JP3196560U - 携帯式複合バッテリーシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】電動車両の大きな負荷変化に対応することができる上、高エネルギー及び高パワーを同時に得る携帯式複合バッテリーシステムを提供する。【解決手段】携帯式複合バッテリーシステム１は、負荷情報センター１２、少なくとも１組の携帯式高エネルギーバッテリーセット１１、定置式高パワーバッテリーセット１３及び可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４を備える。負荷情報センター１２は、負荷２と電気的に接続され、負荷２に必要な総消費電力を計算し、システムの全バッテリーセットの残量及び放電能力に関する情報を検出した後、定置式高パワーバッテリーセット１３に供給する充電パワーの必要量を加算し、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１が出力する電力値を得て、出力パワー制御信号を生成する。【選択図】図１
Description
本考案は、携帯式複合バッテリーシステムに関し、特に、様々な電動車に搭載して使用し、携帯式高エネルギーバッテリーセット及び定置式パワーバッテリーセットにより構成されたエネルギー供給システムによりエネルギーを補充し、より大きな動作電力を供給して十分な航続距離を得て、様々なニーズを満たす改良型の携帯式複合バッテリーシステムに関する。
電力・電子技術の発展に伴い、電動車両が十分なモータ動力を出力することができるようになっているが、現代の使用習慣に適した方式で電動車に充電することは電動車の発展にとって非常に重要であった。
電動車両が特殊な使用状況に応じて航続力及び馬力のニーズを同時に満足させるためには、１つのバッテリーセットでは様々な特性ニーズの客観的な条件を満足させることが困難であるため、高エネルギーバッテリーと高パワーバッテリーとが結合された複合バッテリーシステムによりその目的を達成する。
その基本概念によると、各種電池はその異なる特性に依り、高パワー密度バッテリーはエネルギー密度の性能が低く、逆もまた然りである。しかし、一般の電動車両などの高負荷変化率の応用において、バッテリーシステムの要求に対して高パワー及び高エネルギーの性能を得るために、特許文献１では、切換えスイッチを使用して高エネルギーバッテリーセットと高パワーバッテリーセットとの出力分配を調整し、電動車両の動作電力の必要を満たす。
特許文献１は、２組の電池が出力する電圧及び電流を同時に検出する上、操作センサ（即ち、アクセルペダル・コマンド）、トルクセンサなどの信号をコンピュータで計算した後、切換えスイッチの導通方式を決定する。しかし、特許文献１の双方向切換えスイッチは、２組のバッテリーセットの出力パワーをリアルタイムで分配する機能を備えていなかったため、電動車両の出力変化に速やかに対応することはできなかった。
その基本概念によると、各種電池はその異なる特性に依り、高パワー密度バッテリーはエネルギー密度の性能が低く、逆もまた然りである。しかし、一般の電動車両などの高負荷変化率の応用において、バッテリーシステムの要求に対して高パワー及び高エネルギーの性能を得るために、特許文献１では、切換えスイッチを使用して高エネルギーバッテリーセットと高パワーバッテリーセットとの出力分配を調整し、電動車両の動作電力の必要を満たす。
特許文献１は、２組の電池が出力する電圧及び電流を同時に検出する上、操作センサ（即ち、アクセルペダル・コマンド）、トルクセンサなどの信号をコンピュータで計算した後、切換えスイッチの導通方式を決定する。しかし、特許文献１の双方向切換えスイッチは、２組のバッテリーセットの出力パワーをリアルタイムで分配する機能を備えていなかったため、電動車両の出力変化に速やかに対応することはできなかった。
特許文献２は、高エネルギーバッテリーの長所と高パワーバッテリーの長所とを組み合わせ、簡単な１つの複合バッテリー管理システム（即ちＤＣ／ＤＣコンバータ）により高エネルギーバッテリーセットの最大出力を制限し、電圧を高パワーバッテリーセットと同じ電圧へ変換した後、並列接続を介して出力し、コンバータが提供するパワーの上限より負荷要求が大きいとき、並列接続された高パワーバッテリーセットにより付加的なパワーが供給される。
反対に、負荷がパワーを消費しない場合、コンバータにより高エネルギーバッテリーが変換するパワー全てを高パワーバッテリーへ供給し、高パワーバッテリーにより放出されたエネルギーを補充する。
この設計は簡素である上、当該発明技術を具体的に実施することができるが、複合バッテリー管理システムの出力パワーは、負荷の平均消費パワーに合理的に対応しなければならず、一般にパワーは小さくすることができない上、負荷の必要に応じてパワーの大きさを調整することができず、高パワーバッテリー（特に鉛蓄電池）が高いＣレート（ｈｉｇｈ Ｃ ｒａｔｅ）で充電され、高パワーバッテリーの使用寿命が短くなる虞があった。
反対に、負荷がパワーを消費しない場合、コンバータにより高エネルギーバッテリーが変換するパワー全てを高パワーバッテリーへ供給し、高パワーバッテリーにより放出されたエネルギーを補充する。
