(57)【要約】  装置は、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に、第１のエネルギー蓄積端末と、第２のエネルギー蓄積端末と、別の端末と、共有された磁束ガイドと、第１のカップリング機構と、第２のカップリング機構と、別のカップリング機構とを含む。【選択図】図１
2019530423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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２１】
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）。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【請求項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、
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。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施の形態は、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に蓄積されたエネルギーを提供するための装置に関する。本発明の１つの実施の形態は、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を備えるエネルギー蓄積システムと、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に関する。本発明の１つの実施の形態は、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方法に関する。本発明の１つの実施の形態は、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に関する。本発明の１つの実施の形態は、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を備えるエネルギー蓄積システムと、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に関し、第１および第２のエネルギー蓄積要素は、直列に電気的に接続される。
【０００２】
本発明に係る別の実施の形態は、固定エネルギー蓄積要素（例えば、予備バッテリー電源）および電気自動車のバッテリーシステムを含む。加えて、本発明の別の実施の形態は、分離されたバッテリーセル電圧を備える双方向の蓄積システムを提供する。さらに、本発明に係る実施の形態は、蓄積システムと蓄積電子機器を含む。
【背景技術】
【０００３】
今のところ、電気エネルギーを蓄積および提供するための様々な概念がある。例えば、再充電可能なバッテリーセルはこの目的のための使用しうる。しかしながら、例えば、消費物のための十分な電流または十分な電圧を生成するために、お互いにいくつかのバッテリーセルと適切に接続しあうことが場合によっては必要である。
【０００４】
国際公開第２０１５０７１０４５号は、搭載電力制御回路を記載している。
【０００５】
米国特許第６，１７２，５０５号は、ストレージバッテリーの状態を電気的に試験または監視するための装置を記載している。
【０００６】
米国公開特許第２００５００７７９７号は、バッテリーのための静止インバーターを記載している。
【０００７】
米国特許第５，９９４，７９３号は、常時電力システムを記載している。
【０００８】
米国公開特許第２０１０２８３４３３号は、バッテリーのための負荷補償装置に一般的に関する発明を記載している。
【０００９】
オーストリア特許第５１４３８５号は、スクエアバックコンバーターを記載している。
【００１０】
米国特許第６１００６６３号は、バッテリーを誘導的に充電するための充電器を記載している。
【００１１】
米国公開特許第２００７０２９９６５号は、バッテリー充電回路、および、平面誘導充電プラットフォームとの互換性のための構造を記載している。
【００１２】
国際公開第１１１４４５０９号は、回路の費用を削減した誘導バッテリー平衡（＝バッテリーの充電均等化）を記載している。
【００１３】
米国公開特許第２００５０４０７１１号は、マルチポートパワーコンバーターを記載しており、すべてのポートは高周波変圧器の異なる巻線によって結合されている。
【００１４】
米国特許第４７４２４４１号は、高周波スイッチングパワーコンバーターを記載している。
【００１５】
米国特許第３５１７３００号は、周波数リンクを備えるパワーコンバーター回路を記載している。
【００１６】
米国公開特許第２００３０１４１８４３号は、バッテリー駆動装置のための電圧平衡装置を記載している。
【００１７】
米国公開特許第２００５００７７８７９号は、直列に接続されたエネルギー源および蓄積手段のためのエネルギー送信装置を記載している。
【００１８】
米国公開特許第２００５０１４０３３５号は、直列接続されたバッテリーパックのための平衡装置を記載している。
【００１９】
したがって、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、エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーの提供を容易にする柔軟な概念が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係る実施の形態は、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を提供する。装置は、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（ポート）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、を備える。さらに、装置は、共有された磁束ガイドを備える。加えて、装置は、第１のエネルギー蓄積端末を共有された磁束ガイド（または、一般的には、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と、第２のエネルギー蓄積端末を共有された磁束ガイド（または、一般的には、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と、別の端末を共有された磁束ガイド（または、一般的には、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とを備える。装置は、さらに、第１のエネルギー蓄積端末および第２のエネルギー蓄積端末および別の端末のガルバニック分離を備える。このように構成された装置は、エネルギー蓄積要素からの、および、エネルギー蓄積要素へのエネルギーの柔軟な提供および供給を容易にする。
【００２１】
本発明に係るこの実施の形態は、好ましくは磁束ガイドの中に形成された、または、磁束ガイドの中に強まった交番磁界によって、電気的エネルギーを双方向に送信し、結合し、効果的に分離することができ（しかしながら、共有された磁束ガイドは必須ではない）、エネルギー蓄積要素を互いに結合するための磁界ベースのカップリング機構の利用は、エネルギー束の方向およびエネルギー束の量を個々に特定する際の大きな自由度を容易にする。加えて、磁界ベースのカップリング機構は、高電圧および／または大電流を避けることができ、エネルギー蓄積システムの信頼性の改善をすることができる。さらに、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ガルバニック分離によって、ユーザーにとって危険な電流や電圧の増加を妨げることができるので、このような実装は有利である。さらに、前記ガルバニック分離によって、エネルギー蓄積要素を接続または取り外しすることがより容易になるので、改善されたモジュール性を達成することができる。加えて、例えば、異なる劣化状態を有するエネルギー蓄積要素は、単純化された方法でエネルギー蓄積端末に接続することができる。要約すると、記載された実施の形態は、高い柔軟性を有するエネルギーを供給または提供するための装置を可能にする。
【００２２】
かなり一般的には、上述の共有された磁束ガイドも、共有された磁束、または、共有された磁束を得たあらゆる種類の装置（１つまたは３つ）によって再配置することができる。例えば、カップリング機構が結合された磁界（または磁束）が共有されていれば十分である。しかしながら、コイルの鉄心（または、一般的に、磁束ガイド）を別々に形成することができる（そのため、例えば、それぞれのカップリング機構は、それに関係する磁束ガイドの一部を有する。）。
【００２３】
本明細書で共有された磁束ガイドの結合について言及する限り、前記結合も共有された磁束または共有された磁界に結合することによって再配置することができる。
【００２４】
したがって、本発明の一態様は、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に関連し、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、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と、第２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２のカップリング機構と、別の端末を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とを備え、装置は、第１のエネルギー蓄積端末および第２のエネルギー蓄積端末および別の端末のガルバニック分離を備える。
