DE112011105600T5

DE112011105600T5 - Leistungsverwaltungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112011105600T5
Application number: DE112011105600.1T
Authority: DE
Inventors: Ghing-Hsin Dien
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2014-07-03
Also published as: US9653943B2; US20140232193A1; CN103891085A; JP2014526864A; JP5927300B2; WO2013033912A1; CN103891085B

Abstract

Eine Leistungsverwaltungsvorrichtung arbeitet mit einer gesteuerten Vorrichtung zusammen und ist mit einem Leistungssystem elektrisch verbunden. Die Leistungsverwaltungsvorrichtung umfasst ein Energiespeichermodul, ein Schaltmodul und ein Vergleichsmodul. Das Energiespeichermodul ist mit der gesteuerten Vorrichtung elektrisch verbunden, und das Schaltmodul ist mit dem Energiespeichermodul elektrisch verbunden. Das Vergleichsmodul ist mit dem Schaltmodul elektrisch verbunden und empfängt ein Erfassungssignal. Das Vergleichsmodul erzeugt ein periodisches Signal, um das Schaltmodul gemäß dem Erfassungssignal zu steuern. Das Energiespeichermodul speichert während eines Zyklus des periodischen Signals elektrische Energie und setzt die elektrische Energie während eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus frei. Dadurch ist die Leistungsverwaltungsvorrichtung in der Lage, die gesteuerte Vorrichtung effektiv zu schützen, die Verschwendung der Leistung zu vermeiden und zusätzliche Leistung zu speichern und zu verwenden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsverwaltungsvorrichtung.
Verwandte Technik
1A zeigt eine herkömmliche Leistungsverwaltungsvorrichtung 1A, die mit einem Leistungssystem P₁ und einer Batterieeinheit BAT zusammenwirkt. Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 1A ist mit der Batterieeinheit BAT parallel geschaltet und umfasst einen Widerstand R, einen Schalter SW und eine Vergleichsschaltung C.
Die Batterieeinheit BAT wird durch die Leistung geladen, die durch das Leistungssystem P₁ bereitgestellt wird. Wenn sie erfasst, dass die Batterieeinheit BAT einen vorbestimmten Spannungswert erreicht, schaltet die Vergleichsschaltung C den Schalter SW ein, und somit fließt der Strom durch den Widerstand R, sodass die Batterieeinheit BAT vor der Überladungssituation geschützt werden kann.
1B zeigt eine weitere herkömmliche Leistungsverwaltungsvorrichtung 1B, die mit einem Leistungssystem P₁ und einer Licht emittierenden Einheit L zusammenwirkt. Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 1B ist mit der Licht emittierenden Einheit L parallel geschaltet. Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 1B ist eine Zener-Diode, und die Licht emittierende Einheit ist eine Licht emittierende Diode.
Die Licht emittierende Einheit L emittiert Licht je nach der Leistung, die seitens des Leistungssystems P1 bereitgestellt wird. Wenn die Beschädigung der Licht emittierenden Einheit L zu einer Leerlaufschaltung führt und die Spannung über der Licht emittierenden Einheit L die Durchschlagspannung der Leistungsverwaltungsvorrichtung 1B überschreitet, wird der Strom kurzgeschlossen, um durch die Leistungsverwaltungsvorrichtung 1B zu fließen, sodass trotzdem noch ein normaler Betrieb der anderen Licht emittierenden Einheit L gewährleistet werden kann.
Das Verwaltungsschema der Leistungsverwaltungsvorrichtung 1A besteht darin, zusätzliche Ladeleistung seitens des Widerstands R zu verbrauchen, und die Leistungsverwaltungsvorrichtung 1B verbraucht auch die seitens des Leistungssystems P1 bereitgestellte Leistung, wenn sie als Bestandteil des Strömungswegs der Leistung fungiert. Mit anderen Worten bewirken die herkömmlichen Leistungsverwaltungsvorrichtungen 1A und 1B eine große Verschwendung der Leistung, sodass sie die gegenwärtigen Anforderungen grünen Umweltschutzes nicht erfüllen können.
Deshalb ist es ein wichtiges Thema, eine Leistungsverwaltungsvorrichtung bereitzustellen, die die gesteuerte Vorrichtung effektiv schützen, die Verschwendung der Leistung vermeiden und die zusätzliche Leistung speichern und wieder verwenden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Leistungsverwaltungsvorrichtung bereitzustellen, die die gesteuerte Vorrichtung effektiv schützen, die Verschwendung der Leistung vermeiden und die zusätzliche Leistung speichern und wieder verwenden kann.
Die Erfindung kann durch die folgenden Techniken verwirklicht werden.
Eine Leistungsverwaltungsvorrichtung der Erfindung arbeitet mit einer gesteuerten Vorrichtung zusammen und ist mit einem Leistungssystem elektrisch verbunden. Die Leistungsverwaltungsvorrichtung umfasst ein Energiespeichermodul, ein Schaltmodul und ein Vergleichsmodul. Das Energiespeichermodul ist mit der gesteuerten Vorrichtung elektrisch verbunden, und das Schaltmodul ist mit dem Energiespeichermodul elektrisch verbunden. Das Vergleichsmodul ist mit dem Schaltmodul elektrisch verbunden und empfängt ein Erfassungssignal. Das Vergleichsmodul erzeugt ein periodisches Signal, um das Schaltmodul gemäß dem Erfassungssignal zu steuern. Das Energiespeichermodul speichert während eines Zyklus des periodischen Signals elektrische Energie und setzt die elektrische Energie während eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus frei.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Erfassungssignal ein Stromwert oder ein Spannungswert, der den Zustand der gesteuerten Vorrichtung darstellt.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Energiespeichermodul ein erstes Verbindungsende und ein zweites Verbindungsende, umfasst das Schaltmodul ein Energiefreisetzungsende, das mit einem externen Energiespeicherelement, einer externen Leistung, einer externen Belastung oder dem Leistungssystem elektrisch verbunden ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Leistungsverwaltungsvorrichtung ferner ein Stromerfassungselement auf, das zwischen dem ersten Verbindungsende und dem zweiten Verbindungsende mit der gesteuerten Vorrichtung in Reihe geschaltet ist und das Erfassungssignal ausgibt.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Energiespeichermodul ein erstes Energiespeicherelement, ein erstes Gleichrichterelement und ein zweites Energiespeicherelement auf. Ein Ende des ersten Energiespeicherelements ist mit dem ersten Verbindungsende elektrisch verbunden, und das andere Ende des ersten Energiespeicherelements ist mit dem Schaltmodul verbunden. Ein Ende des ersten Gleichrichterelements ist mit dem ersten Energiespeicherelement und dem Schaltmodul elektrisch verbunden. Das zweite Energiespeicherelement ist mit dem ersten Gleichrichterelement und dem Schaltmodul elektrisch verbunden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das erste Energiespeicherelement ein Induktor, und das zweite Energiespeicherelement ist ein Kondensator.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Schaltmodul ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement auf. Das erste Schaltelement ist mit dem ersten Energiespeicherelement und dem zweiten Verbindungsende elektrisch verbunden. Das zweite Schaltelement ist mit dem zweiten Energiespeicherelement und dem Energiefreisetzungsende elektrisch verbunden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Ende des zweiten Energiespeicherelements mit dem zweiten Verbindungsende elektrisch verbunden.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst jeder Zyklus des periodischen Signals eine Einschaltperiode und eine Abschaltperiode.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird elektrische Energie während der Einschaltperiode eines Zyklus des periodischen Signals seitens des ersten Energiespeicherelements durch das erste Schaltelement gespeichert und während der Abschaltperiode des besagten Zyklus durch das erste Gleichrichterelement freigesetzt und seitens des zweiten Energiespeicherelements gespeichert und anschließend während der Einschaltperiode eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus seitens des zweiten Energiespeicherelements durch das zweite Schaltelement freigesetzt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist sowohl das erste als auch das zweite Schaltelement ein Halbleiterschaltelement.
Bei einem Ausführungsbeispiel bilden das erste Energiespeicherelement und das erste Schaltelement einen Energiespeicherpfad, und das zweite Energiespeicherelement und das zweite Schaltelement bilden einen Energiefreisetzungspfad.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Vergleichsmodul einen Komparator auf, der mit dem ersten Schaltelement elektrisch verbunden ist und das periodische Signal ausgibt, um das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement gemäß dem Erfassungssignal und einem Referenzsignal zu steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Energiespeichermodul ferner ein zweites Gleichrichterelement und ein drittes Gleichrichterelement auf. Ein Ende des zweiten Gleichrichterelements ist mit einem Ende des zweiten Energiespeicherelements elektrisch verbunden, und das andere Ende des zweiten Gleichrichterelements ist mit dem zweiten Verbindungsende elektrisch verbunden. Ein Ende des dritten Gleichrichterelements ist mit einem Ende des zweiten Energiespeicherelements elektrisch verbunden, und das andere Ende des dritten Gleichrichterelements ist mit dem externen Energiespeicherelement, der externen Leistung, der externen Belastung oder dem Leistungssystem elektrisch verbunden.
