(57)【要約】【課題】本発明は、目標電圧及び目標電気エネルギを船舶の電気コンシューマーに供給するための、船舶のための電圧供給システムに関する。【解決手段】電圧供給システムは、実電圧及び実電気エネルギを有している複数の自動車両牽引用電池モジュール（１１）を備えており、自動車両牽引用電池モジュール（１１）が、目標電圧、実電圧、目標電気エネルギ、及び実電気エネルギに依存して、複数の牽引用電池モジュール小群（１７）を形成するために直列接続で、及び／又は、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を形成するために並列接続で、相互接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標電圧及び目標電気エネルギを船舶の電気コンシューマーに供給するための、船舶のための電圧供給システムであって、実電圧及び実電気エネルギを有している複数の自動車両牽引用電池モジュール（１１）を備えている、前記電圧供給システムにおいて、
前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）が、前記目標電圧、前記実電圧、前記目標電気エネルギ、及び前記実電気エネルギに依存して、複数の牽引用電池モジュール小群（１７）を形成するために直列接続で、及び／又は、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を形成するために並列接続で、相互接続されていることを特徴とする電圧供給システム。
【請求項２】
前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）の前記実電圧が、前記電気コンシューマーの前記目標電圧に一致している場合に、複数の前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）が、少なくとも１つの前記牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ）を形成するために、並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧供給システム。
【請求項３】
前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）の前記実電圧が、前記電気コンシューマーの前記目標電圧より低い場合に、複数の前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）が、牽引用電池モジュール小群（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）を形成するように直列接続されており、且つ、複数の前記牽引用電池モジュール小群（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ）が、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を形成するように並列接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧供給システム。
【請求項４】
前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）が、自動車両用ＣＡＮバスシステム（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）を介して動作可能とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電圧供給システム。
【請求項５】
前記牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）それぞれの自動車両牽引用電池モジュール（１１）の数量が、前記自動車両用ＣＡＮバスシステム（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の制御信号容量に依存することを特徴とする請求項４に記載の電圧供給システム。
【請求項６】
前記電圧供給システムが、電気的に並列接続されている複数の前記牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を備えており、
前記牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）それぞれの自動車両牽引用電池モジュール（１１）の数量が、前記自動車両用ＣＡＮバスシステム（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の制御信号容量に依存し、
前記牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）それぞれの自動車両牽引用電池モジュール（１１）がそれぞれ、群専用の前記自動車両用ＣＡＮバスシステム（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）に接続されており、
前記牽引用電池モジュール群（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）の数量が、前記電気コンシューマーの前記目標電気エネルギに依存し、
