(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
少なくとも１つの貯蔵セルと、
前記少なくとも１つの貯蔵セルからエネルギーを出力するように動作可能な複数の端子と、
前記少なくとも１つの貯蔵セルに蓄えられたエネルギーのレベルを監視するための制御回路と、
前記少なくとも１つの貯蔵セルと前記複数の端子の第１の端子との間の回路経路に配置された放電スイッチであって、前記制御回路は、エネルギーのレベルが閾値未満であることを検出したことに応答して、前記放電スイッチの状態をオフ状態に制御するように動作可能であり、前記放電スイッチのオフ状態は、電流が前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記放電スイッチを通って前記第１の端子に流れるのを防ぐ、放電スイッチと、
前記放電スイッチがオフ状態に制御されている状態の間、前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記第１の端子に流れるように制限された電流を供給するバイパス回路と、
前記制御回路によって制御される充電スイッチであって、前記充電スイッチは、前記第１の端子で受け取った電流を前記少なくとも１つの貯蔵セルに伝達するように動作可能である、充電スイッチと、を備え、
前記バイパス回路は、前記充電スイッチを前記放電スイッチに結合する回路ノードに接続され、前記充電スイッチは、前記放電スイッチと直列に配置される、装置。
【請求項２】
前記バイパス回路は、前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記第１の端子に制限された電流を供給して、充電装置に前記少なくとも１つの貯蔵セルを充電させるように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制限された電流は、前記複数の端子に現れる定常電圧をもたらす、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制限された電流は、前記複数の端子に現れる電圧パルスをもたらす、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電圧パルスのデューティサイクルは、前記複数の端子に結合された充電装置の抵抗の大きさに基づく、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記電圧パルスのパルス幅は、前記複数の端子に結合された充電装置の抵抗の大きさに基づく、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
方法であって、
少なくとも１つの貯蔵セルに蓄えられたエネルギーのレベルを監視するステップと、
前記少なくとも１つの貯蔵セルに蓄えられたエネルギーがエネルギー閾値レベルを下回ることを検出するステップと、
エネルギーのレベルが前記エネルギー閾値レベルを下回ったことを検出したことに応答して、放電スイッチの状態をオフ状態に制御するステップであって、前記放電スイッチのオフ状態は、電流が前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記放電スイッチを通って第１の出力端子に流れるのを防ぐ、ステップと、
前記放電スイッチがオフ状態に制御されている状態の間、前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記第１の端子に流れるように制限された電流を供給するようにバイパス回路を制御するステップと、
前記制限された電流の流れを一時的に止めるステップと、
時間遅延の後、前記バイパス回路を通って前記第１の出力端子への制限された電流の生成を再開するステップと、を含む方法。
【請求項８】
前記制限された電流は、出力端子に電圧パルスの提示をもたらす、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記電圧パルスのデューティサイクルは、前記出力端子に結合された装置の抵抗に依存する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧パルスのパルス幅は、前記出力端子に結合された装置の抵抗に依存する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記制限された電流は、出力端子に定常電圧の提示をもたらす、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
システムであって、
エネルギーを蓄積するエネルギー貯蔵システムと、
前記エネルギー貯蔵システムからのエネルギーを出力電圧として外部装置に伝達する出力端子と、
前記エネルギー貯蔵システムに蓄積されたエネルギーのレベルを監視するための制御回路と、
前記エネルギー貯蔵システムと前記出力端子の第１の端子との間の回路経路に配置された放電スイッチであって、前記制御回路は、エネルギーのレベルが閾値を下回ったことを検出したことに応答して、前記放電スイッチの状態をオフ状態に制御するように動作可能であり、前記放電スイッチのオフ状態は、電流が前記エネルギー貯蔵システムから前記放電スイッチを通って前記第１の端子に流れるのを防ぐ、放電スイッチと、
