(57)【要約】  ２つのエネルギ源、すなわち、（ａ）ウルトラコンデンサなどの高速エネルギ貯蔵装置（ＦＥＳ）と、（ｂ）燃料電池やバッテリなどの長期持続または安定電力装置とを有する二重エネルギ貯蔵システムが開示される。電力コンバータまたはコントローラは、高速エネルギ貯蔵装置から電力／電流をいつ集中的に補給すべきか、および高速エネルギ貯蔵装置をいつ再充電すべきかを求めるためのエネルギ管理アルゴリズムを実行する。プラグインハイブリッド型推進システムの二重エネルギ貯蔵システムにあるウルトラコンデンサ、または他の高速エネルギ貯蔵装置の充電状態を適応的に管理する方法がさらに説明される。その方法は、バッテリを良好に保護し、性能を優れたものにし、ウルトラコンデンサの必要とされる静電容量を最小限にする。【選択図】図１Ｂ
2011517924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力分配を制御する方法であって、
負荷によって引き出される負荷電流を求める工程と、
バッテリから前記負荷に供給される見積もりバッテリ電流を前記負荷電流に基づいて見積もる工程と、
前記見積もりバッテリ電流および前記負荷電流に基づいて、高速エネルギ貯蔵装置から前記負荷への必要とされる過渡電流を求める工程と、
前記高速エネルギ貯蔵装置から前記負荷への前記過渡電流の放電を制御する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記負荷電流が所定のレベル未満の場合に、前記高速エネルギ貯蔵装置を再充電する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記見積もる工程は、前記見積もりバッテリ電流を生成するのに前記負荷電流をフィルタ処理する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記見積もりバッテリ電流を最大しきい値に制限する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記見積もりバッテリ電流が、所定の期間以上、前記最大しきい値近傍を維持する場合、前記見積もりバッテリ電流を前記最大しきい値未満の低位のしきい値に下げる、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記負荷電流が前記低位のしきい値未満の場合に、前記高速エネルギ貯蔵装置を再充電する工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記見積もる工程、求める工程、または制御する工程の少なくとも１つを電力コントローラで行う、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ユニバーサル電源（ＵＰＳ）で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも一部が電気式の車両で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
リフト機構のリフト電力コントローラコンバータで実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記負荷電流を求める工程は、車両の駆動系に接続されたセンサで前記負荷電流に関連するエネルギを測定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記負荷電流を求める工程は、スロットル制御の状態を測定する工程を含み、前記スロットル制御は、前記負荷への前記負荷電流を増やすか、または減らすように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記負荷電流は、ローパスフィルタを使用してフィルタ処理される、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記見積もりバッテリ電流を見積もる工程は、バッテリが、損傷を受けることなく供給できる安全バッテリ電流を見積もる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記過渡電流は、前記負荷電流と前記見積もりバッテリ電流との間の差分である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記高速エネルギ貯蔵装置が最小充電量に達したときに、前記負荷電流を減らす工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記バッテリから引き出される前記見積もりバッテリ電流を最大バッテリ電流レベルに制限する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バッテリの温度に応じて前記最大バッテリ電流レベルを変える工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記高速エネルギ貯蔵装置が低充電状態に達すると、前記高速エネルギ貯蔵装置を損傷から保護するために、前記高速エネルギ貯蔵装置からの前記過渡電流を徐々に減らす工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御する工程は、前記高速エネルギ貯蔵装置および前記バッテリからの電気エネルギの流れを管理するために、放電コマンドを電力コンバータコントローラに送る工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記負荷電流を解析する工程と、定常状態に達する時期を求める工程と、前記定常状態に基づいて、前記バッテリから前記エネルギ貯蔵装置に供給される見積もり再充電電流を求める工程とをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記高速エネルギ貯蔵装置の充電状態を監視する工程と、前記高速エネルギ貯蔵装置を損傷から保護するために、前記バッテリから供給される前記見積もり再充電電流を徐々に減らす工程とをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
放電コマンドを電力コンバータコントローラに送る工程をさらに含み、前記電力コンバータコントローラは、前記高速エネルギ貯蔵装置と前記バッテリとの間の電気エネルギの流れを管理する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
定常状態に達する時期を求める工程は、前記過渡電流をシークバンドと比較する工程を含み、前記シークバンドは、前記高速エネルギ貯蔵装置が再充電される過渡電流の範囲を特定する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記負荷電流を解析する工程は、前記負荷が停止しているか、または定常状態で動作しているかを求める工程を含み、前記負荷が停止している場合、前記高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量に充電するように前記再充電電流を制御し、前記負荷が定常状態で動作している場合、前記高速エネルギ貯蔵装置を前記最大充電量未満に充電するように前記再充電電流を制御する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
１つまたは複数のプロセッサで実行するように構成された１つまたは複数のプログラムを保存するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記１つまたは複数のプログラムは、
負荷によって引き出される負荷電流を求める命令と、
前記負荷電流に基づいて、バッテリから前記負荷に供給される見積もりバッテリ電流を見積もる命令と、
前記見積もりバッテリ電流および前記負荷電流に基づいて、高速エネルギ貯蔵装置から前記負荷への必要とされる過渡電流を求める命令と、
前記高速エネルギ貯蔵装置から前記負荷への前記過渡電流の放電を制御する命令と、
を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２７】
バッテリおよび高速エネルギ貯蔵装置を含むシステムによって駆動される負荷を適応的に制御する方法であって、
前記負荷によって引き出される負荷電流を求める工程と、
前記負荷電流をフィルタ処理して見積もりバッテリ電流を求める工程と、
前記見積もりバッテリ電流を高位の第１のしきい値に制限する工程と、
前記見積もりバッテリ電流を低位の第２のしきい値に制限する工程と、
を含む方法。
【請求項２８】
前記負荷によって引き出された前記負荷電流が、所定の期間にわたって前記高位の第１のしきい値を超える場合、前記バッテリから引き出される最大電流を前記高位の第１のしきい値に制限する工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記負荷電流が、前記低位の第２のしきい値未満の場合に、前記高速エネルギ貯蔵装置を再充電する工程をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記見積もりバッテリ電流に基づいて、前記高速エネルギ貯蔵装置から前記負荷への必要とされる過渡電流を求める工程と、前記高速エネルギ貯蔵装置から前記負荷への過渡電流の放電を制御する工程とをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
１つまたは複数のプロセッサで実行するように構成された１つまたは複数のプログラムを保存するコンピュータ可読記憶媒体であって、バッテリおよび高速エネルギ貯蔵装置を備えたシステム内での電力分配を適応的に制御する命令を含む前記１つまたは複数のプログラムは、
負荷によって引き出される負荷電流を求める命令と、
前記負荷電流をフィルタ処理して見積もりバッテリ電流を求める命令と、
前記見積もりバッテリ電流を高位の第１のしきい値に制限する命令と、
前記見積もりバッテリ電流を低位の第２のしきい値に制限する命令と、
を含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのエネルギ貯蔵装置の連係動作に関し、一方は、（例えば、ウルトラコンデンサ、コンデンサ、フライホイールエネルギ貯蔵装置、またはハイパワーバッテリなどの）持続時間が短くかつ高出力のエネルギを供給するよう意図された（ＦＥＳ（商標）としても知られる）高速エネルギ貯蔵装置であり、第２の装置は、持続時間が長くかつ出力が一定であることを意図される（例えば、バッテリ、燃料電池など）。本明細書で説明する技術は、電力が素速く供給または回生されなければならないすべての用途に適する。適切な用途には、無停電電源（ＵＰＳ）、電気車両（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）がある。
【背景技術】
【０００２】
産業や輸送において、複数のエネルギ貯蔵システムを使用しなければならない状況は多数ある。通常、バッテリや燃料電池などの長期エネルギ貯蔵システムを使用して、装置や電力用電子回路を動作させるのに必要な大量のエネルギを供給することができる。ときには、エネルギおよび出力を素速く集中させることが必要なことがあり、このようなエネルギおよび出力が、上記の長期エネルギシステムで常に供給されると、確実にシステムにダメージを与え、その結果として、かかるシステムの動作寿命が短くなったり、またはオーバヒートおよび破裂の危険性さえあったりする。これらの場合に、より短時間であるがより高い出力で、エネルギを集中して装置に供給するエネルギ貯蔵システムを増設するのが好ましい。しかし、これらの２つのエネルギ源を共に機能させることは難易度が高い。したがって、２つのエネルギシステムを共に機能させるという難題に対処したシステムおよび方法を提供することが強く求められている。
【０００３】
ハイブリッド車は通常、（例えば、ガソリン、ディーゼル、圧縮天然ガス、エタノール、またはそれらの組み合わせを使用する）従来の炭化水素燃焼エンジンと、バッテリに接続された電気モータとを使用する。バッテリは電気モータに電力を供給し、場合によっては、回生制動で回生された電力を蓄積する。現在のハイブリッド車では、バッテリは通常、電力の使用だけでは高速道路走行速度で車両を動作させないが、ガソリンエンジンを補助するには十分な貯蔵容量を有する。プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）は、より高い電力／エネルギ容量を有するハイブリッド車であり、短い移動（例えば、４０マイル未満）の間に電力だけで動くことができる。プラグインハイブリッド車は通常、（自宅の１１０ボルトまたは２２０ボルト、または専用充電所の高電圧などの）コンセント使用電源で再充電される。
【０００４】
不都合にも、従来の電流貯蔵システムに関する現状の問題が、新たに出現したＰＨＥＶの幅広い採用を制限している。例えば、これらの従来の電源（例えば、バッテリ）はコストが高く、寿命に限界がある。既存のＰＨＥＶはまた、急速な充電および放電により電源が経時的に劣化するため長くもたない。
【０００５】
そのような車両の電力および電流需要は大きく変動する。例えば、車両が信号で停止しているときに、車両は停止した定常状態にあり、ほんの少しの電力または電流でよい。車両が高速道路を走行しているときに、車両は走行定常状態にあることがあり、やはりわずかな電力または電流で済ますことができる。一方、加速するか、登坂するか、または負荷を牽引するには、大量の電流または電力が必要であり、大量の電力を連続して取り出すことが必要なことがある。例えば、典型的な高速道路での一定速度の走行では、高速道路で加速する、または追い抜きをするのに必要な電力の３０％だけで済ますことができる。坂道で（例えば、登坂モードで）一定の高速道路走行速度を維持するには、ハイウェイ運転での加速と同程度の電力を必要とすることがある。
【０００６】
例えば、再充電可能なバッテリが、（バッテリメーカによって指定されることが多い）特定の限界を超えて高電流を引き出された場合、バッテリ性能およびバッテリの実用寿命が悪化する。
【０００７】
したがって、電源の性能または実用寿命を悪化させることなく、高電流／高電力需要を可能にすることにより、上記の問題に対処するエネルギ貯蔵システムを有することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
高速エネルギ貯蔵装置を適応的に管理するシステムおよび方法が説明される。高速エネルギ貯蔵装置には、パワーバッテリ、ウルトラコンデンサ、フライホイール、および超伝導体が含まれる。高速エネルギ貯蔵装置の新規でかつ有益な応用例には、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、さらに電気車両（ＥＶ）およびハイブリッド車（ＨＥＶ）を含む電気車両において、ウルトラコンデンサとバッテリとを組み合わせたものがある。一部の実施形態において、バッテリは、走行時に車両を動かすのに利用される。ウルトラコンデンサは、加速が必要な場合に大電力を集中的に供給する高速エネルギ貯蔵装置であり、車両の機械制動と引き換えに供給され得る回生エネルギを吸収することもできる。エネルギ貯蔵装置のこの組み合わせの望ましい効果は、バッテリにかかる負荷を低減し、その結果としてバッテリの寿命が延びることである。
【０００９】
高速エネルギ貯蔵装置を使用する、改良された電力変換システムおよび方法が説明される。電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）は、高速エネルギ貯蔵装置に出入りするエネルギの流れを変換および制御する。高速エネルギ貯蔵装置を管理する方法が説明される。
【００１０】
その方法では、負荷によって引き出される負荷電流を求める。負荷電流に基づいて、バッテリから負荷に供給される見積もりバッテリ電流（estimated battery current）を見積もる。見積もりバッテリ電流および負荷電流に基づいて、高速エネルギ貯蔵装置から負荷への必要とされる過渡電流を求める。高速エネルギ源から負荷への過渡電流の放電を制御する。
【００１１】
一部の実施形態において、その方法は、リフト機構のリフト電力コントローラコンバータで実施される。リフト機構には、クレーン、持ち上げプラットフォーム、ジャッキ、エレベータなどが含まれる。一部の実施形態において、本方法は、ユニバーサル（無停電）電源のユニバーサル電力コントローラコンバータで実施される。
【００１２】
一部の実施形態において、負荷電流が所定のレベル未満の場合に高速エネルギ貯蔵装置を再充電する。
【００１３】
一部の実施形態において、負荷電流のフィルタ処理した値を求め、そのフィルタ処理した値は、高位（高い方）の第１のしきい値と低位（低い方）の第２のしきい値との間の制限値に制限され、バッテリから引き出される最大電流は制限値に制限される。
【００１４】
実施例によっては、バッテリから引き出される最大電流が、所定の期間にわたって高位の第１のしきい値を超える場合、バッテリから引き出される最大電流を高位の第１のしきい値に制限する。一部の実施形態において、負荷電流が、低位の第２のしきい値未満の所定のレベルより低い場合に高速エネルギ貯蔵装置を再充電する。
【００１５】
一部の実施形態において、見積もること、求めること、または制御することの少なくとも１つを電力コントローラで行う。一部の実施形態において、本方法は、ユニバーサル電源（ＵＰＳ）で実施される。一部の実施形態において、本方法は、少なくとも一部が電気式の車両で実施される。一部の実施形態において、本方法は、リフト機構のリフト電力コントローラコンバータで実施される。
【００１６】
一部の実施形態において、負荷電流に関連するエネルギを車両の駆動系に接続されたセンサで測定する。一部の実施形態において、スロットル制御の状態を測定する。スロットル制御は、負荷への負荷電流を増減させるように構成される。
【００１７】
一部の実施形態において、負荷電流はフィルタ処理した電流である。一部の実施形態において、フィルタ処理電流は、所定の期間にわたる負荷電流の平均である。一部の実施形態において、安全バッテリ電流は、バッテリが損傷を受けることなく供給できるように見積もられる。
【００１８】
一部の実施形態において、過渡電流は、負荷電流と見積もりバッテリ電流との差分である。一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置が最小充電量に達した場合に負荷電流を減らす。一部の実施形態において、バッテリから引き出される電流を最大バッテリ電流レベルに制限する。一部の実施形態において、バッテリの温度に応じて最大バッテリ電流レベルを変える。
【００１９】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置が低充電状態に達すると、高速エネルギ貯蔵装置を損傷から保護するために、高速エネルギ貯蔵装置からの過渡電流を徐々に減らす。
