特許 7142944 高効率発電・充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-16

(45)【発行日】2022-09-28

(54)【発明の名称】高効率発電・充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220920BHJP

   H02J 15/00 20060101ALI20220920BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302C

H02J7/00 A

H02J15/00 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019550697

(86)(22)【出願日】2018-04-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-04-30

(86)【国際出願番号】 US2018025948

(87)【国際公開番号】W WO2018187369

(87)【国際公開日】2018-10-11

【審査請求日】2021-03-31

(31)【優先権主張番号】62/583,335

(32)【優先日】2017-11-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/481,626

(32)【優先日】2017-04-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】15/943,409

(32)【優先日】2018-04-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519328590

【氏名又は名称】カオ、カルヴィン クウォング

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】カオ、カルヴィン クウォング

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－２８５０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６９５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３４４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３２０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２０１２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３５３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５３９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１６１５６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２５９３１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０２Ｊ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電のための装置であって、
発電のための当該装置の動作を制御するように構成されたシステムコントローラと、
少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置と、
前記少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置にモータコントローラを介して電気的に結合された直流モータであって、前記モータコントローラは、前記システムコントローラから受信する制御シグナリングに基づいて該モータの少なくとも速度を制御するとともに、前記少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置から供給される電力で該モータを駆動するように構成されている、直流モータと、
所定の質量および半径のフライホイールを含む機械的駆動機構を介して前記モータに機械的に結合されたロータを有する多相交流発電機であって、該発電機および前記フライホイールは、前記モータにより前記機械的駆動機構を介して駆動される、多相交流発電機と、
前記多相交流発電機の少なくとも１つの出力相に電気的に結合された少なくとも１つの変圧器であって、前記発電機の少なくとも２つの出力相に現れる電圧のステップアップまたはステップダウンの一方を行うように構成された変圧器と、
前記少なくとも１つの変圧器の出力に結合された電圧調整器であって、電圧を所定の電圧値に調整するように構成された調整器と、
前記電圧調整器の出力に結合された第１のバッテリコントローラであって、前記少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置を充電するように構成された第１のバッテリコントローラと、を備える
ことを特徴とする装置。

【請求項2】

前記第１のエネルギー貯蔵装置または前記第２のエネルギー貯蔵装置のうちの一方に結合されたＤＣ／ＡＣインバータであって、前記第１のエネルギー貯蔵装置または前記第２のエネルギー貯蔵装置の直流からＡＣ電力を発生させるように構成されたＤＣ／ＡＣインバータをさらに備える
請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第１のエネルギー貯蔵装置は、並列に結合された少なくとも複数のバッテリを含む
請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記第１のエネルギー貯蔵装置は、直列に結合された少なくとも複数のバッテリを含む
請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記第２のエネルギー貯蔵装置は、前記第１のエネルギー貯蔵装置よりも大きい総貯蔵容量を有する複数のバッテリセルを含む
請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記多相交流発電機は、３相を出力する３相同期発電機を含み、前記３つの出力相の少なくとも２つは、前記少なくとも１つの変圧器の１次コイルに結合されている
請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記変圧器の２次コイルの出力に結合された電流源であって、前記システムコントローラで決定される負荷需要に基づいて該電流源の出力に設定電流を供給するように構成可能である電流源と、
前記電流源の出力に結合された第２の変圧器であって、該第２の変圧器の出力は、前記電圧調整器に結合されている、第２の変圧器と、をさらに備える
請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記電流源は、１次電流入力よりも大きい２次電流出力を有するステップダウン変圧器として構成された第３の変圧器を含む
請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記電圧調整器の出力に結合された第２のバッテリコントローラであって、前記第１のバッテリコントローラに代わって前記第２のエネルギー貯蔵装置を充電するように構成された第２のバッテリコントローラをさらに備える
請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記第１のエネルギー貯蔵装置または前記第２のエネルギー貯蔵装置のうちの少なくとも一方に結合されたインバータであって、該貯蔵装置のＤＣ電流をＡＣ電流に変換するように構成されたインバータをさらに備える
請求項１に記載の装置。