前記エネルギー貯蔵システムに蓄積されたエネルギーのレベルが閾値を下回っている状態の間に、前記エネルギー貯蔵システムから前記出力端子の前記第１の端子に流れる制限された電流を供給するバイパス回路であって、前記制限された電流は、前記出力端子での出力電圧の提示をもたらす、バイパス回路と、
前記制御回路によって制御される充電スイッチであって、前記充電スイッチは、前記第１の端子で受け取った電流を前記エネルギー貯蔵システムに伝達するように動作可能である、充電スイッチと、を備え、
前記バイパス回路は、前記充電スイッチを前記放電スイッチに結合する回路ノードに接続され、
前記充電スイッチは、前記放電スイッチと直列に配置される、システム。
【請求項１３】
前記出力端子の出力電圧は、電圧パルスを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記電圧パルスのデューティサイクルは、充電器の抵抗の大きさに依存する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記電圧パルスのパルス幅は、充電器の抵抗の大きさに依存する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制限された電流により、出力端子に電圧が発生し、電圧は、出力端子に結合された充電器による検出のために出力端子に提示され、充電器は、出力端子における電圧の検出に応答して、前記少なくとも１つの貯蔵セルを充電するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記バイパス回路は、前記放電スイッチと並列に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記制御回路は、前記放電スイッチをオフ状態に制御した後、前記充電スイッチをオン状態に制御するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記バイパス回路は、制限された電流を生成して、前記少なくとも１つの貯蔵セルを充電するよう充電器に通知する、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の端子は、制限された電流フローを前記第１の端子に供給する前記バイパス回路に応答して、充電装置から電荷を受け取るように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記バイパス回路が前記第１の端子に流れる制限された電流を供給する持続時間は、前記第１の端子に結合された外部装置によって引き出される電流の量に依存する、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記放電スイッチは、前記充電スイッチと前記少なくとも１つの貯蔵セルとの間に直列に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記バイパス回路は、前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記第１の端子に制限された電流を伝達するためのスイッチを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記複数の端子は、前記放電スイッチがオン状態に制御されると、前記少なくとも１つの貯蔵セルから前記複数の端子に結合された外部負荷にエネルギーを出力するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの貯蔵セル、前記複数の端子、前記制御回路、前記放電スイッチ、および前記バイパス回路の組み合わせは、前記複数の端子に結合された充電装置を介して前記少なくとも１つの貯蔵セルを充電できるエネルギー貯蔵システムである、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記方法は、
前記放電スイッチがオフ状態に制御されている状態の間に、前記第１の端子に結合された充電装置から電荷を受け取るステップと、
前記受け取った電荷を前記少なくとも１つの貯蔵セルに伝達するステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エネルギー貯蔵システムは、例えば、電気エネルギーのようなエネルギーを貯蔵し供給するために使用されてもよい。ここで、エネルギー貯蔵システムは、例えば、電気エネルギーを貯蔵し供給するために使用される１つまたは複数の貯蔵セルを含むことができる。貯蔵セルは、貯蔵セル内に起こり得る化学反応に基づいて電気エネルギーに変換される化学エネルギーを貯蔵することができる。電気エネルギーは、貯蔵セルに接続される端子に搬送することができる。エネルギー貯蔵システムに使用される貯蔵セルの例は、鉛酸、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、およびリチウムイオン（Ｌｉ−イオン）貯蔵セルを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
