布置在外部电源和负荷之间的可再充电的电源系统的制作方法

专利名称：布置在外部电源和负荷之间的可再充电的电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及布置在外部电源和负荷之间的可再充电的电源系统，并特别涉及能够收集或重新获得(recover)在充电和放电期间发生的热作为电能的结构。
背景技术：
最近几年，各种可再充电的装置已经受技术革新。这样的可充电装置被应用到各种装置，主要用于降低电能消耗和改进能量效率的目的。这样的可再充电的装置利用电气化学反应来对电能进行存储或放电。在充电和放电期间，发生热反应(即，热生成或吸收)。已提出了为了进一步改进电功率的使用效率而收集由这样的热反应生成的热能作为电能的技术。例如，日本公开专利公开第2004-063384号已公开了一种包括电池的电源装置， 其将从能够充电和放电的电池生成的热变换为电功率，并使用它，使得该装置通过降低作为热而浪费放弃的电能来有效使用电功率。以上日本公开专利公开第2004-063384号所公开的包括电池的电源装置主要针对例如镍氢电池或镍镉电池的电池，当重复浅充放时，由于存储效应使得该电池的基本可用容量将降低。由此，该电源装置仅针对为了消除容量降低的目的的、在再生放电期间发生的热能的有效使用。然而，即使在普通使用形式(充电/放电周期)下，也发生热反应，并所以可通过收集如上所述发生的热能来进一步改进电功率的使用效率。

发明内容
已作出本发明用于克服以上问题，并且本发明的目的是提供一种电源系统，其甚至在普通充电/放电操作期间也收集热能，并由此可改进电力(即，电功率)的使用效率。根据本发明的一个方面，提供了一种布置在外部电源和负荷之间的电源系统。该电源系统包括蓄电模块，包括(i)其间具有预定间隔的第一和第二蓄电单元，和(ii)发电单元，能够与所述第一和第二蓄电单元两者并发接触，并由热电转换元件形成；和控制单元，用于控制所述第一和第二蓄电单元的充电和放电。在所述第一和第二蓄电单元中，取决于执行充电操作还是放电操作而发生不同热反应。所述热反应是热吸收反应和热生成反应。所述控制单元使得所述第一和第二蓄电单元之一可放电并使得另一蓄电单元可充电。优选地，该电源系统进一步包括切换机构，用于在所述蓄电模块中执行第一接触状态和第二接触状态之间的切换，在该第一接触状态下，所述发电单元的第一和第二部分与所述第一和第二蓄电单元分别接触，而在该第二状态下，所述发电单元的第二和第一部分与所述第一和第二蓄电单元分别接触。
更优选地，所述控制单元被配置为根据预定条件在第一充电/放电状态和第二充电/放电状态之间切换状态，该第一充电/放电状态使得所述第一蓄电单元可放电并使得所述第二蓄电单元可充电，而该第二充电/放电状态使得所述第一蓄电单元可充电并使得所述第二蓄电单元可放电。所述切换机构响应于所述控制单元在所述第一和第二充电/放电状态之间的切换，来执行所述第一和第二接触状态之间的切换。作为选择和优选地，该电源系统进一步包括一对所述蓄电模块，包括第一和第二蓄电模块；和切换机构，用于针对所述第一蓄电模块中包括的作为所述发电单元的第一发电单元和所述第二蓄电模块中包括的作为所述发电单元的第二发电单元来执行第一和第二接触状态之间的切换。在所述第一接触状态下，所述第一发电单元在所述第一蓄电模块中具有与所述第一蓄电单元接触的第一部分和与所述第二蓄电单元接触的第二部分，并且所述第二发电单元在所述第二蓄电模块中具有与所述第一蓄电单元接触的第一部分和与所述第二蓄电单元接触的第二部分。在所述第二接触状态下，所述第一发电单元在所述第二蓄电模块中具有与所述第二蓄电单元接触的第一部分和与所述第一蓄电单元接触的第二部分。所述第二发电单元在所述第一蓄电模块中具有与所述第二蓄电单元接触的第一部分和与所述第一蓄电单元接触的第二部分。更优选地，所述第一和第二蓄电模块沿着第一方向彼此相隔预定距离。所述第一蓄电模块中的所述第一和第二蓄电单元沿着与所述第一方向垂直的第二方向对齐。所述第二蓄电模块中的所述第一和第二蓄电单元沿着所述第二方向对齐并按照与所述第一蓄电模块中的布置顺序相反的顺序布置。所述切换机构沿着所述第一方向移动所述第一蓄电单元，并沿着所述第一方向与所述第一发电单元的移动相反地移动所述第二发电单元。优选地，所述蓄电模块进一步包括按压机构，用于增强所述第一蓄电单元与所述发电单元之间的紧密接触程度、以及所述第二蓄电单元与所述发电单元之间的紧密接触程度。更优选地，当所述切换机构在所述第一和第二接触状态之间切换状态时，所述按压机构释放施加到所述第一和第二蓄电单元与所述发电单元的压力。作为选择和更优选地，所述发电单元的所述第一和第二部分分别是所述发电单元的一对相对表面，并且所述第一和第二蓄电单元沿着与所述一对表面垂直的方向彼此对齐，以在所述蓄电单元之间定位所述发电单元。所述按压机构朝向所述成对表面中的至少一个施加压力。更优选地，分别充当所述发电单元的所述第一和第二部分的所述成对表面中的每一表面具有等于或小于所述第一或第二蓄电单元与所述表面接触的面积的面积。作为选择和优选地，所述蓄电模块包括多个所述第一蓄电单元、多个所述第二蓄电单元和多个所述发电单元。所述第一和第二蓄电单元沿着预定方向彼此交替布置。所述发电单元中的每一个布置在彼此相邻的所述第一和第二蓄电单元之间。优选地，所述控制单元使用所述发电单元所生成的电力对所述第一和第二蓄电单元之一进行充电。优选地，所述控制单元包括用于驱动所述控制单元的辅助蓄电单元，并且所述控制单元使用所述发电单元所生成的电力对所述辅助蓄电单元进行充电。更优选地，所述辅助蓄电单元包括由双电层电容器、锂离子电池和锂离子电容器中的至少一个形成的原电池(cell)。优选地，所述第一和第二蓄电单元包括由锂离子电容器和锂离子聚合体之一形成的原电池。优选地，所述热电转换元件是包括铋-碲的元件。根据当结合附图时对本发明的以下详细描述，本发明的前述和其他目的、特征和优点将变得更清楚。


图1是示出了根据本发明实施例的图像形成设备的示意结构的图。图2是示出了根据本发明实施例的电源系统和主控制单元的功能框图。图3是示出了根据本发明实施例的形成发电单元的热电转换装置的工作原理的图。图4是示意性示出了根据本发明实施例的发电单元的结构的横截面。图5到11是分别图示了根据本发明实施例的蓄电模块的结构和操作的示意图。图12A-12C示出了根据本发明实施例的电源系统中的切换机构的示例。图13示出了根据本发明实施例的与充电和放电相关的电路结构。图14是示出了根据本发明实施例的应用示例1的操作的示例的时间图。图15是示出了根据本发明实施例的应用示例1的处理过程的流程图。图16是示出了根据本发明实施例的应用示例2的操作的示例的时间图。图17是示出了根据本发明实施例的应用示例2的处理过程的流程图。图18是示出了根据本发明实施例的变型的电源系统和主控制单元的功能框图。图19到23是分别图示了根据本实施例的变型的蓄电模块的结构和操作的示意图。图24A和24B示出了根据本发明实施例的变型的电源系统中的切换机构的示例。
具体实施例方式现在将参考图来描述本发明的实施例。在以下描述中，相同或对应部分具有相同附图标记，并且不重复其描述。根据本发明实施例的电源系统布置在外部电源和负荷之间，可在蓄电单元中存储从外部电源供应的电力(即，电功率)的一部分或全部，并且必要时，可向负荷供应所存储的电力。具体来说，根据该实施例的电源系统包括多个蓄电单元，每一蓄电单元取决于充电和放电操作而引起不同热反应(即，热吸收反应和热生成反应)中的一个和另一个。电源系统通过利用在每一蓄电单元中发生的热反应(热吸收反应或热生成反应)而收集热能作为电能。将对于其中向图像形成设备应用以上电源系统的实施例给出以下描述。<A.整体结构>参考图1，现在将描述根据本发明实施例的图像形成设备MFP的整体结构。图1图示了装备有串联(tandem)类型的彩色打印引擎的图像形成设备MFP。
