DE60027037T2

DE60027037T2 - Elektrische energiespeichervorrichtung mit steuerung der zellenenergie und steuerungsverfahren dieser zellenenergie

Info

Publication number: DE60027037T2
Application number: DE60027037T
Authority: DE
Inventors: Tokin Corporation Kikuo Sendai-shi TSURUGA; Tokin Corporation Akio Sendai-shi HASEBE; Tokin Corporation Kazuya Sendai-shi MORI; Sumiko Ota-ku SEKI; Takahiko Setagaya-ku ITO
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: EP1198050B1; EP1659671A2; DE60027037D1; US6538414B1; AU1056601A; NO20013309L; WO2001033692A1; TW492021B; AU776542B2; HK1046066A1; EP1198050A1; KR20010101391A; CN1409884B; EP1659671A3; EP1198050A4; KR100726511B1; NO20013309D0; CN1409884A; CA2358447A1

Description

TECHNISCHES GEBIET:
Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Energiespeichereinrichtung mit einer Mehrzahl von Kondensatorzellen oder Sekundärbatteriezellen oder einer Mehrzahl von anderen elektrischen Energiespeicherzellen, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine elektrische Energiespeichereinrichtung, die mit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung versehen ist, zum Ausführen einer Energiezuordnung des gespeicherten Energiebetrages zum Bringen eines Energiebetrages, der in einer Energiespeichereinheit gespeichert ist, die eine einzelne Zelle ist oder eine Mehrzahl von Zellen aufweist, zu einem Zielwert, als auch auf ein Verfahren der Zellenenergieeinstellung wie dieses.
HINTERGRUNDSTECHNIK:
Herkömmlicherweise sind elektrische Energiespeicherzellen in Reihe miteinander zum Aufbauen einer Energiespeichereinrichtung mit einer höheren Anschlussspannung und einer größeren Energiespeicherkapazität als eine einzelne Zelle geschaltet. Die Verwaltung der in den individuellen Zellen in dieser Einrichtung gespeicherten Energiebeträge ist jedoch kaum je ausgeführt worden. Bei einem Aufbau unter Benutzung von Kondensatoren als Zellen können Widerstände parallel zu den individuellen Zellen geschaltet sein, wie zum Beispiel in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift 10-174283 offenbart ist, oder Konstantspannungselemente wie Zehnerdioden können parallel geschaltet sein, wodurch individuelle Zellen bei Parallelladen oder teilweise Parallelladen geladen werden, so dass die Zellen so geladen werden, dass sie eine gleiche Spannung aufweisen.
Wenn keine Verwaltung von individuellen Zellen, die in Reihe geschaltet sind, zum Laden und Entladen vorgesehen ist, erreichen die Zellen in einer herkömmlichen Speicherbatterie teilweise oft einen Zustand des Überladens oder des Überentladens, so dass jene Zellen in der Leistung verschlechtert werden oder zerstört werden. Alternativ gibt es bei der Benutzung von Zellen wie Kondensatoren, die physikalisch Ladung speichern, die Möglichkeit, dass die Anschlussspannung einer bestimmten Zelle oder von einigen Zellen die Zellendurchbruchsspannung überschreitet, was in Verschlechterung oder Schaden resultiert. Als Maßnahmen zum Vermeiden von diesen ist zum Beispiel das Absenken der Betriebsbedingungen der Energiespeichereinrichtung unternommen worden. Folglich ist es notwendig gewesen, die Leistungsdichte oder die Energiedichte der Energiespeichereinrichtung unter die Werte zu setzen, die den Zellen eigen sind.
Die niedrige Energieeffektivität dieser herkömmlichen Technologien bemerkend ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem Kondensator mit einer Mehrzahl von Spulen eines Transformators über einen Schaltungskreis verbunden sind und auf gleiche Spannung geladen sind (Vergleiche Japanische Patentanmeldungsoffenlegung 8-214454).
Bei diesem herkömmlichen Verfahren können jedoch die Spannung bei dem Laden gleich gemacht werden, aber danach ist es nicht mehr möglich, die Spannungen zueinander gleich zu machen während eines Wartezustandes vor dem Start des Entladens oder in dem entladenen Zustand. Daher ist es nicht wahr, dass Energie immer effektiv benutzt wird.
Folglich ist eine Energiespeichereinrichtung sehr vielversprechend, die mit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung zum Verwalten der Energiebeträge der individuellen Zellen und Ausführen der Neuzuordnung der Energie versehen ist. Bei einem tatsächlichen Aufbau der Energiespeichereinrichtung, die die Zellenenergieeinstellung ausführt, weist die Energiespeichereinrichtung eine Mehrzahl von Zellenreiheneinheiten auf, die in Reihe miteinander geschaltet sind, wobei jede der Zellenreiheneinheiten eine Mehrzahl von Zellen aufweist, die in Reihe miteinander gestaltet sind, wodurch der gesamte Energiebetrag erhöht wird, und sie wird durch Einstellen der Zellenenergiebeträge betrieben.
Die Energiespeichereinrichtung benutzt tatsächlich Dioden oder andere gleichrichtende Elemente zum Übertragen von Energie, von denen jede eine Vorwärtsspannung von ungefähr 0,7 V aufweist, was nicht im Vergleich mit den Spannung 1V bis 3V von Kondensatoren oder Sekundärbatteriezellen vernachlässigt werden kann. Folglich wird ein Verfahren benutzt, bei dem die Spannung erhöht wird und Energie zu einer gesamten Zellenreihe einer Mehrzahl von Zellen übertragen wird, die in Reihe miteinander geschaltet sind.
Somit ist es notwendig gewesen bei dem Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von Zellenreiheneinheiten, von denen jede Einheit eine Mehrzahl von Kondensatoren oder Sekundärbatteriezellen aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, in Reihe miteinander geschaltet sind, wie oben beschrieben wurde, stark die Spannung zum Übertragen der Energie auf die Gesamtheit der Zellenreiheneinheiten zu erhöhen, und daher gab es viele Probleme.
Die US 5,594,320 offenbart einen Gleichmacher zum Gleichmachen der Ladung auf mehreren reihengeschalteten Zellen. Er enthält einen Transformator mit einer Mehrzahl von Windungen auf einem Kern entsprechend der Zahl von Zellen. Eine Schaltungseinrichtung wie ein MOSFET ist mit jeder der Windungen verbunden, und eine Windung und eine Schaltungseinrichtung sind über die Zellen verbunden. Die Schaltungseinrichtungen werden gleichzeitig bei einer relativ hohen Frequenz geschaltet, und die höchste geladene Zelle erscheint über den Windungen, wenn die Schaltungseinrichtungen ein sind. Strom fließt von der am höchsten geladenen Zelle zu einer Zelle oder zu Zellen niedrigerer Ladung. Dieser Gleichmacher kann jedoch nur auf Zellen gleicher Kapazität angewendet werden.
Folglich ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Energiespeichereinrichtung vorzusehen mit einer Energieeinstelleinrichtung, die die in den individuellen Zellen gespeicherte Energie aufrechterhalten kann, die eine Einheitsenergiespeichereinrichtung bilden, auf einem optimalen Zielwert ohne Verlust, der im Prinzip verursacht wird, entweder während des Ladens oder des Entladens oder des Wartezustandes. Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Energieeinstellverfahren vorzusehen, das die in den individuellen Zellen gespeicherte Energie aufrechterhalten kann, die eine in Einheitsenergiespeichereinrichtung bilden, auf einem optimalen Zielwert ohne Verlust, der im Prinzip so verursacht wird, ob beim Laden, Entladen oder im Wartezustand.