この設計は簡素である上、当該発明技術を具体的に実施することができるが、複合バッテリー管理システムの出力パワーは、負荷の平均消費パワーに合理的に対応しなければならず、一般にパワーは小さくすることができない上、負荷の必要に応じてパワーの大きさを調整することができず、高パワーバッテリー（特に鉛蓄電池）が高いＣレート（ｈｉｇｈ Ｃ ｒａｔｅ）で充電され、高パワーバッテリーの使用寿命が短くなる虞があった。
もう一つの代償としては、高パワーバッテリーの内部抵抗が、急速充電を行う際に発生する大電流により大きめの電圧低下が起き、熱エネルギーが消費されて充電効率が下がり、貴重な電池エネルギーを浪費してしまう虞があった。
この問題点に鑑み、特許文献３では、上述した複合バッテリー管理システム（即ちＤＣ／ＤＣコンバータ）が２つの部分に分けられている。２組のＤＣ／ＤＣコンバータの第１組の出力と高パワーバッテリーセットとが連結され、第２組の出力は負荷端と直接連結されている。１組のスマート型スイッチを介し、複合バッテリー管理モジュールを２組のＤＣ／ＤＣコンバータの出力及び高パワーバッテリーセットの出力とにより切換えることにより、様々な負荷要求を満たすとともに、高パワーバッテリーセットが急速に充電されることによりエネルギーの使用効率及びバッテリーセットの寿命に悪影響を与えることを防ぐ。
しかし、これは効果を改善することができるが、連続変動式の走行負荷を２段式出力に変化させて制御し、高パワーバッテリーセットを充電する電気エネルギーが走行負荷の変化に応じて変化するため、高パワーバッテリーセットの寿命延長及びエネルギーの変換使用効率は理想的でなかった。
この問題点に鑑み、特許文献３では、上述した複合バッテリー管理システム（即ちＤＣ／ＤＣコンバータ）が２つの部分に分けられている。２組のＤＣ／ＤＣコンバータの第１組の出力と高パワーバッテリーセットとが連結され、第２組の出力は負荷端と直接連結されている。１組のスマート型スイッチを介し、複合バッテリー管理モジュールを２組のＤＣ／ＤＣコンバータの出力及び高パワーバッテリーセットの出力とにより切換えることにより、様々な負荷要求を満たすとともに、高パワーバッテリーセットが急速に充電されることによりエネルギーの使用効率及びバッテリーセットの寿命に悪影響を与えることを防ぐ。
しかし、これは効果を改善することができるが、連続変動式の走行負荷を２段式出力に変化させて制御し、高パワーバッテリーセットを充電する電気エネルギーが走行負荷の変化に応じて変化するため、高パワーバッテリーセットの寿命延長及びエネルギーの変換使用効率は理想的でなかった。
そのため上述の問題点を改善するために、本考案の携帯式複合バッテリーシステムは、携帯式高エネルギーバッテリーセットの長所と定置式高パワーバッテリーセットの長所とを組み合わせることにより、電動車両の大きな負荷変化に対応し、高エネルギー及び高パワーの要求を満たす可変出力パワー管理システムモジュールを含む複合型バッテリーセットにより運転効率及び使用寿命を改善することができる。
本考案の目的は、電動車両の大きな負荷変化に対応することができる上、高エネルギー及び高パワーを同時に得る携帯式複合バッテリーシステムを提供することにある。
本考案のもう一つの目的は、携帯式高エネルギーバッテリーセットと定置式高パワーバッテリーセットとの間のエネルギー使用効率を高めてバッテリーシステム全体の使用寿命を延ばす携帯式複合バッテリーシステムを提供することにある。
本考案のもう一つの目的は、携帯式高エネルギーバッテリーセットと定置式高パワーバッテリーセットとの間のエネルギー使用効率を高めてバッテリーシステム全体の使用寿命を延ばす携帯式複合バッテリーシステムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、負荷情報センター、少なくとも１組の携帯式高エネルギーバッテリーセット、定置式高パワーバッテリーセット及び可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールを備えた携帯式複合バッテリーシステムであって、前記負荷情報センターは、負荷と電気的に接続され、前記負荷に必要な総消費電力を計算し、システムの全バッテリーセットの残量及び放電能力に関する情報を検出した後、前記定置式高パワーバッテリーセットに供給する充電パワーの必要量を加算し、前記携帯式高エネルギーバッテリーセットが出力する電力値を得て、出力パワー制御信号を生成し、前記携帯式高エネルギーバッテリーセットは、前記負荷情報センターと電気的に接続されるとともに、バッテリー管理モジュールを内蔵し、前記定置式高パワーバッテリーセットは、前記負荷情報センターと電気的に接続されるとともに、前記携帯式高エネルギーバッテリーセットから前記負荷に供給される電力の必要量に対する不足分を補い、前記可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールは、前記携帯式高エネルギーバッテリーセット、前記負荷情報センター、前記定置式高パワーバッテリーセット及び前記負荷と電気的に接続されるとともに、前記負荷情報センターから送られてくる出力パワー制御信号を受信する信号通信インタフェースモジュールと、可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、前記可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータを用いて前記携帯式高エネルギーバッテリーセットの電気エネルギーを、負荷が作動する際に必要な電力へ変換し、前記電力が前記負荷に必要な量より多くなったときに、前記可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールは、余ったエネルギーを適宜なパワーで前記定置式高パワーバッテリーセットを充電することを特徴とする携帯式複合バッテリーシステムが提供される。
