(57)【要約】【課題】高電力電気バスを介して、アクティブサスペンションシステムなどの１つまたは複数の高電力負荷を供給する。【解決手段】車両電気システムは、車両バッテリに接続された電気バスとは無関係に制御される高電力電気バスを含み得る。高電力電気バスは、車両バッテリから電力を引き出す電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）によって少なくとも部分的に供給することができ、電力コンバータは、車両バッテリから高電力電気バスを少なくとも部分的に減結合することができる。高電力電気負荷（例えば、アクティブサスペンションシステムなど）は、高電力電気バスによって給電することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータであって、前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である電力コンバータと、
前記第２の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置と
を含み、
少なくとも１つの負荷が前記第２の電気バスと結合され、
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから前記少なくとも１つの負荷に電力を提供し、前記第１の電気バスから引き出される電力を最大電力以下に制限するように構成され、前記少なくとも１つの負荷が前記最大電力よりも多くの電力を引き出す際は、前記少なくとも１つの負荷が前記エネルギー貯蔵装置から少なくとも部分的に電力を引き出す、車両用の電気システム。
【請求項２】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの負荷が前記最大電力よりも少ない電力を引き出す際は、前記少なくとも１つの負荷によって引き出される前記電力が前記電力コンバータと前記エネルギー貯蔵装置の両方によって供給される、請求項１に記載の電気システム。
【請求項４】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから引き出される電流を最大電流以下に制限することによって、前記第１の電気バスから引き出される前記電力を制限するように構成される、請求項１に記載の電気システム。
【請求項５】
前記最大電流限度が少なくとも１つの時間平均電流値を含む、請求項４に記載の電気システム。
【請求項６】
前記エネルギー貯蔵装置の端子が前記第２の電気バスと同じ電気ノードのところにある、請求項１に記載の電気システム。
【請求項７】
前記エネルギー貯蔵装置が前記電力コンバータを介して前記第２の電気バスと結合される、請求項１に記載の電気システム。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵装置を制御するように構成されたバッテリ管理システムおよび平衡回路の少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の電気システム。
【請求項９】
前記最大電力が、電子制御装置によって制御され、前記電子制御装置によって前記電力コンバータに送られる、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１０】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータであって、前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である電力コンバータ
を含み、
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから、前記第２の電気バスと結合された負荷に電力を提供し、一定の時間間隔内に前記第１の電気バスから引き出されたエネルギーの量に基づいて、前記第１の電気バスから引き出される電力を最大電力以下に制限するように構成される、車両用の電気システム。
【請求項１１】
前記電力が第１の電力であり、前記最大電力が第１の最大電力であり、前記エネルギーの量が第１のエネルギーの量であり、前記時間間隔が第１の時間間隔であり、
前記電力コンバータが、第２の時間間隔内に前記第１の電気バスから引き出された第２のエネルギーの量に基づいて、前記第１の電気バスから引き出される第２の電力を第２の最大電力以下に制限するように構成される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１２】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの負荷が前記最大電力よりも少ない電力を引き出す際は、前記少なくとも１つの負荷によって引き出される前記電力が、前記第１の電気バスと、前記第２の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置との両方によって供給される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１４】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから引き出される電流を最大電流以下に制限することによって、前記第１の電気バスから引き出される前記電力を制限するように構成される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１５】
前記最大電力が、通信ネットワークを介して前記電力コンバータと結合されるコントローラによって制御される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１６】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータであって、前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位であり、前記電力コンバータが前記車両の状態を示す信号を受信するように構成される、電力コンバータ
を含み、
前記車両の前記状態が、前記第１の電気バスから利用可能なエネルギーの測定量を表し、
少なくとも１つの負荷が前記第２の電気バスと結合され、
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから前記少なくとも１つの負荷に電力を提供し、前記車両の前記状態に基づいて、前記第１の電気バスから引き出される電力を制限するように構成される、車両用の電気システム。
【請求項１７】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１６に記載の電気システム。
【請求項１８】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから引き出される電流を最大電流以下に制限することによって、前記第１の電気バスから引き出される前記電力を制限するように構成される、請求項１６に記載の電気システム。
【請求項１９】
前記最大電流が少なくとも１つの時間平均電流値を含む、請求項１８に記載の電気システム。
【請求項２０】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから引き出される電力を最大電力以下に制限することによって、前記第１の電気バスから引き出される前記電力を制限するように構成され、前記最大電力が、前記電力コンバータと結合されたコントローラによって制御される、請求項１６に記載の電気システム。
【請求項２１】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータを含み、前記電力コンバータが、前記第２の電気バスと結合されたパワーソースおよび／またはパワーシンクに応じて前記第２の電圧が変化できるように構成され、前記第２の電圧が第１の閾値と第２の閾値との間で変動することができる、車両用の電気システム。
【請求項２２】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項２３】
前記パワーソースおよび／またはパワーシンクが回生パワーソースを含む、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項２４】
前記パワーソースおよび／またはパワーシンクが回生ブレーキシステムおよび／または回生サスペンションシステムを含む、請求項２３に記載の電気システム。
【請求項２５】
前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項２６】
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差が前記第１の閾値と前記第２の閾値の平均の少なくとも５％である、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項２７】
前記第１の閾値と前記第２の閾値との前記差が前記第１の閾値と前記第２の閾値の前記平均の少なくとも１０％である、請求項２６に記載の電気システム。
【請求項２８】
前記第１の閾値と前記第２の閾値との前記差が前記第１の閾値と前記第２の閾値の前記平均の少なくとも２０％である、請求項２７に記載の電気システム。
【請求項２９】
前記第２の電圧が、前記電力コンバータと、少なくとも１つの負荷を制御する前記第２の電気バスと動作可能に結合された少なくとも１つの負荷コントローラとの両方によって制御され、
前記少なくとも１つの負荷コントローラが前記第２の電圧を測定し、
前記少なくとも１つの負荷コントローラがモータコントローラを含み、
前記少なくとも１つの負荷コントローラが、前記第２の電圧に基づいて前記負荷を制御するアルゴリズムを実行する、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項３０】
前記第１の閾値が低電圧限度を含み、前記第２の閾値が高電圧限度を含む、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項３１】
前記第１の電気バスが実質的に１２Ｖで動作し、前記第２の電気バスが実質的に４０〜５０Ｖで動作する、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項３２】
前記電力コンバータおよび／または前記第２の電気バスと結合された負荷を制御するコントローラが、前記第２の電圧を決定し、前記第２の電圧に基づいて前記車両の動作状態を判断し、前記動作状態が、負荷遮断状態、第２の電気バスから第１の電気バスへの回生状態、第１の電気バスから第２の電気バスへの消費状態、過電圧保護状態、短絡状態、エネルギー貯蔵再充電状態、エネルギー貯蔵放電状態の少なくとも１つを含み、前記動作状態が、前記第２の電圧と前記動作状態を表現する１つまたは複数の電圧閾値との比較に基づいて判断され、前記コントローラが、前記動作状態に基づいて、前記電力コンバータおよび／または前記第２の電気バスと結合された負荷を制御する、請求項２１に記載の電気システム。
【請求項３３】
前記１つまたは複数の電圧閾値が、前記第１の電気バスおよび／または前記第２の電気バスを介して利用可能なエネルギーの量を表す車両状態に基づいて動的に更新される、請求項３２に記載の電気システム。
【請求項３４】
第１の電圧で動作し、電気車両の駆動モータを駆動する第１の電気バスと、
前記第１の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置と、
前記第１の電圧より低い第２の電圧で動作する第２の電気バスと、
前記第１の電気バスと前記第２の電気バスとの間で電力を転送するように構成された電力コンバータと、
電子制御装置に接続され、当該電子制御装置によって制御される少なくとも１つの電気負荷であって、前記第２の電気バスから給電され、アクティブサスペンションアクチュエータを含む少なくとも１つの電気負荷と
を含む、電気車両用の電気システム。
【請求項３５】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項３４に記載の電気システム。
【請求項３６】
前記電力コンバータが双方向または単方向である、請求項３４に記載の電気システム。
【請求項３７】
前記電子制御装置が４象限コントローラを含み、前記アクティブサスペンションアクチュエータが能動的に制御されるかまたは準能動的に制御される、請求項３４に記載の電気システム。
【請求項３８】
複数の接続負荷に電力を伝達するように構成された電気バスと、
前記電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置であって、充電の状態を有し、前記複数の接続負荷に電力を伝達するように構成されるエネルギー貯蔵装置と、
前記エネルギー貯蔵装置に電力を提供し、前記エネルギー貯蔵装置の前記充電の状態を調整するように構成された電力コンバータと、
予想される将来の走行状態に関する情報を得る少なくとも１つのデバイスと
を含み、
前記電力コンバータが、前記予想される将来の走行状態に基づいて前記エネルギー貯蔵装置の前記充電の状態を調整する、車両用の電気システム。
【請求項３９】
予想される将来の走行状態に関する情報を得る前記少なくとも１つのデバイスが、
前方監視センサ、
ステアリング動作センサ、
車両ナビゲーションシステム、
アクティブサスペンションシステムアクチュエータ、
前記車両の位置を特定する受信機、および、
前記複数の接続負荷のうちの１つの負荷
の少なくとも１つを含む、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４０】
予想される将来の走行状態に関する情報を得る前記少なくとも１つのデバイスが、第１の前部アクティブサスペンションアクチュエータおよび第２の前部アクティブサスペンションアクチュエータを含む、請求項３９に記載の電気システム。
【請求項４１】
前記複数の接続負荷が、前記車両の１つまたは複数の車輪と機械的に結合された少なくとも１つの統合アクティブ車両サスペンションシステムを含む、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４２】
前記複数の接続負荷が、車両運動を制御する第２のシステムを含む、請求項４１に記載の電気システム。
【請求項４３】
前記第２のシステムが、電気式パワーステアリングシステム、アンチロックブレーキシステム、電気式アンチロール安定性システムおよび電子安定性制御システムの少なくとも１つを含む、請求項４２に記載の電気システム。
【請求項４４】
前記エネルギー貯蔵装置の端子が前記第２の電気バスと同じ電気ノードのところにある、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４５】
前記エネルギー貯蔵装置が前記電力コンバータを介して前記第２の電気バスと結合される、請求項３８に記載の電気システム。
【請求項４６】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータであって、前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である電力コンバータと、
前記電力コンバータの両端間に接続されたエネルギー貯蔵装置であって、前記エネルギー貯蔵装置の第１の端子は前記第１の電気バスに接続され、前記エネルギー貯蔵装置の第２の端子は前記第２の電気バスに接続されるエネルギー貯蔵装置と
を含み、
少なくとも１つの負荷が前記第２の電気バスと結合され、
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから前記少なくとも１つの負荷に電力を提供し、前記第１の電気バスから引き出される正味電力を最大電力以下に制限するように構成され、前記第１の電気バスから引き出される正味電力が、前記電力コンバータおよび前記エネルギー貯蔵装置を通る電力の組合せを含む、車両用の電気システム。
【請求項４７】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの負荷の少なくとも１つが前記第２の電気バスへの電力を回生するように構成される、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項４９】
前記エネルギー貯蔵装置が、コンデンサ、スーパーコンデンサ、鉛酸バッテリ、リチウムイオンバッテリおよびリン酸リチウムバッテリの少なくとも１つを含む、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５０】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスに流れ込むかまたは前記第１の電気バスから流れ出る正味電力を制御するため、前記電力コンバータを通って流れる電力の大きさおよび／または方向を制御するように構成される、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５１】
