荷電種を有する液体を脱イオンするためのシステムであって、充電状態および放電状態で動作することができる複数の積層体と、複数の変換器であって、各変換器は、前記複数の積層体の対応する1つに電気的に結合され、前記充電状態では、前記液体中のイオンを吸着するために前記対応する積層体を充電し、前記放電状態では、前記対応する積層体によって吸着されたイオンを脱着するために前記対応する積層体を放電するように動作することができる、複数の変換器とを備え、前記複数の変換器のそれぞれは、前記対応する積層体の充電状態または放電状態に応じて、第1のモードおよび第2のモードで動作させることができ、前記複数の積層体の1つが第1の状態で充電または放電されるときは、前記積層体に関連する前記複数の変換器の1つは、前記第1のモードで動作しており、少なくとも中間段によって第1の電圧を第2の電圧に間接的に変換するように構成され、前記複数の積層体の1つが第2の状態で充電または放電されるときは、前記積層体に関連する前記複数の変換器の1つは、前記第2のモードで動作しており、前記第1の電圧を前記第2の電圧に直接変換するように構成されている、システム。前記複数の積層体は、第1の経路に沿って配置された積層体の第1の組と、第2の経路に沿って配置された積層体の第2の組とを備え、前記積層体の第1の組は、前記第1の経路を通って供給される液体を脱イオンするように構成され、前記第2の積層体は、前記第2の経路を通って供給される液体を脱イオンするように構成されている、請求項1記載のシステム。前記複数の変換器の1つが、前記充電状態では、電気エネルギーを前記対応する積層体に変換し、前記放電状態では、前記対応する積層体から電気エネルギーを回収するための双方向変換器を備える、請求項1記載のシステム。前記対応する積層体から回収した前記電気エネルギーが、前記充電状態で動作する別の積層体に移動される、請求項3記載のシステム。前記複数の変換器に電気的に結合されたコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記変換器に供給された電圧と前記対応する積層体に印加された電圧との間の電圧差を判定するように構成され、前記電圧差が閾値より大幅に大きいときは、前記コントローラは、前記第1のモードで動作するように前記変換器を制御し、前記電圧差が前記閾値より大幅に小さいときは、前記コントローラは、前記第2のモードで動作するように前記変換器を制御する、請求項1記載のシステム。前記複数の変換器のそれぞれが、第1の変換段と、前記第1の変換段と直列に結合された第2の変換段と、前記第1の変換段と前記第2の変換段の間に結合されたエネルギー蓄積素子とを備える、請求項1記載のシステム。前記複数の変換器のそれぞれが、前記第1の変換段と同様に構成された第3の変換段であって、前記第1の変換段と交互配置された、第3の変換段と、前記第2の変換段と同様に構成された第4の変換段であって、前記第2の変換段と交互配置された、第4の変換段とをさらに備える、請求項6記載のシステム。前記第1の変換段および前記第3の変換段には、異なる位相の制御信号を供給することができ、前記第2の変換段および前記第4の変換段には、異なる位相の制御信号を供給することができる、請求項7記載のシステム。前記複数の変換器の1つは、前記第1のモードで前記複数の積層体の対応する1つを充電するように動作し、前記第1の変換段は、前記第1の電圧をより低い中間電圧に変換するように動作し、前記エネルギー蓄積素子は、前記中間電圧のレベルを維持するように充電され、前記第2の変換段は、前記中間電圧をより低い前記第2の電圧に変換するように動作する、請求項6記載のシステム。前記複数の変換器の1つは、前記第2のモードで前記複数の積層体の対応する1つを充電するように動作し、前記第1の変換段は、ディスエーブルされ、前記第2の変換段は、前記第1の電圧をより低い前記第2の電圧に直接変換するように動作する、請求項6記載のシステム。前記複数の変換器の1つは、前記第1のモードで前記複数の積層体の対応する1つを放電するように動作し、前記第2の変換段は、前記第1の電圧をより高い中間電圧に変換するように動作し、前記エネルギー蓄積素子は、前記中間電圧のレベルを維持するように充電され、前記第1の変換段は、前記中間電圧をより高い前記第2の電圧に変換するように動作する、請求項6記載のシステム。前記複数の変換器の1つが前記第2のモードで前記複数の積層体の対応する1つを放電するように動作するときは、前記第1の変換段は、ディスエーブルされ、前記第2の変換段は、前記第1の電圧をより高い前記第2の電圧に直接変換するように動作する、請求項6記載のシステム。前記第1の変換段が、逆並列ダイオードに結合された第1のスイッチング素子と、逆並列ダイオードに結合された第2のスイッチング素子と、第1のインダクタとを備え、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子は、前記変換器の第1の入力端子と第2の入力端子の間に直列に結合され、前記第1のインダクタの一方の端子は、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の間の接合点に結合され、前記第1のインダクタの他方の端子は、前記エネルギー蓄積素子の一方の端子に結合される、請求項6記載のシステム。前記第2の変換段が、逆並列ダイオードに結合された第3のスイッチング素子と、逆並列ダイオードに結合された第4のスイッチング素子と、第2のインダクタとを備え、前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子は、前記エネルギー蓄積素子の2つの端子の間に直列に結合され、前記第2のインダクタの一方の端子は、前記第4のスイッチング素子と前記第5のスイッチング素子の間の接合点に結合され、前記第2のインダクタの他方の端子は、積層体の一方の端子に結合される、請求項13記載のシステム。逆並列ダイオードに結合された第5のスイッチング素子と、逆並列ダイオードに結合された第6のスイッチング素子とをさらに備え、前記第5のスイッチング素子は、前記第1の変換段と前記第2の変換段の間に結合され、前記第6のスイッチング素子は、前記変換器の前記第1の入力端子と、前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子の間の接合点との間に結合される、請求項13記載のシステム。電気エネルギーを供給して負荷を充電し、または電気エネルギーを回収して前記負荷を放電するための変換器であって、第1の変換段と、前記第1の変換段にカスケード接続された第2の変換段とを備え、前記第1の変換段および前記第2の変換段のうちの1つは、前記負荷の充電状態または放電状態に応じて、前記電気エネルギーを変換するように動作される、変換器。