KR20000010733A - 유도전원 전지 충전기 - Google Patents

Abstract

전지를 충전하기 위한 느슨하게 결합된 유도전원이 제 1 전원픽업와인딩을 통하여 정류되고, 그 결과로 전류원이 전지 유닛(309)에 연결된다. 각 전류원은 제 1 공진와인딩(304)를 단락시킴으로 제어된다. 전지뱅크는 연결된 전지유닛의 조건에 따라 독립적으로 제어되는 다중 고립된, 위치설정에 여유가 있는 픽업을 이용하고, 고립된 링크에 걸쳐 통신되는 전체명령을 통하여 충전될 수 있다. 전지유닛은 단일 전지가 될 수도 있다. 자체안정 뱅크 또는 모노블록에서 주 유도체는 모든 전지를 이용하여 에너지를 얻고, 각 전지는 제어수단에 의하여 별개로 모니터되며 어떤 평균 이하로 충전된 전지는 상기 유도체로부터 개별적으로 충전될 수 있으며, 따라서 전지간의 편차를 고칠 수 있다. 한 뱅크 내의 모든 전지의 전하는 (예를 들면) 총 충전양의 30%에서 70% 사이에서 유지되고, 반복되는 충전과 방전 시간동안 완전히 충전되거나 완전히 방전되는 것은 방지된다.

Description

유도전원 전지 충전기

무공해 운송수단으로서는 전기자동차(electric vehicles: EVs)가 큰 관심을 끌고 있으나, 사용의 편리함 때문에 일반인들은 화석연료인 가솔린을 사용하고 있으며, 전기자동차는 전기 공급과 저장에 대한 문제점으로 인해, 아직은 부적절한 것으로 여겨지고 있다.

전기자동차에 전원을 공급하는 문제는 전원의 근원을 선택하는 것에 관계된다. 하나의 극단적인 예는 전원 보급소에서 충전되는 충전지와 함께, 자체적으로 에너지를 공급할 수 있는 축전지방식을 들 수 있고, 다른 극단적인 예는 아마도, 축전지를 전혀 사용하지 않고, 전극레일이나 천장의 전극선에 접촉하는 픽업 브러시를 사용하는 즉시공급방식 또는 유도전원공급방식을 들 수 있다. (어떤 전기자동차는 이들 방법에 태양전지나 엔진에 의해 작동되는 발전기를 부가하여 사용하기도 한다.) 일반적으로 적당한 거리를 여행하기 위해서는 충분한 전원이 공급되어야한다. 편리한 "보이지 않는" 전원공급과정을 이용함으로 사용자가 단순히, 필요하면 탑승하고 목적지에 도착하면 내릴 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 여러 가지 전원공급의 선택방안 중에서, 여건에 따라 가장 적당한 전원의 소스를 선택한다. 상기 전극레일과 같이 경로를 전극화 하는데는 비용이 너무 많이 들 수 있다. 적어도 어떤 종류의 축전지는 대부분의 전기자동차에서 사용되고, 따라서 전기자동차는 적어도 일시적으로는 경로 전극화는 사용하지 않아도 되며, 고정 공급장치로부터 전달되는 전력을 능가하는 수준의 전력수준을 공급할 수 있다. 어떤 자동차는 언덕에서 내려오는 브레이크를 사용할 수 있는 동안은 전력을 축전지로 되돌리기도 한다.

고정전원으로부터 전력을 공급받는 전기자동차는 일반적으로 하나 이상의 장착된 축전지를 충전하는 동안은 충전단계에 남아있게 되고, 따라서 움직이는 동안에는 저장된 에너지를 소모한다. 이 과정의 단점은 충전에 매우 많은 시간이 소요되는 것 외에도 운행을 계속하기 위해서는 때때로 연료를 재공급 하는 것이 필요하다는 것이다. 상대적으로 자주 연료 재공급을 해주어야 하는 단점과는 별도로, 전기자동차는 축전지 자체에 기술적인 문제를 가지고 있다. 최근에 나트륨을 이용한 새로운 전지가 개발되었지만 - 그리고 포기되었지만 - 지금까지는 납축전지가 가장 대중적으로 이동되고 있고, 리튬 하이브리드 전지는 현재 개발 중에 있다. 납축전지는 무겁고, 체적이 크며, 에너지저장능력과 에너지밀도가 낮으며, 수명이 짧고, 비용이 많이 들기 때문에 현재의 전기자동차에는 최저한도로 사용되고 있다.

잘 알려져 있지 않으나, 보다 중요한 문제점은 축전지들이 직렬로 연결되어있다는 것이다. 대체로 이들 자동차의 전형적인 모터들은 스위칭 비용이나 저항에 의한 손실을 최소화하기 위해 100 또는 200V나 그 이상의 전압을 사용한다. 납축전지의 완전방전이나 완전충전의 해로움은 잘 알려져 있다. 축전지들의 전력효율을 변경하는 것은 불가피하므로 문제는 더 가중된다. 전지의 일련의 뱅크에 반복적으로 충전과 방전이 계속되면, 어떤 전지는 완전히 충전된 상태로 되려고 하는 반면, 다른 전지는 완전히 방전된 상태로 되려고 한다. 이러한 모든 요소를 동등하게 충전시키기 위해 사용하는 종래의 방법은 모든 축전지가 '가스(gas: 모든 전지가 완전히 혹은 100% 충전된 상태)'로 될 때까지 완전히 충전하는 것이다. 그러나 이러한 경우, 대부분은 과충전되고 그 동안 전해질 용액에 손실이 생긴다. 전형적인 전기자동차의 경우, 완전충전은 하루 종일 충전할 기회가 있을 때 낮시간이나 밤새 한번 이루어진다. 납축전지는 방전농도(depth of discharge: DOD)가 대략 30%에서 70% 사이에서 유지되는 것으로 알려져 있는데, 전지의 전 용량을 충전하거나 방전하는 것보다 매우 큰 회수로 수행될 수 있다.

다중 축전지 유닛에서 30% 에서 70% 사이로 한정하기 위한 어려움 중 하나는 각각의 유닛이 다르게 수행될 수 있어서, 많은 회수 동안 축전지를 균일하게 처리되도록 하면, 어떤 유닛은 완전 방전된 상태로 되는 반면, 다른 유닛은 완전 충전되는 상태로 되려는 경향이 있다. 결과적으로 전기자동차는 한정된 범위에서 운행되며, 축전지의 수명은 매우 짧아지게 된다. 이 문제는 다음과 같은 방법으로 해결될 수 있다. 전기자동차의 축전지들을 모두 제거하고 다른 검사된 것으로 대체하거나 각각의 전지자동차에 독립 부동축전기(floating charger: 축전지에 부하를 접속한 상태로 그 기전력보다 약간 높은 전압으로 충전하면서 부하에 전류를 공급하는 방법 - 역주)를 설치한다; 충전상태를 검지 할 수 있는 수단과 함께 각각의 축전지 당 하나를 설치할 수 있으나 상기와 같은 충전수단을 공급하는 것은 상업적으로 실현 불가능하다.