Diese Aufgaben der Erfindung werden durch eine Energiespeichereinrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 1 erzielt. Weitere Ausgestaltungen der Energiespeichereinrichtung sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen eines Energiebetrages nach Anspruch 20. Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1 ist ein Schaltbild, das eine Einheitsenergiespeichereinrichtung mit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung zeigt, die einen Rückwärtswandler benutzt, gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
2 ist ein Schaltbild, das eine Einheitsenergiespeichereinrichtung einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt, wobei die Einheitsenergiespeichereinrichtung eine Zellenenergieeinstelleinrichtung unter Benutzung eines Vorwärtswandlers auf weist zum Ausführen des Treibens oder Benutzung der Eingangs/Ausgangsanschlüsse von 1 als Rückkehrleitung;
3 ist ein Schaltbild, das eine Zellenenergieeinstelleinrichtung unter Benutzung eines Vorwärtswandlers zeigt, der Energie auf einem Konstantpotentialanschluss wiedergewinnt gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung;
4 ist ein Schaltbild, das eine Zellenenergieeinstelleinrichtung zeigt, durch die zwei Module, jeweils mit drei elektrischen Doppelschichtkondensatoren, verbunden sind zum Dienen als eine einzelne Einheitsenergiespeichereinrichtung in einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung;
5 ist ein Schaltbild, das eine Energiespeichereinrichtung großer Kapazität zeigt, in der vier Einheitsenergiespeichereinrichtungen in Reihe geschaltet sind, in einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung;
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Steuerschaltung in der ersten bis fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
7 ist ein Bild, das eine elektrische Energiespeichereinrichtung zeigt, die aus vier Energiespeichereinrichtungen zusammengesetzt ist und die Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung aufweist;
8 ist ein Bild, das eine elektrische Energiespeichereinrichtung zeigt, die aus drei Energiespeichereinrichtungen zusammengesetzt sind, die in Reihe geschaltet sind, wobei jede drei Einheitsenergiespeichereinrichtungen aufweist, die in Reihe geschaltet sind, und die Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß der siebten Ausführungsform dieser Erfindung enthält;
9 ist ein Bild, das eine Einheitsenergiespeichereinrichtung mit vier Kondensatorzellen gemäß dieser Erfindung zeigt;
10 ist ein Bild, das den Aufbau des Falles der Übertragung von Energie von der ersten Energiespeichereinrichtung zu der dritten Energiespeichereinrichtung in einer elektrischen Energiespeichereinrichtung erläutert, die vier Energiespeichereinrichtungen aufweist und eine Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß dieser Erfindung aufweist;
11 ist ein Bild das ein Energieübertragungsbeispiel 1 für eine elektrische Energiespeichereinrichtung mit drei in Reihe geschalteten Energiespeichereinrichtungen zeigt, von denen jede drei in Reihe geschaltete Einheitsenergiespeichereinrichtungen aufweist und eine Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß dieser Erfindung aufweist;
12 ist ein Bild, das ein Energieübertragungsbeispiel 2 für eine elektrische Energiespeichereinrichtung mit drei in Reihe geschalteten Energiespeichereinrichtungen zeigt, von denen jede drei in Reihe geschaltete Einheitsenergiespeichereinrichtungen aufweist und eine Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß dieser Erfindung aufweist;
13 ist ein Bild, das ein repräsentatives Beispiel eines Blockschaltbildes einer Energiespeichereinrichtung mit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß dieser Erfindung zeigt;
14 ist ein Bild, das ein Flussdiagramm während der Tätigkeit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß dieser Erfindung zeigt;
15 ist ein Bild, das eine Energiespeichereinrichtung gemäß einer achten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
16 ist ein Bild, das eine Energiespeichereinrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
17 ist ein Bild, das eine Energiespeichereinrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
18 ist ein Bild, das eine Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß einer elften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
19 ist ein Schaltbild, das eine Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
20 ist ein Flussdiagramm eines Beispieles des Betriebsalgorithmus einer Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß dieser Erfindung;
21 ist ein Schaltbild, das eine Energiespeichereinrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt; und
22 ist ein Schaltbild, das eine Energiespeichereinrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
BESTE ART DES AUSFÜHRENS DER ERFINDUNG
Nun wird eine Beschreibung für Ausführungsformen dieser Erfindung hier unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben.
Bezugnehmend auf 1 bis 5 werden Beispiele der Anwendung dieser Erfindung auf Energiespeichereinrichtungen, die elektrische Doppelschichtkondensatoren als Energiespeicherzellen verwenden, erläutert.
Energiespeicherung durch einen elektrischen Doppelschichtkondensator wird durch das Ansammeln von elektrischer Ladung ausgeführt, und somit nimmt die Anschlussspannung zu oder ab gemäß der Zunahme oder Abnahme des Betrages von gespeicherter Energie. Hier wird die Beschreibung in Hinblick eines Falles gegeben, in dem sechs elektrische Doppelschichtkondensatoren in Reihe geschaltet sind, aber es ist natürlich, dass die Zahl der elektrischen Doppelschichtkondensatoren, die geschaltet sind, jede gewünschte Zahl ist, wie bei der Benutzung gewünscht wird.
Bezugnehmend auf 1, die erste Ausführungsform dieser Erfindung, die darin gezeigt ist, ist ein Beispiel einer Schaltung einer Benutzung eines Rückwärtswandlers für eine Energiewiedergewinnungsschaltung.
Eine Steuerschaltung 23 weist eine zentrale Steuereinheit 25, eine Schalttreiberschaltung 27, ein Zellenspannungsspeicher 29 und eine Spannungseingabeschaltung 31 auf. Wenn die Spannungen der Energiespeicherzellen C1, C2, C3, C4, C5 und C6 willkürliche Werte gleich oder unter einer maximalen Nennspannung der entsprechenden elektrischen Doppelschichtkondensatoren sind, wird ein ausgewählter von Schaltern SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 und SW6 während einer spezifizierten Zeit mittels eines Schaltsignales von der Schalttreiberschaltung 27 über ein Gattertreibertransformator (zweiter Transformator) ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 und ST6 gemäß eines Befehles von der Zentralsteuereinheit 25 eingeschaltet. Strom fließt in einer der Primärspulen L1, L2, L3, L4, L5 und L6 des Energieübertragungstransformators (erster Transformator) T1 entsprechend dem Schalter in Frage, und eine Spannung erscheint auf der Sekundärspule L7, die durch die Spannung des elektrischen Doppelschichtkondensators in Frage gemäß dem Spulenwindungsverhältnis bestimmt ist. Diese erscheinende Spannung geht durch die Spannungseingabeschaltung 31 und wird in dem Zellenspannungsspeicher 29 gespeichert. Ähnliche Spannungsspeicherung wird für die Zellenspannungen der verbleibenden elektrischen Doppelschichtkondensatoren ausgeführt.
Unmittelbar nachdem die Schalter SW1 bis SW2 ausgeschaltet sind, geht die Energiemagnetisierung des Transformators T1 durch den Leistungsgleichrichter D1 und wird zu den Eingangs/Ausgangsanschlüssen 33 und 35 gesendet und wiedergewonnen.
Der Schalter entsprechend einer Zelle mit einer überschüssigen Anschlussspannung wird wiederholt gemäß dem zuvor eingestellten Kriterien ein- und ausgeschaltet zum Zuordnen einen Teil in der in Frage stehenden Zelle gespeicherten Energie zu anderen Zellen. Zu dieser Zeit empfängt die in Frage stehende Zelle auch eine Zuordnung; aber da die Zahl der Zellen in Reihe zunimmt, wird der Anteil der Zuordnung zu der in Frage stehenden Zelle verringert. Diese Zuordnungstätigkeit ist theoretisch für Reihenzellen von zwei oder mehr gültig.
Obwohl es nicht in der Figur gezeigt ist, ist es auch möglich, zum Beispiel eine dritte Spule L8 zu dem ersten Transformator T1 hinzuzufügen und beide Enden der dritten Spule L8 mit der Spannungseingabeschaltung 31 zur Spannungserfassung zu verbinden, ohne dass die Sekundärspule L7 für die Spannungserfassung benutzt wird.
Bei dem Schaltungsbeispiel, das einen Vorwärtswandler gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung benutzt, wie in 2 gezeigt ist, sind Tätigkeiten ähnlich zu jenen oben beschriebenen auch gültig, aber ein Schaltungskreis SW7 muss zusätzlich in Reihe mit dem Leistungsgleichrichter D1 vorgesehen sein, der mit der Sekundärspule L7 des ersten Transformators T1 verbunden ist, so dass die Schaltung der zweiten Spule L7 synchron zu dem Zellenspannungsmessintervall ausgeschaltet wird. In einem Fall, in dem der Leistungsgleichrichter T1 ein synchroner Gleichrichter ist, ermöglicht das Ausführen der synchronisierten Steuerung das Weglassen des Schaltungskreises SW7.
Die Schalter SW1 bis SW6 in 1 und 2 können MOS-Transistoren aufweisen, und der Ein-Aus-Betrieb des Schalters wird durch Anlegen von Signalen an das Gate gesteuert.
In 1 werden Gattertreibertransformatoren (zweite Transformatoren) ST1 bis ST6 zum Isolieren der Steuerschaltung 7 von dem Potential aufgrund der Reihenverbindung der elektrischen Doppelschichtkondensatoren benutzt. In 2 werden anstelle der Gattertreibertransformatoren (zweite Transformatoren) ST1 bis ST6 von 1 Gattertreiberkondensatoren SC1 bis SC6 für die Gatesignalübertragung benutzt. Jeder Anschluss der elektrischen Doppelschichtkondensatoren können als Rückkopplung benutzt werden. Hier ist der Anschluss 33 zur Kopplung ausgewählt.
Wohingegen im allgemeinen Änderungen in der Zellenanschlussspannung graduell sind und die Schaltfrequenzen der Schalttransistoren SW1 bis SW6 hoch sind, so durch geeignetes Auswählen von Werten für die Gattertreiberkondensatoren SC1 bis SC6 und Widerstände SR1 bis SR6 die Steuerschaltung 23 von dem Potential der Reihenverbindung der elektrischen Doppelschichtkondensatoren getrennt werden kann.
