背景技術(shù)：

用于從各種不可再生能源以及從各種可再生能源向各種電感性負(fù)載和/或電阻性負(fù)載和/或電容性負(fù)載供應(yīng)交流(ac)和直流(dc)電力的供電系統(tǒng)是眾所周知的，其中，不可再生能源在內(nèi)燃發(fā)電機(jī)、渦輪發(fā)電機(jī)、熱電式發(fā)電機(jī)、燃料電池等中一般燃燒碳?xì)浠衔锶剂?，可再生能源諸如為光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電裝置、生物質(zhì)發(fā)電機(jī)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)嵯到y(tǒng)等，電感性負(fù)載諸如為用于熒光燈或汽弧照明的馬達(dá)和鎮(zhèn)流器，電阻性負(fù)載諸如為普通燈絲燈泡，電容性負(fù)載諸如為電容性馬達(dá)起動(dòng)器。由于光伏電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)例如依賴于例如陽光或風(fēng)的能量源的不可預(yù)測(cè)的可用性，因此這樣的可再生能源一般會(huì)在不確定的可變時(shí)間以不受控的頻率或電壓水平產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)、不可控的ac或dc電力。因此，使用這樣的能源的供電系統(tǒng)一般會(huì)隨時(shí)間把能量收集且存儲(chǔ)在dc電池組中，然后在需要時(shí)將所存儲(chǔ)的dc電力直接應(yīng)用到負(fù)載，并且一般作為獨(dú)立系統(tǒng)操作。電池組為供電系統(tǒng)提供了備用能量儲(chǔ)存器。

盡管已知供電系統(tǒng)一般可滿足于其期望目的，但效率低下。如上所述，電力供應(yīng)不穩(wěn)定且易變，這是因?yàn)殡娫粗械囊粋€(gè)或更多個(gè)不總是可用，且即使可用，也不總是以其額定標(biāo)稱功率狀態(tài)或最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)工作。另外，隨著一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載被連上或斷連以及在負(fù)載正常操作期間，各種負(fù)載的裝載情況是變化的。上述電池組用來補(bǔ)償這種變化的電力和負(fù)載情況，但是給電池組充電和再充電花費(fèi)相當(dāng)多時(shí)間，從而降低了系統(tǒng)效率。在對(duì)于哪個(gè)可用電源以及從這種可用電源的每個(gè)中將多少電力分配和遞送給需要這種電力的一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載沒有管理或管理差的情況下，尤其是當(dāng)在電力和負(fù)載情況變化時(shí)需要有利地快速執(zhí)行所有這些動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)效率降低。更高的效率是一個(gè)經(jīng)濟(jì)和節(jié)約的雙重目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

簡(jiǎn)言之，本發(fā)明的一方面在于一種用于動(dòng)態(tài)且高效地管理供應(yīng)電力的一個(gè)或更多個(gè)電源以及消耗電力的一個(gè)或更多個(gè)電負(fù)載之間的電力的配置。電源可以包括諸如ac電網(wǎng)或饋電干線等的任何交流(ac)源、任何直流(dc)源或任何組合ac/dc源。電源可以包括例如在發(fā)電機(jī)、渦輪發(fā)電機(jī)、熱電式發(fā)電機(jī)、燃料電池等中一般燃燒碳?xì)浠衔锶剂系娜魏尾豢稍偕茉矗蛑T如光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電裝置、生物質(zhì)發(fā)電機(jī)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)嵯到y(tǒng)等的任何可再生能源。負(fù)載可以包括諸如用于熒光燈或汽弧照明的馬達(dá)和鎮(zhèn)流器等的任何電感性負(fù)載，和/或諸如普通燈絲燈泡等的電阻性負(fù)載，和/或諸如電容性馬達(dá)起動(dòng)器等的任何電容性負(fù)載。

