(57)【要約】      （修正有）【課題】電気駆動システムのエネルギー貯蔵装置及びシステムを提供する。【解決手段】エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）は、電力装置に連結されたエネルギー貯蔵装置と、複数のＤＣ電気変換器を含むパワーエレクトロニクス変換システムであって、各ＤＣ電気変換器がＤＣ電圧を逓増／逓減するように構成され、エネルギー貯蔵装置のそれぞれに連結可能であり、充電システムに連結可能である、パワーエレクトロニクス変換システムとを含む。ＥＳＭＳは、第１および第２のエネルギー貯蔵装置がそれぞれ、電力変換システムの各エネルギーポートに接続される状態で、第１のエネルギー貯蔵装置の第１および第２のエネルギー貯蔵装置の第２の状況を確定すること、第１および第２の状況に基づいて電力分割指数を確定すること、電力分割指数に基づいて第１および第２のエネルギー貯蔵装置への電力を調整することを行うように構成される制御器を含む。【選択図】図１
2013048547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力装置（１２６）に連結され、電気エネルギーを貯蔵するように構成された１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４、１２８）と、
複数のエネルギーポート（１０２）を有するパワーエレクトロニクス変換システムであって、複数のＤＣ電気変換器（１０４、１０６、１０８）を備え、各ＤＣ電気変換器（１０４、１０６、１０８）がＤＣ電圧を逓増および逓減するように構成され、
前記複数のエネルギーポート（１０２）のそれぞれが前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４、１２８）のそれぞれに連結可能であり、
前記複数のエネルギーポート（１０２）のそれぞれが充電システム（１２６）に連結可能である、パワーエレクトロニクス変換システムと、
第１および第２のエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４）がそれぞれ、前記電力変換システムのそれぞれのエネルギーポート（１１４、１２０）に接続される状態で、前記第１のエネルギー貯蔵装置（１１６）の第１の状況および前記第２のエネルギー貯蔵装置（１２４）の第２の状況を確定すること（４１４）、
前記第１の状況および前記第２の状況に基づいて電力分割指数を確定すること（４１６）、ならびに
前記電力分割指数に基づいて前記第１および前記第２のエネルギー貯蔵装置への電力を調整すること（４１８）
を行うように構成される制御器（４６）と
を備える、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）（１００）。
【請求項２】
前記第１のエネルギー貯蔵装置（１１６）の前記状況および前記第２のエネルギー貯蔵装置（１２４）の前記状況が、充電状態（ＳＯＣ）および電池不均衡の量のうちの一方を含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記制御器（４６）が、前記第１の状況および前記第２の状況を常にモニタするように構成され（４２２）、前記第１のエネルギー貯蔵装置（１１６）の変化した第１の状況、および前記第２のエネルギー貯蔵装置（１２４）の変化した第２の状況の関数として前記電力分割指数を改訂する（４１６）、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記制御器（４６）が、前記第１および前記第２のエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４）への電力を調整するとき、電力が、前記第１および前記第２のエネルギー貯蔵装置の一方だけに向けられる（３０４）ように、前記電力分割指数を確定するように構成される、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記制御器（４６）が、前記第１および前記第２のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方の容量、および前記第１および前記第２のエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４）の一方の充電電流制限に基づいて、前記電力分割指数を確定するように構成される、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記制御器（４６）が、
連結されるエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４、１２８）またはＤＣ充電システム（１２６）のいずれかを有する各エネルギーポート（１０２）の電圧を確定すること、
各エネルギーポート（１０２）それぞれの前記確定された電圧に基づいて前記電力分割指数を確定すること、ならびに
前記第１および前記第２のエネルギー貯蔵装置（１１６、１２４）への電力の前記調整に基づいて、前記ＤＣ電気変換器（１０４、１０６、１０８）のうちの少なくとも１つが、入力ＤＣ電圧を逓増または逓減するように、第１のエネルギーポート（１１４）を、前記複数のエネルギーポート（１０２）のうちの少なくとも２つの第２のエネルギーポート（１２０）に電気的に接続することを行うように構成される、請求項１記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記電力装置（１２６）が、車両の動力伝達装置、無停電電源、採鉱車両の動力伝達装置、採鉱装置、海洋システム、および航空システムのうちの１つを含む、請求項１記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般に、ハイブリッド車両および電気車両を含む電気駆動システムに関し、より詳細には、多ポートエネルギー管理システムを使用して電気車両のエネルギー貯蔵装置（ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｄｅｖｉｃｅ）を充電することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気車両は、車両を推進させるために、内燃エンジンと、けん引用蓄電池（ｔｒａｃｔｉｏｎ  ｂａｔｔｅｒｙ）など、エネルギー貯蔵装置によって給電される電動モータとを組み合わせることができる。