(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じタイプの複数の電気的に相互接続されたモジュール（１０１〜１２４）を含む電気回路であって、前記モジュール（１０１〜１２４）は、それぞれ、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と、少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）とを有し、前記少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）は、前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の接続性を、他のモジュールの前記エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）またはエネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に対して変更可能にし、前記モジュールは、
少なくとも１つのモジュール（１０１〜１２４）が、少なくとも２つの電気的に直列接続された電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）を有する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）を含み、前記電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）のそれぞれが、前記電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）から電荷を排出する能力を有し、および／または前記電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に電荷を導入する能力を有する補正素子（１８０９、１８１０、１８１１、２３３６、２４３１〜２４４２、２５３１、２５３５、２５３９、２６３１、２６３６、２６３９）を有し、それにより、前記エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の前記電気エネルギー貯蔵体のいくつかは、それらを流れる電流が前記エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の他の電気エネルギー貯蔵体より小さく、
前記複数のモジュールが、以下の３つの状態：
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と直列接続される状態と、
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と並列接続される状態と、
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に導電接続されるその少なくとも２つの電気接点の１つ以下のみを有し、かつ、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）との完成回路が存在しないようにバイパスされる状態と
のうちの少なくとも２つを表現するために、前記それぞれの少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）の適切な作動を利用できるように構成され、
少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）が少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）と電気的に並列に具現化され、
前記補正素子の少なくとも１つが、電圧依存性または温度依存性のインピーダンスを有し、
前記回路が少なくとも１つの電子制御ユニットをさらに含み、
電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を制御する前記電子制御ユニットが、前記関連する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の温度を検出する少なくとも１つの温度センサの少なくとも１つの出力ラインに接続される、電子回路。
【請求項２】
同じタイプの複数の電気的に相互接続されたモジュール（１０１〜１２４）を含む電気回路であって、前記モジュール（１０１〜１２４）は、それぞれ、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と、少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）とを有し、前記少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）は、前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の接続性を、他のモジュールの前記エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）またはエネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に対して変更可能にし、前記モジュールは、
少なくとも１つのモジュール（１０１〜１２４）が、少なくとも２つの電気的に直列接続された電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）を有する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）を含み、前記電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）のそれぞれが、前記電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）から電荷を排出する能力を有し、および／または前記電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に電荷を導入する能力を有する補正素子（１８０９、１８１０、１８１１、２３３６、２４３１〜２４４２、２５３１、２５３５、２５３９、２６３１、２６３６、２６３９）を有し、それにより、前記エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の前記電気エネルギー貯蔵体のいくつかは、それらを流れる電流が前記エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の他の電気エネルギー貯蔵体より小さく、
前記複数のモジュールが、以下の３つの状態：
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と直列接続される状態と、
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と並列接続される状態と、
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に導電接続されるその少なくとも２つの電気接点の１つ以下のみを有し、かつ、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）との完成回路が存在しないようにバイパスされる状態と
