JP2022514533A - 電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法を提供する。このシステムは、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）と、電解質管理システム（ＥＭＳ）と、流量管理システム（ＦＭＳ）と、１つ以上の補助電源と、リアルタイム監視兼フィードバックシステム（ＲＭＳ）とを含む。ＧＭＡＢＳは複数のセルを含み、これらのセルは互いに電気接続され、発電するための反応を開始するための電解質を充填されている。ＥＭＳはセルを通って流れる電解質の流量を調整する。ＦＭＳはＧＭＡＢＳ内の電解質の循環を調整する。少なくとも１つの補助電源は、ＧＭＡＢＳに接続されて、電力を受けて電気自動車の構成要素に供給する。ＲＭＳは、各補助電源の充電状態をリアルタイムで計算し監視して、電気自動車への連続した電力供給を促進し、これにより電気自動車の航続距離を延長する。

Description

関連出願のクロスリファレンス
本願は、インド国特許仮出願（ＰＰＡ：Provisional Patent Application）第２０１８１１０４３０５５号、２０１８年１１月１５日出願、発明の名称”System Architecture for Range Extension of Electric Vehicles using Graphene Based Metal-air Battery”により優先権を主張し、この特許仮出願はその１カ月後の２０１８年１２月１５日に先日付けされている。この特許仮出願はその全文を参照することによって本明細書に含める。

背景
技術分野
本発明の好適例は一般に電気自動車の分野に関するものである。本発明の好適例は一般に金属空気電池によって給電される電気自動車の分野に関するものである。本発明の好適例は、より具体的には、グラフェン系金属空気電池を用いることによって電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法に関するものである。

関連技術の説明
人間の活動による気候変動の前兆がこれまでに一層明らかになっている。環境中への温室効果ガスの排出が、地球気温の絶え間ない上昇の１つの理由である。これらの温室効果ガスの主要部分は交通部門から生じ、全排出の約１４％を占める。従って、環境保護の追求に当たり、燃焼エンジンの代わりに電気によって駆動される自動車を使用することによってこれらの排出を低減する必要性が存在する。

電気自動車（ＥＶ：electric vehicle）は長年にわたって見かけられているが、その占める市場占有率は、まだ非常に小さい。初期には、電気自動車は、従来型自動車に比べて高いコストにより、消費者にとって魅力的な選択肢ではなかった。長い年月をかけて、電池技術の進歩及びリチウムイオン（Ｌｉイオン）電池の本格的な商業化により、電気自動車のコストは大幅に低減されて従来型自動車の規模に匹敵するようになった。しかし、コスト削減及び電池技術の進歩にもかかわらず、電気自動車は、その限られた航続距離及び長い充電時間により、未だに市場に浸透すべく奮闘中である。電気自動車が単一回の充電でカバーする最高航続距離は、例えば約４５０キロメートル(km)である。しかし、こうした長い航続距離は、テスラ社（Tesla, Inc.）が製造するもののような電気自動車の上級モデルにおいて実現され、こうした上級モデルは高価であり、最上位のＬｉイオン電池で走行する。平均では、大部分の電気自動車の航続距離は、未だに、再充電が必要になる前の約１００kmから１５０kmまでに留まっている。

電気自動車の航続距離が短い問題を解決する１つの方法は、高いエネルギー密度を有する電池を開発して使用することである。従って、高いエネルギー密度のグラフェン系金属空気電池を採用することによって電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法の必要性が存在する。さらに、電気自動車内に設置されたグラフェン系金属空気電池内の発電反応を最適化する必要性が存在する。さらに、グラフェン系金属空気電池に接続されて動作する補助電源の充電状態をリアルタイムで連続して計算し監視して、電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進する必要性が存在する。

本発明は、上述した短所、欠点、及び問題に応え、以下の明細書を読んで検討することによって理解される。

本発明の好適例の目的
本発明の好適例の第一の目的は、グラフェン系金属空気電池を用いることによって電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法を提供することにある。

本発明の好適例の他の目的は、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ：graphene-based metal-air battery system）を提供することにあり、このグラフェン系金属空気電池システムは複数のセルを具え、これらのセルは互いに電気接続され、このグラフェン系金属空気電池システム内で反応を開始して発電するための電解質を充填されるように構成されている。

本発明の好適例の他の目的は、流量管理システムを提供することにあり、この流量管理システムは、ＧＭＡＢＳ内の電解質の循環を調整し、ＧＭＡＢＳ内の電解質の流れを制御し、ＧＭＡＢＳのセル内の電解質の均等な分布を促進する。

本発明の好適例の他の目的は、電解質管理システムを提供することにあり、この電解質管理システムは、反応中にＧＭＡＢＳのセルを通って流れる電解質の温度を、例えば摂氏約１０度から摂氏約８０度までの範囲内に調整して維持し、電解質を浄化して、ＧＭＡＢＳ内の反応を妨げる不純物を電解質から除去する。

本発明の好適例の他の目的は、単一の補助電源を提供することにあり、この補助電源はＧＭＡＢＳに接続されて動作して、ＧＭＡＢＳから電力を受けて、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給する。

本発明の好適例の他の目的は、複数の補助電源を提供することにあり、これら複数の補助電源のいずれも、これら複数の補助電源のうちの他の１つが所定の充電状態（ＳｏＣ：state of charge）まで放電すると、ＧＭＡＢＳから電力を受けて、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給する。

本発明の好適例の他の目的は、リアルタイム監視兼フィードバックシステムを提供することにあり、このリアルタイム監視兼フィードバックシステムは１つ以上のフィードバックセンサを具え、これらのフィードバックセンサは、電気自動車内の複数のパラメータ、例えば温度、流量、電力、エネルギー、等を調整し、補助電源の各々のＳｏＣをリアルタイムで連続して計算し監視して、補助電源のいずれかによる電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進し、これにより電気自動車の航続距離を延長する。

本発明の好適例の他の目的は、表示部を提供することにあり、この表示部は、リアルタイム監視兼フィードバックシステム内に配置されたフィードバックセンサによって調整された複数のパラメータのリアルタイム値を提示する。

本発明の好適例の他の目的は、回生制動（回生ブレーキ）システムを提供することにあり、この回生制動システムは、制動中に電気自動車の運動エネルギーを回収して、補助電源のうちの少なくとも１つを充電する。

本発明の好適例の他の目的は、１つ以上のバッファタンクを提供することにあり、これらのバッファタンクは、追加的な量の電解質を貯蔵して、この電解質をＧＭＡＢＳのセル内に補充して所定の組成にする。

本発明の好適例の他の目的は、機械式補給システム及び挿入部を提供することにあり、この機械式補給システムは、ＧＭＡＢＳ内の反応中に消費された金属を取り込み、この挿入部はＧＭＡＢＳのセル内に金属を含有させる。

本発明の好適例の他の目的は、オーバーフロー管理システムを提供することにあり、このオーバーフロー管理システムは。電気自動車内部への電解質の漏洩を防止する。

本発明の好適例の他の目的は、温度制御部を提供することにあり、この温度制御部は、「加熱冷却システム」とも称され、ＧＭＡＢＳのセルを通って流れる電解質の温度を制御する。

本発明の好適例の他の目的は、水素ハーベスティング（収穫）システムを提供することにあり、この水素ハーベスティングシステムは、「ハイブリッドシステム」とも称され、ＧＭＡＢＳ内の反応中に生成される水素ガスを捕集して貯蔵する。

本発明の好適例の他の目的は、水素燃料電池を具えた水素ハーベスティングシステムを提供することにあり、この水素ハーベスティングシステムは、上記水素ガスに対して動作して、補助電源を充電するための電力を供給する。

本発明の好適例の他の目的は、グラフェン系空気調節システムを提供することにあり、このグラフェン系空気調節システムは、ＧＭＡＢＳのセルの動作にとって望ましい空気組成を提供する。

本発明の好適例の他の目的は、切り換え（スイッチング）部を提供することにあり、この切り換え部は、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムと通信して動作する電子回路として構成され、上記補助電源間の選択的切り換えを行って、これらの補助電源の各々の計算したＳｏＣに基づいて電気自動車の構成要素に電力を供給する。

本発明の好適例のこれら及び他の目的及び利点は、添付した図面と併せた以下の詳細な説明より、容易に明らかになる。

概要
本発明の好適例のこれら及び他の態様は、以下の説明及び添付した図面と共に考慮すると、より良く認識され理解される。しかし、以下の説明は、好適例及びその多数の具体的詳細を示しているが、例示として挙げるものであり限定として挙げるものではないことは明らかである。本発明の好適例の範囲及び精神から逸脱することなしに、本発明の好適例の範囲内で多数の変更及び修正を加えることができ、本発明の好適例はこうした修正のすべてを含む。

本概要は、概念の選択を簡略化した形式で紹介するために提供し、これらの概念は詳細な説明中にさらに開示する。本概要は、特許請求する主題の範囲を定めることは意図していない。