前記第1の変換段が、第1のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子と、第1のインダクタとを備え、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子は、前記変換器の第1の入力端子と第2の入力端子の間に直列に結合され、前記第1のインダクタの一方の端子は、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子の間の接合点に結合され、前記第1のインダクタの他方の端子は、エネルギー蓄積素子の一方の端子に結合される、請求項16記載の変換器。前記第2の変換段が、逆並列ダイオードに結合された第3のスイッチング素子と、逆並列ダイオードに結合された第4のスイッチング素子と、第2のインダクタとを備え、前記第3のスイッチング素子および前記第4のスイッチング素子は、前記エネルギー蓄積素子の2つの端子の間に直列に結合され、前記第2のインダクタの一方の端子は、前記第4のスイッチング素子と前記第5のスイッチング素子の間の接合点に結合され、前記第2のインダクタの他方の端子は、前記負荷の一方の端子に結合される、請求項17記載の変換器。積層体を充電または放電するように変換器を動作させる方法であって、前記積層体の充電状態または放電状態を検出するステップであって、前記積層体は、前記充電状態では、液体中のイオンを吸収し、前記放電状態では、イオンを脱着するように構成されている、ステップと、前記積層体の前記検出された充電状態または前記検出された放電状態に応じて、第1のモードにてまたは第2のモードにて動作するように前記変換器を構成するステップとを含む方法。前記積層体の両端の電圧を検出するステップと、前記検出した電圧が閾値より大幅に大きいときは、前記第1のモードで動作し、前記検出した電圧が前記閾値より大幅に小さいときは、前記第2のモードで動作するように、前記変換器を構成するステップとをさらに含む、請求項19記載の方法。本明細書に開示される一実施形態によれば、荷電種を有する液体を脱イオンするためのシステムが提供される。システムは、充電状態および放電状態で動作することができる複数の積層体を含む。システムは、複数の変換器をさらに含む。複数の変換器のそれぞれは、複数の積層体の対応する1つに電気的に結合される。複数の変換器のそれぞれは、充電状態では、液体中のイオンを吸着するために対応する積層体を充電し、放電状態では、対応する積層体によって吸着されたイオンを脱着するために対応する積層体を放電するように動作することができる。複数の変換器のそれぞれは、対応する積層体の充電状態または放電状態に応じて、第1のモードおよび第2のモードで動作させることができる。複数の積層体の1つが第1の状態で充電または放電されるときは、積層体に関連する複数の変換器の1つは、第1のモードで動作し、少なくとも中間段によって第1の電圧を第2の電圧に間接的に変換するように構成されている。複数の積層体の1つが第2の状態で充電または放電されるときは、積層体に関連する複数の変換器の1つは、第2のモードで動作し、第1の電圧を第2の電圧に直接変換するように構成されている。本明細書に開示される他の実施形態によれば、電気エネルギーを供給して負荷を充電し、または電気エネルギーを回収して負荷を放電するための変換器が提供される。変換器は、第1の変換段と、第1の変換段にカスケード接続された第2の変換段とを含む。第1の変換段および第2の変換段の1つは、負荷の充電状態または放電状態に応じて電気エネルギーを変換するように動作される。本明細書に開示される他の実施形態によれば、積層体を充電または放電するように変換器を動作させる方法が提供される。方法は少なくとも以下のステップすなわち、積層体の充電状態または放電状態を検出するステップであって、積層体は、充電状態では液体中のイオンを吸収し、放電状態ではイオンを脱着するように構成されている、ステップと、積層体の検出された充電状態または検出された放電状態に応じて、第1のモードにてまたは第2のモードにて動作するように変換器を構成するステップとを含む。本開示の上記ならびにその他の特徴、態様、および利点は、各図面を通して同様な文字は同様な部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。以下では電力充電または放電に関する1つまたは複数の特定の実施形態について述べる。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では実際の実装形態のすべての特徴については述べない。技術または設計プロジェクトなどでのこのような実際の実装形態の開発においては、実装形態ごとに変わり得るシステム関連および事業関連の制約への準拠など、開発者の特定の目標を達成するためには、実装形態に特有な数多くの決定が行われなければならないことが理解されるべきである。さらにこのような開発努力は、複雑で時間がかかり得るがそれでも本開示を利用することにより当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事となるであろうことが理解されるべきである。別段の規定がない限り本明細書で用いられる技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で用いられる第1第2などの用語は順序、量、または重要性を示すものではく、1つの要素を他の要素から区別するために用いられる。またaおよびanの用語は数量の限定を示すものではなく、参照される品目が少なくとも1つあることを示すものである。本明細書での含むincluding、備えるcomprising、または有するhaving、およびそれらの変形の使用は、以降に列挙される品目およびそれらの等価物、ならびに追加の品目を包含するものである。接続されるconnectedおよび結合されるcoupledという用語は物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接または間接に関わらず電気的な接続または結合を含むことができる。以下で詳しく述べるように、本開示の実施形態は、液体を脱イオンまたは塩分除去するためのスーパーキャパシタなどのエネルギー蓄積デバイスを充電または放電するためのシステムおよび方法に関する。しかし実施形態は非限定的に、電池充電器または放電器、および無停電電源装置を含む他の用途に応用できることを理解されたい。スーパーキャパシタは、通常のコンデンサと比べると比較的大きなエネルギー密度を有する電気化学的コンデンサである。本明細書で用いられるスーパーキャパシタとは、ウルトラキャパシタなどの他の高性能コンデンサを包含する。コンデンサは1対の近接した間隔で配置された導電体プレートと呼ばれるの間の電界内にエネルギーを蓄積することができる電気デバイスである。