充電平衡化機能を有する電源システム
【課題】 充電平衡化機能を有する電源システムを提供する。
【解決手段】 電源システムが第１の電荷蓄積装置を含む。複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュールを有する直列回路が、負荷端子間に接続されている。第２の電荷蓄積装置が負荷端子を備える。電荷転送装置が、電荷蓄積モジュールのうちの１つと第２の電荷蓄積装置の負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを含む。電荷転送装置は、要求に応じて、１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成されている。
【解決手段】 電源システムが第１の電荷蓄積装置を含む。複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュールを有する直列回路が、負荷端子間に接続されている。第２の電荷蓄積装置が負荷端子を備える。電荷転送装置が、電荷蓄積モジュールのうちの１つと第２の電荷蓄積装置の負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを含む。電荷転送装置は、要求に応じて、１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源システムに関し、特に、電気自動車またはハイブリッド自動車における自動車用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車またはハイブリッド自動車は、自動車を駆動するための少なくとも１つの電気モータと、この少なくとも１つのモータに電力を供給するための充電式バッテリ（蓄電池）（たとえば、リチウムイオンバッテリ、あるいは二重層キャパシタ装置）と、を備えている。通常、バッテリは、互いに直列に接続された複数のバッテリモジュールを含んでおり、個々のモジュールは、自動車全体に分散して配置され、電力線で相互接続されている。
【０００３】
個々のバッテリモジュールは、それぞれがモジュール供給電圧を提供し、バッテリの供給電圧は、モジュール供給電圧の総和に等しい。個々のバッテリモジュールの製造工程にばらつきがあるため、個々のバッテリモジュールのキャパシタンスは、多少ばらつく可能性がある。したがって、バッテリが充電される充電プロセスにおいて、一部のバッテリモジュールの充電が他のバッテリモジュールより短時間で行われる場合があり、バッテリが負荷に電力を供給する放電プロセスにおいて、一部のバッテリモジュールの放電が他のバッテリモジュールより短時間で行われる場合がある。個々のバッテリモジュールに対しては、充電状態の上限を上回るまで充電してはならず、充電状態の下限を下回るまで放電させてはならない。したがって、充電平衡化を行わない場合は、１つのモジュールが上限に達したら、他のモジュールがまだ完全に充電されていなくても、充電プロセスを停止しなければならず、１つのモジュールが下限に達したら、他のモジュールがまだ完全に放電していなくても、放電プロセスを停止しなければならない。個々のモジュール間で充電状態が異なるのは、モジュールの自己放電が原因である可能性もある。
【０００４】
「充電平衡化」は、個々のモジュール間の充電状態の不平衡を補償するために、個々のモジュールから選択的に電荷を取り出したり、個々のモジュールに選択的に電荷を与えたりすることを意味する。
【０００５】
既知の充電平衡化回路の１つは、変圧器を含んでおり、この変圧器の複数の第１の巻線のそれぞれがモジュールの１つずつに接続されており、第２の巻線がバッテリの負荷端子間に接続されている。この回路では、１つのバッテリモジュールから電荷を取り出してバッテリに帰還させることが可能であり、あるいは、バッテリから電荷を取り出して１つのバッテリモジュールに帰還させることが可能である。しかしながら、この回路では、第２の巻線の両端にバッテリ電圧が存在し、これは、数百ボルト（たとえば、４００ボルト）になる可能性がある。このため、高電圧絶縁手段が必要となるが、これは、モジュールが車内に分散している場合には、実装が困難であり、コストが高くなる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高効率であり、順応性が高く、実装が容易な充電平衡化機能を有する電源システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様は、電源システムに関する。電源システムは、負荷端子と、負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路とを有する第１の電荷蓄積装置と、負荷端子を有する第２の電荷蓄積装置と、を含む。この電源システムはさらに、電荷転送装置を含み、電荷転送装置は、電荷蓄積モジュールのうちの１つと第２の電荷蓄積装置の負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを含む。電荷転送ユニットは、要求に応じて、上記１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成されている。
【０００８】
第２の態様は、電源システムを含む自動車用電気システムに関する。電源システムは、負荷端子と、負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路とを有する第１の電荷蓄積装置と、負荷端子を有する第２の電荷蓄積装置と、を含む。この電源システムはさらに、電荷転送装置を含み、電荷転送装置は、電荷蓄積モジュールのうちの１つと第２の電荷蓄積装置の負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを含む。電荷転送ユニットは、要求に応じて、上記１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成されている。この自動車用電気システムはさらに、第１の電荷蓄積装置の負荷端子に接続された、少なくとも１つの第１の負荷と、第２の電荷蓄積装置の負荷端子に接続された、少なくとも１つの第２の負荷と、を含む。
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施例を説明する。図面は、基本原理を説明するためのものなので、基本原理の理解に必要な態様だけを示している。図面は、正確な縮尺ではない。図面中の同一参照符号は、類似の特徴を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電源システムの第１の実施形態の概略図であり、この電源システムは、複数の電荷蓄積モジュールを有する第１の電荷蓄積装置と、第２の電荷蓄積装置と、電荷転送装置とを含む。
【図２】電荷転送装置の１つの電荷転送モジュールの一実施形態の概略図である。
【図３】図２の電荷転送モジュールの制御回路の一実施形態の概略図である。
【図４】制御回路と電荷転送モジュールとの間の信号伝達の第１の実施形態を示す図である。
【図５】制御回路と電荷転送モジュールとの間の信号伝達の第２の実施形態を示す図である。
【図６】第１の電荷蓄積装置と第２の電荷蓄積装置との間にＤＣ／ＤＣコンバータが配置された電源システムの一実施形態を示す図である。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータの一実施形態を示す図である。
【図８】第１の電荷蓄積装置の１つの電荷蓄積モジュールの一実施形態を示す図である。
【図９】第１の電荷蓄積装置の個々の電荷蓄積モジュールの充電平衡化回路を含む電源システムの一実施形態を示す図である。
【図１０】１つの電荷蓄積モジュールに対する１つの充電平衡化回路の接続を詳細に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施形態を、特定の文脈で、すなわち、自動車用電源システムの文脈で説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、自動車用電源システムに関連しての使用に限定されず、複数の電荷蓄積モジュールを有する充電式電荷蓄積装置を備えた各用途に適用してよい。
【００１２】
図１は、電源システムの第１の実施形態の概略図である。この電源システムは、第１の電荷蓄積装置１を含んでおり、第１の電荷蓄積装置１は、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎを含んでおり（ｎ＞１）、これらは、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２間に直列に接続されている。第１の電荷蓄積装置１は、負荷端子１１、１２間に第１の供給電圧Ｖ１を与え、第１の供給電圧Ｖ１は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの各出力端子間に与えられる個々のモジュール供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎの総和である。一実施形態によれば、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのそれぞれによって与えられる出力電圧は、個々のモジュールが完全に充電されている場合には、４０Ｖから６０Ｖの間である。互いに直列に接続される複数の電荷蓄積モジュールの個数ｎは、所望の電荷蓄積装置出力電圧Ｖ１によって決まる。一実施形態によれば、この出力電圧Ｖ１は、３５０Ｖから４５０Ｖの間であるため、８個から１２個の間の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎが直列に接続される。説明のために、図１には、電荷蓄積モジュールを３個だけ示した。
【００１３】
第１の電荷蓄積装置１は、たとえば、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎを形成している複数のバッテリモジュールを有するリチウムイオンバッテリであり、各バッテリモジュールは、互いに直列に接続された複数のバッテリセルを含んでよい。別の実施形態によれば、第１の電荷蓄積装置は、複数のキャパシタ（たとえば、二重層キャパシタ）を有する装置であり、各モジュール２１、２２、２ｎは、直列に接続された複数のキャパシタを含んでよい。二重層キャパシタ（スーパキャパシタ、ウルトラキャパシタ）は、単位装置体積当りのキャパシタンスが非常に大きい。
【００１４】
この電源システムは、具体的には、電気自動車またはハイブリッド自動車において使用可能な自動車用電源システムである。電荷蓄積装置出力電圧Ｖ１によって給電される負荷Ｚ１は、たとえば、電気モータおよびインバータを含むモータ装置である。個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、電力線で互いに電気的に接続されて、車内の別々の場所に配置可能である。
【００１５】
第１の電荷蓄積装置１は、電荷蓄積装置用充電器（図示せず）を負荷端子１１、１２に接続することによって充電可能である。図１に示した第１の電荷蓄積装置１のような電荷蓄積装置を充電することはよく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００１６】
図１を参照すると、この電源システムはさらに、負荷端子５１、５２を有する第２の電荷蓄積装置５を含んでいる。第２の電荷蓄積装置５は、負荷端子５１、５２間に第２の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ５を与える。一実施形態によれば、第２の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ５は、第１の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ１より低い。第２の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ５は、たとえば、１０Ｖから１５Ｖの間である。一実施形態によれば、第２の電荷蓄積装置５は、完全充電時に約１２Ｖの供給電圧を与える、従来型の自動車用バッテリである。
【００１７】
各電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、キャパシタンスを有する。１つの電荷蓄積モジュールのキャパシタンスは、その電荷蓄積モジュールが電荷を蓄積する能力である。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの製造工程にばらつきがあるため、個々のモジュールのキャパシタンスは（多少）ばらついている可能性がある。したがって、充電プロセスにおいて、一部の電荷蓄積モジュールの充電が他の電荷蓄積モジュールより短時間で行われる場合があり、放電プロセスにおいて、一部の電荷蓄積モジュールの放電が他の電荷蓄積モジュールより短時間で行われる場合がある。充電プロセスでは、電荷蓄積装置用充電器（図示せず）が、負荷端子１１、１２から第１の電荷蓄積装置１を充電する。放電プロセスでは、第１の電荷蓄積装置１が、負荷端子１１、１２に接続された負荷または負荷装置Ｚ１に電力を与える。この接続では、図１に示した負荷Ｚ１は、互いに並列に接続された複数の負荷を表していて、その各負荷が第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２に接続されていることに注意されたい。
【００１８】
個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、充電状態の下限を下回るまで放電させてはならず、充電状態の上限を上回るまで充電してはならない。下限は、たとえば、１つの電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎによって供給可能な最小供給電圧によって定義され、上限は、たとえば、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎによって供給可能な最大供給電圧によって定義される。上述の、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの個々のキャパシタンスのばらつきのため、１つの電荷蓄積モジュールが既に下限に達していても、他のモジュールがまだ下限には程遠い状況や、１つのモジュールが上限に達していても、他のモジュールがまだ上限には程遠い状況が起こりうる。個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの間で充電状態が異なるのは、電荷蓄積モジュールの自己放電が原因である可能性もある。
