(57)【要約】      （修正有）【課題】装置用の改良された電力供給機構を提供する。【解決手段】装置は、車載エネルギー蓄積装置と、電力を受け取るために外部電源に電気的に結合されるように構成された車載電力変換装置と、前記車載エネルギー蓄積装置および車載電力変換装置に電気的に結合された少なくとも１つの駆動システムとを備え、前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置は、前記少なくとも１つの駆動システムに対して協働して電力を供給する。【選択図】図１
2014075966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載エネルギー蓄積装置と、
電力を受け取るために外部電源に電気的に結合されるように構成された、車載電力変換装置と、
前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置に電気的に結合された、少なくとも１つの駆動システムと
を備え、前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置は、前記少なくとも１つの駆動システムに対して協働して電力を供給する、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの駆動システムは、トラクション駆動システムとパワーテイクオフ（ＰＴＯ）駆動システムとを備え、前記トラクション駆動システムは、前記装置の動きを駆動するために前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置から協働して供給される電力を受け取るように構成され、前記ＰＴＯ駆動システムは、前記ＰＴＯ駆動システムに関連した少なくとも１つの器具の動きを駆動するために、前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置から協働して供給された電力を受け取るように構成された、請求項１記載の装置。
【請求項３】
電気トラクタと、鋤、フォークリフト、ダンプ、シャベル、掘削機の少なくとも１つからなる前記少なくとも１つの器具とを備えた、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記外部電源が、公共事業体電力網、可搬型発電機、風力タービン発電機、水力小型タービン発電機、および太陽電池パネルの少なくとも１つを備える、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置に結合された直流（ＤＣ）バスと、
前記車載エネルギー蓄積装置および前記ＤＣバスに電気的に結合されたエネルギー蓄積スイッチと
をさらに備え、前記装置が充電モードで動作しているときは、前記エネルギー蓄積スイッチが閉じられて、前記車載電力変換装置から供給される電力の少なくとも一部が、前記ＤＣバスおよび前記エネルギー蓄積スイッチを通じて前記車載エネルギー蓄積装置に伝送されることを可能にする、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記装置が駆動モードで動作しているときは、前記エネルギー蓄積スイッチは開かれて前記車載エネルギー蓄積装置を充電するのを終了させる、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記エネルギー蓄積スイッチに電気的に結合された車両コントローラをさらに備え、前記車両コントローラは、前記装置が充電モードで動作しているときは、第１のスイッチ信号を送って前記エネルギー蓄積スイッチを閉じるように構成され、前記車両コントローラは、前記装置が駆動モードで動作しているときは、第２のスイッチ信号を送って前記エネルギー蓄積スイッチを開くようにさらに構成される、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記装置が充電モードで動作しているときは、前記少なくとも１つの駆動システムは無効にされる、請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置に結合されたＤＣバスと、
前記ＤＣバスおよび前記トラクション駆動システムに電気的に結合されたトラクションスイッチと
をさらに備え、前記装置が充電モードで動作しているときは、前記トラクションスイッチは開かれて前記トラクション駆動システムを無効にし、前記装置が駆動モードで動作しているときは、前記トラクションスイッチは閉じられて、前記車載電力変換装置から供給される電力の少なくとも一部が、前記ＤＣバスおよび前記トラクションスイッチを通じて前記トラクション駆動システムに伝送されるのを可能にする、請求項２記載の装置。
【請求項１０】
前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置に結合されたＤＣバスと、
前記ＤＣバスおよび前記ＰＴＯ駆動システムに電気的に結合されたＰＴＯスイッチと
をさらに備え、前記装置が充電モードで動作しているときは前記ＰＴＯスイッチは開かれて前記ＰＴＯ駆動システムを無効にし、前記装置が駆動モードで動作しているときは前記ＰＴＯスイッチは閉じられて、前記車載電力変換装置から供給される電力の少なくとも一部が、前記ＤＣバスおよび前記ＰＴＯスイッチを通じて前記ＰＴＯ駆動システムに伝送されるのを可能にする、請求項２記載の装置。
【請求項１１】
前記車載エネルギー蓄積装置の充電の状態（ＳＯＣ）が低位側ＳＯＣ閾値より低いと判定されたときは、前記車載電力変換装置と前記車載エネルギー蓄積装置の間にエネルギー伝送リンクが確立され、それにより前記車載電力変換装置から供給される電力の少なくとも一部が前記エネルギー伝送リンクに沿って前記車載エネルギー蓄積装置に伝送される、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記車載エネルギー蓄積装置のＳＯＣが高位側ＳＯＣ閾値より高いと判定されたときは、前記少なくとも１つの駆動システムは、前記車載エネルギー蓄積装置および前記車載電力変換装置から供給される組み合わせの電力によって駆動される、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記車載電力変換装置から供給される電力の少なくとも一部が少なくとも１つの駆動システムに送られる前記期間の間に、前記車載電力変換装置から供給される電力の少なくとも別の一部が、前記車載エネルギー蓄積装置を充電するために送られる、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記車載エネルギー蓄積装置に電気的に結合されたエネルギー蓄積スイッチと、
前記車載エネルギー蓄積装置の出力端に結合されたセンサと、
前記エネルギー蓄積スイッチと前記センサとに電気的通信可能に結合された車両コントローラと
をさらに備え、前記センサから発生され前記車両コントローラに送出されたセンサフィードバック信号が、前記車載エネルギー蓄積装置が過充電または過放電であることを示すときは、前記車両コントローラは制御信号を送って前記エネルギー蓄積スイッチを開く、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
第１の直流（ＤＣ）電力を供給するための車載エネルギー蓄積装置と、
公共事業体電力網から入力交流（ＡＣ）電力を受け取り、前記入力ＡＣ電力を変換して第２のＤＣ電力を供給するために、前記公共事業体電力網に電気的に結合されるように構成された交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）変換器と、
それぞれ前記第１のＤＣ電力および前記第２のＤＣ電力を受け取るために前記車載エネルギー蓄積装置および前記ＡＣ−ＤＣ変換器に電気的に結合されたＤＣバスと、
前記ＤＣバスにて受け取った前記第１のＤＣ電力および前記第２のＤＣ電力の少なくとも１つをトラクションＡＣ電力に変換するように、前記ＤＣバスに電気的に結合されたトラクションインバータと、
前記トラクションインバータに電気的に結合されたトラクションモータであって、前記トラクションインバータから受け取った前記トラクションＡＣ電力を、前記車両の動きを駆動するために機械的動力に変換するように構成された、トラクションモータと
を備える車両であって、前記ＡＣ−ＤＣ変換器は、前記車両の動きを維持するために、前記公共事業体電力網から入力ＡＣ電力を受け取り続ける、車両。
【請求項１６】
前記ＤＣバスにて受け取った前記第１のＤＣ電力および前記第２のＤＣ電力の少なくとも１つをＰＴＯ  ＡＣ電力に変換するために前記ＤＣバスに電気的に結合されたパワーテイクオフ（ＰＴＯ）インバータと、
前記ＰＴＯインバータに電気的に結合されたＰＴＯモータであって、前記ＰＴＯインバータから受け取ったＰＴＯ  ＡＣ電力を、前記ＰＴＯモータに関連した少なくとも１つのＰＴＯ器具の動きを駆動するために機械的動力に変換するように構成された、ＰＴＯモータと、
をさらに備え、前記ＡＣ−ＤＣ変換器は、前記少なくとも１つのＰＴＯ器具の動きを維持するために、前記公共事業体電力網から入力ＡＣ電力を受け取り続ける、請求項１５記載の車両。
【請求項１７】
前記第２のＤＣ電力の少なくとも一部が前記トラクションインバータおよび前記ＰＴＯインバータの少なくとも１つに送られるのと同時に、前記第２のＤＣ電力の少なくとも別の一部が前記車載エネルギー蓄積装置を充電するために伝送される、請求項１６記載の車両。
【請求項１８】
装置の電力供給を管理する方法であって、
公共事業体電力網から入力交流（ＡＣ）電力を受け取るステップと、
前記受け取った入力ＡＣ電力を変換して第１のＤＣ電力を供給するステップと、
前記第１のＤＣ電力の少なくとも一部を、それぞれ前記装置のトラクションモータおよびＰＴＯモータのためのトラクションＡＣ電力およびパワーテイクオフ（ＰＴＯ）ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップと
を含み、公共事業体電力網から入力ＡＣ電力を受け取るステップは、前記第１のＤＣ電力の少なくとも一部をトラクションＡＣ電力およびＰＴＯ  ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップと並行して実施される、方法。
【請求項１９】
前記第１のＤＣ電力の少なくとも一部を前記装置のエネルギー蓄積装置に伝送するステップをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のＤＣ電力の少なくとも一部を前記装置のエネルギー蓄積装置に伝送するステップが、前記ＤＣ電力をトラクションＡＣ電力およびＰＴＯ  ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップと並行して実行される、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
車載エネルギー蓄積装置から供給される第２のＤＣ電力を受け取るステップと、
前記第１のＤＣ電力と前記第２のＤＣ電力の組み合わせを、トラクションＡＣ電力およびＰＴＯ  ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップと
をさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記車両の車載エネルギー蓄積装置が過充電または過放電であるかどうかを判定するステップと、
前記車載エネルギー蓄積装置が過充電または過放電であるとの前記判定に応答して、前記公共事業体電力網と前記車載エネルギー蓄積装置の間のエネルギー伝送を中断するステップと