【００２５】
この装置は、最初に記載した装置と同じ考慮事項に基づいており、最初に記載した装置と同じ特徴および機能を追加することができる。
【００２６】
さらに好ましい実施の形態では、装置は変圧器を備え、第１のカップリング機構、第２のカップリング機構、および、別のカップリング機構は変圧器の共有された磁束ガイドに配置されたコイルを備える。このような実施の形態では、例えばコイルの巻き数を適切に寸法設定することによって、端末において所望の電圧比を有利に生成することができる。
【００２７】
このような好ましい実施の形態では、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とを備える。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、変圧器は多相変圧器の形で構成される。例えば、既に存在するまたは生成される三相供給ネットワークへの結合を可能にするために、このような実施の形態は有益である。
【００２８】
好ましい実施の形態では、第１のカップリング機構および／または第２のカップリング機構および／または別のカップリング機構および／またはさらに別のカップリング機構は、ＤＣ電圧回路／ＡＣ電圧回路連結手段を備える。前記ＤＣ電圧回路／ＡＣ電圧回路連結手段は、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。実施の形態において記載されるような装置の構成は、エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーに基づいて、（例えば、エネルギー蓄積要素の中に蓄積されたエネルギーに基づいて、交番磁界への寄与を生じさせることによって）交流電圧を生成し、例えば、ＤＣ電圧エネルギー蓄積要素を交番磁界に結合する（例えば、交番磁界によって生成されたＡＣ電圧に基づいて、エネルギー蓄積要素の中に蓄積するための直流を生成することによって）という点で、有利である。
【００２９】
好ましい実施の形態において、装置は、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る。制御ユニットは、制御信号によって、それぞれのエネルギー蓄積要素から磁束ガイドへ、またはその逆方向に、第１のカップリング機構内または第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するように構成される。さらに、制御ユニットは、制御信号を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。したがって、実装された装置は、例えば、互いに異なる周波数を有するエネルギー蓄積要素と電源および／または消費物を相互に調整するという点で有利である。ここで、例えば、固定動作周波数を有する電源または負荷は、交番磁界の周波数を決定する。例えば、制御ユニットは目的の周波数情報、すなわち、交番磁界の周波数に関する情報を決定し、それをＤＣ電圧回路／ＡＣ電圧回路連結手段に転送し得る。得られた目的の周波数情報に従って、双方向のカップリング機構は、例えば、ＤＣ電圧回路／ＡＣ電圧回路連結手段によって磁束ガイドの交番磁界にＤＣ電圧エネルギー蓄積要素を結合することができる。
【００３０】
好ましい実施の形態では、装置は、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。したがって、実装された装置は、例えば等価平衡度を実行できるという点で有利である。
【００３１】
好ましい実施の形態では、装置は、それぞれが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を備える。加えて、装置は、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る。さらに、分散制御ユニットは、中央制御ユニットに無線で結合される。実施の形態に対応する装置は、例えば、エネルギー蓄積要素の簡単な分離を可能にするという点で有利である。さらに、例えば、新しく追加された分散制御ユニットを、ケーブルリンクを介して中央制御ユニットに接続する必要がないので、このような装置は拡張性に関して利点を提供する。
【００３２】
好ましい実施の形態では、装置は、共有された磁束ガイドを介した電磁誘導による、制御ユニットの結合を備える。記載された前記結合によって、信号は中央制御ユニットと分散制御ユニットとの間を伝送される。実施の形態による装置は、例えば、追加の伝送経路を確立する必要がないので、エネルギー的に有利な信号送信について有利である。さらに、記載された実施の形態は、例えば、装置のよりコンパクトな設計を可能にする。
【００３３】
さらに好ましい実施の形態は、装置は、制御ユニットのエネルギー要求が、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制御ユニットを備える。装置のこのような実装は、制御ユニットが追加のエネルギー供給を必要としないので、有利である。
【００３４】
好ましい実施の形態では、装置は、動作中に、第１のエネルギー蓄積端末、第２のエネルギー蓄積端末、または、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となるように構成される。このような実施の形態は、エネルギー蓄積要素のガルバニック分離によって、すなわち、エネルギー蓄積要素が電気的に直列に接続されないという点でより有利になる。1つ以上のエネルギー蓄積要素と磁束ガイドの中に存在する交番磁界との間でエネルギー交換が行われ続ける間に接続または取り外しができるので、このような装置の実施の形態は、有利になる。
【００３５】
好ましい実施の形態では、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を備える。このようなセンサーは、例えば、エネルギー蓄積要素に作用する電圧または電流を検知するために有利に用いられる。
【００３６】
好ましい実施の形態では、装置は、動作中に、すなわち、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との間で存在し続けている間に、第１のカップリング機構または第２のカップリング機構によって（例えば、エネルギー蓄積端末と磁束ガイド上に配置されたコイルとの間の半導体スイッチを開放することによって）、エネルギー蓄積要素の１つを一時的に切断するように構成され、エネルギー交換が分離されたエネルギー蓄積要素と交番磁界との間で存在しない。加えて、装置は、例えば、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が分離された状態かつ動作中に、すなわち、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、例えば、エネルギー蓄積要素の無負荷電圧または内部抵抗を測定することによって、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および／または劣化状態を決定するように構成され、例えば、エネルギー蓄積要素は装置から取り外される、または、切断する必要もない。
【００３７】
好ましい実施の形態では、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の一部の負荷に出力される間、動作中に、第１のカップリング機構または第２のカップリング機構によっ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。
【００３８】
（エネルギー蓄積要素の）内部抵抗を決定するために、無負荷電圧を測定すること（エネルギー蓄積要素が分離されているときに測定が通常行われても良い）に加え、バッテリーに（または、一般的に、エネルギー蓄積要素に）短く定義された負荷を供給することが必要かもしれない（しかし、必ずしも必要としない）。
【００３９】
一態様によれば、例えば、電圧差（過電圧）が、開回路電圧と負荷状態（定義された電流があるとき）にある電圧との差から計算され、電圧差は、オームの法則に従って、電流とともに内部抵抗になる。
【００４０】
本発明（電気的に分離された方法で、共有された磁束および／またはそれぞれのカップリング機構を介する共有された磁束ガイドに結合された個々のエネルギー蓄積要素を有する）による設計が与えられると、（例えば、電気自動車を運転するための）上位の負荷プロファイルを提供しながら個々の要素（例えば、一般的には、エネルギー蓄積要素）に対して様々な負荷（診断プロファイル／測定のような）を再現することが可能である。
【００４１】
切断前に流れる電流が分かっている場合は、（例えば、動作中に）（エネルギー蓄積要素の）単純な切断は内部抵抗を測定するために用いることもできる。したがって、これは、負荷がかけられている間の電圧と電流、およびアイドル状態の間の電圧が生じるだろう（そして、例えば、前記量が別の計算に用いられても良い）。
【００４２】
