(57)【要約】【課題】車両利用無停電電源（ＵＰＳ）を制御するシステム及び方法を提供する。【解決手段】車両利用ＵＰＳ（１０）は、車両（２０）上に位置していて、外部負荷へ伝送可能なＤＣ電力を発生するように構成されたエネルギ蓄積システム（１２）と、前記車上エネルギ蓄積システムに接続されていて、そこからＤＣ電力を受け取って、該ＤＣ電力を外部負荷によって使用できるＡＣ電力へ逆変換するＤＣ−ＡＣインバータ（１６）とを含む。車両利用ＵＰＳはまた、車両上に位置し且つ車上エネルギ蓄積システムに接続されていて、それに再充電電力を供給する充電装置（１４）と、制御システム（１８）とを含む。該制御システムは、エネルギ蓄積システムの充電状態及び電圧の一方を決定し、且つエネルギ蓄積システムに再充電電力を供給してエネルギ蓄積システムの充電状態又は電圧を所定の範囲内に維持するように充電装置を選択的に動作させるように構成される。【選択図】図１
2010136613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（２０）上に位置していて、外部負荷へ伝送可能なＤＣ電力を発生するように構成されたエネルギ蓄積システム（１２）と、
前記車上エネルギ蓄積システム（１２）に接続されていて、そこからＤＣ電力を受け取って、該ＤＣ電力を外部負荷によって使用できるＡＣ電力へ逆変換するＤＣ−ＡＣインバータ（１６）と、
前記車両（２０）上に位置し且つ前記車上エネルギ蓄積システム（１２）に接続されていて、前記車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給する充電装置（１４）と、      前記エネルギ蓄積システム（１２）の充電状態（ＳＯＣ）及び電圧の一方を決定し、また前記エネルギ蓄積システム（１２）に再充電電力を供給して前記エネルギ蓄積システム（１２）のＳＯＣ及び電圧の前記一方を所定の範囲内に維持するように前記充電装置（１４）を選択的に動作させるように構成されている制御システム（１８）と、
を有する車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）システム（１０）。
【請求項２】
前記エネルギ蓄積システム（１２）は、始動・照明・点火（ＳＬＩ）用蓄電池（７６）と、前記ＳＬＩ用蓄電池（７６）に結合された高電圧牽引用蓄電池（７８）とを有している、請求項１記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【請求項３】
前記充電装置（１４）は、前記ＳＬＩ用蓄電池（７６）と前記高電圧牽引用蓄電池（７８）との間に接続され且つ前記高電圧牽引用蓄電池（７８）から前記ＳＬＩ用蓄電池（７６）へ再充電電力を選択的に供給するように構成されたＤＣ−ＤＣコンバータ（８６）を有している、請求項２記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【請求項４】
前記エネルギ蓄積システム（１２）は、
高エネルギ密度蓄電池（９９）と、
前記高エネルギ密度蓄電池（９９）に結合されていて、前記車両（２０）のＡＣ電動機（１０２）を駆動するために前記高エネルギ密度蓄電池（９９）からの電圧を選択的に昇圧する昇圧コンバータ（１０４）と、
前記高エネルギ密度蓄電池（９９）に結合された始動・照明・点火（ＳＬＩ）用蓄電池（１０１）と、
を有している、請求項１記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【請求項５】
前記充電装置（１４）は、前記ＳＬＩ用蓄電池（１０１）と前記高エネルギ密度蓄電池（９９）との間に接続され、且つ前記ＳＬＩ用蓄電池（１０１）から前記高エネルギ密度蓄電池（９９）へ再充電電力を選択的に供給するように構成されている両方向ＤＣ−ＤＣコンバータ（１０３）を有している、請求項４記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【請求項６】
前記エネルギ蓄積システム（１２）はハイブリッド蓄電池集成体を有し、該ハイブリッド蓄電池集成体は、高比エネルギ蓄電池（１１０）と、前記高比エネルギ蓄電池（１１０）に接続された高比電力蓄電池（１１２）とを有する、請求項１記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【請求項７】
前記充電装置（１４）は、前記高比エネルギ蓄電池（１１０）と前記高比電力蓄電池（１１２）との間に結合された両方向昇圧コンバータ（１０４）を有し、前記両方向昇圧コンバータ（１０４）は、前記車両（２０）のＡＣ電動機（１０２）を駆動するために前記高比エネルギ蓄電池（１１０）からの電圧を選択的に昇圧し且つ前記高比電力蓄電池（１１２）から前記高比エネルギ蓄電池（１１０）へ再充電電力を選択的に供給するように構成されている、請求項６記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【請求項８】
前記充電装置（１４）は補助電源ユニット（ＡＰＵ）（９７）を有し、前記ＡＰＵ（９７）は、前記エネルギ蓄積システム（１２）に再充電電力を供給するために前記エネルギ蓄積システム（１２）に接続された燃焼機関（８４）及び燃料電池集成体（１３６）の一方を有している、請求項１記載の車両利用ＵＰＳ（１０）システム。
【請求項９】
前記制御システム（１８）は更に、少なくとも１つの車両関連パラメータを検知するように構成されているセンサ・システム（２６）を有し、前記制御システム（１８）は更に、前記少なくとも１つの検知された車両関連パラメータが望ましくない状態にある場合、前記充電装置（１４）の動作を停止するように構成されている、請求項１記載の車両利用ＵＰＳ（１０）システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの車両関連パラメータは、一酸化炭素レベル、燃料レベル、駐車ブレーキ係合状態、及び地絡電流遮断器（ＧＦＣＩ）接続状態の内の１つを有する、請求項９記載の車両利用ＵＰＳシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、無停電電源装置（ＵＰＳ）に関し、より具体的には、車両利用(vehicle-based) ＵＰＳ並びに該車両利用ＵＰＳの動作を制御するためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非常用電源は、停電に対する保護手段を提供するために様々な用途や工業において重要な装置として知られている。近い将来において電力会社電力網の故障が多発するようになると、信頼性があり且つ長持ちする非常用電源が益々必要になると認められる。すなわち、嵐（落雷、風、倒木、氷雪など）の数及び酷さ、地方の経年劣化する電力会社の送電及び配電用構成要素の過負荷、並びに起こり得るテロの脅威に起因して、電力会社電力網の故障の可能性が増大する。
【０００３】