のうちの少なくとも２つを表現するために、前記それぞれの少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）の適切な作動を利用できるように構成され、
少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）が少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）と電気的に並列に具現化され、
前記補正素子の少なくとも１つが、少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）と、少なくとも１つのインピーダンス（１９０５、１９１２、２００６、２０１１、２０１７）とを有し、前記少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）は、良好な電導度を有する状態と、伝導度が低い状態との少なくとも２つの状態を有する電気スイッチとして具現化され、
前記回路が少なくとも１つの電子制御ユニットをさらに含み、
電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を制御する前記電子制御ユニットが、前記関連する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の温度を検出する少なくとも１つの温度センサの少なくとも１つの出力ラインに接続される、電子回路。
【請求項３】
同じタイプの複数の電気的に相互接続されたモジュール（１０１〜１２４）を含む電気回路であって、前記モジュール（１０１〜１２４）は、それぞれ、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と、少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）とを有し、前記少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）は、前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の接続性を、他のモジュールの前記エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）またはエネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に対して変更可能にし、前記モジュールは、
少なくとも１つのモジュール（１０１〜１２４）が、少なくとも２つの電気的に直列接続された電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）を有する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）を含み、前記電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）のそれぞれが、前記電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）から電荷を排出する能力を有し、および／または前記電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に電荷を導入する能力を有する補正素子（１８０９、１８１０、１８１１、２３３６、２４３１〜２４４２、２５３１、２５３５、２５３９、２６３１、２６３６、２６３９）を有し、それにより、前記エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の前記電気エネルギー貯蔵体のいくつかは、それらを流れる電流が前記エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の他の電気エネルギー貯蔵体より小さく、
前記複数のモジュールが、以下の３つの状態：
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と直列接続される状態と、
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と並列接続される状態と、
モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、モジュールの前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または前記少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に導電接続されるその少なくとも２つの電気接点の１つ以下のみを有し、かつ、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）との完成回路が存在しないようにバイパスされる状態と
のうちの少なくとも２つを表現するために、前記それぞれの少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）の適切な作動を利用できるように構成され、
前記補正素子の少なくとも１つが、少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の少なくとも１つの接続ノードを、少なくとも１つのモジュール端子に間欠的に導電接続できる少なくとも１つの電気スイッチを有し、
前記回路が少なくとも１つの電子制御ユニットをさらに含み、
電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を制御する前記電子制御ユニットが、前記関連する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の温度を検出する少なくとも１つの温度センサの少なくとも１つの出力ラインに接続される、電子回路。
【請求項４】
前記補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）の少なくとも１つが、それと電気的に並列接続される前記少なくとも１つのエネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の電圧を所定の範囲に制限する、請求項１または２に記載の電気回路。
【請求項５】
前記少なくとも１つの電子制御ユニットが少なくとも１つの補正素子を作動させる、請求項１〜３のいずれかに記載の電気回路。
【請求項６】
前記電気回路が、前記電気エネルギー貯蔵体の電圧を検出し、およびそれを少なくとも１つの電子制御ユニットに伝送する少なくとも２つの電圧センサをさらに含む、請求項５に記載の電気回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給および電気エネルギー貯蔵システムのための装置を含む。従来型のエネルギー貯蔵システム、例えばバッテリは、非常に限定された電気特性、例えば、バッテリの設計および充電状態によって規定される電圧を有するＤＣ電圧を供給するが、本発明は、特定の制限、例えば、最高電圧および最大電流において、ほぼ任意の電流および電圧プロファイル、例えば正弦波形状を、別個のパワーエレクトロニクス変換回路を必要とすることなく供給できる。同時に、本発明は、ほぼ任意の形状のエネルギーを供給し得るだけでなく、規定された充電特性、例えば、特定の時間ベースの電流プロファイル、電圧プロファイルまたは電力プロファイル（例えば、一定、特定のプロファイルでの上昇、または特定のプロファイルでの下降）に準拠しながら、ほぼ任意の形状のエネルギーを受け入れ、かつ、その統合された電気エネルギー貯蔵体、例えば、コンデンサ、バッテリ、貯蔵バッテリなどを充電できる。
