(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギ管理システムのエネルギーモジュール動作制御システムを提供する。【解決手段】エネルギ管理システム１００は、負荷需要に基づいてエネルギ管理バスに電力を出力するエネルギモジュールを含む。エネルギモジュールは、モジュールハウジング内に封入されたエネルギセルであって、エネルギ管理バスに電力を供給するエネルギセルと、モジュールハウジングの両端部に取り付けられた回転アセンブリであって、エネルギモジュールに回転運動を提供する回転アセンブリと、を含む。エネルギモジュールは、エネルギセルからエネルギ管理バスに出力される電力を制御し、セントラルコントローラからの切断信号の受信に応じて、自動運転モードを実行し、第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリを介する、あらかじめ定められた位置までの、自動運転モードにあるエネルギモジュールの移動を制御する、ローカルコントローラを含む。【選択図】図１
2018064447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
負荷需要に基づいてエネルギ管理バスに電力を出力するように構成された１又はそれよりも多くのエネルギモジュール
を備え、前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのうちの或るエネルギモジュールが、
モジュールハウジング内に封入された１又はそれよりも多くのエネルギセルであって、前記エネルギ管理バスに電力を供給するように構成された１又はそれよりも多くのエネルギセルと、
前記モジュールハウジングの両端部に取り付けられた第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリであって、前記エネルギモジュールに回転運動を提供するように構成された第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリと、
第１の回路を備えたローカルコントローラであって、前記第１の回路が、
前記１又はそれよりも多くのエネルギセルから前記エネルギ管理バスに出力される電力の量を制御し、
セントラルコントローラからの切断信号の受信に応じて、前記エネルギモジュールの自動運転モードを実行し、
前記第１の回転アセンブリ及び前記第２の回転アセンブリを介する、あらかじめ定められた位置までの、前記自動運転モードにある前記エネルギモジュールの移動を制御する
ように構成された、ローカルコントローラと、
を含み、
前記セントラルコントローラが第２の回路を含み、前記第２の回路が、
前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールから現在のモジュール状態を受信し、
前記現在のモジュール状態に基づいて前記エネルギ管理バスに電力を供給する前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールの構成を制御する
ように構成された、
システム。
【請求項２】
前記第１の回転アセンブリ及び前記第２の回転アセンブリが、
前記１又はそれよりも多くのエネルギセルから電力を受けるように構成されたモータと、
前記モータに連結された１又はそれよりも多くのデバイスであって、前記モータの回転に応じて回転するように構成された１又はそれよりも多くのデバイスと、
を含み、
前記１又はそれよりも多くのデバイスのうちの１つが、クラッチ機構を介して前記モータに取り外し可能に連結されたホイールアセンブリであって、前記モータの回転に応じて前記エネルギモジュールに回転運動を提供するように構成されたホイールアセンブリである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の回路が更に、前記エネルギモジュールが前記自動運転モードにないときに、前記クラッチ機構を介して前記ホイールアセンブリを前記モータから分離するように構成された、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の回路が更に、前記エネルギモジュールの現在のモジュール状態が１又はそれよりも多くの交換基準を満たすと判断したことに応じて、交換状態信号を前記セントラルコントローラに出力するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記１又はそれよりも多くの交換基準が、前記１又はそれよりも多くのエネルギセルのための、あらかじめ定められた充電状態（ＳＯＣ）閾値又はあらかじめ定められた劣化状態（ＳＯＨ）閾値のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の回路が更に、前記自動運転モードのナビゲーションサブモードであって、前記第１の回路が更に、充電ステーションの位置に対応する前記あらかじめ定められた位置まで前記エネルギモジュールをナビゲートするように構成されたナビゲーションサブモードを実行するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の回路が更に、前記セントラルコントローラの前記第２の回路から受信した位置データに基づいて前記充電ステーションの位置を決定するように構成された、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の回路が更に、前記充電ステーションから受信したビーコン信号に基づいて前記充電ステーションの位置を決定するように構成された、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
更に、モジュールシャーシであって、前記モジュールシャーシ内の１又はそれよりも多くのドッキング位置に前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールを保持するように構成されたモジュールシャーシを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記１又はそれよりも多くのドッキング位置が、前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールを前記エネルギ管理バスに電気的に接続するように構成された、少なくとも１つの電気端子を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電気端子が、前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールと前記エネルギ管理バスとの間において電力を無線で伝送するように構成された無線電力トランシーバを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記セントラルコントローラの前記第２の回路が更に、前記モジュールシャーシのドアの位置を制御するように構成された、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の回路が更に、前記モジュールシャーシの前記ドアが開位置にあると判断したことに応じて、前記切断信号を前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールに出力するように構成された、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記モジュールシャーシの前記ドアが、前記ドアが開位置にあるときに、前記モジュールシャーシと、自動運転モードで作動する前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのあらかじめ定められた位置との間に駆動面を提供するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
第１のドッキング位置にある前記エネルギモジュールの前記第１の回路が更に、前記自動運転モードの再配置サブモードであって、前記第１の回路が更に、前記モジュールシャーシ内の第２のドッキング位置に対応する前記あらかじめ定められた位置まで前記エネルギモジュールをナビゲートするように構成された再配置サブモードを実行するように構成された、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の回路が更に、前記第２のドッキング位置から受信したビーコン信号に基づいて、前記エネルギモジュールを、前記モジュールシャーシ内の前記第２のドッキング位置までナビゲートするように構成された、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２の回路が更に、クラウドベースのエネルギモジュール監視システムから受信した充電／交換位置情報に基づいて前記エネルギモジュールがナビゲートする前記あらかじめ定められた位置を決定するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２の回路が更に、クラウドベースのエネルギモジュール監視システムからファームウェアアップデートを受信することに応じて、前記ファームウェアアップデートを前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールに出力するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
ローカルコントローラの第１の回路を介して、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのうちの或るエネルギモジュールのモジュールハウジング内に封入された１又はそれよりも多くのエネルギセルから、電気システムのエネルギ管理バスに出力される電力の量を制御することと、
セントラルコントローラから切断信号を受信することに応じ、前記第１の回路を介して、前記エネルギモジュールの自動運転モードを実行することと、
前記モジュールハウジングの両端部に取り付けられた第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリであって前記エネルギモジュールに回転運動を提供するように構成された第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリを介する、前記自動運転モードにある前記エネルギモジュールのあらかじめ定められた位置までの移動を、前記第１の回路を介して制御することと、
前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールから、現在のモジュール状態を、前記セントラルコントローラの第２の回路において受信することと、
前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールから受信した前記現在のモジュール状態に基づいて前記エネルギ管理バスに電力を供給する前記１又はそれよりも多くのエネルギモジュールの構成を制御することと、
を含む方法。
【請求項２０】
エネルギモジュールであって、
モジュールハウジング内に封入された１又はそれよりも多くのエネルギセルであって、エネルギ管理バスに電力を供給するように構成された１又はそれよりも多くのエネルギセルと、
前記モジュールハウジングの両端部に取り付けられた第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリであって、前記エネルギモジュールに回転運動を提供するように構成された第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリと、
第１の回路を備えたローカルコントローラであって、前記第１の回路が、
前記１又はそれよりも多くのエネルギセルから前記エネルギ管理バスに出力される電力の量を制御し、
セントラルコントローラからの切断信号の受信に応じて、前記エネルギモジュールの自動運転モードを実行し、
前記第１の回転アセンブリ及び前記第２の回転アセンブリを介する、あらかじめ定められた位置までの、前記自動運転モードにある前記エネルギモジュールの移動を制御する
ように構成された、ローカルコントローラと、
を備える前記エネルギモジュール。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ハイブリッドビークル（ＨＶ）及び電気ビークル（ＥＶ）のエネルギ管理システムには、ビークルドライブトレイン及びビークルの電気負荷に電力を供給するエネルギモジュールが含まれる。Ｂｏｎｎｙの特許文献１には、電気ビークル及びハイブリッドビークル用の自動再充電ロボットであって、ビークルの下側に収容されるとともに、検出された適合再充電ステーションに自動的にナビゲートするように構成されたロボットが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２８６７３０号明細書
【発明の概要】
【０００３】
例示的な実施形態では、システムは、負荷需要に基づいてエネルギ管理バスに電力を出力するエネルギモジュールを含んでもよい。エネルギモジュールは、モジュールハウジング内に封入されたエネルギセルであって、エネルギ管理バスに電力を供給するエネルギセルと、モジュールハウジングの両端部に取り付けられた回転アセンブリであって、エネルギモジュールに回転運動を提供する回転アセンブリと、を含んでもよい。エネルギモジュールは、エネルギセルからエネルギ管理バスに出力される電力を制御し、セントラルコントローラからの切断信号の受信に応じて、自動運転モードを実行し、第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリを介する、あらかじめ定められた位置までの、自動運転モードにあるエネルギモジュールの移動を制御する、ローカルコントローラを含んでもよい。セントラルコントローラは、エネルギモジュールから現在のモジュール状態を受信するとともに、現在のモジュール状態に基づいてエネルギ管理バスに電力を供給するエネルギモジュールの構成を制御してもよい。
【０００４】