このような非常用電力を供給するための様々な種類の装置が知られている。ガソリン、ディーゼル、プロパン又は他の燃料を用いる補助又は非常用発電機のような装置が、典型的には、非常用電力を供給するために切換えスイッチを介して家庭内の電気回路の一部に接続される。別の非常用電源は無停電電源装置（ＵＰＳ）である。ＵＰＳは場合によっては発電機よりも好ましい。と云うのは、ある種の機器にとって望ましいような一時的な停電の際の瞬時の保護を行えない補助電源装置又は予備発電機に比べて、ＵＰＳは、電力会社から電力が利用できないときに別個の電源から電力を供給することによって、接続された機器に電力の継続的な供給を維持する。例えば、ＵＰＳは、典型的には、予期しない停電により深刻な業務の混乱又はデータ損失が惹起され、或いは他の重大な結果が引き起こされる虞のあるようなコンピュータ、通信機器、医療機器又は他の電気機器を保護するために使用される。
【０００４】
しかしながら、ＵＰＳには制約があることが認められる。従来のＵＰＳシステムに伴う重要な問題は、ＵＰＳの蓄電池に蓄積された限られた量のエネルギが長期間にわたって装置を動作させるのに充分であるか否かである。例えば、可搬式ＡＣ電力作動型医療機器及び健康状態モニタの使用を必要とする個人は、（必要とされる特定の医療機器に依存して）夜間の間にわたって、最悪の場合は電力会社電力網の故障が継続している間にわたって、持続することのできるバックアップ電源を必要とする。定圧気道通路（ＣＰＡＰ）、酸素濃縮器、可搬式人工呼吸器及び心臓モニタのような装置は、患者の健康を守るために適正な電力の供給を確保する必要がある。国民の平均年齢が高くなるにつれて、このような救命医療装置及びシステムの必要性もまた増大し、これに伴って電力会社電力網の停電中にそれらの装置に適切な長期間にわたる電力を供給することのできるシステムが必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３７３１９５号
【特許文献１】米国特許第７０４９７９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、電力会社電力網の故障の場合に外部負荷用に長期間にわたる電力を供給するＵＰＳシステムを設計することは望ましいと考えられる。更に、このようなＵＰＳシステムが一定電力源を構成し且つ所望の充電状態（ＳＯＣ）に維持されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両利用無停電電源を制御するための方法及び装置を対象とする。車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）を形成するために、車上(on-board)エネルギ蓄積システムと、充電装置と、制御システムとが設けられる。制御システムは、充電装置を選択的に動作させて、エネルギ蓄積システムの充電状態（ＳＯＣ）及び／又は電圧を所定の範囲内に維持し且つ車両が無停電電源を提供できるようにする。
【０００８】
本発明の一面によれば、車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）システムが、車両上に位置していて、外部負荷へ伝送可能なＤＣ電力を発生するように構成されたエネルギ蓄積システムと、車上エネルギ蓄積システムに接続されていて、そこからＤＣ電力を受け取って、該ＤＣ電力を外部負荷によって使用できるＡＣ電力へ逆変換するＤＣ−ＡＣインバータとを含む。車両利用ＵＰＳはまた、車両上に位置し且つ車上エネルギ蓄積システムに接続されていて、該車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給する充電装置と、制御システムとを含む。制御システムは、エネルギ蓄積システムの充電状態（ＳＯＣ）及び電圧の一方を決定し、且つエネルギ蓄積システムに再充電電力を供給してエネルギ蓄積システムのＳＯＣ及び電圧の前記一方を所定の範囲内に維持するように充電装置を選択的に動作させるように構成される。
【０００９】
本発明の別の面によれば、無停電電力を供給するための方法が、車両の車上エネルギ蓄積システムに対する外部負荷の接続を検出する段階と、外部負荷への接続時に車上エネルギ蓄積システムから外部負荷へ電力を供給する段階とを含む。本方法はまた、車上エネルギ蓄積システムの電圧及び充電状態（ＳＯＣ）の一方を検出する段階と、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方が所定の閾値よりも低い場合、車上エネルギ蓄積システムに接続された充電ユニットを作動することにより、車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給して、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方を所定の範囲内に維持する段階とを含む。
【００１０】
本発明の更に別の面によれば、車両の車上エネルギ蓄積システムから外部負荷への無停電電力の供給を制御するための制御システムが、車両の車上エネルギ蓄積システムに対する外部負荷の接続を検出し、また外部負荷への接続時に車上エネルギ蓄積システムの電圧及び充電状態（ＳＯＣ）の一方を測定するようにプログラムされている。本制御システムは更に、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方が所定の範囲内に無い場合は、車上エネルギ蓄積システムに接続された充電装置を作動して、車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給し、また、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方が所定の範囲内にある場合は、充電装置を動作停止させるようにプログラムされている。
【００１１】
様々な他の特徴及び利点は以下の詳しい説明及び図面から明らかになろう。
【００１２】
図面は、本発明を実施するために現在考えられる好ましい実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に従った車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）の概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１に例示された車両利用ＵＰＳを監視し且つ制御するための制御システム具現化手法の流れ図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った車両利用ＵＰＳの概略ブロック図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態に従った車両利用ＵＰＳの概略ブロック図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態に従った車両利用ＵＰＳの概略ブロック図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態に従った車両利用ＵＰＳの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、車両利用電源から外部負荷へ無停電電力を供給するためのシステム及び方法を対象とする。蓄電池電気車両（ＢＥＶ）、ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）又はプラグイン・ハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）のような車両に使用するための推進システムは、車上エネルギ蓄積システムと、車上エネルギ蓄積システムを充電するための車上装置又はユニット、例えば、ＨＥＶ又はＰＨＥＶの場合には補助電源ユニット（ＡＰＵ）を含む。車両推進システム内には、無停電電力を外部負荷に供給し且つ車上エネルギ蓄積システムの電圧及び／又は充電状態（ＳＯＣ）を許容範囲内に維持するように車上エネルギ蓄積システム及び車上充電装置の動作を制御する制御システムが含まれる。