をさらに含む、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は一般に、装置用の改良された電力供給機構、およびその電力供給を管理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は、乗客および／または貨物をある場所から別の場所に輸送するように設計され使用される移動可能な機械である。車両の例は、自転車、自動車、トラック、機関車、トラクタ、バス、ボート、および航空機を含むことができる。伝統的にこれらの車両の少なくともいくつかは、内燃機関などのエンジンによって動力供給される。内燃機関は、車両の運動を駆動するように必要な動力を供給するために、ディーゼル油、ガソリン、および天然ガスなどの燃料を燃やすことによって動作することができる。しかしディーゼル油、ガソリン、および天然ガスの使用に関連した不足、コスト、および環境への悪影響への懸念の高まりがある中で、完全な／純粋な電気自動車、ハイブリッド電気自動車（たとえば電池と内燃機関の一体化）、およびプラグインハイブリッド電気自動車などの電気動力車の開発に対する関心の高まりを生じている。しかし電気動力車の広範囲な採用は一連の要因によって制限され、その１つは電池などの車載または組込みエネルギー蓄積装置が走行距離要件を満たさないことである。
【０００３】
したがって上述の制限の１つまたは複数に対処するための改良された装置および方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様によれば装置が提供される。装置は、車載エネルギー蓄積装置と、車載電力変換装置と、少なくとも１つの駆動システムとを含む。車載電力変換装置は、電力を受け取るために外部電源に電気的に結合されるように構成される。少なくとも１つの駆動システムは、車載エネルギー蓄積装置および車載電力変換装置に電気的に結合される。車載エネルギー蓄積装置および車載電力変換装置は、少なくとも１つの駆動システムに対して協働して電力を供給する。
【０００５】
本開示の他の態様によれば、車両が提供される。車両は、第１の直流（ＤＣ）電力を供給するための車載エネルギー蓄積装置と、公共事業体電力網から入力交流（ＡＣ）電力を受け取り、入力ＡＣ電力を変換して第２のＤＣ電力を供給するために、公共事業体電力網に電気的に結合されるように構成された交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）変換器と、それぞれ第１のＤＣ電力および第２のＤＣ電力を受け取るために車載エネルギー蓄積装置およびＡＣ−ＤＣ変換器に電気的に結合されたＤＣバスと、ＤＣバスにて受け取った第１のＤＣ電力および第２のＤＣ電力の少なくとも１つをトラクションＡＣ電力に変換するように、ＤＣバスに電気的に結合されたトラクションインバータと、トラクションインバータに電気的に結合されたトラクションモータであって、トラクションインバータから受け取ったトラクションＡＣ電力を、車両の動きを駆動するために機械的動力に変換するように構成された、トラクションモータとを備え、ＡＣ−ＤＣ変換器は、車両の動きを維持するために、公共事業体電力網から入力ＡＣ電力を受け取り続ける。
【０００６】
本開示の他の態様によれば、装置の電力供給を管理する方法が提供される。方法は、公共事業体電力網から入力交流（ＡＣ）電力を受け取るステップと、受け取った入力ＡＣ電力を変換して第１のＤＣ電力を供給するステップと、第１のＤＣ電力の少なくとも一部を、それぞれ装置のトラクションモータおよびＰＴＯモータのためのトラクションＡＣ電力およびパワーテイクオフ（ＰＴＯ）ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップとを含み、公共事業体電力網から入力ＡＣ電力を受け取るステップは、第１のＤＣ電力の少なくとも一部をトラクションＡＣ電力およびＰＴＯ  ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップと並行して実施される。
【０００７】
本開示の他の態様によれば、コンピュータ可読記憶媒体が提供される。コンピュータ可読記憶媒体は、その上に記憶された複数の命令を有する。複数の命令は、公共事業体電力網から入力交流（ＡＣ）電力を受け取るステップと、受け取った入力ＡＣ電力を変換して第１のＤＣ電力を供給するステップと、第１のＤＣ電力の少なくとも一部を、それぞれ装置のトラクションモータおよびＰＴＯモータのためのトラクションＡＣ電力およびパワーテイクオフ（ＰＴＯ）ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップとを達成するように１つまたは複数のプロセッサによって実行することができ、公共事業体電力網から入力ＡＣ電力を受け取るステップは、第１のＤＣ電力の少なくとも一部をトラクションＡＣ電力およびＰＴＯ  ＡＣ電力の少なくとも１つに変換するステップと並行して実施される。
【０００８】
本開示の上記その他の特徴、態様、および利点は、各図面を通して同様な文字は同様な部分を表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の例示的実施形態による車両の全体ブロック図である。
【図２】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図３】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図４】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図５】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図６】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図７】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図８】本開示の他の例示的実施形態による車両の詳細ブロック図である。
【図９】本開示の例示的実施形態による、車両を動作させる方法の一実装形態の概略を示すフローチャートである。
【図１０】本開示の他の例示的実施形態による、車両を動作させる方法の一実装形態の概略を示すフローチャートである。
【図１１】本開示の例示的実施形態による、図１０に示されるブロック４０１４の一実装形態の概略を示すフローチャートである。
【図１２】本開示の他の例示的実施形態による、車両を動作させる方法の一実装形態の概略を示すフローチャートである。
【図１３】本開示の例示的実施形態による、図１２に示されるブロック５００４の詳細な実装形態の概略を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で開示される実施形態は一般に、車両用の改良された電力供給機構、およびその電力供給を管理する方法に関する。より具体的には本開示は、車両用の、新しいハイブリッド電力供給機構、二重電力供給機構、または電気−電気ハイブリッド電力供給機構を提案する。本明細書で用いられる「ハイブリッド電力供給機構」、「二重電力供給機構」、または「電気−電気ハイブリッド電力供給機構」という用語は、動作モードの少なくともいくつかにおいては、第１の電力装置および第２の電力装置から協働して供給される電力を用いて車両を動作させることができる電力供給機構を指す。一部の特定の実装形態では、第１の電力装置は、その中に電力を蓄積し、車両の動作を維持するために電力を供給することができる車載または組込み電源（たとえば電池または電池パックなどの車載エネルギー蓄積装置）を備えることができる。第２の電力装置は、車両と一体化された車載または組込み電力インターフェースまたは電力変換装置とすることができる。車載または組込み電力インターフェースまたは電力変換装置は、外部電源に結合されて、外部電源（たとえば公共事業体電力網）から受け取った電力を、車両によって用いられる（たとえば車載エネルギー蓄積装置を充電する、または車両に関連した少なくとも１つの駆動システムを駆動する）ために適した形に変換することができる。したがって車両のために外部電源が利用可能なときは、提案されるハイブリッド電力供給機構は、車両の動作を維持するために協働して電力を供給ように実行することができ、外部電源が利用可能でないときは、車両は車載エネルギー蓄積装置によって電力供給することができる。
【００１１】
一部の実装形態では、提案されるハイブリッド電力供給機構、二重電力供給機構、または電気−電気ハイブリッド電力供給機構に基づいて、車両は複数のモードで動作するように構成またはプログラムすることができる。動作モードの１つは、単独動作制御であり、これは第１の電力装置および第２の電力装置が、車両に電力を供給するために単独に動作することを指す。より具体的には単独動作制御の場合は、第２の電力装置が利用可能なときは、第１の電力装置は無効にされ、第２の電力装置が車両の動作を維持するための電力を供給する責任を持ち、一方、第２の電力装置が利用可能でない場合は、第１の電力装置が有効にされて車両の動作を維持するための電力を供給する。車両のもう１つの動作モードは直列ハイブリッド動作制御であり、これは第１の電力装置および第２の電力装置が同時に電力を車両の少なくとも１つの駆動システムに供給することを指す。車両のさらにもう１つの動作モードは、複合型充電および動作制御であり、これは第２の電力装置が、第１の電力装置（たとえば電池または電池パックを充電する）と、車両に関連した少なくとも１つの駆動システムとに同時に電力を供給するように構成できることを指す。広範な車両がハイブリッド電力供給機構および本明細書で提案される様々な動作モードから恩恵を受けることができる。車両の非限定的な例は、いくつかの例を挙げると自転車、オートバイ、自動車、トラック、バン、バス、トラクタ、オフハイウェイ車両、農業用トラクタ、電気バス、ゴルフカート、産業用建設機械、トレーラ、機関車、列車、および地下鉄などの地面に対して走行する陸上車を含むことができる。車両はまた、いくつか例を挙げると船、ボートなどの水上乗り物または船舶を含むことができる。さらに車両は、航空機、飛行機などの飛行体を含むことができる。
【００１２】
本開示は様々な技術的効果または技術的利点を得ることができ、その１つは、少なくともいくつかの動作モードにおいて車両の走行距離を延ばせることである。たとえば直列ハイブリッド動作制御モードでは、車載電池などの車載電源は、駆動システムが車載電力インターフェースから電力を供給されている間に、充電することができる。一部の実施形態では従来の内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ：ＩＣＥ）を本開示の車両から取り除くことができる。内燃機関を使用しない車両をもたらすことは、排気管からの汚染物質の削減に寄与するだけでなく、騒音放射を低減するまたは無くすのに役立つ。他の技術的効果または技術的利点は、当業者には、本明細書に示される詳細な説明および添付の図面を参照することによって明らかになるであろう。
【００１３】
これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、１つまたは複数の特定の実施形態では、実際の実装形態のすべての特徴については述べられない。技術または設計プロジェクトなどでのこのような実際の実装形態の開発においては、実装形態ごとに変わり得るシステム関連および事業関連の制約への準拠など、開発者の特定の目標を達成するためには、実装形態に特有な数多くの決定が行われなければならないことが理解されるべきである。さらにこのような開発努力は、複雑で時間がかかり得るがそれでも本開示を利用することにより当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事となるであろうことが理解されるべきである。
【００１４】