물론, 자동차 이외의 대상에 대해서는 상기 축전지도 유용하다. 예를 들면, 직렬로 연결된 전지에 의한 전원장치는 상기 축전지와 함께 쓰일 수 있고, 따라서 충전용량과 축전지의 수명을 향상시킬 수 있다. 전화교환기로 예를 들면 전력을 비축하기 위해 많은 납축전지를 사용한다. 태양이나 바람을 이용한 에너지의 축적과, 이를 나중에 사용하기 위한 대체에너지 사용의 수요증가로 인해 이들 축전지는 가정에서 사용되게 될 것이다.

목적

본 발명의 목적은 개선된 충전지 내의 전하제어장치 및 그 방법을 제공하며 적어도 대중에게 유용한 선택의 여지를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 각각의 전지의 충전을 제어할 수 있는 전지 충전장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 유도전원공급에 의하여 충전될 수 있는 축전지를 사용하는 전기 자동차에 공급될 수 있는 것이다.

도 1 : 전지자동차용 주(고정) 와인딩과, 보조(이동가능) 와인딩의 설치상태

를 나타내는 도.

도 2 : 전기자동차용 주 도체와 보조 와인딩의 설치상태를 나타내는 단면도.

도 3 : 본 발명의 전기자동차용 충전기 부분의 회로 블록도.

도 4 : 충전지와 같은 부하에 적당한 분리된 제어와인딩과 픽업유닛의

회로도.

도 5 : 도 4의 픽업유닛의 상부를 나타낸 도.

도 6 : 도 5의 A - A' 선 단면도.

도 7 : 본 발명의 자체안정 모노블록 전지를 나타낸 회로 블록 개략도.

도 8 : 본 발명의 자체안정 모노블록 전지를 나타내는 상세 회로 블록

개략도.

본 발명의 첫 번째 넓은 관점은 하나 이상의 전지로 구성된 충전지를 위한 충전수단을 제공하는 것이다; 고주파 능력이 있는 적어도 하나의 주 유도체간에 유도전원을 이용하는 축전지충전수단과, 해당 축전지유닛에 충전전류를 공급할 수 있는, 느슨하게 결합된 공진, 보조유도픽업유닛과; 적어도 하나의 인덕터(inductor)와 공진수단, 그리고 정류수단을 포함하는 상기 픽업유닛으로 구성되고; 상기 픽업은 주 유도체와 유도픽업유닛 간의 결합을 변화시키는 수단을 포함하는 특징이 있으며; 상기 수단은 때때로 적어도 하나의 인덕터를 연결하여, 상기 공진 픽업유닛에서 순환되는 전기에너지의 양이 제어되고, 상기 충전지유닛으로 전달되는 에너지의 양이 제어될 수 있도록 한다.

본 발명의 관련된 관점은 상기한 바와 같이, 상기 픽업유닛이 제 1 제어 인덕터와 제 2 파워조절인덕터를 포함하고, 상기 제 1 인덕터와 제 2 인덕터가 각각 유도 결합되어, 상기 제 1 인덕터가 닫힌 회로 상태이면, 상기 제 2 인덕터는 근본적으로 상기 주 유도체로부터 분리되도록 하는 축전지 충전수단을 제공하는 것이다.

상기 제 1 인덕터는 많은 리츠선으로 구성되고, 상기 제 2 인덕터는 도체 평판으로 구성되도록 하며; 평판 리츠 케이블이나 금속 스트립이 될 수도 있다.

본 발명의 관련된 다른 관점은 상기한 바와 같이, 상기 픽업유닛이 주 유도체와 어떤 하나의 픽업와인딩 간의 결합 양을 제어하는 제어수단을 포함하고; 상기 제어수단은 충전지의 충전상태를 결정할 수 있고, 상기 제 1 인덕터를 닫힌 회로로 만들 수 있는 스위치의 작용에 의하여 상기 제어수단은 충전 전류를 더 공급하거나 공급하지 않게 함으로, 상기 충전지가 제어될 수 있도록 하는 축전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 관점은 상기한 바와 같이, 적어도 하나의 주 유도체와 충전지의 뱅크가 다수의 축전지유닛으로 이루어지고; 각 축전지유닛에는 그에 해당하는 전지 충전수단이 제공되고, 상기 축전지유닛의 제어수단은 뱅크 내의 각 축전지 유닛의 충전상태를 결정할 수 있고, 각 축전지유닛에 더 이상의 충전 전류를 공급하거나 막을 수 있어서, 해당 축전지유닛의 충전상태가 제어되고, 충전상태는 뱅크의 축전지유닛을 통하여 균일화 될 수 있다.

선택적으로 그 작용이 한정될 수 있음에도 불구하고, 충전상태는 충전, 저장, 방전되는 동안 제어된다.

본 발명의 다른 또 하나의 관점은 상기한 바와 같이, 작동 전원을 내부적으로 사용할 수 있고, 자체 안정성을 지닌 충전수단과 제어수단을 갖는, 전지 충전수단이 포함된 전지 모노블록을 제공하는 것이다; 그럼으로써 상기 제어수단은 어떤 한 전지가 다른 전지보다 적은 전하를 가지는지를 결정할 수 있어서, 상기 제어수단은 어떤 하나의 전지가 다른 전지보다 적은 전하를 가지는지를 결정할 수 있고, 어떤 덜 충전된 전지에 충전을 허락함으로써, 모든 전지가 같은 정도 혹은 같은 방전도로 제어될 수 있도록 한다.

본 발명의 보조적인 관점은 상기한 바와 같이, 상기 충전수단과 제어수단이 모노블록 내에 물리적으로 포함되도록 한 것이다.

본 발명의 다른 관련된 관점은 전기모터가 상기 전지 충전수단으로부터 충전될 수 있는 충전지뱅크로부터 전력을 사용함을 특징으로 하는, 적어도 하나의 전기 모터에 의하여 적어도 부분적으로 전원을 공급받는 자동차를 제공하는 것이다.