装置は、１つまたは複数の貯蔵セルにより供給されるエネルギーにより電力を供給されてもよい。例えば、電気モータは、一連の貯蔵セルにより供給されるエネルギーにより電力を供給されることができる。貯蔵セルを使用して装置に電力を供給すると、貯蔵セルから枯渇するまで利用可能なエネルギーを発生することができる。
【０００３】
いくつかの貯蔵セルは、それらの蓄積されたエネルギーを全部または一部を搬送した後、その中に再充電可能である。貯蔵セルは、それらの蓄積されたエネルギーレベルの全部または一部を復元するために再充電することができる。貯蔵セルは、例えば、それらを再充電するために貯蔵セルにエネルギーを供給することができる装置を使用して再充電することができる。充電器は、それらを再充電するために貯蔵セルにエネルギーを供給することができる装置の例である。
【０００４】
充電器は、充電器が起動された直後に、その出力で電力を供給するように設計されている。例えば、充電器は、充電器が電源オンするとすぐ、その出力で充電電圧および電流を生成するように設計されている。こうした充電器の１つの問題は、１つまたは複数の貯蔵セルが破損している場合、充電器が破損する、またはその環境または近くの人員に損傷を与える可能性があることである。
【０００５】
充電器が起動された直後、それらの出力で電力を供給する充電器に関連付けられる可能性がある問題を回避するために、充電器は、特定の所定の条件が充電器により検出された後のみに、その出力で電力を供給するように設計することができる。このような充電器は、スマート充電器と呼ばれることが多い。
【０００６】
例えば、スマート充電器は、スマート充電器がその出力で充電電力を供給する前に、条件が満たされる必要があるように設計することができる。条件は、例えば、特定の電圧レベルがスマート充電器に接続された貯蔵セルの端子間に存在すること、および／またはスマート充電器により充電される１つまたは複数の貯蔵セルが無傷（例えば、短絡していない）であることを含むことができる。
【０００７】
例えば、システム中に含まれる貯蔵セルを保護し、スマート充電器が貯蔵セルに充電を開始する条件を満たす回路を採用するシステムは困難かもしれない。
【０００８】
例えば、エネルギー貯蔵システムが端子、貯蔵セル、および端子に接続された外部負荷に電力を一緒に搬送する主回路から直列に接続された充電／放電回路を含むと仮定する。今、充電／放電回路が特定の所定のエネルギーレベルに放電する貯蔵セルを検出し、端子から貯蔵セルを切り離し、それにより外部負荷にエネルギーの流れを止めると仮定する。さらに、貯蔵セルが充電／放電回路により端子から切り離された後、端子間に電圧が存在しないと仮定する。
【０００９】
ここで、充電器が貯蔵セルに再充電するために、手動または自動で端子に接続されると仮定する。さらに、充電器が貯蔵セルに再充電するために、端子で充電電力を供給する前に、充電器が端子に存在する電圧を必要とすると仮定する。貯蔵セルが充電／放電回路により主回路から切り離された後、端子間に存在する電圧はないので、充電器は、端子に充電電力を供給することはできない。したがって、端子に充電器を接続しても、貯蔵セルを再充電することはできない。
【００１０】
本明細書に記載される技術は、例えば、貯蔵セルが特定のエネルギーレベル閾値を下回り枯渇する場合、回路が端子から１つまたは複数の貯蔵セルを切り離すことを使用するときに生じる可能性のある問題を回避することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態では、エネルギー貯蔵システムは、１つまたは複数の貯蔵セル、端子、充電／放電回路、および充電器ウェイクアップ回路を含む。貯蔵セルの一方の極は、端子の一方に接続される。貯蔵セルの他方の極は、充電／放電回路を介して他方の端子に接続される。充電／放電回路は、貯蔵セルがエネルギーレベル閾値を下回って枯渇した後に、貯蔵セルを切り離す。
【００１２】
充電器ウェイクアップ回路は、貯蔵セルと端子との間に電流制限を電気的に接続することにより端子に電圧を供給する。電流制限された電気的接続が少量の電流を充電／放電回路にバイパス（すなわち、通過しない）することができる。この少量の電流は、エネルギー貯蔵システムの端子に電圧を提示する。充電器のような、例えば、端子に接続されているスマート充電器は、電圧を検知し、貯蔵セルに充電を開始することができる。さらに、端子に電圧を供給することは、貯蔵セルにおけるエネルギーレベルを決定するために診断補助として使用することができる。ここで、例えば、端子間に接続された電圧計は、貯蔵セルの電圧を測定することができる。
【００１３】
さらに、充電器ウェイクアップ回路は、一定時間期間後に電流制限接続を終了する。この実施形態では、時間期間は、端子に接続された、外部装置がエネルギー貯蔵システムから引き出す電流量に反比例する。充電器ウェイクアップ回路は、後に遅延の後に電流制限接続に再接続する。
【００１４】