別段の規定がない限り本明細書で用いられる技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で用いられる「第１」「第２」などの用語は順序、量、または重要性を示すものではく、１つの要素を他の要素から区別するために用いられる。また「ａ」および「ａｎ」という用語は数量の限定を示すものではなく、参照される品目が少なくとも１つあることを示すものである。「ｏｒ」という用語は包含的であり、列挙された品目のいずれか（ａｎｙ）、いくつか（ｓｅｖｅｒａｌ）、またはすべて（ａｌｌ）を意味することが意図される。本明細書での「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの変形の使用は、以降に列挙される品目およびそれらの等価物、ならびに追加の品目を包含するものである。「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接または間接に関わらず電気的な接続または結合を含むことができる。「回路（ｃｉｒｃｕｉｔ、ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」、および「コントローラ」という用語は、能動および／または受動構成要素である単一の構成要素または複数の構成要素を含むことができ、任意選択で一緒に接続または結合されて述べられた機能を実現することができる。
【００１５】
次に図面に移り初めに図１を参照すると、本開示の１つの例示的実施形態による車両１０の全体ブロック図が示される。全体的に車両１０は、車両１０の動作を維持するために、少なくとも２つの電力の供給源が協働して供給されるように、上述のハイブリッド電力供給機構を実現するように適合される。図１に示されるように車両１０は、少なくとも１つの第１の電源すなわち車載電源２２を含むことができ、車載電源２２は、車両１０の運動を駆動するのを容易にするおよび／または車両１０に関連したいくつかの特定のタスクを行うのを容易にするのに適切な電圧および／または電力を有する第１の形の電力すなわち内部的に供給される電力２０２を供給するように構成される。車両１０の特定のタイプに応じて、車両１０によって行われる特定のタスクは、草木を刈る、地面を耕す、材料を持ち上げる、材料をシャベルですくう、材料を掘り出す、および材料をダンプするなどを含むことができる。一実施形態では車載電源２２は、電池または、直列および／または並列構成にて一緒に結合された複数の電池セルからなる電池パックなどの車載エネルギー蓄積装置とすることができる。電池または電池パックの非限定的な例には、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素電池（ＮｉＭＨ）、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などを含むことができる。一部の実施形態では電池タイプの車載エネルギー蓄積装置２２は、電池電力が消耗された場合は新しい完全に充電されたものと物理的に交換することができる。また当業者には、ウルトラキャパシタ、フライホイール、および電気エネルギーを蓄積することができる任意の他の構成要素などの多様なエネルギー蓄積構成要素を、追加または代替として車両１０に関連して用い得ることが認識されよう。
【００１６】
図１を引き続き参照すると車両１０はまた、車両１０の様々な構成要素と外部電源１２の間の電力インターフェースとして機能する、車載電力インターフェース１６を含む。車載電力インターフェース１６は、車両１０の動作を維持するための第２の電力源となるように構成される。一実施形態では車載電力インターフェース１６は、電気的リンク１４を通じて外部電源１２に電気的に結合される。一実施形態では、外部電源１２と車載電力インターフェース１６の間の電気的リンク１４は、１つまたは複数の電線または電気ケーブルとすることができる。他の実施形態では電気的リンク１４は、無線電力伝送リンクとすることができる。一部の特定の実施形態では、車載電力インターフェース１６と外部電源１２の間の電気的リンク１４は柔軟性があるように構成される。たとえば一部の用途では電気的リンク１４の電線は、車両１０の運動を駆動するためまたは車両１０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うために駆動システム３０が動作している間に、車載電力インターフェース１６が電力を受け取り続けることを可能にするのに十分な長さを有するように構成される。一実施形態では車載電力インターフェース１６は、外部電源１２から受け取った電力に対して電力変換を行い、適切な電圧および／または電力を有する変換された電力を車両１０の様々な構成要素に供給するように構成された、車載電力変換装置とすることができる。以下でより詳しく述べる車両１０の様々な動作モードに応じて、車載電力インターフェース１６から供給される電力は、車載エネルギー蓄積源２２を充電するために送る、あるいは車両１０の運動を駆動するため、または車両１０に関連した１つまたは複数の特定のタスク（たとえば草を刈る、地面を耕す、材料を持ち上げる、材料をシャベルですくう、材料を掘り出す、および材料をダンプする）を行うために駆動システム３０に送ることができる。
【００１７】
図１を引き続き参照すると、車両１０はさらに第１のスイッチ２４を含むことができる。第１のスイッチ２４は、車載電源２２とバス構造体１８とに電気的に結合される。バス構造体１８は、車両１０の様々な構成要素の間の単方向性または双方向性のエネルギー伝送を容易にするためのＤＣバスなどの任意の適当な構成とすることができる。たとえばバス構造体１８は、車載電力インターフェース１６から供給されるＤＣ電力などの入力を受け取ることができる。バス構造体１８はまた、車載電源２２を充電するためのＤＣ電力の少なくとも一部などの出力を供給することができる。第１のスイッチ２４は、任意のタイプの機械的および／または電気的デバイスあるいはそれらの組み合わせとすることができる。第１のスイッチ２４は、閉じることによって車載電源２２とバス構造体１８の間に電力／エネルギー伝送リンクを確立または形成することができ、それにより車載電源２２の充電および／または放電を実現することができる。本明細書で用いられる「閉じる」とは、スイッチを動作させることによって低インピーダンスが生成されるスイッチの「オン」状態を指すことができる。第１のスイッチ２４はまた、開くことによって車載電源２２とバス構造体１８の間の電力／エネルギー伝送リンクを終了または遮断することができ、それにより車載電源２２は電力を他の車両構成要素に供給できなくなり、あるいは車載電源２２を過充電または過放電の問題から保護することができる。本明細書で用いられる「開く」とは、スイッチを動作させることによって高インピーダンスが生成されるスイッチの「オフ」状態を指すことができる。一実施形態では第１のスイッチ２４を開くまたは閉じるのは、車両１０のリアルタイムの動作条件および／または要件に従って、操作者、または運転者などのユーザによって手動で行うことができる。他の実施形態では第１のスイッチ２４は、車両１０の様々な動作条件および／または状態を監視することによって発生することができるオン／オフ信号に従って自動的に切り換えることができる。
【００１８】
図１を引き続き参照すると、車両１０はさらに第２のスイッチ２６を含むことができる。第２のスイッチ２６は、バス構造体１８と駆動システム３０とに電気的に結合される。第２のスイッチ２６は、任意のタイプの機械的および／または電気的デバイスあるいはそれらの組み合わせとすることができる。上述の第１のスイッチ２４と同様に、第２のスイッチ２６もまた手動で切り換えるまたは自動的に切り換えることによって、バス構造体１８と駆動システム３０の間の電力／エネルギー伝送リンクを確立または終了することができ、それによりバス構造体１８と駆動システム３０の間の単方向性または双方向性電力伝送を有効にするまたは無効にすることができる。一実施形態では図１に示されるように、駆動システム３０は、変換器２８およびモータ３４を含むことができる。変換器２８は、１つの形の電力を他の形の電力に変換するように機能する１つのタイプの電力変換装置である。たとえば変換器２８は、バス構造体１８のＤＣバスから受け取ったＤＣ電力を、ＡＣ電力に変換するように構成されたＤＣ−ＡＣ電力変換装置とすることができる。ＡＣ電力（たとえば３相ＡＣ電力）は、車両１０を移動させるように駆動するためのトルク出力などの機械的出力を生じるようにモータ３４を動作させることができるように、モータ３４（たとえば３相ＡＣモータ）に供給される。他の実施形態ではモータ３４はまた、特定のタスクを行うように設計された１つまたは複数の器具または道具に対して機械的出力を生じることができる。
【００１９】
図１を引き続き参照すると車両１０は、複数の動作モードをもたらすように構成またはプログラムすることができる。車両１０の動作モードの間の切り換えは、操作者、または運転者などのユーザからの命令／コマンド入力に従って実施することができる。一部の代替実施形態では、無人車両１０において動作モードの間の切り換えまたは遷移は、車両１０の動作条件および／または状態に従って自動的に行うことができる。
【００２０】
第１の態様では車両１０は、第１の動作モードの単独制御をもたらすように構成することができる。単独制御動作モードでは車両１０はさらに、たとえば車両１０に電力を供給するために外部電源１２を利用可能かどうかに応じて、異なる状態にて動作するように構成することができる。
【００２１】
第１の条件では外部電源１２は、車両１０に対して利用可能でない場合があり、すなわち車載電力インターフェース１６は、外部電源１２から電気的に切り離される。この条件では、車載電源２２がそれに蓄えられた十分な残存電力を有すると判定されるとすぐに、車載電源２２は車両１０の様々な構成要素に電力を供給するように動作させることができ、これを電池電力供給モードと呼ぶことができる。一実施形態では電力伝送を可能にするために、第１のスイッチ２４および第２のスイッチ２６は閉じられすなわちオンにされて、車載電源２２の電池または電池パックから得られる電力がバス構造体１８に伝送されるのを可能にする。一実施形態では変換器２８は、バス構造体１８にて電力を受け取り、モータ３４が動作するのに適切な形に電力を変換する。結果としてモータ３４は、車両１０の運動を駆動するため、または車両１０に関連した特定のタスクを行うために必要な機械的出力を生じることができる。
【００２２】
第２の条件では外部電源１２は車両１０に対して利用可能であり、車載電力インターフェース１６は、電力を受け取るように外部電源１２に電気的に結合させることができる。車載電力インターフェース１６は、車両１０の様々な構成要素に電力を供給することができ、これはプラグインモードと呼ぶことができる。プラグインモードでは、電池または電池パックなどの車載電源２２が十分な残存電力を有しないと判定されたときは、第１のスイッチ２４は閉じるすなわちオンにすることができ、第２のスイッチ２６は開くすなわちオフにすることができる。つまりバス構造体１８と駆動システム３０の間の電力伝送リンクは遮断されて駆動システム３０の動作を無効にし、一方、バス構造体１８と車載電源２２の間の電力伝送リンクは確立されて車載電源２２の電池または電池パックを充電するために電力伝送リンクを通して電力を送ることを可能にする。さらにプラグインモードでは、車載電源２２が十分な残存電力を有すると判定されたときは、車載電力インターフェース１６は車両１０の他の構成要素に電力を供給することができる。たとえば第１のスイッチ２４は開くことができ、第２のスイッチ２６は閉じることができる。すなわち車載電源２２とバス構造体１８の間の電力伝送リンクは遮断されて車載電源２２をスタンバイさせ、一方、バス構造体１８と駆動システム３０の間の電力伝送リンクは確立されて車載電力インターフェース１６から取得した電力が駆動システム３０に伝送されるのを可能にする。その結果として駆動システム３０は、車両１０の運動を駆動するまたは車両１０に関連した特定のタスクを行うための機械的出力を生じることができる。
【００２３】
