(57)【要約】  本開示によれば、装置に電力を供給するためのシステムが、バッテリ（１５０）と、移動式再充電電源（１１０）と、バッテリ出力（１６０）と、コントローラ（１４０）とを含む。バッテリ出力は装置に電力を供給するよう構成される。コントローラは、バッテリ出力を通じる電流が閾よりも下であることを検出した後、移動式再充電電源からバッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される。加えて、コントローラは、バッテリ出力を通じる電流が閾よりも上であることを検出した後、バッテリからバッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される。
2014529991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置に電力を供給するためのシステムであって、
バッテリと、
移動式再充電電源と、
バッテリ出力と、
コントローラとを含み、
前記バッテリ出力は、前記装置に電力を供給するよう構成され、
前記コントローラは、前記バッテリ出力を通じる電流が閾よりも下であることを検出した後、前記移動式再充電電源から前記バッテリ出力への電力の供給を開始し、且つ、前記バッテリ出力を通じる電流が前記閾よりも上であることを検出した後、前記バッテリから前記バッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される、
システム。
【請求項２】
前記移動式再充電電源は、少なくとも、前記バッテリ出力を通じる前記電流が前記閾よりも下であるときに、前記バッテリを充電するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、少なくとも、１つのスイッチを閉じる或いは開く信号を送信することによって、前記バッテリ又は前記移動式再充電電源のいずれかから前記バッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記移動式再充電電源は、燃料電池である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記移動式再充電電源及び前記バッテリと連絡する二次電荷蓄積装置を更に含み、前記移動式再充電電源は、少なくとも、前記バッテリ出力を通じる前記電流が前記閾よりも上であるときに、前記二次電荷蓄積装置を充電する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記二次電荷蓄積装置は、少なくとも、前記バッテリ出力を通じる前記電流が前記閾よりも下であるときに、前記バッテリを充電する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
装置に電力を供給するためのシステムであって、
バッテリと、
移動式再充電電源と、
バッテリ出力と、
コントローラとを含み、
前記バッテリ出力は、前記装置に電力を供給するよう構成され、
前記コントローラは、前記バッテリ出力を通じる電流が閾よりも下であることを検出した後、前記移動式再充電電源による前記バッテリの充電を開始し、且つ、前記バッテリ出力を通じる前記電流が前記閾よりも上であることを検出した後、前記バッテリから前記バッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される、
システム。
【請求項８】
前記コントローラは、少なくとも１つのスイッチを閉じる或いは開く信号を送信することによって、前記バッテリから前記バッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記移動式再充電電源は、燃料電池である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記移動式再充電電源及び前記バッテリと連絡する二次電荷蓄積装置を更に含み、前記移動式再充電電源は、少なくとも、前記バッテリ出力を通じる前記電流が前記閾よりも上であるときに、前記二次電荷蓄積装置を充電する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記二次電荷蓄積装置は、少なくとも、前記バッテリ出力を通じる前記電流が前記閾よりも下であるときに、前記バッテリを充電する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
装置に電力を供給する方法であって、
前記装置のための電流が閾よりも上であるか或いは下であるかを検出することを含み、
前記装置のための前記電流が前記閾よりも上であるならば、バッテリから前記装置のための電力を供給し、
前記装置のための前記電流が前記閾よりも下であるならば、移動式再充電電源から前記装置のための電流を供給する、
方法。
【請求項１３】