該配置包括連接到各電源的輸入端子、連接到各負(fù)載的輸出端子、以及連接到各輸入端子和各輸出端子的多個(gè)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)。多個(gè)電力存儲(chǔ)單元在輸入和輸出端子之間連接。如下所述，各單元能夠存儲(chǔ)來自至少一個(gè)電源的電力，且能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的電力放電到至少一個(gè)負(fù)載。優(yōu)選地，各單元自身包括電容器或電池和電容器的并行組合，用于存儲(chǔ)來自至少一個(gè)電源的dc電壓且將存儲(chǔ)的dc電壓放電到至少一個(gè)負(fù)載。有利地，這樣的單元各自用作電壓調(diào)節(jié)器和濾波器、可再充電且具有極低的內(nèi)部電阻從而以高于95％的高能量存儲(chǔ)效率快速再充電。單元優(yōu)選地結(jié)構(gòu)上相同且可彼此互換。單元中的至少一個(gè)配置在基礎(chǔ)層中。

該配置還包括多個(gè)可控開關(guān)，該多個(gè)可控開關(guān)連接到單元且具有用于使得各開關(guān)能夠在開關(guān)狀態(tài)之間切換的控制輸入。有利地，各開關(guān)是具有柵極、基極或觸發(fā)器作為控制輸入的晶體管。各開關(guān)例如可以是固態(tài)開關(guān)或諸如繼電器等的其等同物，固態(tài)開關(guān)諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)(特別是hexfet或mosfet或flipfet)、絕緣柵極雙極晶體管(igbt)、或可控硅整流器(scr)等。多個(gè)二極管也連接在該配置中以控制在輸入端子和輸出端子之間流動(dòng)的dc電流的方向。二極管阻斷該配置中dc電流沿著不希望路徑的流動(dòng)。開關(guān)中的至少一個(gè)和單元中的另一個(gè)共同配置在開關(guān)層中。

該配置還包括程序化的控制系統(tǒng)，其包括針對(duì)各層的從控制器和可操作地連接到各從控制器的主控制器。控制系統(tǒng)可操作用于在各電源和各負(fù)載工作期間對(duì)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)處的諸如工作電壓等的工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，且用于響應(yīng)于所監(jiān)視的工作狀態(tài)在開關(guān)的控制輸入處選擇性動(dòng)態(tài)控制開關(guān)，從而以不同的電路拓?fù)鋵卧ミB。控制系統(tǒng)使得處于開關(guān)狀態(tài)中的一個(gè)(如閉合狀態(tài))的各單元能夠存儲(chǔ)來自至少一個(gè)電源的電壓，且使得處于開關(guān)狀態(tài)中的另一個(gè)(如打開狀態(tài))的各單元能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的電壓放電到至少一個(gè)負(fù)載。

控制系統(tǒng)有利地訪問具有與存儲(chǔ)的電路拓?fù)湎鄬?duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器或查找表，并且響應(yīng)于監(jiān)視的工作狀態(tài)檢索上述數(shù)據(jù)。例如，在一些不同的拓?fù)渲?，所有單元以串?lián)和/或并聯(lián)和/或串并聯(lián)的方式彼此連接，以充電和/或放電；且在其它不同的拓?fù)渲校x擇個(gè)別的單元來充電和/或放電。各種拓?fù)淇梢栽谝粋€(gè)或多個(gè)步驟中同時(shí)實(shí)施或按序?qū)嵤?/p>

該配置，也稱作模塊，包括上述基礎(chǔ)層以及一個(gè)或多個(gè)上述開關(guān)層。模塊可以具有任意數(shù)目的開關(guān)層，且因此模塊是易于張縮的。這不僅降低了成本，而且使得可以針對(duì)特定應(yīng)用按期望選擇分辨率或開關(guān)層的數(shù)目。開關(guān)層可以配置在相互垂直的平面中。例如，一個(gè)或更多個(gè)開關(guān)層可以在兩個(gè)維度中互連，且位于水平平面或x-y平面中，且一個(gè)或更多個(gè)另外的開關(guān)層可以在第三維度中互連且位于垂直平面或z平面中，從而大大增加了控制器能夠選擇的可用電路拓?fù)鋽?shù)目。另外，該配置是對(duì)稱的，這是因?yàn)樯鲜鲚斎攵俗右约吧鲜鲚敵龆俗涌梢晕挥谠撆渲玫挠覀?cè)或左側(cè)，從而使得外部源或外部負(fù)載能夠在該配置的任一側(cè)被連接。