Bei einem Ausführungsbeispiel bilden das erste Energiespeicherelement und das erste Gleichrichterelement einen Energiefreisetzungspfad, und das zweite Energiespeicherelement und das zweite Gleichrichterelement bilden einen Energiespeicherpfad.
Bei einem Ausführungsbeispiel bilden das dritte Gleichrichterelement, das zweite Energiespeicherelement und das zweite Schaltelement einen Energiefreisetzungspfad.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Vergleichsmodul einen Komparator auf, der mit dem ersten Schaltelement elektrisch verbunden ist und das periodische Signal ausgibt, um das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement gemäß dem Erfassungssignal und einem Referenzsignal zu steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Referenzsignal ein Spannungssignal oder ein Sägezahnwellenspannungssignal, das auf die Charakteristik der gesteuerten Vorrichtung bezogen ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Vergleichsmodul eine digitale Steuerschaltung auf, die mit dem ersten Schaltelement elektrisch verbunden ist, das Erfassungssignal in ein digitales Signal umwandelt und das digitale Signal und einen vorbestimmten Wert vergleicht, um das periodische Signal auszugeben, um je nach dem Vergleichsergebnis das erste und das zweite Schaltelement zu steuern.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die digitale Steuerschaltung eine Mikrosteuerung.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die digitale Steuerschaltung ein Datenkommunikationssignal auf, um mit dem Leistungssystem zu kommunizieren.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die digitale Steuerschaltung ferner ein Umgebungszustandssignaleingangsende, das mit einem Außenumgebungsdetektor verbunden ist und ein Umgebungszustandssignal empfängt, das Umgebungstemperatur- oder -feuchtigkeitsinformationen umfasst, die auf die gesteuerte Vorrichtung bezogen sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Außenumgebungsdetektor ein Thermistor.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Datenkommunikationssignal Betriebsinformationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung, und die Betriebsinformationen umfassen Spannungswert, Stromwert, Spannungsänderung oder Stromänderung, die durch das Erfassungssignal erfasst werden, oder Frequenz, Dauer der Einschaltperiode, Dauer der Abschaltperiode des periodischen Signals oder Umgebungsparameter, die durch das Umgebungszustandssignal erfasst werden, oder die von den obigen Parametern abgeleiteten Dateninformationen.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Leistungsverwaltungsvorrichtung ferner zumindest ein erstes Schaltelement, zumindest ein zweites Schaltelement und eine Steuereinheit auf. Das erste Schaltelement ist mit der gesteuerten Vorrichtung in Reihe geschaltet, um eine Reihenschaltung zu bilden. Das zweite Schaltelement ist mit der Reihenschaltung elektrisch verbunden und stellt einen Ladepfad oder einen Entladepfad bereit, wenn das erste Schaltelement abgeschaltet wird. Die Steuereinheit ist mit der gesteuerten Vorrichtung, dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement elektrisch verbunden und gibt ein erstes Steuersignal an das erste Schaltelement aus oder gibt ein zweites Steuersignal an das zweite Schaltelement aus, je nach einem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal oder einem Steuerkommunikationssignal.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Leistungsverwaltungsvorrichtung ferner zumindest eine erste Schalteinheit, zumindest eine zweite Schalteinheit und eine Steuereinheit auf. Die erste Schalteinheit ist mit der gesteuerten Vorrichtung in Reihe geschaltet, um eine Reihenschaltung zu bilden. Die zweite Schalteinheit ist mit der Reihenschaltung elektrisch verbunden und stellt einen Ladepfad oder einen Entladepfad bereit, wenn die erste Schalteinheit abgeschaltet wird. Die Steuereinheit ist mit der gesteuerten Vorrichtung, der ersten Schalteinheit und der zweiten Schalteinheit elektrisch verbunden und gibt ein erstes Steuersignal an die erste Schalteinheit aus oder gibt ein zweites Steuersignal an die zweite Schalteinheit aus, je nach einem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal oder einem Steuerkommunikationssignal.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Schalteinheit mit der gesteuerten Vorrichtung, dem Leistungssystem, dem Masseende des Leistungssystems oder einer anderen gesteuerten Vorrichtung elektrisch verbunden.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst sowohl das erste Steuersignal als auch das zweite Steuersignal ein Ladesteuersignal, ein Entladesteuersignal oder ihre Kombination.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist sowohl die erste als auch die zweite Schalteinheit ein Halbleiterschaltelement.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal ein Stromwert oder ein Spannungswert, der den Entladezustand oder Ladezustand der gesteuerten Vorrichtung darstellt.
Bei einem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuereinheit gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal, ob die gesteuerte Vorrichtung ladbar oder entladbar ist, und gibt das erste Steuersignal aus, um die erste Schalteinheit abzuschalten, und gibt das zweite Steuersignal aus, um die zweite Schalteinheit einzuschalten, wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit ein Komparator, der das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal und einen vorbestimmten Wert vergleicht und je nach dem Vergleichsergebnis das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal ausgibt.
Bei einem Ausführungsbeispiel gibt die Steuereinheit dann, wenn eine Mehrzahl der ersten Schalteinheiten oder zweiten Schalteinheiten vorliegt, die ersten Steuersignale unterschiedlicher Pegel an die erste Schalteinheit aus oder gibt die zweiten Steuersignale unterschiedlicher Pegel an die zweite Schalteinheit aus.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit eine digitale Steuerschaltung, sie wandelt das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal in ein digitales Signal um und vergleicht das digitale Signal und einen vorbestimmten Wert, um je nach dem Vergleichsergebnis das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal auszugeben.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die digitale Steuerschaltung eine Mikrosteuerung.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die digitale Steuerschaltung ein Steuerkommunikationssignalende auf und empfängt das Steuerkommunikationssignal.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die digitale Steuerschaltung ein Umgebungszustandssignaleingangsende auf, das mit einem Außenumgebungsdetektor verbunden ist, und das Umgebungszustandssignal umfasst Umgebungstemperatur- oder -feuchtigkeitsinformationen, die auf die gesteuerte Vorrichtung bezogen sind.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Außenumgebungsdetektor ein Thermistor.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Steuerkommunikationssignal Betriebsinformationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung, und die Betriebsinformationen umfassen einen Spannungswert, Stromwert, eine Spannungsänderung oder Stromänderung, die durch das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal erfasst werden, oder Umgebungsparameter, die durch das Umgebungszustandssignal erfasst werden, oder die Dateninformationen, die von den obigen Parametern abgeleitet sind, oder die Zustandsinformationen des ersten oder des zweiten Steuersignals oder die aus der Ferne eingegebenen Informationen zum Steuern des ersten Steuersignals oder des zweiten Steuersignals.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit ein Signalwandler, sie empfängt das Steuerkommunikationssignal und gibt das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal aus.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die gesteuerte Vorrichtung eine Belastung, eine Sekundärbatterie, eine Licht emittierende Diode, einen elektrischen Doppelschichtkondensator, eine Photovoltaikzelle oder eine Baugruppe, die zum Speichern von Energie und zum Entladen in der Lage ist, wobei jedes dieser Elemente Strom- oder Spannungsschutz oder -steuerung benötigt.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Leistungssystem ferner eine Stromquelle und ein Gleichrichterelement auf. Die Stromquelle ist mit der gesteuerten Vorrichtung und dem Energiespeichermodul elektrisch verbunden. Das Gleichrichterelement ist mit der Stromquelle elektrisch parallel geschaltet.
