(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイブリッド車両及び電気車両用の補助駆動回路を提供する。【解決手段】第１のＤＣ母線に結合されていて、第１のＤＣ母線に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置１０４と、第１のＤＣ母線及び第２のＤＣ母線１１０に結合されていて、電力を第１の電圧に変換して、第１の電圧を第２のＤＣ母線に出力するように構成されている第１のＤＣ−ＤＣ電圧コンバータとを含む。また、第２のＤＣ母線に結合され且つ補助母線１０３に結合されていて、第１の電圧を第２の電圧に変換して、第２の電圧を補助母線に供給するように構成されている第２のＤＣ−ＤＣ電圧コンバータを含み、補助母線は補助電圧を補助負荷１０２に供給するように構成されており、また第２の電圧は第１の電圧とは異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＤＣ母線（１０５）に結合されていて、前記第１のＤＣ母線（１０５）に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置（１０４）と、
前記第１のＤＣ母線（１０５）及び第２のＤＣ母線（１１０）に結合されていて、前記電力を第１の電圧に変換して、該第１の電圧を前記第２のＤＣ母線（１１０）に出力するように構成されている第１のスイッチ・モード電力供給装置（１０６）と、
前記第２のＤＣ母線（１１０）に結合され且つ補助母線（１０３）に結合されていて、前記第１の電圧を第２の電圧に変換して、該第２の電圧を前記補助母線（１０３）に供給するように構成されている第２のスイッチ・モード電力供給装置（１０８，１２０）であって、前記補助母線（１０３）が補助電圧を補助負荷（１０２）に供給するように構成されており、また前記第２の電圧が前記第１の電圧とは異なっている、当該第２のスイッチ・モード電力供給装置（１０８，１２０）と、
を有する補助駆動システム。
【請求項２】
前記補助負荷（１０２）に入力する電圧を独立して制御する制御装置を備える、請求項１記載の補助駆動システム。
【請求項３】
前記補助負荷（１０２）が、ＤＣ電動機、ポンプ、ＡＣ電動機、及び空調装置モータの内の１つを含む、請求項２記載の補助駆動システム。
【請求項４】
前記第１のエネルギ蓄積装置（１０４）が前記第２の電圧よりも小さい出力電圧を有し得いる、請求項１乃至３のいずれかに記載の補助駆動システム。
【請求項５】
前記第２の電圧が前記第１の電圧よりも小さい、請求項１乃至４のいずれかに記載の補助駆動システム。
【請求項６】
前記補助駆動システムは更に、前記第１のエネルギ蓄積装置（１０４）と前記第１のスイッチ・モード電力供給装置（１０６）との間に結合された結合装置（１２２）を含み、前記結合装置（１２２）は、接触器、半導体スイッチ及びダイオードの内の１つを有している、請求項１乃至５のいずれかに記載の補助駆動システム。
【請求項７】
前記結合装置（１２２）は、前記第１のエネルギ蓄積装置（１０４）の正及び負の端子を前記補助駆動システムの残りの部分から切り離すように構成された一組の接触器を有している、請求項６記載の補助駆動システム。
【請求項８】
前記第１のスイッチ・モード電力供給装置（１０６）は第１の両方向降圧／昇圧コンバータを有している、請求項１乃至７のいずれかに記載の補助駆動システム。
【請求項９】
第１のＤＣリンクに電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置を該第１のＤＣリンクに結合する段階と、
第１のスイッチ・モード電力供給装置を前記第１のＤＣリンク及び第２のＤＣリンクに結合する段階と、
前記第１のエネルギ蓄積装置から前記第１のＤＣリンクへ出力された電力を第１の電圧に変換して、該第１の電圧を前記第２のＤＣリンクへ出力するように前記第１のスイッチ・モード電力供給装置を構成する段階と、
第２のスイッチ・モード電力供給装置を第２のＤＣリンク及び補助母線に結合する段階と、
前記第１の電圧を第２の電圧に変換して、該第２の電圧を前記補助母線に供給するように前記第２のスイッチ・モード電力供給装置を構成する段階とを含み、
前記第２の電圧は前記第１の電圧とは異なる、製造方法。
【請求項１０】
前記補助負荷を前記補助母線に結合する段階を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
パルス幅変調を使用して、前記第１又は第２のスイッチ・モード電力供給装置の出力電圧を制御する段階を含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のスイッチ・モード電力供給装置を構成する前記段階が、第１の両方向降圧／昇圧コンバータを前記第１のエネルギ蓄積装置からの電力出力を変換するように構成する段階を含む、請求項９乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