前記装置のための前記電流が前記閾よりも下であるときに、前記移動式再充電電源で、前記バッテリを充電することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記装置のための前記電流が前記閾よりも上であるときに、前記移動式再充電電源で、二次電荷蓄積装置を充電することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記装置のための前記電流が前記閾よりも下であるときに、前記二次電荷蓄積装置で、前記バッテリを充電することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記装置のための電流が前記閾よりも上であり、且つ前記閾よりも下に減少するするときに、前記バッテリからの前記電力の前記供給を前記移動式再充電電源からの前記電力の供給に切り換えること、及び
前記装置のための電流が前記閾よりも下であり、且つ前記閾よりも上に増大するときに、前記移動式再充電電源からの前記電力の前記供給から前記バッテリからの前記電力の前記供給に切り換えることを更に含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記移動式再充電電源は、燃料電池である、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、バッテリに向けられており、より具体的には、燃料電池バッテリ充電／放電管理システム及び方法に向けられている。
【背景技術】
【０００２】
様々の再充電可能なバッテリが既知である。そのような再充填可能なバッテリの困難はバッテリを再充填する電源がないときに起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術の問題を解決することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従来技術の上述の欠陥のうちの１つ又はそれよりも多くに対処するために、本開示の１つの実施態様は、バッテリと、移動式再充電電源と、バッテリ出力と、コントローラとを含む、装置に電力を供給するためのシステムである。バッテリ出力は、装置に電力を供給するよう構成される。コントローラは、バッテリ出力を通じる電流が閾よりも下であることを検出した後、移動式再充電電源からバッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される。加えて、コントローラは、バッテリ出力を通じる電流が閾よりも上であることを検出した後、バッテリからバッテリ出力への電力の供給を開始するよう構成される。
【０００５】
本開示の特定の実施態様は、実施に依存する様々の技術的利点をもたらし得る。例えば、ある技術的利点は、バッテリを再充電するために移動式燃料電池を使用し、それによって、バッテリ／電源の使用の持続時間を伸ばす能力を含み得る。他の技術的利点は、バッテリの使用時間を伸ばす能力を含み得る。更に他の技術的利点は、移動中にバッテリの充電を可能にする能力を含み得る。更に他の技術的利点は、燃料電池が電子機器の移動式使用のための持続時間を伸ばすことを可能にする能力を含み得る。一層更なる他の利点は、電流負荷に依存して電源としての燃料電池及びバッテリの間の切換えを行う能力を含み得る。
【０００６】
特定の利点を上に列挙したが、様々の実施態様は、それらの列挙した利点の一部又は全部を含んでよく、全く含まなくてもよい。加えて、以下の図面及び記載を検討した後、他の技術的利点が当業者に直ちに明らかになり得る。
【０００７】
本開示及びその利点のより完全な理解のために、添付の図面と共に以下の記載を参照する。図面中、同等の参照番号は同等の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示のある実施態様に従ったシステムの電力の流れを示すフロー図である。
【図２】本開示のある実施態様に従ったシステムの他の電力の流れを示すフロー図である。
【図３】本開示のある実施態様に従ったプロセスを示すプロセス図である。
【図４】如何なる言及される機能をも実施するよう本開示の他の実施態様に関連して使用し得る汎用コンピュータを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例示的な実施態様が以下に例示されるが、現在知られているものであろうとなかろうと、任意の数の技術を使用して本発明を実施し得ることが最初に理解されるべきである。本発明は、以下に例示する例示的な実施例、図面、及び技法に如何様にも限定されない。加えて、図面は原寸通りに描写されていない。
【００１０】
移動式の及び他の電子機器では、電源が可能な限り長く電力を供給することが頻繁に必要である。電源の使用時間を伸ばすために、再充電可能なバッテリを使用し得る。しかしながら、バッテリを再充電するために、電源が直ちに利用可能でない移動式環境では、問題に直面し得る。
【００１１】