本発明の好適例は、グラフェン系金属空気電池を用いることによって電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法を提供する。さらに、本発明の好適例は、電解質を浄化し、グラフェン系金属空気電池のセル内に電解質を均等に分布させ、電解質を補充し、グラフェン系金属空気電池内の電解質の流量を調整し、グラフェン系金属空気電池のセルを通って流れる電解質の温度を調整して維持し、グラフェン系金属空気電池内に含有される金属を補充することによって、グラフェン系金属空気電池内の発電反応を最適化する。さらに、本発明の好適例は、グラフェン系金属空気電池に接続されて動作する補助電源の充電率（ＳｏＣ）をリアルタイムで連続して計算し監視して、電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進する。本発明の好適例は、電気自動車の航続距離が短いという長年にわたる技術課題を解決して、従来型自動車の代替を提供する。

本発明の好適例によれば、上記システムは、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）、流量管理システム、電解質管理システム、複数の補助電源のうちの１つ以上、及びリアルタイム監視兼フィードバックシステムを具えている。このＧＭＡＢＳは複数のセルを具え、これらのセルは、互いに電気接続され、このＧＭＡＢＳ内で反応を開始して発電するための電解質を充填されるように構成されている。このＧＭＡＢＳは、アルミニウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、及び鉄空気電池から成るグループから選択される。流量管理システムはＧＭＡＢＳに接続されて動作する。流量管理システムはＧＭＡＢＳ内の電解質の循環を調整するように構成されている。本発明の好適例によれば、流量管理システムが１つ以上のポンプを具え、これらのポンプはＧＭＡＢＳ内の電解質の流量を制御するように構成されている。本発明の他の好適例によれば、流量管理システムが、１つ以上のバルブと統合された１つ以上のロタメーター（浮子式流量計）を具えている。これらのロタメーターは、ＧＭＡＢＳの複数のセル内の電解質の均等な分布を促進するように構成されている。本発明の他の好適例によれば、流量管理システムが１つ以上の分配流路を具え、これらの分配流路は、ＧＭＡＢＳの複数のセルの全部にわたって電解質を分配する。本発明の他の好適例によれば、流量管理システムがオーバーフロー管理システムを具え、このオーバーフロー管理システムは、電気自動車内部への電解質の漏洩を防止するように構成されている。

本発明の好適例によれば、電解質管理システムが流量管理システムと通信して動作する。電解質管理システムは、反応中にＧＭＡＢＳの複数のセルを通って流れる電解質の温度を調整して維持するように構成されている。本発明の好適例によれば、「加熱冷却システム」とも称される温度制御部が電解質管理システムに結合されて動作する。温度制御部は、ＧＭＡＢＳの複数のセルを通って流れる電解質の温度を制御するように構成されている。本発明の好適例によれば、電解質管理システムが１つ以上のフィルタを具え、これらのフィルタは、電解質を浄化して、ＧＭＡＢＳ内の反応を妨げる不純物を電解質から除去するように構成されている。

本発明の好適例によれば、上記複数の補助電源のうちの少なくとも１つがＧＭＡＢＳに接続されて動作する。これら複数の補助電源は、金属イオン電池、鉛酸電池（鉛蓄電池）、ニッケル・カドミウム電池、レドックスフロー電池、スーパーコンデンサ、ニッケル金属水素化物電池、亜鉛臭素電池、ポリスルファイド臭素電池、及びその任意の組合せから成るグループから選択される。これら複数の補助電源のいずれも、これら複数の補助電源のうちの他の１つが所定のＳｏＣまで放電すると、ＧＭＡＢＳから電力を受けるように構成されている。これら複数の補助電源のいずれも、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給するように構成されている。本発明の好適例によれば、単一の補助電源がＧＭＡＢＳに接続されて動作して、ＧＭＡＢＳから電力を受けて、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給する、本発明の好適例によれば、上記システムが切り換え部を具え、この切り換え部は、リアルタイム監視兼フィードバックシステムと通信して動作して、上記複数の補助電源間の選択的切り換えを行い、これら複数の補助電源の各々の計算したＳｏＣに基づいて電気自動車の構成要素に電力を供給する。

本発明の好適例によれば、リアルタイム監視兼フィードバックシステムが１つ以上のフィードバックセンサを具え、これらのフィードバックセンサは複数のパラメータを調整するように構成され、これらのパラメータは、例えば電気自動車内の温度、流量、電力、エネルギー、等を含む。本発明の好適例によれば、上記システムが表示部を具え、この表示部は、リアルタイム監視兼フィードバックシステムに結合されて動作して、リアルタイム監視兼フィードバックシステム内に配置されたフィードバックセンサによって調整された複数のパラメータのリアルタイム値を提示する。本発明の好適例によれば、リアルタイム監視兼フィードバックシステムが、上記複数の補助電源の各々のＳｏＣをリアルタイムで連続して計算し監視して、これら複数の補助電源のいずれかによる電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進するように構成され、これにより電気自動車の航続距離を延長する。

本発明の好適例によれば、上記システムが回生制動システムを具え、この回生制動システムは上記複数の補助電源に接続されて動作する。この回生制動システムは、制動中に電気自動車の運動エネルギーを回収して、上記複数の補助電源のうちの少なくとも１つを充電するように構成されている。本発明の好適例によれば、上記システムが１つ以上のバッファタンクを具え、これらのバッファタンクはＧＭＡＢＳに接続されて動作する。これらのバッファタンクは、追加的な量の電解質を貯蔵して、この電解質をＧＭＡＢＳの複数のセル内に補充して所定の組成にするように構成されている。本発明の好適例によれば、上記システムが機械式補給システム及び挿入部を具え、この機械式補給システムは、ＧＭＡＢＳ内の反応中に消費された金属を取り込むように構成され、この挿入部はＧＭＡＢＳの複数のセル内に金属を含有させるように構成されている。本発明の好適例によれば、上記システムが水素ハーベスティングシステムを具え、この水素ハーベスティングシステムは、「ハイブリッドシステム」とも称され、ＧＭＡＢＳに結合されて動作する。この水素ハーベスティングシステムは、ＧＭＡＢＳ内の反応中に生成される水素ガスを捕集して貯蔵するように構成されている。本発明の好適例によれば、水素ハーベスティングシステムが水素燃料電池を具え、この水素燃料電池は、上記水素ガスに対して動作して、上記複数の補助電源のいずれかを充電するための電力を供給するように構成されている。本発明の好適例によれば、上記システムがグラフェン系空気調節システムを具え、このグラフェン系空気調節システムは、ＧＭＡＢＳの複数のセルの動作にとって望ましい空気組成を提供するように構成されている。

本明細書中には電気自動車の航続距離を延長する方法も開示する。本明細書中に開示する方法では、上記に開示したように複数のセルを具えたＧＭＡＢＳが電気自動車内に設置されている。ＧＭＡＢＳに接続されて動作する上記流量管理システムは、ＧＭＡＢＳ内の電解質を循環させてＧＭＡＢＳの複数のセルに充填する。ＧＭＡＢＳの複数のセルに充填された電解質は、ＧＭＡＢＳ内で反応を開始して発電する。上記電解質管理システムは、上記流量管理システムと通信して動作して、反応中にＧＭＡＢＳの複数のセルを通って流れる電解質の温度を調整して維持する。上記切り換え部は、上記複数の補助電源のうちの他の１つが所定のＳｏＣまで放電すると、上記複数の補助電源のうちの１つを選択的にＧＭＡＢＳに接続して、ＧＭＡＢＳから電力を受ける。接続された補助電源は、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給する。上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、上記複数の補助電源のＳｏＣをリアルタイムで連続して計算し監視して、これら複数の補助電源のいずれかによる電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進し、これにより電気自動車の航続距離を延長する。さらに、本明細書中に開示する方法では、上記回生制動システム、上記バッファタンク、上記機械式補給システム、上記流量管理システムのポンプ及びロタメーター、上記オーバーフロー管理システム、上記温度制御部、上記電解質管理システムのフィルタ、上記水素ハーベスティングシステム、及び上記グラフェン系空気調節システムが、ＧＭＡＢＳの動作中に上記に開示したそれぞれの機能を実行する。

本発明の好適例によれば、関係するシステムが、本明細書中に開示する方法を実行するための回路及び／またはプログラムを具えている。本発明の好適例によれば、上記の回路及び／またはプログラムは、本明細書中に開示する方法を実行するように構成されたハードウェア、ソフトウェア、及び／またはファームウェアの組合せのうち、システム設計者の設計の選定に応じた任意のものである。本発明の好適例によれば、システム設計者の設計の選定に応じた種々の構造要素を採用することができる。

本発明の好適例のこれら及び他の態様は、以下の説明及び添付した図面と共に考慮すると、より良く認識及び理解される。しかし、以下の説明は、好適例及びその具体的詳細を示しているが、例示として挙げるものであり限定として挙げるものではないことは明らかである。本発明の好適例の範囲及び精神から逸脱することなしに、本発明の好適例の範囲内で多数の変更及び修正を加えることができ、本発明の好適例はこうした修正のすべてを含む。