图像形成设备MFP具有打印引擎，其包括电源系统100和主控制单元200。典型地，打印引擎基于由图像扫描仪800通过利用光学读取要打印的文档的内容而获得的图像信息，来在纸页馈送单元1中装载的纸页P上形成彩色或单色图像。图像扫描仪800耦接到自动文档馈送器(ADF)900，其连续传输要打印的文档。更具体地，打印引擎包括用于黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色⑶四种颜色的处理单元30Y、30M、30C和30K，其可被统称为“处理单元30”。相应颜色的处理单元30按照转印带8的移动方向对齐，用于在转印带8上连续形成对应颜色的调色剂图像。处理单元30Y、30M、30C和30K分别包括初级转印辊10Y、10MU0C和IOK(它们其后可被统称为“初级转印辊10”)、感光器11Y、11M、11C和11K(它们其后可被统称为“感光器11”)、显影辊12Y、12M、12C和12K (它们其后可被统称为“显影辊12”)、打印头13Y、13M、 13C和13K(它们其后可被统称为“打印头13”)、充电器14Y、14M、14C和14K(它们其后可被统称为“充电器14”)和调色剂单元15Y、15M、15C和15K (它们其后可被统称为“调色剂单元15”)。当每一处理单元30接收到与每一控制台面板700等上的用户操作对应的打印请求时，处理单元30在感光器11上形成用于形成要打印的图像的对应颜色的调色剂图像，并与其他处理单元30同步地将由此形成的对应颜色的调色器图像转印到转印带8上。在该操作中，初级转印辊10将感光器11上的调色剂移动到转印带8上。首先，在每一处理单元中，充电器14对旋转感光器11的表面进行充电，而打印头 13根据要打印的图像的信息对感光器11的表面执行曝光。由此，在感光器11的表面上形成代表要形成的调色剂图像的静电潜像。其后，显影辊12在感光器11的表面上供应来自调色剂单元15的调色剂，使得将静电潜像显影为调色剂图像。初级转印辊10在由驱动马达9旋转的转印带8上连续转印在相应感光器11上形成的调色剂图像。由此，相应调色剂图像彼此重叠，以形成要转印到纸页P上的调色剂图像。打印引擎包括密度传感器31，其可感测转印带8上的调色剂密度，用于使得要打印的调色剂图像的密度稳定化。馈送辊2取出在纸页馈送单元1中装载的纸页P。由此取出的纸页P由传输辊4 等沿着传输路径3传输。当纸页P到达定时传感器32时，传输辊4暂时停止纸页P。与其中在转印带8上形成的调色剂图像到达次级转印辊5的操作同步，传输辊4将纸页P传输到次级转印辊5。馈送纸页P，使得纸页P的前端位置与转印带8上形成的调色剂图像的前端匹配。由此，次级转印辊5和相对的辊6将来自转印带8的调色剂图像转印在纸页P上。 典型地，已向次级转印辊5施加预定电势(例如，与调色剂图像的电荷对应的大约+200V)。 这生成了朝向次级转印辊5电吸附转印带8上的调色剂图像的电力，使得执行纸页P上的转印。此外，定影装置7向转印到纸页P上的调色剂图像施加热和压力，并由此将调色剂图像定影到纸页P。承载定影后的调色剂图像的纸页P被释放到释放托盘。由此，完成了一连串打印处理。主控制单元200管理打印引擎的以上打印处理的全部处理。稍后将描述主控制单元200的细节。
电源系统100与外部电源(典型地，商用AC电源)相连，并向以上打印引擎中包括的相应负荷供应需要的电力。具体来说，电源系统100具有蓄电功能，并使用其中存储的电力，用于在较低功耗模式下供电并向消耗大电力的大负荷供电。〈B.电源系统和主控制单元〉现在参考图2，将描述图1中示出的电源系统100和主控制单元200。(bl.电源系统)电源系统100布置在AC电源和包括主控制单元200的打印引擎的每一负荷之间， 并供应与该负荷对应的种类的电力。电源系统100包括控制模块110、蓄电模块120和切换机构160。控制模块110向与其相连的负荷供电，并控制对于蓄电模块120(精确地说，其中包括的蓄电单元121和12 的充电和放电。更具体地，控制模块110包括电源单元112、控制单元114和辅助蓄电单元116。电源单元112使用从AC电源供应的AC电力并由此产生用于驱动打印引擎的各种负荷的各种电力(例如，DC 48V电源、DC 12V电源和DC 3V电源)以及用于对蓄电模块120 进行充电的电力。典型地，电源单元112由换能器、AC/DC变换器(整流器)、DC/DC变换器 (开关稳压器)等形成。控制单元114控制向打印引擎中包括的相应负荷的电力供应，并还控制蓄电模块 120的充电/放电。例如，根据本实施例的图像形成设备MFP除了允许正常图像形成处理的模式(正常模式)之外还具有用于抑制功耗的较低功耗模式(睡眠模式和待令模式)。根据图像形成设备MFP的这些操作模式，控制单元114控制向相应负荷的供电停止以及蓄电模块120的蓄电模块的充电/放电。根据蓄电单元中存储的电量，控制单元114选择性地执行蓄电单元的充电及其放电。稍后将描述其特定应用示例。当在电源单元112在较低功耗模式等下休息的情况下、如稍后描述的那样执行蓄电模块120的蓄电单元的充电和放电之间的切换时，辅助蓄电单元116供应需要的电力。辅助蓄电单元116可供应用于驱动切换机构160的电力。例如，辅助蓄电单元116由诸如双电层电容器、锂离子电池或锂离子电容器的蓄电原电池形成。蓄电模块120包括蓄电单元121和122、发电单元140和按压机构130。蓄电单元121和122由引起充电操作中的热吸收反应和热生成反应之一并引起放电操作中的另一反应的蓄电原电池形成。典型地，在蓄电单元121和122中，当执行充电操作时发生热吸收反应，而当执行放电操作时发生热生成反应。特别是，蓄电单元121和122 包括由锂离子电容器或锂离子聚合体形成的蓄电原电池。现在，原电池材料的发展正迅速前进。所以，蓄电原电池不限于以上包括锂的原电池，并且假设蓄电原电池引起充电操作中的热生成反应并引起放电操作中的热吸收反应，则可在根据该实施例的电源系统中采用任何种类蓄电池。典型地，通过串联(或者必要时，并联)连接需要数目的单元原电池，来配置每一蓄电单元121和122，以提高需要的端电压。发电单元140包括热电转换元件，并利用在蓄电单元121和122中发生的热反应来生成电功率。蓄电单元121和122彼此隔开预定距离，用于引起它们之间的温差。发电单元140可与两个蓄电单元121和122并发接触，并通过利用蓄电单元121和122之间的温差来生成电动势。在根据该实施例的电源系统100中，控制单元114允许蓄电单元121和122之一执行放电，并允许另一个执行充电。该控制分别引起位于图中的发电单元140上面的蓄电单元121和位于图中的发电单元140下面的蓄电单元122中的不同热反应。由此，蓄电单元之一引起热吸收反应以降低温度，而另一蓄电单元引起热生成反应以升高温度。如上所述，发电单元140与不同温度的两个蓄电单元121和122接触，并由此通过利用这两个部分之间发生的温差来执行发电。可根据发电单元140中的热电转换装置的结构来适当地设计其中发电单元140与这两个蓄电单元接触的部分的尺寸和位置。在本说明书中，“可放电”意味着其中正讨论的蓄电单元中存储的电力正被放电的状态、或其中满足条件并且电力可被放电的状态。例如，“可放电”可包括其中蓄电单元与用于向负荷供电的路径电连接、但是负荷不需要该电力的情况。同样，“可充电”意味着其中正讨论的蓄电单元正存储电力(即，正被充电)的状态、或其中满足条件并且可执行充电的状态。在根据该实施例的电源系统100中，不必并发引起蓄电单元之一的放电和另一蓄电单元的充电。这是因为当在至少一个蓄电单元中已发生热反应时，发电单元140可利用温差。由此，在根据该实施例的蓄电系统中，即使当仅与发电单元140接触的两个蓄电单元 121和122之一执行放电或充电、而另一蓄电单元既不执行放电也不执行充电时，发电单元 140也可执行发电。根据蓄电单元121和122的充电/放电状态，切换机构160在第一接触状态和第二接触状态之间切换状态，在第一接触状态下，其使得发电单元140的表面中的一个和另一个分别与蓄电单元121和122接触，而在第二接触状态下，其相反地使得发电单元140的表面中的所述一个和所述另一个分别与蓄电单元122和121接触。由此，利用温差的形式 (即，分别具体确定这些部分温度更高和更低的形式)在发电单元140中是预定的。所以， 分别与蓄电单元121和122接触的发电单元140的接触部分必须响应于蓄电单元121和 122中的充电和放电操作之间的切换而变换(inverted)。控制单元114根据预定条件来在第一充电/放电状态和第二充电/放电状态之间执行切换，在第一充电/放电状态中，蓄电单元121是可放电的，而蓄电单元122是可充电的，在第二充电/放电状态中，蓄电单元121是可充电的，而蓄电单元122是可放电的。响应于控制单元114的充电/放电状态的切换，切换机构160执行前面描述的第一和第二接触状态之间的切换。按压机构130增强蓄电单元121和发电单元140之间的密切接触程度以及蓄电单元122和发电单元140之间的密切接触程度。更具体地，按压机构130向蓄电单元121、发电单元140和蓄电单元122中的每一个的一侧或两侧施加压力。当按压机构130执行第一和第二接触状态之间的切换时，其从蓄电单元121和122以及发电单元140释放压力。(b.主控制单元)参考图2，主控制单元200包括CPU (中央处理单元)210、扫描控制单元220、图像控制单元230、处理控制单元M0、纸页馈送控制单元250、传输控制单元沈0、定影系统270 和外部接口 (I/F)280o