そのような懸念に鑑み、本開示の特定の実施態様は、移動式燃料電池源でバッテリを充電することによって、電子機器に電力を供給するバッテリの持続時間を伸ばすシステム及び方法を教示する。加えて、特定の実施態様では、バッテリを使用する電子機器の電子負荷が軽いならば、移動式燃料電池源は、バッテリを再充電しながら、電子機器に電力供給し得る。本開示の特定の実施態様は、電子負荷が軽から重に切り換える決定が行われるときの、電源としての移動式燃料電池源から電源としてのバッテリへの切換えも教示する。
【００１２】
図１は、本開示のある実施態様に従ったシステム１００の電力フロー図を例示している。図１のシステム１００は、電子負荷が軽いと考えられるシナリオに対応している。図１のシステム１００の構成部品を参照して特定の詳細が提供されるが、他の実施態様は、より多くの構成部品、より少ない構成部品、又は異なる構成部品を含み得ることが理解されるべきである。図１のシステム１００は、再充電電源１１０と、バッテリ充電器１２０と、電流感知回路１３０と、マイクロコントローラ１４０と、バッテリ１５０と、バッテリ出力１６０と、複数のスイッチ１７２，７１４，７１６と、二次電荷蓄積装置１８０とを含む。
【００１３】
再充電電源１１０は、バッテリを再充電するための如何なる適切な電力源をも提示し、この実施態様では、燃料電池として示されている。燃料電池は、酸素又は何らかの他の酸化剤との化学反応を介して、燃料からの化学エネルギを電気エネルギに変換する。燃料電池において使用される一般的な燃料は水素である。しかしながら、ブタン、天然ガス、及びメタノールを含む、他の燃料も利用し得る。燃料電池内の燃料が消耗されるときには、当業者に明らかな方法において燃料電池内のカートリッジを交換し得る。よって、燃料電池の更なる詳細を提示しない。特定の実施態様では、装置のために（再充電電源に比べて）高い電流が必要とされるときに、再充電電源１１０は電源としての機能を果たすのに特に適していないかもしれない。
【００１４】
以下に更に詳細に議論するように、バッテリ出力１６０に電力を供給し、再充電電力をバッテリ１５０に供給し、或いは二次電荷蓄積装置１８０にエネルギを供給するために、バッテリ充電器１２０は、再充電電源１１０からエネルギを取り得る任意の適切な装置である。図１の実施態様において、バッテリ充電器１２０は、ブーストＤＣ／ＤＣ変換器を備えて示されており、それは出力直流（ＤＣ）電圧が入力ＤＣ電圧よりも大きくあり得ることを意味する。
【００１５】
電流感知回路１３０は、バッテリ出力１６０を通じる電流を感知するための任意の適切な装置であり得る。
【００１６】
マイクロコントローラ１４０は、スイッチ１７２，１７４，１７６の動作のようなシステム１００内の様々の動作を制御する。具体的な実施態様において、マイクロコントローラ１４０は、プロセッサと、メモリと、マイクロコントローラ１４０が他の装置と通信することを可能にする周辺モジュールとを含み得る。マイクロコントローラ１４０は、マイクロコントローラ１４０に記憶させられた或いは他の装置に記憶させられた様々の論理（ロジック）を処理し得る。マイクロコントローラ１４０と様々の構成部品との間の図１中の破線は、適切な配線を用いてであれ無線式にであれ、マイクロコントローラ１４０とそのような構成部品との間の通信を示している。
【００１７】
一部の実施態様において、マイクロコントローラ１４０は、電流感知回路１３０からバッテリ出力１６０を通じる電流に関する情報を取得する。電流の値に基づき、マイクロコントローラ１４０は、様々の作用を遂行し得る。例えば、マイクロコントローラ１４０は、スイッチ１７２，１７４，１７６を開き且つ／或いは閉じるよう適切な信号を送信し得る。マイクロコントローラ１４０は、再充電電源１１０及びバッテリ充電器１２０の一方又は両方にも信号（複数の信号）を送信し得る。マイクロコントローラ１４０が作用する電流の値は異なり得ることに留意のこと。一部の実施態様では、例えば、その値は、利用される特定の再充電電源１１０に依存し得る。この実施態様ではマイクロコントローラ１４０が示されているが、他の実施態様は、プロセッサ、メモリ、技術的にはマイクロコントローラを形成しない周辺機器のような、他の種類の制御装置を使用し得る。
【００１８】
バッテリ１５０は、鉛酸蓄電池、アルカリ乾電池、ニッケル鉄電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、及びリチウム硫黄電池を非限定的に含む、様々の再充電可能なバッテリのうちのいずれかであり得る。図１の実施態様では、バッテリ１５０は、リチウムイオン電池として示されている。バッテリ出力１６０は、電力を必要とする任意の適切な装置のための任意の適切な接続を提示する。二次電荷蓄積装置１８０は、コンデンサ又は（バッテリ１５０と類似する或いは異なる）他のバッテリのような、電荷を蓄積し得る任意の適切な装置であり得る。
【００１９】
動作の１つの特徴において、マイクロコントローラ１４０は、バッテリ出力１６０で軽い電流又は軽い負荷を感知し得る。上記に示すように、「軽い」と考えられ得るものの値は、使用される特別な再充電電源１１０のような、様々の要因に依存し得る。上で言及したように、具体的な実施態様において、再充電電源１１０は、特定の電流のための電源としての機能を果たすのに熟達していると考えられないかもしれない。