群専用の前記自動車両用ＣＡＮバスシステム（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）が、上位制御装置（１６）に接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の電圧供給システム。
【請求項７】
前記自動車両牽引用電池モジュール（１１）の前記実電気エネルギが、１０ｋＷｈ〜１００ｋＷｈとされ、
前記電気コンシューマーの前記目標電気エネルギが、１０００ｋＷｈより大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電圧供給システム。
【請求項８】
目標電圧及び目標電気エネルギを発電所の電気コンシューマーに供給するための、発電所のための電圧供給システムであって、実電圧及び実電気エネルギをそれぞれ有している複数の自動車両牽引用電池モジュールを備えている、前記電圧供給システムにおいて、
前記自動車両牽引用電池モジュールが、前記目標電圧、前記実電圧、前記目標電気エネルギ、及び前記実電気エネルギに従って、複数の牽引用電池モジュール小群を形成するために直列接続で、及び/又は、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群を形成するために並列接続で相互接続されていることを特徴とする電圧供給システム。
【請求項９】
請求項２〜７のいずれか一項に記載の特徴によって特徴づけられている、請求項８に記載の電圧供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のための電圧供給システム又は発電所のための電圧供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動システムをハイブリッドするための電気駆動装置は、船舶においても、これまで以上に大きな役割を果たしている。例えば船舶を駆動するために利用される電気機械を動作させるための船舶の電気コンシューマーを動作させるためには、適切な電圧又は適切な電気エネルギを電気機械又は電気コンシューマーに供給するための電気船の電圧供給システムが必要とされる。費用をほとんど要せずひいては低コストで所望の目標電圧及び所望の目標エネルギを船舶の電気コンシューマーに供給可能とされる、船舶の電圧供給システムに対するニーズが存在する。発電所の定置用途において、比較可能な要件が存在する。このことを発端として、本発明は、新しいタイプの船舶又は発電所の電圧供給システムを創造するという目的に基づいている。
【０００３】
当該目的は、請求項１に記載の電圧供給システムによって達成される。本発明における船舶のための電圧供給システムは、実電圧及び実電気エネルギを有している複数の自動車両牽引用電池モジュールを備えている。複数の自動車両牽引用電池モジュールが、目標電圧、実電圧、目標電気エネルギ、及び実電気エネルギに依存して、複数の牽引用電池モジュール小群を形成するために直列接続で、及び／又は、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群を形成するために並列接続で、相互接続されている。
【０００４】
本発明は、動力車部門における自動車両の用途から知られている自動車両牽引用電池モジュールを船舶用の電圧供給システムに利用することを提案するものである。しかしながら、このような自動車両牽引用電池モジュールは、自身の実電圧及び／又は実電気エネルギに関して、船舶の電気コンシューマーの目標電圧及び／又は目標エネルギから外れているので、本発明は、自動車両牽引用電池モジュールの所定の相互接続を提案するものである。本発明は、自動車両牽引用電池モジュールを利用することによって、例えば船舶を駆動するために利用される発電機のような船舶の電気コンシューマーに所望の目標電圧及び目標電気エネルギを供給する、船舶用の電圧供給システムを、ほとんど費用を要せずに提供することができる。
【０００５】
特に自動車両牽引用電池モジュールの実電圧が電気コンシューマーの目標電圧に相当する場合には、複数の自動車両牽引用電池モジュールが、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群を形成するために並列接続されている。特に自動車両牽引用電池モジュールの実電圧が電気コンシューマーの目標電圧より低い場合には、複数の自動車両牽引用電池モジュールが、牽引用電池モジュール小群を形成するために直列接続されており、複数の牽引用電池モジュール小群が、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群を形成するために並列接続されている。自動車両牽引用電池モジュールのこのような電気的相互接続が、目標電圧及び目標電気エネルギを船舶の電気コンシューマーに供給するために望ましい。
【０００６】
望ましくは、自動車両牽引用電池モジュールは、自動車両用ＣＡＮバスシステムを介して動作可能とされる。これにより、自動車両牽引用電池モジュールは、自動車両用ＣＡＮバスシステムを利用して容易に動作可能とされる。従って、単純且つコスト効果に優れた船舶用電圧供給システムを提供することができる。
【０００７】