CPU 210管理主控制单元200的整体控制。典型地，CPU 210运行存储器(未示出)中存储的程序命令以提供各种功能。扫描控制单元220根据从CPU 210提供的指令控制由图像扫描仪800对文档执行的图像扫描操作、由自动文档馈送器900进行的文档馈送。图像控制单元230通过对图像扫描仪800等扫描的图像执行必要图像处理，而产生适于图像形成的图像数据。根据来自CPU 210的指令，处理控制单元240与纸页馈送控制单元250、传输控制单元260和定影系统270合作以提供图像形成处理。纸页馈送控制单元250控制在纸页馈送单元1中装载的纸页P的馈送。传输控制单元260控制纸页P沿着传输路径3的传输。 定影系统270控制由定影装置7等执行的定影处理。在稍后要描述的应用示例2中，将对于定影系统270使用从蓄电模块120快速放电的电力以提高定影装置7的温度的情况下的处理进行描述。外部接口 280与外围装置和网络相连，以在CPU 210和与其相连的装置之间传递
需要的信息。CPU 210还与控制台面板700相连，用于在控制台面板700的显示单元710上显示根据该处理的信息，并接受由控制台面板700的操作单元720上的用户操作所发出的指令。〈C.发电单元〉现在参考图3和4，将对于根据该实施例的发电单元140给出描述。热电转换是利用电和热之间的相互反应的能量转换现象。根据该实施例的发电单元140利用塞贝克效应作为热电转换(即，从热能量到电能量的转换)。塞贝克效应是其中具有温差的某种物质在其相对的两端之间生成热电动势的现象。一般来说，当在相对的两端之间发生IK温差时，金属生成大约几微伏的热电动势，而半导体生成在几十到几百微伏之间的热电动势。参考图3，形成根据该实施例的发电单元140的热电转换装置是例如具有所谓π 型结构(即，其中P型半导体和N型半导体串联组合在一起的结构)的装置。根据图3中示出的结构，串联交替布置多个P型半导体和多个N型半导体，并由此可任意设计在相对的两端之间发生的热电动势(端电压)。P型半导体和N型半导体在用于引起热电动势所需的温差方面彼此不同。如图3中所示，所以，预先确定与较高温度热源接触的部分(即，根据图3中示出的示例的图中的上面表面)和与较低温度热源接触的部分(即，根据图3中示出的示例的图中的下面表面)。参考图4，发电单元140具有其中充当热电转换元件的N型半导体和P型半导体 145Ν和145Ρ被交替电气连接在一起的结构。由此，它包括其间具有预定距离的彼此相对的较高温度侧热转印板141和较低温度侧热转印板142。较高温度侧电极143_1、143_2和 143_3被布置为与较高温度侧热转印板141接触，并且热能通过较高温度侧热转印板141而在这些较高温度侧电极和蓄电单元之间传递。较低温度侧电极144_1、144_2和144_3被布置为与较低温度侧热转印板142接触，并且热能通过较低温度侧热转印板142而在这些较低温度侧电极和蓄电单元之间传递。由此，较高温度侧电极143_1、143_2和143_3以及较低温度侧电极144_1、144_2 和144_3的温度被设计为基本上分别等于与它们接触的蓄电单元的表面温度。
N型半导体或P型半导体被电连接在彼此相邻的较高温度侧电极和较低温度侧电极之间，并且每一个这样的半导体生成与温差对应的热电动势。所以，在发电单元140的相对两端之间出现的端电压等于由N型半导体和P型半导体145N和145P分别生成的热电动势之和。图4为了简明而示出了具有一共七个电极和一共六个半导体的结构的示例。然而，可对应于需要的设计值和情况而任意设计这些数目。提供这样的塞贝克效应的半导体可以是包括铋-碲(包括Bi-Te)的半导体。而且，取决于蓄电单元121和122的表面温度，可使用包括铅-碲(包括I^b-Te)的半导体或包括硅-锗(包括Si-Ge)的半导体。作为发电单元140的与相应蓄电单元接触的部分的、较高温度侧热转印板141和较低温度侧热转印板142最好被配置为具有等于或小于分别与它们接触的蓄电单元121和 122的面积的面积。由此，蓄电单元121和122的接触表面最好分别等于或大于较高温度侧热转印板141和较低温度侧热转印板142。这是因为N型半导体145N和P型半导体145P 所生成的热电动势的幅度取决于温差而可变，并所以最好维持稳定的端电压以使得温度分布均勻，从而在较高温度侧热转印板141和较低温度侧热转印板142的每一个上可以不发生温度的部分不规则。<D.蓄电模块的结构和操作〉参考图5到11，将对于根据该实施例的蓄电模块120的结构和操作给出描述。(dl.蓄电单元和发电单元的布置)当根据该实施例的蓄电模块120包括至少一对蓄电单元121和122以及一个发电单元140时，其实现预期的功能。然而，当单一发电单元140可能不提供充分高的端电压时， 最好布置多个发电单元140。因此，在实际形式中，如图5到11中所示，布置多个蓄电单元， 并且在彼此相邻的蓄电单元之间的相应位置处布置发电单元140.例如，根据该实施例的蓄电模块120包括第一组中的总共N个蓄电单元121_1、
121_2.......121_N(其后，其可被统称为“第一组中的蓄电单元121”)、第二组中的总共N
个蓄电单元122_1、122_2.......122_N(其后，其可被统称为“第二组中的蓄电单元122”)、
以及总共M个发电单元140_1、140_2.......140_M (其后，其可被统称为“发电单元140 ”)。
在这些图中，为了理解，第一组中的每一蓄电单元121被示出为“蓄电单元1”，而第二组中的每一蓄电单元122被示出为“蓄电单元2”。第一组中的蓄电单元121和第二组中的蓄电单元122互补执行充电操作和放
电操作。由此，当第一组中的蓄电单元121_1、121_2.......121_N可充电时，第二组中
的蓄电单元122_1、122_2.......122_N可放电。相反，当第一组中的蓄电单元121_1、
121_2、......121_N可放电时，第二组中的蓄电单元122_1、122_2、......122_N可充电。在蓄电模块120中，沿图中的纵向方向来交替布置第一组中的蓄电单元121和第二组中的蓄电单元122。在第一组中的蓄电单元121和第二组中的蓄电单元122之间布置每一发电单元140。所以，当第一和第二组中的每一组包括总共N个蓄电单元121或122 时，布置总共ON-1)个发电单元140。此外，可沿着图中的纵向方向施加压力的按压机构130被布置在第一和第二组中的蓄电单元121和122以及多个发电单元140外部。
由此，分别与蓄电单元121和122接触的发电单元140的部分是发电单元140的一对相对的表面，即图4中示出的较高温度侧热转印板141和较低温度侧热转印板142。第一组中的蓄电单元121和第二组中的蓄电单元122沿着与发电单元140的接触表面垂直的方向对齐，使得发电单元140可位于两个相邻蓄电单元之间。按压机构130朝向发电单元 140的接触表面的至少一个施加压力。图5到11分别示出了其中按压机构130被布置在相对两侧的结构。然而，末端表面之一可以是固定的，并且仅布置在另一侧的按压机构130可以施加压力。(d2.充电和放电操作以及发电操作)图5示出了根据该实施例的蓄电模块120的稳态的示例。图5示出了其中第
一组中的蓄电单元121_1、121_2、......121_N可放电而第二组中的蓄电单元122_1、
122_2、......122_N可充电的情况。在该稳态下，当第一组中的蓄电单元121_1、121_2.......121_N放电时，热生
成反应升高第一组中的蓄电单元121_1、121_2.......温度。当第二组中的蓄
电单元122_1、122_2.......122_Ν充电时，热吸收反应降低第二组中的蓄电单元122_1、
122_2、......温度。所以，配置发电单元140_1、140_2.......140_Μ中的每一个，使得第一组中的蓄
