電源管理システム
【課題】電源ユニットを効果的に保護し、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する電源管理システムを提供する。
【解決手段】複数の電源ユニット、少なくとも一個の第一ダイオード、コントロールユニット及び第一極性切替ユニットを備える。前記電源ユニットは、電気的に接続されて電源ユニット列を形成し、各電源ユニットは、電池モジュール及び第一切替部材を備える。各第一ダイオードの一端は、それぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続されて、且つ、第一ダイオードの他端は、第一共接続点に接続されて、放電ループを形成する。コントロールユニットは第一切替部材に電気的に接続され、第一極性切替ユニットは、コントロールユニット、第一共接続点及び電源ユニット列に電気的に接続される。
【解決手段】複数の電源ユニット、少なくとも一個の第一ダイオード、コントロールユニット及び第一極性切替ユニットを備える。前記電源ユニットは、電気的に接続されて電源ユニット列を形成し、各電源ユニットは、電池モジュール及び第一切替部材を備える。各第一ダイオードの一端は、それぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続されて、且つ、第一ダイオードの他端は、第一共接続点に接続されて、放電ループを形成する。コントロールユニットは第一切替部材に電気的に接続され、第一極性切替ユニットは、コントロールユニット、第一共接続点及び電源ユニット列に電気的に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンやディーゼルガソリン等の石化燃料を使用する乗り物あるいは発電機がもたらす最大の問題は、空気の汚染である。環境保護意識の高まりと共に、汚染性の低い電池が乗り物あるいは発電機の動力源となり、そして現在業界が全力でその技術発展に取り組んでいる。乗り物やその他の大型機械は、駆動及び操作上、大きな電圧及び電流を必要とする。さらに、多くの場合は交流電源、若しくは多相交流電源によって駆動されるため、電池を電源供給ユニットとする場合、複数の電池を並列及び/または直列に接続する必要があり、それによって電源供給ユニットの出力電圧及び/または電流を増加し、且つ、これを交流電源さらには多相交流電源に変換する。
【０００３】
電池は、その特性及び残余電量等の要因があるため、直列接続に使用する場合、そのマッチング情況を考慮する必要があり、その上で直列接続に応用されることになる。直列接続で使用した場合、電池間の残余電量が等しくないと、充電時に容易に残余電の多い電池が過充電されて破損しやくすなり、逆に、残量電量が少ない電池はフル充電が行なえない。また、放電時、各電池間の特性の差異及び残余電量によって、過放電の状況が発生して、電池の破損を招く。
【０００４】
このため、電源管理システムによって、その充電電圧、出力電圧の需要または各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整することが必要であり、さらに交流電源での充電またはその出力を交流電源または多相交流電源にして、同時に、電源ユニットを効果的に保護し、バランスよく充放電を行って、破損を回避する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上記の問題に鑑み、本発明は、電源ユニットを効果的に保護し、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する電源管理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る電源管理システムは、複数の電源ユニット、少なくとも一個の第一ダイオード、コントロールユニット及び第一極性切替ユニットを備えることを特徴とする。前記電源ユニットは、電気的に接続されて電源ユニット列を形成し、各電源ユニットは、電池モジュール及び第一切替部材を備える。電池モジュール、第一切替部材は、直列接続で直列モジュールを形成する。各第一ダイオードの一端は、それぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続されて、且つ、第一ダイオードの他端は、第一共接続点に接続されて、放電ループを形成する。コントロールユニットは第一切替部材に電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を各第一切替部材に出力して、それぞれ各第一切替部材の導通／遮断をコントロールする。第一極性切替ユニットは、コントロールユニット、第一共接続点及び電源ユニット列に電気的に接続されて、第一操作電圧を出力する。コントロールユニットは、第一調整信号を第一極性切替ユニットに出力して、第一操作電圧の極性をコントロールすることで、第一操作電圧を交流電圧にする。
【０００７】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る電源管理システムは、複数の電源ユニット、少なくとも一個の第二切替ユニット、少なくとも一個の第三切替部材、第一極性切替ユニット、第二極性切替ユニット及びコントロールユニットを備えることを特徴とする。前記電源ユニットは、電気的に接続されて電源ユニット列を形成する。前記各電源ユニットは、電池モジュール、第一切替部材を備え、且つ、電池モジュール及び第一切替部材は、直列接続されて直列モジュールを形成する。各第二切替部材の一端は、それぞれ 前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、他端は第一共接続点に接続されて、放電ループを形成する。各第三切替部材の一端は、それぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、他端は第二共接続点に接続されて、他の放電ループを形成する。第一極性切替ユニットは、電源ユニット列、第一共接続点に電気的に接続されて、第一操作電圧を出力する。第二極性切替ユニットは、電源ユニット列、第二共接続点に電気的に接続されて、第二操作電圧を出力する。コントロールユニットは、前記第一切替部材、前記第二切替部材、前記第三切替部材、第一極性切替ユニット及び第二極性切替ユニットに電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を各第一切替部材に出力して、それぞれ各第一切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、各電池モジュールの放電をコントロールする。さらに、コントロールユニットは、コントロール信号に基づき、それぞれ第二切替信号を各第二切替部材に出力し、それぞれ各第二切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、第一共接続点の放電電圧をコントロールする。またさらに、コントロールユニットは、コントロール信号に基づき、それぞれ第三切替信号を各第三切替部材に出力し、それぞれ各第三切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、第二共接続点の放電電圧をコントロールする。またさらに、コントロールユニットは、第一調整信号を第一極性切替ユニットに出力して、第一操作電圧の極性をコントロールし、且つ、コントロールユニットは第二調整信号を第二極性切替ユニットに出力して、第二操作電圧の極性をコントロールする。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明の電源管理システムは、コントロールユニットが、第一切替信号を第一切替部材に出力することと、第一切替部材の導通または遮断をコントロールし、第一極性切替ユニットをコントロールして、第一操作電圧の極性を調整することとで、第一操作電圧を交流電圧にする。さらに、切替部材またはダイオードを追加接続することにより、電源管理システムを放電させられるほか、充電、電源ユニットの保護または多相出力機能を有する。従ってパワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の好適な実施例１における電源管理システムを示した図である。
【図２】実施例１の第一操作電圧の波形を示した図である。
【図３Ａ】実施例１の第一切替部材の形態を示した図である。
【図３Ｂ】実施例１の第一切替部材もう一つの形態を示した図である。
【図３Ｃ】実施例１の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図４Ａ】本発明の好適な実施例２における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｂ】本発明の好適な実施例３における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｃ】本発明の好適な実施例４における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｄ】本発明の好適な実施例５における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｅ】本発明の好適な実施例６における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｆ】本発明の好適な実施例７における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｇ】本発明の好適な実施例８における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｈ】本発明の好適な実施例９における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｉ】本発明の好適な実施例１０における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｊ】本発明の好適な実施例１１における電源管理システムを示した図である。
【図５Ａ】本発明の好適な実施例１２における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｂ】本発明の好適な実施例１３における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｃ】本発明の好適な実施例１４における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｄ】本発明の好適な実施例１５における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｅ】実施例１５の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図６Ａ】本発明の好適な実施例１６における電源管理システムを示した図である。
【図６Ｂ】実施例１６の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図７Ａ】本発明の好適な実施例１７における電源管理システムを示した図である。
【図７Ｂ】実施例１７の電源ユニットの変更形態を示した図である。
【図７Ｃ】電源ユニットの更なる変更形態を示した図である。
【図７Ｄ】電源ユニットの更なる変更形態を示した図である。
【図８】本発明の好適な実施例１８における電源管理システムを示した図である。
【図９Ａ】本発明の好適な実施例１９における電源管理システムを示した図である。
【図９Ｂ】本発明の好適な実施例２０における電源管理システムを示した図である。
【図９Ｃ】実施例２０の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図９Ｄ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１０Ａ】本発明の好適な実施例２１における電源管理システムを示した図である。
【図１０Ｂ】実施例２１の電源ユニットの構成を示した図である。
【図１０Ｃ】電源ユニットのもう一つの構成を示した図である。
【図１１Ａ】本発明の好適な実施例２２における電源管理システムを示した図である。
【図１１Ｂ】実施例２２の電源ユニットの構成を示した図である。
【図１１Ｃ】電源ユニットのもう一つの構成を示した図である。
【図１１Ｄ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１１Ｅ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１１Ｆ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１１Ｇ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１２Ａ】各切替部材の状態組合せを示した図である。
【図１２Ｂ】各操作電圧の電圧値を示した図である。
【図１２Ｃ】第一操作電圧の出力波形を示した図である。
【図１２Ｄ】第二操作電圧の出力波形を示した図である。
【図１２Ｅ】第三操作電圧の出力波形を示した図である。
【図１３】本発明の好適な実施例２３における電源管理システムを示した図である。
【図１４Ａ】第一極性切替ユニットの一例を示した図である。
【図１４Ｂ】第一極性切替ユニットの別の例を示した図である。
【図１４Ｃ】第一極性切替ユニットの更に別の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
関連する図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例に係る電源管理システムを以下の通りに説明し、このうち同じ部材は同じ符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の好ましい実施例１に係る電源管理システム１の概略図である。電源管理システム１は、複数の電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃと、少なくとも第一ダイオードＤ１と、コントロールユニット１２と、第一極性切替ユニット１３とを備える。本実施例は三つの電源ユニットを例とするが、異なる実施例において、一つ、二つ、或いはその他の数量であることが可能であり、本発明においては特に限定されない。
【００１２】
各々の電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃは、電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１を備える。電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１は直列接続し、直列モジュールを形成する。前記電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃは、直列接続し、電源ユニット列を形成する。各第一ダイオードＤ１の一端は前記電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃのうちの一つとそれぞれ電気的に接続される。もう一端は第一共接続点に接続される。本実施例において、各第一ダイオードＤ１は陰極によって互いに電気的に接続され、且つ第一共接続点に接続される。
【００１３】
実施上において、電池モジュールＢは、二次電池（secondary battery）と電気二重層コンデンサ（electric double-layer capacitor）、或いは蓄エネ／放電の部材、或いは組合部材とを備える。また、電池モジュールＢは光起電力素子（photovoltaic cell）、或いは燃料電池を備える。言い換えれば、各電池モジュールＢは、一つ、或いは複数の蓄エネ／放電部材、或いは組合部材とを備える。前記蓄エネ／放電部材、或いは組合部材の数量は、本発明においては限定されない。
【００１４】
コントロールユニット１２は電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１と電気的に接続される。コントロール信号Ｓｃに基づいて、第一切替信号Ｓ１を各第一切替部材ＳＷ１にそれぞれ出力し、各第一切替部材ＳＷ１の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。コントロール信号Ｓｃは状態信号、或いは通信信号、或いは順序信号、或いはフィードバック信号、或いは前記信号の任意の組合せである。前記状態信号は、例えば、各電池モジュールＢの電力状態であり、フィードバック信号は、例えば、各電池モジュールＢの出力電圧の電圧値であり、或いは第一共接続点の電圧値の信号であり、或いは第一操作電圧Ｖ１の電圧値の信号であり、或いはその他のコントロール器からの信号などである。
【００１５】
第一極性切替ユニット１３は電源ユニット列とコントロールユニット１２に電気的に接続される。さらに具体的に言えば、第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列の接続点は電源ユニット列の一端である。第一極性切替ユニット１３は第一操作電圧Ｖ１を出力し、且つ第一極性切替ユニット１３はコントロールユニット１２から出力された第一調整信号Ｓｐ１を受信することで、第一操作電圧の極性を調整することによって、出力された第一操作電圧Ｖ１を交流電圧にする。
【００１６】
本実施例１において、三つの電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃによって、各電池モジュールＢは１．５ボルトの電池を例として説明するが、実際応用上では、その他の数量の電源ユニットを使用して応用することができる。また、簡潔に説明するために、以下は、第一級電源ユニットと、第二級電源ユニットと、第三級電源ユニットを図１に示すように下から上の電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃとしてそれぞれ称するが、注意すべきことは、ここの上、下とは図１に示される対応位置であり、本発明においてはこれに限定されない。
【００１７】
図２を参照しながら図１に合わせて説明し、電源管理システム１の作動原理について更に具体的に説明する。図２は前記の電源管理システム１に出力される第一操作電圧Ｖ１の波形図の応用である。
【００１８】
時間が０〜Ｔ１に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１をそれぞれコントロールし、第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１と第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１は皆遮断しているため、電源ユニットがこの時間帯において放電することがないので、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて０ボルトである。
【００１９】
時間がＴ１〜Ｔ２に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１の導通、第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１と第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１の遮断をそれぞれコントロールしているため、第一級電源ユニット１１Ａのみがこの時間帯において放電を行い、且つコントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力し、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、正極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて１．５ボルトである。
【００２０】
時間がＴ２〜Ｔ３に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１と第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１の導通、第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１の遮断をそれぞれコントロールしているため、第一級電源ユニット１１Ａの電池モジュールＢと第二級電源ユニット１１Ｂがこの時間帯において同時に放電を行い、且つコントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力し、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、正極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて、３ボルトである。
【００２１】
時間がＴ３〜Ｔ４に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１と、第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１と、第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１の導通ををれぞれコントロールしているため、第一級電源ユニット１１Ａと、第二級電源ユニット１１Ｂと、第三級電源ユニット１１Ｃがこの時間帯において放電を行い、且つコントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力し、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、正極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて４．５ボルトである。
【００２２】
時間がＴ４〜Ｔ５に属する場合、各切替部材の作動状況は、時間がＴ２〜Ｔ３に属する場合と同じである。時間がＴ５〜Ｔ６に属する場合、各切替部材の作動状況は時間がＴ１〜Ｔ２に属する場合と同じである。時間がＴ６〜Ｔ７に属する場合、各切替部材の作動状況は時間が０〜Ｔ１に属する場合と同じである。したがって、前記の関連する説明をそれぞれ援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２３】