【請求項11】

発電のための方法であって、
少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置を、モータコントローラを介して直流モータに結合することであって、システムコントローラから受信する制御シグナリングに基づいて前記モータの少なくとも速度を制御するとともに、前記少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置から供給される電力で前記モータを駆動するように構成された前記モータコントローラを介して、結合することと、
多相交流発電機のロータを、所定の質量および半径のフライホイールを含む機械的駆動機構を介して前記モータに機械的に結合することであって、前記機械的駆動機構を介して前記発電機および前記フライホイールを駆動する前記モータに機械的に結合することと、
前記発電機の出力を少なくとも１つの変圧器に電気的に結合することであって、前記発電機の少なくとも２つの出力相に現れる電圧のステップアップまたはステップダウンの一方を行うように構成された前記変圧器に電気的に結合することと、
電圧を所定の電圧値に調整するように構成された電圧調整器を、前記少なくとも１つの変圧器の出力に結合することと、
第１のバッテリチャージャを前記電圧調整器の出力に結合することであって、前記第１のバッテリチャージャにも結合される前記少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置を充電するように構成されたバッテリコントローラを結合することと、を含む
ことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、広くは、発電システムに関し、より具体的には、内部エネルギー源を用いて電気エネルギーを生成する高効率のエネルギー貯蔵装置充電システムのためのシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

化石燃料は、地球の１次エネルギー源である。地球の人口が増え続けるとともに、経済的発展途上の国々が工業化するにつれて、化石燃料の消費率は、化石燃料の生産率を上回る可能性がある。このように予想される化石燃料需要の増加によって、消費が現在の率で継続した場合には、今後数十年以内に化石燃料の世界的供給が尽きる可能性がある。従って、太陽光発電、風力発電、水力発電、地熱発電のような再生可能エネルギー源からのエネルギーを利用するか、または高効率の発電システムを開発および利用することが望ましい。
（優先権の主張）

【0003】

本出願は、２０１７年４月４日に米国特許商標庁に出願された特許文献１、および２０１７年１１月８日に米国特許商標庁に出願された特許文献２の優先権および利益を主張するものであり、これらの出願は両方とも、その全体が以下で完全に記載されているかのように、あらゆる該当する目的のために、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】仮特許出願第６２／４８１，６２６号

【文献】仮特許出願第６２／５８３，３３５号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の１つ以上の態様についての基本的な理解を与えるため、その簡単な概要を以下で提示する。本概要は、本開示で企図されるすべての特徴についての包括的概観ではなく、また、本開示のすべての態様の主要な要素もしくは重要な要素を特定するものでも、本開示の一部の態様もしくはすべての態様の範囲を定めるものでもない。その唯一の目的は、後ほど提示する、より詳細な説明への序章として、本開示の１つ以上の態様のいくつかの概念を簡単な形で提示することである。

【0006】

一態様では、発電およびエネルギー源充電のための装置について開示する。本装置は、発電のための装置の動作を制御するように構成されたシステムコントローラと、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置と、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置にモータコントローラを介して電気的に結合された直流モータと、を備え、モータコントローラは、システムコントローラから受信する制御シグナリングに基づいてモータの少なくとも速度を制御するとともに、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置から供給される電力でモータを駆動するように構成されている。さらに、本装置は、所定の質量および半径のフライホイールを含む機械的駆動機構を介してモータに機械的に結合されたロータを有する多相交流発電機を備え、モータは、機械的駆動機構を介して発電機およびフライホイールを駆動する。さらに、本装置は、多相交流発電機の少なくとも１つの出力相に電気的に結合された少なくとも１つの変圧器であって、発電機の少なくとも２つの出力相に現れる電圧のステップアップまたはステップダウンの一方を行うように構成された変圧器と、少なくとも１つの変圧器の出力に結合された電圧調整器であって、電圧を所定の電圧値に調整するように構成された調整器と、を備える。さらに、装置は、電圧調整器の出力に結合された第１のバッテリコントローラを備え、第１のバッテリコントローラは、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置を充電するように構成されている。