【００２０】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置およびバッテリからの電気エネルギの流れを管理するために、放電コマンドが電力コンバータ／コントローラに送られる。
【００２１】
一部の実施形態において、負荷電流を解析し、定常状態にいつ達したかを求める。一部の実施形態において、定常状態に基づいて、バッテリから高速エネルギ貯蔵装置に供給される再充電電流を求める。
【００２２】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置の充電状態を監視し、高速エネルギ貯蔵装置を損傷から保護するために、バッテリから供給される見積もり再充電電流を徐々に減らす。
【００２３】
一部の実施形態において、再充電コマンドが電力コンバータ／コントローラに送られ、電力コンバータ／コントローラは、高速エネルギ貯蔵装置とバッテリとの間の電気エネルギの流れを管理する。
【００２４】
一部の実施形態において、負荷電流はシークバンド（seek band）と比較される。シークバンドは、高速エネルギ貯蔵装置が再充電される負荷電流の範囲を特定する。
【００２５】
一部の実施形態において、負荷電流が停止定常状態にあるか、または走行定常状態にあるかを求める。
【００２６】
一部の実施形態において、負荷電流が停止定常状態にある場合に、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量に充電するように再充電電流を見積もる。一部の実施形態において、負荷電流が走行定常状態にある場合に、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量未満に充電するように再充電電流を見積もる。
【００２７】
一部の実施形態において、負荷電流が停止定常状態にあるか、または走行定常状態にあるかを求め、負荷電流が停止定常状態にある場合、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量に充電する再充電電流を見積もり、負荷電流が走行定常状態にある場合、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量未満に充電する再充電電流を見積もる。
【００２８】
バッテリおよび高速エネルギ貯蔵装置を含むシステムによって駆動される負荷を適応的に制御する方法が説明される。負荷によって引き出される負荷電流を求める。負荷電流をフィルタ処理して見積もりバッテリ電流を求める。見積もりバッテリ電流を高位の第１のしきい値に制限する。見積もりバッテリ電流を低位の第２のしきい値に制限する。
【００２９】
一部の実施形態において、負荷電流の変化率が所定の期間にわたって高位の第１のしきい値を超える場合、バッテリから引き出される最大電流を高位の第１のしきい値に制限する。
【００３０】
一部の実施形態において、負荷電流が低位の第２のしきい値未満の場合に、高速エネルギ貯蔵装置を再充電する。
【００３１】
一部の実施形態において、見積もりバッテリ電流に基づいて、高速エネルギ貯蔵装置から負荷への必要とされる過渡電流を求め、高速エネルギ貯蔵装置から負荷への過渡電流の放電を制御する。
【００３２】
バッテリおよび高速エネルギ貯蔵装置を含むシステムにおいて電力分配（power distribution）を適応的に制御する方法が説明される。負荷によって引き出される負荷電流を求める。負荷電流が低電流制限未満の場合に高速エネルギ貯蔵装置（ＦＥＳ）を再充電する。負荷電流が低電流制限を超える場合、車両が連続牽引モードで動作しているか、または加速モードで動作しているかを求める。車両が動作しているモードに基づいてバッテリ電流制限を設定する。バッテリ電流制限に基づいてシステムの電力を分配する。
【００３３】
一部の実施形態において、負荷はモータである。一部の実施形態において、バッテリ電流制限を連続電流制限に設定する。
【００３４】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置が下限値に達した場合に負荷電流を減らし、高速エネルギ貯蔵装置は、バッテリ電流と並行して電流を負荷に供給する。一部の実施形態において、バッテリ電流制限を、適応的連続電流制限よりも大きい適応的高バッテリ電流制限に設定する。
【００３５】
一部の実施形態において、適応的高バッテリ電流制限をバッテリ温度に反比例して変える。一部の実施形態では、加速モードにおいて、バッテリおよび高速エネルギ貯蔵装置から負荷に電力を供給する。
【００３６】
一部の実施形態において、目標速度に達するまでに、高速エネルギ貯蔵装置を下限値まで消耗させるのに十分な速度で、高速エネルギ貯蔵装置からモータ負荷に電流を供給する。
【００３７】
システム、ならびにこれらのおよび他の方法を記述したコンピュータ可読の記憶媒体も説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】一部の実施形態によるプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）を示している。
【図１Ｂ】一部の実施形態による、電気車両用の二重エネルギシステムの概略図である。
【図１Ｃ】一部の実施形態による、電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）を含む、電気車両用途用の二重エネルギ貯蔵システムの別の概略図である。
【図２】一部の実施形態による、コンピュータを実装したエネルギ管理システムを示すブロック図である。
【図３】一部の実施形態による、図１Ｃのエネルギ管理システムの概略回路図である。
【図４Ａ】一部の実施形態による、負荷電流およびバッテリ電流対時間のグラフである。
【図４Ｂ】一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵システムの電流応答対時間を示すグラフである。
【図５】一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置を再充電する回路を概略的に図示したブロック図である。
【図６】一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置を再充電するのにシークバンドをどのように使用するかを示す、図１Ｃの電力コンバータ／コントローラを流れる電流対時間のグラフである。
【図７】一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置を充電過多または消耗過多から保護する緩衝作用を示す、供給される全電流のパーセンテージ対高速エネルギ貯蔵装置（例えば、ウルトラコンデンサ）の充電状態のパーセンテージのグラフである。
【図８】一部の実施形態による、車両用途で高速エネルギ貯蔵装置（例えば、ウルトラコンデンサ）を再充電する閉ループレギュレータ回路の一例である。
【図９Ａ】一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置によって供給される、または吸収される過渡電流を計算する電流見積もり器回路の一例である。
【図９Ｂ】一部の実施形態による、車両が高加速状態にあるか、または低加速状態にあるかを求める加速要求検出回路の一例である。
【図１０Ａ】一部の実施形態による、二重エネルギ貯蔵を管理するプロセスのフローチャートである。
【図１０Ｂ】一部の実施形態による、二重エネルギ貯蔵を管理するプロセスのフローチャートである。
【図１０Ｃ】一部の実施形態による、二重エネルギ貯蔵を管理するプロセスのフローチャートである。
【図１０Ｄ】一部の実施形態による、二重エネルギ貯蔵を管理するプロセスのフローチャートである。
【図１１】一部の実施形態による、シリーズ型プラグインハイブリッド車システムの概略図である。
【図１２】一部の実施形態による、図１１に示すシリーズハイブリッド型ＰＨＥＶを電気駆動するための電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）の概略図である。
【図１３】一部の実施形態による、充電状態（ＳＯＣ）制御および過渡電流制御（ＴＣＣ）の動作領域を示す、バッテリ電流対時間の線形グラフである。
【図１４】一部の実施形態による、バッテリ電流制限動作および適応的バッテリ電流制限動作を示す、バッテリ電流対時間のグラフである。
【図１５】一部の実施形態による、ＴＣＣ動作領域にある間のバッテリ、モータ、およびＦＥＳ電流間の関係を示す（Ａ）バッテリ電流対時間のグラフと、（Ｂ）ＦＥＳ電流対時間のグラフである。
【図１６】一部の実施形態による、充電状態（ＳＯＣ）および過渡電流制御（ＴＣＣ）の制御機能を示す概略回路図である。
【図１７】一部の実施形態による、適応電流対温度のグラフである。
【図１８】一部の実施形態による、１つの電気被駆動アクスルを備えたパラレルハイブリッド型推進システムの概略図である。
【図１９】一部の実施形態による、道路走行用（ＴＴＲ）パラレル型プラグインハイブリッド車の概略図である。
【図２０】一部の実施形態による、２つの被駆動アクスルを備えたシリーズハイブリッド型推進システムの概略図である。
【図２１Ａ】一部の実施形態による、図１８、図１９、図２０に示す例示的な車両用推進システムの概略図である。
【図２１Ｂ】一部の実施形態による、図１８、図１９、図２０に示す例示的な車両用推進システムの概略図である。
【図２２】一部の実施形態による高速エネルギ貯蔵装置の適応的充電を示す、負荷電流、ＰＣＣ電流、およびＦＥＳ電圧対時間のグラフである。
【図２３】他の実施形態による高速エネルギ貯蔵装置の適応的充電を示す、負荷電流およびＦＥＳ電圧対時間のグラフである。
【図２４】他の実施形態によるＦＥＳの適応的充電を示す、負荷電流対時間のグラフである。
【図２５】一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置を使用して電力分配を制御し、かつ電気車両の電流を適応的に制御するためのフローチャートである。
【００３９】
図面および以下の本発明の好ましい実施形態の説明を検討することによって、本発明のさらなる態様が明らかになるであろう。当業者ならば、本発明の概念から全く逸脱することなく、本発明の他の実施形態が可能であり、本発明の細部がいくつかの点で修正され得ると分かるであろう。したがって、以下の図面および説明は本来例示とみなすべきであり、限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
パーシャルハイブリッド車としても公知のプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）は、従来からの（例えば、ガソリン、ディーゼル、圧縮天然ガス、エタノールなどの）燃焼エンジン、電気モータ、および電気モータに動力を供給し、一部の実施形態において、回生制動によって生成されたエネルギを蓄積するバッテリ電源を有する車両である。ＰＨＥＶは、一般的な通勤距離などの短い移動の間、バッテリ電力だけで走行するのに十分に大きいバッテリ電源を有する。
【００４１】
プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）の利点は、短い移動で車両を駆動する場合に、電気がガソリン（または、他の炭化水素燃料）の代用となることである。短い移動とは、一般的な運転者にとって典型的な毎日の通勤距離、例えば、４０マイル（または約６０キロメートル）と考えることができる。一方、毎日の電気走行可能距離が約４０マイルあれば、多くの使用者の場合、完全にガソリンに取って代わることになる。
【００４２】
一部の実施形態において、ＰＨＥＶは、４０マイルを超える走行可能距離を有する。
【００４３】
一部の実施形態によるＰＨＥＶ車両は、ハイブリッド動作モードと電気のみの動作モードとを併せ持つハイブリッド駆動系を含む。一部の実施形態において、電気駆動系は、高速道路走行速度での運転を含む、日常運転の全性能を満たすことができる。コスト（ならびに重量および容積）を最小限にするために、一部の実施形態において、ＰＨＥＶのエネルギ貯蔵システムは、所定の電気走行距離を可能にするように選択される。一部の実施形態において、エネルギ貯蔵システムは、安全マージンを加えた所定の電気走行距離を可能にするように選択される。
【００４４】
特定の（例えば、４０マイルの）電気走行距離用のエネルギ貯蔵システムを選択すること、および電気運転に全性能を付与することが相まって、エネルギ貯蔵システムにとっての難題がもたらされる。例えば、都市部運転／ハイウェイ運転が混在する場合、小型車と、大型車またはクロスオーバＳＵＶとは、それぞれ約０．２ｋＷｈ／マイルおよび０．４ｋＷｈ／マイルを消費する可能性がある。一部の実施形態において、これらの２つの車両に対して、４０マイル走行するのに必要なエネルギは、それぞれ約８ｋＷｈおよび１６ｋＷｈである。電気のみの車両はさらに多くのエネルギを必要とすることがある。
【００４５】
加速、追い抜き、追い越し、または牽引を含む全性能を良好にするためには、モータ出力は、小型車で約８０ｋＷ以上、大型車／クロスオーバＳＵＶで１５０ｋＷ以上とすべきである。必要とされるエネルギに対する電力の放電レート比を示すには、バッテリの「Ｃ」レートを用いる。この場合に、代表的なエネルギ消費量および所要電力に対して、結果として得られた放電レート比は、ほぼＣ１０である。
【００４６】
本明細書で説明する、二重エネルギ貯蔵を管理するシステムおよび方法は、ＦＥＳまたは他の高速エネルギ貯蔵装置をバッテリと併用することにより、加速時などでの高電流引き出しまたは高電流需要にまつわる欠点に対処する。ＦＥＳは、高速道路での加速時などの過渡電流時にバッテリを補う電力を供給する。過渡電流は、通常は持続時間が短い（例えば、＜１０秒）過剰な電流である。ＦＥＳは、（例えば、過渡電流が発生した場合などの）過渡期間中にバッテリを補うための大量のエネルギを蓄積することができる、通常はファラッドで評価される静電容量をもったコンデンサである。ＦＥＳから電力を補給することにより、（バッテリからの電流引き出しが減るか、またはなくなることで）バッテリが保護され、それによって、電気モードに全性能がもたらされると同時に、より軽く、あまり高価でないバッテリの使用が可能になる。
【００４７】
本明細書では、高速エネルギ貯蔵装置としてコンデンサまたはウルトラコンデンサが説明されるが、当業者には、フライホイールやハイパワーバッテリなどの他の高速エネルギ貯蔵装置を使用することもできると分かるはずである。高電流引き出しに対処する別の方法は、高電流需要時に燃焼エンジンを使用して、電気モータを補うことである。しかし、ＰＨＥＶの最も重要な目標の１つは、ガソリンの消費を最小限にすることであるので、燃焼エンジンの使用を最小限に留めることが望ましい。
【００４８】
一部の実施形態において、ＦＥＳは、車両を停止状態から高速道路走行速度に加速するのに必要なエネルギをすべて供給するようにサイズを合わされる。この機能用にＦＥＳのサイズを合わせることで、バッテリは最大限に保護されるが、所望しない空間、重量、およびコストが車両に追加される可能性がある。一部の実施形態において、ＦＥＳは、バッテリから引き出される電流をバッテリに損傷を与えないレベルに制限するために、バッテリと共に動作するようにサイズを合わされる。この方法により、上記の問題解決手段よりも小さくて安価なシステムが得られる。
【００４９】
一部の実施形態において、二重エネルギ貯蔵システムは、追い抜いたり、または登坂したりする場合にＦＥＳを完全に使い切ることはしない。そのようにすると、（例えば、坂道で追い抜きができない、または緊急操縦ができないなど）車両が安全でなくなることがある。一部の実施形態において、二重エネルギ貯蔵システムは、過渡状態（例えば、ガスペダルを押下するなどの運転者によるスロットル制御または加速指令）と、高い平均電力（例えば、車両を所与の速度に維持するのに必要とされる電力が、丘や坂のために増える）とを区別することができる。一部の実施形態において、二重エネルギシステムは、モータに関連する負荷電流を監視することにより、車両が加速モードにあるか、または登坂モードにあるかを求める。
【００５０】
図１Ａは、一部の実施形態によるプラグインハイブリッド車システム１００を示している。車両は、内燃機関１０１、電気モータ／発電機１５０、動力駆動体１４０、（次の図のＤＣバス１０４に対応する）電力バス１５２、電力コンバータ／コントローラ１０６、高電圧バッテリパック１０２、および高速エネルギ貯蔵装置１０５を含む。電力バス１５２は、少なくとも電力コンバータ／コントローラ１０６および電気モータ／発電機１５０に接続され、電力貯蔵システム（１０２、１０５、１０６）と駆動システム（１０１、１５０、１４０）との間で電流を伝導するように機能する。電力コンバータ／コントローラ１０６は、バス１５２によって搬送される電流を制御し、（ｉ）バッテリパック１０２からと、（ｉｉ）高速エネルギ貯蔵装置１０５からとのバス電流の割合を制御する。
【００５１】
一部の実施形態において、燃焼エンジンは動力駆動体１４０に直接連結される。一部の実施形態において、燃焼エンジンは電気モータ１５０に連結され、燃焼エンジンはモータを機械的に駆動して電気を発生させる。
【００５２】
一部の実施形態では、燃焼エンジンおよび電気モータは、（例えば、パフォーマンスモードにおいて）並行して使用することができ、車両は、燃料エンジンと、高電圧バッテリパック１０２および／または高速エネルギ貯蔵装置１０５からバス１５２に沿って電流を供給される電気モータ１５０との両方から動力を供給することができる。一部の実施形態において、車両は、高電圧バッテリパック１０２および／または高速エネルギ貯蔵装置１０５から電力を供給される電気モータ１５０により（例えば、電気のみのモードで）駆動することができる。一部の実施形態において、車両は、（従来の非電気車両のように）燃焼エンジンのみのモードで駆動することができる。一部の実施形態において、車両は、主として燃焼エンジンモードで駆動することができ、電気モータ／発電機は、需要に応じて一気に加速するのに使用され、また、回生制動からのエネルギを捕捉するのに使用される。
【００５３】
図１Ｂは、一部の実施形態による、ハイブリッド車などの二重エネルギシステム１０９の概略図である。二重エネルギシステムは、１つまたは複数のＤＣバス１０４に接続された任意の数量の負荷またはエネルギ源１０１を使用することができる。用途には、電気車両（ＥＶ）またはハイブリッド車（ＨＥＶまたはプラグインＰＨＥＶ）を挙げることができ、定常状態（例えば、登坂するために大量の電力引き出し需要が連続するなど）の電力と、過渡状態（例えば、加速時など）の電力との両方が必要とされる。例えば、バッテリ電力を使用し、電力を集中的に必要とする（過渡状態）クレーン、リフト、または建設機械は、本明細書で説明する二重エネルギシステムから恩恵を受けるであろう。さらに、産業用無停電電源（ＵＰＳ）システムもまた、電力障害が発生した場合にシステムが素速く電力を供給するときに、バッテリに作用する負荷を軽減する、本明細書で説明する二重エネルギシステムを用いて強化することができる。
【００５４】