さらなる発展形態では、電圧供給システムが、電気的に並列接続されている複数の牽引用電池モジュール群を備えており、牽引用電池モジュール群それぞれの自動車両牽引用電池モジュールの数量が、自動車両用ＣＡＮバスシステムの制御信号容量に依存し、牽引用電池モジュール群それぞれの自動車両牽引用電池モジュールがそれぞれ、群専用の自動車両用ＣＡＮバスシステムに接続されており、牽引用電池モジュール群の数量が、電気コンシューマーの目標電気エネルギに依存し、群専用の自動車両用ＣＡＮバスシステムが、上位制御装置に接続されている。当該さらなる発展形態は、自動車両牽引用電池モジュール及び自動車両用ＣＡＮバスシステムを利用することによって所望の目標電圧及び目標電気エネルギを船舶の電気コンシューマーに供給する船舶用電圧供給システムを提供するために、特に好ましい。
【０００８】
本発明における発電所用電圧供給システムは、請求項８に規定されている。
【０００９】
本発明の好ましいさらなる実施形態は、従属請求項及び発明の詳細な説明から明らかとなる。本発明の典型的な実施例について、限定することを目的としない図面を用いて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明における第１の船舶のための電圧供給システムを表わす。
【図２】本発明における第２の船舶のための電圧供給システムを表わす。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、目標電圧及び目標電気エネルギを船舶の電気コンシューマーに供給するための、船舶のための電圧供給システムに関する。
【００１２】
また、本発明は、目標電圧及び目標電気エネルギを発電所の電気コンシューマーに供給するための、発電所のための電圧供給システムに関する。本発明について、船舶のための電圧供給システムを参照しつつ以下に説明する。しかしながら、本発明は、発電所のための電圧供給システムにも適用可能とされる。
【００１３】
船舶のための電圧供給システム１０は、複数の自動車両牽引用電池モジュール１１を備えており、自動車両牽引用電池モジュール１１それぞれは、実電圧及び実電気エネルギを有しているか、又は提供する。
【００１４】
自動車両牽引用電池モジュール１１は、複数の牽引用電池モジュール小群を直列接続するために、又は、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群を並列接続するために、目標電圧、実電圧、目標電気エネルギ、及び実電気エネルギに従って相互接続されている。
【００１５】
図１は、複数の自動車両牽引用電池モジュールを具備する、船舶のための電圧供給システム１０の第１の典型的な実施例を表わす。図１は、５基の自動車両牽引用電池モジュール１１を例示的に表わす。すべての自動車両牽引用電池モジュール１１が、少なくとも１つの牽引用電池モジュール群を形成するために、すなわち図１における２つの牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂを形成するために、並列接続の形態で相互接続されている。図１では、牽引用電池モジュール群１２ａは、３基の自動車両牽引用電池モジュール１１を備えており、牽引用電池モジュール群１２ｂは、２基の自動車両牽引用電池モジュール１１を備えている。
【００１６】
図１では、牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂそれぞれの自動車両牽引用電池モジュール１１それぞれが、互いに対して並列接続されているばかりでなく、牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂも互いに対して並列接続されているので、牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂのすべての自動車両牽引用電池モジュール１１が、並列接続の形態で共通する電圧供給線１８に接続されている。船舶の少なくとも１つの電気コンシューマー、特に駆動源として機能する電気機械は、電圧供給線１８を介して、所望の目標電圧及び所望の目標エネルギを供給することができる。
【００１７】
図１では、自動車両牽引用電池モジュール１１の実電圧は、電気コンシューマーの目標電圧に相当し、並列に相互接続されている自動車両牽引用電池モジュール１１の数量は、所望の目標電気エネルギに依存している。
【００１８】
自動車両牽引用電池モジュール１１は、ＣＡＮバスシステムを介して動作される。このような自動車両用ＣＡＮバスシステムは、制限された制御信号の容量を有している。このために、牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂそれぞれの自動車両牽引用電池モジュール１１それぞれが、群専用の自動車両用ＣＡＮバスシステム１３ａ，１３ｂを介して、すなわち、自動車両用ＣＡＮバスシステム１３ａを経由する牽引用電池モジュール群１２ａの自動車両牽引用電池モジュール１１と、自動車両用ＣＡＮバスシステム１３ｂを経由する牽引用電池モジュール群１２ｂの自動車両牽引用バッテリモジュール１１とを介して動作される。従って、バスコントローラ１４ａ，１４ｂは、自動車両用ＣＡＮバスシステム１３ａ，１３ｂそれぞれを介して、制御信号の伝送を調和させる。自動車両用ＣＡＮバスシステム１３ａ，１３ｂ又はバスコントローラ１４ａ，１４ｂは、上位バスシステム１５を介して上位制御装置とデータを交換するために、上位バスシステム１５に接続されている。