【００１９】
第１の電荷蓄積装置１の総キャパシタンスの効率的な使用を可能にするためには、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態を平衡化することが望ましい。１つの電荷蓄積モジュールの充電状態は、たとえば、１つのモジュールによって与えられるモジュール供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎによって定義され、１つのモジュールの充電状態は、このモジュールによって与えられる供給電圧が減少すると、低下する。個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態が平衡化されると、モジュール２１、２２、２ｎは、放電プロセスにおいて、それぞれの個々の下限に一緒に近づき、充電プロセスにおいて、それぞれの個々の上限に一緒に近づく。
【００２０】
個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態を平衡化するために、この電源システムは、第１の電荷蓄積装置１と第２の電荷蓄積装置５との間に、電荷転送装置３が接続されている。電荷転送装置３は、少なくとも１つの電荷転送モジュール４１、４２、４ｎを含んでいる。図１に示した実施形態では、電荷転送装置３は、ｎ個の電荷転送モジュールを含んでおり、各電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎに電荷転送モジュール４１、４２、４ｎがそれぞれ１つずつ割り当てられている。電荷転送装置３は、１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５へ電荷を選択的に転送することにより、電荷（電気エネルギ）が取り出される電荷蓄積モジュールを、ある程度まで放電させるように構成されている。電荷転送装置３は、たとえば、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎを監視することと、電荷を、供給電圧が現在最も高い電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５へ転送することと、を行うように構成されている。これにより、個々の電荷蓄積モジュールの充電状態を平衡化することが可能である。
【００２１】
しかしながら、充電状態を平衡化するために電荷転送装置３が可能なのは、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎからエネルギを取り出す（放電させる）ことだけであり、また、１つの電荷蓄積モジュールから取り出されたエネルギは、第１の電荷蓄積装置１の別の電荷蓄積モジュールに帰還されることも、負荷端子１１、１２から第１の電荷蓄積装置１に帰還されることもないが、エネルギが浪費されることはない。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのうちの１つから取り出されたエネルギは、第２の電荷蓄積装置５に蓄積され、したがって、第２の電荷蓄積装置５に接続されている負荷または負荷装置Ｚ２への給電に使用される。なお、この接続では、図１に示した負荷Ｚ２は、第２の電荷蓄積装置５に接続されている複数の負荷を表すものであってよい。第２の電荷蓄積装置５に接続された自動車用電源システム負荷Ｚ２としては、たとえば、パワーウィンドウリフタ、パワーシートアジャスタ、ファンなどを駆動するモータ、空調システムの発熱素子または冷却素子、センサ、照明などが挙げられる。さらに、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２には、発電機（図示せず）を接続してもよい。この発電機は、電荷蓄積装置５の充電に用いることが可能である。
【００２２】
図１を参照すると、電荷転送装置３は、制御回路３１を含んでおり、制御回路３１は、信号伝達経路を介して、個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎと信号連通している。制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達経路は、制御回路３１と電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれとの間の信号伝達を可能にすることと、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれと制御回路との間の信号伝達を可能にすることと、を行うように構成された従来型の信号伝達経路であってよい。図１では、この信号伝達経路は、概略的にのみ描かれている。電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれは、たとえば、対応する電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎを測定するように構成されており、また、この供給電圧の情報を信号伝達経路経由で制御回路３１に与えるように構成されている。制御回路３１は、たとえば、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎから受け取る情報に基づいて電源電圧を監視するように構成されており、また、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのうちの１つ（たとえば、充電状態が最も高い電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎに接続されている電荷転送モジュール４１、４２、４ｎ）に対して、対応する電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５にエネルギを転送することを要求するように構成されている。
【００２３】
図２は、１つの電荷転送モジュールの一実施形態を示す。図２の参照符号４は、図１に示した電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのうちの１つを表している。図２の参照符号２は、この電荷転送モジュール４に接続されている電荷蓄積モジュールを表している。なお、個々の電荷転送モジュールは、それぞれが同一のトポロジ（たとえば、図２に示されたトポロジ）を有してよい。
【００２４】
図２を参照すると、電荷転送モジュール４は、フライバック変換器として実装されていて、変圧器４５を含んでおり、変圧器４５は、第１の巻線（一次巻線）４５１および第２の巻線（二次巻線）４５２を有している。第１の巻線４５１は、電子スイッチ４６と直列に接続されており、電子スイッチ４６および第１の巻線４５１を有する直列回路は、電荷転送モジュール４の入力端子４１、４２間に接続されている。電荷転送モジュール４の入力端子４１、４２は、対応する電荷蓄積モジュールの負荷端子２１、２２に接続されており、第１の入力端子４１は第１の負荷端子２１に接続されており、第２の入力端子４２は第２の負荷端子２２に接続されている。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの負荷端子は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎ同士を直列に接続するために使用されている端子であり、各モジュールの第１の端子は、別のモジュールの第２の端子に接続されている。モジュールの１つ（たとえば、図１の第１のモジュール２１）の第１の端子は、第１の電荷蓄積装置１の第１の負荷端子１１を形成しており、別のモジュール（たとえば、図１のｎ番目のモジュール２ｎ）の第２の端子は、第１の電荷蓄積装置１の第２の負荷端子１２を形成している。
【００２５】
図２を参照すると、第２の巻線４５２は、整流素子４７（たとえば、ダイオード）を介して、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２と結合されている。具体的には、第２の巻線４５２およびダイオード４７を有する直列回路が、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２を介して、第２の電荷蓄積装置５と並列に接続されている。入力端子４３および４４は、図２では、電荷蓄積装置５と、第２の巻線４５２およびダイオード４７を有する直列回路との間で、負荷端子５１、５２と接続されている。
【００２６】
第１の巻線４５１と直列に接続されている電子スイッチ４６としては、ＭＯＳＦＥＴが実装可能であり、特に、エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴが実装可能である。しかしながら、これは一例に過ぎない。電子スイッチ４６としては、他の任意のタイプの従来型電子スイッチを実装することも可能であり、たとえば、デプレッション型ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、またはＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ）が実装可能である。電子スイッチ４６は、第１の巻線４５１と直列に接続された負荷経路と、制御端子とを含んでいる。電子スイッチ４６としてＭＯＳＦＥＴが実装されている場合、負荷経路は、ＭＯＳＦＥＴの、ドレイン端子とソース端子の間の内部経路であり、制御端子はゲート端子である。
【００２７】
電荷転送モジュール４はさらに、制御／駆動装置６を含んでいる。制御／駆動装置６は、電子スイッチ４６を駆動する（すなわち、電子スイッチ４６をオンにしたりオフにしたりする）ように構成されている。さらに、制御／駆動装置６は、信号伝達経路を介して、（図２にも示されている）制御回路３１と信号連通している。図２では、この信号伝達経路は、概略的にのみ描かれている。さらに、制御／駆動装置６は、電荷蓄積モジュール２によって与えられる供給電圧Ｖ２を測定するように構成されている。これを行うために、制御／駆動装置６の入力端子６１、６２は、電荷転送モジュール４の入力端子４１、４２に接続されている。電子スイッチ４６を駆動するために、制御／駆動装置６は、電子スイッチ４６の制御端子と結合された駆動端子６３を含んでいる。
【００２８】
電荷転送モジュール４は、信号伝達経路を介して、制御回路３１により活性化したり不活性化したりできる。活性化状態においては、電荷転送モジュール４は、電荷（エネルギ）を電荷蓄積モジュール２から第２の電荷蓄積装置５へ転送する。以下、活性化状態における電荷転送モジュール４の動作原理を説明する。
【００２９】
電荷転送モジュール４の活性化状態においては、電子スイッチ４６は、オンとオフの切り替えが周期的に行われる。電子スイッチ４６がオンに切り替えられると、第１の巻線４５１に電流が流れて、変圧器４５の第１の巻線４５１にエネルギが磁気的に蓄積される。次に電子スイッチ４６がオフに切り替えられると、一次巻線４５１に蓄積されたエネルギが第２の巻線４５２に転送される。この、第２の巻線４５２に転送されたエネルギによって、電流が、第２の巻線４５２から整流素子４７を通って第２の電荷蓄積装置５に流れ込む。整流素子４７が接続されているのは、第２の巻線４５２を通しての第２の電荷蓄積装置５の放電を阻止するためである。第１の巻線４５１と第２の巻線４５２は、巻線の向きが逆である。
【００３０】
駆動周期ごとに、電気エネルギが電荷蓄積モジュール２から第２の電荷蓄積装置５へ転送される。ただし、駆動周期は、電子スイッチ４６がオンになっている期間（オン期間）と、電子スイッチ４６がオフになっている期間（オフ期間）とを含む。オン期間およびオフ期間の継続時間は、様々な方法で制御可能である。一実施形態によれば、オン期間とそれに続くオフ期間の継続時間は固定である。別の実施形態によれば、オン期間の継続時間は固定であって、オフ期間の継続時間は、変圧器４５の磁化状態によって変わる。たとえば、変圧器が消磁されるたびにオフ期間が終了する（そして新たなオン期間が始まる）。
【００３１】
１つの電荷転送モジュール４が活性化されている継続時間は、様々な方法で制御可能である。一実施形態によれば、１つの電荷転送モジュール４が活性化されている継続時間は、固定である。別の実施形態によれば、この継続時間は、たとえば、供給電圧Ｖ２の変化率によって変わる。一実施形態によれば、制御回路３１は、供給電圧Ｖ２を所与の電圧値まで減らすのに必要な間、電荷転送モジュール４を活性化するように構成されている。別の実施形態によれば、所与のエネルギが１つのモジュール２１、２２、２ｎから第２の電荷蓄積装置５へ転送されるのに必要な間、１つのモジュールが活性化される。一実施形態によれば、制御回路３１は、個々のモジュール２１、２２、２ｎの充電状態を、モジュール供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎにのみ基づいて特定する。別の実施形態によれば、他のパラメータ（たとえば、個々のモジュール２１、２２、２ｎのキャパシタンス）も考慮に入れる。
【００３２】
図３は、１つの電荷転送モジュール４の制御／駆動装置６の一実施形態の概略図である。なお、図３に示したブロック図は、制御／駆動装置６の実装というよりは動作原理を示すものである。図３に示した個々の機能ブロックは、様々な様式で実装可能であり、たとえば、専用集積回路、ソフトウェアが動作しているマイクロコントローラ、その他を用いて実装可能である。
【００３３】
図３を参照すると、制御／駆動装置６は、インタフェース装置６６を含んでおり、インタフェース装置６６は、（図３でも概略的に示されている）制御回路３１を個々の電荷転送モジュール４に接続している信号経路と結合されている。インタフェース装置６６の具体的な実装は、制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４との間の信号経路の具体的なタイプに依存する。信号経路の具体的な実施形態については、後で図４および図５を参照しながら説明する。
【００３４】