コンデンサに電圧が印加されたときは、大きさが等しく極性が反対の電荷が各プレート上に蓄積する。図1は、例示的実施形態による、1つまたは複数の積層体を充電または放電するためのシステム100を示す。図1を参照すると一実装形態では、システム100は給送装置108を含むことができる。給送装置108は、第1のラインの第1の積層体122または第2の積層体124、あるいは第2のラインの第1の積層体132または第2の積層体134などの、1つまたは複数の積層体によって浄化されるべき供給液体を供給するために用いられる。供給液体はたとえば、海水、汽水、冷却塔ブローダウン水、化学プロセス廃水流、塩水、湖沼水、河川水、貯水された水、およびそれらの組み合わせを含むことができる。さらに図1を参照すると、一実装形態では、給送装置108からの供給液体は、1つまたは複数の流路すなわちラインに分割することができる。一実装形態では供給液体は、第1のライン114および第2のライン116を通じて供給される。他の実装形態では給送装置108からの供給液体は、単一のラインまたは3つ以上のラインを通じて供給することができる。図示の実施形態では第1のライン114では、供給液体は第1の積層体122および第2の積層体124を含む2つの積層体を通過する。他の実装形態では供給液体は3つ以上の積層体を通過することができる。他の実装形態では供給液体は1つまたは複数の積層体を繰り返し通過することができる。図1に示されるように第1の積層体122および第2の積層体124は直列に接続される。第1の積層体122および第2の積層体124は、第1の積層体122に入る供給液体の塩度とは異なるように、第2の積層体124から出る液体の塩度を制御するように動作される。塩度の差は、積層体122、124が充電状態または放電状態にあるかどうかに応じて大きくまたは小さくすることができる。さらに図1を参照すると、一実装形態では、第1の積層体122および第2の積層体124は、それぞれ第1の変換器142および第2の変換器144に電気的に結合される。第1の変換器142および第2の変換器144は、双方向DC-DC変換器を含むことができる。本明細書で用いられる双方向DC-DC変換器とは、エネルギー蓄積構成要素に電気エネルギーを供給する、またはエネルギー蓄積構成要素から電気エネルギーを回収する能力を有する変換器を指すことができる。矢印123、125によって示されるように、積層体122、124とそれぞれの変換器142、144との間のエネルギーの流れはいずれの方向でもよい。たとえば、第1の積層体122の充電状態では電気エネルギーは第1の変換器142から第1の積層体122に流れることができ、第1の積層体122の放電状態では電気エネルギーは第1の積層体122から第1の変換器142に流れることができる。一実装形態では第1の積層体122または第2の積層体124から回収した電気エネルギーは他の変換器に供給することができ、これにより充電状態で動作している対応する積層体を充電するように電気エネルギーを供給する。他の実装形態では、第1の積層体122または第2の積層体124から回収した電気エネルギーは、送電網に給電することができる。以下でより詳しく述べるように、第1の変換器142および第2の変換器144は、少なくとも2つのモードで動作するように構成することができる。一実装形態では、第1の変換器142および第2の変換器144は、1つまたは複数の規定された基準に基づいて手動でまたは自動的に第1のモードと第2のモードの間で切り換えることができる。第1のモードでは、第1の変換器142または第2の変換器144は、第1のDC電圧を中間電圧に変換し、次いで中間DC電圧を第2の電圧に変換することができる。第2のモードでは、第1の変換器142および第2の変換器144は、中間の変換段なしに第1の電圧を第2の電圧に直接変換することができる。一実装形態では非限定的な例として、第1の変換器142または第2の変換器144のいずれかの入力端でのDC電圧と、第1の積層体122または第2の積層体124のいずれかでのDC電圧との間の電圧差は、動作モードを決定するために用いることができる。たとえば電圧差が閾値より大幅に大きいときは、第1の変換器142または第2の変換器144は第1のモードに構成されている。電圧差が電圧差閾値より大幅に小さいときは、第1の変換器142または第2の変換器144は第2のモードに構成されている。他の実装形態では第1の積層体122または第2の積層体124の充電電流または放電電流は、それ対応して第1の変換器142または第2の変換器144の動作モードを決定するのに用いることができる。図1をさらに参照すると、第1の変換器142は第1の共通バス141を通じて第1の整流器102に電気的に結合することができ、第2の変換器144は第2の共通バス143を通じて第2の整流器104に電気的に結合することができる。第1の整流器102は、AC電源図1に示さずから単相または多相交流AC電力を受け取って整流し、整流した直流DC電力を第1の共通バス141を通じて第1の変換器142に供給するように構成されている。第2の整流器104は、AC電源から単相または多相AC電力を受け取り、整流し、整流したDC電力を第2の共通バス143を通じて第2の変換器144に供給するように構成されている。以下でより詳しく述べるように、第1の整流器102および第2の整流器104はさらに、整流したDC電力を、第2のライン116に関連する他の変換器に供給することができる。非限定的な例として、第1の整流器102および第2の整流器104はそれぞれ、AC電力を、整流したDC電力に変換するために4つのダイオードを有する全波ブリッジを使用することができる。システム100はさらに、システム100の様々な構成要素に電気的に結合することができる、コントローラ106を含むことができる。コントローラは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、構成可能/プログラム可能ロジック、またはそれらの組み合わせなどの多様な方法で実装することができる。一実装形態では、図1に示されるようにコントローラ106は、第1の変換器142、第2の変換器144、第1の積層体122、および第2の積層体124に電気的に結合される。コントローラ106は、第1の変換器142および第2の変換器144の動作モードを自動的に切り換えるようにプログラムすることができる。一実装形態ではコントローラ106は、第1の変換器142または第2の変換器144のいずれかの入力端でのDC電圧と、第1の積層体122または第2の積層体124のいずれかでのDC電圧との間の電圧差を、監視するように構成することができる。コントローラ106はさらに、電圧差を閾値電圧値と比較するように構成することができる。閾値電圧値は、予めコントローラ106内に記憶しておくことができる。