(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気母線に接続された少なくとも一つの電気負荷を含む車両の動力供給装置であって、
それぞれが少なくとも一つの電池を含む複数のバッテリ・モジュールと、
上記電気母線及び上記バッテリ・モジュールに接続されて、該バッテリ・モジュールのそれぞれから該電気母線にエネルギーを移動させるように動作可能な電気コンバータと、
少なくとも一つの制御器を含み且つ上記電気コンバータと通信し、上記バッテリ・モジュールのそれぞれの各作動特性の少なくとも一つに関連する情報を判定して該各作動特性の少なくとも一つに少なくとも部分的に応じて該バッテリ・モジュールのそれぞれから移動させられるエネルギーを独立に制御するように構成された制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記複数のバッテリ・モジュールのうちの一のバッテリ・モジュールの充電状態が所定の充電状態範囲を下回っている場合には、該一のバッテリ・モジュールから移動させられるエネルギー量を調整し、その後、該充電状態が所定の充電状態範囲内となっているか否かを判定し、該充電状態が所定の充電状態範囲内となっていないときには該エネルギー量の調整及び該充電状態の判定を繰り返し、該エネルギー量の調整及び該充電状態の判定を所定回数繰り返しても該充電状態が所定の充電状態範囲内とならないときには該一のバッテリ・モジュールを交換が必要なバッテリ・モジュールと判定する動力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に動力を供給するための装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気自動車及び燃料電池自動車は、車両に電気エネルギーを供給するため、及び、例えば制動イベントの間などに車両によって生成された電気エネルギーを回収するために、電気エネルギー蓄積システムを使用する場合がある。
【０００３】
高電圧バッテリ・システムが、そのような電気エネルギー蓄積システムの例の一つである。高電圧バッテリ・システムは、直列に接続された沢山のエネルギー蓄積ユニット即ちバッテリ・モジュールを含み得る。各モジュールは、一つ以上の直列に接続されたエネルギー蓄積電池即ち、バッテリを含み得る。
【０００４】
なお、背景技術及び従来技術は、特許文献1乃至6の中に記載されている。
【特許文献１】米国特許5,710,504号明細書
【特許文献２】米国特許5,931,245号明細書
【特許文献３】米国特許6,281,662号明細書
【特許文献４】米国特許6,801,014号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第2005/0029987号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第2005/0077875号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリ即ちモジュールが直列に接続されているため、高電圧バッテリ・システムの能力が、概して最低電圧を持つバッテリの能力によって制限される。その結果、高電圧バッテリ・システム内で使用されている複数バッテリは、それらの電圧が大体等しくなるように、例えば、互いにミリボルトの差しか無いように選択されるのが一般的である。そのようにバッテリを選択することにより、高電圧バッテリ・システムが最低電圧のバッテリによって制限されることなく作動することを可能とする。
【０００６】
高電圧バッテリ・システムが種々の電流レベル及び温度条件に晒されたとき、バッテリ電圧は相互に偏倚する場合がある。この電圧偏倚は、高電圧バッテリ・システムの能力に影響を与える可能性があり、そしてその結果、車両全体の能力及び燃料経済性に影響を与え得る。
【０００７】
バッテリ間の温度偏倚もまた、高電圧バッテリ・システムの能力に影響する可能性があり、そしてその結果、車両の能力に影響し得る。幾つかの高電圧バッテリ・システム設計は、温度管理を容易にすべく、モジュールを互いに近接配置することによって温度偏移を最小化することを試みている。しかしながら、この試みは、設計及びパッケージングの選択の幅を狭める場合がある。
【０００８】
もし高電圧バッテリ・システムのバッテリが動作不能になったならば、交換用のバッテリが取り付けられるまで、車両が使用不可能になったり、またはその能力が著しく低減される場合がある。
【０００９】
高電圧バッテリ・システムの回復は該して、全システムが、例えば略100%の充電状態（state of charge: SOC）まで充電され、約10%の充電状態まで放電され、それから略50%の充電状態まで再充電されることを必要とする。この手順は、バッテリの記憶効果（memory effect）の殆どを取り除き、そしてバッテリ間の電圧偏倚及び充電状態の偏倚を低減する。