さらに、外部装置により生成された電気負荷がほぼゼロ（例えば、外部装置の抵抗は、少量の電流が外部装置により引き出されるように高い。）の場合、充電器ウェイクアップ回路は、貯蔵システムの端子間の定常電圧を生成することができる。この実施形態では、ウェイクアップ回路により生成された定常電圧は、貯蔵セルの端子電圧にほぼ等しい。外部装置により生成された電気負荷が、セル（例えば、外部装置の抵抗は、高速でセルを放電継続するために電流のかなりの量が負荷により引き出されるように低い）を放電するのにとても十分である状況では、充電器ウェイクアップ回路は、貯蔵セルの端子間にパルス電圧を生成することができる。ここで、パルス電圧におけるパルス電圧のデューティサイクルおよび／またはパルスの幅は、外部装置の抵抗の大きさに基づいて定義される。この実施形態では、パルスの幅は外部装置の抵抗に逆比例する。
【００１５】
さらに、本明細書に記載される技術は、複数のエネルギー貯蔵システムが直列ストリングから直列に接続されている構成で使用することができる。例えば、それぞれのエネルギー貯蔵システムの充電器ウェイクアップ回路は、直列ストリングにおけるエネルギー貯蔵システムの同期動作を調整するために使用することができる。
【００１６】
例えば、それぞれのエネルギー貯蔵システムの、例えば、充電器ウェイクアップ回路は、電圧パルスを生成することができる。電圧パルスは、直列ストリングにおける他のエネルギー貯蔵システムとその電流制限接続を同期させるために、エネルギー貯蔵システムにより使用することができる。外部装置は、直列ストリングの最も負の端子と最も正の端子との間に接続することができる。電圧パルスが直列に接続されたエネルギー貯蔵システム間で同期された後に、電圧パルスは外部装置に提示することができる。外部装置は、電圧パルスを検出し、電圧パルスの検出に応答して動作を実行することができる。例えば、動作は、エネルギー貯蔵システムに含まれる１つまたは複数の貯蔵セルを充電することを含む。
【００１７】
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本明細書に記載され１つまたは複数の実施形態を示し、説明とともに、これらの実施形態を説明する。図面の構成要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、代わりに本開示の原理を図解することに重点が置かれている。以下に図を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電気エネルギーを貯蔵するための１つまたは複数の貯蔵セルを含むエネルギー貯蔵システムの例を示す。
【図２】エネルギー貯蔵システムに含まれる充電器ウェイクアップ回路に関連する機能を実施するために使用される電子回路の例を示す。
【図３】エネルギー貯蔵システムに含まれる貯蔵セルの充電が可能なエネルギー貯蔵システムにより実行される例示的作用を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、電気エネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵システム１００の例を示す。図１を参照すると、エネルギー貯蔵システム１００は、例えば、制御回路１２０、貯蔵セル１３０、充電／放電回路１４０、および充電器ウェイクアップ回路１７０のような種々の要素を含む。図１は、本明細書に記載する１つまたは複数の技術を実施することができるエネルギー貯蔵システムの一例であることに注意する必要がある。本明細書に記載する１つまたは複数の技術を実施する他のエネルギー貯蔵システムは、図１に示すより多くの構成要素またはより少ない構成要素を含むことができる。
【００２０】
エネルギー貯蔵システム１００に関連付けられた主回路は、端子１５０、貯蔵セル１３０、放電電界効果トランジスタ（ＤＦＥＴ）１４２、端子１６０、および端子１５０と端子１６０との間に接続された外部装置を含むことができる。主回路は、貯蔵セル１３０と外部装置との間で電力を伝送するために使用することができる。
【００２１】
外部装置は、例えば、充電装置、監視装置、測定装置、および／または任意の他の装置であってもよい。充電装置は、貯蔵セルに充電するために使用することができる装置を含むことができる。充電装置の一例は、貯蔵セルに含まれるバッテリを充電するために使用することができるバッテリ充電器である。監視装置は、貯蔵セルの出力を監視するために使用することができる装置を含むことができる。他の装置は、上述の１つまたは複数の動作を実行することができるハイブリッド装置を含むことができる。例えば、電圧計は、貯蔵セルにより出力する電圧を監視し測定するための規定を含むことができる。同様に、特定の充電器は、貯蔵セルを監視し、測定し、充電するための規定を含むことができる。監視、測定、および充電は、外部装置により実行することができる動作の例であり、例えば、エネルギー貯蔵システム１００のようなエネルギー貯蔵システムに関連付けられた外部装置が他の動作を実行することができることに留意されたい。
【００２２】
制御回路１２０は、エネルギー貯蔵システム１００のための種々の制御機能を提供することができる論理を含むことができる。制御機能は、例えば、外部システムを有するエネルギー貯蔵システム１００のために外部インタフェースを提供し、貯蔵セル１３０の種々の特性（例えば、電圧）を監視し、および／または充電／放電回路１４０の動作を制御することを含むことができる。
【００２３】