第２の態様では車両１０は、第２の動作モードの直列ハイブリッド制御をもたらすように構成することができる。直列ハイブリッド制御モードでは、外部電源１２が利用可能であると判定するとすぐに、車載電力インターフェース１６を外部電源１２に電気的に結合することによってそれから電力を受け取り、変換された電力をバス構造体１８に供給することができる。電池または電池パックなどの車載電源２２が十分な残存電力を有しない（たとえば電池または電池パックのＳＯＣが第１の閾値たとえば１０％より低い）と判定された場合は、第１のスイッチ２４は閉じられ、第２のスイッチ２６は開かれる。すなわち車載電源２２とバス構造体１８の間のエネルギー伝送リンクが確立されて、車載電源２２の電池または電池パックを充電するためにエネルギー伝送リンクを通して電力が供給されるのを可能にする。バス構造体１８と駆動システム３０の間のエネルギー伝送リンクは遮断されて駆動システム３０の動作を無効にする。さらに直列ハイブリッド制御モードでは、電池または電池パックなどの車載電源２２が十分な残存電力を有する（たとえば電池または電池パックのＳＯＣが第２の閾値たとえば８０％より高い）と判定された場合は、第１のスイッチ２４および第２のスイッチ２６の両方が閉じられすなわちオンにされる。この場合は、車載電源２２および車載電力インターフェース１６は並列にされて駆動システム３０に電力を供給することができ、したがって駆動システム３０は車両１０の運動を駆動するおよび／または車両１０に関連した特定のタスクを行うように動作させることができる。一部の実施形態では車載電源２２から供給される電力の大きさ、および車載電力インターフェース１６から供給される電力の大きさは、いくつかの所定の分配規則に従って決定することができる。たとえば一実施形態では、車載電力インターフェース１６は駆動システム３０に対して平均電力を供給するように制御され、一方、車載電源２２は駆動システム３０に対して動的電力を供給するように制御される。すなわち駆動システム３０のトラクションモータが車両１０を加速するために大きな機械的トルクを必要とする、あるいは車両１０の器具または道具が特別なタスクを行うために大きなトルクを必要とするときは、車載電源２２はこの要件を満たすためにピーク電力を供給するように構成することができる。駆動システム３０のトラクションモータが大きな機械的トルクを必要としない、あるいは車両１０の器具または道具が軽い負荷で動作しているときは、車載電源２２はその電力出力を減少させることができる。特定の実施形態では車載電力インターフェース１６は、一定出力電圧モードで動作するように制御することができ、それにより車載電力インターフェース１６の設計を簡単にすることができる。
【００２４】
第３の態様では車両１０は、第３の動作モードの複合型充電および動作制御をもたらすように構成することができる。複合型充電および動作制御モードでは、車載電源２２の充電と、駆動システム３０の駆動とを並行してまたは同時に行うことができる。より具体的には、外部電源１２が利用可能なときは、車載電力インターフェース１６は外部電源１２に電気的に結合することによってそれから電力を受け取り、受け取った電力をバス構造体１８に対して適切な形に変換することができる。一実施形態では第１のスイッチ２４および第２のスイッチ２６の両方を閉じるすなわちオンにすることができる。つまり車載電源２２とバス構造体１８の間に第１のエネルギー伝送リンクを確立することによって、車載電源２２の電池または電池パックを充電するために、バス構造体１８での電力の少なくとも一部を第１のエネルギー伝送リンクを通して送ることを可能にすることができる。またバス構造体１８と駆動システム３０の間に第２のエネルギー伝送リンクを確立することによって、車両１０の運動を駆動するおよび／または車両１０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うためにバス構造体１８での電力の少なくとも一部を第２のエネルギー伝送リンクを通して送ることができる。特定の実施形態では車載電力インターフェース１６は一定電流モードで動作するように制御される。一実施形態では一定電流モードでは、車載電源２２の電池または電池パックを充電するための電流基準は、少なくとも部分的に駆動システム３０の所望の電力および車載電源２２の所望の充電電力に基づいて決定することができる。さらに複合型充電および動作制御モードでは、車載電源２２の電池または電池パックが十分な残存電力を有するように充電されている（たとえば電池または電池パックのＳＯＣが高位側ＳＯＣ閾値たとえば８０％を超える）と判定された場合は、車載電力インターフェース１６および車載電源２２は並列にされて駆動システム３０に電力を供給することができ、それにより駆動システム３０は、車両１０の運動を駆動するおよび／または車両１０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うことができる。
【００２５】
図２は、本開示の他の例示的実施形態による車両１００の詳細ブロック図を示す。図２に示されるように車両１００は、適切な電流および／または電力出力を有する電池または電池パックとすることができる車載エネルギー蓄積装置１０２を含む。車載エネルギー蓄積装置１０２はＥＳスイッチ１０４に電気的に結合され、ＥＳスイッチ１０４は車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６６に従ってオンおよびオフに切り換えることができる。代替実施形態ではＥＳスイッチ１０４は、操作者によって手動でオンおよびオフに切り換えることができる。車両１００はさらに車載電力変換装置１３６を含み、これは公共事業体電力網１３２に電気的に結合することができる。一実施形態では公共事業体電力網１３２が電力を供給するために利用可能であるときは、公共事業体電力網１３２は、ＡＣ電力１３４（たとえば地域電力網標準に応じて２２０Ｖまたは３８０Ｖ電力）を車載電力変換装置１３６に供給することができる。一実施形態では車載電力変換装置１３６は、車両コントローラ１５２から送出される制御信号１６２に従ってＡＣ電力１３４を変換し、適切な電圧および／または電力を有するＤＣ電力を供給するように構成されたＡＣからＤＣへの変換装置（たとえば整流器）を含むことができる。ＤＣ電力は、さらに車両１００の様々な構成要素に送るためにＤＣバス１２２に供給される。
【００２６】
図２を引き続き参照すると、車両１００はさらに駆動システム３０を含み、これには車載エネルギー蓄積装置１０２および／または車載電力変換装置１３６から電力を供給することができる。一実施形態では駆動システム３０は、トラクション駆動システムまたは図２において参照番号１２４で示されるようなＴＭ枝路を含むことができる。トラクション駆動システムまたはＴＭ枝路１２４は、車両１００の運動を駆動するための必要な機械的出力を生じるように構成される。一実施形態ではＴＭ枝路１２４は、ＴＭスイッチ１０８、ＴＭバス１１２、ＴＭ変換器１１４、およびトラクションモータ１１８を含む。ＴＭスイッチ１０８は、ＤＣバス１２２とＴＭバス１１２の間に電気的に結合される。一実施形態ではＴＭスイッチ１０８は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６４に従って開くまたは閉じることができ、それによりＤＣバス１２２とＴＭ枝路１２４の間にエネルギー／電力伝送リンクを確立または終了することができる。ＤＣバス１２２とＴＭ枝路１２４の間のエネルギーの流れは、単方向性または双方向性とすることができる。
【００２７】
ＴＭ変換器１１４は、ＴＭバス１１２とトラクションモータ１１８の間に電気的に結合される。ＴＭ変換器１１４は、ＴＭバス１１２から受け取ったＤＣ電力を、トラクションモータ１１８によって用いるのに適した形を有する出力電力１１６に変換することによって電力変換を行うように構成される。一実施形態ではＴＭ変換器１１４は、ＴＭバス１１２でのＤＣ電力をＡＣ電力１１６（たとえば３相ＡＣ電力）に変換することができるＤＣ−ＡＣインバータなどのインバータを備えることができる。ＡＣ電力１１６は、車両コントローラ１５２によって調節することができる。たとえば一実施形態では、アクセルペダルなどの入力装置を操作することによって発生されるトラクショントルクコマンド信号に応答して、車両コントローラ１５２はＴＭ変換器１１４に制御信号１５４を送って、ＴＭ変換器１１４にトラクションモータ１１８のために調節されたＡＣ電力１１６を供給させることができる。したがってトラクションモータ１１８（たとえばＡＣ電気モータ）は、ＡＣ電力１１６に従って、車両１００の運動を駆動するための所望のトルク出力を供給するように動作することができる。他の実施形態ではトラクションモータ１１８はＤＣモータを含むことができ、それに応じてＴＭ変換器１１４はＤＣ電力変換を行うためのＤＣ−ＤＣ変換器を備えることができる。車両コントローラ１５２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、および特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの適当なプログラマブル回路またはデバイスを含むことができる。
【００２８】
図２を引き続き参照すると駆動システム３０はさらに、パワーテイクオフ（ＰＴＯ）駆動システムまたは図２において参照番号１２６で示されるようなＰＴＯ枝路を含むことができる。例示および説明のために、本明細書では単一のＰＴＯ枝路１２４だけが示され述べられるが、当業者には一部の代替実施形態では駆動システム３０は、互いに並列に構成することができる複数のＰＴＯ枝路を含み得ることが認識されよう。ＰＴＯ駆動システムまたはＰＴＯ枝路１２６は、車両１００に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うために必要な機械的動力出力たとえばトルク出力を生じるように構成される。特定のタスクの例は、草木を刈る、地面を耕す、材料を持ち上げる、材料をシャベルですくう、材料を掘り出す、および材料をダンプすることを含むことができる。一実施形態ではＰＴＯ駆動システムまたはＰＴＯ枝路１２６は、ＰＴＯスイッチ１３８、ＰＴＯバス１４２、ＰＴＯ変換器１４４、およびＰＴＯモータ１４８を含むことができる。ＰＴＯスイッチ１３８は、ＤＣバス１２２とＰＴＯバス１４２の間に電気的に結合される。ＰＴＯスイッチ１３８は、車両コントローラ１５２から送出されるＰＴＯスイッチング信号１６２に従ってオンまたはオフに切り換えることができ、それによりＤＣバス１２２とＰＴＯ枝路１２６の間のエネルギー／電力伝送リンクを確立または終了することができる。ＤＣバス１２２とＰＴＯ枝路１２６の間のエネルギーの流れは、単方向性および双方向性とすることができる。
【００２９】
ＰＴＯ変換器１４４は、ＴＭバス１４２とＰＴＯモータ１４８の間に電気的に結合される。ＰＴＯ変換器１４４は、ＰＴＯバス１４２でのＤＣ電力を、ＰＴＯモータ１４８によって用いるのに適した形を有するＰＴＯ出力１４６に変換することによって電力変換を行うように構成される。一実施形態ではＰＴＯ変換器１４４は、ＰＴＯバス１４２で受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力１４６（たとえば３相ＡＣ電力）に変換することができるＰＴＯ  ＤＣ−ＡＣ変換器すなわちＰＴＯインバータを備えることができる。またＡＣ電力１４６は車両コントローラ１５２によって調節することができる。たとえば一実施形態では、車両１００に据え付けられた入力装置を操作することによって発生されるＰＴＯトルクコマンド信号に応答して、車両コントローラ１５２は、ＰＴＯ変換器１４４に制御信号１５６を送って、ＰＴＯ変換器１４４にＰＴＯモータ１４８のために調節されたＡＣ電力１４６を供給させることができる。したがってＰＴＯモータ１４８は、ＡＣ電力１４６に従って、車両１００に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うための所望のトルク出力を供給するように動作することができる。他の実施形態では、ＰＴＯモータ１４８はＤＣモータを含むことができ、それに応じてＰＴＯ変換器１４４はＤＣ電力変換を行うためにＤＣ−ＤＣ変換器を備えることができる。一部の用途たとえばフォークリフト装置では、ＰＴＯモータ１４８を、材料／貨物を持ち上げるおよび輸送するタスクための１つまたは複数の油圧ポンプに関連付けることができる。