Wie oben erwähnt wurde, erzeugt bei der Leistungsverwaltungsvorrichtung der Erfindung das Vergleichsmodul ein periodisches Signal, um gemäß dem Erfassungssignal das Schaltmodul zu steuern, sodass das Energiespeichermodul während eines Zyklus des periodischen Signals Energie speichern und während eines anderen Zyklus die Energie freisetzen kann. Dadurch ist die Leistungsverwaltungsvorrichtung der Vorrichtung in der Lage, die gesteuerte Vorrichtung effektiv zu schützen, die Verschwendung der Leistung zu vermeiden und die zusätzliche Leistung zu speichern und zu verwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird umfassender verständlich aus der ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die lediglich zu Anschaulichungszwecken angegeben sind und somit für die vorliegende Erfindung keine Einschränkung darstellen und bei denen:
1A eine herkömmliche Leistungsverwaltungsvorrichtung zeigt;
1B eine weitere herkömmliche Leistungsverwaltungsvorrichtung zeigt;
2 ein schematisches Diagramm einer Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
3 ein weiteres schematisches Diagramm der Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
4A bis 4D schematische Diagramme sind, die einige Variationen des Energiefreisetzungsendes, der externen Belastung, der externen Leistung und des externen Energiespeicherelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
5A bis 5F schematische Diagramme einiger Variationen des Vergleichsmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind;
6A bis 6I schematische Diagramme sind, die einige Variationen der Anordnung des Stromerfassungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;
7A bis 7E schematische Diagramme fünf veranschaulichender Architekturen des Stromerfassungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind;
8A und 8B schematische Diagramme der Leistungsverwaltungsvorrichtung und darauf bezogener Signalverläufe im Betrieb gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind;
8C und 8D schematische Diagramme der Leistungsverwaltungsvorrichtung und darauf bezogener Signalverläufe im Betrieb gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind;
9A bis 9I schematische Diagramme einiger Variationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind; und
10A bis 10D schematische Diagramme einiger Variationen der Schalteinheit und des Steuersignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ergibt sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vonstatten geht, wobei sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Elemente beziehen.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 2 gezeigt ist, wirkt die Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 mit einer gesteuerten Vorrichtung D zusammen und ist mit einem Leistungssystem P₁ elektrisch verbunden. Das Leistungssystem P₁ stellt Leistung für die gesteuerte Vorrichtung D bereit. Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 kann mit der gesteuerten Vorrichtung D in Reihe oder parallel geschaltet sein. Als ein Ausführungsbeispiel umfasst die gesteuerte Vorrichtung D eine Belastung, eine Sekundärbatterie, eine Licht emittierende Diode, einen elektrischen Doppelschichtkondensator, eine Photovoltaikzelle oder eine Baugruppe, die zum Speichern von Energie und zum Entladen in der Lage ist, wobei jedes dieser Elemente Strom- oder Spannungsschutz oder -steuerung benötigt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 umfasst ein Energiespeichermodul 21, ein Schaltmodul 22 und ein Vergleichsmodul 23. Das Energiespeichermodul 21 ist mit der gesteuerten Vorrichtung D elektrisch verbunden, und das Schaltmodul 22 ist mit dem Energiespeichermodul 21 elektrisch verbunden. Das Vergleichsmodul 23 ist mit dem Schaltmodul 22 elektrisch verbunden und empfängt ein Erfassungssignal S₁. Das Erfassungssignal S₁ ist ein Signal, das den auf die gesteuerte Vorrichtung D bezogenen Spannungswert darstellt oder den durch die gesteuerte Vorrichtung D fließenden Stromwert darstellt. Das Vergleichsmodul 23 erzeugt ein periodisches Signal S₂, um das Schaltmodul 22 gemäß dem Erfassungssignal S₁ zu steuern. Das Energiespeichermodul 21 speichert während eines Zyklus des periodischen Signals S₂ elektrische Energie und setzt während eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus die elektrische Energie frei.
Das Energiespeichermodul 21 kann die gesamte Energie während eines einzigen Zyklus nach dem besagten Zyklus freisetzen oder während mehrerer Zyklen nach dem besagten Zyklus auf verteilte Weise freisetzen. Außerdem kann als ein Ausführungsbeispiel ein Speichern neuer Energie und ein Freisetzen alter Energie innerhalb eines Zyklus durchgeführt werden, und das periodische Signal S₂ kann ein festes Zyklusverhältnis oder ein nicht festes Zyklusverhältnis aufweisen. Mit anderen Worten ist das Verhältnis der Einschaltperiode zur Abschaltperiode jedes der Zyklen des periodischen Signals S₂ einstellbar.
3 ist ein weiteres schematisches Diagramm der Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Energiespeichermodul 21 ein erstes Verbindungsende T₁, ein zweites Verbindungsende T₂, ein erstes Energiespeicherelement 211, ein erstes Gleichrichterelement 212 und ein zweites Energiespeicherelement 213. Das Energiespeichermodul 21 ist durch das erste und das zweite Verbindungsende T₁ und T₂ mit der gesteuerten Vorrichtung D parallel geschaltet. Ein Ende des ersten Energiespeicherelements 211 ist mit dem ersten Verbindungsende T₁ elektrisch verbunden, und das andere Ende des ersten Energiespeicherelements 211 ist mit dem Schaltmodul 22 verbunden. Ein Ende des ersten Gleichrichterelements 212 ist mit dem ersten Energiespeicherelement 211 und dem Schaltmodul 22 elektrisch verbunden. Ein Ende des zweiten Energiespeicherelements 213 ist mit dem ersten Gleichrichterelement 212 und dem Schaltmodul 22 elektrisch verbunden, und das andere Ende des zweiten Energiespeicherelements 213 ist mit dem zweiten Verbindungsende T₂ elektrisch verbunden. Das erste Energiespeicherelement 211 ist ein Induktor, und das zweite Energiespeicherelement 213 ist ein Kondensator.
Das Schaltmodul 22 umfasst ein Energiefreisetzungsende T₃, ein erstes Schaltelement 221 und ein zweites Schaltelement 222. Das erste Schaltelement 221 ist mit dem ersten Energiespeicherelement 211 und dem zweiten Verbindungsende T₂ elektrisch verbunden. Das zweite Schaltelement 222 ist mit dem zweiten Energiespeicherelement 213 und dem Energiefreisetzungsende T₃ elektrisch verbunden. Das Energiefreisetzungsende T₃ ist mit einem externen Energiespeicherelement E elektrisch verbunden. Als ein Ausführungsbeispiel ist sowohl das erste als auch das zweite Schaltelement 221 und 222 ein Halbleiterschaltelement, beispielsweise ein bipolarer Sperrschichttransistor (BJT – bipolar junction transistor) oder ein Feldeffekttransistor (FET – field-effect transistor).
Zusätzlich dazu, dass es ein Anschluss einer Übertragungsleitung ist, wie in 3 gezeigt ist, kann das Energiefreisetzungsende T₃ auch ein Gleichrichterelement wie beispielsweise eine Diode umfassen. Überdies kann das externe Energiespeicherelement E zum Beispiel einen Kondensator, Induktor, eine Batteriezelle oder ihre Kombination umfassen. Das Energiefreisetzungsende T₃ kann ferner mit einem externen Energiespeicherelement E, einer externen Leistung, einer externen Belastung oder ihrer Kombination elektrisch verbunden sein und kann auch mit dem Leistungssystem P₁ elektrisch verbunden sein.
4A bis 4D sind schematische Diagramme, die einige Variationen des Energiefreisetzungsendes T₃, der externen Belastung EL, der externen Leistung P₂ und des externen Energiespeicherelements E gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen. Wie in 4A gezeigt ist, ist das Energiefreisetzungsende T₃ ein Anschluss einer Übertragungsleitung und mit der externen Belastung EL verbunden, um zusätzliche Leistung auf die externe Belastung EL zu übertragen oder um die externe Belastung EL anzusteuern oder zu betreiben. Wie in 4B gezeigt ist, umfasst das Energiefreisetzungsende T₃ eine Diode und ist mit der externen Leistung P₂ und dem externen Energiespeicherelement E verbunden, und das externe Energiespeicherelement E ist beispielsweise ein Kondensator. Wie in 4C gezeigt ist, umfasst das Energiefreisetzungsende T₃ eine Diode und ist mit der externen Leistung P₂ und dem externen Energiespeicherelement E verbunden, und das externe Energiespeicherelement E ist beispielsweise ein Induktor. Wie in 4D gezeigt ist, umfasst das Energiefreisetzungsende T₃ eine Diode und ist mit dem externen Energiespeicherelement E verbunden, und das externe Energiespeicherelement E ist beispielsweise aus einem Induktor und einer Batterie gebildet.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Vergleichsmodul 23 einen Komparator 231, der mit dem ersten Schaltelement 221 elektrisch verbunden ist und das periodische Signal S₂ ausgibt, um das erste Schaltelement 221 und das zweite Schaltelement 222 gemäß dem Erfassungssignal S₁ und einem Referenzsignal S₃ zu steuern. Als ein Ausführungsbeispiel umfasst das Vergleichsmodul 23 eine digitale Steuerschaltung wie beispielsweise eine Mikrosteuerung. Das Referenzsignal S₃ könnte ein Spannungssignal oder ein Sägezahnwellenspannungssignal sein, das auf die Charakteristik und den Zustand der gesteuerten Vorrichtung D bezogen ist, und könnte je nach der Charakteristik und dem Zustand der gesteuerten Vorrichtung D variabel sein.
5A bis 5F sind schematische Diagramme einiger Variationen des Vergleichsmoduls 23 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 5A gezeigt ist, ist der invertierende Eingangsanschluss des Komparators 231 mit einer Spannungsquelle verbunden und empfängt das durch die Spannungsquelle ausgegebene Referenzsignal S₃, der nicht-invertierende Eingangsanschluss des Komparators 231 empfängt das Erfassungssignal S₁, und der Ausgangsanschluss des Komparators 231 gibt das periodische Signal S₂ aus. Wie in 5B gezeigt ist, ist der Ausgangsanschluss des Komparators 231 ferner mit einem Schmitt-Trigger ST verbunden. Wie in 5C gezeigt ist, empfängt der invertierende Eingangsanschluss des Komparators 231 das Sägezahnwellenreferenzsignal S₃, und der Schmitt-Trigger ST ist ferner mit einer Verzögerungsleitung DL verbunden.