第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリは、１又はそれよりも多くのエネルギセルから電力を受けるように構成されたモータと、モータに連結されたファンであって、モータの回転に応じてエネルギモジュールに空気流を供給するように構成されたファンと、クラッチ機構を介してモータに取り外し可能に連結されたホイールアセンブリであって、モータの回転に応じてエネルギモジュールに回転運動を提供するように構成されたホイールアセンブリと、を含んでもよい。システムは、エネルギモジュールが自動運転モードにないときに、クラッチ機構を介してホイールアセンブリをモータから分離してもよい。
【０００５】
システムは、エネルギモジュールの現在のモジュール状態が１又はそれよりも多くの交換基準を満たすと判断したことに応じて、交換状態信号をセントラルコントローラに出力してもよい。１又はそれよりも多くの交換基準は、１又はそれよりも多くのエネルギセルのための、あらかじめ定められた充電状態（ＳＯＣ）閾値又はあらかじめ定められた劣化状態（ＳＯＨ）閾値のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【０００６】
システムは、自動運転モードのナビゲーションサブモードであって、第１の回路が更に、充電ステーションの位置に対応するあらかじめ定められた位置までエネルギモジュールをナビゲートするように構成されたナビゲーションサブモードを実行してもよい。また、システムは、セントラルコントローラの第２の回路から受信した位置データに基づいて充電ステーションの位置を決定してもよい。更に、システムは、充電ステーションから受信したビーコン信号に基づいて充電ステーションの位置を決定してもよい。
【０００７】
また、システムは、モジュールシャーシであって、モジュールシャーシ内の１又はそれよりも多くのドッキング位置に１又はそれよりも多くのエネルギモジュールを保持するように構成されたモジュールシャーシを備えてもよい。１又はそれよりも多くのドッキング位置は、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールをエネルギ管理バスに電気的に接続するように構成された、少なくとも１つの電気端子を含んでもよい。少なくとも１つの電気端子は、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールとエネルギ管理バスとの間において電力を無線で伝送するように構成された無線電力トランシーバを含んでもよい。セントラルコントローラは、モジュールシャーシのドアの位置を制御してもよい。また、セントラルコントローラは、モジュールシャーシのドアが開位置にあると判断したことに応じて、切断信号を１又はそれよりも多くのエネルギモジュールに出力してもよい。モジュールシャーシのドアは、ドアが開位置にあるときに、モジュールシャーシと、自動運転モードで作動する１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのあらかじめ定められた位置との間に駆動面を提供してもよい。システムは、自動運転モードの再配置サブモードであって、第１の回路が更に、モジュールシャーシ内の第２のドッキング位置に対応するあらかじめ定められた位置までエネルギモジュールをナビゲートするように構成された再配置サブモードを実行してもよく、また、第２のドッキング位置から受信したビーコン信号に基づいて、エネルギモジュールを、モジュールシャーシ内の第２のドッキング位置までナビゲートしてもよい。
【０００８】
セントラルコントローラは、クラウドベースのエネルギモジュール監視システムから受信した充電／交換位置情報に基づいてエネルギモジュールがナビゲートするあらかじめ定められた位置を決定してもよい。
【０００９】
システムは、クラウドベースのエネルギモジュール監視システムからファームウェアアップデートを受信することに応じて、ファームウェアアップデートを１又はそれよりも多くのエネルギモジュールに出力してもよい。
【００１０】
プロセスは、ローカルコントローラの第１の回路を介して、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのうちの或るエネルギモジュールのモジュールハウジング内に封入された１又はそれよりも多くのエネルギセルから、電気システムのエネルギ管理バスに出力される電力の量を制御することと、セントラルコントローラから切断信号を受信することに応じ、第１の回路を介して、エネルギモジュールの自動運転モードを実行することと、モジュールハウジングの両端部に取り付けられた第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリであってエネルギモジュールに回転運動を提供するように構成された第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリを介する、自動運転モードにあるエネルギモジュールのあらかじめ定められた位置までの移動を、第１の回路を介して制御することと、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールから、現在のモジュール状態を、セントラルコントローラの第２の回路において受信することと、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールから受信した現在のモジュール状態に基づいてエネルギ管理バスに電力を供給する１又はそれよりも多くのエネルギモジュールの構成を制御することと、を含む。
【００１１】
エネルギモジュールは、モジュールハウジング内に封入された１又はそれよりも多くのエネルギセルであって、エネルギ管理バスに電力を供給するように構成された１又はそれよりも多くのエネルギセルと、モジュールハウジングの両端部に取り付けられた第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリであって、エネルギモジュールに回転運動を提供するように構成された第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリと、第１の回路を備えたローカルコントローラであって、第１の回路が、１又はそれよりも多くのエネルギセルからエネルギ管理バスに出力される電力の量を制御し、セントラルコントローラからの切断信号の受信に応じて、エネルギモジュールの自動運転モードを実行し、第１の回転アセンブリ及び第２の回転アセンブリを介する、あらかじめ定められた位置までの、自動運転モードにあるエネルギモジュールの移動を制御するように構成された、ローカルコントローラと、含む。
【００１２】
例示的な実施形態の前述した概略的な説明、及び、以下に示すその詳細な説明は、本開示の教示の例示的な態様にすぎず、限定的ではない。
【００１３】
本開示の更に完全な理解及びこれに付随する利点の多くは、添付図面とともに検討するときに以下の詳細な説明を参照することによって更によく理解されるようになるので、容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】モジュール式エネルギ管理システムの例示的な概略図である。
【図２】エネルギモジュールの例示的な説明図である。
【図３】エネルギモジュールの例示的な概略図である。
【図４】エネルギモジュールの出力電力及び効率の例示的なグラフである。
【図５】エネルギモジュールの回転アセンブリの例示的な説明図である。
【図６】ビークルのモジュールシャーシにおけるエネルギモジュールの例示的な説明図である。
【図７】充電ステーションにおけるエネルギモジュールの例示的な説明図である。
【図８】エネルギモジュール用途の例示的な説明図である。
【図９】クラウドベースのエネルギモジュール監視システムの例示的な図である。
【図１０】エネルギモジュール制御プロセスの例示的なフローチャートである。
【図１１】エネルギ管理システム制御プロセスの例示的なフローチャートである。
【図１２】エネルギモジュール監視システム制御プロセスの例示的なフローチャートである。
【図１３】コントローラ及び／又はコンピュータシステムなどの処理システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面において、同様の参照符号は、複数の図全体にわたって同一又は対応する部分を表す。更に、本開示で用いられているように、「ａ」、「ａｎ」などの語は、特に明示しない限り、概して「１又はそれよりも多くの」という意味を有する。図面は、特に特定されない限り、又は概略的な構造若しくはフローチャートを図示しない限り、ほぼ縮尺どおりに描かれている。
【００１６】
図１は、ハイブリッドビークル（ＨＶ）又は電気ビークル（ＥＶ）に実装することができるモジュール式エネルギ管理システム１００の例示的な説明図である。エネルギ管理システム１００は、１又はそれよりも多くのエネルギ源から、インバータ１０２及びモータ１１４並びにビークル（車両、乗り物、若しくは、輸送機関）の１又はそれよりも多くの電気負荷１１０への電気エネルギの伝送を制御する。本開示の全体にわたって、インバータ１０２及びモータ１１４は、相互に交換可能に、ビークルドライブトレインと呼ばれる。モジュール式エネルギ管理システム１００には、電圧コンバータ１０４及び高電圧リレー１１６を介してインバータ１０２及びモータ１１４に電力を供給する、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２が含まれる。いくつかの実施形態では、高電圧リレー１１６には、セントラルコントローラ１２８からの制御信号に基づいて、ビークルドライブトレインへの電力を調整する、少なくとも１つのスイッチが含まれる。加えて、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２は、エネルギモジュールであって、少なくとも１つのバッテリセルと、ローカルコントローラと、バッテリモジュール１２２からエネルギ管理バス１２６へＤＣ電圧を変換するモジュール式絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ１２４と、を含むエネルギモジュールである。いくつかの実施形態では、モジュール式絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ１２４は、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２における更に高いＤＣ電圧を、エネルギ管理バス１２６における更に低い電圧に変換する。モジュール式絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ１２４は、バッテリモジュール１２２の一部であってもよく、又は、バッテリモジュール１２２の外部にあってもよい。加えて、モジュール式絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ１２４は、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２とエネルギ管理バス１２６との間で電力を無線で伝送できるように、無線電力伝送のために構成されてもよい。少なくとも１つのバッテリモジュール１２２は、モジュール式エネルギ管理システム１００の電力仕様に基づいて、直列又は並列に接続されてもよい。
【００１７】
セントラルコントローラ１２８と、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２それぞれのためのローカルコントローラとは、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２から出力される電力と、エネルギ管理バス１２６にドループ制御を提供するための１又はそれよりも多くの電気負荷１１０の電力需要と、を管理する。加えて、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２のためのローカルコントローラは、診断情報、充電状態（ＳＯＣ）、放電率などを含む情報をセントラルコントローラ１２８に伝達する。セントラルコントローラ１２８及びローカルコントローラの動作に関する詳細は、本開示で更に論じられる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、エネルギ管理バス１２６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０を介して少なくとも１つのバッテリモジュール１２２を１又はそれよりも多くの電気負荷１１０に接続するＤＣバスである。いくつかの態様では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータよりも高速でＤＣ−ＤＣ変換を行うことができる非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０は、エネルギ管理バス１２６における更に高いＤＣ電圧を、１又はそれよりも多くの電気負荷１１０の電圧に対応する更に低い電圧に変換することができる。
【００１９】
加えて、電力貯蔵デバイス１３２も、エネルギ管理バス１２６に接続される。いくつかの実施形態では、電力貯蔵デバイス１３２は、キャパシタ、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）、リチウムイオンキャパシタ、又はあらゆる他のタイプの電力貯蔵デバイスであってよい。モジュール式エネルギ管理システム１００で用いられる電力貯蔵デバイス１３２のタイプは、電力伝送の速度と、電力過渡状態が電力管理バス１２６にどれくらい影響を及ぼすかと、に基づいてよい。電力貯蔵デバイス１３２は、エネルギ管理バス１２６において生じる電力過渡状態の影響を低減し、エネルギ管理バス１２６においてほぼ一定の平均電圧を維持するのを支援することができる。いくつかの態様では、エネルギ管理バス１２６に対する電力過渡状態の影響を「ピーク電力」と呼ぶことができる。電力貯蔵デバイス１３２は、エネルギ管理バス１２６に対するピーク電力の影響を低減することによって、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２及びＰｂバッテリ１１２に作用するストレスあるいは応力を低減する。