バッテリ即ちモジュールが直列に接続されているため、この回復手順の有効性は、放電の間は最も弱いバッテリ即ち、充電状態の最も低いバッテリによって制限され、そして充電の間は最も強いバッテリ即ち、充電状態の最も高いバッテリによって制限される。車両の運転中に高電圧バッテリ・システムの回復を実施することはできない。高電圧バッテリ・システムの回復は、自動車サービス・センターで行われるのが一般的である。
【００１０】
従って、電圧及び温度が変化するエネルギー蓄積ユニットを用いて動作することができ、電圧偏倚及び温度偏倚を修正することができ、そして、エネルギー蓄積ユニットが動作不能なときでも動力を供給し続けることが可能な動力供給装置が必要とされている。車両動作中にエネルギー蓄積ユニットを回復することが可能な動力供給装置もまた、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の観点の一つが、電気エネルギーを受け取って出力するように構成された電気システム装置（Electrical system arrangement）を含む車両用の動力供給装置を提供する。この動力供給装置は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットを含む。それぞれのユニットは、電気エネルギーを受け取って蓄積することができる。それぞれのユニットはさらに、電気エネルギーを出力することができる。動力供給装置はまた、第一エネルギー蓄積ユニット及び第二エネルギー蓄積ユニットに接続された電気コンバータと、電気システム装置とを含む。第一及び第二エネルギー蓄積ユニットは、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットが互いに且つコンバータに対して並列に接続され得るように、電気回路内でコンバータに接続される。コンバータは第一及び第二エネルギー蓄積ユニットからエネルギーを受けとるべく動作可能である。コンバータはまた、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットから受けとったエネルギーを電気システム装置に移動させるのを促進すべく動作可能でもある。動力供給装置は、コンバータと通信する制御装置と、少なくとも一つの制御器とを更に含む。制御装置は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれの各作動特性の少なくとも一つに関連する情報を判定するように構成される。制御装置はまた、少なくとも一つの各作動特性に少なくとも部分的に応じて第一及び第二エネルギー蓄積ユニットから移動させられるエネルギーを制御するように構成される。
【００１２】
コンバータは、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へのエネルギーの移動とは独立に、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へのエネルギーの移動を促進すべく構成され得る。
【００１３】
コンバータは、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へのエネルギーの移動を禁止すべく動作可能であり得る。
【００１４】
コンバータは、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へのエネルギーの移動を禁止しながら、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へのエネルギーの移動を促進すべく動作可能であり得る。
【００１５】
コンバータは、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へのエネルギーの実質的に同時の移動を促進すべく動作可能であり得る。
【００１６】
制御装置は、第一エネルギー蓄積ユニットから移動させられるエネルギー量が、第二エネルギー蓄積ユニットから移動させられるエネルギー量と異なるように、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれから移動させられるエネルギーの量を制御するよう構成され得る。
【００１７】
コンバータは、電気システム装置からのエネルギーを受け、そして、電気システム装置から受けたエネルギーを第一及び第二エネルギー蓄積ユニットに移動させるのを促進すべく動作可能であり得る。
【００１８】
制御装置は、各作動特性の少なくとも一つに少なくとも部分的に応じて、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットに移動させられるエネルギーの量を制御するよう構成され得る。
【００１９】
各作動特性の少なくとも一つは、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットの測定された電圧を含む。