本發(fā)明的另一方面在于，一種動(dòng)態(tài)管理各電源和各電負(fù)載之間的電力的方法。該方法通過以下步驟來執(zhí)行：將各輸入端子連接到各電源，將各輸出端子連接到各電負(fù)載，將監(jiān)視節(jié)點(diǎn)連接到各輸入端子和輸出端子，在輸入和輸出端子中連接電力存儲(chǔ)單元，各單元能夠存儲(chǔ)來自至少一個(gè)電源的電力且能夠?qū)⑺鎯?chǔ)的電力放電到至少一個(gè)電負(fù)載，將單元中的一個(gè)配置在基礎(chǔ)層中，將可控開關(guān)連接到單元，各開關(guān)具有使得開關(guān)能夠在開關(guān)狀態(tài)之間切換的控制輸入，將開關(guān)中的至少一個(gè)和單元中的另一個(gè)配置在開關(guān)層中，在各電源和各電負(fù)載的工作期間，使用針對(duì)各層的從控制器和可操作連接到各從控制器的主控制器來對(duì)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)處的工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視，響應(yīng)于所監(jiān)視的工作狀態(tài)而通過控制器的操作在控制輸入處選擇性動(dòng)態(tài)控制開關(guān)從而以不同的電路拓?fù)鋵卧ミB，使得處于開關(guān)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)的各單元存儲(chǔ)來自至少一個(gè)電源的電力，且使得處于開關(guān)狀態(tài)中的另一個(gè)狀態(tài)的各單元將存儲(chǔ)的電力放電到至少一個(gè)電負(fù)載。

在所附權(quán)利要求中具體闡述了被視為本發(fā)明特征的新穎特征。然而，本發(fā)明自身在其構(gòu)造和其操作方法方面連同其另外的目的和優(yōu)點(diǎn)，將從以下結(jié)合附圖解讀的實(shí)施例的描述中得到最佳理解。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)至少一個(gè)電源和至少一個(gè)電負(fù)載之間的電力進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理配置的一個(gè)實(shí)施例的部分示意電路圖。

圖2是用于圖1的配置的程序化的主控制器。

圖3是圖2的主控制器訪問的查找表。

圖4和圖5一起包括根據(jù)本發(fā)明的配置的另一實(shí)施例的示意電路圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)至少一個(gè)電源和至少一個(gè)電負(fù)載之間的電力進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理的配置的另一實(shí)施例的示意電路，且類似于圖1，然而描繪了多個(gè)從控制器。

圖7是描繪了主控制器如何連接到圖6的實(shí)施例中的各從控制器的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖標(biāo)記10總地標(biāo)識(shí)用于動(dòng)態(tài)且高效地管理提供電力的一個(gè)或更多個(gè)外部電源12、14和16以及一個(gè)或更多個(gè)消耗電力的外部電負(fù)載r1、r2和r3中的電力的配置。源可以包括諸如ac電力網(wǎng)或輸電干線等的任何交流(ac)源14、任何直流(dc)源16或任何組合的ac/dc源12。源12、14和16可以包括例如在發(fā)電機(jī)、渦輪發(fā)電機(jī)、熱電式發(fā)電機(jī)、燃料電池等中一般燃燒碳?xì)浠衔锶剂系娜魏尾豢稍偕茉?，或諸如光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電裝置、生物質(zhì)發(fā)電機(jī)、太陽能集熱系統(tǒng)、地?zé)嵯到y(tǒng)等的任何可再生能源。盡管圖1示出三個(gè)源，然而可以采用包括僅一個(gè)源的任何數(shù)目的源。負(fù)載可以包括諸如普通燈絲燈泡等的任何dc電阻性負(fù)載r1和r2、或諸如用于熒光燈或汽弧照明的馬達(dá)和鎮(zhèn)流器中的電感性負(fù)載、和/或諸如電容性馬達(dá)起動(dòng)器的電容性負(fù)載。盡管在圖1中示出了三個(gè)負(fù)載，然而可以采用包括僅一個(gè)負(fù)載的任何數(shù)目的負(fù)載。