前記信号通信インタフェースモジュールは、デジタル信号インタフェース又はアナログ信号インタフェースであることが好ましい。
前記携帯式高エネルギーバッテリーセットには、高エネルギーのリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、交換式燃料電池が含まれることが好ましい。
前記携帯式高エネルギーバッテリーセットの前記バッテリー管理モジュールは、前記携帯式複合バッテリーシステムの管理の難易度を下げ、低電量通知を行うか、低電量通知を行って電源供給を停止することが好ましい。
前記携帯式高エネルギーバッテリーセットは、外付け式充電器と電気的に接続され、前記外付け式充電器を充電することが好ましい。
前記可変出力パワーＤＣ／ＤＣインバータは、可変出力パワー及び最大電流／電圧制限の性能を有する１組の充電器であることが好ましい。
前記可変出力パワーＤＣ／ＤＣインバータは、ブーストコンバータ、バックコンバータ又はバックブーストコンバータであることが好ましい。
前記定置式高パワーバッテリーセットは、瞬間的に高めの電流を放電するバッテリーであり、異なるバッテリーを使用する際、バッテリーセルを互いに直並列接続するかバッテリーセットを互いに直並列接続することが好ましい。
前記定置式高パワーバッテリーセットは、出力型鉛蓄電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｚｎ電池、リチウムマンガン電池／リチウム鉄電池又はリチウムポリマー電池であることが好ましい。
以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。
図１及び図２を参照する。図１は、本考案の一実施形態に係る携帯式複合バッテリーシステムを示すブロック図である。図２は、本考案の一実施形態に係る携帯式複合バッテリーシステムの可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールを示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、本考案の一実施形態に係る携帯式複合バッテリーシステム１は、１組の携帯式高エネルギーバッテリーセット１１、負荷情報センター１２、定置式高パワーバッテリーセット１３及び可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４を含む。
図１及び図２に示すように、本考案の一実施形態に係る携帯式複合バッテリーシステム１は、１組の携帯式高エネルギーバッテリーセット１１、負荷情報センター１２、定置式高パワーバッテリーセット１３及び可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４を含む。
携帯式高エネルギーバッテリーセット１１は、携帯式複合バッテリーシステム１の管理を容易にするとともに全体の電子制御のコストを下げ、全体システムの安定性を高めるバッテリー管理モジュール１１１が内蔵されている。
バッテリー管理モジュール１１１は、低電量通知を行うか、低電量通知を行って電源供給を停止し、可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ１４２の制御を簡素化する。携帯式高エネルギーバッテリーセット１１は、合理的な重量及び体積下において高めのエネルギー・重量比を重視し、毎日の走行に必要なエネルギーが十分供給されるが、大パワーの充放電に用いられるようには設計されておらず、その最大出力パワーは制限され、自ら使用する寿命又は安全に悪影響を与えることを防ぐことができる。使用可能なバッテリーの種類には、高エネルギーのリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、交換式燃料電池が含まれる。携帯式高エネルギーバッテリーセットは、外付け式充電器３により充電することができ、１組だけの使用に制限されるわけではない。
バッテリー管理モジュール１１１は、低電量通知を行うか、低電量通知を行って電源供給を停止し、可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ１４２の制御を簡素化する。携帯式高エネルギーバッテリーセット１１は、合理的な重量及び体積下において高めのエネルギー・重量比を重視し、毎日の走行に必要なエネルギーが十分供給されるが、大パワーの充放電に用いられるようには設計されておらず、その最大出力パワーは制限され、自ら使用する寿命又は安全に悪影響を与えることを防ぐことができる。使用可能なバッテリーの種類には、高エネルギーのリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、交換式燃料電池が含まれる。携帯式高エネルギーバッテリーセットは、外付け式充電器３により充電することができ、１組だけの使用に制限されるわけではない。