そのような組合せは、燃焼エンジンおよび電動モータが、それぞれの高められた効率範囲においてそれぞれ動作することを可能にすることによって、総合的燃料効率を増加させることができる。例えば、電動モータは、発進（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｓｔａｒｔ）からの加速において効率的でありえる一方で、内燃エンジン（ＩＣＥ）は、高速道路での運転におけるように、一定のエンジン動作を持続する期間中に効率的でありうる。初期加速を増強する（ｂｏｏｓｔ）ために電動モータを有することで、ハイブリッド車両の中の燃焼エンジンは、より小さく、かつより高い燃料効率となることが可能になる。
【０００３】
純粋な電気車両は、車両を推進し、かつ補助駆動装置（ａｕｘｉｌｉａｒｙ  ｄｒｉｖｅ）も動作させることができる電動モータに給電するために貯蔵された電気エネルギーを使用する。純粋な電気車両は、１つまたは複数の貯蔵された電気エネルギー源を使用することができる。例えば、第１の貯蔵された電気エネルギー源が、より長持ちするエネルギー（低電圧蓄電池など）を供給するために使用されてよく、一方、第２の貯蔵された電気エネルギー源が、例えば加速のために、より高電力のエネルギーを供給するために使用されてよい（高電圧蓄電池またはウルトラキャパシタ）。
【０００４】
ハイブリッド電気式または純粋電気式のいずれかのプラグイン電気車両は、エネルギー貯蔵装置を再充電するために、外部の源からの電気エネルギーを使用するように構成される。そのような車両は、例えば、路上走行車（ｏｎ−ｒｏａｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）および路上外走行車（ｏｆｆ−ｒｏａｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）、ゴルフカート、近隣電気車両（ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ）、フォークリフト、および小型トラック（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｔｒｕｃｋ）を含んでよい。これらの車両は、商用電力送電網（ｕｔｉｌｉｔｙ  ｇｒｉｄ）または再生可能エネルギー源（ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｏｕｒｃｅ）から車両搭載式けん引用蓄電池まで電気エネルギーを伝送するために、車両非搭載の（ｏｆｆ−ｂｏａｒｄ）定置式蓄電池充電器、車両搭載の（ｏｎ−ｂｏａｒｄ）蓄電池充電器、または車両非搭載の定置式蓄電池充電装置と車両搭載の蓄電池充電器との組合せのいずれかを使用してよい。プラグイン車両は、例えば商用電力送電網または他の外部の源からけん引用蓄電池を再充電することを容易にするために、回路および接続部（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を含んでよい。
【０００５】
蓄電池充電器は、電気車両（ＥＶ）の開発における重要な構成要素である。歴史的には、ＥＶ用途のために２種類の充電器が知られている。一方は、機能および方式（ｓｔｙｌｅ）が、急速充電を実施するために、ガソリンスタンドと比肩可能な独立型（ｓｔａｎｄａｌｏｎｅ  ｔｙｐｅ）である。他方は、従来の家庭用コンセントからの、より遅いＣレート充電（Ｃ−ｒａｔｅ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）のために使用される、車両搭載型である。典型的には、ＥＶは、２、３の例を挙げると、低電圧蓄電池（例えば、低速走行（ｒａｎｇｅ）および巡航（ｃｒｕｉｓｉｎｇ）のため）、高電圧蓄電池（例えば、増強および加速のため）、およびウルトラキャパシタ（例えば、増強および加速のため）などのエネルギー貯蔵装置を含む。これらのエネルギー貯蔵装置は、異なる電圧の下で動作し、互いに異なって充電されるので、通常、各貯蔵装置は、それ自体の固有の充電システムを含む。このことは、貯蔵装置は通常、他の貯蔵装置のための充電システムを使用して充電されえないので、複数の構成要素および充電システムにつながる可能性がある。言い換えれば、低電圧蓄電池を充電するために使用される充電装置は、通常、ウルトラキャパシタまたは高電圧蓄電池を充電するために使用されえない。
【０００６】
その結果（すなわち、多くの装置）は、いくつかの用途において「ガソリンスタンド」型充電システムを使用して貯蔵装置を急速に充電することが望ましい一方で、他の用途において、従来の家庭用コンセントを使用して貯蔵装置を低速充電することが望ましいことを考慮するとき、一般に悪化する。しかし、ＥＶの複数のエネルギー貯蔵装置が、電力蓄電池（ｐｏｗｅｒ  ｂａｔｔｅｒｙ）、エネルギー蓄電池（ｅｎｅｒｇｙ  ｂａｔｔｅｒｙ）、およびウルトラキャパシタなどを充電する必要があるとき、多くの場合、それらは、同じ量の再充電を必要としない。例えば、１つのエネルギー貯蔵装置は、ほぼまたは完全に消耗して、ほぼゼロの充電状態（ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｃｈａｒｇｅ）（ＳＯＣ）を有する一方で、別のエネルギー貯蔵装置は、同時に、部分的に消耗しているに過ぎず、十分大きいＳＯＣを有する可能性がある。または、エネルギー貯蔵装置は、多くの場合、一組の（ａ  ｐａｃｋ  ｏｆ）または一群の（ａ  ｂａｎｋ  ｏｆ）貯蔵電池（ｓｔｏｒａｇｅ  ｃｅｌｌ）を備え、それらは、それらの中に貯蔵されるエネルギー量に不平衡を来す可能性がある。そして、当業界で知られるように、装置は、通常、例として、互いに大幅に異なる貯蔵能力と異なる動作電圧とを有する。