時間がＴ７〜Ｔ８に属する場合、時間がＴ１〜Ｔ２に属する場合とほぼ同じである。異なっているのは、コントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力して、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、負極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて−１．５ボルトである。その他の相同する部分は前記の関連する説明を援用し、ここで繰り返して述べない。注意すべきことは、コントロールユニット１２が、例えば、切替部材状態表に基づいて、この時の第一操作電圧Ｖ１の極性が正、或いは負であるべきかを決めることで、第一調整信号Ｓｐ１を第一極性切替ユニット１３に出力する。もちろん、コントロールユニット１２は第一操作電圧Ｖ１の電圧値を検出することによって、出力端の電圧波形を取得し、且つニーズに基づいて第一切替信号Ｓ１と第一調整信号Ｓｐ１を変え、第一極性切替ユニット１３の出力電圧を調整し、且つその電圧の極性を正から負に切替え、或いは負から正に切替える。
【００２４】
時間がＴ８〜Ｔ９に属する場合は、時間がＴ２〜Ｔ３に属する場合とほぼ同じである。異なるのは、コントロールユニット１２が、第一調整信号Ｓｐ１を出力して、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、負極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて−３ボルトである。その他の相同する部分は前記の関連する説明を援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２５】
時間がＴ９〜Ｔ１０に属する場合は、時間がＴ３〜Ｔ４に属する場合とほぼ同じである。異なるのは、コントロールユニット１２が、第一調整信号Ｓｐ１を出力して、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、負極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて−４．５ボルトである。その他の相同する部分は前記の関連する説明を援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２６】
時間がＴ１０〜Ｔ１１に属する場合、各切替部材の作動状況は時間がＴ８〜Ｔ９に属する場合と同じである。時間がＴ１１〜Ｔ１２に属する場合、各切替部材の作動状況は時間がＴ７〜Ｔ８に属する場合と同じである。前記の関連する説明をそれぞれ援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２７】
つまり、電源管理システム１はコントロールユニット１２によって、放電する電源ユニットの数量をコントロールし、且つ第一極性切替ユニット１３をコントロールすることによって、出力される第一操作電圧Ｖ１の極性を調整し、第一操作電圧Ｖ１を交流電圧にしてから負荷（図示してない）に提供して、交流電源の入力とする。
【００２８】
特に注意すべきことは、前記波形図は単なる例えで、電源管理システム１は前記波形と相同の出力に限らず、実際の応用上では、各級電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃが放電する時間は、異なる負荷に基づいて、第一操作電圧Ｖ１のニーズ、或いはその他の応用上の考量に対し、例えば、電池モジュールＢを保護、或いは全体システムの寿命を延長する目的に基づいて、コントロールユニット１２によって、調整とコントロールを行う。例を挙げると、各級電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃの電池モジュールＢの出力電圧は異なり、例えば、各級電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃの電池モジュールＢの出力電圧は、８Ｖ、４Ｖ、２Ｖのそれぞれである。或いは、各時間ブロックの出力電圧は完全に相等ではない。例えば、時間ブロック０〜Ｔ１の出力電圧は時間ブロックＴ１〜Ｔ２の出力電圧より小さいなどである。本発明はこれらの例に限定されない。
【００２９】
図３Ａと図３Ｂは、本発明の好ましい実施例１に係る電源管理システムの第一切替部材であり、実施の応用上の異なる実施形態である。図３Ａに示すように、第一切替部材ＳＷ１ａはＮ型電界効果トランジスタ（N-MOSFET）である。図３Ｂに示すように、第一切替部材ＳＷ１ｂはＰ型電界効果トランジスタ（P-MOSFET）である。
【００３０】
また、電源ユニット１１の電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１と、第一ダイオードＤ１の接続方式は異なる変化であることができる。図３Ｃに示すように、前記の部材は接続順序を変えることができ、しかし作動原理は同じである。
【実施例２】
【００３１】
図４Ａは、本発明の好ましい実施例２に係る電源管理システム２の概略図である。電源管理システム２は電源管理システム１とほぼ同じであり、異なるのは、第一操作電圧の調波歪み（harmonic distortion）を低減する目的に基づいて、電源管理システム２は第一極性切替ユニット１３に電気的に接続される濾波ユニット１４を更に備える。濾波ユニット１４は例えば、インダクタンス素子と、キャパシタンス素子と、電気抵抗素子、或いはその組合せとを備える。その他の関連する技術特徴と作動原理は電源管理システム１と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例３】
【００３２】
図４Ｂは、本発明の好ましい実施例３に係る電源管理システム３の概略図である。電源管理システム３は電源管理システム２の回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム３において、前記電源ユニット３１の第一ダイオードＤ１は陽極で互いに電気的に接続され、且つ第一共接続点に接続され、陰極で電気的に接続されることではない。また、第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列の接続点は電源ユニット列のもう一端であり、電源管理システム２と異なるが、その他の関連する技術特徴と作動原理は電源管理システム２と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【００３３】
ここで説明すべきことは、以下に述べられる実施例の電源管理システム２、或いは電源管理システム３を基礎として変化を行う場合において、前記濾波ユニット１４は第一操作電圧Ｖ１の調波を減少することによって、各実施例を好ましい効果に達成させることでき、各実施例が最低の効果を達成するために必要不可欠な部材ではない。即ち、濾波ユニット１４を備えなくても、各実施例の実際の応用、実施することには影響を受けない。
【実施例４】
【００３４】
図４Ｃは、本発明の好ましい実施例４に係る電源管理システム２ａの概略図である。電源管理システム２と異なるのは、各電源ユニット１１ａは、第二ダイオードＤ２を更に備える点である。第二ダイオードＤ２と、電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１に形成される直列モジュールに並列接続し、放電側路ループを提供する。コントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃによって、ある電池モジュールＢが直ちに消耗され、継続的に放電することができないと検知した時、対応するＳ１信号によって、第一切替部材ＳＷ１を遮断することができ、前記電池モジュールＢの放電を停止し、この時、その他の電池モジュールＢは第二ダイオードＤ２の放電電流側路ループによって、継続的に放電する。
【実施例５】
【００３５】
図４Ｄは、本発明の好ましい実施例５に係る電源管理システム２ｂの概略図である。電源管理システム２と異なるのは、電源管理システム２ｂは少なくとも第二ダイオードＤ２と第二極性切替ユニット１７とを更に備える点である。また、電源管理システム２ｂは、直列接続の４つの電源ユニット１１を備える。本実施例では、第二ダイオードＤ２の数量は４つを例として、説明を行うが、異なる実施例において、第二ダイオードＤ２の数量は、一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００３６】
各第二ダイオードＤ２の一端は、前記電源ユニット１１のうちの一つとそれぞれ電気的に接続され、もう一端は、第二共接続点に接続される。本実施例では、各第二ダイオードＤ２は陽極で互いに電気的に接続され、且つ第二共接続点に接続される。第二極性切替ユニット１７は電源ユニット列と、第二共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続され、且つ第二操作電圧Ｖ２を出力する。第二操作電圧Ｖ２は交流電圧であり、第二極性切替ユニット１７は、コントロールユニット１２に出力される第二調整信号Ｓｐ２に基づいて、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールする。また、電源管理システム２ｂは、電源ユニット列と第二極性切替ユニット１７との間に電気的に接続される第二切替部材ＳＷ２を更に備えることができ、同時にコントロールユニット１２に電気的に接続される。第二切替部材ＳＷ２はコントロールユニット１２に出力される第二切替信号Ｓ２に基づいて、導通、或いは遮断する。
【００３７】
例えば、第一切替部材ＳＷ１Ｂと、ＳＷ１Ｃと、ＳＷ１Ｄ、及び第二切替部材ＳＷ２が導通する時、第一切替部材ＳＷ１Ａは遮断し、第一操作電圧Ｖ１は第一切替部材ＳＷ１Ｂと、ＳＷ１Ｃと、ＳＷ１Ｄとそれぞれに対応する電池モジュールＢの電圧総和に等しく、第二操作電圧Ｖ２は第一切替部材ＳＷ１Ａに対応する電池モジュールＢの電圧に等しい。第一切替部材ＳＷ１Ａと、ＳＷ１Ｃと、ＳＷ１Ｄ、及び第二切替部材ＳＷ２が導通する時、第一切替部材ＳＷ１Ｂは遮断し、第一操作電圧Ｖ１は第一切替部材ＳＷ１Ｃ、ＳＷ１Ｄに対応する電池モジュールＢの電圧総和に等しく、第二操作電圧Ｖ２は第一切替部材ＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂに対応する電池モジュールＢの電圧に等しく、以下これに準ずる。つまり、第一切替部材ＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をコントロールすることによって、第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２の出力をコントロールすることができる。例えば、第一操作電圧Ｖ１の位相と第二操作電圧Ｖ２の位相の差は９０度である。
【実施例６】
【００３８】
図４Ｅは、本発明の好ましい実施例６に係る電源管理システム２ａ1の概略図である。電源管理システム２ａ1は電源管理システム２ａとほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ａ1は少なくとも第二切替部材ＳＷ２を更に備え、第一ダイオードＤ１と直列接続し、且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第二切替信号Ｓ２を出力することによって、第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をコントロールすることによって、第二切替部材ＳＷ２と第一ダイオードＤ１に提供される放電電流ループ、或いは断路をコントロールする。特に、注意すべきことは、第一ダイオードＤ１の数量が異なることに基づいて、第二切替部材ＳＷ２の数量も対応して変わる。よって、本実施例は、三つの第二切替部材ＳＷ２を例とするが、異なる実施例において、第二切替部材ＳＷ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００３９】
また、各電池モジュールＢは異なる電源飽和値を更に備えることで、電源管理システム２ａ1が組み合わせることによって、異なる電源飽和値の電池モジュールＢを有し、多様化の出力電圧波形を得ることができる。
【実施例７】
【００４０】
図４Ｆは、本発明の好ましい実施例７に係る電源管理システム２ａ2の概略図である。電源管理システム２ａ2は電源管理システム２ａ1とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ａ2は二相出力を有し、少なくとも第三切替部材ＳＷ３と、少なくとも第三ダイオードＤ３と、第二極性切替ユニット１７とを更に備える点である。
【００４１】
各第三切替部材ＳＷ３は前記電源ユニット１１ａのうちの一つとそれぞれ電気的に接続され、第三切替部材ＳＷ３はコントロールユニット１２と電気的に接続され、且つコントロールユニット１２に出力される第三切替信号Ｓ３に基づいて、導通、或いは遮断する。
【００４２】
各第三ダイオードＤ３は第三切替部材ＳＷ３のうちの一つとそれぞれ直列接続され、且つ第二共接続点に接続され、放電電流ループを提供する。
【００４３】
特に注意すべきことは、本実施例において、第三切替部材ＳＷ３と第三ダイオードＤ３の数量は３つを例としてそれぞれ説明を行う。しかし、異なる実施例において、第二切替部材ＳＷ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００４４】
第二極性切替ユニット１７は電源ユニット列と第二共接続点、及びコントロールユニット１２に電気的に接続され、且つ第二操作電圧Ｖ２を出力し、コントロールユニット１２は第二調整信号ＳＰ２を第二極性切替ユニット１７に出力し、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールすることで、第二操作電圧Ｖ２を交流電圧にする。
【００４５】
電源管理システム２ａ2の第三切替部材ＳＷ３の機能は、放電される第二極性切替ユニット１７の電源ユニット１１ａの数量をコントロールすることであり、電源管理システム２ａ2の作動原理は電源管理システム２ａと電源管理システム２ａ1の組合せに似ている。異なるのは、第一切替部材ＳＷ１と、第二切替部材ＳＷ２と、第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断の組合せをコントロールすることによって、電源管理システム２ａ2は、出力される第一極性切替ユニット１３と第二極性切替ユニット１７の電源ユニット１１ａの数量をそれぞれコントロールして、二相の交流電圧の出力を提供する点である。
【実施例８】
【００４６】
図４Ｇは、本発明の好ましい実施例８に係る電源管理システム２ａ3の概略図である。電源管理システム２ａ3は電源管理システム２ａ2とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ａ3は多重相出力を有し、電源管理システム２ａ3は第二極性切替ユニット１７のみを備えるだけではなく、もう一つの第二極性切替ユニット１８を更に備える点である。更に、第三ダイオードＤ３はもう一つの第二共接続点に接続される。一方、第二極性切替ユニット１８は前記もう一つの第二共接続点と電源ユニット列に接続される。
【００４７】
本実施例において、電源管理システム２ａ3と電源管理システム２ａ2は類似の作動原理を有し、異なるのは、電源管理システム２ａ3の第三切替部材ＳＷ３と第三ダイオードＤ３は二組に分けられ、第二極性切替ユニット１７、１８にそれぞれ接続し、各第三切替部材ＳＷ３の導通／遮断の組合せをコントロールすることによって、三相交流電圧の出力を提供する点である。
【００４８】
特に注意すべきことは、第二共接続点の数量は、異なる実施例において、三つ、或いは更なる数量であることができ、第二共接続点の数量は、少なくとも一つであることができる。一方、第二切替部材ＳＷ２の数量は第二共接続点の数量と対応して変化することで、電源管理システムは多相出力を提供することができる。よって、本発明はこれらの例に限定されない。
【実施例９】
【００４９】
図４Ｈは、本発明の好ましい実施例９に係る電源管理システム２ｂ1の概略図である。電源管理システム２ｂ1は電源管理システム２ｂとほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｂ1において、電源ユニット列と第二極性切替ユニット１７との間に接続される第二切替部材ＳＷ２は取り除かれ、且つ各第一ダイオードＤ１は第二切替部材ＳＷ２によって取り替えられ、一方、各第二ダイオードＤ２は第三切替部材ＳＷ３によって取り替えられ、コントロールユニット１２は各第二切替部材ＳＷ２と第三切替部材ＳＷ３に電気的に接続され、且つ第二切替信号Ｓ２と第三切替信号Ｓ３をそれぞれ出力することで、各第二切替部材ＳＷ２と各第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断をコントロールする点である。電源管理システム２ｂ1の作動原理は、依然として電源管理システム２ｂの作動原理と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例１０】
【００５０】
図４Ｉは、本発明の好ましい実施例１０に係る電源管理システム２ｂ2の概略図である。電源管理システム２ｂ2は電源管理システム２ａ2とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｂ2において、第二切替部材ＳＷ２に接続された第一ダイオードＤ１は取り除かれ、及び第三切替部材ＳＷ３に接続された第三ダイオードＤ３は取り除かれる点である。電源管理システム２ｂ2の作動原理は、依然として電源管理システム２ａ2の作動原理と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例１１】
【００５１】
図４Ｊは、本発明の好ましい実施例１１に係る電源管理システム２ｂ3の概略図である。電源管理システム２ｂ3は電源管理システム２ａ3とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｂ3において、第二切替部材ＳＷ２に接続された第一ダイオードＤ１は取り除かれ、及び第三切替部材ＳＷ３に接続された第三ダイオードＤ３は取り除かれる点である。電源管理システム２ｂ3の作動原理は、依然として電源管理システム２ａ3の作動原理と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【００５２】
さらに、前記多相交流電圧出力を有する実施例において、コントロール信号Ｓｃは、各第二共接続点の電圧値の信号、或いは各第二操作電圧の電圧値を代表する信号を更に備えるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例１２】
【００５３】
図５Ａは、本発明の好ましい実施例１２に係る電源管理システム２ｃの概略図である。電源管理システム２ｃは電源管理システム２の回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｃは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。且つ各電源ユニット１１ｂは第二ダイオードＤ２を更に備える。前記電流制御器Ｉは電流源、或いは限流器であることができる。
【００５４】
第二ダイオードＤ２は第一切替部材ＳＷ１に並列接続され、第二ダイオードＤ２は充電ループを電池モジュールＢに提供する。電流制御器Ｉは第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列に電気的に接続される。整流ユニット１５は第一極性切替ユニット１３に並列接続され、第一極性切替ユニット１３によって、外部充電電源に接続された時、整流ユニット１５は充電電流ループを提供することができる。
【００５５】
前記電源ユニット１１ｂに対して充電する場合、第一極性切替ユニット１３の出力端は充電時の交流電源の入力端とすることができ、且つ電流制御器Ｉによって、充電時の電流方向と電流値をコントロールし、エネルギーを各電源ユニット１１ｂの電池モジュールＢに提供することができる。つまり、この時の前記電源ユニット１１ｂは放電用ではなく、外部電源により提供されるエネルギーを受け充電を行う。電源管理システム２と比べて、放電機能のみならず、充電の機能をさらに有するため、繰り返して使用することができる。
【実施例１３】
【００５６】
図５Ｂは、本発明の好ましい実施例１３に係る電源管理システム３ａの概略図である。電源管理システム３ａは電源管理システム３の回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム３ａは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。且つ各電源ユニット１１ｃは第二ダイオードＤ２を更に備える。
【００５７】
第二ダイオードＤ２は第一切替部材ＳＷ１に並列接続され、第二ダイオードＤ２は充電ループを電池モジュールＢに提供する。電流制御器Ｉは第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列に電気的に接続される。整流ユニット１５は第一極性切替ユニット１３に並列接続され、第一極性切替ユニット１３によって、外部充電電源に接続された時、整流ユニット１５は充電電流ループを提供することができる。
【００５８】
本実施例に関して、電源管理システム３に追加された部材の作動原理は電源管理システム２ｃと同じであるので、前に述べた通りであるため、ここで繰り返して述べない。
【００５９】
さらに、本実施例において、各電池モジュールＢは異なる電池数量を有する。即ち、各電池モジュールＢの保存できる静電容量は皆異なるものであり、且つ直列される電池数も異なるものであるため、各電池モジュールＢが出力する電圧も異なるものである。異なる電池数列を有する直列または並列組合せの電池モジュールＢに合わせることによって、第一操作電圧Ｖ１の波形が更に多様化の変化をさせることができることで、負荷のニーズと符合することができる。また、各電池モジュールＢの静電容量は前記放電周期の放電デューティ周期（discharge duty cycle）に正比例する。
【実施例１４】
【００６０】
図５Ｃは、本発明の好ましい実施例１４に係る電源管理システム２ｄの概略図である。電源管理システム２ｄは電源管理システム２ｃの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｄは、充電回路１６を更に備える点である。前記電源ユニット１１ｂに電気的に接続される。充電回路１６は、例えば、追加、補助用の充電回路であり、充電電源とブリッジ整流器を備える。充電電源は交流電源、或いは直流電源を備えることによって、前記電源ユニット１１ｂに対して充電することができる。
【００６１】
また、本実施例において、電源管理システム２ｄは充電回路１６を追加することによって、電池モジュールＢに対して充電を行い、第一極性切替ユニット１３を経由する必要がないため、整流ユニット１５を備えなくても良い。
【実施例１５】
【００６２】