【００１５】
図１について説明すると、車両推進システムに組み込まれたものとして車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）１０の概略ブロック図が示されている。車両利用ＵＰＳ１０は、車上エネルギ蓄積システム１２と、車上エネルギ蓄積システム１２を充電するための車上充電装置又は機構１４と、ＤＣ−ＡＣインバータ１６と、車両２０上に含まれる制御システム１８とを含む。車上エネルギ蓄積システム１２は、本発明の様々な実施形態について以下に詳しく説明するように、１つ以上のエネルギ蓄積ユニット１３（例えば、１２Ｖの始動・照明・点火（ＳＬＩ）用蓄電池、牽引用蓄電池、及び／又はハイブリッド牽引用蓄電池装置）を含んでいて、車両２０の車輪（図示せず）に駆動関係に結合された１つ以上の電動機２２を駆動するための電力を供給し及び／又は車両上の補助装置（例えば、ライト、ワイパー）に電力を供給すると共に、外部負荷２４に対する無停電ＤＣ電力の供給装置を提供するように構成されている。車上充電装置１４（すなわち、充電ユニット）は車上エネルギ蓄積システム１２に接続されて、電動機（１つ又は複数）２２を駆動するための電力を補足し及び／又は車上エネルギ蓄積システム１２内の１つ以上のエネルギ蓄積ユニット１３に再充電電力を供給する。本発明の実施形態によれば、車両がＨＥＶ又はＰＨＥＶであるとき、充電装置１４は、内燃機関、水素燃料電池装置又は他の同様な発電システムのような補助電源ユニット（ＡＰＵ）の形態であってよい。この代わりに、充電装置１４は、車両がＢＥＶであるとき、ＤＣ−ＤＣコンバータの形態であってよい。車両利用ＵＰＳ１０用の推進システムのＤＣ−ＡＣインバータ１６は、車上エネルギ蓄積システム１２に接続されていて、該システムからＤＣ電力を受け取って、ＤＣ電力を外部負荷２４によって使用可能なＡＣ電力へ逆変換する。従って、例えば、ＤＣ−ＡＣインバータ１６は、車上エネルギ蓄積システム１２から１２ＶのＤＣ電力を受け取って、該電力を外部負荷２４によって使用するための１２０ＶのＡＣ電力（又は他の用途又は国のための２３０ＶのＡＣ電力）へ変換するように構成することができる。別の例では、ＤＣ−ＡＣインバータ１６は、車上エネルギ蓄積システム１２から１２Ｖよりも大きいＤＣ電力を受け取って、該電力を外部負荷２４によって使用するための１２０ＶのＡＣ電力へ変換するように構成することができる。
【００１６】
制御システム１８が車両利用ＵＰＳ１０内に設けられて、車上エネルギ蓄積システム１２及び車上充電装置１４の各々に接続される。動作に関して、制御システム１８は、車両推進システム（図示せず）の一部として車両２０の車輪に駆動関係に結合された電動機（１つ又は複数）２２を駆動するために制御された電力を供給するように車上エネルギ蓄積システム１２及び車上充電装置１４を動作させるように構成される。更に、制御システム１８は、エネルギ蓄積システム１２の充電状態（ＳＯＣ）及び／又は電圧を決定し、且つ無停電電力をＤＣ−ＡＣインバータ１６及び外部負荷２４へ供給するために車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧を所定の範囲内に維持するように機能する。車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧を維持するために、制御システム１８は車上充電装置１４を選択的に動作させて、再充電電力を車上エネルギ蓄積システム１２に供給させる。すなわち、もし車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧が許容範囲内にあると判定された場合、制御システム１８は、車両利用ＵＰＳ１０が、車上充電装置１４を作動することなく車上エネルギ蓄積システム１２から外部負荷２４へ電力を供給するのを継続させる。しかしながら、もし車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧が許容範囲外にあると判定された場合、制御システム１８は、車上エネルギ蓄積システム１２内の１つ以上のエネルギ蓄積ユニット１３に再充電電力を供給して、そのＳＯＣ／電圧を増大させるように、充電装置１４を作動する。
【００１７】
図１に示されているように、制御システム１８はセンサ・システム２６から及びモード・スイッチ２８からの入力３３を含む。本発明の実施形態によれば、モード・スイッチ２８はキー点火スイッチの形態、又はダッシュボード装着型スイッチのような車両に含まれる別個のスイッチの形態であってよい。モード・スイッチ２８が別個のダッシュボード装着型スイッチである場合、該スイッチはオフ・モードと非常用電源モードとの間でのみ切り換えるように構成することができる。またモード・スイッチ２８がキー点火スイッチである場合、該スイッチは、オフ・モード、車両アクセサリ・モード、車両始動／走行モード及び非常用電源モードのような車両の異なる動作モードを可能にするために複数のモードに設定されるように構成することができる。モード・スイッチ２８が非常用電源モードに設定されたとき、車両利用ＵＰＳ１０は、プラグイン・レセプタクル３０を介して車両利用ＵＰＳに接続された外部負荷２４へ電力を供給するように作動される。すなわち、制御システム１８は、外部負荷２４に無停電電力を供給するために車上エネルギ蓄積システム１２のエネルギ蓄積ユニット１３（１つ又は複数）の少なくとも１つを再充電するように車上充電装置１４を選択的に作動することができる。本発明の一実施形態によれば、非常用電源モードが選択されたとき、制御システム１８は更に、車両２０内の電動機（１つ又は複数）２２及び牽引用インバータ３２を動作停止させて、車両２０の車輪（図示せず）におけるトルクの発生を防止するように作用する。
【００１８】
図１に更に示されているように、センサ・システム２６からの入力３３は、ＵＰＳ１０の動作を制御する複数の車両関連パラメータについての情報を制御システム１８へ供給する。センサ・システム２６は、車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧をその動作中の様々な時点に測定するＳＯＣ／電圧センサ３４を含む。検知された車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧に基づいて、制御システム１８は、車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給する車上充電装置１４の動作を制御する。すなわち、ＳＯＣ／電圧センサ３４によって測定されるような、車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧が所定の範囲内に無い場合又は特定の閾値よりも低い場合、制御システム１８は充電装置１４を作動して、付加的な電力を発生させて車上エネルギ蓄積システム１２へ伝送させる。ＳＯＣ／電圧センサ３４によって測定されるような、車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧が許容範囲内に戻ったとき、制御システム１８は充電装置１４を動作停止させ、そして車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧を監視し続ける。ＳＯＣ／電圧を測定して、充電装置１４を作動／動作停止するこのサイクルは、モード・スイッチ２８が「非常用電源」モードから他のモードへ切り換えられるまで継続する。