본 발명의 관련된 다른 관점은 상기한 바와 같이, 충전지뱅크는 전지 충전수단과 제어수단으로부터 충전 가능한 것을 특징으로 하는, 회복할 수 있는 전원으로부터 에너지를 모을 수 있는 전력수집수단과, 전력 변환 장치로부터 에너지를 저장하고 공급할 수 있는 충전지뱅크를 포함하는 전력저장모듈을 갖는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 관련된 또 다른 관점은 상기한 바와 같이, 사용되는 충전지의 종류에 따라서 제어기가 충전량을 일정 한도에서 유지하는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 더욱 상세한 관점은 상기한 바와 같이, 상기 충전지는 납축전지이고 상기 제어기는 충전도를 하한선인 전체 충전의 30%에서, 상한선인 전체 충전의 70%의 사이의 특정 한계 사이로 유지하여, 상기 납축전지의 수명을 향상시키는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 관점은 상기한 바와 같이, 상기 제어수단이 충전지뱅크 내의 오동작을 감지하거나 예상할 수 있는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 보조적인 관점은 상기한 바와 같이, 상기 제어수단은 각 전지 유닛의 수행을 기록할 수 있는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 두번째 넓은 관점은 충전지의 뱅크를 위한 전지 충전수단을 제공하는 것이다; 상기 전지 충전수단은 고주파의 에너지가 공급되는 적어도 하나의 주 도체와 다수의 공진, 보조픽업와인딩 사이에서 유도전력을 전달한다; 각 와인딩은 충전전류와 함께 해당 충전지뱅크의 유닛을 제공할 수 있다; 상기 제어수단은 해당 전지유닛의 충전상태를 결정할 수 있고, 더 이상의 충전전류를 공급하거나 막을 수 있어서 해당 전지유닛의 충전상태가 제어되고, 충전상태가 뱅크유닛 전체를 통하여 같게 된다.

본 발명의 관련된 관점은 상기한 바와 같이, 제어수단이 공급된 공진보조와인딩이 상대적으로 낮은 전압, 높은 전류와인딩으로 이루어지고, 정류수단과 전지유닛에 연결되는 다른 비공진보조와인딩과 결합하도록 하는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 관련된 다른 관점은 상기한 바와 같이, 상기 제어수단이 다른 전지유닛의 충전상태에 반응하고 그에 따른 반응을 변경할 수 있는 전지 충전수단을 제공하는 것이다.

각 관리 수단은 전압과 전류 측정수단을 포함하고 사용되는 전지의 형태에 관련되며 전지관리를 위한 알고리즘을 포함하는 것이 바람직하다.

확인된 전지유닛의 오동작이나 갑작스런 오동작을 감지하는 수단이 사용되어 사용 안정성을 높일 수도 있다.

각각의 전지유닛에 해당하는 관리수단은 통신수단에 의하여 다른 관리수단에 연결되는 것이 바람직하다.

그렇지 않으면 전지뱅크는 단지 하나의 전지와 하나의 유닛만으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 더욱 넓은 관점은 전지뱅크를 유지하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 분리되어 정해진 충전레벨까지 충전시키는 단계와, 다른 모노블록을 정해진 충전레벨까지 충전시키는 데에 필요한 전하의 양에 상관없이, 뱅크의 유닛이나 각 모노블록의 충전양을 정해진 레벨까지 방전시키는 단계를 포함하여, 어떤 특정 모노블록이나 유닛의 거동이 나머지 뱅크에 영향을 미치지 않도록 한다.

거시적으로 볼 때, 전기자동차의 모노블록의 뱅크의 충전에 관하여, 각각의 모노블록을 충전시키기 위한 느슨하게 결합된 유도전력은 변하는 자기장에 노출된 제 1 픽업와인딩으로부터 정류되고, 그에 따른 전류원은 상기 모노블록에 연결된다. 많은 모노블록들은 개별적으로 제어되면서 하나의 주 전도 경로로부터 충전될 수 있고, 이는 회로의 보조전류가 크거나 전지가 모두 충전되었을 때 제 1 보조와인딩을 동일 픽업유닛 내에서 단락시키는 과정을 사용한다. 회로를 단락시키는 효과는 단락된 픽업을 자기적으로 고립시켜 주 전류가 단락된 픽업에 의해 영향받지 않고 다른 픽업들이 영향을 받지 않도록 하는 것이다. 따라서 하나의 주 도체는 많은 픽업유닛을 보조할 수 있다.

미시적으로 볼 때, 본 발명은 모노블록의 하나의 전지에 적용될 수 있다. 전지(적어도 납축전지의 경우)의 수명을 연장하기 위하여 모든 전지의 충전량을 전체 충전량의 30% 에서 70%로 유지하는 것이 바람직하다. 충전을 반복하는 동안, 제조상의 허용오차나 전하의 효율 같은 것이 다름으로 인하여, 어떤 전지들은 충전되는 과정에 있거나, 또는 방전되는 과정에 있을 수 있다. 모노블록의 자체안정과정은, 내부 주 유도체는 모든 전지에 의해 에너지 공급이 되고, 각 전지는 분리되어 제어되고 지역 주 경로로부터 더 충전될 수 있고, 따라서 전지간의 차이를 보정 할 수 있다. 이 모노블록은 제어나 기록 목적에 사용되는, 광섬유와 같은 더 많은 제어, 통신링크를 가질 수 있음에도 불구하고, 외부에 대해 보통 두 가지 연결상태가 있다. 이와 같은 봉인된 전자제품을 제공하는 비용은 긴 전지수명으로 보상될 수 있다. 어떤 독립전지(전화 교환기에 쓰이는 DC 전원장치와 같은)는 크기가 매우 크다는 것을 알아야 한다.

실시예 (1) - 전기자동차

본 발명은 유도전원을 이용하는 전기자동차의 전지뱅크의 많은 각각의 모노블록을 위한 별개의 전지 충전기를 사용하는 비용을 최소화하기 위하여 특별한 특성을 갖는 유도변환전원을 적용한다. 상기 특별한 특성은 다음과 같다:

높은 주파수(10 ~ 25 kHz)에서 작동, 주 코어가 없음,

주 도체와 보조도체간에 느슨하게 결합함(위치가 고정될 필요 없음),

보조픽업유닛이 간결하고 값이 쌈,

보조공진와인딩을 사용(따라서 전지를 충전하기에 적당한 일정한 전류의

출력을 제공),

보조와인딩을 단락시킴으로 출력을 제어; 일련의 스위치들에 큰 전력 손실

이 없음.