【0007】

他の態様では、エネルギーを生成および貯蔵する方法について開示し、本方法は、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置を、モータコントローラを介して直流モータに結合することを含み、モータコントローラは、システムコントローラから受信する制御シグナリングに基づいてモータの少なくとも速度を制御するとともに、少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置から供給される電力でモータを駆動するように構成される。本方法は、さらに、多相交流発電機のロータを、所定の質量および半径のフライホイールを含む機械的駆動機構を介してモータに機械的に結合することを含み、モータは、機械的駆動機構を介して発電機およびフライホイールを駆動する。さらに、本方法は、発電機の出力を少なくとも１つの変圧器に電気的に結合することを含み、変圧器は、発電機の少なくとも２つの出力相に現れる電圧のステップアップまたはステップダウンの一方を行うように構成される。さらに、本方法は、電圧調整器を少なくとも１つの変圧器の出力に結合することを含み、電圧調整器は、電圧を所定の電圧値に調整するように構成される。最後に、本方法は、第１のバッテリチャージャを電圧調整器の出力に結合することを含み、バッテリコントローラは、バッテリチャージャにも結合される少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置を充電するように構成される。

【0008】

本発明のこれらおよび他の態様について、以下の詳細な説明を精査することで、より完全に理解されるであろう。本発明の他の態様、特徴、および実施形態は、添付の図面と併せて、本発明の具体的かつ例示的な実施形態についての以下の説明を精査することで、当業者には明らかになるであろう。本発明の特徴について、以下のいくつかの実施形態および図面に関連付けて説明され得るが、本発明のすべての実施形態は、本明細書で説明される効果的な特徴の１つ以上を含むことができる。つまり、１つ以上の実施形態について、いくつかの効果的な特徴を有するものとして説明され得るが、そのような特徴の１つ以上を、本明細書で説明される本発明の種々の実施形態に従って用いてもよい。同様に、例示的な実施形態について、装置、システム、または方法の実施形態として以下で説明され得るが、そのような例示的な実施形態は、種々の装置、システム、および方法で実現できることは理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の態様による発電システムの概略説明図

【図2】本開示の他のいくつかの態様による、図１の発電システムの一部の実現形態の概略説明図

【図3】本開示の態様による発電システムの他の変形例の概略説明図

【図4】本開示の態様による発電システムの他の変形例の概略説明図

【発明を実施するための形態】

【0010】

添付の図面に関連付けて以下で記載される詳細な説明は、様々な構成の説明を目的とするものであり、本明細書に記載の概念を実施し得る唯一の構成を表すものではない。詳細な説明では、様々な概念についての完全な理解を与えることを目的として、具体的詳細について記載している。しかしながら、これらの概念は、それら特定の詳細を伴うことなく実施してよいことは、当業者には明らかであろう。場合によっては、そのような概念を不明瞭にすることがないよう、周知の構造および構成要素については、ブロック図の形式で示している。

【0011】

本開示で使用される場合の「例示的」という表現は、「例、事例、または実例としての役目を果たす」ことを意味する。本明細書において「例示的」として記載される実現形態または態様はいずれも、本開示の他の態様に比して好適もしくは効果的であると必ずしも解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、説明される特徴、効果、または動作モードを、本開示のすべての態様に含むことを要件としない。「結合される」という用語は、本明細書では、２つのオブジェクト間の直接的または間接的な結合を指して用いられる。例えば、オブジェクトＡがオブジェクトＢに物理的に接触し、オブジェクトＢがオブジェクトＣに接触している場合、オブジェクトＡとＣは、互いに物理的に直接接触していないとしても、それでも互いに結合されているとみなされてよい。例えば、第１のオブジェクトが第２のオブジェクトに物理的に直接接触は全くしていなくても、第１のオブジェクトは第２のオブジェクトに結合されている場合がある。「回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）」および「回路機構（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」という用語は、広義で用いられており、電子回路のタイプに関して制限なく、接続および構成されることで、本開示に記載の機能の実行を可能とする電気デバイスおよび導体のハードウェア実装と、プロセッサで実行されることで、本開示に記載の機能の実行を可能とする情報および命令のソフトウェア実装と、その両方を含むものである。