配置10包括：至少一個(gè)輸入端子，且如圖所示，包括連接到各源12、14和16的多個(gè)輸入端子18、20和22(標(biāo)為in1、in2和in3)；至少一個(gè)輸出端子，且如圖所示，包括連接到各負(fù)載r1、r2和17的多個(gè)輸出端子24、26和28(標(biāo)為out1、out2和out3)；以及多個(gè)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8和n9，各節(jié)點(diǎn)經(jīng)由電阻器r連接到輸入端子和輸出端子。如下所述，程序化的控制系統(tǒng)在源和負(fù)載工作期間動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)視節(jié)點(diǎn)處的例如工作電壓的工作狀態(tài)。在圖1-5的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)包括單個(gè)主控制器30(見圖2)。在圖6-7的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)包括單個(gè)主控制器42和多個(gè)從控制器44、46和48(見圖7)。圖2的主控制器30具有分別連接到監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8和n9的輸入引腳1-9。

多個(gè)二極管d1、d2、d6、d7、d11和d12也連接在配置10中以控制在輸入和輸出端子之間流動(dòng)的dc電流的方向。二極管阻斷沿不希望路徑的dc電流的流動(dòng)。監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n1、n4和n7分別連接到輸入端子18、20和22。監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n3、n6和n9分別連接到輸出端子24、26和28。二極管d1、d6和d11連接在監(jiān)視節(jié)點(diǎn)對(duì)n1、n2，對(duì)n4、n5和對(duì)n7、n8之間。

多個(gè)電力存儲(chǔ)單元32、34和36連接在輸入端子和輸出端子中。如下所述，各單元32、34和36能夠存儲(chǔ)來自至少一個(gè)源的電力且能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的電力放電到至少一個(gè)負(fù)載。優(yōu)選地，各單元32、34和36或電力體自身包括電容器，或電池(b1、b2和b3)與電容器(c1、c2和c3)的并行組合，用于存儲(chǔ)來自至少一個(gè)源的dc電壓且用于將存儲(chǔ)的dc電壓放電到至少一個(gè)負(fù)載。有利地，這樣的單元各自(也標(biāo)為b-cap1、b-cap2和b-cap3)用作電壓調(diào)節(jié)器和濾波器、可再充電且具有極低的內(nèi)部電阻用于以高于95％的能量存儲(chǔ)高效率快速再充電。有利地，單元是電雙層電容器，也稱為超級(jí)電容(supercap或ultracap)。單元32、34和36優(yōu)選地結(jié)構(gòu)上相同且可彼此互換。

配置10還包括多個(gè)可控開關(guān)m1、m2、m3和m4，其連接到上述單元且具有使得各開關(guān)能夠在打開和閉合開關(guān)狀態(tài)之間切換的控制輸入g1、g2、g3和g4。有利地，各開關(guān)是具有柵極、基極或觸發(fā)器作為控制輸入的晶體管。各開關(guān)可以例如是固態(tài)開關(guān)或諸如繼電器等的其等同物，固態(tài)開關(guān)諸如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(fet)(特別是hexfet(如圖所示)或mosfet或flipfet)、絕緣柵雙極型晶體管(igbt)、或可控硅整流器(scr)等。開關(guān)m1跨單元32連接在輸入端子18、20之間。開關(guān)m2跨單元32連接在輸出端子24、26之間。開關(guān)m3跨單元34連接在輸入端子20、22之間。開關(guān)m4跨單元34連接在輸出端子26、28之間。

配置10還包括多個(gè)控制輸入端子38、40(標(biāo)為ina和inb)。具有一個(gè)分支中的二極管d4和開關(guān)ma以及另一個(gè)分支中的二極管d5和開關(guān)mb的并行組合跨端子38和26連接，且將單元32和34互連。具有一個(gè)分支中的二極管d9和開關(guān)mc以及另一個(gè)分支中的二極管d10和開關(guān)md的另一并行組合跨端子40和28連接，且將單元34和36互連。開關(guān)ma、mb、mc和md具有控制輸入ga、gb、gc和gd。具有控制輸入gx的另外的開關(guān)mx經(jīng)由二極管d3連接在端子38和地之間。具有控制輸入gy的另外的開關(guān)my經(jīng)由二極管d8連接在端子40和地之間。

