特表 2023-536553 海底用途向けの無停電電源装置

(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】2023-08-25

(54)【発明の名称】海底用途向けの無停電電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20230818BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20230818BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 110

H02J7/34 G

H02J7/34 B

H02J7/00 301B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023517954

(86)(22)【出願日】2021-09-13

(85)【翻訳文提出日】2023-04-25

(86)【国際出願番号】 EP2021075096

(87)【国際公開番号】W WO2022058279

(87)【国際公開日】2022-03-24

(31)【優先権主張番号】20196926.8

(32)【優先日】2020-09-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505056845

【氏名又は名称】アーベーベー・シュバイツ・アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＡＢＢ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｕｇｇｅｒｓｔｒａｓｓｅ ６６， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】ミッドタン、ポール

(72)【発明者】

【氏名】プレトローブ、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ノタリ、ニコラ

(72)【発明者】

【氏名】コロンビ、シルビオ

(72)【発明者】

【氏名】コルスタット、ヘルゲ

(72)【発明者】

【氏名】カタパネ、パオロ

【テーマコード（参考）】

5G015

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G015JA56

5G503BA02

5G503BB02

5G503DA05

5G503FA03

(57)【要約】

本発明は、海底用途向けの無停電電源、ＵＰＳ装置（１０、１１０、２１０、２１１）であって、海底オペレーション向けに配置及び構成された容器（２０、１２０）を備え、次の主要モジュール（３０、１３０）、すなわち、所定のバッテリ容量の少なくとも１つのバッテリモジュール（４０、４２、１４０）と、所定のＵＰＳ容量を有する、バッテリモジュールを支配する少なくとも１つのＵＰＳモジュール（５０、５２、５４、１５０、５００）と、バッテリモジュール及びＵＰＳモジュールをインターフェース接続し、管理するように構成された少なくとも１つの制御モジュール（６０、６２、１６０）とが、前記容器の内側に配置される、ＵＰＳ装置に関する。ＵＰＳ装置は、その全体容量を、少なくともバッテリ及びＵＰＳモジュールの数に基づいて変えるように配置及び構成され、少なくとも１つのバッテリモジュール及び少なくとも１つのＵＰＳモジュールは、ＵＰＳモジュールからの熱損失がバッテリモジュールを加熱するために使用されるように、内部に配置される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

海底用途向けの無停電電源、ＵＰＳ装置（１０、１１０、２１０、２１１）であって、
海底オペレーション向けに配置及び構成された容器（２０、１２０）を備え、
以下の主要モジュール（３０、１３０）、すなわち
所定のバッテリ容量の少なくとも１つのバッテリモジュール（４０、４２、１４０）と、
所定のＵＰＳ容量を有する、前記バッテリモジュールを支配する少なくとも１つのＵＰＳモジュール（５０、５２、５４、１５０、５００）と、
前記バッテリモジュール及び前記ＵＰＳモジュールをインターフェース接続し、管理するように構成された少なくとも１つの制御モジュール（６０、６２、１６０）とが、前記容器の内側に配置され、
前記ＵＰＳ装置が、その全体容量を、少なくともバッテリ及びＵＰＳモジュールの数に基づいて変えるように配置及び構成され、前記少なくとも１つのバッテリモジュール及び前記少なくとも１つのＵＰＳモジュールは、前記ＵＰＳモジュールからの熱損失が前記バッテリモジュールを加熱するために使用されるように、内部に配置される、ＵＰＳ装置。

【請求項2】

前記主要モジュール（３０）が、別個の機能グループにセットアップされ、各別個の機能グループが、少なくとも１つの制御モジュール（６０、６２）と、少なくとも１つのＵＰＳモジュール（５０、５２、５４）と、少なくとも１つのバッテリモジュール（４０、４２）とを備え、前記ＵＰＳ装置が、その全体容量を、機能グループの数に基づいて変えるように配置及び構成される、請求項１に記載のＵＰＳ装置（１０）。

【請求項3】

少なくとも１つのバッテリモジュール（４０、４２）、少なくとも１つのＵＰＳモジュール（５０、５２、５４）、又は少なくとも１つの制御モジュール（６０、６２）が、少なくとも２つの機能グループ間で共有される、請求項２に記載のＵＰＳ装置（１０）。