【００２０】
感知される電流が低いとき、マイクロコントローラ１４０は、スイッチ１７２，１７４を閉じ且つスイッチ１７６を開くよう信号を送信する。スイッチ１７２及び１７４を閉じることによって、バッテリ出力１６０のための電力は、矢印１９１ａ−１９１ｅによって示されるように、再充電電源１１０によってもたらされる。スイッチ１７６を開くことは、バッテリ１５０がバッテリ出力１６０に電力を提供するのを許容しない。マイクロコントローラ１４０は、矢印１２５によって示されるようにバッテリ１５０の充電が起こるべきことを示すよう、再充電電源１１０及びバッテリ充電器１２０にも適切な信号を送信する。バッテリ充電器１２０を任意の適切な方法においてバッテリ１５０に接続し得る。バッテリ充電器１２０から再充電エネルギを受け取ることに加えて、バッテリ１５０は二次電荷蓄積装置１８０から電荷も受け取り得る。
【００２１】
他の実施態様では、バッテリ１５０が再充電されるとき、バッテリ出力１６０で電流が必要とされ得ない。そのような実施態様において、スイッチ１７２及び１７４の一方は開けられ、再充電電源１１０はバッテリ１５０にエネルギを単に供給し得る。
【００２２】
図２は、本開示のある実施態様に従ったシステム２００の他の電力フロー図を例示している。図２のシステム２００は、電気負荷が重いと考えられるシナリオに対応している。図２のシステム２００は、再充電電源１１０、バッテリ充電器１２０、電流感知回路１３０、マイクロコントローラ１４０、バッテリ１５０、バッテリ出力１６０、スイッチ１７２，１７４，１７６、及び二次電荷蓄積装置１８０を含めて、図１を参照して述べたのと同じ構成部品を含む。
【００２３】
動作の１つの特徴において、マイクロコントローラ１４０は、電流感知回路１３０を介して、バッテリ出力１６０のための負荷が重いことを感知し得る。この場合、マイクロコントローラ１４０は、スイッチ１７４，１７６を閉じ且つスイッチ１７２を開くよう信号を送信する。スイッチ１７４及び１７６を閉じることによって、バッテリ出力１６０のための電力は、矢印１９３ａ−１９３ｄによって示されるように、バッテリ１５０によってもたらされる。スイッチ１７２を開くことは、再充電電源１１０がバッテリ出力１６０に電力を提供することを許容しない。マイクロコントローラ１４０は、矢印１２７によって示されるように、バッテリ充電器１２０を通じて二次電荷蓄積装置１８０の充電が起こるべきことを示すよう、再充電電源１１０及び／又はバッテリ充電器１２０にも適切な信号を送信する。バッテリ充電器１２０を任意の適切な方法において二次電荷蓄積装置１８０に接続し得る。二次電荷蓄積装置１８０のそのような充電はエネルギを保持させ得る。何故ならば、特定の実施態様において、再充電電源１１０はエネルギの連続的な移転を必要とし得るからである。
【００２４】
図３は、本開示のある実施態様に従ったプロセス３００を例示している。図１及び２に記載した構成部品を用いて或いは他の構成部品を用いて、このプロセス３００を利用し得る。ステップ３１０で、電力を必要とする装置の負荷を感知し得る。特定の実施態様では、負荷の電流を感知し得る。
【００２５】
ステップ３２０で、負荷が高いか否かの決定が行われる。上で言及したように、負荷が高いと考えられるか否かの閾値は、特別な実施態様における特別な再充電電源のような様々の要因に依存し得る。
【００２６】
負荷が高いと考えられるならば、ステップ３３０で、装置のための電力がバッテリによって供給され、ステップ３４０で、二次電荷蓄積装置が充電される。負荷が高くないと考えられるならば、ステップ３５０で、装置のための電力が再充電電源１１０（例えば、燃料電池）によって供給され、そして、ステップ３６０で、バッテリは充電される。
【００２７】
方法のステップ３４０及び３６０の後、プロセス３００は、決定ステップ３７０で、プロセス３００が継続するべきか否かを決定し得る。もし継続するべきならば、プロセス３００はステップ３１０に戻る。もし継続すべきでないならば、プロセス３００は終了し得る。プロセス３００を反復することによって、電力を装置にもたらす再充電電源１１０と電力を装置にもたらす電池との間で連続的な切換えが起こり得る。この切換えは、特定の実施態様では、装置にもたらされる電流に依存する。
【００２８】
図４は、上記で言及した機能のいずれかを実施し或いは上で言及した機能のいずれかと共に働くよう本開示の他の実施態様との関係において使用し得る汎用コンピュータ４１０を例示している。汎用コンピュータ４１０は、一般的には、既知のＯＳ２、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＭＡＣ−ＯＳ、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＡＮＤＲＯＩＤ（登録商標）、及び／又はＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）オペレーティングシステム、或いは他のオペレーティングシステムのいずれかを実行するよう構成され得る。