主控制器30如上所述在各源和各負(fù)載工作期間動(dòng)態(tài)監(jiān)視所有監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8和n9處的工作狀態(tài)，例如工作電壓。主控制器30檢測(cè)這些節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)或更多個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電壓，且確定例如特定源是否在供應(yīng)電力，和/或特定負(fù)載是否在接收電力。主控制器30還響應(yīng)于監(jiān)視的工作狀態(tài)，在下述開關(guān)的各個(gè)控制輸入處選擇性動(dòng)態(tài)控制所有開關(guān)m1、m2、m3、m4、ma、mb、mc、md、mx和my從而以不同的電路拓?fù)浠ミB單元32、34和36?？刂破?0具有分別連接到這些控制輸入的輸出引腳12-17和19-22。對(duì)引腳10提供dc電壓。引腳11接地。引腳18保留?？刂破?0、單元32、34和36以及所有開關(guān)m1、m2、m3、m4、ma、mb、mc、md、mx和my都是dc裝置。因此，采用ac-dc整流器13和15來將各個(gè)ac源12和14提供的ac電壓轉(zhuǎn)換成dc電壓。類似地，在ac負(fù)載17處連接dc-ac逆變器19。

主控制器30使得處于開關(guān)狀態(tài)之一諸如閉合狀態(tài)下的各單元能夠存儲(chǔ)來自至少一個(gè)源的電壓，并且使得處于開關(guān)狀態(tài)中另一個(gè)諸如打開狀態(tài)下的各單元能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的電壓放電到至少一個(gè)負(fù)載。主控制器30有利地訪問具有與存儲(chǔ)的電路拓?fù)鋵?duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器或查找表(見圖3)，并且響應(yīng)于監(jiān)視的工作狀態(tài)檢索數(shù)據(jù)。例如，在一些不同的拓?fù)渲?，所有單元彼此串?lián)和/或并聯(lián)和/或串并聯(lián)連接以進(jìn)行充電和/或放電；且在其它不同拓?fù)渲?，選擇個(gè)別單元來充電和/或放電。各個(gè)拓?fù)淇梢栽趩蝹€(gè)或多個(gè)步驟中同時(shí)實(shí)施或按序?qū)嵤?/p>

更具體地，圖3的表在頂行描繪了開關(guān)m1、m2、m3、m4、ma、mb、mc、md、mx和my。第一列指示單元是否被充電或放電。第二列指示拓?fù)?。列和行交叉處的“x”表示特定開關(guān)被控制器30切換到閉合狀態(tài)。列和行交叉處的“o”表示特定開關(guān)被控制器30切換到打開狀態(tài)。

單元優(yōu)選地以層來配置。單元中的一個(gè)諸如36優(yōu)選地與二極管d11和d12以及與監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n7、n8和n9共同配置在基礎(chǔ)層60中。單元中的另一個(gè)諸如34與開關(guān)m3、m4、mc、md和my中的一個(gè)或更多個(gè)以及與二極管d6和d7以及與監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n4、n5和n6共同配置在開關(guān)層62中。單元中的另一個(gè)諸如32與開關(guān)m1、m2、ma、mb和mx中的一個(gè)或更多個(gè)以及與二極管d1和d2以及與監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n1、n2和n3共同配置在另一開關(guān)層64中。該配置也稱為模塊，包括一個(gè)基礎(chǔ)層60以及開關(guān)層62、64中的一個(gè)或更多個(gè)。該模塊可以具有任何數(shù)目的開關(guān)層，因此該模塊易于張縮。這不僅降低了成本，還使得能夠針對(duì)特定應(yīng)用按期望選擇分辨率或?qū)拥臄?shù)目。層可以配置在相互垂直的平面中。例如，上述基礎(chǔ)層60和上述開關(guān)層62、64中的一個(gè)或更多個(gè)可以在兩個(gè)維度互連且位于水平平面或x-y平面中，且如圖4最佳所示的各自包括另外單元b-cap4、b-cap5和b-cap6的另外開關(guān)層可在第三維度互連且位于垂直平面或z平面中，從而大大提高了控制器可選擇的可用電路拓?fù)涞臄?shù)目。此外，該配置是對(duì)稱的且雙向的，這是因?yàn)檩斎攵俗?2、14和16以及輸出端子24、26和28可位于該配置的右側(cè)或左側(cè)，從而使得外部源或外部負(fù)載能夠在該雙向配置任一側(cè)被連接。