【００２０】
例えば、１又はそれよりも多くの電気負荷１１０の電力需要は、エネルギが供給される負荷の数、負荷設定などに基づいて変化しうる。モジュール式エネルギ管理システム１００における負荷需要が変化すると、少なくとも１つのバッテリモジュール１２２のモジュール式絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータ１２４による応答時間であって、負荷需要の増加よりも遅い応答時間により、エネルギ管理バス１２６において電力過渡状態が生じるおそれがある。貯蔵されたエネルギを電力貯蔵デバイス１３２から出力して、電力過渡状態の大きさを低減することができる。また、電力貯蔵デバイス１３２は、モジュール式エネルギ管理システム１００における負荷需要が低減されると、余剰電力を吸収することもできる。モジュール式エネルギ管理システム１００には鉛（Ｐｂ）バッテリ１１２も含まれており、Ｐｂバッテリ１１２も１又はそれよりも多くの電気負荷１１０に電力を供給する。いくつかの実施形態では、モジュール式エネルギ管理システム１００には、モジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ１３６を介してエネルギ管理バス１２６に接続されるソーラエネルギモジュール１３４も含まれる。いくつかの実施形態では、モジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ１３６は、無線電力伝送を実行するように構成されてもよい。ソーラエネルギモジュール１３４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３０を介して１又はそれよりも多くの電気負荷１１０に電力を供給することができる。
【００２１】
図２は、モジュール式エネルギ管理システム１００に電力を供給するエネルギモジュール２００の例示的な説明図である。例えば、エネルギモジュール２００は、先に説明したバッテリモジュール１２２の実施形態（図１）であってもよい。エネルギモジュール２００には、１又はそれよりも多くの電気的に接続されたエネルギセル（バッテリセル２０４のような）が含まれる。一実施形態では、バッテリセル２０４は、１８６５０リチウムイオン電池であり、エネルギモジュール２００には、５６並列、１２直列の構成の、６７２個のバッテリセルが含まれる。バッテリセル２０４は、エネルギモジュール２００のモジュールハウジング２１６内に収容され、このモジュールハウジングは、一例によれば筒状である。バッテリセル２０４は、他の電気的構成に整列されてもよく、他のタイプのバッテリ又はエネルギセルにより実施されてもよい。加えて、モジュールハウジング２１６は、正方形、長方形、楕円形など、筒状以外の形状であってもよい。エネルギモジュール２００の重量及び容積は、従来のエネルギモジュール構成よりも小さく、範囲が拡大されている。
【００２２】
また、エネルギモジュール２００には、バッテリセル２０４を格納するモジュールハウジング２１６の互いに対向する面に連結される回転アセンブリ２０２も含まれる。筒状のモジュールハウジング２１６の場合、回転アセンブリ２０２は、モジュールハウジング２１６のそれぞれの端部の平らな面に連結される。各回転アセンブリ２０２には、ファン２０６及びホイールアセンブリ２１４に連結されたモータ２０８が含まれる。モータ２０８が回転すると、ファン２０６が、モジュールハウジング２１６内のバッテリセル２０４に冷却空気流を供給する。加えて、ホイールアセンブリ２１４は、エネルギモジュール２００に回転運動を提供するために、モータ２０８に取り外し可能に連結される。クラッチ機構が、ホイールアセンブリ２１４をモータ２０８に接続するか又はモータから分離する。回転アセンブリ２０２の動作に関する詳細は、本開示で更に論じられる。
【００２３】
エネルギモジュール２００には、適切なロジック及び回路を備えたコントローラ２１０であって、エネルギモジュール２００の動作を局所的に制御するコントローラ２１０も含まれる。コントローラ２１０の種々のタイプの回路（例えば、監視回路、通信回路、電力伝送回路、駆動制御回路など）への言及は、メモリに記憶されたソフトウェア命令であってコントローラ２１０のプロセッサによって実行されるソフトウェア命令を意味する。コントローラ２１０を、相互に交換可能に、ローカルコントローラと呼ぶことができる。
【００２４】
例えば、コントローラ２１０には、エネルギモジュール２００に設置された１又はそれよりも多くのセンサからセンサデータを受信する監視回路が含まれ、これらセンサは、電圧センサ、電流センサ、温度センサ、及び、コントローラ２１０がエネルギモジュール２００の現在状態を判断するのを可能にする他のタイプのセンサを含んでもよい。例えば、エネルギモジュール２００の現在状態は、エネルギモジュール２００の、充電状態（ＳＯＣ）、劣化状態（ＳＯＨ）、又は現在の動作モードを含んでもよい。いくつかの実施形態では、エネルギモジュール２００のＳＯＨは、種々の測定されたパラメータがエネルギモジュール２００の仕様にどれだけ近く相当するかを示す割合である。例えば、ＳＯＨを決定するのに用いられる測定されたパラメータは、内部インピーダンス（例えば、抵抗、インダクタンス若しくはキャパシタンス）、容量、電圧、自己放電、充電受け入れ能力、又は、実行されてきた充放電サイクル数を含んでもよい。
【００２５】
いくつかの態様では、エネルギモジュール２００のコントローラ２１０は、エネルギモジュール２００のためのあらかじめ定められた交換基準が満たされると、モジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８（例えば、図１のセントラルコントローラ１２８）に交換状態信号を出力する。あらかじめ定められた交換基準は、あらかじめ定められたＳＯＣ閾値又はＳＯＨ閾値を含んでもよい。例えば、コントローラ２１０は、エネルギモジュール２００のＳＯＣがＳＯＣ閾値よりも小さいと、交換状態信号をセントラルコントローラ１２８に出力する。加えて、コントローラ２１０は、エネルギモジュール２００の現在状態をあらかじめ定められた頻度でセントラルコントローラ１２８に出力してもよく、セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められた交換基準が満たされるときを判断してもよい。
【００２６】
また、コントローラ２１０には、コントローラ２１０が他のデバイスと通信することを可能にする通信回路も含まれ、他のデバイスは、例えば、モジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８、クラウドベースのモジュール監視システム、充電ステーション、他のエネルギモジュール、又は、エネルギモジュール２００の少なくとも１つを格納しかつ少なくとも１つのエネルギモジュールをモジュール式エネルギ管理システム１００に連結するモジュールシャーシである。通信回路には、１又はそれよりも多くの無線通信プロトコルを介してコントローラ２１０と他のデバイスとの間に無線通信を提供する、トランシーバ、アンテナ、及び付属する回路が含まれてもよい。無線通信プロトコルには、ＷＩ−ＦＩ、セルラ通信（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、ＧＳＭ（登録商標）など）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  （ＢＬＥ）、又は既知の他の無線通信技術が含まれてもよい。例えば、コントローラ２１０は、充電ステーションとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＢＬＥリンクを確立することによって、充電ステーションの位置を見付け出してもよい。加えて、コントローラ２１０は、セルラネットワーク接続を介してクラウドベースのモジュール監視システムと通信してもよい。
【００２７】
コントローラ２１０には、エネルギモジュール２００のバッテリセル２０４からの又はこれらバッテリセルへのエネルギの伝送を制御する電力伝送制御回路も含まれる。いくつかの実施形態では、エネルギモジュール２００は、エネルギモジュール同士間、又はエネルギ管理バス（例えば、図１のエネルギ管理バス１２６）とエネルギモジュール２００との間でエネルギを伝送する、対応するＤＣ−ＤＣ電力変換回路（例えば、図１のモジュール式絶縁ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１２４）を有する。エネルギモジュール２００のコントローラ２１０は、ＤＣ−ＤＣ電力変換回路に制御信号を出力して、エネルギモジュール２００の現在状態又はセントラルコントローラ１２８から受信した制御信号に基づき電力伝送方向及び電力伝送速度を制御してもよい。いくつかの実施形態では、エネルギモジュール２００には、エネルギモジュール２００をエネルギ管理バスに電気的に接続する電気端子２１２が含まれる。いくつかの態様では、端子２１２には、エネルギモジュール２００とエネルギ管理バスとの間に無線電力伝送を提供する無線電力トランシーバが含まれる。
【００２８】
また、コントローラ２１０には、回転アセンブリ２０２の動作及びエネルギモジュール２００の自己ナビゲーションあるいは自己経路誘導を制御する駆動制御回路も含まれる。いくつかの実施形態では、コントローラ２１０は、エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８から受信した制御信号、充電ステーションから検出されたビーコン信号などに基づいて、エネルギモジュール２００の動作モードを決定するように構成される。例えば、エネルギモジュール２００の１つの動作モードは、コントローラ２１０がエネルギモジュール２００をあらかじめ定められた位置までナビゲートあるいは経路誘導する自動運転モードである。本開示の全体にわたって、エネルギモジュール２００のナビゲート又はナビゲーションへの言及は、コントローラ２１０によるエネルギモジュール２００の移動の独立制御を意味し、これには、動きの方向及び速度を決定することと、回転アセンブリ２０２の動作を制御して、決定された動きの方向及び速度を達成することと、が含まれてもよい。自動運転モードのナビゲーションサブモードでは、コントローラ２１０は、エネルギモジュール２００を、充電ステーション、又はモジュールシャーシ以外の位置にナビゲートする。自動運転モードの再配置サブモードでは、コントローラ２１０は、エネルギモジュール２００を、モジュールシャーシ内の別のドッキング位置にナビゲートする。また、コントローラ２１０は、電力伝送モード又は充電モードなどの他の動作モードで、エネルギモジュール２００を作動させることもできる。更に、コントローラ２１０は、回転アセンブリ２０２を制御するアクチュエータ（例えば、動作モードとエネルギモジュール２００がナビゲートしているあらかじめ定められた位置（例えば、充電ステーション、若しくはモジュールシャーシ内の他のドッキング位置）とに基づいて、モータ２０８のクラッチ係合及び／又は回転速度、エネルギモジュール２００のステアリングを制御するアクチュエータ）に制御信号を出力する。種々の動作モードにおけるエネルギモジュール２００の動作に関する詳細は、本開示で更に論じられる。
【００２９】
コントローラ２１０と、したがってエネルギモジュール２００とは、エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８から独立して作動することができ、このことによって、充電動作のためのエネルギモジュールの交換、複数の用途におけるエネルギモジュール２００の使用、などに対する柔軟性が提供される。例えば、エネルギモジュール２００は、小型のビークル又は建物の電気システムなどの、他のタイプのエネルギ管理システムに電力を供給してもよい。本開示の全体にわたって、エネルギモジュール２００の複数の実施形態が説明される。本開示における、エネルギモジュールへの他の言及（例えば、エネルギモジュール３００、６０８、６１２、６１４、６１６、７０４、８０２）が、エネルギモジュール２００のコンポーネントを含み、エネルギモジュール２００と相互に交換可能に参照されてもよい、ことが理解されるべきである。
【００３０】
図３は、先に説明したエネルギモジュール２００の実施形態である、例示的な接続図によるエネルギモジュール３００である。図により説明したエネルギモジュール３００は、バッテリモジュール、例えば、モジュール式エネルギ管理システム１００のバッテリモジュール１２２である。また、他のタイプの電源を有するエネルギモジュールをモジュール式エネルギ管理システム１００に含めてもよい。例えば、ソーラエネルギモジュール、ＡＣ充電モジュール、燃料電池モジュールなどは、モジュール式エネルギ管理システム１００に含めることが可能な他のタイプのエネルギモジュールである。エネルギモジュール３００には、少なくとも１つのソースセル３０２（例えば、バッテリセル（例えば、図２のバッテリセル２０４）、モジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２、トランシーバ３１０を備えたローカルコントローラ３０６、及びセンサデバイス３０８が含まれる。いくつかの実施形態では、モジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２は、エネルギモジュール３００の一部として含まれるが、エネルギモジュール３００の外部にあってもよい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、ローカルコントローラ３０６は、先に説明したコントローラ２１０（図２）の実施形態である。ローカルコントローラ３０６の電力伝送回路は、エネルギモジュール３００がどのように構成されてモジュール式エネルギ管理システム１００に対しどのように作動するかを表す電圧−電力（Ｖ−Ｐ）マップ及び他の情報を、モジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８から受信する。また、ローカルコントローラ３０６は、エネルギ管理バスにおいて電圧を読み取り、受信したＶ−Ｐマップに対応する出力電力を達成するためにモジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２を整列する制御信号を発する。モジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２は、絶縁型又は非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータであってよい。更に、ローカルコントローラ３０６は、少なくとも１つのセンサデバイス３０８からセンサ値を受信し、センサ値は、温度、電圧、電流、ＳＯＣ、ＳＯＨ、及び、少なくとも１つのソースセル３０２に関する他の指示値を含んでもよい。また、少なくとも１つのセンサデバイスは、少なくとも１つのソースセル３０２内の少なくとも１つのヒューズ３０４が、少なくとも１つのソースセル３０２を遮断するトリガイベントを受信したか否かを判断してもよい。例えば、少なくとも１つの内部ヒューズ３０４は、過電流、高温、過負荷などでトリップするように設定されてもよい。いくつかの実施形態では、ローカルコントローラ３０６には、セントラルコントローラ１２８から受信したＶ−Ｐマップ情報と、少なくとも１つのセンサデバイス３０８から受信したセンサ値とを記憶するメモリが含まれる。