負荷情報センター１２は、負荷２に必要な全パワーを計算し、携帯式複合バッテリーシステム１の全バッテリーセットの残量及び放電能力の情報を検出した後、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１が出力するパワー値を判断し、デジタル又はアナログ信号発信パワー制御信号から可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４へ送られる。負荷２に必要な全パワーは、基本的に電動車のモータの速度と出力トルクとを積算し、モータ動力システムの変換効率により除算して算出することができる。負荷情報センター１２は、電動車上の独立したモジュールでもよく、モータコントローラ又はダッシュボードなど、負荷変動情報が得られる箇所に取り付けてもよく、同時に信号通信インタフェースの機能を得てもよい。
可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４は、負荷情報センター１２から伝送された出力パワー制御信号を受信する信号通信インタフェースモジュール１４１と、出力パワーを変化させることができる可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ１４２とを含む。
信号通信インタフェースモジュール１４１は、デジタル信号インタフェース又はアナログ信号インタフェースであり、特に従来のデジタル通信インタフェースのコストを大幅に下げることができるＣＡＮ−ＢＵＳなどのデジタル通信インタフェースであることが好ましい。
信号通信インタフェースモジュール１４１は、デジタル信号インタフェース又はアナログ信号インタフェースであり、特に従来のデジタル通信インタフェースのコストを大幅に下げることができるＣＡＮ−ＢＵＳなどのデジタル通信インタフェースであることが好ましい。
携帯式高エネルギーバッテリーセット１１と定置式高パワーバッテリーセット１３とは電圧が異なるため、電圧変換の問題を解決するために可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４が必要である。
可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４がパワー制御信号を受信した後、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１により供給された電気エネルギーを可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を介して変換し、その電圧を定置式高パワーバッテリーセット１３の電圧と一致させた後、定置式高パワーバッテリーセット１３と並列接続し、負荷２の動作に必要なパワーの必要を満たす。出力パワーが負荷２の必要量より多い場合、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４は、余ったエネルギーにより適宜なパワーで定置式高パワーバッテリーセット１３を充電する。
可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４がパワー制御信号を受信した後、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１により供給された電気エネルギーを可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を介して変換し、その電圧を定置式高パワーバッテリーセット１３の電圧と一致させた後、定置式高パワーバッテリーセット１３と並列接続し、負荷２の動作に必要なパワーの必要を満たす。出力パワーが負荷２の必要量より多い場合、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４は、余ったエネルギーにより適宜なパワーで定置式高パワーバッテリーセット１３を充電する。
以上を要約すると、本考案の一実施形態に係る携帯式複合バッテリーシステムの定置式高パワーバッテリーセット１３は、速やかに充放電を行う緩衝器として用いてもよく、負荷２が消費するパワーが、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１により供給される最大出力パワーより大きいとき、定置式高パワーバッテリーセット１３の供給不足の部分は、全体の動力出力に影響を与えない。
例えば、負荷２に必要なパワー（例えば４ＫＷ）が、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１を介して可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４により供給されるパワー（例えば１ＫＷ）より大きい場合、その不足したパワー（３ＫＷ）が定置式高パワーバッテリーセット１３により補われるため、定置式高パワーバッテリーセット１３は電力貯蔵のような効果を得て、負荷２の必要性が突然増えても対応することができる。