図５Ｄは、本発明の好ましい実施例１５に係る電源管理システム２ｅの概略図である。電源管理システム２ｅは電源管理システム２ｃの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、各電源ユニット１１ｃは第二切替部材ＳＷ２と電池モジュールＢを更に備える点である。第一切替部材ＳＷ１により形成された直列モジュール並列して充電側路ループを提供し、且つコントロールユニット１２に電気的に接続される。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第二切替信号Ｓ２を第二切替部材ＳＷ２にそれぞれ出力し、各第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。
【００６３】
簡潔に説明するために、本実施例は、電源管理システム１に沿って、下から上に定義される三級電源ユニットで説明する。任意級の電池モジュールＢは充電を必要としない、或いは適合しない場合、例えば、前記級の電池モジュールＢはすでに飽和状態に達した時、コントロールユニット１２は第二切替部材ＳＷ２の切り替えによって導通させることができ、前記級の電池モジュールＢは充電回路を強制的に脱離する。逆に、第二切替部材ＳＷ２の切り替えによって遮断させ、前記級の電源ユニットの電池モジュールＢに充電を行う。
【００６４】
図５Ｅは、電源ユニット１１ｃの変化形態を表し、部材の接続順序の変更のみで、作動原理では、異なることはない。
【実施例１６】
【００６５】
図６Ａは、本発明の好ましい実施例１６に係る電源管理システム２ｆの概略図である。電源管理システムｆは電源管理システム２ａとほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｆの各電源ユニット１１ｄは第二切替部材ＳＷ２を更に備え、第二切替部材ＳＷ２は電池モジュールＢとコントロールユニット１２に形成される直列モジュールに電気的に接続される点である。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第二切替信号Ｓ２を各第二切替部材ＳＷ２にそれぞれ出力し、各第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。
【００６６】
簡潔に説明するために、本実施例は、電源管理システム１に沿って、下から上に定義される三級電源ユニットで説明する。第一級の電池モジュールＢの電圧出力を必要とする場合、コントロールユニット１２は第一級の電源ユニット１１ｄに属する第二切替部材ＳＷ２を導通させ、且つ放電し始めることをコントロールすることができる。第一級と第二級の電池モジュールＢの電圧の出力を必要とする場合、コントロールユニット１２は第一級の電源ユニット１１ｄと第二級の電源ユニット１１ｄに属する第二切替部材ＳＷ２を導通させ、且つ放電し始めることをコントロールすることができる。以下これに準ずる。
【００６７】
つまり、本実施例の電池モジュールＢは、例えば、燃料電池、或いは太陽電池など充電の部材を必要としないものを選択することができ、その他のメカニズムによって電力の蓄エネ素子を回復することができる。
【００６８】
図６Ｂは、電源ユニット１１ｄの変化形態を表し、部材の接続順序の変更のみで、作動原理では、異なることはない。
【実施例１７】
【００６９】
図７Ａは、本発明の好ましい実施例１７に係る電源管理システム２gの概略図である。電源管理システム２gは電源管理システム２ｆの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２gは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。電流制御器Ｉは第一極性切替ユニット１３に電気的に接続される。整流ユニット１５は第一極性切替ユニット１３に並列接続される。
【００７０】
また、各電源ユニット１１ｅは第三切替部材ＳＷ３と第三ダイオードＤ３を更に備える。第三切替部材ＳＷ３は電池モジュールＢと、第二切替部材ＳＷ２と、コントロールユニット１２に電気的に接続され、充電側路ループを提供する。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第三切替信号Ｓ３を各第三切替部材ＳＷ３にそれぞれ出力し、各第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。第三ダイオードＤ３は第一切替部材ＳＷ１と第二切替部材ＳＷ２に並列接続し、充電ループを提供する。
【００７１】
簡潔に説明するために、本実施例は、電源管理システム１に沿って、下から上に定義される三級電源ユニットである。電源管理システム２gの放電時においての作動原理は電源管理システム２ｆの同じであるため、繰り返して述べない。充電時の作動原理は電源管理システム２ｅと同じであり、例えば、提供される充電の電源電圧が比較的に低く、複数の電池モジュールＢに対して同時に充電することができない場合、コントロールユニット１２は第二級電源ユニットと第三級電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を皆導通に切替、且つ第一級電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を遮断に切替ることによって、第一級の電源ユニットの電池モジュールＢに対して充電する。第一級の電源ユニットの電池モジュールＢの電力が飽和してから、コントロールユニット１２は第一級の電源ユニットと第三級の電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を皆導通に切替、且つ第二級の電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を遮断に切替ることによって、第二級の電源ユニットの電池モジュールＢに対して充電する。以下これに準ずる。
【００７２】
もちろん、提供される充電の電源が二つの電池モジュールＢに対して同時に充電を行う場合、コントロールユニット１２は電圧の比較的低い二級電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を遮断に切替えることができる。もう一つの電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を導通に切替えることによって、対応する二電池モジュールＢに対して同時に充電を行う。
【００７３】
つまり、コントロールユニット１２は充電電源の電圧の大きさによって、或いは充電電源が変動の交流電圧である時、第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断をコントロールし、充電電源の電圧に合わせて、電池モジュールＢの数量を適当に調整すると同時に充電することで、最大のエネルギーの使用効率を達成することができる。
【００７４】
図７Ｂ〜図７Ｄに示すように、電源ユニット１１ｆと異なるのは、各図７Ｂ〜図７Ｄの電源ユニットの実施形態において、電源ユニット１１ｆ、１１ｇ、１１ｈは第四ダイオードＤ４を更に備える点である。第三ダイオードＤ３を第一切替部材ＳＷ１に並列接続されることに変え、第四ダイオードＤ４では第二切替部材ＳＷ２に並列接続される。図７Ｂと、図７Ｃと、図７Ｄとの間の差異は、電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１と、第二切替部材ＳＷ２の直列接続の順序変更である。第三ダイオードＤ３と第四ダイオードＤ４はいずれも充電電流ループの提供に用いられることによって、対応する第一切替部材ＳＷ１、或いは第二切替部材ＳＷ２を遮断することで、充電電流は、第三ダイオードＤ３、或いは第四ダイオードＤ４によって、流通することができる。注意すべきことは、仮に、図７Ｂ〜図７Ｄに示されるような実施形態と図７Ａに示されるものとが異なるとしても、作動原理は依然として相同するものである。
【実施例１８】
【００７５】
図８は、本発明の好ましい実施例１８に係る電源管理システム２ｈの概略図である。電源管理システム２ｈは電源管理システム２ｇの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｈは第四ダイオードＤ４と充電回路１６とを更に備える点である。第四ダイオードＤ４は電流制御器Ｉに並列接続される。充電回路１６は前記電源ユニット１１ｆに電気的に接続される。
【００７６】
また、各電源ユニット１１ｆは第四切替部材ＳＷ４が第一ダイオードＤ１に並列接続されることを更に備え、充電電流ループを提供すると同時に、コントロールユニット１２に電気的に接続される。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第四切替信号Ｓ４を第四切替部材ＳＷ４に出力し、各第四切替部材ＳＷ４の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。
【００７７】
電源管理システム２ｈの作動原理は電源管理システム２ｇと似ており、二者の区別は、電源管理システム２ｈのコントロールユニット１２は各級電源ユニットの第四切替部材ＳＷ４をコントロールすることによって、充電時の電池モジュールＢの直列長さを調整し、充電の電源の電圧に合わせることができる。また、充電回路１６によって外部電源に接続して電池モジュールＢに対して充電を行うこともできる。
【実施例１９】
【００７８】
図９Ａは、本発明の好ましい実施例１９に係る電源管理システム２iの概略図である。電源管理システム２iは電源管理システム２ｆの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２iは少なくとも第三ダイオードＤ３と、第二極性切替ユニット１７と、第三切替部材ＳＷ３とを更に備える点である。
【００７９】
各第三ダイオードＤ３の一端は前記電源ユニット１１ｄのうちの一つとそれぞれ電気的に接続され、もう一端は第二共接続点に接続される。第二極性切替ユニット１７は、電源ユニット列と、第二共接続点と、コントロールユニット１２に接続すると同時に第二操作電圧Ｖ２を出力する。第二操作電圧Ｖ２は交流電圧であり、第二極性切替ユニット１７は、コントロールユニット１２に出力されるうちの一つの第二調整信号Ｓｐ２に基づいて、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールする。一方、第三切替部材ＳＷ３は、電源ユニット列と、第二極性切替ユニット１７と、コントロールユニット１２に電気的に接続する。第三切替部材ＳＷ３は、コントロールユニット１２に出力される第三切替信号ＳＷ３に基づいて導通、或いは遮断する。
【００８０】
本実施例において、電源管理システム２iの作動原理は電源管理システム２ｃと電源管理システム２ｆの統合である。つまり、コントロールユニット１２によって、各切替部材の導通／遮断の組合せをコントロールすることによって、任意級の電源ユニットの放電をコントロールすることができる。もちろん、第一極性切替ユニット１３からの出力、或いは第二極性切替ユニット１７からの出力を選択することができる。第三切替部材ＳＷ３は第二操作電圧Ｖ２が出力するかどうかをコントロールする。
【００８１】
例えば、本実施例は電源管理システム２ｆに沿って、下から上に定義される三級電源ユニットで説明する。第一級の電源ユニット１１ｄの第一切替部材ＳＷ１、第二切替部材ＳＷ２が導通する時、第二級の電源ユニット１１ｄの第一切替部材ＳＷ１、第二切替部材ＳＷ２が導通し、第三級の電源ユニット１１ｄの第一切替部材ＳＷ１が導通し、第二切替部材ＳＷ２が遮断する。第一極性切替ユニット１３に出力される第一操作電圧Ｖ１では、第一級の電源ユニット１１ｄと第二級の電源ユニット１１ｄから提供され、第二極性切替ユニット１７に出力される第二操作電圧Ｖ２は第三級の電源ユニット１１ｄから提供される。つまり、各第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２の変化は各切替部材の導通／遮断の組合せによって得ることができる。
【実施例２０】
【００８２】
図９Ｂは、本発明の好ましい実施例２０に係る電源管理システム２ｊの概略図である。電源管理システム２ｊは電源管理システム２iの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｊは、充電と充電コントロールの機能を更に有し、電源管理システム２ｊは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。且つ各電源ユニット１１ｇは第四切替部材ＳＷ４と第四ダイオードＤ４を更に備える。第四切替部材ＳＷ４と、第四ダイオードＤ４と、電流制御器Ｉと、整流ユニット１５の接続方式と作動原理は、電源管理システム２ｇの第三切替部材ＳＷ３、第三ダイオードＤ３、電流制御器Ｉと、整流ユニット１５の説明を参考とされたい。
【００８３】
本実施例において、電源管理システム２ｉと比べて、電源管理システム２ｊはコントロールユニット１２によって、各切替部材の導通／遮断の組合せをコントロールすることができるだけでなく、任意級の電源ユニットの放電をコントロールすると同時に、コントロールユニット１２によって、各切替部材の導通／遮断の組合せをコントロールし、任意級の電源ユニットに対して充電を行うことができる。
【００８４】
図９Ｃ、図９Ｄは、電源ユニット１１ｇの変化形態を表す。電源ユニット１１ｈ、１１ｉは、第五ダイオードＤ５を備える。第四ダイオードＤ４を第一切替部材ＳＷ１と並列接続することに変更し、第五ダイオードＤ５は第二切替部材ＳＷ２と並列接続する。図９Ｃと図９Ｄとの間の差異は、電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１と、第二切替部材ＳＷ２の直列接続の順序変更である。注意すべきことは、仮に、図９Ｃと図９Ｄに示される実施形態が図９Ｂに示されるものと異なるとしても、作動原理は依然として相同するものである。
【実施例２１】
【００８５】
図１０Ａは、本発明の好ましい実施例２１に係る電源管理システム４の概略図である。同時に図１０Ｂと図１０Ｃに示す電源ユニットの概略図を合わせて参照しておきたい。電源管理システム４は電源管理システム１に基づいて、変化した実施例である。電源管理システム４は複数の電源ユニットＵ１〜Ｕ６と、少なくとも第一ダイオードＤ１と、少なくとも第二ダイオードＤ２と、コントロールユニット１２と、第一極性切替ユニットＰと、第二極性切替ユニットＱとを備える。本実施例において、第一ダイオードＤ１と第二ダイオードＤ２の数量はそれぞれ三つを例として説明を行うが、異なる実施例において、第一ダイオードＤ１と第二ダイオードＤ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。もちろん、第一ダイオードＤ１の数量と第二ダイオードＤ２の数量は互いに異なることができる。例えば、第一ダイオードＤ１の数量は二つで、第二ダイオードＤ２の数量は一つである。本発明はこれらの例に限定されない。
【００８６】
電源ユニットＵ１〜Ｕ６は電気的に接続して電源ユニット列を形成すると同時に、電源ユニットＵ１〜Ｕ６は第一グループＣ１と第二グループＣ２に分け、第一グループＣ１は電源ユニットＵ１〜Ｕ３を備える。第二グループＣ２は電源ユニットＵ４〜Ｕ６を備える。各電源ユニットＵ１〜Ｕ６は電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１とを備えると同時に、電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１は直列接続して直列モジュールを形成する。
【００８７】
各第一ダイオードＤ１の一端は第一グループＣ１の各電源ユニットＵ１〜Ｕ３とそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第一共接続点に接続する。更に、各第一ダイオードＤ１の陰極は互いに電気的に接続し、且つ第一共接続点に接続して第一放電ループを形成する。
【００８８】
各第二ダイオードＤ２の一端は第二グループＣ２の各電源ユニットＵ４〜Ｕ６とそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第二共接続点に接続する。更に、各第二ダイオードＤ２の陽極は互いに電気的に接続し、且つ第二共接続点に接続して第二放電ループを形成する。
【００８９】
コントロールユニット１２は前記第一切替部材ＳＷ１と電気的に接続し、且つコントロール信号Ｓｃに基づいて第一切替信号Ｓ１を各第一切替部材ＳＷ１にそれぞれ出力し、各第一切替部材ＳＷ１の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールすることによって、第一共接続点と第二共接続点の放電電圧をコントロールする。
【００９０】
第一極性切替ユニットＰは電源ユニット列と、第一共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続し、且つ第一操作電圧Ｖ１を出力すると同時に、コントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を第一極性切替ユニットＰに出力して、第一操作電圧Ｖ１の極性をコントロールすることで、第一操作電圧Ｖ１を交流電圧にする。
【００９１】
第二極性切替ユニットＱは電源ユニット列と、第二共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続し、且つ第二操作電圧Ｖ２を出力すると同時に、コントロールユニット１２は第二調整信号Ｓｐ２を第二極性切替ユニットＱに出力して、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールすることで、第二操作電圧Ｖ２を交流電圧にする。
【００９２】
電源管理システム４の作動原理は電源管理システム１と似ている。異なるのは、電源管理システム４はデュアル出力を有するから、電源管理システム１は電源管理システム３と直列接続すると見なすことができ、第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２を同時に独立に提供することになるため、互いに影響することはない。よって、作動原理は電源管理システム１と電源管理システム３の説明を参考とされたい。
【００９３】
また、前記の各電源ユニットの変化形態は皆電源ユニットＵ１〜Ｕ６に応用することができ、関連する作動原理は前記と同じであるため、繰り返して述べない。
【実施例２２】
【００９４】
図１１Ａは、本発明の好ましい実施例２２に係る電源管理システム５の概略図である。電源管理システム５は電源管理システム４とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム５は、少なくとも第三ダイオードＤ３と少なくとも第二切替部材ＳＷ２とを更に備える点である。本実施例において、第三ダイオードＤ３と第二切替部材ＳＷ２の数量はそれぞれ四つを例として説明を行うが、異なる実施例において、第三ダイオードＤ３と第二切替部材ＳＷ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００９５】
各第三ダイオードＤ３の一端は電源ユニットＵ１〜Ｕ６のうちの一つとそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第三共接続点に接続する。
【００９６】
各第二切替部材ＳＷ２の一端は電源ユニットＵ１〜Ｕ６のうちの一つとそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第四共接続点に接続する。且つ各第二切替部材ＳＷ２はコントロールユニット１２と電気的に接続する。
【００９７】
第三極性切替ユニットＲは第三共接続点と、第四共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続し、且つ第三操作電圧Ｖ３を出力する。
【００９８】
コントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて第二切替信号Ｓ２を前記第二切替部材ＳＷ２に出力し、第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をコントロールすることによって、第三共接続点と第四共接続点との間の電圧をコントロールする。第三極性切替ユニットＲはコントロールユニット１２に出力される第三調整信号Ｓｐ３に基づいて、第三操作電圧Ｖ３の極性をコントロールする。
【００９９】
また、図１１Ｂと図１１Ｃに示すように、電源管理システム４と比べて、電源管理システム５の電源ユニットＵ２〜Ｕ５の電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１との間に一つの電流ループを更に有することによって、第三極性切替ユニットＲに接続する。しかし、回路構造と作動原理は、依然として前記と異なることはない。
【０１００】
簡潔に説明するために、本実施例は上から下まで、電源ユニットを第一級から第六級電源ユニットＵ１〜Ｕ６に定義する。第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２のコントロール原理は、前記電源管理システム１と電源管理システム３の説明を参考とされたい。第三操作電圧Ｖ３が電池モジュールＢの電圧を出力する必要がある時、コントロールユニット１２は第二級電源ユニットＵ２に対応する第二切替部材ＳＷ２を導通し、且つ第三、四、五級電源ユニットＵ３、Ｕ４、Ｕ５に対応する第二切替部材ＳＷ２を遮断することで、第二級電池モジュールＵ２を第三極性切替ユニットＲに放電させることができ、必要とする電圧を得ることができる。第三操作電圧Ｖ３が二電池モジュールＢの電圧を出力する必要がある時、コントロールユニット１２は第二級、第三級電源ユニットＵ２、Ｕ３に対応する第二切替部材ＳＷ２を導通することができ、且つ第四級、第五級電源ユニットＵ４、Ｕ５に対応する第二切替部材ＳＷ２を遮断することで、第二級、第三級電源ユニットＵ２、Ｕ３を第三極性切替ユニットＲに放電させることができ、必要とする電圧を得ることができる。以下これに準ずる。
【０１０１】
従って、コントロールユニット１２に出力される第一切替信号Ｓ１、第二切替信号Ｓ２によって、各切替部材の導通、或いは遮断の組合せをコントロールしてから、各極性切替ユニットの出力電圧の極性をコントロールし、電源管理システム５は第一操作電圧Ｖ１と、第二操作電圧Ｖ２と、第三操作電圧Ｖ３を出力する。同時に、前記の操作電圧の中に二つの電圧の位相差は１２０度である。つまり、電源管理システム５は三相交流電源（three phase AC power）の出力を提供することができる。
【０１０２】