第１のＤＣ母線（１０５）に結合されていて、前記第１のＤＣ母線（１０５）に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置（１０４）と、
前記第１のＤＣ母線（１０５）及び第２のＤＣ母線（１１０）に結合されていて、第１の電圧を前記第２のＤＣ母線（１１０）に出力するように構成されている第１のスイッチ・モード電力供給装置（１０６）と、
補助母線（１０３）と前記第２のＤＣ母線（１１０）の間に結合され且つに結合されていて、前記第１の電圧を該第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換するように構成されている第２のスイッチ・モード電力供給装置（１０８，１２０）と
を有し、
前記第２の電圧が前記補助母線（１０３）に出力される、
補助駆動システム。
【請求項１４】
前記第１のスイッチ・モード電力供給装置から出力される前記第１の電圧を調整するように構成され、前記第２のスイッチ・モード電力供給装置から出力される前記第２の電圧を調整するように構成されている制御装置を含む、請求項１３記載の補助駆動システム。
【請求項１５】
前記補助母線（１０３）に結合し、該補助母線（１０３）から入力電圧を受けるように構成され、前記補助母線（１０３）への電圧を独立して制御する制御装置を備える補助システムを有する、請求項１３または１４に記載の補助駆動システム。
【請求項１６】
ＤＣ電動機、ポンプ、ＡＣ電動機、及び空調装置モータの内の１つを含む負荷を有する、請求項１５に記載の補助駆動システム。
【請求項１７】
前記制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、熱スイッチ、流れセンサ、及び圧力スイッチの内の１つを含む、請求項１５または１６に記載の補助駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、ハイブリッド車両及び電気車両に関し、より具体的には、ハイブリッド車両及び電気車両に搭載した補助システムを動作させるためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
純粋な電気車両は、典型的には、車両を推進させる電動機を駆動するために蓄積電気エネルギを使用する。ハイブリッド電気車両は、内燃機関と、典型的には１つ以上の電気エネルギ蓄積装置から給電される電動機とを組み合わせている。このような組合せは、内燃機関及び電動機の各々をそれぞれの効率の大きい領域で動作させることによって全体の燃料効率を増大させることができる。例えば、電動機はスタンディング・スタートから加速する際に効率がよいと考えられ、他方、内燃機関は高速道路での運転のように長い時間にわたって機関動作が一定しているときに効率がよいと考えられる。初期加速を増強するために電動機を用いることは、ハイブリッド車両における内燃機関をより小形にし且つその燃料効率をより高くすることを可能にする。
【０００３】
従来の車両においては、補助システムは、空調装置、パワーステアリング・ポンプ、オイル・ポンプ、冷却剤用ファン、空気圧縮機などを含んでいて、典型的には、車両の内燃機関から動力を受けるベルト及び歯車駆動装置によって駆動される。しかしながら、電気車両及びハイブリッド車両は、一般に、蓄積された又は再取得された電気エネルギを用いて、補助システムを動作させている。例えば、市街地で運行されている輸送バスのような場合には、補助システム負荷を動作させるのに必要なエネルギが、車両を推進させるの必要なエネルギよりも大きくなることがある。補助システムの動作における効率を改善すると、電気車両の駆動距離を増加させることができ、またハイブリッド車両における燃料使用量及び排気管排出物を低減させることができる。
【０００４】
ハイブリッド車両及び電気車両における補助システムは、蓄電池、燃料電池、又はその他のエネルギ蓄積装置から直接に給電することができ、或いは牽引駆動用ＤＣリンクを介して給電することができる。一つの補助システムは、別の補助システムの効率の良い動作のために必要とされる電圧とは異なる電圧で最も効率よく動作することがある。しかしながら、一つの共通のシステム設計では、供給電圧が特定の補助システムにとって理想的なものでない場合でも、それらに電力を供給する燃料電池又は蓄電池によって供給される電圧で複数の補助システムを動作させることがある。更に、このような蓄電池又は燃料電池によって供給される電圧は、それにかかる負荷により大幅に変化することがある。結果として、或る補助システムは、大幅に変化する又は最適値より低い電圧での効率の悪い動作によって電力を浪費することがあり得る。
【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２】米国特許第５７１０６９９号