【背景技術】
【０００２】
先行技術から知られる既存のシステム、例えば、モジュラーマルチレベル変換器Ｍ２Ｃ（米国特許第７，２６９，０３７号明細書、独国特許出願公開第１０１  ０３  ０３１号明細書）、モジュラーマルチレベル変換器Ｍ２ＳＰＣ（国際公開第２０１２  ０７２１９７号パンフレット、独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０５２９３４号明細書、国際公開第２０１２  ０７２１６８号パンフレット、国際公開第２０１２  ０７２１９７号パンフレット、欧州特許出願公開第２０１１  ０１７９３２１号明細書、独国特許出願公開第２０１０  １０５２９３４号明細書、国際公開第２０１３  ０１７１８６号パンフレット、独国特許出願公開第１０  ２０１１  １０８９２０号明細書）および種々の変形形態（例えば、米国特許出願第１３／９９０，４６３号明細書、米国特許出願第１４／２３５，８１２号明細書、独国特許出願公開第１０  ２０１０  ００８９７８号明細書、独国特許出願公開第１０  ２００９  ０５７２８８号明細書、米国特許第３，５８１，２１２号明細書）は、明らかに、本発明と同様に、システムの接続部においてほぼ任意の電流および電圧特性を有するエネルギーの供給または受け入れを可能するために、単独の電気エネルギー貯蔵体を相互に動的に接続できる。しかし、これらの既知の解決策は、各電気エネルギー貯蔵体を別個のモジュールにおいて実施することを必要条件とする。電気的に相互接続されたモジュールの電気スイッチを適切に作動させることによって、それぞれのモジュールに組み込まれた電気エネルギー貯蔵体の電気的な相互接続を、例えば、異なるモジュールの電気エネルギー貯蔵体の直列相互接続、異なるモジュールの電気エネルギー貯蔵体の並列相互接続、または少なくとも１つのモジュールの電気エネルギー貯蔵体のバイパスの間で動的に変更することが可能になる。その結果、電気スイッチの適切な作動によって、電流は電気エネルギー貯蔵体の周りに導かれるが、その電気エネルギー貯蔵体は回路に組み込まれておらず、従って、少なくとも一時的には充電も放電も行われない。しかし、正しい動作のためには、各モジュールは、１つのみの電気エネルギー貯蔵体を含み得る。複数個の電気エネルギー貯蔵体を１つのモジュールにおいて組み合わせると、時効過程または例えば製造上の許容誤差の結果として生じる個別の電気エネルギー貯蔵体におけるいかなる不等性も訂正できない。さらに、異なる電気エネルギー貯蔵体、例えばバッテリおよびコンデンサを１つのモジュールに組み込むことも不可能である。各個別電気エネルギー貯蔵体に対して別個のモジュールを設けることが必要であると、トランジスタおよび例えばＤＣ絶縁性の光変成器などの必要な付加的電気的構成要素のために、高コストの原因になり、多数の電気スイッチを制御するために複雑な作動が必要になる。さらに、例えばモジュール電圧および／またはモジュール電流用の多数の測定検出器をシステムに組み込む必要性が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，２６９，０３７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０１  ０３  ０３１号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２  ０７２１９７号パンフレット
【特許文献４】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０５２９３４号明細書
【特許文献５】国際公開第２０１２  ０７２１６８号パンフレット
【特許文献６】欧州特許出願公開第２０１１  ０１７９３２１号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第２０１０  １０５２９３４号明細書
【特許文献８】国際公開第２０１３  ０１７１８６号パンフレット
【特許文献９】独国特許出願公開第１０  ２０１１  １０８９２０号明細書
【特許文献１０】米国特許出願第１３／９９０，４６３号明細書
【特許文献１１】米国特許出願第１４／２３５，８１２号明細書
【特許文献１２】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ００８９７８号明細書
【特許文献１３】独国特許出願公開第１０  ２００９  ０５７２８８号明細書
【特許文献１４】米国特許第３，５８１，２１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、Ｍ２Ｃ、Ｍ２ＳＰＣおよび類似の回路用のマイクロトポロジーとして使用可能な適切な回路によってこの欠点を修正する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】先行技術のＭ２ＳＰＣ用のマクロトポロジーを示す。Ｍ２ＳＰＣのマクロトポロジーは、マイクロトポロジーによって次に定義される個別モジュールの相互接続を記述する。
【図２】３つの例示的なマイクロトポロジー、具体的には、先行技術のＭ２Ｃ技術用のモジュールトポロジーを示す。電気エネルギー貯蔵体またはモジュール貯蔵体（２０２、２０４、２０６）は、モジュール貯蔵体（２０２、２０４、２０６）が複数の状態において異なる方法で２つのモジュール端子（２０７、２０８）、（２０９、２１０）および（２１１、２１２）に導電接続され得るように、電子スイッチにより２つのモジュール端子（２０７、２０８）、（２０９、２１０）および（２１１、２１２）に接続される。図示される３つのモジュールのすべては、少なくともバイパス状態と直列状態とを有する。このバイパス状態において、電流は、電気モジュール貯蔵体（２０２、２０４、２０６）を通過して１つのモジュール端子（２０７、２０９、２１１）から第２のモジュール端子（２０８、２１０、２１２）に導かれ、それにより、電気モジュール貯蔵体の２つの接続部の１つ以下のみが任意のモジュール端子に導電接続され、一方、電気モジュール貯蔵体（２０２、２０４、２０６）のもう一方の接続部は、電気スイッチによってモジュール端子から絶縁され、その結果、電気モジュール貯蔵体は、モジュール端子を含む回路に参加せず、従って放電も充電もされない。直列状態において、電気モジュール貯蔵体（２０２、２０４、２０６）の２つの接続部のうちの１つは、電気スイッチによって、２つのモジュール端子（２０７、２０８）、（２０９、２１０）および（２１１、２１２）の１つに導電接続され、さらに、電気モジュール貯蔵体（２０２、２０４、２０６）の２つの接続部のうちのもう一方は、２つのモジュール端子（２０７、２０８）、（２０９、２１０）および（２１１、２１２）のもう一方に導電接続される。その結果、直列状態においては、電気モジュール貯蔵体が２つのモジュール端子間に導電接続され、流れる電流によって充電または放電される。この場合、２つのモジュール端子間の電圧は電気モジュール貯蔵体の電圧に合致する。このモジュールは、電気モジュール貯蔵体の他に、ブラックボックス（２０１、２０３、２０５）で図示されるさらに別の電気的要素を含み得る。
【図３】Ｍ２ＳＰＣ技術用の３つの例示的なマイクロトポロジーを示す。このモジュールは、すでに述べた状態の他に、２つの異なるモジュールの電気モジュール貯蔵体を、そのモジュールの電気スイッチの適切な作動によって相互に電気的に並列接続することを可能にする少なくとも１つの並列状態を有する。