Wie in 5D gezeigt ist, umfasst das Vergleichsmodul 23 eine digitale Steuerschaltung 232, die mit dem ersten Schaltelement 221 elektrisch verbunden ist, das Erfassungssignal S₁ in ein digitales Signal umwandelt und das digitale Signal und einen vorbestimmten Wert vergleicht, um das periodische Signal S₂ auszugeben, um je nach dem Vergleichsergebnis das erste Schaltelement 221 und das zweite Schaltelement (nicht gezeigt) zu steuern. Wie in 5E gezeigt ist, umfasst die digitale Steuerschaltung 232 ein Datenkommunikationssignalausgangsende T₄ und gibt ein Datenkommunikationssignal S₄ an das Leistungssystem aus (nicht gezeigt). Wenn die gesteuerte Vorrichtung (nicht gezeigt) eine Batteriezelle wie beispielsweise eine Sekundärbatterie oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator ist, umfasst das Datenkommunikationssignal S₄ Informationen bezüglich Ladezustand, Entladezustand, Ladezeit, Daten zum Bestimmen, ob ein Laden oder Entladen abgeschlossen ist, einen brauchbaren Spannungswert oder eine beliebige Kombination derselben. Das Leistungssystem P₁ trifft gemäß dem Datenkommunikationssignal S₄ Entscheidungen bezüglich der Leistungsverwaltung.
Wie in 5F gezeigt ist, umfasst die digitale Steuerschaltung 232 ein Datenkommunikationssignalausgangsende T₄ und ein Umgebungszustandssignaleingangsende T₅. Das Umgebungszustandssignaleingangsende T₅ ist mit einem Außenumgebungsdetektor ES verbunden und empfängt ein Umgebungszustandssignal S₅, das Umgebungstemperatur- oder -feuchtigkeitsinformationen umfasst, die auf die gesteuerte Vorrichtung bezogen sind (nicht gezeigt). Der Außenumgebungsdetektor ES kann ein Thermistor sein. Überdies gibt das Datenkommunikationssignalausgangsende T₄ ein Datenkommunikationssignal S₄ aus, das Betriebsinformationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung umfasst. Die Betriebsinformationen umfassen Spannungswert, Stromwert, Spannungsänderung oder Stromänderung, die durch das Erfassungssignal S₁ erfasst werden, oder Frequenz, Dauer der Einschaltperiode, Dauer der Abschaltperiode des periodischen Signals S₂, oder durch das Umgebungszustandssignal S₅ erfasste Umgebungsparameter oder die von den obigen Parametern abgeleiteten Dateninformationen.
Wie in 3 gezeigt ist, gibt der Komparator 231 dann, wenn der Komparator 231 des Vergleichsmoduls 23 das Erfassungssignal S₁ und das Referenzsignal S₃ vergleicht, und wenn bestimmt wird, dass die seitens des Leistungssystems P1 bereitgestellte Leistung die Leistung, die die gesteuerte Vorrichtung D benötigt, überschritten hat, das periodische Signal S₂ aus, und die Einschaltperiode eines Zyklus des periodischen Signals S₂ schaltet das erste Schaltelement 221 ein, sodass der Strom durch das erste Energiespeicherelement 211 und das erste Schaltelement 221 fließt und das erste Energiespeicherelement 211 somit die elektrische Energie speichert. Dann wird das erste Schaltelement 221 während der Abschaltperiode des besagten Zyklus abgeschaltet, und die seitens des ersten Energiespeicherelements 211 während der Einschaltperiode gespeicherte Energie wird durch das erste Gleichrichterelement 212 freigesetzt und anschließend seitens des zweiten Energiespeicherelements 213 gespeichert. Anschließend wird die Energie während der Einschaltperiode eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus seitens des zweiten Energiespeicherelements 213 durch das zweite Schaltelement 222 freigesetzt und anschließend seitens des externen Energiespeicherelements E gespeichert.
Demgemäß kann aufgrund der oben erwähnten Hardwarekonstruktion die zusätzliche Energie seitens des externen Energiespeicherelements E durch einen Energiespeicherpfad, der durch das erste Energiespeicherelement 211 und das erste Schaltelement 221 gebildet wird, und einen Energiefreisetzungspfad, der durch das zweite Energieelement 213 und das zweite Schaltelement 222 gebildet wird, gespeichert werden, wobei es vorteilhaft für die Wiederverwendung der Energie ist. Überdies fließt bei diesem Ausführungsbeispiel der in das erste Verbindungsende T₁ fließende Strom vollständig aus dem zweiten Verbindungsende T₂ heraus. Mit anderen Worten ist der in das erste Verbindungsende T₁ fließende elektrische Strom gleich dem, der aus dem zweiten Verbindungsende T₂ heraus fließt, sodass der durch das Leistungssystem bereitgestellte Strom während des Betriebs der Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 nicht umgelenkt oder abgeschaltet wird.
Außerdem kann die Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 ferner ein Stromerfassungselement 24 umfassen, das mit der gesteuerten Vorrichtung D elektrisch verbunden ist und das Erfassungssignal S₁ ausgibt. Als ein Ausführungsbeispiel kann das Stromerfassungselement 24 je nach verschiedenen Produktanforderungen oder Entwurfsüberlegungen auf verschiedene Weise angeordnet sein. 6A bis 6I sind schematische Diagramme, die einige Variationen der Anordnung des Stromerfassungselements 24 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.
Wie in 6A gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 zwischen der gesteuerten Vorrichtung D und dem zweiten Verbindungsende T₂ angeordnet. Wie in 6B gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 zwischen dem ersten Verbindungsende T₁ und der gesteuerten Vorrichtung D angeordnet. Wie in 6C gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 mit dem zweiten Verbindungsende T₂ elektrisch verbunden und bildet eine Reihenverbindung mit der gesteuerten Vorrichtung D. Wie in 6D gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 mit dem ersten Verbindungsende T₁ elektrisch verbunden und bildet eine Reihenverbindung mit der gesteuerten Vorrichtung D. Wie in 6E gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 zwischen der gesteuerten Vorrichtung D und dem ersten Verbindungsende T₁ angeordnet. Wie in 6F gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 mit der gesteuerten Vorrichtung D elektrisch verbunden und bildet eine Reihenverbindung mit dem ersten Verbindungsende T₁. Wie in 6G gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 mit dem zweiten Verbindungsende T₂ elektrisch verbunden. Wie in 6H gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 mit dem ersten Verbindungsende T₁ elektrisch verbunden. Wie in 6I gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 mit dem zweiten Verbindungsende T₂ und dem Schaltmodul 22 elektrisch verbunden.
Bei praktischen Anwendungen kann das Stromerfassungselement 24 auch verschiedene Schaltungsarchitekturen aufweisen. 7A bis 7E sind schematische Diagramme fünf veranschaulichender Architekturen des Stromerfassungselements 24 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie in 7A gezeigt ist, ist das Stromerfassungselement 24 ein Widerstand. Wie in 7B gezeigt ist, umfasst das Stromerfassungselement 24 einen Widerstand und einen Verstärker. Wie in 7C gezeigt ist, umfasst das Stromerfassungselement 24 einen Widerstand und einen NPN-Transistor. Wie in 7D gezeigt ist, umfasst das Stromerfassungselement 24 einen Widerstand und einen PNP-Transistor. Wie in 7E gezeigt ist, umfasst das Stromerfassungselement 24 einen Widerstand und einen optischen Koppler eines Isolationstyps.
8A ist ein schematisches Diagramm einer Leistungsverwaltungsvorrichtung 3 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Vergleich zu der Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 der 3 umfasst das Energiespeichermodul 31 der Leistungsverwaltungsvorrichtung 3 ferner ein zweites Gleichrichterelement 311 und ein drittes Gleichrichterelement 312. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die gesteuerte Vorrichtung D beispielsweise eine einzelne Sekundärbatterie. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die gesteuerte Vorrichtung D je nach den Anforderungen jedoch mehr Sekundärbatterien umfassen, und die Sekundärbatterien können in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein.
Ein Ende des zweiten Gleichrichterelements 311 ist mit dem zweiten Energiespeicherelement 213 elektrisch verbunden, und das andere Ende des zweiten Gleichrichterelements 311 ist mit dem zweiten Verbindungsende T₂ elektrisch verbunden. Ein Ende des dritten Gleichrichterelements 312 ist mit dem zweiten Energiespeicherelement 213 elektrisch verbunden, und das andere Ende des dritten Gleichrichterelements 312 ist mit dem externen Energiespeicherelement E elektrisch verbunden und ist bei diesem Beispiel mit dem Masseende des externen Energiespeicherelements E verbunden.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 3 wird ferner durch Bezugnahme auf 8B mit 8A veranschaulicht. Wenn die seitens des Leistungssystems P1 bereitgestellte Leistung die Leistung, die die gesteuerte Vorrichtung D benötigt, überschreitet, gibt der Komparator 231 das periodische Signal S₂ aus. Das erste Schaltelement 221 wird während der Einschaltperiode C_1on des ersten Zyklus C₁ des periodischen Signal S₂ eingeschaltet. Unterdessen fließt der Strom von dem ersten Verbindungsende T₁ zu dem ersten Energiespeicherelement 211 und dem ersten Schaltelement 221 und aus dem zweiten Verbindungsende T₂ heraus, sodass das erste Energiespeicherelement 211 die Energie aus dem Strom während der Einschaltperiode C_1on speichert.