多路徑、對(duì)稱、矩陣狀構(gòu)造使得配置10能夠以低成本且高效地?zé)o限擴(kuò)展。在一些情況下，效率達(dá)到或超過99％。配置10包括如期望那么多的重復(fù)開關(guān)層。這樣的開關(guān)層的數(shù)目限定了配置的可用分辨率(resolution)。配置高效地集成多個(gè)外部電源，包括可在高低阻抗之間變化的不同ac和dc源，并將其可用輸出功率中的一個(gè)或更多個(gè)混合以存儲(chǔ)在一個(gè)或更多個(gè)單元中和/或遞送至一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載。如果針對(duì)特定加載情況不存在可用輸出功率或可用輸出功率不足，則單元承擔(dān)將一個(gè)或更多其存儲(chǔ)的可用功率混合以遞送至一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載的任務(wù)。功率存儲(chǔ)或功率轉(zhuǎn)移可同時(shí)發(fā)生或按序發(fā)生。

配置10可被描述為智能能量收集器和分布器，其動(dòng)態(tài)地工作，即實(shí)時(shí)工作。基礎(chǔ)層以及一個(gè)或更多個(gè)開關(guān)層可安裝在單個(gè)印刷電路板(pcb)上。具有一個(gè)或更多個(gè)開關(guān)層的另外的pcb可容易地互連到第一次提到的pcb。配置10采用以重復(fù)模式組裝的單模塊結(jié)構(gòu)。單元的數(shù)目由最大負(fù)載功率和所需的電壓分辨率限定。需要對(duì)負(fù)載和源的狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)視或頻繁監(jiān)視。通過監(jiān)視監(jiān)視節(jié)點(diǎn)，控制器30可檢測(cè)任何特定層或pcb是否是有缺陷的，且可控制開關(guān)來旁路任何這種有缺陷的層或pcb。

應(yīng)理解的是，各上述元件或者兩個(gè)或更多個(gè)上述元件一起也可以在與上述類型不同的其它類型構(gòu)造中找到有用的應(yīng)用。例如，兩個(gè)hexfetma和mb及其二極管d4和d5可被單個(gè)flipfet替換。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6-7的實(shí)施例，除了示出上述從控制器44、46和48，針對(duì)各層64、62和60一個(gè)從控制器外，圖6與圖1相同。圖7描繪了這些從控制器44、46和48如何連接到主控制器42。圖6-7中的節(jié)點(diǎn)、單元和開關(guān)在結(jié)構(gòu)和功能上與圖1-3中以上描繪的相同，且因此不需要再重復(fù)。不是僅依賴于主控制器30來執(zhí)行其上述功能，在圖6-7中，主控制器42及其從控制器44、46和48執(zhí)行這些同樣的功能，然而是以更高的速度和效率執(zhí)行這些同樣的功能，并且也執(zhí)行另外的功能。

如圖7所示，主控制器42通過雙向線或握手線50、52和54連接到從控制器44、46和48。主控制器42具有以下控制輸出：控制1、控制2、控制3、控制4和控制5，這些控制輸出被連接以對(duì)開關(guān)層64中從控制器44的輸入gx、g1、ga、gb和g2和/或控制開關(guān)層62中從控制器46的輸入gy、g3、gc、gd和g4進(jìn)行控制。從控制器44監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n1、n2和n3且連接到控制輸入gx、g1、ga、gb和g2。從控制器46監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n4、n5和n6，且連接到控制輸入gy、g3、gc、gd和g4。從控制器48監(jiān)視節(jié)點(diǎn)n7、n8和n9。