コントローラ106はさらに、比較結果に基づいて第1の変換器142および第2の変換器144の動作モードを切り換えるように制御信号を送るように構成することができる。図1にさらに示されるように、コントローラ106はさらに、第1の整流器102および第2の整流器104に電気的に結合することができる。コントローラ106は、2つの整流器102、104の1つ、または整流器102、104の両方を動作できるようにすべきかどうかを判定するように構成することができる。一実装形態では、整流したDC電圧を供給するように特に第1の整流器102をイネーブルし、第2の整流器104をディスエーブルすることができる。他の実装形態では、第1の整流器102および第2の整流器104の両方をイネーブルして、整流したDC電力をそれぞれ第1の変換器142および第2の変換器144に供給することができる。図1には具体的に示されないが、他の実装形態ではコントローラ106はさらに、給送装置108に電気的に結合することができる。この場合はコントローラ106は、手動でまたは自動的に給送装置108をターンオンまたはスイッチオフするための制御信号を送るように構成することができる。たとえばコントローラ106は、ユーザ入力に応答し、それに従って給送装置108をターンオンすることができる。引き続き図1を参照すると、第2のライン116では、給送装置108からの供給液体は、第1の積層体132および第2の積層体134を通過する。第2のライン116内に配置された積層体132、134は、第1のライン114内に配置された積層体122、124と同様である。積層体132、134は、供給液体中に含まれるイオンを吸着するように充電し、または対応する積層体によって吸着されたイオンを脱着するように放電することができる。第2のライン116内の第1の積層体132および第2の積層体134は、それぞれ第3の変換器152および第4の変換器154に電気的に結合される。第3の変換器152および第4の変換器154は、それぞれ第1の変換器142および第2の変換器144と同様に構成されている。図1に示されるように第3の変換器152は、第1の共通バス141に電気的に結合される。一実装形態では第3の変換器152は、第1の整流器102から第1の共通バス141を通じて整流したDC電圧を受け取ることができる。第3の変換器152はまた、第1の共通バス141を通じて第1の変換器142に電気エネルギーを供給することができる。さらに、第2のライン116内の積層体132、134、および対応する変換器152、154はコントローラ106に電気的に結合される。コントローラ106は、上述のような変換器142、144と同様なやり方で、変換器152、154の動作モードを変化させるように構成されている。積層体122、124、132、134の例示的な構成については、図2に関連して以下で述べる。図2を参照すると、一実装形態では、積層体121は、2つの支持板32、脱塩セル16、および電流コレクタ30を含む。脱塩セル16および電流コレクタ30は、支持板32の間に配置される。各脱塩セル16は、電極24および26と、絶縁スペーサ28とを含む。絶縁スペーサ28は電気絶縁性ポリマーを含むことができる。適当な電気絶縁性ポリマーとしてはオレフィンベースの材料を含むことができる。適当なオレフィンベースの材料としてはポリエチレンおよびポリプロピレンを含むことができ、これらはハロゲン化することができる。他の適当な電気絶縁性ポリマーとしてはたとえば、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリアリーレンエーテル、およびナイロンを含むことができる。供給液体が通って流れることを可能にするために、支持板32、電極24、26、および絶縁スペーサ28内には複数の穴または開口21が画定される。たとえば供給液体は、開口21を通る方向指示矢印22によって示されるように積層体121内に導入され、方向指示矢印23によって示されるように積層体121の少なくとも一部分を通って流れ、方向指示矢印25によって示されるように積層体121を出る。図3は、充電状態時の脱塩セル16を示す。図3を参照すると、カチオン36およびアニオン38を含む供給液体34がセル16内に導入される。反対に荷電された電極24および26は、脱塩セル16を通過する供給液体34から反対の電荷のイオンを引き寄せて保持する。脱塩セル16から出る液体は、供給液体34よりも少ないカチオン36およびアニオン38を含んでおり、希釈された液体40として図中に示され、これは浄化された液体を表す。典型的には電極24および26は、約1ボルトから約2ボルト直流電圧の間の電位差を規定する。カチオン36およびアニオン38は、反対に荷電された電極24および26にて、表面が飽和するまで吸着され、その時点では供給液体34はカチオン36およびアニオン38の濃度は変化せずに脱塩セル16を通過するようになる。図4は、放電状態時の脱塩セル16を示す。放電状態時には電極24および26は短絡され、カチオン36およびアニオン38は電極24および26の表面から解放される。この例では、放電状態時に脱塩セル16に入る流体は、沈殿ユニット46から出る飽和したまたは過飽和したイオン性溶質42の流れである。放電状態時にセル16を出る流体は、図中には排出液体44として示される。排出流44は沈殿ユニット46に移動され、そこではイオン性溶質の一部は、固体沈殿物48として排出流44から分離する。イオン性固体の沈殿後の沈殿ユニットの流体は、イオン性溶質で飽和または過飽和したままとなる。しかし沈殿ユニット46内でのイオン種の沈殿のために、この流れは排出流44よりは濃度が低くなる。図5は、本開示の一実施形態による双方向変換器110の例示的なトポロジーを示す。双方向変換器110は、図1に示される4つの変換器142、144、152、および154に適用することができる。図示の実施形態では双方向変換器110は、2つの入力端子212、214を含む。2つの入力端子212、214は、第1の整流器102図1に示されるから第1の共通バス141を通じて伝送される整流したDC電圧202を受け取るように、第1の整流器102に電気的に結合することができる。一実装形態ではDC電圧202は、第1のコンデンサ216によって平滑化することができる。第1のコンデンサ216は、2つの入力端子212、214の直後に結合することができる。他の実装形態では第1のコンデンサ216は省くことができる。さらに図5を参照すると双方向変換器110はさらに、第1の変換段210と、第2の変換段220とを含むことができる。第1の変換段210は2つの入力端子212、214に電気的に結合される。第1の変換段210は、第1の電圧を中間電圧に変換するように構成されている。一実装形態では第1の変換段210は、2つの入力端子212、214の間のDC電圧202、または第1のコンデンサ216によって平滑化されたDC電圧を、中間DC電圧204に変換するように構成することができる。