特に注意すべきことは、前記の各電源ユニットの変化形態は皆電源ユニットＵ１〜Ｕ６に応用することができ、関連する作動原理は前記と同じであり、以下は図１１Ｄ〜図１１Ｇに示される電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aを例とし、本実施例の作動原理に対して更に説明を行う。
【０１０３】
図１１Ａと図１１Ｄ〜図１１Ｇに示すように、図１１Ｄは電源ユニットＵ１の変化形態の電源ユニットＵ１aの概略図であり、図１１Ｅは、電源ユニットＵ２、或いはＵ３の変化形態の電源ユニットＵ２a、或いはＵ３aの概略図であり、図１１Ｆは電源ユニットＵ４、或いはＵ５の変化形態の電源ユニットＵ４aとＵ５aの概略図であり、図１１Ｇは電源ユニットＵ６の変化形態の電源ユニットＵ６aの概略図である。
【０１０４】
電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aは電源ユニットＵ１〜Ｕ６と異なるのは、電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aは第四ダイオードＤ４と、第五ダイオードＤ５と、第六ダイオードＤ６と、第三切替部材ＳＷ３と、第四切替部材ＳＷ４とを更に備える点である。
【０１０５】
図１２Ａ〜図１２Ｅを同時に参照しつつ説明する。図１２Ａは電源管理システム５が電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aに合わせ、各切替部材の各状態の組合せの概略図であり、図示されていない第四切替部材ＳＷ４は遮断状態である。図１２Ｂは電源管理システム５の各操作電圧対応図１２Ａに示される各切替部材の各状態の組合せの電圧値である。図１２Ｃ〜図１２Ｅは各操作電圧Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれの出力波形の概略図である。
【０１０６】
従って、コントロールユニット１２に出力される第一切替信号Ｓ１、第二切替信号Ｓ２、第三切替信号Ｓ３、第四切替信号Ｓ４によって、各切替部材の導通、或いは遮断の組合せをコントロールしてから、各極性切替ユニットの出力電圧の極性をコントロールし、電源管理システム５は第一操作電圧Ｖ１と、第二操作電圧Ｖ２と、第三操作電圧Ｖ３を出力する。同時に、前記の操作電圧の中に二つの操作電圧の位相差は１２０度である。つまり、電源管理システム５は三相交流電源の出力を提供することができる。
【実施例２３】
【０１０７】
図１３は、本発明の好ましい実施例２３に係る電源管理システムの概略図である。電源管理システム５aは電源管理システム５とほぼ同じであり、異なるのは、第二切替部材ＳＷ２と第三ダイオードＤ３の接続位置は交換され、且つ接続方式が逆である点であるが、電源管理システム５aの全体の作動原理は、依然として電源管理システム５と同じである。
【０１０８】
また、本実施例において、六つの電源ユニットを例として説明を行うが、実際の応用では、その他の数量の電源ユニットに合わせることができる。本発明はこの例に限定されない。
【０１０９】
図１４Ａは、第一極性切替ユニット１３aの概略図である。もちろん、この実施形態は第一極性切替ユニットＰ、或いは第二極性切替ユニット１７、１８、Ｑ、或いは第三極性切替ユニットＲに応用することができる。第一極性切替ユニット１３aは第一トランジスタＴ１と、第二トランジスタＴ２と、第三トランジスタＴ３と、第四トランジスタＴ４と、第一整流ダイオードＤaと、第二整流ダイオードＤｂと、第三整流ダイオードＤｃと、第四整流ダイオードＤｄと、第一コントロール端Ｓｐ１aと、第二コントロール端Ｓｐ１ｂとを備える。第一コントロール端Ｓｐ１aは高電位である時、且つ第二コントロール端Ｓｐ１ｂは低電位である時、第一トランジスタＴ１と第二トランジスタＴ２が導通し、電流はノードから第一トランジスタＴ１、ノードＰ３、負荷（図示しない）、ノードＰ４、第二トランジスタＴ２からノードＰ２に流れ、第一コントロール端Ｓｐ１aは低電位である時、第二コントロール端Ｓｐ１ｂは高電位である時、第三トランジスタＴ３と、第四トランジスタＴ４は導通し、電流はノードＰ１から第三トランジスタＴ３、ノードＰ４、負荷、ノードＰ３、第二トランジスタＴ２からノードＰ２に流れる。
【０１１０】
図１４Ｂは、第一極性切替ユニット１３ｂの概略図である。第一極性切替ユニット１３ｂは第一直流端（ノードＰ１）と、第二直流端（ノードＰ２）と、二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）と、第一コントロール端Ｓｐ１aと、第二コントロール端Ｓｐ１ｂと、変圧器ＴＳと、第一トランジスタＴ１と、第二トランジスタＴ２とを備える。変圧器ＴＳは、一次巻線ＴＳ１と二次巻線ＴＳ２を有し、一次巻線ＴＳ１は第一一次端と、第二一次端と、中間口出し端とを有し、中間口出し端は第一直流端（ノードＰ１）に接続し、二次巻線ＴＳ２の両端は二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）にそれぞれ接続する。第一トランジスタＴ１は第一一次端と、第二直流端（ノードＰ２）と、第一コントロール端Ｓｐ１aに電気的に接続し、第一一次端と第二直流端との間の順向電流ループを提供すると同時に、第一コントロール端Ｓｐ１aよりその導通と遮断をコントロールする。第二トランジスタＴ２は第二一次端と、第二直流端（ノードＰ２）と、第二コントロール端Ｓｐ１ｂに電気的に接続し、第二一次端と第二直流端との間の順向電流ループを提供すると同時に、第二コントロール端Ｓｐ１ｂよりその導通と遮断をコントロールする。
【０１１１】
一次巻線ＴＳ１と、第一直流端（ノードＰ１）と、第二直流端（ノードＰ２）は電源ユニット列の放電電圧を受信することができ、放電電圧は所定周波数に基づき、ピークから零、或いは最低値との間の変動する電圧であり、前記第一トランジスタＴ１と第二トランジスタＴ２によって、放電電圧が零、或いは最低値時、導通と遮断を交互に切り換えることで、出力の極性を切り換え、二次巻線ＴＳ２と二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）に交流電を出力する。
【０１１２】
図１４Ｃは、第一極性切替ユニット１３ｃの概略図である。第一極性切替ユニット１３ｂと比べて、第一極性切替ユニット１３ｃは第一整流ダイオードＤaと第二整流ダイオードＤｂを更に備える。第一整流ダイオードＤaと第一トランジスタＴ１は並列し、逆向電流ループを提供する。第二整流ダイオードＤｂは第二トランジスタＴ２と並列し、逆向電流ループを提供する。
【０１１３】
第一トランジスタＴ１と第二トランジスタＴ２が皆遮断する時、二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）と二次巻線ＴＳ２は交流電入力を受信することができ、そして一次巻線ＴＳ１と、第一整流ダイオードＤaと、第二整流ダイオードＤｂによって直流電圧に整流し、第一直流端（ノードＰ１）と第二直流端（ノードＰ２）から出力すると同時に、各電源ユニットに対して充電する。
【０１１４】
特に注意すべきことは、以上のように述べられる各種の電源管理システム２に基づいて、変化した実施例は前記技術特徴は電源管理システム３に適用することができる。その区別は第一ダイオードＤ１の第一共接続点の違いのみであるため、繰り返して述べない。しかし、依然として本発明に開示される範囲に属する。
【０１１５】
まとめると、このように、本発明の電源管理システムは、コントロールユニットが、第一切替信号を第一切替部材に出力することで、第一切替部材の導通または遮断をコントロールし、第一極性切替ユニットをコントロールして、第一操作電圧の極性を調整することで、第一操作電圧を交流電圧にする。さらに、切替部材またはダイオードを追加接続することにより、電源管理システムを放電させられるだけではなく、充電、電源ユニットの保護または多相出力機能を有することで、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する。
【０１１６】
上記は例示的なものであって、限定するためのものではない。本発明の技術的思想および範囲から逸脱することなく、行われる等価の修正または変更は、いずれも後記の特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は以上の如く構成したため、本発明は、電源ユニットを効果的に保護し、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する電源管理システムを提供し得るものである。
【符号の説明】
【０１１８】
1、2、2a〜2j、2a1〜2a3、2b、2b1〜2b3、3、3a、4、5、5a：電源管理システム
11、11a〜11i、11A〜11C、31、31a、U1〜U6、U1a〜U6a：電源ユニット
12：コントロールユニット
13、13a〜13c、P：第一極性切替ユニット
14：濾波ユニット
15：整流ユニット
16：充電回路
17、18、Q：第二極性切替ユニット
B：電池モジュール
C1：第一グループ
C2：第二グループ
D1：第一ダイオード
D2：第二ダイオード
D3：第三ダイオード
D4：第四ダイオード
D5：第五ダイオード
D6：第六ダイオード
Da：第一整流ダイオード
Db：第二整流ダイオード
Dc：第三整流ダイオード
Dd：第四整流ダイオード
I：電流制御器
P1〜P4：ノード
R：第三極性切替ユニット
S1：第一切替信号
S2：第二切替信号
S3：第三切替信号
S4：第四切替信号
Sc：コントロール信号
Sp1：第一調整信号
Sp1a：第一コントロール端
Sp1b：第二コントロール端
Sp2：第二調整信号
Sp3：第三調整信号
SW1、SW1a、SW1b、SW1A〜SW1D：第一切替部材
SW2：第二切替部材
SW3：第三切替部材
SW4：第四切替部材
T1：第一トランジスタ
T2：第二トランジスタ
T3：第三トランジスタ
T4：第四トランジスタ
TS：トランス
TS1：一次巻線
TS2：二次巻線
V1：第一操作電圧
V2、V2a：第二操作電圧
V3：第三操作電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンやディーゼルガソリン等の石化燃料を使用する乗り物あるいは発電機がもたらす最大の問題は、空気の汚染である。環境保護意識の高まりと共に、汚染性の低い電池が乗り物あるいは発電機の動力源となり、そして現在業界が全力でその技術発展に取り組んでいる。乗り物やその他の大型機械は、駆動及び操作上、大きな電圧及び電流を必要とする。さらに、多くの場合は交流電源、若しくは多相交流電源によって駆動されるため、電池を電源供給ユニットとする場合、複数の電池を並列及び/または直列に接続する必要があり、それによって電源供給ユニットの出力電圧及び/または電流を増加し、且つ、これを交流電源さらには多相交流電源に変換する。
【０００３】
電池は、その特性及び残余電量等の要因があるため、直列接続に使用する場合、そのマッチング情況を考慮する必要があり、その上で直列接続に応用されることになる。直列接続で使用した場合、電池間の残余電量が等しくないと、充電時に容易に残余電の多い電池が過充電されて破損しやくすなり、逆に、残量電量が少ない電池はフル充電が行なえない。また、放電時、各電池間の特性の差異及び残余電量によって、過放電の状況が発生して、電池の破損を招く。
【０００４】
このため、電源管理システムによって、その充電電圧、出力電圧の需要または各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整することが必要であり、さらに交流電源での充電またはその出力を交流電源または多相交流電源にして、同時に、電源ユニットを効果的に保護し、バランスよく充放電を行って、破損を回避する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、上記の問題に鑑み、本発明は、電源ユニットを効果的に保護し、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する電源管理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る電源管理システムは、複数の電源ユニット、少なくとも一個の第一ダイオード、コントロールユニット及び第一極性切替ユニットを備えることを特徴とする。前記電源ユニットは、電気的に接続されて電源ユニット列を形成し、各電源ユニットは、電池モジュール及び第一切替部材を備える。電池モジュール、第一切替部材は、直列接続で直列モジュールを形成する。各第一ダイオードの一端は、それぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続されて、且つ、第一ダイオードの他端は、第一共接続点に接続されて、放電ループを形成する。コントロールユニットは第一切替部材に電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を各第一切替部材に出力して、それぞれ各第一切替部材の導通／遮断をコントロールする。第一極性切替ユニットは、コントロールユニット、第一共接続点及び電源ユニット列に電気的に接続されて、第一操作電圧を出力する。コントロールユニットは、第一調整信号を第一極性切替ユニットに出力して、第一操作電圧の極性をコントロールすることで、第一操作電圧を交流電圧にする。
【０００７】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る電源管理システムは、複数の電源ユニット、少なくとも一個の第二切替ユニット、少なくとも一個の第三切替部材、第一極性切替ユニット、第二極性切替ユニット及びコントロールユニットを備えることを特徴とする。前記電源ユニットは、電気的に接続されて電源ユニット列を形成する。前記各電源ユニットは、電池モジュール、第一切替部材を備え、且つ、電池モジュール及び第一切替部材は、直列接続されて直列モジュールを形成する。各第二切替部材の一端は、それぞれ 前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、他端は第一共接続点に接続されて、放電ループを形成する。各第三切替部材の一端は、それぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、他端は第二共接続点に接続されて、他の放電ループを形成する。第一極性切替ユニットは、電源ユニット列、第一共接続点に電気的に接続されて、第一操作電圧を出力する。第二極性切替ユニットは、電源ユニット列、第二共接続点に電気的に接続されて、第二操作電圧を出力する。コントロールユニットは、前記第一切替部材、前記第二切替部材、前記第三切替部材、第一極性切替ユニット及び第二極性切替ユニットに電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を各第一切替部材に出力して、それぞれ各第一切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、各電池モジュールの放電をコントロールする。さらに、コントロールユニットは、コントロール信号に基づき、それぞれ第二切替信号を各第二切替部材に出力し、それぞれ各第二切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、第一共接続点の放電電圧をコントロールする。またさらに、コントロールユニットは、コントロール信号に基づき、それぞれ第三切替信号を各第三切替部材に出力し、それぞれ各第三切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、第二共接続点の放電電圧をコントロールする。またさらに、コントロールユニットは、第一調整信号を第一極性切替ユニットに出力して、第一操作電圧の極性をコントロールし、且つ、コントロールユニットは第二調整信号を第二極性切替ユニットに出力して、第二操作電圧の極性をコントロールする。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明の電源管理システムは、コントロールユニットが、第一切替信号を第一切替部材に出力することと、第一切替部材の導通または遮断をコントロールし、第一極性切替ユニットをコントロールして、第一操作電圧の極性を調整することとで、第一操作電圧を交流電圧にする。さらに、切替部材またはダイオードを追加接続することにより、電源管理システムを放電させられるほか、充電、電源ユニットの保護または多相出力機能を有する。従ってパワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の好適な実施例１における電源管理システムを示した図である。
【図２】実施例１の第一操作電圧の波形を示した図である。
【図３Ａ】実施例１の第一切替部材の形態を示した図である。
【図３Ｂ】実施例１の第一切替部材もう一つの形態を示した図である。
【図３Ｃ】実施例１の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図４Ａ】本発明の好適な実施例２における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｂ】本発明の好適な実施例３における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｃ】本発明の好適な実施例４における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｄ】本発明の好適な実施例５における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｅ】本発明の好適な実施例６における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｆ】本発明の好適な実施例７における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｇ】本発明の好適な実施例８における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｈ】本発明の好適な実施例９における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｉ】本発明の好適な実施例１０における電源管理システムを示した図である。
【図４Ｊ】本発明の好適な実施例１１における電源管理システムを示した図である。
【図５Ａ】本発明の好適な実施例１２における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｂ】本発明の好適な実施例１３における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｃ】本発明の好適な実施例１４における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｄ】本発明の好適な実施例１５における電源管理システムを示した図である。
【図５Ｅ】実施例１５の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図６Ａ】本発明の好適な実施例１６における電源管理システムを示した図である。
【図６Ｂ】実施例１６の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図７Ａ】本発明の好適な実施例１７における電源管理システムを示した図である。
【図７Ｂ】実施例１７の電源ユニットの変更形態を示した図である。
【図７Ｃ】電源ユニットの更なる変更形態を示した図である。
【図７Ｄ】電源ユニットの更なる変更形態を示した図である。
【図８】本発明の好適な実施例１８における電源管理システムを示した図である。
【図９Ａ】本発明の好適な実施例１９における電源管理システムを示した図である。
【図９Ｂ】本発明の好適な実施例２０における電源管理システムを示した図である。
【図９Ｃ】実施例２０の電源ユニットの変化形態を示した図である。
【図９Ｄ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１０Ａ】本発明の好適な実施例２１における電源管理システムを示した図である。
【図１０Ｂ】実施例２１の電源ユニットの構成を示した図である。
【図１０Ｃ】電源ユニットのもう一つの構成を示した図である。
【図１１Ａ】本発明の好適な実施例２２における電源管理システムを示した図である。
【図１１Ｂ】実施例２２の電源ユニットの構成を示した図である。
【図１１Ｃ】電源ユニットのもう一つの構成を示した図である。
【図１１Ｄ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１１Ｅ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１１Ｆ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１１Ｇ】電源ユニットの更なる変化形態を示した図である。
【図１２Ａ】各切替部材の状態組合せを示した図である。
【図１２Ｂ】各操作電圧の電圧値を示した図である。
【図１２Ｃ】第一操作電圧の出力波形を示した図である。
【図１２Ｄ】第二操作電圧の出力波形を示した図である。
【図１２Ｅ】第三操作電圧の出力波形を示した図である。
【図１３】本発明の好適な実施例２３における電源管理システムを示した図である。
【図１４Ａ】第一極性切替ユニットの一例を示した図である。
【図１４Ｂ】第一極性切替ユニットの別の例を示した図である。
【図１４Ｃ】第一極性切替ユニットの更に別の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
関連する図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例に係る電源管理システムを以下の通りに説明し、このうち同じ部材は同じ符号を付して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の好ましい実施例１に係る電源管理システム１の概略図である。電源管理システム１は、複数の電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃと、少なくとも第一ダイオードＤ１と、コントロールユニット１２と、第一極性切替ユニット１３とを備える。本実施例は三つの電源ユニットを例とするが、異なる実施例において、一つ、二つ、或いはその他の数量であることが可能であり、本発明においては特に限定されない。
【００１２】