전기자동차에 적합한 IPT 전지충전기는 다수의 IPT 픽업코일(도 1, 도 2의 104, 도 3의 304)로 구성되며, 각 코일은 더 많은 자속을 모으기 위해 페라이트 자속보강코어가 제공되고, 공통 작동주파수를 위해 공진콘덴서(305)에 의해 조화된다. 상기 픽업코일은 길가(혹은 차고나 주차장)에 뭍혀있는 리츠선(103)의 코일이나 폐회로, 도선을 감싸는 유도장으로부터 전원을 공급받는다. 전형적인 주 Q값은 1.5에서 3 정도이다. 도 8의 하부에 주 유도경로에 전원을 공급하기 위한 부속회로를 도시하고 있다. 어느 때든지 전원이 공급되는 주 도체의 양을 늘이고 제어하기 위한 많은 기술이 있다. 이 기술의 세부는 동일 발명자에 의한 이전의 특허 명세서 공보에 나와있다. 주 코일은 적당한 고주파 전원장치(101)로부터 전원을 공급받고, 이는 버스 크기의 자동차를 충전하기 위해 40kW를 생산할 수 있는데, 이 경우에는 10kHz가 적당한 주파수이다. 최근에 이용 가능한 스위치장치는 10kHz 이상의 높은 주파수에서는 지나치게 비싸나, 높은 주파수를 이용하면 보다 콤팩트한 유도전원 전달장치가 가능하다. 주 공진코일에서의 회로의 전류는 감은 수 당 450A가 가능하다. 물론, 주 도체는 공진될 필요가 없으나 공진된다면 더 유용하다(고조파(harmonics)의 방사를 줄일 수 있고, 고주파전류를 쉽게 만들 수 있다.).

주 와인딩은 고체나 다른 슬랩(202) 내에 포함되어, 상기 코일이 자동차의 구름표면에 대하여 일정거리를 유지하게 한다. 대신에 상기 코일은 바닥이나 길의 슬릿에 포함될 수도 있고 자동차의 바닥으로부터 돌출될 수도 있다(내부는 기계적으로 보호된 상태로). 각 유닛의 축전지를 위해 적어도 하나의 코일이 전기자동차의 바닥에 설치되는 것이 좋다. 하나의 전지나 3 내지 6개의 전지를 "유닛"이라는 용어로 부를 수 있다. 유닛 당 하나 이상의 보조코일이 있으면 자동차에 대해 픽업코일을 확산시키는 것이 가능하고, 따라서 유도장을 차단할 수 있는 기회가 많아지고 많은 선택사항 중에 최선의 코일 위치가 자동적으로 정해질 수 있다. 대신에 바퀴가이드나 자동유도장치와 같은 것을 공급하여 자동차의 운전자가 주 와인딩에 대하여 자동차를 위치시킬 수 있다.

유동성과 전지뱅크의 각 유닛의 개별적인 보조제어를 위해서, 그리고 개별적인 오류를 용인하고, 전기자동차에 정확한 위치에 장착하기 위해서 많은 픽업들이 공급되는 것이 바람직하다. 실제적인 공기간격은 결합을 향상시키기 위해서, 작거나 충분히 크게 함으로써 고체슬랩과 픽업코일간의 물리적 간섭의 위험이 없도록 해야한다. 실제적으로 75mm의 간격이면 충분하고 자동차의 타이어 중 하나에 구멍이 난 경우에도 간섭받지 않고 충전이 가능하다. 전형적인 픽업은 전형적으로 폭이 250 ~ 400mm 이고, 길이가 100mm인 페라이트 플럭스 농축기를 가진다. 본 출원인의 이전 출원에 의하면, 각 보조픽업유닛은, 도 3의 301, 302, 303과 같이, 보통의 픽업코일(304, 또는 도 1, 도 2의 104)을 가지거나, 도 2의 201과 도 6의 201에서 보는 바와 같이 페라이트 플럭스 농축코어를 가진다.

공진콘덴서(305)는 상기 픽업코일과 함께 공진회로를 형성한다. 단락장치(예로서 대향 설치된 두 개의 실리콘 제어정류기(306))는 (단락되었을 때) 픽업장치를 사용 가능하게 하거나 불가능하게 하기 위해 설치되고, 따라서 각각의 픽업유닛 301, 302, 303이 독립적으로 제어되도록 한다. 단락된 픽업장치는 출력전력이나 순환전류를 제공하지 않으며, 주 도체의 주 전원이 단락된 픽업의 위치로 지나는 경로에 장벽을 제공하지도 않는다. 선택적인 강압변압기(307)를 통하여 통과한 후(보조와인딩에서 높은전압을 갖는 효과를 얻기 위해) 각 픽업의 출력은 쇼트키 정류 브릿지(Schottky rectifier bridge: 308) 등에 의하여 정류되고 자동차의 모노블록 중의 하나를 충전시킨다.

대체적인 이중코일 환경; 공진코일의 정류기는 단락되지 않음에도 불구하고 제어되며 다른 하나는 단순히 DC 전류를 공급하는 환경을 설명한다. 도 4는 제어 와인딩(304)과 전력을 모으는 와인딩(402)이 상대적으로 단단히 연결된 상태를 나타낸다; 페라이트 코어(401)를 공유한다. 상기 제어 와인딩은 상대적으로 많은 수가 감겨있고, 따라서 높은 전압을 공급하고, 낮은 전압(대략 200 A에 3 ~ 15 V)을 공급하는 전력코일보다는 주어진 공진주파수에 맞는, 보다 작은 공진콘덴서를 필요로 한다. 상기 제어 와인딩은 반 평행으로 설치되는 실리콘 제어 정류유닛(306)의 쌍이나, 단일 전력 FET 등에 연결된 정류브릿지와 같은 상대적으로 낮은 전류 능력을 갖는 스위치가 함께 설치된다.

공진되지 않은 높은 전류가 흐르는 와인딩(402)은 한차례나 몇 차례 감겨, 상기 와인딩으로부터의 전류는 직접 정류되고(쇼트키 브릿지 308, 독립 요소 503, 503R(반대방향)), 전지유닛으로 이동한다. 공진 와인딩이 단락된 상태에 있을 때, 유도장으로부터 높은 전류를 방어하는 효과가 있으며, 따라서 전력전달을 막아준다. 단락은 주 전달전류와 상호작용 할 수 있는 피크 보조공진전류를 제한하고, 전지 충전과정을 적당한 레벨로 도달되도록 인터럽트 하는 유용한 방법이다.

전지충전유도픽업을 위한 물리적 레이아웃은 도 5(최상도)와 도 6(A-A' 선 단면도)에 나타나 있다. 도 5에서 명확히 하기 위해 제어 와인딩은 포함시키지 않았다. 전력 와인딩의 1 실시예는 픽업 어셈블리로부터 좌우로 돌출된 각 단부에 돌기를 가지고, 스터드 정류기(503, 503R)에 연결된 구리판을 한번 감은 것으로 이루어진다. 이들은 빠르게 복구되고 낮은 전압강하를 제공하는 쇼트키 타입이나 이와 비슷한 것이면 좋다. 이들 스터드 정류기들은 브릿지 정류기 환경이 제공될 수 있게 설치된다. 알루미늄 판(501, 502)은 다음과 같은 기능을 갖는다: (a) DC 출력을 위한 연결점을 제공(구멍 504, 505에서), (b) 볼트로 결합된 정류 다이오드(503, 503R)로부터 열 배출을 제공, (c) 페라이트 코어의 위아래의 정류 자속을 막아준다), (d) 제어유닛을 보조(도시되지 않음). 도 6은 제어 와인딩을 포함하고 있으며, 여기에 전력 와인딩(402)의 양면의 단면(304)와, 연결된 가닥이나 보다 큰 조각으로 될 수 있는 페라이트 모듈의 플럭스 수집 어셈블리의 페라이트 요소(401)의 위에 상기 양면이 감겨있는 것을 나타낸다. 103은 유도 픽업에 의하여 자속을 만드는 주 도체의 세 도체들을 나타낸다.

