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特表2022-535085電力生成及び分配

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-04

(54)【発明の名称】電力生成及び分配

(51)【国際特許分類】

H02J 7/00 20060101AFI20220728BHJP

H02J 7/14 20060101ALI20220728BHJP

H02J 7/34 20060101ALI20220728BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302C

H02J7/00 301C

H02J7/14 A

H02J7/34 G

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021571847

(86)(22)【出願日】2020-02-26

(85)【翻訳文提出日】2022-01-26

(86)【国際出願番号】 US2020019808

(87)【国際公開番号】W WO2020247035

(87)【国際公開日】2020-12-10

(31)【優先権主張番号】16/430,342

(32)【優先日】2019-06-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/800,146

(32)【優先日】2020-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521527222

【氏名又は名称】エナジープロデューシングシステムズオブアメリカエルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田康弘

(72)【発明者】

【氏名】フェザリーロバートジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】トンチッチルドルフエム．

(72)【発明者】

【氏名】コロストジェイ

【テーマコード（参考）】

5G060

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G060BA08

5G060CA21

5G060DB07

5G503AA01

5G503AA07

5G503BA04

5G503BB02

5G503DA05

5G503DA07

5G503DA08

5G503DA18

5G503FA02

5G503GB06

5G503GD03

(57)【要約】

電力を生成、貯蔵及び／又は分配するシステム及び方法が開示される。システムは、２つ以上の直流バッテリサブシステムと、直流モータと交流発電機の組み合わせと、配電ネットワークと、バッテリ充電要素と、を含んでもよい。一方のバッテリサブシステムは交流発電機に電力を供給し、他方のバッテリサブシステムは生成された電力の一部を使用して充電を行ってもよい。余剰電力は他の電気負荷に使用してもよい。バッテリサブシステムの役割は、充電と電源供給の間で繰り返し定期的に切り替えられてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリサブシステムと、
前記バッテリサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムと、
前記スイッチングサブシステムと前記バッテリサブシステムとに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、
前記電気モータに動作可能に接続され前記電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、前記電気モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、
前記発電機サブシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、
前記配電サブシステムに結合されたインダクタサブシステムと、
前記インダクタサブシステム、前記スイッチングサブシステム及び前記バッテリサブシステムに結合された整流器サブシステムと、を備える、ことを特徴とする電力システム。

【請求項2】

前記発電機サブシステムと前記バッテリシステムとを結合するバッテリ充電コントローラサブシステムを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の電力システム。

【請求項3】

前記バッテリシステムは、第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有し、
前記スイッチングサブシステムは前記バッテリシステムの前記第１の極に結合され、
前記電動機能制御サブシステムは、前記スイッチングサブシステムと前記バッテリシステムの前記第２の極とに結合され、
前記整流器サブシステムは、前記インダクタサブシステムと前記スイッチングサブシステムと前記バッテリシステムの前記第２の極とに結合される、ことを特徴とする請求項１に記載の電力システム。

【請求項4】

前記電気モータの回転速度は、前記コンセント負荷で利用可能な電力の所定のレベルに合わせて前記バッテリシステムの電力消耗を最適化するよう設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の電力システム。

【請求項5】

前記電動機能制御サブシステムは、前記電気モータの相対回転速度を自動調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力システム。

【請求項6】

前記電動機能制御サブシステムは、前記発電機の電力出力と前記バッテリシステムの再充電要件とに基づいて、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の上限を自動的に設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力システム。

【請求項7】

バッテリサブシステムと、
前記バッテリサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムと、
前記スイッチングサブシステムと前記バッテリサブシステムとに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、
前記電気モータに動作可能に接続され前記電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、前記電気モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、
インバータサブシステムによって前記発電機サブシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、
前記配電サブシステムに結合されたインダクタサブシステムと、
前記インダクタサブシステム、前記スイッチングサブシステム及び前記バッテリサブシステムに結合された整流器サブシステムと、を備える、ことを特徴とする電力システム。

【請求項8】

前記配電サブシステムと前記バッテリサブシステムとを結合するバッテリ充電コントローラを備える、ことを特徴とする請求項７に記載の電力システム。

【請求項9】

前記発電機サブシステムはＤＣ出力発電機を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の電力システム。

【請求項10】

前記電気モータ及び前記発電機サブシステムの回転速度は、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の所定のレベルに合わせて前記バッテリサブシステムの電力消耗を最適化するよう設定される、ことを特徴とする請求項７に記載の電力システム。

【請求項11】

前記電動機能制御サブシステムは、前記電気モータに対する前記発電機サブシステムの相対回転速度を自動調整する、ことを特徴とする請求項７に記載の電力システム。

【請求項12】

前記電動機能制御サブシステムは、前記発電機の電力出力と前記バッテリサブシステムの再充電要件とに基づいて、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の上限を自動的に設定する、ことを特徴とする請求項７に記載の電力システム。

【請求項13】

バッテリサブシステムと、
前記バッテリサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムと、
前記スイッチングサブシステムと前記バッテリサブシステムとに結合されたインバータと、
前記インバータに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、
前記配電サブシステムに結合された整流器サブシステムと、
前記整流器サブシステムに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、
前記電気モータに動作可能に接続され前記電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、前記電気モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、
前記発電機サブシステムと、前記スイッチングサブシステムと、前記インバータと、前記バッテリサブシステムとに結合されたバッテリ充電コントローラサブシステムと、を備える、ことを特徴とする電力システム。

【請求項14】

前記バッテリシステムは、第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有し、
前記スイッチングサブシステムは前記バッテリシステムの前記第１の極に結合され、
前記バッテリ充電コントローラサブシステムは、前記スイッチングサブシステムと前記バッテリシステムの前記第２の極とに結合され、
前記インバータサブシステムは、前記スイッチングサブシステムと前記バッテリサブシステムの前記第２の極とに結合される、ことを特徴とする請求項１３に記載の電力システム。

【請求項15】

前記電気モータの回転速度は、前記コンセント負荷で利用可能な電力の所定のレベルに合わせて前記バッテリシステムの電力消耗を最適化するよう設定される、ことを特徴とする請求項１３に記載の電力システム。

【請求項16】

前記電動機能制御サブシステムは、前記電気モータの相対回転速度を自動調整する、ことを特徴とする請求項１３に記載の電力システム。

【請求項17】

前記電動機能制御サブシステムは、前記発電機の電力出力と前記バッテリシステムの再充電要件とに基づいて、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の上限を自動的に設定する、ことを特徴とする請求項１３に記載の電力システム。

【請求項18】

前記インバータは前記ＤＣ電気モータを停止させ、その際、前記システムは前記バッテリサブシステムによって電力が供給され、前記バッテリサブシステムが所定のレベルまで放電すると、前記インバータは前記ＤＣ電気モータを再始動させる、ことを特徴とする請求項１３に記載の電力システム。

【請求項19】

バッテリサブシステムと、
前記バッテリサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムと、
前記スイッチングサブシステムと前記バッテリサブシステムとに結合されたインバータと、
前記インバータに結合された第１の配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む第１の配電サブシステムと、
前記第１の配電サブシステムに結合された整流器サブシステムと、
前記スイッチングサブシステムと前記インバータサブシステムと前記バッテリサブシステムとに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、
前記電気モータに動作可能に接続され前記電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、前記電気モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、
前記発電機サブシステムと前記インバータサブシステムとに結合された第２の配電サブシステムと、を備える、ことを特徴とする電力システム。

【請求項20】

前記バッテリシステムは、第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有し、
前記スイッチングサブシステムは前記バッテリシステムの前記第１の極に結合され、
前記電動機能制御サブシステムは、前記スイッチングサブシステムと前記バッテリシステムの前記第２の極とに結合され、
前記インバータサブシステムは、前記スイッチングサブシステムと前記バッテリシステムの前記第２の極とに結合される、ことを特徴とする請求項１８に記載の電力システム。

【請求項21】

前記電気モータの回転速度は、前記コンセント負荷で利用可能な電力の所定のレベルに合わせて前記バッテリシステムの電力消耗を最適化するよう設定される、ことを特徴とする請求項１９に記載の電力システム。

【請求項22】

前記電動機能制御サブシステムは、前記電気モータの相対回転速度を自動調整する、ことを特徴とする請求項１９に記載の電力システム。

【請求項23】

前記電動機能制御サブシステムは、前記発電機の電力出力と前記バッテリシステムの再充電要件とに基づいて、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の上限を自動的に設定する、ことを特徴とする請求項１９に記載の電力システム。

【請求項24】

前記インバータは前記ＤＣ電気モータを停止させ、その際、前記システムは前記バッテリサブシステムによって電力が供給され、前記バッテリサブシステムが所定のレベルまで放電すると、前記インバータは前記ＤＣ電気モータを再始動させる、ことを特徴とする請求項１９に記載の電力システム。