因此，根據(jù)本公開，該配置在開關(guān)層中包括多個(gè)相同的單元或電力體。各電力體包含正輸入/輸出和負(fù)輸入/輸出，具有阻斷二極管來確保極性不被反轉(zhuǎn)?？偸怯械降氐倪B接以及到電源的連接。電力和地可以是任一極性。在電力體的中心是快速充放電能量存儲(chǔ)元件，諸如上述超級(jí)電容b-cap1、b-cap2和b-cap3。除了電力外，連接到所有信號(hào)路徑的是可控開關(guān)，一般是諸如hexfet等的半導(dǎo)體裝置。通過控制這些開關(guān)，可用電力被導(dǎo)向電力體用于充電，且然后在適當(dāng)時(shí)電力以諸如電壓、安培、波形和定時(shí)(timing)等所需形式被釋放到期望的負(fù)載或目標(biāo)。開關(guān)層中的各層具有信號(hào)輸入和輸出線，用于控制開關(guān)且用于監(jiān)視可用的電力狀態(tài)，以及所需和/或可能的負(fù)載需求以用于任何給定時(shí)刻的最佳可能方案(性能)?？刂扑羞@些的是控制系統(tǒng)和可編程rom。各種定時(shí)和組件組合不僅限定了電力的狀態(tài)，還限定了電力的形狀和定時(shí)。

該配置可操作為電力脈沖消耗器(電力充電)，或電力脈沖發(fā)生器(電力供應(yīng)器)。對(duì)單元充電或放電可作為至少一個(gè)定時(shí)函數(shù)(timedfunction)或作為一系列定時(shí)函數(shù)來執(zhí)行。這些定時(shí)函數(shù)(脈沖)可以非常長或非常短，或其間的任何時(shí)段?？焖傧盗械拈L脈沖將產(chǎn)生變化極少或沒有變化的基本恒定的輸出或形狀基本恒定的輸出，即水平直線函數(shù)或dc電壓。其它任何情況將產(chǎn)生具有至少一個(gè)斜度或甚至更大變化的可變輸出，或ac電壓。由于各電力狀態(tài)可包括給定時(shí)段的至少一個(gè)脈沖或脈沖集合體(脈沖包括電壓、安培和時(shí)間)，因此可以針對(duì)任何給定源或任何給定負(fù)載根據(jù)需要成形任何類型的電力充電函數(shù)或電力消耗函數(shù)。

為了進(jìn)一步提高該配置的多用性和電力，將具有可訪問存儲(chǔ)器的上述從控制器44、46和48添加到各層中的各單元以使得各單元“智能”。本地化的“智能”單元的添加提供了在源處傳遞諸如充電狀態(tài)、噪聲控制、定時(shí)、失真、形狀等的特定功能的額外能力，使得它們能夠得到更好和更快速的管理，從而擴(kuò)展該配置的先進(jìn)性和效率。該配置總是由主控制器監(jiān)視和管理，主控制器具有可訪問存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)真值表，且執(zhí)行提供諸如特定波形、功率限制、負(fù)載優(yōu)先級(jí)丟失和/或序列表等的定制功能的另外子程序。從控制器44、46和48以與主控制器相同的方式監(jiān)視各層中的本地情況，然而各從控制器被主控制器分配特定功能以接管或補(bǔ)充主控制器的功能。另外，諸如噪聲去除或開關(guān)失真等的第二或第三功能可轉(zhuǎn)移給從控制器44、46和48。該配置具有通過其硬件平臺(tái)上的軟件研發(fā)開發(fā)出許多不同電力管理功能的能力。

盡管本發(fā)明已被示出和描述為一種對(duì)一個(gè)或更多個(gè)電源和一個(gè)或更多個(gè)電負(fù)載中的電力進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理的配置和方法，然而不旨于將本發(fā)明限于所示細(xì)節(jié)，因?yàn)樵诓灰匀魏畏绞矫撾x本發(fā)明精神的情況下可以做出各種修改和結(jié)構(gòu)變化。

無需進(jìn)一步分析，以上內(nèi)容充分揭示了本發(fā)明的主旨，他人可通過應(yīng)用現(xiàn)有的知識(shí)，在不省略從現(xiàn)有技術(shù)觀點(diǎn)看完全構(gòu)成本發(fā)明的一般或特別方面的主要特征的特征點(diǎn)的情況下，便利地修改以上內(nèi)容以適于各種應(yīng)用，因此，這樣的修改應(yīng)該且旨在包含于權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)。

被主張為是新穎的、且期望通過專利權(quán)保護(hù)的內(nèi)容在權(quán)利要求中闡述。