【００２０】
制御装置は、測定された電圧に基づいて、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットに移動させられるエネルギーの量を制御するように構成され得る。
【００２１】
動力供給装置は、電気回路の中に、コンバータ及び、第一エネルギー蓄積ユニットと第二エネルギー蓄積ユニットの何れか又は両方に並列に接続され得る第三エネルギー蓄積ユニットを含む場合がある。
【００２２】
コンバータは、コンバータによって受けられる電気システム装置からのエネルギーの量が所定の閾値を超えるときに、電気システム装置から受けたエネルギーの少なくとも一部を、第三エネルギー蓄積ユニットに移動させるのを促進すべく構成され得る。
【００２３】
第一エネルギー蓄積ユニット及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれは、個別の公称電圧を持ち得る。
【００２４】
一方、第一エネルギー蓄積ユニット及び第二エネルギー蓄積ユニットが、異なる公称電圧を持つ場合もある。
【００２５】
作動特性は、電圧、温度及び充電状態の少なくとも一つを含み得る。
【００２６】
本発明の観点の一つが、電気母線（electrical bus）に接続された少なくとも一つの電気負荷を含む車両のための動力供給装置を提供する。動力供給装置は、複数のバッテリ・モジュールを含む。バッテリ・モジュールのそれぞれは、少なくとも一つの電池を含む。動力供給装置はまた、電気母線及びバッテリ・モジュールに接続された電気コンバータを含む。コンバータは、各バッテリ・モジュールから電気母線にエネルギーを移動させるべく動作可能である。動力伝達装置は、コンバータと通信する制御装置と、少なくとも一つの制御器とをさらに含む。制御装置は、各バッテリ・モジュールの各作動特性の少なくとも一つに関連する情報を判定すべく構成される。制御装置はまた、各作動特性の少なくとも一つに少なくとも部分的に応じて、各バッテリ・モジュールから移動させられるエネルギーを独立に制御するよう構成される。
【００２７】
二つのバッテリ・モジュールは、それらのバッテリ・モジュールが互いに並列に且つコンバータに対しても並列に接続され得るように、電気回路内のコンバータに接続され得る。
【００２８】
車両は、電気母線に接続された電気機械を含み得る。
【００２９】
電気機械は、電気エネルギーを電気母線に出力すべく動作可能であり得る。
【００３０】
コンバータは、電気母線からエネルギーを受け、そして電気母線から受けとったエネルギーをバッテリ・モジュールの少なくとも一つに移動させるのを促進すべく動作可能であり得る。
【００３１】
制御装置は、各作動特性の少なくとも一つに少なくとも部分的に応じて、バッテリ・モジュールの少なくとも一つに移動させられるエネルギー量を制御するように構成され得る。
【００３２】
作動特性は、充電状態、電圧及び温度の少なくとも一つを含み得る。
【００３３】
動力供給装置は、電気回路の中で、コンバータとバッテリ・モジュールの少なくとも一つとに接続されたコンデンサを含む場合があり、その際、コンデンサは、コンバータとバッテリ・モジュールの少なくとも一つに対して並列に接続される。
【００３４】
制御装置は、コンバータが電気母線から受けるエネルギーが所定の閾値を上回るかどうかを判定するよう構成され得る。
【００３５】
コンバータは、コンバータが電気母線から受けるエネルギーが所定の閾値を上回るとき、電気母線から受けたエネルギーの少なくとも一部をコンデンサに移動するのを促進すべく動作可能であり得る。
【００３６】
本発明の観点の一つが、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットと、電気エネルギーを受け取りそして出力するように構成された電気システム装置とを含む車両に動力を供給する方法を提供する。方法は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれの、各作動特性の少なくとも一つを監視する工程を含む。方法はまた、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置にエネルギーを選択的に移動させる工程及び、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置にエネルギーを選択的に移動させる工程を含む。方法は、各作動特性の少なくとも一つに少なくとも部分的に応じて、第一エネルギー蓄積ユニット及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれからの選択的なエネルギーの移動を制御する工程を更に含む。
【００３７】
方法は、エネルギー蓄積ユニットのそれぞれの作動特性の少なくとも一つが、所定条件を満たすかどうかを判定する工程を含む。
【００３８】