【図４】変換器アームを形成するためのＭ２ＳＰＣモジュールの例示的相互接続を示す。
【図５】本発明の一実施形態を示す。例として、図３のＭ２ＳＰＣモジュールの１つが最初のベースとして選択されている。この場合、電気エネルギー貯蔵体（３０２）が、少なくとも２つの個別貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）および関連する補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）から構成される電気貯蔵ユニット（１８１７）に置き換えられている。電気貯蔵ユニット（１８１７）は、他のモジュールトポロジーに組み込むことができる。この例は、例えば、米国特許第７，２６９，０３７号明細書、独国特許出願公開第１０１  ０３  ０３１号明細書、国際公開第２０１２  ０７２１９７号パンフレット、独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０５２９３４号明細書、国際公開第２０１２  ０７２１６８号パンフレット、国際公開第２０１２  ０７２１９７号パンフレット、欧州特許出願公開第２０１１  ０１７９３２１号明細書、独国特許出願公開第２０１０  １０５２９３４号明細書、国際公開第２０１３  ０１７１８６号パンフレット、独国特許出願公開第１０  ２０１１  １０８９２０号明細書、米国特許出願第１３／９９０，４６３号明細書、米国特許出願第１４／２３５，８１２号明細書、独国特許出願公開第１０  ２０１０  ００８９７８号明細書、独国特許出願公開第１０  ２００９  ０５７２８８号明細書、米国特許第３，５８１，２１２号明細書に記載されている。
【図６】補正素子（１８０９、１８１０、１８１１、１９０１）の実装形態を示す。補正ユニットは、少なくとも２つの電気接続部（１９０２、１９０３）を含み、特定の条件が満たされる場合に制御された電流の流れを可能にする。
【図７】補正素子に対するさらに別の実装形態（１８０９、１８１０、１８１１、１９０１、２００１、２００５、２０１０、２０１６、２０２２）を示す。
【図８】少なくとも２つの補正素子を含む少なくとも１つの補正ユニット（２１１６）を備えた本発明の特定の一実施形態を示す。
【図９】さらに別の本発明の特定の一実施形態を示す。この実施形態は、少なくとも２つの補正素子と、少なくとも２つの電圧センサとを含む少なくとも１つの補正ユニット（２２１６）を備えており、その場合、少なくとも２つの補正素子は、それぞれ異なる電気エネルギー貯蔵体と電気的に並列接続される。
【図１０】代替的な補正ユニット（２３３６）を備えた本発明の特定の一実施形態のモジュールを示す。
【図１１】最大の柔軟性を提供する代替方式の補正ユニット（２４３１〜２４４２）を備えた本発明の特定の一実施形態のモジュールを示す。
【図１２】本発明のさらに別の特定の一実施形態のモジュールを示す。
【図１３】個数が低減された代替方式の補正ユニット（２６３１、２６３６、２６３９）を備えた本発明の特定の一実施形態のモジュールを示す。
【図１４】双方向の電気スイッチを備えた本発明の特定の一実施形態のモジュールを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、モジュールの電気回路が「マイクロトポロジー（ｍｉｃｒｏｔｏｐｏｌｏｇｙ）」によって記述されるモジュールの相互接続から構成される。このモジュールは、相互接続されてマクロトポロジーとなり、より大きいユニットを形成する。マクロトポロジーの例は、図１にＭ２ＳＰＣ回路用として示される「マルクアルト（Ｍａｒｑｕａｒｄｔ）トポロジー」、または少なくとも２つのモジュールの相互接続用として生じる簡単な「変換器アーム（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  ａｒｍ）」である（Ｍａｒｑｕａｒｄｔトポロジーについては、米国特許第７，２６９，０３７号明細書、またはＳ．Ｇｏｅｔｚ，Ａ．Ｐｅｔｅｒｃｈｅｖ，Ｔ．Ｗｅｙｈ（２０１５）．Ｍｏｄｕｌａｒ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｓｅｒｉｅｓ  ａｎｄ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｍｏｄｕｌｅ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）」、Ｔｏｐｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，３０（１）、２０３−２１５参照）。この場合、モジュールは、通常、１つのモジュールのモジュール接続部のいくつかが別のモジュールのモジュール接続部のいくつかに導電接続される（例えば図４参照）ように直列接続される。図４は、概念を限定することなく、モジュールがそのモジュール接続部によって接続されてチェーンを形成するマクロトポロジーを示す。その結果、各モジュールは両側の端部の外側で、正確に２つの他のモジュールと接続される。前記マクロトポロジーは、チェーンの端部間において任意の電圧形状を発生させることができるが、任意の他のマクロトポロジーを、モジュール接続部の適切な電気的接続によって生成することも可能である。有利なマクロトポロジーは、２つのモジュールのすべての可能な対が相互に直接電気接続されるか、またはそれぞれ同じ組のモジュールに、従って間接的に電気接続されるマクロトポロジーである。１つのマクロトポロジーにおいては、異なるモジュールタイプ、すなわち異なるマイクロトポロジーのモジュールを組み合わせることも可能である。しかし、組み合わされたモジュールは、少なくとも２つの共通の状態を有するべきである。モジュールの状態は、異なるモジュールの関連する電気エネルギー貯蔵体または電気エネルギー貯蔵ユニットが、モジュールの関連する電気スイッチの適切な作動によって、どのように相互に電気接続されるかを決定する。
【０００７】
複数の電気エネルギー貯蔵体または電気エネルギー貯蔵ユニットの、関連するモジュールの電気スイッチの適切な作動による電気的直列、電気的並列、電気的バイパスなどにおける電気的相互接続は、接続性と呼称される。急速電気スイッチを使用すると、接続性をきわめて急速に動的に変えることができる。接続性の動的変化は、１ミリ秒未満で起こり得ることが好ましく、本発明は、接続性の動的変化が５μｓ未満で起こると特に有利である。
【０００８】
本明細書の以下の部分においては、電気エネルギー貯蔵体という用語は、電気エネルギー貯蔵ユニットも包含するように意味付けされる。
【０００９】
例えばＭａｒｑｕａｒｄｔトポロジー（図１参照）における複数の電気的相互接続モジュールに関する接続性、または簡単な径路（しばしば変換器アームと呼称される。この変換器アーム内に、負荷、電源または電気ネットワークなどの外部電気システムに対する接続部が、通常、その経路の２つの端部に存在する）に関する接続性の変化は、接続部（図１における（１２５、１２６、１２９、１３０、１３１、１３２））の電圧の必要に応じた動的調整を可能にする。電圧は、モジュール電圧、すなわち、モジュールの電気エネルギー貯蔵体が供給する電圧に合致する段階において調整できる。さらに、この複数の段階間の急速な変化も、接続部の電圧の中間レベルの生成を可能にする。
【００１０】