【０００７】
したがって、ＥＶの全装置の再充電時間（ｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｓｅｓｓｉｏｎ）の間、１つの装置が、優先的に完全な充電状態（ＳＯＣ）までより速やかに充電されてよい一方で、別の装置が、より長時間の間に充電されてその完全なＳＯＣに到達してよいので、装置を再充電することは、総合的に、非効率的で不必要に時間のかかるものである可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７５５９３８８号明細書
【発明の概要】
【０００９】
それゆえ、ＥＶの複数のエネルギー貯蔵装置に対する総合的再充電時間を縮減するための装置を提供することが望ましい。
【００１０】
本発明は、ＥＶの複数のエネルギー貯蔵装置のための全再充電時間を最小化するための方法および装置である。
【００１１】
本発明の一態様によれば、エネルギー貯蔵管理システム（ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）（ＥＳＭＳ）は、電力装置に連結され、電気エネルギーを貯蔵するように構成された１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と、複数のエネルギーポートを有するパワーエレクトロニクス変換（ｐｏｗｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）システムであって、複数のＤＣ電気変換器を備え、各ＤＣ電気変換器がＤＣ電圧を逓増および逓減するように構成され、複数のエネルギーポートのそれぞれが１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置のそれぞれに連結可能であり、複数のエネルギーポートのそれぞれが充電システムに連結可能である、パワーエレクトロニクス変換システムとを含む。ＥＳＭＳは、第１および第２のエネルギー貯蔵装置がそれぞれ、電力変換システムのそれぞれのエネルギーポートに接続される状態で、第１のエネルギー貯蔵装置の第１の状況および第２のエネルギー貯蔵装置の第２の状況を確定すること、第１の状況および第２の状況に基づいて電力分割指数（ｐｏｗｅｒ  ｓｐｌｉｔ  ｆａｃｔｏｒ）を確定すること、ならびに電力分割指数に基づいて第１および第２のエネルギー貯蔵装置への電力を調整することを行うように構成される制御器を含む。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）を管理する方法は、第１のエネルギー貯蔵装置の第１の充電状態を確定するステップと、第２のエネルギー貯蔵装置の第２の充電状態を確定するステップと、第１の充電状態および第２の充電状態に基づいて電力分割指数を確定するステップと、第１および第２のエネルギー貯蔵装置への充電電力を、電力分割指数に整合するように調整するステップとを含む。
【００１３】
本発明のさらに別の態様によれば、持続性のコンピュータ可読記憶媒体が、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）上に設置され、コンピュータで実行されるときに、第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置の電気的状態をコンピュータに確定させる命令を含むコンピュータプログラムを媒体上に記憶され、第１および第２のエネルギー貯蔵装置がそれぞれ、ＥＳＭＳのそれぞれのエネルギーポートに接続され、第１および第２のエネルギー貯蔵装置の電気的状態に基づいて電力分割指数を確定し、電力分割指数に基づいて第１および第２のエネルギー貯蔵装置への電力を調整する。
【００１４】
種々の他の特徴および利点が、以下の詳細な説明および図面から明らかにされる。
【００１５】
図面は、本発明を遂行するために現在企図される実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を組み込む電気車両（ＥＶ）の概略的ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による設定可能な多ポート充電器構造の概略図である。
【図３】図２に示す多ポート充電器における設定を示す表である。
【図４】本発明の一実施形態による多ポート充電器の電気回路図である。
【図５】一例として、図２のモジュールＭ２に特有の制御方式（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｃｈｅｍｅ）を示す流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態による、二重蓄電池充電（ｄｕａｌ  ｂａｔｔｅｒｙ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）のための例示的制御シーケンスを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、二重蓄電池充電のための流れ図である。
【図８】ポート２への単一高電圧蓄電池充電に対するコメントを有する、接触器（ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）設定の特徴（ａｓｐｅｃｔ）を示す表である。