【００１９】
センサ・システム２６はまた、車両２０が現在係合している伝動装置（すなわち、ＰＲＮＤＬ）に関する情報を制御システム１８に供給するように構成された伝動装置状態センサ３６を含む。センサ・システム２６はまた、車両駐車ブレーキが係合しているかどうかに関する情報を制御システム１８に供給する駐車ブレーキ係合状態センサ３８を含むことができる。本発明の一実施形態によれば、制御システム１８に対する別の情報源として、燃料レベル・センサ４０が、充電装置１４（例えば、ＡＰＵ）用に残っている燃料のレベル、例えば、内燃機関用に残っているガソリン又はディーゼル燃料のレベルを測定する。センサ・システム２６によって供給される情報により、車両２０の伝動装置が「駐車」位置にあること及び／又は駐車ブレーキが係合していること、及び燃料レベルが許容量であることが示されている場合、制御システム１８は、外部負荷２４に電力を供給するための車両利用ＵＰＳ１０を構成するように、車上エネルギ蓄積システム１２のＳＯＣ／電圧を許容範囲内に維持するために必要に応じて充電装置１４を作動することができる。
【００２０】
制御システム１８に対する別の情報源として、一酸化炭素（ＣＯ）センサ４２がセンサ・システム２６に含まれており、該センサは、車両２０の近辺におけるＣＯのレベルに関するデータ、及び該レベルが或る特定の閾値限界より大きいかどうかについてのデータを供給する。ＣＯセンサ４２が所定の閾値を超えるＣＯレベルを検出した場合、或いは燃料レベル・センサ４０が低燃料レベルを検出した場合、制御システム１８は、充電装置１４（例えば、燃焼機関）の動作を遮断（すなわち、動作停止）する指令を発生するように構成される。本発明の一実施形態によれば、制御システム１８はまた、検知されたＣＯレベル又は低燃料レベルに基づいて警報を発生して、このような状態の発生をオペレータに警告することができる。従って、センサ・システム２６は、車両利用ＵＰＳ１０が非常用電源モードで動作しているときに充電装置１４の動作を制限するように制御システム１８に一連の情報パラメータを供給する。
【００２１】
次に図２について説明すると、車両利用ＵＰＳ１０の動作を制御するために制御システム１８によって実行される手法を示している。手法４４は段階４５で開始し、次いで段階４６に進んで、車両利用ＵＰＳの動作が非常用電源モードであるかどうか判定する。すなわち、車両利用ＵＰＳの動作モード及び／又は車両自体の動作モードを切り換えるように構成されているモード・スイッチが、非常用電源設定／モードに設定されているかどうか判定する。車両利用ＵＰＳが非常用電源モード４８にない場合、手法４４は最初から再び始める。車両利用ＵＰＳの動作が非常用電源モードである場合（５０）、手法４４は段階５２へ進み、そこで、車上エネルギ蓄積システムの状態を監視する。すなわち、段階５２で、ＤＣ−ＡＣインバータへ電力を供給する固有の車上エネルギ蓄積システムの充電状態（ＳＯＣ）及び／又は電圧を測定して、そのＳＯＣ／電圧のレベルを決定する。
【００２２】
段階５４で、車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧が所定の閾値よりも高いか又は所定の範囲内にあるかどうか判定する。車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧が所定の範囲内にある場合（５６）、車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧は外部負荷へ電力を供給するための許容レベルにあると見なされて、車上エネルギ蓄積システムの再充電は何ら遂行されない。そこで、段階５７で、車上充電装置は、電気車両ではＤＣ−ＤＣコンバータを有し及び／又はＨＥＶ又はＰＨＥＶではＡＰＵを有することができるが、動作停止状態に留まるように命令され、或いは動作停止状態に移行させられる。しかしながら、車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧が所定の範囲内にない場合（５８）、充電装置による車上エネルギ蓄積システムの再充電（すなわち、エネルギ蓄積システム内の１つ以上のエネルギ蓄積ユニットの再充電）が望ましいと決定される。車上エネルギ蓄積システムの再充電の前に、段階６０で、複数の車両関連パラメータが検知される。本発明の実施形態によれば、これらには、限定するものではないが、伝動装置状態、駐車ブレーキ係合状態、燃料レベル、及び一酸化炭素（ＣＯ）レベルを含むことができる。次に段階６２で、車両関連パラメータが許容状態／レベルにあるかどうか判定する。例えば、伝動装置及び駐車ブレーキが許容設定状態にあり（すなわち、伝動装置が「駐車」位置にあり且つ駐車ブレーキが係合状態にあり）且つ燃料及びＣＯが許容レベルにあるかかどうか判定する。車両関連パラメータが許容状態／レベルにない場合（６４）、段階６６で、車上エネルギ蓄積システムを再充電するための充電装置の作動が防止される。車両関連パラメータが許容状態／レベルにある場合（６８）、段階７０で、充電装置（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はＡＰＵ）が作動され、該充電装置によって発生された電力は車上エネルギ蓄積システム内の１つ以上のエネルギ蓄積ユニットへ伝送されて、それらに再充電電力を供給する。車上エネルギ蓄積システムを再充電するために充電装置を作動したとき、手法４４は段階５２へ戻って、車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧の監視を続ける。（段階５４で判定されるように）充電装置によって車上エネルギ蓄積システムに供給される再充電電力がＳＯＣ／電圧を所定の許容範囲内に戻すのに充分である場合、段階５７で、充電装置が動作停止される。このように手法４４は、車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧の判定に基づいて、また再充電電力を車上エネルギ蓄積システムに供給して車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧を所定の範囲内に維持するための充電装置の選択的な動作に基づいて、車両利用ＵＰＳの制御された動作を規定する。
【００２３】
次に図３について説明すると、本発明の一実施形態に従って、ＢＥＶのＡＣ推進システムに組み込まれるものとして車両利用ＵＰＳ７２を示している。車両利用ＵＰＳ７２は、１２Ｖの始動・照明・点火（ＳＬＩ）用蓄電池７６及び高電圧牽引用蓄電池７８（例えば、公称３００Ｖ）の形態で車両２０上に設けられた車上エネルギ蓄積システム７４を含む。高電圧牽引用蓄電池７８は電動機８０に電力を供給して電動機を駆動し、またＤＣリンク８１及び牽引用インバータ８２を介して電動機に結合される。牽引用インバータ８２は、外部トルク指令に基づいて電動機８０にＡＣ電力を伝送する。モード・スイッチ２８が通常の駆動運転のための位置にある場合、オペレータ指令に基づいたトルク指令に応答して、高電圧牽引用蓄電池７８は電動機８０を駆動する電力を供給する。