しかしながら、前の電流負荷（例えば、前の切断）は定義されていない可能性がある。したがって、例えば、与えられた設計により、残留エネルギーの提供とは無関係で内部抵抗の計算を可能にする分離および／または定義された負荷（電流パルス）が可能であるという点で、装置は任意に補足されてもよい。充電状態に加えて、内部抵抗がバッテリーの劣化や性能に関する結論を示すために用いられうる。
【００４３】
一般的に、ここで記載された装置は、内部抵抗を測定するための定義された負荷（例えば、正常動作中の電流パルス）の可能性が提供される（エネルギー蓄積要素の特徴付けを可能にする）ように（任意に）示しうる。
【００４４】
好ましい実施の形態では、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、エネルギー蓄積要素の充電またはエネルギー蓄積要素から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。記載された実施の形態による装置は、例えば、適切に分極されていないエネルギー蓄積要素を接続することによって引き起こされうるユーザーの健康被害を防ぐという点で有利である。
【００４５】
好ましい実施の形態では、装置は、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の充電状態および第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の充電状態を調整するように構成される。したがって、実装された実施の形態は、例えば、異なる電荷量を備えるエネルギー蓄積要素を採用するために有利に用いられうる。
【００４６】
好ましい実施の形態では、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、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充電状態を調整するように構成される。選択的な充電または放電は、例えば、エネルギー蓄積要素の中に提供される電荷の効果的な利用を提供するために有利に用いられうる。
【００４７】
好ましい実施の形態では、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、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。例えば、充電状態が調整されるときに、エネルギー蓄積要素の効果的な充電または放電が可能になるので、実施の形態において記載された装置は、例えば、エネルギー蓄積要素の電荷量を効果的に利用するために有利に用いられうる。
【００４８】
好ましい実施の形態では、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、例えば、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。例えば、別のエネルギーを引き出すことは不利な放電深度を引き起こすかもしれないので、ここでは、別のエネルギーが最終放電限界に到達したエネルギー蓄積要素から引き出されない。言い換えると、エネルギー蓄積要素への不可逆的な損傷は、例えば、さらなる放電を防止することによって防止することができる。ここで有利なことは、他のエネルギー蓄積要素からエネルギーを取り出すことによって継続的な動作を保証することができる。このような動作、例えばエネルギーの提供が、ある期間にわたってより少ない総電力で実行されてもよく、または、すべてのエネルギー蓄積要素が放電のために利用可能な状態と比較してより短い期間にわたって同じ総電力で実行されてもよい。
【００４９】
好ましい実施の形態では、第１のカップリング機構および／または第２のカップリング機構は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を備える。このような温度検知は、バッテリー管理を実装するために有利に用いられうる。
【００５０】
好ましい実施の形態では、装置は、温度センサーによって検知された温度によって、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。例えば、得られた温度情報は、過熱からエネルギー蓄積要素を保護するために有利に用いられうる。
【００５１】
好ましい実施の形態では、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を備える。この方法で実装された装置は、例えば、装置の拡張性を保証する点で有利である。
【００５２】
好ましい実施の形態は、エネルギー蓄積システムを説明する。エネルギー蓄積システムは、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であって、上述の実施の形態に記載した装置を含む。加えて、エネルギー蓄積システムは、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含み、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。この方法で実装されたエネルギー蓄積要素は、例えば、市販のバッテリーを用いることによって、エネルギー蓄積システムの低コストの実装に有利に適している。加えて、記載されたシステムは、特にエネルギー蓄積要素の一部で、大電流および／または高電圧を避けるために用いられ得る。
【００５３】
好ましい実施の形態では、エネルギー蓄積システムは、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。第１および第２のエネルギー蓄積要素は、例えば、それぞれの容量、端子電圧、セルの数、保存状態、および／または、劣化状態、またはバッテリーの技術に関して異なるかもしれない。したがって、構成されたシステムは、例えば、新しい要素を購入する結果として既に存在する異種のエネルギー蓄積要素を用いることによってコスト削減するという点で有利である。加えて、このシステムは、エネルギー蓄積要素に関して採用された柔軟な方法によって構成し得る。すなわち、例えば、所望の電圧は、異なる容量のエネルギー蓄積要素の異なる数によって生成される。従来のシステムでは、たいていの場合、高圧である（例えば、電気自動車について４００ボルト）目的の電圧は、直列で低いセル電圧（約４ボルト）を接続することによって、生み出すことができる。しかしながら、結果として、セルの数も定義され、前記セルの数は、並列接続によってのみ乗じることができ、すなわち、２倍、３倍などにすることができる。一方、記載された実施の形態にしたがって、２．５倍にすることも可能である。すなわち、例えば、１００この直列と２つの並列のセルの代わりに、１０このエネルギー蓄積要素がそれぞれの場合、２５この直列セルと共に結合される。それゆえに、１つは異なる数のセルを用いることによって電圧を得ることができ、前記セルも異なる容量を追加的に有し得る。
【００５４】
好ましい実施の形態では、システムは、磁束ガイドを介して磁気的に結合される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る。この方法で構成されたシステムは、例えば、結果として、ユーザーにとって危険となり得る大きな直流または高い直流電圧の発生を防ぐことができる。
【００５５】
本発明による好ましい実施の形態は、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、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を提供する。ここで、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る。さらに、その方法は、共有された磁束ガイド内に交番磁界を生成するため、もしくは補強または貢献するため、および、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第１のエネルギー蓄積要素のエネルギーを少なくとも一時的に利用することを含む。加えて、その方法は、磁束ガイド内に存在し、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、エネルギーを第１のエネルギー蓄積要素に少なくとも一時的に供給することを含む。さらに、その方法は、共有された磁束ガイド内に交番磁界を生成するため、もしくは補強または貢献するために第２のエネルギー蓄積要素のエネルギーを少なくとも一時的に利用することを含む。また、その方法は、磁束ガイド内に存在する交番磁界に基づいて、エネルギーを第２のエネルギー蓄積要素に少なくとも一時的に供給することを含む。実施の形態に記載された方法は、柔軟な方法でエネルギー蓄積用要素を充電または放電するために有利に用いられ得る。その方法は、本発明に係る装置に関して本明細書に記載された特徴および機能のすべてによって拡張し得る。
【００５６】