他の目的、特徴、及び利点は、以下の実施形態の説明及び添付した図面より、当業者が思い付く。

本発明の一実施形態による、グラフェン系金属空気電池システムを用いて電気自動車の航続距離を延長するシステムのブロック図である。 本発明の一実施形態によるシステムに内蔵された温度制御部を示す図である。 本発明の一実施形態によるシステムに内蔵された回生制動システムのブロック図である。 本発明の一実施形態による、電気自動車の上面斜視切断図であり、システムのグラフェン系金属電池システム及び他の構成要素を示す。 図５Ａ～５Ｂは、本発明の一実施形態によるシステムに内蔵された機械式補給システムの斜視図である。 図６Ａ～６Ｂは、本発明の一実施形態による、負荷に給電する２つの補助電源と通電して動作するグラフェン系金属空気電池の動作を示す図である。 図６Ａ～６Ｂは、本発明の一実施形態による、負荷に給電する単一の補助電源と通電して動作するグラフェン系金属空気電池の動作を示す図である。 本発明の一実施形態による、電気自動車の航続距離を延長する方法のステップを含むフローチャートである。 図９Ａ～９Ｂは、本発明の一実施形態によるシステムの補助電源の各々の充電状態を計算するリアルタイム監視兼フィードバックシステムによって実現される方法のステップを含むフローチャートである。

本発明の実施形態の特定の特徴は、便宜上のみで、一部の図面中に示され他の図面中には示されない、というのは、本発明の実施形態によれば、各特徴は、他の特徴のいずれか、あるいは全部と組み合わせることができるからである。

本発明の実施形態の詳細な説明
以下の詳細な説明では、添付した図面を参照し、これらの図面は本明細書の一部を形成し、図面には、実施することができる特定の実施形態を例示目的で示す。これらの実施形態は、当業者がこれらの実施形態を実施することができるのに十分なほど詳細に説明し、実施形態の範囲から逸脱することなしに論理的、機械的、及び他の変更を加えることができることは明らかである。従って、以下の詳細な説明は限定的意味に解釈するべきでない。

本明細書中の実施形態は、グラフェン系金属空気電池を用いることによって電気自動車の航続距離を延長するシステム及び方法を提供する。本明細書中に用いる「電気自動車」とは、全電気式自動車、プラグイン・ハイブリッドカー、ハイブリッドカーを参照し、ハイブリッドカーは複数の駆動力源を有し、そのうちの１つが電気駆動システムである。本発明の一実施形態によれば、上記システムは、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）、流量管理システム、電解質管理システム、複数の補助電源のうちの１つ以上、及びリアルタイム監視兼フィードバックシステムを具えている。

本発明の一実施形態によれば、上記ＧＭＡＢＳは複数のセルを具えている。これら複数のセルは、互いに電気接続され、ＧＭＡＢＳ内で反応を開始して発電するための電解質を充填するよう構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記ＧＭＡＢＳは、アルミニウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、及び鉄空気電池から成るグループから選択される。

本発明の一実施形態によれば、上記流量管理システムがＧＭＡＢＳに接続されて動作する。流量管理システムは、ＧＭＡＢＳ内の電解質の循環を調整するように構成されている。

本発明の実施形態によれば、上記流量管理システムが１つ以上のポンプを具え、これらのポンプはＧＭＡＢＳ内の電解質の流量を制御するように構成されている。

本発明の他の実施形態によれば、上記流量管理システムが１つ以上のロタメーターを具え、これらのロタメーターは１つ以上のバルブと統合されている、これらのロタメーターは、ＧＭＡＢＳの複数のセル内の電解質の均等な分布を促進するように構成されている。

本発明の他の実施形態によれば、上記流量管理システムが１つ以上の分配流路を具え、これらの分配流路はＧＭＡＢＳの複数のセルにわたって電解質を分配する。

本発明の他の実施形態によれば、上記流量管理システムがオーバーフロー管理システムを具え、このオーバーフロー管理システムは、電気自動車の内部への電解質の漏洩を防止するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記電解質管理システムが上記流量管理システムと通信して動作する。電解質管理システムは、反応中にＧＭＡＢＳの複数のセルを通って流れる電解質の温度を調整して維持するように構成されている。

本発明の実施形態によれば、温度制御部が電解質管理システムに結合されて動作する。この温度制御部は、ＧＭＡＢＳの複数のセルを通って流れる電解質の温度を制御するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記電解質管理システムが１つ以上のフィルタを具え、これらのフィルタは、電解質を浄化して、ＧＭＡＢＳ内の反応を妨げる不純物を電解質から除去するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記複数の補助電源のうちの少なくとも１つがＧＭＡＢＳに接続されて動作する。上記複数の補助電源は、金属イオン電池、鉛酸電池、ニッケル・カドミウム電池、レドックスフロー電池、スーパーコンデンサ、ニッケル金属水素化物電池、亜鉛臭素電池、ポリスルファイド臭素電池、及びその任意の組合せから成るグループから選択される。これら複数の補助電源のいずれも、これら複数の補助電源のうちの他の１つが所定のＳｏＣまで放電すると、ＧＭＡＢＳから電力を受けるように構成されている。これら複数の補助電源のいずれも、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、単一の補助電源がＧＭＡＢＳに接続されて動作して、ＧＭＡＢＳから電力を受けて、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給する。本発明の一実施形態によれば、上記システムが切り換え部を具え、この切り換え部は、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムと通信して動作して、複数の補助電源間の選択的切り換えを行って、これら複数の補助電源の各々の計算したＳｏＣに基づいて電気自動車の構成要素に電力を供給する。

本発明の一実施形態によれば、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムが１つ以上のフィードバックセンサを具え、これらのフィードバックセンサは複数のパラメータを調整するように構成され、これらのパラメータは、例えば電気自動車内の温度、流量、電力、エネルギー、等を含む。本発明の一実施形態によれば、上記システムが表示部を具え、この表示部は、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムに結合されて動作して、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステム内に配置されたフィードバックセンサによって調整される上記複数のパラメータのリアルタイム値を提示する。

本発明の一実施形態によれば、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムが、上記複数の補助電源の各々のＳｏＣをリアルタイムで連続して計算し監視して、上記複数の補助電源のいずれかによる電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進するように構成され、これにより電気自動車の航続距離を延長する。

本発明の一実施形態によれば、上記システムが回生制動システムを具え、この回生制動システムは上記複数の補助電源に接続されて動作する。この回生制動システムは、制動中に電気自動車の運動エネルギーを回収して、補助電源のうちの少なくとも１つを充電するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記システムが１つ以上のバッファタンクを具え、これらのバッファタンクはＧＭＡＢＳに接続されて動作する。これらのバッファタンクは、追加的な量の電解質を貯蔵して、この電解質をＧＭＡＢＳのセル内に補充して所定の組成にするように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記システムが機械式補給システム及び挿入部を具え、機械式補給システムは、ＧＭＡＢＳ内の反応中に消費された金属を取り込むように構成され、挿入部はＧＭＡＢＳの複数のセル内に金属を含有させる。

本発明の一実施形態によれば、上記システムが水素ハーベスティングシステムを具え、この水素ハーベスティングシステムはＧＭＡＢＳに結合されて動作する。この水素ハーベスティングシステムは、ＧＭＡＢＳ内の反応中に生成される水素ガスを捕集して蓄積するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記水素ハーベスティングシステムが水素燃料電池を具え、この水素燃料電池は、上記水素ガスに対して動作して、上記複数の補助電源のいずれかを充電するための電力を供給するように構成されている。

本発明の一実施形態によれば、上記システムがグラフェン系空気調節システムを具え、このグラフェン系空気調節システムは、ＧＭＡＢＳの複数のセルの動作にとって望ましい空気組成を提供するように構成されている。

本発明の一実施形態は、図８の詳細な説明中に開示する電気自動車の航続距離を延長する方法も提供する。

図１に、本発明の一実施形態による、グラフェン系金属空気電池（ＧＭＡＢＳ）１０４を用いて電気自動車の航続距離を延長するシステム１００のブロック図を示す。本発明の一実施形態によれば、システム１００は、ＧＭＡＢＳ１０４、流量管理システム１１１、電解質管理システム１１６、複数の補助電源１２１及び１２２のうちの１つ以上、及びリアルタイム監視兼フィードバックシステム１２７を具えている。ＧＭＡＢＳ１０４は電気化学電池であり、純金属、例えばアルミニウム、亜鉛、リチウム、鉄、等製のアノード（負極）、及び外気（周囲空気）または酸素のカソード（正極）を電解質、例えば水と共に具えている。ＧＭＡＢＳ１０４のアノードはグラフェンを含み、このグラフェンはアノードの特性及び性能を向上させる。グラフェンは、原子スケールの二次元六方格子であり、炭素原子の単一層で作製される。グラフェンは、強力で、フレキシブルで、耐久性があり、安定した材料であり、熱及び電気の最適な導体である。ＧＭＡＢＳ１０４内のアノード中のグラフェンは導電率を向上させ、アノードの材料の大きな表面積の特徴が形態学的な最適化及び性能を実現する。グラフェンはＧＭＡＢＳ１０４のエネルギー密度を向上させ、従って、ＨＭＡＢＳ１０４を用いることは、電気自動車の航続距離を延長することに役立つ。ＧＭＡＢＳ１０４の放電中には、グラフェン系金属のアノードが酸化される間に、外気のカソード内に還元反応が発生する。本発明の一実施形態によれば、ＧＭＡＢＳ１０４が複数のセル１０６を具えている。本発明の一実施形態によれば、ＧＭＡＢＳ１０４内のセル１０６のカウント数または個数が２５～５００の範囲内である。本発明の一実施形態によれば、セル１０６がＧＭＡＢＳ１０４内で直列配置の形に配列されている。本発明の他の実施形態によれば、セル１０６がＧＭＡＢＳ１０４内で並列配置の形に配列されている。本発明の他の実施形態によれば、セル１０６がＧＭＡＢＳ１０４内で直列配置と並列配置との組合せの形に配列されている。セル１０６は互いに電気接続され、ＧＭＡＢＳ１０４内で反応を開始して発電するための電解質を充填されるように構成されている。ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６は組合せ電源を提供し、この組合せ電源は、自動車の最大動作出力のためのエネルギーと電力との最適な組合せを実現する。ＧＭＡＢＳ１０４は、例えば、アルミニウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、鉄空気電池、等から選択される。ＧＭＡＢＳ１０４は電気自動車を駆動するための一次電源または主電源である。