【００３２】
ローカルコントローラ３０６は、トランシーバ３１０及び付属する通信回路を介してモジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８と通信する。トランシーバ３１０には、セントラルコントローラ１２８から信号を受信し、セントラルコントローラ１２８に信号を送信する、少なくとも１つの送受信アンテナが含まれてもよい。例えば、ローカルコントローラ３０６は、診断情報を、トランシーバ３１０を介して、エネルギモジュール３００に関係するセントラルコントローラ１２８に送信してもよく、セントラルコントローラ１２８からＶ−Ｐマップ情報を受信してもよい。また、いくつかの実施形態によれば、トランシーバを別々の送受信デバイスとして実施してもよい。ローカルコントローラ３０６は、１又はそれよりも多くの無線通信プロトコルを介して他のデバイスと通信してもよい。無線通信プロトコルには、ＷＩ−ＦＩ、セルラ通信（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、ＧＳＭ（登録商標）など）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  （ＢＬＥ）、又は既知の他の無線通信技術が含まれてもよい。例えば、ローカルコントローラ３０６は、充電ステーションとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＢＬＥリンクを確立することによって、充電ステーションの位置を見付け出してもよい。加えて、ローカルコントローラ３０６は、セルラネットワーク接続を介してクラウドベースのモジュール監視システムと通信してもよい。
【００３３】
モジュール式ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２からの出力信号３１４は、モジュール式エネルギ管理システム１００の１つ以上の電気負荷への連続的な電力を維持するために、エネルギ管理バスに送られる。いくつかの実施形態では、ビークルドライブトレインに電力を供給するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ３１２の上流のエネルギモジュール３００から高電圧出力信号３１６が出力されてもよい。例えば、ビークルドライブトレインの構成部品に電力を供給するために、高電圧出力信号３１６が他のエネルギモジュールからの高電圧出力信号と直列に接続されてもよい。加えて、高電圧出力信号は、モータコントローラ３２０に電力を供給してもよく、これによって、回転デバイス３１８（例えば、エネルギモジュール２００の回転アセンブリ２０２に付属するモータ２０８（図２））に電力が供給される。また、ローカルコントローラ３０６は、回転デバイス３１８の回転速度及び方向を制御するために、モータコントローラ３２０に制御信号を出力する。
【００３４】
図４には、エネルギモジュール（例えば、エネルギモジュール３００（図３））の効率４００及び出力電力４０２の例示的なグラフが含まれている。いくつかの実施形態では、ローカルコントローラ３０６は、エネルギモジュールの効率プロファイルに基づいて、エネルギモジュール３００によって出力される電力の量を制御してもよく、この効率プロファイルは、ローカルコントローラ３０６のメモリに記憶されてもよい。エネルギモジュール３００は、エネルギモジュール３００の最高作動効率（例えば、グラフ４００の点４０４における）に対応するあらかじめ定められた量の電力を出力するように構成されてもよい。グラフ４０２は、どのようにして、デューティサイクル制御を実行してエネルギモジュール３００から出力される電力の量を変更し可能な限りエネルギモジュール３００の最高作動効率に近づけるようにローカルコントローラ３０６を構成できるかを示している。出力される電力の量を変更するためにデューティサイクル制御を用いることは、磁気共鳴無線電力伝送デバイスがシャープな効率曲線によって作動する無線電力伝送の実行において有益であり得る。
【００３５】
図５は、回転アセンブリ２０２（図２）の実施形態である、エネルギモジュール２００の回転アセンブリ５００及び５０２の例示的な説明図である。例えば、回転アセンブリ５００には、モータ５０６ａから分離されたホイールアセンブリ５１０ａが含まれる。エネルギモジュール２００が電力伝送モード又は充電モードにあるとき、クラッチ機構５０８ａは、ホイールアセンブリ５１０ａが静止したままであるように、モータ５０６ａからホイールアセンブリ５１０ａを分離する。モータ５０６ａが回転すると、モータ５０６ａに連結されたファン５０４ａのみが回転して、エネルギモジュール２００のバッテリセル２０４に冷却空気流を供給するようにする。回転アセンブリ５０２には、モータ５０６ｂに連結されたホイールアセンブリ５１０ｂが含まれる。エネルギモジュール２００の自動運転モードが実行されると、エネルギモジュール２００のコントローラ２１０は、クラッチ機構５０８ｂがホイールアセンブリ５１０ｂをモータ５０６ｂに連結させる制御信号を出力し、その結果、モータ５０６ｂが回転すると、ファン５０４ｂも回転しながらエネルギモジュール２００が移動する。ホイールアセンブリ５１０ａ，ｂ、及びファン５０４ａ，ｂを単一の回転アセンブリ５００，５０２に組み合わせることによって、エネルギモジュール２００の全重量が低減し、コンポーネントの総数が低減する。
【００３６】
図６は、モジュール式エネルギ管理システム１００（例えば、先に説明したモジュール式エネルギ管理システム１００（図１））を備えたビークル６００のモジュールシャーシ６０２の例示的な説明図である。モジュールシャーシ６０２は、ビークル６００内（例えば、ビークル車台の後部内、又はビークル６００のトランクスペース内）に設置されてもよい。モジュールシャーシ６０２には、モジュール式エネルギ管理システム１００のエネルギモジュール（例えば、図２のエネルギモジュール２００）のための、１又はそれよりも多くのドッキング位置が含まれる。例えば、モジュールシャーシ６０２は、６つのエネルギモジュールを収容する、６つのドッキング位置を有する。いくつかの実施形態では、モジュールシャーシ６０２のそれぞれのドッキング位置には、１又はそれよりも多くの電気端子６０４であって、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールを、モジュール式エネルギ管理システム１００のエネルギ管理バスに電気的に接続する電気端子６０４が含まれる。いくつかの実施形態では、電気端子６０４は、エネルギモジュールとエネルギ管理バスとの間に有線接続を提供する。また、電気端子６０４には、有線接続に加えて、又は有線接続の代わりに、１もしくはそれよりも多くのエネルギモジュールとエネルギ管理バスとの間に電力を無線で伝送するように構成された無線電力トランシーバが含まれてもよい。更に、電気端子６０４には、セントラルコントローラ１２８及びエネルギモジュールと通信するための回路も含まれる。例えば、電気端子６０４は、エネルギモジュールによって検出されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＢＬＥビーコン信号であって、モジュールシャーシ６０２内のあらかじめ定められたドッキング位置にナビゲートする信号を出力してもよい。
【００３７】
また、モジュールシャーシ６０２には、モジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８によって自動的に制御可能なドア６１０が含まれる。例えば、セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められた開放基準に基づいてドア６１０を開けるようにアクチュエータを作動させる制御信号を出力してもよい。例えば、あらかじめ定められた開放基準には、エネルギモジュールのうちの１つからモジュール交換信号を受信すること、ビークル６００がモジュール充電ステーションからあらかじめ定められた距離内にあると判断すること、及び、ビークル６００がパーキング状態にある又はエンジンが停止されていると判断することが含まれてもよく、セントラルコントローラ１２８は、モジュールシャーシ６０２のドア６１０を開ける制御信号を発する。ドア６１０は、開位置にあるとき、モジュールシャーシ６０２と、自動運転モードで作動する１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのためのあらかじめ定められた位置（例えばモジュール充電ステーション）との間に駆動面を提供する。加えて、セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められた閉鎖基準に基づいてドア６１０を閉じるようにアクチュエータを作動させる制御信号を出力する。あらかじめ定められた閉鎖基準には、あらかじめ定められた数のエネルギモジュールが１又はそれよりも多くのドッキング位置にあって電気端子６０４を介しエネルギ管理バスに電気的に接続されていると判断することが含まれてもよい。
【００３８】
いくつかの態様では、モジュールシャーシ６０２のドア６１０が開位置に達していると判断したことに応じて、セントラルコントローラ１２８は、モジュールの交換及び／又は再配置のためにエネルギ管理システム１００を構成するように、エネルギモジュールに制御信号を出力してもよい。例えば、エネルギモジュール６０８があらかじめ定められた交換基準を満たし、かつ、モジュールシャーシ６０２のドア６１０が開いており、かつ、モジュール式エネルギ管理システム１００が待機動作のために構成されていると、セントラルコントローラ１２８は、充電ステーションにナビゲートするために、エネルギモジュール６０８に制御信号とともに切断信号を出して、自動運転モードを実行する。制御信号の受信に応じて、エネルギモジュール６０８は、エネルギ管理バス１２６から切断し、自動運転モードのナビゲーションサブモードを実行する。
【００３９】
ナビゲーションサブモードでは、エネルギモジュール６０８のローカルコントローラは、エネルギモジュール６０８がナビゲートしている充電ステーション又は他のあらかじめ定められた位置に関する位置情報を受信する。位置情報には、エネルギモジュール６０８により検出された充電ステーションからのビーコン信号、充電ステーションの位置に関するセントラルコントローラ１２８から受信した制御信号、及び／又は、セントラルコントローラ１２８若しくはクラウドベースのエネルギモジュール監視システムから受信した充電ステーションの位置座標が含まれてもよい。いくつかの実施形態では、エネルギモジュールのローカルコントローラには、位置決め回路が含まれる（ローカルコントローラが、受信された位置座標に基づいて充電ステーションの位置を決定するのを可能にする全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機のような）。自動運転モードが実行されると、ローカルコントローラは、モータをホイールアセンブリに連結するように、回転アセンブリ（例えば、図２の回転アセンブリ２０２）のクラッチ機構に制御信号を出す。また、ローカルコントローラは、エネルギモジュール６０８を充電ステーション又は他のあらかじめ定められた位置に進むように、回転アセンブリのそれぞれの回転の速度及び方向も制御する。
【００４０】
エネルギモジュール６１２は、モジュールシャーシ６０２のドッキング位置のうちの１つへナビゲートし自動運転モードで作動するエネルギモジュールを表している。例えば、エネルギモジュール６１２は、充電ステーションからモジュールシャーシ６０２にナビゲートしている、交換エネルギモジュール及び／又は充電エネルギモジュールであってもよい。また、エネルギモジュール６１２は、モジュールシャーシ６０２に関する受信された位置情報及び／又はエネルギモジュール６１２が割り当てられるあらかじめ定められたドッキング位置に基づいて、モジュールシャーシ６０２にナビゲートする。いくつかの実施形態では、セントラルコントローラ１２８は、エネルギ管理システム１００に電力を供給している他のエネルギモジュールの現在のモジュール状態と、モジュール式エネルギ管理システム１００によって供給される電気負荷の電力需要とに基づいて、エネルギモジュール６１２のあらかじめ定められたドッキング位置を決定する。あらかじめ定められたドッキング位置が決定されると、セントラルコントローラ１２８は、エネルギモジュール６１２によって検出されたビーコン信号を出力するために、あらかじめ定められたドッキング位置の電気端子６０４をトリガ（起動）する制御信号を出力する。エネルギモジュール６１２のローカルコントローラ２１０は、あらかじめ定められたドッキング位置のための電気端子から検出されたビーコン信号に基づいて、エネルギモジュール６１２のあらかじめ定められたドッキング位置へのナビゲーションを制御する。いったんエネルギモジュール６１２があらかじめ定められたドッキング位置に達すると、エネルギモジュール６１２は、電気端子６０４を介してエネルギ管理バス１２６に電気的に接続される。