【特許文献３】米国特許第５９０３４４９号
【特許文献４】米国特許第６３３１３６５号
【特許文献５】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、各補助システムが最も効率よく動作する電圧で複数の補助システムに安定な電力を供給することができるシステムがあれば望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一面によれば、補助駆動回路を提供し、該補助駆動回路は、第１のＤＣ母線に結合されていて、前記第１のＤＣ母線に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置と、前記第１のＤＣ母線及び第２のＤＣ母線に結合されていて、前記電力を第１の電圧に変換して、該第１の電圧を前記第２のＤＣ母線に出力するように構成されている第１のＤＣ−ＤＣ電圧コンバータとを含む。補助駆動回路はまた、前記第２のＤＣ母線に結合され且つ補助母線に結合されていて、前記第１の電圧を第２の電圧に変換して、該第２の電圧を前記補助母線に供給するように構成されている第２のＤＣ−ＤＣ電圧コンバータを含み、前記補助母線は補助電圧を補助負荷に供給するように構成されており、また前記第２の電圧は前記第１の電圧とは異なる。
【０００８】
本発明の別の面によれば、製造方法を提供し、該方法は、第１のＤＣリンクに電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置を該第１のＤＣリンクに結合する段階と、第１のスイッチ・モード電力供給装置を前記第１のＤＣリンク及び第２のＤＣリンクに結合する段階と、前記第１のエネルギ蓄積装置から前記第１のＤＣリンクへ出力された電力を第１の電圧に変換して、該第１の電圧を前記第２のＤＣリンクへ出力するように前記第１のスイッチ・モード電力供給装置を構成する段階とを含む。本方法はまた、第２のスイッチ・モード電力供給装置を第２のＤＣリンク及び補助母線に結合する段階と、前記第１の電圧を第２の電圧に変換して、該第２の電圧を前記補助母線に供給するように前記第２のスイッチ・モード電力供給装置を構成する段階とを含み、前記第２の電圧は前記第１の電圧とは異なる。
【０００９】
本発明の更に別の面によれば、補助駆動システムを提供し、該補助駆動システムは、第１のＤＣ母線に結合されていて、前記第１のＤＣ母線に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置と、第２のＤＣ母線及び前記第１のＤＣ母線に結合されていて、第１の電圧を前記第２のＤＣ母線に出力するように構成されている第１の両方向降圧(buck)／昇圧(boost) コンバータと、補助母線と前記第２のＤＣ母線との間に結合されていて、前記第１の電圧を、該第１の電圧とは異なる第２の電圧へ変換して、該第２の電圧を前記補助母線に出力するように構成されている電圧コンバータとを含む。補助駆動システムは更に、前記補助母線に結合されていて、前記補助母線から入力電圧を受け取るように構成されている補助システムと、前記第１の両方向降圧／昇圧コンバータから出力される前記第１の電圧を調整するように構成され、また更に前記電圧コンバータから出力される前記第２の電圧を調整するように構成されている制御装置とを含む。
【００１０】
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。
【００１１】
図面は本発明を実施するための現在考えられる好ましい実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った模範的な両方向降圧／昇圧コンバータの概略図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従った模範的な降圧コンバータの概略図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に従った補助駆動回路の概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に従った複数の補助負荷を持つ補助駆動回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、ハイブリッド車両及び電気車両に関する様々な実施形態を含む。本発明は、補助駆動装置、並びに補助駆動システムを製造するための方法に関する様々な実施形態を含む。
【００１４】