【００２４】
車両利用ＵＰＳ７２はまた、車上エネルギ蓄積システム７４に結合されて、それに再充電電力を供給する車上充電装置７３（すなわち、充電ユニット）を含む。図３に示されているように、充電装置７３は、ＳＬＩ用蓄電池７６と高電圧牽引用蓄電池７８との間に接続された絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ８６を含む。ＤＣ−ＤＣコンバータ８６は、作動されたとき、高電圧牽引用蓄電池７８からＳＬＩ用蓄電池７６への再充電電力の伝送を可能にし、且つＳＬＩ用蓄電池に適切な充電を行うように電力を調整する。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ８６は高電圧牽引用蓄電池７８からＤＣ電力を受け取って、ＳＬＩ用蓄電池７６を充電するために該ＳＬＩ用蓄電池７６へ伝送するための電力を調整する。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ８６の作動時、高電圧牽引用蓄電池７８は、ＳＬＩ用蓄電池が車両利用ＵＰＳ７２に接続された外部負荷８８に電力を供給することにより消耗しているとき、ＳＬＩ用蓄電池を再充電するためにＳＬＩ用蓄電池７６に電力を供給することができる。ＳＬＩ用蓄電池７６から外部負荷８８へ電力を伝送し調整するために、ＤＣ−ＡＣインバータ９２及び電力レセプタクル９４が車両利用ＵＰＳ７２に含まれる。ＤＣ−ＡＣインバータ９２はＳＬＩ用蓄電池７６からＤＣ電力を受け取って、該ＤＣ電力を外部負荷８８によって使用できるＡＣ電力へ逆変換する。電力レセプタクル９４は車両利用ＵＰＳ７２への外部負荷８８の接続を可能にする。
【００２５】
車両２０が走行していず、且つ電力が車両利用ＵＰＳ７２から外部負荷８８へ供給されているとき、高電圧ＳＬＩ用蓄電池７６のＳＯＣ／電圧は低下し始め、最終的には所定の許容量よりも低くなる（すなわち、許容範囲から外れる）。（ＤＣ−ＤＣコンバータ８６によって供給されるような）高電圧牽引用蓄電池７８からＳＬＩ用蓄電池７６への電力の伝送が望ましいときを決定するため、車両利用ＵＰＳ７２内の制御システム９０はＳＬＩ用蓄電池７６のＳＯＣ／電圧を検知するように構成される。ＳＬＩ用蓄電池７６のＳＯＣ／電圧が許容範囲外にある場合、制御システム９０は、ＳＬＩ用蓄電池７６を再充電し且つＳＬＩ用蓄電池７６のＳＯＣ／電圧を適正な値に維持して内部の又は外部の負荷のいずれかに電力を供給し続けるために、高電圧牽引用蓄電池７８からエネルギを伝送させるようにＤＣ−ＤＣコンバータ８６を作動する。より詳しく述べると、制御システム９０が「非常用電源」モードへ切り換えられたときに、ＳＬＩ用蓄電池７６の検知されたＳＯＣ／電圧が許容範囲外にあるとき、制御システム９０は、高電圧牽引用蓄電池７８からＳＬＩ用蓄電池７６へエネルギを伝送してＳＬＩ用蓄電池７６へ再充電電力を供給するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ８６を作動するように構成される。制御システム９０は、電力がＤＣ−ＤＣコンバータ８６及び高電圧牽引用蓄電池７８によってＳＬＩ用蓄電池７６へ伝送されているときにＳＬＩ用蓄電池７６のＳＯＣ／電圧を測定し続ける。このようにして、ＳＬＩ用蓄電池７６のＳＯＣ／電圧が上昇して許容範囲まで戻ったとき、制御システム９０はＤＣ−ＤＣコンバータ８６を動作停止させて、高電圧牽引用蓄電池７８からの電力の伝送を終了させるように作用する。このように、制御システム９０は、外部負荷８８への電力の供給に起因してＳＬＩ用蓄電池７６がそのＳＯＣ／電圧の正常範囲の外で動作しないように保証する。従って、ＳＬＩ用蓄電池７６の寿命は外部負荷８８の動作に基づいて低下することはない。
【００２６】
有益なこととして、ＢＥＶ用の推進システムでは、高電圧牽引用蓄電池７８の容量及びエネルギ蓄積定格がＨＥＶにおける高電圧牽引用蓄電池よりもかなり高い。例えば、今日のＨＥＶは全エネルギ定格が１〜２ｋＷｈである高電圧牽引用蓄電池を持つことができるのに対し、ＥＶ用の推進システムでは高電圧牽引用蓄電池は１５ｋＷｈを超える全エネルギ定格を持つことができる。従って、ＢＥＶにおける車両利用ＵＰＳ７２は、ＵＰＳ７２が重要な医療機器又は他の外部装置／負荷を動作させるの充分である継続時間の間、動作状態に留まる（すなわち、車上エネルギ蓄積システムのＳＯＣ／電圧が許容範囲内に留まる）と期待される。
【００２７】
図３にはまた補助電源ユニット（ＡＰＵ）９７が破線で示されており、ＡＰＵ９７は、本発明の別の実施形態によれば、推進システムがハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）ＡＣ推進システムを利用するものであるとき、車両利用ＵＰＳ７２用の推進システムに含まれる。ＡＰＵ９７は（ＤＣ−ＤＣコンバータと共に）充電装置７３の一部を形成して、車上エネルギ蓄積システム１２に付加的な再充電電力を供給する。ＡＰＵ９７は内燃機関８４を含むと共に、該機関８４に接続された交流発電機８３及びダイオード整流器装置８５を含んでいて、内燃機関により供給される再充電電力を調整し且つ再充電電力をＤＣ電力へ変換する。モード・スイッチ２８が通常の駆動運転のための位置にある場合、オペレータの指令に基づいたトルク指令に応答して、内燃機関８４は電動機８０を駆動するために高電圧牽引用蓄電池７８に補助ＤＣ電力を供給する。
【００２８】
前に述べたように、車両２０が走行していず、且つ電力が車両利用ＵＰＳ７２から外部負荷８８へ供給されているとき、車上エネルギ蓄積システム７４のＳＯＣ／電圧は低下し始める。ＳＬＩ用蓄電池７６が消耗していくのに加えて、高電圧牽引用蓄電池７８も電圧低下し始めて、ＳＬＩ用蓄電池７６への選択的な電力供給に基づいて、最終的には所定の許容量よりも低くなる（すなわち、許容範囲から外れる）。高電圧牽引用蓄電池７８のＳＯＣ／電圧にこのような低下が生じたとき、車両内の制御システム９０は更に、高電圧牽引用蓄電池７８（及びＳＬＩ用蓄電池７６）を再充電するためにＡＰＵ９７を選択的に作動（すなわち、内燃機関８４を作動）するように構成されている。より詳しく述べると、制御システム９０が「非常用電源」モードへ切り換えられたときに、高電圧牽引用蓄電池７８の検知されたＳＯＣ／電圧が許容範囲外にあるとき、制御システム９０は、再充電電力を供給するために内燃機関８４を作動するように構成される。制御システム９０は、電力が内燃機関８４によって高電圧牽引用蓄電池７８へ供給されているときに高電圧牽引用蓄電池７８のＳＯＣ／電圧を測定し続ける。このようにして、高電圧牽引用蓄電池７８のＳＯＣ／電圧が上昇して許容範囲まで戻ったとき、制御システム９０は内燃機関８４を動作停止させるように作用する。以上述べたように、ＤＣ−ＤＣコンバータ８６及びＡＰＵ９７を選択的に作動することによって、制御システム９０は、外部負荷８８への電力の供給に起因してそれぞれの蓄電池（ＳＬＩ用蓄電池７６及び高電圧牽引用蓄電池７８）がそれらのＳＯＣ／電圧の正常範囲の外で動作しないように保証する。従って、ＳＬＩ用蓄電池７６及び高電圧牽引用蓄電池７８の寿命は外部負荷８８の動作に基づいて低下することはない。