【請求項25】

バッテリサブシステムと、
前記バッテリサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムと、
前記バッテリサブシステムに結合された整流器サブシステムと、
前記整流器サブシステムに結合されたブレーカサブシステムと、
前記整流器サブシステムに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、
前記電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、
前記電気モータに動作可能に接続され前記電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、前記電気モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、
前記発電機サブシステムに結合されたインバータサブシステムと、
前記インバータサブシステム及び前記ブレーカシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、
前記発電機サブシステムと前記バッテリサブシステムとに結合されたバッテリ充電コントローラサブシステムと、を備える、ことを特徴とする電力システム。

【請求項26】

【請求項27】

前記電気モータの回転速度は、前記コンセント負荷で利用可能な電力の所定のレベルに合わせて前記バッテリシステムの電力消耗を最適化するよう設定される、ことを特徴とする請求項２５に記載の電力システム。

【請求項28】

前記電動機能制御サブシステムは、前記電気モータの相対回転速度を自動調整する、ことを特徴とする請求項２５に記載の電力システム。

【請求項29】

前記電動機能制御サブシステムは、前記発電機の電力出力と前記バッテリシステムの再充電要件とに基づいて、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の上限を自動的に設定する、ことを特徴とする請求項２５に記載の電力システム。

【請求項30】

電力を生成、貯蔵及び分配する方法であって、
バッテリサブシステムから、キャパシタサブシステムに結合された機能制御サブシステムに、直流電力を供給する工程と、
前記機能制御サブシステムから直流モータに直流電力を供給する工程と、
前記直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、前記直流モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、
前記直流モータの出力回転運動から交流電力を生成する工程であって、回転速度を、外部配電用のワット数供給が最適化されるように設定する工程と、
生成された前記交流電力の第１の部分を、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線に分配し、生成された前記交流電力の第２の部分を、インダクタサブシステムに分配する工程と、
前記インダクタサブシステムから整流器サブシステムに交流電力を供給し、前記整流器サブシステムを使用して追加の直流電力を生成する工程と、
前記整流器サブシステムから前記バッテリサブシステムに前記追加の直流電力を供給する工程と、を有し、
前記電気モータの前記出力回転運動の関係は、前記コンセント負荷線で利用可能な電力の所定のレベルに合わせて前記バッテリシステムの電力消耗を最適化するように設定される、ことを特徴とする電力を生成、貯蔵及び分配する方法。

【請求項31】

前記バッテリサブシステムの充電を制御する工程を有することを特徴とする請求項３０に記載のシステム。

【請求項32】

電力を生成、貯蔵及び分配する方法であって、
バッテリサブシステムからインダクタサブシステムに直流電力を供給する工程と、
前記インダクタサブシステムから、キャパシタサブシステムに連結された機能制御サブシステムに、直流電力を供給する工程と、
前記機能制御サブシステムから直流モータに前記直流電力を供給する工程と、
前記直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、前記直流モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、
前記直流モータの出力回転運動から直流電力を生成する工程と、
前記直流電力を交流電力に変換する工程と、
前記交流電力を、配電システム、ローカル電力コンセント及びパワーグリッドのうちの少なくとも１つに分配する工程と、
前記交流電力の第１の部分を、前記配電システムから、負荷源及びパワーグリッドのうちの少なくとも１つに分配するとともに、前記交流電力の第２の部分を、前記配電システムから、整流器を含みかつ前記バッテリサブシステムに連結されたバッテリ充電サブシステムに分配する工程と、を有する、ことを特徴とする電力を生成、貯蔵及び分配する方法。

【請求項33】

前記バッテリサブシステムの充電を制御する工程を有することを特徴とする請求項３２に記載のシステム。

【請求項34】

電力を生成、貯蔵及び分配する方法であって、
バッテリサブシステムから、インバータサブシステムに連結されたスイッチングサブシステムに、直流電力を供給する工程と、
前記インバータサブシステムから配電サブシステムに交流電力を供給する工程と、
前記交流電力の第１の部分を、電気負荷に接続されるよう構成されたコンセント負荷線に分配するとともに、前記交流電力の第２の部分を整流器サブシステムに分配する工程と、
前記整流器サブシステムから機能制御サブシステムに直流を供給する工程と、
前記機能制御サブシステムから直流モータに直流を供給する工程と、
前記直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、前記直流モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、
前記直流モータの出力回転運動から直流電力を生成する工程であって、回転速度を、外部配電用のワット数供給が最適化されるように設定する工程と、
前記直流発電機サブシステムからバッテリ充電コントローラサブシステムに直流電力を供給する工程と、
前記バッテリ充電コントローラサブシステムから前記スイッチングサブシステム、前記インバータ及び前記バッテリサブシステムに前記直流電力を供給する工程と、を有する、ことを特徴とする電力を生成、貯蔵及び分配する方法。

【請求項35】

前記バッテリサブシステムの充電を制御する工程を有することを特徴とする請求項３４に記載のシステム。

【請求項36】

前記インバータを用いて前記電気モータを停止及び再始動させる工程を有することを特徴とする請求項３４に記載のシステム。

【請求項37】

電力を生成、貯蔵及び分配する方法であって、
バッテリサブシステムから、インバータサブシステムに連結されたスイッチングサブシステムに、直流電力を供給する工程と、
前記直流電力を交流電力に変換する工程と、
前記交流電力の第１の部分を、電気負荷に接続されるよう構成されたコンセント負荷線に結合された第１の配電システムに分配するとともに、前記交流電力の第２の部分を第２の配電サブシステムに分配する工程と、
前記第１の配電サブシステムから整流器サブシステムに交流電力を供給する工程と、
前記整流器サブシステムから機能制御サブシステムに直流電力を供給する工程と、
前記機能制御サブシステムから直流モータに前記直流電力を供給する工程と、
前記直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、前記直流モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、
前記直流モータの出力回転運動から交流電力を生成する工程であって、回転速度を、外部配電用のワット数供給が最適化されるように設定する工程と、
前記第２の配電サブシステムに交流電力を供給する工程と、
前記交流電力を直流電力に変換する工程と、
直流電力を前記バッテリサブシステムに供給する工程と、を有する、ことを特徴とする電力を生成、貯蔵及び分配する方法。

【請求項38】

前記バッテリサブシステムの充電を制御する工程を有することを特徴とする請求項３７に記載のシステム。

【請求項39】

前記インバータを用いて前記電気モータを停止及び再始動させる工程を有することを特徴とする請求項３７に記載のシステム。

【請求項40】

電力を生成、貯蔵及び分配する方法であって、
バッテリサブシステムから整流器サブシステムに直流電力を供給する工程と、
前記ブレーカサブシステムから整流器サブシステムに交流電力を供給する工程と、
前記整流器サブシステムから、キャパシタサブシステムに結合された機能制御サブシステムに、直流電力を供給する工程と、
前記機能制御サブシステムから直流モータに前記直流電力を供給する工程と、
前記直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、前記直流モータの出力回転速度と前記発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、
前記直流モータの出力回転運動から直流電力を生成する工程と、
前記直流電力を交流電力に変換する工程と、
前記直流電力を前記配電システムに供給する工程と、
前記交流電力の第１の部分を前記配電システムから負荷源に分配し、前記交流電力の第２の部分を前記配電システムからブレーカサブシステムに分配する工程と、
前記整流器サブシステムから前記バッテリサブシステムに直流電力を供給する工程と、
前記発電機からバッテリ充電コントローラサブシステムを介して前記バッテリサブシステムに電流を供給する工程と、を有する、ことを特徴とする電力を生成、貯蔵及び分配する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１９年６月３日に出願された米国特許出願第１６／４３０，３４２号の一部継続出願である、２０２０年２月２５日に出願された米国特許出願第１６／８００，１４６号の優先権を主張する。

【0002】

本発明は、一般に、電気エネルギーを生成、貯蔵及び／又は提供するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

世界中の電力消費は膨大であり、伝統的な非電動式の機械が電動式の対応物に置き換えられるにつれて今後も伸び続けるであろう。例えば、電動車両、特に乗用車は、国の道路システムにおいてますます普及している。２０１５年から２０１６年の年間売上台数約５万台を誇る米国の電気自動車メーカーの１社はわずか数年で売上台数を５０万台に増やす意向を表明している。

【0004】

電力への切り替えの動機は多面的である。電力生成のコストと環境への影響は化石燃料ベースの動力のような代替動力源よりも優れていると考えられる。この優位性は、非電力の代わりに電力を利用するための消費者に対する政府や産業界のインセンティブによって増幅される。例えば、電気自動車の利用者はその輸送ニーズのために化石燃料から生じる動力源とは対照的に、電力の使用のために提供された税制上優遇措置、優先駐車、優先道路アクセス及び無料再充電をすべて獲得した。したがって、電力を生成し、貯蔵し、分配するためのシステムに対する継続的かつ増大する必要性が存在する。