【図９】ポート１またはポート４への単一低電圧蓄電池充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【図１０Ａ】ポート１およびポート３への二重蓄電池充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【図１０Ｂ】ポート１およびポート３への二重充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【図１０Ｃ】ポート１およびポート３への二重充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態を組み込む、例えば、自動車、トラック、バス、または路上外走行車など、ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）または電気車両（ＥＶ）１０の一実施形態を示す。他の実施形態では、車両１０は、車両の動力伝達装置（ｄｒｉｖｅｔｒａｉｎ）、無停電電源、採鉱車両の動力伝達装置、採鉱装置、海洋システム、および航空システムのうちの１つを含む。車両１０は、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）１１と、内燃エンジンまたは熱エンジン１２と、エンジン１２に連結された変速機１４と、差動装置（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）１６と、変速機１４と差動装置１６との間に連結されたドライブシャフト組立体（ｄｒｉｖｅ  ｓｈａｆｔ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１８とを含む。そして、本発明の実施形態によれば、ＥＳＭＳ  １１は、プラグインハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）の中に示されるが、ＥＳＭＳ  １１は、ＨＥＶもしくはＥＶ、またはパルス負荷を動作させるために使用される他のパワーエレクトロニクス駆動など、任意の電気車両に適用可能であることが理解される。種々の実施形態によれば、エンジン１２は、例として、内燃ガソリンエンジン、内燃ディーゼルエンジン、外燃エンジン、またはガスタービンエンジンであってよい。ＥＳＭＳ  １１は、エンジン１２の動作を制御するために設けられるエンジン制御器２０を含む。一実施形態によれば、エンジン制御器２０は、エンジン１２の動作状況を感知するように構成された１つまたは複数のセンサ２２を含む。センサ２２は、例として、ｒｐｍセンサ、トルクセンサ、酸素センサ、および温度センサを含んでよい。したがって、エンジン制御器２０は、エンジン１２からのデータを送信または受信するように構成される。また、車両１０は、エンジン１２のクランクシャフト速度を測定するエンジン速度センサ（図示せず）を含む。一実施形態によれば、速度センサは、エンジンクランクシャフト速度を回転速度計（図示せず）からパルス／秒で測定することができ、パルス／秒は、回転／分（ｒｐｍ）信号に変換されてよい。
【００１８】
また、車両１０は、差動装置１６のそれぞれの端部に連結される、少なくとも２つの車輪２４を含む。一実施形態では、車両１０は、差動装置１６が、車両１０の後部端近くに設置され、車輪２４の少なくとも１つを駆動するように構成されるような後輪駆動車両として構成される。車両１０は適宜、前輪駆動車両として構成されてよい。
【００１９】
一実施形態では、変速機１４は、エンジン１２から受けた入力トルクが複数のギヤ比で乗算され、ドライブシャフト組立体１８を介して差動装置１６に伝達されるように複数のギヤを含む、手動操作変速機である。そのような一実施形態によれば、車両１０は、エンジン１２と変速機１４とを選択的に接続し、切り離すように構成されるクラッチ（図示せず）を含む。
【００２０】
また、車両１０は、エンジン１２によって生成されたトルクが、変速機１４を介し、電動モータまたは電動モータ／ジェネレータユニット２６を介して差動装置１６に伝達されるように、変速機１４と差動装置１６との間のドライブシャフト組立体１８に沿って連結される電動モータユニットまたは電動モータ／ジェネレータユニット２６など、電気機械装置（ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）を含む。速度センサ（図示せず）が、電動モータ２６の動作速度をモニタするために含まれてよい。一実施形態によれば、電動モータ２６が、変速機１４に直接連結され、ドライブシャフト組立体１８が、差動装置１６に連結される１つの車軸またはドライブシャフトを備える。
【００２１】
ハイブリッド駆動制御システムまたはトルク制御器２８が、電動モータ２６の動作を制御するために設けられ、モータ／ジェネレータユニット２６に連結される。エネルギー貯蔵システム３０が、トルク制御器２８に連結され、例として、低電圧エネルギー貯蔵すなわちエネルギー蓄電池３２と、高電圧エネルギー貯蔵すなわち電力蓄電池３４と、ウルトラキャパシタ３６とを備える。しかし、低電圧エネルギー貯蔵３２と、高電圧エネルギー貯蔵３４と、ウルトラキャパシタ３６とを示すが、エネルギー貯蔵システム３０は、例として、ナトリウムメタルハライド電池、ナトリウム塩化ニッケル電池、ナトリウム硫黄電池、ニッケル水素電池（ｎｉｃｋｅｌ  ｍｅｔａｌ  ｈｙｄｒｉｄｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、複数のウルトラキャパシタ電池、ウルトラキャパシタと電池との組合せ、または燃料電池など、当業界で理解されるような複数のエネルギー貯蔵ユニットを含んでよいことを理解されたい。また、加速ペダル３８およびブレーキペダル４０が、車両１０の中に含まれる。加速ペダル３８は、スロットル命令信号または加速ペダル信号をエンジン制御器２０およびトルク制御器２８に送るように構成される。
【００２２】
システム１０は、本発明の実施形態による、エネルギー貯蔵システム３０のエネルギー貯蔵ユニット３２〜３６に連結される充電器４２を含む。本発明の実施形態によれば、充電器４２は、図示のとおり複数のエネルギー貯蔵システム３２〜３６に連結されてよく、充電器４２は、１本または複数本の電力入力線４４に連結されてよく、それらのうちの２本を図示する。すなわち、充電器４２は本発明の一実施形態を示し、本発明の使用を示す実施形態によれば、充電器４２は、１つまたは複数のエネルギー貯蔵システムに連結されてよく、また、１つまたは複数の電力入力システム４４に連結されてよい。充電器４２は、後で論じるように、充電器４２のＤＣ電気装置または降圧−昇圧（ｂｕｃｋ−ｂｏｏｓｔ）モジュールを、選択的に結合し（ｅｎｇａｇｅ）、切断する（ｄｉｓｅｎｇａｇｅ）ように構成される制御器４６を含む。
【００２３】