电单元121位于与较高温度侧热转印板141对应的一侧，而第二组中的蓄电单元122位于较低温度侧热转印板142的一侧。换言之，控制模块110的控制单元114使得与发电单元140的较高温度侧热转印板141接触的蓄电单元可放电，并且其使得与发电单元140的较低温度侧热转印板142接触的蓄电单元可充电。在图5到11中，为了理解的目的，较高温度侧热转印板141位于发电单元140中的一侧被涂上阴影。如图5中设置的发电单元140的位置关系与蓄电单元121和122的充电/放电状态分别引起发电单元140的表面(即，位于图中的上侧和下侧的表面)之间的温差。发电单元140取决于该温差生成预定热电动势。该热电动势生成的电流成为从该热能收集的电能。在图5中示出的状态下，满足有关第一和/或第二组中的蓄电单元121和/或122 中的剩余电量的条件或其他条件，切换充电/放电状态。通过比较端电压和预定阈值，来典型地执行有关蓄电单元中的剩余电量的确定。作为选择，可连续测量供应到每一蓄电单元的电流和从每一蓄电单元放电的电流，并可通过计算其间的差来估计电池中的剩余电量。在该切换操作中，如图6中所示，按压机构130首先从蓄电单元121和122以及发电单元140释放压力。由此，每一发电单元140从与其相邻的第一和第二组中的蓄电单元 121和122释放。随后，如图7中所示，切换机构160(未示出)沿着图中的横向方向滑动每一发电单元140。此外，如图8中所示，切换机构160反转每一发电单元140。由此，切换机构160 反转每一发电单元140的方向，以在图中的下侧定位较高温度侧热转印板141。其后，如图9中所示，切换机构160将这样反转的每一发电单元140返回到其可与蓄电单元121和122接触的位置。最后，如图10中所示，按压机构13向蓄电单元121和122以及发电单元140再次施加压力。如图11中所示，第一和第二组中的蓄电单元121和122切换它们的充电/放电状
态，使得第一组中的蓄电单元121_1、121_2.......121_N变得可充电，而第二组中的蓄电
单元122_1、122_2.......122_N可放电。结果，在每一发电单元140中，处于较高温度的第
二组中的蓄电单元122和较高温度侧热转印板141接触，而处于较低温度的第一组中的蓄电单元121和较低温度侧热转印板142接触。所以，每一发电单元140可继续热电动势的生成。在替换发电单元140的操作期间，其中第一组中的蓄电单元121与第二组中的蓄电单元122电绝缘的状态可继续。在该情况下，控制模块110的辅助蓄电单元116供应需要的电力。(d3.切换机构)如上所述用于反转发电单元140的方向(即，将其上面翻转到下面)的机构可采取任何形式，但是典型地可采用图12A-12C中所示的传送带传动的机构。根据本发明实施例的电源系统100中的切换机构160包括布置在旋转辊161和 162之间的循环传送带163。具有薄片形状的发电单元140形成在循环传送带163上。循环传送带163和发电单元140中的每一个由挠性材料制成。所以，可通过控制旋转辊161 和162旋转循环传送带163来反转发电单元140。循环传送带163被部分提供有用于允许发电单元140的相对表面稳定接触的开□。图12A示出了图6和7中示出的前述处理的某一时间点的状态，而图12B示出了图8和9中示出的前述处理的某一时间点的状态。图12C是图12A中向下拍摄的平面图。在循环传送带163上，形成与发电单元140的正输出端相连的端电极169. 1和 169. 3以及与发电单元140的负输出端相连的端电极169. 2和169. 4.此外，在端电极169. 1和169. 3的移动轴上分别布置有连接器端子164. 1和 165. 1，而在端电极169. 2和169. 4的移动轴上分别布置有连接器端子164. 2和165. 2。连接器端子164. 1和164. 2相对于循环传送带163被布置在图中的上侧，而连接器端子165. 1 和165. 2相对于循环传送带163被布置在图中的下侧。在正常状态下，这些连接器端子164. 1,164. 2,165. 1和165. 2被分别保持在与循环传送带163相隔预定距离的位置处。当按压机构130向蓄电单元121和122施加压力时， 在发电单元140位于图中的上侧的情况下，连接器端子164. 1和164.2分别与端电极169. 1 和169. 2电气接触。在发电单元140位于图中的下侧的情况下，连接器端子165. 1和165. 2 分别与端电极169. 3和169. 4电气接触。由此，当发电单元140位于图中的上侧时，通过端电极169. 1和169. 2从发电单元 140取出电力。当发电单元140位于图中的下侧时，通过端电极169. 3和169. 4从发电单元 140取出电力。(d4.充电/放电电路)参考图13，将对于用于切换第一和第二组中的前述蓄电单元的充电/放电状态的电路结构给出描述。电源单元112包括用于产生用于从外部AC电源对蓄电单元121或122进行充电的DC电(充电电压Vch)的AC/DC转换单元1121、与AC/DC转换单元1121的输出侧相连的充电总线1122、和用于将从蓄电单元121或122放电的电力提供到负荷的放电总线1123。第一组中的蓄电单元121_1、121_2.......121_N可电气连接在充电总线
1122和地线11 之间或放电总线1123和地线11 之间。由此，蓄电单元121_1、
121_2、......121_N通过第一组中的开关1124_1、1124_2、......1124_N而分别电气连接
到充电总线1122或放电总线1123。类似地，第二组中的蓄电单元122_1、122_2.......122_N可电气连接在充电总
线1122和地线11 之间或放电总线1123和地线11 之间。由此，蓄电单元122_1、
122_2、......122_N通过第二组中的开关1125_1、1125_2、......1125_N而分别电气连接
到充电总线1122或放电总线1123。第一组中的开关1124_1、1124_2、......1124_N和第二组中的开关1125_1、
1125_2.......1125_N响应于从控制模块110的控制单元114提供的切换指令，而彼此互
补地执行切换操作。由此，当第一组中的蓄电单元121被设置为可放电状态时，第一组中的
开关1124_1、1124_2.......1124_N将第一组中的对应蓄电单元121分别电气连接到充电
总线1122，而第二组中的开关1125_1、1125_2.......1125_N将第二组中的对应蓄电单元
122分别电气连接到放电总线1123。当第二组中的蓄电单元122被设置为可放电时，执行与上述相反的操作。由于以上电路结构，可在第一充电/放电状态和第二充电/放电状态之间切换状态，在第一充电/放电状态下，第一组中的蓄电单元121可放电而第二组中的蓄电单元122 可充电，在第二充电/放电状态下，第一组中的蓄电单元121可充电而第二组中的蓄电单元 122可放电。生成与第一和第二组中的蓄电单元121和122之间的温差对应的电力的发电单元 140电气连接到充电总线1122。此外，发电单元140可电气连接到控制模块110的辅助蓄电单元116。由此，控制模块110的控制单元114使用发电单元140所生成的电力来对第一或第二组中的蓄电单元121或122进行充电。作为选择，控制单元114使用发电单元140所生成的电力来对控制模块110的辅助蓄电单元116进行充电。辅助蓄电单元116的输出侧可电气连接到放电总线1123。作为选择，辅助蓄电单元116的输出侧可电气连接到切换机构160(图2)。由此，切换机构160由从辅助蓄电单元 116供应的电力来驱动。<E.应用示例1>作为根据本实施例的电源系统100的应用的示例，将对于当图像形成设备MFP进入低功耗模式时、其充当替代或可选电源的情况下的控制示例进行描述。首先，根据该实施例的应用示例1的图像形成设备MFP可在能执行例如打印处理的正常操作的正常模式和用于抑制功耗的较低功耗模式之间切换。在较低功耗模式下，降低负荷所消耗的电力，并且向这些负荷供电的电源装置(例如，开关稳压器)停止其操作。 由此，电源装置中的功率损耗(开关损耗)可为零。在该状态下，蓄电模块120供应可选电力。图14是示出了根据本发明实施例的应用示例1的操作的示例的时间图。图14示