流量管理システム１１１はＧＭＡＢＳ１０４に結合されて動作する。流量管理システム１１１はＧＭＡＢＳ１０４内の電解質の循環を調整する。本発明の一実施形態によれば、流量管理システム１１１は１つ以上のポンプ、例えば１１３を具え、これらのポンプはＧＭＡＢＳ１０４内の電解質の流量を制御する。ポンプ１１３は、例えばダイヤフラムポンプ、水中ポンプ、遠心ポンプ、容積式（移送）ポンプ、油圧ポンプ、等である。ポンプ１１３は、ＧＭＡＢＳ１０４を通して電解質を汲み上げて、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６に充填して、ＧＭＡＢＳ１０４内の電解質の被制御の流量を可能にする。本発明の他の実施形態によれば、流量管理システム１１１が１つ以上のロタメーター、例えば１１４を具え、これらのロタメーターは１つ以上のバルブ、例えば１１２及び１１５と統合されている。バルブ１１２及び１１５は、例えば仕切弁（ゲートバルブ）、ソレノイドバルブ、ボールバルブ、等である。ロタメーター１１４は、バルブ１１２及び１１５と通電して動作して電解質の流量を調整する。ロタメーター１１４は、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６内の電解質の、例えば１分当たり約１リットル（ＬＰＭ：litre per minute）～約２０ＬＰＭの体積流量における均等な分布を促進する

本発明の一実施形態によれば、電解質管理システム１１６が流量管理システム１１１と通信して動作する。電解質管理システム１１６は、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６内を通って流れる電解質の温度を、例えば摂氏約１０度から摂氏約８０度までの範囲内に調整して維持する。本発明の一実施形態によれば、電解質管理システム１１６が貯蔵容器１０７を具え、貯蔵容器１０７は電解質を貯蔵するための電解質貯蔵タンクとして構成されている。電解質は貯蔵容器１０７から循環パイプ１１１ａを通ってＧＭＡＢＳ１０４へ循環し、ＧＭＡＢＳ１０４から循環パイプ１１６ａを通って貯蔵容器１０７に戻る。本発明の一実施形態によれば、システム１００は循環パイプ１１１ａ及び１１６ａの各々の断熱を行う。本発明の一実施形態によれば、電解質管理システム１１６が断熱層１０８をさらに具え、断熱層１０８は貯蔵容器１０７を包囲して断熱する。貯蔵容器１０７、及び循環パイプ１１１ａ及び１１６ａを断熱することは、システム１００のエネルギー効率を増加させる。システム１００は、ＧＭＡＢＳ１０４の最適な動作のために特定の温度範囲を必要とするので、断熱はエネルギーを保存することに役立ち、さもなければエネルギーは周辺環境との熱交換中に失われる。

本発明の一実施形態によれば、電解質管理システム１１６が熱電対１０９をさらに具え、熱電対１０９は貯蔵容器１０７内に配置され、貯蔵容器１０７内に包含される電解質の温度を測定する。本発明の一実施形態によれば、電解質管理システム１１６が１つ以上のフィルタ１１０をさらに具え、フィルタ１１０は電解質を浄化して、ＧＭＡＢＳ１０４内の反応を妨げる不純物を電解質から除去する。フィルタ１１０は、例えばスクリーンフィルタ、ディスク（円板）フィルタ、グラフェン系フィルタ、等、あるいはその組合せである。フィルタ１１０は、ＧＭＡＢＳ１０４の動作中及び各流れサイクルの終わりに消費された金属を捕集することによって、ＧＭＡＢＳ１０４内の反応を妨げる不純物を濾過する。消費された金属の連続除去は、ＧＭＡＢＳ１０４の最適な動作にとって必要である、というのは、消費された金属は、ＧＭＡＢＳ１０４内の金属電極に発生する半電池反応の進行を妨げるからである。本発明の一実施形態によれば、電解質管理システムがポンプ１１７をさらに具え、ポンプ１１７は電解質をＧＭＡＢＳ１０４から貯蔵容器１０７へ汲み出す。

本発明の一実施形態によれば、「加熱冷却システム」とも称される温度制御部１１８が電解質管理システム１１６に結合されて動作する。温度制御部１１８は、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６を通って流れる電解質の温度を制御し、これについては図２の詳細な説明中に開示する。本発明の一実施形態によれば、温度制御部１１８が、抵抗加熱器、誘導加熱器、放熱器（ラジエータ）、ファン（送風機）、冷媒循環システム、またはその組合せのいずれをも具えることができる。抵抗加熱器、誘導加熱器、及び放熱器は、電解質を加熱するか電解質の温度を増加させるのに対し、ファン及び冷媒循環システムは電解質を冷却するか電解質の温度を低下させ、これにより温度制御部１１８がＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６を通って流れる電解質の温度を制御することを可能にする。温度制御部１１８は、電解質の温度を所望範囲、例えば摂氏約１０度から摂氏約８０度までに維持する。この範囲は、ＧＭＡＢＳ１０４の効率が最大になる温度ウィンドウに相当する。本発明の一実施形態によれば、システム１００がマイクロコントローラ１１９を具え、マイクロコントローラ１１９は電解質管理システム１１６に接続されて動作して、電解質管理システム１１６の動作を制御する。

本発明の一実施形態によれば、補助電源１２１、１２２のいずれも、ＧＭＡＢＳ１０４に接続されて動作する。即ち、一旦、第１の補助電源１２１が充電の設定状態（ＳｏＣ）まで放電すると、いつでも、補助電源１２１、１２２の一方のみがＧＭＡＢＳ１０４によって充電されて、後に電気自動車に給電するために使用される。ＳｏＣは補助電源の容量に対する当該補助電源の充電のレベルである。補助電源１２１及び１２２は、金属イオン電池、鉛酸電池、ニッケル・カドミウム電池、レドックスフロー電池、スーパーコンデンサ、ニッケル金属水素化物（メタルハイドライド、水素吸蔵合金）電池、亜鉛臭素電池、ポリスルファイド臭素電池、及びその任意の組合せから成るグループから選択される。金属イオン電池は、例えばリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、カリウムイオン電池、等である。レドックスフロー電池は、例えばバナジウムレドックス電池である。接続された補助電源、例えば１２１は、他方の補助電源、例えば１２２が所定のＳｏＣまで放電すると、ＧＭＡＢＳ１０４から電力を受ける。接続された補助電源１２１は、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給する。従って、いつでも、補助電源１２１及び１２２の一方のみが電力をモータ１２６及び電気自動車の電子回路に供給する。本発明の一実施形態によれば、単一の補助電源、例えば１２１がＧＭＡＢＳ１０４に接続されて動作して、ＧＭＡＢＳ１０４から電力を受けて、受けた電力を電気自動車の構成要素に供給し、これについては図６Ａ～６Ｂの詳細な説明中に開示する。本発明の一実施形態によれば、システム１００が切り換え部１２４を具え、切り換え部１２４はリアルタイム監視兼フィードバックシステム１２７と通信して動作して、補助電源１２１及び１２２の各々のＳｏＣに基づいて、補助電源１２１と１２２との間で選択的切り換えを行って、電気自動車の構成要素に電力を供給する。切り換え部１２４は電子回路であり、補助電源１２１と１２２の間の切り換えを制御する。