本発明の実施の形態は、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を提供する。装置は、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、第１のエネルギー蓄積端末を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、第２のエネルギー蓄積端末を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、別の端末を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含む。加えて、第１のエネルギー蓄積端末および第２のエネルギー蓄積端末は、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を、電気的直列接続をするように構成される。さらに、装置は、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を選択的に充電または放電することによって、第１および第２のエネルギー蓄積要素の充電状態または第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充電状態を平衡に保つように構成される。このような装置は、例えば、電気的直列接続によって、または、共有された磁束ガイドを介した結合によって有利に影響し得るエネルギー蓄積要素に電荷を供給する、または、エネルギー蓄積要素から電荷を引き出すという点で有利である。例えば、エネルギーが磁気的な結合を介してエネルギー蓄積要素に供給される間、直列接続は、電気消費物に電流を供給するのに役立つ。一般的に言えば、直列接続を用いる間、装置は、例えば、第１の機能（例えば、エネルギー蓄積要素の充電またはエネルギーを第１の消費物へ供給すること）を達成し得る。装置の第２の機能（例えば、電荷平衡、第１の機能と異なる電源からの充電、または、第１の機能と異なる消費物にエネルギーを提供すること）は、例えば、磁気的な結合を介して達成し得る。第１および第２の機能は、例えば、相互にまたは同時に使用し得る。加えて、選択的な充電または放電は、例えば、エネルギー蓄積要素内に提供された電荷の効率的な利用が可能になるように有利に用いられ、利用効率の向上は、例えば、エネルギー蓄積要素の充電がバランスをとるために必須ではないという事実に基づく。充電に必要とされる電流は、例えば、その転送、または、引き出し、または再蓄積する間に追加的に損失するという結果を生じる。エネルギー蓄積要素の充電が劣化を早め得るので、既に弱くなったおよび／または劣化が進んだ状態を示すエネルギー蓄積要素の不必要な充電を控えること、および、選択的な放電によって他のエネルギー蓄積要素への充電に適応することができることが利点である。
【００５７】
好ましい実施の形態では、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エネルギー蓄積要素に充電するように構成され、共有された充電電流は直列接続を通して流れ、直列に接続されたエネルギー蓄積要素は、例えば、１つのエネルギー蓄積要素のようなそれぞれの充電電流の電源から直列に接続されたエネルギー蓄積要素の個々の端子電圧の合計と等しい端子電圧を効率的に実行する。このような装置は、例えば、共有された磁束ガイドを介してエネルギーを負荷に提供するという点で有利であり、例えば、エネルギー蓄積要素に電気的直列接続を介したエネルギーを供給されることが可能である。
【００５８】
好ましい実施の形態では、装置は、直列に接続された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、共有された負荷電流は直列接続を通して流れ、直列に接続されたエネルギー蓄積要素は、例えば、１つのエネルギー蓄積要素として負荷についておよび／または負荷の観点から直列に接続されたエネルギー蓄積要素の個々の端子電圧の合計が等しい端子電圧を効率的に実行する。したがって、実装された装置は、磁束ガイドを介してエネルギー蓄積要素を充電する点で有利である。すなわち、例えば、エネルギー蓄積要素からのエネルギーが同時に直列接続内に位置する負荷を供給するために用いられる。
【００５９】
好ましい実施の形態では、装置は、第１のカップリング機構および／または第２のカップリング機構を介して磁束ガイドの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、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の個々の充電を可能にするように、および／または、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の個々の充電を可能にするように構成される。したがって、実装された装置は、例えば、エネルギー蓄積要素の異なる充電状態または異なる容量を考慮するという点で有利である。
【００６０】
本発明の好ましい実施の形態はエネルギー蓄積システムを記載する。エネルギー蓄積システムは、上記記載した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を含む。加えて、システムは、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を含み、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が電気的に直接に接続される。エネルギー蓄積システムは、同時にエネルギー蓄積システムのエネルギー蓄積要素（例えば、バッテリー）からエネルギーを提供し、エネルギーをエネルギー蓄積システムのエネルギー蓄積要素へ供給するために有利に用いられる。
【００６１】
以下の添付図面を参照して本発明に係る実施の形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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】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】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】図４は本発明の一実施の形態に係る装置の概略図を示す。
【図５】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の概略図を示す。
【図６Ａ】図６Ａ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６Ｂ】図６Ｂ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６Ｃ】図６Ｃ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７】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８】図８は本発明の別の実施の形態の概略図を示す。
【図９】図９は本発明の別の実施の形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
１．図１の実施の形態
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。
【００６４】
装置１００は、磁束ガイド１１０と、第１の双方向のカップリング機構１２０ａおよび第２の双方向のカップリング機構１２０ｂと、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａおよび第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂと、を含む。加えて、装置１００は、カップリング機構１４０と別の端末１５０とを含む。
【００６５】
装置１００のエネルギー蓄積端末１３０ａ−ｂは、エネルギー蓄積要素と接続ができるように構成される。第１の双方向のカップリング機構１２０ａと第２の双方向のカップリング機構１２０ｂとは、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａおよび第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂに接続された第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をそれぞれ、磁束ガイド１１０に結合するように構成される。ここで、エネルギーは磁束ガイドに結合され、または、第１の双方向のカップリング機構１２０ａまたは第２の双方向のカップリング機構１２０ｂを介して磁束ガイド１１０から分離しうる。磁束ガイド１１０から取り出されたエネルギーは、例えばエネルギー蓄積端末１３０ａ−ｂを介して第１または第２のエネルギー蓄積要素を提供しうる。
【００６６】
ところで、磁束ガイド１１０に結合されたエネルギーは、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａと第１の双方向のカップリング機構１２０ａとを介して磁束ガイド１１０に接続される第１のエネルギー蓄積要素から引き出され得る。加えて、例えば、磁束ガイド１１０に結合された磁力は、第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂと第２の双方向のカップリング機構１２０ｂとを介して磁束ガイド１１０に接続される第２のエネルギー蓄積要素から引き出され得る。さらに、磁束ガイド１１０に結合されたエネルギーは、エネルギー蓄積端末、例えば、エネルギー蓄積端末１３０ａおよび１３０ｂと、双方向のカップリング機構、例えば、双方向のカップリング機構１２０ａおよび１２０ｂとを介して磁束ガイド１１０に結合される複数のエネルギー蓄積要素から引き出され得る。
【００６７】
加えて、別のカップリング機構１４０は、例えば、端末１５０にエネルギーを提供するために使用し得る。さらに、別のカップリング機構１４０は、例えば、端末１５０を介して磁束ガイドに電源を接続する働きをしており、エネルギーは磁束ガイドに結合され、エネルギーは、例えば、エネルギー蓄積端末１３０ａ−ｂの１つに接続されるエネルギー蓄積要素に提供される。