Wenn zum Beispiel die Kapazität der Gattertreiberkondensatoren SC1 bis SC6 gleich 1 nF ist und wenn der Widerstand der Wider stände SR1 bis SR6 gleich 100 kΩ ist, dann beträgt die Zeitkonstante 0,1 msec, und somit kann die Schalttätigkeit bei ungefähr 100 kHz mit einem Zyklus von 10 μsec ausgeführt werden. Wenn andererseits die obere Grenze für Änderungen in der Zellenspannung 0,1 Hz beträgt, dann erstrecken sich die Effekte der Gleichstrompotentialfluktuationen nicht auf die Steuerschaltung 23.
Die Schaltung, die einen Vorwärtswandler in 2 benutzt, wird gewünscht, da Verluste aufgrund der Diode V_F durch Verbinden einer Rücksetzspule der Anschlüsse bei einer Spannung höher als die Zellenspannung verringert werden kann beim Wiedergewinnen der Magnetisierungsenergie des Transformatorkernes.
Das Vorsehen einer Rücksetzspule auf der Primärseite eines Transformators wird von dem Nachteil einer Zunahme der Zahl von Spulen und der Zahl von Dioden begleitet.
Folglich ist es auch wirksam zum Wiedergewinnen, als die Stelle zum Verbinden der Sekundärspule L7 des Energieübertragungstransformators T1 (erster Transformator), der die Bestimmung für die Energiewiedergewinnung ist, die Steuerschaltung 23 als auch die Ausgangsanschlüsse 39 und 41 der Stromversorgung 37 auszuwählen, die Strom zu der Hilfsschaltung liefert, wie in der dritten Ausführungsform dieser Erfindung, die in 3 gezeigt ist.
Wenn die Zahl der elektrischen Doppelschichtkondensatoren, die die Einheitsenergiespeichereinrichtung bilden, zunimmt, nimmt auch die Zahl der primärseitigen Spulen L1, L2, ... des Energieübertragungstransformators T1 zu, so dass die Wirksamkeit des Transformators abnimmt und eine optimale Auslegung schwierig wird.
Bezugnehmend auf 4, die vierte darin gezeigte Ausführungsform ist ebenfalls wirksam, bei der eine Einheitsenergiespeichereinrichtung zum Beispiel zwei erste Transformatoren T1 und T2 und sechs elektrische Doppelschichtkondensatoren aufweist, die in solch einer Form angeordnet sind, dass jeweils drei elektrische Doppelschichtkondensatoren zu jedem der Transformatoren T1 und T3 mit drei primärseitigen Spulen L1, L2 und L3 bzw. L4, L5 und L6 verbunden sind. In Hinblick auf die Umstände und Kosten der elektronischen Teile ist es natürlich möglich, eine Einheitsenergiespeicherung durch drei Transformatoren mit zwei primärseitigen Spulen und sechs elektrischen Doppelschichtkondensatoren herzustellen.
Bezugnehmend auf 5, eine darin gezeigte Energiespeichereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform wiest eine Mehrzahl von Einheitsenergiespeichereinrichtungen 43 auf, die auf diese Weise aufgebaut sind, die weiter in Reihe miteinander geschaltet sind. Dieser Aufbau kann eine Energiespeichereinrichtung mit größerer Kapazität vorsehen. Eine Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen mit Energiespeicherbeträgen, die auf diese Weise erhöht sind, kann in einer mehrstufigen Anordnung geschaltet sein und weiter in eine gewünschte Schichtstruktur erstreckt sein, so dass der gewünschte Energiespeicherbetrag erzielt wird. Das Symbol 45 bezeichnet eine Steuerschaltung mit einem Aufbau ähnlich zu der Steuerschaltung 23.
Als nächstes wird eine Beschreibung gegeben in Hinblick auf den Betrieb der Zellenenergieeinstelleinrichtung der Einheitsenergiespeichereinrichtungen gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform dieser Erfindung.
Im wesentlichen weist die Zellenenergieeinstelleinrichtung die Steuerschaltung 23 oder 45 als Mittel zum Normalisieren des Energiebetrages auf, das die Spannungen der entsprechenden Zellen als Reaktion auf entweder einem Zeitbegrenzungssignal von einem Zeitgeber oder auf einen Lade/Entladezustand misst, einen Schaltungskreis betätigt, der mit irgendeiner der Zellen verbunden ist, von der beurteilt wird, dass sie eine übermäßige Anschlussspannung aufweist, und den Betrieb fortsetzt, bis der Be trag der Energie, der in der in Frage stehenden Zelle gespeichert ist, einen richtigen Wert erreicht.
Genauer, die Steuerverarbeitung der Steuerschaltung 23 oder 45 wird gemäß zum Beispiel dem in 6 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt. 6 zeigt ein Flussdiagramm des Betriebes der Steuerschaltungen in 1 bis 5.
Bezugnehmend auf 6, nach dem Starten wird zuerst eine Beurteilung durchgeführt, ob der Zeitpunkt richtig ist zum Betätigen der Schaltung (Schritt SA1). Wenn der Zeitpunkt zum Betätigen der Schaltung nicht richtig ist (NEIN), kehrt die Ausführung zu dem Anfang zurück. Wenn der Zeitpunkt richtig für die Schaltungstätigkeit ist (JA), werden die Spannungen aller Zellen gemessen (Schritt SA2).
Als nächstes wird eine Beurteilung durchgeführt mittels des Lernens, ob der Kapazitätsfehler einer jeden Zelle groß ist (Schritt SA3). Wenn der Kapazitätsfehler einer jeden Zelle als groß beurteilt wird (JA), wird ein Zielspannungswert für jede Zelle unter einer Vorhersage des Lade/Entladezustandes in der Zukunft gesetzt (Energiezuordnungsschaltung, Schritt SA4b). Wenn andererseits er nicht als groß beurteilt wird (NEIN), dann wird ein Spannungswert, der in jede Zelle gesetzt ist, aus dem Gesamtspannungswert und der Zahl von Zellen berechnet (Schritt SA4a). In beiden Fällen wird die Beurteilung dann durchgeführt, wenn es irgendeine der Zellen gibt, deren Spannung den eingestellten Spannungswert überschreitet (Schritt SA5).
Wenn es keine Zelle gibt, die den eingestellten Spannungswert überschreitet (NEIN), kehrt die Ausführung zu dem Anfang zurück. Wenn es irgendeine der Zellen gibt, die den eingestellten Spannungswert überschreitet (JA), werden die Pulsbreite, die Pause, und die Zahl von Pulsen zum Schalten der Steuerung zum Wiedergewinnen und Zuordnen von Energie berechnet (Schritt SA6).
Als nächstes werden die Bedingungen der Energiewiedergewinnung und Zuordnung als Daten aufgezeichnet (Schritt SA7).
Als nächstes wird der Lade/Entladezustand in der Zukunft unter Beachtung der Kapazität, des Leckstromes und anderer Parameter der Zellen vorhergesagt, und eine Lerndatenbasis wird erzeugt (Schritt SA8).
Schließlich wird eine Beurteilung durchgeführt, ob die Verarbeitung beendet werden soll (Schritt SA9), und wenn beurteilt wird, dass die Verarbeitung nicht beendet werden soll (NEIN), geht die Bearbeitung zum Anfang zurück, und die Verarbeitung wird wiederholt. Wenn beurteilt wird, dass sie zu beenden ist (JA), wird die Ausführung angehalten.
Bei der Ausführungsform dieser Erfindung, die oben erläutert wurde, können alle Schaltsignale der Schalttreiberschaltung 27 gleichzeitig ausgegeben werden zum Erzielen der einfachen Aufgabe des Gleichmachens der Zellenspannungen der elektrischen Doppelschichtkondensatoren zueinander. Durch dieses Mittel kann die Energie von irgendeiner der elektrischen Doppelschichtkondensatoren, der eine hohe Spannung hat, automatisch durch einen Betrag höher als der der anderen Doppelschichtkondensatoren in ihrer Gesamtheit wiedergewonnen werden.
Bei der obigen Erläuterung ist die Zellenenergieeinstelleinrichtung so aufgebaut, dass sie die elektrischen Doppelschichtkondensatoren benutzt, aber natürlich kann die Zellenenergieeinstelleinrichtung auch mit Sekundärbatterien als Zellen aufgebaut sein.
Wie oben erläutert wurde, kann die erste bis fünfte Ausführungsform dieser Erfindung eine Energiespeichereinrichtung mit einer Mehrzahl von Zellen vorsehen, die in Reihe geschaltet sind, so dass sie eine Einheit darstellen, die mit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung versehen ist, die zum Aufrechterhalten des Energiebetrages ausgelegt ist, der in jeder der Zellen in der Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeichert ist, zu einem optimalen Ziel wird ohne Energieverlust im Prinzip, entweder durch Laden, Entladen oder Wartezustand, in dem Energie übertragen wird, die in einer willkürlichen der Zelle innerhalb der Einheit gespeichert ist, zu Eingangs/Ausgangsanschlüssen der Energiespeichereinrichtung davon.