反対に、負荷２の必要が低下した場合（例えば、０．７ＫＷ）、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１は、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４により供給されるパワー（例えば１ＫＷ）が所望のパワー（０．３ＫＷ多い）を超え、これら超えた部分により定置式高パワーバッテリーセット１３を充電し、定置式高パワーバッテリーセット１３から事前に放出されたエネルギー量を補うことができる。
定置式高パワーバッテリーセット１３は、大パワー放電の性能及び安全性を重視し、現在使用可能な電池としては出力型鉛蓄電池（Ｌｅａｄ−ａｃｉｄ）、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池、Ｎｉ−Ｚｎ電池、リチウムマンガン／リチウム鉄（Ｌｉ−Ｍｎ／Ｌｉ−Ｆｅ）電池、リチウムポリマー（Ｌｉ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）電池などがある。
反対に、負荷２の必要が低下した場合（例えば、０．７ＫＷ）、携帯式高エネルギーバッテリーセット１１は、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４により供給されるパワー（例えば１ＫＷ）が所望のパワー（０．３ＫＷ多い）を超え、これら超えた部分により定置式高パワーバッテリーセット１３を充電し、定置式高パワーバッテリーセット１３から事前に放出されたエネルギー量を補うことができる。
定置式高パワーバッテリーセット１３は、大パワー放電の性能及び安全性を重視し、現在使用可能な電池としては出力型鉛蓄電池（Ｌｅａｄ−ａｃｉｄ）、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池、Ｎｉ−Ｚｎ電池、リチウムマンガン／リチウム鉄（Ｌｉ−Ｍｎ／Ｌｉ−Ｆｅ）電池、リチウムポリマー（Ｌｉ−Ｐｏｌｙｍｅｒ）電池などがある。
以下、実施形態により本考案をより詳細に説明する。もし電動オートバイが最大出力パワー４ＫＷのモータ駆動システム（本実施形態の負荷２は電動オートバイのモータである）である場合、それが正常に走行する際の平均消費パワーは約８００Ｗである。本実施形態の携帯式高エネルギーバッテリーセット１１は、リチウムイオンバッテリーセット（容量は２９．６Ｖ／４０．６Ａｈ）である。定置式高パワーバッテリーセット１３は鉛蓄電池（容量は４８Ｖ／２０Ａｈ）であり、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４内にはＣＡＮ−ＢＵＳ通信システムが内蔵される上、可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータを有し、その最大出力性能は５８Ｖ／２０．７Ａ、即ち１２００Ｗである。
本実施形態の定置式高パワーバッテリーセット１３の充電パワーは２５０Ｗであることが好ましい。負荷情報センター１２から送られる可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４の出力パワー制御信号は、所望の負荷に充電パワー２５０Ｗが加えられたものであり、以下の数式１により表される。
＜数式１＞
出力パワー制御信号＝（モータ速度×モータトルク）／システム効率＋充電パワー
出力パワー制御信号＝（モータ速度×モータトルク）／システム効率＋充電パワー
電動オートバイの固定速度３０ＫＭ／ＨＲを例にとると、このときのモータ速度は３０００ＲＰＭであり、トルクは１．５３Ｎｍであり、モータ駆動システム効率を８０％として計算した場合、負荷（モータ）には６００Ｗが必要となる。その場合、負荷情報センター１２に８５０Ｗの制御信号が発生し、並列接続された定置式高パワーバッテリーセット１３に対して８５０Ｗのパワーを出力するように、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４に要求する。６００Ｗは負荷に必要であり、余った２５０Ｗにより定置式高パワーバッテリーセット１３を充電する。
運転手がアクセル信号を増大させて所望の加速を行う場合、算出されたモータトルクが２Ｎｍまで増大すると、負荷パワーが６２８Ｗまで増大し、効率が８０％に維持された条件下で計算した場合、負荷（モータ）要求が７８５Ｗまで増大するため、負荷情報センター１２により発生された７８５Ｗ＋２５０Ｗ＝１０３５Ｗの制御信号が可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４へ送信され、同様のステップが繰り返される。
負荷２の要求に２５０Ｗが加算された電力が１２００Ｗを超えると、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４の最大出力パワーが１２００Ｗに制限されるため、変換されて出力されるパワーは１２００Ｗである。