14出了在(a)图像形成设备MFP中的操作模式下、(b)蓄电模块120中的充电/放电状态下、 (c)第一组中的蓄电单元121的充电/放电状态下、和(d)第二组中的蓄电单元122的充电 /放电状态下随时间发生的改变。如图14中的(a)所示，图像形成设备MFP中的操作模式在时间tl2从“正常模式” 改变为“较低功耗模式”，并在时间tl4从“较低功耗模式”改变为“正常模式”。如图14中的(b)所示，当图像形成设备MFP处于“正常模式”时，蓄电模块120总体上执行充电操作，而当图像形成设备MFP处于“较低功耗模式”时，蓄电模块120总体上执行放电操作。然而，形成蓄电模块120的第一组中的蓄电单元121的状态和第二组中的蓄电单元122的状态取决于存储的电量而在可充电状态和可放电状态之间适当切换。例如，在时间til处或之前，第一组中的蓄电单元121可充电，而第二组中的蓄电单元122可放电。在该状态下，图像形成设备MFP的操作模式是“正常模式”，使得利用从商用电源供应的电力来对第一组中的蓄电单元121充电，而第二组122中的蓄电单元122待令。在该状态下，对第一组中的蓄电单元121执行的充电操作引起热吸收反应，并且作为该热吸收反应所引起的温差的结果，发电单元140生成电力。使用发电单元140所生成的电力的全部或部分，用于对第一组中的蓄电单元121充电。在时间tll，确定第一组中的蓄电单元121所存储的电量是否达到上限。典型地， 这是基于第一组中的蓄电单元121的端电压是否等于或高于预定阈值而确定的。在时间tll，运行切换操作。由此，控制单元114将第一组中的蓄电单元121的状态从可充电状态切换为可放电状态，并将第二组中的蓄电单元122的状态从可放电状态切换为可充电状态。与此同步，控制单元114向切换机构160提供指令，用于切换发电单元 140的接触状态。因而，利用从商用电源提供的电力来对第二组中的蓄电单元122进行充电。在该状态下，与以上类似的是，对第二组中的蓄电单元122执行的充电操作引起热吸收反应，并且该热吸收反应所引起的温差促使发电单元140生成电力。使用发电单元140所生成的电力的全部或部分用于对第二组中的蓄电单元122充电。在随后的时间tl2，图像形成设备MFP的操作模式从“正常模式”改变为“较低功耗模式”，使得第一组中的可放电的蓄电单元121开始向负荷供电(充电)。在该状态下，第一组中的蓄电单元121中执行的放电操作引起热生成反应，并且该热生成反应所引起的温差促使发电单元140生成电力。使用发电单元140所生成的电力的全部或部分用于对第二组中的蓄电单元122充电。在随后的时间tl3，确定第一组中的蓄电单元121所存储的电量是否达到下限。典型地，基于第一组中的蓄电单元121的端电压是否等于或低于预定阈值来执行该确定。因而，在时间tl3发生切换操作。由此，控制单元114将第一组中的蓄电单元121 的状态从可放电状态切换为可充电状态，并将第二组中的蓄电单元122的状态从可充电状态切换为可放电状态。与此同步，控制单元114向切换机构160提供指令，用于切换发电单元140的接触状态。因而，第二组中的蓄电单元122开始向负荷供电(充电)。在该状态下， 第二组中的蓄电单元122的放电操作引起热吸收反应，并且该热生成反应所引起的温差促使发电单元140生成电力。使用发电单元140所生成的电力的全部或部分用于对第一组中的蓄电单元121充电。当在时间tl4图像形成设备MFP的操作模式从“较低功耗模式”改变为“正常模
15式”时，运行与已经描述的时间til处和之前的操作类似的操作。然后，将对于用于实现图14中示出的操作的处理过程给出描述。图15是示出了根据本发明实施例的应用示例1的处理过程的流程图。典型地，控制模块110的控制单元114运行图15中示出的步骤。参考图15，控制单元114确定图像形成设备MFP的操作模式(步骤S100)。当操作模式是“正常模式”(步骤SlOO中的“正常模式”)时，处理前进到步骤S102。相反，当操作模式是“较低功耗模式”(步骤SlOO中的“较低功耗模式”)时，处理前进到步骤S122。在步骤S102中，控制单元114确定图像形成设备MFP的操作模式的切换是否发生在最后计算时间段和当前计算时间段之间。由此，当最后计算时间段中的操作模式是“较低功耗模式”而当前计算时间段中的操作模式是“正常模式”时，控制单元114确定切换了操作模式。当切换了图像形成设备MFP的操作模式时(步骤S102中的是)，处理前进到步骤 S104。相反，当没有切换图像形成设备MFP的操作模式时(步骤S102中的否)，处理前进到步骤Sl 10。在步骤S104中，控制单元114恢复从电源单元112向负荷供电。在随后的步骤 S106中，控制单元114使用从商用电源供应的电力来开始可充电的蓄电单元的充电，并停止从可放电的蓄电单元的放电。在步骤S108中，控制单元114形成电路，使得可利用发电单元140所生成的电力来对可充电的蓄电单元进行充电。其后，处理前进到步骤S110。在步骤SllO中，控制单元114确定可充电的蓄电单元中所存储的电量是否已达到上限。当可充电的蓄电单元中所存储的电量还没有达到上限时(步骤SllO中的否)，处理返回到步骤S100。相反，当可充电的蓄电单元中所存储的电量已达到上限时(步骤SllO中的是)， 控制单元114确定另一(即，可放电的)蓄电单元中所存储的电量是否已达到上限(步骤 S112)。当另一(S卩，可放电的)蓄电单元中所存储的电量已达到上限时(步骤S112中的是)，这意味着每一蓄电单元被完全充电，使得控制单元114不执行切换操作。然后，处理返回到步骤S100。相反，当另一(S卩，可放电的)蓄电单元中所存储的电量还没有达到上限时(步骤 S112中的否)，控制单元114运行下面描述的步骤S114-S118中的处理。在步骤Sl 14中，控制单元114向按压机构130提供指令，以释放从按压机构130 施加的按压压力。在随后的步骤S116中，控制单元114向切换机构130提供指令，使得切换机构130改变发电单元140的接触状态。在随后的步骤S118中，控制单元114向电源单元112提供指令，使得电源单元112改变蓄电单元的充电/放电状态。在随后的步骤S120 中，控制单元114向按压机构130提供指令，以通过从按压机构130施加的按压压力来再次执行按压。然后，处理返回到步骤S100。在步骤S122中，控制单元114确定图像形成设备MFP的操作模式的切换是否发生在最后计算时间段和当前计算时间段之间。由此，当最后计算时间段中的操作模式是“正常模式”而当前计算时间段中的操作模式是“较低功耗模式”时，控制单元114确定切换了操作模式。当切换了图像形成设备MFP的操作模式时(步骤S122中的是)，处理前进到步骤 S1M。相反，当没有切换图像形成设备MFP的操作模式时(步骤S122中的否)，处理前进到步骤S130。
在步骤SlM中，控制单元114停止从电源单元112向负荷供电。在随后的步骤 SU6中，控制单元114开始从可放电的蓄电单元向负荷供电(放电)，并停止可充电的蓄电单元的充电。在步骤SU8中，控制单元114形成电路，使得可利用发电单元140所生成的电力对可充电的电源单元进行充电。其后，处理前进到步骤S130。在步骤S130中，控制单元114确定可放电的蓄电单元中所存储的电量是否已达到下限。当可放电的蓄电单元中所存储的电量还没有达到下限时(步骤S130中的否)，处理返回到步骤S100。相反，当可放电的蓄电单元中所存储的电量已达到下限时(步骤S130中的是)， 控制单元114确定另一(即，可充电的)蓄电单元中所存储的电量是否已达到下限(步骤 S132)。当另一(即，可充电的)蓄电单元中所存储的电量已达到下限时(步骤S132中的是)，这意味着两个蓄电单元都还没有存储充分数量的电力。所以，控制单元114不执行切换操作。作为选择，控制单元114恢复向负荷供电(步骤S134)。然后，处理返回到步骤 S100。作为选择，当可充电(S卩，另一)蓄电单元中所存储的电量还没有达到下限时(步骤S132中的否)，控制单元114运行下面描述的步骤S136-S142中的处理。在步骤S136中，控制单元114向按压机构130提供指令，以释放从按压机构130 施加的按压压力。在随后的步骤S138中，控制单元114向切换机构160提供指令，以通过切换机构160来切换发电单元140的接触状态。在随后的步骤S140中，控制单元114向电源单元112提供指令，以通过电源单元112切换蓄电单元的充电/放电状态。在随后的步骤S142中，控制单元114向按压机构130提供指令，以通过从按压机构130施加的按压压力来再次执行按压。