高速エネルギ貯蔵システムは、高電圧バッテリパック１０２（１つまたは複数の電気エネルギ貯蔵電池）、または燃料電池などの長期エネルギ貯蔵装置と、コンデンサ、ウルトラコンデンサ、パワーバッテリ、およびフライホールなどの短期高速エネルギ貯蔵装置１０５とを含み、また、電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）１０６と、高速エネルギ貯蔵装置１０５とＰＣＣ１０６とを接続する高速エネルギ貯蔵装置用バスと、ＰＣＣ１０６とバッテリパック１０２とを接続するＤＣバス１０４とを含む。
【００５５】
高速エネルギ貯蔵システムは、ＤＣバス１０４に接続された１つまたは複数の動力駆動体１４０と、動力駆動体１４０に接続された１つまたは複数のモータ／発電機１５０と、１つまたは複数のモータ／発電機１５０および／あるいは動力駆動体１４０に接続された１つまたは複数の内燃機関１０１とをさらに含む。動力駆動体１４０は、（例えば、エンジン１０１から、および／または電気モータ１５０から）車両のホイールに機械動力を伝動する。一部の実施形態において、動力駆動体１４０はまた、回生制動時にホイールから電気モータ１５０に機械動力を伝動する。通常の駆動動作時、動力駆動体１４０およびモータ／発電機１５０は、バッテリ１０２および／またはＦＥＳ１０５から電流を引き出すときに負荷として働く。回生制動時、動力駆動体１４０およびモータ／発電機１５０は、（制動からの）回生エネルギをＤＣバス１０４に供給するときにエネルギ源を構成する。
【００５６】
ＰＣＣ（電力コンバータ／コントローラ）１０６は、通常の駆動動作時および回生制動時の両方で、高速エネルギ貯蔵装置用バス１０３とＤＣバス１０４との間のエネルギの流れを管理するためのアルゴリズムを含む。ＰＣＣ１０６は、このエネルギ流を管理する場合に、電気システムからローカル的に入手できるほとんどの情報を使用する。一部の実施形態において、ＰＣＣ１０６は、電気エネルギの流れを管理するための電力用電子回路および１つまたは複数のプロセッサ（一部の実施形態では、特殊用途の電力コンバータプロセッサ）と、電力を変換する方法を実行するコントローラとを含む。
【００５７】
一部の実施形態において、独立した高速エネルギ貯蔵システム（例えば、ＰＣＣ１０６、バス１０３、および高速エネルギ貯蔵装置１０５）を製造し、これを、低速エネルギ貯蔵源（例えば、バッテリパック１０２）を使用する既存の事例を改善する手段として提供することができる。一部の実施形態において、既存の車両に後から取り付けるアフターマーケット用キットとして、高速エネルギ貯蔵システムを提供することができる。
【００５８】
図１Ｃは、一部の実施形態による、電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）を含む、電気車両用途用の二重エネルギ貯蔵システム１１９の別の概略図である。二重エネルギ貯蔵システムは、エネルギ管理アルゴルズム１１０および再充電管理アルゴリズム１１３を含むＰＣＣ１０６と、ＰＣＣ１０６に接続されたＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２と、高電圧バス（例えば、約３５０ボルトＤＣ）を介して電力コンバータ１１２に接続されたモータ駆動電力用電子回路１４０と、電力コンバータ１１２に接続されたバッテリパック１０２とを含み、負荷（例えば、電気モータ）１５０は、モータ駆動電力用電子回路１４０に接続されている。
【００５９】
二重エネルギ貯蔵システムは、高速エネルギバス１０３（例えば、約１００〜約２００ボルトＤＣ）と、低電圧バスを介してＤＣ−ＤＣコンバータ１１２に接続されたＦＥＳなどの高速エネルギ貯蔵システム１０５とをさらに含む。ＦＥＳの動作電圧は、ＦＥＳが充放電されるのに伴って変わる。
【００６０】
電気車両（ＥＶ）用途または他のモータで駆動される装置のいくつかの実施形態では、ＰＣＣ１０６は、バッテリ１０２を保護するために、（エネルギ管理アルゴリズム１１０を使用して）高電圧バスと低電圧バスとの間での電力の電力変換を管理する。ＰＣＣ１０６は、電流、電圧、バッテリ温度、ペダル／スロットルがどのくらい押下されたかを示すセンサデータなどのセンサデータ１７０、およびローカル電気システムからの他の関連情報を受け取る。
【００６１】
ＰＣＣ１０６は、通常はバッテリ端子電圧と同じであるＤＣバスの電圧を表すバッテリ電圧ｖ＿ｂｕｓから、ＦＥＳ電圧ｖ＿ｕｃａｐを切り離す（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用して電気的に分離する）。ｖ＿ｕｃａｐは、見積もったＦＥＳの理論上の電圧である。ＰＣＣは、低電圧バス１０３上の電圧を高電圧バス１０４から切り離し、必要に応じて低電圧バスと高電圧バスの間で電力を伝達するＤＣ−ＤＣコンバータを含む。
【００６２】
ＰＣＣのエネルギ管理アルゴリズム１１０は、所定の方法に従って、ＦＥＳ１０５とモータ駆動電力用電子回路１４０との間で電力を変換して伝達するようにＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２を制御する。センサデータ１７０には、システム内の電流および電圧の電気測定値を含めることができる。車両用途において、車両速度およびアクセル位置などの特定のデータは、車両の状態に基づいてアルゴリズムの性能を最適化するために使用することもできる。制御信号１８０は、エネルギ管理アルゴリズムによって計算された通りに、車両バスとＦＥＳとの間で電力を伝達するように、ＤＣ−ＤＣ電力コンバータを制御する。再充電管理アルゴリズム１１３は、ＦＥＳ１０５の再充電を管理する。一部の実施形態において、再充電管理アルゴリズム１１３は、エネルギ管理アルゴリズム１１０から独立している。一部の実施形態では、再充電管理アルゴリズム１１３は、エネルギ管理アルゴリズム１１０の一部である。
【００６３】
一部の実施形態において、エネルギ管理アルゴリズム１１０は、ＰＣＣにあるか、またはＰＣＣに接続された１つまたは複数の特殊用途電力プロセッサを使用して実行される。一部の実施形態において、高電圧スイッチング回路が、１つまたは複数の特殊用途電力プロセッサに接続されて、高速エネルギ貯蔵装置用バス１０３およびＤＣバス１０４に関連する高電圧をスイッチングし、これを変換する。
【００６４】
図１Ｃの二重エネルギ貯蔵システムの利点は、このシステムが、様々なタイプまたはサイズの高速エネルギ貯蔵装置を使用するのに、フィルタパラメータ（通常は時定数）を合わせることにより容易に調整可能なことである。アルゴリズムは、バッテリを保護するとともに、より小さい（ひいては、より安価な）バッテリを使用できるようにするので有益である。一部の実施形態において、アルゴリズムは、電力コンバータ／コントローラ１０６と同じ１つまたは複数のプロセッサで実行することができる。一部の実施形態において、アルゴリズムは、電力コンバータ／コントローラから独立して実行することができる。
【００６５】
図２は、ＰＣＣ１０６として提供される、コンピュータを実装したエネルギ管理システムを示すブロック図である。一部の実施形態において、ＰＣＣ１０６は、少なくともパーシャルハイブリッド車の電力分配を制御する専用の（例えば、特殊用途の）自動車電力コントローラコンピュータである。一部の実施形態において、このコンピュータは、ユニバーサル電源の動作を制御する専用のユニバーサル電源コントローラコンピュータである。他の実施形態において、ＰＣＣ１０６は汎用コンピュータである。
【００６６】
ＰＣＣ１０６は通常、１つまたは複数の処理ユニット（ＣＰＵ）２０２と、オプションとして１つまたは複数のネットワークあるいは他の通信インターフェイス２０４と、メモリ２１０と、これらの構成要素を相互接続する１つまたは複数の通信バス２０８とを含む。ＰＣＣ１０６は、（例えば、整備士または技術者がＰＣＣにアクセスでき、これと通信できるように）オプションでユーザインターフェイスに対応可能であり、このユーザインターフェイスは、オプションで表示装置２０６および（例えば、制御パネル、キーパッド、キーボード、データポートなどの）ユーザ入力装置２０５を含む。
【００６７】
ＰＣＣ１０６は通常、電圧センサ、温度センサ、電流センサなどから１つまたは複数の入力２７０を受け取り、ペダル／スロットルおよびブレーキセンサ２７２から１つまたは複数の入力２７２を受け取る。ＰＣＣ１０６はまた、通常、ＤＣバス１０４、低電圧バス１０３などに対する制御出力２７４を含む。
【００６８】
メモリ２１０は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ  ＲＡＭ、または他のランダムアクセス半導体メモリ素子などの高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、１つまたは複数の磁気ディスク記憶装置、光ディスク記憶装置、フラッシュメモリ素子、または他の不揮発性半導体記憶素子などの不揮発性メモリを含むことができる。メモリ２１０は、オプションで、ＣＰＵ２０２から離れて配置された１つまたは複数の記憶装置を含むことができる。メモリ２１０、またはそれに代えてメモリ２１０内の不揮発性メモリ装置は、コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。一部の実施形態において、メモリ２１０は以下のプログラム、モジュールおよびデータ構造、またはそれらのサブセットを保存する。
・様々な基本システムサービスを処理し、ハードウェアに依存する作業を実行するプロシージャを含むオペレーティングシステム２１１。
・１つまたは複数の（有線または無線の）通信ネットワークインターフェイス２０４と、無線ネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、携帯電話ネットワーク、インターネット、他の広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、都市規模ネットワークなどの１つまたは複数の通信ネットワークとを介して、ＰＣＣ１０６を他のコンピュータ装置に接続するのに使用されるオプションのネットワーク通信モジュール２１２。このネットワーク通信モジュール２１２は、サービスパッチがリリースされた場合にＰＣＣ内のソフトウェアを更新するのに使用するか、または車両の性能をカスタマイズするのを可能にするために使用することができる。
・負荷電流、バッテリ電流、過渡電流、および再充電電流を含めた電流を見積もり、求め、制御する電流制御モジュール２２０。負荷電流は、負荷（例えば、動力駆動体１４０およびモータ１０５、図１Ｂ）によってバッテリ１０２および／またはＦＥＳ１０５から引き出される電流である。バッテリ電流は、バッテリ１０２からＤＣバス１０４（図１）に供給される電流である。過渡電流は、加速、登坂、および／または牽引の期間の間に負荷によって引き出される高負荷電流と、バッテリから引き出すことができる最大安全バッテリ電流との差分である。過渡電流は、ＰＣＣによってＦＥＳ１０５から供給される。再充電電流は、回生制動時に負荷から供給される電流であり、バッテリ１０２および／またはＦＥＳ１０５を再充電するのに使用される。一部の実施形態において、ＦＥＳは、回生制動により発生した再充電電流で充電される。一部の実施形態において、ＦＥＳはバッテリで充電される。
・ＦＥＳ素子（例えば、ウルトラコンデンサ）の充電量を監視し、図４、図５、図６を参照して下記に説明するように、ＦＥＳ素子を最大限まで再充電するか、またはＦＥＳ素子をある程度まで充電し、かつ／または図７を参照して下記に説明するように、緩衝器（変化率リミッタ）機能をもたらす放電／再充電高速エネルギ貯蔵モジュール２３０。一部の実施形態において、放電／再充電モジュール２３０は、エネルギ管理アルゴリズム２３２および再充電管理アルゴリズム２３４を含む。
・負荷電流が、バッテリおよびＦＥＳ両方から、さらに、一部の実施形態では燃焼エンジンから安全に供給され得るよりも高いかどうかを求め、図２３にラベルカットトルク（label cut torque）２３２４で示すように、負荷へのトルクを制限する、例えば、車両のホイールに供給される動力を減らすことにより、負荷電流を低減するトルク制限モジュール２４０。
・バッテリの温度を監視し、高電流制限および低電流制限を適応的に調整し、かつ／あるいはバッテリの電流、電圧、および／または充電量を監視するバッテリ保護モジュール２５０。
・再充電モード（停止したとき、および走行しているときの両方）、トルクモード（例えば、牽引しているとき、荷を積んだ状態のとき、または登坂しているとき）、加速モード（例えば、停止状態からの加速）、およびトルク制限モード（例えば、高速エネルギ貯蔵装置が消耗したとき）を制御することを含めて、負荷または他の装置の動作モードを制御するモード制御モジュール２６０。
・ステータス、制御、管理などを含む補助サービスを行う補助サービスモジュール２９０。
【００６９】
上記のモジュールのそれぞれは、前述した１つまたは複数のメモリ装置に保存することができ、上記の機能を実行するための命令セットを含む。上記のモジュールまたはプログラム（すなわち、命令セット）は、独立したソフトウェアプログラム、プロシージャ、またはモジュールとして実装される必要はなく、したがって、様々な実施形態において、これらのモジュールの種々のサブセットを組み合わせるか、またはそうでない場合は再編成することができる。一部の実施形態において、メモリ２１０は、上記のモジュールおよびデータ構造のサブセットを保存することができる。さらに、メモリ２１０は、上記していないさらなるモジュールおよびデータ構造を保存することができる。
【００７０】
図２は、単一のシステムを示しているが、このシステムは、１つまたは複数のコンピュータであり得る様々な特徴を機能上説明することを意図されている。実際には、また、当業者には分かるように、分離して示した要素は統合することができ、要素によっては分離することができる。システムを構築するのに使用されるコンピュータの実際の数量、およびどれだけの特徴がコンピュータ間に割り当てられるかは、実施例によって異なる。
【００７１】
図３は、一部の実施形態による、図１Ｃのエネルギ管理アルゴリズム１１０を実行する電力コンバータ／コントローラ１０６の概略回路図３００を示している。図３に示す（例えば、説明したように、ＰＣＣに実装されるか、またはＰＣＣに接続された）ハードウェア（回路）および／またはソフトウェアシステムならびにアルゴリズムは、充電状態（ＳＯＣ）コントローラ３１０、過渡見積もり器３２０、再充電ロジック３３０、および緩衝器３４０を含む。一部の実施形態において、図の回路３００は、図２の電流制御モジュール２２０に相当する。
【００７２】
充電状態（ＳＯＣ）制御を使用してＦＥＳを再充電するので、次の過渡時の、バッテリ電流制限を超えるモータ電流需要にＦＥＳを利用することができる。モータ電流が低バッテリ電流制限未満に落ちた場合にＳＯＣ制御が有効になる。充電時に、ＳＯＣコントローラは、バッテリまたは（回生減速中の）モータから電流を引き出す。充電状態（ＳＯＣ）コントローラ３１０は、ＳＯＣ目標値入力３１２を受け取り、再充電ロジック３３０に接続された出力３１４（シーク電流）を有する。
【００７３】
一部の実施形態において、ＳＯＣ目標値は、制御ソフトウェア内でコード化され、１００％未満の何らかの値（例えば、８０％）に設定することができる。一部の実施形態において、この数値は固定されるが、その用途がＦＥＳ制御方法の変更を必要とする場合に変えることができ、例えば、ＦＥＳがより多くのエネルギを吸収することができるように５０％目標値を使用することができる。
【００７４】
ＳＯＣは、エネルギ貯蔵容量のパーセンテージを表す。過渡見積もり器（過渡推定器）３２０は、負荷電流入力３２２（モータからの負荷電流の測定値）を受け取り、再充電ロジック３３０に接続された出力３２４（過渡電流）を有する。再充電ロジックは、緩衝器３４０に接続された出力を有する。緩衝器は、高速エネルギＰＣＣ１０６に接続された出力３４４（目標値）を有する。
【００７５】
以下の説明はモータ負荷を想定し、ＦＥＳ１０５が高速エネルギ貯蔵装置として使用され、バッテリが長期エネルギ貯蔵装置用に使用される。しかし、当業者ならば、任意の他の負荷または高速エネルギ貯蔵装置を使用できると分かるであろう。
【００７６】
過渡見積もり器３２０は、例えば、加速、追い抜き、追い越し、登坂、および負荷の牽引などの過渡期間中に高速エネルギ貯蔵電流を計算する。過渡見積もり器は、ＰＣＣ１０６を使用して、バッテリ１０２（低速エネルギ源）およびＦＥＳから負荷（動力駆動体１４０に連結されたモータ１５０）に供給される負荷電流の割合を求める。（例えば、加速に起因する）過渡電流は解析されて、（例えば、登坂による）定常電流から区別され、過渡電流見積もり値がＰＣＣ１０６への目標値になる。これは、負荷電流の変化率を求めることによってなされ得る、すなわち、高い変化率は加速に対応し、あるいは全体的に高い負荷電流は、負荷の牽引や登坂に対応する。
【００７７】
次いでＰＣＣは、過渡電流がＦＥＳ１０５から負荷（モータ）１５０に供給されるようにし、ひいては、バッテリ１０２から引き出される電流を制限し、それによって過剰の電流からバッテリを保護する。一部の実施形態において、このバッテリ保護機能は、図２のバッテリ保護モジュール２５０によって実行される。
【００７８】
負荷電流が一定の場合（例えば、加速がない場合）、負荷１５０に送る有効負荷電流（ｉ＿ｐｃｃ）はない。これにより、ＦＥＳを適切な充電状態（ＳＯＣ）に再充電する機会ができ、この再充電は、ＳＯＣコントローラ３１０によって行われる。
【００７９】
ＳＯＣコントローラ３１０は、負荷電流が一定である、すなわち、過渡電流がない期間中に高速エネルギ貯蔵装置（ＦＥＳ）を再充電する。ＳＯＣコントローラは、ＦＥＳの充電レベルを所望の目標値（ＳＯＣ目標値、例えば、８５％充電）まで回復させることを担う。ＦＥＳの充電量は、短期間のうちに、特に車両の需要が変わるときに、ＳＯＣの目標値から大きく変わることがある。ＳＯＣコントローラは、ＦＥＳのＳＯＣを所望のＳＯＣ目標値まで回復させるのに定常状態を利用する。「状態（state）」という用語は、共に充電状態値（絶対値または相対値）を指すことから、「目標値（setpoint）」を意味するのに使用することができる。
【００８０】
再充電ロジック３３０は、ＳＯＣコントローラ３１０によってＦＥＳ１０５を再充電するかどうかを判断するためのロジック（図２の再充電管理アルゴリズム２３４を含むハードウェアおよび／またはソフトウェアとして実装され、その出力が、図４Ｂおよび図６のグラフに示されている）を含む。再充電ロジック３３０ブロックは、システムがいつ定常状態（すなわち、過渡電流がない）になるか、ひいては、ＳＯＣコントローラ３１０の出力をいつ利用するかを過渡見積もり器３２０を用いて判断し、その出力は、緩衝器３４０に送られる。一部の実施形態において、ＳＯＣコントローラ出力は、過渡見積もり器出力と合算される。
【００８１】
緩衝器３４０は、高速エネルギ貯蔵装置の充電過多または放電過多を防止する。緩衝器３４０は、高速エネルギ貯蔵を動作限度内に維持する（ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせによって実行される）計算を意味する。（図７のグラフの傾斜した側部７１２、７１４によって示される）緩衝器３４０の計算結果により、ＦＥＳの満杯側の限界かまたは空側の限界のいずれかが近づくにつれて、ＰＣＣに向けた設定電流が徐々に減らされる。こうして、緩衝器は、高速エネルギ貯蔵をその動作限度内に維持する。ＰＣＣ１０６への最終的な出力は、緩衝器３４０の計算が行われた後、算出される。一部の実施形態において、緩衝動作は、満杯側の限界または空側の限界から、例えば、限界値の５％以内、１０％以内、１５％以内、２０％以内、２５％以内の範囲で行われる。