少なくとも一つの作動特性は、充電状態、電圧及び温度の少なくとも一つを含み得る。
【００３９】
所定条件は、充電状態が所定の範囲にあるか、電圧が所定範囲にあるか、及び温度が所定範囲にあるかの少なくとも一つを含み得る。
【００４０】
方法は、第一エネルギー蓄積ユニットの充電状態が所定の充電状態範囲にないとき、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置に選択的に移動させられるエネルギーの量を低減する工程を含む。
【００４１】
方法は、電気システム装置が電気エネルギーを出力しているかどうかを判定する工程を含む。
【００４２】
第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置に選択的に移動させられるエネルギーの量は該して、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置に選択的に移動させられるエネルギーの量より少ない。
【００４３】
本発明の実施形態の幾つかが、動力供給装置内のエネルギー蓄積ユニットのそれぞれから或いは、それぞれへ流れることを可能とされた電流の独立制御を提供する。その制御は、車両に連続的に動力を供給しながら動作不能なエネルギー蓄積ユニットをバイパスし、そして、代わりのエネルギー蓄積ユニットを車両内にまとめる。
【００４４】
電気コンバータと通信する制御装置の実施形態の一つが、動力供給装置の各エネルギー蓄積ユニットの電圧、充電状態又は温度を判定するよう構成され得る。
【００４５】
電気コンバータの実施形態の一つが、動力供給装置の各エネルギー蓄積ユニットの電圧、充電状態又は温度に基づいて、独立した電流が各エネルギー蓄積ユニットに対して及び各エネルギー蓄積ユニットから流れることを可能とする。
【００４６】
本発明の実施形態の一つにおいて、エネルギー蓄積ユニットの温度に応じた各エネルギー蓄積ユニットの独立制御は、複数のエネルギー蓄積ユニットが車両内の温度特性の異なる位置に配設されることを可能とする。
【００４７】
本発明の実施形態の一つにおいて、エネルギー蓄積ユニットの電圧又は充電状態に応じた各エネルギー蓄積ユニットの独立制御は、動力供給装置が電圧が異なる（その結果として大きさが異なる）複数のエネルギー蓄積ユニットを効率的に使用することを可能とする。
【００４８】
本発明の実施形態の一つにおいて、エネルギー蓄積ユニットの一つが「交換ユニット」として作動することができ、車両内の容易に交換できる位置に配設され得る。このユニットは、他のエネルギー蓄積ユニットと比較して、相応に高い電流レベルに晒される。これらの比較的高い電流レベルにおいて、「交換ユニット」は比較的短い寿命となるが、他のエネルギー蓄積ユニットの耐用年数は延びるであろう。
【００４９】
本発明の実施形態の一つにおいて、車両が始動するとき、制御装置が動力供給装置の各エネルギー蓄積ユニットの電圧を判定する。これらの電圧に基づいて、動力供給装置は、蓄積エネルギー量が最小のエネルギー蓄積ユニット、即ち最弱のエネルギー蓄積ユニットから取り出される電流が低減する一方で、蓄積エネルギー量が最大のエネルギー蓄積ユニット、即ち最強のエネルギー蓄積ユニットから取り出される電流が増加するように、各エネルギー蓄積ユニットから取り出される電流を調整する。他のエネルギー蓄積ユニットからは、最弱のエネルギー蓄積ユニットと最強のエネルギー蓄積ユニットとの間の大きさの電流が取り出される。
【００５０】
本発明の実施形態の一つにおいて、車両の制動時、即ち動力再充電イベントが生じているとき、電気コンバータは電気機械から受ける電流を、最弱のエネルギー蓄積ユニットへ入力する電流の大きさが最高になる一方で、最強エネルギー蓄積ユニットへ入力する電力の大きさが最小になるように分配する。他のエネルギー蓄積ユニットには、最弱のエネルギー蓄積ユニットと最強のエネルギー蓄積ユニットとの間の大きさの電流が入力される。
【００５１】
本発明の実施形態の一つにおいて、もしエネルギー蓄積ユニットの電圧が所望の範囲内に維持され得ない、即ちそのエネルギー蓄積ユニットが動作不能ならば、動力伝達装置はそのエネルギー蓄積ユニットをバイパスし、連続的な車両作動を支援するため、残っているエネルギー蓄積ユニットから取り出される電流を増加させる。
【００５２】
本発明の実施形態の一つにおいて、動力供給システムは電気コンバータに電気的に接続されたコンデンサを含む。動力再充電イベント、例えばパニック・ブレーキの間、コンデンサは、エネルギー蓄積ユニットが収容できない、電気機械によって生成される電流スパイクを捕らえる。この制御方法は、エネルギー蓄積ユニットの過充電の可能性を低減しながら、再生エネルギーを捕獲する。
【００５３】
本発明の実施形態の一つにおいて、動力供給装置は、車両運転中に各エネルギー蓄積ユニットを別々に回復するために独自の電流を流すことを可能にする。この手順は、回復処理における最弱のエネルギー蓄積ユニットと最強のエネルギー蓄積ユニットの影響を低減するので、回復処理の有効性を改善する。