本発明の一実施形態によれば、リアルタイム監視兼フィードバックシステム１２７が１つ以上のフィードバックセンサ１２８を具え、フィードバックセンサ１２８は複数のパラメータを調整し、これらのパラメータは、電気自動車内の例えば温度、流量、電力、エネルギー、等を含む。本発明の一実施形態によれば、上記フィードバックセンサが、ニッケル・クロム熱電対、ニッケル・アルメル熱電対、等のような温度検出（センシング）用の熱電対、モータ制御用の駆動軸センサ、フィルタ１１０を交換する必要性を監視するためのフィルタリング・センサ、及びシステム１００を通る電解質の流量を制御する流量計、等を具えている。本発明の一実施形態によれば、システム１００が表示部１３０を具え、表示部１３０はリアルタイム監視兼フィードバックシステム１２７に結合されて動作して、フィードバックセンサ１２８によって調整されるパラメータのリアルタイム値を提示する。本発明の一実施形態によれば、リアルタイム監視兼フィードバックシステム１２７がデータ取得兼コンパイラシステム１２９をさらに具え、データ取得兼コンパイラシステム１２９は、フィードバックセンサ１２８及び表示部１３０に結合されて動作して、フィードバックセンサ１２８によって収集されたデータを処理して、フィードバックセンサ１２８によって調整されるパラメータのリアルタイム値を表示部１３０上に提示する。フィードバックセンサ１２８は、例えば、直接変数及び／または間接変数、センサ、アクチュエータ、及び関連する制御システムを具え、これらの制御システムはデータ取得兼コンパイラシステム１２９にデータを提供する。フィードバックセンサ１２８はパラメータを測定及び／または監視し、これらのパラメータは、例えば、補助電源１２１及び１２２の各々の電圧、電流、及びＳｏＣ、ＧＭＡＢＳ１０４の電圧及び電流、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６の各々の電圧、電解質の流量及び温度、等を含む。フィードバックセンサ１２８は、異なるパラメータ、例えばシステム１００の電解質温度、流量、水位、等のリアルタイム監視に役立つ。これらのパラメータのリアルタイム値は、オペレータ（操作員）がＧＭＡＢＳ１０４の動作を見るために表示部１３０上に表示される。

フィードバックセンサ１２８によって収集されたデータは、データ取得兼コンパイラシステム１２９内のアルゴリズムによって変換、処理、及び実行される。収集されたデータのサイズが大きいので、データ取得兼コンパイラシステム１２９はこれらのデータにプライオリティ（優先順位）を付け、プライオリティのリストを処理用に生成し、それぞれのフィードバックセンサ１２８からの高プライオリティのデータのみを処理する。本発明の一実施形態によれば、プライオリティのリストが切り換え部１２４及びデータ取得兼コンパイラシステム１２９の状態に応じて変化する。データ取得兼コンパイラシステム１２９は、上記アルゴリズムを実行して複数の動態曲線を生成し、これらの動態曲線は、複数のリアルタイム値、例えばＧＭＡＢＳ１０４の時間に伴う温度変化及び電解質流量、補助電源１２１及び１２２の充電速度及び充電レベル、等を示す。本発明の一実施形態によれば、リアルタイム監視兼フィードバックシステム１２７が補助電源１２１及び１２２の各々のＳｏＣをリアルタイムで連続して計算し監視して、補助電源１２１及び１２２のいずれかによる電気自動車の構成要素への電力の連続供給を促進し、これにより電気自動車の航続距離を延長する。

本発明の一実施形態によれば、システム１００が回生制動システム１２５を具え、回生制動システム１２５は補助電源１２１及び１２２に接続されて動作する。回生制動システム１２５はエネルギー回収メカニズムを提供し、このエネルギー回収メカニズムは、電気自動車の制動または減速中に電気自動車が発生する運動エネルギーを回収し、再利用し、及び／または貯蔵する。回生制動システム１２５は、電気自動車の運動エネルギーを回収して、制動中に補助電源１２１及び１２２の少なくとも一方を充電し、これについては図３の詳細な説明中に開示し、このことはシステム１００の効率をさらに向上させる。回生制動システム１２５は、制動中に発生したエネルギーを生かし、このエネルギーを利用して補助電源１２１及び１２２を充電する。本発明の一実施形態によれば、システム１００が、「ハイブリッドシステム」とも称される水素ハーベスティングシステム１２０を具え、水素ハーベスティングシステム１２０はＧＭＡＢＳ１０４に結合されて動作する。電解質とアノードの金属、例えばアルミニウムとの反応は、水素ガスを副産物として生成する。水素ハーベスティングシステム１２０は、ＧＭＡＢＳ１０４の反応及び／または動作中に生成される水素ガスを捕集して貯蔵する。本発明の一実施形態によれば、水素ハーベスティングシステム１２０が水素燃料電池を具え、この水素燃料電池は、捕集した水素に対して動作して、補助電源１２１及び１２２のいずれかを充電するための追加的な電力を供給する。本発明の一実施形態によれば、水素ハーベスティングシステム１２０が、１つ以上の吸引ポンプ、圧縮機（コンプレッサ）、圧力調整器、センサ、及び特定目的のホースを、安全及び信頼性のために具えている。本発明の一実施形態によれば、水素ハーベスティングシステム１２０が１つ以上のタンクを、水素ガスの貯蔵及び濾過用にさらに具えている。本発明の一実施形態によれば、水素ハーベスティングシステム１２０が、水素を、圧縮ガス状態で、液化水素として、または固体の水素化物として貯蔵し、貯蔵している水素を燃料電池による追加的な発電に利用する。本発明の一実施形態によれば、貯蔵している水素は、家庭での調理用燃料として、あるいはハイタン（hythane：hydrogen＋methane：水素＋メタン）自動車に給電するためにも用いられる。水素ハーベスティングシステム１２０は、電気自動車の航続距離をさらに延長することに役立つ。水素ハーベスティングシステム１２０は、発生した電力を電気自動車の電力システムに供給し、これにより電気自動車の航続距離を延長することに貢献する。

本明細書中に開示するシステム１００が電気自動車内に設置されている例を考える。図１に示すように、ラムエア（走行風）がグラフェン系金属スクラバー（機体洗浄装置）１０１を通ってシステム１００内に入り、流量計コントローラ１０２及び除湿機１０３を通って流れる。グラフェン系スクラバー１０１はラムエアを濾過して浄化する。流量計コントローラ１０２は浄化したラムエアの流量を測定して制御する。本発明の一実施形態によれば、システム１００が複数のガス流量計をさらに具え、これらのガス流量計はＧＭＡＢＳ１０４の動作に適した空気流を維持する。除湿機１０３は浄化したラムエアから水分を除去する。グラフェン系金属スクラバー１０１、流量計コントローラ１０２、及び除湿機１０３は、ＧＭＡＢＳ１０４の効率的な動作のためにシステム１００内の特定の空気状態を維持する。流量管理システム１１１が、貯蔵容器１０７からの電解質を、循環パイプ１１１ａを通して所定の組成にして、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６に充填すると、電解質がＧＭＡＢＳ１０４内で反応を開始して発電する。水素ハーベスティングシステム１２０は、ＧＭＡＢＳ１０４の動作中に発生する水素ガスを貯蔵し、この水素ガスを水素燃料電池内で使用する。本明細書中に開示するシステム１００で走行する電気自動車から出る排気は、例えば過剰な空気及び水蒸気から成る。

ＧＭＡＢＳ１０４は２つの補助電源１２１及び１２２に接続されて動作する。切り換え部１２４は、補助電源１２１及び１２２を充電するための電力供給を制御する。他の電気切り換え部１２３は、電気自動車のモータ１２６のシャフト（回転軸）への電力供給を制御する。回生制動システム１２５は、制動中に電気自動車の運動エネルギーを回収し、回収した運動エネルギーを用いて補助電源１２１及び１２２を充電する。貯蔵容器１０７内に配置された熱電対１０９は、貯蔵容器１０７内に包含される電解質の温度を測定する。一連のフィルタ１１０は、消費した金属を、循環パイプ１１６ａを通って貯蔵容器１０７に入る流入電解質から除去する。バルブ１１２は通常は開放されたバルブであり。ポンプ１１３の動作中には電解質が貯蔵容器１０７からＧＭＡＢＳ１０４へ循環するために開放されたままである。ロタメーター１１４は、貯蔵容器１０７からＧＭＡＢＳ１０４への電解質の流量を監視して制御する。ポンプ１１７は電解質をＧＭＡＢＳ１０４から貯蔵容器１０７へ循環させる。バルブ１１５は通常は閉じたバルブであり、ポンプ１１３の動作中には閉じたままである。温度制御部１１８は、マイクロコントローラ１１９と通信して動作して、電解質の温度を所望範囲内に維持する。本発明の一実施形態によれば、フィードバックセンサ１２８が、水素ハーベスティングシステム１２０、補助電源１２１及び１２２、切り換え部１２３、モータ１２６のシャフト１２６ａ、及びフィルタ１１０からからデータを収集して、これらのデータをデータ取得兼コンパイラシステム１２９に提供し、データ取得兼コンパイラシステム１２９は、これらのデータを処理して表示部１３０上に提示する。