図１及び図２に示される本発明の一実施形態は補助駆動回路１０を例示しており、この補助駆動回路１０は、補助リンク又は補助母線の正の母線１０３に結合された補助システム又は負荷１０２を含む。補助負荷１０２は、正のＤＣリンク１１１及び負のＤＣリンク１１３を持つ第１のＤＣリンク又は母線１０５に結合された蓄電池１０４から給電される。蓄電池１０４は第１のＤＣ母線１０５に結合される。代替の実施形態では、蓄電池１０４は燃料電池に置き換えることができる。第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６が、（コンバータ１０６の低電圧側である）第１のＤＣ母線１０５と（コンバータ１０６の高電圧側である）第２のＤＣリンク又は母線１１０との間に結合される。第２のＤＣリンク又は母線１１０は正のＤＣリンク１１５及び負のＤＣリンク１１７を持つ。第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６は、その低電圧側で蓄電池１０４から第１のＤＣ母線１０５に結合された電力を、第１の電圧に変換して、該第１の電圧を第２のＤＣ母線１１０に出力する。降圧コンバータ１０８は、第２のＤＣ母線１１０に結合された高電圧側と、補助母線１０３に結合された低電圧側とを持つ。降圧コンバータ１０８は、第２のＤＣ母線１１０に結合された高電圧側の第１の電圧を、低電圧側の第２の電圧に変換して、該第２の電圧を補助母線１０３に出力し、補助母線１０３は第２の電圧を補助負荷１０２に供給する。
【００１５】
第１のＤＣ母線１０５は、蓄電池１０４を回路１０の残りの部分から直流分離するために接触器１１２、１１４を含む。一実施形態では、蓄電池１０４の分離を容易にするために接触器１１２，１１４に二極単投（ＤＰＳＴ：Ｄｏｕｂｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）スイッチを利用することができる。代替実施形態では、接触器１１２及び１１４は、回路１０に対して蓄電池１０４を結合し及び切り離すことのできる半導体スイッチ又は同様な装置に置き換えることができる。半導体スイッチ又は同様な装置は、非常に高いインピーダンス、典型的には、数十メガオームで負荷から電源を切り離すことができる。接触器１１２、１１４はまた、本発明の別の実施形態ではダイオードに置き換えてもよい。動作においては、蓄電池から電力が流れ出ている間、両方向降圧／昇圧コンバータ１０６が蓄電池１０４からの電圧をより高い電圧へ昇圧又は逓昇して、第２のＤＣ母線１１０に出力する。降圧コンバータ１０８は両方向降圧／昇圧コンバータ１０６によって出力された電圧を受け取って、典型的には、該電圧を、補助負荷１０２がより効率よく動作できるレベルまで逓降する。補助システム１０２の電圧は、降圧コンバータ１０８によって第２のＤＣ母線１１０から切り離されて、第２のＤＣ母線１１０の電圧よりも低い選択された電圧で動作させることができる。更に、補助負荷１０２が複数ある場合、各々の負荷１０２は、入力電圧を個々の負荷にとって最も最適なレベルに更に調節するように構成された、ＤＣ−ＡＣインバータ又はＤＣ−ＤＣコンバータのような制御装置１０９（破線で示しており、図１１において更に詳しく説明する）を持つことができる。
【００１６】
蓄電池１０４の電圧（すなわち、第１のＤＣ母線の電圧）を両方向降圧／昇圧コンバータ１０６によって逓昇するレベルは、コンバータ１０６が制御される態様に依存する。同様に、両方向降圧／昇圧コンバータの高電圧側（すなわち、第２のＤＣ母線１１０の電圧）を降圧コンバータ１０８によって逓降するレベルは、降圧コンバータ１０８が制御される態様に依存する。図３は、スイッチ・モード電力供給装置の一実施形態、すなわち、両方向降圧／昇圧コンバータ１０６を示し、この両方向降圧／昇圧コンバータ１０６は、装置の低電圧側と高電圧側との電圧差を制御するために使用される２つのトランジスタ又はスイッチ２０２，２０４を持つ。本発明の一実施形態では、マイクロプロセッサ利用エネルギ管理システム（ＥＭＳ）又は制御装置１１６（図１に示す）により、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いてスイッチ２０２，２０４を開閉して、所望の出力電圧を発生させる。同様に、図４に示される降圧コンバータ１０８のような第２のスイッチ・モード電力供給装置が、ＰＷＭを用いてＥＭＳ／制御装置１１６（図１に示す）によりトランジスタ２０８をスイッチングすることによって制御することのできる電圧を低電圧側２１０に生じる。蓄電池１０４及び両方向降圧／昇圧コンバータ１０６又は降圧コンバータ１０８のような電源のパルス幅変調は、電源デューティサイクルの変調を伴う。その結果得られる出力は一連の矩形波である。これらの矩形波のタイミングを制御することによって、電源出力信号が或る範囲のＤＣ電圧値を模擬するようにすることができる。
【００１７】