【００５４】
本発明の実施形態の一つにおいて、動力供給装置は、制御装置とエネルギー蓄積ユニットとを含む。
【００５５】
制御装置は、各エネルギー蓄積ユニットの電圧及び充電状態を判定する。制御装置はその後、各エネルギー蓄積ユニットの充電状態が、所定の充電状態範囲に入っているかどうかを判定する。所定の充電状態範囲は、各エネルギー蓄積ユニットで異なり得る。
【００５６】
もし、所定のエネルギー蓄積ユニットに関して、充電状態が所定の充電状態範囲内にあるならば、制御装置は、そのエネルギー蓄積ユニットから取り出される電流のレベル又はそのエネルギー蓄積ユニットに送られる電流のレベルの調整は行なわない。
【００５７】
もし、所定のエネルギー蓄積ユニットに関して、充電状態が所定の充電状態範囲内に無いならば、制御装置は、充電状態が所定の充電状態範囲内になるよう充電状態を変えるべく、そのエネルギー蓄積ユニットから取り出される電流のレベル又はそのエネルギー蓄積ユニットに送られる電流のレベルの調整を行う。
【００５８】
電流レベルが調整された後、制御装置は、そのエネルギー蓄積ユニットが所定の充電状態範囲内になったかどうかを判定する。もし充電状態が所定の充電状態範囲内になっているならば、制御装置は、そのエネルギー蓄積ユニットから引き出される電流のレベル又はそのエネルギー蓄積ユニットに送られる電流のレベルの調整は行なわない。もし充電状態が所定の充電状態範囲内になっていないならば、制御装置は、充電状態が所定の充電状態範囲内になるよう充電状態を変えるべく、そのエネルギー蓄積ユニットから取り出される電流のレベル又はそのエネルギー蓄積ユニットに送られる電流のレベルの調整を行う。
【００５９】
制御装置は、充電状態が所定の充電状態範囲内になるよう充電状態を変えるべく、所定の上限回数（例えば5回）まで、所定のエネルギー蓄積ユニットに関する電流レベルの調整を行う。
【００６０】
もし、5回の調整後に、充電状態が所定の充電状態範囲内になっていないならば、制御装置は許容電圧を調整し、その結果、他のエネルギー蓄積ユニットから取り出される又は他のエネルギー蓄積ユニットに送られる電流を調整する。エネルギー蓄積ユニットのそれぞれで、許容電圧は異なり得る。制御装置はその後、エネルギー蓄積ユニットの交換が必要であるという情報を保持する。
【００６１】
本発明の実施形態の一つにおいて、動力供給装置は制御装置、電気コンバータ、エネルギー蓄積ユニット及びコンデンサを含む。
【００６２】
制御装置は、各エネルギー蓄積ユニットの電圧及び充電状態を判定する。制御装置は、その後、各エネルギー蓄積ユニットの充電状態が所定の充電状態範囲内にあるかどうかを判定する。所定の充電状態範囲は、エネルギー蓄積ユニットそれぞれで異なり得る。制御装置は、その後、電気機械によって生成されて電気コンバータに送られる電流がエネルギー蓄積ユニットの電流処理能力を上回るかどうかを判定する。
【００６３】
もし電流が、エネルギー蓄積ユニットの電流処理能力を上回るならば、電気コンバータは、電気機械によって生成された電流の大部分をコンデンサに導く。電気コンバータは、電気機械によって生成された電流の残りを、複数のエネルギー蓄積ユニットに分配する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
図1は、車両（不図示）用の動力供給装置10を示す。動力供給装置10は、電気システム装置12、電気コンバータ14、第一バッテリ・モジュール（エネルギー蓄積ユニット）16、第二バッテリ・モジュール（エネルギー蓄積ユニット）18、コンデンサ20及び制御装置22を含む。
【００６５】
電気システム装置12は、電気母線24、電気負荷26及び電気モーターのような電気機械28を含む。電気機械28は、電気エネルギーを電気母線24に出力することが可能である。
【００６６】
バッテリ・モジュール16、18はそれぞれ、電気コンバータ14からの電気エネルギーを受けて蓄積することが可能である。バッテリ・モジュール16、18はまた、電気エネルギーを電気コンバータ14に出力することも可能である。
【００６７】
図1の実施形態において、二つのバッテリ・モジュール16、18が存在する。しかしながら、如何なる数のバッテリ・モジュールも使用可能である。
【００６８】
図1の実施形態において、バッテリ・モジュール16、18のそれぞれは、単一の電池19を収容する。したがって、各バッテリ・モジュール16、18の公称電圧は略等しい。しかしながら、バッテリ・モジュール16、18は、異なる数の電池19を含む場合があり、その場合は異なる公称電圧を持つ。例えば、バッテリ・モジュール16が三個の電池19を含む一方で、バッテリ・モジュール18が二個の電池19を含む場合がある。
【００６９】
動力供給装置10は、異なる大きさのバッテリ・モジュール16、18を持つことが可能とされ、従って、異なる公称電圧のバッテリ・モジュール16、18を持つことが可能とされているので、動力供給装置10は電池19の選択及び収容に関して柔軟性を提供する。