Das erste Schaltelement 221 wird während der Abschaltperiode C_1off des ersten Zyklus C₁ des periodischen Signals S₂ abgeschaltet. Unterdessen fließt der Strom durch das erste Energiespeicherelement 211, das erste Gleichrichterelement 212, das zweite Energiespeicherelement 213 und das zweite Gleichrichterelement 311 und fließt aus dem zweiten Verbindungsende T₂ heraus. Mit anderen Worten bilden das erste Energiespeicherelement 211 und das erste Gleichrichterelement 212 einen Energiefreisetzungspfad, und das zweite Energiespeicherelement 213 und das zweite Gleichrichterelement 311 bilden einen Energiespeicherpfad. Das heißt, das erste Energiespeicherelement 211 gibt die Energie während der Abschaltperiode C_1off frei, und das zweite Energiespeicherelement 213 speichert die Energie während der Abschaltperiode C_1off.
Dann, wie die Einschaltperiode C_1on des ersten Zyklus C₁, speichert das erste Energiespeicherelement 211 die Energie auch während der Einschaltperiode C_2on des zweiten Zyklus C₂ des periodischen Signals S₂. Unterdessen wird die zuvor gespeicherte Energie seitens des Energiefreisetzungspfads, der durch das dritte Gleichrichterelement 312, das zweite Energiespeicherelement 213 und das zweite Schaltelement 222 gebildet wird, durch das Energiefreisetzungsende T₃ an das externe Energiespeicherelement E freigesetzt.
Während der Abschaltperiode C_2off des zweiten Zyklus C₂ des periodischen Signals S₂ weisen das erste Energiespeicherelement 211 und das zweite Energiespeicherelement 213 dieselbe Funktionsweise auf wie während der Abschaltperiode C_1off des ersten Zyklus C₁. Mit anderen Worten gibt das erste Energiespeicherelement 211 Energie frei, und das zweite Energiespeicherelement 213 speichert Energie.
Dann, während der Einschaltperiode C_3on des dritten Zyklus C₃ des periodischen Signals S₂ weist sowohl das erste Energiespeicherelement 211 als auch das zweite Energiespeicherelement 213 dieselbe Funktionsweise auf wie während der Einschaltperiode C_2on des zweiten Zyklus C₂. Demgemäß nimmt die Leistungsverwaltungsvorrichtung 3 dann, wenn die seitens des Leistungssystems P1 bereitgestellte Leistung die Leistung, die die gesteuerte Vorrichtung D benötigt, übersteigt, im Grunde 1,5 Zyklen des periodischen Signals S₂ als Betriebszyklus, um die zusätzliche elektrische Energie effektiv an das externe Energiespeicherelement E zu liefern, um den Zweck einer Energiewiederverwendung zu erzielen.
8C und 8D sind schematische Diagramme, die eine Leistungsverwaltungsvorrichtung 4 und die darauf bezogenen Signalverläufe im Betrieb gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen. Im Vergleich zu der Leistungsverwaltungsvorrichtung 3 ist die Leistungsverwaltungsvorrichtung 4 mit der gesteuerten Vorrichtung D in Reihe geschaltet und umfasst ein Stromerfassungselement. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Energiefreisetzungsende T₃ des Schaltmoduls 22 mit einer externen Leistung P₂ und einem externen Energiespeicherelement E verbunden. Demgemäß besteht der Hauptunterschied bezüglich der Funktionsweise zwischen den Leistungsverwaltungsvorrichtungen 3 und 4 darin, dass die Energie nur dann freigesetzt werden kann, wenn die durch das zweite Energiespeicherelement 213 der Leistungsverwaltungsvorrichtung 4 gespeicherte elektrische Energie (Spannung) größer ist als der Spannungswert der externen Leistung P₂. Die gesteuerte Vorrichtung D ist bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise eine einzelne LED. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die gesteuerte Vorrichtung D je nach den Anforderungen jedoch mehrere LEDs umfassen, und die LEDs können in Reihe oder parallel geschaltet sein.
9A ist ein schematisches Diagramm einer Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 9A gezeigt ist, sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Leistungsverwaltungsvorrichtungen 5 entsprechend zwei gesteuerten Vorrichtungen D angeordnet, und die zwei gesteuerten Vorrichtungen D sind in Reihe geschaltet und sie sind beispielsweise Sekundärbatterien. Im Vergleich zu der Leistungsverwaltungsvorrichtung 2 umfasst die Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 ferner eine erste Schalteinheit SW₁, eine zweite Schalteinheit SW₂ und eine Steuereinheit 51.
Die erste Schalteinheit SW₁ ist mit der gesteuerten Vorrichtung D in Reihe geschaltet, um eine Reihenschaltung zu bilden. Die zweite Schalteinheit SW₂ ist mit der Reihenschaltung elektrisch verbunden und liefert einen Ladepfad oder einen Entladepfad, wenn die erste Schalteinheit SW₁ abgeschaltet ist. Die Steuereinheit 51 ist mit der gesteuerten Vorrichtung D, der ersten Schalteinheit SW₁ und der zweiten Schalteinheit SW₂ elektrisch verbunden und gibt gemäß einem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ oder einem Steuerkommunikationssignal S₇ ein erstes Steuersignal S_C1 an die erste Schalteinheit SW₁ aus oder ein zweites Steuersignal S_C2 an die zweite Schalteinheit SW₂ aus.
Das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ ist ein Stromwert oder ein Spannungswert, der den Zustand der gesteuerten Vorrichtung D darstellt und vor allem den Entladezustand oder Ladezustand der gesteuerten Vorrichtung D darstellt. Demgemäß bestimmt die Steuereinheit 51 gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆, ob die gesteuerte Vorrichtung D ladbar oder entladbar ist, um das Einschalten oder Abschalten der ersten und der zweiten Schalteinheit SW₁ und SW₂ zu steuern, um mehrere Strompfade bereitzustellen. Das Steuerkommunikationssignal S₇ umfasst Betriebsinformationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung 5, und die Betriebsinformationen umfassen einen Spannungswert, Stromwert, eine Spannungsänderung oder Stromänderung, die seitens des Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signals S₆ erfasst werden, oder Umgebungsparameter, die seitens des Umgebungszustandssignals S₅ erfasst werden, oder die von den obigen Parametern abgeleiteten Dateninformationen oder die Zustandsinformationen des ersten oder des zweiten Steuersignals S_C1 oder S_C2 oder die aus der Ferne eingegebenen Informationen zum Steuern des ersten Steuersignals S_C1 oder des zweiten Steuersignals S_C2. Überdies kann das Steuerkommunikationssignal S₇ ein digitales Signal oder ein analoges Signal sein.
Zur Vereinfachung der Veranschaulichung werden die Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 und die gesteuerte Vorrichtung D, die elektrisch direkt mit dem Leistungssystem P₁ verbunden sind, als Leistungsverwaltungsvorrichtung der ersten Stufe bzw. gesteuerte Vorrichtung der ersten Stufe bezeichnet, und eine andere Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 und gesteuerte Vorrichtung D werden als die Leistungsverwaltungsvorrichtung der zweiten Stufe bzw. gesteuerte Vorrichtung der zweiten Stufe bezeichnet.
Wenn die Steuereinheiten 51 der Leistungsverwaltungsvorrichtungen der ersten und der zweiten Stufe 5 gemäß den Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signalen S₆ der gesteuerten Vorrichtungen D der ersten und der zweiten Stufe bestimmen, dass die gesteuerten Vorrichtungen D der ersten und der zweiten Stufe ladbar sind, senden die zwei Steuereinheiten 51 das erste Steuersignal S_C1, um die erste Schalteinheit SW₁ einzuschalten, und senden das zweite Steuersignal S_C2, um die zweite Schalteinheit SW₂ abzuschalten, sodass das Leistungssystem P₁ die zwei gesteuerten Vorrichtungen D gleichzeitig laden kann.
Wenn die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe vollständig geladen wurde und nicht mehr geladen werden kann, sendet die Steuereinheit 51 der Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 der ersten Stufe gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ der gesteuerten Vorrichtung D der ersten Stufe das erste Steuersignal S_C1, um die erste Schalteinheit SW₁ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 der ersten Stufe abzuschalten, und sendet das zweite Steuersignal S_C2, um die zweite Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 der ersten Stufe einzuschalten, sodass das Leistungssystem P₁ lediglich die gesteuerte Vorrichtung D der zweiten Stufe lädt und die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe von der Ladeschleife ausgeschlossen wird, um nicht geladen zu werden.