然后，处理返回到步骤S100。〈F.应用示例2>作为根据该实施例的电源系统100的应用的另一示例，将对于其中其被用作用于提高图像形成设备MFP的定影装置7的温度的电源的结构给出描述。根据该实施例的应用示例2的图像形成设备MFP可同样在允许诸如打印处理的正常操作的正常模式和抑制功耗的较低功耗模式之间切换。图像形成设备MFP的定影装置7 经受温度控制，以获得用于稳定图像形成的预定温度。在较低功耗模式中，定影装置7保持为较低温度用于降低功耗。为此，需要根据从较低功耗模式到正常模式的模式切换，来在短时间内供应相对大电力，用于提高定影装置7的温度。而且，需要降低功率峰值。该实施例可符合这两个需求。此外，在图像形成设备MFP加电之后和打印操作可开始之前的预热时间段期间， 需要在相对短时间内提高定影装置7的温度。而且，在以上状态下，可能降低功率峰值，这有助于该设备的节能。根据应用示例的图像形成设备MFP，电源系统100供应用于提高定影装置7的温度所需的电力。该结构的采用可相对降低用于供应提高定影装置7的温度所需的电力的电源装置的容量。由于电源单元预先存储电力，所以易于实现快速放电。图16是示出了根据本发明实施例的应用示例2的操作的示例的时间图。图16示出了在(a)定影装置7的定影装置温度下、(b)第一组中的蓄电单元121的充电/放电状态下、和(c)第二组中的蓄电单元122的充电/放电状态下随时间发生的改变。
如图16中所示，图像形成设备MFP在时间t21被加电，图像形成设备MFP的操作模式在时间t23从“正常模式”改变为“较低功耗模式”，并且图像形成设备MFP的操作模式在时间U4从“较低功耗模式”改变为“正常模式”。如图16中的(a)所示，在时间t21接通电力之后，与图像形成设备MFP加电之前的室温基本相等的定影装置7的定影装置温度将迅速升高到操作温度。需要时间t21和t22 之间的时间段，用于将定影装置温度从室温提高到操作温度。其后，定影装置温度保持为操作温度，直到在时间t23操作模式改变为“较低功耗模式”为止。在时间t23操作模式从“正常模式”改变为“较低功耗模式”之后，定影装置温度将保持为待令温度。使用商用电源，用于以上将定影装置温度维持为操作温度。其后，当在时间U4操作模式从“较低功耗模式”改变为“正常模式”时，定影装置温度从待令状态升高到操作温度。使用从电源系统100供应的电力，用于定影装置温度的该温度升高。其后，执行与上面类似的温度控制。将对于与定影装置温度的以上控制对应的电源系统100的每一蓄电单元的状态给出描述。例如，在时间t21之前(在加电之前)，第一组中的蓄电单元121可放电而第二组中的蓄电单元122可充电。然而，电力不接通，从而该状态在实际配置中可被扰乱 (unsettled)。当图像形成设备MFP在时间t21被加电时，第一组中的蓄电单元121执行向定影装置7的供电(快速放电)。在该操作中，第一组中的蓄电单元121的放电操作引起热生成反应，并且发电单元140生成由于该热生成反应所引起的温差导致的电力。使用发电单元 140所生成的电力的全部或部分，用于对第二组中的蓄电单元122充电。当定影装置温度在时间t22达到操作温度时，运行切换操作。具体来说，控制单元 114将第一组中的蓄电单元121的状态从可放电状态切换到可充电状态，并将第二组中的蓄电单元122的状态从可充电状态切换到可放电状态。与此同步，控制单元114向切换机构160提供指令，以切换发电单元140的接触状态。在该操作中，利用从商用电源供应的电力对第一组中的蓄电单元121充电。与前述情况类似，对第一组中的蓄电单元121执行的充电操作引起热吸收反应，并且发电单元 140生成由该热吸收反应所引起的温差导致的电力。使用发电单元140所生成的电力的全部或部分，用于对第一组中的蓄电单元121充电。相反，第二组中的蓄电单元122待令。在时间t23，操作模式从“正常模式”改变为“较低功耗模式”，使得第一组中的蓄电单元122的充电操作停止，并且系统进入待令状态。即使在该改变或切换到较低功耗模式之后，充电操作仍可继续，直到第一组中的蓄电单元122所存储的电量达到上限为止。其后，在时间t24，图像形成设备MFP的操作模式从“较低功耗模式”改变为“正常模式”，使得执行从第二组中的蓄电单元122向定影装置7的供电(快速放电)。第二组中的蓄电单元122的该放电操作引起热生成反应，并且发电单元140生成由于该热生成反应所引起的温差导致的电力。使用发电单元140所生成的电力的全部或部分，用于对第一组中的蓄电单元121充电。在时间t25，定影装置温度从待令温度升高到操作温度，运行切换操作。由此，控制单元114将第一组中的蓄电单元121的状态从可充电状态切换到可放电状态，并将第二组中的蓄电单元122的状态从可放电状态切换到可充电状态。与这样的切换同步，控制单元 114向切换机构160提供指令，以改变发电单元140的接触状态。其后，运行与已经描述的时间t22处和之后的操作类似的操作。由此，将对于用于实现图16中示出的操作的处理过程给出描述。图17是示出了根据本发明实施例的应用示例2的处理过程的流程图。在图像形成设备MFP的加电之后，图17中示出的每一步骤典型地由控制模块110的控制单元114运行。参考17，控制单元114获得蓄电单元在最后断电时达到的充电/放电状态(步骤 S200)。在随后的步骤S202中，控制单元114开始从可放电的蓄电单元向定影装置7的供电(快速放电)。与此并行，控制单元114在步骤S204形成电路，使得可利用发电单元140 所生成的电力来对可充电的蓄电单元进行充电。其后，处理前进到步骤S206。在步骤S206中，控制单元114确定定影装置温度是否升高到操作温度。当定影装置温度没有升高到操作温度时(步骤S206中的否)，重复步骤S206中的处理。相反，当定影装置温度升高到操作温度时(步骤S206中的是)，控制单元114运行下面描述的步骤 S208-S212中的切换操作。在步骤S208中，控制单元114向按压机构130提供指令，以释放从按压机构130 施加的按压压力。在随后的步骤S210中，控制单元114向切换机构160提供指令，以通过切换机构160改变发电单元140的接触状态。在随后的步骤S212中，控制单元114向电源单元112提供指令，以通过电源单元112改变蓄电单元的充电/放电状态。在随后的步骤 S213中，控制单元114向按压机构130提供指令，以通过从按压机构130施加的按压压力来再次执行按压。然后，处理前进到步骤S214。在步骤S214中，控制单元114确定可充电的蓄电单元中所存储的电量是否已达到上限。当可充电的蓄电单元中所存储的电量还没有达到上限时(步骤S214中的否)，处理前进到步骤S216。相反，当可充电的蓄电单元中所存储的电量已经达到上限时(步骤S214 中的是)，处理前进到步骤S218。在步骤S216中，控制单元114确定操作模式是否已从“正常模式”改变为“较低功耗模式”。当操作模式已从“正常模式”改变为“较低功耗模式”时(步骤S216中的是)， 处理前进到步骤S218。相反，当操作模式还没有从“正常模式”改变为“较低功耗模式”时 (步骤S216中的否)，将重复步骤S214之中和之后的处理。在步骤S218中，控制单元114停止可充电的蓄电单元的充电。其后，处理前进到步骤S220。在步骤S220中，控制单元114确定操作模式是否已从“较低功耗模式”改变为“正常模式”。当操作模式已从“较低功耗模式”改变为“正常模式”时(步骤S220中的是)，处理前进到步骤S222。相反，当操作模式还没有从“较低功耗模式”改变为“正常模式”时(步骤S220中的否)，重复步骤S220中的处理。在步骤S222中，控制单元114开始从可放电的蓄电单元向定影装置7的供电(快速放电)。与此并行，控制单元114在步骤S2M中形成电路，使得可使用由发电单元140生成的电力来对可充电的蓄电单元充电。其后，重复步骤S206之中和之后的处理。