높은 전력으로 이동할 때, 한쪽 끝의 구리판의 외면을 순환하는 전류의 상당량(750A)은 반대쪽 끝의 구리판의 내면으로 되돌아오고, 오직 대략 200A 정도만을 뽑아 쓸 수 있음을 발견하였다. 결과적으로 감지할 수 있을 정도의 열이 발생된다. 이 문제점은 적당한 단면적을 갖는 평판 리츠선과 같은 것을 사용함으로써 극복할 수 있다. 각 도선당 두개의 평판 리츠선을 한바퀴씩 사용하여 나란히 위치시키는 것이 좋다; 네 끝의 각 부분을 가장자리부분에 두어 집중된 자기장으로부터 거리를 유지하도록 한다. 도 5에서 도시하는 바와 같이, 상기 리츠선의 도체는 적당한 돌기나 다이오드들 중의 하나에 연결될 수 있는 다른 터미널에 납땜한다.

충전전류

이와 같은 산업에서, 충전속도는 8 ~ 15 시간이 걸리는 '물방울 떨어지는 것'과 같아 밤새 충전해야 하는 것을 "레벨 1", 3 ~ 8 시간이 걸리는 것을 "레벨 2", 그리고 10 ~ 20 분밖에 걸리지 않는 빠른 충전은 "레벨 3"이라 부른다. 느린 충전은 전지에 따라 다른 충전률을 보이지만, 일반적으로 전지의 수명은 길어진다. 레벨 1은 전력 공급장치에 적은 부담을 주나, 너무 많은 시간이 걸린다. 본 발명에서는 각 장소에서 사용 가능한 전력에 해당하는 충전 레벨이나 속도를 선택하였다. 가정에서는 일반적으로 단상으로 1.5 ~ 2.5kVA로 제한되어 있고, 117 이나 230V의 출력을 가진다. 대안으로 3상 출력이 공급될 수도 있는데, 이는 레벨 2에 적당하다; 가정에서 3상 220 ~ 480V는 일반적이지 않으나 설치는 가능하다. 많은 가정에서 높은 전력이 가능하다면 설치회사는 계획을 다시 세워야 할 것이다. 설치회사는 밤새 충전하는 것을 선호할 것이다. 3상 전력은 보통 공장건물에 설치된다. 레벨 3 충전은 사용상 즉시 출발해야 하고 바로 재사용할 수 있는 엠뷸런스와 같은 전기자동차와 같은 것에만 한정되어 사용될 것이다.

길가에 설치하여 운행하는, 혹은 늘어서 있는 자동차를 "가득 부어서 채우고" 도시 전체의 전기자동차의 사용에 균형을 맞추기 위해서는 레벨 2나 레벨 3 중에서 택해야 할 것이다. 3상 전력은 대부분의 도시 거리에서 이미 가능하다. 측면에 코어가 없으면 포화될 위험 없이 회로의 전류를 높일 수 있고, 어느 측에도 설치 가능한 높은 효율의 충전은, 단순히 주로 회로를 흐르는 전류량의 제어에 의하여 레벨 1조건과 레벨 3조건 사이에서 설정될 수 있는데, 더 이상의 스위치나 비효율적인 레귤레이터를 사용할 필요 없이 일정한 전류 보조를 공급할 수 있는 전류를 차례로 결정한다. 이들 유도전력 전달회로에 사용되는 스위치는 손실이 적은 스위치이다.

충전 과정을 가능한 한 자동화하기 위하여, 각 자동차는 전기소비와 충전과 이를 기입하기 위한 수단에 맞추어질 수 있다. 주측의 고정미터는 아이디와 신용도를 확인하기 위하여 자동차 내의 무선 레이더와 관련된 프로토콜과 함께 사용된다. 사용자는 바닥률 이상으로 전력소비를 증가시켜야 하며, 이 배열에서 전달의 비효율성은 사용자의 책임이다.

상기 기술을 위한 특별한 응용은 10 ~ 12분 충전한 후 10 ~ 12분 운전하는, 보통 30분 정도의 스케쥴이 유지되어 자동적으로 안내되는 '터미널 주차 통근'방식이다. 버스나 자동차들은 주 순환경로를 따라 안내될 수 있어, 픽업들은 상대적으로 큰 공기간격으로 잘 수행되도록 정열된다. 개인 자동차의 경우, 상기 마지막 형태는 '필요상' 전체충전이 허락되는데, 다음 방전주기를 위해 보통 여행보다는 크다고 알려져있다. 이런 형태의 유도전력전달을 위한 10 ~ 25kHz 공진전력공급장치는 전형적으로 1.0에 가까운 전력 요인을 갖는데, 이는 전기 설비회사에 바람직한 공헌을 한다.

전형적인 충전전류는 6 또는 12V 전지의 세트로 이루어진 모노블록을 위해서 180A의 수준이 된다.

작동 방법:

본 발명에 의하면, 각 납축전지 모노블록은 독립적으로 충전되어 각각은 매 시간(조건이 허락한다면) DOD(방전농도) 30%로 충전될 수 있다. 전하를 동일하게 하기 위한 과정은 필요치 않을 수 있다. 느슨하게 결합된 IPT 기술은 이 선택사항이 적당한 비용 한에서 실현되게 하고, 그렇지 않으면 너무 비싸지 않게 한다. 이 형태의 IPT 회로에서, 전지로의 전력공급은, 연속 또는 분리 레귤레이터의 활성제어에 의해서 보다는, 물리적 디자인이나 주 전류제어에 의한 모노블록의 필요에 적합하기 위하여 짜여질 수 있는 정상 전류이다. 각 모노블록은 공진회로를 단락시킴으로 켜거나 끌 수 있으며(놀랍게도 전류소모가 거의 없는 과정) "뱅뱅" 제어기처럼 조절될 수 있다. 40kW 버스에 대한 충전전류는 6V 모노블록 당 170A가 될 수 있다. 보통, 마이크로 프로세서가 각각의 모노블록을 통과하는 전류를 산정하고 이를 광학적으로 고립된 RS485 링크(313)를 통한 신호와 비교하여 모든 마이크로 프로세서의 모드가, 필요하다면 변화되게 하고, 따라서, 전지유닛의 조건에 따라 오류 리포트와 같은 것이 사용 가능하게 된다. 대신에 각 제어기는 혼자 작동할 수 있다. 납축전지는 현재 전기자동차에 겨우 사용되고 있고 많은 단점이 있어서, 사용상태를 최적화 할 수 있는 전지유지시스템은 전기자동차를 경제적으로 사용 가능하게 만드는데 필수적이다. 납축전지의 경우, 전류 감소는 가상적으로 무제한의 반복사용을 위해 방전농도(DOD)의 30% 에서 70% 사이에서 반복사용 될 수 있다. 더 많은 정도의 방전은 문제를 일으키고(때때로 피할 수 없지만), 과충전 또한 전지의 충전율과 재사용성 등에 문제를 일으키므로 피해야만 하고, 그렇지 않으면 전지는 과열되게 된다.