【請求項4】

前記バッテリモジュール（４０、４２、１４０）が、前記ＵＰＳモジュール（５０、５２、５４、１５０）から物理的に分離され、互いに別々に数が変えられ得る、請求項１から３のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０）。

【請求項5】

バッテリモジュール（４０、４２）の数が、ＵＰＳモジュール（５０、５２、５４）の数とは異なる、請求項１から４のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０）。

【請求項6】

前記ＵＰＳ装置の全体容量が、前記バッテリモジュール（１４０）又は複数のバッテリモジュール（４０、４２）の組み合わせられたバッテリ容量、及び前記ＵＰＳモジュール（１５０）又は複数のＵＰＳモジュール（５０、５２、５４）のＵＰＳ容量の結果となる、ＵＰＳ－バッテリ容量である、請求項１から５のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０）。

【請求項7】

前記ＵＰＳ装置が、その全体容量を、少なくとも制御モジュール（６０、６２、１６０）の数に基づいてさらに変えるように配置及び構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０）。

【請求項8】

前記容器（２０、１２０）が、少なくとも前記主要モジュール（３０、１３０）を収容する内側空間（２４、１２４）を形成する外側筐体（２２、１２２）を備え、前記外側筐体が、前記内側空間のサイズを変えるように適応可能である、請求項１から７のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０）。

【請求項9】

前記容器（２０、１２０）が、標準化された容器である、請求項１に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０）。

【請求項10】

主要電源（２２０）及び前記主要電源によって給電される負荷（２３０）と直列に接続されるように配置及び構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０、２１０）。

【請求項11】

入力電力トランスフォーマ（８０、１８０）及び／又は出力電力トランスフォーマ（９０、１９０）をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０）。

【請求項12】

前記少なくとも１つのＵＰＳモジュール（５０、５２、５４、１５０、５００）が、保護及び接続解除機能（５２０）を含む電力回路（５１０）を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０、２１０、２１１）。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか一項に記載のＵＰＳ装置（１０、１１０、２１０、２１１）と、負荷（２３０、２３１）に接続可能である主要電源（２２０、２２１）を備える電源（２００、２０１）システム。

【請求項14】

前記ＵＰＳ装置（２１０）と前記主要電源（２２０）が、前記ＵＰＳ装置が使用時に、電力エネルギーを前記主要電源から前記負荷（２３０）に少なくとも部分的に伝達するように、直列に接続される、請求項１３に記載の電源システム（２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、無停電電源ＵＰＳに関する。本発明は、より詳細には、海底用途向けのＵＰＳ装置及びＵＰＳ装置を備える電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

海底送電網は、海底用途、たとえば、３０００ｍの水深において海床に沿ってガスを圧縮するために使用されるコンプレッサに電力を供給するために設置される。海底送電網は、トランスフォーマと、スイッチギヤと、可変速度ドライブ（ＶＳＤ）と、無停電電源（ＵＰＳ）とを含むことができる。ＵＰＳは、海底送電網が、たとえば、必要な場合にプロセスを安全に停止させるためのバックアップ電力を必要とする臨界負荷に供給するために使用されるものである場合、特に有利である。そのような臨界負荷は、たとえば、制御システム、電気アクチュエータ、又はコンプレッサ能動型磁気ベアリングであり得る。

【0003】

ＵＰＳ又はＵＰＳ装置は、海床において動作する海底ＵＰＳ装置であり得る。これにより、通常、ＵＰＳが海底送電網の海底主要電源からの電力によって供給可能であり、ＵＰＳ用のケーブルが上側まで、又は陸のＵＰＳまで延びる必要がないため、コストが削減される。さらに、ＵＰＳを対応する負荷に近づけて配置することにより、長いケーブル内での電圧降下による電力損失及び負荷依存電圧変動が、最小限に抑えられ得る。海底ＵＳＰ装置は、通常、より望ましい動作環境を提供するために圧力補償容器内に収容されたバッテリ及び制御システムを含む。海底用途向けのそのようなＵＰＳ装置の例が、国際公開第２００７／０５５５８７号に記載されている。

【0004】

しかし、たとえば圧力補償容器のような海底環境に応じた海底ＵＰＳの適応、改変、及び広範囲の海底認定プログラムにより、設備コストは上昇する。これは、世界的に海底ＵＰＳの設置が比較的少ないことと相まって、海底ＵＰＳ装置をより効率的でコスト効果の高いものにする上での必要性を提起している。