一実装形態では、第1の変換段210と第2の変換段220の間に、第2のコンデンサ232を結合することができる。第2のコンデンサ232は、中間DC電圧204をほぼ一定のレベルに維持するように構成されている。第2の変換段220は、第1の変換段210とカスケード接続され、すなわち直列接続される。第2の変換段220は、第1の変換段210と同様の構成を有し、中間電圧を第2の電圧に変換するように構成されている。一実装形態では第2の変換段220は、第1の変換段210によって生成され第2のコンデンサ232によって維持される中間DC電圧204を、DC電圧206に変換するように構成されている。DC電圧206は、積層体260を充電するために積層体260に印加される。一実装形態では積層体260は、第1のライン114内に配置された積層体122、124、または第2のライン116内に配置された積層体132、134図1を参照のいずれか1つとすることができる。さらに図5を参照すると、第1の変換段210は、第1のスイッチング素子218、第2のスイッチング素子224、および第1のインダクタ228を含むことができる。第1のスイッチング素子218および第2のスイッチング素子224は、2つの入力端子212、214の間に直列に接続される。一実装形態では第1のスイッチング素子218および第2のスイッチング素子224は、2つのダイオード222、226と並列にそれぞれ結合される。ダイオード222、226は対応するスイッチング素子218、224を保護するために用いられる。一実装形態ではダイオード222は、そのカソードは第1の入力端子212に接続され、そのアノードは第1のスイッチング素子218と第2のスイッチング素子224の間の接続部に接続される。対応するスイッチング素子218、224に接続されたダイオード222、226、および以下で述べる同様な接続を有するいずれの他のダイオードも逆並列ダイオードまたは逆向き並列ダイオードと呼ぶことができる。第1のインダクタ228の一方の端子は、第1のスイッチング素子218と第2のスイッチング素子224の間の接続部に結合される。第1のインダクタ228の他方の端子は、第2のコンデンサ232の一方の端子に電気的に結合される。さらに図5を参照すると、第2の変換段220は、第3のスイッチング素子238、第4のスイッチング素子244、および第2のインダクタ254を含むことができる。第3のスイッチング素子238および第4のスイッチング素子244は、第2のコンデンサ232の2つの端子の間に直列に電気的に結合される。一実装形態では、第3のスイッチング素子238および第4のスイッチング素子244は、それぞれ逆並列ダイオード242、246に結合される。ダイオード242、246は対応するスイッチング素子238、244を保護するために用いられる。第2のインダクタ254の一方の端子は、第3のスイッチング素子238と第4のスイッチング素子244の間の接続部に結合される。第2のインダクタ254の他方の端子は、積層体260の一方の端子に結合される。図5に示されるように、双方向変換器110はさらに、第5のスイッチング素子236と、第6のスイッチング素子248とを含むことができる。第5のスイッチング素子236は、第1の変換段210と第2の変換段220の間に結合される。より具体的には第5のスイッチング素子236は、第1のインダクタ228と第3のスイッチング素子238の間に結合される。第6のスイッチング素子248は、第1の入力端子212と、第3のスイッチング素子238と第4のスイッチング素子244の間の接続部との間に結合される。一実装形態では、第5のスイッチング素子236は逆並列ダイオード234に結合され、第6のスイッチング素子248は逆並列ダイオード252に結合される。ダイオード234、252は対応するスイッチング素子236、248を保護するために用いられる。上述のスイッチング素子218、224、236、238、244、および248は、コントローラ106図1に示されるからの電気制御信号を通じてオンすなわち導通状態と、オフすなわち非導通状態の間で切り換わるように動作可能な、任意の適当な形のスイッチとすることができる。一実装形態ではスイッチング素子218、224、236、238、244、および248は、MOSFETを含むことができる。他の実装形態では、サイリスタ、IGBT、BJT、または任意の他の半導体ベースのスイッチング構成要素を用いることができる。一部の実施形態ではスイッチング素子218、224、236、238、244、および248のそれぞれは、スイッチング構成要素の組み合わせを含むことができる。たとえばスイッチング素子218、224、236、238、244、および248は個々に、コントローラ106からの対応する制御信号に従ってオン状態とオフ状態の間で選択的に遷移するように動作するために、直列または並列に接続された2つ以上の半導体ベースのスイッチを含むことができる。充電プロセス時には、方向変換器110は、対応する積層体260を充電するために第1のモードと第2のモードの間で切り換わることができる。一実装形態では第1のモードおよび第2のモードはバックモードである。本明細書で用いられるバックモードとは、DC電圧がより低い電圧に変換される場合を指す。コントローラ106図1に示されるは、第5のスイッチング素子236および第6のスイッチング素子248に制御信号を送って2つのスイッチング素子236、248をターンオフすることができ、それによって電流はスイッチング素子236、248を通って流れることができなくなる。2つのスイッチング素子236、248はターンオフされるので、第1の変換段210および第2の変換段220の両方が動作できるようになる。第1の変換段210がバックモードで動作する場合は、第2のスイッチング素子224はコントローラ106から送られる制御信号によってターンオフされ、第1のスイッチング素子218はパルス幅変調PWMモードにて動作する。本明細書で用いられるPWMモードとは、それによってスイッチング素子が、パルス信号に応答して交互にターンオンおよびターンオフすることができる制御方式を指し、パルス信号のデューティサイクルは出力電圧のレベルを調整するように変化させることができる。第1のスイッチング素子218がターンオンされて電流を導通するときは、整流したDC電圧202が第1のインダクタ228に印加される。第1のインダクタ228を通って流れる電流によって、第1のインダクタ228に一時的にエネルギーが蓄積される。第1のスイッチング素子218がターンオフされたときは、第1のインダクタ228は蓄積したエネルギーを解放し、これはダイオード226を通る電流の流れを引き起こす。第1のインダクタ228に蓄積されたエネルギーは解放されて第2のコンデンサ232を充電する。