독립적인 전지(납축전지라면 2 V)의 터미널이 가능하다면, 동기와 제어기는 이들이 다중 채널 A-D 입력에 대해서도, 일련의 전압을 편하게 읽을 수 있다. 만일 각 전지가 충전전압의 자신의 소스를 가지고 있다면, 이들은 전체 전지뱅크가 일치하는 충전레벨로 유지될 수 있도록 제어될 수 있다. 동기화제어기는 모노블록 내의 각 다른 전지에 대해 개별적으로 적응시킬 수 있다. 지연된 전지들에 보충 충전전류(작용 전류의 10%)를 공급함으로 동기화 시킬 수 있다(동기화제어기는 아래에 상세히 설명된다.). 그러나 최소 유닛을 전지의 6 또는 12V의 모노블록으로 함으로써 최적화가 될 수도 있다.

충전도 측정은 내부 저항을 측정하거나, 전해질을 검사하거나, 또는 축전지의 형태에 따라 적당한 수단을 이용함으로써 수행된다. 보조 코일 내의 공진전류가 너무 크거나, 주 전류흐름에 간섭을 일으킬 수 있는 유도장이 재 방사된다면, 스위치는 닫혀지고 보조전류는 취소된다. 일반적으로 마이크로 프로세서는 최대 충전의 70% 까지 모노블록을 되돌리려 하고, 스위치를 닫힌 상태로 유지하며, 전류의 흐름을 끊는다.

마이크로 프로세서는 거의 항상 최초에는 온 듀티 사이클에 가깝게 하며, 거의 항상 마지막에는 오프 상태로 끝난다. 충전 동안 전압과 전류의 측정과, 사이클이 오프 위치에 있는 동안의 전압측정은 제어기로 하여금 충전상태를 나타내게 할 것이다. 각 모노블록은 충전을 모니터하고 전하의 효율성을 기록하여 잘못된 전지를 지적하여 정확한 기록이 가능하도록 자체적으로 자신의 마이크로 프로세서를 가지고 있다. 납축전지는 더 높은 충전량을 위해, 정상 전류보다는 펄스충전을 이용하기 위해 많아질 수 있다. 전지는 여러 회의 사이클을 통하여 항상 DOD의 30% 정도까지 되도록 반복사용되나, 동적 저항의 기록을 유지하기 위해 충전중과 충전하지 않을 때의 전압을 측정한다. 대신에, 30% 레벨을 넘고 포화충전이 되어야할 필요성이 있다. 전체 충전과정은 완전히 '다른 개입 없이' 이루어질 수 있다. 전기 사용을 위해 적당한 고객을 유치하기 위한 시스템이 포함될 수 있다. 오류전지는 오류를 일으키기 전에 아마도 내부 저항의 증가에 따라 감지될 수 있다. 오류전지는 수작업으로 연결해제/연결하거나 혹은 자동으로 연결해제 됨으로 뱅크로부터 제거될 수 있다.

실시예(2) - 자체 안정 모노블록 유닛

본 발명의 응용으로서, 모노블록의 각각의 전지에 적용되어, 반복되는 충전과 재사용에도 불구하고, 모노블록의 모든 전지가 전체 충전량의 30%에서 70%를 유지할 수 있도록 하는 예를 설명한다. 본 발명에서 사용되는 모노블록은 자체 안정, 또는 전하균형 모노블록으로 부를 수 있다. 물론 본 발명은 모노블록으로 패키지 되지 않은 축전지의 형태에도 적용될 수 있는데, 예를 들면, 전화 교환기에 쓰이는 큰 전지의 큰 뱅크도 또한 이와 같은 방법으로 안정화 될 수 있다.

자체안정 형태의 충전기는, 대략 5% 정도 혹은 그 이상의 적은 양의 전하를 완전히 충전되지 않은 전지에 공급하나, 외부 충전기(유도 전력을 사용할 수도 있는)에는 대부분의 전하를 공급하고, 전형적으로 뱅크로부터 모든 에너지를 가져온다. 방전 중에서조차, 평균보다 빨리 방전되는 전지는 다른 전지로부터 전류를 가져옴으로써 보충될 수 있다. 자체안정 모노블록은 사용될 때나 선반 위에 있을 때(사용되지 않을 때: 역주), 항상 자신을 안정화시킨다(안정화 기능이 불능한 상태가 아니라면). 간단히 기능을 불능상태로 만들려면, 광 리시버 모듈로부터 받은 광섬유(708)에 연결된 램프를 끄면 되는데, 이는 도 8의 전력 변환기(101)를 불능상태로 만드는 효과가 있다. 따라서, 전지가 빛이 약해지는 전지뱅크 기능으로 설치될 때만 광섬유는 자체안정상태로 활성화 될 것이다. 물론, 광섬유는 독립전지의 상태와, 전류 드레인 등을 보고하는, 보다 복잡한 통신에 사용될 수 있다. 도 7과 도 8에서는 간단히 보이기 위해, 오직 몇몇의 전지와 관련 모듈만을 보이고 있다. 도 8에는 오직 하나의 모듈(808)만 보여지나 (여기에서 전지(705)는 모노블록(309)의 한 부분이다.) 실제로는 전형적으로 물리적으로 분리된 픽업코어에 있는 제어와 전원 와인딩을 가지는, 각 부분이 808과 같은 여섯 개의 유닛으로 되어있다.