【００３０】
図２に示される車両１００は、単独制御モード、直列ハイブリッド制御モード、および複合型充電および動作モードなどの複数のモードで動作するように構成またはプログラムすることができる。これらの動作モードの詳しい説明は、図９〜１３のフローチャート図を参照して後に述べる。フローチャート図について述べる前に、車両の様々な構造的実施形態について図３〜８を参照して説明する。
【００３１】
図３は、本開示の他の例示的実施形態による車両１１０の詳細ブロック図を示す。車両１１０の全体的な構成およびその動作は、図２を参照して述べられた車両１００とほぼ同様である。図３に示される車両１１０の相違点の１つは、車載電力変換装置１３７は可搬型発電機１３３に電気的に結合されることである。可搬型発電機１３３は、ディーゼル燃料、ガソリン、または他の適当な材料で稼働することができる。可搬型発電機１３３が利用可能なときは、車載電力変換装置１３７は可搬型発電機１３３に電気的に結合され、可搬型発電機１３３から電力１３５（たとえばＡＣ電力）を受け取り、受け取った電力１３５を車両１１０の様々な構成要素によって用いるのに適した形に変換する。一実施形態では車載電力変換システム１３７は、ＡＣ電力１３５をＤＣバス１２２に供給されるＤＣ電力に変換することができるＡＣ−ＤＣ変換装置を備えることができる。車載電力変換装置１３７からの電力出力は、車両コントローラ１５２から送出される制御信号１６３に従って調節することができる。図３に示される車両１１０はまた、分離制御モード、直列ハイブリッド制御モード、および複合型充電および動作制御モードなどの複数のモードで動作するように構成することができ、これは図９〜１３のフローチャート図を参照して以下でより詳しく述べる。
【００３２】
図４は、本開示の他の例示的実施形態による車両１２０の詳細ブロック図を示す。図４に示される車両１２０の全体的な構成およびその動作は、図２を参照して示され述べられた車両１００とほぼ同様である。図４に示される車両１２０の相違点の１つは、車載電力変換装置１７６は太陽電池パネル装置１７２に電気的に結合されることである。太陽電池パネル装置１７２は、家庭による直接消費のためまたは電力網による伝送および分配のために、太陽光または光放射エネルギーを電気エネルギーに変換するように設計された、１つのタイプの再生可能発電装置である。一部の実施形態では太陽電池パネル装置１７２は、車両１２０とは別個に配置された独立型装置として構成される。一部の他の実施形態では太陽電池パネル装置１７２は車両１２０と一体化することができる。したがって太陽電池パネル装置１７２が、太陽光放射から変換した電力を供給するために利用可能なときは、車載電力変換装置１７６は、太陽電池パネル装置１７２から供給される電力１７４を受け取り、電力１７４を車両１２０の様々な構成要素に送るために適切な電圧および／または電力を有する電力に変換するように構成することができる。一実施形態では車載電力変換装置１７６は、ＤＣ−ＤＣ電力変換を行って適切な電圧および／または電力を有するＤＣ電力を供給するように構成された、ＤＣ−ＤＣ変換器を含むことができる。またＤＣ−ＤＣ変換器１７６から供給されるＤＣ電力は、車両コントローラ１５２から送出される制御信号１６５に従って調節することができる。図４に示される車両１２０はまた、分離制御モード、直列ハイブリッド制御モード、および複合型充電および動作制御モードなどの複数のモードで動作するように構成することができ、これは図９〜１３のフローチャート図を参照して以下でより詳しく述べる。
【００３３】
図５は、本開示の他の例示的実施形態による車両１４０の詳細ブロック図を示す。図５に示される車両１４０の全体的な構成およびその動作は、図２を参照して示され述べられた車両１００とほぼ同様である。図５に示される車両１４０の相違点の１つは、車載電力変換装置１８６は、風力タービン発電機１８２に電気的に結合することができることである。風力タービン発電機１８２は、風の運動エネルギーを、電力網伝送および／または分配のために電気エネルギーに変換するように設計されたもう１つの形の再生可能発電装置である。一部の実施形態では、より大きな電力出力を供給するために、複数の風力タービン発電機１８２をウィンドファームとして一緒にグループ化することができる。一実施形態では１つまたは複数の風力タービン発電機１８２は、車両１４０と一体化することができる。他の実施形態では１つまたは複数の風力タービン発電機１８２は、車両１４０とは別個に配置することができる。一実施形態では、風力エネルギーから変換された電力を供給するために風力タービン発電機１８２が利用可能なときは、車載電力変換装置１８６は風力タービン発電機１８２に電気的に結合され、それから電力１８４を受け取ることができる。一実施形態では風力タービン発電機１８２から供給される電力１８４は、適切な電圧および／または電力を有するＡＣ電力とすることができる。それに応じて車載電力変換装置１８６は、ＡＣ電力１８４を、ＤＣバス１２２に供給されるのに適切な電圧および／または電力を有するＤＣ電力に変換するように機能する、ＡＣ−ＤＣ変換器を備えることができる。他の実施形態では追加または代替として、風力タービン発電機１８２は、適切な電圧および／または電力を有するＤＣ電力１８４を供給するように構成することができる。それに応じて車載電力変換装置１８６は追加または代替として、第１のＤＣ電力を、ＤＣバス１２２に供給されるのに適切な電圧および／または電力を有する第２のＤＣ電力に変換するように機能する、ＤＣ−ＤＣ変換器１８６を備えることができる。車載電力変換装置１８６の出力は、車両コントローラ１５２から送出される制御信号１６７に従って調節または調整することができる。図５に示される車両１４０はまた、分離制御モード、直列ハイブリッド制御モード、および複合型充電および動作制御モードなどの複数のモードで動作するように構成することができ、これは図９〜１３のフローチャート図を参照して以下でより詳しく述べる。
【００３４】
図６は、本開示の他の例示的実施形態による車両１５０の詳細ブロック図を示す。図６に示される車両１５０の全体的な構成および詳細な動作は、図１〜５を参照して上述したものとほぼ同様である。図６に示される車両１５０の１つの相違点は、車両１５０は水力小型タービン発電機１８３に電気的に結合されるように構成できることである。水力小型タービン発電機１８３は水波エネルギーを電力に変換するように機能する他の形の再生可能発電装置である。一実施形態では水力小型タービン発電機１８３は、車両１５０と一体化することができる。他の実施形態では水力小型タービン発電機１８３は、独立型装置として構成することができ、すなわち車両１５０から離れて配置することができる。図６に示されるように車両１５０には、水力小型タービン発電機から供給される電力１８５を、ＤＣバス１２２に供給されるのに適切な電圧および／または電力を有するＤＣ電力に変換するための車載電力変換装置１８７（たとえばＡＣ−ＤＣ変換器またはＤＣ−ＤＣ変換器）を設けることができる。一部の実施形態では車載電力変換装置１８７からのＤＣ電力出力は、車両コントローラ１５２から送出される制御信号１６９に従って調節することができる。図６に示される車両１５０はまた、分離制御モード、直列ハイブリッド制御モード、および複合型充電および動作制御モードなどの複数のモードで動作するように構成することができ、これは図９〜１３のフローチャート図を参照して以下でより詳しく述べる。
【００３５】
図７は本開示の他の例示的実施形態による車両１６０の詳細ブロック図を示す。車両１６０の全体的な構成および詳細な動作は、図１〜６を参照して上述したものとほぼ同様である。図７に示される車両１６０の１つの相違点は、車載エネルギー蓄積装置１０２に関連して変換器１９８が設けられることである。例示された実施形態では変換器１９８は、ＥＳスイッチ１０４とＤＣバス１２２の間に電気的に結合されて示される。他の実施形態では変換器１９８はまた、車載エネルギー蓄積装置１０２とＥＳスイッチ１０４の間に電気的に結合することができる。一実施形態では変換器１９８は、車載エネルギー蓄積装置１０２から供給される第１のＤＣ電力１０３を、ＤＣバス１２２に供給されるのに適切な電圧および／または電力を有する第２のＤＣ電力１０５に変換するように構成された、ＤＣ−ＤＣ変換器を備えることができる。一実施形態ではＤＣ−ＤＣ変換器１９８は、ＤＣバス１２２での電圧に整合するように第１のＤＣ電力１０３の電圧を上昇させるなどのＤＣ電力変換を行うための、単方向性ＤＣ−ＤＣ変換器を備えることができる。他の実施形態ではＤＣ−ＤＣ変換器１９８は、車両１６０の回生または制動動作時に電力を回収するために有用となり得る双方向性ＤＣ−ＤＣ変換器を備えることができる。たとえば車両１６０が回生モードで動作しているときは、双方向性ＤＣ−ＤＣ変換器１９８は、ＤＣバス１２２でのＤＣ電力の少なくとも一部を、車載エネルギー蓄積装置１０２を充電するためのＤＣ電力に変換するように動作させることができる。回生モードでは、ＤＣバス１２２でのＤＣ電力の少なくとも一部は、車両１６０の運動エネルギーを電力に変換する発電機としてトラクションモータ１１８を動作させることによって、ＴＭ枝路１２４から供給することができる。ＤＣバス１２２でのＤＣ電力はＰＴＯ枝路１２６から供給することもできる。たとえば車両１６０がフォークリフトである場合は、ＰＴＯモータ１４８を、積荷の重力位置エネルギーを電力に変換する発電機として動作させることができる。図６に示されるように変換器１９８は、車両コントローラ１５２から送出される制御信号１６８に従って、ＤＣバス１２２のための所望のＤＣ電力、または車載エネルギー蓄積装置１０２のための所望のＤＣ電力を供給するように動作させることができる。
【００３６】
図７を引き続き参照すると例示された実施形態では、車載電力変換装置１９６は、供給される電力１９４を受け取るために外部電源１９２に電気的に結合される。外部電源１９２は、図２〜５を参照して上述した電源の任意の１つとすることができる。外部電源１９２が利用可能なときは、外部電源１９２から得られる電力は、車載エネルギー蓄積装置１０２と協調して、ＴＭ枝路１２４および／またはＰＴＯ枝路１２６に供給することができる。図７に示される車両１６０はまた、分離制御モード、直列ハイブリッド制御モード、および複合型充電および動作制御モードなどの複数のモードで動作するように構成することができ、これは図８〜１０のフローチャート図を参照して以下でより詳しく述べる。
【００３７】
図８は、本開示の他の例示的実施形態による車両１８０の詳細ブロック図を示す。その全体的な構成および動作は、図１〜６を参照して上述したものとほぼ同様である。たとえば車両１８０は任意選択で、車載エネルギー蓄積装置１０２とＤＣバス１２２の間に電気的に結合された、単方向性または双方向性ＤＣ−ＤＣ変換器１９８を含むことができる。それに加えて車両１８０にはさらに、車載エネルギー蓄積装置保護機能を設けることができる。より具体的には車両１８０は、車載エネルギー蓄積装置１０２に関連した１つまたは複数の電気的パラメータを検出するために車載エネルギー蓄積装置１０２の出力端に電気的に結合された、センサ１９７を含むことができる。一実施形態では図７に示されるように、車載エネルギー蓄積装置１０２の動作に関連した充電および／または放電電流を検出するためのセンサ１９７として、電流検出器が用いられる。他の実施形態では、非限定的に電圧センサおよび／または温度センサを含む、他のセンサまたはトランスデューサを用いることができる。電流検出に応答して電流検出器１９７は、車載エネルギー蓄積装置１０２に流入するまたはそれから流出する実際のまたは実質上の電流を表す電流フィードバック信号１９９を、車両コントローラ１５２に送出することができる。車両コントローラ１５２は、少なくとも部分的に電流フィードバック信号１９７に基づいて、車載エネルギー蓄積装置１０２の充電および／または放電状態を導き出すことができる。一実施形態では、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックの充電の状態（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が完全に充電された（たとえばＳＯＣ値が事前設定値を超える）と判定されたときは、車両コントローラ１５２は、スイッチング信号１６６をＥＳスイッチ１０４に送出してＥＳスイッチ１０４を開くことによって（すなわちオフ状態）、車載エネルギー蓄積装置１０２の充電を終了することができる。他の状況では、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックのＳＯＣが、過度に放電された（たとえばＳＯＣ値が事前設定値より小さい）と判定されたときは、車両コントローラ１５２は同様にスイッチング信号１６６をＥＳスイッチ１０４に送出して、車載エネルギー蓄積装置１０２の放電を終了することができる。