【００８２】
次のグラフ（例えば、図４Ａ、図４Ｂ、図６）に表すとおり、モータ、バス、バッテリ、およびＦＥＳの各電流は、電源から電流を引き出す場合にマイナスの値、回生減速時に電源に電流を送る場合にプラスの値を有するように示され、説明される。本文全体にわたって、「高バッテリ電流」とは、「低バッテリ電流」よりも値が大きいバッテリ電流を指す、すなわち、「高い」と「低い」は互いに相対的なものである。
【００８３】
図４Ａには、一部の実施形態による、負荷電流（すなわち、負荷によって引き出される電流）およびバッテリ電流（すなわち、バッテリから引き出される電流）対時間のグラフ４００が載っている。図４Ａは、過渡電流（ｉ＿ｐｃｃ）が負荷電流およびバッテリ電流とどのように関係しているかを示している。図４Ａは、負荷電流（ｉ＿ｍｏｔ）４１０、およびバッテリから供給される電流（ｉ＿ｂａｔ）４２０、バッテリ端子への電流を示している。モータ電流はＤＣバスで測定される。マイナス電流では電力がモータに供給される。プラス電流では、モータ／発電機からＤＣバスに回生エネルギが供給される。
【００８４】
ｉ＿ｍｏｔ４１０とｉ＿ｂａｔ４２０との間の差分は、ＦＥＳによって供給される過渡電流ｉ＿ｐｃｃ４４０を示し、加速状態に対応する。ｉ＿ｐｃｃは、電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）電子回路への電流（高速エネルギ貯蔵装置を充電する）であり、「過渡電流」とも記載される。
【００８５】
再充電領域４３０は、ＦＥＳ再充電モジュール（図２、図３）が能動的に過渡電流をＦＥＳに戻して，ＦＥＳを充電する領域であり、定常状態に対応する。一部の実施形態において、ＦＥＳはバッテリによって再充電される。一部の実施形態において、ＦＥＳは、（例えば、回生制動時に）バッテリに接続された発電機からの電流によって再充電される。一部の実施形態において、バッテリ保護モジュール２５０（図２）がバッテリ電流の変化を制限し、ひいてはバッテリを保護する。
【００８６】
図４Ｂは、一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵システムに出入りする過渡電流１０６対時間を示すグラフである、すなわち、この図は、図４Ａの過渡電流（ｉ＿ｐｃｃ）４４０をより詳細に示す。ＦＥＳの放電はマイナス電流（すなわち、参照数字４６０で示した、Ｘ軸よりも下の任意の部分がマイナス電流である）として示され、再充電４２０は、プラスの電流（すなわち、参照数字４５０で示した、Ｘ軸よりも上の任意の部分がプラス電流である）として示されている。（例えば、回生制動時に）発電機で回生されたエネルギによりＦＥＳを充電することも可能である。この状況では、ＳＯＣコントローラ３１０か、または過渡見積もり器３２０のいずれかが、ＦＥＳを完全に充電できるプラス電流を計算する。
【００８７】
加速状態の間、過渡電流（ｉ＿ｐｃｃ）４４０はマイナスであり、このマイナスは、電流が高速エネルギ貯蔵装置１０５から引き出されていることを示す。再充電状態４５５の間、過渡電流４２０はプラス４２０であり、このプラスは、電流４２０がプラスであり、電流がＰＣＣ１０６によって高速エネルギ貯蔵装置１０５に供給されていることを示す。
【００８８】
図５は、一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置を再充電する回路を概略的な図で示したブロック図である。一部の実施形態において、図５は、図２の再充電管理アルゴリズム２３４に相当する。図６は、高速エネルギ貯蔵装置を再充電するのにシークバンドをどのように使用するかを示す、図１ＣのＰＣＣ１０６を通る電流のグラフである。シークバンドは、計算した過渡電流ｉ＿ｐｃｃに適用される、（通常、約０アンペアを中心に置いた）帯域であり、ｉ＿ｐｃｃがこの帯域内にある場合、高速エネルギ貯蔵装置を再充電することができる。明確にするために図６を最初に説明する。
【００８９】
一部の実施形態において、過渡電流ｉ＿ｐｃｃがシークバンド内にある場合、バッテリから引き出された過渡電流にシーク電流が加えられ、この合計した電流がＦＥＳを再充電するために送られる。
【００９０】
他の実施形態では、ＦＥＳを再充電するのに送られる出力は、シーク電流かまたは過渡電流かのいずれかであるように選択される。過渡電流ｉ＿ｐｃｃがシークバンド内にある場合、シーク電流だけがＦＥＳを再充電するために送られ、そうでない場合、過渡電流がＦＥＳに送られる。
【００９１】
図６は、一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置を再充電するのにシークバンドをどのように使用するかを示す、（図１Ｃの）ＰＣＣ１０６を流れる過渡電流または再充電電流対時間のグラフを示している。図６を参照すると、シークバンド６１０が、プラスのシークバンド６５０およびマイナスのシークバンド６６０を有して画定されている。計算した過渡電流ｉ＿ｐｃｃ６２０が、過渡放電の終わりに（例えば、過渡放電の終わりの点６３０で）プラスおよびマイナスシークバンド間に収まっている場合、車両は定常状態で、すなわち、大きな過渡電流をＦＥＳから何ら要求されずに動作していると考えられる。過渡放電段階６６５の間、過渡電流６２０はシークバンドから外れており、再充電は起こらない。再充電段階６７５の間、過渡電流はシークバンド内にあり（６３０）、（下記に説明する）図５のシークロジックブロック５１０が生成源である過渡電流目標値６４０（ｉ＿ｐｃｃ＿ｓｐ）で示すように、再充電が行われる。図５のローパスフィルタ５２０からのフィルタ処理したシーク電流出力が過渡電流ｉ＿ｐｃｃに加えられて、高速エネルギ貯蔵装置を再充電させるプラスの過渡電流目標値６４０を生成する。
【００９２】
一部の実施形態において、図５の回路は、ＳＯＣコントローラからシーク電流入力を受け取り、負荷から負荷電流入力ｉ＿ｍｏｔを受け取り、過渡見積もり器から過渡電流（ｉ＿ｐｃｃ）を受け取る、（図２の再充電管理アルゴリズム２３４に相当する）シークロジック５１０を含む。シークロジック５１０は、ローパスフィルタ５２０に接続された出力を有する。ローパスフィルタ５２０は、加算器５１２に接続されたフィルタ処理済みシーク電流出力を有する。加算器５１２からの合算された出力は、緩衝器アルゴリズム５３０に接続されている。緩衝器アルゴリズムは、一部の実施形態において、特殊用途電力コンバータプロセッサに実装されたエネルギ管理アルゴルズムによって生成されるＰＣＣ電流の目標値（ｉ＿ｐｃｃ＿ｓｐ）である出力を有する。
【００９３】
一部の実施形態において、シークロジック５１０は、ｉ＿ｐｃｃがシークバンドから外れた（６２０）場合か、電気モータがエネルギを回生している場合か、または運転者がアクセルペダルを「全開スロットル」の位置に置いた、すなわち、信号ｈｉ＿ａｃｃｅｌが有効状態にある場合に再充電させないようにする。
【００９４】
図５および図６を参照して再充電ロジックを説明する。再充電ロジック３０３（図３）の機能は、（ＳＯＣコントローラ３１０（図３）を使用して）バッテリまたは他の長期エネルギ源によってＦＥＳ１０５（図１）をいつ充電すべきかを求めることである。ロジック５１０は、次にＦＥＳを再充電し始めるために、ＳＯＣコントローラからの充電信号（ｓｅｅｋ＿ｃｕｒｒｅｎｔ）を通過させるが、ＰＣＣへの実際の再充電電流はｉ＿ｐｃｃ＿ｓｐ６４０である。ｓｅｅｋ＿ｃｕｒｒｅｎｔは、高速エネルギ貯蔵装置を特定の充電レベルに再充電しようとする充電状態（ＳＯＣ）コントローラによって計算された電流コマンドである。
【００９５】
ローパスフィルタ５２０は、ＳＯＣコントローラからＰＣＣへの急激な階段状の移行を防止する。ローパスフィルタは通常、ロジック５２０内に変化が起こるたびに充電信号ｓｅｅｋ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ｆｉｌｔに勾配をつけ、ひいては階段状の変化を回避する高速フィルタである。ローパスフィルタ５２０は、特定の値未満の電磁周波を伝送し、一方、それより高い周波数の電磁周波を除外するように設計されたフィルタであり、フィルタの構造は単純であっても、または複雑であってもよい。
【００９６】
加算器５１２は、フィルタ処理したシーク電流と過渡見積もり器からのＰＣＣ電流とを合算し、合算出力を生成する。
【００９７】
緩衝器ロジック５３０は、実際に信号を電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）に送る前に適用される。（フィルタ処理したシーク電流を含む）加算器からの出力に基づき、緩衝器アルゴリズムは、ＰＣＣに出入りする電流７１０（ｉ＿ｐｃｃ＿ｓｐ、図７）を制御し、ＳＯＣが満杯（例えば、１００％）か、または空（例えば、２５％）のいずれかに達したときに電流を減らし（７１２、７１４、図７）、それにより、ＦＥＳの充電過多または充電不足を回避する。一部の実施形態において、この傾斜は線形である。
【００９８】
一部の実施形態において、緩衝器は、コンデンサが極値となった時点で非常に高い電流を急に切る必要をなくし、ひいては電力用電子回路に対するトランジェント（transient）を回避する。一部の実施形態において、ローパスフィルタ５２０は、電力用電子回路に高い充電電流が急に加わるのを防止して、同じくトランジェントを回避し、電力用電子回路の寿命を縮める可能性がないようにする。
【００９９】
図７は、一部の実施形態による、ＦＥＳに供給される全電流のパーセンテージ対高速エネルギ貯蔵装置の充電状態のパーセンテージを示し、高速エネルギ貯蔵装置を充電過多または消耗過多から保護する緩衝作用を示すグラフである。緩衝器は変化率リミッタである。
【０１００】
全電流は、様々な充電レベル（パーセンテージ）範囲にわたって高速エネルギ貯蔵装置を再充電するために、高速エネルギ貯蔵装置に加えられる最大電流を意味する。一部の実施形態において、全電流は充電範囲全体にわたって変えることができる。一部の実施形態において、全電流は、温度、高速エネルギ貯蔵装置の経年数、高速エネルギ貯蔵装置の充電／放電サイクルの回数などに応じて変えることができる。一部の実施形態において、図７に示した緩衝器機能は、図２の放電／再充電ＦＥＳモジュール２３０に相当する。
【０１０１】
図７は、この機能を実行する方法をグラフで示している。比較的高い帯域７１４および／または比較的低い帯域７１２において、ＦＥＳ１０５に流入する電流は、高レベルまたは低レベルに達したときに電流の変化率を制限して減らされる。例えば、ＦＥＳが１００％いっぱいまで全電流レベル（例えば、１００％電流）で充電された場合、充電電流は、最大限（１００％）からゼロ（０％）に一気に切られる。電流のこの速い変化により、ＦＥＳが経時的に害されることがあり、そのため、緩衝器作用を使用して速い変化を防止することが望ましい。
【０１０２】
ＦＥＳの充電７１０が比較的高い（例えば、９５％）充電状態（ＳＯＣ）に達すると、電流は、１００％のＳＯＣで緩衝器５３０が電流を流れなくするまで減らされる（７１４）。緩衝作用はまた、比較的低い（例えば、２５％〜３０％）充電状態（ＳＯＣ）から使用され、電流は、低い充電レベル（例えば、空状態を、ＦＥＳに残っている充電量が２５％と定義する）で緩衝器が電流を流れなくするまで減らされる（７１２）。一部の実施形態において、特定の用途に応じて、幅が広い緩衝器帯域や幅が狭い緩衝器帯域を使用することができる。
【０１０３】
図８は、一部の実施形態による、車両用途でＦＥＳを再充電する閉ループレギュレータ回路８００の一例である。一部の実施形態において、図８の機能は、図２の放電／再充電ＦＥＳモジュール２３０に相当する。
【０１０４】
レギュレータ回路は、ＳＯＣ目標値ロジック８１０を含み、このロジック８１０は、固定されたＳＯＣ目標値入力８０２（例えば、０．８または８０％）、および車両速度入力８０４を受け取る。ＳＯＣ目標値ロジック８１０は、加算器８２６に接続された調整済みＳＯＣ目標値出力８１２を有する。ＳＯＣ目標値入力８０２は、ＦＥＳの充電レベルに対応する。ＳＯＣ目標値出力８１２は、例えば、駆動系、アクスル（axle）、またはホイール上のセンサで測定した車両の現在の速度（ｓｐｄ＿ｖｅｈ）８０４を考慮したＦＥＳの所望の充電レベルに対応する。
【０１０５】
レギュレータ回路は、高速エネルギ貯蔵装置電圧（ＦＥＳ電圧センサからのｖ＿ｕｃａｐ）を受け取るＳＯＣ計算器８２０をさらに含む。ＳＯＣ計算器８２０は、加算器８２６に接続された見積もりＳＯＣ出力８２４を有する。加算器８２６からの合算出力は、積分器ブロック８３０に接続されている。積分器ブロック８３０は、上限ブロック８３４から上限信号を受け取る。積分器ブロック８３０は、積分シーク電流８４０を出力する。
【０１０６】
レギュレータ８００は、定常状態動作時にＦＥＳの充電量を回復させるのに使用される。一部の実施形態において、このレギュレータは閉ループシステムであり、測定したＦＥＳのＳＯＣを固定目標値まで回復させるように機能する。他のタイプの閉ループコントローラも同様な結果を得ることができ、図８の車両例では、標準的な比例積分（ＰＩ）制御技術を使用するＳＯＣレギュレータアルゴリズムが採用されている。他の実施形態では、参照テーブル、または他の適切な制御アルゴリズムを使用することができる。
【０１０７】
充電状態目標値ロジック８１０は、固定目標値８０２（ｓｏｃ＿ｓｐ）を、測定したＦＥＳのＳＯＣ（ｓｏｃ）と比較する。回路８１０は、車両の速度が遅い場合にＳＯＣ目標値を１００％か、またはほぼ１００％にし、これは、車両が最大限のＦＥＳ充電量で動きだすのを保証し、それ以外の場合は、目標値は１００％未満の値（例えば、８０％）とされ、回生制動のためのある程度の余裕を可能にする。
【０１０８】
ＳＯＣ計算器８２０は、測定した端子電圧ｖ＿ｕｃａｐからＦＥＳのＳＯＣを見積もる。一部の実施形態において、ｖ＿ｕｃａｐは、見積もった理論上のコンデンサ電圧（すなわち、電圧降下を補正した端子電圧）であり、これが、見積もりＳＯＣ出力８２４として出力される。一部の実施形態において、ＳＯＣは、（電流がゼロになる）ＳＯＣの目標値に達したときに、または放電の終わりに必ずより正確になるので、端子電圧のみが使用される。値Ｖｍａｘ＿ｕｃａｐは、ＦＥＳ（例えば、ウルトラコンデンサ）が安全に蓄積できる最大電圧（および対応する充電量）を表す。
【０１０９】
加算器８２６は、ＳＯＣ目標値ロジック８１０の出力とＳＯＣ計算器ロジック８２０の出力とを合算する。（計算したＳＯＣ８２４と目標ＳＯＣ８１２との差分を表す）合算した出力は、コントローラブロック８３０に接続されている。
【０１１０】
コントローラブロック８３０は、比例および積分ゲインを利用し、安定した態様でＦＥＳの充電量を回復させるようにゲインを調整する。再充電電流は、上限ブロック８３４から受け取ったＦａｓｔ＿Ｓｅｅｋ＿ｌｉｍか、またはＳｌｏｗ＿Ｓｅｅｋ＿ｌｉｍのいずれかによって画定される最大充電電流に制限される。Ｆａｓｔ＿Ｓｅｅｋ＿ｌｉｍは、車両が低速にあるか、または止まっているときに、ＦＥＳを素速く充電するのに使用される。一実施形態では、コントローラはＦＥＳを充電し、これを放電させることはなく、このため、上限ブロック８３４では下限値ゼロが採用される。
【０１１１】
上限ブロック８３４は、ＦＥＳを素速く充電すべきか（例えば、Ｆａｓｔ＿ｓｅｅｋ＿ｌｉｍ、車両が停止信号から発進できるように車両を充電するため）、またはゆっくり充電すべきか（例えば、Ｓｌｏｗ＿ｓｅｅｋ＿ｌｉｍ）を判断する。
【０１１２】
図９Ａは、一部の実施形態による、高速エネルギ貯蔵装置によって供給される、または吸収される過渡電流を計算するための（例えば、図１のＰＣＣ１０６に含まれる）過渡電流見積もり器回路９００の一例である。一部の実施形態において、過渡電流見積もり器回路９００は、図３の電流見積もり器３２０に相当する。
【０１１３】
電流見積もり器回路は、モータによって引き出される負荷電流（ｉ＿ｍｏｔ）９０２入力、および初期条件ロジック９０４入力を受け取るローパスフィルタ９１０を含む。バッテリ電流見積もり器９１０は、加算器９２０に送られる見積もりバッテリ電流（ｉｂａｔ＿ｅｓｔ）９１２出力を生成する。加算器はまた、入力として負荷電流９０２を受け取る。加算器は、負荷電流と見積もりバッテリ電流との差分を出力し、この差分は、積分器９３０に接続されている。積分器は下限ロジック９３１からの入力に接続され、これを受け取る。積分器は、見積もり過渡電流を出力し、これはＰＣＣ１０６に送られる。
【０１１４】
一部の実施形態において、バッテリ電流見積もり器９１０、加算器９２０、および積分器９３０は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアを使用してＰＣＣ１０６に実装される。一部の実施形態において、これらの機能部は、図２の電流制御モジュール２２０の一部として実装される。
【０１１５】
バッテリ電流見積もり器９１０は、モータ電流（ｉ＿ｍｏｔ）を監視し、この電流をフィルタ処理したものを（ローパスフィルタを使用して）計算する。ローパスフィルタは、モータ電流よりもトランジェントを少なく含み、ひいては、バッテリ（または燃料電池）からの供給にいっそう適した滑らかな電流波形を計算する。バッテリ電流見積もり器９１０の出力は、見積もりバッテリ電流ｉ＿ｂａｔ＿ｅｓｔとして示されている。見積もりバッテリ電流は、エネルギ管理アルゴリズムによって計算された、所望するバッテリ電流の見積もり値である。ローパスフィルタは、用途に応じて、単純なフィルタ（例えば、単一の時定数を持つ単極フィルタ）を含んでよいし、またはより複雑なタイプのフィルタを含んでもよい。
【０１１６】
フィルタ９１０は、関連する時定数を有し、ＦＥＳの動作は、この値を調整することの影響を受ける。時定数が大きい（カットオフ周波数が低い）フィルタにより、バッテリ電流見積もり値がより滑らかになり、過渡電流がより高くなる。時定数が大きいフィルタは、フィルタの応答時間が遅いために、過渡電流を供給するのにさらに大きなＦＥＳ静電容量を必要とする。時定数が小さい（カットオフ周波数が高い）フィルタは、より小さい静電容量で済ますことができるが、より急激なバッテリ電流変化をもたらす。当業者には明らかなように、所与のＦＥＳサイズに対して、ほとんどの状況でＦＥＳを十分に活用するために、（フィルタのカットオフ周波数を調整することで）アルゴリズムを適合させることが可能である。
【０１１７】
初期条件ロジックは、車両が加速されているレートを求め、それに応じてバッテリ電流制限を設定する。現在の加速率が前の加速率より高い場合（９１１）、バッテリ電流制限はより高いレベルに設定される（例えば、−２８０アンペア）。現在の加速率が前の加速率より低い場合（９１４）、バッテリ電流限界はより低いレベルに設定される（例えば、−１２０アンペア）。
【０１１８】