【0012】

本発明は、電気エネルギーを生成および貯蔵するために、外部エネルギー源にほとんど依存する必要なく、または外部エネルギー源からの入力をほとんど必要とすることなく、システム内に最初に存在するエネルギーを回収および保存することが可能な、高効率発電のためのシステムを提供する。

【0013】

図１は、例示的な一実現形態による発電のための装置１００を示している。主に、装置１００は、電気発生用の電気機械システムを駆動するために、貯蔵エネルギー源を用いることにより、発電を行い、次に、その電気発生用システムからのエネルギーを、貯蔵エネルギー源に補充するために帰還させるとともに、他のエネルギー貯蔵装置に貯蔵されるべきエネルギーならびに周辺装置への電力など、様々な電気負荷に電力を供給する。

【0014】

装置１００は、モータコントローラ１０４の特定の制御など、装置１００の動作を制御するように構成された電子システムコントローラ１０２と、さらに、後述するように、いくつかの例では電圧調整器１０６と、を備える。装置１００は、特定の電圧要件および電流要件に応じて、直列もしくは並列のいずれかで、またはその両方で、接続された１つ以上のバッテリで構成され得る少なくとも１つの第１のエネルギー貯蔵装置１０８を備える。一態様では、エネルギー貯蔵装置１０８は、モータコントローラ１０４の制御を介して直流モータ１１０に電気エネルギーを供給するために、並列接続された２つの再充電可能な１２ボルト鉛酸バッテリで構成され得るが、これは単なる例示的なものにすぎず、モータ１１０にエネルギーを供給するために、任意の数のバッテリおよびバッテリタイプの組み合わせを用いてよい。

【0015】

モータコントローラ１０４は、自動電圧制御／自動速度制御（ＡＶＣ／ＡＳＣ）型のコントローラで実現されてよく、その場合、モータ１１０の目標速度を設定するため、または他の態様では速度を動的に変更するために、システムコントローラ１０２からの手動入力もしくは制御信号入力１３０のいずれかを用いる。図１に示すように、本例では、エネルギー源１０８からの正電圧ラインおよび負電圧ライン１１２は、モータコントローラ１０４に入力され、これにより、モータ１１０に出力される電圧および／または電流を変化させる。

【0016】

モータ１１０は、外部エネルギー源を介して磁場を生成する必要を回避するために、永久磁石ＤＣモータで実現されてよく、さらに、回転速度が、適切であり得るように選択されてよい。いくつかの態様では、モータ１１０は、１／２ＶＤＣ～１．５ＶＤＣ、または３ＶＤＣ～６ＶＤＣ、または１２ＶＤＣ～２４ＶＤＣ、または４８ＶＤＣ～９６ＶＤＣなどの、コントローラ１０４からの電圧入力で動作してよく、その電圧範囲は、発電機１１４のロータを駆動するために必要なトルクまたは速度を発生させるために、必要に応じて調整される。

【0017】

モータ１１０は、モータ１１０のロータを発電機１１４のロータに機械的に結合する機械的連結１１６を表すラインで単に示す機械的リンケージまたは機械的機構を介して、発電機１１４のロータを駆動するように構成されている。当業者であれば理解できるように、機械的連結１１６は、プーリ・ベルト駆動機構、機械的直接リンケージ、ギアリンケージなどのような、いくつかの周知の機械的リンケージのいずれかで実現されてよい。さらに、機械的リンケージによって連結されているのは、発電機１１４を駆動する際の機械的エネルギーを蓄える手段としての、何からの所定の質量および半径を有するフライホイール１１８である。フライホイール１１８は、好ましくは、発電機のロータにリンクされており、発電機ロータと同じ回転軸の周りに回転する。