【００３８】
上記に示され述べられた車両１００、１１０、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０の様々な実施形態は、本開示の全体的な原理の説明の助けとするための単なる例のみであることに留意されたい。一部の実施形態では上述した車両の２つ以上を、何らかのやり方で組み合わせることができる。たとえば一部の実施形態では図２に示される車両１００はまた、公共事業体電力網１３２と図４に示される太陽電池パネル装置１７２との両方から電力を受け取ることができる車載電力変換装置１３６を有するように構成することができる。したがって公共事業体電力網１３２および太陽電池パネル装置１７２の一方が利用可能である間は、車両１００は外部電源（公共事業体電力網１３２または太陽電池パネル装置のいずれか）と、車載エネルギー蓄積装置１０２とから並行して供給される電力によって動作させることができる。同様に一部の他の実施形態では、図４に示される車両１２０は、太陽電池パネル装置１７２と図５に示される風力タービン発電機１８２との両方から電力を受け取ることができる車載電力変換装置１７６を有するように構成することができる。
【００３９】
図９〜１３は、本開示の例示的実施形態による、車両を動作させるおよび／または車両の電力供給を管理する方法３０００、４０００、および５０００のフローチャート図を示す。本明細書で述べられる方法３０００、４０００、および５０００は、図２〜８に示される車両１００、１１０、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０の少なくともいくつかによって実施することができる。これらの方法の説明を簡単にするために方法３０００、４０００、および５０００の１つまたは複数のブロックは、図８に示される車両１８０の１つまたは複数の構成要素に関連付けられるように具体的に述べるが、これらの方法ブロックの実装形態は１つまたは複数の構成要素に限定されるべきではない。また、図９〜１３に示されるこれらの方法３０００、４０００、および５０００のブロックの少なくとも一部は、プロセッサによって実行されたときに方法３０００、４０００、および５０００の様々なブロックを行う、コンピュータ可読記憶媒体内に記憶されたソフトウェア命令によってプログラムできることに留意されたい。コンピュータ可読記憶媒体は、任意の方法または技術によって実現された揮発性および不揮発性、リムーバブルおよびノンリムーバブル媒体を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体は非限定的に、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク装置または他の磁気記憶装置、あるいは所望の情報を記憶するのに用いることができ、プロセッサによってアクセスできる任意の他の非一時的な媒体を含む。
【００４０】
次に図９を参照すると方法３０００は車両１８０が実施するための単独制御動作モードを全体的に示す。車両１８０のためにこのような単独制御動作モードをもたらす１つの利点は、車両１８０の制御システムの設計を簡単にすることができることである。一実施形態では方法３０００はブロック３００２から実行を開始する。ブロック３００２では、車両を外部電源に相互接続するための電気的接続または結合が確立される。電気的接続は、１つまたは複数の電線またはケーブルを外部電源１９２に関連したアウトレットに差し込むことによって確立することができる。他の実施形態では無線電力伝送のために、外部電源１９２と車両１８０の間に無線接続を確立することができる。一実施形態では車両１８０は具体的には、外部電源１９２から受け取った電力１９４（たとえばＡＣ電力）を車両１８０の様々な構成要素に適した形（たとえばＤＣ電力）に変換するための、車載電力変換装置１９６（たとえばＡＣ−ＤＣ変換器）などの車載電力インターフェースが装備される。
【００４１】
ブロック３００４では方法３０００は、車両の充電モードが有効かどうかを判定することによって実行を続ける。より具体的には、ブロック３００４での判定は、車両コントローラ１５２が、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックが十分な残存電力を有するかどうかを確かめることによって行うことができる。車両コントローラ１５２による判定が、車載エネルギー蓄積装置１０２の残存電力が低い、すなわち車両１８０が充電されるべきであることを示す場合は、方法３０００は次いでブロック３００６の実行に進む。一方、車両コントローラ１５２による判定が、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックが十分な残存電力を有する、すなわち車両１８０は充電する必要がないことを示す場合は、方法３０００はブロック３０１４の実行に進むことができ、これは以下で述べる。
【００４２】
ブロック３００６では、ブロック３００４での車両は充電モードで動作すべきであるとの肯定判定に次いで、車両のすべての駆動システムは無効にされる。より具体的には一実施形態では、車両１８０の運動を駆動するための図８に示されるトラクション駆動システムまたはトラクション枝路１２４は無効にされる。他の実施形態ではさらに、車両１８０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うための図８に示されるＰＴＯ駆動システムまたはＰＴＯ枝路１２６が無効にされる。特定の実施形態では、ＴＭ枝路１２４内のＴＭスイッチ１０８および／またはＰＴＯ枝路１２６内のＰＴＯスイッチ１３８は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６４によって開くすなわちオフにすることができる。他の実施形態ではＴＭスイッチ１０８およびＰＴＯスイッチ１３８は、手動にて開くすなわちオフにすることができる。
【００４３】
ブロック３００８ではさらに、ブロック３００４での車両は充電モードで動作すべきであるとの肯定判定に次いで方法３０００は、外部電源と車載エネルギー蓄積装置の間にエネルギー伝送リンクを確立することによって実行を続けることができる。一実施形態ではエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６８に従って、ＥＳスイッチ１０４を閉じるすなわちオンにすることによって達成することができる。代替実施形態ではＥＳスイッチ１０４はまた、操作者、または運転者などのユーザの手動操作によって閉じるまたはオンにすることができる。
【００４４】
ブロック３０１２では方法３０００は、外部電源からの電気エネルギーの少なくとも一部を車載エネルギー蓄積装置に伝送することによって実行を続ける。一実施形態では外部電源１３２から供給される電力は、まずＡＣ−ＤＣ変換器などの車載電力変換装置１３６によってＤＣ電力に変換される。ＤＣ電力は次いでＤＣバス１２２およびＥＳスイッチ１０４を通して車載エネルギー蓄積装置１０２に送られ、それにより車載エネルギー蓄積装置を充電することができる。車載エネルギー蓄積装置１０２を充電するために様々な充電方式を使用することができる。たとえば車載エネルギー蓄積装置は、一定電流または一定電圧あるいはそれらの組み合わせによって充電することができる。
【００４５】
ブロック３０１４では、車両は充電モードで動作していないとのブロック３００４での否定判定に次いで方法３０００は続いて、車両は駆動モードで動作すべきかどうかを判定することができる。判定は車両コントローラ１５２によって、車両１８０を駆動するための１つまたは複数のコマンド信号を受け取ったかどうかを確かめることによって行うことができる。車両コントローラ１５２による判定が、１つまたは複数のコマンド信号を受け取った、すなわち車両１８０は駆動モードで動作すべきであることを示した場合は、方法３０００はブロック３０１５の実行に進むことができ、これは以下で述べる。一方、車両コントローラ１５２による判定が、車両１８０によって受け取られたコマンド信号はなく、すなわち車両１８０は駆動モードで動作していないことを示す場合は、方法３０００は、車両１８０が充電モードで動作すべきかどうかをさらに判定するためにブロック３００４に戻ることができる。
【００４６】
ブロック３０１５では、車両は駆動モードで動作しているとの肯定判定に次いで方法３０００は、車両の車載エネルギー蓄積装置を無効にすることによって実行を続けることができる。一実施形態ではＥＳスイッチ１０４は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６６に従ってオフにされすなわち開かれ、それによりＤＣバス１２２と車載エネルギー蓄積装置１０２の間のエネルギー伝送リンクは遮断され、その結果車載エネルギー蓄積装置１０２は充電および／または放電を終了する。
【００４７】
ブロック３０１６では、車両が駆動モードで動作しているとの肯定判定に次いで方法３０００は、外部電源と車両の少なくとも１つの駆動システムとの間に少なくとも１つのエネルギー伝送リンクを確立することによって実行を続けることができる。一実施形態では、外部電源１９２と、トラクション駆動システムまたはＴＭ枝路１２４との間にエネルギー伝送リンクが確立される。より具体的にはＴＭスイッチ１０８は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６４によってオンにされすなわち閉じられる。他の実施形態ではＴＭスイッチ１０８は、手動操作によってオンにするすなわち閉じることができる。他の実施形態では追加または代替として、図８に示される外部電源１９２と、ＰＴＯ駆動システムまたはＰＴＯ枝路１２６との間に別のエネルギー伝送リンクが確立される。より具体的には別のエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６２に従ってＰＴＯスイッチ１３８をオンにするすなわち閉じることによって達成することができる。代替実施形態ではＰＴＯスイッチ１３８は、手動操作によってオンにするすなわち閉じることができる。
【００４８】
ブロック３０１８では、少なくとも１つの確立されたエネルギー伝送リンクを用いて、外部電源から少なくとも１つの駆動システムに電力が伝送される。一実施形態では外部電源から供給される電力は、まず車載電力インターフェースまたは車載電力変換装置１３６（たとえばＡＣ−ＤＣ変換器）によって、ＤＣバス１２２に適した形（たとえばＤＣ電力）に変換される。次いでＤＣバス１２２上のＤＣ電力は、車両１８０の運動を駆動するために、確立されたエネルギー伝送リンクを通してＴＭ枝路１２４に送られる。他の実施形態ではＤＣバス１２２上のＤＣ電力は、車両１８０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うために、別の確立されたエネルギー伝送リンクを通してＰＴＯ枝路１２６に送ることができる。
【００４９】