【００６８】
要約すると、その中に形成された交流磁気を有する磁束ガイド１１０を介したエネルギーの転送によって、端末１５０で消費物は提供しうることを述べる。この目的を達成するために、交番磁界はエネルギー蓄積端末１３０ａ−ｂと双方向のカップリング機構１２０ａ−ｂを介して磁束ガイド１１０に接続されたエネルギー蓄積要素から引き出されたエネルギーによって高められ得る。さらに、磁束ガイド１１０の交番磁界からのエネルギーは第１のエネルギー蓄積端末１３０ａまたは第２のエネルギー蓄積要素１３０ｂに接続される第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提供し得り、例えば、電源は別の端末１５０で磁束ガイド１１０内の交番磁界に供給し、すなわち、交番磁界を作るために供給される。加えて、エネルギー蓄積端末１３０ａおよび１３０ｂとは、端末に接続されるエネルギー蓄積要素を電気的に分離するように構成される。
【００６９】
任意的に、装置１００は、以下に記載される構造的特徴および／または機能のうちの１つまたはすべてによって補足し得る。
【００７０】
２．図２の第２の実施の形態
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。
【００７１】
装置２００は、磁束ガイド１１０と、第１の双方向のカップリング機構１２０ａと、第２の双方向のカップリング機構１２０ｂと、別の双方向のカップリング機構１２０ｃと、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａと、第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂと、別のエネルギー蓄積端末１３０ｃとを含む。加えて、装置２００は、別のカップリング機構１４０と別の端末１５０とを含む。さらに、装置２００は、例えば、無線方式で、または、磁束ガイドを介して、双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃに誘導的に結合する中央制御ユニット２１０を含む。それに加えて、装置２００は、別の任意的な誘導カップリング機構２２０を含む。双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃは、それぞれの誘導コイル２２０ａ−ｃを備え、それによって、磁束ガイド１１０内の交番磁界の結合が可能とされる。さらに、双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃはそれぞれＤＣ電圧回路／ＡＣ電圧回路連結手段２２４ａ−ｃを備え、それによって、例えば、ＤＣ電圧エネルギー蓄積要素が磁束ガイド１１０内の交番磁界の結合しうる。さらに、双方向のカップリング機構１２０は分散制御ユニット２２６ａ−ｃをそれぞれ備え、それぞれが中央制御ユニット２１０に接続される。さらに、双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃは温度センサー２２８ａ、または、電圧または電流センサー２２８ｂを備えていてもよい。加えて、磁束ガイド１１０を介して誘導結合する場合には、中央制御ユニットはコイル２１２を備えていてもよい。加えて、別のカップリング機構１４０はコイル２４２を備え、それによって、別の端末１５０が磁束ガイド１１０に結合されていてもよい。加えて、磁束ガイド１１０上のコイル２２２ａ−ｃ、２１２、２４２の配置は変圧器２３０を形成する。
【００７２】
双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃは、オーバーヒートした場合に適切な対策、例えばエネルギー蓄積要素のスイッチをオフまたは冷却をするために、エネルギー蓄積端末１３０ａ−ｃ、例えば温度センサー２２８ａによって、接続されるエネルギー蓄積要素の信頼できる動作を保証し得る。加えて、双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃは、電圧または電流センサー２２８ｂによって、例えば、エネルギー蓄積端末１３０ａ−ｃに接続されるそれぞれのエネルギー蓄積要素の充電状態または保存状態を決定し得る。例えば、必要であれば、エネルギー蓄積要素の効率的な動作について適切な対策を講じるためであり、例えば、個々に調整可能なエネルギーの取り出しまたはそれぞれのエネルギー蓄積要素からまたはエネルギー蓄積要素へ供給するエネルギーが実装される。電圧または電流のこのような決定は、充電状態または劣化状態を決定するために、例えば端末１５０でエネルギーを提供または供給し続ける間、エネルギー蓄積要素を一時的に分離することによって実行し得る。
【００７３】
要約すると、装置２００が、例えば、エネルギー蓄積端末１３０ａ−ｃに接続し得るエネルギー蓄積要素の柔軟な充放電を可能にすることが述べられている。それらの充電状態によると、エネルギーを個々に引き出し、または、それらに供給しうる。前記エネルギーの個々の引き出しまたは供給は、特に双方向のカップリング機構１２０ａ−ｃによって可能とされる。カップリング機構１２０ａ−ｃは、磁束ガイド１１０の交番磁界の内または外のエネルギーを個々に結合し得る。例えば、別の双方向のカップリング機構と、エネルギー蓄積端末とを備えることによって、装置２００は個々に拡張し得る。さらに、装置２００は、例えば別の端末１５０と別のカップリング機構１４０とによって、エネルギーを磁束ガイド１１０の交番磁界に供給し、または、磁束ガイド１１０内の交番磁界から引き出し得る。例えば、別の端末１５０は別のカップリング機構１４０を介して磁束ガイド１１０内の交番磁界にエネルギーを供給するように接続する電源を有していてもよい。また、別の端末１５０は、例えば、別のカップリング機構を介して磁束ガイド１１０の交番磁界から引き出されたエネルギーによって供給するように接続する負荷を有していてもよい。
【００７４】
３．図３のエネルギー蓄積システム
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。
【００７５】
エネルギー蓄積システム３００は、エネルギーを複数のエネルギー蓄積要素に供給するため、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３１０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、別のエネルギー蓄積要素３２０ｃと、を備える。エネルギー蓄積要素３２０ａ−ｃは、電気的なエネルギー蓄積装置、例えば、再充電可能なバッテリーや蓄電池を含みうる。加えて、エネルギー蓄積要素３２０ａ−ｃは、お互いと個々に異なる。例えば、第１のエネルギー蓄積要素３２０ａは、第２のエネルギー蓄積要素３２０ｂよりも多い個々のセルまたはバッテリー数を含み得る。さらに、個々のエネルギー蓄積要素３２０ａ−ｃは、それぞれ１つのバッテリーから成立し得る。保存状態、劣化状態、または、基礎的技術を、例えば、それぞれの容量によって、それぞれ異なる。さらに、エネルギー蓄積要素３２０ａ−ｃは、例えば、個々のセルまたはバッテリーの直列または並列接続によって、複数のバッテリーを含み得る。
【００７６】
要約すると、エネルギー蓄積システム３００は、低コストかつ柔軟な方法で既存のエネルギー蓄積要素を利用し得ることが述べられている。例えば、既存のエネルギー蓄積装置が使用することができるので、新しい要素の購入は必要とされていない。
【００７７】
４．図４の実施の形態
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。
【００７８】
装置４００は、磁束ガイド１１０と、第１のカップリング機構１４０ａと、第２のカップリング機構１４０ｂと、別のカップリング機構１４０ｃと、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａと、第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂと、別の端末１５０とを含む。加えて、装置４００は、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａおよび第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂのシリアルリンク４１０を備える。
【００７９】
第１のカップリング機構１４０ａまたは第２のカップリング機構１４０ｂまたは別のカップリング機構１４０ｃは、エネルギーを磁束ガイド１１０内に形成し得る交番磁界から引き出すまたは交番磁界に供給するように構成し得る。したがって、エネルギー蓄積端末１３０ａおよび１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素の柔軟な充放電は可能となる。別の端末１５０は、例えば、磁束ガイド１１０を介してエネルギー蓄積端末１３０ａ−ｂに接続されるエネルギー蓄積要素へエネルギーを提供するために使用し得る電源に接続する役目をし得る。加えて、負荷も、例えば、別の端末１５０に接続し得り、負荷は、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａまたは第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素から磁束ガイド１１０を介してエネルギーを供給し得る。シリアルリンク４１０によって、エネルギー端末１３０ａおよび１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素は、直列で使用し得る。例えば、共有された充電電流はエネルギー端末１３０ａおよび１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素に流れ得る。代わりに、共有された負荷電流はエネルギー蓄積端末１３０ａおよび１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素を通して流れ得る。