【００２９】
車両利用ＵＰＳの追加の実施形態が図４及び図５に示されており、それらは米国特許第７０４９７９２号に詳しく記載されているような車上エネルギ蓄積システムを車両２０上に組み込んでいる。図４に示されているように、車両利用ＵＰＳ９５は蓄電池電気車両（ＢＥＶ）ＡＣ推進システムを利用するものであり、該システムでは車上エネルギ蓄積システム９６が高エネルギ密度蓄電池９９を含み、蓄電池９９は、本実施形態によれば、電気的に再充電可能な蓄電池である。高エネルギ密度蓄電池９９は、例えば、１２０Ｗ・ｈｒ／ｋｇのエネルギ密度を持つナトリウム金属ハロゲン化物蓄電池、或いは場合により１１０Ｗ・ｈｒ／ｋｇのエネルギ密度を持つリチウム・イオン蓄電池として形成することができる。高エネルギ密度蓄電池９９は、牽引用インバータ１００及び電動機１０２に接続されたＤＣリンク９８に結合される。昇圧コンバータ回路１０４が高エネルギ密度蓄電池９９と電動機１０２との間のＤＣリンク９８上に配置されて、電気的に再充電可能な高エネルギ密度蓄電池９９から利用できる電圧を昇圧する。動的リターダ(retarder)１０６がＤＣリンク９８のインバータ１００側の端部でＤＣリンク９８に並列に結合されていて、この動的リターダ１０６は、インバータ１００を介してリンクへ電力を戻す回生モードで動作しているときに、車上エネルギ蓄積ユニットが、電動機１０２によって発生されてインバータ１００を介してリンクへ向かう回生電力のレベルを受け入れることができないとき、ＤＣリンク９８上に生じたＤＣ電圧を制限するように動作する。
【００３０】
また車上エネルギ蓄積システム９６にはＳＬＩ用蓄電池１０１が含まれている。高エネルギ密度蓄電池９９とＳＬＩ用蓄電池１０１との間には、絶縁型両方向ＤＣ−ＤＣコンバータの形態の充電装置１０３が接続されている。両方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０３は、作動されたとき、ＳＬＩ用蓄電池１０１から高エネルギ密度蓄電池９９への再充電電力の伝送を可能にする。車両２０が走行していないとき、電力が車両利用ＵＰＳ９５から外部負荷８８へ供給されている場合、高エネルギ密度蓄電池９９のＳＯＣ／電圧は低下し始め、最終的には所定の許容量よりも低くなる（すなわち、許容範囲から外れる）。（ＤＣ−ＤＣコンバータ１０３によって供給されるような）ＳＬＩ用蓄電池１０１から高エネルギ密度蓄電池９９への電力の伝送が望ましいときを決定するため、車両利用ＵＰＳ９５内の制御システム１２０は高エネルギ密度蓄電池９９のＳＯＣ／電圧を検知するように構成される。高エネルギ密度蓄電池９９のＳＯＣ／電圧が許容範囲外にある場合、制御システム１２０は、高エネルギ密度蓄電池９９を再充電し且つその適正なＳＯＣ／電圧を維持するために、ＳＬＩ用蓄電池１０１からエネルギを伝送させるように両方向ＤＣ−ＤＣコンバータ１０３を作動する。
【００３１】
本発明の別の実施形態によれば、図５に示されているように、車両利用ＵＰＳ１０７はハイブリッド蓄電池構成の形態の車上エネルギ蓄積システム１０８を含み、且つＢＥＶ推進システムを利用するものである。ハイブリッド蓄電池構成１０８は、１２０Ｗ・ｈｒ／ｋｇのエネルギ密度を持つナトリウム金属ハロゲン化物蓄電池、又は場合により１１０Ｗ・ｈｒ／ｋｇのエネルギ密度を持つリチウム・イオン蓄電池のような高エネルギ密度蓄電池１１０を含むと共に、昇圧コンバータ１０４のインバータ１００側のＤＣリンク９８に並列に結合された、３５０Ｗ／ｋｇを超える電力密度を持つニッケル・カドミウム蓄電池、又は１０００Ｗ／ｋｇを超える電力密度を持つリチウム・イオン蓄電池のような高電力密度蓄電池１１２を含む。ハイブリッド蓄電池構成１０８は、高電力密度蓄電池１１２を用いて加速又はパルス状重負荷状態のために高電力応答を提供すると同時に、高エネルギ密度蓄電池１１０を用いて車両の動作範囲を拡張する。この実施形態では、電動機１０２が車両２０の電気的制動を達成するために使用されたとき、電動機１０２によって発生された回生エネルギが両方向昇圧コンバータ１０４を介して高電力密度蓄電池１１２及び高エネルギ蓄電池の両方へ伝送されて、これらの車上蓄電池を効果的に再充電し且つ車両２０の動作範囲を拡張することができる。好ましくは、高エネルギ密度蓄電池１１０の端子電圧は高電力密度蓄電池１１２の端子電圧よりも低くして、昇圧コンバータ１０４がない場合に蓄電池１１０から蓄電池１１２へ何ら電力が流れないようにする。これにより、高エネルギ密度蓄電池１１０から取り出す又は蓄電池１１０へ供給されるエネルギの量を調整するように昇圧コンバータ１０４を制御することが可能になる。電動機１０２による電力需要が高電力密度蓄電池１１２によって供給できるものより大きいとき、又は高エネルギ密度蓄電池１１０から高電力密度蓄電池１１２を充電するためにエネルギが必要とされるとき、或いは特定の制御アルゴリズムに依存して各蓄電池１１０、１１２からの電力を組み合わせるときに、高エネルギ密度蓄電池１１０からエネルギが引き出される。
【００３２】
図５に示されるＢＥＶ構成では、車両２０が走行していず、且つ電力が車両利用ＵＰＳ１０７から外部負荷８８へ供給されているとき、両方向昇圧コンバータ１０４はまた充電装置として作用して、高電力密度蓄電池１１２から高エネルギ密度蓄電池１１０への再充電電力の伝送を可能にする。すなわち、車両利用ＵＰＳ１０７から外部負荷８８へ電力を供給していて、高エネルギ密度蓄電池１１０のＳＯＣ／電圧が低下し始めて所定のＳＯＣ／電圧閾値に近づいたとき、両方向昇圧コンバータ１０４を作動して、高電力密度蓄電池１１２から高エネルギ密度蓄電池１１０への再充電電力の伝送を可能にすることができる。高電力密度蓄電池１１２から高エネルギ密度蓄電池１１０への電力の伝送が望ましい時を決定するため、車両利用ＵＰＳ１０７内の制御システム１２０は、高エネルギ密度蓄電池１１０のＳＯＣ／電圧を検知するように構成される。高エネルギ密度蓄電池１１０のＳＯＣ／電圧が許容範囲外にある場合、制御システム１２０は、高エネルギ密度蓄電池１１０を再充電し且つその適正なＳＯＣ／電圧を維持するために、高電力密度蓄電池１１２からエネルギを伝送させるように両方向昇圧コンバータ１０４を作動する。
【００３３】