前記電力コンバータが、第１の電流は前記第１の電気バスと前記第２の電気バスとの間を第１の方向に前記電力コンバータを通って流れ、第２の電流は前記第１の電気バスと前記第２の電気バスとの間を第２の方向に前記エネルギー貯蔵装置を通って流れるように動作するように構成され、前記第１の方向と前記第２の方向が反対方向である、請求項５０に記載の電気システム。
【請求項５２】
前記エネルギー貯蔵装置と直列接続された電子制御式遮断スイッチをさらに含む、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５３】
前記第２の電圧が、緩く調整され、第１の閾値と第２の閾値との間で変動することができる、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５４】
前記電力コンバータが、電流源として動作するＤＣ／ＤＣコンバータを含み、前記第２の電圧が、前記第２の電気バス上の負荷の変化に応じて変動する、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５５】
前記電力コンバータが二重入力コンバータまたは複数の電力コンバータを含む、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５６】
前記電力コンバータが、前記第２の電気バスからの回生電力スパイクが前記第１の電気バスに与える影響を低減するため、電流を動的に調整する、請求項４６に記載の電気システム。
【請求項５７】
電力コンバータが第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成される車両用の電気システムであって、
前記第２の電気バスと結合された少なくとも１つの負荷を制御するように構成された少なくとも１つのコントローラであって、前記第２の電圧を測定し、前記第２の電圧に基づいて前記車両の状態を判断するように構成され、前記車両の前記状態に基づいて前記少なくとも１つの負荷を制御するように構成された少なくとも１つのコントローラ
を含む、電気システム。
【請求項５８】
前記電気システムが前記電力コンバータを含み、前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項５９】
前記少なくとも１つのコントローラが、前記第２の電気バスと結合された複数の負荷を制御するように構成された複数のコントローラを含み、前記複数の負荷が、前記第２の電気バスから利用可能なエネルギーを共有する、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項６０】
前記第２の電気バスから電力を受信し、前記第２の電気バスに電力を伝達するように構成されたエネルギー貯蔵装置をさらに含む、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項６１】
前記エネルギー貯蔵装置が、コンデンサ、スーパーコンデンサ、鉛酸バッテリ、リチウムイオンバッテリおよびリン酸リチウムバッテリの少なくとも１つを含む、請求項６０に記載の電気システム。
【請求項６２】
前記エネルギー貯蔵装置が、前記第２の電気バスとグランドとの間、前記第２の電気バスと前記第１の電気バスとの間、および、前記第１の電気バスとグランドとの間のうちの１つで接続され、グランドが前記車両のシャシの電圧である、請求項６０に記載の電気システム。
【請求項６３】
前記車両の前記状態が、前記第２の電気バスから前記少なくとも１つのコントローラに利用可能なエネルギーの測定量を表す、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項６４】
前記利用可能なエネルギーの測定量が、前記第２の電気バス上に存在する電気負荷、前記電力コンバータの動作状態および前記第２の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置の充電の状態の少なくとも１つのインディケーションを含む、請求項６３に記載の電気システム。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの負荷がアクティブサスペンションアクチュエータを含む、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項６６】
前記第２の電圧が閾値を下回るとき、前記第２の電圧が、前記第２の電気バスにおけるエネルギー利用可能性が低い状態を含む前記車両の前記状態を示す、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項６７】
前記第２の電気バスにおけるエネルギー利用可能性が低い状態を含む前記車両の前記状態を判断することに応じて、前記少なくとも１つのコントローラが、前記少なくとも１つの負荷に提供される電力を低減するためにおよび／または前記少なくとも１つの負荷に提供できる最大電力を低減するために、前記少なくとも１つの負荷を制御する、請求項６６に記載の電気システム。
【請求項６８】
前記第２の電圧が閾値を上回るとき、前記第２の電圧が、前記第２の電気バスにおけるエネルギー利用可能性が高い状態を含む前記車両の前記状態を示す、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項６９】
前記第２の電気バスにおけるエネルギー利用可能性が高い状態を含む前記車両の前記状態を判断することに応じて、前記少なくとも１つのコントローラが、前記少なくとも１つの負荷に提供される電力を増加するためにおよび／または前記少なくとも１つの負荷に提供できる最大電力を増加するために、少なくとも１つの負荷を制御する、請求項６８に記載の電気システム。
【請求項７０】
前記電力コンバータが、前記第２の電気バスと結合されたパワーソースおよび／またはパワーシンクに応じて前記第２の電圧が変化できるように構成され、前記第２の電圧が、第１の閾値と第２の閾値との間で変動することができる、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項７１】
前記少なくとも１つの負荷が複数の負荷を含み、前記複数の負荷には優先レベルが個別に割り当てられる、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項７２】
前記優先レベルが前記第２の電気バスの電圧レベルと関連付けられ、前記関連付けられた電圧レベルに達すると、前記優先レベルを有する負荷への電力が低減される、および／または、前記負荷に提供できる最大電力が低減される、請求項７１に記載の電気システム。
【請求項７３】
前記負荷への電力および／または前記負荷に提供できる前記最大電力が、前記第２の電圧および前記第２の電圧の変化率に基づいて低減される、請求項７２に記載の電気システム。
【請求項７４】
前記優先レベルに基づいて、前記負荷への電力が前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の変化率に基づいて第１の時間に低減され、前記負荷への電力が前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の変化率に基づいて第２の時間に増加される、請求項７１に記載の電気システム。
【請求項７５】
前記少なくとも１つのコントローラが、閾値を超える前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の前記変化率に基づいて、前記少なくとも１つの負荷に提供される電力を低減または増加するように構成される、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項７６】
前記少なくとも１つのコントローラが、前記第２の電圧に基づいて前記車両状態の前記状態を判断するように構成され、前記車両の前記状態が、負荷遮断状態、第２の電気バスから第１の電気バスへの回生状態、第１の電気バスから第２の電気バスへの消費状態、過電圧保護状態、短絡状態、エネルギー貯蔵再充電状態、エネルギー貯蔵放電状態の少なくとも１つを含み、前記動作状態が、前記第２の電圧と前記動作状態を表現する１つまたは複数の電圧閾値との比較に基づいて判断され、前記少なくとも１つのコントローラが、前記動作状態に基づいて前記電力コンバータおよび／または前記少なくとも１つの負荷を制御する、請求項５７に記載の電気システム。
【請求項７７】
電力コンバータが第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成される車両用の電気システムであって、
前記第２の電気バスと結合された少なくとも１つのアクティブサスペンションアクチュエータを制御するように構成された少なくとも１つのコントローラであって、前記第２の電圧を測定し、前記第２の電圧に基づいて前記車両の状態を判断するように構成された少なくとも１つのコントローラであり、前記車両の前記状態に基づいて前記少なくとも１つのアクティブサスペンションアクチュエータを制御するように構成された少なくとも１つのコントローラ
を含む、電気システム。
【請求項７８】
前記車両の前記状態が、前記第２の電気バスから前記少なくとも１つのコントローラに利用可能なエネルギーの測定量を表す、請求項７７に記載の電気システム。
【請求項７９】
前記少なくとも１つのコントローラが、前記車両の前記状態に基づいて、前記少なくとも１つのアクティブサスペンションアクチュエータに提供される電力を低減するように構成される、請求項７７に記載の電気システム。
【請求項８０】
電力が、閾値を超える前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の前記変化率に基づいて低減される、請求項７７に記載の電気システム。
【請求項８１】
前記少なくとも１つのコントローラが、閾値を超える前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の前記変化率に基づいて、前記少なくとも１つのアクティブサスペンションアクチュエータに提供できる最大電力を増加するように構成される、請求項７７に記載の電気システム。
【請求項８２】
車両の少なくとも１つの負荷を動作する方法であって、前記車両が、電力コンバータが第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成される電気システムを有し、少なくとも１つの負荷が前記第２の電気バスと結合される、方法であり、
前記第２の電圧を測定するステップと、
前記第２の電圧に基づいて前記車両の状態を判断するステップと、
前記車両の前記状態に基づいて前記少なくとも１つの負荷を制御するステップと
を含む、方法。
【請求項８３】
前記少なくとも１つの負荷がアクティブサスペンションアクチュエータを含み、前記少なくとも１つの負荷を制御するステップが前記車両の前記状態に基づいて前記アクティブサスペンションアクチュエータを制御するステップを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記少なくとも１つの負荷が、前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の変化率に基づいて、前記少なくとも１つの負荷に提供される電力をスロットル調整することによって制御される、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
電力が、閾値を超える前記第２の電圧および／または前記第２の電圧の前記変化率に基づいて低減または増加される、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記閾値が、前記少なくとも１つの負荷に割り当てられた優先度に基づいて設定される、請求項８５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、米国特許法第１２０条の下で、２０１４年３月１４日に出願された「VEHICULAR HIGH POWER ELECTRICAL SYSTEM」と称する米国特許出願第１４／２１２，４３１号および２０１４年３月１４日に出願された「SYSTEM AND METHOD FOR USING VOLTAGE BUS LEVELS TO SIGNAL SYSTEM CONDITIONS」と称する米国特許出願第１４／２１２，４９１号の利益を主張し、米国特許出願第１４／２１２，４３１号および米国特許出願第１４／２１２，４９１号の各々は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０１３年３月１５日に出願された「ACTIVE SUSPENSION」と称する米国仮特許出願第６１／７８９，６００号および２０１３年４月２３日に出願された「ACTIVE SUSPENSION」と称する米国仮特許出願第６１／８１５，２５１号への優先権を主張し、前述の出願の各々は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
背景
１．発明の分野
本明細書で説明される技法は、概して、車両電気システムに関し、具体的には、複数の電気バスを有する車両電気システムに関する。高電力電気バスを介して、例えば、アクティブサスペンションシステムなどの１つまたは複数の高電力負荷を供給するための技法が説明される。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術分野についての論考
標準の車両バッテリに接続された低電力（１４Ｖ）バスと、高電力（４２Ｖまたは４８Ｖ）バスとを有する二重電圧の自動車電気システムが提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用の様々なタイプのアクティブサスペンションシステムが提案されている。そのようなシステムは、通常、連続的に稼働する油圧アクチュエータポンプを有し、車両電気システムからかなりの量の電力を引き出す。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
いくつかの実施形態は、車両用の電気システムに関する。電気システムは、第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータを含む。第２の電圧は、車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である。また、電気システムは、第２の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置も含む。少なくとも１つの負荷は、第２の電気バスと結合される。電力コンバータは、第１の電気バスから少なくとも１つの負荷に電力を提供し、第１の電気バスから引き出される電力を最大電力以下に制限するように構成される。少なくとも１つの負荷が最大電力よりも多くの電力を引き出す際は、少なくとも１つの負荷は、エネルギー貯蔵装置から少なくとも部分的に電力を引き出す。
【０００６】
いくつかの実施形態は、車両用の電気システムに関する。電気システムは、第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータを含む。第２の電圧は、車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である。電力コンバータは、第１の電気バスから第２の電気バスと結合された負荷に電力を提供し、一定の時間間隔内に第１の電気バスから引き出されたエネルギーの量に基づいて、第１の電気バスから引き出される電力を最大電力以下に制限するように構成される。
【０００７】
いくつかの実施形態は、車両用の電気システムに関する。電気システムは、第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータを含む。第２の電圧は、車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である。電力コンバータは、車両の状態を示す信号を受信するように構成される。車両の状態は、第１の電気バスから利用可能なエネルギーの測定量を表す。少なくとも１つの負荷は、第２の電気バスと結合される。電力コンバータは、第１の電気バスから少なくとも１つの負荷に電力を提供し、車両の状態に基づいて、第１の電気バスから引き出される電力を制限するように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態は、車両用の電気システムに関する。電気システムは、第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータを含む。電力コンバータは、第２の電気バスと結合されたパワーソースおよび／またはパワーシンクに応じて第２の電圧が変化できるように構成される。第２の電圧は、第１の閾値と第２の閾値との間で変動することができる。