【００８０】
要約すると、ここで説明された装置４００は、ここでは、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａまたは第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素にエネルギー、例えば別の端末１５０に接続された電源からのエネルギーを、個々に供給することに適していることが述べられている。さらに、別の端末１５０に接続された負荷は、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａまたは第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂで引き出されたエネルギー蓄積要素からエネルギーを提供し得る。ここで、エネルギー蓄積要素の調整またはつり合わすために、相互の充電は、エネルギー蓄積端末１３０ａおよび１３０ｂに接続されたエネルギー蓄積要素を選択的に放電することによって妨げ得る。この方法で、充電過程がエネルギー蓄積要素の劣化および弱めることを引き起こすため、再充電の間に生じる欠損は、例えば、妨げ得り、または弱いエネルギー蓄積要素を広め得る。
【００８１】
５．図５の実施の形態
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。
【００８２】
エネルギー蓄積システム５００は、磁束ガイド１００と、複数のカップリング機構５２０ａ−ｅと、第１のエネルギー蓄積端末５３０ａと、第２のエネルギー蓄積端末５３０ｂと、別のエネルギー蓄積端末５３０ｃと、２つの別のエネルギー蓄積端末５３０ｄ、および５３０とを含む。エネルギー蓄積端末５３０ａ−ｃは、エネルギー蓄積端末５３０ａ−ｃに接続されたエネルギー蓄積要素の直列接続が可能であるように構成される。
【００８３】
上述したエネルギー蓄積システム５００の要素は、図４に記載する装置４００の要素に大部分は対応する。エネルギー蓄積システム５００は、さらに、第１のエネルギー蓄積要素５４０ａと、第２のエネルギー蓄積要素５４０ｂと、別のエネルギー蓄積要素５４０ｃとを含み、エネルギー蓄積端末５３０ａ−ｃに接続され、それによって直列に接続される。直列接続は、例えば、エネルギー蓄積要素へエネルギーを供給するために、エネルギー蓄積要素へ直列に電気的に接続された共有された電源５５０ａの利用が可能となる。加えて、直列接続は共有された負荷電流を有するエネルギー蓄積要素に直列に接続された共有された負荷を供給する役目をし、前記負荷電流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よって供給される。電源または負荷５５０ａは電気的なドライブであり、例えば、電気的消費物または発電機の特性が時々現れる。加えて、例えば、別の電源または負荷５５０ｂおよび５５０ｃは、共有された磁束ガイド１１０を介して接続し得る。最後に、別の電源、例えば５５０ｂおよび５５０ｃはエネルギー蓄積要素にエネルギーを供給する役目をし得る。加えて、別の負荷、例えば５５０ｂおよび５５０ｃは、エネルギー蓄積要素から引き出されたエネルギーを供給し得る。
【００８４】
６．図６ａ−ｃの実施の形態
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。
【００８５】
装置６００は、３つのエネルギー蓄積要素６４０ａ−ｃを備え、１つのバッテリーセルを含むエネルギー蓄積要素６４０と、並列接続で接続する２つのバッテリーセルを含むエネルギー蓄積要素６４０ｂと、直列接続で接続する２つのバッテリーセルを含むエネルギー蓄積要素６４０ｃと、を備える。エネルギー蓄積要素６４０ａ−ｃは、エネルギー蓄積端末６３０ａ−ｃを介してそれぞれの双方向のカップリング機構６２０ａ−ｃに接続される。共有された磁束ガイド１１０を介したコイルによって、双方向のカップリング機構６２０ａ−ｃがエネルギー蓄積要素６４０ａ−ｃをお互いにおよび電源また負荷を接続するために適切な別の端末６５０にリンクする。双方向のカップリング機構６２０ａ−ｃは、ＤＣ電圧回路／ＡＣ電圧回路連結手段６２４ａ−ｃをそれぞれ備える。さらに、双方向のカップリング機構６２０ａ−ｃは、分散制御ユニット２２６ａ−ｃをそれぞれ有する。加えて、装置６００は別の制御ユニット２１０を備える。図６は装置６００の実施の形態を示し、中央制御ユニット２１０は分散制御ユニット２２６ａ−ｃと、例えば有線接続で通信しあう。
【００８６】
図６ｂは、対照的に、装置６００´の実施の形態を示し、装置６００ととてもよく似ており、中央制御ユニット２１０と分散制御ユニットとの間の通信は、例えば無線を介して実装される。装置６００と６００´とで対応する特徴は同じ参照番号で示され、ここでは再度説明しない。むしろ、読み手は装置６００に与えられた説明を参照されたい。
【００８７】
図６ｃは、本発明の一実施の形態に係る装置６００´を示し、エネルギー蓄積要素６４０ａと、関連するエネルギー蓄積端末６３０ａと、対応するカップリング機構６２０とを追加または取り外しすることができる。これは、分散制御ユニット２２６ａ−ｃを有する中央制御ユニット２１０の図６ｂに記載する無線接続によって、可能または容易となる。ここで記載された装置６００と６００´とは、拡張可能なエネルギー蓄積システムを実装することによって、特に有利である。
【００８８】
７．図７の実施の形態
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。
【００８９】
８．図８の実施の形態
図８は、本発明の別の実施の形態の概略図を示す。
【００９０】
図８の装置８００は、図１の装置１００とわずかに異なる。それゆえに、同一の特徴は、ここでは同一の参照番号によって示される。
【００９１】
図１の装置１００と本質的な違いは、図８の装置８００では共有された磁束ガイドを必要としないという点である。むしろ、エネルギー蓄積端末１３０ａ、１３０ｂおよび別の端末１５０に、対応するカップリング機構によって共有された磁束８１０に結合されることで一般的に十分である。共有された磁束ガイドはこの目的に必須ではない。むしろ、例えば、カップリング機構の一部を形成し得る対応するカップリングコイルは、自由場を介して共有された磁束に結合し得る。
【００９２】
代わりに、例えば、様々なエネルギー蓄積端末はそれぞれのカップリング機構を介してそれぞれのフラックス誘導部に接続し得る。この詳細は図９で説明されるだろう。
【００９３】
９．図９の実施の形態
図９は本発明の別の実施の形態の概略図を示す。
【００９４】
図９の装置９００は、図１の装置１００とわずかに異なる。それゆえに、同一の特徴は、ここでは同一の参照番号によって示される。
【００９５】
図９の装置９００において、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａは、第１の双方向のカップリング機構１２０ａを介して第１のフラックス誘導部９２０ａ（または第１のフラックス誘導部に巻かれた第１のカップリングインダクタンス）に結合される。第２のエネルギー蓄積端末１３０ｂは、第２の双方向のカップリング機構１２０ｂを介して第２のフラックス誘導部９２０ｂ（または第２のフラックス誘導部に巻かれた第２のカップリングインダクタンス）に結合される。別のエネルギー蓄積端末１５０は、別の双方向のカップリング機構１４０を介して第３のフラックス誘導部９２０ｃ（または第３のフラックス誘導部に巻かれた第３のカップリングインダクタンス）に結合される。
【００９６】
動作状態において、フラックス誘導部９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃは共有された磁束ガイドを形成し得る。すなわち、空隙９２４ａ、９２４ｂがフラックス誘導部の間に存在する可能性がある。しかしながら、“共有された”磁束ガイドはここでは１つの部分で形成されておらず、いくつかの分離可能な部分から成り立っている。
【００９７】
例えば、装置９００の動作中（すなわち、共有された磁界が存在する間）、関連する第１の双方向のカップリング機構１２０ａと関連する第１のエネルギー蓄積端子１３０と共に、より好ましくは第１のエネルギー蓄積端末に接続されたエネルギー蓄積装置も共に第１のフラックス誘導部９２０ａを取り外すことを可能にする。この流れの中で、例えば、第１のフラックス誘導部９２０ａと、第１の双方向のカップリング機構１２０ａと、第１のエネルギー蓄積端末１３０ａと、第１のエネルギー蓄積装置（図示せず）とを含む全体のブロックは共有された磁界のみを介して装置９００の他のユニットへ結合するので、有線接続を切断する必要がない。最後に、装置９００は、上述したブロックが安全性に関連するカバーを取り外すことなしに動作中、取り外されまたは再設置されるように機械的に実装される。したがって、関連するカップリング機構と関連するフラックス誘導部と共にエネルギー蓄積装置を交換することができる。