制御／駆動装置６はさらに、駆動装置６４を含んでおり、駆動装置６４は、活性化信号ＳＡＣＴを受け取るためにインタフェース装置６６と結合されており、また、（図３でも示されている）電子スイッチ４６に駆動信号ＳＤＲＶを与えるために駆動端子６３と結合されている。さらに、制御／駆動装置６は、電圧測定装置６５を含んでおり、電圧測定装置６５は、入力端子６１、６２間に結合されており、測定された電荷蓄積モジュール電圧を表す電圧測定信号Ｓ６５をインタフェース装置６６に与えるように構成されている。
【００３５】
活性化信号ＳＡＣＴは、異なる２つの信号レベルのいずれかをとることが可能であり、この２つのレベルは、駆動装置６４を活性化させる活性化信号レベル、および駆動装置６４を不活性化させる不活性化信号レベルである。駆動装置６４は、活性化されると、電荷を、対応する電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５へ転送するために、電子スイッチ４６のオンとオフを周期的に切り替える。インタフェース装置６６は、制御回路３１から受け取る信号情報に応じて、活性化信号レベルまたは不活性信号レベルの活性化信号ＳＡＣＴを発生させる。測定信号Ｓ６５に含まれる供給電圧情報は、インタフェース装置６６を介して制御回路３１に転送される。
【００３６】
制御回路３１と個々の電荷転送モジュールとの間の信号伝達に用いる信号経路は、電子システムの個々のモジュール間で情報を転送するのに適した、従来型の信号経路または信号伝達手段であってよい。
【００３７】
図４は、制御回路３１と電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達を実装するための第１の実施形態の概略図である。図４は、電源システムの電荷転送モジュール４１、４２、４ｎと、インタフェース装置６６１、６６２、６６ｎを有する、電源システムの制御／駆動装置６１、６２、６ｎとを概略的に示している。図４に示した実施形態では、制御回路３１と、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれのインタフェース装置６６１、６６２、６６ｎとの間に、信号線または信号経路が接続されている。これらの信号線は、双方向信号線であって、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのうちの１つを活性化させるために、制御回路３１から電荷転送モジュール４１、４２、４ｎへの信号伝達を可能にするとともに、それぞれの電荷蓄積モジュール電圧の情報を制御回路に転送するために、個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎから制御回路３１への信号伝達を可能にする。
【００３８】
別の実施形態によれば、制御回路３１と、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれとの間に、少なくとも２本の一方向信号経路が接続されている。制御回路３１と電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれとの間のこれらの信号経路の１つが、制御回路３１から電荷転送モジュールへの信号伝達を可能にし、それ以外の信号経路が、電荷転送モジュールから制御回路３１への信号伝達を可能にする。さらに、制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間に、レベルシフタ３２１、３２２、３２ｎが接続されている。制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達のために、任意の好適な転送プロトコルを実装することが可能である。
【００３９】
図５は、制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達を実装する別の実施形態を示す。この実施形態では、電源システムは、通信バスを含んでおり、この通信バスは、制御回路３１に接続され、かつ、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれに接続されている。この、図５に示した特定実施形態においては、このバスは、制御回路３１を、電荷転送モジュールの１番目のモジュール４１に接続しており、１番目のモジュール４１を２番目のモジュール４２に接続しており、以降も同様の接続を続けている。制御回路３１は、このバスの第１の端部に接続されており、モジュールチェーンの最後のモジュール４ｎは、このバスの第２の端部に接続されている。このバスは、デイジーチェーンバスとして実装可能である。オプションとして、この通信バスは、リングバスとして実装され、この場合は、直列回路の最後のモジュール４ｎがレベルシフタ３２を介して制御回路３１に接続される。図５に示したシステムには、電子システムの電子モジュール間の情報伝送をバス経由で行うことに適した任意の従来型バスプロトコルが実装に適している。
【００４０】
図６は、電源システムの別の実施形態を示す。この電源システムでは、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２と、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、第１の電荷蓄積装置１からエネルギを取り出して第２の電荷蓄積装置５を充電するように構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７の入力端子７１、７２は、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２と結合されており、出力端子７３、７４は、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２と結合されている。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７としては、従来型のＤＣ／ＤＣコンバータを実装することが可能であり、具体的には、第１の電荷蓄積装置１と第２の電荷蓄積装置５との間に電位障壁を有するＤＣ／ＤＣコンバータが実装可能である。電位障壁は、第１の電荷蓄積装置１の基準電位と第２の電荷蓄積装置５の基準電位とが同じでない場合に必要である。一実施形態によれば、第２の電荷蓄積装置５の基準電位（第２の端子５２の電位）は自動車のグラウンドであり、第１の電荷蓄積装置１の第２の端子１２の電位は、グラウンドより０．５〜１Ｖ低い。
【００４２】
説明のみを目的として、電位障壁を有するＤＣ／ＤＣコンバータの一実施形態を、図７に示す。図７に示したＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバック変換器として実装されていて、第１の電子スイッチ７５および変圧器７６を含んでおり、変圧器７６は、一次巻線７６１および二次巻線７６２を有している。一次巻線７６１と二次巻線７６２は、巻線の向きが逆である。第１の電子スイッチ７５は、一次巻線７６１と直列に接続されており、第１の電子スイッチ７５および一次巻線７６１を有する直列回路は、入力端子７１、７２間に接続されている。電子スイッチ７５としては、従来型の電子スイッチ（たとえば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴやＢＪＴ）が実装可能である。
【００４３】
二次巻線７６２は、整流器構成を介して、コンバータ７の出力端子７３、７４と結合されている。この実施形態では、整流器構成は、整流素子７７（たとえば、（図示したような）ダイオードまたは（図示していない）同期整流器）と、（出力端子７３、７４に接続された）キャパシタ７８とを有する直列回路を含んでいる。もちろん、ダイオード７７およびキャパシタ７８を有する整流器構成の代わりに、フライバック変換器に使用可能な他の任意のタイプの整流器構成を用いてもよい。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７はさらに、駆動回路７９を含んでおり、駆動回路７９は、パルス幅変調された駆動信号Ｓ７５を電子スイッチ７５の制御端子に与えるように構成されている。制御回路７９は、第２の電荷蓄積装置５の出力電圧Ｖ５に応じた出力電圧信号ＳＶ５を受け取り、出力電圧Ｖ５が所与の設定値をとるべく調整されるように駆動信号Ｓ７５のデューティサイクルを調節するように構成されている。出力電圧信号ＳＶ５は、出力電圧Ｖ５を測定して、従来の方法で発生させることが可能である。制御回路７９としては、電圧測定信号および設定値に応じてパルス幅変調された駆動信号Ｓ７５を発生させるように構成された、従来型のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御装置を実装することが可能である。このようなＰＷＭ制御装置はよく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
図６の電源システムは、第２の電荷蓄積装置５の充電が、第１の電荷蓄積装置１からＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してのみ行われるように構成可能である。なお、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２に接続された負荷、ならびに第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２に接続された負荷は、図６には示していない。この電源システムでは、第２の電荷蓄積装置５が、その負荷端子５１、５２に接続されている負荷に給電する場合は、第１の電荷蓄積装置１から第２の電荷蓄積装置５へエネルギが転送されなければならず、これによって、第２の電荷蓄積装置５の放電が行われる。このシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７および電荷転送装置３が、電荷蓄積装置５にエネルギを供給する。この場合、電荷転送装置３から供給されるエネルギまたは電力は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態が不平衡か平衡かに応じて変動する可能性がある。電荷蓄積モジュール２１、２２、２が強い不平衡である場合、第２の電荷蓄積装置５が第１の電荷蓄積装置１から受け取る電力の一部分は電荷転送装置３を介して供給し、第１の電荷蓄積装置１からの供給が必要な、第２の電荷蓄積装置５の電力の残りは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して供給することが可能である。
【００４６】
別の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は省略され、システム内には、第２の電荷蓄積装置５を充電する発電機がほかにない。この場合、第２の電荷蓄積装置５は、電荷転送装置３を介してのみ充電される。この場合、電荷転送装置３は、出力電圧信号ＳＶ５を受け取る。この場合、電圧転送装置３は、出力電圧信号ＳＶ５に応じて、第１の電荷蓄積装置１から第２の電荷蓄積装置５へ電荷を転送する。たとえば、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎが平衡であれば、電圧転送装置３は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎから第２の電荷蓄積装置５へエネルギを周期的に転送してよい。
【００４７】
図８は、１つの電荷蓄積モジュール２の一実施形態を示す。この実施形態では、電荷蓄積モジュール２は、互いに直列に接続された、複数の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを含んでいる。この電荷蓄積セルのそれぞれは、互いに並列に接続された複数の副セルを含んでよい。この電荷蓄積セルは、たとえば、リチウムイオンセルである。
【００４８】
図９は、電源システムの別の実施形態を示す。この電源システムでは、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのうちの少なくとも１つが、これに接続された別の充電平衡化回路８の充電平衡化モジュール９１、９２、９ｎの１つを有する。図９に示した実施形態では、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのそれぞれに充電平衡化モジュール９１、９２、９ｎが接続されている。個々の充電平衡化モジュール９１、９２、９ｎは、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの中の個々の電荷蓄積セルの充電状態を平衡化するように構成されている。
【００４９】
図１０は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを有する１つの電荷蓄積モジュール２と、電荷蓄積モジュール２に接続された充電平衡化モジュール９との概略図である。充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎのそれぞれと接続されており、個々の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎの充電状態を検出するように構成されており、これらの電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎの充電状態を平衡化するように構成されている。充電平衡化モジュール９は、互いに直列に接続された電荷蓄積セルの充電状態を平衡化するように構成された、従来型の充電平衡化モジュールであってよい。充電平衡化モジュール９は、いくつかある既知の充電平衡化原理のうちの少なくとも１つに従って動作するように構成可能である。１つの充電平衡化原理によれば、充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セルの１つ（たとえば、充電状態が最も高い電荷蓄積セル）からエネルギを取り出し、このエネルギを、個々の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを有する直列回路に帰還させる。別の充電平衡化原理によれば、充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを有する直列回路からエネルギを取り出し、このエネルギを、電荷蓄積セルの１つ（たとえば、充電状態が最も低い電荷蓄積セル）に帰還させる。さらに別の充電平衡化原理によれば、充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎのうちの１つ（たとえば、充電状態が最も高い電荷蓄積セル）からエネルギを取り出し、このエネルギを別の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎ（たとえば、充電状態が最も低い電荷蓄積セル）に帰還させる。このような機能性を有する充電平衡化モジュールはよく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００５０】