【０００９】
いくつかの実施形態は、電気車両用の電気システムに関する。電気システムは、第１の電気バスを含み、第１の電気バスは、第１の電圧で動作し、電気車両の駆動モータを駆動する。電気システムは、第１の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置を含む。また、電気システムは、第１の電圧より低い第２の電圧で動作する第２の電気バスも含む。また、電気システムは、第１の電気バスと第２の電気バスとの間で電力を転送するように構成された電力コンバータも含む。電気システムは、少なくとも１つの電気負荷をさらに含み、少なくとも１つの電気負荷は、電子制御装置に接続され、電子制御装置によって制御される。少なくとも１つの電気負荷は、第２の電気バスから給電される。少なくとも１つの電気負荷は、アクティブサスペンションアクチュエータを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態は、車両用の電気システムに関する。電気システムは、複数の接続負荷に電力を伝達するように構成された電気バスを含む。また、電気システムは、電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置も含む。エネルギー貯蔵装置は、充電の状態を有する。エネルギー貯蔵装置は、複数の接続負荷に電力を伝達するように構成される。また、電気システムは、電力コンバータも含み、電力コンバータは、エネルギー貯蔵装置に電力を提供し、エネルギー貯蔵装置の充電の状態を調整するように構成される。電気システムは、予想される将来の走行状態に関する情報を得る少なくとも１つのデバイスをさらに含む。電力コンバータは、予想される将来の走行状態に基づいてエネルギー貯蔵装置の充電の状態を調整する。
【００１１】
いくつかの実施形態は、車両用の電気システムに関する。電気システムは、第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータを含む。第２の電圧は、車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である。また、電気システムは、電力コンバータの両端間に接続された（connected across the power converter）エネルギー貯蔵装置も含む。エネルギー貯蔵装置の第１の端子は第１の電気バスに接続され、エネルギー貯蔵装置の第２の端子は第２の電気バスに接続される。少なくとも１つの負荷は、第２の電気バスと結合される。電力コンバータは、第１の電気バスから少なくとも１つの負荷に電力を提供し、第１の電気バスから引き出される正味電力を最大電力以下に制限するように構成される。第１の電気バスから引き出される正味電力は、電力コンバータおよびエネルギー貯蔵装置を通る電力の組合せを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態は、電力コンバータが第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成される車両用の電気システムに関する。電気システムは、第２の電気バスと結合された少なくとも１つの負荷を制御するように構成された少なくとも１つのコントローラを含む。少なくとも１つのコントローラは、第２の電圧を測定し、第２の電圧に基づいて車両の状態を判断するように構成される。少なくとも１つのコントローラは、車両の状態に基づいて少なくとも１つの負荷を制御するように構成される。
【００１３】
いくつかの実施形態は、電力コンバータが第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成される車両用の電気システムに関する。電気システムは、第２の電気バスと結合された少なくとも１つのアクティブサスペンションアクチュエータを制御するように構成された少なくとも１つのコントローラを含む。少なくとも１つのコントローラは、第２の電圧を測定し、第２の電圧に基づいて車両の状態を判断するように構成される。少なくとも１つのコントローラは、車両の状態に基づいて少なくとも１つのアクティブサスペンションアクチュエータを制御するように構成される。
【００１４】
いくつかの実施形態は、車両の少なくとも１つの負荷を動作する方法に関する。車両は、電力コンバータが第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成される電気システムを有する。少なくとも１つの負荷は、第２の電気バスと結合される。方法は、第２の電圧を測定するステップと、第２の電圧に基づいて車両の状態を判断するステップと、車両の状態に基づいて少なくとも１つの負荷を制御するステップとを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態は、方法、デバイス（例えば、コントローラ）、および／または、プロセッサによって実行されると本明細書で説明される技法のいずれかを実行する命令がその上に格納されたコンピュータ可読記憶媒体に関連する。
【００１６】
前述の概要は、例示として提供され、制限することを意図するものではない。
【００１７】
図面の簡単な説明
図面では、様々な図に示される同一のまたはほぼ同一の各コンポーネントは、同様の参照文字によって表される。明確にするため、全ての図面において全てのコンポーネントがラベル付けされるわけではない。図面は、必ずしも原寸に比例するとは限らず、代わりに、本明細書で説明される技法の様々な態様を示すことに重点を置く。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】いくつかの実施形態による、２つの電気バスを有する車両電気システムを示す。
【図２】いくつかの実施形態による、エネルギー貯蔵装置がバスＢに接続された車両電気システムを示す。
【図３】いくつかの実施形態による、エネルギー貯蔵装置がバスＡに接続された車両電気システムを示す。
【図４】いくつかの実施形態による、エネルギー貯蔵装置がバスＡおよびバスＢに接続された車両電気システムを示す。
【図５】いくつかの実施形態による、一定の時間内に車両バッテリから引き出されたエネルギーの量に基づいて提供することができる最大電力の例示的なプロットを示す。
【図６Ａ】いくつかの実施形態による、電力コンバータおよびエネルギー貯蔵装置を通る電流の流れを示す。
【図６Ｂ】いくつかの実施形態による、電力コンバータおよびエネルギー貯蔵装置を通る電流の流れを示す。
【図６Ｃ】いくつかの実施形態による、電力コンバータおよびエネルギー貯蔵装置を通る電流の流れを示す。
【図７】いくつかの実施形態による、電力コンバータのヒステリシス制御を示す。
【図８Ａ】いくつかの実施形態による、例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図８Ｂ】いくつかの実施形態による、例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図８Ｃ】いくつかの実施形態による、例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図８Ｄ】いくつかの実施形態による、例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図８Ｅ】いくつかの実施形態による、例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図８Ｆ】いくつかの実施形態による、例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ａ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｂ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｃ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｄ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｅ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｆ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｇ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｈ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｉ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｊ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｋ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｌ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｍ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図９Ｎ】いくつかの実施形態による、さらなる例示的な電力変換およびエネルギー貯蔵トポロジを示す。
【図１０Ａ】いくつかの実施形態による、アクティブサスペンションアクチュエータおよびコーナーコントローラを示す。
【図１０Ｂ】いくつかの実施形態による、複数の負荷（例えば、コーナーコントローラおよびアクティブサスペンションアクチュエータ）がバスＢに接続された車両電気システムを示す。
【図１１】いくつかの実施形態による、バスＢに対する例示的な動作範囲を示す。
【図１２】コントローラの例示的なコンピューティングデバイスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
詳細な説明
いくつかの実施形態では、車両電気システムは、車両バッテリに接続された電気バスとは無関係に制御される高電力電気バスを含み得る。高電力電気バスは、車両バッテリから電力を引き出す電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）によって少なくとも部分的に供給されることができ、電力コンバータは、車両バッテリから高電力電気バスを少なくとも部分的に減結合する（decouple）ことができる。高電力電気負荷（例えば、アクティブサスペンションシステムなど）は、高電力電気バスによって給電することができる。
【００２０】
本明細書で説明される技法は、高電力電気バスおよびそれと結合された１つまたは複数の負荷を制御することに関する。本明細書で説明される技法は、高電力電気バスに接続された高電力電気負荷（例えば、アクティブサスペンションシステムなど）へのかなりの電力の迅速な供給を容易にすることができる（本明細書では、「オンデマンドエネルギー」の供給と呼ばれる技法）。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置は、オンデマンドエネルギーの供給を容易にするために高電力電気バスと結合される。かなりの量の電力を高電力電気バスに接続された負荷に提供する一方で、車両バッテリから引き出される電力の量を制限することができ、それにより、オンデマンドエネルギーの提供が車両電気システムの残りの部分に与える影響を軽減する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の回生システム（例えば、回生サスペンションシステムまたは回生ブレーキシステムなど）は、高電力電気バスと結合することができ、高電力電気バスに電力を供給することができる。いくつかの実施形態では、回生を実行しながら経時的に生成されるエネルギーの量が、アクティブサスペンションアクチュエータを能動的に駆動する際に消費される電力の量に実質的に等しくあり得るという意味では、アクティブサスペンションシステムは「エネルギー中性」であり得る。
【００２２】
図１は、いくつかの実施形態による車両電気システム１を示す。図１に示されるように、車両電気システム１は、２つの電気バス（すなわち、バスＡおよびバスＢ）を有する。バスＡおよびバスＢは、同じ電圧でも、異なる電圧でもよい。いくつかの実施形態では、バスＡおよびバスＢは、ＤＣ電圧を供給するＤＣバスである。バスＡは、車両バッテリ２の正端子に接続することができる。車両バッテリ２の負端子は、「グランド」（例えば、車両シャシ）に接続することができる。典型的な車両電気システムでは、車両バッテリ２（およびバスＡ）は、１２Ｖの公称電圧を有する。いくつかの実施形態では、バスＢは、バスＡよりも高い電圧であり得る（「グランド」を基準にして）。いくつかの実施形態では、バスＢは、例示として、２４Ｖ、４２Ｖまたは４８Ｖの公称電圧を有し得る。しかし、本明細書で説明される技法は、バスＡおよびバスＢが適切ないかなる電圧でもあり得るように、この点において制限されない。バスＡおよびバスＢの電圧は、以下でさらに論じられるように、車両の運用の間に変化し得る。車両バッテリ２は、従来の自動車電気システムのように、バスＡに接続される１つまたは複数の車両システム（図示せず）に電力を提供することができる。
【００２３】
車両電気システム１は、バスＡとバスＢとの間でエネルギーを転送するための電力コンバータ４を含む。電力コンバータ４は、１つまたは複数のスイッチによって制御されるスイッチング電力コンバータであり得る。いくつかの実施形態では、電力コンバータ４はＤＣ／ＤＣコンバータであり得る。電力コンバータ４は、単方向または双方向であり得る。電力コンバータ４が単方向である場合は、電力コンバータ４は、バスＡからバスＢに電力を提供するように構成することができる。電力コンバータ４が双方向である場合は、電力コンバータ４は、バスＢからバスＡにおよびバスＡからバスＢに電力を提供するように構成することができる。例えば、上記で言及されるように、いくつかの実施形態では、バスＢ上の１つまたは複数の負荷は回生式であり得る（回生サスペンションシステムまたは回生ブレーキシステムなど）。電力コンバータ４が双方向である場合は、バスＢと結合された回生システムからの電力は、電力コンバータ４を介してバスＢからバスＡに提供することができ、車両バッテリ２を充電することができる。本明細書で説明される技法がこの点において制限されないため、電力コンバータ４は、適切ないかなる電力変換トポロジも有し得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、双方向の電力コンバータ４は、両方向へのエネルギーの流れを可能にする。電力コンバータ４の電力転送能力は、異なる電力の流れ方向に対して同じであっても、異なっていてもよい。例えば、方向が反対の降圧型および昇圧型コンバータを含む構成の場合は、各コンバータは、同じ量の電力または異なる量の電力を処理するようにサイズ指定することができる。異なる方向への異なる電力変換能力を有する１２Ｖ〜４６Ｖのシステムにおける例として、１２Ｖから４６Ｖへの連続的な電力変換能力は１キロワットであり得、４６Ｖから１２Ｖへの逆方向における電力変換能力はたったの１００ワットであり得る。そのような非対称的なサイズ指定は、コスト、複雑性および空間を節約することができる。これらの因子は、自動車への応用では特に重要である。いくつかの実施形態では、電力コンバータ４は、電圧を上昇または低下することなく、エネルギーバッファ／電力管理システムとして使用することができる。入力および出力電圧はほぼ同じであり得る（例えば、１２Ｖから１２Ｖへのコンバータ）。いくつかの実施形態では、電力コンバータ４は、例えば、２４Ｖ〜６０Ｖまたは３００Ｖ〜４５０Ｖ（例えば、電気車両の場合）で変動する電圧でＤＣバスに接続することができる。
【００２５】
車両電気システム１は、電力コンバータ４が電力変換を実行する方法を制御するように構成されたコントローラ５（例えば、電子制御装置）を含み得る。電子制御装置５は、いかなるタイプのコントローラでもあり得、制御回路および／または命令を実行するプロセッサを含み得る。コントローラ５は、以下でさらに論じられるように、電力コンバータ４における電力の流れの方向および／または大きさを制御することができる。コントローラ５は、電力コンバータ４と統合することも（例えば、同じ回路基板上）、電力コンバータ５から分離することもできる。本明細書で説明される技法の別の態様は、外部のエネルギー管理制御信号が電力を調整する能力である。それを行うため、コントローラ５は、通信ネットワーク７を介して、コントローラ５が電力コンバータ４を制御するために使用できる情報（例えば、最大電力および／または電流）および／または命令を受信することができる。ネットワーク７は、適切ないかなるタイプの通信ネットワークでもあり得る。例えば、いくつかの実施形態では、ネットワーク７は、車両の異なるシステム間の通信を可能にする有線または無線通信バスであり得る。情報が有線接続を介してコントローラ５に提供される場合は、情報は、ワイヤまたは通信バス（例えば、ＣＡＮバス）を介して提供することができる。いくつかの実施形態では、車両からの外部のＣＡＮバス信号は、各方向における方向別の電力限度を動的に管理および変更するためにコントローラ５にコマンドを送信すること、または、電圧限度および充電曲線をダウンロードすることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５は、電力コンバータ４と同じモジュール内にあり、ワイヤおよび／または別のタイプの通信バスを介して電力コンバータ４と結合することができる。