Da die Steuereinheit 51 die erste und die zweite Schalteinheit SW₁ und SW₂ gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ steuern kann, können die zwei gesteuerten Vorrichtungen D abwechselnd geladen werden, wenn die durch das Leistungssystem P₁ bereitgestellte Ladespannung zu niedrig ist. Beispielsweise wird die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe zuerst geladen, und anschließend wird die gesteuerte Vorrichtung D der zweiten Stufe geladen, oder die gesteuerte Vorrichtung D der zweiten Stufe wird zuerst geladen, und anschließend wird die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe geladen, oder sie können in einem feststehenden Intervall abwechselnd geladen werden.
Desgleichen kann die Steuereinheit 51 dann, wenn die gesteuerte Vorrichtung D einer beliebigen Stufe keine Entladung benötigt, die gesteuerte Vorrichtung D durch das Schalten der ersten und der zweiten Schalteinheit SW₁ und SW₂ dazu zwingen, von der Entladeschleife ausgeschlossen zu werden.
Deshalb ist die Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 aufgrund der oben erwähnten Hardwarekonstruktion nicht nur in der Lage, zusätzliche Energie zu speichern und die Energie wieder zu verwenden, sondern sie ist auch in der Lage, das Laden oder Entladen abwechselnd zu steuern, um einen Lade- und Entladeschutz bereitzustellen. Außerdem kann die Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 auch bewirken, dass die gesteuerte Vorrichtung vollständig von der Lade- oder Entladeschleife ausgeschlossen wird und nicht die Funktion anderer gesteuerter Vorrichtungen beeinträchtigt.
Zu erwähnen ist, dass, obwohl zur Veranschaulichung zwei Stufen der Leistungsverwaltungsvorrichtungen 5 und gesteuerten Vorrichtungen D verwendet werden, je nach den praktischen Anforderungen auch mehr Stufen der Leistungsverwaltungsvorrichtungen 5 und gesteuerten Vorrichtungen D verwendet werden können.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 und die Steuereinheit 51 können bei der Anwendung verschiedene Ausführungsbeispiele aufweisen. Beispielsweise ist die Steuereinheit 51 ein Komparator und gibt je nach dem Vergleichsergebnis des Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signals S₆ und eines vorbestimmten Werts das erste Steuersignal S_C1 oder das zweite Steuersignal S_C2 aus, oder die Steuereinheit 51 ist eine digitale Steuerschaltung, die eine Mikrosteuerung umfasst, und wandelt das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ in ein digitales Signal um, um das erste Steuersignal S_C1 oder das zweite Steuersignal S_C2 auszugeben, je nach dem Vergleichsergebnis des digitalen Signals und eines vorbestimmten Werts, oder die Steuereinheit 51 ist ein Signalwandler und empfängt das Steuerkommunikationssignal S₇, indem sie beispielsweise den optischen Koppler der 7E verwendet, um das erste Steuersignal S_C1 oder das zweite Steuersignal S_C2 auszugeben, oder die Steuereinheit 51 ist ähnlich der digitalen Steuerschaltung 232 der 5E und 5F, die ein Kommunikationssignalausgangsende und ein Umgebungszustandssignaleingangsende umfasst. Es sei angemerkt, dass, obwohl die Steuereinheit 51 und das Vergleichsmodul 23 bei diesem Ausführungsbeispiel separate Elemente sind, sie bei anderen Ausführungsbeispielen in eine digitale Steuerschaltung integriert sein können, und die Steuereinheiten 51 einer anderen Stufe von Leistungsverwaltungsvorrichtungen 5 mit dem Vergleichsmodul 23 in einen Systemchip (SOC, system-on-a-chip) integriert sein können.
9B bis 9I sind schematische Diagramme einiger Variationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in 9B gezeigt ist, ist im Vergleich zu der Leistungsverwaltungsvorrichtung 5 ein Ende der zweiten Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 6 mit dem Leistungssystem P₁ elektrisch verbunden, und das andere Ende derselben ist mit der ersten Schalteinheit SW₁ elektrisch verbunden. Wie in 9C gezeigt ist, besteht der Hauptunterschied zwischen den Leistungsverwaltungsvorrichtungen 7 und 5 darin, dass ein Ende der zweiten Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 7 mit der gesteuerten Vorrichtung D elektrisch verbunden ist, und die erste Schalteinheit SW₁ und das andere Ende derselben mit einem Masseende des Leistungssystems P₁ elektrisch verbunden ist. Wie in 9D gezeigt ist, besteht der Hauptunterschied zwischen den Leistungsverwaltungsvorrichtungen 8 und 5 darin, dass ein Ende der zweiten Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 8 mit der gesteuerten Vorrichtung D und der ersten Schalteinheit SW₁ elektrisch verbunden ist und die zweite Schalteinheit SW₂ mit der Kombination der ersten Schalteinheit SW₁ und der gesteuerten Vorrichtung D einer Leistungsverwaltungsvorrichtung 8 einer anderen Stufe parallel geschaltet ist.
Wie in 9E gezeigt ist, umfasst die Leistungsverwaltungsvorrichtung 9 zwei zweite Schalteinheiten SW₂. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine der zweiten Schalteinheiten SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 9 genau so angeordnet wie die zweite Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 6 in 9B, und die anderen zweiten Schalteinheiten SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 9 ist genau so angeordnet wie die zweite Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 7 in 9C.
Es sei erwähnt, dass durch Parallelschalten der zweiten Schalteinheit SW₂ mit der durch die gesteuerte Vorrichtung D und die erste Schalteinheit SW₁ gebildeten Reihenschaltung oder durch Parallelschalten mit dem Leistungssystem P₁ oder dem Masseende des Leistungssystems P₁ die diversen Konfigurationen verschiedener Schaltungsbauglieder während des Ladens oder Entladens zwischen den gesteuerten Vorrichtungen verschiedener Stufen in Reihe oder parallel erzeugt werden können.
Wie in 9F gezeigt ist, umfasst die Leistungsverwaltungsvorrichtung 10 zwei zweite Schalteinheiten SW₂. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine der zweiten Schalteinheiten SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 10 genau so angeordnet wie die zweite Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 6 in 9B, und die anderen zweiten Schalteinheiten SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 10 ist genau so angeordnet wie die zweite Schalteinheit SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 8 in 9D.
Überdies umfasst das Leistungssystem P₁ ferner eine Stromquelle CS (current source) und ein Gleichrichterelement REC (rectifying element). Die Stromquelle CS ist mit der gesteuerten Vorrichtung D und dem Energiespeichermodul 21 elektrisch verbunden. Das Gleichrichterelement REC ist mit der Stromquelle CS parallel geschaltet. Die Steuereinheit 51 gibt das zweite Steuersignal S_C2 gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ oder dem Steuerkommunikationssignal S₇ an die zweite Schalteinheit SW₂ aus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Beispiel durch zwei Leistungsverwaltungsvorrichtungen 10 gegeben, die mit der gesteuerten Vorrichtung D einer entsprechenden Anzahl zusammenwirken. Wie nachstehend werden zur Vereinfachung der Veranschaulichung die Leistungsverwaltungsvorrichtung 10 und die gesteuerte Vorrichtung D, die in 9F näher bei dem Leistungssystem P₁ liegen, als Leistungsverwaltungsvorrichtung der ersten Stufe bzw. gesteuerte Vorrichtung der ersten Stufe bezeichnet, und die andere Leistungsverwaltungsvorrichtung 10 und gesteuerte Vorrichtung D werden als Leistungsverwaltungsvorrichtung der zweiten Stufe bzw. gesteuerte Vorrichtung der zweiten Stufe bezeichnet.
Wenn die ersten Schalteinheiten SW₁ der Leistungsverwaltungsvorrichtungen 10 der ersten und der zweiten Stufe eingeschaltet werden, und alle zweiten Schalteinheiten SW₂ abgeschaltet werden, werden die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe und die gesteuerte Vorrichtung D der zweiten Stufe zu einer Reihenverbindung. Wenn die zwei zweiten Schalteinheiten SW₂ der Leistungsverwaltungsvorrichtungen 10 der ersten Stufe und die erste Schalteinheit SW₁ der Leistungsverwaltungsvorrichtung 10 der zweiten Stufe eingeschaltet werden und die anderen Schalteinheiten abgeschaltet werden, werden die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe und die gesteuerte Vorrichtung D der zweiten Stufe zu einer Reihenverbindung. Demgemäß können die gesteuerte Vorrichtung D der ersten Stufe und die gesteuerte Vorrichtung D der zweiten Stufe aufgrund der Anordnung der zweiten Schalteinheit SW₂ zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung werden.
Wie in 9G gezeigt ist, umfasst die Leistungsverwaltungsvorrichtung 11 zwei erste Schalteinheiten SW₁ und ist mit der gesteuerten Vorrichtung D in Reihe geschaltet. Die Steuereinheit 51 gibt gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ oder dem Steuerkommunikationssignal S₇ das erste Steuersignal S_C1 an die erste Schalteinheit SW₁ aus.