【００４１】
別のエネルギモジュールがモジュールシャーシ６０２から又はモジュールシャーシ６０２のあらかじめ定められたドッキング位置にナビゲートする経路を提供するために、モジュールシャーシ６０２におけるエネルギモジュールの構成に基づいて、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールがモジュールシャーシ６０２内に再配置されなければならないおそれがある。例えば、エネルギモジュール６１４があらかじめ定められた交換基準を満たし、かつ、セントラルコントローラ１２８から切断信号を受信したとすると、セントラルコントローラ１２８はまた、エネルギモジュール６１６の移動経路を提供するために、エネルギモジュール６１６に再配置制御信号を出力する。例えば、再配置制御信号の受信に応じて、エネルギモジュール６１６は、自動運転モードの再配置サブモードを実行する。再配置サブモード中、エネルギモジュール６１６は、ドア６１０により提供される駆動面を介してモジュールシャーシ６０２を出て、その後、エネルギモジュール６１４がいったんモジュールシャーシ６０２を出ると、モジュールシャーシ６０２のあらかじめ定められたドッキング位置に戻るようにナビゲートする。また、モジュールシャーシ６０２に格納されたエネルギモジュールは、モジュールシャーシ６０２から手動で取り外され／分離され、又は、交換／連結されてもよい。
【００４２】
図７は、充電ステーション７０２にナビゲートしているエネルギモジュール７０４の例示的な説明図７００である。充電ステーション７０２は、あらゆるタイプの公的又は私的な場所（オフィスビル、ガソリンスタンド、食料品店、ショッピングモール、ホテル、自動車ディーラ、自動車整備工場、民家などのような）にあってよい。充電ステーション７０２には、種々のタイプのエネルギモジュールを充電可能なＡＣ充電デバイスが含まれてもよい。例えば、エネルギモジュール７０４は、ビークル（ビークル６００（図６）のような）のモジュール式エネルギ管理システム１００に電力を供給するエネルギモジュールのうちの１つであってもよい。充電ステーション７０２には、エネルギモジュール７０４に取り付く充電コネクタが含まれてもよい。また、充電ステーション７０２は、エネルギモジュール７０４を無線で充電するように構成されてもよい。
【００４３】
セントラルコントローラ１２８から切断信号及び／又は自動運転モード実行信号を受信することに応じて、エネルギモジュール７０４は、充電ステーション７０２までナビゲートし、あらかじめ定められた時間において充電ステーション７０２との接続を確立する。いくつかの実施形態では、エネルギモジュール７０４は、受信された位置情報に基づいて（例えば、充電ステーション７０２から出力された検出ビーコン信号を介して）、充電ステーション７０２にナビゲートする。いくつかの実施形態では、クラウドベースのエネルギモジュール監視システムは、エネルギモジュール７０４に、直接、又はモジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８を介して、充電接続時間を通信してもよい。充電接続時間は、グリッドエネルギコストが最も低い、又はあらかじめ定められた閾値コストよりも低い時間に対応してもよい。本開示において更に詳細に論じるように、クラウドベースのエネルギモジュール監視システムは、１又はそれよりも多くの充電ステーションの位置からエネルギグリッドコスト情報を受信し、エネルギモジュール７０４を充電するコストが最も低い時間を決定してもよい。いったん充電動作が完了すると、エネルギモジュール７０４は、充電ステーションから分離し、あらかじめ定められた位置にナビゲートする（例えば、ビークルのモジュールシャーシ又はモジュール格納位置まで戻る）。
【００４４】
図８は、エネルギモジュール８０２が携帯型輸送デバイス８００として用いられる、エネルギモジュール用途の例示的な説明図である。いくつかの実施形態では、エネルギモジュール８０２は、コネクタを含むエネルギモジュール２００（図２）の実施形態であり、このコネクタは、フットレスト８０４がエネルギモジュール８０２に取り外し可能に取り付けられて携帯型輸送デバイス８００を形成するのを可能にし、これによって、エネルギモジュール８０２の機能性及び有用性が増大される。例えば、エネルギモジュール８０２は、モジュール式エネルギ管理システム１００から分離されて、携帯型輸送デバイス８００として作動してもよい。フットレスト８０４のコネクタは、ねじ又はあらゆる他のタイプの取り付け機構によって取り付けられることが可能な、エネルギモジュール８０２のコネクタに接続する。
【００４５】
エネルギモジュール８０２が携帯型輸送デバイス８００として実施されるとき、ローカルコントローラは、ローカルコントローラが受信された入力に基づいてエネルギモジュール８０２の回転アセンブリの回転方向及び速度を制御する輸送モードで、エネルギモジュール８０２を制御してもよい。いくつかの実施形態では、フットレスト８０４は、エネルギモジュール８０２のローカルコントローラに電気的に接続されてもよく、また、フットレスト上に立つ人からの圧力を検出する圧力センサを含んでもよい。エネルギモジュール８０２のローカルコントローラは、圧力の変化及び圧力変化の位置に基づいて、携帯型輸送デバイス８００の移動速度及び方向を制御する。例えば、フットレスト８０４には、ユーザが右足と左足とをそれぞれ置くフットレストの右側と左側とに、圧力センサが含まれてもよい。右側の圧力センサで圧力上昇が検出されると、ローカルコントローラは、エネルギモジュール８０２を右側に回転させる。左側の圧力センサで圧力上昇が検出されると、ローカルコントローラは、エネルギモジュール８０２を左側に回転させる。ローカルコントローラは、フットレスト８０４に接続された他のタイプのセンサから受信したデータと、他のタイプの受信された制御信号とに基づいて、携帯型輸送デバイスの動きの速度及び／又は方向を変更してもよい。例えば、携帯型輸送デバイス８００のユーザは、エネルギモジュール８０２のローカルコントローラに無線で接続された遠隔制御を用いて、エネルギモジュール８０２に操舵及び／又は速度変更命令を出してもよい。
【００４６】
図９は、クラウドベースのエネルギモジュール監視システム９００の例示的な説明図である。クラウドベースのエネルギモジュール監視システム９００には、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８であって、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８によって処理されるデータ量の増大したスケーラビリティを提供するためにクラウドコンピューティング環境９１０において実施可能なエネルギシステムサーバ／コントローラ９０８が含まれる。
【００４７】
クラウドコンピューティング環境９１０には、１又はそれよりも多くのリソースプロバイダ（エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８のような）が含まれてもよい。それぞれのリソースプロバイダには、コンピューティングリソースが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティングリソースには、データを処理するのに用いられるあらゆるハードウェア及び／又はソフトウェアが含まれてもよい。例えば、コンピューティングリソースには、アルゴリズム、コンピュータプログラム、及び／又はコンピュータアプリケーションを実行可能な、ハードウェア及び／又ソフトウェアが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、例示的なコンピューティングリソースは、記憶及び／又は検索機能を備えたアプリケーションサーバ及び／又はデータベースを含んでもよい。それぞれのリソースプロバイダは、クラウドコンピューティング環境９１０のあらゆる他のリソースプロバイダに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、リソースプロバイダは、ネットワーク９１２を介して接続されてもよい。それぞれのリソースプロバイダは、ネットワーク９１２を介して、１又はそれよりも多くのコンピューティングデバイスに接続されてもよく、このネットワーク９１２は、セルラ通信ネットワーク、衛星通信ネットワーク、又はあらゆる他のタイプの無線通信ネットワークであってよい。例えば、コンピューティングデバイスには、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８によって監視及び制御される１又はそれよりも多くのエンティティに関連するサーバ／コントローラが含まれてもよい。例えば、１又はそれよりも多くのエンティティには、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４又はビークル９０６が含まれてもよい。例えば、プライベートステーション９０２には、個人住宅又は他のタイプの私有地（オフィスビル若しくは自動車整備工場を含んでもよい）に位置する充電ステーション又はモジュール格納場所が含まれてもよい。パブリックステーション９０４には、公にアクセス可能な場所（ガソリンスタンド、ショッピングモール、ホテルなどを含んでもよい）に位置する充電ステーション又はモジュール格納場所が含まれてもよい。ビークル９０６には、モジュール式エネルギ管理システム１００（図１）、又は、１もしくはそれよりも多くのエネルギモジュール２００（図２）によって供給される電力を有するあらゆる他のタイプのエネルギ管理を含む、あらゆるタイプのＥＶが含まれてもよい。
【００４８】
クラウドコンピューティング環境９１０には、リソースマネージャが含まれてもよい。リソースマネージャは、ネットワーク９１２を介して、リソースプロバイダ及びコンピューティングデバイスに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、リソースマネージャは、１又はそれよりも多くのリソースプロバイダによる、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４又はビークル９０６のコンピューティングデバイスへの、コンピューティングリソースの提供を容易にしてもよい。リソースマネージャは、特定のコンピューティングデバイスからコンピューティングリソースの要求を受信してもよい。リソースマネージャは、コンピューティングデバイスによって要求されたコンピューティングリソースを提供可能な１又はそれよりも多くのリソースプロバイダを識別してもよい。リソースマネージャは、コンピューティングリソースを提供するためにリソースプロバイダを選択してもよい。リソースマネージャは、リソースプロバイダと特定のコンピューティングデバイスとの間の接続を容易にしてもよい。いくつかの実施形態では、リソースマネージャは、特定のリソースプロバイダと特定のコンピューティングデバイスとの間の接続を確立してもよい。いくつかの実施形態では、リソースマネージャは、特定のコンピューティングデバイスを、要求されたコンピューティングリソースを有する特定のリソースプロバイダにリダイレクトしてもよい。
【００４９】
一実施形態では、クラウドコンピューティング環境９１０は、ＧＯＯＧＬＥ  Ｃｌｏｕｄ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ（商標）、Ａｍａｚｏｎ  Ｗｅｂ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（商標）（ＡＷＳ）プラットフォーム、又はあらゆる他のパブリック若しくはプライベートクラウドコンピューティング環境を含んでもよい。プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６の監視及び／又は制御に関連するプロセスは、演算プロセッサ（ＧＯＯＧＬＥ  Ｃｏｍｐｕｔｅ  Ｅｎｇｉｎｅのような）上で実行されてもよい。また、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８には、アプリケーションプロセッサ（ＧＯＯＧＬＥ  Ａｐｐ  Ｅｎｇｉｎｅのような）が含まれてもよく、これを、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６とのインタフェースとして用いて、エネルギモジュールに関する状態データを受信するとともに、あらかじめ定められたタイプのエネルギモジュールを有する充電ステーションの位置に関する位置情報、又はエネルギモジュールの更新された動作仕様及び手順を出力するようにしてもよい。また、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８には、１又はそれよりも多くのデータベースが含まれる。いくつかの実施形態では、１又はそれよりも多くのデータベースには、処理済み及び未処理のモジュール状態データを記憶するクラウドストレージデータベース（ＧＯＯＧＬＥ  Ｃｌｏｕｄ  Ｓｔｏｒａｇｅのような）が含まれる。
【００５０】
エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、ネットワーク９１２を介してエネルギシステムサーバ／コントローラに接続されるプライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４又はビークル９０６に関連する、充電ステーション及びエネルギモジュールの状態データを受信する。プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６のそれぞれと、関連するエネルギモジュールとは、シリアル番号又は他の固有の識別子によって、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８により一意に識別されてもよい。プライベートステーション９０２及びパブリックステーション９０４のサーバ／コントローラは、エネルギモジュール充電データ（これは、プライベートステーション９０２において充電されたエネルギモジュールのモジュール状態データを含んでもよい）を収集し、その後、このデータはエネルギシステムサーバ／コントローラ９０８に送信される。モジュール状態データ及び充電ステーション状態データには、モジュール充電の日、時間、エネルギモジュールを充電するのに要する時間、プライベートステーション９０２及びパブリックステーション９０４の位置におけるエネルギグリッドコスト及び使用情報、充電時などのエネルギモジュールにおいて測定されたセンサデータ（例えば、電圧、電流など）が含まれてもよい。前述のセントラルコントローラ１２８（図１）であってよいビークル９０６のセントラルコントローラ１２８は、モジュール式エネルギ管理システム１００に電力を供給するエネルギモジュールのエネルギモジュール状態データを収集する。モジュール状態データには、それぞれのエネルギモジュールに対する負荷需要、モジュール放電率、それぞれのエネルギモジュールの電圧及び電流センサデータ、並びにエネルギモジュールのＳＯＣ又はＳＯＨを示すあらゆる他のデータが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、個々のエネルギモジュールのコントローラ２１０（図２）は、ネットワーク９１２を介して、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８と直接通信してもよい。
【００５１】
エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、受信されたモジュール状態データ及び充電ステーションデータに基づいて、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に関連するエネルギモジュールの統計及び動作上の提案又は変更を決定してもよい。例えば、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に関連する何百万ものエネルギモジュールのモジュール状態データを処理して、種々の時間又は製造場所で製造されるエネルギモジュールの性能の変動を測定することにより製造上の欠陥を識別するようにしてもよい。また、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６のサーバ／コントローラによって実行されるソフトウェアの非効率性を識別してもよい。加えて、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２及びパブリックステーション９０４の位置におけるエネルギグリッドコスト及び使用情報を用いて、ビークル９０６がモジュール充電のために走行する位置を決定するようにする。
【００５２】
エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８が、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールの欠陥であって、切迫した障害を示す欠陥又は外部介入なしに修正できない欠陥を特定すると、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、欠陥のあるエネルギモジュールに関連するプライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４又はビークル９０６に警告を出力してもよい。いくつかの実施形態では、検出された欠陥が、１又はそれよりも多くの欠陥のあるエネルギモジュールの切迫した障害を示すのであれば、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２若しくはパブリックステーション９０４のコントローラ／サーバを介し又はビークル９０６のセントラルコントローラ１２８を介し、エネルギモジュールのローカルコントローラに制御信号を出すことによって、欠陥のあるエネルギモジュールを直ちに運転停止する制御信号を出力してもよい。
【００５３】
また、算出された統計に基づいて、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、エネルギモジュール又は充電ステーションのファームウェア／ソフトウェアアップデートを、ネットワーク９１２を介して、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に出力して、エネルギモジュール又は充電ステーションの性能及び効率を向上するようにしてもよい。いくつかの実施形態では、複数のビークル９０６のうちの１つのセントラルコントローラ１２８からモジュール交換信号を受信することに応じて、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、パブリックステーション９０４のうちの１つであって、ビークル９０６の位置に最も近いパブリックステーション９０４、及び／又は、モジュール交換時間があらかじめ定められた閾値よりも短い１若しくはそれよりも多くの交換モジュールを手元に有するパブリックステーション９０４、の位置を出力してもよい。また、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、パブリックステーション９０４の位置に関連するモジュール充電時間であって、当該位置のエネルギグリッドコストが閾値コストよりも低いコストであるときの時間に対応するモジュール充電時間、を出力してもよい。
【００５４】
図１０は、エネルギモジュールの制御プロセス１０００の例示的なフローチャートである。エネルギモジュールの制御プロセス１０００は、本開示では、モジュール式エネルギ管理システム１００（図１）、エネルギモジュール２００（図２）、及びビークル６００（図６）に関して説明されるが、独立して制御することが可能な他のタイプの自動運転エネルギモジュールに適用されてもよい。
【００５５】
ステップ１００４では、モジュール式エネルギ管理システム１００におけるバッテリモジュール１２２の実施形態であるエネルギモジュール２００が、エネルギ管理バス１２６に電力を供給して、１又はそれよりも多くの電気負荷に電力を供給するようにする。いくつかの実施形態では、エネルギモジュール２００から出力される電力の量、及び放電率は、モジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８から受信した制御信号に基づいている。
【００５６】
ステップ１００６では、エネルギモジュール２００のコントローラ２１０が、エネルギモジュールにおいて１又はそれよりも多くのあらかじめ定められた交換基準が満たされているか否かを判断する。あらかじめ定められた交換基準には、あらかじめ定められたＳＯＣ閾値又はＳＯＨ閾値が含まれてもよい。例えば、あらかじめ定められたＳＯＣ閾値は、完全充電の割合（５０％、６０％、又は他の割合値のような）であってよい。コントローラ２１０が、１又はそれよりも多くの交換基準が満たされていると判断し、ステップ１００６において「Ｙｅｓ」であると、次いでステップ１００８が実行される。そうではなく、１又はそれよりも多くの交換基準が満たされておらず、ステップ１００６において「Ｎｏ」であると、プロセスは次いでステップ１００４に戻り、エネルギモジュール２００は、モジュール式エネルギ管理システム１００のエネルギ管理バス１２６に電力を供給し続ける。
【００５７】
ステップ１００８では、コントローラ２１０は、あらかじめ定められた交換基準のうちの１又はそれよりも多くが満たされているときに、交換状態信号をセントラルコントローラ１２８に出力する。加えて、コントローラ２１０は、エネルギモジュール２００の現在の状態をあらかじめ定められた頻度でセントラルコントローラ１２８に出力してもよく、セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められた交換基準が満たされたときを判断してもよい。
【００５８】
ステップ１０１０では、コントローラ２１０は、セントラルコントローラ１２８から切断信号が受信されているか否かを判断する。セントラルコントローラ１２８から切断信号が受信されており、ステップ１０１０において「Ｙｅｓ」であると、次いでステップ１０１２が実行される。そうではなく、セントラルコントローラ１２８から切断信号が受信されておらず、ステップ１０１０において「Ｎｏ」であると、プロセスは次いでステップ１００８に戻る。
【００５９】
ステップ１０１２では、セントラルコントローラ１２８からの切断信号の受信に応じて、エネルギモジュール２００は、モジュールシャーシ６０２におけるドッキング位置の電気端子６０４から電気的に切断し、自動運転モードを実行する。エネルギモジュール２００の自動運転モードが実行されると、エネルギモジュール２００のコントローラ２１０は、クラッチ機構５０８ｂにホイールアセンブリ５１０ｂをモータ５０６ｂに連結させる制御信号を出力し、その結果、モータ５０６ｂが回転しながらファン５０４ｂも回転すると、エネルギモジュール２００が移動する。
【００６０】
ステップ１０１６では、エネルギモジュール２００は、充電ステーション又はモジュールシャーシ６０２の別のドッキング位置までナビゲートする。自動運転モードのナビゲーションサブモードでは、エネルギモジュール６０８のコントローラ２１０は、エネルギモジュール６０８がナビゲートしている充電ステーション又は他のあらかじめ定められた位置に関する位置情報を受信する。位置情報には、エネルギモジュール６０８により検出された充電ステーションからの検出ビーコン信号、充電ステーションの位置に関するセントラルコントローラ１２８から受信した制御信号、及び／又は、セントラルコントローラ１２８若しくはクラウドベースのエネルギモジュール監視システムから受信した充電ステーションの位置座標が含まれてもよい。いくつかの実施形態では、エネルギモジュールのローカルコントローラには、位置決め回路（ローカルコントローラが、受信された位置座標に基づいて充電ステーションの位置を決定するのを可能にする全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機のような）が含まれる。自動運転モードが実行されると、ローカルコントローラは、モータをホイールアセンブリに連結するように、回転アセンブリ（例えば、図２の回転アセンブリ２０２）のクラッチ機構に制御信号を出す。また、コントローラ２１０は、エネルギモジュール６０８を充電ステーション又は他のあらかじめ定められた位置まで操舵するために、回転アセンブリのそれぞれの回転の速度及び方向を制御する。
【００６１】
別のエネルギモジュールがモジュールシャーシ６０２の外にナビゲートし又はモジュールシャーシ６０２のあらかじめ定められたドッキング位置までナビゲートするための経路を提供するために、モジュールシャーシ６０２におけるエネルギモジュールの構成に基づいて、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールをモジュールシャーシ６０２内に再配置しなければならないおそれがある。セントラルコントローラ１２８からの再配置制御信号の受信に応じて、エネルギモジュール６１６は、自動運転モードの再配置サブモードを実行する。再配置サブモード時に、エネルギモジュール６１６は、ドア６１０によって提供される駆動面を介しモジュールシャーシ６０２を出て、その後、エネルギモジュール６１４がいったんモジュールシャーシ６０２を出ると、モジュールシャーシ６０２のあらかじめ定められたドッキング位置に戻るようにナビゲートする。また、モジュールシャーシ６０２に格納されたエネルギモジュールを、モジュールシャーシ６０２から手動で取り外し／分離し、又は、交換／連結してもよい。
【００６２】
図１１は、エネルギ管理システムの制御プロセス１１００の例示的なフローチャートである。エネルギ管理システムの制御プロセス１１００は、本開示では、モジュール式エネルギ管理システム１００（図１）、エネルギモジュール２００（図２）、及びビークル６００（図６）に関して説明されるが、独立して制御することが可能な他のタイプの自動運転エネルギモジュールに適用されてもよい。
【００６３】
ステップ１１０２では、セントラルコントローラ１２８が、モジュールシャーシ６０２のドッキングステーションにおける電気端子に接続されたエネルギモジュールの特性に基づいて、モジュール式エネルギ管理システム１００を構成する。例えば、エネルギモジュールには、モジュール式エネルギ管理システム１００のバッテリモジュール１２２が含まれてもよい。ステップ１１０４では、接続されたエネルギモジュールが、モジュール式エネルギ管理システム１００のビークルドライブトレイン及び種々の電気負荷に、電力を供給する。
【００６４】
ステップ１１０６では、セントラルコントローラ１２８が、交換状態信号がエネルギモジュールのうちの１つから受信されているか否かを判断する。交換状態信号が受信されており、ステップ１１０６において「Ｙｅｓ」であると、次いでステップ１１０８が実行される。そうではなく、交換状態信号が受信されておらず、ステップ１１０６において「Ｎｏ」であると、プロセスは次いでステップ１１０４に戻る。
【００６５】
ステップ１１０８では、セントラルコントローラ１２８は、充電ステーション／モジュール交換データを、クラウドベースのエネルギモジュール監視システム９００のエネルギシステムサーバ／コントローラ９０８から受信する。例えば、充電ステーション／モジュール交換データには、交換基準を満たすエネルギモジュール、又はモジュール式エネルギ管理システム１００と互換性がある１又はそれよりも多くの手元モジュールを有するエネルギモジュールを備えたビークルに、最も近い充電ステーションの位置を示す位置データが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、クラウドベースのエネルギモジュール監視システム９００は、また、グリッドエネルギコストが最も低いか又はあらかじめ定められた閾値コストよりも低い時間に対応する充電接続時間を通信してもよい。
【００６６】