【００２６】
図１に示されるように、１つまたは複数の車両システムは、バスＢに接続することができる。いくつかの実施形態では、バスＢは、高電力電気バスであり得る。上記で言及されるように、バスＢに接続された車両システムは、パワーソースまたはパワーシンク（例えば、負荷）であり得る。いくつかの車両システムは、ある時にはパワーソース、またある時にはパワーシンクの役割を果たし得る。
【００２７】
バスＢに接続することができる車両システムの非限定的な例は、サスペンションシステム８、トラクション／動的安定性制御システム１０、回生ブレーキシステム１２、エンジン始動／停止システム１４、電気式パワーステアリングシステム１６および電気自動回転制御システム１７を含む。他のシステム１８をバスＢに接続してもよい。１つまたは複数のいかなるシステムも、バスＢに／バスＢから電力を送信／受信するため、バスＢに接続することができる。
【００２８】
上記で言及されるように、バスＢに接続された１つまたは複数のシステムは、パワーソースの役割を果たし得る。例えば、サスペンションシステム８は、車輪および／または車両の動きに応じて電力を生成するように構成された回生サスペンションシステムであり得る。回生ブレーキシステム１２は、車両のブレーキをかけた際に電力を生成するように構成することができる。
【００２９】
バスＢに接続された１つまたは複数のシステムは、パワーシンクの役割を果たし得る。例えば、トラクション／動的安定性制御システム１０および／またはパワーステアリングシステム１６は、高電力負荷であり得る。別の例として、サスペンションシステム８は、アクティブサスペンションアクチュエータに給電するためにバスＢによって電力が提供されるアクティブサスペンションシステムであり得る。
【００３０】
バスＢに接続された１つまたは複数のシステムは、その時々において、パワーソースの役割も、パワーシンクの役割も果たし得る。例えば、サスペンションシステム８は、車輪イベントに応じて電力を生成し、アクティブサスペンションアクチュエータが能動的に駆動される際に電力を引き出すアクティブ／回生サスペンションシステムであり得る。
【００３１】
いくつかの実施形態では、車両電気システム１は、エネルギー貯蔵装置６を有し得る。エネルギー貯蔵装置６は、バスＢに接続された１つまたは複数の車両システム２０に電力を提供するため、直接または間接的に、バスＢと結合することができる。例えば、図２に示されるように、エネルギー貯蔵装置６の端子は、バスＢに直接接続することができる（すなわち、エネルギー貯蔵装置６の端子がバスＢと同じ電気ノードのところにあるような導電接続によって）。その代替としてまたはそれに加えて、エネルギー貯蔵装置６は、バスＢに間接接続することができる。例えば、図３に示されるように、エネルギー貯蔵装置６は、バスＡに直接接続し（すなわち、エネルギー貯蔵装置６の端子がバスＡと同じ電気ノードのところにあるような導電接続によって）、電力コンバータ４を介してバスＢに間接接続することができる。図４に示されるように、いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、バスＡとバスＢの両方に接続することができる。図４に示されるように、エネルギー貯蔵装置６の第１の端子はバスＢに直接接続し、エネルギー貯蔵装置６の第２の端子はバスＡに直接接続することができる。しかし、本明細書で説明される技法がこの点において制限されないため、エネルギー貯蔵装置６は、適切ないかなる構成でも接続することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、車両バッテリ２によって提供される電力の代わりにまたはそれに加えて、バスＢと結合された負荷への電力を提供することができる。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、負荷に応じて電力を供給することができ、それにより、負荷に応じて車両バッテリ２から引き出す必要がある電力の量を低減する。大きな負荷に応じてエネルギー貯蔵装置６によって電力の少なくとも一部分を提供することにより、車両バッテリ２からの大量の電力の引き出しを回避することができる。車両バッテリ２から過度の電力を引き出すことは、許容できないほど低い電圧へのバスＡの電圧の下降（droop）または車両バッテリ２の充電の状態の低下を引き起こし得る。したがって、車両バッテリ２から引き出すことができる電力の量に対する限度がある。負荷に応じてエネルギー貯蔵装置６から電力を提供することにより、エネルギー貯蔵装置６がない場合に可能であろう量よりも多くの量の電力を負荷に提供することが可能になる。
【００３３】
エネルギー貯蔵装置６は、例えば、バッテリ、コンデンサまたはスーパーコンデンサなど、エネルギーを貯蔵するための適切ないかなる装置も含み得る。適切なバッテリの例は、吸収ガラスマット（ＡＧＭ）バッテリなどの鉛酸バッテリや、リン酸鉄リチウムバッテリなどのリチウムイオンバッテリを含む。しかし、適切ないかなるタイプのバッテリ、コンデンサまたは他のエネルギー貯蔵装置も使用することができる。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、複数のエネルギー貯蔵装置（例えば、複数のバッテリ、コンデンサおよび／またはスーパーコンデンサ）を含み得る。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、異なるタイプのエネルギー貯蔵装置の組合せ（例えば、バッテリとスーパーコンデンサの組合せ）を含み得る。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、バスＢと結合された少なくとも１つのシステム２０にかなりの量の電力を迅速に提供することができる装置を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、０．５ｋＷを超えるか、１ｋＷを超えるかまたは２ｋＷを超える電力の提供が可能であり得る。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、１ｋＪ〜数百ｋＪ（例えば、１００〜２００ｋＪまたはそれを超える）のエネルギー貯蔵容量を有し得る。エネルギー貯蔵装置６が１つまたは複数のスーパーコンデンサを含む場合は、スーパーコンデンサは、１ｋＪ〜１０ｋＫまたは１０ｋＪを超えるエネルギー貯蔵容量を有し得る。スーパーコンデンサは、非常に高いピーク電力が可能である。例示として、１ｋＪのエネルギー貯蔵を有するスーパーコンデンサストリングは、１ｋＷを超えるピーク電力を提供することができる。エネルギー貯蔵装置が１つまたは複数のバッテリを含む場合は、１つまたは複数のバッテリは、１０ｋＪ〜２００ｋＪまたは２００ｋＪを超えるエネルギー貯蔵容量を有し得る。スーパーコンデンサと比較すると、１０ｋＪのバッテリストリングは、約１ｋＷのピーク電力に制限され得る。いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、並列接続されたバッテリストリングを使用しておよび／またはバッテリとスーパーコンデンサの組合せを使用して、大容量のエネルギー貯蔵と高いピーク電力の両方を達成することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６には、バッテリ管理システムおよび／または平衡回路９が提供される。バッテリ管理システムおよび／または平衡回路９は、エネルギー貯蔵装置６のバッテリおよび／またはスーパーコンデンサ間の充電の平衡を保つことができる。
【００３５】
例示的な実施形態では、サスペンションシステム８は、アクティブサスペンションアクチュエータを能動的に制御することができる（例えば、車輪の動きを制御するため）車両用のアクティブサスペンションシステムであり得る。アクティブサスペンションアクチュエータの能動的な制御は、車両の車輪上の走行表面によってもたらされる力を予期するためおよび／またはその力に応答するために実行することができる。アクティブサスペンションシステムは、バスＢから供給される電力によって駆動される１つまたは複数のアクチュエータを含み得る。例えば、アクチュエータは、流体ポンプを駆動して油圧ダンパを作動させることができる電動モータを含み得る。アクチュエータコントローラは、車両および／または車輪の運動に応じてアクチュエータを制御することができる。例えば、アクティブサスペンションアクチュエータは、車両の残りの部分への力の移動を低減するため、道路の隆起を予期してまたは道路の隆起に応じて、車輪を持ち上げることができる。別の例として、アクティブサスペンションアクチュエータは、車輪が道路のくぼみに当たった際に車両の残りの部分の動きを最小限に抑えるため、車輪を道路のくぼみに押し下げることができる。状況に応じて、アクチュエータコントローラは、アクティブサスペンションアクチュエータを駆動するため、バスＢからのかなりの量の電力（例えば、５００Ｗ）の迅速な提供を要求することができる。バスＢと結合されたエネルギー貯蔵装置６は、アクチュエータによって要求された電力の少なくとも一部分を提供することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、コントローラ５および／または電力コンバータ４は、バスＡから（例えば、車両バッテリ２から）バスＢに提供される電力の量を最大電力以下に制限するように構成することができる。バスＡから引き出すことができる最大電力を設定することにより、車両バッテリ２から過度の量のエネルギーを引き出すことを阻止し、例えば、バスＡ上での電圧降下の発生を回避することができる。以下でさらに論じられるように、最大電力の適切ないかなる値も、車両および因子（エネルギー貯蔵容量および／または車両バッテリ２の充電の状態など）または他の因子に応じて選択することができる。コントローラ５は、最大電力に基づいて電力コンバータ４を制御することができる。コントローラ５は、最大電力を表す情報を適切なデータ格納装置に格納することができる。
【００３７】
バスＢに接続されたシステムによって電力が要求されると、電力は、車両バッテリ２（例えば、バスＡおよび電力コンバータ４を介して）、エネルギー貯蔵装置６、または、車両バッテリ２とエネルギー貯蔵装置６の組合せによって供給することができる。バスＡから引き出される電力が最大電力を下回るときは、電力コンバータ４は、バスＡからの電力の引き出しを可能にすることができる。しかし、電力コンバータ４は、バスＡから引き出される電力の量が最大を超えないように制御することができる。バスＡに要求された電力の量が最大を超えるときは、電力コンバータ４は、バスＢに提供される電力の量を最大電力に制限するように制御することができる。
【００３８】
例として、電力コンバータ４が車両バッテリ２から引き出される電力を１ｋＷの最大電力以下に制限するように構成され、バスＢによって要求された車両バッテリ２からの電力の量が０．５ｋＷである場合は、電力コンバータ４は、必要な０．５ｋＷをバスＢに供給することができる。しかし、１ｋＷを超える量が必要な場合は、電力コンバータ４は、最大電力（例えば、この例では１ｋＷ）をバスＢに提供し、必要な追加の電力はエネルギー貯蔵装置６から引き出すことができる。例えば、車両バッテリから引き出してバスＢに供給することができる最大電力が１ｋＷであり、バスＢと結合された負荷が２ｋＷを要求する場合は、１ｋＷの電力を車両バッテリ２から提供し、残りの１ｋＷの電力をエネルギー貯蔵装置６によって提供することができる。
【００３９】
電力コンバータ４は、適切ないかなる方法でも、バスＡからバスＢに提供される電力を制限することができる。いくつかの実施形態では、電力コンバータ４は、車両バッテリ２から引き出される電流を制限することによって、バスＡからバスＢに提供される電力を制限することができる。いくつかの実施形態では、電力コンバータ４は、電力コンバータ４の入力電流（バスＡ側）を制限することができる。最大電流および／または電力の値は、コントローラ５と結合された適切ないかなるデータ格納装置にも格納することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ５は、電力コンバータ５を通って流れる電力の量を最大電力に制限するため、電力コンバータ４の１つまたは複数の動作パラメータ（例えば、デューティサイクル、スイッチング周波数など）を設定することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、バスＡからバスＢに提供することができる最大電力は、一定の時間内にバスＡからバスＢに転送されるエネルギーおよび／または平均電力の量に基づいて制限することができる（例えば、電力コンバータ４によって）。いくつかの実施形態では、一定の時間内にバスＡからバスＢに提供されるエネルギーおよび／または電力の量は、バスＡ上での電圧降下および／または車両バッテリ２の充電の状態の低下を引き起こし得る、車両バッテリ２からのかなりの量のエネルギーの引き出しを回避するために制限することができる。
【００４１】
図５は、様々な時間の間に車両バッテリ２から引き出すことができる最大電力の例示的なプロットを示す。図５の例では、比較的短い時間（例えば、１秒）の間に車両バッテリ２から電力が引き出される場合は、電力コンバータ４によって比較的高い最大電力をバスＡからバスＢに転送することが可能であり得る。しかし、比較的長い時間の間にかなりの量の電力を転送することは、車両バッテリ２からかなりの量のエネルギーを引き出す可能性があり、バスＡの電圧降下を引き起こす可能性がある。したがって、より長い時間の間車両バッテリから電力を引き出す際は、より低い最大電力を設定することができる。最大電力は、より長い時間の間に徐々に低減することができる。例えば、１秒間を超えて車両バッテリ２から電力が引き出された後は、車両バッテリ２の過度の放電を回避するため、最大電力を低減することができる。これにより、車両がアイドル状態であり、かなりの時間にわたって大量の電力がバスＡからバスＢに引き出されることが原因でバッテリが完全に放電されるシナリオを阻止することができる。より長い時間の間に（例えば、１００秒間を超えて）車両バッテリから電力が引き出される場合は、最大電力をより一層低減することができる。最大電力は、許容レベルで車両効率を維持するため、そのような時間の間、低減することができる。したがって、電流がバスＡからバスＢに提供される時間が長い程、最大電力を変更する（例えば、低減する）ことができる。いくつかの実施形態では、バスＢと結合された負荷から必要とされる電力が最大電力よりも多い場合は、負荷を満たすために必要とされる追加電力をエネルギー貯蔵装置６によって提供することができる。
【００４２】
図５に示されるプロットは、バスＡからバスＢに提供することができる最大電力および／またはエネルギーを、バスＡからバスＢに電力が提供される時間量に基づいて、電力コンバータ４によって設定することができる方法の一例である。適切ないかなる最大電力および／またはエネルギーも、電力が引き出される時間量に基づいて選択することができ、図５に示される例示的な曲線に限定されない。いくつかの実施形態では、最大電力および／またはエネルギーは、コントローラ５によって格納される曲線またはルックアップテーブルなどのマッピングを使用して設定することができる。
【００４３】