ここまで説明してきた電源システムは、非常に順応性が高い。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、何個でも直列に接続することが可能である。高い供給電圧Ｖ１が存在するのは、負荷端子１１、１２、第１の電荷蓄積装置１に接続された負荷、およびオプションのＤＣ／ＤＣコンバータ７においてのみである。電荷転送モジュール４１、４２、４ｎにおいて存在する最大電圧は、１つのモジュール２１、２２、２ｎの供給電圧である。したがって、電荷転送装置においては、高電圧絶縁は不要である。このことは、特に、電荷蓄積モジュールが車内に分散している場合に有用である。
【００５１】
本発明の様々な例示的実施形態を開示してきたが、当業者であれば明らかなように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の有利点のいくつかを達成する様々な変更および修正を施すことが可能である。また、当業者であれば明らかなように、同じ機能を実施する他のコンポーネントに適宜置き換えてもよい。なお、特定の図面を参照して説明した特徴を、他の図面の特徴と組み合わせてもよい。このことは、明示的に言及していなかった事例においても当てはまる。さらに、本発明の方法は、適切なプロセッサ命令を用いる、すべてソフトウェア実装の形でも、同じ結果を達成する、ハードウェアロジックとソフトウェアロジックとの組み合わせを利用するハイブリッド実装の形でも、実現可能である。発明概念に対するこうした修正は、添付の特許請求の範囲によって包含されるものとする。
【００５２】
「下の（ｕｎｄｅｒ）」、「下方の（ｂｅｌｏｗ）」、「下部の（ｌｏｗｅｒ）」、「上方の（ｏｖｅｒ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」などの、空間的相対関係を表す用語は、ある要素の、別の要素に対する位置付けを説明する際の記述しやすさの観点から使用している。これらの用語は、図面で示された向きとは異なる向きに加えて、装置の様々な向きも包含するものとする。さらに、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの用語も、様々な要素、領域、区間などを記述するために使用し、これらも、限定的ではないものとする。全記述を通して、類似の用語は類似の要素を参照する。
【００５３】
本明細書で用いた「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語は、記載された要素または特徴の存在を指し示す一方、それ以外の要素または特徴を排除しないオープンエンドな用語である。冠詞「ａ］、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が他の場合を明確に示していない限り、単数だけでなく複数も包含するものとする。
【００５４】
本明細書に記載の各種実施形態の特徴は、特に断らない限り、相互に組み合わせてよいことを理解されたい。
【００５５】
本明細書では特定の実施形態を図示および記載してきたが、当業者であれば理解されるように、本明細書の範囲から逸脱することなく、この、本明細書に図示および記載した特定の実施形態を、様々な代替かつ／または等価の実装で置き換えてもよい。本出願は、本明細書に記載の特定実施形態のいかなる翻案や変形も包含するものとする。したがって、本発明は、特許請求の範囲ならびにその等価物によってのみ限定されるものとする。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１の電荷蓄積装置
１１、１２ 負荷端子
２ 電荷蓄積モジュール
２１、２２、２ｎ 電荷蓄積モジュール
２１、２２ 負荷端子
３ 電荷転送装置
３１ 制御回路
３２ レベルシフタ
３２１、３２２、３２ｎ レベルシフタ
４ 電荷転送モジュール
４１、４２、４ｎ 電荷転送モジュール
４１、４２ 入力端子
４３、４４ 入力端子
４５ 変圧器
４５１ 第１の巻線
４５２ 第２の巻線
４６ 電子スイッチ
４７ 整流素子
５ 第２の電荷蓄積装置
５１、５２ 負荷端子
６ 制御／駆動装置
６１、６２、６ｎ 制御／駆動装置
６１、６２ 入力端子
６３ 駆動端子
６４ 駆動装置
６５ 電圧測定装置
６６ インタフェース装置
６６１、６６２、６６ｎ インタフェース装置
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７１、７２ 入力端子
７３、７４ 出力端子
７５ 第１の電子スイッチ
７６ 変圧器
７６１ 一次巻線
７６２ 二次巻線
７７ 整流素子
７８ キャパシタ
７９ 制御回路
８ 充電平衡化回路
８１、８２、８３、８ｎ 電荷蓄積セル
９ 充電平衡化モジュール
９１、９２、９ｎ 充電平衡化モジュール
Ｓ６５ 電圧測定信号
Ｓ７５ 駆動信号
ＳＡＣＴ 活性化信号
ＳＤＲＶ 駆動信号
ＳＶ５ 出力電圧信号
Ｖ１ 第１の供給電圧
Ｖ２ 供給電圧
Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎ 個々のモジュール供給電圧
Ｖ５ 第２の電荷蓄積装置供給電圧
Ｚ１ 負荷または負荷装置
Ｚ２ 負荷または負荷装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源システムに関し、特に、電気自動車またはハイブリッド自動車における自動車用電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車またはハイブリッド自動車は、自動車を駆動するための少なくとも１つの電気モータと、この少なくとも１つのモータに電力を供給するための充電式バッテリ（蓄電池）（たとえば、リチウムイオンバッテリ、あるいは二重層キャパシタ装置）と、を備えている。通常、バッテリは、互いに直列に接続された複数のバッテリモジュールを含んでおり、個々のモジュールは、自動車全体に分散して配置され、電力線で相互接続されている。
【０００３】
個々のバッテリモジュールは、それぞれがモジュール供給電圧を提供し、バッテリの供給電圧は、モジュール供給電圧の総和に等しい。個々のバッテリモジュールの製造工程にばらつきがあるため、個々のバッテリモジュールのキャパシタンスは、多少ばらつく可能性がある。したがって、バッテリが充電される充電プロセスにおいて、一部のバッテリモジュールの充電が他のバッテリモジュールより短時間で行われる場合があり、バッテリが負荷に電力を供給する放電プロセスにおいて、一部のバッテリモジュールの放電が他のバッテリモジュールより短時間で行われる場合がある。個々のバッテリモジュールに対しては、充電状態の上限を上回るまで充電してはならず、充電状態の下限を下回るまで放電させてはならない。したがって、充電平衡化を行わない場合は、１つのモジュールが上限に達したら、他のモジュールがまだ完全に充電されていなくても、充電プロセスを停止しなければならず、１つのモジュールが下限に達したら、他のモジュールがまだ完全に放電していなくても、放電プロセスを停止しなければならない。個々のモジュール間で充電状態が異なるのは、モジュールの自己放電が原因である可能性もある。
【０００４】
「充電平衡化」は、個々のモジュール間の充電状態の不平衡を補償するために、個々のモジュールから選択的に電荷を取り出したり、個々のモジュールに選択的に電荷を与えたりすることを意味する。
【０００５】
既知の充電平衡化回路の１つは、変圧器を含んでおり、この変圧器の複数の第１の巻線のそれぞれがモジュールの１つずつに接続されており、第２の巻線がバッテリの負荷端子間に接続されている。この回路では、１つのバッテリモジュールから電荷を取り出してバッテリに帰還させることが可能であり、あるいは、バッテリから電荷を取り出して１つのバッテリモジュールに帰還させることが可能である。しかしながら、この回路では、第２の巻線の両端にバッテリ電圧が存在し、これは、数百ボルト（たとえば、４００ボルト）になる可能性がある。このため、高電圧絶縁手段が必要となるが、これは、モジュールが車内に分散している場合には、実装が困難であり、コストが高くなる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高効率であり、順応性が高く、実装が容易な充電平衡化機能を有する電源システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様は、電源システムに関する。電源システムは、負荷端子と、負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路とを有する第１の電荷蓄積装置と、負荷端子を有する第２の電荷蓄積装置と、を含む。この電源システムはさらに、電荷転送装置を含み、電荷転送装置は、電荷蓄積モジュールのうちの１つと第２の電荷蓄積装置の負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを含む。電荷転送ユニットは、要求に応じて、上記１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成されている。
【０００８】
第２の態様は、電源システムを含む自動車用電気システムに関する。電源システムは、負荷端子と、負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路とを有する第１の電荷蓄積装置と、負荷端子を有する第２の電荷蓄積装置と、を含む。この電源システムはさらに、電荷転送装置を含み、電荷転送装置は、電荷蓄積モジュールのうちの１つと第２の電荷蓄積装置の負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを含む。電荷転送ユニットは、要求に応じて、上記１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成されている。この自動車用電気システムはさらに、第１の電荷蓄積装置の負荷端子に接続された、少なくとも１つの第１の負荷と、第２の電荷蓄積装置の負荷端子に接続された、少なくとも１つの第２の負荷と、を含む。
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施例を説明する。図面は、基本原理を説明するためのものなので、基本原理の理解に必要な態様だけを示している。図面は、正確な縮尺ではない。図面中の同一参照符号は、類似の特徴を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電源システムの第１の実施形態の概略図であり、この電源システムは、複数の電荷蓄積モジュールを有する第１の電荷蓄積装置と、第２の電荷蓄積装置と、電荷転送装置とを含む。
【図２】電荷転送装置の１つの電荷転送モジュールの一実施形態の概略図である。
【図３】図２の電荷転送モジュールの制御回路の一実施形態の概略図である。
【図４】制御回路と電荷転送モジュールとの間の信号伝達の第１の実施形態を示す図である。
【図５】制御回路と電荷転送モジュールとの間の信号伝達の第２の実施形態を示す図である。
【図６】第１の電荷蓄積装置と第２の電荷蓄積装置との間にＤＣ／ＤＣコンバータが配置された電源システムの一実施形態を示す図である。
【図７】ＤＣ／ＤＣコンバータの一実施形態を示す図である。
【図８】第１の電荷蓄積装置の１つの電荷蓄積モジュールの一実施形態を示す図である。
【図９】第１の電荷蓄積装置の個々の電荷蓄積モジュールの充電平衡化回路を含む電源システムの一実施形態を示す図である。
【図１０】１つの電荷蓄積モジュールに対する１つの充電平衡化回路の接続を詳細に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施形態を、特定の文脈で、すなわち、自動車用電源システムの文脈で説明する。しかしながら、本発明の実施形態は、自動車用電源システムに関連しての使用に限定されず、複数の電荷蓄積モジュールを有する充電式電荷蓄積装置を備えた各用途に適用してよい。
【００１２】
図１は、電源システムの第１の実施形態の概略図である。この電源システムは、第１の電荷蓄積装置１を含んでおり、第１の電荷蓄積装置１は、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎを含んでおり（ｎ＞１）、これらは、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２間に直列に接続されている。第１の電荷蓄積装置１は、負荷端子１１、１２間に第１の供給電圧Ｖ１を与え、第１の供給電圧Ｖ１は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの各出力端子間に与えられる個々のモジュール供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎの総和である。一実施形態によれば、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのそれぞれによって与えられる出力電圧は、個々のモジュールが完全に充電されている場合には、４０Ｖから６０Ｖの間である。互いに直列に接続される複数の電荷蓄積モジュールの個数ｎは、所望の電荷蓄積装置出力電圧Ｖ１によって決まる。一実施形態によれば、この出力電圧Ｖ１は、３５０Ｖから４５０Ｖの間であるため、８個から１２個の間の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎが直列に接続される。説明のために、図１には、電荷蓄積モジュールを３個だけ示した。