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、上記の問題の少なくともいくつかを克服し、従来技術の解決策と比較して少なくともある程度改良されたＵＰＳ装置を提供することである。この目的及び以下で明らかになる他の目的は、海底用途向けのＵＰＳ装置ならびにＵＰＳ装置及び主要電源を備える電源システムによって達成される。

【0006】

本発明の第１の態様によれば、海底用途向けの無停電電源、ＵＰＳ装置が、提供される。ＵＰＳ装置は、
－海底オペレーション向けに配置及び構成された容器を備え、
－以下の主要モジュール、すなわち
－所定のバッテリ容量の少なくとも１つのバッテリモジュールと、
－所定のＵＰＳ容量を有する、バッテリモジュールを支配する少なくとも１つのＵＰＳモジュールと、
－バッテリモジュール及びＵＰＳモジュールの動作を制御するように構成された少なくとも１つの制御モジュールとが、前記容器の内側に配置され、
ＵＰＳ装置は、その全体容量を、少なくともバッテリ及びＵＰＳモジュールの数に基づいて変えるように配置及び構成される。

【0007】

これにより、ＵＰＳ装置の全体容量がバッテリモジュール及びＵＰＳモジュールの数に基づいて容易に適応されるため、従来技術の解決策と比較して改良されたＵＰＳ装置が提供される。たとえば、バッテリモジュール及びＵＰＳモジュールの組み合わせられた数は、少なくとも３つである。したがって、ＵＰＳ装置の全体容量は、少なくとも１つのバッテリモジュール及び少なくとも１つもしくは少なくとも２つのＵＰＳモジュールを有することによって、又は少なくとも２つのバッテリモジュール及び少なくとも１つのＵＰＳモジュールを有することによって変えられ得る。バッテリ及びＵＰＳモジュールの冗長性のために、少なくとも２つのモジュール及び少なくとも２つのＵＰＳモジュールが、容器の内側に設けられる。

【0008】

ＵＰＳ装置の全体容量の容易な適応を提供することにより、少なくともさまざまなＵＰＳ装置の製造プロセスが簡易化される。さらに、同じタイプの主要モジュールがＵＰＳ装置の異なる全体容量に対して使用されるため、認定及び試験が簡易化され得る。すなわち、同じ原理構成が（場合によっては同じ容器も）、異なる全体容量のＵＰＳ装置を製造するために使用され得る。換言すれば、ＵＰＳ装置は、同じ主要モジュールを使用して、ＵＰＳ装置の全体容量の所望の必要性に基づいて拡大又は縮小可能であり、この拡縮は、少なくともバッテリ及びＵＰＳモジュールの組み合わせられた数に基づいている。

【0009】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、主要モジュールは、少なくとも２つのバッテリモジュールと、少なくとも２つのＵＰＳモジュールとを備える。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、主要モジュールは、複数のバッテリモジュール及び／又は複数のＵＰＳモジュールを備え、複数は、３つ以上である。

【0010】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、主要モジュールは、別個の機能グループにセットアップされ、各別個の機能グループは、少なくとも１つの制御モジュールと、少なくとも１つのＵＰＳモジュールと、少なくとも１つのバッテリモジュールとを備え、ＵＰＳ装置は、その全体容量を、機能グループの数に基づいて変えるように配置及び構成される。

【0011】

これにより、ＵＰＳ装置の全体容量を変える有利な対策、又はそのための技術的手段が提供される。各別個の機能グループは、それ独自の別個の容量を有することができ、別個の容量の合計は、ＵＰＳ装置の全体容量である。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも２つの別個の機能グループの別個の容量は、互いに異なっている。

【0012】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも１つのバッテリモジュール、少なくとも１つのＵＰＳモジュール、又は少なくとも１つの制御モジュールは、少なくとも２の機能グループ間で共有される。

【0013】

これにより、主要モジュールの効率的な使用が提供される。たとえば、制御モジュールは、少なくとも２つの機能グループによって共有され、したがって、少なくとも２つの異なるバッテリ－ＵＰＳモジュールグループの動作を制御することができる。

【0014】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、バッテリモジュールは、ＵＰＳモジュールから物理的に分離され、互いに別々に数が変えられ得る。

