又は放電することができるように、複数のバス出力スイッチ７６８を使用してバッテリパックストリング７７４をＡＣＳＵ３０２に連結することができる。複数のバス出力スイッチ７６８は、例えば、事前充電スイッチ７０２、上部スイッチ７０４（例えば、主スイッチ）、及び理想ダイオードスイッチ７０６を含むことができる。バス出力スイッチ７６８の各々は、電気的に並列に配置することができる。バッテリパックアセンブリ２０２のバッテリバンク２２４の電圧及び電流感知は、バス出力スイッチ７６８において決定することができる。複数のバス出力スイッチは、機械的スイッチ、ソリッドステートスイッチ、又はこれらの組み合わせであり得る。
【００７８】
事前充電スイッチ７０２は、双方向性の、最大ストリング電圧阻止型高インピーダンス出力コンタクタとすることができる。事前充電スイッチ７０２は、複数のバッテリパック２１２をＡＣＳＵ３０２に電気的に接続する。図示のように、事前充電スイッチ７０２は、充電の最後にサージ抑制を提供して充電電流を制限するために、一又は複数の抵抗器と一直線上に設けられる。事前充電スイッチ７０２は、バッテリパックアセンブリ２０２の最大出力に定格された双方向阻止スイッチエレメントを用いることができる。双方向性により、スイッチは、バッテリパックアセンブリ２０２に出入りする電流を制御することができる。事前充電スイッチ７０２は、上部スイッチ７０４（例えば、約１０オーム（Ω）から３０Ω、又は約２０Ω）より高い耐性を有し得る。動作時（即ち、閉じているとき）、事前充電スイッチ７０２は、安全に適合する（ｓａｆｅ−ｔｏ−ｍａｔｅ）バス接続の間の流入又は流出電流を制限する。
【００７９】
上部スイッチ７０４は、双方向性の、最大ストリング電圧阻止型低インピーダンス出力コンタクタとすることができる。上部スイッチ７０４は、複数のバッテリパック２１２をＡＣＳＵ３０２に直接接続する。上部スイッチ７０４は、公称動作の間の損失を最小化する超低抵抗を有するように設計することができ、その結果低い挿入損失が得られる。上部スイッチ７０４は、バッテリパックアセンブリ２０２の最大出力に定格された双方向阻止スイッチエレメントを用いることができる。双方向性により、上部スイッチ７０４は、バッテリパックアセンブリ２０２に出入りする電流を制御することができる。上部スイッチ７０４は、バッテリパック２１２（例えば、切り替え可能なバッテリモジュール７７０のもの）が、より低い阻止電圧を用いるスイッチを使用することを可能にする。
【００８０】
理想ダイオードスイッチ７０６は、一方向、最大ストリング電圧阻止型低インピーダンス放電専用コンタクタとすることができる。理想ダイオードスイッチ７０６は、有効になると、上部スイッチ７０４からダイオードを介して複数のバッテリパック２１２に流入する電流を妨げる。理想ダイオードスイッチ７０６は、バッテリパックアセンブリ２０２の放電のみを可能にする。理想ダイオードスイッチ７０６は、一般的に、複数のバッテリパックアセンブリ２０２が並列接続されるとき（例えば、バッテリバンク２２４を規定する）に使用され得る。
【００８１】
ＭＣＵ７０８は、例えばシステムコントローラ２１６からのコマンドに応答して、バッテリパックアセンブリ２０２の全体の動作を制御する。例えば、ＭＣＵ７０８は、システム内のバッテリセル７７２が安全動作条件で動作していることを保証するために、バッテリ管理及び制御アルゴリズムを実施することができる。このために、ＭＣＵ７０８は、特に、ＳｏＣ、ＳｏＨ、及びバッテリ抵抗を監視することができ、これらを使用して並べ替え及びバッテリ均衡を実施することができる。ＭＣＵ７０８は、例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）を通じてＡＣＳＵ３０２と動作可能に連結することができる。ＭＣＵ７０８は、汎用（デジタル）入力／出力（ＧＰＩＯ）信号、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）７１０、一組のＣＡＮインターフェース７１２、７１４及び複数のシリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）バス７１６、７１８、７２０、７２２、７２４を含む。ＭＣＵ７０８は、バッテリパック２１２の各々に、一又は複数のＳＰＩデータバスを介して通信可能に連結される。Ｉ／ＯエキスパンダＩＣ７７６ａ、７７６ｂは、利用可能なＩ／ＯをＭＣＵ７０８に拡張する複数の制御信号を可能にする。
【００８２】
図７ｂは、バッテリ監視回路７３２を有する例示的なバッテリパック２１２のブロック図である（例えば、図７ａの詳細Ｂ、バッテリパック２１２ａ）。バッテリパックコントローラ７３０と共に、バッテリ監視回路７３２は、バッテリパック２１２内部においてバッテリストリング７６６の個々のバッテリセル７７２を選択的に挿入／迂回するためにバッテリパックコントローラ７３０からのセル選択コマンドを変換し、同時に個々のバッテリセルの電圧及び温度をコンディショニング及びデジタル化する。各バッテリパック２１２のバッテリセル７７２の圧縮を監視するために、各バッテリパック２１２からの歪み測定が含まれてもよい。バッテリパック２１２は一般に、複数のバッテリセル７７２と、バッテリストリング７６６内部で複数のバッテリセル７７２のうちの一又は複数を選択的に有効化（起動）又は迂回するための複数のバッテリスイッチ７６２とを含む。複数のバッテリスイッチ７６２は、プリント回路板アセンブリ（ＰＣＢＡ）を介して複数のバッテリセル７７２に電気的に連結することができる。バッテリセル７７２は、単一セルバッテリ、多セルバッテリ、又はこれらの組み合わせとして提供することができる。例えば、多セルバッテリの所望の公称電圧に応じて、バッテリセルは、バッテリセル７７２のための所望の公称電圧及び／又は電力を達成するために、直列構成に、並列構成に、又はこれらの組み合わせに、電気的に配置及び接続され得る。
【００８３】
バッテリセルのインターフェースとして機能することに加えて、ＰＣＢＡは、バッテリ監視回路７３２（又はその一部）のためのプラットフォームとして機能することができる。バッテリ監視回路７３２は一般に、低電圧回路、高電圧回路、複数の温度センサ７５８、及び複数の歪みセンサ７６０を含む。バッテリパック２１２は、バッテリセル７７２及びＰＣＢＡに固有のパラメータを記憶するための専用メモリ７３４を含んでもよい。
【００８４】
一対のクアドチャネルデジタルアイソレータ７７８ａ、７７８ｂは、バッテリパックコントローラ７３０のＩ／ＯエキスパンダＩＣ７７６ａ、７７６ｂに通信可能に連結することができる。クアドチャネルデジタルアイソレータ７７８ａ、７７８ｂの対は、バッテリパックコントローラ７３０からのデジタル信号を、低電圧回路と高電圧回路との間の磁気的、光学的、又はガルバニック分離境界を越えて、回路の高電圧側へ伝達するために使用され得る。
【００８５】
Ｉ／Ｏ拡張モジュール７４０は、バッテリパックコントローラ７３０（クアドチャネルデジタルアイソレータ７７８ａを介する）とバッテリストリング７６６との間で直接データ通信するために使用することができる。図示のように、バッテリストリング７６６は一般に、各々がバッテリセル７７２とそれに関連付けられたバッテリスイッチ７６２とを有する複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０を含む。以下に更に詳細に記載されるように、切り替え可能なバッテリモジュール７７０は、電気的に直列に配置されて、起動状態（例えば、バッテリスイッチ７６２を介して）に構成されるバッテリセル７７２から構成されたバッテリストリング７６６を規定することができる。
【００８６】
Ｉ／Ｏ拡張モジュール７４０は、例えば、バッテリパックコントローラ７３０と切り替え可能なバッテリモジュール７７０のバッテリスイッチ７６２との間でスイッチ制御信号を伝達して、例えば、バッテリセル７７２を選択的に起動／起動解除することができる。Ｉ／Ｏ拡張モジュール７４０は、例えば、１６ビットのＩ／Ｏ拡張モジュール（例えば、１６個のバッテリセル７７２の各々に一つ）とすることができる。デュアルチャネルアイソレータ７４８は、Ｉ／Ｏ拡張モジュール７４０とバッテリスイッチ７６２の各々との間に配置することができる。一又は複数のいずれかのバッテリセル７７２の電圧に電圧損失が生じた場合（例えば、バッテリセルのタブ／コンタクタの損傷に起因して）、電圧損失事象を通してローカル切り替え回路への電力供給を確実に保持するために、補助（ＡＵＸ）電源（ＰＳ）７５０を各バッテリパック２１２に含めることができる。補助電源は、すべてのセル位置で使用することができるように、分離された出力を有する。補助電源は、関連するセル電圧の損失によっても有効化することができる。
【００８７】
分離電力モジュール７３６を、低及び高電圧回路の種々の構成要素（例えば、メモリ７３４等のＩＣ）を動作させるために必要な電力を供給するために提供することができる。分離電力モジュール７３６は、基準電圧７３８（例えば、＋３．３Ｖ）、＋３．３ＶＤＣ（ＤＩＧ）、＋５．７ＶＤＣ（ＡＮＡ）に連結することができる。例えば、分離電力モジュール７３６は、例えば７２５ＶＤＣの分離レーティングの低ドロップアウト（ＬＤＯ）ポストレギュレータを有する分離フライバックμモジュールＤＣ／ＤＣコンバータとすることができる。分離電力モジュール７３６は、３．１Ｖから３２Ｖの入力電圧範囲で動作可能であり、２．５Ｖから１３Ｖの出力電圧範囲（単一の抵抗器により設定）を有することができる。分離電力モジュール７３６は、出力電圧が単一の抵抗器によって設定された１．２Ｖから１２Ｖに調整可能な線形ポストレギュレータも含むことができる。適切な分離電力モジュール７３６は、例えば、Ｌｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社から入手可能なＬＴＭ８０４８を含む。
【００８８】
バッテリセル７７２の種々のパラメータを測定し、処理のためにバッテリパックコントローラ７３０に伝達することができる（バッテリ監視回路７３２を介して）。パラメータは、バッテリセル７７２毎のベースで監視／測定され得る。例示的なパラメータには、例えば、バッテリセル７７２の電圧、電流、温度、及び圧縮が含まれる。例えば、複数の温度センサ７５８及び複数の歪みセンサ７６０は、バッテリセル７７２の各々の温度及び歪みをそれぞれ監視するために、バッテリパック２１２内でバッテリセル７７２に物理的に隣接して配置することができる。例えば、バッテリ監視回路７３２がバッテリセル７７２の各々を個別に監視することを可能にするために、各バッテリセル７７２に温度センサ７５８及び／又は歪みセンサ７６０を関連付けることができる。一部の態様では、バッテリセル７７２は、温度センサ７５８及び／又は歪みセンサ７６０が二つのｐセル間に配置される２つのｐセルアセンブリとして構成することができる。代替的に、単一の歪みセンサ７６０を使用してフルバッテリパック２１２の圧縮を監視してもよい。
【００８９】
複数の温度センサ７５８の各々からの測定値（例えば、セル温度）は、高電圧側のサーミスタコンディショニング増幅器７５４に伝達することができ、歪みセンサ（複数可）７６０からの測定値（例えば、セル圧縮）は、低電圧側の歪み信号増幅器７５６に伝達することができる。各バッテリセル７７２の電圧測定値は、高電圧側の電圧センサとして機能できる差動増幅器７５２を用いて提供することができる。一部の態様では、サーミスタコンディショニング増幅器７５４は各温度センサ７５８に対して提供され、差動増幅器７５２は各バッテリセル７７２に対して提供される。したがって、１６個のバッテリセル７７２を有するバッテリパック２１２内には、１６個のサーミスタコンディショニング増幅器７５４及び１６個の差動増幅器７５２が使用され得る。各バッテリセル７７２に温度センサ７５８及び／又は歪みセンサ７６０を設けることが可能であるが、代わりに単一の温度センサ７５８及び／又は単一の歪みセンサ７６０がバッテリパック２１２のバッテリセルスタック全体に使用されてもよい。
【００９０】
サーミスタコンディショニング増幅器７５４、歪み信号増幅器（複数可）７５６、及び差動増幅器７５２からの測定パラメータは、一又は複数のマルチプレクサに入力することができる。動作時、一又は複数のマルチプレクサは、種々のセンサからの複数のアナログ（又は適用可能であればデジタル）入力信号の一つを選択し、選択された入力を単一の出力に送る。一又は複数のマルチプレクサには、例えば、２：１マルチプレクサ７４４及び４：１マルチプレクサ７４６が含まれる。２：１マルチプレクサ７４４及び４：１マルチプレクサ７４６からの出力は、アナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）電圧コンバータ７４２に入力することができる。Ａ−Ｄ電圧コンバータ７４２は、例えば、１６チャネル（８の差動）微小電力１６ビットΔΣアナログ−デジタルコンバータとすることができる。ここでデジタル形式となったパラメータは、Ａ−Ｄ電圧コンバータ７４２から出力されてクアドチャネルデジタルアイソレータ（複数可）７７８ａ、７７８ｂ及びＳＰＩバスを介してバッテリパックコントローラ７３０に戻り、処理される。理解できるように、一又は複数のクロック（ｃｌｋ）信号を使用してデータ／信号処理の間に構成要素を同期させることができる。
【００９１】