Als nächstes wird eine Erläuterung in Hinblick auf die elektrische Energiespeichereinrichtung, die Zellenenergieeinstelleinrichtung und das Zellenenergieeinstellverfahren gemäß der sechsten und siebten Ausführungsform dieser Erfindung gegeben.
Bezugnehmend auf 7, die elektrische Energiespeichereinrichtung der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung weist eine Zellenenergieeinstelleinrichtung und vier Energiespeichereinrichtungen 53 auf. Hier im folgenden ist die elektrische Energiespeichereinrichtung eine, die eine Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen aufweist, wobei jede der Energiespeichereinrichtungen eine Mehrzahl von Einheitsenergiespeichereinrichtungen aufweist. Jede der Einheitsenergiespeichereinrichtungen weist einen einzelnen Kondensator oder eine Mehrzahl von Kondensatoren auf.
Energiespeichereinrichtungen 53 sind in Reihe miteinander zum Erhöhen des Betrages der gesammelten Energie geschaltet und zum Erhöhen der Spannung des gesamten elektrischen Energiespeichersystemes, wobei jede der Energiespeichereinrichtungen 53 mit einer Spule 61a verbunden ist, durch die ihre Energie zu anderen Energiespeichereinrichtungen 53 über einen Schaltungskreis 55 übertragen wird und die Übertragung von anderen Speichereinrichtungen 53 empfangen wird. Hier sind alle die Spulen 61a als Komponenten eines einzelnen Transformators 61 gezeigt, aber sie können als getrennte Komponenten in mehreren Transformatoren gehandhabt werden, die benutzt werden, wenn es eine große Zahl von Energiespeichereinrichtungen gibt.
Nach dem Ausschalten aller Schaltkreise 55 wird einer der Schaltkreise 55, der mit einer der Energiespeichereinrichtungen 53 verbunden ist, deren Spannung zu messen ist, eingeschaltet zum Induzieren einer Spannung in der Sekundärspule 61b des Transformators 61. Aus dieser induzierten Spannung kann der gesammelte Energiebetrag gemessen werden. Die Schaltungskreise 55 werden sequentiell betätigt zum Messen der Energiebeträge für alle der Energiespeichereinrichtungen 53 durch die Spannungseingabeschaltung 57, welche Beträge in dem Speicher der Steuereinrichtung gespeichert sind, wobei eine optimale Energiezuordnung aus den gespeicherten Daten ausgeführt wird. Genauer, Energie wird von einer der Energiespeichereinrichtungen 53 mit einer höheren Spannung entfernt und einer anderen der Energiespeichereinrichtungen 53 wird einer niedrigeren Spannung zugeordnet, das heißt mit einem kleinen Energiebetrag.
Bei dem tatsächlichen Betrieb wird einer der Schaltungskreise 55, der einer der Energiespeichereinrichtungen 53 entspricht, der Energie zu entfernen ist, eingeschaltet, und ein anderer der Schaltungskreise 55, der einer anderen der Energiespeichereinrichtungen 53 entspricht, die mit Energie zu versorgen ist, mit einem entsprechenden der Gleichrichter 59 verbunden, während die verbleibenden Schaltungskreise 55 ausgeschaltet werden. Wenn zum Beispiel die erste der Energiespeichereinrichtungen 53 in der Spannung hoch ist, während die dritte der Energiespeichereinrichtungen 53 niedrig in der Spannung ist, dann werden die Schaltungskreise 55 geschaltet, wie in 11 gezeigt ist. Da der Betrag von Energie, der von einer Schaltungstätigkeit übertragen wird, normalerweise kleiner als der gewünschte Energiebetrag ist, der benötigt wird, werden EIN- und AUS-Tätigkeiten des Schaltungskreises 55 entsprechend der ersten Energiespeichereinrichtung 53 mehrere Male wiederholt zum Übertragen des gewünschten Energiebetrages.
Mittels solchen Betriebes können die Spannungen der Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen 53 gleich gemacht werden, und als Resultat kann der gesamte Energiebetrag des elektrischen Energiespeichersystemes groß gemacht werden. Wenn es angenommen wird, dass jede der Energiespeichereinrichtungen 53 einen einzelnen Kondensator mit einer Spannungsfestigkeit von 1 V bis 3 V aufweist, kann der Spannungsabfall über den Gleichrichter 59 nicht in dem in 7 gezeigten Aufbau ignoriert werden, da der Gleichrichter 59 normalerweise eine Diode mit einer Vorwärtsspannung Vf von 0,7 V aufweist.
In dem Fall wird die entfernte Energie in der Spannung durch einen Transformator 61 erhöht, und die Energie wird zu dem gesamten elektrischen Energiespeichersystem verteilt. Dieses ist effektiv zum Ignorieren des Vf des Gleichrichters. Wenn jedoch die Energie in der Gesamtheit verteilt wird, wird die Energie teilweise zu der Energiespeichereinrichtung 53 mit dem größeren Betrag von Energie zurückgegeben, was darin resultiert, dass nicht alle entfernte Energie zum Ausgleichen benutzt wird.
Bei der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung wird die Energiezuordnung nicht zu dem gesamten elektrischen Energiespeichersystem sondern zu dem individuellen Energiespeichereinrichtungen 53 zugeordnet, wenn die Einheit der Energieübertragung vergrößert wird, so dass ein schneller und effektiver Energieübertrag realisiert werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist der Vorwärtstyp für die Energieübertragung benutzt worden. Die Energieübertragung des Rückwärtstypes kann ebenfalls durch Aufbauen des Schaltungskreises 55 und des Gleichrichters 59 in einen Brückentyp verwendet werden.
Die in 7 gezeigte elektrische Energiespeichereinrichtung kann auf das Blockschaltbild von 13 angewendet werden.
Bezugnehmend auf 8, die elektrische Energiespeichereinrichtung gemäß der siebten Ausführungsform dieser Erfindung ist aufgebaut durch Reihenschaltung von drei Energiespeichereinrichtungen 53, von denen jede eine Zellenenergieeinstelleinrichtung und drei Einheitsenergiespeichereinrichtungen 67 aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind.
Bei der siebten Ausführungsform dieser Erfindung kann Energie von einer der Einheitsenergiespeichereinrichtungen 67 zu einer anderen der Einheitsenergiespeichereinrichtungen 67 übertragen werden. Energie kann auch von einer der Einheitsenergiespeichereinrichtungen 67 zu einer der Energiespeichereinrichtungen 53 ungleich der anderen übertragen werden, die in der einen Einheitsenergiespeichereinrichtung 67 enthalten ist.
Zum Beispiel zeigt 11 Verbindungen der Schaltungskreise 55 für den Fall, in dem Energie von einer ersten der Einheitsenergiespeichereinrichtungen innerhalb einer ersten der Energiespeichereinrichtungen zu der Gesamtheit der dritten der Energiespeichereinrichtungen übertragen wird.
Als weiteres Beispiel zeigt 12 die Verbindungen der Schaltungskreise 55 für den Fall, in dem Energie von einer ersten der Einheitsenergiespeichereinrichtung innerhalb einer ersten der Energiespeichereinrichtungen zu der Gesamtheit der ersten einen Energiespeichereinrichtung übertragen wird. In diesen Fällen ist der Stromfluss durch die dicken Pfeillinien in 11 und 12 gezeigt. Jede der Energiespeichereinrichtungen 53 weist eine Spannungseingabeschaltung 57 darin zum Aufnehmen der Energiebetragsdaten der Einheitsenergiespeichereinrichtungen 67 auf, wobei die Daten stapelverarbeitet werden können zum Steuern all der Schaltungskreise 55. Alternativ können die Energiespeichereinrichtungen Steuereinrichtungen aufweisen, während Energieübertragung zwischen drei Energiespeichereinrichtungen durch eine andere Steuereinrichtung ausgeführt werden kann, die dafür ausgelegt ist.
Bezugnehmend auf 14, der Betrieb der Zellenenergieeinstelleinrichtung, der oben erläutert wurde, wird gemäß dem darin gezeigten Flussdiagramm ausgeführt.
Insbesondere wird nach dem Starten eine Beurteilung zuerst ausgeführt, ob der Zeitpunkt richtig ist zum Betätigen der Schaltung (Schritt SB1). Wenn das Resultat "NEIN" ist, kehrt die Ausführung zu dieser Stufe zurück. Wenn es "JA" ist, werden die Spannungen aller der Energiespeichereinrichtungen gemessen (Schritt SB2). Als nächstes wird eine Beurteilung durchgeführt, ob Energiebeträge, die in den Energiespeichereinrichtungen gespeichert sind, eine Dispersion aufweisen (Schritt SB3). Wenn "NEIN", kehrt die Ausführung zu Schritt SB1 zurück. Wenn "JA" werden die Energiespeichereinrichtungen in der Reihenfolge gemäß ihrer Energiebeträge nummeriert (Schritt SB4). Als nächstes wird Energie von einer der Speichereinrichtungen mit dem größten Energiebetrag zu einer anderen Speichereinrichtung mit dem kleinsten Energiebetrag übertragen (Schritt SB5). Dann werden die Pulsbreite, die Pause und die Zahl der Pulse berechnet zum Schalten der Steuerung zum Übertragen von Energie (Schritt SB6). Dann wird Energie übertragen (Schritt SB7). Schließlich wird eine Beurteilung durchgeführt, ob der Betrieb beendet werden soll (Schritt SB9). Wenn "JA" wird der Betrieb beendet, wenn jedoch "NEIN" kehrt die Ausführung zu Schritt SB1 zurück.
