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課題・解決手段

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と、充電放電回路と、充電器ウェイクアップ回路を含む。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、充電/放電回路は、貯蔵システムに関連付けられた主回路から貯蔵セルを切り離す。充電器ウェイクアップ回路は、端子において貯蔵セルから電流制限電圧提示するために、電流の制限された量が、充電/放電回路をバイパスすることができる。外部装置が端子間に接続された場合、端子において提示された電圧は、パルスオンおよびオフされる。端子に提示された電圧は、外部装置により検出される。電圧が検出された後に、外部装置は、条件を検出することに応答して動作を実行する。

概要

背景

概要

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と、充電放電回路と、充電器ウェイクアップ回路を含む。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、充電/放電回路は、貯蔵システムに関連付けられた主回路から貯蔵セルを切り離す。充電器ウェイクアップ回路は、端子において貯蔵セルから電流制限電圧提示するために、電流の制限された量が、充電/放電回路をバイパスすることができる。外部装置が端子間に接続された場合、端子において提示された電圧は、パルスオンおよびオフされる。端子に提示された電圧は、外部装置により検出される。電圧が検出された後に、外部装置は、条件を検出することに応答して動作を実行する。

目的

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

効果

実績

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牽制数
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請求項1

装置であって、複数の端子と、1または複数の貯蔵セルと、電子回路を含み、前記電子回路は、貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達したことを検出し、貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達したことを検出したことに基づいて、条件を生成し、端子に条件を提示し、端子に接続された外部装置に、貯蔵セルを充電するために出力を生成することと、貯蔵セルの出力を測定することと、貯蔵セルの出力を監視することと、の1つまたは複数の動作を引き起こさせることを特徴とする装置。

請求項2

外部装置は、貯蔵セルを充電するために出力を生成する充電器であることを特徴とする請求項1の装置。

請求項3

外部装置は、貯蔵セルの出力を測定することと、貯蔵セルの出力を監視することと、の1つまたは複数の動作をする監視装置であることを特徴とする請求項1の装置。

請求項4

条件は、定常電圧を含むことを特徴とする請求項1の装置。

請求項5

条件は、1または複数の電圧パルスを含むことを特徴とする請求項1の装置。

請求項6

1つまたは複数の電圧パルスのデューティサイクルは、外部装置の抵抗の大きさに少なくとも基づいて定義されることを特徴とする請求項5の装置。

請求項7

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少なくとも基づいて定義されることを特徴とする請求項5の装置。

請求項8

方法であって、1つまたは複数の貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達したことを検出するステップと、1つまたは複数の貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達したことを検出したことに基づいて条件を生成するステップと、外部装置が接続された端子に条件を提示するステップを含み、外部装置に、貯蔵セルを充電するために出力を生成するステップと、貯蔵セルの出力を測定するステップと、貯蔵セルの出力を監視するステップと、の1つまたは複数の動作を引き起こさせることを特徴とする方法。

請求項9

条件は、1つまたは複数の電圧パルスを含むことを特徴とする請求項8の方法。

請求項10

1つまたは複数の電圧パルスのデューティサイクルは、外部装置の抵抗に依存することを特徴とする請求項9の方法。

請求項11

1つまたは複数の電圧パルスのパルス幅は、外部装置の抵抗に依存することを特徴とする請求項9の方法。

請求項12

条件は、定常電圧であることを特徴とする請求項8の方法。

請求項13

貯蔵セルは、エネルギー貯蔵システム中に含まれることを特徴とする請求項7の方法。

請求項14

ステムであって、電気的エネルギー貯蔵するための1つまたは複数の貯蔵セルと、充電器ウェイクアップ回路を含み、充電器ウェイクアップ回路は、1つまたは複数の貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達したことを検出し、1つまたは複数の貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達したことを検出したことに基づいて条件を生成し、外部装置に接続された端子に条件を提示し、外部装置に、貯蔵セルを充電するために出力を生成すること、貯蔵セルの出力を測定すること、貯蔵セルの出力を監視すること、の1つまたは複数の動作を引き起こさせることを特徴とするシステム。

請求項15

条件は、1つまたは複数の電圧パルスを含むことを特徴とする請求項14のシステム。

請求項16

1つまたは複数の電圧パルスのデューティサイクルは、外部装置の抵抗の大きさに依存することを特徴とする請求項15のシステム。

請求項17

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依存することを特徴とする請求項15のシステム。

請求項18

システムは、充電/放電回路をさらに含み、充電/放電回路は、貯蔵セルがエネルギーレベル閾値に達した後に、端子から貯蔵セルを切り離し、条件は、充電/放電回路が、端子から貯蔵セルを切り離した後に、端子に提示されることを特徴とする請求項14のシステム。

請求項19

条件は、定常電圧を含むことを特徴とする請求項14のシステム。

請求項20

外部装置は、充電器と、監視装置の1つまたは複数であることを特徴とする請求項14のシステム。

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

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。
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。
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。

実施例

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。

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