【0018】

いくつかの態様では、発電機１１４は、３相ＡＣ発電機のような交流（ＡＣ）多相発電機で実現されてよい。さらなる実現形態では、発電機は、出力端子においてＹ結線された発電機、すなわち３相出力および１つの中性出力を有する発電機（または代替的に、３相出力を有するΔ結線発電機）であってよい。一例では、発電機１１４は、モータ１１０によって発電機が運転される速度に応じた電圧を出力するように構成されてよい。いくつかの実現形態では、発電機１１４の出力電圧は、相間で４８０ＶＡＣである。ただし、速度を高めれば、発電機は、増加した電圧を供給するように構成され得る。例えば、いくつかの運転態様では、ライン電圧は、約１３６０ＶＡＣのライン間電圧または相間電圧で、約８００ＶＡＣ以上に増加し得る。さらに、一例では、発電機１１４の界磁巻線は、ＤＣ界磁励磁を要件とすることに留意される。発電機ロータの界磁巻線は、スリップリングおよびブラシを介してロータ巻線に供給される（１１５に示す）ＤＣ供給を受ける。ＤＣ供給１１５の供給源は、一実施形態では貯蔵装置１０８であり得るが、界磁励磁は、システムコントローラ１０２および／またはモータコントローラ１０４によって供給されてもよい。

【0019】

図１の例では、発電機１１４の２つの発電機位相（１１９に示すような、Φ₁およびΦ₂）が、変圧器１２０に電気的に結合されているが、Ｙ結線発電機の１相および中性点が変圧器１２０に結合される場合である他の実現形態も想定され得る。変圧器１２０は、ステップアップ変圧器またはステップダウン変圧器であってよい。図１の本例では、発電機１１４は、４８０Ｖの３相発電機であり得る。さらなる実施形態では、発電機１１４の電圧が、１３６０ＶＡＣのような、より高い場合など、これにより様々な用途または電圧要件に応じた様々な電圧段階まで電圧をステップダウンさせるために複数の変圧器が必要となる場合に、オプションの変圧器１２２で示すように、複数の変圧器を用いてよい。変圧器１２０（および／または変圧器１２２）の出力は、電圧調整器１０６に入力され、電圧調整器１０６は、電圧入力を設定値に調整するとともに、ブロック１２４で示すような種々のアウトレットならびに計測ディスプレイなどにＡＣ電力を出力するために、使用されてよい。

【0020】

電圧調整器１０６からの電圧は、（コントローラ１０２への監視信号／接続と電源接続の両方であり得る結合１３２で示すように）システムコントローラ１０２に供給されてよく、システムコントローラ１０２は、調整器１０６からの出力システム電力のステータスを解析し、これによりシステム条件を調整するようにモータコントローラ１０４を制御することで、モータ１１０の特定の速度目標（群）を維持するために、各種プロセッサ、ロジック、および電子回路を含み得る。一態様では、電圧調整器は、Ｖａｒｉａｃ変圧器（例えば、型番ＳＣ－２０Ｍ，最大２０００ＶＡ，入力定格１１７ＶＡＣ ６０Ｈｚ，出力０～１３０ＶＡＣ ６０Ｈｚ）を用いて構成されてよい。