Durch Erhöhen der Zahl von Schichten in dem Aufbau, bei dem die elektrische Energiespeichereinrichtung eine Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen aufweist, von denen jede eine Zellenenergieeinstelleinrichtung aufweist, wobei jede der Energiespeichereinrichtungen eine Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen mit einer Zellenenergieeinstelleinrichtung aufweist, kann ein noch größeres Speichersystem aufgebaut werden. In diesem Fall wird die Erfindung daran ähnlich angewendet, und die Energieübertragung kann dadurch mit der gleichen Effektivität ausgeführt werden.
Bezugnehmend auf 9 weist die Einheitsenergiespeichereinrichtung 67 vier Kondensatorenzellen 69 auf. Diese Einheitsenergiespeichereinrichtung 67 kann auf ähnliche Weise zu dem elektrischen Energiespeichersystem von 7 tätig sein.
Jede der Kondensatorzellen 69 weist allgemein jedoch eine Anschlussspannung von 1 V bis 3 V auf, die nicht ausreichend hoch im Vergleich mit der Vorwärtsspannung Vf der Gleichrichter 59 ist, der Verlust von denen kann nicht vernachlässigt werden. Bei der tatsächlichen Benutzung ist die Energieübertragung zwischen Kondensatorzellen 69 nicht nützlich, sondern es wird gewünscht, Energie zu den Anschlüssen der Einheitsenergiespeichereinrichtung 67 zu übertragen. Die in 9 gezeigte Schaltung ist so aufgebaut, dass eine von ihnen selektiv benutzt werden kann. Obwohl die Zellenenergieeinstelleinrichtung in 8, die oben erläutert wurde, einen Vorwärtstyp der Energieübertragung benutzt, während die Einheitsenergiespeichereinrichtung von 9 einen Rückwärtstyp zum Aufbauen der Schaltung benutzt, ist es natürlich, dass beide dieser Typen in diesem Fall benutzt werden können.
Auf diese Weise können die sechste und siebte Ausführungsform dieser Erfindung die elektrische Energiespeichereinrichtung, die Zellenenergieeinstelleinrichtung und ein Zellenenergieeinstellverfahren vorsehen, bei dem Energieübertragung zwischen Energiespeichereinrichtungen in einer Zellenenergieeinstelleinrichtung mit einer Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen ermöglicht wird, die in Reihe miteinander geschaltet sind, und es ist auch möglich, Energie von einer der Einheitsenergiespeichereinrichtungen, die eine der Energiespeichereinrichtungen bilden, zu einer anderen der Einheitsenergiespeichereinrichtungen oder zu der anderen der Energiespeichereinrichtungen zu übertragen, und die dadurch Mittel zum effektiven Aufrechterhalten des Energiebetrages des Systemes bei einem optimalen Ziel wird ohne Verlust, der im Prinzip damit begleitet ist, aufzuweisen.
Als nächstes wird eine achte bis zehnte Ausführungsform dieser Erfindung erläutert.
Wie oben angegeben wurde, zum Betreiben einer Energiespeichereinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen, die miteinander verbunden sind, ist eine Zellenenergieeinstelleinrichtung nützlich, die einen Mechanismus zum Verwalten der Energiebeträge der entsprechenden Zellen und neu zuordnen der Energie als eine neue Zellenspannungsglättungseinrichtung aufweist.
Bei dem Grundaufbau der Zellenenergieeinstelleinrichtung gemäß der oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform werden FETs, die als Schaltelemente mit den entsprechenden Kondensatorzellen verbunden sind, sequentiell zum Messen der Spannungen der entsprechenden Kondensatorzellen eingeschaltet, dann zeichnet die Steuereinrichtung die in einer Sekundärspule induzierte Spannung auf. Als Resultat wird, wenn Spannung von zum Beispiel einer zweiten der Kondensatorzellen höher als die Spannungen der anderen Kondensatorzellen ist, das heißt, wenn der Energiebetrag der zweiten Kondensatorzelle die Energiebeträge der anderen Kondensatorzellen überschreitet, eine Steuerung ausgeführt zum Ein- und Ausschalten des FET, der mit der zweiten Kondensatorzelle verbunden ist, wodurch Übertragung von Energie zu all den Kondensatoren ausgeführt wird, die in Reihe über eine zweite Spule und eine Leistungsdiode geschaltet sind. Durch Wiederholen dieser Tätigkeiten können die Spannungen der entsprechenden Kondensatorzellen gleich zueinander gemacht werden, und der Gesamtbetrag der gespeicherten Energie kann vergrößert werden. Bei der praktischen Benutzung dieser Einrichtung ist eine Mehrzahl von Energiespeichereinrichtungen, von denen jede eine Mehrzahl von in Reihe geschaltete Zellen aufweist, in Reihe geschaltet, und die Einrichtung mit dem Gesamtbetrag der erhöhten Energie betrieben.
Die Übertragung von Energie durch die oben erwähnte Zellenenergieeinstelleinrichtung wird zu der Gesamtheit der Kondensatorzellen zum Verringern des Verlustes bei den Gleichrichtern so weit wie möglich durchgeführt. Zu der Zeit wird eine Spannung in den Spulen induziert, die mit den anderen Kondensatorzellen ungleich der Kondensatorzelle induziert, die mit dem Schaltungskreis verbunden ist, der eingeschaltet wird, so dass, wenn FETs als die Schaltungskreise benutzt werden, Energie zwischen den Kondensatorzellen ausgetauscht wird, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen Kondensatorzellen gleich oder größer als die Vorwärtsspannung der parasitären Diode ist. Zu der Zeit wird der Verlust aufgrund der parasitären FET-Dioden verursacht. Daher muss die Einstellung des Energiebetrages einer jeden Kondensatorzelle zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, wenn Spannungsdifferenzen zwischen Kondensatorzellen nicht die Diodenvorwärtsspannungen überschreiten. In Hinblick auf die Verluste während des Einschaltens ist es bevorzugt, dass ein MOSFET für den Schaltungskreis benutzt wird, so dass es gegenläufige Probleme gibt.
Daher entwickelten diese Erfinder ein Mittel zum Verhindern des Energieaustausches zwischen Zellen, der aufgrund des Effektes der parasitären FET-Dioden in den Schaltungskreis verursacht wird, der FETs in der Zellenenergieeinstelleinrichtung benutzt, die eine Mehrzahl von Kondensatorzellen oder Sekundärbatteriezellen aufweist, die in Reihe geschaltet sind, und einen Mechanismus zum Übertragen der in der Zelle geladenen Energie von irgendeiner dieser Zellen.
15 zeigt eine Einheitsenergieeinstelleinrichtung mit vier Kondensatorzellen 1, die in Reihe miteinander gemäß einer achten Ausführungsform der Zellenenergieeinstelleinrichtung dieser Erfindung geschaltet sind. Jede der Kondensatorzellen 1 ist in Reihe mit einem FET 2 und einer Diode 3 über die Primärspule 6 eines Transformators verbunden. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen Kondensatorzellen kleiner als die Vorwärtsspannung der pa rasitären Diode des FET 2 ist, kann Einstellung des Energiebetrages durch die gleiche Tätigkeit wie in 2 ausgeführt werden.
Wenn jedoch die Spannungsdifferenz zwischen den Kondensatorzellen größer als die Vorwärtsspannung der parasitären Diode des FET 2 ist, fließt Strom auch durch den FET 2 (SW1–SW2) der mit einem der Kondensatoren mit der niedrigeren Spannung in der Zellenenergieeinstelleinrichtung von 2 verbunden ist, was in einer Vergrößerung des Verlustes resultiert. Somit kann durch die Verbindung der Diode 3 in Reihe mit dem FET 2, wie in 15 gezeigt ist, Energieübertragung zwischen Kondensatorzellen verhindert werden.