【００９８】
したがって、１つの実施の形態は、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９００を含み、第１のエネルギー蓄積要素に接続するための第１のエネルギー蓄積端末と、第２のエネルギー蓄積要素に接続するための第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に別の端末１５０とを含む。また、装置は、共有された磁界に第１のエネルギー蓄積端末を双方的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、共有された磁界に第２のエネルギー蓄積端末を双方的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、共有された磁界に別の端末を結合するように構成される別のカップリング機構１４０とを含む。装置は、第１のカップリング機構と第２のカップリング機構と別のカップリング機構とのガルバニック分離を備える。関連するカップリング機構と共に共有された磁界へ／からのエネルギー蓄積要素の結合および取り外しが動作中に可能なように構成される。エネルギーの交換が共有された磁界を介して１つ以上のエネルギー蓄積要素の間に存在し続ける間、結合および取り外しが影響し得るように構成される。結合は、例えば、磁束ガイド（例えば、それぞれのカップリング機構とそれぞれのエネルギー蓄積要素と共に機械的に）の対応する部分が共有された磁界が存在する領域から導くように動くという点で達成し得る。取り外しは、例えば、磁束ガイド（例えば、それぞれのカップリング機構とそれぞれのエネルギー蓄積要素と共に機械的に）の対応する部分が共有された磁界が存在する領域から離れるという点で影響し得る。
【００９９】
したがって、電気的な接続を切断することなしにメモリモジュール（エネルギー蓄積要素）を取り外すという前記設計が（任意的に）可能である。最後に、コアは共有されたコアに位置するのではなく、残りの構造の磁界（誘電結合）（例えば共有された磁界中）中に位置する。機械的な接続（ケーブルのような）がないので、いつでもシステムから取り外し得る。
【０１００】
かなり一般的に、ここで記載される他の実施の形態においても、共有された磁界は上述する共有された磁束ガイドを再配置し得る。例えば、カップリング機構が結合された磁界に共有されることが十分である。しかしながら、コイルの鉄心は別々に実装し得る。
【０１０１】
それゆえに、ここで記載される実施の形態において、上述の共有された磁束ガイドの代わりに分離した磁心を利用することもできる。したがって、コイルを電気的に切断することを（任意的に）可能となるだけでなく、（例えば、カップリング機構と、可能であれば、磁束ガイドの部分とを有する）モジュールに沿ってコイルを取り外すことができる（すなわち、電気的な接続を中断することなく）。
【０１０２】
これは、例えば図９に示されており、残りの構造９２０ａ、１２０ａ、１３０ａ、９４０を有するコイル９２２ａが取り外され／追加される。
【０１０３】
１０．別の側面および結論
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。
【０１０４】
電気エネルギーを蓄積することについて、ガルバニックセル（バッテリーセル）は使用し得る。しかしながら、このようなセルは通常は低電圧を有し、時々低電流も有する。これは、高電圧または大電流を生成するためにいくつかのセルが結合してバッテリーを形成することを意味する。
【０１０５】
いくつかの方法が個々のバッテリーセルを接続するために要求されている。しかしながら、それらの多くは大量に支出すれば達成することができる。加えて、本発明に係るいくつかの実施の形態とは対照的に、もし１つの直列要素だけが欠損したら、蓄積システムは機能をしなくなる。
【０１０６】
大電流がもはや単純な切替要素（例えば、ＭＯＳＦＥＴｓ（金属−酸化物−半導体 電界効果トランジスタ））で切替えられず、高い電圧を与えられず、十分な絶縁を保証されないにちがいない。これら２つのポイントが電気的要素についての費用を増加し得る。
【０１０７】
大きい直接的な電流および／または高い直接的な電圧は、安全性の点から重大であると考え得る。一方で、直接的な電流が存在するとき、アークが簡単に引き裂かれないという問題がある。他方で、特定の基準および規則は、特定の境界値の時点で従わなければならない。
【０１０８】
バッテリーの充電状態が開放回路電圧の量によって決定し得る。もしバッテリーが動作中である場合、すなわち電流が流れている場合、この電圧値は変わるだろう。結果として、バッテリーセルの高価なモデルは充電状況についての情報を得るために開発されるに違いない。
【０１０９】
電気的直列接続なので、一列のセルは最も乏しいセルの容量に制限される。これは、本発明に係るいくつかの実施の形態とは対照的に、最も乏しいセルが充電できなくなるとすぐにすべてのシステムも電力を出力することができないことを意味する。
【０１１０】
いくつかの比較例が以下に述べられるだろう。
【０１１１】
小さなガルバニックセルを強力なバッテリシステムに接続することは、いくつかの比較例において、電気的な導体（銅製のケーブル）による直列、可能であれば並列の電気配線によって影響される。
【０１１２】
良い接続を達成するために、バッテリーセルは、いくつかの場合、溶接またははんだ付けされる。したがって、再配置は多くの費用を必要とする。いくつかの比較例において、バッテリーはもはや操作できない、もしくは、バッテリーセルまたはバッテリーセグメントが取り外される場合だけで、とても制限された範囲で操作可能であるだろう。
【０１１３】
いくつかの比較例において、特定の要素は配線のために時々使用され、管理は高い絶縁度を保証する必要がある。安全性は基準が適応される点で具体的に強制される。充電状態は、電流センサーと共に充電状態を認識する能力がある複雑なバッテリーモデルによって決定される。
【０１１４】
いわゆる等価平衡度によって、最も乏しいセルの電力または容量は残りのバッテリーシステムに関連して補償し得る。しかしながら、従来のバッテリーシステムでは、この平衡度の変形が代わりのものである受動的な平衡度よりも、より高価であり、より時間を消費することが明らかであり、それがほとんど採用されていない理由である。原則として、受動的な平衡度によって、不均衡が動作中に蓄積されることを妨げる。しかしながら、バッテリーシステムの電力は最も乏しいセルの電力に制限されたままである。
【０１１５】
ここで記載される実施の形態を個々にまたは組み合わせて追加する別の実施の形態または特徴または側面が以下に記載されるだろう。
【０１１６】
本発明に係る実施の形態は、いくつかのコイルによる磁心上で（または一般的に磁束ガイド上で）磁気的な結合によって電力（例えば、いくつかのエネルギー蓄積要素）の組み合わせを達成する。加えて、本発明に係るいくつかの実施の形態は、変圧器上の特定の端末によってバッテリー電圧レベルの再分割を達成する。さらに、本発明に係る実施の形態は、自動車のアプリケーションで内蔵された供給を制限しない。さらに、本発明に係る実施の形態は、共有された変圧器を備えるシステムを含む。
【０１１７】
本発明に係るいくつかの実施の形態は、バッテリーの個々のセルの多くを磁気的な結合を介して組み合わせすることを可能にして、大きい直接的な電流または高い直接的な電圧を妨げ得るいくつかの場合またはそれによって、等価または受動的な平衡度を過剰にさせる。
【０１１８】
加えて、本発明に係るいくつかの実施の形態は、バッテリーを充電および放電するための両方に役立ち、それによって、いくつかの場合において平衡度を過剰にさせる双方向のシステムを提供する。さらに、本発明に係るいくつかの実施の形態はシステムを記載しており、セルは直列で電気的に結合されていない。加えて、本発明に係るいくつかの実施の形態は、バッテリーの再分割の利点を記載する。さらに、本発明に係るいくつかの実施の形態は、磁気的な結合を介してバッテリーの多くのセルを組み合わせるシステムを記載しており、大きい直接的な電流または高い直接的な電圧を避けるいくつかの場合またはそれによって、等価または受動的な平衡度を過剰にさせる。さらに、本発明に係るいくつかの実施の形態は、蓄積装置を提供するシステムを含む。
【０１１９】
本発明に係るいくつかの実施の形態は、バッテリー蓄積装置を記載しており、セルまたはセルの列が変圧器によって電気的ではなく磁気的に接続されるという点で少なくともいくつかの上述の問題を回避する。個々のバッテリーのエネルギーの磁気的な結合が好ましくは電流が変化することで可能にするので、中央制御ユニットは（例えば、エネルギー蓄積端末と磁束ガイドとの間に）挿入し得る。これは、より多くの費用を必要とするという考えを与え、不利な点の外側を明確にする利点の多くを提供する。
【０１２０】
いくつかの実施の形態において、個々にまたは組み合わせて実装し得るこれらの利点は、次の通りである。
・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。
【０１２１】
周波数（例えば、磁束ガイドの交番磁界の周波数）は可変であるが、目的の値を設定することも可能である。前記目的の値は主な周波数（５０Ｈｚ）に相当、または、それよりも高くてもよく、挿入された閉回路の制御／配線によって主な周波数を減少してもよい。
【０１２２】
変圧器は単相の変圧器または三相の変圧器であってもよく、三相の変圧器を使用する場合、個々のバッテリー誘導コイルがいくつかの位置で統合することが可能である。