【0005】

先進国では「パワーグリッド」と呼ばれることもある高度な発電及び配電システムが全国に導入されている。グリッドは広く普及しており至るところにあるが、常に利用できるわけではなく、長期間にわたり最低コストで電力供給するわけではない。停電はまれではあるものの、時折の暴風雨により長期間にわたって大きな人口セグメントへの配電が混乱する可能性がある。この停電は家庭生活及び仕事を妨げ生産性及び快適さが実質的に失われることとなる。さらに、グリッドから電力を得るコストはかなりのものであり、コストを下げるためにシステムに多くの競争を投入する能力はほとんどない。したがって、１つの家庭、ビジネス及び車両に電力供給する規模を有する、日々のオペレーションのためにグリッドに大きく依存しない移動式と定置式の両方の発電システムが必要とされている。

【0006】

したがって、本発明のいくつかのしかし必ずしもすべてではない実施形態は、家庭、ビジネス及び車両での使用のために効率的に電力を生成するシステム及び方法を提供することを目的とする。また、本発明のいくつかのしかし必ずしもすべてではない実施形態は、家庭、ビジネス及び車両での使用のために効率的に電力を貯蔵及び分配するシステム及び方法を提供することも目的とする。本発明のいくつかのしかし必ずしもすべてではない実施形態の上記の及び他の利点は電力を生成、貯蔵及び分配する技術分野の当業者には明らかであろう。

【発明の概要】

【0007】

上記の課題に対して、本出願人は改革的な電力システムを開発し、この電力システムは、バッテリサブシステムと、バッテリサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムと、スイッチングサブシステムとバッテリサブシステムとに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、電気モータに動作可能に接続された発電機サブシステムと、インバータサブシステムによって発電機サブシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、配電サブシステムに結合されたインダクタサブシステムと、インダクタサブシステム、スイッチングサブシステム及びバッテリサブシステムに結合された整流器サブシステムと、を備える。

【0008】

本出願人は改革的な電力システムをさらに開発し、この電力システムは、各々が第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有する第１及び第２のバッテリサブシステムと、第１のバッテリサブシステムの第１の極と第２のバッテリサブシステムの第１の極とに結合されたスイッチングサブシステムと、スイッチングサブシステムと第１及び第２のバッテリサブシステムの第２の極とに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、電気モータに動作可能に接続された発電機サブシステムと、発電機サブシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、配電サブシステムに結合されたインダクタサブシステムと、インダクタサブシステムと、スイッチングサブシステムと、第１及び第２のバッテリサブシステムの第２の極と、に結合された整流器サブシステムと、を備える。

【0009】

本出願人は改革的な電力システムをさらに開発し、この電力システムは、各々が第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有する第１及び第２のバッテリサブシステムと、第１のバッテリサブシステムの第１の極と第２のバッテリサブシステムの第１の極とに結合されたスイッチングサブシステムと、スイッチングサブシステムと第１及び第２のバッテリサブシステムの第２の極とに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、電気モータに動作可能に接続された発電機と、発電機サブシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、配電システムに結合されたインダクタサブシステムと、インダクタサブシステムと、スイッチングサブシステムと、第１及び第２のバッテリサブシステムの第２の極と、に結合された整流器サブシステムと、を備える。

【0010】

本出願人は改革的な電力システムをさらに開発し、この電力システムは、各々が第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有する第１及び第２のバッテリサブシステムと、第１のバッテリサブシステムの第１の極と第２のバッテリサブシステムの第１の極とに結合されたスイッチングサブシステムと、スイッチングサブシステムと第１及び第２のバッテリサブシステムの第２の極とに結合されたバッテリ充電コントローラサブシステムと、スイッチングサブシステムとバッテリサブシステムとに結合されたインバータと、インバータに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、配電サブシステムに結合された整流器サブシステムと、整流器サブシステムに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、電気モータに動作可能に接続され、電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、電気モータの出力回転速度と発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、発電機サブシステムと、スイッチングサブシステムとインバータとバッテリサブシステムとに結合されたバッテリ充電コントローラサブシステムと、を備える。

【0011】

本出願人は改革的な電力システムをさらに開発し、この電力システムは、各々が第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有する第１及び第２のバッテリサブシステムと、第１のバッテリサブシステムの第１の極と第２のバッテリサブシステムの第１の極とに結合されたスイッチングサブシステムと、スイッチングサブシステムと第１及び第２のバッテリサブシステムの第２の極とに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、スイッチングサブシステムとバッテリサブシステムとに結合されたインバータと、インバータに結合された第１の配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む第１の配電サブシステムと、第１の配電サブシステムに結合された整流器サブシステムと、スイッチングサブシステムとインバータとバッテリサブシステムとに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、電気モータに動作可能に接続され、電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、電気モータの出力回転速度と発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、発電機サブシステムとインバータサブシステムとに結合された第２の配電サブシステムと、を備える。

【0012】

本出願人は改革的な電力システムをさらに開発し、この電力システムは、各々が第１の極性を有する第１の極と第２の極性を有する第２の極とを有する第１及び第２のバッテリサブシステムと、第１のバッテリサブシステムの第１の極と第２のバッテリサブシステムの第１の極とに結合されたスイッチングサブシステムと、第１及び第２のバッテリサブシステムの第１及び第２の極に結合された、バッテリサブシステムに結合された整流器サブシステムを含む整流器／インダクタサブシステムと、整流器サブシステムに結合されたブレーカサブシステムと、整流器サブシステムに結合された電動機能制御サブシステムであって、プロセッサ及びメモリを含む電動機能制御サブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合されたキャパシタサブシステムと、電動機能制御サブシステムに結合された電気モータと、電気モータに動作可能に接続され電気モータから入力回転運動を受け取る発電機を含む発電機サブシステムであって、電気モータの出力回転速度と発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるよう構成された発電機サブシステムと、発電機サブシステムに結合されたインバータサブシステムと、インバータサブシステム及びブレーカシステムに結合された配電サブシステムであって、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線を含む配電サブシステムと、発電機サブシステムとバッテリサブシステムとに結合されたバッテリ充電コントローラサブシステムと、を備える。

【0013】

本出願人は改革的な電力を生成、貯蔵及び分配する方法を開発し、この方法は、第１のバッテリサブシステムから、キャパシタサブシステムに結合された機能制御サブシステムに、直流電力を供給する工程と、機能制御サブシステムから直流モータに直流電力を供給する工程と、直流モータから入力回転運動を提供し、直流モータから出力回転運動を生成する工程と、直流モータの出力回転運動から交流電力を生成する工程と、生成された交流電力の第１の部分を、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線に分配し、生成された交流電力の第２の部分を、インダクタサブシステムに分配する工程と、インダクタサブシステムから整流器サブシステムに交流電力を供給し、整流器サブシステムを使用して追加の直流電力を生成する工程と、整流器サブシステムから第２のバッテリサブシステムに直流電力を供給する工程と、を有し、直流モータの出力回転運動に対する入力回転運動の関係は、コンセント負荷線で利用可能な電力の所定のレベルと第１、第２及び第３の動作フェーズの所定の期間とに合わせて第１のバッテリサブシステムの電力消耗を最適化するように設定される。

【0014】

本出願人は改革的な電力を生成、貯蔵及び分配する方法をさらに開発し、この方法は、バッテリサブシステムから、インバータサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムに直流電力を供給する工程と、インバータサブシステムから配電サブシステムに交流電力を供給する工程と、交流電力の第１の部分を、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線に分配し、交流電力の第２の部分を、整流器サブシステムに分配する工程と、整流器サブシステムから機能制御サブシステムに直流を供給する工程と、機能制御サブシステムから直流モータに直流を供給する工程と、直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、直流モータの出力回転速度と発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、直流モータの出力回転運動から直流電力を生成する工程であって、回転速度を、外部配電用のワット数供給が最適化されるように設定する工程と、直流発電機サブシステムからバッテリ充電コントローラサブシステムに直流電力を供給する工程と、バッテリ充電コントローラサブシステムからスイッチングサブシステム、インバータ及びバッテリサブシステムに直流電力を供給する工程と、を有する。

【0015】

本出願人は改革的な電力を生成、貯蔵及び分配する方法をさらに開発し、この方法は、バッテリサブシステムから、インバータサブシステムに結合されたスイッチングサブシステムに直流電力を供給する工程と、直流電力を交流電力に変換する工程と、交流電力の第１の部分を、電気負荷に接続されるように構成されたコンセント負荷線に結合された第１の配電システムに分配し、交流電力の第２の部分を第２の配電サブシステムに分配する工程と、第１の配電サブシステムから整流器サブシステムに交流電力を供給する工程と、整流器サブシステムから機能制御サブシステムに直流電力を供給する工程と、機能制御サブシステムから直流モータに直流電力を供給する工程と、直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、直流モータの出力回転速度と発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、直流モータの出力回転運動から交流電力を生成する工程であって、回転速度を、外部配電用のワット数供給が最適化されるように設定する工程と、交流電力を第２の配電サブシステムに供給する工程と、交流電力を直流電力に変換する工程と、直流電力をバッテリサブシステムに供給する工程と、を有する。