16 zeigt eine Energieeinstelleinrichtung mit vier Kondensatorzellen 1, die in Reihe miteinander gemäß einem neunten Aspekt einer Zellenenergieeinstelleinrichtung dieser Erfindung verbunden sind. Jede Kondensatorzelle 1 ist mit einer Primärspule 6 eines Transformators in Reihe mit zwei FETs 2 verbunden, die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei parasitäre Dioden in entgegengesetzten Richtungen vorgesehen sind. In dem Fall der in 15 gezeigten Schaltung tritt ein leichter Verlust an der Diode 3 auf, wenn der Schaltungskreis entsprechend einem der Kondensatoren mit einer überschüssigen Energie eingeschaltet wird. Die synchrone Tätigkeit der zwei FETs 2 kann das Auftreten des Verlustes unterdrücken, obwohl der Schaltungsaufbau komplex wird. Die hier gezeigte Schaltung ist mit einer Mehrzahl von Dioden 3 aufgebaut, die zum Klemmen so benutzt werden, dass die zwei FETs durch das gleiche Signal getrieben werden.
17 zeigt eine zehnte Ausführungsform einer Zellenenergieeinstelleinrichtung dieser Erfindung, die eine Energieeinstelleinrichtung mit drei Einheitsenergieeinstelleinrichtungen ist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, wobei jede drei Kondensatorzellen 1 aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Es ist nicht notwendig, eine Spannungseingabeschaltung mit einer Sekundärspule des Transformators letzter Stufe zu verbinden, und daher kann die Steuerschaltung vereinfacht werden. Der Betrieb ist ähnlich zu dem von 16, und es ist möglich, die Kondensatorzellen miteinander auszugleichen und weiter die Einheitsenergiespeichereinrichtungen miteinander auszugleichen.
18 zeigt eine elfte Ausführungsform einer Zellenenergieeinstelleinrichtung dieser Erfindung, die eine Energieeinstelleinrichtung ist, in der vier Energiespeichereinrichtungen 15 in Reihe miteinander so geschaltet sind, dass weiter der gesamte Energiebetrag vergrößert wird. Jede der Energiespeichereinrichtungen kann eine Zellenenergieeinstelleinrichtung sein, die eine Mehrzahl von Kondensatorzellen, eine Mehrzahl von Einheitsenergieeinstelleinrichtungen oder eine Mehrzahl von Sekundärbatteriezellen aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Alternativ kann sie ein Aufbau sein mit einer Mehrzahl von Einheiten, die miteinander verbunden sind, wobei jede Einheit eine Energiespeichereinrichtung ist, die durch die Reihenverbindung aufgebaut ist.
Bei der obigen Erläuterung wurde die Kondensatorzelle als die Energiespeicherzelle benutzt, aber eine Sekundärbatteriezelle kann anstelle der Kondensatorzelle benutzt werden, und eine Energiespeichereinrichtung mit einer Mehrzahl von Kondensatorzellen oder Sekundärbatteriezellen kann als eine Zelle ebenfalls benutzt werden.
Wie oben gezeigt wurde, mittels der achten bis elften Ausführungsform dieser Erfindung kann die Zellenenergieeinstelleinrichtung für eine Energiespeichereinrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen als Mittel zum effektiven Einstellen von Energiebeträgen ohne begleitenden Verlust vorgesehen werden.
Als nächstes werden die zwölfte bis fünfzehnte Ausführungsform dieser Erfindung erläutert.
Zum Einstellen der Energie einer jeden Kondensatorzelle durch die in der oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform gezeigten Zellenenergieeinstelleinrichtung muss eine Steuereinrichtung an einer Sekundärspule eines Transformators vorgesehen werden. Diese Sekundärspule muss allgemein eine Zahl von Windungen aufweisen, die gleich einem Wert einer Zahl von Windungen einer Primärspule ist multipliziert mit der Zahl von Zellen, und daher nimmt sie ungefähr die Hälfte des Transformatorvolumens selbst ein. Weiter benötigt die Steuereinrichtung einen Mechanismus zum Messen der Spannung von entsprechenden Speicherzellen, einen Speicher zum Aufzeichnen der gemessenen Information, eine CPU zum Beurteilen des gemessenen Resultates und eine Steuerung zum Steuern der Schaltungskreise. Bei diesen Verfahren kann eine maximale Effektivität erzielt werden, aber die Schaltung wird groß, und das Steuersystem wird kompliziert.
Somit sehen die zwölfte bis vierzehnte Ausführungsform dieser Erfindung ein Mittel vor zum Verhindern der Kompliziertheit des Steuermechanismus in einer Zellenenergieeinstelleinrichtung mit einer Mehrzahl von Kondensatorzellen oder Sekundärbatteriezellen, die in Reihe geschaltet sind, und einen Mechanismus zum Übertragen von Energie, die in einer der Zellen geladen ist, davon.
Bezugnehmend auf 19 weist die Energieeinstelleinrichtung der zwölften Ausführungsform dieser Erfindung vier Kondensatorzellen 71 auf, die in Reihe geschaltet sind.
Im Vergleich mit der oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform wird die Sekundärspule, die im allgemeinen viele Windungen aufweist, weggelassen, und folglich weist die Steuerschaltung nur eine Funktion des sequentiellen Steuerns einer "EIN"/"AUS"-Tätigkeit der Schaltungskreise auf, aber der Spannungsmessmechanismus und der Speichermechanismus werden davon weggelassen. 20 zeigt ein Flussdiagramm des Algorithmus zum Betätigen dieser Einrichtung.
Bezugnehmend auf 20, nach dem Starten wird zuerst eine Beurteilung durchgeführt, ob der Zeitpunkt korrekt ist zum Betreiben der Schaltung (Schritt SC1). Wenn das Resultat "NEIN" ist, wird die Ausführung des gleichen Schrittes wiederholt. Wenn das Resultat "JA" ist, dann werden die Schalter für alle Zellen sequentiell eingeschaltet (Schritt SZ2). Als nächstes wird eine Beurteilung durchgeführt, ob "EIN-" und "AUS-"Betrieb während einer spezifischen Anzahl wiederholt worden ist (Schritt SC3). Wenn das Resultat "NEIN" ist, kehrt die Ausführung zu Schritt SC2 zurück. Wenn "JA", werden die Zeit und die Zahl der Lade/Entladezyklen gemessen (Schritt SC4). Als nächstes wird eine Beurteilung durchgeführt, ob die Zeit und die Zahl der Lade/Entladezyklen vorgeschriebene Werte überschreitet (Schritt SC5). Wenn das Resultat "NEIN" ist, wird eine Beurteilung gemacht, ob der Betrieb beendet werden soll (Schritt SC6). Wenn das Resultat "NEIN" ist, kehrt die Ausführung zu Schritt SC1 zurück. Wenn "JA" endet die Tätigkeit.
Genauer, es wird angenommen, dass die Spannung von zum Beispiel der zweiten der Kondensatorzellen höher als die Spannungen der anderen Kondensatorzellen ist. Selbst wenn der mit der ersten der Kondensatorzellen verbundene FET eingeschaltet wird, wird Energie zu keiner der zweiten Kondensatorzelle mit der Spannung höher als die Spannung der ersten Kondensatorzelle übertragen, noch zu der dritten oder vierten Kondensatorzelle, die die gleiche Spannung aufweisen. Wenn der mit der zweiten Kondensatorzelle verbundene FET eingeschaltet wird, wird Energie zu der ersten, dritten und vierten Kondensatorzelle übertragen, die eine Spannung niedriger als die Spannung der zweiten Kondensatorzelle aufweisen. Nach dem sequentiellen Ausführen der Ausgleichstätigkeit für eine geeignete Zahl von Zyklen gibt es eine Pause während einer festen Zeitlänge, und die Ausgleichstätigkeit dann wieder wiederholt. Die Steuerschaltung kann so aufgebaut sein, dass sie nur eine Zahl des Ladens und eine Zahl des Entladens misst, bis eine feste Zahl erreicht ist, und dann die Ausgleichstätigkeit wieder ausführt.
Bezugnehmend auf 21, die Energieeinstelleinrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform dieser Erfindung weist drei Energieeinstelleinrichtungen 87 auf, die in Reihe miteinander geschaltet sind, von denen jede drei Kondensatorzellen 71 aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Eine Sekundärspule, die allgemein die größte Zahl von Windungen aufweist, ist weggelassen, was den Schaltungsaufbau klein macht, selbst in dem Fall, in dem es viele Zellen gibt. Der Betrieb ist ähnlich zu dem in 19 gezeigten. Drei Kondensatorzellen 71, die in Reihe geschaltet sind, werden zuerst ausgeglichen, und dann werden die Energiespeichereinrichtungen, die jeweils drei Kondensatorzellen 71 aufweisen, die in Reihe geschaltet sind, ausgeglichen. Somit kann das Ausgleichen effektiv ausgeführt werden.
Bezugnehmend auf 22, die Energieeinstelleinrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform dieser Erfindung weist vier Energiespeichereinrichtungen 91 auf, die in Reihe miteinander geschaltet sind, wodurch der Gesamtbetrag von Energie vergrößert wird. Jede dieser Energiespeichereinrichtungen 91 kann eine Zellenenergieeinstelleinrichtung sein, die eine Mehrzahl von Kondensatorzellen und/oder eine Mehrzahl von Sekundärzellen aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind, oder sie kann ein Aufbau sein, bei dem eine Mehrzahl von Zellenenergieeinstelleinrichtungen miteinander verbunden sind, oder sie kann durch Verbinden einer Mehrzahl von den ähnlichen Energiespeichereinrichtungen in Reihe miteinander aufgebaut sein.