図７ｃは、バッテリパック２１２内で使用される例示的なバッテリストリングの線図である。図示のように、バッテリストリング７６６は、直列に配置された複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０を含み得る。各切り替え可能なバッテリモジュール７７０は、例えば、バッテリセル７７２（例えば、セルアセンブリとして配置できる単一のバッテリセル又は複数のバッテリセル）、バッテリスイッチ７６２、及びセル選択アルゴリズム関数７６４を含む。例示を目的として、図示のバッテリストリング７６６は、六つの切り替え可能なバッテリモジュール７７０を有する。しかしながら、追加の、又はそれよりも少ない切り替え可能なバッテリモジュール７７０を使用してもよい。動作時、バッテリパック２１２の総ストリング電圧（出力電圧）が所定のターゲット出力電圧に到達するように、バッテリスイッチ７６２を介して一又は複数の所望のバッテリセル７７２を選択し、バッテリストリング７６６へと切り替えることができる。
【００９２】
切り替え可能なバッテリモジュール７７０におけるバッテリセル７７２一つ当たりのセルの数は、バッテリパック２１２の所望のレベルの制御細分性に基づいて調整することができる。一実施例では（例えば、細分性の高い切り替え方式が望まれる場合）、単一のバッテリセルを一つずつ（即ち、個別に）、バッテリストリング７６６に加える、又はバッテリストリング７６６から除外することができるように、切り替え可能なバッテリモジュール７７０は、単一のバッテリセルを有する単一セルバッテリを含み得る。換言すれば、各バッテリスイッチ７６２（及びそれに関連付けられるセル選択アルゴリズム関数７６４）は、単一のバッテリセルに関連付けられて、その単一のバッテリセルを、有効なバッテリストリング７６６に電気的に接続（挿入又は起動）するか、又は有効なバッテリストリング７６６から接続解除（除外又は迂回）するように構成することができる。
【００９３】
別の実施例では（例えば、細分性の低い切り替え方式が望ましい又は許容可能である場合）、切り替え可能なバッテリモジュール７７０は、複数のバッテリセル（例えば、直列又は並列に互いに電気的に接続され得る二つ以上のバッテリセル）を有する多セルバッテリを含み、それらは、バッテリストリング７６６に個別に追加するか、又はバッテリストリング７６６から個別に除外することができる。このような構成では、バッテリスイッチ７６２を選択的に作動させて有効なバッテリストリング７６６にバッテリセルの群を電気的に接続する又は有効なバッテリストリング７６６からバッテリセルの群を接続解除することができるように、バッテリパック２１２内部のバッテリセル群に単一のセル選択アルゴリズム関数７６４及び単一のバッテリスイッチ７６２を関連付けることができる。したがって、単一のバッテリスイッチ７６２を使用して一度に挿入又は迂回するバッテリセルの数は、バッテリシステムの必要に基づいて選択することができる。
【００９４】
埋め込み設計では、各切り替え可能なバッテリモジュール７７０（例えば、一又は複数のバッテリセル）におけるバッテリ監視回路７３２のＡ−Ｄ電圧コンバータ７４２は、バッテリセル７７２の電圧を測定する電圧センサとして機能することができる。
【００９５】
詳細Ｃは、例示的なバッテリスイッチ７６２の拡大図である。バッテリスイッチ７６２は、単極双投接点（ＳＰＤＴ）スイッチ機能を提供することができる。したがって、図示のように、バッテリスイッチ７６２は、ポール（１Ｐ）を、バッテリストリング７６６からバッテリセル７７２を迂回するための第１のスロー（１Ｔ）（シャントスイッチ位置７６２ａ）か、又はバッテリストリング７６６と直列に含めることによりバッテリセル７７２を挿入／起動するための第２のスロー（２Ｔ）（直列スイッチ位置７６２ｂ）に接続することができる、ＳＰＤＴスイッチとすることができる。複数のバッテリスイッチ７６２の各々は、小さなパッケージに提供され得る低直列抵抗の低電圧ＭＯＳＦＥＴを使用して、効率を改善することができる。バッテリスイッチ７６２は、ブレークビフォーメーク（ＢＢＭ又は非短絡）構成においてＭＯＳＦＥＴ、機械的継電器、リードスイッチ、又はＩＧＢＴスイッチ（又は別の形態のソリッドステートスイッチ）を用いて実装することができる。この構成は、他方の回路を閉鎖する前に一方の回路を中断することにより、切り替えられているバッテリセル７７２が短絡するリスクを軽減する。例えば、バッテリスイッチ７６２は、共通電源構成の背中合わせＦＥＴ（例えば、Ｎ−ＭＯＳＦＥＴＳ）、ＴＲＩＡＣ（三つのターミナル半導体装置）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）等を使用して提供され得る。
【００９６】
したがって、一の態様において、バッテリパック２１２のような再構成可能なバッテリシステムは、複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０、バッテリ監視回路７３２、及びバッテリパックコントローラ７３０を含むことができる。複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０は、電気的に直列に配置されて、バッテリパック２１２の出力電圧（例えば、可変出力電圧）を規定するバッテリストリング７６６を規定し、これら複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０の各々は、バッテリ（例えば、バッテリセル７７２）とバッテリスイッチ７６２とを含む。バッテリスイッチ７６２を第１の位置（例えば、直列スイッチ位置７６２ｂ）に構成すると、バッテリは電気的にバッテリストリング７６６と直列に置かれて出力電圧を上昇させ、バッテリスイッチ７６２を第２の位置（例えば、シャントスイッチ位置７６２ａ）に構成すると、バッテリはバッテリストリング７６６から電気的に迂回される。バッテリ監視回路７３２は、複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０の各々と動作可能に連結され、この場合バッテリ監視回路７３２は、複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０の各々について、バッテリの一又は複数のパラメータを監視するように構成される。バッテリパックコントローラ７３０は、バッテリ監視回路７３２に動作可能に連結されて、複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０の各々について、出力電圧が所定のターゲット出力電圧と実質的に等しくなるように、所定の切り替えルーチンにしたがって、少なくとも部分的にバッテリの一又は複数のパラメータに基づき、第１の位置と第２の位置との間でバッテリスイッチ７６２を選択的に切り替える。
【００９７】
図７ｃの実施例を使用して、例えば、所望のストリング電圧を提供するためのそれらの充電状態に基づいて、一部のバッテリセル７７２を選択的に迂回することができる。例えば、少なくとも１０ボルトのストリング電圧が必要（所定のターゲット出力電圧）である場合、残りを迂回しながら切り替え可能なバッテリモジュール７７０の１、３、及び４を起動させ、１０．２９ボルト（即ち、３．４３ｖ＋３．１９ｖ＋３．６７ｖ）を提供することができる。第１、第３、及び第４の切り替え可能なバッテリモジュール７７０（１、３、及び４）のバッテリセル７７２の電圧は、放電サイクルの間に低下（又は充電サイクルの間に上昇）し、第２、第５、及び第６の切り替え可能なバッテリモジュール７７０（２、５、及び６）のうちの一又は複数は、少なくとも１０ボルトのストリング電圧を維持するために選択的に起動又は起動解除（例えば、一つずつ）することができる。代替的に、切り替え可能なバッテリモジュール７７０の異なる群を起動して、所定のターゲット出力電圧を維持することができる。したがって、バッテリパックコントローラ７３０は、可変電圧出力で所定のターゲット出力電圧が達成されるまで、複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０の各々のバッテリスイッチ７６２を個別に（即ち、一つずつ）切り替えるように構成され得る。
【００９８】
ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂのバッテリパック２１２は、例えば、角柱、円柱、又はポーチ状のセルとすることのできる３２個のバッテリセル７７２を含むバッテリストリング７６６を含むことができる。したがって、図示のように、バッテリパック２１２内部の各切り替え可能なバッテリモジュール７７０は、セル選択アルゴリズム関数７６４及びバッテリスイッチ７６２を用いてバッテリセル７７２を有効なバッテリストリング７６６に電気的に接続するか又はそのようなバッテリストリング７６６から電気的に接続解除（迂回）し、それにより一度にバッテリセル７７２一つずつバッテリストリング７６６の電圧を調整することができる。通常、所与の時点でバッテリパック２１２全体で約７５％のバッテリセル７７２が有効であり、放電開始時には、バッテリセル７７２の電圧がより高いので、その時に有効なバッテリセル７７２の数は通常より少ない。理解できるように、バッテリセル７７２の電圧は、放電終了に向かって低下するので、プログラムされた電圧を維持するためには追加のバッテリセル７７２が必要である。したがって、バッテリパック２１２は、一年のうち最悪の（夜が最長の）時期にはすべての利用可能なエネルギーが利用されるように、構成及びサイズ決定することができる。
【００９９】
単一のバッテリバンク２２４内のすべてのバッテリパックアセンブリ２０２は、同時にプログラムすることができる。高バス電圧を達成するために、各バッテリパックアセンブリ２０２は、少なくとも約１００個のバッテリセル７７２を利用し、バッテリセル７７２一つ当たり約２．７５Ｖから４．３Ｖの使用可能電圧を提供することができる。容量を追加するために、直列の１００個を上回るバッテリセル７７２のバッテリパックアセンブリ２０２も考慮される。したがって、ソーラパワー航空機１００ａ、１００ｂのためのバッテリパックアセンブリ２０２は、例えば、１０から１０００個のバッテリセル７７２、好ましくは約５０から５００個のバッテリセル７７２、更に好ましくは約７５から３００個のバッテリセル７７２、最も好ましくは約１００から２００個のバッテリセル７７２を含むことができる。バス電圧は、変動する役目及び航空機の条件に応じて動的に設定することができる。例えば、外部バスのバス電圧を低下させて、夜間及び低高度飛行の間の駆動システムの効率を上昇させること、遠隔モータに電力供給しているときに（ブーム横つなぎスイッチ（複数可）３０４ａ、３０４ｂを介して）モータの故障が起こった場合にライン電圧降下を補償する、又はＭＰＰＴを実装することができる。
【０１００】
バッテリパック２１２内のバッテリ監視回路７３２を介したバッテリセル７７２の内部再構成によって、（１）充電及び放電の間の調整可能なバス電圧、（２）バッテリセル故障への耐性、（３）充電及び放電の間の無損失セル均衡、（４）残りの期間にわたる延長された緯度範囲又は耐用年数、及び（５）精度の高いバッテリ状態推定が提供される。例えば、バッテリパック２１２は、バッテリパック２１２のバッテリストリング７６６内の個々のバッテリセル７７２への制御されたアクセスを提供するために、複数のバッテリスイッチ７６２を用いることができる。一般に、有効な（「オンライン」）バッテリセル７７２の数は、最大バス電圧をバッテリセル７７２の最小電圧で除したものより大きい（（又はそれと等しい）。この方式を使用して、一度にバッテリセル７７２の一のサブセットのみが充電又は放電され、その他のセルは接続解除される／休止（迂回）する。
【０１０１】
伝統的なバッテリパックは、単一のバッテリ−セルの故障に対してすら脆弱であり、バッテリパックは使用不能となり、存続可能な（即ち、良好な／使用可能な）バッテリにまだ残存しているエネルギーが失われる。しかしながら、プログラム可能電圧アーキテクチャは、所定の切り替えルーチンに従ってバッテリストリング７６６内の欠陥のあるバッテリセル７７２を迂回する能力を提供し、それによりバッテリ及びバッテリセル故障の故障に影響されないバッテリパック２１２が得られる。多バッテリ及び多セル故障ですら、バッテリセル７７２の故障の回数がバッテリ総数の有意な割合に達するまでは、バッテリストリング７６６を使用不能にせず、バッテリパック容量を劣化させない（迂回され得る損失バッテリセル７７２の能力を別として）。このようなアーキテクチャにより、バッテリパック２１２内のすべての存続可能なバッテリセルの容量を完全に利用するごとができる。
【０１０２】
セルの故障に加えて、バッテリセルが年月（及び複数回の充電／放電サイクル）を経て劣化すると、インピーダンス／抵抗、及び容量は劣化し、バッテリセルの特性にばらつきが生じる。単一のバッテリセルの早期劣化ですら、伝統的なパックを停止させ、その結果残りの良好なセルに捕捉されていたエネルギーが浪費される。しかしながら、バッテリ監視回路７３２は、各バッテリセル７７２のインピーダンス／抵抗及び容量を経時的に追跡する。したがって、バッテリパック２１２は、大部分の存続可能なバッテリセル全体の負荷を均衡させることにより、セルの劣化（又は更なるセルの劣化）に対する予防措置を実装することができる。このような実装により、予期せぬ故障又は欠陥がない限り、バッテリセルが常に均衡されて等しいレートで劣化することが保証される。したがって、バッテリ監視回路７３２は、バッテリセル均衡スキームにおいて余分なエネルギーを浪費することなく、その予想される／使用可能な耐用年数にわたってバッテリパック２１２（及びしたがって、バッテリパックアセンブリ２０２／バッテリバンク２２４）の容量を最大化することができる。したがって、すべての利用可能な充電が使用されるが、バッテリセルのより大きな割合に分散される。