一部の実施形態において、バッテリ電流の範囲を制限するのに、制限は、ローパスフィルタ９１０を経て適用される。下限値ロジック９３１は、ＦＥＳ１０６が高いレート９３２（例えば、−５００アンペア）でエネルギを放電したか、または低いレート９３４（例えば、−１５０アンペア）で放電したかを求める。高いレートは、（例えば、加速時に）電力を集中させるのに使用することができ、低いレートは、（例えば、登坂する場合に）より長い期間にわたって補助するのに使用することができる。
【０１１９】
加算器９２０は、負荷電流９０２と見積もりバッテリ電流９１２との間の差分を計算するように構成される。この差分は、図４Ａ、図４ＢのＰＣＣ電流（ｉ＿ｐｃｃ）４４０に対応する。一部の実施形態において、ＦＥＳは、加算器９２０で計算される、モータ電流の非バッテリ部分を供給する。この非バッテリ部分は、ＦＥＳによっていっそう良好に供給（または吸収）され得る過渡活動を含む。非バッテリ部分は、モータ電流と見積もりバッテリ電流との差分９２０（すなわち、ｉ＿ｍｏｔ−ｉ＿ｂａｔ＿ｅｓｔ）を計算することによって見積もられる。
【０１２０】
積分器９３０は、加算器９２０からの差分出力を積分してこれを滑らかにし、下限ロジック９３１に基づいて、ＰＣＣ１０６から供給される電力の見積もり９３８を送出する。車両が（下限ロジック９３１によって特定された）高加速モードにある場合、積分器からの見積もり９３８は、高レート９３２に対応したものになる。車両が低加速モードにある場合、積分器からの見積もり９３８は、低レート９３４に対応したものになる。一部の実施形態において、積分器からの見積もり９３８は、高レートと低レートとの間で変わってもよい。
【０１２１】
図９Ｂは、一部の実施形態による、車両が高加速状態にあるか、または低加速状態にあるかを求める加速要求検出回路９４０を示している。回路９４０の出力９５２は、図９Ａの初期条件ロジック９０４に接続される。
【０１２２】
加速要求検出回路は、ローパスフィルタ９４０に接続された加速位置センサ９４２（例えば、自動車のスロットルまたは「ガス」ペダル）を含む。ローパスフィルタのフィルタ処理した出力９４２は、高加速出力９５２を供給する加速要求検出回路９５０に接続されている。
【０１２３】
図９Ｂの回路において、加速位置センサ９４２（例えば、ペダル、駆動系、電力バス、バッテリなど上にあるか、またはそれらに連結されているか、またはそれらに接続されているセンサ）は、運転者がいつペダルを完全に押下したか、および／またはペダルを大きく押下したか（例えば、「全開スロットル」）、また、運転者が、車両からの最高性能の発揮をいつ期待しているかを求めるために、スロットル制御ペダルまたはアクセルペダルの位置（例えば、信号ｐｅｄａｌ＿ｖｅｈ）、あるいは結果として得られたパラメータを検出する。ローパスフィルタ９４０および加速要求検出回路９５０は、ｈｉ＿ａｃｃｅｌが０か、または１かを求める。ペダルが最大限に押下されている場合（例えば、９０％以上）、フラグｈｉ＿ａｃｃｅｌは、初期条件９０４付きの過渡見積もり器制限９３５を緩和するために使用される。これは、ＦＥＳからエネルギを引き出す前に、バッテリ電流が通常よりも高いレベルに達することを可能にする（９１１）。アクセルペダル位置が後退すると、すなわち、運転者が足の踏み込みを緩めて、ペダルが少しだけ押下される、例えば、５０％未満だけ押下された場合、初期条件が低められる（９１４）。これらはそれぞれ、図９Ａの下限ロジック９３１の高電流９３２および低電流９３４に対応する。一部の実施形態において、高い（全開スロットル）位置状態だけが解析される。一部の実施形態において、使用者の好み、および／または車両構成（例えば、スポーツセダン対ファミリワゴン）に応じて、（例えば、ペダル押下５０％〜９０％で）ヒステリシスが可変とされる。
【０１２４】
一部の実施形態において、バッテリ電流見積もり器９１０および／または加速要求検出ロジック９５０は、図２のモデル制御モジュール２６０に相当するハードウェアおよび／またはソフトウェアとして実装される。
【０１２５】
一部の実施形態において、二重エネルギ貯蔵システムは、過渡状態と可変の高平均出力とを区別する。（例えば、図８および図９に示したような）制御方法は、通常の運転中に所要平均電力が大幅に変わるときに適応する。一部の実施形態において、この制御方法は、比較的、不意に発生する過渡状態に対して高い有用性を有し、ＦＥＳのサイズを最小限にすることを可能にするように、バッテリを保護し、ＦＥＳを再充電する。
【０１２６】
図１０Ａ〜１０Ｄは、本発明の特定の実施形態による、二重エネルギ貯蔵を管理するコンピュータ方法１０００を示すフローチャートである。コンピュータ方法１０００は、コンピュータ可読記憶媒体に保存され、１つまたは複数のサーバの１つまたは複数のプロセッサによって実行される命令によって制御することができる。コンピュータ可読記憶媒体には、磁気または光ディスク記憶装置、フラッシュメモリなどの半導体記憶素子、または１つもしくは複数の他の不揮発性メモリ装置を含めることができる。コンピュータ可読記憶媒体に保存されたコンピュータ可読命令は、ソースコード、アセンブリ言語コード、オブジェクトコード、または１つもしくは複数のプロセッサによって解読される他の命令フォーマット内にある。
【０１２７】
図１０Ａを参照すると、負荷によって引き出された負荷電流を最初に求める（１００２）。一部の実施形態において、車両の駆動系に接続されたセンサ（例えば、センサ１７０、図１Ｃ）で負荷電流（例えば、負荷電流４１０、図４Ａ）に関連するエネルギを測定する（１００４）。例えば、ＰＣＣ１０６（図１Ｃ）は、モータ駆動電力用電子回路（ＭＤＰＥ）１４０（図１Ｃ）によって引き出された負荷電流ｉ＿ｍｏｔを求める。一部の実施形態において、図２の電流制御モジュール２２０により電流を測定する。
【０１２８】
一部の実施形態において、車両の駆動系に接続されたセンサで電圧を測定する。例えば、図１Ｃで、駆動系（ＤＣバス）１０４のバス電圧ｖ＿ｂｕｓを測定する。バス電圧は、通常は所定の範囲内に制限される、ＤＣ電源バス上のＤＣ電圧である。バス電圧は、システム内のバッテリ電圧によって決まることが多い。
【０１２９】
一部の実施形態において、アクセルペダルの位置を測定する。アクセルペダルは、使用者の車両制御に応じて押し下がるように構成されている。例えば、図９Ｂの加速位置センサ９４２においてｐｅｄａｌ＿ｖｅｈを測定し、これを使用して加速要求検出回路９５０を制御する。一部の実施形態において、図２のモード制御モジュール２６０により、加速要求検出を制御する。
【０１３０】
一部の実施形態において、スロットル制御位置（例えば、ペダル制御ｐｅｄａｌ＿ｖｅｈに対応する手動のスロットル制御）を測定する（１０１０）。スロットル制御は、車両に関する使用者の車両制御（例えば、スロットルペダルまたは「ガス」ペダル）に応じて出力を増やしたり、または減らしたりするように構成されている。
【０１３１】
一部の実施形態において、ローパスフィルタを使用して負荷電流をフィルタ処理する（１０１２）。
【０１３２】
バッテリから負荷に供給されるバッテリ電流を負荷電流に基づいて見積もる（１０１４）。一部の実施形態において、電力コントローラコンバータ（例えば、図１のＰＣＣ１０６）で見積もりを行う。例えば、図９Ａでは、バッテリ電流見積もり器９１０がバッテリ電流を見積もり、これを加算器９２０に供給し、加算器９２０では、積分器９３０に供給する前に、モータ電流ｉ＿ｍｏｔからバッテリ電流を減じている。一部の実施形態において、図２のバッテリ保護モジュール２５０によりバッテリ電流を見積もる。
【０１３３】
一部の実施形態において、バッテリが、ダメージを受けることなく供給できる安全バッテリ電流を見積もる（１０１５）。これをバッテリ電流見積もり器９１０で行い、最大安全バッテリ電流を示すｍａｘ＿ｄｉｓｃｈａｒｇｅ＿ｂａｔ値が見積もり器９１０に供給される。
【０１３４】
一部の実施形態において、見積もりバッテリ電流を最大しきい値に制限する（１０１６）。
【０１３５】
一部の実施形態において、見積もりバッテリ電流を生成するのに負荷電流をフィルタ処理する（１０１７）。
【０１３６】
一部の実施形態において、見積もりバッテリ電流が、所定の期間よりも長い間、最大しきい値に近いままである場合、見積もりバッテリ電流を最大しきい値未満の低位のしきい値まで減らす（１０１８）。
【０１３７】
一部の実施形態において、負荷電流が、低位のしきい値未満の場合に高速エネルギ貯蔵装置を再充電する（１０１９）。
【０１３８】
図１０Ｂを参照すると、見積もりバッテリ電流および負荷電流に基づいて、高速エネルギ貯蔵装置から負荷への必要とされる過渡電流を求める（１０２０）。例えば、図９Ａでは、積分器９３０が過渡電流を見積もり、これを電力コンバータ（ＰＣＣ）に送っている。
【０１３９】
一部の実施形態において、負荷電流を監視してこれをフィルタ処理し（１０２２）、負荷電流からバッテリ電流を減ずる。例えば、図９Ａでは、加算器９２０が負荷電流ｉ＿ｍｏｔから見積もりバッテリ電流ｉｂａｔ＿ｅｓｔを減じている。
【０１４０】
一部の実施形態において、過渡電流は、負荷電流とバッテリ電流との間の差分である（１０２４）。図９では、見積もり過渡電流ｉ＿ｐｃｃ９３０を電力コンバータに送っている。
【０１４１】
一部の実施形態において、放電モード中に、過渡電流が高速エネルギ貯蔵装置から負荷に流れ、負荷電流は、高速エネルギ貯蔵装置からの過渡電流とバッテリからのバッテリ電流とを含む（１０２６）。例えば、図１Ｃでは、高速エネルギ貯蔵装置１０５から（ＰＣＣ１０６によって制御される）ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２を経て負荷モータ駆動電力用電子回路１４０に過渡電流ｉ＿ｕｃａｐを供給している。
【０１４２】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置が最小給電力（minimum capacity）に達した場合に負荷電流を減らす（１０２８）。バッテリの場合、給電力は、通常、アンペア時（Ａｈ）で評価され、ＷｈまたはｋＷｈでも表される。負荷電流のこの低減は、モータ出力（トルク）が引き下げられる、すなわち、モータが行う仕事量が減り、ひいては、モータによって引き出される負荷電流を制限することから、「トルク制限」と呼ばれる。一部の実施形態において、このトルク制限は、図２のトルク制限モジュール２４０に対応する。
【０１４３】
一部の実施形態において、バッテリから引き出される電流を最大バッテリ電流レベルに制限する（１０３０）。例えば、図９Ａのバッテリ高レベルｌｂａｔ＿ｈｉ＿ｉｎｉｔ９１１またはバッテリ低レベルｌｂａｔ＿ｌｏ＿ｉｎｉｔ９１４は、しきい値レベルである。一部の実施形態において、バッテリの温度に応じて最大バッテリ電流レベルを変える（１０３２）。
【０１４４】
高速エネルギ貯蔵装置から負荷への過渡電流の放電または充電を制御する（１０４０）。例えば、過渡電流の見積もり９３８（図９Ａ）を、高速エネルギ貯蔵装置１０５を制御するＰＣＣ１０６（図１）に送る。
【０１４５】
一部の実施形態において、ユニバーサル電源内のユニバーサル電力コントローラコンバータで電力分配を制御する（１０４２）。
【０１４６】
一部の実施形態において、車両１００（図１）などの少なくとも一部がハイブリッドの電気車両において電力分配を制御する（１０４４）。
【０１４７】
一部の実施形態において、自動車内の自動車電力コントローラコンバータ（例えば、ＰＣＣ１０６、図１）で制御を行う。ＰＣＣは、ＰＣＣに出入りする電流を制御するために、エネルギ管理アルゴリズム１１０（図１Ｃ）を実行するか、またはこれが実行されるようにする。
【０１４８】
一部の実施形態において、リフト機構のリフト電力コントローラコンバータで制御を行う（１０５０）。
【０１４９】
一部の実施形態において、放電コマンドを電力コンバータ／コントローラに送り（１０５２）、電力コンバータ／コントローラは、（例えば、説明したように、エネルギ管理アルゴリズム１１０を使用して）高速エネルギ貯蔵装置とバッテリとの間の電気エネルギの流れを管理する。
【０１５０】
図１０Ｃを参照すると、一部の実施形態において、負荷電流を解析し、定常状態にいつ達したかを求める（１０６０）。例えば、図６は、シークバンド内にある間の再充電動作を示している。再充電期間６７５の間、過渡電流（高速エネルギ貯蔵装置から要求された電流）はシークバンド内に収まり、そのため、高速エネルギ貯蔵装置が再充電される（再充電４３０、図４Ａ）。
【０１５１】
一部の実施形態において、過渡電流は再充電電流である（１０６２）。定常状態を基にして、バッテリから高速エネルギ貯蔵装置に供給される再充電電流を見積もる。
【０１５２】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置の充電状態を監視し、高速エネルギ貯蔵装置を損傷から保護するために、バッテリから供給される見積もり再充電電流を徐々に減らす（１０６４）。例えば、図８は、監視されたＦＥＳの充電状態（ＳＯＣ）目標値ＳＯＣ＿ｓｐ８０２を示している（８１０）。図７は、「緩衝器」作用７１０を示しており、充電状態が監視されている。充電状態が中央領域７１０内（例えば、図７の「低」７１２と「高」７１４との間）にある場合、高速エネルギ貯蔵装置に流入する電荷は制限されない、すなわち、最大限の電荷が高速エネルギ貯蔵装置に流入することができる。充電状態が低い領域（例えば、「空」と「低」との間、または「高」と「満杯（フル）」との間の高い領域）にある場合、（グラフの左側と右側の傾斜線で示すように）電荷の流量は制限される。この制限は、変化率が速すぎるために高速エネルギ貯蔵装置が害されるのを防止する。
【０１５３】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置の電気パラメータを測定する（１０６６）。例えば、図８では、ＦＥＳ電圧センサｖ＿ｕｃａｐは、高速エネルギ貯蔵装置の両端子間の電圧値を測定する。一部の実施形態において、電圧センサの電圧値は、例えば、高速エネルギ貯蔵装置に結合された熱電対によって検出される温度に対応する。
【０１５４】
一部の実施形態において、目標値に達すると、第１の電流から第２の電流に充電電流を減らすことにより、再充電電流を制限する（１０６８）。この目標値は高充電目標値である。これは上記の図７を参照して説明されている。
【０１５５】
一部の実施形態において、再充電コマンド（例えば、ｉ＿ｐｃｃ＿ｓｐ、図６）が電力コンバータ／コントローラ（例えば、ＰＣＣ１０６、図１）に送られ、電力コンバータ／コントローラは、高速エネルギ貯蔵装置とバッテリとの間の電気エネルギの流れを管理する（１０７０）。一部の実施形態において、再充電コマンドは、図２の放電／再充電ＦＥＳモジュール２３０に対応する。
【０１５６】
一部の実施形態において、負荷電流が停止定常状態にあるか、または走行定常状態にあるかを求める（１０７２）。例えば、図８では、車両速度が低速度よりも遅いかどうかをＦＥＳのＳＯＣ目標値８１０が判断し、遅い場合、ＳＯＣ目標値を完全充電に設定する（すなわち、ｓｏｃ＿ｓｐ＝１．０）。車両速度が低速度よりも速い場合、ＳＯＣ目標値は完全充電よりも小さく設定され、回生制動によりエネルギを獲得することを可能にする。
【０１５７】
負荷が停止している場合、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量に充電するように再充電電流を制御し、負荷が定常状態で動作している場合、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量未満に充電するように再充電電流を制御する。
【０１５８】
一部の実施形態において、負荷電流をシークバンドと比較する。図６の再充電領域６７５に示し、説明したように、シークバンドは、高速エネルギ貯蔵装置が再充電される負荷電流の範囲を特定する（１０７４）。
【０１５９】
一部の実施形態において、図８に示して説明したように、負荷電流が停止定常状態にある場合に（８１０）、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量に充電する再充電電流を見積もる。
【０１６０】
一部の実施形態において、図８に示して説明したように、負荷電流が走行定常状態にある場合に、高速エネルギ貯蔵装置を最大充電量未満に充電する再充電電流を見積もる。
【０１６１】
一部の実施形態において、低充電目標値に達すると、第１の電流から第２の電流に過渡電流を減らすことにより、過渡電流を制限する（１０７９）。例えば、モータ負荷電流を小さくするために、トルク制限を行うことができる。説明したように、図２のトルク制限モジュール２４０により、トルク制限を制御することができる。
【０１６２】
図１０Ｄを参照すると、二重エネルギ貯蔵を管理するコンピュータ方法１０８０を示すフローチャートが示されている。負荷によって引き出される負荷電流を求める（１０８２）。説明したように、負荷電流をフィルタ処理して見積もりバッテリ電流を求める（１０８２）。説明したように、見積もりバッテリ電流を高位の第１のしきい値に制限する（１０８４）。説明したように、見積もりバッテリ電流を低位の第２のしきい値に制限する（１０８８）。
【０１６３】
一部の実施形態において、負荷によって引き出された電流が所定の期間にわたって高位の第１のしきい値を超える場合、バッテリから引き出される最大電流を高位の第１のしきい値に制限する（１０９０）。
【０１６４】
一部の実施形態において、負荷電流が低位の第２のしきい値未満の場合に、高速エネルギ貯蔵装置を再充電する（１０９２）。
【０１６５】
一部の実施形態において、見積もりバッテリ電流に基づいて、高速エネルギ貯蔵装置から負荷への必要とされる過渡電流を求め、高速エネルギ貯蔵装置から負荷への過渡電流の放電を制御する（１０９４）。
【０１６６】
本明細書で説明した方法は、コンピュータ可読記憶媒体に保存され、１つまたは複数のサーバの１つまたは複数のプロセッサによって実行される命令によって制御することができる。その方法の処理はそれぞれ、コンピュータメモリまたはコンピュータ可読記憶媒体に保存された命令に対応することができる。コンピュータ可読記憶媒体に保存されたコンピュータ可読命令には、ソースコード、アセンブリ言語コード、オブジェクトコード、または１つまたは複数のプロセッサによって解読される他の命令フォーマットが含まれる。
【０１６７】
ＰＥＨＶの二重エネルギ貯蔵システムにあるＦＥＳまたは他の高速エネルギ貯蔵（ＦＥＳ）装置の充電状態を適応的に管理するシステムおよび方法が、図１１〜２４で説明されている。そのシステムおよび方法は、バッテリの保護を改善し、性能を改善し、ＦＥＳの必要とされる静電容量を最小限にする。制御の方法は、モータ駆動体（例えば、図１Ａのモータ１５０）と、ＦＥＳ（例えば、ＦＥＳ１０５、図１Ａ）とＤＣバスとの間の電力の流れを管理するＤＣ−ＤＣコンバータ（例えば、コンバータ１１２、図１Ｃ）との両方を動作させるコントローラで（一部の実施形態において、図１ＡのＰＣＣ１０６で）管理される。
【０１６８】
（コントローラによって実行される）システムおよび方法は、ＦＥＳを使用した高電流引き込みからのバッテリの保護と、トルク制限と、ＦＥＳの有用性の最大化と、トルク制限の使用の最小化と、ＦＥＳの静電容量の最小化とを含めたいくつかの機能を持っている。
【０１６９】