【００１３】
第１の電荷蓄積装置１は、たとえば、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎを形成している複数のバッテリモジュールを有するリチウムイオンバッテリであり、各バッテリモジュールは、互いに直列に接続された複数のバッテリセルを含んでよい。別の実施形態によれば、第１の電荷蓄積装置は、複数のキャパシタ（たとえば、二重層キャパシタ）を有する装置であり、各モジュール２１、２２、２ｎは、直列に接続された複数のキャパシタを含んでよい。二重層キャパシタ（スーパキャパシタ、ウルトラキャパシタ）は、単位装置体積当りのキャパシタンスが非常に大きい。
【００１４】
この電源システムは、具体的には、電気自動車またはハイブリッド自動車において使用可能な自動車用電源システムである。電荷蓄積装置出力電圧Ｖ１によって給電される負荷Ｚ１は、たとえば、電気モータおよびインバータを含むモータ装置である。個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、電力線で互いに電気的に接続されて、車内の別々の場所に配置可能である。
【００１５】
第１の電荷蓄積装置１は、電荷蓄積装置用充電器（図示せず）を負荷端子１１、１２に接続することによって充電可能である。図１に示した第１の電荷蓄積装置１のような電荷蓄積装置を充電することはよく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００１６】
図１を参照すると、この電源システムはさらに、負荷端子５１、５２を有する第２の電荷蓄積装置５を含んでいる。第２の電荷蓄積装置５は、負荷端子５１、５２間に第２の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ５を与える。一実施形態によれば、第２の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ５は、第１の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ１より低い。第２の電荷蓄積装置供給電圧Ｖ５は、たとえば、１０Ｖから１５Ｖの間である。一実施形態によれば、第２の電荷蓄積装置５は、完全充電時に約１２Ｖの供給電圧を与える、従来型の自動車用バッテリである。
【００１７】
各電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、キャパシタンスを有する。１つの電荷蓄積モジュールのキャパシタンスは、その電荷蓄積モジュールが電荷を蓄積する能力である。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの製造工程にばらつきがあるため、個々のモジュールのキャパシタンスは（多少）ばらついている可能性がある。したがって、充電プロセスにおいて、一部の電荷蓄積モジュールの充電が他の電荷蓄積モジュールより短時間で行われる場合があり、放電プロセスにおいて、一部の電荷蓄積モジュールの放電が他の電荷蓄積モジュールより短時間で行われる場合がある。充電プロセスでは、電荷蓄積装置用充電器（図示せず）が、負荷端子１１、１２から第１の電荷蓄積装置１を充電する。放電プロセスでは、第１の電荷蓄積装置１が、負荷端子１１、１２に接続された負荷または負荷装置Ｚ１に電力を与える。この接続では、図１に示した負荷Ｚ１は、互いに並列に接続された複数の負荷を表していて、その各負荷が第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２に接続されていることに注意されたい。
【００１８】
個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、充電状態の下限を下回るまで放電させてはならず、充電状態の上限を上回るまで充電してはならない。下限は、たとえば、１つの電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎによって供給可能な最小供給電圧によって定義され、上限は、たとえば、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎによって供給可能な最大供給電圧によって定義される。上述の、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの個々のキャパシタンスのばらつきのため、１つの電荷蓄積モジュールが既に下限に達していても、他のモジュールがまだ下限には程遠い状況や、１つのモジュールが上限に達していても、他のモジュールがまだ上限には程遠い状況が起こりうる。個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの間で充電状態が異なるのは、電荷蓄積モジュールの自己放電が原因である可能性もある。
【００１９】
第１の電荷蓄積装置１の総キャパシタンスの効率的な使用を可能にするためには、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態を平衡化することが望ましい。１つの電荷蓄積モジュールの充電状態は、たとえば、１つのモジュールによって与えられるモジュール供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎによって定義され、１つのモジュールの充電状態は、このモジュールによって与えられる供給電圧が減少すると、低下する。個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態が平衡化されると、モジュール２１、２２、２ｎは、放電プロセスにおいて、それぞれの個々の下限に一緒に近づき、充電プロセスにおいて、それぞれの個々の上限に一緒に近づく。
【００２０】
個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態を平衡化するために、この電源システムは、第１の電荷蓄積装置１と第２の電荷蓄積装置５との間に、電荷転送装置３が接続されている。電荷転送装置３は、少なくとも１つの電荷転送モジュール４１、４２、４ｎを含んでいる。図１に示した実施形態では、電荷転送装置３は、ｎ個の電荷転送モジュールを含んでおり、各電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎに電荷転送モジュール４１、４２、４ｎがそれぞれ１つずつ割り当てられている。電荷転送装置３は、１つの電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５へ電荷を選択的に転送することにより、電荷（電気エネルギ）が取り出される電荷蓄積モジュールを、ある程度まで放電させるように構成されている。電荷転送装置３は、たとえば、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎを監視することと、電荷を、供給電圧が現在最も高い電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５へ転送することと、を行うように構成されている。これにより、個々の電荷蓄積モジュールの充電状態を平衡化することが可能である。
【００２１】
しかしながら、充電状態を平衡化するために電荷転送装置３が可能なのは、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎからエネルギを取り出す（放電させる）ことだけであり、また、１つの電荷蓄積モジュールから取り出されたエネルギは、第１の電荷蓄積装置１の別の電荷蓄積モジュールに帰還されることも、負荷端子１１、１２から第１の電荷蓄積装置１に帰還されることもないが、エネルギが浪費されることはない。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのうちの１つから取り出されたエネルギは、第２の電荷蓄積装置５に蓄積され、したがって、第２の電荷蓄積装置５に接続されている負荷または負荷装置Ｚ２への給電に使用される。なお、この接続では、図１に示した負荷Ｚ２は、第２の電荷蓄積装置５に接続されている複数の負荷を表すものであってよい。第２の電荷蓄積装置５に接続された自動車用電源システム負荷Ｚ２としては、たとえば、パワーウィンドウリフタ、パワーシートアジャスタ、ファンなどを駆動するモータ、空調システムの発熱素子または冷却素子、センサ、照明などが挙げられる。さらに、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２には、発電機（図示せず）を接続してもよい。この発電機は、電荷蓄積装置５の充電に用いることが可能である。
【００２２】
図１を参照すると、電荷転送装置３は、制御回路３１を含んでおり、制御回路３１は、信号伝達経路を介して、個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎと信号連通している。制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達経路は、制御回路３１と電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれとの間の信号伝達を可能にすることと、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれと制御回路との間の信号伝達を可能にすることと、を行うように構成された従来型の信号伝達経路であってよい。図１では、この信号伝達経路は、概略的にのみ描かれている。電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれは、たとえば、対応する電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎを測定するように構成されており、また、この供給電圧の情報を信号伝達経路経由で制御回路３１に与えるように構成されている。制御回路３１は、たとえば、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎから受け取る情報に基づいて電源電圧を監視するように構成されており、また、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのうちの１つ（たとえば、充電状態が最も高い電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎに接続されている電荷転送モジュール４１、４２、４ｎ）に対して、対応する電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５にエネルギを転送することを要求するように構成されている。
【００２３】
図２は、１つの電荷転送モジュールの一実施形態を示す。図２の参照符号４は、図１に示した電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのうちの１つを表している。図２の参照符号２は、この電荷転送モジュール４に接続されている電荷蓄積モジュールを表している。なお、個々の電荷転送モジュールは、それぞれが同一のトポロジ（たとえば、図２に示されたトポロジ）を有してよい。
【００２４】
図２を参照すると、電荷転送モジュール４は、フライバック変換器として実装されていて、変圧器４５を含んでおり、変圧器４５は、第１の巻線（一次巻線）４５１および第２の巻線（二次巻線）４５２を有している。第１の巻線４５１は、電子スイッチ４６と直列に接続されており、電子スイッチ４６および第１の巻線４５１を有する直列回路は、電荷転送モジュール４の入力端子４１、４２間に接続されている。電荷転送モジュール４の入力端子４１、４２は、対応する電荷蓄積モジュールの負荷端子２１、２２に接続されており、第１の入力端子４１は第１の負荷端子２１に接続されており、第２の入力端子４２は第２の負荷端子２２に接続されている。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの負荷端子は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎ同士を直列に接続するために使用されている端子であり、各モジュールの第１の端子は、別のモジュールの第２の端子に接続されている。モジュールの１つ（たとえば、図１の第１のモジュール２１）の第１の端子は、第１の電荷蓄積装置１の第１の負荷端子１１を形成しており、別のモジュール（たとえば、図１のｎ番目のモジュール２ｎ）の第２の端子は、第１の電荷蓄積装置１の第２の負荷端子１２を形成している。
【００２５】
図２を参照すると、第２の巻線４５２は、整流素子４７（たとえば、ダイオード）を介して、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２と結合されている。具体的には、第２の巻線４５２およびダイオード４７を有する直列回路が、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２を介して、第２の電荷蓄積装置５と並列に接続されている。入力端子４３および４４は、図２では、電荷蓄積装置５と、第２の巻線４５２およびダイオード４７を有する直列回路との間で、負荷端子５１、５２と接続されている。
【００２６】
第１の巻線４５１と直列に接続されている電子スイッチ４６としては、ＭＯＳＦＥＴが実装可能であり、特に、エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴが実装可能である。しかしながら、これは一例に過ぎない。電子スイッチ４６としては、他の任意のタイプの従来型電子スイッチを実装することも可能であり、たとえば、デプレッション型ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、またはＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ）が実装可能である。電子スイッチ４６は、第１の巻線４５１と直列に接続された負荷経路と、制御端子とを含んでいる。電子スイッチ４６としてＭＯＳＦＥＴが実装されている場合、負荷経路は、ＭＯＳＦＥＴの、ドレイン端子とソース端子の間の内部経路であり、制御端子はゲート端子である。
【００２７】