制御回路１２０は、プロセッサ１２２、測定回路１２４、インタフェース回路１２６、および／または駆動回路１２８を含むことができる。プロセッサ１２２は、貯蔵セルを管理するために種々の機能を実行するコンピュータ実行可能命令を実行することができるマイクロプロセッサであることができる。これらの機能は、例えば、貯蔵セル１３０内に含まれるエネルギーレベルを決定し、決定されたエネルギーレベルに基づいて充電／放電回路１４０の動作を制御することを含むことができる。
【００２４】
測定回路１２４は、貯蔵セル１３０内に含まれるエネルギーレベルを測定する（例えば、決定する）回路を含むことができる。測定回路１２４は、プロセッサ１２２に測定されたエネルギーレベルを供給することができる。
【００２５】
プロセッサ１２２は、（１）貯蔵セル１３０が所定のエネルギーレベル閾値を下回って枯渇したか否かを決定するために、および（２）決定に基づいて放電回路の動作を制御するために、測定されたエネルギーレベルを使用することができる。例えば、貯蔵セル１３０内に含まれる測定されたエネルギーレベルが所定のエネルギーレベル閾値以下であることを決定する場合、プロセッサ１２２は、端子から貯蔵セル１３０を切り離すために充電／放電回路１４０に指令をすることができる。
【００２６】
インタフェース回路１２６は、外部装置に制御回路１２０をインタフェースすることができる。例えば、インタフェース回路１２６は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスにプロセッサ１２２をインタフェースする回路を含むことができる。プロセッサ１２２は、例えば、外部コンピュータのような外部装置にＣＡＮバスを介して、情報（例えば、貯蔵セル内の測定されたエネルギーレベル、および／または状態情報）を伝送することができる。
【００２７】
駆動回路１２８は、ＤＦＥＴ１４２の動作を制御し、電界効果トランジスタ（ＣＦＥＴ）１４４を充電することに使用することができる。例えば、ＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４は、端末１６０におよび端末１６０から貯蔵セル１３０を接続し切り離すことができるスイッチとして機能することができる。駆動回路１２８は、プロセッサ１２２により生成することができる１つまたは複数の信号に基づいてＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４の動作を制御できる回路を含むことができる。
【００２８】
貯蔵セル１３０は、エネルギーを貯蔵することができる１つまたは複数の貯蔵セル（例えば、バッテリ）を含むことができる。貯蔵セル１３０中に含まれる貯蔵セルは、例えば、１つまたは複数の鉛酸、ニッケルカドミウム、ニッケル水素、およびリチウムイオン貯蔵セルを含むことができる。
【００２９】
貯蔵セル１３０からの電圧は、端子１５０および端子１６０に提示される。例えば、貯蔵セル１３０は、電圧を生成することができる。電圧は、直接接続により端子１５０に、およびＤＦＥＴ１４２を介して端子１６０に供給されることができる。端子１５０に供給される電圧は、端子１６０に対して正、または端子１６０に対して負であることができる。
【００３０】
充電／放電回路１４０は、貯蔵セル１３０を充電および／または放電することに関連付けられた回路を含むことができる。充電／放電回路１４０は、ＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４を含むことができる。ＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４は、端子１６０におよび端子１６０から、それぞれ、貯蔵セル１３０を接続し切り離すスイッチとして機能する電力電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であることができる。ＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４については、以下でさらに説明する。
【００３１】
ＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４は、それらがオフにされる場合、逆電流がＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４を通過することができるボディダイオードを含んでもよいことに留意されたい。ボディダイオードにより通過される電流は、それらがオンにされる場合、ＤＦＥＴ１４２およびＣＦＥＴ１４４を通過することができる電流の逆であることができる。例えば、オンにされた後に、ＤＦＥＴ１４２は、貯蔵セル１３０に端子１６０から電流が通過することを可能にする。オフにされた後に、ＤＦＥＴ１４２は、この電流を遮断する。しかしながら、ＤＦＥＴ１４２に関連付けられたボディダイオードは、端子１６０に貯蔵セル１３０から逆電流が通過することを可能にする。同様に、オンにされた後に、ＣＦＥＴ１４４は、端子１６０に貯蔵セル１３０から電流が通過することを可能にする。オフにされた後に、ＣＦＥＴ１４４は、この電流を遮断することができる。しかしながら、ＣＦＥＴ１４４に関連付けられたボディダイオードは、貯蔵セル１３０に端子１６０から逆電流が通過することを可能にする。