いくつかの実施形態では、バスＡからバスＢに提供することができる最大電力は、車両の状態に基づいて設定することができる。車両の状態は、バスＡから利用可能なエネルギーの測定量であり得る。例えば、車両の状態は、車両バッテリ２の充電の状態、エンジンＲＰＭ（例えば、車両がアイドル状態であるかどうかを示すことができる）または車両バッテリ２から電力を引き出すバスＡに接続された１つもしくは複数の負荷の状態に関する情報を含み得る。車両バッテリ２の充電の状態が低い場合、エンジンＲＰＭが低い場合、および／または、バスＡに接続された１つもしくは複数の負荷が車両バッテリ２からかなりの電力を引き出している状態にある場合は、バスＡからバスに提供することができる最大電力を低減することができる。別の例として、車両の状態は、バスＡに接続された動的安定性制御（ＤＳＣ）システムの状態を含み得る。動的安定性制御システムが車両を安定させるために現在動作しており、バスＡを介して電力を引き出している場合は、バスＡからバスＢに提供することができる最大電力は、バスＡに接続された動的安定性制御システムに対して車両バッテリ２で十分なエネルギーが利用可能であるように低減することができる。別の例として、車両のヘッドライトまたはエアコンをオンにする際、車両バッテリ２からかなりの電力を引き出す可能性がある。それに従って、ヘッドライトおよび／またはエアコンをオンにする際は、車両バッテリ２の消耗を回避するため、バスＡからバスＢに提供することができる最大電力を低減することができる。最大電力は、バスＡ上で利用可能なエネルギーの量を表す適切ないかなる車両の状態にも基づいて設定することができる。
【００４４】
上記で論じられるように、電力コンバータ４は、最大電力に基づいて、バスＡからバスＢに転送される電力を制限することができる。車両の状態および／または最大電力に関する情報は、通信ネットワーク７と結合されたシステムによってコントローラ５に提供することができる。例えば、車両の状態に関する情報は、エンジン制御ユニットまたは車両の状態に関する情報を有する車両の他の任意の適切な制御システムによって提供することができる。
【００４５】
典型的なスイッチングＤＣ／ＤＣコンバータは、ＤＣ入力電圧を実質的に一定のＤＣ出力電圧に変換するように設計される。スイッチングＤＣ／ＤＣコンバータは出力電圧リップルを有するが、一般に、典型的なスイッチングＤＣ／ＤＣコンバータは、可能な限り一定のＤＣ出力電圧を生成するために出力電圧リップルを最小限に抑えるように設計される。従来のスイッチングＤＣ／ＤＣコンバータでは、出力電圧リップルは、ＤＣ出力電圧のほんのわずかだけ（例えば、＜１％）変化し得る。
【００４６】
本発明者は、その公称電圧とは異なるバスＢの電圧を可能にすることにより、エネルギー貯蔵装置６のエネルギー貯蔵容量の低減が可能になり得ることを認識および理解している。いくつかの実施形態では、バスＢは、バスＢ上の負荷および／または回生電力に応じてかなりの電圧の振れを有し得る、緩く調整されたバスであり得る。公称電圧（例えば、４８Ｖまたは４２Ｖ）にできる限り近くバスＢの電圧を修正することを試みる代わりに、電力コンバータ４は、バスＢにおける出力電圧が比較的広い範囲内で公称電圧と異なり得るように構成することができる。いくつかの実施形態では、バスの電圧は、バスＢの公称電圧（例えば、バスＢの平均電圧、または、最大電圧閾値と最小電圧閾値の平均）の５％を超えて最大１０％または最大２０％までの範囲内で異なり得るようにすることができる。いくつかの実施形態では、バスＢの電圧は、第１の閾値と第２の閾値との間（例えば、最小電圧値と最大電圧値との間）で維持することができる。例として、バスＢが名目上４８ＶのＤＣバスである場合は、バスＢの電圧は、いくつかの実施形態では、４０Ｖと５０Ｖとの間で変化し得るようにすることができる。しかし、本明細書で説明される技法は、バスＢの電圧に対して許容可能な電圧の特定の範囲に関して制限されない。
【００４７】
いくつかの実施形態では、本明細書で説明される技法は、電気車両に適用することができる。電気車両では、車両バッテリ２は、車両を推進するためにトラクションモータの駆動を可能にする比較的高い容量を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、車両バッテリ２は、３００〜４００Ｖまたはそれを超えるパック電圧を有するバッテリパックであり得る。それに従って、電気車両では、バスＡは、車両を推進するトラクションモータを駆動するための高電圧バスであり、バスＢは、低電圧であり得る。電力コンバータ４は、バスＡの高電圧をバスＢの低電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータであり得る。いくつかの実施形態では、バスＢは、上記で論じられるように、４８Ｖの公称電圧を有し得る。しかし、本明細書で説明される技法は、バスＢの電圧に関して制限されない。
【００４８】
上記で論じられるように、サスペンションシステム８は、バスＢに接続することができる。いくつかの実施形態では、電気車両のサスペンションシステム８は、アクティブサスペンションシステムおよび／または回生サスペンションシステムであり得る。サスペンションシステム８がアクティブサスペンションシステムとして動作するように構成される場合は、アクティブサスペンションシステムは、電力コンバータ４を介して車両バッテリ２から電力を引き出すことができる。サスペンションシステム８が回生サスペンションシステムとして動作するように構成される場合は、回生サスペンションシステムによって生成されるエネルギーは、エネルギー貯蔵装置６に貯蔵すること、および／または、電力コンバータ４を介して車両バッテリ２に転送することができる。電力コンバータ４は、上記で論じられるように、バスＢからバスＡへのエネルギーの転送を可能にするために双方向であり得る。
【００４９】
上記で論じられるように、バスＢと結合された負荷は、かなりの量の電力を要求することが可能であり得る。発明者は、バスＢと結合された負荷によって必要とされるようになるエネルギーの量を予測するために将来の走行状態を予測することが望ましいことを認識および理解している。必要とされるようになるエネルギーを予測することにより、車両電気システムは、予想される負荷を満たせるほど十分なエネルギーを利用可能にすることによって、前もって準備することができる。例えば、近い将来にかなりの量の電力をバスＢ上の負荷に供給する必要が出てくることが予測される場合は、車両電気システムは、要求を満たすために利用可能なエネルギーの量を増加するためにエネルギー貯蔵装置６を充電することによって、前もって準備することができる。電力コンバータ４は、予測された将来の走行状態に基づいてエネルギー貯蔵装置の充電の状態を調整するためにバスＡとバスＢとの間の電力の流れを制御することができる。
【００５０】
予測される将来の走行状態は、将来の走行状態を示す車両についての情報を決定するセンサまたは他のデバイスからの情報に基づいて判断することができる。
【００５１】
例として、前方監視センサは、車両上に装着することができ、道路の隆起またはくぼみなどの走行表面の特徴を検知することができる。前方監視センサは、電磁波（例えば、赤外線、可視光線および／またはＲＡＤＡＲ波）に関する情報を検知して処理するセンサなど、適切ないかなるタイプのセンサでもあり得る。前方監視センサからの情報は、車両が道路の隆起またはくぼみ上を走行することが予想される際にアクティブサスペンションシステムから引き出される大きな負荷を予期して追加エネルギーをエネルギー貯蔵装置６に供給すべきかを判断することができるコントローラ（例えば、コントローラ５）に提供することができる。
【００５２】
将来の走行状態を示し得る情報を検知するデバイスの別の例は、ステアリング動作センサである。ステアリング動作センサは、車両の操舵に適用されているステアリング量を検出することができる。そのような情報は、予期される旋回操作の回転力に対抗するためにアクティブサスペンションシステムから引き出される大きな負荷を予期して追加エネルギーをエネルギー貯蔵装置６に供給すべきかを判断することができるコントローラ（例えば、コントローラ５）に提供することができる。
【００５３】
将来の走行状態を示す情報は、適切ないかなる車両システムによっても提供することができる。いくつかの実施形態では、そのような情報は、バスＢまたはバスＡによって給電される車両システムによって提供することができる。
【００５４】
将来の走行状態を示し得る情報を検知するデバイスの例は、サスペンションシステムである。例えば、４つの車輪を含む車両では、２つの前輪は、走行表面の特徴（道路のくぼみ、隆起など）に応じて変位することができるアクティブサスペンションアクチュエータを有し得る。そのようなアクチュエータは、前輪におけるそのような事象によってもたらされる変位の量を検出することができる。事象に関する情報は、後輪が走行表面の同じ特徴上を走行する際にアクティブサスペンションシステムから引き出される負荷を予期して追加エネルギーをエネルギー貯蔵装置６に提供すべきかを判断することができるコントローラ（例えば、コントローラ５）に提供することができる。
【００５５】
将来の走行状態を示し得る情報は、例えば、電気式パワーステアリングシステム、アンチロックブレーキシステムまたは電子安定性制御システムなど、バスＡまたはバスＢと結合された適切ないかなるシステムからも得ることができる。
【００５６】
将来の走行状態を示し得る情報を検知するデバイスの別の例は、車両ナビゲーションシステムである。車両ナビゲーションシステムは、全地球側位システム（ＧＰＳ）受信機など、車両の位置を決定するデバイスを含み得る。車両の速度などの他の関連タイプの情報は、車両ナビゲーションシステムから得ることができる。車両ナビゲーションシステムは、目的地と共にプログラムすることができ、目的地への到達に適したルートに従うようにドライバに促すことができる。それに従って、車両ナビゲーションシステムは、間もなくやって来る道路のカーブ、交通量および／または車両を停止することが予想される位置（例えば、交差点、最終目的地など）など、将来の走行状態を示す情報を有し得る。そのような情報は、追加エネルギーをエネルギー貯蔵装置６に提供すべきかを判断することができるコントローラ（例えば、コントローラ５）に提供することができる。コントローラ５は、電力コンバータ４を制御して、そのような情報に基づいて、エネルギー貯蔵装置６の充電の状態を調整することができる。例えば、間もなく曲がり角がやって来ることをナビゲーションシステムが予測した場合は、旋回の回転力に対抗するためにアクティブサスペンションシステムからの大きな電気負荷を予期してエネルギー貯蔵装置６を充電するために追加エネルギーを提供することができる。
【００５７】
図４に示されるように、いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵装置６は、第１の端子がバスＡに接続され、第２の端子がバスＢに接続され得る。バスＡとバスＢとの間でエネルギー貯蔵装置６を接続することにより、エネルギー貯蔵装置６がバスＢとグランド（例えば、車両シャシ）との間で接続される場合と比べて、エネルギー貯蔵装置６の両端間の電圧を低減することができる。各バッテリセルまたはスーパーコンデンサは個別に２．５Ｖ〜４．２Ｖ未満の電圧にしか耐えることができないため、エネルギー貯蔵装置６は、エネルギー貯蔵装置６の両端間の電圧に耐えるように共に直列に積み重ねられた複数のエネルギー貯蔵デバイス（バッテリまたはスーパーコンデンサなど）を含み得る。エネルギー貯蔵装置６の両端間の電圧を低減することにより、直列に積み重ねる必要があるバッテリまたはスーパーコンデンサの数を低減することができ、したがって、エネルギー貯蔵装置６のコストを削減することができる。
【００５８】
図６Ａは、電力コンバータ４が、バスＢと結合されたパワーソース（例えば、回生サスペンションシステムまたは回生ブレーキシステム）によって生成される電力に基づいて、車両バッテリ２を再充電するためにバスＢからバスＡに電力を提供することができる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを含むシステムを示す。図６Ａの例では、バスＢによって、２０Ａの電流がＤＣ／ＤＣコンバータに供給される。バスＢとバスＡとの間の４：１の電圧比に起因して、バスＢ上の電流は、車両バッテリ２を充電するため、バスＡにおける８０Ａの電流に変換される。
【００５９】
図６Ｂは、エネルギー貯蔵装置６が電力コンバータ４と並列にバスＡとバスＢとに接続されるシステムを示す。図６Ｂに示されるように、バスＢからバスＡに電流を流すための２つの電気経路（すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータを通しておよびエネルギー貯蔵装置６を通して）が存在する。バスＢとバスＡとの間の電気経路を通って流れる電力および／または電流の大きさおよび方向は、電力コンバータ４によって制御することができ、電力コンバータ４は、電力コンバータ４および／またはエネルギー貯蔵装置６の相対インピーダンスを設定することができる。図６Ｂの例では、電力コンバータ４は、バスＢからバスＡまで電力コンバータ４を通って電力が流れるように動作する。この例では、１０Ａの電流がバスＢから電力コンバータ４に流れ、１０Ａの電流がバスＢからエネルギー貯蔵装置６を通って流れ、４０Ａの電流が電力コンバータ４からバスＡに流れ、それにより、合計で５０Ａの電流が車両バッテリ２を充電するために提供される。
【００６０】
図６Ｃは、図６Ｂのようなシステムを示し、電力コンバータ４は、バスＡからバスＢに電力コンバータ４を通って電力が流れるように、逆方向に電力を転送するように動作し、より低い電力量で車両バッテリ２を充電する。この例では、２０Ａの電流がバスＡから電力コンバータ４に流れ、５Ａの電流が電力コンバータ４からバスＢに流れる。バスＢによって供給される２０Ａの電流と、電力コンバータ４からの５Ａの電流が組み合わされ、その結果、２５Ａの電流がエネルギー貯蔵装置６を通って流れる。その結果、５Ａの電流が車両バッテリ２を充電するために提供される。したがって、電力コンバータ４を通って流れる電力の大きさおよび／または方向を制御することによって、エネルギー貯蔵装置６の実効インピーダンス、ならびに／あるいは、車両バッテリ２および／またはエネルギー貯蔵装置６を充電／放電するために提供される電力の量を制御することができる。そのような制御は、車両の状態（例えば、バスＡおよび／またはバスＢ上で利用可能な電力の量）、将来の予測された走行状態または他の任意の適切な情報などの因子に基づく任意の適切な制御アルゴリズムに基づいて、コントローラ５によって行うことができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、電子制御式遮断スイッチ１１は、エネルギー貯蔵装置６を通る電流の流れを停止させるため、エネルギー貯蔵装置６と直列接続することができる。電子制御式遮断スイッチ１１は、コントローラ５によって制御することができる。
【００６２】
上記で論じられるように、エネルギー貯蔵装置６は、１つまたは複数のコンデンサ（例えば、スーパーコンデンサ）を含み得る。しかし、かなりの量のエネルギーを貯蔵しながら公称電圧＋４８Ｖを提供することが可能なスーパーコンデンサは、超大型で高価なものである。公称電圧４８Ｖを提供するには、６０Ｖほど処理できるコンデンサが必要であり得、サイズおよびコストをより一層増加させる。
【００６３】
バスＡとバスＢとの間でスーパーコンデンサを接続する利点は、スーパーコンデンサのセルの数を低減することを含み得、それにより、コストおよびサイズが削減され、スーパーコンデンサのインピーダンスは直列セルの数に比例するため、コンデンサのインピーダンス要件が緩和される。その結果、スーパーコンデンサのより効率的な充電および放電が得られる。電力コンバータ４は制御電流を使用してスーパーコンデンサの初期の充電を制御することができるため、突入電流は、そのようなトポロジを使用して回避することができる。
【００６４】
いくつかの実施形態では、コントローラ５は、マルチレベルヒステリシス制御アルゴリズムを使用して電力コンバータ４を制御することができる。本明細書で説明されるマルチレベルヒステリシス制御は、スーパーコンデンサに貯蔵されるエネルギーを最大化し、必要な場合にのみ使用することによって電力コンバータ４における電力損失を最小限に抑え、車両バッテリ２の電流をできる限り低い状態に維持する。スーパーコンデンサにエネルギーを貯蔵することは、車両バッテリに一時的にエネルギーを貯蔵するために電力コンバータ４にエネルギーを２回通すことよりも効率的である。
【００６５】
本明細書で説明されるヒステリシス制御方法は、第２のレベルを上回る準比例利得を有する２つのレベルのヒステリシス制御を使用する。基本的にヒステリシスであるということは、ロバストであり、安定しており、スーパーコンデンサのキャパシタンスおよび等価直列抵抗（ＥＳＲ）、バッテリ電圧などのようなパラメータ変化に反応しにくいということである。
【００６６】
ヒステリシス制御方法は、バスＢ上の負荷の瞬時電力要件のいかなるリアルタイムの知識も必要としない。したがって、ヒステリシス制御方法は、ＤＣバス電圧を介する以外、システムの残りの部分との通信手段なしで、スタンドアロンで動作することができる。道路状態、車両速度、オルタネータセットポイントおよびアクティブサスペンション設定（例えば、「エコ」、「快適」「スポーツ」）などの追加情報は、より一層良い効率のためにヒステリシスコントローラの様々なセットポイントを調整するために使用することができる。
【００６７】