本明細書で説明する一実施形態は、電力用電子回路に干渉することなく、ＤＣバスに接続されたバッテリ（例えば、図１Ａのバッテリ１０２）を含む。図１Ｃに示すように、ＦＥＳは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２を介してＤＣバスに接続され、一部の実施形態において、ＰＣＣ１０６、またはＰＣＣ１０６の一部に接続される。モータ１５０は、インバータ（モータ駆動電力用電子回路１４０）を介してＤＣバスに接続されている。ＦＥＳ電流およびモータ電流は、正味の電流がバッテリ電流であるように制御される。あるいは、本明細書に開示した方法は、バッテリとＤＣバスとの間のＤＣ−ＤＣコンバータを使用して実施することができる。バッテリ電流を制御する目的は、過熱からバッテリを保護し、バッテリ寿命を延ばすことである。
【０１７０】
本明細書に開示した制御方法は、本質的に適応性があり、幅広い様々なタイプの車両用途に適している。本方法は、加速、減速、走行、登坂または牽引などの継続的な高負荷運転、およびアイドリング中に修正することなく実施することができる。この方法は、車両動作の多くの態様を監視する必要がなく、従来の問題解決手段よりも実施するのに単純かつ安価であり、より信頼性が高い。バッテリ電流制限を定め、ＦＥＳでエネルギを供給または回収し、モータに電流制限を適用することを含むいくつかの制御プロセスを利用する。
【０１７１】
幅広い範囲の平均トラクション電力に対応するために、固定バッテリ電流制限ではなく、適応バッテリ電流制限が使用される。この適応バッテリ電流制限を計算する方法およびシステムが説明される。適応バッテリ電流制限は、バッテリ電流の許容できる範囲を画定して損傷を防止し、バッテリ寿命を延ばすので有益である。その制限は、最初にＦＥＳからのエネルギを車両に補給することにより実施され、必要な場合のみ、（すなわち、ＦＥＳのエネルギを使い切るか、またはほぼ使い切った場合に）モータへのトラクション電力を減らす。
【０１７２】
一実施形態では、高バッテリ電流制限と低バッテリ電流制限が設定され、バッテリ電流制限は、これらの制限値の間で変えられる。これらのバッテリ電流制限は、使用者が選択する固定パラメータとして設定されてよいし、またはコントローラにより、動的にかつ自動的に調整されてもよい。一部の実施形態において、バッテリ電流制限は、メモリ（揮発性または不揮発性）および／または参照テーブル（ＬＵＴ）に保存される。
【０１７３】
低バッテリ電流制限の代表値は、バッテリの連続電流定格である。高バッテリ電流制限の代表値は、バッテリの３０秒過渡電流制限、すなわち、バッテリに損傷を与えることなく、３０秒にわたって引き出すことができる最大電流である。一部の実施形態において、他の期間またはレベルを使用することもできる。
【０１７４】
バッテリ電流を低いレベルに制限することが望ましいが、短い持続時間の間に高いレベルを使用することはさしつかえない。バッテリ寿命を最大限にするために、高いレベルの使用は最小限にすべきである。
【０１７５】
バッテリ電流制限は、下限と上限の間で動的に調整することもできる。例えば、（例えば、図９Ｂに関連して説明したように、ペダルを最大限に押下した）「全開スロットル」加速事象の場合、１つの手法は、高バッテリ電流制限に等しいバッテリ電流制限を設定することである。
【０１７６】
高バッテリ電流制限は、バッテリの損傷またはバッテリの経年劣化を防ぐために、バッテリの温度に応じて下げることができる。バッテリ電流制限を調整するための入力として、バッテリ経年数、周囲温度、現在までのバッテリサイクル数などを含む他の様々なパラメータを使用することができる。
【０１７７】
バッテリ電流制限は、ＰＣＣにある、またはＰＣＣに接続されたプロセッサにより、下限と上限との間で変えることができる。モータ電流を監視することにより、どうやってバッテリ電流制限を調整するかを定める。一部の実施形態において、バッテリ電流制限は、モータ電流の平均を連続してとることによって計算される（この計算は、単純な指数（exponential）ローパスフィルタまたは移動平均器を含めたいくつもの方法で行うことができる）。この場合に、この平均値は、バッテリによって供給されるべき定常状態電流を表す。この計算結果は、下限および上限によって制限される。
【０１７８】
固定された制限に優る適応的バッテリ電流制限の利点は、適応的バッテリ電流制限により、ＦＥＳを消耗することなく、高い平均電力運転が一時的に可能になることである。例えば、高速道路を一定の速度で登坂すると、結果として、都市およびハイウェイドライブでの所要加速電力を超える平均電力になる。都市およびハイウェイでの加速においてＦＥＳがバッテリを保護することを可能にする固定電流制限はまた、高速道路を一定の速度で登坂中に、ＦＥＳを消耗させるままにし、車両が追い抜きまたは緊急操縦のために加速することを不可能にする。車両が一定の速度で登坂するときに適応的電流制限を使用すると、バッテリ電流制限見積もりは、所要平均モータ電流と一致するまで増加する。これは、下記に説明するＦＥＳ充電方法が、追い抜きまたは操縦のための十分な充電量を維持するのを可能にする。
【０１７９】
バッテリ電流制限見積もり器に代わる多くの代替案を実施することができる。一部の実施形態において、見積もり器は、プロセッサまたは専用の見積もり器ハードウェアによって実行されるフィルタまたは単純な移動平均として実装される。一部の実施形態において、フィルタの次数および時定数はハードコードされるか、またはパラメータとして設定される。一部の実施形態において、フィルタ用のパラメータは動的に調整可能である。
【０１８０】
様々なエネルギ管理方法を採用して、ＦＥＳを効率的に使用することができる。一部の実施形態において、ＦＥＳ用の制御モードは、バッテリ電流に基づいて選択され、バッテリ電流の領域は２つあり、特定のバッテリ電流レベルがＦＥＳの２つの制御領域の境界となる。一部の実施形態において、これらの制御領域間を区別する分割バッテリ電流は、低バッテリ電流制限値である。他の実施形態では、分割バッテリ電流を任意に選択することができる。この境界と共に、少なくとも２つの制御領域、すなわち、充電状態（ＳＯＣ）制御帯域および過渡電流制御（ＴＣＣ）帯域がある。
【０１８１】
過渡電流制御（ＴＣＣ）中に、ＦＥＳは、バッテリにかかる過渡負荷を低減するように動作し、ひいてはバッテリ寿命を守る。許容できるバッテリ電流制限は、モータ電流を連続的に平均する（またはフィルタ処理する）ことにより見積もられる。バッテリ電流を、計算したバッテリ電流見積もり値以下に保持するために、ＴＣＣを使用してＦＥＳで電流を供給または吸収する。過渡電流コントローラは、過渡電流を監視し、過渡電流が確実にバッテリへの損傷を引き起こさないようにする回路である。
【０１８２】
モータ（負荷）は、負荷電流を引き出し、車両のホイールを回転させるトルクを発生させる。このモータトルクはＰＣＣによって監視される。モータ電流需要が、ＦＥＳ出力に高バッテリ電流制限値をプラスした合計値を超える場合、ＰＣＣは、バッテリ電流を高バッテリ電流制限未満に維持するために、トルクを制限してモータ電流を減らす。トルクを制限することは、ホイールへの動力を減らすことを意味するので、車両はあまり加速せず、（坂を）より低速で上るか、または（トレーラまたは負荷を）より低速で牽引する。
【０１８３】
一部の実施形態において、モータ駆動体は、モータによってトルクがどのくらい加えられるかを制御する信号入力を有する。一部の実施形態において、この信号は、スロットル制御部（例えば、アクセルペダル）が発生源である。一部の実施形態において、信号出力は、最大アクセル出力をモータ駆動体に加えないように、ソフトウェアにより制限することができる。
【０１８４】
一部の実施形態において、モータトルクは、高速エネルギ貯蔵装置が最小給電力に達した場合に制限される。一部の実施形態において、最小給電力は所定の範囲内、例えば、標準的な給電力の２０％〜３０％、標準的な給電力の１０％〜４０％などとされる。一部の実施形態において、緊急操縦などのために、高速エネルギ貯蔵装置内にある程度の充電量を残しておくのが望ましい。ＦＥＳが消耗し、バッテリを高電流から保護できない場合、モータ電流が減らされる。本発明の範囲内にある限りは、トルク制限のしきい値を計算する多くの変形形態を使用することができる。
【０１８５】
バッテリを保護し、満足のいく性能をもたらすために、二重エネルギ貯蔵能力および高バッテリ電流制限を制御することができる。車両を比較するために、加速時間（０マイル／時から６０マイル／時に至る所要時間など）がしばしば使用される。ＦＥＳを使用して、過剰なバッテリ電流を引き出すことなく、加速を最大限にすることができる。
【０１８６】
一部の実施形態において、システムは、全開スロットル事象を自動的に検出し、バッテリ電流制限を最大許容限度に調整する。これにより、バッテリを（その安全動作限度内で）最大限に使用でき、一方で、ＦＥＳは、必要とされる電力または電流の残り分を供給する。一部の実施形態において、車両が６０マイル／時、または何らかの他の目標速度に達するまでにＦＥＳを完全に使い切るように、ＦＥＳ制御パラメータを自動的に調整することもできる。この目標速度は、使用者や車両メーカが設定してよいし、または所在地（例えば、地方道路法、市の法規など）に従ってもよい。
【０１８７】
この状況下で、ＦＥＳが加速事象の全負担を担わなければならない場合に、別の方法で必要とされるよりも小さいＦＥＳを使用することができる。これにより、車両の二重エネルギ貯蔵必需品のコスト、重量、および設置面積を低減することが可能になり、また、そのような二重エネルギ貯蔵システムを装備した車両を製造するコストが下がる。
【０１８８】
図１１を参照すると、図１Ａの自動車用などの、自動車のＦＥＳ（または他のエネルギ貯蔵装置）の充電状態を適応的に管理する車両システムの概略図が開示されている。図１８〜２０は、代替の車両システムを示している。
【０１８９】
図１１は、１つの被駆動アクスル（driven axle）を備えたシリーズ型プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）の実施形態１１００を示している。シリーズ型ＰＨＥＶは、アクスル／ホイールに機械的に連結されないで、その代わりに、発電機を駆動するエンジンを有し、この発電機は、バッテリに向かう電流であり、電気モータを駆動するための電流を供給する。
【０１９０】
車両は、第１のモータ／発電機１１０１に連結されたエンジン１１０３（例えば、説明したような従来の炭化水素燃料エンジン）を含み、このエンジンは、電気を発生させるモータ／発電機を駆動する。第１のモータ／発電機１１０１は、電力コントローラコンバータ（ＰＣＣ）１１０７に接続されている。ＰＣＣ１１０７は、ＦＥＳ１１０８および低速エネルギ貯蔵装置（例えば、バッテリ）１１０９に接続されている。ＰＣＣ１１０７は、ＤＣバス１１１１に接続され、次に、ＤＣバスは、第２のモータ／発電機１１０２に接続されている。第２のモータ／発電機は、ギヤボックス１１０４を介して１つまたは複数のアクスル（車軸）１１０５に連結され、１つまたは複数のアクスルは、第２のモータがホイールを直接駆動するように、１つまたは複数のホイール１１０６に連結されている。一部の実施形態において、バス１１１１は、ＤＣバスではなくＡＣバスであってもよい。
【０１９１】
電力は、電力コンバータ／コントローラ１１０７により、モータ／発電機、バッテリ１１０９、ＦＥＳ１１０８、および補助システムの間でＤＣバス１１１１を介して交換される。第２のモータ／発電機１１０２は、電気を消費してトラクション動力を生成し、および／または回生制動によって電気を生成することができる。電力コンバータ／コントローラ１１０７は、モータ／発電機、エネルギ貯蔵装置、ならびに充電および他の補助システムなどの接続された構成要素間で電力の流れを処理、調整、および誘導する。電力コンバータ／コントローラ１１０７は、ＤＣ電気、単相ＡＣ電気、および／または多相ＡＣ電気を所定の範囲の電圧および電力レベルにわたって供給または吸収する。
【０１９２】
図１２は、図１１に示したシリーズハイブリッド型ＰＨＥＶに対応する電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）１１０７の概略図１２００を示している。
【０１９３】
ＰＣＣ１１０７は、第１のモータ／発電機１１０１および第２のモータ／発電機１１０２に接続されている。ＰＣＣ１１０７は、（駆動モードで）第１および第２のモータ／発電機に電力を供給し、（再充電モードで）第１および第２のモータ／発電機から電力を受け取る。一部の実施形態において、ＰＣＣ１１０７は、ＦＥＳ１１０８および低速エネルギ貯蔵装置（例えば、バッテリ）１１０９にも接続される。
【０１９４】
ＰＣＣ１１０７の内部で、コントローラ１２１１は、ＤＣバス１１１１に接続され、ＰＣＣバスを介して複数のスイッチング素子１２０１に接続されている。平滑コンデンサ１２１２は、バッテリ１１０９からの電圧線の間に接続されている。スイッチング素子１２０１は、バッテリ１１０９からの電圧線の間に直列に接続されている。インダクタ１２１３はＦＥＳ１１０８から電圧線に接続されている。
【０１９５】
図１２を参照すると、モータ／発電機１１０１，１１０２を駆動するスイッチング素子１２０１は、２つの３相インバータ構成を含む。ＦＥＳ１１０８は、２つのスイッチング素子１２０１を備えた単相レグとインダクタ１２１３とを含む昇降圧型コンバータ１２０２によってＤＣバス１１１１に接続されている。この昇降圧型コンバータ１２０２は、可変ＦＥＳ電圧と比較的一定のＤＣバス電圧との整合を容易にする。平滑コンデンサ１２１２は、ＤＣバス電圧を安定化させるのに寄与し、電圧リップルを低減する。スイッチング素子１２０１は、コントローラ１２１１により作動する。図示していないが、電流および電圧フィードバックは、インバータを制御する手助けに使用される。簡潔にするために、コントローラ１２１１とスイッチング素子１２０１との間の制御パスのほんの一部のみが図示されている。
【０１９６】
一部の実施形態において、本明細書（および図２）で説明したエネルギ管理方法は、コントローラ１２１１によって実行される。適応的バッテリ電流制限を設定し、ＦＥＳに出入りするエネルギの流れを管理し、電流制限をモータに適用することを含むいくつかの制御プロセスが適用される。
【０１９７】
適応的バッテリ電流制限は、所与の時間での許容できる車両用バッテリ電流のレベルを規定する。その制限は、最初にＦＥＳからのエネルギを車両に補給することにより実施され、必要な場合のみ、（すなわち、ＦＥＳのエネルギを使い切った場合）モータへのトラクション電力を減らす。これは、図１３、図１４、図１５、図１６で説明される。
【０１９８】
図１３は、一部の実施形態による、充電状態（ＳＯＣ）および過渡電流制御（ＴＣＣ）の動作領域を示す、バッテリ電流対時間の線形グラフ１３００である。図１３は、様々な動作領域と、バッテリ電流制限を監視しながらＦＥＳを利用するエネルギ管理方法とを示している。Ｘ軸よりも上の回生領域１３０４は、バッテリおよび／またはＦＥＳが充電していることを示す。Ｘ軸よりも下の低電力動作領域１３０５は、図６のシークバンドに関連して説明したように、バッテリが若干放電していて、ＦＥＳが充電していることを示す。高電力動作領域１３０６は、バッテリが放電していて、バッテリ電流制限を実施するためにＦＥＳが放電していることを示す。トルク制限領域１３０７は、バッテリがその高電流制限１３０２で放電していて、この高電流制限を実施してバッテリへの損傷を防止するために、モータトルクが制限されていることを示す。一部の実施形態において、帯域間の制限は変わることがある。
【０１９９】
回生領域１３０４では、バッテリ電流は、バッテリが充電していることを示すプラス（Ｙ軸の１３５０）である。ＦＥＳもまた、利用可能なモータエネルギを使用して簡便に充電することができる。
【０２００】
低電力動作領域１３０５では、バッテリ電流はマイナス（Ｙ軸の１３６０）であり、車両は（下限値１３０１、ＩＢ−ｍｉｎ以未満の）わずかな量のバッテリ電流を引き出している。ＩＢ−ｍｉｎは、低（大きさが小さい）バッテリ電流制限である。ＦＥＳは必要ではなく、バッテリ電流制限１３０１を超えない限り再充電され得る。
【０２０１】
高電力動作領域１３０６（ＴＣＣ制御領域１３１０）では、車両は、ＦＥＳを使用して、低バッテリ電流制限１３０１か、または下限１３０１と上限１３０２との間を移動する、動的に調整される制限（１４０３−図１４）のいずれかに電流を制限する。
【０２０２】
高電力の場合、バッテリは、必要上、高バッテリ電流制限１３０２に達することがある。トルク制限動作領域１３０７では、特に、ＦＥＳエネルギを使い切った場合に、モータトルク制限を使用して、バッテリ電流が高バッテリ電流制限１３０２を超えるのを防止する。
【０２０３】
一部の実施形態において、様々な制御方法を採用して、ＦＥＳを最適に使用することができる。一部の実施形態において、２つの制御モードの１つがバッテリ電流に基づいて選択され、バッテリ電流に関して２つの領域（図１３のＳＯＣ領域１３０９およびＴＣＣ領域１３１０）があり、特定のバッテリ電流レベル１３０１（下限）が２つのＦＥＳ制御領域の境界とされる。一部の実施形態において、これらの制御領域を分割するバッテリ電流値を任意に選択することができる。一部の実施形態において、分割バッテリ電流は、低バッテリ電流制限１３０１である。
【０２０４】
充電状態制御（ＳＯＣ）領域１３０９では、バッテリ電流の大きさは、低バッテリ電流制限未満である。この領域では、ＦＥＳは、バッテリを高電流から保護することを必要とされない。コントローラは、単純なフィードバック制御方法を使用して、目標充電状態ＳＯＣを達成しようとＦＥＳを充電する。目標ＳＯＣは任意の値であってよいが、通常はほぼ一杯の充電状態とされる。この動作モードはＳＯＣ制御と呼ばれ、（図１６の１６１１に関連して説明される）ＳＯＣコントローラによって制御される。
【０２０５】
過渡電流制御（ＴＣＣ）領域１３１０では、バッテリ電流の大きさは低バッテリ電流制限を超える。この領域では、ＦＥＳコントローラは、モータ電流とバッテリ電流制限見積もりとの間の差分を補償するために、電流を供給するか、または吸収する。このモードはＴＣＣ制御と呼ばれ、（図１６の１６１２に関連して説明される）ＴＣＣコントローラによって制御される。
【０２０６】
適応的バッテリ電流制限の一部の実施形態において、高バッテリ電流制限１３０２および低バッテリ電流制限１３０１が設定され、バッテリ電流制限は、上限と下限との間で変えられる（１４０３、図１４）。これらのバッテリ電流制限は、使用者が選択する固定パラメータとして設定されてよいし、またはコントローラによって適応的にかつ自動的に調整されてもよい。
【０２０７】
一部の実施形態において、適応的（可変）バッテリ電流制限１４０３はフィルタ処理した負荷電流を表す。
【０２０８】
バッテリ電流を低いレベル１３０１に制限することが望ましいが、バッテリを損傷することなく、短い持続時間の間に高いレベル１３０２を使用することはさしつかえない。バッテリ寿命を最大限にするために、高いレベル１３０２の使用は最小限にすべきである。低バッテリ電流制限１３０１の代表値は、バッテリの連続電流定格である。高バッテリ電流制限１３０２の代表値は、バッテリに対する（例えば、バッテリメーカの仕様からの）３０秒過渡電流制限である。実施例に応じて他の値を使用することもできる。