Aufgrund der oben erwähnten Anordnung der ersten Schalteinheit SW₁ kann die gesteuerte Vorrichtung D dann, wenn die oben erwähnten ersten Schalteinheiten SW₁ alle abgeschaltet werden, von dem durch die anderen gesteuerten Vorrichtungen D gebildeten Lade- oder Entladepfad ausgeschlossen werden und können mittels einer anderen Leistungsquelle, beispielsweise des mit dem Energiefreisetzungsende T₃ des Schaltmoduls 22 verbundenen externen Energiespeicherelements E, separat geladen werden. Deshalb kann je nach der Hardwarekonstruktion der Leistungsverwaltungsvorrichtung 11 eine der gesteuerten Vorrichtungen D von dem Entladepfad ausgeschlossen werden, um geladen zu werden, wenn die anderen gesteuerten Vorrichtungen D gerade entladen. Außerdem kann die gesteuerte Vorrichtung D durch die zusätzliche Energie, die zu einem früheren Zeitpunkt gespeichert wurde, separat geladen werden, sodass der Zweck der Energiewiederverwendung erfüllt werden kann.
Es sei erwähnt, dass die technischen Merkmale der oben erwähnten Schalteinheiten je nach den Produktanforderungen und dem Entwurf separat oder zusammen verwendet werden können, wie in 9H und 9I gezeigt ist. In 9H ist das Zusammenwirken einer einzelnen ersten Schalteinheit SW₁ mit vier zweiten Schalteinheiten SW₂ gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die gesteuerten Vorrichtungen D aller Stufen dann zu einer Parallelverbindung, wenn die mit dem Leistungssystem P₁ jeder Stufe der Leistungsverwaltungsvorrichtung verbundene zweite Schalteinheit SW₂ und die mit dem Masseende des Leistungssystems P₁ verbundene zweite Schalteinheit SW₂ eingeschaltet werden und die anderen Schalteinheiten abgeschaltet werden. Mit anderen Worten kann die (nicht gezeigte) Steuereinheit die zweiten Steuersignale S_C2 mit unterschiedlichen Pegeln an die zweiten Schalteinheiten SW₂ ausgeben, um verschiedene zweite Schalteinheiten SW₂ einzuschalten und abzuschalten.
Um die Verbindung der ersten und der zweiten Schalteinheiten SW₁ und SW₂ in 9H hervorzuheben, sind das Energiespeichermodul 21, das Schaltmodul 22, das Vergleichsmodul 23 und die Steuereinheit 51 nicht gezeigt, es bedeutet jedoch nicht, dass die Leistungsverwaltungsvorrichtung die oben erwähnten Elemente nicht benötigt.
In 9I ist das Zusammenwirken zweier erster Schalteinheiten SW₁ mit vier zweiten Schalteinheiten SW₂ gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 51 das Verbindungsmuster der gesteuerten Vorrichtungen D einstellen, indem sie die ersten Schalteinheiten SW₁ und die zweiten Schalteinheiten SW₂ vollständig einschaltet oder abschaltet oder teilweise einschaltet oder abschaltet. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit 51 dann, wenn mehr als zwei erste Schalteinheiten SW₁ oder zweite Schalteinheiten SW₂ vorliegen, die ersten Steuersignale S_C1 mit unterschiedlichen Pegeln an die ersten Schalteinheiten SW₁ ausgeben oder die zweiten Steuersignale S_C2 mit unterschiedlichen Pegeln an die zweiten Schalteinheiten SW₂ ausgeben.
Als ein Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit 51 bestimmen, welche Schalteinheit eingeschaltet oder abgeschaltet werden muss, indem sie das empfangene Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal S₆ berechnet oder indem sie es mit einem vorbestimmten Wert vergleicht oder indem sie das Steuerkommunikationssignal S₇ verwendet, oder durch die Berechnung einer Funktion oder durch eine Nachschlagtabelle.
Überdies sind die ersten und die zweiten Schalteinheiten SW₁ und SW₂ Halbleiterschaltelemente und können einen Ladesteuerschalter SW_C und/oder einen Entladesteuerschalter SW_D umfassen. Demgemäß steuern das erste Steuersignal S_C1 und das zweite Steuersignal S_C2, um die erste und die zweite Schalteinheit SW₁ und SW₂ zu steuern, die entsprechende erste Schalteinheit SW₁ und die zweite Schalteinheit SW₂ mit einem Ladesteuersignal S_C, einem Entladesteuersignal S_D bzw. ihrer Kombination. Im Folgenden geht es um vier Anwendungskonstruktionen der ersten Schalteinheit SW₁ und des ersten Steuersignals S_C1, wie in 10A bis 10D gezeigt ist, indem die erste Schalteinheit SW₁ und das erste Steuersignal S_C1 als Beispiel genommen werden.
Wie in 10A gezeigt ist, umfasst die erste Schalteinheit SW₁ den Ladesteuerschalter SW_C und den Entladesteuerschalter SW_D, und der Ladesteuerschalter SW_C ist mit dem Entladesteuerschalter SW_D verbunden. Die erste Schalteinheit SW₁ empfängt das Ladesteuersignal S_C und das Entladesteuersignal S_D des ersten Ladesteuersignals S_C1. Die Laderichtung D₁ verläuft von dem Entladesteuerschalter SW_D zu dem Ladesteuerschalter SW_C, und die Entladerichtung D₂ verläuft von dem Ladesteuerschalter SW_C zu dem Entladesteuerschalter SW_D.
Wie in 10B gezeigt ist, umfasst die erste Schalteinheit SW₁ ein ODER-Gatter, einen Bidirektionaltransistor und eine Auswahlschaltung GSSEL. Das Ladesteuersignal S_C und das Entladesteuersignal S_D des ersten Ladesteuersignals S_C1 werden durch das ODER-Gatter empfangen, und die Auswahlschaltung GSSEL schaltet gemäß dem Ladesteuersignal S_C und dem Entladesteuersignal S_D das Substrat SUB des Bidirektionaltransistors zu dem entladenden Masseende SUB₁ oder dem ladenden Masseende SUB₂, um richtige Spannung für das Substrat bereitzustellen. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst die erste Schalteinheit SW₁ lediglich einen Entladesteuerschalter SW_D, und das erste Steuersignal S_C1, das der ersten Schalteinheit SW₁ entspricht, steuert die erste Schalteinheit SW₁ mittels des Entladesteuersignals S_D. Wie in 10D gezeigt ist, umfasst die erste Schalteinheit SW₁ lediglich einen Ladesteuerschalter SW_C, und das erste Steuersignal S_C1, das der ersten Schalteinheit SW₁ entspricht, steuert die erste Schalteinheit SW₁ mittels des Ladesteuersignals S_C.