【００３２】
充電器ウェイクアップ回路１７０は、システム１００に接続されることができる”ウェイクアップ”充電器を使用することができる条件を生成する回路を含むことができる。充電器をウェイクアップすると、例えば、充電器が貯蔵セル１３０に充電を開始することができる。
【００３３】
本明細書に記載される技術を使用することができる充電器は、様々なソースからエネルギーを引き出す充電器を含むことができることに留意されたい。引き出されるエネルギーは、貯蔵セル１３０を充電するために充電器により使用することができる。
【００３４】
例えば、充電器は、電力ユーティリティ会社により維持されている電力網により供給される電気エネルギーを引き出すことができる。充電器は、貯蔵セル１３０を充電するために引き出された電気エネルギーを使用することができる。
【００３５】
充電器により引き出されるエネルギーの他のソースは、例えば、太陽、風、雨、潮流、波、および／または熱ヒートなどのエネルギーソースから発電することができる電気エネルギーを含むことができる。例えば、充電器は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することができる太陽電池アレイから電気エネルギーを引き出すことができる。引き出されたエネルギーは、貯蔵セル１３０を充電するために充電器により使用することができる。
【００３６】
さらに後述するように、充電器をウェイクアップすることは、例えば、充電器により検出される（例えば、検知される）ことができる条件を生成する充電器ウェイクアップ回路１７０を含むことができる。生成される条件は、例えば、端子１５０および端子１６０上に生ずる１つまたは複数の電圧パルスまたは定常電圧レベルを含むことができる。１つまたは複数の電圧パルスまたは定常電圧レベルは、例えば、時間および電圧に対する所定のパターンで充電器ウェイクアップ回路１７０により生成することができる。条件の検出に応答して、充電器は、貯蔵セル１３０に充電を開始することができる。
【００３７】
図２は、充電器ウェイクアップ回路１７０中に含まれ充電器ウェイクアップ回路１７０により提供される１つまたは複数の機能を実行することができる電子回路２００の一例を示す。図２は、充電器ウェイクアップ回路１７０中に含まれ充電器ウェイクアップ回路１７０により提供される１つまたは複数の機能を実行することができる電子回路の例を示し、充電器ウェイクアップ回路１７０中に含まれ充電器ウェイクアップ回路１７０により提供される１つまたは複数の機能を実行することができる他の回路が使用されることができることに留意されたい。
【００３８】
図２を参照すると、充電器ウェイクアップ回路１７０は、端子２１０ａ、電源端子２１０ｂ−ｃ、戻り側端子２１２ａ−ｄ、抵抗２１４ａ−ｉ、ツェナーダイオード２１６、ＦＥＴ２１８ａ−ｂ、比較器２２０、およびコンデンサ２２２ａ−ｂなどの種々の要素を含むことができる。充電器ウェイクアップ回路１７０の他の実施形態は、図２に示される構成要素より多くの要素またはより少ない要素を含むことができることに留意されたい。さらに、充電器ウェイクアップ回路１７０の他の実施形態に含まれる構成要素は、図２に示される構成要素と異なってもよいことに留意されたい。
【００３９】
電流は、端子２１０ａにおいて回路２００に入ることができる。電流は、端子１５０および端子１６０間に接続された負荷により供給することができる。電源端子２１０ｂ−ｃは、電源電子回路２００に使用することができる電源電圧に接続されることができる。電源電圧は、貯蔵セル１３０により供給され、一貫した電圧を供給するために電圧レギュレータにより後で調節されることができる。
【００４０】
戻り側端子２１２ａ−ｄは、電源端子２１０ｂ−ｃに供給された電気エネルギーのための戻り経路に接続されることができる。戻り経路は、貯蔵セル１３０に関連付けられた戻り経路であることができる。例えば、一実施形態では、戻り側端子２１２ａ−ｄは、貯蔵セル１３０のための戻り経路として使用されるグランドに接続される。
【００４１】
抵抗２１４ａ−ｉ、ツェナーダイオード２１６、ＦＥＴ２１８ａ−ｂ、比較器２２０、およびコンデンサ２２２ａ−ｂは、端子１５０および端子１６０間に供給される貯蔵セル１３０上に電圧を提示することが可能である。この電圧は、例えば、システム１００に接続されることができる充電器により検出されることができる。端子１５０および端子１６０間に供給される電圧は、一定にまたは不連続に供給されることに留意されたい。例えば、一実施形態では、電圧は端子１５０および端子１６０間に供給される固定電圧である。他の実施形態では、端子１５０および端子１６０間に供給される電圧は、有限の時間期間供給され、無電圧の期間により区切られ、そして繰り返される。
【００４２】
例えば、ここで、図１および図２を参照して、制御回路１２０が貯蔵セル１３０を充電する動作の充電モードに入るために、ＤＦＥＴ１４２をオフにし、ＣＦＥＴ１４４をオンにする信号を生成する駆動回路に指令をすると仮定する。ＤＦＥＴ１４２がオフし、ＣＦＥＴがオンした後に、充電器ウェイクアップ回路１７０は、システム１００に接続される充電器により検出されることができる電圧を生成することを含む動作のサイクリックモードに入ることができる。