この実施態様において、汎用コンピュータ４１０は、プロセッサ４１２と、ランダムアクセス記憶装置４１４（ＲＡＭ）と、読出し専用記憶装置４１６（ＲＯＭ）と、マウス４１８と、キーボード４２０と、プリンタ４２４のような入力／出力装置と、ディスクドライブ４２２と、ディスプレイ４２６と、通信リンク４２８とを含む。他の実施態様において、汎用コンピュータ４１０は、より多くの構成部品、より少ない構成部品、又は他の構成部品を含み得る。本開示の実施態様は、ＲＡＭ４１４、ＲＯＭ４１６、及びディスクドライブ４２２、又は他の記憶装置媒体内に記憶させ得るプログラムを含み得るし、ここに記載する機能を実施するためにプロセッサ４１２によって実行され得る。通信リンク４２８をコンピュータネットワーク又は様々の他の通信可能なプラットフォームに接続し得る。それらの他の通信可能なプラットフォームは、公衆若しくは専用データネットワーク、構内ネットワーク（ＬＡＮ）、都市規模ネットワーク（ＭＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、有線若しくは無線ネットワーク、市内、地域、若しくはグローバル通信ネットワーク、光ネットワーク、衛星ネットワーク、企業イントラネット、他の適切な通信リンク、又はこれらの任意の組み合わせを非限定的に含む。ディスクドライブ４２２は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、磁気テープドライブ、又は他の適切な記憶装置媒体のような、様々の種類の記憶装置媒体を含み得る。この実施態様は複数のディスクドライブ４２２を利用するが、本開示の範囲から逸脱することなく、単一のディスクドライブ４２２を使用し得る。
【００２９】
図４は、本開示の他の実施態様と共に利用し得るコンピュータの１つの実施態様をもたらすが、そのような他の実施態様は、汎用コンピュータ以外のコンピュータ並びに従来的なオペレーティングシステムを備えない汎用コンピュータを追加的に利用し得る。加えて、本開示の実施態様は、多数の汎用コンピュータ４１０又はコンピュータネットワーク内で一体にネットワーク接続され得る他のコンピュータも利用し得る。最も一般的には、多数の汎用コンピュータ４１０又は他のコンピュータは、インターネットを通じて及び／又はクライアントサーバネットワーク内でネットワーク接続され得る。専用又は公衆ネットワークによってそれぞれリンクされる別個のネットワークの組み合わせと共にも本開示の実施態様を使用し得る。
【００３０】
本開示の幾つかの実施態様は、媒体内に収容される論理を含み得る。図４の実施態様において、論理は汎用コンピュータ４１０上で実行可能なコンピュータソフトウェアを含む。媒体はＲＡＭ４１４、ＲＯＭ４１６、ディスクドライブ４２２、又は他の媒体を含み得る。他の実施態様では、ハードウェア構成又はソフトウェア構成とハードウェア構成との組み合わせ内に論理を収容させ得る。本開示の範囲から逸脱することなく、任意の他の適切な媒体内にも論理を埋設させ得る。
【００３１】
周知のプロセスは詳細に記載されておらず、簡潔性のために省略されていることが理解されよう。特定のステップ、構造、及び材料が記載されたかもしれないが、本開示はこれらの特定のものに限定され得ず、当業者によって良く理解されるように、他のものと置換し得るし、様々のステップは必ずしも示される順序において遂行されなくてもよい。
【００３２】
本発明の範囲から逸脱することなく、ここの記載するシステム、装置、及び方法への変更、追加、又は省略を行い得る。システム及び装置の構成部品を統合させ或いは分離させ得る。その上、より多くの構成部品、より少ない構成部品、又は他の構成部品によってシステム及び装置の動作を遂行し得る。本方法は、より多くのステップ、より少ないステップ、又は他のステップを含み得る。加えて、任意の適切な順序においてステップを遂行し得る。この文書において使用されるとき、「各々」は、セット（組）の各部材又はセット（組）のサブセットの各部材を指す。
【００３３】
特許庁を助けるために並びにこの出願に付属する請求項を解釈する際にこの出願に対して発効されるあらゆる特許のあらゆる読者を助けるために出願人が記すことを欲することは、「のための手段」又は「のためのステップ」という用語が特定の請求項において明示的に使用されない限り、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．セクション１１２の第６パラグラフがその出願日に存在するとき、出願人が付属の請求項又は付属の請求項のクレーム要素が３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．セクション１１２の第６パラグラフを発動させることを意図しないことである。
【図１】
2014529991.tif 000003
【図２】
2014529991.tif 000004
【図３】
2014529991.tif 000005
【図４】
2014529991.tif 000006
【国際調査報告】
2014529991.tif 000007