Zusammenfassend gesagt erzeugt bei der Leistungsverwaltungsvorrichtung der Erfindung das Vergleichsmodul ein periodisches Signal, um das Schaltmodul gemäß dem Erfassungssignal zu steuern, sodass das Energiespeichermodul während eines Zyklus des periodischen Signals Energie speichern kann und während eines anderen Zyklus die Energie freisetzen kann. Dadurch ist die Leistungsverwaltungsvorrichtung der Erfindung in der Lage, die gesteuerte Vorrichtung effektiv zu schützen, die Verschwendung der Leistung zu vermeiden und die zusätzliche Leistung zu speichern und zu verwenden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne ausgelegt werden. Fachleuten werden verschiedene Modifikationen der offenbarten Ausführungsbeispiele sowie alternative Ausführungsbeispiele einleuchten. Deshalb ist beabsichtigt, dass die angehängten Ansprüche alle Modifikationen abdecken, die in den wahren Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims

Eine Leistungsverwaltungsvorrichtung, die mit einer gesteuerten Vorrichtung angeordnet ist und mit einem Leistungssystem elektrisch verbunden ist und die Folgendes aufweist: ein Energiespeichermodul, das mit der gesteuerten Vorrichtung elektrisch verbunden ist; ein Schaltmodul, das mit dem Energiespeichermodul elektrisch verbunden ist; und ein Vergleichsmodul, das mit dem Schaltmodul elektrisch verbunden ist, ein Erfassungssignal empfängt und ein periodisches Signal erzeugt, um das Schaltmodul gemäß dem Erfassungssignal zu steuern, wobei das Energiespeichermodul während eines Zyklus des periodischen Signals elektrische Energie speichert und die elektrische Energie während eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus freisetzt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Erfassungssignal ein Stromwert oder ein Spannungswert ist, der den Zustand der gesteuerten Vorrichtung darstellt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Energiespeichermodul ein erstes Verbindungsende und ein zweites Verbindungsende umfasst, das Schaltmodul ein Energiefreisetzungsende umfasst, das mit einem externen Energiespeicherelement, einer externen Leistung, einer externen Belastung oder dem Leistungssystem elektrisch verbunden ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, die ferner Folgendes aufweist: ein Stromerfassungselement, das zwischen dem ersten Verbindungsende und dem zweiten Verbindungsende mit der gesteuerten Vorrichtung elektrisch in Reihe geschaltet ist und das Erfassungssignal ausgibt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das Energiespeichermodul Folgendes aufweist: ein erstes Energiespeicherelement, wobei ein Ende desselben mit dem ersten Verbindungsende elektrisch verbunden ist und das andere Ende desselben mit dem Schaltmodul verbunden ist; ein erstes Gleichrichterelement, das mit dem ersten Energiespeicherelement und dem Schaltmodul elektrisch verbunden ist; und ein zweites Energiespeicherelement, das mit dem ersten Gleichrichterelement und dem Schaltmodul elektrisch verbunden ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das erste Energiespeicherelement ein Induktor ist und das zweite Energiespeicherelement ein Kondensator ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das Schaltmodul Folgendes aufweist: ein erstes Schaltelement, das mit dem ersten Energiespeicherelement und dem zweiten Verbindungsende elektrisch verbunden ist; und ein zweites Schaltelement, das mit dem zweiten Energiespeicherelement und dem Energiefreisetzungselement elektrisch verbunden ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das zweite Energiespeicherelement mit dem zweiten Verbindungsende elektrisch verbunden ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der jeder Zyklus des periodischen Signals eine Einschaltperiode und eine Abschaltperiode umfasst.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der elektrische Energie während der Einschaltperiode zumindest eines Zyklus des periodischen Signals durch das erste Schaltelement gespeichert und während der Abschaltperiode des besagten Zyklus durch das erste Gleichrichterelement freigesetzt und seitens des zweiten Energiespeicherelements gespeichert wird und anschließend während der Einschaltperiode eines anderen Zyklus nach dem besagten Zyklus durch das zweite Schaltelement freigesetzt wird.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der sowohl das erste als auch das zweite Schaltelement ein Halbleiterschaltelement ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der das erste Energiespeicherelement und das erste Schaltelement einen Energiespeicherpfad bilden, und das zweite Energiespeicherelement und das zweite Schaltelement einen Energiefreisetzungspfad bilden.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der das Energiespeichermodul ferner Folgendes aufweist: ein zweites Gleichrichterelement, wobei ein Ende desselben mit dem zweiten Energiespeicherelement elektrisch verbunden ist und das andere Ende desselben mit dem zweiten Verbindungsende elektrisch verbunden ist; und ein drittes Gleichrichterelement, wobei ein Ende desselben mit dem zweiten Energiespeicherelement elektrisch verbunden ist und das andere Ende desselben mit dem externen Energiespeicherelement, der externen Leistung, der externen Belastung oder dem Leistungssystem elektrisch verbunden ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der das erste Energiespeicherelement und das erste Gleichrichterelement einen Energiefreisetzungspfad bilden, und das zweite Energiespeicherelement und das zweite Gleichrichterelement einen Energiespeicherpfad bilden.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, bei der das dritte Gleichrichterelement, das zweite Energiespeicherelement und das zweite Schaltelement einen Energiefreisetzungspfad bilden.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der das Vergleichsmodul Folgendes aufweist: einen Komparator, der mit dem ersten Schaltelement elektrisch verbunden ist und das periodische Signal ausgibt, um das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement gemäß dem Erfassungssignal und einem Referenzsignal zu steuern.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 16, bei der das Referenzsignal ein Spannungssignal oder ein Sägezahnwellenspannungssignal ist, das auf die Charakteristik der gesteuerten Vorrichtung bezogen ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der das Vergleichsmodul Folgendes aufweist: eine digitale Steuerschaltung, die mit dem ersten Schaltelement elektrisch verbunden ist, das Erfassungssignal in ein digitales Signal umwandelt und das digitale Signal mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, um das periodische Signal auszugeben, um je nach dem Vergleichsergebnis das erste oder das zweite Schaltelement zu steuern.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der die digitale Steuerschaltung eine Mikrosteuerung ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der die digitale Steuerschaltung ein Datenkommunikationssignal aufweist, um mit dem Leistungssystem zu kommunizieren.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 20, bei der die digitale Steuerschaltung ferner ein Umgebungszustandssignaleingangsende umfasst, das mit einem Außenumgebungsdetektor verbunden ist und ein Umgebungszustandssignal empfängt, das Umgebungstemperatur- oder -feuchtigkeitsinformationen umfasst, die auf die gesteuerte Vorrichtung bezogen sind.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 21, bei der der Außenumgebungsdetektor ein Thermistor ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 21, bei der das Datenkommunikationssignal Betriebsinformationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung umfasst, und die Betriebsinformationen Spannungswert, Stromwert, Spannungsänderung oder Stromänderung, die durch das Erfassungssignal erfasst werden, oder Frequenz, Dauer der Einschaltperiode, Dauer der Abschaltperiode des periodischen Signals oder Umgebungsparameter, die durch das Umgebungszustandssignal erfasst werden, oder die von den obigen Parametern abgeleiteten Dateninformationen umfassen.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: zumindest eine erste Schalteinheit, die eine Reihenschaltung bildet, indem sie mit der gesteuerten Vorrichtung in Reihe geschaltet wird; zumindest eine zweite Schalteinheit, die mit der Reihenschaltung elektrisch verbunden ist und einen Ladepfad oder einen Entladepfad bereitstellt, wenn die erste Schalteinheit abgeschaltet wird; und eine Steuereinheit, die mit der gesteuerten Vorrichtung, der ersten Schalteinheit und der zweiten Schalteinheit elektrisch verbunden ist und ein erstes Steuersignal an die erste Schalteinheit ausgibt oder ein zweites Steuersignal an die zweite Schalteinheit ausgibt, je nach einem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal oder einem Steuerkommunikationssignal.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die zweite Schalteinheit mit der gesteuerten Vorrichtung oder mit dem Leistungssystem oder mit dem Masseende des Leistungssystems oder mit einer anderen gesteuerten Vorrichtung elektrisch verbunden ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der sowohl das erste Steuersignal als auch das zweite Steuersignal ein Ladesteuersignal oder ein Entladesteuersignal oder ihre Kombination umfasst.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der sowohl die erste als auch die zweite Schalteinheit ein Halbleiterschaltelement ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal ein Stromwert oder ein Spannungswert ist, der den Entladezustand oder Ladezustand der gesteuerten Vorrichtung darstellt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinheit gemäß dem Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal bestimmt, ob die gesteuerte Vorrichtung ladbar oder entladbar ist, wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist, wird das erste Steuersignal ausgegeben, um die erste Schalteinheit abzuschalten, und das zweite Steuersignal wird ausgegeben, um die zweite Schalteinheit einzuschalten.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinheit ein Komparator ist, der das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal mit einem vorbestimmten Wert vergleicht und je nach dem Vergleichsergebnis das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal ausgibt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinheit dann, wenn eine Mehrzahl der ersten Schalteinheiten oder zweiten Schalteinheiten vorliegt, die ersten Steuersignale mit unterschiedlichen Pegeln an die erste Schalteinheit ausgibt oder die zweiten Steuersignale mit unterschiedlichen Pegeln an die zweite Schalteinheit ausgibt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinheit eine digitale Steuerschaltung ist, das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal in ein digitales Signal umwandelt und das digitale Signal mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, um je nach dem Vergleichsergebnis das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal auszugeben.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 32, bei der die digitale Steuerschaltung eine Mikrosteuerung ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 32, bei der die digitale Steuerschaltung ein Steuerkommunikationssignalende aufweist und das Steuerkommunikationssignal empfängt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 32, bei der die digitale Steuerschaltung ein Umgebungszustandssignaleingangsende aufweist, das mit einem Außenumgebungsdetektor verbunden ist, und das Umgebungszustandssignal Umgebungstemperatur- oder -feuchtigkeitsinformationen umfasst, die auf die gesteuerte Vorrichtung bezogen sind.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 35, bei der der Außenumgebungsdetektor ein Thermistor ist.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 35, bei der das Steuerkommunikationssignal Betriebsinformationen der Leistungsverwaltungsvorrichtung umfasst, und die Betriebsinformationen einen Spannungswert, Stromwert, eine Spannungsänderung oder Stromänderung, die durch das Gesteuerte-Vorrichtung-Zustand-Signal erfasst werden, oder Umgebungsparameter, die durch das Umgebungszustandssignal erfasst werden, oder die Dateninformationen, die von den obigen Parametern abgeleitet sind, oder die Zustandsinformationen des ersten oder des zweiten Steuersignals oder die aus der Ferne eingegebenen Informationen zum Steuern des ersten Steuersignals oder des zweiten Steuersignals umfassen.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 24, bei der die Steuereinheit ein Signalwandler ist, der das Steuerkommunikationssignal empfängt und das erste Steuersignal oder das zweite Steuersignal ausgibt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die gesteuerte Vorrichtung eine Belastung oder eine Sekundärbatterie oder eine Licht emittierende Diode oder einen elektrischen Doppelschichtkondensator oder eine Photovoltaikzelle oder eine Baugruppe, die zum Speichern von Energie und zum Entladen in der Lage ist, umfasst, wobei jedes dieser Elemente Strom- oder Spannungsschutz oder -steuerung benötigt.
Die Leistungsverwaltungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Leistungssystem ferner Folgendes aufweist: eine Stromquelle, die mit der gesteuerten Vorrichtung und dem Energiespeichermodul elektrisch verbunden ist; und ein Gleichrichterelement, das mit der Stromquelle parallel geschaltet ist.