図７は、図４、６Ｂおよび６Ｃに示されるようにエネルギー貯蔵装置６がバスＡとバスＢとの間で接続される実施形態で電力コンバータ４のマルチレベルのヒステリシス電流制御が実行される実施形態を示す。車両バッテリ２の全電流は、電力コンバータ６を通る電流と、エネルギー貯蔵装置６を通る電流との和である。図７のグラフは、ＤＣバス電圧（Ｖｂｕｓ）の関数としての電力コンバータ４を通る電流（Ｉｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、バス電圧の変化方向とを示す。図７のグラフは、複数の電圧閾値（Ｖｈｈ、Ｖｈｉ、（Ｖｈｉ−ヒステリシス）、（Ｖｌｏ＋ヒステリシス）、ＶｌｏおよびＶｌｌ）および２つの変動閾値（＋Ｉａｃｔｉｖｅ＿ｍａｘと−Ｉｒｅｇｅｎ＿ｍａｘの限度内で電流を最適に制御するためのＶｍａｘおよびＶｍｉｎ）を使用する。
【００６８】
時間の大半は、バス電圧は、ＶｈｈとＶｌｌとの間にとどまり、コンバータ電流は、＋Ｉａｃｔｉｖｅと−Ｉｒｅｇｅｎに制限される。例えば、バス電圧がＶｈｉを上回ると、コンバータは、バッテリへのＩｒｅｇｅｎ電流を回生し、コンバータは、バス電圧が（Ｖｈｉ−ヒステリシス）を下回るまでバスの消費と回生を続け、（Ｖｈｉ−ヒステリシス）ポイントでは、コンバータ電流はゼロになる。コンバータは、バス電圧がＶｌｏを下回る際にも、バッテリからＩａｃｔｉｖｅ電流を引くことによって同様に動作する。
【００６９】
しかし、Ｉｒｅｇｅｎ電流が既にバッテリに流れ込んでおり、バス電圧が上昇し続けてＶｈｈを上回ると、コンバータは、（Ｖｂｕｓ−Ｖｈｈ）に直接比例して、Ｉｒｅｇｅｎ＿ｍａｘの限度まで回生電流を増加する。同様の過負荷領域が、Ｖｌｌを下回るバス電圧に対して存在する。これらの過負荷領域では、達した最高または最低電圧はそれぞれ、変動セットポイントＶｍａｘおよびＶｍｉｎになる。達した最高電流の大きさは、バス電圧が（Ｖｍａｘ−ヒステリシス）を下回るかまたは（Ｖｍｉｎ＋ヒステリシス）を上回るまで保持され、（Ｖｍａｘ−ヒステリシス）または（Ｖｍｉｎ＋ヒステリシス）ポイントでは、電流はＩｒｅｇｅｎまたはＩａｃｔｉｖｅレベルのそれぞれに戻る。次いで、コンバータは、上記で説明されるような正常な非過負荷の動作に戻る。電流セットポイントおよび電圧閾値の全ては、応用を最適化するように調整することができる（範囲内で）。図７には１つのヒステリシスしか示されていないが、４つの領域（正常アクティブ、正常回生、過負荷アクティブおよび過負荷回生）に対する４つの異なるヒステリシス値を有することが可能である。
【００７０】
図８Ａ〜８Ｆは、電力コンバータ４およびエネルギー貯蔵装置６を含むトポロジの例を示す。本明細書で説明されるトポロジまたは他の任意の適切なトポロジのいずれも使用することができる。
【００７１】
図８Ａは、バスＢに接続されたスーパーコンデンサストリングを示し、電圧コンプライアンスは大きいが、ストリングの両端間の電圧も高い。そのような実施形態は、１つのセル当たり２．５Ｖで直列に大多数（例えば、２０）のセルを使用することができる。
【００７２】
図８Ｂは、車両バッテリ２と並列接続の、バスＡ上のスーパーコンデンサストリングを示し、電圧コンプライアンスは、車両のオルタネータ、バッテリおよび負荷によって定義されるため低いが、ストリングの両端間の電圧も低い。そのような実施形態は、直列に６〜７つのセルを使用することができるが、セルは、図８Ａの実施形態よりはるかに大きなキャパシタンスおよび低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）を有し得る。
【００７３】
図８Ｃは、車両バッテリ２と直列接続のスーパーコンデンサストリングを示す。このトポロジは、大きな電圧コンプライアンスを有し得るが、一般に、スーパーコンデンサストリングの電流がゼロに平均化される応用で機能する。そうでなければ未補正であり、スーパーコンデンサストリング電圧は、ゼロまたは過電圧へと向かう可能性がある。また、スーパーコンデンサは、図８Ａの実施形態よりも高い電流を処理する必要があり、電力コンバータ４は、バスＢの全ピーク電力要件を処理する必要がある。
【００７４】
図８Ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力と直列接続のスーパーコンデンサストリングを示す。このトポロジは、スーパーコンデンサストリングの電流がゼロに平均化される応用で機能し得る。
【００７５】
図８Ｅは、バスＡとバスＢとの間のＤＣ／ＤＣコンバータの両端間のスーパーコンデンサストリングを示す。このトポロジは、図８Ａのトポロジと機能上同様であるが、スーパーコンデンサストリングがシャシグランドよりむしろバスＡを基準にすることによって、電圧要件を満たすために必要とされるセルの数を２０から１６に低減し、ストリング電圧要件を少なくとも１０Ｖ（最小バッテリ電圧）低減する。
【００７６】
図８Ｆのトポロジは、ＤＣバス電流がゼロに平均化されない場合であってもスーパーコンデンサストリングの電流がゼロに平均化されることを保証するため、補助ＤＣ／ＤＣコンバータ８１を追加することによって、図８Ｄの実施形態の平均スーパーコンデンサ電流制限を解決する。
【００７７】
図８Ｃの実施形態に補助ＤＣ／ＤＣコンバータ８１を追加するなど、これらの実施形態の他の組合せも可能である。特定の応用に対する最良のトポロジは、主に、パワーエレクトロニクスと比べて、スーパーコンデンサのコストに依存し、利用可能な設置空間に依存する。それに加えて、スーパーコンデンサ以外の代替のエネルギー貯蔵デバイス（バッテリなど）は、本明細書で開示されるものと同じまたは同様の構成で使用することができる。
【００７８】
図９Ａ〜９Ｆはそれぞれ、図８Ａ〜８Ｆのものと同様のトポロジを示し、スーパーコンデンサの代わりにバッテリを使用している。
【００７９】
図９Ｇは、二重電力コンバータ４Ａおよび４Ｂを有するトポロジを示す。電力コンバータ４Ａは、バスＡとバスＢとの間で接続される。電力コンバータ４Ｂは、エネルギー貯蔵装置６とバスＢとの間で、エネルギー貯蔵装置６と直列接続される。いくつかの実施形態では、電力コンバータ４Ａおよび４Ｂは、エネルギー貯蔵装置６および車両バッテリ２から引き出される電力を無関係に制御することを可能にする。
【００８０】
図９Ｈは、電力コンバータ４が３つの端子（すなわち、バスＡに接続された端子、バスＢに接続された端子およびエネルギー貯蔵装置６に接続された端子）を有する、二重入力または「スプリット」コンバータトポロジを示す。エネルギー貯蔵装置６の第２の端子は、グランドに接続することができる。
【００８１】
図９Ｉは、第３のエネルギー貯蔵装置（例えば、スーパーコンデンサ）がバスＢに接続される、図９Ｈの実施形態と同様のスプリットコンバータトポロジを示す。第３のエネルギー貯蔵装置の第２の端子は、グランドに接続することができる。
【００８２】
図９Ｊは、第３のエネルギー貯蔵装置がバスＢとエネルギー貯蔵装置６の正端子との間で接続される、図９Ｈの実施形態と同様のスプリットコンバータトポロジを示す。
【００８３】
２つの別々のコンバータの使用と比べて、二重入力または「スプリット」コンバータトポロジの利点の１つは、単一セットのコンバータ出力コンポーネント（低インピーダンスコンデンサなど）のみを有することにおけるサイズ、コストおよび複雑性の節約である。また、スプリットコンバータトポロジは、２つの入力セクションにおけるスイッチングデバイスの異相での切り替えも可能にし、低インピーダンス出力コンデンサに対する低リップル電流処理要件をもたらすことができる。
【００８４】
図９Ｋ〜９Ｎは、車両バッテリ２に加えて１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置を様々な構成で接続することができる、様々な二重コンバータトポロジを示す。
【００８５】
本明細書で説明される実施形態では、適切な場合に、コンデンサをバッテリと交換することができ、適切な場合に、バッテリをスーパーコンデンサと交換することができる。
【００８６】
上記で論じられるように、バスＢの電圧は、バスＢと結合されたシステムによって生成される負荷および／または電力に応じて変動させることが可能である。バスＢの電圧は、バスＢと結合されたエネルギー貯蔵装置６で利用可能なエネルギーの量に関連するため、車両の状態を示すことができる。いくつかの実施形態では、バスＢと結合された１つもしくは複数のシステムの制御および／または電力コンバータ４の制御は、バスＢの電圧に基づいて実行することができる。例えば、バスＢの電圧が降下した場合、それは、エネルギー貯蔵装置６におけるエネルギーの利用可能性が低い状態を示す。バスＢと結合された１つまたは複数のシステムは、バスＢの電圧を測定することができ、バスＢ上のエネルギーの利用可能性が低い状態に車両があると判断することができる。それに応じて、安全を最重視しない、バスＢと結合された１つまたは複数のシステムは、バスＢから引き出すことができる電力の量を低減し得る。例えば、パワーステアリングシステムまたはアクティブサスペンションシステムなどのシステムは、バスＢから引き出すことができる電力の量を低減し得る。バスＢ上の電圧が上昇した場合、それは、エネルギー貯蔵装置６において利用可能なエネルギーの量が許容レベルまで上昇したことを示し、そのようなシステムは、エネルギー利用可能性が正常な状態または高い状態の典型的なレベルでのバスＢからの電力の引き出しを再開することができる。
【００８７】
いくつかの実施形態では、そのような技法は、アクティブサスペンションシステムの制御に適用することができる。上記で論じられるように、電力に対するサスペンションシステムの要求は、速度、道路の状態、サスペンション性能目標および同様のものに基づいて実質的に異なり得るため、車両のアクティブサスペンションシステムは、一次電圧バス（例えば、バスＡ）に接続された車両システムへの影響の軽減を促進するために一次車両電圧バス（例えば、バスＡ）から制御可能に絶縁される電圧バス（例えば、バスＢ）によって給電することができる。バスＢ上での要求が異なるため、バスＢの電圧レベルも異なり得、一般に、要求が低い際または回生システムの場合は回生レベルが高い際に電圧レベルが増加し、要求が高い際に電圧が減少する。バスＢの電圧はバスＢ上で利用可能なエネルギーに関連するため、バスＢの電圧レベルをモニタすることで、車両の状態を判断するかまたは少なくとも近似することが可能であり得る。バスＢ上で利用可能なエネルギーは、バスＢと結合されたシステムによって生成される負荷および／または回生電力による影響を受ける可能性がある。例えば、バスＢ上で利用可能なエネルギーは、サスペンションシステム状態を反映し得る。上記で述べられるように、バスＢ上での低減された電圧レベルは、車輪イベントに応じるためのサスペンションシステムによる電力に対する高い要求を示し得る。この情報により、順に、車両についての他の情報を決定するかまたは近似することが可能になり得、例えば、車輪イベントによる電力に対する高い要求は、順に、道路の表面が粗いかまたは鋭い凸凹があること、ドライバがそのような車輪イベントをもたらす傾向がある運転挙動を行っていることおよび同様のことを示し得る。
【００８８】
上記で論じられるように、アクティブサスペンションシステムは、図１０Ａおよび１０Ｂに示されるように、車両の各車輪に対してコーナーコントローラ２８によって制御されるアクティブサスペンションアクチュエータ２２を有し得る。図１０Ａは、アクティブサスペンションアクチュエータ２２およびコーナーコントローラ２８のブロック図を示す。アクティブサスペンションアクチュエータ２２は、車両の車輪と機械的に結合することができ、車輪の動きを抑制することができる。アクティブサスペンションアクチュエータ２２は、車輪の動きを能動的に制御し、バスＢから電力を引き出し、モータ２４（例えば、任意選択により、三相ブラシレスモータ）を駆動することができ、モータ２４は、ポンプ２６を作動して、変位させるおよび／または車輪に機械的に接続された油圧ダンパにおける流体の圧力を変化させる。車輪および／または車両の動きに応じて、アクティブサスペンションアクチュエータ２２は、動きおよび／またはダンパにおける流体の圧力の変化に基づいて電力を生成することができ、それにより、ポンプ２６を作動させ、バスＢに供給できる回生電力をモータ２４が生成できるようにする。コーナーコントローラ２８は、アクティブサスペンションアクチュエータ２２を制御し、バスＢからアクティブサスペンションアクチュエータ２２に印加される電力の量および／またはアクティブサスペンションアクチュエータ２２からバスＢに提供される電力の量を制御することができる。コーナーコントローラ２８は、モータ２４を駆動するためにバスＢにおけるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ３２を含み得る。ＤＣ／ＡＣインバータ３２は、双方向であり得、モータ２４がジェネレータとして動作する際、モータ２４からバスＢへの電力の提供を可能にすることができる。この意味で、モータ２４は、コーナーコントローラ２８によって制御される方法に応じて、モータまたはジェネレータとしての動作が可能な電気機械であり得る。
【００８９】
コーナーコントローラ２８は、ＤＣ／ＡＣインバータ３２および／またはアクティブサスペンションアクチュエータ２２をどのように制御するかを決定するコントローラ３０を含む。コントローラ３０は、アクティブサスペンションアクチュエータ２２、モータ２４および／またはポンプ２６の１つまたは複数のセンサから、アクティブサスペンションアクチュエータ２２の動作パラメータに関する情報を受信することができる。そのような情報は、ダンパの動き、ダンパへの力、ダンパの油圧、モータ２４のモータ速度などに関する情報を含み得る。いくつかの実施形態では、コントローラ３０は、別のコーナーコントローラ２８および／または任意選択の集中車両力学プロセッサ（例えば、コントローラ５によって実装できるもの）からの通信バス３４から情報を受信することができる。通信バス３４は、通信バス７（図１に関連して上記で論じられる）と同じであっても、異なっていてもよい。バスＢの電圧は、バスＢから利用可能なエネルギーに関連するため、コントローラ３０は、車両の状態に関する情報を得るためにバスＢの電圧および／またはバスＢの電圧の変化率を測定することができる。コントローラ３０は、そのような情報のいずれかまたは全てを処理し、アクティブサスペンションアクチュエータ２２および／またはＤＣ／ＡＣインバータ３２をどのように制御するかを決定することができる。例えば、コーナーコントローラ２８は、閾値を下回るバスＢの電圧および／または閾値を下回るバスＢ上の電圧の変化率（例えば、急速な減少）に基づいて、アクティブサスペンションアクチュエータ２２の電力および／または最大電力を低減することによって、アクティブサスペンションアクチュエータ２２への電力を「スロットル調整する」ことができる。電圧が回復したら、コーナーコントローラ２８は、閾値を上回るバスＢの電圧および／または閾値を上回るバスＢ上の電圧の変化率（例えば、回復を信号伝達できるほど十分に急速な増加）に基づいて、アクティブサスペンションアクチュエータ２２の電力および／または最大電力を増加することによって、アクティブサスペンションアクチュエータ２２への電力をスロットル調整することができる。
【００９０】
いくつかの実施形態では、バスＢは、図１０Ｂの例示的なシステム図に見られるように、コーナーコントローラ２８および電力コンバータ４間でエネルギーを転送することができる。各コーナーコントローラ２８は、全システム状態を判断して、これらのシステム状態に基づいて適切な動作を行うばかりでなく、コーナーコントローラ２８が関連付けられる車輪２５に対して局所的に経験するいかなる車輪イベントもモニタするため、バスＢを独立してモニタすることができる。その代替としてまたはそれに加えて、コントローラ５は、全システム状態を判断するためにバスＢを中心的にモニタすることができ、１つまたは複数のコーナーコントローラ２８にコマンドを送信することができる。この意味で、アクティブサスペンションアクチュエータ２２の制御は、分散させる（例えば、コーナーコントローラ２８で実行する）ことも、集中させる（例えば、コントローラ５で実行する）ことも、分散制御および集中制御の組合せを使用することもできる。
【００９１】
図１１は、いくつかの実施形態による、バスＢに接続されたシステム（例えば、コーナーコントローラまたはアクティブサスペンションシステム以外のシステム）に対する異なる動作状態を示し得る、バスＢ上の電圧に対する例示的な動作領域を示す。バスＢの電圧から判断することができる例示的なシステム状態が図１１に示され、図１１は、様々な閾値によって複数の動作状態範囲に分割されたバスＢの電圧範囲を示す。いくつかの実施形態では、コーナーコントローラ２８および／またはコントローラ５は、バスＢ上の電圧を測定し、１つまたは複数の閾値に基づいて動作状態を判断することができる。
【００９２】