【００７０】
電気コンバータ14は、バッテリ・モジュール16、18が電気システム装置12に関して互いに且つ電気コンバータ14に対して並列に接続され得るように、電気回路内のバッテリ・モジュール16、18及び電気システム装置12に接続される。
【００７１】
電気スイッチ30、32及び34、36の状態に応じて、バッテリ・モジュール16、18は、互いに且つ電気コンバータ14に対して並列に接続され、又は、切断され得る。例えば、スイッチ30が閉じてスイッチ32、34及び36が開いているとき、バッテリ・モジュール16は、電気システム装置12に関して電気コンバータ14に並列に接続される。スイッチ30及び34が閉じてスイッチ32及び36が開いているとき、バッテリ・モジュール16、18は、電気システム装置12に関して互いに並列に且つ電気コンバータ14に対して並列に接続される。
【００７２】
電気コンバータ14は、スイッチ30、32及び34、36の選択的な切り替えによって、バッテリ・モジュール16、18から受けたエネルギー或いは電流を電気システム装置12に対して独立に移動させることを促進にする。スイッチ30、32及び34、36は、メガヘルツ（MHz）レベルの周波数、例えば5MHzの周波数で切り替えられる。例えば、電気システム装置12が電気コンバータ14に対して負荷を与えるとき、バッテリ・モジュール16からの電流がインダクター38を充電するのを可能にすべく、スイッチ32が閉じられ且つスイッチ30が開かれ得る。その後、電流がインダクター38から電気システム装置12に流れるのを可能とするため、スイッチ30が閉じられ、そして、スイッチ32が開かれ得る。バッテリ・モジュール18から電気システム装置12への電流の移動を促進すべく、スイッチ34、36はスイッチ30、32と同様に切り替えられる。
【００７３】
電気コンバータ14のスイッチ30、32及び34、36の選択的な切り替えは、第二バッテリ・モジュール18から電気システム配置12への電流の移動を禁止しながら、第一バッテリ・モジュール16から電気システム装置12への電流の移動を促進することを可能とする。例えば、スイッチ34、36を開いたままの状態で、スイッチ30、32は、バッテリ・モジュール16から電気システム装置12への電流の移動を促進すべく、上述のように切り替えられ得る。スイッチ30、32及び34、36の選択的な切り替えはまた、バッテリ・モジュール16、18から電気システム装置12へエネルギーを実質的に同時に移動させることを促進することも可能である。
【００７４】
電気接点（不図示）は、例えば、バッテリ・モジュール18に関する電気接点が開いているときにバッテリ・モジュール18へ流れる又はバッテリ・モジュール18から流れる電流が無くなるように、各バッテリ・モジュール16、18と電気コンバータ14との間の電気配線内に置かれ得る。バッテリ・モジュール18はこうしてバイパスされ得る。
【００７５】
電気コンバータ14はまた、スイッチ30、32及び34、36の選択的な切り替えによって、電気システム装置12から受けとった電流が各バッテリ・モジュール16、18に向かって独立に移動することを促進する。例えば、電気機械28が電気母線24に電流を出力しているとき、電気母線24からの電流の少なくとも一部をインダクター38に充電すべく、スイッチ30が閉じられ且つスイッチ32が開かれ得る。その後、電流がインダクター38からバッテリ・モジュール16に流れるのを可能とするため、スイッチ32が閉じられ且つスイッチ30が開かれ得る。スイッチ34、36は、電気母線24からの電流の少なくとも一部がバッテリ・モジュール18に移動するのを促進すべく、スイッチ30、32と同様に切り替えられ得る。
【００７６】
電気コンバータ14のスイッチ30、32及び34、36の選択的な切り替えは、電気母線24からの電流の少なくとも一部がバッテリ・モジュール16、18の一方又は両方へ移動するのを促進することができる。
【００７７】
図1の実施形態において、電気コンバータ14は、電気スイッチ30、32及び34、36と、インダクター38、40とを用いて実現される。しかしながら、電気コンバータ14は、電界効果トランジスタ或いは、バッテリ・モジュール16、18と電気システム装置12との間の電流の独立移動を促進すべく作動する他の構成要素を用いて実現される場合もある。
【００７８】
コンデンサ20或いはエネルギー蓄積ユニットは、電気コンバータ14からの電流を受けて蓄積することが可能である。コンデンサ20はまた、電気コンバータ14に電気エネルギーを出力することも可能である。
【００７９】
コンデンサ20は、コンデンサ20が電気システム装置12に関して電気コンバータ14に並列に接続され得るように、電気回路内の電気コンバータ14に接続される。スイッチ42が閉じてスイッチ43が開いているとき、コンデンサ20は電気コンバータ14に並列に接続される。