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<G.变型〉已结合包括一个蓄电模块120的结构例示了已描述的根据该实施例的电源系统 100。从简化用于切换发电单元140的接触状态的切换机构的角度出发，可采用这样的结构，使得彼此对称地布置至少一对蓄电模块120。参考图18，将对于包括这样一对蓄电模块 120的电源系统100#进行描述。基本上，图18中示出的电源系统100#具有与图2中示出的电源系统100基本相同的结构，除了其包括彼此对称布置的两个蓄电模块120A和120B之外。图18中示出的主控制单元200与图2中示出的主控制单元200基本相同，并所以不重复其描述。参考图19到23，将主要对相对于根据前述实施例的电源系统100的差别给出以下描述。(gl.蓄电单元和发电单元的布置)根据该实施例的每一蓄电模块120A和120B可实现预期功能，假如其包括至少一对蓄电单元121和122以及一个发电单元140，但是当单一发电单元140不能提供充分高的端电压时，最好采用多个发电单元140。因此，如图19到23中所示，实际上采用多个蓄电单元并在彼此相邻的蓄电单元之间插入发电单元140.例如，根据该实施例的蓄电模块120A包括第一组中的三个蓄电单元121_1A、 121_2A、和121_3A(其后，其可被统称为“第一组中的蓄电单元121A”)、第二组中的三个蓄电单元122_1A、122_2A、和122_3A(其后，其可被统称为“第二组中的蓄电单元122A”)、以
及五个发电单元140_1A、140_2A.......140_5A(其后，其可被统称为“发电单元140A”)。
在这些图中，为了理解，第一组中的蓄电单元121A被图示为“蓄电单元1A”，而第二组中的蓄电单元122A被图示为“蓄电单元2A”。根据该实施例的蓄电模块120B包括第一组中的三个蓄电单元121_1B、121_2B、 和121_3B(其后，其可被统称为“第一组中的蓄电单元121A”)、第二组中的三个蓄电单元 122_1B、122_2B、和122_3B(其后，其可被统称为“第二组中的蓄电单元122B”)、以及五个发
电单元140_1B、140_2B.......140_5B(其后，其可被统称为“发电单元140B，，)。在这些图
中，为了理解，第一组中的蓄电单元121B被图示为“蓄电单元1B”，而第二组中的蓄电单元 122B被图示为“蓄电单元2B”。图19为了图示的目的例示了一个示例，但是每一蓄电模块中包括的蓄电单元和其他的数目可取决于需要的设计值和情况而任意改变。第一组中的蓄电单元121A和121B以及第二组中的蓄电单元122A和122B互补地执行充电操作和放电操作。由此，当第一组中的每一蓄电单元121A和121B可充电时，第二组中的每一蓄电单元122A和122B可放电。相反，当第一组中的每一蓄电单元121A和121B 可放电时，第二组中的每一蓄电单元122A和122B可充电。在蓄电模块120A中，沿着图中的纵向方向相对于第二组中的蓄电单元122A交替布置第一组中的蓄电单元121A。在第一组中的蓄电单元121A和第二组中的蓄电单元122A 之间布置每一发电单元140A。此外，能沿着图中的纵向方向施加压力的按压机构130A可布置在第一和第二组中的蓄电单元121A和122A以及多个发电单元140A的外部。在蓄电模块120B中，第一组中的蓄电单元121B和第二组中的蓄电单元122B沿着图中的纵向方向彼此交替布置，但是它们按照与蓄电单元120A中的蓄电单元的顺序相对的顺序定位。在第一组中的相邻蓄电单元121B和第二组中的相邻蓄电单元122B之间布置每一发电单元140B。此外，能沿着图中的纵向方向施加压力的按压机构130B可布置在第一和第二组中的蓄电单元121B和122B以及多个发电单元140B的外部。图19到23分别示出了其中在相对侧布置按压机构130的结构。然而，末端表面之一可固定，并且可通过仅在另一侧布置的按压机构130A或130B来施加压力。(g2.充电和放电操作以及发电操作)图19示出了根据该实施例的蓄电模块120的稳态的示例。图19示出了其中第一组中的蓄电单元121A和121B可放电而蓄电单元122A和122B可充电的情况。在该稳态下，当第一组中的蓄电单元121A和121B放电时，热生成反应升高第一组中的蓄电单元121A和121B的温度。当第二组中的蓄电单元122A和122B充电时，热吸收反应降低蓄电单元122A和122B的温度。结果，配置每一发电单元140A和140B，使得第一组中的对应蓄电单元121A或 121B位于与较高温度侧热转印板141相邻的一侧，而第二组中的蓄电单元122A或122B位于与较低温度侧热转印板142相邻的一侧。结果，蓄电模块120A中的蓄电单元和发电单元的布置与蓄电模块120B中的对称。在图19到23中，为了理解的目的，每一较高温度侧热转印板141位于每一发电单元140A或140B中的一侧被涂上阴影。在图19中示出的状态下，当满足有关第一组中的蓄电单元121A和121B和/或第二组中的蓄电单元122A和122B中的剩余电量的条件时，切换充电/放电状态。在该切换操作中，如图20中所示，按压机构130A和130B首先分别释放施加到蓄电单元121A和122A、 蓄电单元121B和122B、以及发电单元140A和140B的压力。由此，发电单元140A和140B 分别从第一组中的蓄电单元121A和121B以及第二组中的蓄电单元122A和122B释放。随后，如图21中所示，切换机构160#(这里未示出)在图中向右滑动发电单元 140A并在图中向左滑动发电单元140B。由此，切换机构160#彼此替换在相应蓄电模块120A 和120B中包括的发电单元140A和140B。在该操作中，不必反转发电单元140A和140B的方向。其后，如图22中所示，按压机构130A向第一和第二组中的蓄电单元121A和122A 以及多个发电单元140B再次施加压力。同时，按压机构130B向第一和第二组中的蓄电单元121B和122B以及多个发电单元140A再次施加压力。如图23中所示，蓄电模块120A和120B彼此交换发电单元140A和140B，并且第一组中的蓄电单元121和第二组中的蓄电单元122改变它们的充电/放电状态。由此，第一组中的蓄电单元121A和121B变得可充电，而第二组中的蓄电单元122A和122B变得可放电。结果，在每一发电单元140A和140B中，处于较高温度的第二组中的蓄电单元122A 或122B和较高温度侧热转印板141接触，而处于较低温度的第一组中的蓄电单元121A或 121B和较低温度侧热转印板142接触。所以，每一发电单元140可继续热电动势的生成。在替换发电单元140的操作期间，其中第一组中的蓄电单元121A和121B与第二组中的蓄电单元122A和122B电绝缘的状态可继续。在该情况下，控制模块110的辅助蓄电单元116供应需要的电力。在根据该变型的电源系统100#中，如上所述，蓄电模块120A和120B在图中沿横
21向方向彼此隔开预定距离。在蓄电模块120A中，第一和第二组中的蓄电单元121A和122A 沿着与图中的横向方向垂直的纵向方向对齐。在蓄电模块120B中，第一和第二组中的蓄电单元121B和122B沿着图中的纵向方向对齐并按照与蓄电模块120A中的顺序相对的布置顺序布置。切换机构160#沿着图中的横向方向移动发电单元140A，并沿 着图中的横向方向与发电单元140A相对地移动发电单元140B。由此，如上所述，根据该变型的电源系统100#中的切换机构160#对于蓄电模块 120A中包括的发电单元140A和蓄电模块120B中包括的发电单元140B执行两个接触状态 (即，第一和第二接触状态)之间的切换。更具体地，在第一接触状态下(见图19和20)，蓄电模块120A中的发电单元140A 具有与第一组中的蓄电单元121A接触的较高温度侧热转印板141，并具有与第二组中的蓄电单元122A接触的较低温度侧热转印板142。而且，蓄电模块120B中的发电单元140B具有与第一组中的蓄电单元121B接触的较高温度侧热转印板141，并具有与第二组中的蓄电单元122B接触的较低温度侧热转印板142。相反，在第二接触状态下(见图21-23)，蓄电模块120B中的发电单元140A具有与第二组中的蓄电单元122B接触的较高温度侧热转印板141，并具有与第一组中的蓄电单元121B接触的较低温度侧热转印板142。而且，蓄电模块120A中的发电单元140B具有与第二组中的蓄电单元122A接触的较高温度侧热转印板141，并具有与第一组中的蓄电单元 121A接触的较低温度侧热转印板142。(d3.切换机构)如上所述用于彼此替换发电单元140A和140B的机构可采取任何形式的机构，但是典型地可采用与图12中所示的类似的传送带传动的机构。图24A和24B示出了根据本发明实施例的变型的电源系统100#中的切换机构 160#的示例。