電荷転送モジュール４はさらに、制御／駆動装置６を含んでいる。制御／駆動装置６は、電子スイッチ４６を駆動する（すなわち、電子スイッチ４６をオンにしたりオフにしたりする）ように構成されている。さらに、制御／駆動装置６は、信号伝達経路を介して、（図２にも示されている）制御回路３１と信号連通している。図２では、この信号伝達経路は、概略的にのみ描かれている。さらに、制御／駆動装置６は、電荷蓄積モジュール２によって与えられる供給電圧Ｖ２を測定するように構成されている。これを行うために、制御／駆動装置６の入力端子６１、６２は、電荷転送モジュール４の入力端子４１、４２に接続されている。電子スイッチ４６を駆動するために、制御／駆動装置６は、電子スイッチ４６の制御端子と結合された駆動端子６３を含んでいる。
【００２８】
電荷転送モジュール４は、信号伝達経路を介して、制御回路３１により活性化したり不活性化したりできる。活性化状態においては、電荷転送モジュール４は、電荷（エネルギ）を電荷蓄積モジュール２から第２の電荷蓄積装置５へ転送する。以下、活性化状態における電荷転送モジュール４の動作原理を説明する。
【００２９】
電荷転送モジュール４の活性化状態においては、電子スイッチ４６は、オンとオフの切り替えが周期的に行われる。電子スイッチ４６がオンに切り替えられると、第１の巻線４５１に電流が流れて、変圧器４５の第１の巻線４５１にエネルギが磁気的に蓄積される。次に電子スイッチ４６がオフに切り替えられると、一次巻線４５１に蓄積されたエネルギが第２の巻線４５２に転送される。この、第２の巻線４５２に転送されたエネルギによって、電流が、第２の巻線４５２から整流素子４７を通って第２の電荷蓄積装置５に流れ込む。整流素子４７が接続されているのは、第２の巻線４５２を通しての第２の電荷蓄積装置５の放電を阻止するためである。第１の巻線４５１と第２の巻線４５２は、巻線の向きが逆である。
【００３０】
駆動周期ごとに、電気エネルギが電荷蓄積モジュール２から第２の電荷蓄積装置５へ転送される。ただし、駆動周期は、電子スイッチ４６がオンになっている期間（オン期間）と、電子スイッチ４６がオフになっている期間（オフ期間）とを含む。オン期間およびオフ期間の継続時間は、様々な方法で制御可能である。一実施形態によれば、オン期間とそれに続くオフ期間の継続時間は固定である。別の実施形態によれば、オン期間の継続時間は固定であって、オフ期間の継続時間は、変圧器４５の磁化状態によって変わる。たとえば、変圧器が消磁されるたびにオフ期間が終了する（そして新たなオン期間が始まる）。
【００３１】
１つの電荷転送モジュール４が活性化されている継続時間は、様々な方法で制御可能である。一実施形態によれば、１つの電荷転送モジュール４が活性化されている継続時間は、固定である。別の実施形態によれば、この継続時間は、たとえば、供給電圧Ｖ２の変化率によって変わる。一実施形態によれば、制御回路３１は、供給電圧Ｖ２を所与の電圧値まで減らすのに必要な間、電荷転送モジュール４を活性化するように構成されている。別の実施形態によれば、所与のエネルギが１つのモジュール２１、２２、２ｎから第２の電荷蓄積装置５へ転送されるのに必要な間、１つのモジュールが活性化される。一実施形態によれば、制御回路３１は、個々のモジュール２１、２２、２ｎの充電状態を、モジュール供給電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎにのみ基づいて特定する。別の実施形態によれば、他のパラメータ（たとえば、個々のモジュール２１、２２、２ｎのキャパシタンス）も考慮に入れる。
【００３２】
図３は、１つの電荷転送モジュール４の制御／駆動装置６の一実施形態の概略図である。なお、図３に示したブロック図は、制御／駆動装置６の実装というよりは動作原理を示すものである。図３に示した個々の機能ブロックは、様々な様式で実装可能であり、たとえば、専用集積回路、ソフトウェアが動作しているマイクロコントローラ、その他を用いて実装可能である。
【００３３】
図３を参照すると、制御／駆動装置６は、インタフェース装置６６を含んでおり、インタフェース装置６６は、（図３でも概略的に示されている）制御回路３１を個々の電荷転送モジュール４に接続している信号経路と結合されている。インタフェース装置６６の具体的な実装は、制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４との間の信号経路の具体的なタイプに依存する。信号経路の具体的な実施形態については、後で図４および図５を参照しながら説明する。
【００３４】
制御／駆動装置６はさらに、駆動装置６４を含んでおり、駆動装置６４は、活性化信号ＳＡＣＴを受け取るためにインタフェース装置６６と結合されており、また、（図３でも示されている）電子スイッチ４６に駆動信号ＳＤＲＶを与えるために駆動端子６３と結合されている。さらに、制御／駆動装置６は、電圧測定装置６５を含んでおり、電圧測定装置６５は、入力端子６１、６２間に結合されており、測定された電荷蓄積モジュール電圧を表す電圧測定信号Ｓ６５をインタフェース装置６６に与えるように構成されている。
【００３５】
活性化信号ＳＡＣＴは、異なる２つの信号レベルのいずれかをとることが可能であり、この２つのレベルは、駆動装置６４を活性化させる活性化信号レベル、および駆動装置６４を不活性化させる不活性化信号レベルである。駆動装置６４は、活性化されると、電荷を、対応する電荷蓄積モジュールから第２の電荷蓄積装置５へ転送するために、電子スイッチ４６のオンとオフを周期的に切り替える。インタフェース装置６６は、制御回路３１から受け取る信号情報に応じて、活性化信号レベルまたは不活性信号レベルの活性化信号ＳＡＣＴを発生させる。測定信号Ｓ６５に含まれる供給電圧情報は、インタフェース装置６６を介して制御回路３１に転送される。
【００３６】
制御回路３１と個々の電荷転送モジュールとの間の信号伝達に用いる信号経路は、電子システムの個々のモジュール間で情報を転送するのに適した、従来型の信号経路または信号伝達手段であってよい。
【００３７】
図４は、制御回路３１と電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達を実装するための第１の実施形態の概略図である。図４は、電源システムの電荷転送モジュール４１、４２、４ｎと、インタフェース装置６６１、６６２、６６ｎを有する、電源システムの制御／駆動装置６１、６２、６ｎとを概略的に示している。図４に示した実施形態では、制御回路３１と、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれのインタフェース装置６６１、６６２、６６ｎとの間に、信号線または信号経路が接続されている。これらの信号線は、双方向信号線であって、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのうちの１つを活性化させるために、制御回路３１から電荷転送モジュール４１、４２、４ｎへの信号伝達を可能にするとともに、それぞれの電荷蓄積モジュール電圧の情報を制御回路に転送するために、個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎから制御回路３１への信号伝達を可能にする。
【００３８】
別の実施形態によれば、制御回路３１と、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれとの間に、少なくとも２本の一方向信号経路が接続されている。制御回路３１と電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれとの間のこれらの信号経路の１つが、制御回路３１から電荷転送モジュールへの信号伝達を可能にし、それ以外の信号経路が、電荷転送モジュールから制御回路３１への信号伝達を可能にする。さらに、制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間に、レベルシフタ３２１、３２２、３２ｎが接続されている。制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達のために、任意の好適な転送プロトコルを実装することが可能である。
【００３９】
図５は、制御回路３１と個々の電荷転送モジュール４１、４２、４ｎとの間の信号伝達を実装する別の実施形態を示す。この実施形態では、電源システムは、通信バスを含んでおり、この通信バスは、制御回路３１に接続され、かつ、電荷転送モジュール４１、４２、４ｎのそれぞれに接続されている。この、図５に示した特定実施形態においては、このバスは、制御回路３１を、電荷転送モジュールの１番目のモジュール４１に接続しており、１番目のモジュール４１を２番目のモジュール４２に接続しており、以降も同様の接続を続けている。制御回路３１は、このバスの第１の端部に接続されており、モジュールチェーンの最後のモジュール４ｎは、このバスの第２の端部に接続されている。このバスは、デイジーチェーンバスとして実装可能である。オプションとして、この通信バスは、リングバスとして実装され、この場合は、直列回路の最後のモジュール４ｎがレベルシフタ３２を介して制御回路３１に接続される。図５に示したシステムには、電子システムの電子モジュール間の情報伝送をバス経由で行うことに適した任意の従来型バスプロトコルが実装に適している。
【００４０】
図６は、電源システムの別の実施形態を示す。この電源システムでは、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２と、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、第１の電荷蓄積装置１からエネルギを取り出して第２の電荷蓄積装置５を充電するように構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ７の入力端子７１、７２は、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２と結合されており、出力端子７３、７４は、第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２と結合されている。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７としては、従来型のＤＣ／ＤＣコンバータを実装することが可能であり、具体的には、第１の電荷蓄積装置１と第２の電荷蓄積装置５との間に電位障壁を有するＤＣ／ＤＣコンバータが実装可能である。電位障壁は、第１の電荷蓄積装置１の基準電位と第２の電荷蓄積装置５の基準電位とが同じでない場合に必要である。一実施形態によれば、第２の電荷蓄積装置５の基準電位（第２の端子５２の電位）は自動車のグラウンドであり、第１の電荷蓄積装置１の第２の端子１２の電位は、グラウンドより０．５〜１Ｖ低い。
【００４２】
説明のみを目的として、電位障壁を有するＤＣ／ＤＣコンバータの一実施形態を、図７に示す。図７に示したＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバック変換器として実装されていて、第１の電子スイッチ７５および変圧器７６を含んでおり、変圧器７６は、一次巻線７６１および二次巻線７６２を有している。一次巻線７６１と二次巻線７６２は、巻線の向きが逆である。第１の電子スイッチ７５は、一次巻線７６１と直列に接続されており、第１の電子スイッチ７５および一次巻線７６１を有する直列回路は、入力端子７１、７２間に接続されている。電子スイッチ７５としては、従来型の電子スイッチ（たとえば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴやＢＪＴ）が実装可能である。
【００４３】
二次巻線７６２は、整流器構成を介して、コンバータ７の出力端子７３、７４と結合されている。この実施形態では、整流器構成は、整流素子７７（たとえば、（図示したような）ダイオードまたは（図示していない）同期整流器）と、（出力端子７３、７４に接続された）キャパシタ７８とを有する直列回路を含んでいる。もちろん、ダイオード７７およびキャパシタ７８を有する整流器構成の代わりに、フライバック変換器に使用可能な他の任意のタイプの整流器構成を用いてもよい。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ７はさらに、駆動回路７９を含んでおり、駆動回路７９は、パルス幅変調された駆動信号Ｓ７５を電子スイッチ７５の制御端子に与えるように構成されている。制御回路７９は、第２の電荷蓄積装置５の出力電圧Ｖ５に応じた出力電圧信号ＳＶ５を受け取り、出力電圧Ｖ５が所与の設定値をとるべく調整されるように駆動信号Ｓ７５のデューティサイクルを調節するように構成されている。出力電圧信号ＳＶ５は、出力電圧Ｖ５を測定して、従来の方法で発生させることが可能である。制御回路７９としては、電圧測定信号および設定値に応じてパルス幅変調された駆動信号Ｓ７５を発生させるように構成された、従来型のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御装置を実装することが可能である。このようなＰＷＭ制御装置はよく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
図６の電源システムは、第２の電荷蓄積装置５の充電が、第１の電荷蓄積装置１からＤＣ／ＤＣコンバータ７を介してのみ行われるように構成可能である。なお、第１の電荷蓄積装置１の負荷端子１１、１２に接続された負荷、ならびに第２の電荷蓄積装置５の負荷端子５１、５２に接続された負荷は、図６には示していない。この電源システムでは、第２の電荷蓄積装置５が、その負荷端子５１、５２に接続されている負荷に給電する場合は、第１の電荷蓄積装置１から第２の電荷蓄積装置５へエネルギが転送されなければならず、これによって、第２の電荷蓄積装置５の放電が行われる。このシステムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７および電荷転送装置３が、電荷蓄積装置５にエネルギを供給する。この場合、電荷転送装置３から供給されるエネルギまたは電力は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの充電状態が不平衡か平衡かに応じて変動する可能性がある。電荷蓄積モジュール２１、２２、２が強い不平衡である場合、第２の電荷蓄積装置５が第１の電荷蓄積装置１から受け取る電力の一部分は電荷転送装置３を介して供給し、第１の電荷蓄積装置１からの供給が必要な、第２の電荷蓄積装置５の電力の残りは、ＤＣ／ＤＣコンバータ７を介して供給することが可能である。