そして、充電器４２は、エネルギー貯蔵システム３２〜３６に連結され、１つまたは複数の電力入力線４４に連結されるように図示されるが、本発明の実施形態は、そのように限定されるものではないことを理解されたい。その代わりに、充電器４２は、複数のさまざまな種類のエネルギー貯蔵システムおよび電力入力に連結されてよいことを理解されたい。さらに、一車両当たりに並列に複数の充電器４２が存在してよく、または車両１０の各車輪２４に適用される電力システムが存在してよく、各電力システムは、そこに連結される充電器４２を有することを理解されたい。
【００２４】
動作において、エネルギーが、内燃エンジンまたは熱エンジン１２から変速機１４を介してドライブシャフト組立体１８に供給されうること、およびエネルギーが、エネルギーシステム３２〜３６を含んでよいエネルギー貯蔵システム３０からエネルギーを引き出す駆動制御システム２８を介してドライブシャフト組立体１８に供給されてよいことが、当業界で理解されている。したがって、当業界で理解されるように、車両１０の増強または加速のために、例えば、一例として、蓄電池を含んでよい高電圧貯蔵装置３４から、またはウルトラキャパシタ３６からエネルギーが引き出されてよい。巡航（すなわち、全体として加速のない動作）の間、エネルギーは、低電圧エネルギー貯蔵３２など、低電圧貯蔵装置を介して車両１０のために引き出されてよい。
【００２５】
そして動作の間、当技術分野で理解されるように、エネルギーをエネルギー貯蔵３０に供給するために、または動力をドライブシャフト組立体１８に供給するために、エネルギーが、内燃エンジンもしくは熱エンジン１２から引き出されてよい。さらに、いくつかのシステムは、エネルギーが制動動作から回収され、エネルギー貯蔵３０を再充電するために使用することができる、再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ）動作を含む。加えて、いくつかのシステムは、制動からの再生エネルギー回収をもたらさず、また、いくつかのシステムは、内燃エンジンもしくは熱エンジン１２など、熱エンジンを設けない。しかしながら、いくつかのシステムのエネルギー貯蔵３０を再充電する能力にもかかわらず、エネルギー貯蔵３０は、周期的に、例として１１５Ｖの家庭用電源または２３０Ｖの３相電源など、外部電源からの再充電を必要とする。エネルギー貯蔵３０を再充電する必要性は、動力を供給する熱エンジンを持たないプラグインハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）において、また拡張された運転動作の範囲において、とりわけ重大である。
【００２６】
したがって、本発明の実施形態は、複数のエネルギーポートを有し柔軟でかつ設定可能であり、１つまたは複数のエネルギー貯蔵方式を充電するために、複数の電力源および電源方式に連結可能である。さらに、図示するように、本発明の実施形態は、エネルギー貯蔵ユニット３０の、さまざまな消耗レベルを有する複数のエネルギーシステム３２〜３６を効率的にバランスよく充電することを可能にする。
【００２７】
近代的なＰＨＥＶおよびＥＶの要望を満たすために、基盤設備（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は、２〜３時間の充電時間（家庭の充電）内に、８０％の充電状態（ＳＯＣ）の進捗（ｇａｉｎ）（２５ｋＷｈの蓄電池を想定）を達成するために、通常は７ｋＷを供給すべきである。より挑戦的な短時間停車（ｓｈｏｒｔ  ｓｔｏｐ）急速充電状況（例えば、ガソリンスタンド）に対して、１０分間に所望の８０％ＳＯＣを達成するために、より大幅に高い電力レベルが必要となる可能性がある。車両のインターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）は、既存の基準に従って設計される必要がある。パイロット信号が、そのデューティサイクルによって、最大許容電力を確定する。高度な統合に加えて、提案するシステムはまた、単相およびまたは３相のＡＣ入力、高効率、低高調波、ほぼ単一の入力力率（ｉｎｐｕｔ  ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ）、低コスト、軽量、および機器の安全インターロックを提供する。力率補正（ｐｏｗｅｒ  ｆａｃｔｏｒ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）（ＰＦＣ）要求が、当業界で知られるように、ＩＥＣ／ＩＳＯ／ＩＥＥＥライン高調波電流規制によって推進される可能性がある。
【００２８】
３つの双方向性降圧−昇圧段および充電器のフロントエンド（ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）から成る一体化充電器ユニットを有するエネルギー管理システムを、以下の図面に示す。また、システムは、高電圧ＤＣ充電および標準的ＡＣコンセント充電のための充電器モジュールを含む。
【００２９】
この発明は、従来の電気車両（ＥＶ）、ならびに商用電源で充電される（ｇｒｉｄ−ｃｈａｒｇｅｄ）ハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）に適用可能である。商用電源で充電されるＨＥＶは、一定のマイル数に対して車両を駆動するための選択肢（すなわち、ＰＨＥＶ２０、ＰＨＥＶ４０、ＰＨＥＶ６０）を提供する。伝統的には、ＰＨＥＶの目的は、動作コストを低減するため、および動作戦略を最適化することを可能にするために、高い全電気走行距離（ａｌｌ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｒａｎｇｅ）（ＡＥＲ）能力を提供することにある。降圧−昇圧段、充電器のフロントエンドおよびインターフェースに関して、それが、ＥＶ用途のために設計されても、またはＰＨＥＶの用途のために設計されても、一般に差はない。ＤＣ／ＤＣコンバータの役割は、連続的電力需要およびピーク電力需要に対して信頼性のある、２つ以上のエネルギー源の間の効率的なエネルギー伝達である。充電器ユニットの統合は、より少ない構成要素およびそれゆえより高い信頼性を有する、より高い電力密度（ｐｏｗｅｒ  ｄｅｎｓｉｔｙ）設計に向けての次のステップである。したがって、本発明の実施形態は、例として、全体として広範囲に「ＥＶ」として指定される全電気車両およびハイブリッド電気車両を含む、複数の電気車両に適用可能である。そのようなＥＶは、車両の運動を引き起こすための電気的構成要素を含む電力システムを有することができる、路上走行車、ゴルフカート、列車、他を、含んでよいがそれらに限定されない。