【０１０３】
バッテリセル７７２がバッテリストリング７６６の外にある（即ち、迂回されている）とき、バッテリ７７２のＳｏＣは、バッテリ７７２の開回路電圧（ＯＣＶ）を測定することにより決定することができる。バッテリセル７７２がバッテリストリング７６６内にあるとき、バッテリ７７２のＳｏＣは、流入及び流出電流を測定することにより推定することができる。流入及び流出電流を使用してバッテリセル７７２のＳｏＣを推定するための一つの技術は、クーロンカウント法（アンペア時カウント及び電流積算としても知られる）として知られている。クーロンカウント法は、使用期間にわたって数学的に積算されたバッテリ電流の読み取りを用いてＳｏＣ値を計算する。この値は以下の等式により求めることができる。
2020156313.tif 000003
式中、ＳｏＣ（ｔ０）は初期ＳｏＣであり、Ｃｒａｔｅｄは定格容量であり、Ｉｂはバッテリ電流であり、Ｉｌｏｓｓは損失反応によって消費される電流である。クーロンカウント法では、次いで、バッテリへ又はバッテリから転送された電荷を単純に蓄積することにより残りの容量が計算される。
【０１０４】
迂回されるバッテリセル７７２が選択されてバッテリストリング７６６へと切り替えられるとき、その内部インピーダンス／抵抗は、開回路（迂回された）から閉回路（有効化又は起動された）状態へのセル電圧の最初の電圧降下を測定することにより推論することができる。バッテリセル７７２のインピーダンス／抵抗の経時的トラッキングをＳｏＨ推定として使用することにより、バッテリセル７７２がバッテリストリング７６６内の他のバッテリセル７７２より高いレートで故障するときを予測することができる。インピーダンス／抵抗を増加させるレートがより高いバッテリセル７７２を、より健全なバッテリセル７７２（より低いインピーダンス／抵抗を有するもの）より低い頻度で使用するように選択することで、すべてのバッテリセル７７２を概ね同じレートで劣化させ、バッテリストリング７６６全体の使用可能な寿命を最大化することができよう。
【０１０５】
バッテリシステム（例えば、バッテリパック２１２、バッテリパックアセンブリ２０２、バッテリバンク２２４、バッテリアレイ２００等）の外部の電力バスは、一般的に、電気負荷２２０、ソーラパネル１０６／ソーラアレイ２２６等といった電流を引き出す及び／又は供給することのできる他の電気デバイスに連結される。外部バスの電圧は、動作中に制御されないため、電気スイッチ（リレー、ソリッドステートスイッチ等）がバッテリシステムと外部バスとの間で閉じてバッテリを「オンライン」にしているときは常に、電流の大きな流入又は流出が起こり得る。したがって、図７ａの構成には、そのバス出力スイッチ７６８を介して、バッテリとバスとの間の流入又は流出電流を制限するインライン抵抗器を有する事前充電スイッチ７０２が組み込まれている。動作時、事前充電スイッチ７０２を閉じることで、上部スイッチ７０４が閉じてバッテリをオンラインにしているときに電流が過剰にならないように電圧が一様になる。しかしながら、事前充電スイッチ７０２は、抵抗器及び／又は上部スイッチ７０４が極めて高い電流を受けている状況においては十分でない場合がある。
【０１０６】
更に、パック又はアセンブリ全体の負荷及び電荷の均衡を維持することは、並列に複数のバッテリを用いる用途においては困難な場合がある。上述のように、これは電気的に直列に連結されてバッテリストリング７６６を形成するバッテリセル７７２の数を変更し、それによりバッテリパック２１２全体の電圧を調整することにより達成することができる。換言すれば、再構成可能なバッテリの電圧は、バッテリストリング７６６内のバッテリセル７７２の数を内部で変更することにより、ソーラパネル１０６／ソーラアレイ２２６上でのピーク電力収集を維持するために変動させることができる。このような構成は、別個の最大電力点トラッキング（ＭＰＰＴ）回路が実装されている（通常ＤＣ−ＤＣコンバータとして）場合といった他の用途と比較して、システム損失を低減するという利点を有する。
【０１０７】
しかしながら、再構成可能なバッテリ構成は、依然としていくらかの損失をもたらし得る。例えば、再構成可能なバッテリは、バッテリセル７７２の電圧増分としてしか電圧を調整することができないため、再構成可能なバッテリのＭＰＰＴの精度にはある程度限界がある。換言すれば、電圧増分は、一つのバッテリセル電圧の細分性において行われる。結果として、均衡が粗くなることはやむを得ず、一つのバッテリパック２１２は一般的にバッテリパック群より高い電流を有する。再構成可能なバッテリを用いる場合、電圧を精密に管理することが困難である場合があり、その結果、再構成可能なバッテリは過剰な電流を受ける可能性がある。
【０１０８】
上述を鑑みると、図８に一実施例が示される多機能バッテリスイッチ８００を、バッテリ８２０を外部バス８１８に選択的に接続するために使用することができる。次いで、外部バス８１８は、バッテリ８２０の充電及び放電のために、電気負荷、ソーラアレイ、電源等に連結され得る。図７ａに関連して記載されたバス出力スイッチ７６８の代わりに、又は同スイッチに加えて、多機能バッテリスイッチ８００が設けられてもよい。バッテリ８２０は、バッテリパック２１２、バッテリパックアセンブリ２０２、バッテリアレイ２００等といった再構成可能なバッテリ又は再構成可能なバッテリシステムとすることができる。主に再構成可能なバッテリとの関連で記載されているが、多機能バッテリスイッチ８００は、伝統的なバッテリ（即ち、再構成不能なバッテリ）又は伝統的なバッテリシステムと共に使用することもできる。
【０１０９】
多機能バッテリスイッチ８００は一般に、バックブーストコンバータ８２４を生成するように配置された複数のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄ（スイッチ１からスイッチ４）、インダクタ８１０、及び抵抗器８１２を含む。多機能バッテリスイッチ８００は、バックブーストコンバータ８２４のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄを一又は複数のゲートドライバ８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄを介して駆動するように構成された多機能コントローラ８０２を更に含む。バックブーストコンバータ８２４は、入力電圧振幅より大きい又は小さい出力電圧振幅を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路の種類である。バックブーストコンバータ８２４の構成により、多機能バッテリスイッチ８００は、バッテリ８２０に出入りする電圧を選択的に増大又は低減することができる。
【０１１０】
複数のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの各々は、ソース、ドレイン、及びゲートを有するソリッドステートスイッチ（例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））とすることができる。動作時には、ソースとドレインとの間の電流の流れを選択的に開始及び停止するために、電圧がゲート（例えば、ゲートドライバ８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄ）に加えられる。具体的には、電圧がゲートに加えられると、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄが閉じ、それにより電流がソースとドレインとの間に流れることが可能となる。複数のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの各々がＦＥＴとして記載及び図示されているが、継電器、シリコンＭＯＳＦＥＴ、二酸化ケイ素（ＳｉＣ）ＦＥＴ、又はＩＧＢＴを含む他のソリッドステートスイッチが考慮される。
【０１１１】
したがって、一の態様において、複数のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄは、第１のスイッチ８０４ａ、第２のスイッチ８０４ｂ、第３のスイッチ８０４ｃ、及び第４のスイッチ８０４ｄを含み得る。第１のスイッチ８０４ａは、インダクタ８１０の第１のインダクタ端子８１０ａとバッテリパック８２０の第１のバッテリ端子８２０ａとの間に電流を通すように構成される。第２のスイッチ８０４ｂは、インダクタ８１０の第１のインダクタ端子８１０ａとバッテリパック８２０の第２のバッテリ端子８２０ｂとの間に（例えば、抵抗器８１２を介して）電流を通すように構成される。第３のスイッチ８０４ｃは、インダクタ８１０の第２のインダクタ端子８１０ｂと外部バス８１８の第１のバス端子８１８ａとの間に電流を通すように構成される。第４のスイッチ８０４ｄは、インダクタ８１０の第２のインダクタ端子８１０ｂと外部バス８１８の第２のバス端子８１８ｂとの間に（例えば、抵抗器８１２を介して）電流を通すように構成される。
【０１１２】
多機能バッテリスイッチ８００は、電圧感知（ＶＳｅｎｓｅ）増幅器８１４、電流感知（ＩＳｅｎｓｅ）増幅器８１６、及び複数の電圧センサを更に含むことができる。ＶＳｅｎｓｅ増幅器８１４は、バッテリ電圧（即ち、バッテリ８２０の電圧）とバス電圧（即ち、外部バスの電圧８１８）との間の差動電圧を表す差動電圧測定値を出力し、ＩＳｅｎｓｅ増幅器８１６は、抵抗器８１２を通る電流を表す電流測定値（Ｉｓｅｎｓｅ）を提供する。
【０１１３】
抵抗器８１２を通るＩＳｅｎｓｅ電流は、電圧センサを介して、既知の抵抗を有する抵抗器８１２の電圧（即ち、ＩＳｅｎｓｅ電圧）を測定することにより決定することができる。例えば、複数の電圧センサのうちの一つは、抵抗器８１２の電圧を測定するように構成され得る。一部の態様では、電流感知は、インダクタ８１０、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄ、又は多機能バッテリスイッチ８００内部の他の構成要素の電圧を測定することによっても達成され得る。このために、電圧センサは、多機能バッテリスイッチ８００全体で、バッテリ８２０（即ち、バッテリ電圧測定値）、外部バス８１８（即ち、バス電圧測定値）、インダクタ８１０（即ち、インダクタ電圧測定値）、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄ（即ち、スイッチ電圧測定値）等の電圧を測定するように、構成することができる。種々の電流及び電圧測定値が決定（例えば、測定及び／又は計算）されて多機能コントローラ８０２に伝達され、測定入力として処理される。
【０１１４】
抵抗器８１２の構成により、多機能バッテリスイッチ８００は、外部バス８１８（放電中）又はバッテリ８２０（充電中）に送達された電流を感知することができる。設計により、抵抗器８１２は、ステップアップ／ステップダウン操作の間にインダクタ８１０を充電するために使用される電源からの電流を感知しない。一部の態様では、抵抗器８１２は、ホール効果センサといった電流測定値を提供する別の電流感知装置によって置き換えることができる。
【０１１５】
多機能コントローラ８０２は、多機能バッテリスイッチ８００の動作全体を制御する。動作時、多機能コントローラ８０２は、特に、一又は複数の測定値入力の関数として多機能バッテリスイッチ８００の動作を制御するスイッチコマンド８０８ａ  ８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄを出力する。例えば、多機能コントローラ８０２は、（例えば、リアルタイム又は準リアルタイムで）、入力として、電流測定値（例えば、ＩＳｅｎｓｅ）、バッテリ電圧測定値、バス電圧測定値、差動電圧測定値、その他電圧（例えば、ＩＳｅｎｓｅ、インダクタ、及びスイッチ電圧測定値）等を受け取る。
【０１１６】
多機能コントローラ８０２は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、システムオンモジュール、又はフィールドプログラマブルゲーアレイ（ＦＰＧＡ）集積回路（ＩＣ）として実装することができる。一部の態様では、単一のコントローラ（例えば、プロセッサとそれに結合されるすべての回路）は、多機能コントローラ８０２としても、再構成可能なバッテリ又は再構成可能なバッテリシステムのためのコントローラ、例えばバッテリパックコントローラ７３０、ＭＣＵ７０８等としても、機能し得る。多機能コントローラ８０２は、より高いレベルのコントローラ８２２、例えばシステムコントローラ２１６に通信可能に連結することもできる。例えば、多機能コントローラ８０２は、より高いレベルのコントローラ８２２から制御コマンドを受け取る及び／又はより高いレベルのコントローラ８２２にフィードバック（例えば、測定値、電流設定等）を提供することができる。
【０１１７】
スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの各々は、多機能コントローラ８０２からのスイッチコマンド８０８ａ、８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄに応答して、ゲートドライバ８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄを介して選択的に及び個別に駆動する（例えば、作動させる）ことができる。具体的には、第１のスイッチ８０４ａ（スイッチ１）は、第１のスイッチコマンド８０８ａ（スイッチコマンド１）に応答して、第１のゲートドライバ８０６ａ（ゲートドライバ１）を介して選択的に作動させることができ、第２のスイッチ８０４ｂ（スイッチ２）は、第２のスイッチコマンド８０８ｂ（スイッチコマンド２）に応答して、第２のゲートドライバ８０６ｂ（ゲートドライバ２）を介して選択的に作動させることができ、第３のスイッチ８０４ｃ（スイッチ３）は、第３のスイッチコマンド８０８ｃ（スイッチコマンド３）に応答して、第３のゲートドライバ８０６ｃ（ゲートドライバ３）を介して選択的に作動させることができ、第４のスイッチ８０４ｄ（スイッチ４）は、第４のスイッチコマンド８０８ｄ（スイッチコマンド４）に応答して、第４のゲートドライバ８０６ｄ（ゲートドライバ４）を介して選択的に作動させることができる。一部の態様では、スイッチコマンド８０８ａ、８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄは、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数を制御するため、及び切り替えデューティサイクルを調整するため（例えば、ステップアップ又はステップダウン調整を有効にするため）に、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御技術を使用することができる。多機能バッテリスイッチ８００は、多機能バッテリスイッチ８００のスイッチ損失を増大させることなく、及び流入／流出電流を制御するために抵抗器を使用することなく（例えば、事前充電スイッチ７０２に関連して上述したように）、複数のシナリオにおいてバッテリ８２０に出入りする電流の制御を可能にする。
【０１１８】
多機能コントローラ８０２は、オンライン状態、オフライン状態、放電のみの状態、充電のみの状態、ステップダウン放電状態、ステップアップ放電状態、ステップダウン充電状態、及びステップアップ充電状態を含む複数の切り替え状態を達成するために、バックブーストコンバータ８２４のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄを選択的に制御するように動作可能である。種々の切り替え状態は、最大電力点トラッキング、電流制御充電／放電、理想ダイオード動作、電流均衡、及びソフトスタート／ソフトストップを含む種々の機能を容易にすることができる。
【０１１９】
最大電力点トラッキング。最大電力点トラッキングを容易にするために、多機能コントローラ８０２は、Ｐ＆Ｏアルゴリズムといった一又は複数のアルゴリズムを使用して、外部バス８１８に接続された電源からバッテリ８２０への電力転送を最大化するように、ＰＷＭを介してスイッチ（例えば、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数）の切り替えデューティサイクルを変更することができる。
【０１２０】
電流制御充電／放電。効果的なバッテリ充電には、一般的に、バッテリ８２０に流入する電流を制御することが必要である。例えば、リチウムバッテリは、一般的に、定電流相から開始して、バッテリセル７７２が充電状態閾値に到達したら、続いて定電圧相に移行して充電サイクルを完了する二相で充電され、その間バッテリセル（複数可）７７２の劣化は最小化される。伝統的な電力供給から充電するとき、多機能コントローラ８０２は、閾値に到達するまでは定電流充電を使用する伝統的なバッテリ充電を模倣することができ、続いてバッテリセル７７２が完全に充電されるまで定電圧充電が行われる。定電流相及び定電圧相は、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数の切り替えデューティサイクルを、バッテリ８２０に所望の電流又は電圧を維持するために必要なＰＷＭを介して変更することにより達成することができる（必要に応じて）。
【０１２１】
上述のように、ソーラ電源（例えば、ソーラパネル１０６、ソーラアレイ２２６等）から充電するとき、多機能コントローラ８０２は、充電電流の上限を超過しない限り、電力転送を最大化するＭＰＰＴアルゴリズムを用いることができる。電流上限を超過している場合、多機能コントローラ８０２は、スイッチ（複数可）の切り替えデューティサイクルを減らして充電電流を制限することにより、ソーラアレイ上のピーク電力点から離れる。閾値充電状態が達成されたら、多機能コントローラ８０２は、スイッチ（複数可）の切り替えデューティサイクルを使用して充電電圧を制御し、確実にバッテリ８２０を最大充電に到達させることができる。
【０１２２】
理想ダイオード動作。多機能コントローラ８０２はまた、スイッチが理想ダイオードとして動作するように、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数を操作するように構成することができ、次いでこれを使用して充電のみ及び放電のみの動作を容易にすることができる。このモードにおいて、多機能コントローラ８０２が、許可された方向に電流を感知すると、スイッチは閉位置に移行し、電流の流れに対する抵抗を最小化する。逆に、多機能コントローラ８０２が、許可されていな（即ち、禁じられた）方向に流れようとする電流を感知すると、スイッチは開位置に移行し、電流を中断する。ＦＥＴスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄは伝統的なダイオードより低い損失を有するので、このモードは通常のダイオードより有利であり得る。
【０１２３】
電流均衡。複数のバッテリパック２１２が並列接続されているとき、バッテリパック２１２（例えば、バッテリパックコントローラ７３０）の各々に関連付けられているコントローラは、バッテリパック２１２間で電流をバランスさせるために、協同的に働くことができる。通信チャネルを使用して、並列コントローラの各々は、その電流を、他のコントローラのすべてに周期的に送ることができる。各時間ステップにおいて、各コントローラは、接続されたパックのすべての平均電流を計算し、次いで電流を平均に近付けるために、その切り替えデューティサイクルを調整する。バッテリパック２１２の各々に関連付けられたコントローラは、それ自体の最大電流の上限に注意しながら、異なる電流制上限を有し得る他のバッテリパック２１２との均衡を試みる。このような機能は、バッテリパックの充電及び放電両方の間に利用可能である。
【０１２４】
ソフトスタート／ソフトストップ。ソフトスタート動作の間、多機能コントローラ８０２は、多機能バッテリスイッチ８００の両側で電圧を感知し、大きな電流スパイクを生じさせることなく多機能バッテリスイッチ８００全体の電圧を均等化するように、スイッチ（複数可）８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの切り替えデューティサイクルを増加させる。ソフトストップ動作の間、多機能コントローラ８０２は、電流がゼロへと滑らかに低下するように、スイッチ（複数可）８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの切り替えデューティサイクルを減少させる。
【０１２５】
種々の切り替え状態の間のスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄに関する例示的なスイッチ位置を、以下の表Ａにまとめる。
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【０１２６】
オンラインとオフラインとの切り替え状態は、基本的なバッテリ切り替え機能を提供する。具体的には、多機能バッテリスイッチ８００を使用して、バッテリ８２０が外部バス８１８に接続されているオンライン状態とバッテリ８２０が外部バス８１８から接続解除されているオフライン状態との間でバッテリ８２０を切り替えることができる。オンライン切り替え状態では、バッテリ８２０と外部バス８１８との間を電流が自由に流れるように、スイッチ１  ８０４ａとスイッチ３  ８０４ｃが閉位置にあり（即ち、導電状態）スイッチ２と４とが開位置（即ち、非導電状態）にある。具体的には、電流は、（１）スイッチ１  ８０４ａ、スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介してノードＡとノードＢとの間を、及び（２）抵抗器８１２を介してノードＣとノードＤとの間を流れる。電流の流れの方向は、バッテリ８２０が外部バス８１８に連結された電源によって充電されているか、又は放電外部バス８１８に連結されている負荷に放電されているかに依存する。
【０１２７】
オフライン状態では、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの各々は開位置にあるが、スイッチ１  ８０４ａ又はスイッチ３  ８０４ｃのどちらか一方のみを開位置に切り替えることにより、バッテリ８２０を接続解除することが可能である。具体的には、スイッチ１  ８０４ａ及び／又はスイッチ３  ８０４ｃを開位置に置くことでノードＡとノードＢとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除される。多機能バッテリスイッチ８００のアーキテクチャは、スイッチ（複数可）を超える公称オーバーヘッド及び損失で、オンライン状態とオフライン状態との間の切り替えを可能にする。オンライン状態では、唯一の追加的損失はインダクタ８１０の直列抵抗である。
【０１２８】
一部の態様では、バッテリ８２０に出入りする電流の流れを制御するために、充電のみ動作モード及び／又は放電のみ動作モードを提供することが望ましい。
【０１２９】
放電のみ切り替え状態では、スイッチ２  ８０４ｂ及びスイッチ４は、開位置に構成され、スイッチ１  ８０４ａは閉位置に維持される。スイッチ３  ８０４ｃは、バッテリ８２０から流出する電流、バス電圧、及びバッテリ電圧の関数として、選択的に開閉することができる（多機能コントローラ８０２を介して）。具体的には、スイッチ３  ８０４ｃは、以下の二つの条件が満たされる場合、多機能コントローラ８０２によって閉位置に置かれる。（１）バッテリ８２０から流出する電流が０アンペアより大きく、且つ（２）外部バス８１８全体のバス電圧がバッテリ８２０全体の電圧以下である。これら条件下でスイッチ３  ８０４ｃが閉位置にあるとき、電流はノードＡからノードＢへ、スイッチ１  ８０４ａ，スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介して流れる。スイッチ３  ８０４ｃを開位置に置くことでノードＡとノードＢとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除され、バッテリ８２０の充電が妨げられる。
【０１３０】
充電のみ切り替え状態では、スイッチ２  ８０４ｂ及びスイッチ４は、開位置に構成され、スイッチ３  ８０４ｃは閉位置に維持される。スイッチ１  ８０４ａは、バッテリ８２０から流出する電流、バス電圧、及びバッテリ電圧の関数として、選択的に開閉することができる（多機能コントローラ８０２を介して）。具体的には、スイッチ１  ８０４ａは、以下の二つの条件が満たされる場合、多機能コントローラ８０２によって閉位置に置かれる。（１）バッテリ８２０に流入する電流が０アンペアより大きく、且つ（２）外部バス８１８全体のバス電圧がバッテリ８２０全体の電圧以上である。これら条件下でスイッチ１  ８０４ａが閉位置にあるとき、電流はノードＢからノードＡへ、スイッチ１  ８０４ａ，スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介して流れる。スイッチ３  を開位置に置くことでノードＡとノードＢとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除され、バッテリ８２０の放電が妨げられる。
【０１３１】
一部の態様では、バッテリ８２０の充電又は放電中に、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄを介して多機能バッテリスイッチ８００全体の電圧をステップアップ又はステップダウンすることが望ましい。
【０１３２】
例示的なステップダウン放電切り替え状態が図９のａからｃに示されている。ステップダウン放電切り替え状態を使用して、例えば、ソフトスタート／ソフトストップ放電及び／又は電流制御放電を容易にすることができる。図９ａに示されるように、スイッチ３  ８０４ｃは閉位置に維持され、スイッチ４  ８０４ｄは開位置に維持されている。スイッチ１  ８０４ａは、所望の電圧ステップダウンを達成するために、パルス幅変調を使用して制御（即ち、開閉）することができ、スイッチ２  ８０４ｂは、スイッチ１  ８０４ａのスイッチ状態の関数として制御される。具体的には、スイッチ２  ８０４ｂのスイッチ位置は、スイッチ２  ８０４ｂがダイオードとして有効に動作するように、スイッチ１  ８０４ａのスイッチ位置の逆となる。例えば、スイッチ１  ８０４ａが閉位置にあるとき、スイッチ２  ８０４ｂは開位置にあるであろう。スイッチ１  ８０４ａ及び２  ８０４ｂは、開位置と閉位置との間の移行の間に、他方の回路を閉じる前に一方の回路を中断することにより電流のシュートスルーを回避するブレークビフォーメーク（ＢＢＭ）保護を用いることができる。換言すれば、スイッチ１  ８０４ａが開位置から閉位置へ移行している場合、スイッチ２  ８０４ｂは、スイッチ１  ８０４ａが閉位置に切り替わる前に開位置に切り替わる（逆の場合もそうである）。