各々の電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃは、電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１を備える。電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１は直列接続し、直列モジュールを形成する。前記電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃは、直列接続し、電源ユニット列を形成する。各第一ダイオードＤ１の一端は前記電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃのうちの一つとそれぞれ電気的に接続される。もう一端は第一共接続点に接続される。本実施例において、各第一ダイオードＤ１は陰極によって互いに電気的に接続され、且つ第一共接続点に接続される。
【００１３】
実施上において、電池モジュールＢは、二次電池（secondary battery）と電気二重層コンデンサ（electric double-layer capacitor）、或いは蓄エネ／放電の部材、或いは組合部材とを備える。また、電池モジュールＢは光起電力素子（photovoltaic cell）、或いは燃料電池を備える。言い換えれば、各電池モジュールＢは、一つ、或いは複数の蓄エネ／放電部材、或いは組合部材とを備える。前記蓄エネ／放電部材、或いは組合部材の数量は、本発明においては限定されない。
【００１４】
コントロールユニット１２は電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１と電気的に接続される。コントロール信号Ｓｃに基づいて、第一切替信号Ｓ１を各第一切替部材ＳＷ１にそれぞれ出力し、各第一切替部材ＳＷ１の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。コントロール信号Ｓｃは状態信号、或いは通信信号、或いは順序信号、或いはフィードバック信号、或いは前記信号の任意の組合せである。前記状態信号は、例えば、各電池モジュールＢの電力状態であり、フィードバック信号は、例えば、各電池モジュールＢの出力電圧の電圧値であり、或いは第一共接続点の電圧値の信号であり、或いは第一操作電圧Ｖ１の電圧値の信号であり、或いはその他のコントロール器からの信号などである。
【００１５】
第一極性切替ユニット１３は電源ユニット列とコントロールユニット１２に電気的に接続される。さらに具体的に言えば、第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列の接続点は電源ユニット列の一端である。第一極性切替ユニット１３は第一操作電圧Ｖ１を出力し、且つ第一極性切替ユニット１３はコントロールユニット１２から出力された第一調整信号Ｓｐ１を受信することで、第一操作電圧の極性を調整することによって、出力された第一操作電圧Ｖ１を交流電圧にする。
【００１６】
本実施例１において、三つの電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃによって、各電池モジュールＢは１．５ボルトの電池を例として説明するが、実際応用上では、その他の数量の電源ユニットを使用して応用することができる。また、簡潔に説明するために、以下は、第一級電源ユニットと、第二級電源ユニットと、第三級電源ユニットを図１に示すように下から上の電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃとしてそれぞれ称するが、注意すべきことは、ここの上、下とは図１に示される対応位置であり、本発明においてはこれに限定されない。
【００１７】
図２を参照しながら図１に合わせて説明し、電源管理システム１の作動原理について更に具体的に説明する。図２は前記の電源管理システム１に出力される第一操作電圧Ｖ１の波形図の応用である。
【００１８】
時間が０〜Ｔ１に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１をそれぞれコントロールし、第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１と第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１は皆遮断しているため、電源ユニットがこの時間帯において放電することがないので、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて０ボルトである。
【００１９】
時間がＴ１〜Ｔ２に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１の導通、第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１と第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１の遮断をそれぞれコントロールしているため、第一級電源ユニット１１Ａのみがこの時間帯において放電を行い、且つコントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力し、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、正極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて１．５ボルトである。
【００２０】
時間がＴ２〜Ｔ３に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１と第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１の導通、第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１の遮断をそれぞれコントロールしているため、第一級電源ユニット１１Ａの電池モジュールＢと第二級電源ユニット１１Ｂがこの時間帯において同時に放電を行い、且つコントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力し、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、正極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて、３ボルトである。
【００２１】
時間がＴ３〜Ｔ４に属する場合、コントロールユニット１２に出力された第一切替信号Ｓ１は第一級電源ユニット１１Ａの第一切替部材ＳＷ１と、第二級電源ユニット１１Ｂの第一切替部材ＳＷ１と、第三級電源ユニット１１Ｃの第一切替部材ＳＷ１の導通ををれぞれコントロールしているため、第一級電源ユニット１１Ａと、第二級電源ユニット１１Ｂと、第三級電源ユニット１１Ｃがこの時間帯において放電を行い、且つコントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力し、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、正極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて４．５ボルトである。
【００２２】
時間がＴ４〜Ｔ５に属する場合、各切替部材の作動状況は、時間がＴ２〜Ｔ３に属する場合と同じである。時間がＴ５〜Ｔ６に属する場合、各切替部材の作動状況は時間がＴ１〜Ｔ２に属する場合と同じである。時間がＴ６〜Ｔ７に属する場合、各切替部材の作動状況は時間が０〜Ｔ１に属する場合と同じである。したがって、前記の関連する説明をそれぞれ援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２３】
時間がＴ７〜Ｔ８に属する場合、時間がＴ１〜Ｔ２に属する場合とほぼ同じである。異なっているのは、コントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を出力して、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、負極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて−１．５ボルトである。その他の相同する部分は前記の関連する説明を援用し、ここで繰り返して述べない。注意すべきことは、コントロールユニット１２が、例えば、切替部材状態表に基づいて、この時の第一操作電圧Ｖ１の極性が正、或いは負であるべきかを決めることで、第一調整信号Ｓｐ１を第一極性切替ユニット１３に出力する。もちろん、コントロールユニット１２は第一操作電圧Ｖ１の電圧値を検出することによって、出力端の電圧波形を取得し、且つニーズに基づいて第一切替信号Ｓ１と第一調整信号Ｓｐ１を変え、第一極性切替ユニット１３の出力電圧を調整し、且つその電圧の極性を正から負に切替え、或いは負から正に切替える。
【００２４】
時間がＴ８〜Ｔ９に属する場合は、時間がＴ２〜Ｔ３に属する場合とほぼ同じである。異なるのは、コントロールユニット１２が、第一調整信号Ｓｐ１を出力して、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、負極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて−３ボルトである。その他の相同する部分は前記の関連する説明を援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２５】
時間がＴ９〜Ｔ１０に属する場合は、時間がＴ３〜Ｔ４に属する場合とほぼ同じである。異なるのは、コントロールユニット１２が、第一調整信号Ｓｐ１を出力して、第一極性切替ユニット１３をコントロールすることで、負極性の第一操作電圧Ｖ１を出力する。よって、第一操作電圧Ｖ１の電圧値はこの時間ブロックにおいて−４．５ボルトである。その他の相同する部分は前記の関連する説明を援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２６】
時間がＴ１０〜Ｔ１１に属する場合、各切替部材の作動状況は時間がＴ８〜Ｔ９に属する場合と同じである。時間がＴ１１〜Ｔ１２に属する場合、各切替部材の作動状況は時間がＴ７〜Ｔ８に属する場合と同じである。前記の関連する説明をそれぞれ援用し、ここで繰り返して述べない。
【００２７】
つまり、電源管理システム１はコントロールユニット１２によって、放電する電源ユニットの数量をコントロールし、且つ第一極性切替ユニット１３をコントロールすることによって、出力される第一操作電圧Ｖ１の極性を調整し、第一操作電圧Ｖ１を交流電圧にしてから負荷（図示してない）に提供して、交流電源の入力とする。
【００２８】
特に注意すべきことは、前記波形図は単なる例えで、電源管理システム１は前記波形と相同の出力に限らず、実際の応用上では、各級電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃが放電する時間は、異なる負荷に基づいて、第一操作電圧Ｖ１のニーズ、或いはその他の応用上の考量に対し、例えば、電池モジュールＢを保護、或いは全体システムの寿命を延長する目的に基づいて、コントロールユニット１２によって、調整とコントロールを行う。例を挙げると、各級電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃの電池モジュールＢの出力電圧は異なり、例えば、各級電源ユニット１１Ａ〜１１Ｃの電池モジュールＢの出力電圧は、８Ｖ、４Ｖ、２Ｖのそれぞれである。或いは、各時間ブロックの出力電圧は完全に相等ではない。例えば、時間ブロック０〜Ｔ１の出力電圧は時間ブロックＴ１〜Ｔ２の出力電圧より小さいなどである。本発明はこれらの例に限定されない。
【００２９】
図３Ａと図３Ｂは、本発明の好ましい実施例１に係る電源管理システムの第一切替部材であり、実施の応用上の異なる実施形態である。図３Ａに示すように、第一切替部材ＳＷ１ａはＮ型電界効果トランジスタ（N-MOSFET）である。図３Ｂに示すように、第一切替部材ＳＷ１ｂはＰ型電界効果トランジスタ（P-MOSFET）である。
【００３０】
また、電源ユニット１１の電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１と、第一ダイオードＤ１の接続方式は異なる変化であることができる。図３Ｃに示すように、前記の部材は接続順序を変えることができ、しかし作動原理は同じである。
【実施例２】
【００３１】
図４Ａは、本発明の好ましい実施例２に係る電源管理システム２の概略図である。電源管理システム２は電源管理システム１とほぼ同じであり、異なるのは、第一操作電圧の調波歪み（harmonic distortion）を低減する目的に基づいて、電源管理システム２は第一極性切替ユニット１３に電気的に接続される濾波ユニット１４を更に備える。濾波ユニット１４は例えば、インダクタンス素子と、キャパシタンス素子と、電気抵抗素子、或いはその組合せとを備える。その他の関連する技術特徴と作動原理は電源管理システム１と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例３】
【００３２】
図４Ｂは、本発明の好ましい実施例３に係る電源管理システム３の概略図である。電源管理システム３は電源管理システム２の回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム３において、前記電源ユニット３１の第一ダイオードＤ１は陽極で互いに電気的に接続され、且つ第一共接続点に接続され、陰極で電気的に接続されることではない。また、第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列の接続点は電源ユニット列のもう一端であり、電源管理システム２と異なるが、その他の関連する技術特徴と作動原理は電源管理システム２と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【００３３】
ここで説明すべきことは、以下に述べられる実施例の電源管理システム２、或いは電源管理システム３を基礎として変化を行う場合において、前記濾波ユニット１４は第一操作電圧Ｖ１の調波を減少することによって、各実施例を好ましい効果に達成させることでき、各実施例が最低の効果を達成するために必要不可欠な部材ではない。即ち、濾波ユニット１４を備えなくても、各実施例の実際の応用、実施することには影響を受けない。
【実施例４】
【００３４】
図４Ｃは、本発明の好ましい実施例４に係る電源管理システム２ａの概略図である。電源管理システム２と異なるのは、各電源ユニット１１ａは、第二ダイオードＤ２を更に備える点である。第二ダイオードＤ２と、電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１に形成される直列モジュールに並列接続し、放電側路ループを提供する。コントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃによって、ある電池モジュールＢが直ちに消耗され、継続的に放電することができないと検知した時、対応するＳ１信号によって、第一切替部材ＳＷ１を遮断することができ、前記電池モジュールＢの放電を停止し、この時、その他の電池モジュールＢは第二ダイオードＤ２の放電電流側路ループによって、継続的に放電する。
【実施例５】
【００３５】
図４Ｄは、本発明の好ましい実施例５に係る電源管理システム２ｂの概略図である。電源管理システム２と異なるのは、電源管理システム２ｂは少なくとも第二ダイオードＤ２と第二極性切替ユニット１７とを更に備える点である。また、電源管理システム２ｂは、直列接続の４つの電源ユニット１１を備える。本実施例では、第二ダイオードＤ２の数量は４つを例として、説明を行うが、異なる実施例において、第二ダイオードＤ２の数量は、一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００３６】
各第二ダイオードＤ２の一端は、前記電源ユニット１１のうちの一つとそれぞれ電気的に接続され、もう一端は、第二共接続点に接続される。本実施例では、各第二ダイオードＤ２は陽極で互いに電気的に接続され、且つ第二共接続点に接続される。第二極性切替ユニット１７は電源ユニット列と、第二共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続され、且つ第二操作電圧Ｖ２を出力する。第二操作電圧Ｖ２は交流電圧であり、第二極性切替ユニット１７は、コントロールユニット１２に出力される第二調整信号Ｓｐ２に基づいて、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールする。また、電源管理システム２ｂは、電源ユニット列と第二極性切替ユニット１７との間に電気的に接続される第二切替部材ＳＷ２を更に備えることができ、同時にコントロールユニット１２に電気的に接続される。第二切替部材ＳＷ２はコントロールユニット１２に出力される第二切替信号Ｓ２に基づいて、導通、或いは遮断する。
【００３７】
例えば、第一切替部材ＳＷ１Ｂと、ＳＷ１Ｃと、ＳＷ１Ｄ、及び第二切替部材ＳＷ２が導通する時、第一切替部材ＳＷ１Ａは遮断し、第一操作電圧Ｖ１は第一切替部材ＳＷ１Ｂと、ＳＷ１Ｃと、ＳＷ１Ｄとそれぞれに対応する電池モジュールＢの電圧総和に等しく、第二操作電圧Ｖ２は第一切替部材ＳＷ１Ａに対応する電池モジュールＢの電圧に等しい。第一切替部材ＳＷ１Ａと、ＳＷ１Ｃと、ＳＷ１Ｄ、及び第二切替部材ＳＷ２が導通する時、第一切替部材ＳＷ１Ｂは遮断し、第一操作電圧Ｖ１は第一切替部材ＳＷ１Ｃ、ＳＷ１Ｄに対応する電池モジュールＢの電圧総和に等しく、第二操作電圧Ｖ２は第一切替部材ＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂに対応する電池モジュールＢの電圧に等しく、以下これに準ずる。つまり、第一切替部材ＳＷ１Ａ〜ＳＷ１Ｄと第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をコントロールすることによって、第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２の出力をコントロールすることができる。例えば、第一操作電圧Ｖ１の位相と第二操作電圧Ｖ２の位相の差は９０度である。
【実施例６】
【００３８】
図４Ｅは、本発明の好ましい実施例６に係る電源管理システム２ａ1の概略図である。電源管理システム２ａ1は電源管理システム２ａとほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ａ1は少なくとも第二切替部材ＳＷ２を更に備え、第一ダイオードＤ１と直列接続し、且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第二切替信号Ｓ２を出力することによって、第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をコントロールすることによって、第二切替部材ＳＷ２と第一ダイオードＤ１に提供される放電電流ループ、或いは断路をコントロールする。特に、注意すべきことは、第一ダイオードＤ１の数量が異なることに基づいて、第二切替部材ＳＷ２の数量も対応して変わる。よって、本実施例は、三つの第二切替部材ＳＷ２を例とするが、異なる実施例において、第二切替部材ＳＷ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００３９】
また、各電池モジュールＢは異なる電源飽和値を更に備えることで、電源管理システム２ａ1が組み合わせることによって、異なる電源飽和値の電池モジュールＢを有し、多様化の出力電圧波形を得ることができる。
【実施例７】
【００４０】
図４Ｆは、本発明の好ましい実施例７に係る電源管理システム２ａ2の概略図である。電源管理システム２ａ2は電源管理システム２ａ1とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ａ2は二相出力を有し、少なくとも第三切替部材ＳＷ３と、少なくとも第三ダイオードＤ３と、第二極性切替ユニット１７とを更に備える点である。
【００４１】
各第三切替部材ＳＷ３は前記電源ユニット１１ａのうちの一つとそれぞれ電気的に接続され、第三切替部材ＳＷ３はコントロールユニット１２と電気的に接続され、且つコントロールユニット１２に出力される第三切替信号Ｓ３に基づいて、導通、或いは遮断する。
【００４２】
各第三ダイオードＤ３は第三切替部材ＳＷ３のうちの一つとそれぞれ直列接続され、且つ第二共接続点に接続され、放電電流ループを提供する。
【００４３】
特に注意すべきことは、本実施例において、第三切替部材ＳＷ３と第三ダイオードＤ３の数量は３つを例としてそれぞれ説明を行う。しかし、異なる実施例において、第二切替部材ＳＷ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００４４】
第二極性切替ユニット１７は電源ユニット列と第二共接続点、及びコントロールユニット１２に電気的に接続され、且つ第二操作電圧Ｖ２を出力し、コントロールユニット１２は第二調整信号ＳＰ２を第二極性切替ユニット１７に出力し、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールすることで、第二操作電圧Ｖ２を交流電圧にする。
【００４５】
電源管理システム２ａ2の第三切替部材ＳＷ３の機能は、放電される第二極性切替ユニット１７の電源ユニット１１ａの数量をコントロールすることであり、電源管理システム２ａ2の作動原理は電源管理システム２ａと電源管理システム２ａ1の組合せに似ている。異なるのは、第一切替部材ＳＷ１と、第二切替部材ＳＷ２と、第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断の組合せをコントロールすることによって、電源管理システム２ａ2は、出力される第一極性切替ユニット１３と第二極性切替ユニット１７の電源ユニット１１ａの数量をそれぞれコントロールして、二相の交流電圧の出力を提供する点である。
【実施例８】
【００４６】
図４Ｇは、本発明の好ましい実施例８に係る電源管理システム２ａ3の概略図である。電源管理システム２ａ3は電源管理システム２ａ2とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ａ3は多重相出力を有し、電源管理システム２ａ3は第二極性切替ユニット１７のみを備えるだけではなく、もう一つの第二極性切替ユニット１８を更に備える点である。更に、第三ダイオードＤ３はもう一つの第二共接続点に接続される。一方、第二極性切替ユニット１８は前記もう一つの第二共接続点と電源ユニット列に接続される。
【００４７】
本実施例において、電源管理システム２ａ3と電源管理システム２ａ2は類似の作動原理を有し、異なるのは、電源管理システム２ａ3の第三切替部材ＳＷ３と第三ダイオードＤ３は二組に分けられ、第二極性切替ユニット１７、１８にそれぞれ接続し、各第三切替部材ＳＷ３の導通／遮断の組合せをコントロールすることによって、三相交流電圧の出力を提供する点である。