【0015】

２つ以上のバッテリモジュール及び／又はＵＰＳモジュールの場合、バッテリモジュールの各１つは、通常、ＵＰＳモジュールから物理的に分離される。したがって、バッテリモジュール及びＵＰＳモジュールは、別々に制御され、容器の内側に別々に配置され得る。

【0016】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、バッテリモジュール及びＵＰＳモジュールは、たとえば鋼キャニスタ又は鋼チューブなどのそれぞれのキャニスタ内に備えられる。各キャニスタは、通常、海底環境に耐えるように配置及び構成され、たとえばＮ２などのガスで充填され得る。あるいは、容器は、たとえば油などの誘電液体で充填された（容器の外側の圧力に対応するための）圧力補償容器であり、バッテリモジュール及びＵＰＳモジュールは、容器の内側の圧力を受けることになる。

【0017】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、バッテリモジュールの数は、ＵＰＳモジュールの数とは異なる。

【0018】

これにより、バッテリモジュール又はＵＰＳモジュールの単一のモジュールは、別のＵＰＳモジュール又はバッテリモジュールそれぞれを支持することができ、したがってバッテリ及びＵＰＳモジュールを効率的に使用する。そのような実施形態の場合、バッテリ及びＵＰＳモジュールの組み合わせられた数は、少なくとも３つである。

【0019】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置の全体容量は、バッテリモジュール又は複数のバッテリモジュールの組み合わせられたバッテリ容量、及びＵＰＳモジュール又は複数のＵＰＳモジュールのＵＰＳ容量の結果となる、ＵＰＳ－バッテリ容量である。

【0020】

したがって、各バッテリモジュールは、バッテリ容量を有し、各ＵＰＳモジュールは、（たとえば、取り扱うことができるバッテリモジュールの数又はバッテリ容量に関連する）ＵＰＳ容量を有し、これら２つのタイプのモジュールの組み合わせられた容量の結果、ＵＰＳ装置のＵＰＳ－バッテリ容量となる。

【0021】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置は、その全体容量を、少なくとも制御モジュールの数に基づいてさらに変えるように配置及び構成される。

【0022】

したがって、各制御モジュールは、（たとえば、取り扱うことができるバッテリモジュール及びＵＰＳモジュールの数に関連する）制御容量を有し、この制御容量は、ＵＰＳ装置の全体容量内に含まれる。

【0023】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも１つのバッテリモジュール及び少なくとも１つのＵＰＳモジュールは、ＵＰＳモジュールからの熱損失がバッテリモジュールを加熱するために使用されるように、内部に配置される。

【0024】

これにより、エネルギーの効率的な使用が提供され、及び／又はバッテリモジュールのより望ましい周囲温度が提供される。したがって、バッテリモジュールの外部加熱装置は、低減されるか、又は省略されてもよい。たとえば、少なくとも１つのバッテリモジュールは、少なくとも１つのＵＰＳモジュールからの熱損失からの熱が対流式に及び／又は伝導式に少なくとも１つのバッテリモジュールに伝達されるように、少なくとも１つのＵＰＳモジュールに隣接して内部に配置される。あるいは、ＵＰＳ装置は、少なくとも１つのＵＰＳモジュールからの熱損失からの熱を少なくとも１つのバッテリモジュールに伝達するように構成された別々の伝熱装置を備える。少なくとも３つのバッテリ及びＵＰＳモジュールを有する実施形態の場合、モジュールは、ＵＰＳモジュールからバッテリモジュールへの伝熱を最適化するように配置される。たとえば、バッテリモジュールは、ＵＰＳモジュールを少なくとも部分的に封入するように配置され得る。

【0025】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、バッテリモジュールの各１つは、リチウムイオンバッテリを備える。そのようなバッテリは、好ましくは、海底温度（０～４℃）において動作するときに加熱され、ＵＰＳモジュールからの熱損失を利用するための装置は、特に有利である。

【0026】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、容器は、少なくとも主要モジュールを収容する内側空間を形成する外側筐体を備え、外側筐体は、内側空間のサイズを変えるように適応可能である。

【0027】

これにより、主要モジュールの少なくともいくつかの数を変えることによって、ＵＰＳ装置を拡大又は縮小する可能性を提供するための容易であるが効果的な手段が、提供される。容器は、たとえば、所定のサイズのセクションによって構築されてもよく、セクションの数は、内側空間のサイズを決定する。したがって、より大きい内側空間が必要とされる場合、より多くのセクションが容器内に含まれ、より小さい内側空間が必要とされる場合、より少ないセクションが容器内に含まれる。たとえば、内側空間のサイズは、容器の長手方向に沿って変えられる。換言すれば、容器の高さは、内側空間のサイズが変えられているとき、一定に保たれ得る。