【0021】

さらに、調整器１０６の電力出力は、バッテリコントローラまたはチャージャ１２６に結合されている。バッテリチャージャ／コントローラ１２６は、ＡＣ入力を、第１のエネルギー貯蔵源１０８への充電用のＤＣに変換するように構成されている。チャージャ／コントローラ１２６の他の機能として、バッテリ調整およびフロート式充電が含まれることがある。一例では、バッテリチャージャは、Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ ＣＢＣ ４０Ｗ，４０Ａバッテリチャージャを用いて実現されてよいが、ただし、本発明は、これに限定されない。さらに、システム１００に追加され得る他の負荷は、第２のエネルギー貯蔵装置１２８であり、これは、大量のエネルギーを貯蔵するためのバッテリセルまたは容量素子のアレイであり得る。一例では、第２のエネルギー貯蔵装置１２８は、５５ＡＨの容量を有するとともにアブソーベント・グラスマット（ＡＧＭ）技術を用いた密閉型鉛酸構造を有するＰｏｗｅｒ Ｓｏｎｉｃバッテリ型番ＰＳ－１２５５０のような、６個の１２Ｖ ＤＣバッテリを含み得る。しかしながら、第２のエネルギー貯蔵装置１２８は、任意の数のバッテリと、例として、鉛酸（「フラデッド」、ディープサイクル、ＶＲＬＡ）、ニッケルカドミウム、ニッケル水素、リチウムイオン、リチウムイオンポリマ、リン酸リチウムイオン、亜鉛空気、溶融塩バッテリ、レドックス、およびアルコール－エアブリージングなど、任意の数のバッテリタイプで構成されてよい。さらに、図示のように第１のエネルギー貯蔵装置１０８と並列接続された場合の第２のエネルギー貯蔵装置１２８は、モータ１１０を駆動するための帰還エネルギーの供給を支援するために使用され得ることに留意される。システム１００では、第１のエネルギー貯蔵装置１０８と第２のエネルギー貯蔵装置１２８の固定接続を示しているが、第２のエネルギー貯蔵装置１２８は、スイッチ（図示せず）を用いて、第１のエネルギー貯蔵装置１０８に並列に結合するように選択的に切り替えられることが可能である。

【0022】

代替実施形態では、システムコントローラ１０２とモータコントローラ１０４は、１３４に示すように単一の制御ユニットで実現されてよい。そのような場合、制御ユニット１３４は、電圧調整器１０６からの出力電圧を監視し、監視される電圧に基づいてモータ１１０の電圧（ひいては速度）を決定または設定する機能を実行する。さらなる具体的な態様では、この単一制御ユニット１３４は、モータ１１０の制御に適用される、周知のＳＸ４６０半波位相制御サイリスタ型自動電圧調整器（ＡＶＲ）を用いて実現されてよい。

【0023】

さらに留意されるのは、第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置について、様々なバッテリ数およびバッテリタイプの例を用いて説明しているが、本開示は、これに限定されないということである。つまり、エネルギー貯蔵装置は、キャパシタもしくは他の電荷蓄積装置のような周知の他のエネルギー貯蔵装置、または電気エネルギーを貯蔵可能な他のいずれかの周知の装置を用いて実現されてよい。

【0024】

図２は、図１に示すシステム１００の一部の他の実施形態を示している。具体的には、図２は、ライン２０２、２０４で示す発電機１１４の２相がステップダウン変圧器２０６に入力される、システム１００の部分を示している。一例では、相２０２、２０４間の電圧は、変圧器２０６の１次入力側では４８０Ｖであり得る一方、変圧器２０６の２次側では２４０Ｖである。変圧器２０６は、各２次コイル出力と中性点との間の電圧差が１２０Ｖになるように、中性点用のセンタタップを含み得る。

【0025】

システム２００は、さらに、第２の変圧器２１０への電流入力を調整するために、変圧器２０６の出力に結合された電流源または電流ブースタ２０８を備える。電流ブースタ２０８は、第２の変圧器への入力の電流量を増加させるように、変圧器２０６からの電流を増加またはブーストするために用いられる（これは、この電流ブーストについての、さらには、これが第２の変圧器２１０の動作にどのように影響を及ぼすかについての、理論的な根拠をより多く含むために有用であり得る）。例示的な実現形態では、電流源２０８は、２次側において増加した電流を供給する別のステップダウン変圧器のような、別の変圧器を用いて構成されてよい。

【0026】

図３は、本開示の態様による発電システムの他の変形例３００の概略図である。この図面において、同様の番号が付された要素はいずれも、図１のシステムに対応しており、簡潔にするため、それらの説明および機能について、ここでは繰り返さない。本例では、第２のエネルギー貯蔵装置１２８は、第２のエネルギー貯蔵装置１２８に特有の充電要件が得られるロジックをさらに含み得る別個の高出力・高電流バッテリコントローラ／チャージャ３０２を有し得る。一例では、チャージャ３０２は、１０，０００ワットの充電電力を４４０Ａの電流で充電するように構成されてよい。さらに、コントローラ／チャージャ３０２は、一例として、Ｍｉｓｓｏｕｒｉ Ｗｉｎｄ ａｎｄ Ｓｏｌａｒ社の製造による型番ＣＢＳＵ１２ＤＩＧＷのコントローラのような、内蔵インバータ（図示せず）も含み得る１２Ｖデジタルチャージャを用いて実現されてよい。