マイクロプロセッサ利用ＥＭＳ／制御装置１１６は、一組の外部因子に基づいて補助負荷制御装置入力電圧を動的に設定することによって補助負荷１０２の動作効率を最適化するように構成される。ＥＭＳ１１６は補助負荷制御装置１０９と通信して、車両運転中に補助システム１０２のために、補助負荷がＤＣ補助負荷である場合は電圧を指令し、或いは補助負荷がＡＣ補助負荷である場合は電圧及び周波数の両方を指令することができる。またＥＭＳ１１６は補助負荷制御装置１０９と通信して、様々な測定値、例えば、これに限定されないが、周囲温度、冷却剤温度、牽引駆動出力及びトルク・レベル、車両速度、車両加速度／減速度、車両動作モード及び道路勾配を用いて、補助システムを駆動する特定の電動機の周波数及び電圧を指令することができる。
【００１８】
図５及び図６に示されている補助駆動回路２０は、図１及び図２の回路１０を基礎としたものであって、降圧コンバータ１０８（図２）が第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０に置き換えられていると共に、第１のＤＣ母線１０５の正のＤＣリンク１１１と補助母線の正の母線１０３との間に結合された結合装置１２２を含んでいる。回路２０の代替実施形態では、並列に接続された予充電(precharge) 抵抗器１１９及び単極単投（ＳＰＳＴ）接触器１２１（破線で示す）が含まれる。予充電抵抗器１１９及びＳＰＳＴ接触器１２１は、接触器１１２と第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６との間に結合される。代替実施形態では、予充電構成（図示せず）は、予充電抵抗器１１９のような予充電抵抗器とＳＰＳＴ接触器１２１のようなＳＰＳＴ接触器、又は適切な半導体スイッチとを直列に結合する。その場合、これらの直列接続の構成要素１１９，１２１の両方は接触器１１２と並列に結合される。結合装置１２２は、ダイオード、接触器又は半導体スイッチの内の１つであってよい。第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０は補助システム１０２の電圧を第２のＤＣ母線１１０から切り離しており、また第２のＤＣ母線１１０からの第１の電圧を第２の電圧に変換するように構成され、該第２の電圧は補助母線１０３に出力される。この変換により、第２のＤＣ母線１１０の電圧よりも低い補助母線１０３の電圧が発生される。しかしながら、補助システム１０２が蓄電池１０４の電圧で効率よく動作することができる場合、システム１０２には結合装置１２２を介して蓄電池１０４から直接に給電することができ、これにより（第２のＤＣ母線１１０を介して蓄電池１０４の電圧から電力を受け取る）第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０が側路され、また第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６が側路される。補助負荷、補助制御装置及び両方向降圧／昇圧コンバータの始動の際に予充電回路（図示せず）を用いることができる。上述の図１及び図２の実施形態におけるように、本発明の代替実施形態では、蓄電池１０４は燃料電池に置き換えることができる。第１及び第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６，１２０が第２のＤＣ母線１１０に同時に電力を供給して、そこから給電される装置に対して利用できる電力を実効的に２倍にするようにする代替の実施形態が考えられる。
【００１９】
第１及び第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６，１２０（並びに図２の降圧コンバータ１０８）の電圧出力を制御する能力により、システム２０は回生制動中に取得されたエネルギから直接に補助負荷１０２に給電することが可能になる。回生制動中、蓄電池１０４は補助システム１０２に如何なる電力も供給する必要がないことがあり、これによりシステムの効率が更に改善される。更に、回生制動中に発生される電圧が蓄電池１０４の電圧を超えて、蓄電池１０４を部分的に充電し且つ補助システム１０２を動作させる電力を供給するために用いることが可能である。激しい制動の際、又は下り勾配で速度を保持している間、典型的には回生制動による増大した電圧が、第２のＤＣ母線１１０の電圧を蓄電池１０４の最大許容電圧よりも大きいレベルまで増大させることがある。従って、補助母線１０３の電圧は第１のＤＣ母線１０５の電圧よりも大きくなることがあり、これにより、第１のＤＣ母線１０５を介して蓄電池１０４のＤＣで作動されているときよりも速い速度で冷却ファンを動作させることが可能なる。その結果として、ファンは、蓄電池１０４に負担をかけることなく回生制動エネルギを使用して付加的な冷却を行う。更に、激しい回生制動事象の際、補助ＤＣ母線１０３が蓄電池１０４によって出力される電圧よりも高い電圧になっているとき、付加的な回生エネルギが利用され、従って発電制動グリッド（図示せず）で消費され又は機械的ブレーキ又は他のパワー散逸装置（図示せず）で散逸される回生制動エネルギが少なくなる。
【００２０】