【００４３】
詳細には、ＤＦＥＴ１４２がオフし、負荷が端子１５０および端子１６０間に接続された後に、サイクルは、始まることができる。接続された負荷からの電流は、２１０ａで回路２００に入り、ＦＥＴ２１８ｂ（オンになるように予め配置されている）、抵抗２１４ａ−ｂを介して通過し、２１２ｃを経由して貯蔵セル１３０に戻る。電流が抵抗２１４ａ−ｂを介して流れるので、電圧は抵抗２１４ａ−ｂ間で上昇し始める。電圧が特定の所定値に達した後に、ＦＥＴ２１８ａはオンする。
【００４４】
ＦＥＴ２１８ａがオンした後に、端子１５０および端子１６０（図１）間に接続された外部装置を介して流れる電流の一部は、２１２ｄを経由して貯蔵セル１３０に戻る回路が完成するように、ＦＥＴ２１８ａ、抵抗２１４ｇおよびコンデンサ２２２ｂを介して流れる。この電流は、コンデンサ２２２ｂを充電する。コンデンサ２２２ｂが充電するので、その電圧は、上昇し、比較器２２０の入力２５０で電圧は、抵抗２１４ｆｇ、外部装置（負荷抵抗）の抵抗、およびコンデンサ２２２ｂの値に関連付けられた時定数により決まる速度で上昇する。
【００４５】
入力２５０で電圧が比較器２２０の入力２５２における電圧を超えた後に、比較器２２０の出力２５４での電圧は、ＦＥＴ２１８ｂをオフすることを引き起こす。ＦＥＴ２１８ｂをオフすることは、ＦＥＴ２１８ａをオフすることを引き起こし、２１４ｇを介する負荷からコンデンサ２２２ｇへの電流の流れを停止する。この電流がなくなった後に、コンデンサ２２２ｂは、抵抗２１４ｆおよびコンデンサ２２２ｂの値に関連付けられた時定数により決まる速度で放電する。コンデンサ２２２ｂが比較器２２０の入力２５２における電圧を下回って放電した後に、ＦＥＴ２１８ｂは、オンし、サイクルは繰り返す。
【００４６】
ＦＥＴ２１８ａがオンの間、制限された電流を外部装置に流すことができる。電流は、抵抗２１４ｇ、２１４ａ、および負荷抵抗の値により制限される。大きな負荷抵抗（例えば、抵抗２１４ａ−ｂの抵抗値に対して）は、ＦＥＴ２１８ａがオンしないようにし、定電圧は、端子１５０および端子１６０で外部装置に提示されることができる。小さな負荷抵抗（例えば、抵抗２１４ａ−ｂの抵抗値に対して）は、貯蔵セルから電流のかなりの量を排出することを可能にする。これは、不連続電圧（例えば、パルス）が生成され、端子１５０および端子１６０において不連続を提示することを引き起こすことができる。不連続電圧のデューティサイクルおよび／またはパルス幅は、負荷抵抗（例えば、負荷抵抗の大きさに依存する）に依存することができる。
【００４７】
上記回路２００は、ＤＦＥＴ１４２がオフにされた後に、端子１５０および端子１６０間に、連続または不連続電圧を提示することができることに留意されたい。端子１５０および端子１６０間に接続された外部装置は、この電圧を検出することができる。電圧を検出した後に、外部装置は、例えば、貯蔵セル１３０を充電することに使用される充電電力を供給するような、動作を実行することができる。充電電力は、たとえＤＦＥＴ１４２がオフになっていても、ＤＦＥＴ１４２に関連付けられたボディダイオードを経由して貯蔵セル１３０に供給されることができる。さらに、ＤＦＥＴ１４２が貯蔵セル１３０のさらなる放電を防止されている間も充電するためにオンにされることに留意されたい。
【００４８】
例えば、図１に戻って参照して、貯蔵セル１３０が特定の所定のエネルギーレベル閾値に放電され、スマート充電器が端子１５０および端子１６０間に接続されると仮定する。制御回路１２０は、貯蔵セル１３０の電圧出力を測定し、貯蔵セルが測定に基づいて所定のエネルギーレベル閾値に枯渇されたことを決定し、主回路を経由して貯蔵セル１３０のさらなる放電を防止するためにＤＦＥＴ１４２をオフにすることができる。
【００４９】
充電器ウェイクアップ回路１７０は、端子１５０および端子１６０間に定常電圧を供給することができる。この定常電圧は、スマート充電器により検出することができる。定常電圧は、例えば、外部装置に電圧を検出させるために必要であるよりも貯蔵セル１３０からより多くのエネルギーを引き出すことを未然に防止するために充電器ウェイクアップ回路１７０により電流を制限され、定期的に中断することができる。定常電圧を検出した後に、スマート充電器は、貯蔵セル１３０を充電するために使用することができる出力（例えば、充電電力）を生成することができる。
【００５０】
図３は、例えば、エネルギー貯蔵システム１００のようなエネルギー貯蔵システムにより実行される動作を示し、エネルギー貯蔵システム中に含まれることができる、例えば、貯蔵セル１３０のような貯蔵セルを充電する。
【００５１】
図３を参照すると、ブロック３１０で、貯蔵セルは、貯蔵セルのエネルギーレベルが所定のエネルギーレベル閾値に達する点まで放電する。そのような条件は、例えば、所定のエネルギーレベル閾値を表す所定の電圧に貯蔵セルの電圧を比較することにより、検出可能である。しかしながら、他の技術は、この条件を検出するために使用することができることに留意されたい。所定のエネルギーレベル閾値は、種々の基準に基づいて定義されることができる。例えば、所定のエネルギーレベル閾値は、貯蔵セルが安全に放電するエネルギーレベルであり、および／または貯蔵セルが、再充電する準備ができると考えられる前に、放電することができるエネルギーレベルである。