すでに述べたように、このシステムは、例えば、電荷平衡化と、エネルギー変換またはエネルギー変形と、すべての電気エネルギー貯蔵ユニットおよび／または電気エネルギー貯蔵体の内部における特定の負荷分布とを可能にするために、異なるモジュールの電気エネルギー貯蔵ユニット間において電荷を交換できる。本発明は、さらに、電気エネルギー貯蔵ユニットおよび／または電気エネルギー貯蔵体を、直列の相互接続の混合体中に、かつ、使用するマイクロトポロジーに応じて並列の相互接続において動的に再構成する選択肢を提供する。多数の電気エネルギー貯蔵体の相対的に高い内部抵抗と、その動的特性の制約とのために、並列状態が、システムの全体的な効率増進のために、電気的負荷を複数のモジュールまたは電気エネルギー貯蔵体に分布させ、かつ、複数の個別セルの充電状態を平衡化するための特に有利な特性である。
【００１１】
並列状態、従って電気エネルギー貯蔵体および／または電気エネルギー貯蔵ユニット間の可能な並列の接続性は、さらに２つの利点を有する。それは、有効な内部抵抗を低減することによってシステムの電流搬送能力を増大させる。さらに、並列状態は、例えば、モジュール電圧などの電気的パラメータを測定および監視する必要なしに、個々のモジュールの電荷を平衡化する方法を提供する。本発明は、モジュールにおける電荷の内向きおよび外向きの流れに関する正確な情報を必要としないため、それは、閉ループ制御なしでも、開ループ制御器においてシステムの平衡化された状態を提供でき、例えば、システム全体を通した電荷の監視を単純化できる。
【００１２】
特定の条件下では、１つ以上の電気エネルギー貯蔵体を単一のモジュールに組み込むことが有利である。有利には、この複数の電気エネルギー貯蔵体は、単一の電気エネルギー貯蔵体より高い共通電圧を生成するために、電気的に直列接続し得る。さらに、この場合、１つのモジュールにおいて組み合わされた個別の電気エネルギー貯蔵体が、同じタイプのものではなく、またはその運転挙動もしくはその特性（電圧、キャパシタンス、最大整合電圧、温度）の点で、少なくとも僅かに相互に異なると有利であり得る。この僅かな差異は、１つのモジュールにおいて組み合わされた個別の電気エネルギー貯蔵体における引用したパラメータの少なくとも５％の相互の差異のために、すでに存在している。
【００１３】
１つのモジュールにおいて組み合わされた個別の電気エネルギー貯蔵体における引用したパラメータの１０％の僅かな差異が存在することが有利である。先行技術の解決策と比較すると、本発明は、構成要素およびまたモジュールを節減し、制御を単純化し、多数の個別モジュールに伴って、モジュールの作動において、かつ、モジュールからのおよびモジュールへの信号のＤＣ絶縁された伝達において生じる損失を低減する。図５は、本発明によるモジュールの一例を示す。前記モジュールは、関連する補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）とそれぞれ電気的に並列接続された複数の電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）を含む。電気エネルギー貯蔵体および関連する補正素子を含む複数の対にされたユニットは、電気的に直列接続されて電気貯蔵ユニット（１８１７）を形成する。電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）においては、個別の電気エネルギー貯蔵体を例外なしに直列接続する必要はない。各個別の電気エネルギー貯蔵体は、それと並列に電気接続される別の電気エネルギー貯蔵体によって電圧強化することも可能である。すでに述べたように、電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）は、本発明に従って、他のマイクロトポロジー、例えば図２および３のそれと組み合わせることもできる。この場合、電気エネルギー貯蔵ユニットは、マイクロトポロジーにおける電気エネルギー貯蔵体、例えば（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）を置換または増補する。
【００１４】
さらに、複数の類似または異なる電気エネルギー貯蔵ユニットを、相互に電気的に並列または直列接続してモジュールに組み込むことも可能である。これによって得られた電気エネルギー貯蔵ユニットの組み合わせは、本発明に関連して電気エネルギー貯蔵体になる。
【００１５】
補正素子に関する典型的な要求は、それと並列接続される電気エネルギー貯蔵体からの電荷の消失（排出とも呼称される）である。これは、例えば、電気エネルギー貯蔵体の各接続部を介して生じるピーク電圧を所定の限界値未満に維持することによって、電気エネルギー貯蔵体に対する電圧ストレスを低減し、および／または電気エネルギー貯蔵体に対する電気負荷を制限し、および／または電気エネルギー貯蔵体の温度を制限するためのものである。補正素子の制御または調整は、補正素子内における１つ以上の電気スイッチ用の信号、および／または補正素子における制御可能インピーダンス用の信号を供給する別個の電子制御ユニットによって遂行できる。さらに、補正素子の制御または調整は受動的に行うことができる。すなわち、別個の電気制御ユニットは必要ではなく、補正素子の１つ以上の素子の物理的または化学的特性、例えば、抵抗、インピーダンスまたは半導体の特定の温度依存性または電圧依存性が、補正素子の制御または調整をもたらす。
【００１６】
例として、補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を、図６および７に示すように実施できる。補正素子は、電気接続部（１９０２）および（１９０３）を有する電気的２極のネットワークとすることができる。同時電荷除去を備えた電圧制限の場合には、例えば、次のような電気素子を用いることが可能である。すなわち、
（ａ）ツェナーダイオード（１９０８）、および特定の限界値を超えた電圧用の低抵抗の類似の電気素子、
（ｂ）サプレッサダイオード（１９０４）、
（ｃ）電圧依存性（通常非線形）コンプレックスインピーダンス（すなわち、抵抗性および／または反応性構成成分を有する）（１９０５）、
（ｄ）アレスタ（１９０９）、または抵抗性および／もしくは反応性構成成分を含有し得る他の電圧または温度依存性のインピーダンス、
（ｅ）電気スイッチ、または制御可能インピーダンス（特に、リレー、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ、および他の制御可能抵抗）（１９１１）、
（ｆ）電気スイッチ、または抵抗性および／もしくは反応性構成成分を有し得ると共に非線形であるコンプレックスインピーダンス（１９１２、１９１３）と組み合わされた制御可能インピーダンス。
【００１７】
制御可能インピーダンスの例は、スイッチ（すなわち、良好な電導度［１Ω未満の有効抵抗、有利には０．１Ω未満の有効抵抗］を有する閉状態と、電導度が低い開状態［１０００Ωより大きい有効抵抗、有利には少なくとも１００００００Ωの有効抵抗］との２つのみの状態を有する）としてではなく、その抵抗範囲内の中間において操作し得る電気スイッチおよび半導体素子であり、または複数の抵抗もしくはインピーダンス間で切り替わるスイッチ、および制御可能ツェナーダイオード（調整可能ツェナーダイオードとして知られるもの）である。
【００１８】
電気スイッチまたは制御可能インピーダンス（１９１１、１９１２／１９１３）を含む解決策の場合は、制御ユニットが、制御信号を供給することができ、および／または閉ループ制御もしくは開ループ制御を遂行できる。
【００１９】