【０１２３】
接続されたバッテリーの電圧および導体（例えば、コイル内に誘電された電圧）に加えて、本発明の実施の形態において、制御ユニットも、１つ以上のセンサーを介してバッテリーセルの温度を監視し得り、電力を制限することによって、または、セグメントのスイッチを切ることによって温度に対応する。
【０１２４】
バッテリー誘導コイルの制御ユニット（例えば、分散制御ユニット）は、本発明の実施の形態において、バッテリー管理タスクを同時に実行してもよい。しかしながら、１つは別々のまたは特定のまたは中央バッテリー管理ユニット（制御ユニット）を採用してもよい。
【０１２５】
本発明の実施の形態において、制御ユニットはそれらのエネルギー要求が誘導された電力および／またはバッテリーによってカバーされること示し得る。
【０１２６】
本発明の実施の形態において、電流センサーは必須ではなく、制御ユニットを補い得る。
【０１２７】
本発明の実施の形態におけるシステムは、並列のバッテリー配置におけるコンデンサを使用することによって、および／または、高い周波数を使用することによって、最適化し得る。
【０１２８】
本発明の実施の形態において、制御ユニットが位相反応を検知し得り、それらの切替を適応し得ることが、導体電圧を測定することによって可能である。代わりに、切替信号はエネルギー管理によって通信され、電圧を測定するために、および／または位相を測定するためのセンサーを提示し得る。
【０１２９】
本発明の実施の形態において、ここで示されたバッテリーシステムも、単相の変圧器に加えて、バッテリーセルを備える回路に接続されたいくつかの導体回路を有する複数相の変圧器を備え得る。
【０１３０】
本発明に係る１つの実施の形態はバッテリー管理システムと制御ユニット（反転された整流）とを組み合わせることによって達成する。
【０１３１】
本発明に係る実施の形態において、通信は有線接続、例えば、ＳＰＩ（シリアル−ペリフェラル  インタフェース）、ＣＡＮ（コントローラ  エリア  ネットワーク、例えば自動車分野で使用される）などを介して、もしくは、ＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）、ブルートゥース（登録商標）、ＮＦＣ（近距離無線通信）またはそれらのようなものによって無線の方法で実行し得る。加えて、誘電された電圧自身を介して実行し得る。最後に、中央エネルギー管理システムも特定のコイルを介して磁心に接続し得る。
【０１３２】
本発明に係る実施の形態において、リチウムイオンバッテリーを加えて、他の蓄積システム（鉛蓄電池、ＮｉＭＨ（ニッケル水素電池）、コンデンサなど）は、含まれ得る。
【０１３３】
本発明に係る蓄積システムは、個々のコイルが（動作中にも）取り外されまたは追加されてもよいことが示されている。
【０１３４】
本発明に係る実施の形態は、技術的な特徴として、磁気的な接続と、バッテリー蓄積システムの個々のセグメントのガルバニック分離とを備える。特に、例えば、バッテリーセルは、磁心上に位置されるコイルによって切替および／または制御する方法を介してお互いに接続されており、交番磁界を介して電源／電流のシンクに接続し得る。したがって、例えば、高価ではなく、より信頼でき、より容易に再配置でき、等価平衡されたバッテリーシステムを実装し得る。
【０１３５】
したがって、本発明に係る実施の形態は、エネルギー蓄積要素の選択的な充電または放電を可能にし、結果として接続されたエネルギー蓄積要素の充電状態を調整し得る。調整（平衡）を達成するために、例えば、エネルギーが１つのエネルギー蓄積要素から他のものへ導かれることを必要としないことが特にここでは利点である。特に、従来の等価平衡度（高い充電状態を有するセルから低い充電状態を有するセルへエネルギーの転送）はこれによって過剰とされる。前の段落で強調されるように、記載されたシステムによって、等価平衡度は選択された充電によって特に実行される。しかしながら、これは、システムを同質にするために、蓄積されたエネルギーが再分配される必要がないという利点を有する。
【０１３６】
本発明の別の実施の形態において、エネルギー蓄積要素からエネルギーを取り出すときに、装置はエネルギー蓄積要素の劣化状態を考慮することができ、それによって、劣化状態に適応した放電電流がエネルギー蓄積要素から取り出される。例えば、放電電流のより小さい量は劣化の重い信号を有するエネルギー蓄積要素から取り出され得る。加えて、装置は劣化状態に適応するエネルギー蓄積要素の充電を可能にする。例えば、充電電流のより小さい量は、激しい劣化状態を既に表すエネルギー蓄積要素に供給し得る。
【図１】
2019530423.tif 000003
【図２】
2019530423.tif 000004
【図３】
2019530423.tif 000005
【図４】
2019530423.tif 000006
【図５】
2019530423.tif 000007
【図６Ａ】
2019530423.tif 000008
【図６Ｂ】
2019530423.tif 000009
【図６Ｃ】
2019530423.tif 000010
【図７】
2019530423.tif 000011
【図８】
2019530423.tif 000012
【図９】
2019530423.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月12日(2018.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と共に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、
前記結合は、前記第１のカップリング機構に結合された結合インダクタンス（９２２ａ）を、前記第１のエネルギー蓄積端末（１３０ａ）に接続される前記第１のカップリング機構（１２０ａ）および前記第１のエネルギー蓄積装置（９４０）と共に、前記共有された磁束が存在する領域に機械的に導くことを含み、
前記取り外しは、前記第１のカップリング機構に結合される前記結合インダクタンス（９２２ａ）を、前記第１のエネルギー蓄積端末（１３０ａ）に接続される前記第１のカップリング機構（１２０ａ）および前記第１のエネルギー蓄積装置（９４０）と共に、前記共有された磁束が存在する領域から離れるように機械的に導くことを含み、
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。
【請求項２】
前記装置は、前記共有された磁束が存在していても、前記第１のカップリング機構（１２０ａ）と、前記第１のエネルギー蓄積端末（１３０ａ）と、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と共に、第１の磁束ガイド部の取り外しができるように構成されており、
前記第１の磁束ガイド部は、動作中、いくつかの分離可能な部分を含む共有された磁束ガイドの部分である、請求項１に記載する装置。
【請求項３】
前記結合は、前記第１のカップリング機構に結合されたコイル（９２２ａ）を前記第１のエネルギー蓄積端末（１３０ａ）に接続された磁束ガイド部、前記第１のカップリング機構（１２０ａ）および前記第１のエネルギー蓄積装置（９４０）と共に、前記共有された磁束が存在する領域に機械的に導くことを含み、
前記取り外しは、前記第１のカップリング機構に結合されたコイル（９２２ａ）を前記第１のエネルギー蓄積端末（１３０ａ）に接続された前記第１のカップリング機構（１２０ａ）および前記第１のエネルギー蓄積装置（９４０）と共に、前記共有された磁束が存在する領域から離れるように機械的に導くことを含む、請求項１または請求項２のいずれかに記載する装置。
【請求項４】
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。
【請求項５】
前記装置は、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前記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前記内部抵抗を測定し、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、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以上の他のエネルギー蓄積要素と前記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前記内部抵抗を測定し、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、請求項４に記載する装置。
【請求項６】
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、
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。
【国際調査報告】
2019530423.tif 000014
2019530423.tif 000015
2019530423.tif 000016
2019530423.tif 000017
2019530423.tif 000018
2019530423.tif 000019
2019530423.tif 000020
2019530423.tif 000021
2019530423.tif 000022
2019530423.tif 000023