【００３０】
従来の実施では、一般的には、相互接続される個別の充電器、蓄電池管理および制御ユニットを含むために、多くの個別のユニットが共存する。先進的蓄電池を有する自動車環境では、充電器と蓄電池との間の通信が、重要な検討事項である。そのような環境では、異なる蓄電池供給メーカーからの蓄電池を途切れなく統合することが、同様に重要な検討事項である。統合された充電器を有するエネルギー管理システムは、必要とされる統合努力がより少なく、より少ない構成要素が信頼性を改善するという側面において有利である。
【００３１】
次に図２を参照すると、充電器４２など、設定可能な多ポート一体化充電器構造のエネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ、エネルギー管理システム（ＥＭＳ）とも呼ばれる）ＥＳＭＳ  １００が、４つのエネルギーポート１０２、ならびに３つのＤＣ電気変換デバイス、すなわちそれぞれモジュール１、２、および３（１０４、１０６、１０８）としての降圧−昇圧変換器を有する状態で図示される。当業界で知られるように、降圧−昇圧変換器１０４〜１０８は、その変換器を通って第１の方向１１０（降圧−昇圧変換器１０４に関して示すが、変換器１０６および１０８に等しく適用可能である）に電気エネルギーを流すことによる降圧モード（ｂｕｃｋ−ｍｏｄｅ）か、または第２の方向１１２（やはり、降圧−昇圧変換器１０４に関して示すが、変換器１０６および１０８に等しく適用可能である）に電気エネルギーを流すことによる昇圧モード（ｂｏｏｓｔ  ｍｏｄｅ）のいずれかで動作するように構成されてよい。図示のとおり、エネルギーポート１０２は、第１のユニット１１６を取り付けられるかまたは電気的に連結されるように設定可能な第１のエネルギーポートＰ１  １１４を備える。同様に、エネルギーポート１０２は、それぞれ第２のユニット１２４、第３のユニット１２６、および第４のユニット１２８を取り付けられるかまたは電気的に連結されるように設定可能な第４、第２および第３のエネルギーポートＰ２  １１８、Ｐ３  １２０およびＰ４  １２２を備える。
【００３２】
本発明によれば、充電器は、車両設計の一部であり、車両に搭載される。一体化された車両搭載充電器は、例えば、充電するためにそこに接続された装置のさまざまなＳＯＣの結果として、エネルギーポート１１４および１１８〜１２０への入力電流を連続的に調整することができる。
【００３３】
図示のように、図２のＥＳＭＳ  １００は、（例として、低電圧のエネルギー蓄電池、高電圧の電力蓄電池、ウルトラキャパシタを含むために）３つまでのエネルギー源を、同時にまたは一斉に充電するように構成されてよい。ＥＳＭＳ  １００は、リップル電流を低減するために、交互配置される（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）ように構成されたモジュールを、その中に有してよい。また、ＥＳＭＳ  １００は、異なる蓄電池技術および貯蔵装置方式に対して、例えばＳＯＣおよび温度を含む状況の関数として、複数の充電特性（ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を有することができる。ＥＳＭＳ  １００は、図１の制御器４６で中央制御される集中型エネルギーフロー制御を含み、広範囲の入力電圧および出力電圧を管理することができる。
【００３４】
図１および図２のＥＳＭＳ  １００は、複数設定において設定可能であり、それらのうちのいくつかを、表２００として図３に示す。ＥＳＭＳ  １００の各設定は、当業界で理解されるように、接触器（図示せず）によって選択可能であり、エネルギーの流れは、ハイブリッド車両１０の制御器４６の中で実施されるＥＳＭＳ制御アルゴリズムで制御され、ハイブリッド車両１０は、ポート１０２に接続されるエネルギー貯蔵装置および充電装置の両方の存在を感知し、それに応じてエネルギーの流れの方向を調整することができる。例えば、制御アルゴリズムは、エネルギー貯蔵装置または充電システム（例として、ＤＣまたは整流されたＡＣ）が連結される各ポートの電圧を確定してよく、それに応じて、かつ（例として）確定された電圧、測定された周波数、または両方に基づいてＥＳＭＳ  １００を動作させてよい。そして、整流器を含む恩恵は、たとえ単相整流器が使用される場合、またはＤＣ入力が、３相整流器用の３相入力のうちの２つの入力に対して使用される場合でも、たとえＤＣが間違った極性で接続される場合に、整流器が保護をもたらすことである。
【００３５】
広い入力電圧の一体化充電器は、ＥＳＭＳ構成要素の電圧制限内の任意の入力電圧レベルから、それぞれ任意のＳＯＣレベルの２つ以上の蓄電池を独立にかつ同時に充電することを可能にする。入力電圧は、通常の単相電圧（１１０Ｖ／１２０Ｖ）から、２０８Ｖ／２４０Ｖおよび４００Ｖ、またはさらに高電圧まで（レベル１〜４）に及ぶことができる。急速ＤＣ充電に対して現在規定される最高電圧は４００Ｖであるが、ＥＳＭＳ構成要素を適切に選択することによって、４８０Ｖの単相もしくは３相ＡＣまでが、またはさらに６００Ｖ  ＤＣが、より短い持続時間（すなわち、急速充電）の間により高いレベルの充電をもたらすために使用されてよい。エネルギー蓄電池は、第１のエネルギーポート１１４または第４のエネルギーポート１１８のいずれかに接続され、通常、第２エネルギーポート１２０における電力蓄電池より低い公称電圧を有する。第１のエネルギーポート１１４において短時間エネルギー貯蔵装置（ウルトラキャパシタ）を使用することは、後ほど示すようないくつかの利点を有する。