外部電源１３２からの電力が利用可能である間は、車載電力インターフェースまたは車載電力変換装置１３６は、車両１８０の動きを維持するため、または車両１８０に関連した１つまたは複数の特定のタスクの実施を維持するために、ＤＣバス１２２に電力を供給し続ける。車両１８０の運動を駆動するため、または車両１８０に関連した１つまたは複数の特別なタスクを行うために外部的に供給される電力を用いる利点は、車両１８０の全体的な走行距離を延ばすために、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックに蓄えられた電力を使わずに残しておくことができることである。たとえば一実施形態では、車両１８０は電気トラクタとして具現化することができる。公共事業体電力網１３２などの外部電源が利用可能であるときは、電気トラクタ１８０は、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックに蓄えられたエネルギーを消費せずに、公共事業体電力網１３２から供給される電力１３４を用いて動作させることができる。地面を耕すなどのいくつかのタスクが行われた後に、車両１８０の駆動を維持するために電力を供給するのに公共事業体電力網１３２などの外部電源が利用可能でない場合は、車両１８０はすぐに内部電力供給モードに切り換え、車両１８０の動作を維持するために車載エネルギー蓄積装置１０２から得られる電力を用いることができる。
【００５０】
図１０を参照すると方法４０００は、車両１８０が実行するまたはそれで動作するための直列ハイブリッド制御動作モードを全体的に示す。方法４０００は、図９を参照して述べたものと同様のブロックを含んでいる。たとえば方法４０００は、車両と外部電源の間に電気的接続を確立するためのブロック３００２と同様なブロック４００２を含んでいる。
【００５１】
ブロック４００４では、方法４０００は車載エネルギー蓄積装置の残存電力が低いかどうかを判定することによって実行を続ける。一実施形態では、判定は車両コントローラ１５２が、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックの充電の状態（ＳＯＣ）が、第１の閾値（低位側ＳＯＣ閾値とも呼ぶことができる）以下であるかどうかを確かめることによって行うことができる。車両コントローラ１５２による判定が、車載エネルギー蓄積装置のＳＯＣが第１の閾値以下である、すなわち車載エネルギー蓄積装置１０２残存電力が低いことを示す場合は、方法４０００はブロック４００５の実行に進むことができ、これは後により詳しく述べる。一方、車両コントローラ１５２による判定が、車載エネルギー蓄積装置１０２のＳＯＣが第１の閾値以下ではないことを示す場合は、方法４０００はブロック４０１２の実行に進むことができ、これは後により詳しく述べる。
【００５２】
ブロック４００５では、車両のすべての駆動システムは無効にされる。一実施形態では車両１８０の運動を駆動するための図８に示されるトラクション駆動システムまたはトラクション枝路１２４が無効にされる。他の実施形態ではさらに、車両１８０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うための図８に示されるＰＴＯ駆動システムまたはＰＴＯ枝路１２６が無効にされる。特定の実施形態ではＴＭ枝路１２４内のＴＭスイッチ１０８および／またはＰＴＯ枝路１２６内のＰＴＯスイッチ１３８は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６４、１６２によって開くすなわちオフにすることができる。他の実施形態ではＴＭスイッチ１０８およびＰＴＯスイッチ１３８は、手動にて開くすなわちオフにすることができる。
【００５３】
ブロック４００６では、車載エネルギー蓄積装置の残存電力が低いとの肯定判定に次いで方法４０００は、外部電源と車載エネルギー蓄積装置の間にエネルギー伝送リンクを確立することによって実行を続ける。確立されたエネルギー伝送リンクを用いて方法４０００はブロック４００８を実行するように移動することができ、そこでは外部電源から供給される電気エネルギーの少なくとも一部は、エネルギー蓄積装置を充電するために車載エネルギー蓄積装置に送られる。ブロック４００６、４００８は図９を参照して示され述べられたブロック３００８および３０１２とほぼ同様であり、したがってここでは２つのブロック４００６、４００８の詳しい説明は省く。
【００５４】
ブロック４０１２では方法４０００は、車両の車載エネルギー蓄積装置が十分な残存電力を有するかどうかを判定することによって実行を続ける。一実施形態ではブロック４０１２での判定は、車両コントローラ１５２が、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックのＳＯＣが第２の閾値（高位側ＳＯＣ閾値とも呼ぶことができる）以上であるかどうかを確かめることによって行うことができる。車両コントローラ１５２によって行われた判定が、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックのＳＯＣが第２の閾値または高位側ＳＯＣ閾値以上である、すなわち車載エネルギー蓄積装置１０２は十分な残存電力を有することを示す場合は、方法４０００はブロック４０１４の実行に進むことができ、これは後により詳しく述べる。一方、車両コントローラ１５２によって行われた判定が、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックのＳＯＣが第２の閾値または高位側ＳＯＣ閾値以上でないことを示す場合は、方法４０００はブロック４０１６の実行に進むことができ、これは後により詳しく述べる。
【００５５】
ブロック４０１４では方法４０００は、車載エネルギー蓄積装置および外部電源からの組み合わせの電力を少なくとも１つの駆動システムに供給することによって実行を続ける。ブロック４０１４の実行は複数のサブブロックを含むことができる。図１１は、１つの例示的実施形態によるブロック４０１４のより詳細なフローチャート図を示す。
【００５６】
図１１を参照するとサブブロック４０２２では、車載エネルギー蓄積装置とＤＣバスの間にエネルギー伝送リンクが確立される。一実施形態ではエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６６に従ってＥＳスイッチ１０４をオンにするすなわち閉じることによって達成することができる。サブブロック４０２４では、確立されたエネルギー伝送リンクを用いて車載エネルギー蓄積装置１０２からＤＣバス１２２に電力が伝送される。
【００５７】
サブブロック４０３２は、サブブロック４０２４と並行して実行することができる。サブブロック４０３２では、外部電源から電力の少なくとも一部がＤＣバスに伝送される。一実施形態では図８に示されるように、外部電源１９２から供給される電力をＤＣ電力に変換するために車載電力変換装置１９６が使用され、ＤＣ電力はＤＣバス１２２に供給される。
【００５８】
サブブロック４０４２では車載エネルギー蓄積装置および外部電源から伝送された電力が結合される。一実施形態では、車載エネルギー蓄積装置１０２から供給された電力と、車載電力インターフェースまたは車載電力変換装置１９６から供給された電力は、ＤＣバス１２２にて結合される。
【００５９】
サブブロック４０４４では、ＤＣバスと駆動システムの間に少なくとも１つの電気的接続が確立される。一実施形態では、ＤＣバス１２２とＴＭ枝路１２４の間に第１のエネルギー伝送リンクが確立される。第１のエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２からＴＭスイッチ１０８にスイッチング信号１６４を送出することによって達成することができ、それによりスイッチング信号１６４に従ってＴＭスイッチ１０８をオンにするすなわち閉じることができる。他の実施形態では、ＤＣバス１２２とＰＴＯ枝路１２６の間に第２のエネルギー伝送リンクを確立することができる。第２のエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６２に従って、ＰＴＯスイッチ１３８をオンにするすなわち閉じることによって達成することができる。
【００６０】
サブブロック４０４６ではプロセスは、確立されたエネルギー伝送リンクを通して電力を伝送することによって実行を続ける。一実施形態では、ＤＣバス１２２とＴＭ枝路１２４の間に第１のエネルギーリンクが確立されたときは、ＤＣバス１２２でのＤＣ電力は、ＴＭ枝路１２４内のＴＭインバータ１１４に供給することができる。ＴＭインバータ１１４は受け取ったＤＣ電力を、車両１８０の運動を駆動するためのトルク出力などの機械的出力を生じるためにトラクションモータ１１８によって用いられるＡＣ電力１１６に変換する。他の実施形態では、ＤＣバス１２２とＰＴＯ枝路１２６の間に第２のエネルギー伝送リンクが確立されたときは、ＤＣバス１２２でのＤＣ電力は、ＰＴＯ枝路１２６内のＰＴＯインバータ１４４に伝送することができる。ＰＴＯインバータ１４４は受け取ったＤＣ電力を、車両１８０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うためのトルク出力などの機械的出力を生じるためにＰＴＯモータによって用いられる、ＡＣ電力１４６に変換する。
【００６１】
次に図１２を参照すると方法５０００は、車両１８０が実行するまたはそれで動作するための複合型充電および動作制御モードを全体的に示す。方法５０００は、図９〜１０を参照して述べたものと同様のブロックを含んでいる。たとえば方法５０００は、車両と外部電源の間に電気的接続を確立するための上述のブロック３００２、４００２と同様なブロック５００２を含んでいる。
【００６２】
ブロック５００４では、車両と外部電源の間の電気的接続の確立に次いで、外部電源からの電力を車載エネルギー蓄積装置と、車両の少なくとも１つの駆動システムとに並行して供給することができる。一実施形態では外部電源からの電力を車載エネルギー蓄積装置と少なくとも１つの駆動システムとに並行して供給することは、実行すべき複数の動作を必要とし得る。図１３は、本開示の１つの例示的実施形態によるブロック５００４において必要となり得る様々な動作を示す。
【００６３】
図１３を参照するとサブブロック５０２２では、外部電源から取得した電力は、適切な形に変換される。一実施形態では図８に示されるように、車載電力変換装置１９６は電力（たとえば公共事業体電力網からのＡＣ電力）を、ＤＣバス１２２に供給するためにＤＣ電力に変換する。一部の特定の実施形態では電力変換装置１９６は、一定出力電流モードで動作するように制御することができる。一定出力電流モードでは車載電力変換装置１９６は、一定電流でＤＣ電力をＤＣバス１２２に供給する。一実施形態では所望の一定電流値は、トラクションモータ１１８および／またはＰＴＯモータ１４８に供給することが望まれる電力と、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックに充電することが望まれる電力とに少なくとも部分的に基づいて決定することができる。所望の電流基準が決定された後に、所望の電流基準を表すコマンド信号を車両コントローラ１５２に入力することができ、車両コントローラ１５２は制御信号１７１を送出して車載電力変換装置１９６に所望の基準電流出力を供給させる。
【００６４】
図１３をさらに参照すると、サブブロック５０２２の後に、プロセスは基本的に２つの並列分岐５０３０および５０４０に分離される。第１の分岐５０３０ではサブブロック５０３２において、車載エネルギー蓄積装置とＤＣバスの間にエネルギー伝送リンクが確立される。一実施形態では図８に示されるように、車載エネルギー蓄積装置１０２とＤＣバス１２２の間にエネルギー伝送リンクを確立することは、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６６に従ってＥＳスイッチ１０４をオンにするすなわち閉じることによって達成することができる。代替実施形態ではＥＳスイッチ１０４は、手動でオンにするすなわち閉じることができる。サブブロック５０３４では、ＤＣバス１２２と車載エネルギー蓄積装置１０２の間に確立されたエネルギー伝送リンクを用いて、ＤＣバス１２２での電力の第１の部分が、ＤＣバス１２２から車載エネルギー蓄積装置１０２に伝送される。