【０２０９】
図１４は、一部の実施形態による、バッテリ電流制限および適応的バッテリ電流制限動作を示す、バッテリ電流対時間のグラフ１４００である。図１４の動作領域は、図１３の動作領域に対応する。図１４は、Ｘ軸で時間およびＹ軸でバッテリ電流を示している。Ｙ軸のプラス部分１４５０はバッテリを充電している状況に対応している。Ｙ軸のマイナス部分１４６０はバッテリから放電している状況に対応している。最小バッテリ電流制限１３０１および最大バッテリ電流制限１３０２（共に図１３から）は、上側バッテリ電流制限および下側バッテリ電流制限を示している。適応的バッテリ電流制限１４０３は、これらの上側および下側の制限値の間に示されている。
【０２１０】
図１４を参照すると、バッテリ電流制限１４０３は、低（最小）制限１３０１と高（最大）制限１３０２との間で適応的に調整することができる（１４０３）。一部の実施形態において、図１５に示すモータ電流１５０８を監視することにより、どうやってバッテリ電流制限を調整するかを定める。
【０２１１】
図１５Ａおよび図１５Ｂはそれぞれ、一部の実施形態による、バッテリ電流（ＩＢ＿ｌｉｍ＿ｅｓｔ）対時間、およびＦＥＳ電流対時間の２つのグラフ１６００であり、これらのグラフは、ＴＣＣ動作領域にあるときの、バッテリ、モータ、およびＦＥＳ電流の間の関係を示している。
【０２１２】
図１５Ａは、Ｘ軸で時間およびＹ軸でバッテリ電流を示している。図１５ＡのＹ軸のプラス値１５５０はバッテリを充電している状況を示している。マイナス値１５６０は、バッテリから放電している状況を示している。バッテリ電流最小値（１３０１）および最大値（１３０２）が示され、モータ電流１５０８はこれらの値の間で変えられている。
【０２１３】
図１５Ｂは、Ｘ軸で時間およびＹ軸でＦＥＳ電流を示している。電流のプラス値は、ＦＥＳが充電されている（１５１５）ことを示し、マイナス値は、ＦＥＳが放電している（１５１６）ことを示している。過渡電流制御部（ＴＣＣ）からのＦＥＳバス電流１５１３が図示されている。
【０２１４】
図１５Ｂの期間１５１７は、負荷（モータ）電流１５０８が見積もりバッテリ電流１３０３、ＩＢ＿ｌｉｍ＿ｅｓｔよりも小さい、図１５Ａの期間に対応している。負荷から要求された電流を超える余分なバッテリ電流があるので、この余分を使用してＦＥＳを充電することができる。
【０２１５】
図１５Ｂの期間１５１８は、負荷（モータ）電流１５０８が見積もりバッテリ電流１３０３よりも大きい、図１５Ａの期間に対応している。バッテリ電流は、負荷から要求された電流を安全に供給するのに不適切なので、ＦＥＳは、差分を補い、過剰な電流がバッテリから引き出されるのを防止するために電流を供給する。
【０２１６】
図１５Ｂを参照すると、一実施態様において、バッテリ電流制限は、負荷（モータ）電流１５０８の平均を連続してとることによって計算される（この計算は、単純な指数フィルタまたは移動平均器を含めたいくつもの方法で行うことができる）。この場合に、この平均値は、バッテリから供給されるべき理想的な電流を表す。この計算結果は、下限値１３０１および上限値１３０２によって制限される。
【０２１７】
一部の実施形態において、バッテリ電流制限はまた、下限１３０１と上限１３０２との間で素速く調整することができる。例えば、「全開スロットル」加速事象の場合、１つの手法は、高バッテリ電流制限１３０２に等しいバッテリ電流制限を設定することである。一部の実施形態において、調整は階段状に変化する。一部の実施形態において、調整は傾斜状に変化する。
【０２１８】
高バッテリ電流制限１３０２は、バッテリの損傷またはバッテリの経年劣化を防止するために、高すぎるバッテリ温度に応じて下げることができる。バッテリ電流制限を調整するための入力として、他の様々なパラメータを使用することができる。
【０２１９】
図１６は、一部の実施形態による、充電状態（ＳＯＣ）および過渡電流制御（ＴＣＣ）の制御機能を示す論理回路図１６００である。
【０２２０】
回路は、目標充電状態入力１６１５および実際の充電状態入力１６０９に接続された充電状態（ＳＯＣ）コントローラ１６１１を含む。充電状態コントローラは、入力１６１５、１６０９に接続された加算器１６２０を含み、この加算器は、入力間の差分を算出する。差分（加算器出力）は、比例積分（ＰＩ）制御部１６２２に接続されている。比例積分（ＰＩ）制御部１６２２の出力は、出力リミッタ１６２４に接続されている。出力リミッタ１６２４の出力１６１４はＦＥＳ充電電流を含み、セレクタ１６１８に接続されている。
【０２２１】
回路は、トラクションモータ電流入力１６０８に接続された過渡電流コントローラ（ＴＣＣ）１６１２をさらに含む。ＴＣＣ１６１２は、入力１６０８に接続されたＴＣＣフィルタ１６１７を含み、このＴＣＣフィルタは、制限ロジック１６３２に接続された出力を有する。制限ロジック１６３２は、図１３および図１４に示すように、バッテリ電流制限見積もり１３０１（最小バッテリ電流）、１３０２（最大バッテリ電流）、１４０３（動的に調整されるバッテリ制限）を実施する。制限ロジックの出力は、やはりトラクションモータ電流入力１６０８に接続された加算器１６３４に接続されている。加算器１６３４は、モータ電流と見積もりバッテリ電流制限との差分を出力し、その出力は、出力リミッタ１６３６に接続されている。出力リミッタは、セレクタ１６１５に接続された制限差分出力１６１３を有する。セレクタ１６１５は、ＦＥＳバス電流コマンドである出力１６１６を供給する。
【０２２２】
充電状態（ＳＯＣ）制御を図１６の充電状態（ＳＯＣ）コントローラ１６１１を参照して説明する。車両性能に及ぼす影響が最も小さいときに、充電状態制御を使用してＦＥＳ１１０８の充電量を回復させる。呼び出されたときに、ＳＯＣコントローラ１６１１は、単純なフィードバック制御メカニズムを使用して、ＦＥＳのＳＯＣを目標値１６１５に戻す。ＦＥＳの消耗が激しければ激しいほど、ＦＥＳを素速く充電することが適切である。一部の実施形態において、これは、上記方法に比例フィードバックを組み込むことで達成される。一部の実施形態において、参照テーブル（ＬＵＴ）が使用される。
【０２２３】
一部の実施形態において、実際のＳＯＣ（１６０９）はフィードバックとなっている。一部の実施形態において、実際のＳＯＣは目標ＳＯＣと比較される。その差分は、ＰＣＣへの出力電流（Ｉｃ）設定値を計算するＰアルゴリズムに送られる。ＰＣＣは、ウルトラコンデンサで電流を供給するか、または吸収して実際のＳＯＣを変化させ、それによってフィードバックループが形成される。
【０２２４】
ＳＯＣ制御モードでの高い充電レートは、必要に応じて、（出力リミッタ１６２４を使用して）コントローラの出力を高い値か、または低い値に制限することによって変えることができる。例えば、車両が停止し、したがって、次に続く加速のためにＦＥＳに準備をさせているときに、ＦＥＳを素速く充電することが適切である。
【０２２５】
ＳＯＣおよびモータ回転数に応じて充電レートを変えることで、（例えば、自動車、機械、建設または持ち上げ機械、電源などの）設計者が、バッテリを特定のレベルで保護しながら、ＦＥＳのサイズ、重量、およびコストを最小化することが可能になる。車両が停止したとき、またはＳＯＣが低いときに充電レートを大きくするという概念を適用することにより、このＦＥＳを、これらの概念を実施しないで同じレベルで保護するＦＥＳと比較した場合に、必要とされる静電容量を大幅に小さくすることができる。
【０２２６】
過渡電流制御（ＴＣＣ）を図１６の過渡電流コントローラ（ＴＣＣ）１６１２を参照して説明する。ＴＣＣ制御中に、ＦＥＳは、バッテリにかかる過渡負荷を低減するように動作し、ひいてはバッテリ寿命を守る。一部の実施形態において、許容できるバッテリ電流制限が、モータ電流１６０８の平均を連続的にとる（またはフィルタ処理する）ことにより見積もられる。このバッテリ電流制限１３０３は通常、図１３に関連して前述した低バッテリ制限１３０１と高バッテリ制限１３０２との間にある。
【０２２７】
モータ電流１６０８とバッテリ電流制限見積もり１３０３との間の差分１６１３を補償するために、ＴＣＣコントローラ１６１２を使用して、ＦＥＳで電流を供給するか、または吸収する。一実施形態において、ＦＥＳ１１０８によって供給される、または吸収される電流は明示的に制御され、モータ電流と（フィルタ１６１７および制限ロジック１６３２によって生成された）バッテリ電流制限見積もりとの間の（加算器１６３４で算出した）差分に等しく設定され、それによって、バッテリ電流を調整する。
【０２２８】
一部の実施形態における、ＴＣＣコントローラとＳＯＣコントローラとの間の選択が図１３にグラフで示されている。
【０２２９】
負荷（モータ）電流１６０８の大きさが、バッテリ電流制限見積もり１３０３よりも小さいが、ＳＯＣ制御に対するしきい値１３０１よりも大きいままの場合、バッテリ電流とバッテリ電流制限見積もりとの間の差分がＦＥＳ１６０８によって吸収され、ひいては、ＦＥＳ１１０８を充電する。ＦＥＳが完全に充電された場合、バッテリ電流をバッテリ電流制限見積もり未満に下げることができる。
【０２３０】
モータ電流１６０８の大きさが、バッテリ電流制限見積もり１４０３を超える場合、ＴＣＣコントローラ１６１２は、（１５１８で示すように）ＦＥＳから電流１６１３を供給し、それによって、バッテリ電流をバッテリ電流制限見積もりに維持するので、バッテリ電流とＦＥＳ電流とを合わせたものが所要モータ電流となる。ＦＥＳが消耗し、電流を供給できない場合、バッテリ電流がバッテリ電流制限見積もりを超えてもさしつかえない。バッテリ電流が高バッテリ制限１３０２まで増加し、この電流制限を超えようとしている場合、トルク制限を使用してモータ電流を減らし、電流をこの高い許容値に調整することができる。
【０２３１】
特定の条件下で、バッテリ電流制限見積もりは初期化されて、初期値に設定される。バッテリの動作履歴に基づいて初期値を割り当てることができる。通常、初期バッテリ電流制限見積もりは、車両が停止するか、または駐車されるたびに低バッテリ電流制限１３０１に設定される。
【０２３２】
説明したように、ＦＥＳが高電流からバッテリを保護できない場合、図２３の２３２４に示すように、モータ電流が減らされる。一実施態様では、モータトルク制限は、容易に入手できるパラメータを使用して単純に計算することができる。
【０２３３】
Ｋ｛Ｐｕｌｔｒａｃａｐ＋Ｖｂｕｓ＊ＩＢ−ｍａｘ｝／ｗ＝Ｔｌｉｍｉｔ
【０２３４】
上式で、
【０２３５】
Ｋ＝スケーリングパラメータ
【０２３６】
Ｐｕｌｔｒａｃａｐ＝ウルトラコンデンサから供給される電力（測定値）
【０２３７】
Ｖｂｕｓ＝ＤＣバス電圧（測定値）
【０２３８】
ＩＢ−ｍａｘ＝（見積もり器によって特定される）最大バッテリ電流
【０２３９】
ｗ＝モータ回転速度（測定値）
【０２４０】
一部の実施形態において、モータは最大約１２０００ｒｐｍまで動作し、これは、車両速度約９０マイル／時に対応する。基本関係式は、動力＝トルク×回転速度、であるので、回転速度を使用して動力からトルクを算出する。
【０２４１】
換算係数Ｋを使用して、システム効率および単位の違いを補正する。換算係数Ｋは、モータ、モータ駆動体、およびギヤボックスまたは変速機の効率を考慮に入れる。この換算係数は、簡単にするために固定されてよいし、または電流、モータ回転数、および他の要因に応じて変わるモータおよび駆動体の効率にさらに良好に近似させるために変数であってもよい。
【０２４２】
上記の方法は、トルク制限値を直接見積もる。代替案として、様々なフィードバック制御方法を同様に使用して、高電流制限からの電流の偏位に応じてモータにトルク制限を加えることもできる。典型的な方法には、線形比例積分（ＰＩ）制御や、非線形参照テーブル方法がある。
【０２４３】
制御の移行を確実に安定させることが望ましい。ＳＯＣコントローラ１６１１、ＴＣＣコントローラ１６１２、およびモータのトルク制限の間での、特定のタイプの制御の競合（不安定性）を回避する１つの方法は、（図１３に示すように）許容動作領域を使用して特定のタイプの動作を除外することである。安定性とは、ＳＯＣ制御およびＴＣＣなどの制御モード間の自己誘導移行を回避することを意味する。一部の実施形態において、ヒステリシスを使用して、動作モード間の急速な移行を防止することもできる。一部の実施形態において、下記に説明するように、安定性を得ることができる。
【０２４４】
図１３を参照すると、高バッテリ電流制限１３０２および低バッテリ電流制限１３０１は、ＳＯＣ制御１６１１によってではなく、ＴＣＣ制御方法１６１２（図６）を使用してＦＥＳ動作が予測される帯域１３０６を画定することができる。バッテリ電流制限１３０１未満のＳＯＣ制御領域１３０９では、ＴＣＣ方法は除外され、ＳＯＣ制御１６１１のみが使用される。ＳＯＣ制御が有効な場合、ＦＥＳ充電電流１６１４（図１６）が（低バッテリ電流制限１３０１より上に電流を引き上げることで）、ＴＣＣ方法に不用意に移行させるバッテリ電流をもたらすことは禁止される。
【０２４５】
安定性をもたらす例示的な原則が説明され、他の原則が使用される場合もある。これらのほかに、余分なバッテリ電流をなくすようにもし、制御状態間の望ましくない移行を抑制する他の原則には下記のものが含まれる。
【０２４６】
（１）モータ電流（ＩＭ）＋ＦＥＳ電流（ＩＣ）が、最小バッテリ電流（ＩＢ−ｍｉｎ）よりも大きいようにＦＥＳ電流ＩＣを制御する。
【０２４７】
（２）ＦＥＳ充電を可能にするためには、モータ電流（ＩＭ）がゼロより大きくなければならない（すなわち、ＦＥＳを充電するのにバッテリではなく、モータ回生を使用する）。
【０２４８】
（３）ＦＥＳ充電を可能にするのに、ゼロより大きいモータ電流（ＩＭ）または最小バッテリ電流（ＩＢ−ｍｉｎ）より大きいモータ電流（ＩＭ）以外の固定または可変しきい値を利用する。
【０２４９】
（４）様々な条件下でＦＥＳが消耗する速度に影響を及ぼすように、ＴＣＣフィルタ１６１７（図６）の時定数を自動で調整する（例えば、高いモータ電流ＩＭに、より短い時定数を使用して、コンデンサの速すぎる消耗を回避する）。
【０２５０】
（５）（ＩＢ制限と同様な）固定または自動調整式ＦＥＳ電流（ＩＣ）電流制限を使用して、ＦＥＳに高い充電／放電レートを付与し、それによって、充電／消耗時間を制御する。
【０２５１】
（６）特に、ＦＥＳ充電状態の「シーク状態」を画定するために、ＳＯＣ制御が有効になるＳＯＣ制御領域１３０９（図１３）を利用する。
【０２５２】
上記の式では、バッテリおよび／またはＦＥＳが放電し、モータに電力を供給する場合にマイナス電流値とする。プラスの値は、モータが電流を生成し、バッテリおよび／またはＦＥＳを充電する回生状態を表す。
【０２５３】
図面および以下の本発明の好ましい実施形態の説明を検討することによって、本発明のさらなる態様が明らかになるであろう。当業者ならば、本発明の概念から全く逸脱することなく、本発明の他の実施形態が可能であり、本発明の細部がいくつかの点で修正され得ると分かるであろう。したがって、以下の図面および説明は本来例示とみなすべきであり、限定するものではない。
【０２５４】
図１７は、変化する適応電流対温度のグラフ１７００を示している。ｘ軸１７２０は、バッテリ温度を（例えば、華氏温度（degrees F）で）示し、ｙ軸は、放電バッテリ電流制限をアンペア（Ａ）で示している。点線１７４０は、下側バッテリ電流制限（ＩＢ  Ｌｏｗｅｒ）を示している。実線１７３０は、上側バッテリ電流制限ＩＢ  Ｕｐｐｅｒを示し、上側バッテリ電流制限が温度と共にどのように変化するかを示している。バッテリ温度が上昇するにつれて、バッテリを損傷から保護するために上側電流制限は下がる。
【０２５５】
図１８〜２２を参照すると、本発明の別の実施形態が開示されている。
【０２５６】
図１８は、一部の実施形態による、電気で駆動される１つのアクスルを備えたパラレルハイブリッド型推進システムの概略図を示している。
【０２５７】
パラレルハイブリッド型推進システムは、モータ／発電機１８０２およびギヤボックス１８０４に機械的に連結され、ギヤボックスを介してアクスル１８０５およびホイール１８０６に連結された（例えば、説明したような従来の炭化水素燃料エンジンなどの）エンジン１８０３を含む（再充電中に、ギヤボックスがモータ／発電機を駆動して電気を生成し、放電中に、モータ／発電機がギヤボックスを駆動してアクスル１８０５およびホイール１８０６を回転させる）。
【０２５８】
モータ／発電機１８０２は、（一部の実施形態において、ＡＣバスを使用することもできるが）ＤＣバス１８１１を介して電力コントローラコンバータ（ＰＣＣ）１８０７に接続されている。ＰＣＣ１１０７は、ＦＥＳ１８０８および低速エネルギ貯蔵装置（例えば、バッテリ）１８０９に接続されている。ＰＣＣ１８０７は、ＤＣバス１８１１に、ひいては、モータ／発電機１８０２に接続されている。
【０２５９】
電力は、モータ／発電機１８０２、バッテリ１８０９、ＦＥＳ１８０８、および補助システムの間で電力コンバータ／コントローラ１８０７によって交換される。従来の燃焼エンジン１８０３および電気モータ１８０２は共に、同じホイールセット１８０６を駆動する。
【０２６０】
図１９は、一部の実施形態による、道路走行用（ＴＴＲ）パラレル型プラグインハイブリッド車の概略図である。ＴＴＲパラレル構成は、電力部分１９０１および燃焼動力部分１９００を含む。
【０２６１】
この実施形態では、電力部分１９０１は、アクスル１９０５に連結された第１のホイールセット１９０６を含み、アクスルは、ギヤボックス１９０５および電気モータ／発電機１９０２に機械的に連結されている。電気モータ／発電機は、ＤＣバス１９１３（または、一部の実施形態においてＡＣバス）によって電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）１９０７ならびにバッテリ１９０９およびＦＥＳ１９０８に電気的に接続されている。
【０２６２】
燃焼動力部分１９００は、第２のギヤボックスまたはトランクアクスル１９１０と第２のアクスルまたはハーフシャフト１９１１とを介して第２のホイールセット１９１２に機械的に連結されたエンジン１９０３を含む。ＴＴＲ構成では、車両が走行する道路を通行することがなければ、燃焼部分１９００と電気部分１９０１との間での電気的なトラクションエネルギの交換はなく、エンジンと電気駆動システムとの間での機械的なエネルギの交換もない。エネルギのＴＴＲ伝達の例として、車両を推進させるのに必要な出力よりも高い出力でエンジン１９０３を動作させ、それと同時に、回生制動を行うために電気駆動系（ギヤボックス１９０４およびモータ／発電機１９０２）を動作させて、エンジン１９０３によって生成された余分なエネルギを吸収し、そのエネルギをバッテリ１９０９またはＦＥＳ１９０８に蓄積することが挙げられる。
【０２６３】
図２０は、一部の実施形態による、２つの被駆動アクスルを備えたシリーズハイブリッド型推進システム２０００の概略図である。
【０２６４】
シリーズハイブリッド型推進システムは、エンジンが第１のモータ／発電機を駆動して電気が生成されるように、第１のモータ／発電機２００１に機械的に連結されたエンジン２００３を含む。モータ／発電機２００１は、電力コントローラコンバータ（ＰＣＣ）２００７に接続され、ＰＣＣ２００７は、ＦＥＳ２００８および低速エネルギ貯蔵装置（例えば、バッテリ２００９）に接続されている。