本発明の追加の実施形態によれば、図４及び図５の車両利用ＵＰＳ９５、１０７の各々はＨＥＶ−ＡＣ推進システムを利用し又はＨＥＶ−ＡＣ推進システムに組み込むことができ、従って、図４及び図５に破線で示されているように、ＡＰＵの形態の付加的な充電装置１１３を含むことができる。ＡＰＵ１１３は、エネルギ蓄積システム９６、１０８（すなわち、高エネルギ密度蓄電池９９、１１０）に接続されてそれに再充電電力を供給するための燃焼機関１１４を含む。交流発電機１１６及びダイオード整流器装置１１８が、燃焼機関１１４によって供給される再充電電力を調整し且つ該再充電電力をＤＣ電力に変換するために含まれている。燃焼機関１１４によって供給される再充電電力は高エネルギ密度蓄電池９９、１１０に伝送されて、そのＳＯＣ／電圧を増大させる。車両２０内の制御システム１２０は、高エネルギ密度蓄電池９９、１１０を再充電するために内燃機関１１４を選択的に作動するように構成される。より詳しく述べると、制御システム１２０が「非常用電源」モードに切り換えられたとき、高エネルギ密度蓄電池９９、１１０の検知されたＳＯＣ／電圧が許容範囲外であると判定された場合、制御システム１２０は再充電電力を供給するために内燃機関１１４を作動するように構成されている。制御システム１２０は、電力が内燃機関１１４によって高エネルギ密度蓄電池９９、１１０に伝送されているとき、蓄電池９９、１１０のＳＯＣ／電圧を測定し続ける。このようにして、高エネルギ密度蓄電池９９、１１０のＳＯＣ／電圧が上昇して許容範囲まで戻ったとき、制御システム１２０は内燃機関１１４を動作停止させるように作用し、そして高エネルギ密度蓄電池９９、１１０からの蓄積されたエネルギが外部負荷８８に給電するために再び用いられる。ＡＰＵ１１３は再充電電力を高エネルギ密度蓄電池９９、１１０に供給するものとして前に説明したが、再充電電力は車上エネルギ蓄積システム９６、１０８内のＳＬＩ用蓄電池１０１（図４）及び高電力密度蓄電池１１２にも供給されることも当然である。制御システム１２０は、従って、外部負荷８８への電力の供給中、車上エネルギ蓄積システム９６、１０８のＳＯＣ／電圧をその正常な範囲内に維持するように機能する。
【００３４】
図４及び図５に示されている車両利用ＵＰＳ９５、１０７の実施形態は、車上エネルギ蓄積システム９６、１０８に増大した量のエネルギを蓄積することができる。従って、車両利用ＵＰＳ９５、１０７は、電力定格を増大し、且つより要求の大きい（すなわち、供給する電力のより大きい）外部負荷に給電するために使用されるように設計される。そこで、車両利用ＵＰＳ９５、１０７は、適切なときに車両利用ＵＰＳからの電力出力を終端させるために地絡電流遮断器（ＧＦＣＩ）を含む。
【００３５】
次に図６について説明すると、本発明の別の実施形態に従ってプラグイン・ハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）推進システムに組み込まれている車両利用ＵＰＳ１２２を示している。車両利用ＵＰＳ１２２の車上エネルギ蓄積システム１２４が複数の車上エネルギ蓄積ユニットを含み、車上エネルギ蓄積ユニットは、高比エネルギ蓄電池１２６（例えば、１２０Ｗ・ｈｒ／ｋｇのエネルギ密度を持つナトリウム金属ハロゲン化物蓄電池、或いは１１０Ｗ・ｈｒ／ｋｇのエネルギ密度を持つリチウム・イオン蓄電池）と、高比電力蓄電池１２８（例えば、３５０Ｗ／ｋｇ以上の電力密度を持つニッケル・カドミウム蓄電池、又は１０００Ｗ／ｋｇ以上の電力密度を持つリチウム・イオン蓄電池）とを含む。更に、車上エネルギ蓄積システム１２４は１つ以上の超コンデンサ(ultracapacitor)エネルギ蓄積装置１３０を含む。超コンデンサ蓄積装置（１つ又は複数）１３０は、車上エネルギ蓄積システム１２４内における電力蓄積を増大させ、従って車両利用ＵＰＳ１２２がより大きいパルス状電力を外部負荷１３２に供給し且つ再充電電力を供給するための車両利用ＵＰＳ１２２内の充電装置１３４に係合することなく一層長い期間にわたって動作することを可能にする。
【００３６】
図６に示されるように、車両利用ＵＰＳ１２２のための推進システムの充電装置１３４は、エネルギを発生するための複数の補助電源ユニット（ＡＰＵ）を含む。すなわち、車上エネルギ蓄積システム１２４に再充電電力を供給するための１つの機構として、充電装置１３４は、燃料電池集成体１３６を形成する１つ以上の燃料電池１３５を含む。模範的な実施形態では、燃料電池集成体１３６は、電力を発生する複数の水素燃料電池１３５で形成される。有利なことに、水素燃料電池集成体１３６の動作では、熱と水が生じるが、本発明の他の実施形態におけるガソリン及びディーゼル燃料によるＡＰＵで生じるような一酸化炭素の排出物を生じない。燃料電池集成体１３６によって発生された電力は、ダイオード整流器装置１３８によって調整された後、高比エネルギ蓄電池１２６及び／又は超コンデンサ蓄積装置（１つ又は複数）１３０に伝送されて、それらに再充電電力を供給する。車上エネルギ蓄積システム１２４に再充電電力を供給するための別の機構として、充電装置１３４は、電力会社電力網に対する車両利用ＵＰＳ１２２の接続を可能にするプラグイン端子１４０を含む。車両２０が動作状態でないとき（また電力会社電力網が利用可能であるとき）、プラグイン端子１４０は電力会社電力網に接続して、そこからＡＣ電力を受け取ることができる。電力会社電力網からのＡＣ電力は、車上エネルギ蓄積システム１２４へ伝送するための電力を調整するためにＡＣ−ＤＣ充電器インターフェース１４２（すなわち、電圧及び電流制御式整流器）に通される。電力会社電力網からプラグイン端子１４０を介して受け取た電力は、車上エネルギ蓄積システム１２４を再充電するために供給される。
【００３７】
牽引用インバータ１４４及び電動機１４６に電力を供給して、通常の動作モード（すなわち、「走行」モード）で車両２０を推進させるため、燃料電池集成体１３６からの電力は１つ以上の昇圧コンバータ１４８に伝送することができ、また高比エネルギ蓄電池１２６及び超コンデンサ蓄積装置（１つ又は複数）１３０からの電力は、それらに結合された複数の両方向降圧／昇圧コンバータ１５０に伝送される。昇圧コンバータ１４８及び複数の両方向降圧／昇圧コンバータ１５０はＤＣリンク１５２に結合され、また、動作においては、昇圧コンバータ１４８は燃料電池集成体１３６からの電圧を昇圧して、該昇圧された電圧をＤＣリンク１５２に供給する。必要なとき、複数の両方向降圧／昇圧コンバータ１５０は高比エネルギ蓄電池１２６及び超コンデンサ蓄積装置（１つ又は複数）１３０からの電圧を昇圧して、該昇圧された電圧をＤＣリンク１５２に供給する。燃料電池の電圧が昇圧されるレベル、並びにエネルギ蓄積装置の電圧が昇圧されるレベルは、複数の両方向降圧／昇圧コンバータ１５０及び昇圧コンバータ１４８が制御される態様に依存する。燃料電池集成体１３６、高比エネルギ蓄電池１２６及び超コンデンサ蓄積装置（１つ又は複数）１３０からの昇圧された電圧と組み合わせて、高比電力蓄電池１２８からの電圧は、車両２０の車輪に又は推進システムの一部として選択された用途のための機械的負荷に駆動関係に結合された牽引用インバータ１４４及び電動機１４６に制御された電力を供給するために必要とされるときに使用される。
【００３８】
車両利用ＵＰＳ１２２にはまた制御システム１５４が含まれており、この制御システム１５４は車上エネルギ蓄積システム１２４及び充電装置１３４の動作を監視し制御するように構成される。車両利用ＵＰＳ１２２が、モード・スイッチ２８の設定によって決定されるように、非常用電源モードに設定されたとき、制御システムは車両利用ＵＰＳ１２２内の電力スイッチ１５６を切り換えるように作用する。電力スイッチ１５６は、電力会社電力網から（プラグイン端子１４０を介して）車上エネルギ蓄積システム１２４へ電力を伝送する設定から、車両利用ＵＰＳ１２２から外部負荷１３２に電力を供給する設定（すなわち、非常用電源モード）へ切り換えられる。
【００３９】