参考图24A和MB，切换机构160#包括布置在旋转辊161和162之间的循环传送带163。薄片形状的发电单元140A和140B形成在循环传送带163上。可通过控制旋转辊161和162旋转循环传送带163，来彼此替换发电单元140A和140B。在切换机构160#中，循环传送带163被部分提供有凹口 168，使得在接触状态下布置的每一发电单元140A和140B可直接与相邻蓄电单元接触。由此，发电单元140A和140B 可直接与蓄电单元接触，使得可改进它们之间的热转印的特性。在循环传送带163上，形成有与发电单元140A的正输出端相连的端电极(未示出)、与发电单元140A的负输出端相连的端电极(未示出)、与发电单元140B的正输出端相连的端电极169. 1和169. 3、以及与发电单元140B的负输出端相连的端电极169. 2和 169. 4。此外，在这些端电极的移动轴上布置有连接器端子164. 1、164. 2、164. 3、164. 5、 165. 1,165. 2、165. 3和165. 4。在正常状态下，这些连接器端子被分别保持在与循环传送带 163相隔预定距离的位置处。当按压机构130A或130B向蓄电单元121A、121B、122A和122B 施加压力时，对应连接器端子与端电极电气接触，以形成用于取出发电单元140A和140B所生成的电力的电路。〈H.优点 >根据该实施例的电源系统具有包括至少一对蓄电单元的蓄电模块。在该蓄电模块中，蓄电单元之一成为可放电，而另一蓄电单元成为可充电。由热电转换元件形成的发电单元被布置在这些成对蓄电单元之间并与它们接触。所以，当在至少一个蓄电单元中发生电迁移(充电或放电)时，发电单元利用由这样的电迁移引起的热反应并由此生成电力。所以，在其中蓄电模块根据负荷的状况和/或要求总体上执行放电操作的模式下、或在其中蓄电模块执行充电操作的模式下，可收集所生成的热能作为电能。由此，可能改进电力的使用效率。在根据本实施例的变型的电源系统中彼此对称地布置至少一对蓄电模块。由于采用该结构，所以可根据相应蓄电模块的状态在这些蓄电模块之间交换发电单元。所以，可有效收集当对蓄电模块(形成它们的相应蓄电单元)进行充电或放电时发生的热能，并且可通过进一步简化的结构来实现用于响应于蓄电单元的充电/放电状态的切换来交换发电单元的机构。在该实施例的电源系统的应用示例1中，蓄电单元中存储的电能可被快速放电， 并由此可在短时间内升高定影系统的温度，使得可降低从较低功耗模式返回所需的时间。 同时，不需要从商用电源产生用于控制定影系统的温度的电力的电源单元，来覆盖用于从较低功耗模式返回所需的电力。所以，其电源容量可被优化为落入正常温度控制所需的范围之内。此外，在该实施例的电源系统的应用示例2中，当电源系统处于较低功耗模式时， 该系统供应所需的电力，并所以可停止可操作来从商用电源供应该操作所需的电力的电源单元。该电源单元的停止可实现较低功耗和低噪声。尽管已详细描述和图示了本发明，但是可清楚理解的是，其仅作为图示和示例并不起限制作用，本发明的范围由所附权利要求的术语来解释。
权利要求
1.一种电源系统，布置在外部电源和负荷之间，包括 蓄电模块，包括其间具有预定间隔的第一和第二蓄电单元，和发电单元，能够与所述第一和第二蓄电单元两者并发接触，并由热电转换元件形成；和控制单元，用于控制所述第一和第二蓄电单元的充电和放电，其中在所述第一和第二蓄电单元中，取决于执行充电操作还是放电操作而发生不同热反应，所述热反应是热吸收反应和热生成反应，并且所述控制单元使得所述第一和第二蓄电单元之一可放电并使得另一蓄电单元可充电。
2.根据权利要求1的电源系统，进一步包括 切换机构，用于在所述蓄电模块中执行第一接触状态和第二接触状态之间的切换，在该第一接触状态下，所述发电单元的第一和第二部分与所述第一和第二蓄电单元分别接触，而在该第二接触状态下，所述发电单元的所述第二和第一部分与所述第一和第二蓄电单元分别接触。
3.根据权利要求2的电源系统，其中所述控制单元被配置为根据预定条件在第一充电/放电状态和第二充电/放电状态之间切换状态，该第一充电/放电状态使得所述第一蓄电单元可放电并使得所述第二蓄电单元可充电，而该第二充电/放电状态使得所述第一蓄电单元可充电并使得所述第二蓄电单元可放电，和所述切换机构响应于所述控制单元在所述第一和第二充电/放电状态之间的切换，来执行所述第一和第二接触状态之间的切换。
4.根据权利要求1的电源系统，进一步包括 一对所述蓄电模块，包括第一和第二蓄电模块；和切换机构，用于针对所述第一蓄电模块中包括的作为所述发电单元的第一发电单元和所述第二蓄电模块中包括的作为所述发电单元的第二发电单元来执行第一和第二接触状态之间的切换，其中在所述第一接触状态下，所述第一蓄电模块中的所述第一发电单元具有与所述第一蓄电单元接触的第一部分和与所述第二蓄电单元接触的第二部分，并且所述第二蓄电模块中的所述第二发电单元具有与所述第一蓄电单元接触的第一部分和与所述第二蓄电单元接触的第二部分；以及在所述第二接触状态下，在所述第二蓄电模块中，所述第一发电单元具有与所述第二蓄电单元接触的第一部分和与所述第一蓄电单元接触的第二部分，并且在所述第一蓄电模块中，所述第二发电单元具有与所述第二蓄电单元接触的第一部分和与所述第一蓄电单元接触的第二部分。
5.根据权利要求4的电源系统，其中所述第一和第二蓄电模块沿着第一方向彼此相隔预定距离，所述第一蓄电模块中的所述第一和第二蓄电单元沿着与所述第一方向垂直的第二方向对齐，所述第二蓄电模块中的所述第一和第二蓄电单元沿着所述第二方向对齐，并按照与所述第一蓄电模块中的布置顺序相反的顺序布置，和所述切换机构沿着所述第一方向移动所述第一蓄电单元，并沿着所述第一方向与所述第一发电单元的移动相反地移动所述第二发电单元。
6.根据权利要求1的电源系统，其中所述蓄电模块进一步包括按压机构，用于增强所述第一蓄电单元与所述发电单元之间的紧密接触程度、以及所述第二蓄电单元与所述发电单元之间的紧密接触程度。
7.根据权利要求6的电源系统，其中当所述切换机构在所述第一和第二接触状态之间切换状态时，所述按压机构释放施加到所述第一和第二蓄电单元与所述发电单元的压力。
8.根据权利要求6的电源系统，其中所述发电单元的所述第一和第二部分分别是所述发电单元的一对相对表面， 所述第一和第二蓄电单元沿着与所述一对表面垂直的方向彼此对齐，以在所述蓄电单元之间定位所述发电单元，和所述按压机构朝向所述成对表面中的至少一个施加压力。
9.根据权利要求8的电源系统，其中分别充当所述发电单元的所述第一和第二部分的所述成对表面中的每一表面具有等于或小于所述第一或第二蓄电单元与所述表面接触的面积的面积。
10.根据权利要求8的电源系统，其中所述蓄电模块包括多个所述第一蓄电单元、多个所述第二蓄电单元和多个所述发电单元，所述第一和第二蓄电单元沿着预定方向彼此交替布置，和所述发电单元中的每一个布置在彼此相邻的所述第一和第二蓄电单元之间。
11.根据权利要求1的电源系统，其中所述控制单元使用所述发电单元所生成的电力对所述第一和第二蓄电单元之一进行充电。
12.根据权利要求1的电源系统，其中所述控制单元包括用于驱动所述控制单元的辅助蓄电单元，和所述控制单元使用所述发电单元所生成的电力对所述辅助蓄电单元进行充电。
13.根据权利要求12的电源系统，其中所述辅助蓄电单元包括由双电层电容器、锂离子电池和锂离子电容器中的至少一个形成的原电池。
14.根据权利要求1的电源系统，其中所述第一和第二蓄电单元包括由锂离子电容器和锂离子聚合体之一形成的原电池。
15.根据权利要求1的电源系统，其中所述热电转换元件是包括铋-碲的元件。
全文摘要
一种电源系统(100)包括蓄电模块(120)和控制单元(110)，该蓄电模块包括彼此间隔具有预定距离的第一和第二蓄电单元(121、122)和能够与所述第一和第二蓄电单元两者并发接触并由热电转换元件形成的发电单元(140)，该控制单元用于控制所述第一和第二蓄电单元的充电和放电。在所述第一和第二蓄电单元中，取决于执行充电操作还是放电操作而发生不同热反应。所述热反应是热吸收反应和热生成反应。所述控制单元使得所述第一和第二蓄电单元之一可放电，并使得另一蓄电单元可充电。
文档编号H02J7/32GK102195331SQ201110054409
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者山本峰生, 平口宽, 长谷部孝 申请人:柯尼卡美能达商用科技株式会社