【０１３３】
図９ｂは、スイッチ１  ８０４ａが閉位置にあり、スイッチ２  ８０４ｂが開位置（即ち、スイッチ１  ８０４ａの逆）にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ１  ８０４ａ、スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介してノードＡからノードＢへ、抵抗器８１２を介してノードＣからノードＤへ流れる。図９ｃは、スイッチ１  ８０４ａが開位置にあり、スイッチ２  ８０４ｂが閉位置にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ２  ８０４ｂ、インダクタ８１０、及びスイッチ３  ８０４ｃを介してノードＣからノードＢへ流れる。スイッチ１  ８０４ａを開位置に置くことで、ノードＡとノードＢとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除され、バッテリ８２０の充電が妨げられる。
【０１３４】
例示的なステップアップ放電切り替え状態が図１０のａからｃに示されている。ステップアップ放電切り替え状態を使用して、例えば、電流制御放電を容易にすることができる。図１０ａに示されるように、スイッチ１  ８０４ａは閉位置に維持され、スイッチ２  ８０４ｂは開位置に維持されている。スイッチ４  ８０４ｄは、所望の電圧ステップアップを達成するために、パルス幅変調を使用して制御（即ち、開閉）することができ、スイッチ３  ８０４ｃは、スイッチ４  ８０４ｄのスイッチ状態の関数として制御される。具体的には、スイッチ３  ８０４ｃのスイッチ位置は、スイッチ３  ８０４ｃがダイオードとして有効に動作するように、スイッチ４  ８０４ｄのスイッチ位置の逆となる。例えば、スイッチ４  ８０４ｄが閉位置にあるとき、スイッチ３  ８０４ｃは開位置にあるであろう。スイッチ３  ８０４ｃ、及び４  ８０４ｄは、移行の間にＢＢＭ保護を用いて電流のシュートスルーを回避することができる。換言すれば、スイッチ４  ８０４ｄが開位置から閉位置へ移行している場合、スイッチ３  ８０４ｃは、スイッチ４  ８０４ｄが閉位置に切り替わる前に開位置に切り替わる（逆の場合もそうである）。
【０１３５】
図１０ｂは、スイッチ４  ８０４ｄが閉位置にあり、スイッチ３  ８０４ｃが開位置（即ち、スイッチ４  ８０４ｄの逆）にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ１  ８０４ａ、インダクタ８１０、及びスイッチ４  ８０４ｄを介してノードＡからノードＤへ流れる。スイッチ４  ８０４ｄを閉位置に置くことで、スイッチ３  ８０４ｃ（スイッチ４  ８０４ｄの逆）を介するノードＡとノードＢとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除され、バッテリ８２０の充電が妨げられる。図１０ｃは、スイッチ４  ８０４ｄが開位置にあり、スイッチ３  ８０４ｃが閉位置にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ１  ８０４ａ、スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介してノードＡからノードＢへ、抵抗器８１２を介してノードＣからノードＤへ流れる。
【０１３６】
例示的なステップダウン充電切り替え状態が図１１のａからｃに示されている。ステップダウン充電切り替え状態を使用して、例えば、ソフトスタート／ソフトストップ充電、電流制御充電、又はＭＰＰＴを容易にすることができる。図１１ａに示されるように、スイッチ１  ８０４ａは閉位置に維持され、スイッチ２  ８０４ｂは開位置に維持されている。スイッチ３  ８０４ｃは、所望の電圧ステップダウンを達成するために、パルス幅変調を使用して制御（即ち、開閉）することができ、スイッチ４  ８０４ｄは、スイッチ３  ８０４ｃのスイッチ状態の関数として制御される。具体的には、スイッチ４  ８０４ｄのスイッチ位置は、スイッチ４  ８０４ｄがダイオードとして有効に動作するように、スイッチ３  ８０４ｃのスイッチ位置の逆となる。例えば、スイッチ３  ８０４ｃが閉位置にあるとき、スイッチ４  ８０４ｄは開位置にあるであろう。スイッチ３  ８０４ｃ及び４  ８０４ｄは、開位置と閉位置との間の移行の間に、電流のシュートスルーを回避するＢＢＭ保護を用いることができる。換言すれば、スイッチ３  ８０４ｃが開位置から閉位置へ移行している場合、スイッチ４  ８０４ｄは、スイッチ３  ８０４ｃが閉位置に切り替わる前に開位置に切り替わる（逆の場合もそうである）。
【０１３７】
図１１ｂは、スイッチ１  ８０４ａが閉位置にあり、スイッチ３  ８０４ｃが開位置（即ち、スイッチ１  ８０４ａの逆）にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ１  ８０４ａ、スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介してノードＢからノードＡへ、抵抗器８１２を介してノードＤからノードＣへ流れる。図１１ｃは、スイッチ１  ８０４ａが開位置にあり、スイッチ３  ８０４ｃが閉位置にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ３  ８０４ｃ、インダクタ８１０、及びスイッチ１  ８０４ａを介してノードＤからノードＡへ流れる。スイッチ３  ８０４ｃを開位置に置くことで、ノードＢとノードＡとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除され、バッテリ８２０の放電が妨げられる。
【０１３８】
例示的なステップアップ充電切り替え状態が図１２のａからｃに示されている。ステップアップ充電切り替え状態を使用して、例えば、電流制御充電又はＭＰＰＴを容易にすることができる。図１２ａに示されるように、スイッチ３  ８０４ｃは閉位置に維持され、スイッチ４  ８０４ｄは開位置に維持されている。スイッチ２  ８０４ｂは、所望の電圧ステップアップを達成するために、パルス幅変調を使用して制御（即ち、開閉）することができ、スイッチ１  ８０４ａは、スイッチ２  ８０４ｂのスイッチ状態の関数として制御される。具体的には、スイッチ１  ８０４ａのスイッチ位置は、スイッチ１  ８０４ａがダイオードとして有効に動作するように、スイッチ２  ８０４ｂのスイッチ位置の逆となる。例えば、スイッチ２  ８０４ｂが閉位置にあるとき、スイッチ１  ８０４ａは開位置にあるであろう。スイッチ１  ８０４ａ及び２  ８０４ｂは、移行の間にＢＢＭ保護を用いて電流のシュートスルーを回避することができる。換言すれば、スイッチ２  ８０４ｂが開位置から閉位置へ移行している場合、スイッチ１  ８０４ａは、スイッチ２  ８０４ｂが閉位置に切り替わる前に開位置に切り替わる（逆の場合もそうである）。
【０１３９】
図１２ｂは、スイッチ２  ８０４ｂが閉位置にあり、スイッチ１  ８０４ａが開位置（即ち、スイッチ２  ８０４ｂの逆）にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ３  ８０４ｃ、インダクタ８１０、及びスイッチ２  ８０４ｂを介してノードＢからノードＣへ流れる。スイッチ２  ８０４ｂを閉位置に置くことで、スイッチ１  ８０４ａ（スイッチ２  ８０４ｂの逆）を介するノードＡとノードＢとの間の電流経路が絶たれ、よってバッテリ８２０は外部バス８１８から接続解除され、バッテリ８２０の放電が妨げられる。図１２ｃは、スイッチ２  ８０４ｂが開位置にあり、スイッチ１  ８０４ａが閉位置にあるときの電流の流れを示している。図示のように、電流は、スイッチ１  ８０４ａ、スイッチ３  ８０４ｃ、及びインダクタ８１０を介してノードＢからノードＡへ、抵抗器８１２を介してノードＤからノードＣへ流れる。
【０１４０】
多機能コントローラ８０２は、再構成可能なバッテリに使用されると、バッテリパックコントローラ７３０と協働（又は合体）して、バックブーストコンバータ８２４の変換効率を最適化することができる。例えば、多機能コントローラ８０２は、外部バス８１８に連結された電源（例えば、ソーラパネル１０６、ソーラアレイ２２６等）のピーク電力電圧と一致（又は実質的に一致）するようにバッテリ８２０の電圧を同時調整し、それによりバックブーストコンバータ８２４の電力変換損失を最小化することができる。動作時、多機能バッテリスイッチ８００のバックブーストコンバータ８２４を使用して、再構成可能なバッテリのみを使用して達成できるものよりも精密な変更をバッテリ８２０の出力電圧に対して加えることができる。
【０１４１】
即ち、再構成可能なバッテリは、一般的に、その最小の切り替え可能な構成要素の増分（例えば、一つのバッテリセル７７２の増分）での変更に制限される。最小の切り替え可能な構成要素がバッテリセル７７２である場合、再構成可能なバッテリの出力電圧は、一つのバッテリセル７７２の増分で調整される。リチウムベースのバッテリセルの公称電圧は約３．６から３．７ボルトであり、したがって、バッテリセル７７２が充電されていると想定すると、再構成可能なバッテリは約３．６から３．７ボルトの増分で調整される。しかしながら、バッテリセル７７２をオンライン又はオフラインに切り替えることにより可能な粗調整より小さい微調整を行うことが望ましいことが多い。したがって、動作時、バックブーストコンバータ８２４を使用して連続的に、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄを介し、バッテリ８２０の出力電圧に対して微調整を加えることができ、バッテリ８２０の再構成可能な構成要素を制御して、出力電圧に対する粗調整を（例えば、切り替え可能なバッテリモジュール７７０を介して）行うことができる。
【０１４２】
例として、バッテリストリング７６６内部で最低のＳｏＣを有するバッテリセル７７２が３ボルトの電圧を呈するとき、そのような再構成可能なバッテリに対する最小の電圧増分は３ボルトである。微調整を行うために（この場合、３ボルト未満）、バックブーストコンバータ８２４は、ステップアップ又はステップダウンコンバータとして機能し得る。これは、所望の微調整（ステップアップ調整であるか又はステップダウン調整であるかを問わず）を行う切り替えデューティサイクルを実現するために、ＰＷＭ制御技術使用してスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄについて一又は複数を駆動することにより達成され得る。このために、バックブーストコンバータ８２４を使用して、バッテリ８２０の出力電圧に対して（例えば、バッテリセル７７２をオンライン又はオフラインに切り替えることにより達成できるものよりも小さい増分で）所望の微調整を加えるために、することができ、再構成可能なバッテリを使用して、バッテリセル（複数可）７７２をオンライン又はオフラインに切り替えることにより達成できる増分で所望の調整を加えることができる。
【０１４３】
この方式は、バックブーストコンバータ８２４の電圧に変化がないとき、バックブーストコンバータ８２４の変換効率が最大化されるため、有利である。更に、バックブーストコンバータ８２４は、出力電圧に対して調整を加えるとき、再構成可能なバッテリよりはるかに速く応答することができる。したがって、バックブーストコンバータ８２４を使用して迅速に微調整を行うときの効率が最適化され、再構成可能なバッテリを使用して粗変更を加えることができる。
【０１４４】
図１３は、バッテリ８２０（例えば、バッテリパック２１２）を外部バス８１８に選択的に接続するための例示的なプロセス１３００を示している。このプロセスはステップ１３０２において開始する。ステップ１３０４では、多機能コントローラ８０２は、多機能バッテリスイッチ８００の一又は複数のパラメータを決定する。例えば、多機能コントローラ８０２は、一又は複数のセンサを介して、（１）電流測定値を生成する、抵抗器８１２を通る電流、（２）バッテリ電圧測定値を生成する、バッテリ８２０の電圧、（３）バス電圧測定値を生成する、外部バスの電圧８１８、（４）インダクタ電圧測定値を生成する、インダクタ８１０の電圧、（５）スイッチ電圧測定値を生成する、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの電圧、（６）バッテリ電圧測定値とバス電圧測定値との間の差動電圧測定値等のうちの一又は複数を測定（他の方法で決定）することができる。
【０１４５】