受動的な解決策、すなわち、別個の測定、監視および／または制御ユニットを必要としない特定の解決策は、重要な利点を有し、コストを低減すると共に複雑さを制限する。図７は、スイッチまたは制御可能なインピーダンスを実施するいくつかの実施形態を、それらを制御する手段、例として、エネルギー貯蔵ユニットの部品としての１つ以上の特定のエネルギー貯蔵体の電圧を制限できる手段と共に示している。電圧制限システム（２００１）はスイッチまたは制御可能インピーダンスとして実施でき、この場合、これは、電界効果トランジスタ（２００２）、レジスタ（２００４）およびツェナーダイオード（代替的には、電圧サプレッサ、アレスタなども）（２００３）として示されている。トランジスタのゲート電圧は、素子（２００３）によって規定される特定の電圧レベルだけ、その補正素子に関係するエネルギー貯蔵体の電圧より低い電圧ＶＳによって制御される。トランジスタの閾値電圧Ｖｔおよび素子（２００３）の降伏電圧ＶＳを適切に選択することによって、エネルギー貯蔵体の最大電圧をほぼＶｔ＋ＶＳに制限できる。スイッチまたは制御可能インピーダンス（２００２）と逆並列接続されたフリーホイーリングダイオードによって、反応電流による電圧スパイクを防止できる。
【００２０】
素子（２００３）は、同様に、従来型レジスタによって置き換えることができる。さらに、（２００５）に示すように、インピーダンス（２００６）を、電気スイッチまたは制御可能インピーダンス（２００７）の電流径路内に挿入できる。（２０１０）および（２０１６）においては、電気スイッチまたは制御可能インピーダンスがバイポーラトランジスタ（２０１２、２０１８）として具現化され、（２０２２）においては、電気スイッチまたは制御可能インピーダンスが、制御可能なツェナーダイオード（調整可能ツェナーダイオードとも呼称される）（２０２４）として具現化されており、この制御可能なツェナーダイオード（２０２４）は、少なくとも１つの制御入力によってその降伏電圧の変化を可能にし、多くの製造メーカによって市販されている。
【００２１】
インピーダンス（２００６、２０１１、２０１７、２０２３）は任意選択であり、ゼロの近くまたはゼロに等しくできる。同様に、ゲート、ベースおよび類似の入力抵抗（２０１３、２０１９、２０２５）も、ゼロの近くまたはゼロにすることができる。
【００２２】
同じモジュールの少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体（２１１３、２１１４、２１１５、２２１３、２２１４、２２１５）の補正素子は、例えば、少なくとも１つのトランジスタをそれぞれ含み、好ましくは少なくとも１つのインピーダンスをさらにそれぞれ含み、その補正素子は、一緒に、１つの補正ユニット（２１１６、２２１６）（例えば図８および９参照）を形成できる。補正ユニットは、さらに、少なくとも２つの電圧センサを含むことが好ましい（図９参照）。この電圧センサは、単独の電気エネルギー貯蔵体の電圧と、複数の電気エネルギー貯蔵体の例えば直列または並列の電気的組み合わせとを測定できる。この少なくとも２つの電圧センサは、さらに、マルチプレクサを備えた単一の電圧センサとしても具現化できる。このようなマルチプレクサおよびセンサの組み合わせは、本発明に関連して、類似の挙動のために複数のセンサと解釈される。本発明の具体的な一実施形態においては、少なくとも２つのモジュールの少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体が、それぞれ、少なくとも１つのそれぞれの補正ユニットと、それと電気的に並列接続された少なくとも１つのそれぞれの電圧センサとを有する。本発明の別の実施形態においては、補正ユニットが、関連するモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体に流入する、またはそれから流出する電流を測定する少なくとも１つの電流センサを含む。
【００２３】
図１０に示すように、補正素子は、代替方式として、電気スイッチ（２３３６）を含むことができる。この電気スイッチ（２３３６）は、作動すると、少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体（２３１４、２３１５）用の接続ノード（２３２４）をモジュール端子（２３１０）に導電接続する。その方法によって、前記接続ノード（２３２４）と正のモジュール母線（２３６１）との間の電気エネルギー貯蔵体、および前記接続ノード（２３２４）と負のモジュール母線（２３６２）との間の電気エネルギー貯蔵体を、異なる程度に放電または充電することが可能になる。この放電または充電は、モジュール端子を通って流れる電流であって、例えば、別のモジュールまたは電気負荷から到来する電流を、電気スイッチ（２３３６）を介して部分的にまたは完全に前記接続ノード（２３２４）に導き、またはそれから切り離すことによって行われる。これによって、１つのモジュールに統合された電気エネルギー貯蔵体における異なる充電状態と、物理的および／または化学的差異  −  冒頭において同様に引用した  −  との均等化が可能になる。
【００２４】
４個のモジュール端子（２４０９、２４１０、２４１１、２４１２）を有するモジュールの例として図１１に示すように、補正素子は、正のモジュール母線（２４６１）または負のモジュール母線（２４６２）と直接同一でない少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体の各接続ノード（２４２３、２４２４、２４２５）が、少なくとも間欠的に、少なくとも１つのそれぞれの電気スイッチ（２４３１〜２４４２）を介してモジュール端子（２４０９〜２４１２）のそれぞれに導電接続されるように具現化できる。従って、この状況の場合、２つのみのモジュール端子（２５０９、２５１１）を有するモジュールは、図１２に示すように、少ない個数の電気スイッチ（２５３１、２５３３、２５３５、２５３７、２５３９、２５４１）を必要とし、この個数は、当業者には分かるように、モジュール端子の個数の増大と共に上昇する。
【００２５】
本発明者は、さらに、同時に１つの母線に合致することはない少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体の各接続ノードと、各モジュール端子との間にそれぞれ専用の電気スイッチを設けると、確かに広範な柔軟性が得られるが、モジュールの電気エネルギー貯蔵体の充電および放電を独立に確実に行うためには、それは必ずしも必要でないことを認めた。接続ノードからモジュール端子への広範な開閉可能電気接続部が設けられる上記の変形形態では、場合により、すべての電気スイッチの半分より多くを省略することが可能である。
【００２６】
同時に１つの母線  −  それ自体すでに、電気スイッチを介してモジュール端子に少なくとも間欠的に導電接続可能である  −  に合致することはない少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体の各接続ノードを、少なくとも１つの任意のモジュール端子に、少なくとも１つの電気スイッチを介して少なくとも間欠的に導電接続することが可能である実施形態が好ましい。
【００２７】
多数個のスイッチを避けるために、少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の接続ノードの単にいくつかを、電気スイッチを介して少なくとも１つのモジュール端子と導電接続することも可能である。
【００２８】