본 발명의 자체안정 모노블록은 대체로 모노블록(309)의 모든 전지를 통하여 얻은 DC 전원을 대략 10 에서 50kHz의 AC로 전환하는 공진컨버터(도 7, 8의 101)이다. 도 8의 컨버터는 직렬 연결된 인덕터(802)를 통하여 DC전원을 전류원의 입력측과 DC 분할 인덕터의 중앙 탭으로 보낸다. 주 도체(103)와, 공진 콘덴서(805)와, 도선(809)으로부터 감지된 전압에 대한 보충으로서 제어기(701)에 의하여 작동하는 한 쌍의 스위치와 직렬로 공진인덕터(807)가 연결된다(따라서 주파수는 공진 요소 805와 807에 의하여 내부적으로 결정된다.). 아마도 DC 분할 인덕터(806)와 공진 인덕터는 결합될 수 있다 - 아마도 주 도체(103)조차 중앙 탭으로, 그리고 감은 수가 변경될 수 있어서 상기 주 도체(103)가 806과 807을 대체할 수 있다. 주 유도체는 자동차 전지 크기의 모노블록이 될 수도 있다 - 일련의 인덕터들은 하나의 회로판에 위치할 수 있어서, 각각은 근처의 모듈에 영향받지 않고 내부적으로 단락되어 별개로 제어될 수 있고, 감지(702)와 충전(707) 도체는 모든 전지간의 코넥터에 도달하기 위하여 보드로부터 사용된다. 이들 코넥터들은 분리되어 충전되고 각각의 전지를 모니터하는 것이 가능하고, 하나 이상의 온도 센서가 있을 수 있는데, 왜냐하면 전압이 충전상태를 분석하기 위하여 사용된다면, 온도는 읽기작용에 영향을 미치기 때문이다. 반면에 모노블록이 커져서 주 도체(103)가 10 ~ 100m에 이를 수도 있다.

모노블록은 대개, 바깥에 대해 음과 양(703, 704)의 연결을 하고, 안정화는 전적으로 내부에서 일어난다. 광섬유(708)와 같은 통신 링크는 제어(예를 들면 긴 축적 동안의 무능화)나 리포팅 목적을 위해 제공된다; 문제가 생기 전지가 있음을 알려주는 것. 일반적으로 전지 제조는 모노블록에 여분의 코넥터를 두지 않는 것이 바람직하여 봉합된 세트가 보다 적당하다. 또한 회로를 효과적으로 포장함으로써 부식성의 전해질 용액에 접촉되지 않도록 할 수 있다. 이러한 형태의 봉합 제품을 제공하는 비용은 전지의 수명이 길어짐으로 보상된다. 더우기, 회로를 복제하면 매우 경제적이다. DC 공급을 위한 전화 교환기에 사용되는 것과 같은 전지는 매우 크나, 그럼에도 같은 회로가 사용되고 있다.

제어기:

제어기(701)는 모노블록의 내부를 관리하기 위하여 제공된다. 한 실시예로, 각 전지를 통한 전압과 모노블록의 온도를 포함하는 입력부(702)가 제공되는데, 각 모노블록으로 충전전류가 유입되지 않는다면 적어도 전체 전류를 측정한다. 전류를 측정함으로 내부 저항이 측정될 수 있고, 부하가 걸린 상태의 전지전압도 측정이 가능하다. 일반적으로 외부로부터의 제어(708)가 있어서, 공진 컨버터의 작동이 금지된다. 상기 제어기로부터의 출력은 각각의 충전기를 독립적으로 금지시키기 위한(306에서 단락시킴으로) 선을 포함한다. 본 발명의 유리한 점은 스위치의 게이트에 연결된 상기 선을 금지시키고 충전되는 특정 전지에 대하여 유동될 수 있다는 것이다. 일반적으로 이 제어기는 아날로그 입력을 가지는 보통의 마이크로 프로세서나 운영프로그램을 가지는 프로그램 메모리이다. 다른 실시예로, 분리된 제어기(701)가 각 전지에 제공될 수 있고, 각 전지가 크거나, 혹은, 분리된 제어기의 비용이 각각 분리된 오프셋 전압에서 작동되는 모듈의 뱅크로의 제어와 입력을 제공하는 복잡함보다 덜하다면 더욱 그렇다.

작동 방법:

외부적인 충전기간 동안(유도 결합된 전원에 의해 자체적으로) 내부안정충전은 불가능할 수도 있으나, 감지 수단은 여전히 모노블록의 평균값이 충전 작동중에 DOD의 30%에 이르렀는지 아닌지를 알릴 수 있어서, 상기 모노블록의 충전이 중지될 수 있다.

외부적인 충전 후에, 상기 모노블록의 내부 제어기는 온도에 대하여 모든 전지의 전압을 다시 체크하고, 충분히 충전되지 않은 전지를 낮은 전압으로 표시한다. 그러면 상기 전지에 여분의 충전전류를 가하고, 때때로 충전상태를 체크하며, 모노블록 자체 내의 전지의 뱅크로부터 전원을 사용한다. 이 균형 과정은 모노블록의 전원을 사용하는 동안에 사용될 수 있고, 따라서 충전동작이 확인된 후에 자체 안정형태를 수행하는 것이 충분함에도 불구하고 용량이 너무 크면 전지가 방전되지 않는다. 어떤 응용과정에는 보통의 사용 후에 바로 충전동작이 이루어지고, 따라서 안정방법은 어떤 작동방법이 기대되는지 간에 사용 중에 기능적이 될 수 있다.

오류 리포팅:

오류전지를 발견할 경우에는 제어기는 리포팅 수단을 가지고 있어서, 외부 사용자에게 어떤 전지에 오류가 일어났고 대체해야 하는 지를 알려줄 수 있다. 일반적으로 사용할 경우, 알려지지 않은 하나의 전지의 대단치 않은 오류 때문에 보통 전체 모노블록이 대체된다. 오류전지를 대체한다면 전체적인 수명이 향상된다. 제어기는 적어도 중지수단을 가지고 있어서, 공진 전력컨버터를 멈추게 하거나 모노블록이 사용되지 않을 때 마이크로 프로세서를 슬립모드로 만들 수 있다.

자체안정의 주 이점은 30%에서 70% 사이의 방전된 전지에는 충전이 되지 않는다는 것이다. 모든 전지는 최적의 범위의 전하 내에서 사용되고, 따라서 전지의 수명이 향상된다. 현재의 응용 중에 문제점은 과충전하여 모든 전지가 결국 더 이상 충전되지 않도록 함으로써 해결되나, 이는 가스가 발생되는 문제가 있으며 전해질 용액이 고갈되는 부작용이 있고, 뜨거워지며, 30 ~ 70% DOD의 수명 향상 과정을 깨뜨리고, 많은 시간과 에너지를 소비한다.