【0016】

本出願人は改革的な電力を生成、貯蔵及び分配する方法をさらに開発し、この方法は、バッテリサブシステムから整流器サブシステムに直流電力を供給する工程と、整流器サブシステムから、キャパシタサブシステムに結合された機能制御サブシステムに直流電力を供給する工程であって、機能制御サブシステムから直流モータに直流電力を供給する工程と、直流モータから発電機に入力回転運動を提供する工程であって、直流モータの出力回転速度と発電機に提供される入力回転速度とが互いに不変であるようにする工程と、直流モータの出力回転運動から直流電力を生成する工程と、直流電力を交流電力に変換する工程と、直流電力を配電システムに供給する工程と、交流電力の第１の部分を配電システムから負荷源に分配し、交流電力の第２の部分を配電システムからブレーカサブシステムに分配する工程と、交流電力をブレーカサブシステムから整流器サブシステムに供給する工程と、整流器サブシステムからバッテリサブシステムに直流電力を供給する工程と、発電機からバッテリ充電コントローラサブシステムを介してバッテリサブシステムに電流を供給する工程と、を有する。

【0017】

上記の全体的な説明及び以下の詳細な説明は、例示及び説明のためのものであるに過ぎず、特許請求の範囲に記載の本発明を限定するものではないことが理解される。

【0018】

本発明の理解を助けるために、同様の要素を同様の参照符号で示している添付の図面を参照する。図面は単なる例であり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの概略図である。

【図2】図１に示すシステムのバッテリサブシステム及びスイッチングサブシステムの詳細な概略図である。

【図3】図１に示すシステムのための代替的スイッチングサブシステムの詳細な概略図である。

【図4】オングリッド電源に使用される本発明の第２の実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの構成要素の概略図である。

【図5】オフグリッド電源に使用される本発明の第３の実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの構成要素の概略図である。

【図6】オングリッド電源及びオフグリッド電源に使用される本発明の第４の実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの概略図である。

【図7】オングリッド電源及びオフグリッド電源に使用される本発明の第５の実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの概略図である。

【図8】オングリッド電源及びオフグリッド電源に使用される本発明の第６の実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの概略図である。

【図9】オングリッド電源及びオフグリッド電源に使用される本発明の第７の実施形態による電力を生成、分配及び貯蔵するためのシステムの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、添付の図面に例が示されている本発明の実施形態を詳細に参照する。

【0021】

図１を参照すると、本発明の第１の実施形態では、直流（ＤＣ）バッテリシステム１００は、スイッチングサブシステム２００によって発電システム３００に電気的に接続されてもよい。発電システム３００はＡＣ配電サブシステム４００に電気的に接続されてもよく、ＡＣ配電サブシステムは負荷源５００及びバッテリ充電システム６００に接続されてもよい。バッテリ充電システム６００は、スイッチングサブシステム２００を介してバッテリシステム１００に接続されてもよい。

【0022】

ＤＣバッテリシステム１００は、第１、第２及び第３のバッテリサブシステム、又はバンク１１０、１２０及び１３０を含むことができ、これらはそれぞれ複数の個別のバッテリ及びバッテリセルから構成することができる。各バッテリサブシステムを構成する個別のバッテリ及びバッテリセルは直列に接続されてもよい。１つの非限定的な例では、各バッテリサブシステムは、合計１２個の１２ボルト、２００アンペアの鉛酸ディープサイクルバッテリを含んでもよい。これらのパラメータを有するバッテリサブシステムは、１５分間５ｋＷの一定出力を提供し、続いて１５分間再充電（又は休止）され、そして再充電直後の場合には１５分間休止（又は休止直後の場合には再充電）されてもよい。１つの非限定的な例では、各バッテリサブシステムは少なくとも１つのリチウムイオンバッテリを含むことができる。使用されるバッテリの種類、電圧、アンペア数並びに他の材料及び品質は、本発明の意図される範囲から逸脱することなくさまざまであってもよいことが理解される。

【0023】

バッテリはバッテリサブシステムに組み合わされたときに、スイッチングサブシステム２００、発電システム３００、負荷源５００及びバッテリ充電システム６００に対して、過度の放電なしに一定期間にわたって電力供給するのに十分な電力及びアンペア数を有するべきである。一実施形態では、各バッテリサブシステム１１０、１２０及び１３０は、バッテリ寿命の開始時に、約２０％を超える放電なしに４５分サイクルのうち１５分間システム全体に電力供給することができる。

【0024】

第１、第２及び第３のバッテリサブシステム１１０、１２０及び１３０の第１の正極は、それぞれ、導体１５０、１５２及び１５６を介してスイッチングサブシステム２００に電気的に接続されてもよい。そして、スイッチングサブシステム２００は、ポイントＡを介して発電システム３００に、また正極性導体を介しポイントＣを介してバッテリ充電システム６００に電気的に接続されてもよい。第１、第２及び第３のバッテリサブシステム１１０、１２０及び１３０の負極は、導体１５４を介しポイントＢを介して発電システム３００とバッテリ充電システム６００とに電気的に接続されてもよい。

【0025】

図２にスイッチングサブシステム２００の１つの非限定的な実施形態を示す。図２を参照すると、スイッチングサブシステム２００は、第１、第２及び第３の低電圧接触器２２０、２２２及び２２４に電気的に接続され得る１つ又は複数のタイマ２１０を含んでもよい。第１の低電圧接触器２２０は第１及び第２の高電圧接触器２３１及び２３２を制御することができ、第２の低電圧接触器２２２は第３及び第４の高電圧接触器２３３及び２３４を制御することができ、第３の低電圧接触器２２４は回路内のポイントＤを介して互いに接続される第５及び第６の高電圧接触器２３５及び２３０を制御することができる。

【0026】

タイマ２１０並びに第１及び第３の低電圧接触器２２０及び２２４による制御下で、第１及び第６の高電圧接触器２３１及び２３０は、第１のバッテリサブシステム１１０を第１のバス２４０に、又は第２のバス２４２に、又はどちらのバスにも接続されないよう、選択的に接続することができる。タイマ２１０並びに第１及び第２の低電圧接触器２２０及び２２２は、第２及び第３の高電圧接触器２３２及び２３３を制御して、第２のバッテリサブシステム１２０を第１のバス２４０に、又は第２のバス２４２に、又はどちらのバスにも接続されないよう、選択的に接続することができる。同様に、タイマ２１０並びに第２及び第３の低電圧接触器２２２及び２２４は、第４及び第５の高電圧接触器２３４及び２３５を制御して、第３のバッテリサブシステム１３０を第１のバス２４０に、又は第２のバス２４２に、又はどちらのバスにも接続されないよう、選択的に接続することができる。

【0027】

タイマ２１０は、自動的に及び／又は以下に説明する機能制御サブシステムの制御下で、第１、第２及び第３の低電圧接触器２２０、２２２及び２２４に低電圧制御信号を送ることができる。このような信号は特定の低電圧接触器を作動させてこれに接続された高電圧接触器を開閉させてもよい。その結果、タイマ２１０、低電圧接触器２２０、２２２及び２２４並びに高電圧接触器２３０、２３１、２３２、２３３、２３４及び２３５の組み合わせは、バッテリサブシステム１１０、１２０及び１３０の各々を第１のバス２４０に、又は第２のバス２４２に、又はどちらのバスでもなく、選択的に接続することができる。タイマ２１０、低電圧接触器２２０、２２２、２２４及び高電圧接触器２３０～２３５のカスケード配置により、一度に、バッテリサブシステムのうちの１つのみが第１のバス２４０に接続され、バッテリサブシステムのうちの１つのみが第２のバス２４２に接続されることを可能とする。しかしながら、システムは、２つのバッテリサブシステムが同じバスに同時に接続され得る短期間のオーバーラップ時間の可能性を許容し得ることが理解される。

【0028】

図１及び図２を参照すると、第１のバス２４０はポイントＡを介して発電システム３００に接続されてもよく、第２のバス２４２はポイントＣを介してバッテリ充電システム６００に接続されてもよい。したがって、スイッチングサブシステム２００は機能的に、以下の間での選択的な切り替えを行うよう構成されてもよい。即ち、
－第１の動作フェーズにおいて、第１のバッテリサブシステム１１０の第１の極をバッテリ充電システム６００に接続すると同時に、第２のバッテリサブシステム１２０の第１の極を発電システム３００に接続することと、
－第２の動作フェーズにおいて、第３のバッテリサブシステム１３０の第１の極を発電システム３００に接続すると同時に、第２のバッテリサブシステム１２０の第１の極をバッテリ充電システム６００に接続することと、
－第３の動作フェーズにおいて、第３のバッテリサブシステム１３０の第１の極をバッテリ充電システム６００に接続すると同時に、第１のバッテリサブシステム１１０の第１の極を発電システム３００に接続することと、の間で選択的な切り替えを行うよう構成されてもよい。