図１３はランダムに選択した一実施形態を示す。この実施形態においては、少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体（２６１３、２６１４、２６１５）用の少なくとも３つの、好ましくはすべての接続ノードを、少なくとも１つの電気スイッチ（２６３１、２６３６、２６３９）を介して少なくとも１つのモジュール端子（２６０９、２６１０）に、少なくとも間欠的に導電接続できる。図１３においては、電気スイッチは、可能な組み合わせに関する柔軟性を例示するために、例として、図示される３つの接続ノードのうちの２つを異なるモジュール端子（２６０９、２６１０）に接続している。さらに、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２６１３、２６１４、２６１５）は、少なくとも１つのそれぞれの電圧センサ（２６５１、２６５２、２６５３）を有することができる。少なくとも１つの電圧センサは、モジュールのそれぞれの電気エネルギー貯蔵体と電気的に並列接続することが好ましい。このような電圧センサは、単一の電気エネルギー貯蔵体の電圧と、複数の電気エネルギー貯蔵体の例えば直列または並列における電気的組み合わせとの両方を測定できる。少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の接続ノードと少なくとも１つのモジュール端子との間には、前記電気スイッチを介して、ごく僅かな平衡化電流が流れる必要があるだけであるため、電気スイッチはきわめて安価に具現化できる。開閉速度が上昇して、電気エネルギー貯蔵体の平坦でない放電または充電の付随する急速平衡化が生じるようになると、前記電気スイッチの電流搬送能力をさらに低減できる。前記電気スイッチの必要絶縁耐力は、少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の接続ノードに対するスイッチの接続位置に応じてモジュール電圧より低い。例えば、同じ電圧を有する４個の電気エネルギー貯蔵体の直列の相互接続の中央の接続ノードと、モジュール端子との間の電気スイッチが受ける最高電圧は、単に、モジュール電圧の約１／２である。
【００２９】
少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の接続ノードと、モジュール端子との間の電気スイッチは機械的な電気スイッチとして具現化することができる。が、前記このスイッチは、電気ラインの単なる接続および断路だけでなく、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）などのスイッチング変調も可能にする半導体スイッチであることが好ましい。これは、電圧または電流を調整するため、すなわち、モジュール端子における高い負荷電流にも拘らず、小さい平衡化電流を調整して電気エネルギー貯蔵体の異なる充電または放電を平衡化するための小さい平衡化電流を調整するためである。特に、半導体スイッチは、電流を一方向においてのみ開閉するスイッチ、または電流を双方向において開閉できるスイッチのいずれかとして実現できる。図１４は、例として、電流を双方向において開閉し得る３個の電気スイッチ（２７３１、２７３６、２７３９）を示す。双方向スイッチは、電流を両方向において、すなわち、モジュールの電気エネルギー貯蔵体の電源モードおよび充電モードの両方者において制御できるという利点を提供する。
【００３０】
少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の接続ノードおよび少なくとも１つのモジュール端子（図１０〜１４参照）を間欠的に導電接続できる電気スイッチを含む補正素子の組み合わせと、個々の電気エネルギー貯蔵体と並列に配置される、あるは、複数の電気エネルギー貯蔵体（図５〜９参照）の例えば直列または並列の組み合わせと並列に配置される補正素子とが、非常に大きい利点を有することができる。例えば、前者の補正素子は、他のものより高度に個別の電気エネルギー貯蔵体を充電することが可能であるが、使用する構成部品に応じて高い製造コストを生じる可能性があるのに対して、後者の補正素子は、一義的には放電を強制実施でき、現時点では安価に製造可能である。組み合わせは両方の利点を組み合わせることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態は、類似のタイプの複数の電気的に相互接続されたモジュール（１０１〜１２４）を含み、そのモジュール（１０１〜１２４）は、それぞれ、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と、少なくとも１つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）とを有し、
少なくとも１つのモジュール（１０１〜１２４）が、少なくとも２つの電気的に直列接続された電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）を有する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）を含み、これらの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）のそれぞれが、それぞれの電気的に並列接続された電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）から／に電荷を排出および／または導入する能力を有する電気的に並列接続された補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を有するように構成され、
複数のモジュールは、それぞれの少なくとも１つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）の適切な作動によって、以下の３つの状態：
モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と直列接続される状態と、
モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と並列接続される状態と、
モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に導電接続されるその少なくとも２つの電気接点の１つ以下のみを有し、かつ、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）との完成回路が存在しないようにバイパスされる状態と
のうちの少なくとも２つを表現し得る場合には、類似のタイプであると見なされる。
【００３２】