ステップ１１１０では、セントラルコントローラ１２８は、ビークル６００が充電ステーション／モジュール交換位置にあるか、又はそのあらかじめ定められた距離範囲内にあるか否かを判断する。例えば、セントラルコントローラ１２８は、ビークル６００のナビゲーションシステムから受信した位置信号に基づいて、ビークル６００が充電ステーションの位置にあると判断する。ビークル６００が充電ステーション／モジュール交換位置にあり、ステップ１１１０において「Ｙｅｓ」であると、次いでステップ１１１２が実行される。そうではなく、ビークル６００が充電ステーション／モジュール交換位置になく、ステップ１１１０において「Ｎｏ」であると、プロセスは次いでステップ１１０８に戻る。
【００６７】
ステップ１１１２では、セントラルコントローラ１２８が、モジュールシャーシ６０２のドア６１０を開ける制御信号を出力する。セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められた開放基準に基づいて、ドア６１０を開けるようアクチュエータを作動させる制御信号を出力してもよい。例えば、あらかじめ定められた開放基準には、エネルギモジュールのうちの１つからモジュール交換信号を受信すること、ビークル６００がモジュール充電／交換ステーションのあらかじめ定められた距離内にあると判断すること、及びビークル６００がパーキング状態にある又はエンジンが作動停止していると判断すること、が含まれてもよい。ドア６１０は、開位置にあるとき、モジュールシャーシ６０２と、自動運転モードで作動する１又はそれよりも多くのエネルギモジュールのためのあらかじめ定められた位置（モジュール充電／交換ステーションのような）との間に駆動面を提供する。
【００６８】
ステップ１１１４では、セントラルコントローラ１２８は、モジュールシャーシ６０２とあらかじめ定められた位置との間のエネルギモジュールのナビゲーションと、エネルギモジュールの再配置とを制御する。エネルギモジュール６０６（図６）があらかじめ定められた交換基準を満たしており、モジュールシャーシ６０２のドア６１０が開いており、エネルギ管理システム１００が待機動作するように構成されているならば、セントラルコントローラ１２８は、充電ステーションにナビゲートするために、自動運転モードを実行する制御信号とともに、エネルギモジュール６０６に切断信号を出す。制御信号の受信に応じて、エネルギモジュール６０６は、エネルギ管理バスから切断し、自動運転モードのナビゲーションサブモードを実行する。
【００６９】
また、セントラルコントローラ１２８は、交換されているエネルギモジュール６１４のための移動経路を提供するために、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールに再配置制御信号を出力する。例えば、再配置制御信号の受信に応じて、エネルギモジュール６１６は、自動運転モードの再配置サブモードを実行する。再配置サブモード時に、エネルギモジュール６１６は、ドア６１０によって提供される駆動面を介しモジュールシャーシ６０２を出て、その後、エネルギモジュール６１４がいったんモジュールシャーシ６０２を出ると、モジュールシャーシ６０２のあらかじめ定められたドッキング位置に戻るようにナビゲートする。
【００７０】
エネルギモジュール６１２（図６）は、自動運転モードで作動するエネルギモジュールであって、モジュールシャーシ６０２のドッキング位置のうちの１つにナビゲートするエネルギモジュールを表している。例えば、エネルギモジュール６１２は、充電ステーションからモジュールシャーシ６０２にナビゲートしている、交換エネルギモジュール及び／又は充電済エネルギモジュールであってもよい。また、エネルギモジュール６１２は、モジュールシャーシ６０２に関する受信された位置情報及び／又はエネルギモジュール６１２が割り当てられるあらかじめ定められたドッキング位置に基づいて、モジュールシャーシ６０２までナビゲートする。いくつかの実施形態では、セントラルコントローラ１２８は、エネルギ管理システム１００に電力を供給する他のエネルギモジュールの現在のモジュール状態と、モジュール式エネルギ管理システム１００により供給される電気負荷の電力需要とに基づいて、エネルギモジュール６１２のためのあらかじめ定められたドッキング位置を決定する。あらかじめ定められたドッキング位置が決定されると、セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められたドッキング位置の電気端子６０４をトリガする制御信号を出力して、エネルギモジュール６１２によって検出されるビーコン信号を出力するようにする。エネルギモジュール６１２のローカルコントローラ２１０は、あらかじめ定められたドッキング位置の電気端子から検出されたビーコン信号に基づいて、あらかじめ定められたドッキング位置へのエネルギモジュール６１２のナビゲーションを制御する。
【００７１】
ステップ１１１６では、セントラルコントローラ１２８は、動作モードのためにモジュールシャーシ６０２内のエネルギモジュールを再構成し、モジュールシャーシ６０２のドア６１０を閉じる。セントラルコントローラ１２８は、あらかじめ定められた閉鎖基準に基づいて、ドア６１０を閉じるようアクチュエータを作動させる制御信号を出力する。あらかじめ定められた閉鎖基準には、あらかじめ定められた数のエネルギモジュールが１又はそれよりも多くのドッキング位置にあり、電気端子６０４を介してエネルギ管理バスに電気的に接続されていると判断することが含まれてもよい。
【００７２】
図１２は、エネルギモジュール監視システムの制御プロセス１２００の例示的なフローチャートである。エネルギモジュール監視システムの制御プロセス１２００は、本開示では、クラウドベースのエネルギモジュール監視システム９００（図９）に関して説明されるが、他のタイプ及び構成のエネルギモジュール監視システムに適用されてもよい。
【００７３】
ステップ１２０２では、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、ネットワーク９１２を介して、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及び／又はビークル９０６に関連する１又はそれよりも多くのコンピューティングデバイスに接続する。ネットワーク９１２は、セルラ通信ネットワーク、衛星通信ネットワーク、又はあらゆる他のタイプの無線通信ネットワークであってよい。例えば、コンピューティングデバイスには、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８によって監視及び制御される１又はそれよりも多くのエンティティに関連するサーバ／コントローラが含まれてもよい。プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及び／又はビークル９０６と、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８との間の接続が確立されると、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、固有の識別子（シリアル番号のような）に基づいて、コンピューティングデバイス及び関連するエネルギモジュールを識別する。
【００７４】
ステップ１２０４では、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、ネットワーク９１２を介してエネルギシステムサーバ／コントローラに接続されたプライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４又はビークル９０６に関連する、充電ステーション及びエネルギモジュールの状態データを受信する。プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６のそれぞれと、関連するエネルギモジュールとは、シリアル番号又は他の固有の識別子によって、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８により一意に識別されてもよい。プライベートステーション９０２及びパブリックステーション９０４のサーバ／コントローラは、エネルギモジュール充電データ（これは、プライベートステーション９０２において充電されたエネルギモジュールのモジュール状態データを含んでもよい。）を収集し、その後、このデータはエネルギシステムサーバ／コントローラ９０８に送信される。モジュール状態データ及び充電ステーション状態データには、モジュール充電の日、時間、エネルギモジュールを充電するのに要する時間、プライベートステーション９０２及びパブリックステーション９０４の位置におけるエネルギグリッドコスト及び使用情報、充電時などのエネルギモジュールにおいて測定されたセンサデータ（例えば、電圧、電流など）が含まれてもよい。前述のセントラルコントローラ１２８（図１）であってよいビークル９０６のセントラルコントローラは、モジュール式エネルギ管理システム１００に電力を供給するエネルギモジュールのエネルギモジュール状態データを収集する。モジュール状態データには、それぞれのエネルギモジュールに対する負荷需要、モジュール放電率、それぞれのエネルギモジュールの電圧及び電流センサデータ、並びにエネルギモジュールのＳＯＣ又はＳＯＨを示すあらゆる他のデータが含まれてもよい。いくつかの実施形態では、個々のエネルギモジュールのコントローラ２１０（図２）は、ネットワーク９１２を介して、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８と直接通信してもよい。
【００７５】
ステップ１２０６では、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、受信されたモジュール状態データ及び充電ステーションデータに基づいて、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に関連するエネルギモジュールの統計及び動作上の提案又は変更を決定する。例えば、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に関連する何百万ものエネルギモジュールのモジュール状態データを処理して、種々の時間又は製造場所で製造されるエネルギモジュールの性能の変動を測定することによって、製造上の欠陥を識別するようにしてもよい。また、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６のサーバ／コントローラによって実行されるソフトウェアの非効率性を識別してもよい。加えて、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２及びパブリックステーション９０４の位置におけるエネルギグリッドコスト及び使用情報を用いて、ビークル９０６がモジュール充電のために走行する位置を決定するようにする。
【００７６】
ステップ１２０８では、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、動作変更及び／又は充電／交換情報を、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に出力する。例えば、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８が、１又はそれよりも多くのエネルギモジュールの欠陥であって、切迫した障害を示す欠陥又は外部介入なしに修正することができない欠陥を特定すると、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、欠陥のあるエネルギモジュールに関連するプライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４又はビークル９０６に警告を出力してもよい。いくつかの実施形態では、検出された欠陥が、１又はそれよりも多くの欠陥のあるエネルギモジュールの切迫した障害を示すのであれば、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、プライベートステーション９０２若しくはパブリックステーション９０４のコントローラ／サーバを介し又はビークル９０６のセントラルコントローラを介し、エネルギモジュールのローカルコントローラに制御信号を出すことによって、欠陥のあるエネルギモジュールを直ちに遮断する制御信号を出力してもよい。
【００７７】
また、算出された統計に基づいて、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、エネルギモジュール又は充電ステーションのファームウェア／ソフトウェアアップデートを、ネットワーク９１２を介して、プライベートステーション９０２、パブリックステーション９０４及びビークル９０６に出力して、エネルギモジュール又は充電ステーションの性能及び効率を向上するようにしてもよい。いくつかの実施形態では、複数のビークル９０６のうちの１つのセントラルコントローラからモジュール交換信号を受信することに応じて、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、パブリックステーション９０４のうちの１つであって、ビークル９０６の位置に最も近いパブリックステーション９０４、及び／又は、モジュール交換時間があらかじめ定められた閾値よりも短い１又はそれよりも多くの交換モジュールを手元に有するパブリックステーション９０４、の位置を出力してもよい。また、エネルギシステムサーバ／コントローラ９０８は、パブリックステーション９０４の位置に関連するモジュール充電時間であって、当該位置のエネルギグリッドコストが閾値コストよりも低いコストであるときの時間に対応するモジュール充電時間、を出力してもよい。
【００７８】
本開示の態様は、軽量の自動運転エネルギモジュールを含むモジュール式エネルギ管理システムであって、自動運転エネルギモジュールが充電ステーション又は他の位置に独立してナビゲートすることができるモジュール式エネルギ管理システムを対象とする。本開示で説明されているエネルギモジュールは、重く、手動による設置及び交換が必要な、ＨＶに用いられるエネルギモジュールに対して、大幅に改良されている。また、エネルギモジュールのモジュール性、及びモジュール式エネルギ管理システムの適合性によって、モジュール式エネルギ管理システムと互換性のある他のエネルギモジュールと代替可能になる。加えて、エネルギモジュールは、複数のタイプの充電及び輸送用途において用いることができる。