【００８０】
電気コンバータ14は、スイッチ42、43をメガヘルツ（MHz）レベルの周波数、例えば5MHzの周波数で選択的に切り替えることにより、電気システム装置12から受けた電流の少なくとも一部をコンデンサ20に移動することを促進する。スイッチ42が閉じられ且つスイッチ43が開いているとき、電気システム装置12から受けた電流の少なくとも一部がインダクター44に充電される。スイッチ42が開いて且つスイッチ43が閉じたとき、インダクター44からの電流はコンデンサ20に流れる。
【００８１】
電気コンバータ14は、コンデンサ45を含む。コンデンサ45は電流リップルを低減する。
【００８２】
制御装置22は、電気母線24、電気コンバータ14及びバッテリ・モジュール16、18と通信する。
【００８３】
制御装置22は、制御器46を含む。図1の実施形態において、制御器46は制御装置22の内部に配設される。しかしながら、制御器46は電気コンバータ14の内部、或いは車両内のどこかの場所にも配設され得る。制御器46はまた、車両全体に配設された幾つかの制御器（不図示）を有する場合もある。
【００８４】
制御装置22は、制御スイッチ30、32、34、36及び42を制御するよう構成される。そうして、制御器46は、バッテリ・モジュール16、18、コンデンサ20及び電気システム装置12の間を通る電流を制御する。例えば、制御器46は、バッテリ・モジュール16から移動させられる電流が、バッテリ・モジュール18から移動させられる電流と異なるように、例えばバッテリ・モジュール18から移動させられる電流より低くなるように、スイッチ30、32及び34、36を制御することができる。この制御方法は、バッテリ・モジュール18と比較してバッテリ・モジュール16の寿命を延ばすことができる。
【００８５】
制御装置22は、バッテリ・モジュール16、18のそれぞれの各作動特性の少なくとも一つに関連する情報を判定するように構成される。その作動特性は、充電状態、電圧又は温度を含み得る。制御装置22はまた、電気システム装置12が電流を出力しているかどうか、及び、電気システム装置12によって出力される電流が所定の閾値を上回っているかどうかを判定するように構成される。
【００８６】
制御装置22が、電気システム装置12によって出力される電流が所定の閾値を上回ると判定したとき、電気コンバータ14は、上述したように、その電流の一部のコンデンサ20への移動を促進する。
【００８７】
制御装置22は更に、作動特性に少なくとも部分的に応じて、バッテリ・モジュール16、18と電気システム装置12との間を通過する電流を独立に制御するように構成されている。例えば、制御装置22はバッテリ・モジュール16の充電状態を判定し、その後、その充電状態が充電状態の許容範囲内に入っているかどうかを判定することができる。もし、その充電状態が充電状態の許容範囲を下回っているならば、制御装置22は、充電状態が許容範囲内になるまで、バッテリ・モジュール16からの電流の流れを低減或いは排除する。同様に、もし充電状態が許容範囲を上回るならば、制御装置は、充電状態が許容範囲内になるまで、バッテリ・モジュール16からの電流の流れを増加させる。
【００８８】
動力供給装置10は、バッテリ・モジュール16、18を互いに独立して回復させることができる。制御装置22は、スイッチ30、32の切り替えによって、バッテリ・モジュール16と電気システム装置12との間を通る電流を、バッテリ・モジュール16が第一目標充電状態（例えば、100%）を達成し、その後、第二目標充電状態（例えば、10%）を達成し、最後に第三目標充電状態（例えば、50%）を達成するように制御することができる。バッテリ・モジュール18も、同じ方法で回復され得る。
【００８９】
バッテリ・モジュール16或いは18の回復は、車両が動作中においても起こり得る。例えば、もしバッテリ・モジュール16が回復されるならば、電気システム装置12の電流要求は、上述した制御方法によって、バッテリ・モジュール18によって満たされ得る。
【００９０】
図2は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニット、並びに電気エネルギーを受けて出力するように構成された電気システム装置を含む車両に動力を供給する方法のフローチャートの一つである。ブロック48において、動力供給装置は、第一エネルギー蓄積ユニット及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれの各作動特性の少なくとも一つを監視する。ブロック50において、動力供給装置は、電気システム装置が電気エネルギーを出力しているかどうかを判定する。もし、電気システム装置が電気エネルギーを出力しているならば、動力供給装置は、ブロック52において、電気システム装置によって出力されるエネルギーの少なくとも一部を第一エネルギー蓄積ユニットに選択的に移動させる。