コントローラ106から第1のスイッチング素子218に送られる制御信号のデューティサイクルを変えることによって、第1の変換段210によって変換される中間DC電圧204のレベルを調整することができる。一実装形態ではデューティサイクルは約0.5であり、中間DC電圧204は、整流したDC電圧202の約半分に制御することができる。第1のスイッチング素子218のデューティサイクルは約0.5であるので、第1の変換段210の変換効率は高い。第2の変換段220がバックモードで動作する場合は、第4のスイッチング素子244はコントローラ106から送られる制御信号によってターンオフされ、第3のスイッチング素子238はパルス幅変調PWMモードで動作する。第3のスイッチング素子238がターンオンされたときは、中間DC電圧204が第2のインダクタ254に印加される。第2のインダクタ254を通って流れる電流によって、第2のインダクタ254に一時的にエネルギーが蓄積される。第3のスイッチング素子238がターンオフされたときは、第2のインダクタ254は蓄積したエネルギーを解放し、これはダイオード246を通る電流の流れを引き起こす。第2のインダクタ254に蓄積されたエネルギーは解放されて積層体260を充電する。積層体260の電圧は増加し、コントローラ106から第3のスイッチング素子238に送られる制御信号のデューティサイクルは絶えず変化される。中間DC電圧204とDC電圧206の間の電圧差は小さいので、第2の変換段220の変換効率は高い。その結果として、双方向変換器110の全体としての変換効率は高い。他の実装形態では、第2のインダクタ254を通って流れる電流をコントローラ106にフィードバックとして供給することができ、コントローラ106はフィードバック電流信号に従って充電電流を制御する。それにより双方向変換器110は定電流モードにて動作することができる。一実装形態では、双方向変換器110の充電プロセス時には、コントローラ106は、整流したDC電圧202とDC電圧206の間の電圧差を監視することができる。電圧差が閾値より大幅に大きいとコントローラ106が判定したときは、双方向変換器110は第1のモードで動作する。第5のスイッチング素子236および第6のスイッチング素子248は継続的にターンオフされて、第1の変換段210および第2の変換段220の両方が動作できるようになる。電圧差が閾値より大幅に小さいとコントローラ106が判定した後は、コントローラ106は双方向変換器110を第1のモードから第2のモードに切り換える。コントローラ106は制御信号を送って第3のスイッチング素子238をターンオフする。第3のスイッチング素子238がターンオフされたので、第2のコンデンサ232に蓄積されたエネルギーは第2の変換段220に移動することができない。図6を参照すると、第4のスイッチング素子244、第6のスイッチング素子248、および第2のインダクタ254は、第3の変換段230を形成する。第3の変換段230がバックモードで動作する場合は、第4のスイッチング素子244はターンオフされ、第6のスイッチング素子248はPWMモードで動作する。整流したDC電圧202は、DC電圧206に直接変換される。積層体260でのDC電圧206は高く、整流したDC電圧202とDC電圧206の間の電圧差は小さいので、双方向変換器110の変換効率は高い。図7を参照すると、一実装形態において、積層体260の両端の電圧と、変換器110の変換効率が示される。図7に示されるように、Vは積層体260の両端の電圧を表す横軸の変数であり、ηは変換器110の変換効率を表す縦軸の変数である。図7に示される第1の曲線272は、第1の変換段210および第2の変換段220の両方が積層体260を充電するように動作する変換器110を示す。図7に示される第2の曲線274は、第3の変換段230が積層体260を充電するように動作する変換器110を示す。動作時は、積層体260の両端の電圧が閾値V0より小さいと判定されたときは、変換器110は第1の領域276で動作するように切り換えられ、そこでは2つの変換段210、220が動作した状態で変換器110は相対的に高い変換効率を有する。積層体260の両端の電圧が閾値V0より大きいと判定されたときは、変換器110は第2の領域278で動作するように切り換えられ、そこでは1つの変換段230が動作した状態で変換器110は相対的に高い変換効率を有する。したがって、積層体260の充電状態に従って変換器110の動作モードを切り換えることにより、変換器110の高い変換効率を得ることができる。図5および図6をさらに参照すると、放電プロセス時には、双方向変換器110はまた、積層体260を放電するために第1のモードと第2のモードの間で切り換えることができる。一実装形態では、第1のモードおよび第2のモードは、ブーストモードである。本明細書で用いられるブーストモードとは、DC電圧がより高い電圧に変換される場合を指す。放電プロセスでは、最初に積層体260でのDC電圧は高い。整流したDC電圧202とDC電圧206の間の電圧差が閾値より小さいとコントローラ106が判定したときは、コントローラ106は、第1のモードで動作するように双方向変換器110を制御する。第1のモードではコントローラ106は、制御信号を送って第3のスイッチング素子238をターンオフする。第3の変換段230がブーストモードで動作する場合は、第6のスイッチング素子248はターンオフされ、第4のスイッチング素子244はPWMモードで動作する。DC電圧206は、整流したDC電圧202に直接変換される。積層体260でのDC電圧206は高く、整流したDC電圧202とDC電圧206の間の電圧差は小さいので、双方向変換器110の変換効率は高い。整流したDC電圧202とDC電圧206の間の電圧差が閾値より大幅に大きいとコントローラ106が判定したときは、コントローラ106は双方向変換器110を第1のモードから第2のモードに切り換える。第2のモードではコントローラ106は、制御信号を第5のスイッチング素子236および第6のスイッチング素子248に送って2つのスイッチング素子236、248をターンオフし、第1の変換段210および第2の変換段220の両方が動作できるようにすることができる。第2の変換段220はDC電圧206を中間DC電圧204に変換し、第1の変換段210は中間DC電圧204を整流したDC電圧202に変換する。第2の変換段220がブーストモードで動作する場合は、第3のスイッチング素子238はターンオフされ、第4のスイッチング素子244はPWMモードで動作する。第1の変換段210がブーストモードで動作する場合は、第1のスイッチング素子218はターンオフされ、第2のスイッチング素子224はPWMモードで動作する。積層体260に蓄積されたエネルギーは第2のコンデンサ232に移動され、次いで第2のコンデンサ232に蓄積されたエネルギーは第1のコンデンサ216に移動される。