ステップ１３０６では、多機能コントローラ８０２は、例えば、電力転送に対してステップアップ又はステップダウン調整を加えるために、ソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数の制御に一又は複数のＰＷＭ制御技術を用いるかどうかを随意で決定する。例えば、バッテリ８２０が再構成可能なバッテリパックである場合、例えば複数の切り替え可能なバッテリモジュール７７０を介してバッテリ８２０の出力電圧に対して大きな調整が行われる場合には、多機能コントローラ８０２を、複数のソリッドステートスイッチを介してバッテリ８２０の出力電圧に対して小さな調整を加えるように構成することができる。
【０１４６】
多機能コントローラ８０２は、ステップ１３０４の測定値（例えば、バッテリ８２０、外部バス８１８等に関連付けられるリアルタイム又は準リアルタイム測定値の関数として電力転送を調節するために）、より高いレベルのコントローラ８２２等からの命令に基づいて、一又は複数のＰＷＭ制御技術を用いるかどうかを決定することができる。多機能コントローラ８０２が、それが一又は複数のＰＷＭ制御技術を用いると決定した場合、プロセス１３００はステップ１３０８に進み、そうでない場合プロセス１３００はステップ１３１０に進む。
【０１４７】
ステップ１３０８では、多機能コントローラ８０２は、ＰＷＭ制御技術を使用してソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちのどれを制御するかを決定し、ＰＷＭ制御技術を使用して制御されるものの各々について、所望の調整、電圧等を達成するための切り替えデューティサイクルを決定する。
【０１４８】
ステップ１３１０では、多機能コントローラ８０２は、ソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数を理想ダイオードとして制御するべきかどうかを随意で決定する。多機能コントローラ８０２は、ステップ１３０４の測定値（例えば、充電のみ又は放電のみの動作を提供する）、より高いレベルのコントローラ８２２等からの命令に基づいて、一又は複数のＰＷＭ制御技術を用いるかどうかを決定する。上述のように、ソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数は理想ダイオードとして制御されて、（１）放電のみの動作の間にバッテリ８２０に電流が流入することを防ぎ、（２）充電のみの動作の間にバッテリ８２０から電流が流出することを防ぐことができる。多機能コントローラ８０２が、ソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの一又は複数を理想ダイオードとして制御することを決定した場合、プロセス１３００はステップ１３１２へ進み、そうでない場合プロセス１３００はステップ１３１４へ進む。
【０１４９】
ステップ１３１２では、多機能コントローラ８０２は、ソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちのどれを理想ダイオードとして制御するかを決定する。
【０１５０】
ステップ１３１４では、多機能コントローラ８０２は、ステップ１３０４で決定された一又は複数の測定値、及び適切であればステップ１３０８及び１３１２で確立された設定の関数として、一又は複数のスイッチコマンド８０８ａ、８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄを生成する。
【０１５１】
ステップ１３１６では、多機能コントローラ８０２は、バッテリパック８２０と外部バス８１８との間における電力転送を調節するために、複数のソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄの各々を個別に制御する。例えば、多機能コントローラ８０２は、ソリッドステートスイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄを選択的に開閉するために、ステップ１３１４で生成されたスイッチコマンド８０８ａ、８０８ｂ、８０８ｃ、８０８ｄを関連するゲートドライバ８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄに伝達する。
【０１５２】
ステップ１３１８では、多機能コントローラ８０２は、プロセス１３００は繰り返されてステップ１３０４に戻るか、又はステップ１３２０で終了するかを決定する。例えば、多機能コントローラ８０２は、リアルタイムモニタリングを実施することができ、このような場合には、コントローラは動作中にプロセス１３００を繰り返すために有用であろう。
【０１５３】
図１４ａ及び１４ｂは、用いることのできる二つの代替的な検出抵抗器構成を示している。図１４ａは、スイッチを通って流れるすべての電流が単一の抵抗器８１２によって感知される構成を示している。これは、特に非連続モードでバックブーストコンバータ８２４を動作させるとき、ステップアップ又はステップダウン動作の間に、より精密な制御を提供する。図１４ｂは、二つの別個の抵抗器８１２ａ、８１２ｂと二つの別個の電流検出増幅器８１６ａ、８１６ｂとを有する構成を示し、この構成では、システムが、追加の検出抵抗器、増幅器、及び多機能コントローラ８０２上での関連データ取得を犠牲にして、外部バス８１８に出入りする流れから独立してバッテリ８２０に出入りする電流を感知することができる。
【０１５４】
一部の態様では、バックブーストスイッチ構成は、スイッチ８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄのうちの二つを排除することにより簡略化することができ、この場合ＰＷＭ電流制御はスイッチの電圧を低下させることができるのみで、上昇させることはできない。その電圧を変動させるように再構成可能であるバッテリ８２０に使用されるとき、２−スイッチ方式は、効率のいくらかの損失を犠牲にし、また必要なフィルタリング容量を増加させるが、同様の機能性を提供し得る。
【０１５５】
種々のソーラパワー及びバッテリ電源のシステムと方法を、ソーラパワー航空機に関連させて一般的に説明したが、このシステムと方法は、再構成可能なバッテリシステムが必要とされるほぼすべての産業に適用可能である。加えて、方法ステップの順序又は提示は、特定の順序が明確に必要とされている場合又はそうでなくとも文章から明らかである場合を除き、記載のステップを実施するこのような順序が必要であることを意図していない。したがって、特定の実施形態を図示及び記載したが、当業者には、本開示の原理及び範囲から逸脱せずに形態及び詳細に種々の変更及び修正が行われ得ること、並びにそのような変更及び修正が、法が許す限り最も広義に解釈されることが意図された特許請求の範囲によって規定される本発明の一部を形成することを意図していることが明らかであろう。上述の方法及びシステムは、例示として提示されており、限定を目的としていない。当業者には、多数の変形、追加、省略、及びその他修正が明らかであろう。
【０１５６】
本開示は、以下の条項に記載する主題を含む。
【０１５７】
条項１．多機能バッテリスイッチを用いてバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）を外部バス（８１８）に選択的に接続するための方法であって、多機能バッテリスイッチ（８００）が、バックブーストコンバータ（８２４）を規定するように抵抗器（８１２）及びインダクタ（８１０）と共に配置されている複数のスイッチ（８０４）に動作可能に連結された多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）を含み、方法が、
抵抗器（８１２）を通る電流を測定して電流測定値を生成すること、
バッテリパックの電圧（２１２、２１２ａ、８２０）を測定してバッテリ電圧測定値を生成すること、
外部バスの電圧（８１８）を測定してバス電圧測定値を生成すること、
バッテリ電圧測定値とバス電圧測定値との間の差動電圧測定値を計算すること、
多機能コントローラ（８０２）を介して、電流測定値、バッテリ電圧測定値、バス電圧測定値、及び差動電圧測定値の関数として一又は複数のスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を生成すること、並びに
バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）と外部バス（８１８）との間の電力転送を調整するために、スイッチ（８０４）コマンド（８０８）を介して複数のスイッチ（８０４）の各々を個別に制御すること
を含む方法。
【０１５８】
条項２．一又は複数のスイッチコマンド（８０８）が、充電のみの動作及び放電のみの動作を容易にするために複数のスイッチ（８０４）を制御するように構成される、条項１の方法。
【０１５９】
条項３．電力転送に対してステップアップ又はステップダウン電圧調整を加える少なくとも一つのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御技術を使用して、一又は複数のスイッチコマンド（８０８）を変調するステップを更に含む、条項２の方法。
【０１６０】
条項４．複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、（１）放電のみの動作の間にバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の中へ電流が流入することを防止し、（２）充電のみの動作の間にバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）から電流が流出することを防止するステップを更に含む、条項２又は３の方法。
【０１６１】
条項５．バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）が、電気的に直列に配置されて出力電圧を規定するバッテリストリング（７６６）を規定している複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）を有する再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）であり、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々がバッテリセルとバッテリスイッチとを含み、
バッテリスイッチ（８０４）が、（１）バッテリスイッチ（８０４）が第１の位置にあるとき、バッテリセル（７７２）をバッテリストリング（７６６）に電気的に接続して出力電圧を上昇させ、（２）バッテリスイッチ（８０４）が第２の位置にあるとき、バッテリセル（７７２）をバッテリストリング（７６６）から電気的に迂回するように構成される、
条項１から４のいずれかの方法。
【０１６２】
条項６．
多機能コントローラ（８０２）を介して、再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の出力電圧に複数のスイッチ（８０４）を介して微調整を加えるスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を生成するステップ、及び
複数の切り替え可能なバッテリモジュールを介して再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の出力電圧に粗調整を加えるようにバッテリスイッチ（８０４）を制御するステップ
を更に含む、条項５の方法。
【０１６３】
条項７．バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）を外部バス（８１８）に選択的に接続するための多機能バッテリスイッチ（８００）であって、
多機能コントローラ（８０２）；
各々が、多機能コントローラ（８０２）からのスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を介して独立に制御可能である複数のスイッチ（８０４）、
インダクタ（８１０）；及び
抵抗器（８１２）
を備え、インダクタ（８１０）、抵抗器（８１２）、及び複数のスイッチ（８０４）が、多機能コントローラ（８０２）からのスイッチ（８０４）コマンド（８０８）の関数としてバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）と外部バス（８１８）との間の電力転送を選択的に調節するバックブーストコンバータ（８２４）を規定するように配置されている、多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１６４】
条項８．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、充電のみの動作及び放電のみの動作を容易にするために複数のスイッチ（８０４）を制御するように構成されている、条項７の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１６５】
条項９．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、電力転送に対してステップアップ又はステップダウン電圧調整を加える一又は複数のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御技術を使用して複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを制御するように構成されている、条項７又は８の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１６６】