負荷２の要求に２５０Ｗが加算された電力が１２００Ｗを超えると、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４の最大出力パワーが１２００Ｗに制限されるため、変換されて出力されるパワーは１２００Ｗである。
上述の実施形態から分かるように、負荷２がどのように変化したとしても定置式高パワーバッテリーセット１３の充電パワーが常に２５０Ｗに維持されるため、エネルギー使用効率が向上して電池の寿命を延ばすことができる。
定置式高パワーバッテリーセット１３が既に満充電状態にある場合、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４の最大出力電圧が５８Ｖに制限されているため、定置式高パワーバッテリーセット１３が満充電の電圧に等しい。そのため、定置式高パワーバッテリーセット１３が充電されなくなり、定置式高パワーバッテリーセット１３が故障することを防ぐことができる。このように、本考案は簡単な方法を利用し、従来の複合バッテリー管理システムを改善することができる。
定置式高パワーバッテリーセット１３が既に満充電状態にある場合、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール１４の最大出力電圧が５８Ｖに制限されているため、定置式高パワーバッテリーセット１３が満充電の電圧に等しい。そのため、定置式高パワーバッテリーセット１３が充電されなくなり、定置式高パワーバッテリーセット１３が故障することを防ぐことができる。このように、本考案は簡単な方法を利用し、従来の複合バッテリー管理システムを改善することができる。
本考案の携帯式複合バッテリーシステムは、従来技術と比べ、以下（１）〜（５）の長所を有する。
（１）携帯式高エネルギーバッテリーセットの長所と定置式パワーバッテリーセットの長所とを組み合わせた電力システムは、エネルギーを容易に補い、安価で信頼性が高く、十分な動力及び航続力を得ることができる。
（２）様々な電動車両へ応用することができる上、多数の利用者の短距離走行の必要性を考慮し、エネルギー補充の困難度を効果的に下げ、高エネルギーバッテリーに求められる軽量で携帯可能という要求を満たし、利用者は高層住宅又はその他電動車が進入できない場所でも充電を行うことができる。
（３）本考案が使用する高エネルギーバッテリーセットは、合理的な重量及び体積下で、毎日の走行に必要なエネルギー量を伝達するために、高めのエネルギー・重量比を得る。現在使用可能な電池には、高エネルギーのリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などが含まれる。
（４）本考案は、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールを介し、適宜なパワーを維持しながら高パワーバッテリーセットを充電することにより、充電するときのエネルギー使用効率を効果的に改善し、高パワーバッテリーセットの寿命を延ばすことができる。
（５）本考案の負荷情報センターは、電動車上で独立したモジュールであり、モータコントローラ、ダッシュボードなど、負荷変動情報が得られる箇所に取り付けることができる上、信号通信インタフェースの機能を備える。
（１）携帯式高エネルギーバッテリーセットの長所と定置式パワーバッテリーセットの長所とを組み合わせた電力システムは、エネルギーを容易に補い、安価で信頼性が高く、十分な動力及び航続力を得ることができる。
（２）様々な電動車両へ応用することができる上、多数の利用者の短距離走行の必要性を考慮し、エネルギー補充の困難度を効果的に下げ、高エネルギーバッテリーに求められる軽量で携帯可能という要求を満たし、利用者は高層住宅又はその他電動車が進入できない場所でも充電を行うことができる。
（３）本考案が使用する高エネルギーバッテリーセットは、合理的な重量及び体積下で、毎日の走行に必要なエネルギー量を伝達するために、高めのエネルギー・重量比を得る。現在使用可能な電池には、高エネルギーのリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などが含まれる。
（４）本考案は、可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールを介し、適宜なパワーを維持しながら高パワーバッテリーセットを充電することにより、充電するときのエネルギー使用効率を効果的に改善し、高パワーバッテリーセットの寿命を延ばすことができる。
（５）本考案の負荷情報センターは、電動車上で独立したモジュールであり、モータコントローラ、ダッシュボードなど、負荷変動情報が得られる箇所に取り付けることができる上、信号通信インタフェースの機能を備える。
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
１ 携帯式複合バッテリーシステム
２ 負荷
３ 外付け式充電器
１１ 携帯式高エネルギーバッテリーセット
１２ 負荷情報センター
１３ 定置式高パワーバッテリーセット