【００４８】
特に注意すべきことは、第二共接続点の数量は、異なる実施例において、三つ、或いは更なる数量であることができ、第二共接続点の数量は、少なくとも一つであることができる。一方、第二切替部材ＳＷ２の数量は第二共接続点の数量と対応して変化することで、電源管理システムは多相出力を提供することができる。よって、本発明はこれらの例に限定されない。
【実施例９】
【００４９】
図４Ｈは、本発明の好ましい実施例９に係る電源管理システム２ｂ1の概略図である。電源管理システム２ｂ1は電源管理システム２ｂとほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｂ1において、電源ユニット列と第二極性切替ユニット１７との間に接続される第二切替部材ＳＷ２は取り除かれ、且つ各第一ダイオードＤ１は第二切替部材ＳＷ２によって取り替えられ、一方、各第二ダイオードＤ２は第三切替部材ＳＷ３によって取り替えられ、コントロールユニット１２は各第二切替部材ＳＷ２と第三切替部材ＳＷ３に電気的に接続され、且つ第二切替信号Ｓ２と第三切替信号Ｓ３をそれぞれ出力することで、各第二切替部材ＳＷ２と各第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断をコントロールする点である。電源管理システム２ｂ1の作動原理は、依然として電源管理システム２ｂの作動原理と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例１０】
【００５０】
図４Ｉは、本発明の好ましい実施例１０に係る電源管理システム２ｂ2の概略図である。電源管理システム２ｂ2は電源管理システム２ａ2とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｂ2において、第二切替部材ＳＷ２に接続された第一ダイオードＤ１は取り除かれ、及び第三切替部材ＳＷ３に接続された第三ダイオードＤ３は取り除かれる点である。電源管理システム２ｂ2の作動原理は、依然として電源管理システム２ａ2の作動原理と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例１１】
【００５１】
図４Ｊは、本発明の好ましい実施例１１に係る電源管理システム２ｂ3の概略図である。電源管理システム２ｂ3は電源管理システム２ａ3とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｂ3において、第二切替部材ＳＷ２に接続された第一ダイオードＤ１は取り除かれ、及び第三切替部材ＳＷ３に接続された第三ダイオードＤ３は取り除かれる点である。電源管理システム２ｂ3の作動原理は、依然として電源管理システム２ａ3の作動原理と同じであるため、ここで繰り返して述べない。
【００５２】
さらに、前記多相交流電圧出力を有する実施例において、コントロール信号Ｓｃは、各第二共接続点の電圧値の信号、或いは各第二操作電圧の電圧値を代表する信号を更に備えるため、ここで繰り返して述べない。
【実施例１２】
【００５３】
図５Ａは、本発明の好ましい実施例１２に係る電源管理システム２ｃの概略図である。電源管理システム２ｃは電源管理システム２の回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｃは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。且つ各電源ユニット１１ｂは第二ダイオードＤ２を更に備える。前記電流制御器Ｉは電流源、或いは限流器であることができる。
【００５４】
第二ダイオードＤ２は第一切替部材ＳＷ１に並列接続され、第二ダイオードＤ２は充電ループを電池モジュールＢに提供する。電流制御器Ｉは第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列に電気的に接続される。整流ユニット１５は第一極性切替ユニット１３に並列接続され、第一極性切替ユニット１３によって、外部充電電源に接続された時、整流ユニット１５は充電電流ループを提供することができる。
【００５５】
前記電源ユニット１１ｂに対して充電する場合、第一極性切替ユニット１３の出力端は充電時の交流電源の入力端とすることができ、且つ電流制御器Ｉによって、充電時の電流方向と電流値をコントロールし、エネルギーを各電源ユニット１１ｂの電池モジュールＢに提供することができる。つまり、この時の前記電源ユニット１１ｂは放電用ではなく、外部電源により提供されるエネルギーを受け充電を行う。電源管理システム２と比べて、放電機能のみならず、充電の機能をさらに有するため、繰り返して使用することができる。
【実施例１３】
【００５６】
図５Ｂは、本発明の好ましい実施例１３に係る電源管理システム３ａの概略図である。電源管理システム３ａは電源管理システム３の回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム３ａは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。且つ各電源ユニット１１ｃは第二ダイオードＤ２を更に備える。
【００５７】
第二ダイオードＤ２は第一切替部材ＳＷ１に並列接続され、第二ダイオードＤ２は充電ループを電池モジュールＢに提供する。電流制御器Ｉは第一極性切替ユニット１３と電源ユニット列に電気的に接続される。整流ユニット１５は第一極性切替ユニット１３に並列接続され、第一極性切替ユニット１３によって、外部充電電源に接続された時、整流ユニット１５は充電電流ループを提供することができる。
【００５８】
本実施例に関して、電源管理システム３に追加された部材の作動原理は電源管理システム２ｃと同じであるので、前に述べた通りであるため、ここで繰り返して述べない。
【００５９】
さらに、本実施例において、各電池モジュールＢは異なる電池数量を有する。即ち、各電池モジュールＢの保存できる静電容量は皆異なるものであり、且つ直列される電池数も異なるものであるため、各電池モジュールＢが出力する電圧も異なるものである。異なる電池数列を有する直列または並列組合せの電池モジュールＢに合わせることによって、第一操作電圧Ｖ１の波形が更に多様化の変化をさせることができることで、負荷のニーズと符合することができる。また、各電池モジュールＢの静電容量は前記放電周期の放電デューティ周期（discharge duty cycle）に正比例する。
【実施例１４】
【００６０】
図５Ｃは、本発明の好ましい実施例１４に係る電源管理システム２ｄの概略図である。電源管理システム２ｄは電源管理システム２ｃの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｄは、充電回路１６を更に備える点である。前記電源ユニット１１ｂに電気的に接続される。充電回路１６は、例えば、追加、補助用の充電回路であり、充電電源とブリッジ整流器を備える。充電電源は交流電源、或いは直流電源を備えることによって、前記電源ユニット１１ｂに対して充電することができる。
【００６１】
また、本実施例において、電源管理システム２ｄは充電回路１６を追加することによって、電池モジュールＢに対して充電を行い、第一極性切替ユニット１３を経由する必要がないため、整流ユニット１５を備えなくても良い。
【実施例１５】
【００６２】
図５Ｄは、本発明の好ましい実施例１５に係る電源管理システム２ｅの概略図である。電源管理システム２ｅは電源管理システム２ｃの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、各電源ユニット１１ｃは第二切替部材ＳＷ２と電池モジュールＢを更に備える点である。第一切替部材ＳＷ１により形成された直列モジュール並列して充電側路ループを提供し、且つコントロールユニット１２に電気的に接続される。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第二切替信号Ｓ２を第二切替部材ＳＷ２にそれぞれ出力し、各第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。
【００６３】
簡潔に説明するために、本実施例は、電源管理システム１に沿って、下から上に定義される三級電源ユニットで説明する。任意級の電池モジュールＢは充電を必要としない、或いは適合しない場合、例えば、前記級の電池モジュールＢはすでに飽和状態に達した時、コントロールユニット１２は第二切替部材ＳＷ２の切り替えによって導通させることができ、前記級の電池モジュールＢは充電回路を強制的に脱離する。逆に、第二切替部材ＳＷ２の切り替えによって遮断させ、前記級の電源ユニットの電池モジュールＢに充電を行う。
【００６４】
図５Ｅは、電源ユニット１１ｃの変化形態を表し、部材の接続順序の変更のみで、作動原理では、異なることはない。
【実施例１６】
【００６５】
図６Ａは、本発明の好ましい実施例１６に係る電源管理システム２ｆの概略図である。電源管理システムｆは電源管理システム２ａとほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｆの各電源ユニット１１ｄは第二切替部材ＳＷ２を更に備え、第二切替部材ＳＷ２は電池モジュールＢとコントロールユニット１２に形成される直列モジュールに電気的に接続される点である。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第二切替信号Ｓ２を各第二切替部材ＳＷ２にそれぞれ出力し、各第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。
【００６６】
簡潔に説明するために、本実施例は、電源管理システム１に沿って、下から上に定義される三級電源ユニットで説明する。第一級の電池モジュールＢの電圧出力を必要とする場合、コントロールユニット１２は第一級の電源ユニット１１ｄに属する第二切替部材ＳＷ２を導通させ、且つ放電し始めることをコントロールすることができる。第一級と第二級の電池モジュールＢの電圧の出力を必要とする場合、コントロールユニット１２は第一級の電源ユニット１１ｄと第二級の電源ユニット１１ｄに属する第二切替部材ＳＷ２を導通させ、且つ放電し始めることをコントロールすることができる。以下これに準ずる。
【００６７】
つまり、本実施例の電池モジュールＢは、例えば、燃料電池、或いは太陽電池など充電の部材を必要としないものを選択することができ、その他のメカニズムによって電力の蓄エネ素子を回復することができる。
【００６８】
図６Ｂは、電源ユニット１１ｄの変化形態を表し、部材の接続順序の変更のみで、作動原理では、異なることはない。
【実施例１７】
【００６９】
図７Ａは、本発明の好ましい実施例１７に係る電源管理システム２gの概略図である。電源管理システム２gは電源管理システム２ｆの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２gは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。電流制御器Ｉは第一極性切替ユニット１３に電気的に接続される。整流ユニット１５は第一極性切替ユニット１３に並列接続される。
【００７０】
また、各電源ユニット１１ｅは第三切替部材ＳＷ３と第三ダイオードＤ３を更に備える。第三切替部材ＳＷ３は電池モジュールＢと、第二切替部材ＳＷ２と、コントロールユニット１２に電気的に接続され、充電側路ループを提供する。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第三切替信号Ｓ３を各第三切替部材ＳＷ３にそれぞれ出力し、各第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。第三ダイオードＤ３は第一切替部材ＳＷ１と第二切替部材ＳＷ２に並列接続し、充電ループを提供する。
【００７１】
簡潔に説明するために、本実施例は、電源管理システム１に沿って、下から上に定義される三級電源ユニットである。電源管理システム２gの放電時においての作動原理は電源管理システム２ｆの同じであるため、繰り返して述べない。充電時の作動原理は電源管理システム２ｅと同じであり、例えば、提供される充電の電源電圧が比較的に低く、複数の電池モジュールＢに対して同時に充電することができない場合、コントロールユニット１２は第二級電源ユニットと第三級電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を皆導通に切替、且つ第一級電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を遮断に切替ることによって、第一級の電源ユニットの電池モジュールＢに対して充電する。第一級の電源ユニットの電池モジュールＢの電力が飽和してから、コントロールユニット１２は第一級の電源ユニットと第三級の電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を皆導通に切替、且つ第二級の電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を遮断に切替ることによって、第二級の電源ユニットの電池モジュールＢに対して充電する。以下これに準ずる。
【００７２】
もちろん、提供される充電の電源が二つの電池モジュールＢに対して同時に充電を行う場合、コントロールユニット１２は電圧の比較的低い二級電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を遮断に切替えることができる。もう一つの電源ユニットの第三切替部材ＳＷ３を導通に切替えることによって、対応する二電池モジュールＢに対して同時に充電を行う。
【００７３】
つまり、コントロールユニット１２は充電電源の電圧の大きさによって、或いは充電電源が変動の交流電圧である時、第三切替部材ＳＷ３の導通、或いは遮断をコントロールし、充電電源の電圧に合わせて、電池モジュールＢの数量を適当に調整すると同時に充電することで、最大のエネルギーの使用効率を達成することができる。
【００７４】
図７Ｂ〜図７Ｄに示すように、電源ユニット１１ｆと異なるのは、各図７Ｂ〜図７Ｄの電源ユニットの実施形態において、電源ユニット１１ｆ、１１ｇ、１１ｈは第四ダイオードＤ４を更に備える点である。第三ダイオードＤ３を第一切替部材ＳＷ１に並列接続されることに変え、第四ダイオードＤ４では第二切替部材ＳＷ２に並列接続される。図７Ｂと、図７Ｃと、図７Ｄとの間の差異は、電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１と、第二切替部材ＳＷ２の直列接続の順序変更である。第三ダイオードＤ３と第四ダイオードＤ４はいずれも充電電流ループの提供に用いられることによって、対応する第一切替部材ＳＷ１、或いは第二切替部材ＳＷ２を遮断することで、充電電流は、第三ダイオードＤ３、或いは第四ダイオードＤ４によって、流通することができる。注意すべきことは、仮に、図７Ｂ〜図７Ｄに示されるような実施形態と図７Ａに示されるものとが異なるとしても、作動原理は依然として相同するものである。
【実施例１８】
【００７５】
図８は、本発明の好ましい実施例１８に係る電源管理システム２ｈの概略図である。電源管理システム２ｈは電源管理システム２ｇの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｈは第四ダイオードＤ４と充電回路１６とを更に備える点である。第四ダイオードＤ４は電流制御器Ｉに並列接続される。充電回路１６は前記電源ユニット１１ｆに電気的に接続される。
【００７６】
また、各電源ユニット１１ｆは第四切替部材ＳＷ４が第一ダイオードＤ１に並列接続されることを更に備え、充電電流ループを提供すると同時に、コントロールユニット１２に電気的に接続される。且つコントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて、第四切替信号Ｓ４を第四切替部材ＳＷ４に出力し、各第四切替部材ＳＷ４の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールする。
【００７７】
電源管理システム２ｈの作動原理は電源管理システム２ｇと似ており、二者の区別は、電源管理システム２ｈのコントロールユニット１２は各級電源ユニットの第四切替部材ＳＷ４をコントロールすることによって、充電時の電池モジュールＢの直列長さを調整し、充電の電源の電圧に合わせることができる。また、充電回路１６によって外部電源に接続して電池モジュールＢに対して充電を行うこともできる。
【実施例１９】
【００７８】
図９Ａは、本発明の好ましい実施例１９に係る電源管理システム２iの概略図である。電源管理システム２iは電源管理システム２ｆの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２iは少なくとも第三ダイオードＤ３と、第二極性切替ユニット１７と、第三切替部材ＳＷ３とを更に備える点である。
【００７９】
各第三ダイオードＤ３の一端は前記電源ユニット１１ｄのうちの一つとそれぞれ電気的に接続され、もう一端は第二共接続点に接続される。第二極性切替ユニット１７は、電源ユニット列と、第二共接続点と、コントロールユニット１２に接続すると同時に第二操作電圧Ｖ２を出力する。第二操作電圧Ｖ２は交流電圧であり、第二極性切替ユニット１７は、コントロールユニット１２に出力されるうちの一つの第二調整信号Ｓｐ２に基づいて、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールする。一方、第三切替部材ＳＷ３は、電源ユニット列と、第二極性切替ユニット１７と、コントロールユニット１２に電気的に接続する。第三切替部材ＳＷ３は、コントロールユニット１２に出力される第三切替信号ＳＷ３に基づいて導通、或いは遮断する。
【００８０】
本実施例において、電源管理システム２iの作動原理は電源管理システム２ｃと電源管理システム２ｆの統合である。つまり、コントロールユニット１２によって、各切替部材の導通／遮断の組合せをコントロールすることによって、任意級の電源ユニットの放電をコントロールすることができる。もちろん、第一極性切替ユニット１３からの出力、或いは第二極性切替ユニット１７からの出力を選択することができる。第三切替部材ＳＷ３は第二操作電圧Ｖ２が出力するかどうかをコントロールする。
【００８１】
例えば、本実施例は電源管理システム２ｆに沿って、下から上に定義される三級電源ユニットで説明する。第一級の電源ユニット１１ｄの第一切替部材ＳＷ１、第二切替部材ＳＷ２が導通する時、第二級の電源ユニット１１ｄの第一切替部材ＳＷ１、第二切替部材ＳＷ２が導通し、第三級の電源ユニット１１ｄの第一切替部材ＳＷ１が導通し、第二切替部材ＳＷ２が遮断する。第一極性切替ユニット１３に出力される第一操作電圧Ｖ１では、第一級の電源ユニット１１ｄと第二級の電源ユニット１１ｄから提供され、第二極性切替ユニット１７に出力される第二操作電圧Ｖ２は第三級の電源ユニット１１ｄから提供される。つまり、各第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２の変化は各切替部材の導通／遮断の組合せによって得ることができる。
【実施例２０】
【００８２】
図９Ｂは、本発明の好ましい実施例２０に係る電源管理システム２ｊの概略図である。電源管理システム２ｊは電源管理システム２iの回路構造とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム２ｊは、充電と充電コントロールの機能を更に有し、電源管理システム２ｊは、電流制御器Ｉと整流ユニット１５を更に備える点である。且つ各電源ユニット１１ｇは第四切替部材ＳＷ４と第四ダイオードＤ４を更に備える。第四切替部材ＳＷ４と、第四ダイオードＤ４と、電流制御器Ｉと、整流ユニット１５の接続方式と作動原理は、電源管理システム２ｇの第三切替部材ＳＷ３、第三ダイオードＤ３、電流制御器Ｉと、整流ユニット１５の説明を参考とされたい。
【００８３】
本実施例において、電源管理システム２ｉと比べて、電源管理システム２ｊはコントロールユニット１２によって、各切替部材の導通／遮断の組合せをコントロールすることができるだけでなく、任意級の電源ユニットの放電をコントロールすると同時に、コントロールユニット１２によって、各切替部材の導通／遮断の組合せをコントロールし、任意級の電源ユニットに対して充電を行うことができる。
【００８４】
図９Ｃ、図９Ｄは、電源ユニット１１ｇの変化形態を表す。電源ユニット１１ｈ、１１ｉは、第五ダイオードＤ５を備える。第四ダイオードＤ４を第一切替部材ＳＷ１と並列接続することに変更し、第五ダイオードＤ５は第二切替部材ＳＷ２と並列接続する。図９Ｃと図９Ｄとの間の差異は、電池モジュールＢと、第一切替部材ＳＷ１と、第二切替部材ＳＷ２の直列接続の順序変更である。注意すべきことは、仮に、図９Ｃと図９Ｄに示される実施形態が図９Ｂに示されるものと異なるとしても、作動原理は依然として相同するものである。
【実施例２１】
【００８５】
図１０Ａは、本発明の好ましい実施例２１に係る電源管理システム４の概略図である。同時に図１０Ｂと図１０Ｃに示す電源ユニットの概略図を合わせて参照しておきたい。電源管理システム４は電源管理システム１に基づいて、変化した実施例である。電源管理システム４は複数の電源ユニットＵ１〜Ｕ６と、少なくとも第一ダイオードＤ１と、少なくとも第二ダイオードＤ２と、コントロールユニット１２と、第一極性切替ユニットＰと、第二極性切替ユニットＱとを備える。本実施例において、第一ダイオードＤ１と第二ダイオードＤ２の数量はそれぞれ三つを例として説明を行うが、異なる実施例において、第一ダイオードＤ１と第二ダイオードＤ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。もちろん、第一ダイオードＤ１の数量と第二ダイオードＤ２の数量は互いに異なることができる。例えば、第一ダイオードＤ１の数量は二つで、第二ダイオードＤ２の数量は一つである。本発明はこれらの例に限定されない。
【００８６】
電源ユニットＵ１〜Ｕ６は電気的に接続して電源ユニット列を形成すると同時に、電源ユニットＵ１〜Ｕ６は第一グループＣ１と第二グループＣ２に分け、第一グループＣ１は電源ユニットＵ１〜Ｕ３を備える。第二グループＣ２は電源ユニットＵ４〜Ｕ６を備える。各電源ユニットＵ１〜Ｕ６は電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１とを備えると同時に、電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１は直列接続して直列モジュールを形成する。
【００８７】