図１１の例では、バスＢの電圧が閾値ＵＶを下回ると、バスは、電圧不足による機能停止の動作状態と関連付けられる動作状態範囲にあり得る。バスＢの電圧が閾値ＵＶと閾値ＶＬｏｗとの間にある際は、バスは、障害対応および回復の動作状態と関連付けられる動作状態範囲にあり得る。バスＢの電圧が閾値ＶＬｏｗと閾値ＶＮｏｍとの間にある際は、バスは、低エネルギーバイアスの動作状態と関連付けられる動作状態範囲にあり得る。バスＢの電圧が閾値ＶＮｏｍと閾値ＶＨｉｇｈとの間にある際は、バスは、純回生の動作状態と関連付けられる動作状態範囲にあり得る。バスＢの電圧が閾値ＶＨｉｇｈと閾値ＯＶとの間にある際は、バスは、負荷遮断の動作状態と関連付けられる動作状態範囲にあり得る。しかし、他の適切な動作範囲または状態を使用することができるため、本明細書で説明される技法は、図１１に示される動作モードおよび／または範囲に限定されない。
【００９３】
図１１に示されるように、正常な動作範囲状態は、純回生および低エネルギーバイアスを含み得る。システムが純回生の状態にあることをバスＢの電圧レベルが示すとき、バスＢと結合されたサスペンション制御システムは、電圧を測定してバスＢの状態を判断することができ、状態が純回生であると判断次第、バスＡへの電力の供給などの機能を起動することができる。低エネルギーバイアス状態は、利用可能なエネルギーの蓄えに負担がかかっている（taxed）ことをアクティブサスペンションシステムに示すことができ、したがって、エネルギー消費量を節約するための予備の手段を起動することができる。予備のエネルギー消費量軽減手段の例では、車両イベント応答閾値は、エネルギー需要の低減に向けてバイアスすることができる。その代替としてまたはそれに加えて、低エネルギーバイアスのシステム状態が検出されると、サスペンションシステムから利用可能な電力を補充するため、エネルギーは、電力コンバータ４によってバスＡから要求され得る。正常な動作範囲を上回る電圧は、負荷遮断状態を示し得る。この状態は、バスＡにその全部または一部を渡せないほどのかなりのレベルの過度のエネルギーを回生するサスペンションシステムまたは回生ブレーキシステムを示し得、その結果、エネルギーの少なくとも一部分を分路する必要がある。車両車輪２５用のコーナーコントローラ２８などのサスペンションシステムコントローラは、このシステム状態を検出し、コントローラのアクティブサスペンションアクチュエータ２２によって回生されるエネルギーの量を低減するため、相応に応答することができる。そのような応答の１つは、アクティブサスペンションアクチュエータ２２の電動モータ２４の巻線でエネルギーを消散させることであり得る。正常な動作範囲を下回る動作状態は、障害対応および回復状態ならび電圧不足による機能停止状態を含み得る。いくつかの実施形態では、障害対応および回復状態での動作は、エネルギー需要を実質的に低減するための動作を行うため、個々のコーナーコントローラ２８に信号伝達することができる。各コーナーコントローラ２８が、異なる車輪イベント、貯蔵エネルギー状態および電圧状態を経験する限りは、各コーナーコントローラ２８によって行われる動作は異なり得、実施形態では、異なるコーナーコントローラ２８はいかなる時も異なる動作状態で動作することができる。電圧不足による機能停止状態は、システムの回収不能の状態（例えば、車両電力の損失）、独立したコーナーコントローラのうちの１つにおける障害または車両のより深刻な問題（例えば、車輪が外れる）および同様のものを示し得る。電圧不足による機能停止状態により、いくつかの実施形態では、コーナーコントローラ２８は、フルアクティブシステムよりむしろパッシブまたはセミアクティブダンパとして単独で動作するようにアクティブサスペンションアクチュエータ２２を制御することができる。
【００９４】
上記で述べられるように、バスＢのＤＣ電圧レベルは、システム状態を定義することができる。また、バスＢのＤＣ電圧レベルは、システムのエネルギー容量を定義することもできる。バスＢの電圧をモニタすることにより、コーナーコントローラ２８および／またはコントローラ５などのバスＢと結合された各システムは、車輪イベントおよび操作に応答するためにどれほどのエネルギーが利用可能かについての通知を受けることができる。サスペンションシステムおよび／または車両エネルギーシステムの容量の伝達にバスＢを使用することは、別々の電力および通信バス上で安全性の利点を提供することもできる。バスＢの電圧レベルを使用して動作状態および電力容量を示すことにより、各コーナーコントローラ２８は、別々の通信バス上で他のコーナーコントローラに提供される重要なコマンドがコーナーコントローラ２８に欠けていることを気にせずに動作することができる。それに加えて、信号伝達バス（追加の配線を含み得る）の必要性を排除するか、または、通信バス帯域幅要件を低減することができる。
【００９５】
共通のバスＢを全てのまたは複数のコーナーコントローラ２８に提供することにより、各コーナーコントローラ２８は、障害を経験し得る他のものから安全に減結合することができる。例では、コーナーコントローラ２８が、電力バス電圧レベルを実質的に低減させる障害を経験する場合、他のコーナーコントローラ２８は、問題のあるシステム状態のしるしとして低減された電力バス電圧を検知し、安全性の問題を回避するための適切な手段を取ることができる。同様に、深刻な電力供給機能障害の下でさえ、独立して動作することおよび完全な電力故障に対する耐性を有することが可能な各コーナーコントローラを用いることで、コーナーコントローラ２８は、以前として、許容できるサスペンション動作を確保するための適切な動作を行う。
【００９６】
上記で論じられるように、複数のシステムは、図１に示されるように、バスＢと結合することができる。いくつかの実施形態では、バスＢと結合された各システムには、優先レベルを割り当てることができる。車両の安全性に関連するシステム（例えば、アンチロックブレーキシステム）には高い優先度を与え、あまり重要でないシステムには低い優先度を与えることができる。バスＢと結合されたシステムは、利用可能なエネルギーに基づいて適切な動作状態を判断するための、バスＢの電圧および／またはバスＢの電圧の変化率と比較される閾値を有し得る。負荷は、例えば、電圧が閾値を下回った際にバスＢから要求する電力を低減し得る。いくつかの実施形態では、高い優先レベルを有するシステムは、低い優先度のシステムのものより低く設定された電圧閾値を有し得る。それに従って、高い優先度のシステムは、エネルギー利用可能性が低い状態の下で電力を引き出すことができるが、低い優先度のシステムは、エネルギー利用可能性が低い時間の間は電力を引き出せないかまたは低減された電力を引き出し、バス電圧がより高いレベルに回復するまで待つことができる。異なる優先レベルの使用により、高い優先度のシステムにエネルギーが利用可能であることを容易に確実にすることができる。
【００９７】
緩く調整されたバスＢは、効果的なエネルギー貯蔵アーキテクチャを促進することができる。エネルギー貯蔵装置６は、バスＢと結合することができ、バス電圧は、エネルギー貯蔵装置６で利用可能なエネルギーの量を定義することができる。例えば、バスＢの電圧レベルを読み取ることで、アクティブサスペンションシステムの各コーナーコントローラ２８は、エネルギー貯蔵装置６に貯蔵されたエネルギーの量を決定することができ、この知識に基づいてサスペンション制御力学を適合させることができる。例示として、３８Ｖ〜５０Ｖの変動が許容されるＤＣバスの場合、全貯蔵キャパシタンスＣを有するコンデンサまたはスーパーコンデンサを含むエネルギー貯蔵装置の利用可能なエネルギーの量（損失は無視）は、以下の通りである。
エネルギー＝１／２＊Ｃ＊（５０）２−１／２＊Ｃ＊（３８）２＝５２８＊Ｃ
【００９８】
この計算または同様の計算を使用することで、コーナーコントローラ２８は、連続エネルギーを供給するための中央電力コンバータの静的電流容量と共に、限られた貯蔵容量を考慮に入れるため、アルゴリズムを適合させることができる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、バスＢの動作閾値（例えば、図１１に示される動作閾値）は、車両の状態または他の情報に基づいて動的に更新することができる。例えば、車両を始動する間、電圧閾値を低くすることができる。
【０１００】
サスペンションに関連する「パッシブ」、「セミアクティブ」および「アクティブ」という用語は、以下の通り説明される。パッシブサスペンション（例えば、ダンパ）は、ダンパの速度とは反対方向の減衰力を生成し、ダンパの速度と同じ方向の力は生成できない。セミアクティブサスペンションアクチュエータは、生成される減衰力の量を変化させるように制御することができる。しかし、パッシブサスペンションのように、セミアクティブサスペンションアクチュエータは、ダンパの速度とは反対方向の減衰力を生成し、ダンパの速度と同じ方向の力は生成できない。アクティブサスペンションアクチュエータは、アクチュエータの速度と同じ方向または反対方向のアクチュエータへの力を生成することができる。この意味で、アクティブサスペンションアクチュエータは、力と速度のプロットの４つの全ての象限で動作することができる。パッシブまたはセミアクティブサスペンションアクチュエータは、ダンパに対する力と速度のプロットの２つの象限でのみ動作することができる。
【０１０１】
本明細書で使用される「車両」という用語は、４輪車両（例えば、自動車、トラック、スポーツユーティリティ車両など）や、４輪より多いまたは少ない数の車輪を有する車両（オートバイ、軽トラック、バン、商用トラック、貨物トレーラ、列車、ボート、軍用多輪および装軌車両、ならびに、他の移動車両を含む）など、いかなるタイプの移動車両も指す。本明細書で説明される技法は、電気車両、ハイブリッド車両、燃焼駆動車両または他の任意の適切なタイプの車両に適用することができる。
【０１０２】
本明細書で説明される実施形態は、ハイブリッド電気車両、プラグインハイブリッド電気車両、電池式電気車などの車両構造と有益に組み合わせることができる。また、適切な負荷は、ドライブバイワイヤシステム、ブレーキ力増幅、ブレーキアシストおよびブースト、電気ＡＣコンプレッサ、ブロワ、油圧ポンプ、燃料ポンプ、送水ポンプ、真空ポンプ、始動／停止機能、回転安定化、オーディオシステム、電気ラジエータファン、ウィンドウデフロスタ、ならびに、アクティブステアリングシステムを含み得る。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、車両用の主電源（車両オルタネータなど）は、バスＢに電気的に接続することができる。そのような実施形態では、電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、バスＢからバスＡへのエネルギーを変換するように配置することができるが、いくつかの事例では、双方向コンバータが望ましい場合がある。そのような実施形態では、オルタネータ充電アルゴリズムまたは制御システムは、電圧バス信号伝達、エネルギー貯蔵能力およびシステムの他の特徴を利用するため、電圧バスを変動させることが可能であるように構成することができる。いくつかの事例では、オルタネータは、バスＢに接続して、マイルドハイブリッド車両上などの制動事象の間に追加のエネルギーを提供することができる。オルタネータが高電流出力状態の際、バス上の負荷が急激に降下した場合は、オルタネータコントローラおよび制御可能な補助負荷を使用して、バスＢ上の過渡過電圧状態を防ぐことができる。
【０１０４】
多くの実施形態では、バスＡとバスＢは、共通のグランドを共有することができる。しかし、いくつかの実施形態では、電力コンバータ（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、バスＡからバスＢをガルバニック絶縁することができる。そのようなシステムは、変圧器ベースのＤＣ／ＤＣコンバータを用いて実現することができる。いくつかの事例では、オプトアイソレータを通じてなど、デジタル通信を絶縁することもできる。
【０１０５】
追加の態様
いくつかの実施形態では、本明細書で説明される技法は、１つまたは複数のコンピューティングデバイスを使用して行うことができる。実施形態は、特定のタイプのコンピューティングデバイスでの動作に限定されない。
【０１０６】
図１２は、本明細書で説明されるようにコントローラ（例えば、コントローラ５および／または３０）を実装するために使用することができる例示的なコンピューティングデバイス１０００のブロック図である。その代替としてまたはそれに加えて、コントローラは、アナログまたはデジタル回路によって実装することができる。
【０１０７】
コンピューティングデバイス１０００は、１つまたは複数のプロセッサ１００１と、１つまたは複数の非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ１００３）とを含み得る。メモリ１００３は、実行されると上記で説明される機能性のいずれかを実装するコンピュータプログラム命令を非一時的な有形のコンピュータ記録可能媒体に格納することができる。プロセッサ１００１は、メモリ１００３と結合することができ、機能性を実現および実行させるためにそのようなコンピュータプログラム命令を実行することができる。
【０１０８】
また、コンピューティングデバイス１０００は、コンピューティングデバイスがそれを介して他のコンピューティングデバイスと通信することができる（例えば、ネットワーク上で）ネットワーク入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース１００５も含み得、また、コンピューティングデバイスがそれを介してユーザに出力を提供したりユーザから入力を受信したりすることができる１つまたは複数のユーザＩ／Ｏインターフェース１００７も含み得る。
【０１０９】
上記で説明される実施形態は、多くの方法のいずれかで実装することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェアまたはそれらの組合せを使用して実装することができる。ソフトウェアで実装される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピューティングデバイスに提供されるかまたは複数のコンピューティングデバイス間で分散されるかにかかわらず、適切ないかなるプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）またはプロセッサの集合体上でも実行することができる。上記で説明される機能を実行するいかなるコンポーネントまたはコンポーネントの集合体も、一般的に、上記で論じられる機能を制御する１つまたは複数のコントローラと見なすことができることを理解すべきである。１つまたは複数のコントローラは、上記の機能を実行するためのマイクロコードまたはソフトウェアを使用してプログラムされた専用ハードウェアでまたは汎用ハードウェア（例えば、１つまたは複数のプロセッサ）でなど、多くの方法で実装することができる。
【０１１０】
この点で、本明細書で説明される実施形態の実装形態の１つは、１つまたは複数のプロセッサ上で実行されると上記で論じられる１つまたは複数の実施形態の機能を実行するコンピュータプログラム（すなわち、複数の実行可能命令）で符号化される、少なくとも１つのコンピュータ可読記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶装置、または、非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体）を含むことを理解すべきである。コンピュータ可読媒体は、本明細書で論じられる技法の態様を実装するためにその上に格納されたプログラムをいかなるコンピューティングデバイスにもロードすることができるように、輸送可能なものであり得る。それに加えて、実行されると上記で論じられる機能のいずれかを実行するコンピュータプログラムへの言及は、ホストコンピュータ上で実行しているアプリケーションプログラムに限定されないことも理解すべきである。むしろ、コンピュータプログラムおよびソフトウェアという用語は、本明細書では、本明細書で論じられる技法の態様を実装するために１つまたは複数のプロセッサをプログラムするために使用できる任意のタイプのコンピュータコード（例えば、アプリケーションソフトウェア、ファームウェア、マイクロコードまたは他の任意の形式のコンピュータ命令）を指すための一般的な意味で使用される。
【０１１１】
本発明の様々な態様は、単独で、組合せで、または、前述で説明される実施形態で具体的に論じられていない様々な構成で使用することができ、したがって、その応用において、前述の説明で記載されるかまたは図面に示されるコンポーネントの詳細および構成に限定されない。例えば、一実施形態で説明される態様は、他の実施形態で説明される態様といかなる方法でも組み合わせることができる。
【０１１２】