条項１０．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御するように構成されている、条項７から９のいずれかの多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１６７】
条項１１．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、放電のみの動作の間にバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の中へ電流が流入することを防止するように構成されている、条項７から１０のいずれかの多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１６８】
条項１２．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、複数のスイッチ（８０４）のうちの少なくとも一つを理想ダイオードとして動作するように制御して、充電のみの動作の間にバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）から電流が流出することを防止するように構成されている、条項７から１１のいずれかの多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１６９】
条項１３．複数のスイッチ（８０４）が、第１のスイッチ（８０４ａ）、第２のスイッチ（８０４ｂ）、第４のスイッチ（８０４ｃ）、及び第４のスイッチ（８０４ｄ）を含む、条項７から１２のいずれかの多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７０】
条項１４．第１のスイッチ（８０４ａ）（８０４）が、インダクタ（８１０）の第１のインダクタ（８１０）端子とバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の第１のバッテリ端子との間に電流を通すように構成されており、第２のスイッチ（８０４ｂ）（８０４）が、インダクタ（８１０）の第１のインダクタ（８１０）端子とバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の第２のバッテリ端子との間に電流を通すように構成されている、条項１３の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７１】
条項１５．第４のスイッチ（８０４ｃ）（８０４）が、インダクタ（８１０）の第２のインダクタ（８１０）端子と外部バス（８１８）の第１のバス端子との間に電流を通すように構成されており、第４のスイッチ（８０４ｄ）（８０４）が、インダクタ（８１０）の第２のインダクタ（８１０）端子と外部バス（８１８）の第２のバス端子との間に電流を通すように構成されている、条項１４の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７２】
条項１６．（１）抵抗器（８１２）を通る電流測定値、又は（２）抵抗器（８１２）の電圧測定値を出力する増幅器を更に備える、条項１５の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７３】
条項１７．（１）バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）のバッテリ電圧と（２）バス外部バス（８１８）の電圧との間の差動電圧測定値を出力する増幅器を更に備える、条項１６の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７４】
条項１８．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、電流測定値、電圧測定値、又は差動電圧測定値の関数としてスイッチ（８０４）コマンド（８０８）を生成するように構成されている、条項１７の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７５】
条項１９．バッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）が、電気的に直列に配置されて可変出力電圧を有するバッテリストリング（７６６）を規定する複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）を有する再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）である、条項７から１８のいずれかの多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７６】
条項２０．多機能コントローラ（８０２）（８０２）（８０２）（８０２）が、再構成可能なバッテリパック（２１２、２１２ａ、８２０）の可変出力電圧に対して微調整を加えるようにバックブーストコンバータ（８２４）の複数のスイッチ（８０４）を制御する、条項１９の多機能バッテリスイッチ（８００）。
【０１７７】
条項２１．電気的に直列に配置されて、出力電圧を規定するバッテリストリング（７６６）を規定している複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）に動作可能に連結されたバッテリパックコントローラ（７３０）を有するバッテリシステムを再構成するための方法であって、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々が、バッテリと、それに関連付けられたバッテリスイッチ（７６２）とを含み、各バッテリスイッチ（７６２）が選択的に、そのバッテリをバッテリストリング（７６６）に接続するか、又はそのバッテリをバッテリストリング（７６６）から迂回するように構成されており、方法が、
バッテリストリング（７６６）を外部バスから接続解除するように主スイッチを制御すること、
バッテリストリング（７６６）を通る電流の量を監視すること、
電流が所定の電流値を下回ったら、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、出力電圧が所定のターゲット出力電圧と実質的に等しくなるように、所定の切り替えルーチンに従い、バッテリパックコントローラ（７３０）を介して、バッテリスイッチ（７６２）を第１の位置又は第２の位置に構成することであって、
バッテリスイッチ（７６２）を第１の位置に構成することが、バッテリをバッテリストリング（７６６）と電気的に直列に置いて出力電圧を上昇させ、
バッテリスイッチ（７６２）を第２の位置に構成することが、バッテリをバッテリストリング（７６６）から電気的に迂回する、
バッテリスイッチ（７６２）を第１の位置又は第２の位置に構成すること、
事前充電サイクルを実施するために、事前充電スイッチ（７０２）を介してバッテリストリング（７６６）を外部バスに接続することであって、事前充電スイッチ（７０２）が抵抗器と直列に動作可能に連結されて事前充電スイッチ（７０２）を通る電流の流れを制限する、接続すること、及び
事前充電サイクルが完了したら、充電サイクルを実施するためにバッテリストリング（７６６）を外部バスに接続するように主スイッチを制御すること
を含む方法。
【０１７８】
条項２２．電流の量を監視するステップが、
バッテリストリング（７６６）を通る電流の量を測定すること、及び
電流の量が所定の電流値未満であるかどうかを決定するために、電流の量を所定の電流値と比較すること
を含む、条項２１の方法。
【０１７９】
条項２３．電流の量が所定の電流値以上であり、且つ所定の期間が経過している場合、エラー信号を出力するステップを更に含む、条項２２の方法。
【０１８０】
条項２４．電流の量が所定の電流値以上であり、且つ所定の期間が経過していない場合、（ａ）電流の量を測定するステップ、及び（ｂ）電流の量を比較するステップが繰り返される、条項２２又は条項２３の方法。
【０１８１】
条項２５．事前充電サイクルが、
外部バスにおけるバス電圧を決定するステップ、
バッテリストリング（７６６）の出力電圧を決定するステップ、
バス電圧と出力電圧との間の電圧差（ΔＶ）を計算するステップ、及び
電圧差（ΔＶ）が一又は複数の故障条件を満たすかどうかを決定するステップ
を含み、電圧差（ΔＶ）が一又は複数の故障条件を満たさない場合、事前充電サイクルが完了する、条項２１から２４のいずれかの方法。
【０１８２】
条項２６．（Ａ）電圧差（ΔＶ）が第１の所定の電圧より大きく、且つ（Ｂ）（１）電圧差（ΔＶ）の変化率が第２の所定の電圧より大きいか、又は（２）電圧差（ΔＶ）が第３の所定の電圧より大きい場合、一又は複数の故障条件が満たされる、条項２５の方法。
【０１８３】
条項２７．第１の所定の電圧が５ボルトと１５ボルトとの間である、条項２６の方法。
【０１８４】
条項２８．第２の所定の電圧が２ボルトと８ボルトとの間である、条項２７の方法。
【０１８５】
条項２９．第３の所定の電圧が５０ボルトと１５０ボルトとの間である、条項２７の方法。
【０１８６】
条項３０．一又は複数の故障条件が満たされ、且つ所定の期間が経過していない場合、バッテリパックコントローラ（７３０）が、外部バスにおけるバス電圧を決定するステップ、バッテリストリング（７６６）の出力電圧を決定するステップ、バス電圧と出力電圧との間の更新された電圧差（ΔＶ）を計算するステップ、及び更新された電圧差（ΔＶ）が一又は複数の故障条件を満たすかどうかを決定するステップを繰り返すように構成される、条項２５の方法。
【０１８７】
条項３１．
電気的に直列に配置されて出力電圧を規定するバッテリストリング（７６６）を規定している複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）であって、各々がバッテリとバッテリスイッチ（７６２）とを含み、バッテリストリング（７６６）が、主スイッチ又は事前充電スイッチ（７０２）を介して外部バスと電気的に連結されるように構成されている、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、バッテリをバッテリストリング（７６６）と電気的に直列に置く第１の位置と、バッテリストリング（７６６）からバッテリを迂回する第２の位置との間で、バッテリスイッチ（７６２）を選択的に切り替えるバッテリパックコントローラ（７３０）であって、
主スイッチを介して、外部バスからバッテリストリング（７６６）を接続解除するステップ、
バッテリストリング（７６６）を通る電流の量を監視するステップ、
電流の量が所定の電流値を下回ったら、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、出力電圧が所定のターゲット出力電圧と実質的に等しくなるように、所定の切り替えルーチンに従い、バッテリパックコントローラ（７３０）を介して、バッテリスイッチ（７６２）を第１の位置又は第２の位置に構成するステップ、
事前充電サイクルを実施するために、事前充電スイッチ（７０２）を介して、バッテリストリング（７６６）を外部バスに接続するステップであって、事前充電スイッチ（７０２）が、抵抗器と直列に動作可能に連結されて事前充電スイッチ（７０２）を通る電流の流れを制限する、接続するステップ、及び
事前充電サイクルが完了したら、充電サイクルを実施するために、バッテリストリング（７６６）を外部バスに接続するように主スイッチを制御するステップ
を実施するように構成されたバッテリパックコントローラ（７３０）
を備える再構成可能なバッテリシステム。
【０１８８】
条項３２．電流の量を監視するステップが、
バッテリストリング（７６６）を通る電流の量を測定すること、及び
電流の量が所定の電流値未満であるかどうかを決定するために、電流の量を所定の電流値と比較すること
を含む、条項３１の再構成可能なバッテリシステム。
【０１８９】
条項３３．バッテリパックコントローラ（７３０）が、電流の量が所定の電流値以上であり、且つ所定の期間が経過している場合、エラー信号を出力するように構成されている、条項３２の再構成可能なバッテリシステム。
【０１９０】
条項３４．電流の量が所定の電流値以上であり、且つ所定の期間が経過していない場合、（ａ）電流の量を測定するステップ、及び（ｂ）電流の量を比較するステップが繰り返される、条項３２の再構成可能なバッテリシステム。
【０１９１】
条項３５．事前充電サイクルが、
外部バスにおけるバス電圧を決定するステップ、
バッテリストリング（７６６）の出力電圧を決定するステップ、
バス電圧と出力電圧との間の電圧差（ΔＶ）を計算するステップ、及び
電圧差（ΔＶ）が一又は複数の故障条件を満たすかどうかを決定するステップ
を含み、電圧差（ΔＶ）が一又は複数の故障条件を満たさない場合、事前充電サイクルが完了する、条項３１から３４のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０１９２】
条項３６．（Ａ）電圧差（ΔＶ）が第１の所定の電圧より大きく、且つ（Ｂ）（１）電圧差（ΔＶ）の変化率が第２の所定の電圧より大きいか、又は（２）電圧差（ΔＶ）が抵抗器での第３の推定電圧降下を上回って所定の割合より大きい場合、一又は複数の故障条件が満たされる、条項３５の再構成可能なバッテリシステム。