各第一ダイオードＤ１の一端は第一グループＣ１の各電源ユニットＵ１〜Ｕ３とそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第一共接続点に接続する。更に、各第一ダイオードＤ１の陰極は互いに電気的に接続し、且つ第一共接続点に接続して第一放電ループを形成する。
【００８８】
各第二ダイオードＤ２の一端は第二グループＣ２の各電源ユニットＵ４〜Ｕ６とそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第二共接続点に接続する。更に、各第二ダイオードＤ２の陽極は互いに電気的に接続し、且つ第二共接続点に接続して第二放電ループを形成する。
【００８９】
コントロールユニット１２は前記第一切替部材ＳＷ１と電気的に接続し、且つコントロール信号Ｓｃに基づいて第一切替信号Ｓ１を各第一切替部材ＳＷ１にそれぞれ出力し、各第一切替部材ＳＷ１の導通、或いは遮断をそれぞれコントロールすることによって、第一共接続点と第二共接続点の放電電圧をコントロールする。
【００９０】
第一極性切替ユニットＰは電源ユニット列と、第一共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続し、且つ第一操作電圧Ｖ１を出力すると同時に、コントロールユニット１２は第一調整信号Ｓｐ１を第一極性切替ユニットＰに出力して、第一操作電圧Ｖ１の極性をコントロールすることで、第一操作電圧Ｖ１を交流電圧にする。
【００９１】
第二極性切替ユニットＱは電源ユニット列と、第二共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続し、且つ第二操作電圧Ｖ２を出力すると同時に、コントロールユニット１２は第二調整信号Ｓｐ２を第二極性切替ユニットＱに出力して、第二操作電圧Ｖ２の極性をコントロールすることで、第二操作電圧Ｖ２を交流電圧にする。
【００９２】
電源管理システム４の作動原理は電源管理システム１と似ている。異なるのは、電源管理システム４はデュアル出力を有するから、電源管理システム１は電源管理システム３と直列接続すると見なすことができ、第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２を同時に独立に提供することになるため、互いに影響することはない。よって、作動原理は電源管理システム１と電源管理システム３の説明を参考とされたい。
【００９３】
また、前記の各電源ユニットの変化形態は皆電源ユニットＵ１〜Ｕ６に応用することができ、関連する作動原理は前記と同じであるため、繰り返して述べない。
【実施例２２】
【００９４】
図１１Ａは、本発明の好ましい実施例２２に係る電源管理システム５の概略図である。電源管理システム５は電源管理システム４とほぼ同じであり、異なるのは、電源管理システム５は、少なくとも第三ダイオードＤ３と少なくとも第二切替部材ＳＷ２とを更に備える点である。本実施例において、第三ダイオードＤ３と第二切替部材ＳＷ２の数量はそれぞれ四つを例として説明を行うが、異なる実施例において、第三ダイオードＤ３と第二切替部材ＳＷ２の数量は一つ、二つ、或いはその他の数量であることができる。本発明はこれらの例に限定されない。
【００９５】
各第三ダイオードＤ３の一端は電源ユニットＵ１〜Ｕ６のうちの一つとそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第三共接続点に接続する。
【００９６】
各第二切替部材ＳＷ２の一端は電源ユニットＵ１〜Ｕ６のうちの一つとそれぞれ電気的に接続し、もう一端は第四共接続点に接続する。且つ各第二切替部材ＳＷ２はコントロールユニット１２と電気的に接続する。
【００９７】
第三極性切替ユニットＲは第三共接続点と、第四共接続点と、コントロールユニット１２と電気的に接続し、且つ第三操作電圧Ｖ３を出力する。
【００９８】
コントロールユニット１２はコントロール信号Ｓｃに基づいて第二切替信号Ｓ２を前記第二切替部材ＳＷ２に出力し、第二切替部材ＳＷ２の導通、或いは遮断をコントロールすることによって、第三共接続点と第四共接続点との間の電圧をコントロールする。第三極性切替ユニットＲはコントロールユニット１２に出力される第三調整信号Ｓｐ３に基づいて、第三操作電圧Ｖ３の極性をコントロールする。
【００９９】
また、図１１Ｂと図１１Ｃに示すように、電源管理システム４と比べて、電源管理システム５の電源ユニットＵ２〜Ｕ５の電池モジュールＢと第一切替部材ＳＷ１との間に一つの電流ループを更に有することによって、第三極性切替ユニットＲに接続する。しかし、回路構造と作動原理は、依然として前記と異なることはない。
【０１００】
簡潔に説明するために、本実施例は上から下まで、電源ユニットを第一級から第六級電源ユニットＵ１〜Ｕ６に定義する。第一操作電圧Ｖ１と第二操作電圧Ｖ２のコントロール原理は、前記電源管理システム１と電源管理システム３の説明を参考とされたい。第三操作電圧Ｖ３が電池モジュールＢの電圧を出力する必要がある時、コントロールユニット１２は第二級電源ユニットＵ２に対応する第二切替部材ＳＷ２を導通し、且つ第三、四、五級電源ユニットＵ３、Ｕ４、Ｕ５に対応する第二切替部材ＳＷ２を遮断することで、第二級電池モジュールＵ２を第三極性切替ユニットＲに放電させることができ、必要とする電圧を得ることができる。第三操作電圧Ｖ３が二電池モジュールＢの電圧を出力する必要がある時、コントロールユニット１２は第二級、第三級電源ユニットＵ２、Ｕ３に対応する第二切替部材ＳＷ２を導通することができ、且つ第四級、第五級電源ユニットＵ４、Ｕ５に対応する第二切替部材ＳＷ２を遮断することで、第二級、第三級電源ユニットＵ２、Ｕ３を第三極性切替ユニットＲに放電させることができ、必要とする電圧を得ることができる。以下これに準ずる。
【０１０１】
従って、コントロールユニット１２に出力される第一切替信号Ｓ１、第二切替信号Ｓ２によって、各切替部材の導通、或いは遮断の組合せをコントロールしてから、各極性切替ユニットの出力電圧の極性をコントロールし、電源管理システム５は第一操作電圧Ｖ１と、第二操作電圧Ｖ２と、第三操作電圧Ｖ３を出力する。同時に、前記の操作電圧の中に二つの電圧の位相差は１２０度である。つまり、電源管理システム５は三相交流電源（three phase AC power）の出力を提供することができる。
【０１０２】
特に注意すべきことは、前記の各電源ユニットの変化形態は皆電源ユニットＵ１〜Ｕ６に応用することができ、関連する作動原理は前記と同じであり、以下は図１１Ｄ〜図１１Ｇに示される電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aを例とし、本実施例の作動原理に対して更に説明を行う。
【０１０３】
図１１Ａと図１１Ｄ〜図１１Ｇに示すように、図１１Ｄは電源ユニットＵ１の変化形態の電源ユニットＵ１aの概略図であり、図１１Ｅは、電源ユニットＵ２、或いはＵ３の変化形態の電源ユニットＵ２a、或いはＵ３aの概略図であり、図１１Ｆは電源ユニットＵ４、或いはＵ５の変化形態の電源ユニットＵ４aとＵ５aの概略図であり、図１１Ｇは電源ユニットＵ６の変化形態の電源ユニットＵ６aの概略図である。
【０１０４】
電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aは電源ユニットＵ１〜Ｕ６と異なるのは、電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aは第四ダイオードＤ４と、第五ダイオードＤ５と、第六ダイオードＤ６と、第三切替部材ＳＷ３と、第四切替部材ＳＷ４とを更に備える点である。
【０１０５】
図１２Ａ〜図１２Ｅを同時に参照しつつ説明する。図１２Ａは電源管理システム５が電源ユニットＵ１a〜Ｕ６aに合わせ、各切替部材の各状態の組合せの概略図であり、図示されていない第四切替部材ＳＷ４は遮断状態である。図１２Ｂは電源管理システム５の各操作電圧対応図１２Ａに示される各切替部材の各状態の組合せの電圧値である。図１２Ｃ〜図１２Ｅは各操作電圧Ｖ１〜Ｖ３のそれぞれの出力波形の概略図である。
【０１０６】
従って、コントロールユニット１２に出力される第一切替信号Ｓ１、第二切替信号Ｓ２、第三切替信号Ｓ３、第四切替信号Ｓ４によって、各切替部材の導通、或いは遮断の組合せをコントロールしてから、各極性切替ユニットの出力電圧の極性をコントロールし、電源管理システム５は第一操作電圧Ｖ１と、第二操作電圧Ｖ２と、第三操作電圧Ｖ３を出力する。同時に、前記の操作電圧の中に二つの操作電圧の位相差は１２０度である。つまり、電源管理システム５は三相交流電源の出力を提供することができる。
【実施例２３】
【０１０７】
図１３は、本発明の好ましい実施例２３に係る電源管理システムの概略図である。電源管理システム５aは電源管理システム５とほぼ同じであり、異なるのは、第二切替部材ＳＷ２と第三ダイオードＤ３の接続位置は交換され、且つ接続方式が逆である点であるが、電源管理システム５aの全体の作動原理は、依然として電源管理システム５と同じである。
【０１０８】
また、本実施例において、六つの電源ユニットを例として説明を行うが、実際の応用では、その他の数量の電源ユニットに合わせることができる。本発明はこの例に限定されない。
【０１０９】
図１４Ａは、第一極性切替ユニット１３aの概略図である。もちろん、この実施形態は第一極性切替ユニットＰ、或いは第二極性切替ユニット１７、１８、Ｑ、或いは第三極性切替ユニットＲに応用することができる。第一極性切替ユニット１３aは第一トランジスタＴ１と、第二トランジスタＴ２と、第三トランジスタＴ３と、第四トランジスタＴ４と、第一整流ダイオードＤaと、第二整流ダイオードＤｂと、第三整流ダイオードＤｃと、第四整流ダイオードＤｄと、第一コントロール端Ｓｐ１aと、第二コントロール端Ｓｐ１ｂとを備える。第一コントロール端Ｓｐ１aは高電位である時、且つ第二コントロール端Ｓｐ１ｂは低電位である時、第一トランジスタＴ１と第二トランジスタＴ２が導通し、電流はノードから第一トランジスタＴ１、ノードＰ３、負荷（図示しない）、ノードＰ４、第二トランジスタＴ２からノードＰ２に流れ、第一コントロール端Ｓｐ１aは低電位である時、第二コントロール端Ｓｐ１ｂは高電位である時、第三トランジスタＴ３と、第四トランジスタＴ４は導通し、電流はノードＰ１から第三トランジスタＴ３、ノードＰ４、負荷、ノードＰ３、第二トランジスタＴ２からノードＰ２に流れる。
【０１１０】
図１４Ｂは、第一極性切替ユニット１３ｂの概略図である。第一極性切替ユニット１３ｂは第一直流端（ノードＰ１）と、第二直流端（ノードＰ２）と、二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）と、第一コントロール端Ｓｐ１aと、第二コントロール端Ｓｐ１ｂと、変圧器ＴＳと、第一トランジスタＴ１と、第二トランジスタＴ２とを備える。変圧器ＴＳは、一次巻線ＴＳ１と二次巻線ＴＳ２を有し、一次巻線ＴＳ１は第一一次端と、第二一次端と、中間口出し端とを有し、中間口出し端は第一直流端（ノードＰ１）に接続し、二次巻線ＴＳ２の両端は二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）にそれぞれ接続する。第一トランジスタＴ１は第一一次端と、第二直流端（ノードＰ２）と、第一コントロール端Ｓｐ１aに電気的に接続し、第一一次端と第二直流端との間の順向電流ループを提供すると同時に、第一コントロール端Ｓｐ１aよりその導通と遮断をコントロールする。第二トランジスタＴ２は第二一次端と、第二直流端（ノードＰ２）と、第二コントロール端Ｓｐ１ｂに電気的に接続し、第二一次端と第二直流端との間の順向電流ループを提供すると同時に、第二コントロール端Ｓｐ１ｂよりその導通と遮断をコントロールする。
【０１１１】
一次巻線ＴＳ１と、第一直流端（ノードＰ１）と、第二直流端（ノードＰ２）は電源ユニット列の放電電圧を受信することができ、放電電圧は所定周波数に基づき、ピークから零、或いは最低値との間の変動する電圧であり、前記第一トランジスタＴ１と第二トランジスタＴ２によって、放電電圧が零、或いは最低値時、導通と遮断を交互に切り換えることで、出力の極性を切り換え、二次巻線ＴＳ２と二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）に交流電を出力する。
【０１１２】
図１４Ｃは、第一極性切替ユニット１３ｃの概略図である。第一極性切替ユニット１３ｂと比べて、第一極性切替ユニット１３ｃは第一整流ダイオードＤaと第二整流ダイオードＤｂを更に備える。第一整流ダイオードＤaと第一トランジスタＴ１は並列し、逆向電流ループを提供する。第二整流ダイオードＤｂは第二トランジスタＴ２と並列し、逆向電流ループを提供する。
【０１１３】
第一トランジスタＴ１と第二トランジスタＴ２が皆遮断する時、二個の交流端（ノードＰ３、Ｐ４）と二次巻線ＴＳ２は交流電入力を受信することができ、そして一次巻線ＴＳ１と、第一整流ダイオードＤaと、第二整流ダイオードＤｂによって直流電圧に整流し、第一直流端（ノードＰ１）と第二直流端（ノードＰ２）から出力すると同時に、各電源ユニットに対して充電する。
【０１１４】
特に注意すべきことは、以上のように述べられる各種の電源管理システム２に基づいて、変化した実施例は前記技術特徴は電源管理システム３に適用することができる。その区別は第一ダイオードＤ１の第一共接続点の違いのみであるため、繰り返して述べない。しかし、依然として本発明に開示される範囲に属する。
【０１１５】
まとめると、このように、本発明の電源管理システムは、コントロールユニットが、第一切替信号を第一切替部材に出力することで、第一切替部材の導通または遮断をコントロールし、第一極性切替ユニットをコントロールして、第一操作電圧の極性を調整することで、第一操作電圧を交流電圧にする。さらに、切替部材またはダイオードを追加接続することにより、電源管理システムを放電させられるだけではなく、充電、電源ユニットの保護または多相出力機能を有することで、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する。
【０１１６】
上記は例示的なものであって、限定するためのものではない。本発明の技術的思想および範囲から逸脱することなく、行われる等価の修正または変更は、いずれも後記の特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は以上の如く構成したため、本発明は、電源ユニットを効果的に保護し、パワーの消耗を回避すると同時に、充電電圧、出力電圧の求めまたは各電池モジュールの状態に基づき、電源ユニットの接続コンフィギュレーションを調整する電源管理システムを提供し得るものである。
【符号の説明】
【０１１８】
1、2、2a〜2j、2a1〜2a3、2b、2b1〜2b3、3、3a、4、5、5a：電源管理システム
11、11a〜11i、11A〜11C、31、31a、U1〜U6、U1a〜U6a：電源ユニット
12：コントロールユニット
13、13a〜13c、P：第一極性切替ユニット
14：濾波ユニット
15：整流ユニット
16：充電回路
17、18、Q：第二極性切替ユニット
B：電池モジュール
C1：第一グループ
C2：第二グループ
D1：第一ダイオード
D2：第二ダイオード
D3：第三ダイオード
D4：第四ダイオード
D5：第五ダイオード
D6：第六ダイオード
Da：第一整流ダイオード
Db：第二整流ダイオード
Dc：第三整流ダイオード
Dd：第四整流ダイオード
I：電流制御器
P1〜P4：ノード
R：第三極性切替ユニット
S1：第一切替信号
S2：第二切替信号
S3：第三切替信号
S4：第四切替信号
Sc：コントロール信号
Sp1：第一調整信号
Sp1a：第一コントロール端
Sp1b：第二コントロール端
Sp2：第二調整信号
Sp3：第三調整信号
SW1、SW1a、SW1b、SW1A〜SW1D：第一切替部材
SW2：第二切替部材
SW3：第三切替部材
SW4：第四切替部材
T1：第一トランジスタ
T2：第二トランジスタ
T3：第三トランジスタ
T4：第四トランジスタ
TS：トランス
TS1：一次巻線
TS2：二次巻線
V1：第一操作電圧
V2、V2a：第二操作電圧
V3：第三操作電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続して電源ユニット列を形成し、電池モジュール、第一切替部材を備え、且つ、前記電池モジュール及び前記第一切替部材は直列接続して直列モジュールを形成する複数の電源ユニットと、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、且つ、その他端が第一共接続点に接続されて放電ループを形成する少なくとも一個の第一ダイオードと、
前記第一切替部材に電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を前記各第一切替部材に出力し、それぞれ前記各第一切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、前記第一共接続点の放電電圧をコントロールするコントロールユニットと、
前記電源ユニット列、前記第一共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、第一操作電圧を出力し、且つ、前記コントロールユニットが出力する第一調整信号を受けて、前記第一操作電圧の極性をコントロールする第一極性切替ユニットとを備えることを特徴とする電源管理システム。
【請求項２】
前記各電源ユニットは、さらに前記直列モジュールに並列接続され、放電側路ループを提供する第二ダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項３】
前記各電源ユニットは、さらに、
前記直列モジュールに直列接続され、さらに前記コントロールユニットに電気的に接続され、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう第二切替部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源管理システム。
【請求項４】
前記各電源ユニットは、さらに、
前記電池モジュール及び前記第一切替部材に電気的に接続されて、充電ループを提供する第二ダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項５】
前記電源ユニットは、さらに、
前記直列モジュールに電気的に接続されて、充電側路ループを提供し、さらに、前記コントロールユニットに電気的に接続されて、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう第二切替部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の電源管理システム。
【請求項６】
さらに、
それぞれ前記各第一ダイオードに並列接続されて、充電電流ループを提供し、さらに、前記コントロールユニットに電気的に接続され、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第二切替部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項７】
さらに、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットうちの一つに電気的に接続され、その他端が第二共接続点に接続される少なくとも一個の第二ダイオードと、
前記電源ユニット列、前記第二共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、さらに、第二操作電圧を出力して、前記コントロールユニットが出力する第二調整信号に基づき、前記第二操作電圧の極性をコントロールする第二極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項８】
さらに、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットうちの一つに電気的に接続され、その他端が第二共接続点に接続される少なくとも一個の第三ダイオードと、
前記電源ユニット列、前記第二共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、さらに、第二操作電圧を出力して、前記コントロールユニットが出力する第二調整信号に基づき、前記第二操作電圧の極性をコントロールする第二極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項３に記載の電源管理システム。
【請求項９】
さらに、
前記第一極性切替ユニット及び前記電源ユニット列に電気的に接続されて、前記充電ループを提供する電流制御器と、
前記第一極性切替ユニットに並列接続されて、前記充電ループを提供する整流ユニットとを備えることを特徴とする請求項４に記載の電源管理システム。
【請求項１０】
さらに、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第三共接続点に接続される少なくとも一個の第三ダイオードと、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第四共接続点に接続され、前記コントロール信号が出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第二切替部材と、
前記第三共接続点、前記第四共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、第三操作電圧を出力し、さらに、前記コントロールユニットが出力する第三調整信号に基づき、前記第三操作電圧の極性をコントロールする第三極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項７に記載の電源管理システム。
【請求項１１】
さらに、
それぞれ前記各第一ダイオードに直列接続され、さらに、前記コントロールユニットに電気的に接続され、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第二切替部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源管理システム。
【請求項１２】
さらに、
それぞれ前記電源ユニットのうちの一つ及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、前記コントロールユニットが出力する第三切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第三切替部材と、
それぞれ前記第三切替部材のうちの一つに直列接続され、且つ、それぞれが 少なくとも一個の第二共接続点に電気的に接続されて、少なくとも一個の放電電流ループを提供する少なくとも一個の第三ダイオードと、