本発明の別の一実施形態は、類似のタイプの複数の電気的に相互接続されたモジュール（１０１〜１２４）を含み、そのモジュール（１０１〜１２４）は、それぞれ、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と、少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）とを有し、この少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）は、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の接続性を、他のモジュールのエネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）またはエネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に対して変更可能にし、モジュールは、すなわち、少なくとも１つのモジュール（１０１〜１２４）が、少なくとも２つの電気的に直列接続された電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）を有する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）を含み、これらの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）のそれぞれが、電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）から電荷を排出する能力を有し、および／または電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に電荷を導入する能力を有する補正素子（１８０９、１８１０、１８１１、２３３６、２４３１〜２４４２、２５３１、２５３５、２５３９、２６３１、２６３６、２６３９）を有し、それにより、その電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の電気エネルギー貯蔵体のいくつかは、他の電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）より小さい電流を負荷されるように構成され、
複数のモジュールは、それぞれの少なくとも２つの電気スイッチ（２１３〜３１７、３１８〜３２８、１８０１、１８０２、１８０３、１８０４、１８１２、１８１３、１８１４、１８１５）の適切な作動によって、少なくとも以下のスイッチング状態：
モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と直列接続される状態と、
モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）に導電接続されるその少なくとも２つの電気接点の１つ以下のみを有し、かつ、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）との完成回路は存在しないようにバイパスされる状態と
を表現し得る場合には、類似のタイプであると見なされる。
【００３３】
少なくとも２つのモジュールによって、モジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）が、別のモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（２０２、２０４、２０６、３０２、３０４、３０６）または少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）と並列接続されたスイッチング状態をさらに付加的に可能にすることが好ましい。
【００３４】
好ましい一実施形態においては、少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）が少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）と電気的に並列に具現化される。
【００３５】
別の好ましい一実施形態においては、少なくとも１つの補正素子が、少なくとも２つの電気エネルギー貯蔵体用の少なくとも１つの接続ノードを、少なくとも１つのモジュール端子に間欠的に導電接続できる少なくとも１つの電気スイッチを有する。
【００３６】
さらに別の好ましい一実施形態においては、補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）の少なくとも１つが、それと電気的に並列接続される少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の電圧を所定の範囲に制限する。前記電圧制限において、本発明は、例えば、電圧依存性および／または温度依存性のインピーダンスを含むことができる。
【００３７】
さらに別の好ましい一実施形態においては、補正素子の少なくとも１つが、少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）と、少なくとも１つのインピーダンス（１９０５、１９１２、２００６、２０１１、２０１７）とを有し、その少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）は、良好な電導度を有する状態と、伝導度が低い状態との少なくとも２つの状態を有する電気スイッチとして具現化される。
【００３８】
特に好ましい一実施形態においては、少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）が、電気制御可能なインピーダンスとして具現化される。
【００３９】
さらに別の好ましい一実施形態においては、少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）が、電子制御ユニットによって作動される。
【００４０】
代替的な一実施形態においては、少なくとも１つの電気制御可能素子（１９０７、１９１１、１９１３、２００２、２００７、２０１１、２０１８、２０２４）が、そのインピーダンスを外部からの物理的または化学的影響に基づいて変化させる少なくとも１つのインピーダンス素子を含む回路によって制御される。
【００４１】
特に好ましい一実施形態においては、そのインピーダンスを外部からの物理的または化学的影響に基づいて変化させる少なくとも１つのインピーダンス素子が、電圧依存性および／または温度依存性のインピーダンスを有する。
【００４２】
さらに別の好ましい一実施形態においては、電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を制御または調整する電子制御ユニットが、関連する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の電圧を検出する少なくとも１つの電圧センサの少なくとも１つの出力ラインに接続される。
【００４３】
さらに別の好ましい一実施形態においては、電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの補正素子（１８０９、１８１０、１８１１）を制御または調整する電子制御ユニットが、関連する電気エネルギー貯蔵ユニット（１８１７）の少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵体（１８０６、１８０７、１８０８）の温度を検出する少なくとも１つの温度センサの少なくとも１つの出力ラインに接続される。
【図１】
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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７】
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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１４】
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