【0028】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、容器は、標準容器である。

【0029】

したがって、容器は、所定のサイズで作製され得る。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、容器は、さまざまなサイズの海底用途（たとえば３０００ｍまでの水深）向けに認定されており、又は適応可能な外側筐体を備える容器は、海底用途向けに認定されている。

【0030】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、主要モジュールは、認定された及び／又は標準のモジュールである。したがって、主要モジュールの各々は、海底用途（たとえば３０００ｍの水深まで）向けに認定されていてもよく、及び／又は所定のサイズで作製されてもよい。

【0031】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置は、主要電源及び主要電源によって給電される負荷と直列に接続されるように配置及び構成されている。

【0032】

これにより、ＵＰＳ装置は、主要電源におけるいかなる電力損失もすばやく直接的に補償することができる。さらに、主要電源及び負荷に直列に接続されたＵＰＳ装置を有することによって（すなわち主要電源と負荷との間に配置されることによって）、電気エネルギーの少なくとも一部が、ＵＰＳ装置を介して伝達され、バッテリモジュール内のバッテリ又は複数のバッテリは、充電され得る。

【0033】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置は、主要電源によって給電される負荷に関連して主要電源に並列に接続されるように配置及び構成されている。

【0034】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置は、入力及び／又は出力電力トランスフォーマをさらに備える。

【0035】

入力及び出力電力トランスフォーマの構成は、好ましくは、ＵＰＳ装置の意図する使用に基づいて適応される。たとえば、入力電力トランスフォーマは、たとえば主要電源などの電源から電力を受け取るように配置及び構成され、出力電力トランスフォーマは、電力を負荷に伝送するように配置及び構成される。

【0036】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも１つのＵＰＳモジュールは、保護及び接続解除機能を含む電力回路を備える。

【0037】

これにより、ＵＰＳモジュールは、内部故障の場合に接続解除され得る。各ＵＰＳモジュールは、負荷に電力を供給するために必要とされるすべての必要な電力、インターフェース、及び必要とされる制御機能をさらに備えることができる。

【0038】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも１つのバッテリモジュールは、保護及び接続解除機能を含む電力回路を備える。

【0039】

これにより、バッテリモジュールは、内部故障の場合に接続解除され得る。各バッテリモジュールは、バッテリセルと、単独バッテリモジュール又はバッテリエネルギー貯蔵に必要とされるＢＭＳとをさらに備えることができる。

【0040】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、少なくとも１つの制御モジュールは、ＵＰＳモジュール及びバッテリモジュールをインターフェース接続し、管理するために必要とされるすべての必要な電力、制御、保護、及び接続解除機能を備える。

【0041】

本発明の第２の態様によれば、負荷に接続可能である、本発明の第１の態様によるＵＰＳ装置及び主要電源を備える電源システムが、提供される。

【0042】

本発明の第２の態様の効果及び特徴は、少なくともＵＰＳ装置を参照しながら本発明の第１の態様に関連して上記で説明されたものにほとんど類似している。本発明の第１の態様に関連して言及された実施形態は、以下でそのいくつかが例証される本発明の第２の態様にほとんど適合可能である。

【0043】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置及び主要電源は、ＵＰＳ装置が使用時に、電力エネルギーを主要電源から負荷に少なくとも部分的に伝達するように、直列に接続される。

【0044】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置は、バッテリモジュールを充電するために、伝送された電気エネルギーの少なくとも一部を使用するように配置及び構成される。

【0045】

少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、ＵＰＳ装置及び主要電源は、負荷に関連して並列に接続される。

【0046】

本出願において言及されるいずれの標準又は認定も、本出願の優先日に有効である指示に基づくものである。本発明のさらなる利点及び特徴は、以下の説明及び付属の図において開示され、論じられる。

【0047】

次に、本発明の概念のこれら及び他の態様が、本発明の概念の例示的な実施形態を示す付属の図を参照しながら、より詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】本発明の少なくとも１つの実施形態によるＵＰＳ装置の概略図。