それぞれ前記電源ユニット列、前記第二共接続点のうちの一つ及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、少なくとも一個の第二操作電圧を出力し、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二調整信号に基づき、前記第二操作電圧の極性をコントロールする少なくとも一個の第二極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項１１に記載の電源管理システム。
【請求項１３】
前記コントロール信号は、前記各電池モジュールの静電容量の信号または前記第一共接続点の電圧値の信号または前記第一操作電圧の電圧値の信号を代表することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項１４】
前記各電池モジュールの静電容量は、その放電周期の放電デューティ周期に正比例することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項１５】
前記第一極性切替ユニットは、
第一直流端と、第二直流端と、二個の交流端と、第一コントロール端及び第二コントロール端と、
一次巻線及び二次巻線を有して、このうち、前記一次巻線は第一一次端、第二一次端及び中間口出し端を有し、前記中間口出し端が前記第一直流端に接続され、前記二次巻線の両端がそれぞれ前記二個の交流端に接続されるトランスと、
前記第一一次端、前記第二直流端及び前記第一コントロール端に電気的に接続されて、前記第一一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第一コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第一トランジスタと、
前記第二一次端、前記第二直流端及び前記第二コントロール端に電気的に接続されて、前記第二一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第二コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第二トランジスタと、
前記第一トランジスタに並列接続して、逆向電流ループを提供する第一整流ダイオードと、
前記第二トランジスタに並列接続して、逆向電流ループを提供する第二整流ダイオードとを備え、
前記一次巻線、前記第一直流端及び前記第二直流端は、所定周波数によってそのピーク電圧と最低電圧間で変動する直流電圧を受け、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタが、前記直流電圧が前記最低電圧に近づくか等しい時、導通と遮断を交互に切り換えることによって、前記一次巻線の電流方向を切り替え、前記二次巻線及び前記二個の交流端で周波数が前記所定周波数の２分の１の交流電流を出力し、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタがいずれも遮断されている時、前記二個の交流端が交流電源の入力を受け入れて、前記一次巻線、前記第一整流ダイオード及び前記第二整流ダイオードによって直流電に整流して、前記第一直流端及び前記第二直流端から出力することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項１６】
電気的に接続されて電源ユニット列を形成し、それぞれ電池モジュール、第一切替部材を備え、且つ、前記電池モジュール及び前記第一切替部材が直列接続して直列モジュールを形成する複数の電源ユニットと、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第一共接続点に接続されて放電ループを形成する少なくとも一個の第二切替部材と、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第二共接続点に接続されて他の放電ループを形成する少なくとも一個の第三切替部材と、
前記電源ユニット列、前記第一共接続点に電気的に接続されて、第一操作電圧を出力する第一極性切替ユニットと、
前記電源ユニット列及び前記第二共接続点に電気的に接続されて、第二操作電圧を出力する第二極性切替ユニットと、
前記第一切替部材、前記第二切替部材、前記第三切替部材、前記第一極性切替ユニット及び前記第二極性切替ユニットに電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を前記各第一切替部材に出力して、それぞれ前記各第一切替部材の導通または遮断をコントロールし、さらに、前記コントロール信号に基づき、それぞれ第二切替信号を前記各第二切替部材に出力して、それぞれ前記各第二切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、前記第一共接続点の放電電圧をコントロールし、さらに、前記コントロール信号に基づき、それぞれ第三切替信号を前記各第三切替部材に出力し、前記各第三切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、前記第二共接続点の放電電圧をコントロールし、さらに、第一調整信号を前記第一極性切替ユニットに出力して、前記第一操作電圧の極性をコントロールし、さらに第二調整信号を前記第二極性切替ユニットに出力して、前記第二操作電圧の極性をコントロールするコントロールユニットとを備えることを特徴とする電源管理システム。
【請求項１７】
前記第一極性切替ユニットまたは前記第二極性切替ユニットは、第一直流端、第二直流端、二個の交流端、第一コントロール端及び第二コントロール端と、
一次巻線及び二次巻線を有して、このうち、前記一次巻線は、第一一次端、第二一次端及び中間口出し端を有し、前記中間口出し端が前記第一直流端に接続され、前記二次巻線の両端がそれぞれ前記二個の交流端に接続されるトランスと、
前記第一一次端、前記第二直流端及び前記第一コントロール端に電気的に接続されて、前記第一一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第一コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第一トランジスタと、
前記第二一次端、前記第二直流端及び前記第二コントロール端に電気的に接続されて、前記第二一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第二コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第二トランジスタと、
前記第一トランジスタに並列接続されて、逆向電流ループを提供する第一整流ダイオードと、
前記第二トランジスタに並列接続されて、逆向電流ループを提供する第二整流ダイオードとを備え、
前記一次巻線、前記第一直流端及び前記第二直流端は、所定周波数によってそのピーク電圧と最低電圧の間において変動する直流電圧を受け、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタが、前記直流電圧が前記最低電圧に近づくか等しい時、導通と遮断を交互に切り換えることによって、前記一次巻線の電流方向を切り替え、前記二次巻線及び前記二個の交流端で周波数が前記所定周波数の２分の１の交流電流を出力し、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタがいずれも遮断されている時、前記二個の交流端が交流電源の入力を受け入れて、前記一次巻線、前記第一整流ダイオード及び前記第二整流ダイオードによって直流電に整流して、前記第一直流端及び前記第二直流端から出力することを特徴とする請求項１６に記載の電源管理システム。
【請求項１】
直列接続して電源ユニット列を形成し、電池モジュール、第一切替部材を備え、且つ、前記電池モジュール及び前記第一切替部材は直列接続して直列モジュールを形成する複数の電源ユニットと、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、且つ、その他端が第一共接続点に接続されて放電ループを形成する少なくとも一個の第一ダイオードと、
前記第一切替部材に電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を前記各第一切替部材に出力し、それぞれ前記各第一切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、前記第一共接続点の放電電圧をコントロールするコントロールユニットと、
前記電源ユニット列、前記第一共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、第一操作電圧を出力し、且つ、前記コントロールユニットが出力する第一調整信号を受けて、前記第一操作電圧の極性をコントロールする第一極性切替ユニットとを備えることを特徴とする電源管理システム。
【請求項２】
前記各電源ユニットは、さらに前記直列モジュールに並列接続され、放電側路ループを提供する第二ダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項３】
前記各電源ユニットは、さらに、
前記直列モジュールに直列接続され、さらに前記コントロールユニットに電気的に接続され、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう第二切替部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源管理システム。
【請求項４】
前記各電源ユニットは、さらに、
前記電池モジュール及び前記第一切替部材に電気的に接続されて、充電ループを提供する第二ダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項５】
前記電源ユニットは、さらに、
前記直列モジュールに電気的に接続されて、充電側路ループを提供し、さらに、前記コントロールユニットに電気的に接続されて、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう第二切替部材を備えることを特徴とする請求項４に記載の電源管理システム。
【請求項６】
さらに、
それぞれ前記各第一ダイオードに並列接続されて、充電電流ループを提供し、さらに、前記コントロールユニットに電気的に接続され、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第二切替部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項７】
さらに、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットうちの一つに電気的に接続され、その他端が第二共接続点に接続される少なくとも一個の第二ダイオードと、
前記電源ユニット列、前記第二共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、さらに、第二操作電圧を出力して、前記コントロールユニットが出力する第二調整信号に基づき、前記第二操作電圧の極性をコントロールする第二極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項８】
さらに、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットうちの一つに電気的に接続され、その他端が第二共接続点に接続される少なくとも一個の第三ダイオードと、
前記電源ユニット列、前記第二共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、さらに、第二操作電圧を出力して、前記コントロールユニットが出力する第二調整信号に基づき、前記第二操作電圧の極性をコントロールする第二極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項３に記載の電源管理システム。
【請求項９】
さらに、
前記第一極性切替ユニット及び前記電源ユニット列に電気的に接続されて、前記充電ループを提供する電流制御器と、
前記第一極性切替ユニットに並列接続されて、前記充電ループを提供する整流ユニットとを備えることを特徴とする請求項４に記載の電源管理システム。
【請求項１０】
さらに、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第三共接続点に接続される少なくとも一個の第三ダイオードと、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第四共接続点に接続され、前記コントロール信号が出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第二切替部材と、
前記第三共接続点、前記第四共接続点及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、第三操作電圧を出力し、さらに、前記コントロールユニットが出力する第三調整信号に基づき、前記第三操作電圧の極性をコントロールする第三極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項７に記載の電源管理システム。
【請求項１１】
さらに、
それぞれ前記各第一ダイオードに直列接続され、さらに、前記コントロールユニットに電気的に接続され、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第二切替部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の電源管理システム。
【請求項１２】
さらに、
それぞれ前記電源ユニットのうちの一つ及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、前記コントロールユニットが出力する第三切替信号に基づき導通または遮断を行なう少なくとも一個の第三切替部材と、
それぞれ前記第三切替部材のうちの一つに直列接続され、且つ、それぞれが 少なくとも一個の第二共接続点に電気的に接続されて、少なくとも一個の放電電流ループを提供する少なくとも一個の第三ダイオードと、
それぞれ前記電源ユニット列、前記第二共接続点のうちの一つ及び前記コントロールユニットに電気的に接続されて、少なくとも一個の第二操作電圧を出力し、且つ、前記コントロールユニットが出力する第二調整信号に基づき、前記第二操作電圧の極性をコントロールする少なくとも一個の第二極性切替ユニットとを備えることを特徴とする請求項１１に記載の電源管理システム。
【請求項１３】
前記コントロール信号は、前記各電池モジュールの静電容量の信号または前記第一共接続点の電圧値の信号または前記第一操作電圧の電圧値の信号を代表することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項１４】
前記各電池モジュールの静電容量は、その放電周期の放電デューティ周期に正比例することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項１５】
前記第一極性切替ユニットは、
第一直流端と、第二直流端と、二個の交流端と、第一コントロール端及び第二コントロール端と、
一次巻線及び二次巻線を有して、このうち、前記一次巻線は第一一次端、第二一次端及び中間口出し端を有し、前記中間口出し端が前記第一直流端に接続され、前記二次巻線の両端がそれぞれ前記二個の交流端に接続されるトランスと、
前記第一一次端、前記第二直流端及び前記第一コントロール端に電気的に接続されて、前記第一一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第一コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第一トランジスタと、
前記第二一次端、前記第二直流端及び前記第二コントロール端に電気的に接続されて、前記第二一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第二コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第二トランジスタと、
前記第一トランジスタに並列接続して、逆向電流ループを提供する第一整流ダイオードと、
前記第二トランジスタに並列接続して、逆向電流ループを提供する第二整流ダイオードとを備え、
前記一次巻線、前記第一直流端及び前記第二直流端は、所定周波数によってそのピーク電圧と最低電圧間で変動する直流電圧を受け、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタが、前記直流電圧が前記最低電圧に近づくか等しい時、導通と遮断を交互に切り換えることによって、前記一次巻線の電流方向を切り替え、前記二次巻線及び前記二個の交流端で周波数が前記所定周波数の２分の１の交流電流を出力し、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタがいずれも遮断されている時、前記二個の交流端が交流電源の入力を受け入れて、前記一次巻線、前記第一整流ダイオード及び前記第二整流ダイオードによって直流電に整流して、前記第一直流端及び前記第二直流端から出力することを特徴とする請求項１に記載の電源管理システム。
【請求項１６】
電気的に接続されて電源ユニット列を形成し、それぞれ電池モジュール、第一切替部材を備え、且つ、前記電池モジュール及び前記第一切替部材が直列接続して直列モジュールを形成する複数の電源ユニットと、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第一共接続点に接続されて放電ループを形成する少なくとも一個の第二切替部材と、
その一端がそれぞれ前記電源ユニットのうちの一つに電気的に接続され、その他端が第二共接続点に接続されて他の放電ループを形成する少なくとも一個の第三切替部材と、
前記電源ユニット列、前記第一共接続点に電気的に接続されて、第一操作電圧を出力する第一極性切替ユニットと、
前記電源ユニット列及び前記第二共接続点に電気的に接続されて、第二操作電圧を出力する第二極性切替ユニットと、
前記第一切替部材、前記第二切替部材、前記第三切替部材、前記第一極性切替ユニット及び前記第二極性切替ユニットに電気的に接続されて、コントロール信号に基づき、それぞれ第一切替信号を前記各第一切替部材に出力して、それぞれ前記各第一切替部材の導通または遮断をコントロールし、さらに、前記コントロール信号に基づき、それぞれ第二切替信号を前記各第二切替部材に出力して、それぞれ前記各第二切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、前記第一共接続点の放電電圧をコントロールし、さらに、前記コントロール信号に基づき、それぞれ第三切替信号を前記各第三切替部材に出力し、前記各第三切替部材の導通または遮断をコントロールすることで、前記第二共接続点の放電電圧をコントロールし、さらに、第一調整信号を前記第一極性切替ユニットに出力して、前記第一操作電圧の極性をコントロールし、さらに第二調整信号を前記第二極性切替ユニットに出力して、前記第二操作電圧の極性をコントロールするコントロールユニットとを備えることを特徴とする電源管理システム。
【請求項１７】
前記第一極性切替ユニットまたは前記第二極性切替ユニットは、第一直流端、第二直流端、二個の交流端、第一コントロール端及び第二コントロール端と、
一次巻線及び二次巻線を有して、このうち、前記一次巻線は、第一一次端、第二一次端及び中間口出し端を有し、前記中間口出し端が前記第一直流端に接続され、前記二次巻線の両端がそれぞれ前記二個の交流端に接続されるトランスと、
前記第一一次端、前記第二直流端及び前記第一コントロール端に電気的に接続されて、前記第一一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第一コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第一トランジスタと、
前記第二一次端、前記第二直流端及び前記第二コントロール端に電気的に接続されて、前記第二一次端と前記第二直流端の間の順向電流ループを提供し、且つ、前記第二コントロール端によってその導通と遮断をコントロールする第二トランジスタと、
前記第一トランジスタに並列接続されて、逆向電流ループを提供する第一整流ダイオードと、
前記第二トランジスタに並列接続されて、逆向電流ループを提供する第二整流ダイオードとを備え、
前記一次巻線、前記第一直流端及び前記第二直流端は、所定周波数によってそのピーク電圧と最低電圧の間において変動する直流電圧を受け、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタが、前記直流電圧が前記最低電圧に近づくか等しい時、導通と遮断を交互に切り換えることによって、前記一次巻線の電流方向を切り替え、前記二次巻線及び前記二個の交流端で周波数が前記所定周波数の２分の１の交流電流を出力し、前記第一トランジスタと前記第二トランジスタがいずれも遮断されている時、前記二個の交流端が交流電源の入力を受け入れて、前記一次巻線、前記第一整流ダイオード及び前記第二整流ダイオードによって直流電に整流して、前記第一直流端及び前記第二直流端から出力することを特徴とする請求項１６に記載の電源管理システム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１１Ｇ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１２Ｅ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１１Ｇ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１２Ｅ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【公開番号】特開２０１３−９０５６８（Ｐ２０１３−９０５６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３１２３７（Ｐ２０１２−２３１２３７）
【出願日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【出願人】（５９５１０８８６０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【出願人】（５９５１０８８６０）
【Ｆターム（参考）】
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