【００５２】
ブロック３２０で、エネルギー貯蔵システムは、貯蔵セルがエネルギー閾値レベルに達することに応答して動作する。動作は、例えば、エネルギー貯蔵システムに含まれる充電／放電回路がエネルギー貯蔵システムに関連付けられた端子から貯蔵セルを切り離すことを含むことができる。端子、貯蔵セル、および放電回路は、直列に接続されることができる。充電／放電回路は、端子から貯蔵セルを切り離すために使用することができる回路（例えば、ＤＦＥＴ）を含むことができる。
【００５３】
ブロック３３０で、条件は端子に提示される。例えば、エネルギー貯蔵システムは、端子に条件を生成することができる回路を含むことができる。条件は、端子に接続される外部装置をウェイクアップすることができる。条件は、例えば、外部装置により検出されることができる定常電圧または電圧パルスを含むことができる。
【００５４】
ブロック３４０で、外部装置は、提示された条件を検出し、検出された条件に応答して動作を実行する。動作は、例えば、（１）貯蔵セルを充電するために端子に供給される出力（例えば、充電電力）を生成すること、（２）貯蔵セルの出力を測定すること、および（３）貯蔵セルの出力を監視することの１つまたは複数を含むことができる。他の動作は外部装置により実行されることができることに留意されたい。
【００５５】
以下の例は上記を理解するのに役立つことができる。ここで、図１−図３を参照して、例えば、貯蔵セル１３０のためのエネルギーレベル閾値は、貯蔵セル１３０がそれらの電圧が所定の電圧値以下である点まで放電した所定の電圧値であると仮定する。さらに、外部装置が端子１５０および端子１６０間に接続されると仮定する。
【００５６】
測定回路１２４は、貯蔵セル１３０の電圧を測定し、貯蔵セル１３０がエネルギーレベル閾値に達した点まで放電したことを決定することができる。この決定に応答して、プロセッサ１２２は、ＤＦＥＴ１４２をオフするために駆動回路１２８に指令し、これにより端子１６０から貯蔵セル１３０を切り離すことができる。プロセッサ１２２は、ＣＦＥＴ１４４をオンするために駆動回路１２８に指令し、ＣＦＥＴ１４４を経由して端子１６０から貯蔵セル１３０への経路を提供することができる。提供された経路は、貯蔵セル１３０を充電するために使用することができる。
【００５７】
さらに、制御回路１２０は、貯蔵セル１３０のエネルギーレベルが少なくともエネルギーレベル閾値まで枯渇されたことの表示を提供することができる。表示は、例えば、プロセッサ１２２または他の電子回路によりインタフェース回路１２６を経由して外部装置（例えば、コンピュータ、表示装置）に提供されることができる。
【００５８】
ＤＦＥＴ１４２は、オフし、ＣＦＥＴ１４４は、オンし、充電器ウェイクアップ回路１７０は、外部装置の電気的抵抗に基づいて条件を生成することができる。条件は、例えば、１つまたは複数の電圧パルスおよび／または端子１５０および端子１６０間の定常電圧を提示することを含むことができる。電圧パルスおよび／または定常電圧は、時間に対してパターンで提示されることができる。パターンは、外部装置の電気的抵抗に依存することができる。さらに、デューティサイクルおよび／または１つまたは複数の電圧パルスのパルス幅は、外部装置の電気的抵抗に依存することができる。例えば、デューティサイクルおよび／または１つまたは複数の電圧パルスのパルス幅は、外部装置の抵抗の大きさに基づいて定義されることができる。
【００５９】
充電器は、充電器ウェイクアップ回路１７０により生成された条件を検出し、条件を検出することに応答して、端子１５０および端子１６０で充電電力を供給することができる。充電電力は、貯蔵セル１３０を充電するために使用されることができる。
【００６０】
実施形態の前述の記述は、例示および説明を提供するものであるが、網羅的であり、または開示された正確な形態に本発明を限定するものではない。上記の教示に照らして変更および変形が可能であるか、または本発明の実施から取得されてもよい。例えば、一連の動作は図３に対して上記で説明したが、動作の順序は他の実施では修正されてもよい。さらに、依存しない動作を並行して実行することができる。
【００６１】
明示的に記載しない限り、本明細書で使用される要素、動作、または命令は、本発明にとって重要または本質的なものとして解釈されるべきではない。また、本明細書で使用される、物品の“１つの”および“１つの”は、１つ以上の項目を含むことが意図されている。１つの項目のみが意図されている場合、項目“１つの”または類似の言葉が使用される。さらに、特に断りのない限り、フレーズ“に基づいて”および“により決定され”は、“に、少なくとも部分的に基づいて“および”により、少なくとも部分的に決定され“を意味することを意図している。
【００６２】
本発明は、上記開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、以下の添付の特許請求の範囲に含まれる任意のおよびすべての特定の実施形態および均等物を含むことが意図される。
【図１】
0006831790.tif 000002
【図２】
0006831790.tif 000003
【図３】
0006831790.tif 000004