もし、電気システム装置が電気エネルギーを出力していないならば、動力供給装置は、ブロック54において、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置にエネルギーを選択的に移動させる。動力供給装置は、ブロック56において、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置にエネルギーを選択的に移動させる。しかしながら、動力供給装置は、ブロック58において、各作動特性の少なくとも１つに少なくとも部分的に応じて、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれからのエネルギーの移動を制御する。
【００９１】
図3は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニット、並びに電気エネルギーを受けて出力するように構成された電気システム装置を含む車両に動力を供給する方法のフローチャートの一つである。ブロック60において、動力供給装置は、第一エネルギー蓄積ユニット及び第二エネルギー蓄積ユニットそれぞれの充電状態、電圧及び温度の少なくとも一つを監視する。ブロック62において、動力供給装置は、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へエネルギーを選択的に移動させる。ブロック64において、動力供給装置は、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置へエネルギーを選択的に移動させる。ブロック66において、動力供給装置は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれの充電状態、電圧及び温度の少なくとも一つが充電状態、電圧及び温度のそれぞれの目標範囲内に入っているかどうかを判定する。ブロック68において、動力供給装置は、第一エネルギー蓄積ユニットの充電状態が充電状態の目標範囲内に入っていないとき、第一エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置に移動させられるエネルギーの量を低減する。
【００９２】
図4は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニット、並びに、電気エネルギーを受けて出力するように構成された電気システム装置を含む車両に動力を供給する方法のフローチャートの一つである。ブロック70において、動力供給装置は、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれの各作動特性の少なくとも一つを監視する。ブロック72において、動力伝達装置は、第一エネルギー蓄積ユニットから電子システム配列にある量のエネルギーを選択的に移動させる。このエネルギーは、第二エネルギー蓄積ユニットから電気システム装置に選択的に移動させられるエネルギーの量より概して少ない。ブロック74において、動力伝達装置は、各作動特性の少なくとも一つに少なくとも部分的に応じて、第一及び第二エネルギー蓄積ユニットのそれぞれからのエネルギーの移動を制御する。
【００９３】
本発明を実行するための最良の実施形態を詳細に説明してきたが、本発明が関連する技術分野の当業者であれば、特許請求の範囲に規定された本発明を実施するための代替設計及び代替実施形態を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態の一つに従った動力供給装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の一つに従った方法を表すフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施形態に従った方法を表すフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態に従った方法を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
10  動力供給装置
12  電気システム装置
14  電気コンバータ
16  第一バッテリ・モジュール
18  第二バッテリ・モジュール
19  電池
20  コンデンサ
22  制御装置
24  電気母線
26  電気負荷
28  電気機械
30  スイッチ
32  スイッチ
34  スイッチ
36  スイッチ
38  インダクター
40  インダクター
【図１】
0005524444.tif 000002
【図２】
0005524444.tif 000003
【図３】
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【図４】
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