【図2】本発明の少なくとも１つの実施形態によるＵＰＳ装置の斜視図。

【図3A】本発明の少なくとも１つの実施形態による電源システムの概略図。

【図3B】本発明の少なくとも１つの実施形態による別の電源システムの概略図。

【図4】本発明の例示的な実施形態に対するＵＰＳモジュールの概略図。

【発明を実施するための形態】

【0049】

以下の説明では、本発明の完璧な理解を提供するために、限定ではなく説明する目的で、特定の構成要素、インターフェース、技術などの特有の詳細が記載される。しかし、本発明がこれらの特有の詳細から逸脱する他の実施形態において実施されてもよいことが、当業者に明らかであろう。他の場合、よく知られているデバイス、回路、及び方法の詳細な説明は、本発明の説明を不必要な詳細で曖昧にしないために省略される。

【0050】

図１は、海底用途向けの無停電電源装置１０を概略的に示す。無停電電源という用語は、ここからＵＰＳに省略される。ＵＰＳ装置１０は、ここでは筐体箱２０として概略的に示される容器２０と、容器２０内に収容又は封入された３つの異なるタイプの主要モジュール３０とを備える。３つのタイプの主要モジュール３０は、バッテリモジュールである第１のタイプ、ＵＰＳモジュールである第２のタイプ、及び制御モジュールである第３のタイプである。図１の特定の例では、ＵＰＳ装置１０は、（一般にバッテリモジュール４０、４２と称される）第１のバッテリモジュール４０及び第２のバッテリモジュール４２と、（一般にＵＰＳモジュール５０、５２、５４と称される）第１のＵＰＳモジュール５０、第２のＵＰＳモジュール５２、及び第３のＵＰＳモジュール５４と、（一般に制御モジュール６０、６２と称される）第１の制御モジュール６０及び第２の制御モジュール６２とを備える。バッテリモジュール４０、４２の各１つは、所定のバッテリ容量を有し、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４の各１つは、バッテリモジュール４０、４２の支配に関連する所定のＵＰＳ容量を有する。この目的のために、各ＵＰＳモジュールには、通常、たとえば保護及び接続／接続解除可能性のための構成要素を含む関連する電力回路が装備される。さらに、ＵＰＳ装置１０は、（図３Ａ及び３Ｂにさらに示されるように）、主要電源からの電気エネルギーを適切に変換し、負荷に伝達するための入力電力トランスフォーマ８０及び出力電力トランスフォーマ９０それぞれを備える。

【0051】

これもまた図１に示されるように、バッテリモジュール４０、４２は、好ましくはバッテリ及びＵＰＳモジュール４０、４２、５０、５２、５４の各々が、たとえば鋼キャニスタ又は鋼チューブなどのキャニスタ内に含まれていることによって、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４から物理的に分離される。さらに、図１では、バッテリモジュール４０、４２の数は、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４の数とは異なる。図１の実施形態では、バッテリモジュール４０、４２は、ブリッジ７０に電気的に接続され、このブリッジには、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４の各１つも接続される。バッテリモジュール４０、４２及びＵＰＳモジュール５０、５２、５４は、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４からの熱損失がバッテリモジュール４０、４２を加熱するために使用されるように、容器２０内に互いに隣接して配置される。これにより、バッテリモジュール４０、４２の周囲温度は、バッテリモジュール４０、４２の動作に関してより好適な状態に持っていかれ得る。バッテリモジュール４０、４２及びＵＰＳモジュール５０、５２、５４が、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４からバッテリモジュール４０、４２に熱を輸送するために容器２０内で互いに隣接して配置される必要はなく、別々の伝熱装置がこの目的のために設けられてもよいことに留意されたい。