【００４６】
別の実施形態によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は省略され、システム内には、第２の電荷蓄積装置５を充電する発電機がほかにない。この場合、第２の電荷蓄積装置５は、電荷転送装置３を介してのみ充電される。この場合、電荷転送装置３は、出力電圧信号ＳＶ５を受け取る。この場合、電圧転送装置３は、出力電圧信号ＳＶ５に応じて、第１の電荷蓄積装置１から第２の電荷蓄積装置５へ電荷を転送する。たとえば、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎが平衡であれば、電圧転送装置３は、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎから第２の電荷蓄積装置５へエネルギを周期的に転送してよい。
【００４７】
図８は、１つの電荷蓄積モジュール２の一実施形態を示す。この実施形態では、電荷蓄積モジュール２は、互いに直列に接続された、複数の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを含んでいる。この電荷蓄積セルのそれぞれは、互いに並列に接続された複数の副セルを含んでよい。この電荷蓄積セルは、たとえば、リチウムイオンセルである。
【００４８】
図９は、電源システムの別の実施形態を示す。この電源システムでは、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのうちの少なくとも１つが、これに接続された別の充電平衡化回路８の充電平衡化モジュール９１、９２、９ｎの１つを有する。図９に示した実施形態では、電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎのそれぞれに充電平衡化モジュール９１、９２、９ｎが接続されている。個々の充電平衡化モジュール９１、９２、９ｎは、個々の電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎの中の個々の電荷蓄積セルの充電状態を平衡化するように構成されている。
【００４９】
図１０は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを有する１つの電荷蓄積モジュール２と、電荷蓄積モジュール２に接続された充電平衡化モジュール９との概略図である。充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎのそれぞれと接続されており、個々の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎの充電状態を検出するように構成されており、これらの電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎの充電状態を平衡化するように構成されている。充電平衡化モジュール９は、互いに直列に接続された電荷蓄積セルの充電状態を平衡化するように構成された、従来型の充電平衡化モジュールであってよい。充電平衡化モジュール９は、いくつかある既知の充電平衡化原理のうちの少なくとも１つに従って動作するように構成可能である。１つの充電平衡化原理によれば、充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セルの１つ（たとえば、充電状態が最も高い電荷蓄積セル）からエネルギを取り出し、このエネルギを、個々の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを有する直列回路に帰還させる。別の充電平衡化原理によれば、充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎを有する直列回路からエネルギを取り出し、このエネルギを、電荷蓄積セルの１つ（たとえば、充電状態が最も低い電荷蓄積セル）に帰還させる。さらに別の充電平衡化原理によれば、充電平衡化モジュール９は、電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎのうちの１つ（たとえば、充電状態が最も高い電荷蓄積セル）からエネルギを取り出し、このエネルギを別の電荷蓄積セル８１、８２、８３、８ｎ（たとえば、充電状態が最も低い電荷蓄積セル）に帰還させる。このような機能性を有する充電平衡化モジュールはよく知られているので、これ以上の説明は省略する。
【００５０】
ここまで説明してきた電源システムは、非常に順応性が高い。電荷蓄積モジュール２１、２２、２ｎは、何個でも直列に接続することが可能である。高い供給電圧Ｖ１が存在するのは、負荷端子１１、１２、第１の電荷蓄積装置１に接続された負荷、およびオプションのＤＣ／ＤＣコンバータ７においてのみである。電荷転送モジュール４１、４２、４ｎにおいて存在する最大電圧は、１つのモジュール２１、２２、２ｎの供給電圧である。したがって、電荷転送装置においては、高電圧絶縁は不要である。このことは、特に、電荷蓄積モジュールが車内に分散している場合に有用である。
【００５１】
本発明の様々な例示的実施形態を開示してきたが、当業者であれば明らかなように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の有利点のいくつかを達成する様々な変更および修正を施すことが可能である。また、当業者であれば明らかなように、同じ機能を実施する他のコンポーネントに適宜置き換えてもよい。なお、特定の図面を参照して説明した特徴を、他の図面の特徴と組み合わせてもよい。このことは、明示的に言及していなかった事例においても当てはまる。さらに、本発明の方法は、適切なプロセッサ命令を用いる、すべてソフトウェア実装の形でも、同じ結果を達成する、ハードウェアロジックとソフトウェアロジックとの組み合わせを利用するハイブリッド実装の形でも、実現可能である。発明概念に対するこうした修正は、添付の特許請求の範囲によって包含されるものとする。
【００５２】
「下の（ｕｎｄｅｒ）」、「下方の（ｂｅｌｏｗ）」、「下部の（ｌｏｗｅｒ）」、「上方の（ｏｖｅｒ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」などの、空間的相対関係を表す用語は、ある要素の、別の要素に対する位置付けを説明する際の記述しやすさの観点から使用している。これらの用語は、図面で示された向きとは異なる向きに加えて、装置の様々な向きも包含するものとする。さらに、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの用語も、様々な要素、領域、区間などを記述するために使用し、これらも、限定的ではないものとする。全記述を通して、類似の用語は類似の要素を参照する。
【００５３】
本明細書で用いた「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語は、記載された要素または特徴の存在を指し示す一方、それ以外の要素または特徴を排除しないオープンエンドな用語である。冠詞「ａ］、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が他の場合を明確に示していない限り、単数だけでなく複数も包含するものとする。
【００５４】
本明細書に記載の各種実施形態の特徴は、特に断らない限り、相互に組み合わせてよいことを理解されたい。
【００５５】
本明細書では特定の実施形態を図示および記載してきたが、当業者であれば理解されるように、本明細書の範囲から逸脱することなく、この、本明細書に図示および記載した特定の実施形態を、様々な代替かつ／または等価の実装で置き換えてもよい。本出願は、本明細書に記載の特定実施形態のいかなる翻案や変形も包含するものとする。したがって、本発明は、特許請求の範囲ならびにその等価物によってのみ限定されるものとする。
【符号の説明】
【００５６】
１ 第１の電荷蓄積装置
１１、１２ 負荷端子
２ 電荷蓄積モジュール
２１、２２、２ｎ 電荷蓄積モジュール
２１、２２ 負荷端子
３ 電荷転送装置
３１ 制御回路
３２ レベルシフタ
３２１、３２２、３２ｎ レベルシフタ
４ 電荷転送モジュール
４１、４２、４ｎ 電荷転送モジュール
４１、４２ 入力端子
４３、４４ 入力端子
４５ 変圧器
４５１ 第１の巻線
４５２ 第２の巻線
４６ 電子スイッチ
４７ 整流素子
５ 第２の電荷蓄積装置
５１、５２ 負荷端子
６ 制御／駆動装置
６１、６２、６ｎ 制御／駆動装置
６１、６２ 入力端子
６３ 駆動端子
６４ 駆動装置
６５ 電圧測定装置
６６ インタフェース装置
６６１、６６２、６６ｎ インタフェース装置
７ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７１、７２ 入力端子
７３、７４ 出力端子
７５ 第１の電子スイッチ
７６ 変圧器
７６１ 一次巻線
７６２ 二次巻線
７７ 整流素子
７８ キャパシタ
７９ 制御回路
８ 充電平衡化回路
８１、８２、８３、８ｎ 電荷蓄積セル
９ 充電平衡化モジュール
９１、９２、９ｎ 充電平衡化モジュール
Ｓ６５ 電圧測定信号
Ｓ７５ 駆動信号
ＳＡＣＴ 活性化信号
ＳＤＲＶ 駆動信号
ＳＶ５ 出力電圧信号
Ｖ１ 第１の供給電圧
Ｖ２ 供給電圧
Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２ｎ 個々のモジュール供給電圧
Ｖ５ 第２の電荷蓄積装置供給電圧
Ｚ１ 負荷または負荷装置
Ｚ２ 負荷または負荷装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路を備える、第１の電荷蓄積装置と、
負荷端子を備える、第２の電荷蓄積装置と、
前記電荷蓄積モジュールのうちの１つと前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを備える電荷転送装置であって、前記電荷転送ユニットは、要求に応じて、前記１つの電荷蓄積モジュールから前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成された、電荷転送装置と、
を備える電源システム。
【請求項２】
前記電荷転送装置は、ｎ個の電荷転送ユニットを備え、各電荷転送ユニットは、前記電荷蓄積モジュールのうちの１つと前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子との間に結合されている、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記第１の電荷蓄積装置は、２個から２０個の間の電荷蓄積モジュールを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記第１の電荷蓄積装置は、８個から１２個の間の電荷蓄積モジュールを含む、請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第１の電荷蓄積装置は、充電された状態において、前記第１の電荷蓄積装置の負荷端子間に第１の供給電圧を与えるように構成されており、
前記第２の電荷蓄積装置は、充電された状態において、前記第２の電荷蓄積装置の負荷端子間に第２の供給電圧を与えるように構成されており、
前記第１の供給電圧は前記第２の供給電圧より高い、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項６】
前記第１の供給電圧は、３５０Ｖから４５０Ｖの間であり、前記第２の供給電圧は、１０Ｖから１４Ｖの間である、請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記電荷転送装置はさらに、
制御回路を備え、前記制御回路は、前記少なくとも１つの電荷転送ユニットと信号連通していて、前記少なくとも１つの電荷転送ユニットに対し、前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送することを要求するように構成されている、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットは、
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットが接続されている前記電荷蓄積モジュールのモジュール供給電圧を測定するように構成されており、かつ、
前記モジュール供給電圧の振幅の情報を前記制御回路に与えるように構成されている、
請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
複数（ｍ個）の電荷転送ユニット（ｍ＞１）をさらに備え、各電荷転送ユニットは、各電荷転送ユニットが接続されている前記電荷蓄積モジュールのモジュール供給電圧を測定することと、前記モジュール供給電圧の振幅の情報を前記制御回路に与えることと、を行うように構成されており、
前記制御回路は、前記電荷転送ユニットに関して受け取った前記振幅情報を評価することと、前記電荷転送ユニットのうちの１つに対し、前記評価に基づいて前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送することを要求することと、を行うように構成されている、
請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記制御回路は、モジュール供給電圧が最も高い前記電荷蓄積モジュールを特定するように構成されており、かつ、前記特定された電荷蓄積モジュールと結合されている電荷転送モジュールに対し、前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送することを要求するように構成されている、請求項９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットは、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
前記一次巻線と直列に接続されている電子スイッチであって、前記一次巻線および前記電子スイッチを有する直列回路が前記１つの電荷蓄積モジュールと結合されている、電子スイッチと、