【0029】

図３の概略図にスイッチングサブシステム２００の別の実施形態を示す。図１及び図３に関して、三方向スイッチ２５０，２５２及び２５４は、それぞれ、関連するバッテリサブシステム（１１０，１２０及び１３０）の正極を、回路全体のなかのポイントＡ又はポイントＣか、あるいは（図示のように）回路切断位置か、のうちの１つに接続することができる。三方向スイッチ２５０，２５２及び２５４は、図２の実施形態によって提供されるものと同様のスイッチングを提供するために、１つ又は複数のタイマ２１０によって制御されてもよい。

【0030】

図１を再度新たに参照すると、発電システム３００は、スイッチングサブシステム２００を介してバッテリシステム１００に電気的に接続されバッテリシステム１００により電力供給される機能制御サブシステム３１０を含んでもよい。機能制御サブシステム３１０は、オプションで、スイッチングサブシステム２００内のタイマ２１０に接続され、タイマ２１０を制御することができる。機能制御サブシステム３１０は、一度にバッテリシステム１００内のバッテリサブシステムのうちの１つから電力供給して、ＤＣ電気モータ３３０を駆動することができ、ＤＣ電気モータ３３０はＡＣ発電機３５０を駆動することができる。機能制御サブシステム３１０は電気モータサブシステム３３０の速度を制御することができる。

【0031】

通常の発電機はトルク要求が高く、これにより、これまで知られているシステムにおいてギアボックスを追加する必要性があった。これらのシステムでは、トルクを下げ、モータの消費電力を下げるためにギアボックスが必要であった。トルク要求の低い新規の特別設計の発電機を用いることにより、現行システムからギアボックスが省かれる。これにより、故障する可能性がある機械要素がシステムから除去され、さらにギアボックスによりシステムに加えられる応力が除去され、システムがより効率的となる。

【0032】

また、発電システム３００は、機能制御サブシステム３１０によって制御される冷却サブシステム３６０を含んでもよい。冷却サブシステム３６０は、機能制御サブシステム３１０、電動機３３０及び発電機３５０などのシステム全体の任意の及び／又はすべての発熱構成要素と動作上接してもよい。冷却サブシステム３６０は、当業者に知られている方法で、システムの構成要素を最適動作温度範囲に維持することができる。

【0033】

キャパシタサブシステム３２０は、機能制御サブシステム３１０に電気的に結合されてもよい。キャパシタサブシステム３２０は、互いに並列に相互接続された複数のキャパシタを含んでもよい。キャパシタサブシステム３２０は、力率ラグ及び位相シフトのようなシステム特性を制御及び補正するために使用されてもよい。キャパシタサブシステム３２０はまた、蓄積されたエネルギーを増大させ、機能制御サブシステム３１０内のプロセッサによって生成される正弦波の安定化を改善することができる。

【0034】

機能制御サブシステム３１０は、デジタルプロセッサと、デジタルメモリコンポーネントと、必要に応じて本明細書に記載されるかたちでシステム全体を動作させるための制御プログラミングとを含むことができる。例えば、機能制御サブシステム３１０は、起動シーケンス、停止シーケンス、振動監視、オーバーヒート監視及び遠隔監視のためのシステム構成要素を制御するプログラミングを含むことができる。また機能制御サブシステム３１０は、システムデータを提供する１つ又は複数のパラメータ監視構成要素を含むか、又はそれに接続されてもよい。そのようなデータは、バッテリ充電レベル及び容量、バッテリアンペア数、バッテリ電圧、バッテリ使用時間、バッテリ充電時間、現在時刻、システム要素温度、振動、ソースの負荷、電気モータトルク、電気モータ回転速度、発電機トルク、発電機回転速度、バッテリ充電システム負荷、整流器設定並びにインダクタ設定を含むことができるが、これらに限定されない。

【0035】

電気モータ３３０及び発電機３５０のサイズ及び動作特性は、システムによるサービスを受ける所与の予期される負荷（ｇｉｖｅｎｅｘｐｅｃｔｅｄｌｏａｄ）５００に対する最適な発電及びバッテリ寿命、並びにバッテリサブシステム１１０、１２０及び１３０に対する再充電率及び再充電時間を提供するように選択されてもよい。記載されるタイプのバッテリサブシステムの場合、電気モータ３３０は動作を維持するために１４４Ｖ／１００Ａを必要としてもよい。電気モータ３３０の速度は、好ましくは、発電機３５０によって課されるトルクを低減又は最小限にするのと同時に、負荷５００に対してサービス提供するとともに１つのバッテリサブシステムを再充電するのに必要なアンペア数及び電圧を提供するために発電機を駆動するのに必要な最小回転速度に又はその付近に設定される。新規の低トルク要求発電機３５０の使用により、電気モータ３３０のトルク要求を増大させず（及び好ましくは減少させて）発電機３５０においてトルクを提供することができ、これにより、電気モータを駆動するバッテリサブシステム上の電力ドレインを下げ、発電機の所与の電力出力に対するバッテリ消耗特性を改善する。

【0036】

電気モータ３３０の速度は、機能制御サブシステム３１０によって、リアルタイムベースで、その瞬間その瞬間で自動的に設定されてもよい。機能制御サブシステム３１０は、例えばモータのシャフト上に配置された速度センサからの電気モータ３３０速度データ、並びに他のセンサからのバッテリ再充電及び負荷５００電力要求を受信することができる。機能制御サブシステム３１０は、発電機３５０が最大トルクでその時点で必要な電力を発電機に供給し、かつモータ上で最小トルクを供給するように、電気モータ３３０速度を調節することができる。このようにして、機能制御サブシステム３１０は、リアルタイムベースで、発電条件（電気モータ回転速度及び発電機回転速度）を最適化することができる。

【0037】

発電機３５０は、１つ以上の電気導体を介してＡＣ配電サブシステム４００に接続されてもよい。配電サブシステムは、例えばＡＣブレーカボックスを備えることができる。配電サブシステム４００は１つ又は複数の導体を介して負荷源５００及びバッテリ充電システム６００に接続されてもよい。負荷源５００及びバッテリ充電システム６００の電力需要は、配電サブシステム４００、負荷源５００及び／又はバッテリ充電システム６００に関連するセンサから、有線又は無線通信チャネルを介して機能制御サブシステム３１０に通信されてもよい。電力需要は、電気モータ３３０をシステムの電力需要に対して正しい回転数で作動するように設定するために、機能制御サブシステム３１０の自動スロットル制御モジュールによって使用されてもよい。

【0038】

バッテリ充電システム６００は、１つ又は複数の回路ブレーカ６２０を介して整流器サブシステム６３０に電気的に接続されたインダクタサブシステム６１０を含んでもよい。インダクタサブシステム６１０と整流器サブシステム６３０との組み合わせは、３つのバッテリサブシステムを使用するシステムの場合は全システムサイクル時間の３分の１である所望の再充電サイクルにわたって、アイドルバッテリサブシステム１１０，１２０又は１３０のうちの１つに必要レベルの再充電を提供するために使用される。整流器サブシステム６３０は、現在充電中のバッテリサブシステムの再充電による再充電ドロー（ｒｅｃｈａｒｇｅｄｒａｗ）に適応するために自己調整してもよい。換言すると、通常インダクタサブシステム６１０がない場合は、自己調整整流器サブシステム６３０は、充電サイクルの間に再充電されるバッテリサブシステムに供給される電圧及び／又はアンペア数を減少させることができる。結果として、インダクタサブシステム６１０がないと、バッテリサブシステムは、所望のサイクル時間で完全に再充電するのに十分迅速に再充電できない可能性がある。調整可能なレオスタットを備えたインダクタサブシステム６１０を追加することにより、誘導コイルを備えていないシステムと比較して、バッテリ充電システム６００のアンペア数ドロー（したがって、アイドルバッテリサブシステムを再充電するのに利用可能なアンペア数）を増大させることができる。好ましくは、インダクタサブシステム６１０のレオスタットの設定は、機能制御部３１０の制御下で、再充電サイクルの間に自動的に調整されてもよい。レオスタットの設定は、好ましくはリアルタイムで調整されるべきであり、これにより、再充電中のシステムへの電力供給に使用されるバッテリサブシステムの総バッテリ消耗を最小量にして、フル又はほぼフルの再充電を所望の時間で完了させるように構成される。一実施形態によると、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０（図示せず）は、発電機サブシステム３５０と電気バッテリシステム１００とを結合することができる。