【0052】

図１に示されるように、第１及び第２の制御モジュール６０、６２は、たとえばバッテリモジュール４０、４２及びＵＰＳモジュール５０、５２、５４をインターフェース接続し、管理する動作を制御するために、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４及びバッテリモジュール４０、４２に通信可能に接続される。より詳細には、ＵＰＳ装置１０は、主要モジュール３０の別個の機能グループで構築され、各機能グループは、少なくとも１つの制御モジュール６０、６２と、少なくとも１つのＵＰＳモジュール５０、５２、５４と、少なくとも１つのバッテリモジュール４０、４２とを備える。主要モジュール３０の特定のモジュールが、２つ以上の別個の機能グループ内に備えられてもよい（すなわち別個の機能グループ間で共有されてもよい）ことに留意されたい。別個の機能グループの数は、ＵＰＳ装置１０の所望の全体容量に基づいて適応されてもよく、したがって、ＵＰＳ装置１０内の主要モジュール３０の総数は、変えられてもよい。異なって言えば、ＵＰＳ装置１０は、その全体容量を、少なくともバッテリモジュール４０、４２及びＵＰＳモジュール５０、５２、５４の数に基づいて変えるように構成される。より詳細には、ＵＰＳ装置１０は、バッテリモジュール４０、４２及びＵＰＳモジュール５０、５２、５４の組み合わせられた容量、すなわち、バッテリモジュール４０、４２の組み合わせられたバッテリ容量及びＵＰＳモジュール５０、５２、５４の組み合わせられたＵＰＳ容量の組み合わせの結果となる、ＵＰＳ－バッテリ容量である全体容量を有する。追加的に、ＵＰＳ装置１０は、その全体容量を、少なくとも制御モジュール６０、６２の数に基づいて変えるようにさらに配置及び構成され得る。

【0053】

たとえば、第１の別個の機能グループは、第１のバッテリモジュール４０、第１及び第２のＵＰＳモジュール５０、５２、及び第１の制御モジュール６０で構成することができ、第２の別個の機能グループは、第２のバッテリモジュール４２、第３のＵＰＳモジュール５４及び第２の制御モジュール６２で構成することができる。したがって、ＵＰＳ装置１０は、第２の別個の機能グループを除去することによって縮小されてもよく、その結果、第１の別個の機能グループのみに基づく完全に機能が縮小されたＵＰＳ装置となる。これに対応して、ＵＰＳ装置１０は、たとえば、第４のＵＰＳモジュール及び第３のバッテリモジュールを備える第３の別個の機能グループを含むことによって（第３の別個の機能グループ内では第１又は第２の制御モジュール６０、６２を制御モジュールとして依然として利用しながら）、拡大されてもよい。

【0054】

図１に概略的に１つのみ示される容器２０は、少なくとも主要モジュール３０が収容される内側空間２４を形成する外側筐体２２を備える。入力及び出力電力トランスフォーマ８０、９０も同様に、それぞれの外側コネクタのみが外側筐体２２の外側に延びる状態で、内側空間２４内に収容されてもよく、又は代替的に、入力及び出力電力トランスフォーマ８０、９０は、内側コネクタが外側筐体２２を通って内側空間２４の内側を延びる状態で、内側空間２４の外側に配置される。主要モジュール３０の数、又はこれまで説明されたように少なくともバッテリモジュール及びＵＰＳモジュールの数を変えるために、外側筐体２２は、内側空間２４のサイズを変えるように適応可能である。たとえば、外側筐体２２は、より多くの主要モジュール３０（又は別個の機能グループ）がＵＰＳ装置に加えられるにつれてより長くされ得る。

【0055】

図２は、少なくとも１つのバッテリモジュール１４０と、少なくとも１つのＵＰＳモジュール１５０と、少なくとも１つの制御モジュール１６０とを含む主要モジュール１３０を備える例示的なＵＰＳ装置１１０の斜視図である。基本的に、図１の主要モジュール３０に関する同じ構成が、図２の主要モジュール１３０に使用され得る。したがって、図１の主要モジュール３０及びそのいずれの接続の構成も、図２の主要モジュール１３０に置き換えることができる（これらの主要機能はここでは再度反復されない）。図２では、少なくとも主要モジュール１３０が収容される内側空間１２４を形成する外側筐体１２２は、図１より良好に示される。さらに、それぞれの外側コネクタ１８２、１９２を有する入力及び出力電力トランスフォーマ１８０、１９０は、外側筐体１２２の外側に配置される。図１に関しては、主要モジュール１３０の数、又はこれまでに説明されたように少なくともバッテリモジュール１４０及びＵＰＳモジュール１５０の数を変えるために、外側筐体１２２は、内側空間１２４のサイズを変えるように適応可能である。たとえば、外側筐体１２２は、より多くの主要モジュール１３０がＵＰＳ装置１１０に追加されるにつれて、セクション１２３を追加することによってより長くされ得る。