前記二次巻線と直列に接続されている整流素子であって、前記二次巻線および前記整流素子を有する直列回路が前記第２の電荷蓄積装置と結合されている、前記整流素子と、
要求に応じて前記電子スイッチを駆動するように構成された駆動回路と、を備える、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットはさらに、
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットが結合されている前記電荷蓄積モジュールのモジュール供給電圧を測定するように構成された電圧測定装置と、
前記駆動回路および前記電圧測定装置と結合されているインタフェース回路であって、前記電荷転送装置の制御回路と信号連通しているインタフェース回路と、を備える、
請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記第１の電荷蓄積装置の前記電荷蓄積モジュールは、それぞれが、互いに直列に接続された複数の電荷蓄積副モジュールを含んでおり、
１つの電荷蓄積モジュールと結合された、少なくとも１つのモジュール充電平衡化装置をさらに備え、前記少なくとも１つのモジュール充電平衡化装置は、１つの電荷蓄積副モジュールから別の電荷蓄積副モジュールへ、１つの電荷蓄積副モジュールから前記電荷蓄積モジュールへ、かつ／または、前記電荷蓄積モジュールから１つの電荷蓄積副モジュールへ、電荷を転送するように構成されている、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項１４】
ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１の電荷蓄積装置の前記負荷端子と結合された入力端子を有し、かつ、前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子と結合された出力端子を有する、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項１５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータはブーストコンバータである、請求項１４に記載の電源システム。
【請求項１６】
電源システムであって、
負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路を備える、第１の電荷蓄積装置と、
負荷端子を備える、第２の電荷蓄積装置と、
前記電荷蓄積モジュールのうちの１つと前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを備える電荷転送装置であって、前記電荷転送ユニットは、要求に応じて、前記１つの電荷蓄積モジュールから前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成された、電荷転送装置と、を備える電源システムと、
前記第１の電荷蓄積装置の前記負荷端子に接続された、少なくとも１つの第１の負荷と、
前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子に接続された、少なくとも１つの第２の負荷と、
を備える自動車用電気システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの第１の負荷はモータである、請求項１６に記載の自動車用電気システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの第２の負荷は、パワーウィンドウリフタ、ラジオ、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ナビゲーションシステム、電気アクタ、空調システム、照明システム、自動車制御システム、センサ、安全システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の自動車用電気システム。
【請求項１９】
前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子と結合された発電機をさらに備える、請求項１６に記載の自動車用電気システム。
【請求項１】
負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路を備える、第１の電荷蓄積装置と、
負荷端子を備える、第２の電荷蓄積装置と、
前記電荷蓄積モジュールのうちの１つと前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを備える電荷転送装置であって、前記電荷転送ユニットは、要求に応じて、前記１つの電荷蓄積モジュールから前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成された、電荷転送装置と、
を備える電源システム。
【請求項２】
前記電荷転送装置は、ｎ個の電荷転送ユニットを備え、各電荷転送ユニットは、前記電荷蓄積モジュールのうちの１つと前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子との間に結合されている、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記第１の電荷蓄積装置は、２個から２０個の間の電荷蓄積モジュールを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項４】
前記第１の電荷蓄積装置は、８個から１２個の間の電荷蓄積モジュールを含む、請求項３に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第１の電荷蓄積装置は、充電された状態において、前記第１の電荷蓄積装置の負荷端子間に第１の供給電圧を与えるように構成されており、
前記第２の電荷蓄積装置は、充電された状態において、前記第２の電荷蓄積装置の負荷端子間に第２の供給電圧を与えるように構成されており、
前記第１の供給電圧は前記第２の供給電圧より高い、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項６】
前記第１の供給電圧は、３５０Ｖから４５０Ｖの間であり、前記第２の供給電圧は、１０Ｖから１４Ｖの間である、請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記電荷転送装置はさらに、
制御回路を備え、前記制御回路は、前記少なくとも１つの電荷転送ユニットと信号連通していて、前記少なくとも１つの電荷転送ユニットに対し、前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送することを要求するように構成されている、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットは、
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットが接続されている前記電荷蓄積モジュールのモジュール供給電圧を測定するように構成されており、かつ、
前記モジュール供給電圧の振幅の情報を前記制御回路に与えるように構成されている、
請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
複数（ｍ個）の電荷転送ユニット（ｍ＞１）をさらに備え、各電荷転送ユニットは、各電荷転送ユニットが接続されている前記電荷蓄積モジュールのモジュール供給電圧を測定することと、前記モジュール供給電圧の振幅の情報を前記制御回路に与えることと、を行うように構成されており、
前記制御回路は、前記電荷転送ユニットに関して受け取った前記振幅情報を評価することと、前記電荷転送ユニットのうちの１つに対し、前記評価に基づいて前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送することを要求することと、を行うように構成されている、
請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記制御回路は、モジュール供給電圧が最も高い前記電荷蓄積モジュールを特定するように構成されており、かつ、前記特定された電荷蓄積モジュールと結合されている電荷転送モジュールに対し、前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送することを要求するように構成されている、請求項９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットは、
一次巻線および二次巻線を有する変圧器と、
前記一次巻線と直列に接続されている電子スイッチであって、前記一次巻線および前記電子スイッチを有する直列回路が前記１つの電荷蓄積モジュールと結合されている、電子スイッチと、
前記二次巻線と直列に接続されている整流素子であって、前記二次巻線および前記整流素子を有する直列回路が前記第２の電荷蓄積装置と結合されている、前記整流素子と、
要求に応じて前記電子スイッチを駆動するように構成された駆動回路と、を備える、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットはさらに、
前記少なくとも１つの電荷転送ユニットが結合されている前記電荷蓄積モジュールのモジュール供給電圧を測定するように構成された電圧測定装置と、
前記駆動回路および前記電圧測定装置と結合されているインタフェース回路であって、前記電荷転送装置の制御回路と信号連通しているインタフェース回路と、を備える、
請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記第１の電荷蓄積装置の前記電荷蓄積モジュールは、それぞれが、互いに直列に接続された複数の電荷蓄積副モジュールを含んでおり、
１つの電荷蓄積モジュールと結合された、少なくとも１つのモジュール充電平衡化装置をさらに備え、前記少なくとも１つのモジュール充電平衡化装置は、１つの電荷蓄積副モジュールから別の電荷蓄積副モジュールへ、１つの電荷蓄積副モジュールから前記電荷蓄積モジュールへ、かつ／または、前記電荷蓄積モジュールから１つの電荷蓄積副モジュールへ、電荷を転送するように構成されている、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項１４】
ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１の電荷蓄積装置の前記負荷端子と結合された入力端子を有し、かつ、前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子と結合された出力端子を有する、
請求項１に記載の電源システム。
【請求項１５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータはブーストコンバータである、請求項１４に記載の電源システム。
【請求項１６】
電源システムであって、
負荷端子間に接続された、複数（ｎ個）の電荷蓄積モジュール（ｎ＞１）を有する直列回路を備える、第１の電荷蓄積装置と、
負荷端子を備える、第２の電荷蓄積装置と、
前記電荷蓄積モジュールのうちの１つと前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子との間に結合された少なくとも１つの電荷転送ユニットを備える電荷転送装置であって、前記電荷転送ユニットは、要求に応じて、前記１つの電荷蓄積モジュールから前記第２の電荷蓄積装置へ電荷を転送するように構成された、電荷転送装置と、を備える電源システムと、
前記第１の電荷蓄積装置の前記負荷端子に接続された、少なくとも１つの第１の負荷と、
前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子に接続された、少なくとも１つの第２の負荷と、
を備える自動車用電気システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの第１の負荷はモータである、請求項１６に記載の自動車用電気システム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの第２の負荷は、パワーウィンドウリフタ、ラジオ、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ナビゲーションシステム、電気アクタ、空調システム、照明システム、自動車制御システム、センサ、安全システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の自動車用電気システム。
【請求項１９】
前記第２の電荷蓄積装置の前記負荷端子と結合された発電機をさらに備える、請求項１６に記載の自動車用電気システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３４３７０（Ｐ２０１３−３４３７０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１５６４１８（Ｐ２０１２−１５６４１８）
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【出願人】（５０１２０９０７０）インフィネオン テクノロジーズ アーゲー (331)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＩＮＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５６４１８（Ｐ２０１２−１５６４１８）
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【出願人】（５０１２０９０７０）インフィネオン テクノロジーズ アーゲー (331)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＩＮＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
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