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態による多ポートＥＳＭＳのブロック図を示す。簡単にするために、制御用電子構成要素を省略する。したがって、ＥＳＭＳ  ２００は、第１の降圧−昇圧モジュール２０２、第２降圧−昇圧モジュール２０４および第３の降圧−昇圧モジュール２０６を示す。また、ＥＳＭＳ  ２００は、連結された低電圧蓄電池を有するポートＰ１  ２０８、連結された高電圧ユニットを有するポートＰ２  ２１０、連結された、整流されたＡＣまたはＤＣの電圧を有するポートＰ３  ２１２、および連結された低電圧ウルトラキャパシタを有するポートＰ４  ２１４を示す。したがって、図示の例では、一構成による動作を示すために、エネルギー貯蔵装置およびエネルギー充電器が、ＥＳＭＳ  ２００に連結される。しかし、論じるように、ＥＳＭＳ  ２００は、複数の充電器／エネルギー貯蔵配列を収容するために、多数の配列の中に構成されてよい。したがって、ＥＳＭＳ  ２００は、上の図示による、充電のための設定を達成するために、選択的に結合または切断されうる接触器Ｋ３  ２１６、Ｋ１  ２１８、Ｋ２  ２２０、Ｋ４  ２２２、およびＭ  ２２４を含む。
【００３７】
３つの降圧−昇圧モジュールＭ１  ２０２、Ｍ２  ２０４、Ｍ３  ２０６のそれぞれは、ＩＧＢＴの足（ｌｅｇ）（上部スイッチおよび下部スイッチ）およびインダクタを含む。高電圧ＤＣバスは、いくつかの電力キャパシタで緩衝されてよい。各降圧−昇圧変換器段の出力は、インダクタの電流を測定する電流センサを装備される。ポートＰ３  ２１２において示す電圧制限は、米国および欧州の両方における典型的な単相ＡＣコンセント電圧に由来する。しかし、より高いレベルの充電電力を必要とする用途では、ポートＰ３が、２０８Ｖ、２４０Ｖ、もしくは４８０Ｖ３相、または４００Ｖ  ＤＣもしくは６００Ｖ  ＤＣまでのいずれかに連結されてよい。
【００３８】
ＥＳＭＳ  ２００は、メインバスおよび個々のモジュールスイッチとして接触器を使用する。予備充電（ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｅ）回路が、２つの電力抵抗器（例えば、１２０オーム、１００Ｗ、ＲＨ−５０）および接触器もしくはＦＥＴを使用して実現される。付加的な接触器（図４のＫ４  ２２２）は、２つの場合に働く。１つは、ポートＰ１  ２０８における蓄電池の一定のＳＯＣ条件の下であり、第２は、モジュール１  ２０２およびモジュール３  ２０６を交互配置することが使用可能にされる場合である。図４は、一体化充電器を有するＥＳＭＳ  ２００の電圧および電流の感知点を示す。
【００３９】
単一および二重の蓄電池充電制御
本明細書に示す二重蓄電池構成における充電は、両蓄電池に対する任意のＳＯＣレベルを有する蓄電池の広い入力電圧範囲から充電することを可能にする。そのソフトウェア特性を有する多ポート一体化充電器の内部構造のみが、このことを可能にする。
【００４０】
電源投入時に、ＥＳＭＳ  ２００の制御は、使用されているエネルギー貯蔵ユニットの種類、それらのエネルギー定格、および充電電流および電力に対する制限を回復する。電気車両充電装置（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ  ｓｕｐｐｌｙ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（ＥＶＳＥ）に対する通信インターフェースから、ＥＳＭＳは、入力電流および最終的に電源の種類（ＡＣまたはＤＣ）に対する制限を設定する。
【００４１】
各降圧−昇圧モジュールは、独立した状態機械を実行する。状態は、使用不可（ｄｉｓａｂｌｅｄ）／待機（ｓｔａｎｄｂｙ）、降圧モード使用可能（ｂｕｃｋ  ｍｏｄｅ  ｅｎａｂｌｅｄ）、昇圧モード使用可能（ｂｏｏｓｔ  ｍｏｄｅ  ｅｎａｂｌｅｄ）、または使用可能な永久導通上部スイッチ（ｅｎａｂｌｅｄ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｕｐｐｅｒ  ｓｗｉｔｃｈ）（シーケンス２５０として図５に示すように、モジュール２  １０６に特有）である。モジュール状態選択は、ステップ２５２で発生し、電源投入時の自己診断（ｐｏｗｅｒ  ｏｎ  ｓｅｌｆ−ｔｅｓｔ）は、ステップ２５４で発生する。入力電圧範囲はステップ２５６で確定され、ＶminおよびＶmaxが高い側２５８にあれば、２６０で、スイッチＫ２  ２２０を閉じてモジュールＭ２  ２０４を使用可能にし、モジュールＭ２  ２０４を降圧モードで動作させる。ＶminおよびＶmaxが２６２で低い側にあれば、スイッチＫ１  ２１８を開いて、モジュールＭ２の上部スイッチをオンにし、２６４で、モジュールＭ２  ２０４を永久にオンにする。ステップ２６６で、モジュールＭ１  ２０２が要求され、モジュールＭ２  ２０４の状態（すなわち、ステップ２６０における降圧モードか、またはステップ２６４における永久オン）が、ステップ２６８で、さらなる動作のために戻される。また、このシーケンスの部分は、接触器を正しい状態にさせるためにある。充電のために、一般に、接触器Ｋ３  ２１６を閉じて、ポートＰ２  ２１０のエネルギー貯蔵装置を制御下で充電するために、モジュールＭ１  ２０２およびＭ２  ２０４を使用することを可能にする。充電制御のこのシーケンスでは、ソフトウェアは、３つの降圧−昇圧モジュール２０２〜２０６のそれぞれの適切な状態を適用し選択するいくつかの場合を識別する。
【００４２】