図２に、本発明の一実施形態による、図１に示すシステム１００に内蔵された温度制御部１１８を示す。温度制御部１１８は、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）を通って流れる電解質の温度を所望範囲内に維持する。本発明の一実施形態によれば、温度制御部１１８が、貯蔵容器１３１、電気端子１３４付きの加熱コイルまたはヒータ１３３、吸入バルブ１３６、排出バルブ１３５、冷媒タンク１３９、ポンプ１４５、冷却コイル１３７、ファン１４４付きのコンデンサ（凝縮器）１４３、サーモスタット・バルブ１３８、ラジエータ（放熱器）キャップ１４０、膨張ブリード（抽出）パイプ１４１、及びオーバーフロー・ドレインパイプ（排液管）１４２を具えている。断熱層１３２が貯蔵容器１３１を断熱する。加熱コイルまたはヒータ１３３は、ＧＭＡＢＳの動作にとって最適な温度まで電解質を加熱する。電解質は貯蔵容器１３１から排出バルブ１３５を通ってＧＭＡＢＳへ流れて、吸入バルブ１３６を通って再び貯蔵容器１３１に入る。冷媒タンク１３９は冷媒を包含し、この冷媒はポンプ１４５及び冷却コイル１３７を通ってシステム１００内を循環する。ファン１４４付きのコンデンサ１４３は冷媒の温度を低下させる。サーモスタット・バルブ１３８は、所望温度で開いて、所定温度に達して初めて冷媒の流量を調整する。冷媒の温度が増加するに連れて冷媒が膨張し、これにより冷媒タンク１３９内の圧力が増加する。ラジエータキャップ１４０は、この膨張を制御して、温度制御部１１８内に一定の圧力を生じさせる。膨張ブリードパイプ１４１及びオーバーフロー・ドレインパイプ１４２は、冷媒の漏洩を防止するために含まれる。

図３に、本発明の一実施形態による、図１に示すシステム１００に内蔵された回生制動システム１２５のブロック図を示す。回生制動システム１２５は、制動中に電気自動車３０１の運動エネルギーを回収する。図３は、電気自動車３０１の後輪３０２及び前輪３０６、ギアボックス（変速機）３０３、モータ・コントローラ３０４に接続されて動作するモータ１２６、及び補助電源１２１を示し、補助電源１２１は充電され、これにより回生制動中に電気自動車３０１のドライブシャフト（駆動軸）３０５によって獲得した運動エネルギーを貯蔵する。

図４に、本発明の一実施形態による電気自動車３０１の上面斜視切断図を示し、図４は、図１に示すシステム１００のグラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）１０４及び他の構成要素の例示を示す。電気自動車３０１は、例えば、電動乗用車、電池式電気自動車、プラグイン電気自動車、プラグイン・ハイブリッド電気－ガソリン自動車、等である。本発明の一実施形態によれば、図１に示す流量管理システム１１１が１つ以上の分配流路１５０を具え、分配流路１５０はＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６の全部にわたって電解質を分配する。分配流路１５０はＧＭＡＢＳ１０４内で電解質の流れ用に設定されている。分配流路１５０は、ＧＭＡＢＳ１０４内の電解質の均等な分配を保証し、これにより、ＧＭＡＢＳ１０４内の全部のセル１０６からの一貫性のある電力出力を維持する。本発明の一実施形態によれば、流量管理システム１１１がオーバーフロー管理システム１５１を具え、オーバーフロー管理システム１５１は電気自動車３０１の内部への電解質の漏洩を防止する。

本発明の一実施形態によれば、分配流路１５０がオーバーフロー管理システム１５１と共に電気自動車３０１の内部への電解質の漏洩を防止する。図４に示すように、ＧＭＡＢＳ１０４内に構成された分配流路１５０はオーバーフロー管理システム１５１に接続されている。一実施形態によれば、オーバーフロー管理システム１５１が、第１端１５１ａ及び第２端１５１ｂを具えたパイプとして構成されている。オーバーフロー管理システム１５１の第１端１５１ａは、分配流路１５０に接続されて、ＧＭＡＢＳ１０４からオーバーフローする電解質を受ける。オーバーフロー管理システム１５１の第２端１５１ｂは、貯蔵容器１０７に接続されて、オーバーフローしている電解質を貯蔵容器１０７へ移送する。本発明の一実施形態によれば、システム１００がグラフェン系空気調節システム１５４を具え、グラフェン系空気調節システム１５４は、流入する二酸化炭素（ＣＯ₂）を阻止して酸素（Ｏ₂）が通過することを可能にすることによって、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６にとって望ましい空気組成を提供する。本発明の一実施形態によれば、グラフェン系空気調節システム１５４がグラフェン系エアフィルタとして構成され、このグラフェン系エアフィルタは図４に示すように貯蔵容器１０７に結合されて動作する。

図４は、温度制御部１１８、濾過タンク１５２、及び電気自動車３０１のモータ１２６及び電子回路３０７の、ＧＭＡＢＳ１０４に対する位置も示す。濾過タンク１５２は、貯蔵容器１０７とＧＭＡＢＳ１０４との間を循環する電解質を濾過して浄化する。本発明の一実施形態によれば、システム１００が１つ以上のバッファタンクを貯蔵容器１０７内に具え、これらのバッファタンクはＧＭＡＢＳ１０４に接続されて動作する。これらのバッファタンクは、追加的な量の電解質を貯蔵して、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６内に電解質を補充して所望の組成にする。これらのバッファタンクは、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６内の電解質濃度を所定の限界に維持する。

貯蔵容器１０７はアルカリ性の電解質を貯蔵する。電解質は貯蔵容器１０７からＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６のスタック（積層）を通って流れ、セル１０６は互いに電気接続されている。電解質がセル１０６に充填されて初めて反応が開始され、この反応では、アノード中に含有される金属、例えばアルミニウムが金属酸化物に変換され、その間に外気からの酸素が空気カソードを通って拡散して水酸化（ＯＨ^-）イオンを還元し、これにより発電する。電解質管理システムは、温度制御部１１８と通信して、電解質の温度を最適な範囲、例えば摂氏約１０度～摂氏約８０度に維持して、反応の効率を増加させる。この反応の副産物は、金属酸化物粒子、例えば酸化アルミニウム粒子であり、これらはＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６から電解質の流れと共に出る。本発明の一実施形態によれば、電解質管理システムがフィルタ・カートリッジを具え、このフィルタ・カートリッジは、これらの金属酸化物粒子を捕捉して、反応を妨げ得るあらゆる金属酸化物粒子の不純物を電解質から除去する。

上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、ＧＭＡＢＳ１０４の全部のセル１０６内の電解質の濃度を動的に監視し、バッファタンクを用いてセル１０６内に電解質を補充して所望の組成にする。ＧＭＡＢＳ１０４内の反応の動力学、及びこれによりＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６の各々から発生する電力は、電解質がセル１０６の内部に充填されるレベル（液位）の一次関数である。流量管理システムの流量計、バルブ、ロタメーター、等の組により、流量管理システムは、ＧＭＡＢＳ１０４のセル１０６の各々が同じレベルまで充填され、従ってセル１０６の各々から同じ電力が発生することを保証する。セル１０６を通る電解質の最適な流量は、セル１０６の内部の金属、例えばアルミニウムの均一な溶出速度ももたらす。

図５Ａ～５Ｂに、本発明の一実施形態による、図１に示すシステム１００に内蔵された機械式補給システム１５５及び１５７の斜視図を示す。本発明の一実施形態によれば、システム１００が、機械式補給システム１５５及び１５７、及び挿入部を具え、機械式補給システム１５５及び１５７はＧＭＡＢＳ内の反応中に消費された金属を取り込み、挿入部は金属をＧＭＡＢＳのセル内に含有させる。例えば、機械式補給システム１５５及び１５７は、消費されたアルミニウムの機械的取り込み、及び複数の新鮮なアルミニウム・カセットの、ＧＭＡＢＳのセル内への挿入を一度に可能にする。図５Ａは、完全に組み立てられた電池スタック（積層）１５６を示すのに対し、図５Ｂは、機械式補給システム１５５及び１５７のそれぞれの、アノード１５８を有する機械的に着脱可能なキャップを示す。

図６Ａ～６Ｂに、本発明の一実施形態による。グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）１０４の動作を示し、ＧＭＡＢＳ１０４は２つの補助電源１２１及び１２２と通電して負荷６０１に給電する。ＧＭＡＢＳ１０４が発生する電力は、本明細書中に開示するシステム内に実装される補助電源の数に基づく複数の方法で利用することができる。本発明の一実施形態によれば、上記システムが２つの補助電源１２１及び１２２を具え、これらの補助電源は図６Ａ～６Ｂに示すようにＧＭＡＢＳ１０４に結合されて動作する。図６Ａに示すように、ＧＭＡＢＳ１０４の動作中のいつでも、ＧＭＡＢＳ１０４からの電力を用いて、少なくとも一方の補助電源、例えば１２１を充電し、その間に他方の補助電源、例えば１２２は負荷６０１に電力を供給する。ＧＭＡＢＳ１０４は電力を直流（ＤＣ：direct current）形式で発生するので、本明細書中に開示するシステムは、直流（ＤＣ）－交流（ＡＣ：alternate current）変換器１５８を、ＡＣ電力で動作する電化製品用に具えている。上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、補助電源１２２の充電状態（ＳｏＣ）を連続して監視し、このＳｏＣはＧＭＡＢＳ１０４内に残された電力量に関係し、補助電源１２２が特定のＳｏＣに達すると、図６Ｂに示すように、切り換え回路がこの補助電源１２２をＧＭＡＢＳ１０４から遮断して、ＧＭＡＢＳ１０４によって充電されていた他方の補助電源１２１が負荷６０１に電力を供給し、その間にＧＭＡＢＳ１０４は、放電していた第１補助電源１２２を充電する。このサイクルはシステム全体がオフ状態にされるまで継続する。