【0039】

図１から図３に示すシステムは、負荷源５００に電力供給するために発電、蓄電及び配電するのと同時に、以下のようにして、消耗したバッテリサブシステム１１０、１２０及び／又は１３０を再充電するために電力を生成することができる。図示のシステムを使用する方法は、第１の動作フェーズ中に、有線又は無線制御信号をスイッチングサブシステム２００に送信する機能制御サブシステム３１０によって開始されてもよい。機能制御サブシステム３１０の信号は、タイマ２１０が、第１、第２及び第３の低電圧接触器２２０，２２２及び２２４に低電圧制御信号を送るように構成されてもよい。タイマ２１０の制御信号により、第１及び第３の低電圧接触器２２０及び２２４は、第１のバッテリサブシステム１１０の第１の正極を、導体１５０並びに高電圧接触器２３０及び／又は２３１を介して第１のバス２４０に結合させることができる。そして、第１のバス２４０は、第１のバッテリサブシステム１１０を機能制御部３１０及び電気モータ３３０に接続する。第１のバッテリサブシステム１１０の第２の負極は、機能制御部３１０及び電気モータ３３０に永久的に結合されているため、第１のバッテリサブシステムを使用して電気モータに電力供給するための回路が一時的に完成する。

【0040】

第１のバッテリサブシステムが電気モータ３３０に電力を供給するために使用される（即ち、第１の動作フェーズ）と同時に、機能制御部３１０からタイマ２１０に送られる制御信号を使用して、第１、第２及び第３の低電圧接触器２２０，２２２及び２２４を制御し、他のバッテリサブシステムの接続及び切断を行うことができる。具体的には、低電圧接触器２２０，２２２及び２２４を使用して、高電圧接触器２３２，２３３，２３４及び２３５を制御して、第２のバッテリサブシステム１２０の第１の正極を第２のバス２４２に一時的に接続し、第３のバッテリサブシステム１３０の第１の正極をあらゆる回路から一時的に絶縁することができる。その結果、第１の動作フェーズの間、第２のバッテリサブシステム１２０は整流器サブシステム６３０に接続されてもよく、第３のバッテリサブシステム１３０は絶縁されてもよい。

【0041】

第１の動作フェーズの間、電気モータ３３０は、第１のバッテリサブシステム１１０の電力の下で回転する。電気モータ３３０の回転運動は、電気モータ３３０を介して発電機３５０を駆動するために使用される。電気モータ上の発電機３５０のトルク抵抗は、負荷源５００及びバッテリ充電システム６００から発電機に加えられる負荷に応じて変化してもよい。電気モータ３３０の速度は、発電機３５０に加えられる負荷に対する速度を最適化するために機能制御部３１０によって選択的に調整されてもよい。

【0042】

発電機３５０の電力出力は、配電サブシステム４００によって部分的にバッテリ充電システム６００に向けられる。インダクタサブシステム６１０及びバッテリ充電システム６００の整流器サブシステム６３０は、好ましくは機能制御部３１０の制御下で、共に働き、第１の動作フェーズ中に第２のバッテリサブシステム１２０を再充電する。第１の動作フェーズは、設定された経過時間の後、第１のバッテリサブシステム１１０の設定されたレベルの放電を検出した後、又は第２のバッテリサブシステム１２０の設定されたレベルの再充電の後に、自動的に終了されてもよい。

【0043】

第１の動作フェーズの終了の後、第２の動作フェーズの設定が直ちに続き、その際に、機能制御部３１０がスイッチングシステム２００に指示して、第２のバッテリサブシステム１２０を第１のバッテリサブシステム１１０に置き換え、第３のバッテリサブシステム１３０を第２のバッテリサブシステム１２０に置き換え、第１のバッテリサブシステム１１０を第３のバッテリサブシステム１３０に置き換えるようにする。換言すると、第２の動作フェーズ中、第２のバッテリサブシステム１２０が電力供給に使用され、第３のバッテリサブシステム１３０が再充電され、第１のバッテリサブシステム１１０が電力供給及び再充電回路から切断される。第３の動作フェーズ中、第３のバッテリサブシステム１３０がシステムに電力供給し、第１のバッテリサブシステム１１０が再充電され、第２のバッテリサブシステム１２０が切断される。負荷源５００への電力供給が中断されないよう、第１、第２及び第３の動作フェーズを介する回転を繰り返してもよい。

【0044】

図４に本発明の別の実施形態が示されており、同図において他の実施形態に関連して記載された要素と同様に動作する同様の要素には同様の参照符号が付されている。発電システム３００は、負荷源５００に電力を供給するために、オングリッドインバータ３７０を介してＡＣ配電システム４００に接続されてもよい。また、発電システム３００は、整流器／インダクタシステム７００を介してＤＣバッテリ及び無停電電源装置（ＵＰＳ）システム１００に接続されてもよい。バッテリ／ＵＰＳシステム１００は、整流器／インダクタシステム７００を介して発電システム３００に選択的に電力供給することができる。スイッチングサブシステム２００は、バッテリ／ＵＰＳシステム１００の回路全体への切り替えを制御して、回路を完成させるために配電システム４００に接続されているバッテリ充電システム６００から再充電電力を受け取ることができる。

【0045】

引き続き図４を参照すると、システム全体は、スイッチングシステム２００の制御下でバッテリ／ＵＰＳシステム１００を整流器／インダクタシステム７００に接続することによって電力を生成するために、開始されてもよい。ＤＣ電力は、インダクタ７１０、ブレーカ７２０及び整流器７３０を介してバッテリ／ＵＰＳシステム１００から流れてもよい。整流器７３０からのＤＣ電力は発電システム３００に供給される。機能制御サブシステム３１０は、整流器７３０からのＤＣ電力をＤＣ電気モータサブシステム３３０に印加する。そして、ＤＣモータがＤＣ発電機３８０を駆動させる。

【0046】

電気モータ３３０は発電機３５０に動作可能に接続される。機能制御サブシステム３１０は、電気モータサブシステム３３０の速度を制御することができる。また、発電システム３００は、機能制御サブシステム３１０によって制御される冷却サブシステム３６０を含んでもよい。冷却サブシステム３６０は、機能制御サブシステム３１０、電気モータサブシステム３３０及びＤＣ発電機３８０などのシステム全体の任意の及び／又はすべての発熱構成要素と動作上接触することができる。冷却サブシステム３６０は、当業者に知られているかたちでシステム要素を最適動作温度範囲内に維持することができる。

【0047】

【0048】

【0049】

好ましい実施形態では、ＤＣ発電機３８０は、低い回転速度で比較的低いトルク要件で１０ｋＷの電力を出力することができる。例えば、ＤＣ発電機３８０は、出力電力１ｋＷあたり５ポンド・フィート（ｆｏｏｔ－ｐｏｕｎｄ）のトルクを必要としてもよい。ＤＣ発電機３８０から出力されるＤＣ電力は、動作に２２０ＡＣボルトを必要とするオングリッド（例えば、１０ｋＷ）インバータ３７０に供給されてもよい。そして、オングリッドインバータ３７０からのＡＣ電力は、ローカル又は国のパワーグリッド、ローカルのコンセント及び配電システム４００にオンライン（ｏｎ－ｌｉｎｅ）で提供されてもよい。システム全体が起動して電力を生成している際、オングリッドインバータ３７０は、配電システム４００に接続された負荷源５００に対する電流要求のすべてを供給するとともに、ＤＣ電気モータサブシステム３３０に電力供給するために必要な電流を供給することができる。余剰電力はすべて、家庭用壁コンセント４１０のようなグリッドに接続された負荷に電力供給するために、オングリッドインバータ３７０から国のグリッドに供給することができる。国のグリッドに送られたこの余剰電力は、電力会社に販売されるか、クレジット取引されてもよい。

【0050】

上述のように、配電システム４００は、整流器を含むバッテリ充電システム６００に接続されてもよい。配電システムは、壁コンセント４１０などを含む家庭に電力を送るために国のグリッドに接続されてもよい。バッテリ充電システム６００からのＤＣ電力を使用して、バッテリ／ＵＰＳシステム１００をフル充電された状態に維持してもよい。再充電に必要とされない余剰電力は、整流器／インダクタシステム７００に送られて、ＤＣモータ３３０に電力供給するために使用されてもよい。バッテリ／ＵＰＳシステム１００がフル充電された状態にあるとき、ＤＣモータ３３０を駆動するための電力はすべて、バッテリ充電システム６００によって供給されてもよい。このようにして、バッテリ／ＵＰＳシステム１００は、電流供給器ではなく、電流触媒（ｃｕｒｒｅｎｔｃａｔａｌｙｓｔ）として機能することができる。一実施形態では、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０（図示せず）は、配電サブシステム４００と電気バッテリシステム１００とを結合することができる。

【0051】

図５を参照すると、図４に示されているものとほぼ同一のシステムが示されている。図５のシステムは、オングリッドインバータ（３７０、図４）の代わりに（例えば８ｋＷの）オフグリッドインバータ３７２を含むという点で、図４のシステムとは異なる。オフグリッドインバータ３７２は、国のパワーグリッドに接続されていない。図５のシステムは、国のパワーグリッドに接続されてなく、したがってオフグリッドインバータ３７２から国のパワーグリッドに電力供給する能力がない点を除いて、図４のシステムと同じように動作する。