【0027】

図４は、本開示の態様による図１の発電システムの他の変形例４００の概略図である。この図面においても、やはり同様の番号が付された要素はいずれも、図１のシステムに対応しており、簡潔にするため、それらの説明および機能について、ここでは繰り返さない。本例では、第２のエネルギー貯蔵装置１２８（および／または第１のエネルギー貯蔵装置１０８）は、ＤＣ／ＡＣインバータ４０２に結合されてよい。このように、インバータは、システムに結合され得る周辺ＡＣ負荷のために、第２のエネルギー貯蔵装置１２８または第１のエネルギー貯蔵装置１０８のどちらかの貯蔵エネルギーを利用するために、設けられることがある。

【0028】

以上を踏まえて、留意されるのは、発電機１１４に組み合わせたフライホイール１１８および電流ブーストなどの特徴と共に、供給電源１０８の帰還型充電を用いることにより、第２のバッテリパックまたはバッテアレイ（例えば、第２のエネルギー貯蔵源１２８）の充電用のエネルギーを供給するための、より高効率のシステムが得られることで、本システムが第２のエネルギー源に充電可能であり得る時間が増加することが判明したことである。

【0029】

さらに、留意されるのは、本明細書に開示のシステムの動作において、組み立てたシステムの試験により、再充電用の帰還エネルギーを受け取る第１のエネルギー貯蔵装置（例えば、１０８）として２つの１２ＶＤＣ鉛酸バッテリによる実装を用いて、５時間を超えるシステムの動作が示されたことであり、一方、この帰還エネルギーがなければ、システムは、第１のエネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーを用いて、１時間未満しか動作しなかった。さらに、チャージャ１２６を介して帰還されるエネルギーによって両方の装置１０８、１２８が再充電されるように、並列接続された第１の貯蔵装置と第２の貯蔵装置の両方を備えるシステム（例えば、図１に示すシステムを参照）を試験した結果によっても、第２のエネルギー貯蔵装置１２８に充電しつつ２２時間を超える動作が可能である高効率のシステムが得られたが、一方、電気エネルギーの帰還がなければ、システムは約１．７５時間しか動作できなかった。

【0030】

上記説明は、当業者であれば、本明細書に記載の種々の態様を実施できるようにするために、提示されている。これらの態様に対する種々の変更は、当業者には容易に明らかとなるはずであり、本明細書で規定する包括的原理は、他の態様に適用されてよい。よって、請求項は、本明細書で示す態様に限定されるものではなく、請求項の文言に沿ったすべての範囲を許容するものであり、その場合、要素を単数形で表現することは、そのように具体的に記載されていない限り「唯一無二」を意味するものではなく、むしろ「１つまたは複数」を意味するものである。「いくつか」という用語は、特に具体的に記載されていない限り、１つまたは複数を意味する。アイテムのリスト「のうちの少なくとも１つ」という表現は、単独のメンバを含めて、それらのアイテムの任意の組み合わせを意味する。一例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ；ｂ；ｃ；ａとｂ；ａとｃ；ｂとｃ；およびａとｂとｃを網羅するものである。本開示の全体にわたって記載された種々の態様の要素の構造的および機能的均等物であって、当業者に知られているもの、あるいは今後知られることになるものは、すべて、参照により本明細書に明示的に組み込まれて、請求項に包含されるものである。さらには、本明細書で開示される事項は、その開示が請求項に明確に記載されているかどうかにかかわらず、いずれも公に供するつもりのものではない。請求項の要素は、その要素が「～ための手段」という表現を用いて明示的に記載されていない限り、あるいは方法の請求項の場合は、その要素が「～ためのステップ」という表現を用いて記載されていない限り、いずれも米国特許法第１１２条（ｆ）の規定に基づいて解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】