【００１９】
図２は、本発明におけるさらなる船舶用電圧供給システム１０を表わす。図２に表わす船舶用電圧供給システム１０の場合には、１２基の自動車両牽引用電池モジュール１１が配設されており、自動車両牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成するように、４基の自動車両牽引用電池モジュール１１毎に相互接続されている。自動車両牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれの内部には、４基の自動車両牽引用電池モジュール１１のうち２基の自動車両牽引用電池モジュール１１それぞれが、牽引用電池モジュール小群１７ａ，１７ｂ，１７ｃを形成するように、直列に相互接続されており、牽引用電池モジュール小群１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成するように並列に相互接続されている。
【００２０】
従って、図２において、自動車両牽引用電池モジュール群１１の実電圧は、船舶の電気コンシューマーの目標電圧より小さく、直列に相互接続されていると共に牽引用電池モジュール小群１７ａ，１７ｂ，１７ｃを形成するように相互接続されている自動車両牽引用電池モジュール１１の数量は、目標電圧に対する実電圧の比に依存する。
【００２１】
牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃの数量は、必要とされる目標エネルギに対する実エネルギの比に依存する。並列接続されている牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、共通する電圧供給線１８に接続されている。
【００２２】
群専用の自動車両用ＣＡＮバスシステム１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、再び牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれと相互接続され、これに関連して、バスコントローラ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、上位制御装置１６と通信するために、上位バスシステム１５に結合されている。また、牽引用電池モジュール群１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれの自動車両牽引用電池モジュール１１の数量は、自動車両用ＣＡＮバスシステムの制御信号の容量に依存している。
【００２３】
既知の市販されている自動車両牽引用電池モジュール１１と既知の市販されている自動車両用ＣＡＮバスシステム１３，１５とを利用することによって、本発明は、所望の目標電圧及び所望の目標エネルギを船舶の少なくとも１つの電気コンシューマーに供給するための、船舶用の電圧供給システム１０を構築することができる。すなわち、それ自体既知のアセンブリを利用することによって、高いコスト効率且つ高い信頼性を有する船舶用の電圧供給システム１０を構築することができる。既知の自動車両牽引用電池モジュール１１の実電気エネルギは、１０ｋＷｈ〜１００ｋＷｈとされ、特に約２０ｋＷｈである。船舶の電気コンシューマーの目標電気エネルギは、一般に１０００ｋＷｈより大きく、数ＭＷｈ程度とされる。
【００２４】
自動車両牽引用電池モジュール１１を並列に配置させることによって（図１参照）、又は、直列接続されている自動車両牽引用電池モジュール１１を並列に配置させるか、若しくは牽引用電池モジュール小群１７を並列に配置させることによって（図２参照）、非常に高度な冗長性を実現することができる。自動車両牽引用電池モジュール１１に不具合が発生した結果として、安全のために自動車両牽引用電池モジュール１１の電源を切った場合であっても、電圧の供給を依然として維持することができる。対応して多数の並列接続された自動車両牽引用電池モジュール１１又は並列接続された牽引用電池モジュール小群１７によって、電力すなわちエネルギの損失が低く抑えられる。このような損失の発生は、自動車両用ＣＡＮバスシステムを介して検知される。対応して、自動車両牽引用電池モジュール１１の故障は、上位案内システムに伝えられる。
【符号の説明】
【００２５】
１０    電圧供給システム
１１    自動車両牽引用電池モジュール
１２ａ  牽引用電池モジュール群
１２ｂ  牽引用電池モジュール群
１２ｃ  牽引用電池モジュール群
１３ａ  自動車両用ＣＡＮバスシステム
１３ｂ  自動車両用ＣＡＮバスシステム
１３ｃ  自動車両用ＣＡＮバスシステム
１４ａ  バスコントローラ
１４ｂ  バスコントローラ
１４ｃ  バスコントローラ
１５    上位バスシステム
１６    上位制御装置
１７ａ  牽引用電池モジュール小群
１７ｂ  牽引用電池モジュール小群
１７ｃ  牽引用電池モジュール小群
１８    電圧供給線
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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