図７Ａ～７Ｂに、本発明の一実施形態による、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）１０４の動作を示し、ＧＭＡＢＳ１０４は負荷６０１に給電するための補助電源１２１と通電して動作する。本発明の一実施形態によれば、図７Ａ～７Ｂに示すように、上記システムが単一の補助電源１２１を具え、補助電源１２１はＧＭＡＢＳ１０４に結合されて動作する。１つの補助電源１２１のみでは、図７Ａに示すように、ＧＭＡＢＳ１０４は負荷６０１に直接、電力を移送する。必要な電力が、ＧＭＡＢＳ１０４が供給することができる電力を上回ると、図７Ａに示すように、補助電源１２１が負荷６０１の電力要求を満たす。直流（ＤＣ）－交流（ＡＣ）変換器１５８がＧＭＡＢＳ１０４及び補助電源１２１に結合されて動作して、ＤＣ電力を、負荷６０１への電力移送用のＡＣ電力に変換する。負荷がより小さい際には、図７Ｂに示すように、ＧＭＡＢＳ１０４からの追加的な電力が補助電源１２１に移送されて補助電源１２１を充電する。

図８に、本発明の一実施形態による、電気自動車の航続距離を延長する方法のステップを含むフローチャートを示す。本明細書中に開示する方法では、図１の詳細な説明中に開示するように、複数のセルを具えたグラフェン系金属空気電池（ＧＭＡＢＳ）を電気自動車内に設置する（ステップ８０１）。ＧＭＡＢＳに接続されて動作する流量管理システムが、電解質をＧＭＡＢＳ内で循環させてＧＭＡＢＳのセルに充填する（ステップ８０２）。ＧＭＡＢＳのセル内に充填された電解質が、ＧＭＡＢＳ内で反応を開始して発電する（ステップ８０３）。流量管理システムと通信して動作する上記電解質管理システムが、反応中にＧＭＡＢＳのセルを通って流れる電解質の温度を調整して維持する（ステップ８０４）。上記切り換え部が、補助電源の一方を選択的にＧＭＡＢＳに接続して、補助電源の他方が所定の充電状態（ＳｏＣ）まで放電するとＧＭＡＢＳからの電力を受ける（ステップ８０５）。接続された補助電源は、受けた電力を電気自動車の構成要素、例えばモータ及び電子回路に供給する（ステップ８０６）。上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムが、補助電源の各々のＳｏＣをリアルタイムで連続して計算し監視して、補助電源のいずれかによる電気自動車の構成要素への電力の連続した供給を促進し、これにより電気自動車の航続距離を延長する（ステップ８０７）。さらに、本明細書中に開示する方法では、上記回生制動システム、上記バッファタンク、上記機械式補給システム、上記流量管理システムのポンプ及びロタメーター、上記オーバーフロー管理システム、上記温度制御部、上記電解質管理システムのフィルタ、上記水素ハーベスティングシステム、及び上記グラフェン系空気調節システムが、ＧＭＡＢＳの動作中に、図１～５Ｂの詳細な説明中に開示したそれぞれの機能を実行する。

図９Ａ～９Ｂに、本発明の一実施形態による、上記リアルタイム監視兼フィードバックシステムによって実現され、上記システムの補助電源の各々の充電状態（ＳｏＣ）を計算する方法のステップを含むフローチャートを示す。本発明の一実施形態によれば、リアルタイム監視兼フィードバックシステムが、クーロン・カウンティング法を利用して補助電源の各々のＳｏＣを測定する。クーロン・カウンティング法は、グラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＢＳ）の放電電流を測定して、放電電流を長時間にわたって積分してＳｏＣを推定する。本明細書中に開示する方法では、リアルタイム監視兼フィードバックシステムが、上記システムのマイクロコントローラの周辺機器を利用して（ステップ９０１）、電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：electrically erasable programmable read-only memory）に記憶されているデータを読み出す（ステップ９０２）。リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、電圧を測定して基準電圧を得る（ステップ９０３）。この基準電圧より、リアルタイム監視兼フィードバックシステムはルックアップ・テーブル（早見表）からＳｏＣを検索する（ステップ９０４）。リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、推定したＳｏＣ値が「ルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値に等しいかルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％以下である」か否かを判定する（ステップ９０５）。推定したＳｏＣ値がルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値に等しいかルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％以下である場合、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、新ＳｏＣ値を（旧ＳｏＣ値）＋（ルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％）に等しく設定して（ステップ９０６）、このＳｏＣ値を表示部上に表示し（ステップ９０７）、タイマー割込みを初期化する（ステップ９０８）。推定したＳｏＣ値が「ルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値に等しいかルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％以下」でない場合、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、このＳｏＣ値を表示部上に表示するステップ９０７に進む。

次に、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、電流及び電圧を測定して（ステップ９０９）、割込みを待機する（ステップ９１０）。監視兼フィードバックシステムが割込み信号を受信しない場合（ステップ９１１）、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは割込みを待機し続ける（ステップ９１０）。リアルタイム監視兼フィードバックシステムが割込みを受信した場合（ステップ９１１）、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは電流を時間で積分する（ステップ９１２）。次に、リアルタイム監視兼フィードバックシステムはＳｏＣ値を計算する（ステップ９１３）。基準電圧より、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、このＳｏＣ値をルックアップ・テーブルから検索する（ステップ９１４）。次に、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、推定したＳｏＣ値が「ルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値に等しいかルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％以下である」か否かを判定する。推定したＳｏＣ値がルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値に等しいかルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％以下である場合、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、新ＳｏＣ値を（旧ＳｏＣ値）＋（ルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％）に等しく設定し（ステップ９１６）、このＳｏＣ値を表示し記憶して（ステップ９１７）、ステップ９０９からのループを反復する。推定したＳｏＣ値が「ルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値に等しいかルックアップ・テーブル内に記憶されているＳｏＣ値の１０％以下」でない場合、リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、このＳｏＣ値を表示し記憶して（ステップ９１７）、ステップ９０９からのループを反復する。

大部分の電気自動車の航続距離は、例えば再充電が必要になる前の約１０km～約１５０kmであるが、本明細書中に開示するグラフェン系金属空気電池システム（ＧＭＡＳＢ）は電気自動車の航続距離を１０００km超に延長する。ＧＭＡＢＳの動作中には、補助電源の一方がＧＭＡＢＳによって連続して充電され、その間に他方の補助電源が放電して、電気自動車を走行させるために必要な電力を供給する。一旦、放電中の補助電源が特定の放電状態（ＳｏＣ）に達すると、補助電源どうしの機能が反転する。このようにして、ＧＭＡＢＳの高いエネルギー密度が、電気自動車が単一回の充電で長い航続距離をカバーすることを可能にする。さらに、本発明の好適例は、電解質を浄化し、ＧＭＡＢＳのセル内に電解質を均等に分配し、電解質を補充し、ＧＭＡＢＳ内の電解質の流量を調整し、ＧＭＡＢＳのセルを通って流れる電解質の温度を調整して維持し、ＧＭＡＢＳ内に含有される金属を補充することによって、ＧＭＡＢＳ内の発電反応を最適化する。

以上の具体的実施形態の説明は、本発明の好適例の一般的性質を、他者が、現在の知識を応用することによって、本発明の一般的概念から逸脱することなしに、具体的実施形態のような種々の応用を容易に変更すること及び／または適合させることができるほど十分に開示しており、従って、こうした応用及び変更は、開示する好適例の等価物の意味及び範囲内であるものと解釈するべきであり、解釈されることを意図している。本明細書中に用いる表現及び用語は説明目的であり、限定目的ではないことは明らかである。従って、本発明の好適例は実施形態の意味で説明しており、本発明の好適例は特許請求の範囲内で変更を加えて実施する実施することができることは、当業者の認める所である。

以上の種々の実施形態の例及び例示的実現は、説明のために提供したに過ぎず、決して本明細書中に開示する好適例の限定として解釈するべきでない。これらの好適例は、種々の例示的実現、図面、及び技術を参照しながら説明してきたが、本明細書中に用いた文言は、限定の文言ではなく説明及び例示の文言であることは明らかである。さらに、本明細書中では特定の手段、材料、技術、及び実現を参照しながら好適例を説明してきたが、これらの好適例は、本明細書中に開示する詳細事項に限定されることは意図しておらず；むしろ、これらの好適例は、添付した特許請求の範囲内であるもののような、機能的に等価な構造、方法、及び使用法の全部に拡張される。本明細書中に開示する好適例の範囲及び精神から逸脱することなしに、本明細書中に開示した好適例は変更が可能であり、他の好適例を生じさせることができ、それに変更を加えることができることは、本明細書の教示を利用できる当業者の理解する所である。

Claims (32)