また、本発明は、その例が提供されている方法として実施することができる。方法の一部として実行される行為は、いかなる適切な方法でも順序付けることができる。それに従って、示されるものとは異なる順番で行為が実行される実施形態を構築することができ、それは、例示的な実施形態において順次的な行為として示されているにもかかわらず、いくつかの行為を同時に実行することを含み得る。
【０１１３】
クレーム要素を修飾するための請求項内の「第１の」、「第２の」、「第３の」などの序数の用語は、あるクレーム要素が別のクレーム要素より高い優先度、好みもしくは順位を有すること、または、方法の行為が実行される時間的順序を有することを自動的に含意することはなく、単に、クレーム要素を区別するため、ある特定の名前を有するあるクレーム要素と同じ名前を有する別の要素とを区別するため（しかし、序数の用語の使用のため）のラベルとして使用される。
【０１１４】
また、本明細書で使用される表現および用語は、説明のためのものであり、制限するものと見なすべきではない。本明細書での「含む（including）」、「含む（comprising）」、「有する（having）」、「含む（containing）」、「伴う（involving）」およびそれらの変形語の使用は、その後に記載されるアイテムおよびそれらの均等物ならびに追加のアイテムを包含することを意図する。
【図１】
2019083687.tif 000003
【図２】
2019083687.tif 000004
【図３】
2019083687.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019083687.tif 000007
【図６Ａ】
2019083687.tif 000008
【図６Ｂ】
2019083687.tif 000009
【図６Ｃ】
2019083687.tif 000010
【図７】
2019083687.tif 000011
【図８Ａ】
2019083687.tif 000012
【図８Ｂ】
2019083687.tif 000013
【図８Ｃ】
2019083687.tif 000014
【図８Ｄ】
2019083687.tif 000015
【図８Ｅ】
2019083687.tif 000016
【図８Ｆ】
2019083687.tif 000017
【図９Ａ】
2019083687.tif 000018
【図９Ｂ】
2019083687.tif 000019
【図９Ｃ】
2019083687.tif 000020
【図９Ｄ】
2019083687.tif 000021
【図９Ｅ】
2019083687.tif 000022
【図９Ｆ】
2019083687.tif 000023
【図９Ｇ】
2019083687.tif 000024
【図９Ｈ】
2019083687.tif 000025
【図９Ｉ】
2019083687.tif 000026
【図９Ｊ】
2019083687.tif 000027
【図９Ｋ】
2019083687.tif 000028
【図９Ｌ】
2019083687.tif 000029
【図９Ｍ】
2019083687.tif 000030
【図９Ｎ】
2019083687.tif 000031
【図１０Ａ】
2019083687.tif 000032
【図１０Ｂ】
2019083687.tif 000033
【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月1日(2019.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータであって、前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である電力コンバータと、
前記第２の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置と
を含み、
少なくとも１つの負荷が前記第２の電気バスと結合され、
前記電力コンバータが、少なくとも１つの動作条件において、前記第１の電気バスから引き出される電力を、前記負荷の電力要件に影響されない最大電力以下に制限するように構成される、車両用の電気システム。
【請求項２】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１に記載の電気システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの負荷が、前記第１の電気バスから利用可能な前記最大電力より多くの電力を必要とする場合、前記少なくとも１つの負荷によって引き出される前記電力が前記エネルギー貯蔵装置によって補充される、請求項１に記載の電気システム。
【請求項４】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから引き出される電流を最大電流以下に制限することによって、前記第１の電気バスから引き出される前記電力を制限するように構成される、請求項１に記載の電気システム。
【請求項５】
前記最大電流限度が少なくとも１つの時間平均電流値を含む、請求項４に記載の電気システム。
【請求項６】
前記エネルギー貯蔵装置の端子が前記第２の電気バスと同じ電気ノードのところにある、請求項１に記載の電気システム。
【請求項７】
前記エネルギー貯蔵装置が前記電力コンバータを介して前記第２の電気バスと結合される、請求項１に記載の電気システム。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵装置を制御するように構成されたバッテリ管理システムおよび平衡回路の少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の電気システム。
【請求項９】
前記最大電力が、電子制御装置によって制御され、前記電子制御装置によって前記電力コンバータに送られる、請求項１に記載の電気システム。
【請求項１０】
第１の電気バスにおける車両バッテリ電圧を第２の電気バスにおける第２の電圧に変換するように構成された電力コンバータであって、前記第２の電圧が前記車両バッテリ電圧と少なくとも同じ高さの電位である電力コンバータ
を含み、
前記電力コンバータが、少なくとも１つの動作条件において、ある時間間隔の間に前記第１の電気バスから引き出される電力を、当該時間間隔における負荷の電力要件に影響されない最大電力以下に制限するように構成される、車両用の電気システム。
【請求項１１】
前記電力が第１の電力であり、前記最大電力が第１の最大電力であり、前記時間間隔が第１の時間間隔であり、
前記電力コンバータが、第２の時間間隔内に前記第１の電気バスから引き出されたエネルギーの量に基づいて、前記第１の電気バスから引き出される第２の電力を第２の最大電力以下に制限するように構成される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１２】
前記電力コンバータがＤＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１３】
少なくとも１つの負荷が前記第１の電気バスから利用可能な前記最大電力より多くの電力を必要とする場合、前記少なくとも１つの負荷によって引き出される前記電力が、前記第２の電気バスと結合されたエネルギー貯蔵装置によって補充される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１４】
前記電力コンバータが、前記第１の電気バスから引き出される電流を最大電流以下に制限することによって、前記第１の電気バスから引き出される前記電力を制限するように構成される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１５】
前記最大電力が、通信ネットワークを介して前記電力コンバータと結合されるコントローラによって制御される、請求項１０に記載の電気システム。
【請求項１６】
車両におけるエネルギー管理の方法であって、
電気バスに結合された、第１の優先度を有する第１のサブシステムに第１のエネルギー閾値を割り当てることと、
前記電気バスに結合された、第２の優先度を有する第２のサブシステムに第２のエネルギー閾値を割り当てることと、
前記電気バスの利用可能エネルギーを決定することと、
前記利用可能エネルギーを前記第１のエネルギー閾値および前記第２のエネルギー閾値と比較することと、
前記利用可能エネルギーと前記第１のエネルギー閾値との比較に基づいて、前記第１のサブシステムの第１の動作状態を決定することと、
前記利用可能エネルギーと前記第２のエネルギー閾値との比較に基づいて、前記第２のサブシステムの第２の動作状態を決定することと、
前記第１のサブシステムを前記第１の動作状態で動作させるために第１のコマンド信号を開始することと、
前記第２のサブシステムを前記第２の動作状態で動作させるために第２のコマンド信号を開始することと、
を含む、方法。
【請求項１７】
前記第１の動作状態と前記第２の動作状態の少なくとも一方が電力低下状態である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のサブシステムがアンチロックブレーキシステムであり、前記第２のサブシステムがアクティブサスペンションシステムである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のエネルギー閾値が前記第２のエネルギー閾値より低く、前記第１の優先度が前記第２の優先度より高い、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
油圧ポンプと、前記油圧ポンプに作動的に結合された電気モータとを含むアクティブサスペンションサブシステムと、
前記アクティブサスペンションサブシステムに電力を供給するように構成された電気バスであって、前記電力の少なくとも一部を前記電気モータが受け取るように構成される、電気バスと、
少なくとも１つのコントローラであって、
前記電気バスの電圧を測定し、
前記測定された電圧と、前記測定された電圧の変化率とからなる群から選択される量に少なくとも部分的に基づいて、前記アクティブサスペンションサブシステムの動作を制御するように構成される、コントローラと、
を含む、電気システム。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのコントローラが、前記電気モータの動作を変更することで前記アクティブサスペンションサブシステムを制御するように構成される、請求項２０に記載の電気システム。
【請求項２２】
前記アクティブサスペンションサブシステムがサスペンションアクチュエータを含む、請求項２０に記載の電気システム。
【請求項２３】
車輪をさらに含み、
前記サスペンションアクチュエータが、前記車輪と機械的に結合され、車輪運動を能動的に制御するように構成される、請求項２２に記載の電気システム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのコントローラがマイクロプロセッサを含む、請求項２０に記載の電気システム。
【請求項２５】
前記サスペンションアクチュエータが、第１の動作モードにおいてアクティブサスペンションアクチュエータとして動作し、第２の動作モードにおいてパッシブサスペンションダンパとして動作し、前記少なくとも１つのコントローラが、前記サスペンションアクチュエータを前記第１の動作モードおよび前記第２の動作モードのうちの一方で選択的に動作させることにより、前記アクティブサスペンションサブシステムを制御するように構成される、請求項２２に記載の電気システム。
【請求項２６】
前記サスペンションアクチュエータが、前記第１のモードで動作する間に電気エネルギーを消費し、前記第２のモードで動作する間に電気エネルギーを生成する、請求項２５に記載の電気システム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つのコントローラが、
前記電気バスの前記測定された電圧を閾値電圧と比較し、
前記電気バスの前記測定された電圧が前記閾値電圧より低いと判断されると、前記サスペンションアクチュエータを前記第２の動作モードで動作させ、
前記測定された電圧が前記閾値電圧より大きいと判断されると、前記サスペンションアクチュエータを前記第１の動作モードで動作させるように構成される、請求項２５に記載の電気システム。
【請求項２８】
前記サスペンションアクチュエータが、前記第１のモードで動作する間に電気エネルギーを消費し、前記第２のモードで動作する間に電気エネルギーを生成する、請求項２７に記載の電気システム。
【請求項２９】
前記コントローラが、前記電気モータによって消費される電気エネルギー量を制御することで、前記アクティブサスペンションサブシステムを制御するように構成される、請求項２０に記載の電気システム。
【請求項３０】
前記コントローラが、前記電気バスを流れる電流を制御することで、前記アクティブサスペンションサブシステムを制御するように構成される、請求項２０に記載の電気システム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのコントローラが、前記アクティブサスペンションサブシステムに供給される電力が最大電力値を超えないように前記アクティブサスペンションサブシステムを制御するように構成される、請求項２０に記載の電気システム。
【請求項３２】
車両のアクティブサスペンションサブシステムを動作させる方法であって、
電気モータを含む前記アクティブサスペンションサブシステムに対し、電気バスによって電力を供給することと、
前記電力の少なくとも一部を前記電気モータで消費することと、
前記電気バスの電圧を測定することと、
前記測定された電圧と、前記測定された電圧の変化率とからなる群から選択される量に少なくとも部分的に基づいて、前記アクティブサスペンションサブシステムの動作を制御することと、
を含む、方法。
【請求項３３】
前記アクティブサスペンションサブシステムを制御することが、前記電気モータによって消費される電力量を制御することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記アクティブサスペンションサブシステムを制御することが、前記電気バスを流れる電流を制御することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記アクティブサスペンションサブシステムが、第１の動作モードにおいてアクティブサスペンションアクチュエータとして動作し、第２の動作モードにおいてパッシブサスペンションダンパとして動作するアクチュエータを含み、前記量に少なくとも部分的に基づいて前記アクティブサスペンションサブシステムの動作を制御することが、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとからなる群から選択されるモードで前記サスペンションアクチュエータを選択的に動作させることを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記測定された電圧の値が閾値より低いと判断することと、
前記測定された電圧の前記値が前記閾値より低いと判断することに応じて、前記サスペンションアクチュエータを前記第２の動作モードで動作させることと、をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記測定された電圧の値が閾値より高いと判断することと、
前記測定された電圧の前記値が前記閾値より高いと判断することに応じて、前記サスペンションアクチュエータを前記第１の動作モードで動作させることと、をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記閾値が少なくとも４０ボルトである、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記車両の状態に関する情報を取得することと、
前記車両の前記状態に基づいて前記閾値を決定することと、をさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
アクティブサスペンションサブシステムにより車両を動作させる方法であって、
電気バスを介して前記アクティブサスペンションサブシステムに電力を供給することと、
第１の場合における前記電気バスの第１の電圧を測定することと、
前記電気バスの前記第１の電圧を閾値電圧と比較することと、
前記第１の電圧が前記第１の閾値電圧より低いと判断すると、前記アクティブサスペンションサブシステムを第１の動作モードで動作させることと、
を含む、方法。
【請求項４１】
第２の場合における前記電気バスの第２の電圧を測定することと、
前記電気バスの前記第２の電圧を前記閾値電圧と比較することと、
前記第２の電圧が前記第１の閾値電圧以上であると判断すると、前記アクティブサスペンションサブシステムを第２の動作モードで動作させることと、をさらに含む、請求項４０に記載の方法。
【外国語明細書】
2019083687000001.pdf