一実装形態では、第1のライン114内の第1の積層体122の放電プロセス時には、第2のライン116内の1つまたは複数の積層体は充電プロセスにて動作することができる。たとえば第2のライン116内の第1の積層体132は、充電プロセスにて動作することができる。この場合は、第1のライン114内の第1の積層体122から回収したエネルギーは、第3の変換器152を通じて第2のライン116内の第1の積層体132を充電するために用いることができる図1参照。図8は、本開示の他の実施形態による双方向変換器120の例示的なトポロジーを示す。図8を参照すると双方向変換器120は、第1の整流器102図1に示されるから整流したDC電圧302を受け取るための2つの入力端子312、314を含むことができる。充電プロセス時には双方向変換器120は、整流したDC電圧302を直接または間接的にDC電圧306に変換するために、第1のモードと第2のモードの間で切り換わることができる。本明細書で用いられる間接的とは、双方向変換器が、入力DC電圧を1つまたは複数の中間電圧に変換し、1つまたは複数の中間電圧を出力DC電圧に変換する能力を有することを指す。放電プロセス時には双方向変換器120はまた、対応する積層体390からエネルギーを回収するために第1のモードと第2のモードの間で切り換わることができる。図8に示されるように、一実装形態では、双方向変換器120は、第1の変換段310、第2の変換段320、第3の変換段330、および第4の変換段340を含む。第1の変換段310および第2の変換段320は交互配置された形にて結合され、第3の変換段330および第4の変換段340はやはり交互配置された形にて結合される。本明細書で用いられる交互配置されるとは、2つの変換段がほぼ並列に結合される場合を指す。第1の変換段310および第2の変換段320は、図5に関連して上述した第1の変換段210と同様に構成されている。第1の変換段310のインダクタ342と、第2の変換段320のインダクタ338とは、コンデンサ344に共通に接続される。第3の変換段330および第4の変換段340は、図5に関連して上述した第2の変換段220と同様に構成されている。第3の変換段330のインダクタ384と、第4の変換段340のインダクタ382とは、積層体390に共通に接続される。双方向変換器120はさらに、第1のスイッチング素子346、第2のスイッチング素子356、および第3のスイッチング素子372を含むことができる。第1のスイッチング素子346は、第2の変換段320と第3の変換段330の間に結合される。第2のスイッチング素子356は、第1の入力端子312と、第3の変換段330の2つのスイッチング素子352、354の間の接続部との間に結合される。第3のスイッチング素子372は、第1の入力端子312と、第4の変換段340の2つのスイッチング素子362、364の間の接続部との間に結合される。動作時には双方向変換器120は、積層体390を充電するように動作することができる。整流したDC電圧302とDC電圧306の間の電圧差が閾値より大幅に大きいとコントローラ106が判定したときは、コントローラ106は、第1のモードで動作するように双方向変換器120を制御する。第1のモードではコントローラ106は制御信号を送って、第1のスイッチング素子346をターンオンし、第2のスイッチング素子356および第3のスイッチング素子372をターンオフする。第1の変換段310および第2の変換段320のそれぞれは、図5に関して上述した第1の変換段210と同様なやり方で動作する。第3の変換段330および第4の変換段340のそれぞれは、図5に関して上述した第2の変換段220と同様なやり方で動作する。充電プロセスの第1のモードでは、第1の変換段310内のスイッチング素子322はターンオフされ、第1の変換段320内のスイッチング素子318はPWMモードで動作する。さらに第2の変換段320内のスイッチング素子332はターンオフされ、第2の変換段320内のスイッチング素子328はPWMモードで動作する。一実装形態では、スイッチング素子318およびスイッチング素子328に送られるPWMモード制御信号は同相である。他の実装形態ではスイッチング素子318およびスイッチング素子328に送られるPWMモード制御信号は異なる位相である。たとえばスイッチング素子318のための制御信号は、スイッチング素子328のための制御信号よりπ/2だけ進めるまたは遅らせることができ、それによってコンデンサ344の両端のDC電圧リップルが低減する。同様に、充電プロセスの第1のモードでは、第3の変換段330内のスイッチング素子354はターンオフされ、第3の変換段330内のスイッチング素子352はPWMモードで動作する。さらに、第4の変換段340内のスイッチング素子364はターンオフされ、第4の変換段340内のスイッチング素子362はPWMモードで動作する。一実装形態では、スイッチング素子352およびスイッチング素子362に送られる制御信号は同相である。他の実装形態では、スイッチング素子352およびスイッチング素子362に送られる制御信号は異なる位相である。たとえばスイッチング素子352のための制御信号は、スイッチング素子362のための制御信号よりπ/2だけ進めるまたは遅らせることができ、それによって積層体390の両端のDC電圧リップルが低減する。整流したDC電圧302とDC電圧306の間の電圧差が閾値より大幅に小さいとコントローラ106が判定したときは、コントローラ106は、第2のモードで動作するように双方向変換器120を制御する。コントローラ106は制御信号を送って、第2のスイッチング素子356および第3のスイッチング素子372をターンオンする。充電プロセスの第2のモードでは、スイッチング素子352およびスイッチング素子362は、コントローラ106から送られる制御信号に応答してターンオフされる。図9に示されるように、2つのスイッチング素子354、356、およびインダクタ384は第5の変換段350を形成し、2つのスイッチング素子364、372、およびインダクタ382は第6の変換段360を形成する。第5の変換段350がバックモードで動作する場合は、スイッチング素子354はターンオフされ、スイッチング素子356はPWMモードで動作する。整流したDC電圧302は、DC電圧306に直接変換される。積層体390でのDC電圧306は高く、整流したDC電圧302とDC電圧306の間の電圧差は小さいので、双方向変換器120の変換効率は高い。引き続き、図8および図9を参照すると、双方向変換器120は、積層体390を放電するように動作することができる。放電プロセス時には、図8および図9に示される双方向変換器120は、図5および図6に関連して上述した双方向変換器110と同様なやり方で動作することができる。図10は、本開示の一実施形態による、1つまたは複数の積層体を充電するように、図1に示されるシステム100を動作させる方法200のフローチャートを示す。