【０１９３】
条項３７．一又は複数の故障条件が満たされ、且つ所定の期間が経過していない場合、バッテリパックコントローラ（７３０）が、外部バスにおけるバス電圧を決定するステップ、バッテリストリング（７６６）の出力電圧を決定するステップ、バス電圧と出力電圧との間の更新された電圧差（ΔＶ）を計算するステップ、及び更新された電圧差（ΔＶ）が一又は複数の故障条件を満たすかどうかを決定するステップを繰り返すように構成されている、条項３５の再構成可能なバッテリシステム。
【０１９４】
条項３８．複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）がソリッドステートスイッチである、条項３１から３７のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０１９５】
条項３９．ソリッドステートスイッチが金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である、条項３８の再構成可能なバッテリシステム。
【０１９６】
条項４０．複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）が、ブレークビフォーメーク（ＢＢＭ）構成に構成されている、条項３１から３９のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０１９７】
条項４１．電気的に直列に配置されて、出力電圧を規定するバッテリストリング（７６６）を規定している複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）に動作可能に連結されたバッテリパックコントローラ（７３０）を有するバッテリシステムを再構成するための方法であって、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々が、バッテリと、それに関連付けられたバッテリスイッチ（７６２）とを含み、各バッテリスイッチ（７６２）が選択的に、そのバッテリをバッテリストリング（７６６）に接続するか、又はそのバッテリをバッテリストリング（７６６）から迂回するように構成されており、方法が、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリの健全性状態（ＳｏＨ）を決定すること、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリの開回路電圧（ＯＣＶ）を決定すること、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリの内部抵抗を決定すること、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリスイッチ（７６２）の動作可能性を決定すること、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）を決定すること、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリの閉回路電圧（ＣＣＶ）を決定すること、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、バッテリの比率パラメータを計算することであって、比率パラメータが、ＳｏＣをＣＣＶで除したものに等しい、計算すること、及び
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、出力電圧が所定のターゲット出力電圧と等しくなるように、所定の切り替えルーチンに従い、少なくとも部分的にバッテリの比率パラメータに基づいて、バッテリパックコントローラ（７３０）を介してバッテリスイッチ（７６２）を第１の位置（７６２ｂ）又は第２の位置（７６２ａ）に構成することであって、
バッテリスイッチ（７６２）を第１の位置（７６２ｂ）に構成することが、バッテリをバッテリストリング（７６６）と電気的に直列に置いて出力電圧を上昇させ、
バッテリスイッチ（７６２）を第２の位置（７６２ａ）に構成することが、バッテリストリング（７６６）からバッテリを電気的に迂回する、
構成すること
を含む方法。
【０１９８】
条項４２．所定のターゲット出力電圧が達成されるまで、バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）を個別に切り替えるように構成される、条項４１の方法。
【０１９９】
条項４３．バッテリストリング（７６６）を充電すべきとき、バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）を、最も低い比率パラメータを有するものから開始して第１の位置（７６２ｂ）に個別に切り替えるように構成される、条項４１又は条項４２の方法。
【０２００】
条項４４．バッテリストリング（７６６）を放電すべきとき、バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）を、最も高い比率パラメータを有するものから開始して第１の位置（７６２ｂ）に個別に切り替えるように構成される、条項４１から４３のいずれかの方法。
【０２０１】
条項４５．バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、少なくとも部分的にバッテリの電圧に基づいて、第１の位置（７６２ｂ）と第２の位置（７６２ａ）との間でバッテリスイッチ（７６２）を選択的に切り替えるように構成される、条項４１から４４のいずれかの方法。
【０２０２】
条項４６．バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、出力電圧誤差を最小化するために、第１の位置（７６２ｂ）と第２の位置（７６２ａ）との間でバッテリスイッチ（７６２）を選択的に切り替えるように構成される、条項４１から４５の一つの方法。
【０２０３】
条項４７．
電気的に直列に配置されて、出力電圧を規定するバッテリストリングを規定（７６６）している複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）であって、各々がバッテリとバッテリスイッチ（７６２）とを含み、
バッテリスイッチ（７６２）を第１の位置（７６２ｂ）に構成することが、バッテリをバッテリストリング（７６６）と電気的に直列に置いて出力電圧を上昇させ、
バッテリスイッチ（７６２）を第２の位置（７６２ａ）に構成することが、バッテリをバッテリストリング（７６６）から電気的に迂回する、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々に動作可能に連結されたバッテリ監視回路であって、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、バッテリの一又は複数のパラメータを監視するように構成されているバッテリ監視回路、及び
バッテリ監視回路に動作可能に連結されて、複数の切り替え可能なバッテリモジュールの各々（７７０）について、出力電圧が所定のターゲット出力電圧と実質的に等しくなるように、所定の切り替えルーチンに従い、バッテリの一又は複数のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、第１の位置（７６２ｂ）と第２の位置（７６２ａ）との間でバッテリスイッチ（７６２）を選択的に切り替えるバッテリパックコントローラ（７３０）であって、所定の切り替えルーチンが、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、バッテリの充電状態（ＳｏＣ）を決定するステップ、
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、バッテリの閉回路電圧（ＣＣＶ）を決定するステップ、及び
複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、バッテリの比率パラメータを決定するステップであって、比率パラメータはＳｏＣをＣＣＶで除したものに等しい、比率パラメータを決定するステップ
を含み、
比率パラメータの関数として複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）を選択的に切り替えるように構成されているバッテリパックコントローラ（７３０）
を備える再構成可能なバッテリシステム。
【０２０４】
条項４８．バッテリがリチウムポリマーバッテリである、条項４７の再構成可能なバッテリシステム。
【０２０５】
条項４９．所定の切り替えルーチンが、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々について、バッテリの温度を決定するステップを更に含む、条項４７又は条項４８の再構成可能なバッテリシステム。
【０２０６】
条項５０．バッテリパックコントローラ（７３０）が、所定の熱動作範囲から逸脱する温度を有する場合にバッテリを迂回するように構成されている、条項４９の再構成可能なバッテリシステム。
【０２０７】
条項５１．バッテリパックコントローラ（７３０）が、それに関連付けられたバッテリスイッチ（７６２）を第２の位置（７６２ａ）に切り替えることにより、バッテリを迂回するように構成されている、条項５０の再構成可能なバッテリシステム。
【０２０８】
条項５２．複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）が、一又は複数のソリッドステートスイッチを用いて単極双投接点（ＳＰＤＴ）スイッチ機能を提供する、条項４７から５１のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０２０９】
条項５３．所定のターゲット出力電圧が達成されるまで、バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）を個別に切り替えるように構成されている、条項４７から５２のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１０】
条項５４．バッテリストリング（７６６）を充電すべきとき、バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）を、最も低い比率パラメータを有するものから開始する第１の位置（７６２ｂ）に個別に切り替えるように構成される、条項４７から５３のいずれか一つの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１１】
条項５５．バッテリストリング（７６６）を放電すべきとき、バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）の各々のバッテリスイッチ（７６２）を、最も高い比率パラメータを有するものから開始する第１の位置（７６２ｂ）に個別に切り替えるように構成される、条項４７から５４のいずれか一つの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１２】
条項５６．バッテリ監視回路が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々のバッテリを個別ベースで監視するように構成されている、条項４７から５５のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１３】
条項５７．一又は複数のパラメータが、バッテリの開回路電圧（ＯＣＶ）及び閉回路電圧（ＣＣＶ）を含む、条項４７から５６のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１４】
条項５８．複数の切り替え可能なバッテリモジュール（７７０）が、第２のバッテリパックと電気的に直列に配置されてバッテリパックアセンブリを規定するバッテリパック内に配置されている、条項４７から５７のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１５】
条項５９．バッテリパックコントローラ（７３０）が、ソーラアレイ統合体及び切り替えユニット（ＡＣＳＵ）から受け取られた命令に少なくとも部分的に基づいて、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）を制御するように構成されている、条項４７から５８のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【０２１６】
条項６０．バッテリパックコントローラ（７３０）が、複数の切り替え可能なバッテリモジュール（１、３、７７０）の各々について、出力電圧エラーの関数として、第１の位置（７６２ｂ）と第２の位置（７６２ａ）との間でバッテリスイッチ（７６２）を選択的に切り替えるように構成されている、条項４７から５９のいずれかの再構成可能なバッテリシステム。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【外国語明細書】
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