図７及び図８に示される補助駆動回路３０は、図５及び図６に示された回路２０を基礎としたものであって、第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２４、第２の結合装置１２６及び第２のエネルギ蓄積装置１２８が追加されている。第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２４は、ＥＭＳ１１６によって制御されるように構成されていて、第２のＤＣ母線１１０と第２のエネルギ蓄積装置１２８との間に結合される。第２のエネルギ蓄積装置１２８は、結合装置１２２，１２６を介して蓄電池１０４から直接に、又は第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２４を介して第２のＤＣ母線１１０から充電することができる。第２のＤＣ母線１１０の電圧（高電圧側）は、第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６からの電圧と、場合により結合装置１２２の状態に応じて、第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０からの電圧、或いは第２のＤＣリンク１１０の高電圧側に取り付けることのできる関連した牽引駆動装置（１つ又は複数）（図示せず）又は他の負荷／電源（図示せず）からの電圧とによって決定される。第２のエネルギ蓄積装置１２８は、蓄電池及び超コンデンサの内の一方であってよいが、また第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２４を介して第２のＤＣ母線１１０へ、又は第２及び第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０及び１２４を介して補助負荷１０２へ電力を供給することができる。
【００２１】
更に図７及び図８について説明すると、第３のエネルギ蓄積装置１３０（破線で示す）を第２のＤＣ母線１１０間に結合することができる。第３のエネルギ蓄積装置１３０は、蓄電池及び超コンデンサの内の一方であってよいが、第２のＤＣ母線１１０へ直接に、又は第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６を介して蓄電池１０４へ、又は第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０を介して補助負荷１０２へ、又は第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２４を介してエネルギ蓄積装置１２８へ電力を供給できる。
【００２２】
図９及び図１０は、図７及び図８に示した回路３０を基礎とした補助駆動回路４０を示しており、補助駆動回路４０は複数の燃料電池１３２及び複数の結合装置１３４を含み、各々の結合装置は、ダイオード、接触器及び半導体スイッチの内の１つであってよい。各々が別々の結合装置１３４に結合されている複数の燃料電池１３２は、補助システム１０２へ直接に、又は第２の両方向降圧／昇圧コンバータ１２０を介して第２のＤＣ母線１１０へ、又は第１の両方向降圧／昇圧コンバータ１０６を介して蓄電池１０４へ、又は場合により、結合装置１２６を介して又は第３の両方向降圧／昇圧コンバータ１２４を介して第２のエネルギ蓄積装置１２８へ電力を供給するように構成される。
【００２３】
図１１は、複数の補助負荷を持つ補助駆動システム５０の例を示す。複数の補助負荷は、両方向降圧／昇圧コンバータ１５１を介して１つ以上のエネルギ供給装置１５０から電力を受け取る。複数の補助負荷は３つのＡＣ電動機１５２、１５４及び１５６を含む。ＡＣ電動機１５２及び１５４はファン１５８ 及び１６０をそれぞれ駆動する。ＡＣ電動機１５６は空調装置圧縮機１６２を駆動する。ＡＣ電力が２つのＤＣ−ＡＣインバータ１６４，１６６を介して電動機１５２、１５４及び１５６に供給される。システム５０はまた、２つのＤＣ電動機１７０、１７２を含む。ＤＣ電動機１７０はファン１７４を駆動し、他方、ＤＣ電動機１７２はポンプ１７６を駆動する。ＤＣ電力が制御装置１７８，１８０を介して電動機１７０，１７２に供給され、これらの制御装置はＤＣ−ＤＣコンバータ、熱スイッチ、流れセンサ、及び圧力スイッチの内の１つを含むことができる。前に述べたように、複数の補助システムへのＤＣ電圧は、両方向降圧／昇圧コンバータ１５１によって制御することができる。更に、制御装置１７８，１８０及びＤＣ−ＡＣインバータ１６４，１６６はそれらのそれぞれの補助負荷への電圧入力を独立に制御するように構成される。例えば、車両又はシステムが低い電力レベルで動作している場合、ファン１７４及びポンプ１７６を駆動するＤＣ電動機１７０及び１７２は同様に非常に低い速度で動作する。