1. 電気自動車の航続距離を延長するシステムであって、
   複数のセルを具えたグラフェン系金属空気電池システムと、
   前記グラフェン系金属空気電池システムに接続されて動作する流量管理システムと、
   前記流量管理システムと通信して動作する電解質管理システムと、
   前記グラフェン系金属空気電池システムに接続されて動作する複数の補助電源のうちの少なくとも１つと、
   リアルタイム監視兼フィードバックシステムとを具えたシステムにおいて、
   前記複数のセルは、互いに電気接続され、前記グラフェン系金属空気電池システム内で反応を開始して発電するための電解質を充填されるように構成され、
   前記流量管理システムは、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記電解質の循環を調整するように構成され、
   前記電解質管理システムは、前記反応中に前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルを通って流れる前記電解質の温度を調整して維持するように構成され、
   前記複数の補助電源のいずれもが、前記複数の補助電源のうちの他の１つが所定の充電状態まで放電すると、前記グラフェン系金属空気電池システムから電力を受けるように構成され、前記複数の補助電源のいずれもが、前記受けた電力を前記電気自動車の構成要素に供給するように構成され、
   前記リアルタイム監視兼フィードバックシステムは、前記システムの複数のパラメータを調整し、前記複数の補助電源の各々の充電状態をリアルタイムで連続して計算し監視して、前記複数の補助電源のいずれかによる前記電気自動車の前記構成要素への前記電力の連続した供給を促進するように構成され、これにより前記電気自動車の航続距離を延長する
   システム。
2. 前記グラフェン系金属空気電池システムが、アルミニウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、及び鉄空気電池から成るグループから選択したグラフェン系金属空気電池システムである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数の補助電源に接続されて動作する回生制動システムを具え、該回生制動システムは、制動中に前記電気自動車の運動エネルギーを回収して、前記複数の補助電源のうちの前記少なくとも１つを充電するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記グラフェン系金属空気電池システムに接続されて動作する１つ以上のバッファタンクを具え、該１つ以上のバッファタンクは、追加的な量の前記電解質を貯蔵して、前記電解質を前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内に補充して所定の組成にするように構成されている、請求項１に記載のシステム。
5. 機械式補給システム及び挿入部を具え、該機械式補給システムは、前記グラフェン系金属空気電池システム内の反応中に消費された金属を取り込むように構成され、該挿入部は、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内に金属を含有させる、請求項１に記載のシステム。
6. 前記流量管理システムが１つ以上のポンプを具え、該１つ以上のポンプは、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記電解質の流量を制御するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記流量管理システムが、１つ以上のバルブと統合された１つ以上のロタメーターを具え、該１つ以上のロタメーターは、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内の前記電解質の均等な分布を促進するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記流量管理システムが１つ以上の分配流路を具え、該１つ以上の分配流路は、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルの全部にわたって前記電解質を分配する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記流量管理システムがオーバーフロー管理システムを具え、該オーバーフロー管理システムは、前記電気自動車内部への前記電解質の漏洩を防止するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
10. 前記電解質管理システムに結合されて動作する温度制御部を具え、該温度制御部は、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルを通って流れる前記電解質の温度を制御するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
11. 前記電解質管理システムが１つ以上のフィルタを具え、該１つ以上のフィルタは、前記電解質を浄化して、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記反応を妨げる不純物を前記電解質から除去するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
12. 前記グラフェン系金属空気電池システムに結合されて動作する水素ハーベスティングシステムを具え、該水素ハーベスティングシステムは、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記反応中に生成される水素ガスを捕集して貯蔵するように構成され、前記水素ハーベスティングシステムが水素燃料電池を具え、該水素燃料電池は、前記水素ガスに対して動作して、前記複数の補助電源のいずれかを充電するための電力を供給するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
13. グラフェン系空気調節システムを具え、該グラフェン系空気調節システムは、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルの動作用の所望の空気組成を提供するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
14. 前記リアルタイム監視兼フィードバックシステムに結合されて動作する表示部を具え、該表示部は、前記リアルタイム監視兼フィードバックシステム内に配置された１つ以上のフィードバックセンサによって調整された前記複数のパラメータのリアルタイム値を提示し、前記複数のパラメータは、前記電気自動車内の温度、電力、エネルギーを含む、請求項１に記載のシステム。
15. 前記リアルタイム監視兼フィードバックシステムと通信して動作する切り換え部を具え、該切り換え部は、前記複数の補助電源間の選択的切り換えを行い、前記複数の補助電源の各々の前記計算した充電状態に基づいて、前記電気自動車の前記構成要素に電力を供給する、請求項１に記載のシステム。
16. 前記複数の補助電源のうちの前記少なくとも１つが、金属イオン電池、鉛酸電池、ニッケル・カドミウム電池、レドックスフロー電池、スーパーコンデンサ、ニッケル金属水素化物電池、亜鉛臭素電池、ポリスルファイド臭素電池、及びこれらの任意の組合せから成るグループから選択した補助電源である、請求項１に記載のシステム。
17. 電気自動車の航続距離を延長する方法であって、
    グラフェン系金属空気電池システムを電気自動車内に設置するステップであって、該グラフェン系金属空気電池システムが複数のセルを具え、該複数のセルが互いに電気接続されているステップと、
    前記グラフェン系金属空気電池システムに接続されて動作する流量管理システムによって、前記グラフェン系金属空気電池システム内の電解質を循環させて、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルに充填するステップと、
    前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内に充填された前記電解質によって、前記前記グラフェン系金属空気電池システム内で反応を開始して発電するステップと、
    前記流量管理システムと通信して動作する電解質管理システムによって、前記反応中に前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルを通って流れる前記電解質の温度を調整して維持するステップと、
    切り換え部によって、複数の補助電源のうちの１つを選択的に前記グラフェン系金属空気電池システムに接続して、前記複数の補助電源のうちの他の１つが所定の充電状態まで放電されると、前記グラフェン系金属空気電池システムから電力を受けるステップと、
    前記複数の補助電源のうちの前記１つによって、前記受けた電力を前記電気自動車の構成要素に供給するステップと、
    リアルタイム監視兼フィードバックシステムによって、前記複数の補助電源の各々の充電状態をリアルタイムで計算し監視して、前記複数の補助電源のいずれかによる前記電気自動車の前記構成要素への電力の連続した供給を促進し、これにより前記電気自動車の航続距離を延長するステップと
    を含む方法。
18. 前記グラフェン系金属空気電池システムが、アルミニウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池、及び鉄空気電池から成るグループから選択したグラフェン系金属空気電池システムである、請求項１７に記載の方法。
19. 前記複数の補助電源に接続されて動作する回生制動システムによって、制動中に前記電気自動車の運動エネルギーを回収して、前記複数の補助電源のうちの少なくとも１つを充電するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記グラフェン系金属空気電池システムに接続されて動作する１つ以上のバッファタンクによって、追加的な量の前記電解質を貯蔵して、前記電解質を前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内に補充して所定の組成にするステップを含む、請求項１７に記載の方法。
21. 機械式補給システムによって、前記グラフェン系金属空気電池システム内の反応中に消費された金属を取り込むステップと、挿入部によって、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内に金属を含有させるステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
22. 前記流量管理システムの１つ以上のポンプによって、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記電解質の流量を制御するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
23. 前記流量管理システムの、１つ以上のバルブと統合された１つ以上のロタメーターによって、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセル内の前記電解質の均等な分布を促進する、請求項１７に記載の方法。
24. 前記流量管理システムの１つ以上の分配流路によって、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルの全部にわたって前記電解質を分配するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
25. 前記流量管理システムのオーバーフロー管理システムによって、前記電気自動車内部への前記電解質の漏洩を防止するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
26. 前記電解質管理システムに結合されて動作する温度制御部によって、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルを通って流れる前記電解質の温度を制御するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
27. 前記電解質管理システムの１つ以上のフィルタによって、前記電解質を浄化して、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記反応を妨げる不純物を前記電解質から除去するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
28. 前記グラフェン系金属空気電池システムに結合されて動作する水素ハーベスティングシステムによって、前記グラフェン系金属空気電池システム内の前記反応中に生成される水素ガスを捕集して貯蔵するステップを含み、前記水素ハーベスティングシステムが水素燃料電池を具え、該水素燃料電池は、前記水素ガスに対して動作して、前記複数の補助電源のうちの前記１つを充電するための電力を供給するように構成されている、請求項１７に記載の方法。
29. 前記電気自動車内に設置されたグラフェン系空気調節システムによって、前記グラフェン系金属空気電池システムの前記複数のセルの動作用の所望の空気組成を提供するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
30. 前記リアルタイム監視兼フィードバックシステム内に配置された１つ以上のフィードバックセンサによって、前記電気自動車内の温度、電力、エネルギーを含む複数のパラメータを調整するステップと、前記リアルタイム監視兼フィードバックシステムに結合されて動作する表示部上に、前記複数のパラメータのリアルタイム値を提示するステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
31. 前記リアルタイム監視兼フィードバックシステムと通信して動作する切り換え部によって、前記複数の補助電源間の選択的切り換えを行って、前記複数の補助電源の各々の前記計算した充電状態に基づいて、前記電気自動車の前記構成要素に電力を供給するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
32. 前記複数の補助電源のうちの前記１つが、金属イオン電池、鉛酸電池、ニッケル・カドミウム電池、レドックスフロー電池、スーパーコンデンサ、ニッケル金属水素化物電池、亜鉛臭素電池、ポリスルファイド臭素電池、及びこれらの任意の組合せから成るグループから選択した補助電源である、請求項１７に記載の方法。
    

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