【0052】

図６は、オングリッドインバータ３７０及びオフグリッドインバータ３７２の両方が含まれるように、図４の要素と図５の要素を組み合わせたシステムを示す。図６のシステムは、国のグリッドが落ちたときに中断されない電力供給をするために使用することができる。図６のシステムは、国のパワーグリッドが機能しているときに、システムにオングリッドインバータ３７０を使用させるようにする特徴部を含む。しかしながら、国のパワーグリッドが故障すると、システムはオフグリッドインバータ３７２を使用して電力供給することに切り替え、それによってシステムは国のパワーグリッドから切り離される。

【0053】

図７に本発明の他の実施形態が示されており、同図において他の実施形態に関連して記載された要素と同様に動作する同様の要素には同様の参照符号が付されている。

【0054】

ＤＣバッテリシステム１００は、導体１５０，１５２及び１５６を介してスイッチングサブシステム２００に接続される。そして、スイッチングシステム２００は、ＤＣ／ＡＣインバータ６４０を介してＡＣ配電システム４００に接続される。ＡＣ配電システム４００は、負荷源５００と発電システム３００の両方に接続される。そして発電システム３００は、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０を介してスイッチングシステム２００に接続される。

【0055】

具体的には、ＤＣバッテリシステム１００の第１、第２及び第３のバッテリサブシステム１１０，１２０及び１３０の第１の正極は、それぞれ導体１５０，１５２及び１５６を介してスイッチングサブシステム２００に電気的に接続されてもよい。そして、スイッチングサブシステム２００は、ポイントＡを介して正極性導体を介してバッテリ充電コントローラサブシステム６５０に、またポイントＣを介して正極性導体を介してＤＣ／ＡＣインバータ６４０に電気的に接続されてもよい。第１、第２及び第３のバッテリサブシステム１１０，１２０及び１３０の負極は、ポイントＢを介して導体１５４を介してバッテリ充電コントローラサブシステム６５０及びＤＣ／ＡＣインバータ６４０に電気的に接続されてもよい。

【0056】

一般に、バッテリ充電コントローラは、バッテリに加えられる又はバッテリから出される電流のレート（変化量）を制限する。このアプリケーションでは、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０は、バッテリが予め決められ設定された高電圧レベルを超えた場合に電気バッテリサブシステム１００内のバッテリの充電を停止し、バッテリ電圧がその予め決められたレベルを下回って戻った場合に充電を再び可能にする。

【0057】

一実施形態において、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）及び最大電力点追跡器（ＭＰＰＴ）技術を含み、これによりバッテリのレベルに応じて充電率を調整してバッテリの最大容量のより近くまでの充電を可能にする。

【0058】

バッテリ充電コントローラサブシステム６５０は、バッテリ性能又は寿命を低下させ得るとともに安全リスクをもたらし得る過充電の可能性を低減することができ、過電圧に対する保護をすることができる。また、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０は、バッテリ技術に応じてバッテリの完全な消耗又は著しい放電を防止するか又は制御された放電を実行して、バッテリ寿命を保護することもできる。一実施形態では、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０は、発電機サブシステム３８０に対して必要とされる負荷又は取り出しを適用して、電気バッテリサブシステム１００が所定の期間において再充電されることを確実にする。一実施形態では、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０は、発電機サブシステム３８０に対して必要とされる負荷又は引き込みを適用して、バッテリサブシステム１００が所定の速度で必要とされる電圧及びアンペア数を受けることを確実にする。

【0059】

スイッチングサブシステム２００は、回路全体の内外へのＤＣバッテリシステム１００の切り替えを制御することができ、これにより発電システム３００に接続されているバッテリ充電コントローラサブシステム６５０を介して再充電電力を受け取ることで回路を完成させることができる。

【0060】

引き続き図７を参照すると、システム全体は、ＤＣバッテリシステム１００をスイッチングシステム２００を介してかつその制御下でＤＣ／ＡＣインバータ６４０に接続することによって、電力を生成するように作動開始されてもよい。ＤＣ電力は、ＤＣバッテリシステム１００からＤＣ／ＡＣインバータ６４０及びスイッチングサブシステム２００を介してＡＣ配電システム４００に流れてもよい。

【0061】

ＡＣ配電システム４００からのＡＣ電力は、発電システム３００及び負荷源５００に供給される。機能制御サブシステム３１０は、ＡＣ配電システム４００に接続されている整流器６３０からのＤＣ電力を、ＤＣ電気モータサブシステム３３０に印加する。

【0062】

符号４００からのＡＣ電力は、符号６３０を介して符号３００に供給される。符号６３０からのＤＣ電力は、符号３１０を介して符号３３０に供給される。そして、ＤＣモータ３３０はＤＣ発電機３８０を駆動する。上述のように、配電システム４００は、整流器サブシステム６３０を含む発電システム３００に接続されてもよい。

【0063】

とりわけ、機能制御サブシステム３１０は、ＤＣ電気モータサブシステム３３０の速度を制御することができる。ＤＣモータ３３０とＡＣ発電機３５０との間の結合器の回転速度は必要に応じてさまざまであってよいが、結合器の回転速度はＤＣ電気モータ３３０及びＡＣ発電機３５０の出力速度に対して不変である。一実施形態では、ＤＣ電気モータ３３０とＡＣ発電機３５０とが直接連結される。

【0064】

また、発電システム３００は、機能制御サブシステム３１０によって制御される冷却サブシステム３６０を含んでもよい。冷却サブシステム３６０は、機能制御サブシステム３１０、ＤＣ電気モータサブシステム３３０及びＤＣ発電機３８０などの、システム全体の任意の及び／又はすべての発熱構成要素と動作上接触することができる。冷却サブシステム３６０は当業者に公知の方法でシステム要素を最適動作温度範囲に維持することができる。

【0065】

キャパシタサブシステム３２０は機能制御サブシステム３１０に電気的に結合されてもよい。キャパシタサブシステム３２０は互いに並列に相互接続された複数のキャパシタを含んでもよい。キャパシタサブシステム３２０は、力率ラグ及び位相シフトのようなシステム特性を制御及び補正するために使用されてもよい。キャパシタサブシステム３２０はまた、蓄積されたエネルギーを増大させ、機能制御サブシステム３１０内のプロセッサによって生成される正弦波の安定化を改善することができる。

【0066】

【0067】

好ましい実施形態では、ＤＣ発電機３８０は、低い回転速度で比較的低いトルク要件で１０ｋＷの電力を出力することができる。例えば、ＤＣ発電機３８０は、出力電力１ｋＷあたり５ポンド・フィートのトルクを必要としてもよい。

【0068】

システム全体が起動して電力を生成している際、ＤＣ／ＡＣインバータ６４０は、配電システム４００に接続された負荷源５００に対する電流要求のすべてを供給するとともに、ＤＣ電気モータサブシステム３３０に電力供給するために必要な電流を供給することができる。いくつかの実施形態では、インバータ６４０は、ＤＣ電気モータ３３０を停止させて、システムがバッテリサブシステム１００によって電力供給されるようにすることができる。バッテリサブシステム１００が所定のレベルまで放電すると、インバータ６４０はＤＣ電気モータ３３０を再始動させる。

【0069】

発電システム３００からバッテリ充電コントローラサブシステム６５０を介して流れるＤＣ電力を使用して、ＤＣバッテリシステム１００をフル充電された状態に保つことができる。

【0070】

再充電に必要とされない余剰電力は、インバータサブシステム６４０、配電サブシステム４００、整流器サブシステム６３０及び電気機能制御部３１０に向けられて、ＤＣモータ３３０に電力供給するために使用することができる。

【0071】

ＤＣバッテリシステム１００がフル充電された状態にあるとき、ＤＣモータ３３０を駆動するための電力のすべてがバッテリ充電システム６００によって供給されてもよい。このようにして、ＤＣバッテリシステム１００は、電流供給器ではなく、電流触媒として機能してもよい。

【0072】

図８に本発明の他の実施形態が示されており、同図において他の実施形態に関連して記載された要素と同様に動作する同様の要素には同様の参照符号が付されている。

【0073】

ＤＣバッテリシステム１００は、導体１５０，１５２及び１５６を介してスイッチングサブシステム２００に接続される。そして、スイッチングシステム２００は、ＤＣ／ＡＣインバータ６４０を介して第１のＡＣ配電システム４１０及び第２のＡＣ配電システム４２０に接続される。第１のＡＣ配電システム４１０は負荷源５００と発電システム３００の両方に接続される。そして発電システム３００は第２のＡＣ配電システム４２０に接続される。発電システム３００は、第１のＡＣ配電サブシステムからＡＣ電力を受け取る整流器サブシステムを備える。また、発電システム３００は、機能制御サブシステム３１０、ＤＣ電気モータ３３０及びＡＣ発電機３５０を備え、これらはすべて以下により詳細に説明される。