１４ 可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール
１１１ バッテリー管理モジュール
１４１ 信号通信インタフェースモジュール
１４２ 可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ
２ 負荷
３ 外付け式充電器
１１ 携帯式高エネルギーバッテリーセット
１２ 負荷情報センター
１３ 定置式高パワーバッテリーセット
１４ 可変出力パワー複合バッテリー管理モジュール
１１１ バッテリー管理モジュール
１４１ 信号通信インタフェースモジュール
１４２ 可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータ
Claims (9)
- 負荷情報センター、少なくとも１組の携帯式高エネルギーバッテリーセット、定置式高パワーバッテリーセット及び可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールを備えた携帯式複合バッテリーシステムであって、
前記負荷情報センターは、負荷と電気的に接続され、前記負荷に必要な総消費電力を計算し、システムの全バッテリーセットの残量及び放電能力に関する情報を検出した後、前記定置式高パワーバッテリーセットに供給する充電パワーの必要量を加算し、前記携帯式高エネルギーバッテリーセットが出力する電力値を得て、出力パワー制御信号を生成し、
前記携帯式高エネルギーバッテリーセットは、前記負荷情報センターと電気的に接続されるとともに、バッテリー管理モジュールを内蔵し、
前記定置式高パワーバッテリーセットは、前記負荷情報センターと電気的に接続されるとともに、前記携帯式高エネルギーバッテリーセットから前記負荷に供給される電力の必要量に対する不足分を補い、
前記可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールは、前記携帯式高エネルギーバッテリーセット、前記負荷情報センター、前記定置式高パワーバッテリーセット及び前記負荷と電気的に接続されるとともに、前記負荷情報センターから送られてくる出力パワー制御信号を受信する信号通信インタフェースモジュールと、可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、前記可変出力パワーＤＣ／ＤＣコンバータを用いて前記携帯式高エネルギーバッテリーセットの電気エネルギーを、負荷が作動する際に必要な電力へ変換し、前記電力が前記負荷に必要な量より多くなったときに、前記可変出力パワー複合バッテリー管理モジュールは、余ったエネルギーを適宜なパワーで前記定置式高パワーバッテリーセットに充電することを特徴とする、
携帯式複合バッテリーシステム。 - 前記信号通信インタフェースモジュールは、デジタル信号インタフェース又はアナログ信号インタフェースであることを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記携帯式高エネルギーバッテリーセットには、高エネルギーのリチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、交換式燃料電池が含まれることを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記携帯式高エネルギーバッテリーセットの前記バッテリー管理モジュールは、前記携帯式複合バッテリーシステムの管理の難易度を下げ、低電量通知を行うか、低電量通知を行って電源供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記携帯式高エネルギーバッテリーセットは、外付け式充電器と電気的に接続され、前記外付け式充電器を充電することを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記可変出力パワーＤＣ／ＤＣインバータは、可変出力パワー及び最大電流／電圧制限の性能を有する１組の充電器であることを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記可変出力パワーＤＣ／ＤＣインバータは、ブーストコンバータ、バックコンバータ又はバックブーストコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記定置式高パワーバッテリーセットは、瞬間的かつ長時間高めの電流を放電するバッテリーであり、異なるバッテリーを使用する際、バッテリーセルを互いに直並列接続するかバッテリーセットを互いに直並列接続することを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
- 前記定置式高パワーバッテリーセットは、出力型鉛蓄電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｚｎ電池、リチウムマンガン電池／リチウム鉄電池又はリチウムポリマー電池であることを特徴とする請求項１に記載の携帯式複合バッテリーシステム。
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