図示の実施形態では、方法200はブロック2002で開始する。ブロック2002では1つまたは複数の変換器は、1つまたは複数の積層体を充電するように第1のモードに構成されている。一実装形態では、図5に示される双方向変換器110、または図8に示される双方向変換器120は、1つまたは複数の積層体を充電するように動作させることができる。たとえば図5に示される双方向変換器110は、整流したDC電圧202をDC電圧206に変換して、それにより積層体260を充電するように動作される。より具体的には第1のモードでは、第1の変換段210は整流したDC電圧202を中間DC電圧204に変換するように動作し、第2の変換段220は中間DC電圧204をDC電圧206に変換するように動作する。ブロック2004では、方法200は続いて、1つまたは複数の積層体の両端の電圧と、1つまたは複数の変換器の入力電圧とを検出する。一実装形態では、コントローラ106図1に示されるは、積層体260の両端のDC電圧206を検出することができる。コントローラ106はさらに、双方向変換器110に印加される整流したDC電圧202を検出することができる。ブロック2006では、方法200は続いて、検出した1つまたは複数の積層体の両端の電圧と、1つまたは複数の変換器の入力電圧との間の電圧差が閾値より小さいかどうかを判定する。一実装形態では、図1に示されるコントローラ106は、ブロック2006の動作を行うことができる。電圧差が閾値より小さいと判定された場合は、方法200はブロック2008に進む。電圧差が閾値より大きいと判定された場合は、方法200はブロック2002に戻り、そこで変換器は第1のモードのままとなるように構成されている。ブロック2008では、方法200は続いて、1つまたは複数の変換器を第2のモードに構成し、それにより1つまたは複数の積層体を充電する。一実装形態では、コントローラ106は、双方向変換器110を第1のモードから第2のモードに切り換える。第2のモードでは変換段230図6に示されるは、整流したDC電圧202をDC電圧206に直接変換するように動作する。ブロック2010では、方法200は続いて、放電状態で動作している少なくとも1つの積層体から電力を受け取る。一実装形態では、双方向変換器142が受け取った電力は、放電状態で動作している第2のライン116内の第1の積層体132から回収することができる。一実装形態では、双方向変換器142が受け取った電力は、第1の整流器102図1に示されるから供給することができる。図11は、本開示の一実施形態による、1つまたは複数の積層体を放電するように、図1に示されるシステム100を動作させる方法300のフローチャートを示す。図示の実施形態では、方法300はブロック3002で開始し、そこでは1つまたは複数の変換器は、1つまたは複数の積層体から放電された電気エネルギーを回収するように第1のモードに構成されている。一実装形態では、図1に示される双方向変換器142は、第1の積層体122から電気エネルギーを回収するように動作させることができる。第1のモードでは積層体260の両端の電圧は高いので、双方向変換器110は、第1の積層体122のDC電圧206を、2つの第1の入力端子212、214でのDC電圧202に昇圧するように動作する変換段230図6に示されるを有する。ブロック3004では、方法300は続いて、1つまたは複数の積層体の両端の電圧と、1つまたは複数の変換器の入力端子での電圧とを検出する。一実装形態では、コントローラ106図1に示されるは、積層体260の両端のDC電圧206と、2つの入力端子212、214でのDC電圧202とを検出する。ブロック3006では、方法300は続いて、検出した1つまたは複数の積層体の両端の電圧と、1つまたは複数の変換器の入力端子での電圧との間の電圧差が閾値より小さいかどうかを判定する。一実装形態では、コントローラ106はブロック3006の動作を行う。電圧差が閾値より小さいと判定された場合は、方法はブロック3008に進む。電圧差が閾値より大きいと判定された場合は、手順はブロック3002に戻る。ブロック3008では、方法300は続いて、1つまたは複数の積層体から放電される電気エネルギーを回収するように、1つまたは複数の変換器を第2のモードに構成する。一実装形態では、コントローラ106は、双方向変換器110を第1のモードから第2のモードに切り換える。ブロック3010では方法300は、続いて、充電状態で動作している少なくとも1つの積層体に電力を供給する。一実装形態では、第1のモードおよび第2のモードで動作している双方向変換器142によって回収された電気エネルギーは、充電状態で動作している第2のライン116内の第1の積層体132に供給することができる。上述の方法200および300は、コンピュータ可読媒体に記憶され、プロセッサによって実行されたときに方法200および300の様々なステップを行う命令を用いてプログラムすることができる。コンピュータ可読媒体は、任意の方法または技術によって実現された揮発性および不揮発性、リムーバブルおよびノンリムーバブル媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は非限定的に、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、CD-ROM、デジタル多用途ディスクDVDまたは他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク装置または他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を記憶するのに用いることができ、命令実行システムによってアクセスできる他の任意の媒体を含む。方法200および300において述べられた動作は、必ずしも図10および図11に示された順序で行われる必要はなく、任意の適当な順序で行うことができる。さらに本開示の一部の実施形態では、図9および図10に示される要素または動作のすべてよりも多いまたは少ない要素または動作を行うことができる。上述のすべてのこのような目的または利点は、必ずしもいずれの特定の実施形態により達成できるものではないことが理解されるべきである。したがって、たとえば当業者なら本明細書で述べられたシステムおよび技術は、本明細書で教示されまたは提案され得る他の目的または利点を必ずしも達成せずに、本明細書で教示されるような1つの利点または一群の利点を達成または最適化するやり方で実施または実行できることが認識されよう。さらに当業者には、異なる実施形態からの様々な特徴は交換可能であることが認識されよう。述べられた様々な特徴、および各特徴に対する知られている等価物は、当業者によって、本開示の原理により追加のシステムおよび技術を構築するためにうまく組み合わせることができる。