다른 응용

본 명세서는 납축전지를 주목하고 있음에도 불구하고, 리튬 하이브리드 기술에 근거한 다른 충전지의 특성도 이러한 형태의 전지관리시스템에 사용될 수 있다. 충전률, 전류, 방전과 같은 것이 다루어질 수 있다. 자동차가 아닌 다른 응용도 생각할 수 있다. 태양이나 바람 에너지가 축적될 수 있는 새로운 에너지에 대한 것도 미래에 사용될 수 있다. 회로의 세부는 다르게 변할 수도 있다.

이점

본 발명의 느슨하게 결합된 시스템에서의 유도 변환 전력은 본래 전지 충전을 위한 전압원이 더 바람직한 전류원으로 구성되어 있다. 전압원을 전류원으로 변환하기 위한 추가 성분은 필요하지 않다; 비용을 낮추고 효율을 향상시키며 단일 전지 전달과 제어가 가능하다.

각 모듈(도 4의)은 전기적으로 고립되어 많은(대략 20개정도의) 동일한 모듈이 동시에 대략 240V DC(변환하기 전)로 작동하는 전체 전지뱅크를 충전한다.

픽업은 효율적이고 전력을 동일한 주 도체로부터 끌어오기 위하여 동시에 하나 이상의 모듈이 가능한, 제어를 위한 단락 시스템을 사용하여, 전력원의 하나가 다중 충전유닛을 사용하는 전체 전지뱅크를 충전하는데 사용된다.

제어기는 각 전지의 충전을 면밀하게 제어하여, 모든 전지가 정상 작동중에 30 ~ 70% 방전만이 가능하도록 제한되어, 전지의 수명이 향상되고 이러한 패턴의 사용에 최적화 되도록 한다.

"자체안정 모노블록"은 IPT 회로 상에서 내부적으로 복제되는 보통의 모노블록에대한 대체로서 사용된다. (선택적으로) 자체포함환경으로 작동될 때, 한 전지의 전하에 적용될 수 있다.

지역에 따른 전원 공급장치에 상관없이, 유도전달전력을 사용하는 자동차와 국제적으로도 호환 가능하다.

마지막으로, 본 발명의 범위를 떠나 많은 대안과 변경이 앞으로 계속될 것이라는 것을 밝힌다.

Claims (13)

1. 고주파로 발진될 수 있는 적어도 하나의 유도체와, 해당 전지에 충전전류를 공급할 수 있는 픽업유닛 사이에 유도전력을 공급하는 전지 충전수단과;

   적어도 하나의 인덕터와, 공진콘덴서와, 정류수단을 포함하는 상기 픽업유닛과;

   상기 픽업은 주 유도체와 상기 유도 픽업유닛 사이의 결합을 변화시키는 수단을 포함하고;

   공진 픽업유닛을 순환하는 에너지의 양과, 충전지로 전달되는 에너지의 양이 제어되기 위해, 적어도 하나의 인덕터를 단락시킬 수 있는 단락 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 전지로 이루어진 전지유닛의 전지 충전수단.
2. 제 1항에 있어서, 상기 픽업유닛은 제 1 제어인덕터와 제 2 파워통제인덕터를 포함하며, 상기 제 1 인덕터와 제 2 인덕터는 서로 유도결합되어, 상기 제 1 인덕터가 닫힌 회로 상태이면, 상기 제 2 인덕터는 근본적으로 상기 주 유도체와 분리되는 것을 특징으로 하는 전지 충전수단.
3. 제 1항에 있어서, 상기 픽업 유닛은 상기 주 유도체와 다른 어떤 픽업와인딩 사이의 결합량을 제어하기 위한 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은 충전지의 충전상태와 더 이상의 충전전류를 공급해야 하는지 아닌지의 상태를 결정하여, 상기 충전지의 충전상태가 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 충전수단.
4. 제 3항에 있어서, 적어도 하나의 주 유도체와 다수의 전지유닛으로 이루어지는 충전지뱅크에 있어서, 각 전지유닛은 해당 전지 충전수단이 제공되고, 상기 제어수단은 뱅크 내에서 각 전지의 충전상태를 결정할 수 있고, 각 전지유닛에 충전전류를 더 공급하거나 막을 수 있어서, 해당전지의 충전상태가 제어되고, 뱅크의 전지유닛 전체를 통하여 충전상태가 같아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 충전수단.
5. 제 4항에 있어서, 상기 충전수단과 제어수단은 작동 전원을 내부적으로 사용할 수 있고, 충전수단과 제어수단을 가지는 모노블록은 자체안정기능을 가지고 있어서, 상기 제어수단은 어떤 하나의 전지가 다른 전지보다 적은 전하를 가지는 지를 결정할 수 있고, 어떤 완전히 충전되지 않은 전지에 충전을 허락함으로써, 모든 전지가 같은 정도로 충전되도록 하는 것을 특징으로 하는 다수의 전지들과 다수의 관련 전지 충전수단으로 구성되는 전지 모노블록.
6. 제 5항에 있어서, 상기 충전수단과 제어수단은 물리적으로 상기 모노블록 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 전지 모노블록.
7. 상기 제어수단은 어떤 하나의 전지가 다른 전지보다 적은 전하를 가지는 지를 결정할 수 있고, 어떤 완전히 충전되지 않은 전지에 충전을 허락함으로써, 전기모터가 제 4항의 전지 충전수단으로부터 충전될 수 있는 충전지 뱅크로부터 전력을 사용함을 특징으로 하는, 적어도 하나의 전기모터에 의하여 적어도 부분적으로 전원을 공급받는 자동차.
8. 충전지뱅크는 제 4항의 전지 충전수단과 제어수단으로부터 충전 가능한 것을 특징으로 하는, 회복할 수 있는 전원으로부터 에너지를 모을 수 있는 전력을 모으는 수단과, 전력변환장치로부터 에너지를 저장하고 공급할 수 있는 상기 충전지뱅크를 포함하는 전력 저장 모듈.
9. 제 7항에 있어서, 상기 전기모터는 5항의 전지 충전수단과 제어수단으로부터 충전될 수 있는 충전지로부터 전력을 사용함을 특징으로 하는 자동차.
10. 제 8항에 있어서, 상기 충전지뱅크는 5항의 전지 충전수단과 제어수단으로부터 충전될 수 있는 것을 특징으로 하는 전력충전모듈.
11. 제 3항에 있어서, 상기 충전지는 납축전지이고 상기 제어기는 충전을, 하한선인 전체 충전의 30%에서, 상한선인 전체 충전의 70%의 사이의 특정 한계 사이로 유지하여, 상기 납축전지의 수명을 향상시키는 것을 특징으로 하는 전지 충전수단.
12. 제 3항에 있어서, 상기 제어수단은 충전지뱅크 내에서 오류를 감지하거나 예상할 수 있는 것을 특징으로 하는 전지 충전수단.
13. 제 3항에 있어서, 상기 제어수단은 각 전지유닛의 수행을 기록할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 충전수단.