【0056】

ＵＰＳ装置１１０の容器１２０は、所定のサイズの標準容器であってもよい。図２の容器１２０は、圧力補償容器１２０であり、ここでは、圧力手段は、圧力補償器１０５によって提供される。これにより、容器１２０の内外の圧力は、均衡化され得る。容器は、たとえば油などの、誘電流体（たとえば非圧縮性又はほぼ非圧縮性の、電気絶縁型の非腐食性の媒体）で充填され得る。さらに、３つのタイプの主要モジュール１３０の各タイプは、所定のサイズ及び容量の標準モジュールであってもよい。したがって、主要モジュール１３０の各々は、ＵＰＳ装置１１０の所望の全体容量に基づいて別々に認定され、追加され得る。

【0057】

図３Ａは、負荷２３０に接続された、ＵＰＳ装置２１０、たとえば図１のＵＰＳ装置１０又は図２のＵＰＳ装置１１０及び主要電源２２０を備える電源システム２００の概略図である。したがって、図３Ａでは、ＵＰＳ装置２１０及び主要電源２２０は、ＵＰＳ装置２１０が動作中、主要電源２２０と負荷２３０との間に配置され、電力を主要電源２２０から負荷２３０に少なくとも部分的に伝達するように、負荷２３０に直列に接続される。これにより、伝達された電力の少なくとも一部は、ＵＰＳ装置２１０のバッテリモジュールを充電するために使用され得る。したがって、図１のＵＰＳ装置１０、又は図２のＵＰＳ装置１１０は、主要電源２２０と並行して負荷２３０に供給するように配置及び構成され得る。これは、たとえば、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４、１５０、及び／又は図１及び２の入力及び出力電力トランスフォーマ８０、９０、１８０、１９０の構成によって具現化される。

【0058】

図３Ｂは、負荷２３１、たとえば図３Ａと同じ負荷に接続されたＵＰＳ装置２１１及び主要電源２２１を備える代替の電源システム２０１の概略図である。図３Ｂでは、ＵＰＳ装置２１１は、負荷２３１に関連して主要電源２２１と並列構成に配置される。すなわち、ＵＰＳ装置２１１は、たとえば、バッテリのメンテナンス充電のために、及び内部制御機能のための制御電力の供給のために、主要電源２２１からの電力で供給されるように依然として配置されるが、負荷２３１への電力は、ＵＰＳ装置を迂回している。主要電源２２１の故障の場合、ＵＰＳ装置２１１は、自動的に、（図３Ａのように）負荷２３１に電力を供給するように変更される。図１のＵＰＳ装置１０又は図２のＵＰＳ装置１１０は、たとえば、ＵＰＳモジュール５０、５２、５４、１５０及び／又は図１及び２の入力及び出力電力トランスフォーマ８０、９０、１８０、１９０の構成を配置することによって、図３Ｂの電源システム２１０内でも使用され得る。

【0059】

図４は、たとえば図１のＵＰＳモジュール５０、５２、５４の１つ又は複数として、又は図２のＵＰＳモジュール１５０（１つ又はいくつか）として使用され得る例示的なＵＰＳモジュール５００の概略図である。ＵＰＳモジュール５００は、ＵＰＳモジュール５００の適切な接続及び対応する機能を可能にするための電力回路５１０と、保護及び接続解除回路５２０と、負荷の並列供給５３０のための回路と、バッテリモジュール及び制御モジュールとの接続のための接続及び制御インターフェース５４０とを備える。さらに、電力回路５１０は、入力コンバータ５１１と、出力コンバータ５１２と、バッテリインターフェース５１３とを備える。さらに、保護及び接続解除回路５２０は、入力保護及び接続解除機能５２１と、出力保護及び接続解除機能５２２と、バッテリモジュール保護及び接続解除機能５２３とを備える。

【0060】

したがって、本発明は、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられているものに関連して説明されてきたが、本発明は、開示される実施形態に限定されず、その反対に、さまざまな改変及び等価の配置を対象とすることを意図していることを理解されたい。追加的に、開示される実施形態の変形形態が、図、本開示、及び付属の特許請求の範囲を検討することから、特許請求される本発明の概念を実施する際に当業者によって理解され、実行され得る。特許請求の範囲では、単語「備えている」は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「１つ（ａ）」又は「１つ（ａｎ）」は、複数を排除しない。特定の対策が相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実だけで、これらの対策の組み合わせが有利に利用できないと示すものではない。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【国際調査報告】