Bei den obigen Erläuterungen ist eine Kondensatorzelle als eine Energiespeicherzelle benutzt worden, aber eine Sekundärbatteriezelle kann anstelle einer Kondensatorzelle benutzt werden. Alternativ ist es möglich, als eine Zelle eine Energiespeicherein richtung zu benutzen, die eine Mehrzahl von Kondensatorzellen oder Sekundärbatteriezellen aufweist.
Wie oben gezeigt wurde, können die zwölfte bis vierzehnte Ausführungsformen dieser Erfindung eine Zellenenergieeinstelleinrichtung in einer Energiespeichereinrichtung vorsehen, die eine Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen aufweist, die vereinfacht in der Steuereinrichtung ist und dadurch in dem Gesamtaufbau klein abgemessen ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT:
Die Zellenenergieeinstelleinrichtung, das Zellenenergieeinstellverfahren und die elektrische Energiespeichereinrichtung dieser Erfindung sind optimal für Leistungsversorgungen für elektrische und elektronische Ausrüstung, für Backupversorgungen und ähnliches.

Claims

Energiespeichereinrichtung mit einer Einheitsenergiespeichereinrichtung mit: einer Mehrzahl von Kondensatorzellen (C1–C6, 1, 69, 71) oder Sekundärbatteriezellen, die in Reihe miteinander geschaltet sind, und einer Zellenenergieeinstelleinrichtung (23), die Energie, die in einer Zelle geladen ist, die aus der Mehrzahl von Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) ausgewählt ist, zu Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung von der ausgewählten einen Zelle überträgt, wobei die Zellenenergieeinstelleinrichtung (23) aufweist: einen Transformator (T1, 61) mit einer Mehrzahl von Primärspulen (L1–L6, 6, 61a, 77); einen Schaltungskreis (27), der eine Verbindungsschaltung (SW1–SW6) öffnet und schließt, die zwischen der ausgewählten einen Zelle und einer Spule aus der Mehrzahl von Primärspulen (L1–L6, 6, 61a, 77) geschaltet ist; und eine Steuerschaltung (25); dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator eine Sekundärspule (L7, 7, 61b, 79) aufweist, die elektrisch isoliert und gegenseitig magnetisch mit der Mehrzahl von Primärspulen (L1–L6, 6, 61a, 77) gekoppelt ist; wobei die Energiezelleneinstelleinrichtung weiter aufweist: eine Schaltung, die die Sekundärspule (L7, 7, 61b, 79) des Transformators (T1) mit den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung durch eine Gleichrichterschaltung (D1) verbindet; und die Steuerschaltung (25) ein Mittel aufweist zum Messen einer Spannung von jeder der Zellen (C1–C6, 1, 69, 71), Berechnen eines Spannungswertes, der für jede Zelle (C1–C6, 1, 69, 71) gesetzt ist, aus dem Gesamtspannungswert und der Zahl von Zellen (C1–C6, 1, 69, 71), Bestimmen eines Verhältnisses eines in jeder der Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) zu speichernden Energiebetrages in Bezug auf den durch die Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeicherten Gesamtenergiebetrag, Ausführen einer Beurteilung, ob eine der Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) eine gemessene Spannung aufweist, die die entsprechende berechnete gesetzte Spannung überschreitet, und im bejahenden Fall Einstellen durch Betätigen des Schaltungskreises des in den Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) gespeicherten Energiebetrages auf das entsprechende bestimmte Verhältnis des Energiebetrages.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrzahl von Zellen zum Bilden von mindestens einer Zellengruppe klassifiziert ist; eine Zahl von Transformatoren (T1, T2) entsprechend zu jeder Zellengruppe, die die Einheitsenergiespeichereinrichtung darstellen, vorgesehen ist; und jeder der Transformatoren (T1, T2) eine Mehrzahl der Primärspulen (L1–L3, L4–L6) aufweist, die entsprechend zu den Zellen in jeder der Zellengruppe über den Schaltungskreis und die Sekundärspule (L7, L8) verbunden sind, die mit den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung durch die Gleichrichterschaltung (D1, D2) verbunden ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 2, bei der jeder der entsprechenden Transformatoren (T1, T2) mit einer dritten Spule versehen ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Schalter (SW7) in Reihe zu der Sekundärspule (L7) des Transformators (T1) geschaltet ist, der durch die Gleichrichterschaltung (D2) mit den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung verbunden ist, oder eine Schaltfunktion zu der Gleichrichterschaltung (D1) hinzugefügt ist, die in Reihe zu der Sekundärspule (L7) des Transformators (T1) geschaltet ist, so daß die Verbindung zwischen den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung und der Sekundärspule (L7) des Transformators (T1) dadurch zeitweilig unterbrochen werden kann.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 4, weiter mit einer Schaltung zum Liefern durch Kondensatoren (C1–C6) von Signalen zu den Verbindungsschaltungen (SW1–SW6), die mit den entsprechenden Zellen (C1–C6) verbunden sind, wobei die Signale zum Steuern derselben vorgesehen sind auf der Grundlage von entweder einem Potential, das mit den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung verbunden ist, oder eines anderen Potentials der ausgewählten einen Zelle.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einer Schaltung (31), die zum Erfassen einer offenen Anschlußspannung der Sekundärspule (L7) des Transformators (T1) ausgelegt ist, der mit der Einheitsenergiespeichereinrichtung verbunden ist, in Synchronisation mit dem Betrieb zum Steuern des Schaltungskreises (27), der mit der aus gewählten einen Zelle verbunden ist, und zum Definieren des Betrages von Energie, die in der ausgewählten einen Zelle gespeichert ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einem Energienormalisierungssteuermittel, das mindestens eines von der Steuerschaltung (25) und einer Software zum Steuern des Schaltungskreises (27) aufweist, der mit der ausgewählten einen Zelle verbunden ist, zum teilweisen Übertragen der in der ausgewählten einen Zelle gespeicherten Energie zu den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung, zum Steuern der Normalisierung des in der ausgewählten einen Zelle gespeicherten Energiebetrages, wenn der in der ausgewählten einen Zelle gespeicherte Energiebetrag beurteilt wird, daß er überschüssig in Bezug auf den durch die Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeicherten Energiebetrages ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einem Energiezuordnungsmittel, das mindestens eines einer Schaltung und einer Software aufweist zum Bestimmen eines Verhältnisses eines Energiebetrages, der in jeder der Zellen (C1–C6) zu speichern ist, in Bezug auf den in der Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeicherten Energiebetrages.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, die weiter aufweist: ein Energiezuordnungsmittel mit mindestens eines einer Schaltung und einer Software zum Bestimmen eines Verhältnisses eines in jeder der Zellen (C1–C6) in der Einheitsenergiespeichereinrichtung zu speichernden Energiebetrages in Bezug auf den durch die Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeicherten Energiebetrages, wenn Laden und Entladen der Einheitsenergiespeichereinrichtung wiederholt ausgeführt werden, wobei sie in einem Zustand belassen wird, in dem ein willkürlicher Betrag von Energie gespeichert ist, oder Wiederholen zum Laden/Entladen derselben; und eine Funktion des Lernens des geeigneten Betrages, der in jeder der Zellen (C1–C6) zu speichern ist, aus mindestens einer von Eigenschaften einer jeden Zelle einschließlich eines anfänglichen Zustandes davon, und Vorhersagen des Ladens/Entladens der Einheitsenergiespeichereinrichtung.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, mit einer Mehrzahl von weiteren Energiespeichereinrichtungen, die in Reihe miteinander geschaltet sind, und mit einer höheren Anschlußspannung als die Einheitsenergiespeichereinrichtung, während ein größerer Betrag der Energie als die Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeichert ist, worin die Zellenenergieeinstelleinrichtung (23) derart aufgebaut ist, daß eine Beziehung zwischen den weiteren Einheitsenergiespeichereinrichtungen und der Energiespeichereinrichtung ähnlich zu einer anderen Beziehung zwischen den Zellen und der Einheitsenergiespeichereinrichtung gemacht ist, oder Verbindungen von Energiespeichereinrichtungen weiter zu einer vorgeschriebenen Zahl von Schichten ausgedehnt sind.