【０２６５】
第３のモータ／発電機２０１３は、ＰＣＣ２００７に電気的に接続されている。第３のモータ／発電機２０１３は、第２のギヤボックス２０１０に機械的に連結され、第２のギヤボックスは、第２のアクスル２０１１に機械的に連結されている。第２のアクスルは、第２のホイールセット２０１２に機械的に連結されている。
【０２６６】
第２のモータ／発電機２００２は、（一部の実施形態においてＡＣバスとすることもできる）ＤＣバス２０１４によってＰＣＣ２００７に電気的に接続されている。第２のモータ／発電機２００２は、第１のギヤボックス２００４に機械的に連結され、第１のギヤボックスは、第１のアクスル２００５に機械的に連結されている。第１のアクスルは、第１のホイールセット２００６に機械的に連結されている。
【０２６７】
第２のモータ／発電機２００２は電気を使用して、第２のギヤボックス（トランスアクスル）および差動装置２００４と、第２のアクスルまたはハーフシャフト２００５とを介して第２の被駆動ホイール２００６に原動力を供給する。第３のモータ／発電機２０１３は電気を使用して、第２のギヤボックスまたはトランスアクスル２０１０と、第２のアクスルまたはハーフシャフトセット２０１１とを介して第２の被駆動ホイールセット２０１２に原動力を供給する。電力は、モータ／発電機、バッテリ２００９、ＦＥＳ２００８、および補助システムの間で電力コンバータ／コントローラ２００７により交換される。第２のモータ／発電機２００２および第３のモータ／発電機２０１３は、電気を消費してトラクション動力を生成するか、または回生制動によって電気を生成することができる。
【０２６８】
図２１Ａおよび２１Ｂは、一部の実施形態による、図１８、図１９、図２０に示す例示的な車両用推進システムの概略図である。
【０２６９】
図２１Ａは、低速エネルギ源（例えば、バッテリ２１０９）およびＦＥＳ２１０８に接続された電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）２１０７を含む推進システム２１００を示している。モータ／発電機２１０１もまた、ＰＣＣ２１０７に接続されている。ＰＣＣは、コントローラ２１１１と、バッテリ２１０９からの入力の間に接続された平滑コンデンサ２１１２と、バッテリ２１０９の入力の間に直列に接続された複数のスイッチ２１０１と、ＦＥＳ２１０８からの入力に接続され、第１のスイッチセット２１０１の間に接続されたインダクタ２１０３とを含む。モータ／発電機２１０２からの複数の入力もスイッチセット２１０１間に接続されている。
【０２７０】
図２１Ａの推進システム２１００は、図１８に示すパラレル型駆動体および図１９に示す道路走行用（ＴＴＲ）システムに対応する電力コンバータ／コントローラ２１０７の概略図である。
【０２７１】
一実施形態において、スイッチ２１０１は、モータ／発電機２１０２を駆動し、３相ブリッジ構成で配置されている。ＦＥＳ２１０８は、第１のスイッチセット２１０１を備えた単相レグおよびインダクタ２１０３を含む昇降圧型コンバータによってＤＣバス（すなわち、バッテリ２１０９によって供給される電力）に接続されている。平滑コンデンサ２１１２は、ＤＣバス電圧（すなわち、バッテリ２１０９によって供給される電力）を安定化させるのに寄与し、リップルを低減する。スイッチング素子２１０１は、コントローラ２１１１により作動する。簡潔にするために、コントローラ２１１１とスイッチング素子２１０１との間の制御パスのほんの一部のみが図示されている。
【０２７２】
図２１Ｂの推進システム２１２０は、図２０に示す２アクスルシリーズ型構成に対応する電力コンバータ／コントローラ２１０７の概略図である。
【０２７３】
推進システム２１２０は、（図２１Ａと同様に）低速エネルギ源（例えば、バッテリ２１０９）およびＦＥＳ２１０８に接続された電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）２１０７を含む。ＰＣＣは、コントローラ２１１１と、バッテリ２１０９の入力の間に接続された平滑コンデンサ２１１２と、バッテリ２１０９の入力の間に直列に接続された複数のスイッチ２１０１と、ＦＥＳ２１０８からの入力に接続され、第１のスイッチセット２１０１の間に接続されたインダクタ２１０３とを含む。
【０２７４】
第１のモータ／発電機２１２２もまた、ＰＣＣ２１０７に接続され、スイッチセット２１０１間に接続された複数の入力を有する。第２のモータ／発電機２１２４および第３のモータ／発電機２１２６も同様に、ＰＣＣ２１０７に接続されている。一部の実施形態において、第１、第２、および第３のモータ／発電機は、図２０のモータ発電機２００１、２００２、２０１３に対応する。
【０２７５】
図２１Ｂを参照すると、実施形態において、図２０に示す２アクスルシリーズ型構成に対応する電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）２１０７は、例えば、第２のモータ／発電機２１２４および第３のモータ／発電機２１２６に対応する２つの被駆動アクスルを有することができる。一部の実施形態において、図２０に示す３つのモータ／発電機はすべて、説明したように、コントローラ２１１４によって作動されるスイッチング素子２１１１を含む３相インバータを介してＤＣバス（バッテリ２１０４）に接続されている。
【０２７６】
図２２は、一部の実施形態によるＦＥＳの適応的充電を示す、負荷電流対時間のグラフ２２０２、ＰＣＣ電流対時間のグラフ２２３０、およびＦＥＳ電圧対時間のグラフ２２５０を示している。図２２のグラフ２２０２、２２３０において、Ｘ軸より上の値はプラスの電流を示す。図２２のグラフ２２５０において、Ｘ軸より上の値はプラスの電圧を示した。
【０２７７】
グラフ２２０２は、Ｙ軸で電流２２１２、およびＸ軸で時間２１１４を示している。過渡期間２２１９中に、負荷（例えば、モータ／発電機）によって引き出される平均負荷電流（Ｉｌｏａｄ）２２１０は、車両が（例えば、停止状態から）加速するにつれて急速に上昇する。負荷によって引き出される負荷電流は通常、見積もりバッテリ電流（Ｉｂａｔｔ  ｅｓｔｉｍａｔｅ）２２１８より速く上昇する。バッテリは、大量のエネルギを蓄積するが、バッテリの過熱および損傷を回避するために、負荷電流２２１０の変化率と比べた場合に、比較的ゆっくりとエネルギを解放しなければならない低速エネルギ貯蔵装置である。平均負荷電流と見積もりバッテリ電流との間の差分２２１１が、バッテリ以外のエネルギ源によって満たされない場合、バッテリは差分２２１１を供給しようとして、バッテリに損傷を与える恐れのある、安全な電流よりも多い（例えば、Ｉｂａｔｔ  ｅｓｔｉｍａｔｅ２２１８よりも高い）電流を引き出す。
【０２７８】
高速エネルギ貯蔵装置は、過渡期間２２１９中に、見積もりバッテリ電流２２１８と負荷電流２２１０との間の差分２２１１を供給し、エネルギがコンデンサから排出される（２２２０）。グラフ２２３０は、高速エネルギ貯蔵装置から供給される電流２２３４を示している。この電流２２３４の積分が、過渡期間２２１９中に、高速エネルギ貯蔵装置から排出される電荷量２２３６になる。グラフ２２５０は、高速エネルギ貯蔵装置の充電状態（ＳＯＣ）２２５２を示している。過渡期間２２１９中に、電力コンバータ／コントローラ（ＰＣＣ）によって、電流が高速エネルギ貯蔵装置から引き出され、負荷（モータ）に供給されるので、この充電量は減る（２２５４）。次いで、期間２２２３中に、コンデンサが再充電されると充電量は上昇し、この充電量は、期間２２２３にわたって電流２２３４を積分する（２２３８、補充によりコンデンサを充電する）ことによって得られる。
【０２７９】
一部の実施形態において、車両が目標速度（例えば、６０マイル／時）に近づくと、負荷によって引き出される電流は減り始める。一部の実施形態において、これは、過渡期間２２１９のほぼ中央にある。車両が目標速度に近づきだしたために、運転者が加速を落とし始めた（すなわち、彼／彼女の足をアクセルペダルから若干離した）ときにこの減少が起こる。これが起こると負荷電流が減り始める。負荷電流２２１０が見積もりバッテリ電流２２１８よりも大きい間、ＦＥＳは、見積もりバッテリ電流を補うために電流を供給し続け、エネルギがＦＥＳから排出される（２２２２）につれて、充電量を減少させる（２２５４）。
【０２８０】
負荷電流２２１０が見積もり電流２２１８より下に落ちると、負荷電流を超えた余分なバッテリ電流を使用して高速エネルギ貯蔵装置に「補給」する。これはグラフ２２１０の期間２２２３として示されている。この期間の間に、電荷がバッテリからＰＣＣに流れ（グラフ２２３０にマイナス電流２２３８として示す）、これにより、高速エネルギ貯蔵装置の充電状態（ＳＯＣ）が高くなり、グラフ２２５０に電圧上昇２２５６として示されている。
【０２８１】
負荷電流とバッテリ電流が等しくなる（期間２２２５）と、電流は、もはやバッテリから高速エネルギ貯蔵装置に供給されない。グラフ２２３０にゼロ電流２２４０で示すように、高速エネルギ貯蔵装置に流入する補充電流は何らない。高速エネルギ貯蔵装置の充電状態２２５８は平らになり、安定を維持する（２２５８）。平均負荷電流２２１０が、見積もりバッテリ電流２２１８より下に落ちると、コンデンサは再び充電される。一部の実施形態において、ＰＣＣは、（例えば、時定数を選択することにより）期間２２２３（コンデンサ充電期間）がより長くなり、そのため、（見積もりバッテリ電流が負荷電流と一致する）安定状態に達したときに、コンデンサが完全に充電されるように構成することができる。
【０２８２】
図２３は、他の実施形態による高速エネルギ貯蔵装置の適応的充電を示す、負荷電流およびＦＥＳ電圧対時間のグラフを示している。
【０２８３】
図２３は、長期間２３１４にわたって流れる電流２３１２のグラフ２３１０を示している。この実施形態では、平均負荷電流２３１６が、見積もりバッテリ電流２３２２と共に示されている。期間２３７０の間に、電流がモータによって引き出されると、負荷電流２３１６は上昇を開始する。一部の実施形態において、負荷電流が下側バッテリ電流制限２３３０を超えて上昇すると、見積もりバッテリ電流２３２２が、例えば、ＰＣＣコントローラによって計算される。
【０２８４】
期間２３７２の間に、負荷電流２３１６が見積もりバッテリ電流２３２２より高くなると、高速エネルギ貯蔵装置から電流が供給されてこの差分を補償する。高速エネルギ貯蔵装置の充電状態（ＳＯＣ）は、最大限のレベル２３６０（または、ほぼ最大限のレベル）から低レベル２３６２に下がる。高速エネルギ貯蔵装置が低レベルに達して放電された場合、もはや高速エネルギ貯蔵装置から負荷に電流を供給することができない。この時点で、負荷へのトルクは引き下げられ（２３２４）、負荷電流２３１６は、見積もりバッテリ出力電流２３２２と一致するレベルに落ちる。見積もりバッテリ出力電流は、上側バッテリ電流２３１８、例えば、バッテリが供給できる一時（例えば、３０秒）最大負荷に（またはその近くに）設定することができる。一部の実施形態において、近くとは最大値の５％以内を意味する。一部の実施形態において、近くとは最大値の１５％以内を意味する。一部の実施形態において、近くとは最大値の３０％以内を意味する。
【０２８５】
上側バッテリ電流２３１８と下側バッテリ電流２３３０の間の帯域２３２６では、高速エネルギ貯蔵装置（例えば、コンデンサ）は、過渡負荷電流２３１６が見積もりバッテリ電流２３２２より下に落ちた場合に再充電される。負荷電流が下側バッテリ電流２３３０より下の帯域２３２８に入った場合、高速エネルギ貯蔵装置が再充電される。
【０２８６】
図２４は、長期間２３１４にわたる電流２４１２のグラフ２４１０を示している。この実施形態では、負荷によって引き出された平均負荷電流２４１６が、見積もりバッテリ電流２４２２と共に示されている。図２４は、上側バッテリ電流制限２４１８および下側バッテリ電流制限２４２０を示している。負荷電流が見積もりバッテリ電流２４２２より下に落ちると、高速エネルギ貯蔵装置（例えば、コンデンサ）が再充電される（２４２６）。負荷電流が下側バッテリ電流制限２４２０より下に落ちた場合、高速エネルギ貯蔵装置が再充電される（２４２８）。
【０２８７】
図２５は、本発明の特定の実施形態による二重エネルギ貯蔵を管理するコンピュータ方法２５００を示すフローチャートである。
【０２８８】
モータ負荷（例えば、モータ／発電機１１０２、図１１）によって引き出された負荷電流を求め（２５０２）、負荷電流が下側電流制限内にある場合に、電力分配を充電モードで制御する。
【０２８９】
一部の実施形態において、（例えば、ＦＥＳ１１０８、図１１）を再充電する（２５０４）。
【０２９０】
負荷電流が下側電流制限を超える場合、車両が登坂モードで動作しているか、または加速モードで動作しているかを求める（２５０６）。
【０２９１】
一部の実施形態において、登坂モードでは、バッテリ電流制限を、図１４の最小バッテリ電流制限１３０１などの連続電流制限に設定する（２５０８）。この最小制限により、高速エネルギ貯蔵装置が使い切られないようになる。一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置は、素速く操縦して危険な状況から抜け出したり、または大きな車両（例えば、セミトレーラ）を追い抜いたりする運転をしなければならない場合に、操縦するのに、または登坂しながら集中的に加速するのに十分な充電量を維持する。
【０２９２】
一部の実施形態において、高速エネルギ貯蔵装置が下限に達したときに、負荷電流を減らし、高速エネルギ貯蔵装置は、バッテリ電流と並行して負荷に電流を供給する（２５１０）。
【０２９３】
一部の実施形態において、加速モードでは、バッテリ電流制限を、図１４の最大バッテリ電流制限１３０２などの、適応的連続電流制限よりも大きい適応的高バッテリ電流制限に設定する（２５１２）。この上限は、高速加速用の高出力を可能にし、バッテリ温度、バッテリの消耗、外部環境条件などに対応して適応的に変えることができる（１４０３）。一部の実施形態において、これは、電力システムのコストおよび重量を低減することにより、バッテリ電力および高速エネルギ貯蔵装置の電力のより効率的な使用を可能にすることから有益である。
【０２９４】
一部の実施形態において、適応的高バッテリ電流制限をバッテリ温度とは反比例する方向（逆方向）に変える（２５１４）。バッテリ温度が（バッテリから電流を引き出したために）上昇すると、バッテリに害が及ばないようにするために、バッテリから引き出す電流を減らさなければならない。適応的電流制限はこれを考慮して、バッテリが高温になったときにバッテリから引き出される電流を減らし、それによって、バッテリの損傷を防止する。
【０２９５】
一部の実施形態において、加速モードでは、バッテリおよび高速エネルギ貯蔵装置から負荷に電力を供給する（２５１６）。例えば、図２２では、第１の期間２２１９の間、自動車が加速していて、モータが高負荷電流２２１０を引き出している。バッテリは、この負荷電流の一部（Ｉｂａｔｔ  ｅｓｔｉｍａｔｅ  ２２１８）のみを安全に供給することができ、その差分２２１１は、高速エネルギ貯蔵装置によって供給される。グラフ２２３０は、高速エネルギ貯蔵装置（コンデンサ）から排出される電荷２２３６を示している。グラフ２２５０は、高速エネルギ貯蔵装置が負荷２２１０に電力を供給するときの、高速エネルギ貯蔵装置の充電状態の降下２２５４を示している。
【０２９６】
一部の実施形態において、目標速度に達するまでに、高速エネルギ貯蔵装置を下限まで消耗させるのに十分な速度で、高速エネルギ貯蔵装置からモータ負荷に電流を供給する（２５１８）。例えば、バッテリ電力２２１８を補うために、電力を負荷２２１１に供給する場合、高速エネルギ貯蔵装置の電荷を電力として徐々に排出する（２２５４）ことができる。電荷を排出する速度は、０マイル／時から６０マイル／時に加速中に、充電量のすべてまたはほとんどを消耗させるように設定することができる。多くの自動車は、０マイル／時から６０マイル／時に加速する時間を仕様として明記され、その時間によって評価される。したがって、モータを最大限に増強するために、この加速中にコンデンサを消耗させることは有益であり得る。
【０２９７】
説明したように、車両が動作しているモードに基づいてバッテリ電流制限を設定する（２５２０）。
【０２９８】
バッテリ電流制限に基づいて車両内で電力分配する（２５２２）。
【０２９９】
上記の説明は、説明を目的として特定の実施形態に関して説明した。しかし、上記の例示的な説明は、それに尽きること、または開示したそのままの形態に本発明を限定することを意図するものではない。上記の教示を考慮すれば、多数の修正および変形が実施可能である。本発明の原理およびその実際の応用を最もよく説明し、それによって、当業者が、本発明と、企図された特定の用途に適するように様々な修正を加えた様々な実施形態とを最もうまく利用できるように、実施形態を選択し、これを説明した。
【図１Ａ】
2011517924.tif 000003
【図１Ｂ】
2011517924.tif 000004
【図１Ｃ】
2011517924.tif 000005
【図２】
2011517924.tif 000006
【図３】
2011517924.tif 000007
【図４Ａ】
2011517924.tif 000008
【図４Ｂ】
2011517924.tif 000009
【図５】
2011517924.tif 000010
【図６】
2011517924.tif 000011
【図７】
2011517924.tif 000012
【図８】
2011517924.tif 000013
【図９Ａ】
2011517924.tif 000014
【図９Ｂ】
2011517924.tif 000015
【図１０Ａ】
2011517924.tif 000016
【図１０Ｂ】
2011517924.tif 000017
【図１０Ｃ】
2011517924.tif 000018
【図１０Ｄ】
2011517924.tif 000019
【図１１】
2011517924.tif 000020
【図１２】
2011517924.tif 000021
【図１３】
2011517924.tif 000022
【図１４】
2011517924.tif 000023
【図１５】
2011517924.tif 000024
【図１６】
2011517924.tif 000025
【図１７】
2011517924.tif 000026
【図１８】
2011517924.tif 000027
【図１９】
2011517924.tif 000028
【図２０】
2011517924.tif 000029
【図２１Ａ】
2011517924.tif 000030
【図２１Ｂ】
2011517924.tif 000031
【図２２】
2011517924.tif 000032
【図２３】
2011517924.tif 000033
【図２４】
2011517924.tif 000034
【図２５】
2011517924.tif 000035
【国際調査報告】
2011517924.tif 000036
2011517924.tif 000037