【００６５】
図１３をさらに参照すると第２の分岐５０４０内のサブブロック５０４２では、ＤＣバスと少なくとも１つの駆動システムとの間にエネルギー伝送リンクが確立される。一実施形態ではＤＣバス１２２とＴＭ駆動システムまたはＴＭ枝路１２４との間に第１のエネルギー伝送リンクが確立される。より具体的には、ＤＣバス１２２とＴＭ枝路１２４の間の第１のエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６４に従ってＴＭスイッチ１０８をオンにするすなわち閉じることによって確立される。代替としてＴＭスイッチ１０８は手動でオンにするすなわち閉じることもできる。他の実施形態では、ＤＣバス１２２と、ＰＴＯ駆動システムまたはＰＴＯ枝路１２６との間に第２のエネルギー伝送リンクが確立される。より具体的には第２のエネルギー伝送リンクの確立は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６２に従ってＰＴＯスイッチ１３８をオンにするすなわち閉じることによって達成される。代替としてＰＴＯスイッチ１３８は手動でオンにするすなわち閉じることもできる。
【００６６】
第２の分岐５０４０のサブブロック５０４４では、確立されたエネルギー伝送リンクを通してＤＣバスでの電力を、少なくとも１つの駆動システムに送ることができる。一実施形態では、ＤＣバス１２２でのＤＣ電力の少なくとも第２の部分を、第１のエネルギー伝送リンクを通して第１の枝路１２４内のＴＭインバータ１１４に送ることができる。ＴＭインバータ１１４はＤＣ電力を、車両１８０の運動を駆動するためのトルク出力などの機械的出力を生じるようにトラクションモータ１１８を駆動するためのＡＣ電力に変換する。他の実施形態では、ＤＣバス１２２でのＤＣ電力の少なくとも第２の部分を、第２のエネルギー伝送リンクを通して第２の枝路１２６内のＰＴＯ変換器１４４に送ることができる。ＰＴＯ変換器１４４はＤＣ電力を、車両１８０に関連した１つまたは複数の特定のタスクを行うためのトルク出力などの機械的出力を生じるようにＰＴＯモータ１４８を駆動するためのＡＣ電力に変換する。
【００６７】
戻って図１２を参照するとブロック５００６では、方法５０００は続いて車載エネルギー蓄積装置が完全に充電されたかどうかを判定する。このブロック５００６の目的は車載エネルギー蓄積装置の電池または電池パックが過充電されないことを確実にすることであり、なぜなら車載エネルギー蓄積装置の電池または電池パックが過充電されたときは電池寿命は大幅に短縮され得るからである。一実施形態では図８に示されるように、車載エネルギー蓄積装置１０２の電池または電池パックに関連する充電電流を検出するために、電流検出器などのセンサ１９７が用いられる。電流検出器１９７を用いて検出された充電電流フィードバックは、車載エネルギー蓄積装置の電池または電池パックの充電エネルギーまたは充電状態を計算または推定するために、車両コントローラ１５２に供給することができる。それにより、計算された充電エネルギーまたは充電状態を予め規定された値と比較することによって、車載エネルギー蓄積装置の電池または電池パックが完全に充電されているかどうかを確かめるための判定を行うことができる。判定が、車載エネルギー蓄積装置が完全に充電されていることを示す場合は、方法５０００はブロック５００８または代替としてブロック５０１２の実行に進むことができ、これは後により詳しく述べる。判定が、車載エネルギー蓄積装置が完全に充電されていないことを示す場合は、方法５０００はブロック５０１４に進むことができ、これは後により詳しく述べる。
【００６８】
ブロック５００８では、車載エネルギー蓄積装置が完全に充電されているとのブロック５００６での判定に次いで、車載エネルギー蓄積装置は外部電源から切断することができる。一実施形態ではＥＳスイッチ１０４は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６６に従ってオフにされすなわち開かれ、それによってＤＣバス１２２と車載エネルギー蓄積装置１０２の間のエネルギー伝送リンクは遮断される。代替実施形態ではＥＳスイッチ１０４は、エネルギー伝送リンクを遮断するために手動でオフにするすなわち開くことができる。図１２に破線で示されるように、ブロック５００８は一部の実装形態では省くことができる。この場合は方法５０００はブロック５０１２に進むことができ、具体的には外部電源および車載エネルギー蓄積装置からの電力が結合される。一実施形態では結合された電力は、図８に示されるようなＴＭ枝路１２４およびＰＴＯ枝路１２６などの少なくとも１つの駆動システムに伝送することができる。ブロック５０１４で必要な動作は、図１０〜１１を参照して上記に示され述べられたブロック４０１４とほぼ同様であり、したがってここではブロック５０１２の詳しい説明は省く。
【００６９】
ブロック５０１４では、車載エネルギー蓄積装置は完全に充電されていないとの否定判定に次いで方法５０００は続いて、車載エネルギー蓄積装置が過放電であるどうかを判定する。一実施形態では図８に示されるような電流検出器１９７はまた、車載エネルギー蓄積装置１０２とＤＣバス１２２の間のエネルギー伝送リンクを通って流れる電流の方向を検出するために用いることができる。より具体的には、電流が車載エネルギー蓄積装置１０２からＤＣバス１２２に流れているのが検出されたときは、これは車載エネルギー蓄積装置１０２が放電していることを表す。さらにまた、車載エネルギー蓄積装置１０２の放電状態をさらに計算または推定するために、電流フィードバック信号１９９を車両コントローラ１５２に送出することができる。それにより、放電状態を予め規定された値と比較することによって、車載エネルギー蓄積装置が過放電であるかどうかを確かめるための判定を行うことができる。判定が、車載エネルギー蓄積装置が過放電されたことを示す場合は、方法５０００はブロック５０１６の実行に進むことができ、これは後により詳しく述べる。判定が、車載エネルギー蓄積装置が過放電されていないことを示す場合は、方法５０００はブロック５００４に戻って、外部電源からの電力を車載エネルギー蓄積装置と少なくとも１つの駆動システムとに並行して供給することができる。代替実施形態では、ブロック５０１４での否定判定に次いで方法５０００は、ブロック５０１２に実行に戻って、車載エネルギー蓄積装置および外部電源からの電力を結合することができる。
【００７０】
ブロック５０１６では、ブロック５０１６での車載エネルギー蓄積装置が過放電であるとの肯定判定に次いで方法５０００は、車載エネルギー蓄積装置を少なくとも１つの駆動システムから切断するように実行する。車載エネルギー蓄積装置の電池または電池パックが過放電であるかどうかを検出することはまた有利であり、なぜなら過放電された電池または電池パックの電池寿命は短くなるからである。一実施形態では切断は、車両コントローラ１５２から送出されるスイッチング信号１６６に従ってＥＳスイッチ１０４をオフにするすなわち開くことによって達成され、それによりＤＣバス１２２と車載エネルギー蓄積装置１０２の間のエネルギー伝送リンクは遮断され、その結果車載エネルギー蓄積装置１０２は、ＴＭ枝路１２４とＰＴＯ枝路１２６とに電力を供給できなくなる。代替としてＥＳスイッチ１０４は手動にてオフにするすなわち開くことができる。
【００７１】
ブロック５０１８では方法５０００は、外部電源からの電力を少なくとも１つの駆動システムに供給することによって実行を続ける。たとえば図８に示されるように、外部電源１２からの電力は、車載電力変換装置１９６によってＤＣバス１２２に供給するためのＤＣ電力に変換することができる。一実施形態では、ＴＭスイッチ１０８をオンにすることによってＤＣバス１２２での電力は、車両１８０の運動を駆動するためにＴＭ枝路１２４に供給することができる。他の実施形態ではＰＴＯスイッチ１３８をオンにすることによってＤＣバス１２２での電力を、車両１８０に関連した１つまたは複数のタスクを行うためにＰＴＯ枝路１２６に供給することができる。
【００７２】
本明細書で述べた実施形態は車両での使用に関係するが、本発明の態様はそれに限定されない。本発明の態様は、エレベータまたはエスカレータなどの他の用途に用いることができる。
【００７３】
以上、本発明について例示的実施形態を参照しながら説明してきたが、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を行うことができ、かつその要素を等価物で置き換えることができることが理解されよう。さらに当業者には、異なる実施形態からの様々な特徴は互いに交換できることが認識されよう。同様に、述べられた様々な方法ステップおよび特徴、ならびにこのような方法および特徴に対する知られている等価物は当業者によって、本開示の原理による追加の組立体および技術を構成するようにうまく組み合わせることができる。さらに本明細書の教示に対してそれらの本質的な範囲を逸脱することなく特定の状況または材料を適合するように多くの変更を行うことができる。したがって本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲に包含されるすべての実施形態を含むものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０  車両
１２  外部電源
１４  電気的リンク
１６  車載電力インターフェース
１８  バス構造体
２２  車載電源
２４  第１のスイッチ
２６  第２のスイッチ
２８  変換器
３０  駆動システム
３４  モータ
１００、１１０、１２０、１４０、１５０、１６０、１８０  車両
１０２  車載エネルギー蓄積装置
１０４  ＥＳスイッチ
１０８  ＴＭスイッチ
１１２  ＴＭバス
１１４  ＴＭ変換器
１１６  出力電力
１１８  トラクションモータ
１２２  ＤＣバス
１２４  ＴＭ枝路
１２６  ＰＴＯ枝路
１３２  公共事業体電力網
１３４  電力
１３６  車載電力変換装置
１３８  ＰＴＯスイッチ
１４２  ＴＭバス
１４４  ＰＴＯ変換器
１４６  ＡＣ電力
１４８  ＰＴＯモータ
１５２  車両コントローラ
１５４  制御信号
１５６  制御信号
１６１  制御信号
１６２  スイッチング信号
１６４  スイッチング信号
１６６  スイッチング信号
１６３  制御信号
１３３  可搬型発電機
１３５  電力
１３７  車載電力変換装置
１７２  太陽電池パネル装置
１７４  電力
１７６  車載電力変換装置
１６５  制御信号
１８２  風力タービン発電機
１８４  電力
１８６  車載電力変換装置
１６７  制御信号
１８３  水力小型タービン発電機
１８５  電力
１８７  車載電力変換装置
１６９  制御信号
１９２  外部電源
１９４  電力
１９６  車載電力変換装置
１７１  制御信号
１９８  変換器
１６８  制御信号
１９７  センサ
１９９  電流フィードバック信号
３０００、４０００、５０００  変換器のためのパルス信号を発生する方法
３００２−３０１８  ブロック
４００２−４０１４  ブロック
４０２２−４０４６  ブロック
５００２−５０１８  ブロック
５０２２−５０４４  ブロック
【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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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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