Energiespeichereinrichtung mit einer Mehrzahl von Einheitsenergiespeichereinrichtungen (43, 67), die in Reihe miteinander geschaltet sind, wobei jeder der Energiespeichereinrichtung eine Struktur der Energiespeichereinrichtung aufweist, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist und jeweils eine Mehrzahl von elektrischen Energiespeicherzellen (C1–C6) aufweist; worin jede der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (43, 67) eine Zellenenergieeinstelleinrichtung (45) aufweist, die den Betrag der Energie der Einheit (43, 67) mißt, den gemessenen Energiebetrag memoriert und verarbeitet und den Betrieb der Schaltungskreise (SW1–SW6) steuert zum Übertragen von Energie, die in einer ausgewählten einen Einheitsenergiespeichereinrichtung (43, 67) geladen ist, von der einen Energiespeichereinrichtung über einen Transformator (T1); eine Mehrzahl von Spulen (61a) entsprechend jeder der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (43, 67) vorgesehen ist; Transformatoren (61) entsprechend den entsprechenden Einheitsenergiespeichereinrichtungen (43, 67) vorgesehen sind; eine Schaltung aufgebaut ist, die Transformatorenspulen (61a), Schaltungskreise (SW1–SW6) und Gleichrichterschaltungen (49) verbindet; und Energie direkt von einer ausgewählten einen Einheitsenergiespeichereinrichtung zu einer anderen Einheitsenergiespeichereinrichtung übertragen wird.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 11, bei der die elektrischen Energiespeicherzellen entweder Kondensatorzellen (C1–C6) oder Sekundärbatteriezellen sind.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Energiespeichereinrichtung (53) eine Mehrzahl von Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind; jede der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) einen Mechanismus ähnlich zu jenem in jeder der Energiespeichereinrichtungen (53) enthält; und Energie direkt von einer ausgewählten, aus den Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) zu einer anderen der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) innerhalb der gleichen der Energiespeichereinrichtungen (53) oder zu einer anderen der Energiespeichereinrichtungen (53) überträgt.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 11, bei der die Verbindung der Energiespeichereinrichtungen (53) weiter zum Bilden einer geschichteten Struktur mit einer vorgeschriebenen Zahl von Schichten ausgedehnt ist und Energie direkt von einer der Speichereinrichtungen (53) mit einem kleinen Betrag von angesammelter Energie zu Speichereinrichtungen (53) mit einem gleichen Niveau der angesammelten Energie oder zu Speichereinrichtungen (53) mit dem gleichen oder höheren Niveau der angesammelten Energie übertragen wird.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Beziehung zwischen der Energiespeichereinrichtung (53) und den Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) ähnlich zu einer anderen Beziehung zwischen der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) und den Kondensatorzellen (C1–C6) oder Sekundärbatteriezellen aufgebaut ist; und worin die Energie von einer ausgewählten Kondensatorzelle (C1–C6) oder Sekundärbatteriezelle zu einer anderen der Zellen (C1–C6) oder einer anderen der Energiespeichereinrichtungen (53) übertragen wird.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei der jeder der Schaltkreise einen ersten FET (2) und entweder eines einer Diode (3), die in Reihe mit und in einer Richtung entgegengesetzt zu einer ersten parasitären Diode des ersten FET (2) geschaltet ist, und eines zweiten FET (2) mit einer zweiten parasitären Diode in einer Richtung entgegenge setzt zu der ersten parasitären Diode des ersten FET (2) aufweist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, bei der jeder der Schaltkreise einen FET (2) und eines einer Diode (3), die in Reihe und in einer Richtung entgegengesetzt zu einer ersten parasitären Diode des ersten FET (2) geschaltet ist, oder einen zweiten FET (2) mit einer zweiten parasitären Diode in einer Richtung entgegengesetzt zu der ersten parasitären Diode des ersten FET (2) aufweist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 17, bei der jede der ersten Energiespeichereinrichtungen eine Mehrzahl von zweiten Energiespeichereinrichtungen (91) aufweist; und zweite Schaltkreise, die in Reihe mit den entsprechenden zweiten Energiespeichereinrichtungen geschaltet sind; wobei jeder der Schaltkreise in Reihe mit jeder der zweiten Energiespeichereinrichtung (91) und mit einer der Spulen (7) eines zweiten Transformators, der eine Mehrzahl von Spulen aufweist, verbunden ist; und jeder der zweiten Schaltkreise einen dritten FET (73) und eines von einer Diode (75), die in Reihe und in einer Richtung entgegengesetzt zu einer dritten parasitären Diode des dritten FET (73) geschaltet ist, oder einen vierten FET (73) mit einer vierten parasitären Diode in einer Richtung entgegengesetzt zu der dritten parasitären Diode des dritten FET (73) aufweist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 18, bei der jede der zweiten Energiespeichereinrichtungen (91) einen einzelnen Kondensator (71) oder eine einzelne Sekundärbatterie aufweist oder bei der jede der zweiten Energiespeichereinrichtungen (91) eine Mehrzahl von Kondensatoren (71) oder eine Mehrzahl Sekun därbatterien aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind.
Verfahren zum Einstellen eines in einer Energiespeichereinrichtung (53) gespeicherten Energiebetrages, die eine Einheitsenergiespeichereinrichtung (67) mit einer Mehrzahl von Kondensatorzellen (C1–C6, 1, 69, 71) oder Sekundärbatteriezellen enthält, gespeicherten Energiebetrages, worin die Mehrzahl von Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) in Reihe miteinander geschaltet sind; Energie, die in eine Zelle, die aus der Mehrzahl von Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) ausgewählt ist, geladen ist, zu Eingangs/Ausgangsanschlüssen (15, 16) der Einheitsenergiespeichereinrichtung (67) von der ausgewählten einen Zelle übertragen wird; jede Zelle mit einem Transformator (T1) mit einer Mehrzahl von Primärspulen (L1–L6, 6, 61a, 67) versehen ist, und eine Verbindungsschaltung (55), die zwischen der ausgewählten einen Zelle und einer Spule aus der Mehrzahl von Primärspulen (L1–L6, 6, 61a, 77) geschaltet ist, ein oder aus durch einen Schaltkreis (27) geschaltet wird; wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Versehen des Transformators (T1) mit einer Sekundärspule (L7, 7, 61b, 79), die elektrisch isoliert und gegenseitig magnetisch mit der Mehrzahl von Primärspulen (L1–L6, 6, 61a, 77) gekoppelt ist; Verbinden der Sekundärspule (L7, 7, 61b, 79) des Transformators (T1) mit den Eingangs/Ausgangsanschlüssen (33, 35) der Einheitsenergiespeichereinrichtung durch eine Gleichrichterschaltung (D1); Messen einer Spannung von jeder der Zellen (C1–C6, 1, 69, 71); Berechnen eines gesetzten Spannungswertes für jede Zelle (C1–C6, 1, 69, 71) aus dem Gesamtspannungswert und der Zahl von Zellen (C1–C6, 1, 69, 71); Bestimmen eines Verhältnisses eines in jeder der Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) zu speichernden Energiebetrages in Bezug auf den durch die Einheitsenergiespeichereinrichtung gespeicherten Gesamtenergiebetrages, Beurteilen, ob irgendeine der Zellen (C1–C6, 69, 71) eine gemessene Spannung aufweist, die die entsprechende gesetzte berechnete Spannung überschreitet, und in bejahendem Fall durch Betätigen des Schaltkreises (71) Einstellen des in den Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) gespeicherten Energiebetrages auf das entsprechende bestimmte Verhältnis des Energiebetrages.
Zellenenergieeinstellverfahren nach Anspruch 20, bei dem eine Mehrzahl der Energiespeichereinrichtungen (53) vorgesehen ist und jeweils eine Mehrzahl von Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) aufweist, jede der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) einen Mechanismus ähnlich zu jenem in der Energiespeichereinrichtung (53) so aufweist, daß Energie direkt von einer ausgewählten von den Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) zu einer anderen der Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) innerhalb der gleichen Energiespeichereinrichtung (53) oder einer anderen der Energiespeichereinrichtungen (53) übertragen wird.
Zelleneinstellverfahren nach Anspruch 20, bei dem eine Verbindung der Energiespeichereinrichtungen (53) weiter zum Bilden einer geschichteten Struktur mit einer vorgeschriebenen Zahl von Schichten erstreckt wird und Energie direkt von einer der Energiespeichereinrichtungen (53) mit ei nem kleinen Betrag von angesammelter Energie zu Speichereinrichtungen (53) mit einem gleichen Niveau von angesammelter Energie oder zu Speichereinrichtungen (53) mit einem gleichen oder größeren Niveau von angesammelter Energie übertragen.
Zelleneinstellverfahren nach Anspruch 20, bei dem eine Beziehung zwischen den Energiespeichereinrichtungen (53) und den Einheitsenergiespeichereinrichtungen (67) ähnlich aufgebaut ist zu einer anderen Beziehung zwischen der Einheitsenergiespeichereinrichtung (67) und den Kondensatorzellen (C1C6, 1, 69, 71) oder Sekundärbatteriezellen aufgebaut ist, und worin die Energie von einer ausgewählten Kondensatorzelle (C1–C6, 1, 69, 71) oder Sekundärbatteriezelle zu einer anderen der Zellen (C1–C6, 1, 69, 71) oder zu einer anderen der Energiespeichereinrichtungen (53) übertragen wird.