コンバータ１５１から制御装置１７８，１８０へ比較的低い電圧入力を印加すると、比較的高い電圧にある蓄電池１０４から直接に制御装置１７８，１８０及び電動機１７０，１７２を動作させた場合よりも、高い効率レベルで制御装置１７８，１８０及び電動機１７０，１７２を動作させることができる。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、補助駆動回路は、第１のＤＣ母線に結合されていて、前記第１のＤＣ母線に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置と、前記第１のＤＣ母線及び第２のＤＣ母線に結合されていて、前記電力を第１の電圧に変換して、該第１の電圧を前記第２のＤＣ母線に出力するように構成されている第１のＤＣ−ＤＣ電圧コンバータとを含む。補助駆動回路はまた、前記第２のＤＣ母線に結合され且つ補助母線に結合されていて、前記第１の電圧を第２の電圧に変換して、該第２の電圧を前記補助母線に供給するように構成されている第２のＤＣ−ＤＣ電圧コンバータを含み、前記補助母線は補助電圧を補助負荷に供給するように構成されており、また前記第２の電圧は前記第１の電圧とは異なる。
【００２５】
本発明の別の実施形態によれば、製造方法は、第１のＤＣリンクに電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置を該第１のＤＣリンクに結合する段階と、第１のスイッチ・モード電力供給装置を前記第１のＤＣリンク及び第２のＤＣリンクに結合する段階と、前記第１のエネルギ蓄積装置から前記第１のＤＣリンクへ出力された電力を第１の電圧に変換して、該第１の電圧を前記第２のＤＣリンクへ出力するように、前記第１のスイッチ・モード電力供給装置を構成する段階とを含む。本方法はまた、第２のスイッチ・モード電力供給装置を第２のＤＣリンク及び補助母線に結合する段階と、前記第１の電圧を第２の電圧に変換して、該第２の電圧を前記補助母線に供給するように、前記第２のスイッチ・モード電力供給装置を構成する段階とを含み、前記第２の電圧は前記第１の電圧とは異なる。
【００２６】
本発明の更に別の実施形態によれば、補助駆動システムは、第１のＤＣ母線に結合されていて、前記第１のＤＣ母線に電力を出力するように構成されている第１のエネルギ蓄積装置と、第２のＤＣ母線及び前記第１のＤＣ母線に結合されていて、第１の電圧を前記第２のＤＣ母線に出力するように構成されている第１の両方向降圧／昇圧コンバータと、補助母線と前記第２のＤＣ母線との間に結合されていて、前記第１の電圧を、該第１の電圧とは異なる第２の電圧へ変換して、該第２の電圧を前記補助母線に出力するように構成されている電圧コンバータとを含む。補助駆動システムは更に、前記補助母線に結合されていて、前記補助母線から入力電圧を受け取るように構成されている補助システムと、前記第１の両方向降圧／昇圧コンバータから出力される前記第１の電圧を調整するように構成され、また更に前記電圧コンバータから出力される前記第２の電圧を調整するように構成されている制御装置とを含む。
【００２７】
本発明を限られた数の実施形態のみに関して詳しく説明したが、本発明がこのような開示した実施形態に制限されないことを理解すべきである。むしろ、本発明は、これまで述べていないが、本発明の精神及び範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換又は等価な構成を取り入れるように修正することができる。更に、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の様々な面が上記の実施形態の幾つかのみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は上記の説明によって制限されるものと見なすべきではなく、特許請求の範囲によって制限される。
【符号の説明】
【００２８】
１０  補助駆動回路
２０  補助駆動回路
３０  補助駆動回路
４０  補助駆動回路
５０  補助駆動システム
１０２  補助システム又は負荷
１０３  補助リンク又は補助母線の正の母線
１０５  第１のＤＣリンク又は母線
１１０  第２のＤＣリンク又は母線
１１１  正のＤＣリンク
１１２  接触器
１１３  負のＤＣリンク
１１４  接触器
１１５  正のＤＣリンク
１１６  マイクロプロセッサ利用エネルギ管理システム（ＥＭＳ）
１１７  負のＤＣリンク
１１９  予充電抵抗器
１２８  第２のエネルギ蓄積装置
１３０  第３のエネルギ蓄積装置
２０２  トランジスタ又はスイッチ
２０４  トランジスタ又はスイッチ
２０８  トランジスタ
２１０  低電圧側
１５８  ファン
１６０  ファン
１７４  ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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