【0074】

具体的には、ＤＣバッテリシステム１００の第１、第２及び第３のバッテリサブシステム１１０，１２０及び１３０の第１の正極は、それぞれ導体１５０，１５２及び１５６を介してスイッチングサブシステム２００に電気的に接続されてもよい。そして、スイッチングサブシステム２００は、ポイントＡを介して正極性導体を介して機能制御サブシステム３１０に、またポイントＣを介して正極性導体を介してＤＣ／ＡＣインバータ６４０に電気的に接続されてもよい。第１、第２及び第３のバッテリサブシステム１１０，１２０及び１３０の負極は、ポイントＢを介して導体１５４を介して機能制御サブシステム３１０及びＤＣ／ＡＣインバータ６４０に電気的に接続されてもよい。

【0075】

スイッチングサブシステム２００は、回路全体の内外へのＤＣバッテリシステム１００の切り替え制御することができ、これにより発電システム３００の一部である機能制御サブシステム３１０を介して再充電電力を受け取ることで回路を完成させることができる。

【0076】

引き続き図８を参照すると、システム全体は、ＤＣバッテリシステム１００をスイッチングシステム２００を介してかつその制御下でＤＣ／ＡＣインバータ６４０に接続することによって、電力を生成するように作動開始されてもよい。そして、インバータ６４０からのＡＣ電力が第１のＡＣ配電サブシステム４１０に流れてもよい。

【0077】

第１のＡＣ配電システム４１０からのＡＣ電力の第１の部分は負荷源５００に供給され、ＡＣ電力の第２の部分は発電システム３００の一部である整流器６３０に供給される。

【0078】

機能制御サブシステム３１０は、整流器６３０からのＤＣ電力をＤＣ電気モータサブシステム３３０に供給する。そして、ＤＣモータ３３０によりＡＣ発電機３５０が駆動される。次いで、ＡＣ発電機３５０からのＡＣ電力が第２のＡＣ配電システム４２０に流れ、そしてインバータ６４０に流れて、回路が完成する。

【0079】

【0080】

また、発電システム３００は、機能制御サブシステム３１０によって制御される冷却サブシステム３６０を含んでもよい。冷却サブシステム３６０は、機能制御サブシステム３１０、ＤＣ電気モータサブシステム３３０及びＡＣ発電機３５０などの、システム全体の任意の及び／又はすべての発熱構成要素と動作上接触することができる。冷却サブシステム３６０は当業者に公知の方法でシステム要素を最適動作温度範囲に維持することができる。

【0081】

【0082】

【0083】

【0084】

システム全体が起動して電力を生成している際、ＤＣ／ＡＣインバータ６４０は、配電システム４００に接続された負荷源５００に対する電流要求のすべてを供給するとともに、発電機サブシステム３００、特にＤＣ電気モータサブシステム３３０に電力を供給するために必要な電流を供給することができる。いくつかの実施形態では、インバータ６４０は、ＤＣ電気モータ３３０を停止させて、システムがバッテリサブシステム１００によって電力供給されるようにすることができる。バッテリサブシステム１００が所定のレベルまで放電すると、インバータ６４０はＤＣ電気モータ３３０を再始動させる。

【0085】

【0086】

この実施形態では、図７に示される実施形態と比較して、ＤＣ発電機３８０がＡＣ発電機３５０で置き換えられている。これにより、ＡＣ電流を第２の配電パネル４２０に直接供給することができる。そして、ＡＣ電力をＤＣ／ＡＣインバータに直接供給し、これにより、グリッドタイの場合と同じ効果をインバータにもたらすと考えられる。インバータ内のセンサはＡＣ電力を検出し、これを当該センサを介して第１の配電パネル４１０に直接供給することができるであろう。加えて、ＡＣ発電機を使用することによって、システムはインバータに含まれる充電コントローラを利用することになるので、バッテリ充電コントローラサブシステム６５０に対する要求はもはや存在しないこととなる。

【0087】

図９に本発明の別の実施形態が示されており、同図において他の実施形態に関連して記載された要素と同様に動作する同様の要素には同様の参照符号が付されている。

【0088】

ＤＣ発電システム３００は、オングリッドインバータ３７０を介してＡＣ配電システム４００に接続されて負荷源５００に電力を供給するようにしてもよい。また、ＤＣ発電システム３００は、整流器／インダクタシステム７００を介してＤＣバッテリシステム１００に接続されてもよい。バッテリ／ＵＰＳシステム１００は、整流器／インダクタシステム７００を介して発電システム３００に選択的に電力供給することができる。スイッチングサブシステム２００は、回路全体の内外へのバッテリ１００の切り替えを制御することができ、これによりＤＣ発電機３８０に接続されているバッテリ充電コントローラサブシステム６５０から再充電電力を受け取ることで回路を完成させることができる。

【0089】

引き続き図９を参照すると、システム全体は、スイッチングシステム２００の制御下でバッテリ１００を整流器／インダクタシステム７００に接続することによって電力を生成するように作動開始されてもよい。ＤＣ電力は、バッテリ／ＵＰＳシステム１００から整流器７３０及びブレーカ７２０を介して流れてもよい。整流器７３０からのＤＣ電力は発電システム３００に供給される。機能制御サブシステム３１０は、整流器７３０からのＤＣ電力をＤＣ電気モータサブシステム３３０に供給する。そして、ＤＣモータによってＤＣ発電機３８０が駆動される。ＤＣモータ３３０とＡＣ発電機３５０との間の結合器の回転速度は必要に応じてさまざまであってもよいが、結合器の回転速度はＤＣ電気モータ３３０及びＡＣ発電機３５０の出力速度に対して不変である。一実施形態では、ＤＣ電気モータ３３０とＡＣ発電機３５０とが直接連結される。

【0090】

機能制御サブシステム３１０は、電気モータサブシステム３３０の速度を制御することができる。また、発電システム３００は、機能制御サブシステム３１０によって制御される冷却サブシステム３６０を含んでもよい。冷却サブシステム３６０は、機能制御サブシステム３１０、電気モータサブシステム３３０、ギアボックス３４０及びＤＣ発電機３８０などの、システム全体の任意の及び／又はすべての発熱構成要素と動作上接触することができる。冷却サブシステム３６０は当業者に公知の方法でシステム要素を最適動作温度範囲に維持することができる。

【0091】

【0092】

【0093】

【0094】

ＤＣ発電機３８０から出力されるＤＣ電力は、動作に２２０ＡＣボルトを必要とするオングリッド（例えば、１０ｋＷ）インバータ３７０に供給されてもよい。そして、オングリッドインバータ３７０からのＡＣ電力は、ローカルの又は国のパワーグリッド、ローカルのコンセント及び配電システム４００にオンラインで提供されてもよい。システム全体が起動して電力を生成している際、オングリッドインバータ３７０は、配電システム４００に接続された負荷源５００に対する電流要求のすべてを供給するとともに、配電システム４００及び整流器／インダクタシステム７００を介して、ＤＣ電気モータサブシステム３３０に電力を供給するのに必要な電流を供給することができる。余剰電力はすべて、家庭用壁コンセント４１０のようなグリッドに接続された負荷に電力供給するために、オングリッドインバータ３７０から国のグリッドに供給することができる。国のグリッドに送られたこの余剰電力は、電力会社に販売されるか、クレジット取引されてもよい。

【0095】

上述のように、配電システム４００は、ブレーカ７２０及び整流器７３０を含むインダクタシステム７０を介してバッテリ充電システム６００に接続されてもよい。配電システムは、壁コンセント４１０などを含む家庭に電力を送るために国グリッドに接続されてもよい。ＤＣ発電機３８０からバッテリ充電コントローラサブシステム６５０を介して流れるＤＣ電力を使用して、バッテリ／ＵＰＳシステム１００をフル充電された状態に維持してもよい。再充電に必要とされない余剰電力は、整流器／インダクタシステム７００に送られて、ＤＣモータ３３０に電力供給するために使用されてもよい。バッテリ／ＵＰＳシステム１００がフル充電された状態にあるとき、ＤＣモータ３３０を駆動するための電力はすべて、バッテリ充電システム６００によって供給されてもよい。このようにして、バッテリ／ＵＰＳシステム１００は、電流供給器ではなく、電流触媒として機能することができる。

【0096】

当業者には理解されるように、本発明は、その精神又は本質的な特徴から逸脱せずに他の特定の形態で実施することができる。上述の要素は、本発明を実施するための１つの技術の例として提供される。当業者は、特許請求の範囲に記載の本発明から逸脱せずに多くの他の実施が可能であることを認識するであろう。例えば、使用されるバッテリ、電気モータ、発電機、インダクタ及び整流器の種類、サイズ及び容量は、本発明の意図された範囲から逸脱せずにさまざまであってよい。したがって、本発明の開示は、本発明の範囲を例示するものであり、限定するものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内である限り、本発明の上記修正及び変形のすべてを包含することが意図される。

【図1】