【００７９】
本開示で示され説明されているコンピュータアーキテクチャ（すなわち、回路機構）のブロック又は回路は、単一の処理システムに実装されてもよく、又は、分離プロセッサ若しくは回路と呼ばれることがある複数の処理システムにわたって分散されてもよい。例えば、アーキテクチャのブロックはそれぞれ、個別のプロセッサ、システム又は論理要素であってもよい。更に、例示的な機能又は特徴を、共通回路によって、又は特定の命令を実行する汎用プロセッサによって、実行してもよい。
【００８０】
図１３は、例示的な処理システム１３００（すなわち、例示的なプロセッサ又は回路）を示している。このような処理システムの１又はそれよりも多くは、本開示で示されている説明に従って、１若しくはそれよりも多くのアルゴリズム若しくはその一部、又は１若しくはそれよりも多くのアーキテクチャブロック若しくはその一部において利用されてもよく、又は、これらを実行するように利用されてもよい。システムは、ビークルに設置された電子制御ユニット（ＥＣＵ）若しくは個別のコンピュータとして、又はクラウドコンピューティング環境のサーバとして、具体化及び／又は実行されてもよい。例えば、処理システム１３００は、エネルギモジュールのうちの１つのコントローラ２１０、モジュール式エネルギ管理システム１００のセントラルコントローラ１２８、又はプライベートステーション９０２若しくはパブリックステーション９０４のサーバ／コントローラであってもよい。また、処理システム１３００は、クラウドベースのモジュール監視システム９００のエネルギシステムサーバ／コントローラ９０８であってもよい。
【００８１】
例示的な処理システム１３００は、１又はそれよりも多くのマイクロプロセッサ又は均等物（中央処理ユニット（ＣＰＵ）１３０２及び／又は少なくとも１つの特定用途向けプロセッサＡＳＰ（図示しない。）のような）を用いて実施されてもよい。マイクロプロセッサは、マイクロプロセッサを制御して本開示のプロセス及びシステムを実行及び／又は制御するように構成されたコンピュータ可読記憶媒体（メモリ回路（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、スタティックメモリ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、及びこれらの均等物）のような）を利用する回路である。他の記憶媒体は、コントローラ（ハードディスクドライブ又は光ディスクドライブを制御可能なディスクコントローラ１３０４のような）を介して制御されてもよい。
【００８２】
別の実施形態では、マイクロプロセッサ又はその態様には、本開示を拡張し若しくは十分に実施する論理デバイスが含まれてもよく、又は専ら含まれてもよい。このような論理デバイスは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ジェネリックアレイロジック（ｇｅｎｅｒｉｃ−ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｌｏｇｉｃ）（ＧＡＬ）、及びこれらの均等物を含んでもよく、しかしながらこれらに限定されない。マイクロプロセッサは、個別のデバイス又は単一の処理機構であってよい。更に、本開示は、マルチコアＣＰＵ１３０２の並列処理能力から利益を得ることができる。また、メモリ１３１０に含まれる一連の命令を実行するように、マルチプロセッシング構成において１又はそれよりも多くのプロセッサによって提供される制御回路を用いてもよい。代替的には、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を用いてもよい。したがって、本開示で論じられる例示的な実施形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとの特定の組合せに限定されない。
【００８３】
別の態様では、本開示に係る処理の結果を、ディスプレイコントローラ１３０６を介してモニタ１３０８に表示してもよい。ディスプレイコントローラ１３０６には、演算効率を向上させるための、複数のグラフィックス処理コアによって提供され得る、少なくとも１つのグラフィック処理ユニットが含まれることが好ましい。また、ディスプレイコントローラ１３０６又はその一部を、ＣＰＵ１３０２に組み込んでもよい。加えて、周辺機器１３１６としてＩ／Ｏ（入出力）インタフェース１３１４に接続可能な、マイクロホン、スピーカ、カメラ、マウス、キーボード、タッチベースのディスプレイ又はパッドインタフェースなどからの信号及び／又はデータを入力するために、Ｉ／Ｏインタフェース１３１４が設けられる。例えば、本開示の種々のプロセス又はアルゴリズムのパラメータを制御するキーボード又はポインティングデバイスを、追加の機能性及び構成オプションを提供し又は表示特性を制御するために、Ｉ／Ｏインタフェースに接続してもよい。更に、コマンド／命令インタフェースを提供するためのタッチセンシティブインタフェース又はジェスチャ検出インタフェースをモニタ１３０８に設けてもよい。
【００８４】
例示的な実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェースは、センサ１、２・・・Ｎ  １３２０からセンサデータを入力するように設けられる。センサには、バッテリ電圧センサ、温度センサ、電流センサ、又はスイッチの開閉を検出できるセンサが含まれてもよい。Ｉ／Ｏインタフェースにデータを入力する他のセンサには、速度センサ、加速度センサ、ステアリングセンサ、ジャイロスコープセンサなどが含まれてもよい。加えて、Ｉ／Ｏインタフェースは、ユーザがモジュール式エネルギ管理システム１００の構成を制御するのを可能にする１又はそれよりも多くのコントローラ１３１８からデータを入力するように設けられる。例えば、ユーザは、モジュール式エネルギ管理システムが待機モードにあるときに、コントローラ１３１８を用いてエネルギモジュールを選択し、１又はそれよりも多くの補助電気負荷に電力を供給するようにしてもよい。また、Ｉ／Ｏインタフェースは、種々の作動コンポーネント（モジュール式エネルギ管理システム１００のＤＣ−ＤＣ変換回路及び他の回路を含む）を制御する制御信号を、１又はそれよりも多くのアクチュエータ１３２２に出力するインタフェースを提供してもよい。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１３２２は、ホイールアセンブリ２１４をエネルギモジュール２００のモータ２０８に連結するように回転アセンブリ２０２のクラッチ機構の位置を調整する制御信号を送る。
【００８５】
また、Ｉ／Ｏインタフェースを、モバイルデバイス（スマートフォン及び／又は携帯型記憶デバイスのような）に接続してもよい。Ｉ／Ｏインタフェースには、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ハブ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）回路、近距離通信（ＮＦＣ）回路、又は他の有線若しくは無線通信回路が含まれてもよい。いくつかの態様では、モバイルデバイスは、センサ入力、ナビゲーション入力、及び／又はネットワークアクセスを提供してもよい。
【００８６】
上述のコンポーネントを、データ（制御可能なパラメータを含む）を送受信するネットワークインタフェース１３２６を介して、ネットワーク１３２４（インターネット又はローカルイントラネットのような）に接続してもよい。ネットワークインタフェース１３２６には、１又はそれよりも多くのＩＥＥＥ８０２準拠の回路が含まれてもよい。セントラルバス１３１２は、上述のハードウェアコンポーネント／回路をともに接続するのに設けられ、これらの間のデジタル通信のための少なくとも１つのパスを提供する。
【００８７】
処理システムは、ネットワーク化されたデスクトップコンピュータ、端末、又は個人用デバイス（タブレットコンピュータ若しくは携帯電話のような）であってもよい。上述のデータベースは、サーバ上に遠隔記憶されてもよく、サーバには、処理システムに類似するか又は処理システムと同じコンポーネントが含まれてもよい。これらのデバイスは、ネットワークを介して通信してもよい。
【００８８】
適切なソフトウェア（オペレーティングシステム又はアプリケーションのような）は、処理システムのコンピュータ可読媒体（メモリ１３１０及び記憶デバイスを含む）にタンジブルに記憶することができる。コンピュータ可読媒体の他の例は、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、若しくは他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、又はコンピュータが読み取ることができるあらゆる他の媒体である。ソフトウェアは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール、アプリケーションソフトウェア、及び／又はグラフィカルユーザインタフェースを含んでもよく、しかしながらこれらに限定されない。
【００８９】
上述した媒体上のコンピュータコード要素は、解釈可能又は実行可能なコード機構であってもよく、当該コンピュータコード要素は、スクリプト、解釈可能なプログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、及び完全に実行可能なプログラムを含むが、これらに限定されない。更に、本開示の態様の処理の一部を、よりよい性能、信頼性及び／又はコストのために分散してもよい。
【００９０】
本開示で説明されている手順及びルーチンを、デバイス、システム、方法又はコンピュータプログラム製品として具体化してもよく、１又はそれよりも多くの専用回路又はプログラムされたプロセッサを介して実行してもよい。したがって、本開示で示されている説明は、専らハードウェアの形態、専ら、ハードウェア上で実行されるソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む。）の形態、又は専用のハードウェアコンポーネントと特定のアルゴリズム及びプロセスコードによって構成される一般的なプロセッサとの組合せを介する形態をとってもよい。ハードウェアコンポーネントは、「回路」、「モジュール」、「ユニット」、「デバイス」又は「システム」と呼ばれる。ハードウェアによって実行される実行可能コードは、タンジブルメモリデバイス（コンピュータプログラム製品のような）上に具体化される。例には、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、ハードディスクユニット、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び他のメモリデバイスが含まれる。
【００９１】
本開示の実施形態に係る方法、システム及びコンピュータプログラム製品のフローチャート説明図及びブロック図を参照してきた。その態様は、コンピュータプログラム命令によって実行される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、又はマシンを生じる他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供され、その結果、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介し実行される命令によって、フローチャート及び／又はブロック図の１若しくは複数のブロックに明示される機能／動作を実行する手段が生成されるようにしてもよい。
【００９２】
また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置を特定の方法で機能させることが可能なコンピュータ可読媒体に記憶され、その結果、コンピュータ可読媒体に記憶された命令によって、フローチャート及び／又はブロック図の１若しくは複数のブロックに明示される機能／動作を実行する命令手段を含む製品が生成されるようにしてもよい。
【００９３】
更に、コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置にロードし、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で一連の動作ステップを実行させて、コンピュータ実行プロセスを生じるようにし、その結果、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令によって、フローチャート及び／又はブロック図の１若しくは複数のブロックに明示される機能／動作を実行するプロセスが提供されるようにしてもよい。
【００９４】
多くの実施形態を説明してきた。しかしながら、本開示の真意及び範囲から逸脱することなく、種々の変更を行い得ることが理解されるであろう。例えば、開示されている技術のステップが異なる順序で行われたならば、開示されているシステムのコンポーネントが異なる方法で組み合わされたならば、又は、コンポーネントが他のコンポーネントに置換若しくは補足されたならば、望ましい結果が達成されるかもしれない。本開示で説明されている機能、プロセス及びアルゴリズムは、ハードウェア、又はハードウェアによって実行されるソフトウェア（本開示で説明されている機能、プロセス及びアルゴリズムを実行するプログラムコード及び／又はコンピュータ命令を実行するように構成されたコンピュータプロセッサ及び／又はプログラマブル回路を含む）により実行されてもよい。加えて、実施形態は、説明されているものと同一ではないモジュール又はハードウェア上で実行されてもよい。したがって、他の実施形態は、特許請求の範囲に記載され得る範囲内にある。
【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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