車両利用ＵＰＳ１２２を非常用電源モードへ切り換えるのに加えて、制御システム１５４はまた、車上エネルギ蓄積システム１２４を再充電するために燃料電池集成体１３６を選択的に作動するように機能する。制御システム１５４は、ＳＯＣ／電圧センサ３４（図１）を介して車上エネルギ蓄積システム１２４（すなわち、高比エネルギ蓄電池１２６、高比電力蓄電池１２８、及び超コンデンサ・エネルギ蓄積装置（１つ又は複数）１３０）のＳＯＣ／電圧を測定し、次いで該ＳＯＣ／電圧が所定の許容範囲の外にあるかどうか判定する。もし測定されたＳＯＣ／電圧が所定の許容範囲の外にあると判定された場合、制御システム１５４は、車上エネルギ蓄積システム１２４に再充電電力を供給するために燃料電池集成体１３６を作動する指令を発生する。制御システム１５４は、電力が燃料電池集成体１３６によって車上エネルギ蓄積システム１２４に伝送されているとき、車上エネルギ蓄積システム１２４のＳＯＣ／電圧を測定し続ける。このようにして、車上エネルギ蓄積システム１２４のＳＯＣ／電圧が上昇して許容範囲に戻ったとき、制御システム１５４は燃料電池集成体１３６を遮断／動作停止するように作用する。制御システム１５４は、従って、外部負荷１３２へ電力を供給している間、車上エネルギ蓄積システム１２４のＳＯＣ／電圧をその正常範囲内に維持するように機能する。
【００４０】
車上エネルギ蓄積システム及び充電装置の様々な実施形態を図３〜６に図示し且つ説明したが、他の形態及び構成の車上エネルギ蓄積システム及び充電装置を車両利用ＵＰＳに含むこともできると考えられる。例えば、米国特許第５,３７３,１９５（発明者キング）に述べられているような車上エネルギ蓄積システム（すなわち、高電圧牽引用蓄電池及び昇圧コンバータの組合せ）もまた、本発明の別の実施形態に従って、車両利用ＵＰＳ内に具現化することができよう。本発明の実施形態によれば、制御システム、及び図２に示し且つ説明したように制御システムによって具現化される手法は、外部負荷に対する無停電電源を提供するために様々な実施形態の車上エネルギ蓄積システム及び充電装置（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びＡＰＵ）の動作を監視し制御するように構成される。
【００４１】
開示した方法及び装置についての技術的貢献は、車両利用ＵＰＳ用の推進システムの動作を制御するために制御装置で具現化される手法を提供することである。制御システムは、外部負荷に無停電電力を供給し且つ車上エネルギ蓄積システムの電圧及び／又は充電状態（ＳＯＣ）を許容範囲内に維持するように、車上エネルギ蓄積システム及び車上充電装置（１つ又は複数）を制御する。
【００４２】
従って、本発明の一実施形態によれば、車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）システムが、車両上に位置していて、外部負荷へ伝送可能なＤＣ電力を発生するように構成されたエネルギ蓄積システムと、車上エネルギ蓄積システムに接続されていて、そこからＤＣ電力を受け取って、該ＤＣ電力を外部負荷によって使用できるＡＣ電力へ逆変換するＤＣ−ＡＣインバータとを含む。車両利用ＵＰＳはまた、車両上に位置し且つ車上エネルギ蓄積システムに接続されていて、該車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給する充電装置と、制御システムとを含む。制御システムは、エネルギ蓄積システムの充電状態（ＳＯＣ）及び電圧の一方を決定し、且つエネルギ蓄積システムに再充電電力を供給してエネルギ蓄積システムのＳＯＣ及び電圧の前記一方を所定の範囲内に維持するように充電装置を選択的に動作させるように構成される。
【００４３】
本発明の別の実施形態によれば、無停電電力を供給するための方法が、車両の車上エネルギ蓄積システムに対する外部負荷の接続を検出する段階と、外部負荷への接続時に車上エネルギ蓄積システムから外部負荷へ電力を供給する段階とを含む。本方法はまた、車上エネルギ蓄積システムの電圧及び充電状態（ＳＯＣ）の一方を検出する段階と、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方が所定の閾値よりも低い場合、車上エネルギ蓄積システムに接続された充電ユニットを作動することにより、車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給して、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方を所定の範囲内に維持する段階とを含む。
【００４４】
本発明の更に別の実施形態によれば、車両の車上エネルギ蓄積システムから外部負荷への無停電電力の供給を制御するための制御システムが、車両の車上エネルギ蓄積システムに対する外部負荷の接続を検出し、また外部負荷への接続時に車上エネルギ蓄積システムの電圧及び充電状態（ＳＯＣ）の一方を測定するようにプログラムされる。本制御システムは更に、車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方が所定の範囲内に無い場合は、車上エネルギ蓄積システムに接続された充電装置を作動して、車上エネルギ蓄積システムに再充電電力を供給し、また車上エネルギ蓄積システムの電圧及びＳＯＣの前記一方が所定の範囲内にある場合は、充電装置を動作停止させるようにプログラムされる。
【００４５】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施するために、幾つかの例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの記載から実質的に差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４６】
１０  車両利用無停電電源装置（ＵＰＳ）
１３  エネルギ蓄積ユニット
２０  車両
２６  センサ・システム
３３  入力
３４  ＳＯＣ／電圧センサ
３６  伝動装置状態センサ
３８  駐車ブレーキ係合状態センサ
４０  燃料レベル・センサ
４２  一酸化炭素センサ
４４  車両利用ＵＰＳの動作を制御するための手法
７２  車両利用ＵＰＳ
７３  車上充電装置
７４  車上エネルギ蓄積システム
７６  始動・照明・点火（ＳＬＩ）用蓄電池
７８  高電圧牽引用蓄電池
８０  電動機
８１  ＤＣリンク
８２  牽引用インバータ
８５  ダイオード整流器装置
８８  外部負荷
９４  電力レセプタクル
９５  車両利用ＵＰＳ
９６  車上エネルギ蓄積システム
９７  補助電源ユニット（ＡＰＵ）
９８  ＤＣリンク
９９  高エネルギ密度蓄電池
１０１  ＳＬＩ用蓄電池
１０３  充電装置
１０７  車両利用ＵＰＳ
１０８  ハイブリッド蓄電池構成
１１０  高エネルギ密度蓄電池
１１２  高電力密度蓄電池
１１８  ダイオード整流器装置
１２２  車両利用ＵＰＳ
１２４  車上エネルギ蓄積システム
１２６  高比エネルギ蓄電池
１２８  高比電力蓄電池
１３０  超コンデンサ・エネルギ蓄積装置
１３２  外部負荷
１３４  充電装置
１３５  燃料電池
１３６  燃料電池集成体
１３８  ダイオード整流器装置
１４０  プラグイン端子
１４８  昇圧コンバータ
１５０  両方向降圧／昇圧コンバータ
１５２  ＤＣリンク
１５６  電力スイッチ
【図１】
2010136613.tif 000003
【図２】
2010136613.tif 000004
【図３】
2010136613.tif 000005
【図４】
2010136613.tif 000006
【図５】
2010136613.tif 000007
【図６】
2010136613.tif 000008