起動シーケンス（ｓｔａｒｔ−ｕｐ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）において、いずれかの接触器がオン状態にされる前でかつモジュールおよびＩＧＢＴのスイッチングが使用可能にされる前に、ＥＳＭＳ  ２００の制御は、使用されたエネルギー源すべての電圧レベルを取得し、充電器の入力電圧を確定する。このことは、例えば、降圧−昇圧モジュールの低い側の電圧が、高い側の電圧より高いときに起こりうる、なんらかの制御されない電流を回避するためになされる。このことは、例えば、高い側の電力蓄電池がひどく放電され、かつポートＰ１  ２０８および／またはポートＰ４  ２１４におけるエネルギー貯蔵装置が、依然として十分な量の貯蔵されたエネルギーを有する場合にありうる。このことは、通常は、通常動作（ｎｏｒｍａｌ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）の車両のエネルギー管理によって回避される状況であるが、高い側のエネルギー貯蔵装置が交換され、交換前に充電されていないか、または通常動作のエネルギー管理が、なんらかの理由で長時間の間活性でなかった場合に起こりうる。一体化充電器制御は、４ポート２０８〜２１４のすべてにおける、非常に極端で異常な電圧レベルでさえ対処することができ、制御されたエネルギー管理がシステムを通常動作に回復させることを可能にする。
【００４３】
動作の一モードでは、充電器制御は、ポートＰ２  ２１０における高い側のエネルギー貯蔵装置に入る充電電流を確立する。このことは、単一ＨＶ蓄電池充電モードと呼ばれる。モジュールＭ１  ２０２は昇圧モードで動作し、接触器Ｋ３  ２１６およびＭ  ２２４は閉であり、一方で接触器Ｋ１  ２１８、Ｋ２  ２２０およびＫ４  ２２２は開である。充電器入力電圧に応じて、モジュールＭ２  ２０４が降圧モード（ＶP3＞ＶP2）であるか、または上部スイッチが永久に導通（ＶP3＜ＶP2）である。充電電流は、モジュールＭ１  ２０２を介して制御される。充電戦略、ＳＯＣ、またはポートＰ２  ２１０における装置の電圧レベルに応じて、制御は、このモードにおける充電電流および動作時間を確定する。
【００４４】
前に説明したモードの拡張として、充電器制御は、ポートＰ１  ２０８またはポートＰ４  ２１４のいずれかにおける第２のエネルギー貯蔵装置の充電を可能にする。これは、二重蓄電池充電モードと呼ばれてよい。このモードでは、制御は、接触器を閉じてモジュールＭ３  ２０６を使用可能にする前に、制御された電流の流れが可能になることを確実にする。電圧レベルが許容範囲内にあるならば、接触器Ｋ２  ２２０またはＫ４  ２２２のいずれかがオン状態にされ、モジュールＭ３  ２０６が、降圧モードに設定され、このモードにおける充電電流および動作時間を確定する。初期の電力分割指数が適用されながら、電流および電圧が常にモニタされ、それぞれ個別のＳＯＣが計算される。民生品の（ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  ｏｆｆ  ｔｈｅ  ｓｈｅｌｆ）（ＣＯＴＳ）蓄電池パックを使用することによって、一体化充電器ＥＳＭＳの標準化された通信インターフェースが、同様に、システムから電圧およびＳＯＣを受けることを可能にする。一体化された充電器ＥＳＭＳは、蓄電池技術、熱的制約（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）、他に応じて、所望の充電戦略を実行する。
【００４５】
取り付けられたエネルギー貯蔵装置のＳＯＣが推定され、広い電圧入力からエネルギー貯蔵装置までの電力分割が確定される。個別の装置のＳＯＣが常にモニタされ、電力分割指数が確定されて最適化される。このタスクは、極端なＳＯＣレベルを適切に対処するために重要である。例えば、完全に放電した、ポートＰ２  ２１０における高い側の蓄電池は、ポートＰ１  ２０８における蓄電池より低い電圧で動作する。この場合は、ポートＰ２  ２１０における高い側の蓄電池を充電することが、充電電力分割が実施されうる前に必要とされる。図６は、ｐ＝０．３３の電力分割選択の一例を示し、それは、全充電電力の３３％が、ポートＰ１  ２０８の装置かポートＰ４  ２１４の装置のいずれか、または両ポート２０８、２１４に流れ込んでいることを意味する。図６を参照すると、充電例３００が示され、全充電電力３０２が、充電の第１段階３０４および第２段階３０６の間に供給される。第１段階３０４の間に、十分な電圧が、ポートＰ２  ２１０に取り付けられたＨＶ装置において得られるまで、全充電電力３０２のうちのすべての充電電力が、ポートＰ２  ２１０に供給される。図６の例では、このことは、ｔ1  ３０８（それは、一例では、１５分である）において発生する。ｔ1  ３０８において、モジュールＭ３  ２０６が使用可能にされ、電力が分割され、この例で述べたように、全充電電力の３３％、３１０がポートＰ１／Ｐ４  ２０８／２１４の一方または両方に向けられ、残りの電力３１２が、ポートＰ２  ２１０に向けられる。
【００４６】
二重蓄電池一体化充電器の全体制御４００を、図７に流れ図で示す。電源投入時の自己診断が、ステップ４０６で発生し、電源の種類−ＡＣまたはＤＣ−が、ステップ４０４で確定される。ＡＣ  ４０６であれば、ステップ４０８でＰＦＣ制御が使用可能にされる。ＤＣ  ４１０であれば、モジュールＭ１  ２０２、Ｍ２  ２０４、およびＭ３  ２０６に対する状態選択が、入力電圧に応じてステップ４１２で選択される。少なくとも部分的には、二重蓄電池一体化充電器に連結されたエネルギー貯蔵装置の状況（例えば、ポートにおける電圧など）に基づく充電戦略がステップ４１４で確定され、電力分割の確定がステップ４１６でなされ、電力の流れが、ステップ４１６の確定に基づいてステップ４１８で調整される。蓄電池または貯蔵装置の状況に基づく戦略調節を、ステップ４２０において判断する（ｏｃｃｕｒ）。戦略が調節されるべきであるならば４２２に分岐し、制御は、後続の判断のためにステップ４１４に戻る。そうでなければ４２４に分岐し、充電終了に対する規準（ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）を、ステップ４２６で判断する。４２８で規準が達成されていないならば、制御は、電力分割の後続の判断のためにステップ４１６に戻る。規準が満たされたならば４３０に分岐し、プロセスは４３２で終了し、充電が完了する。内側の制御のループ４２２は、常にパラメータをモニタし、電力分割指数を実時間で調節する。４２６で、充電終了規準が、一方または両方のエネルギー貯蔵ユニットが完全ＳＯＣであると宣言される時点を確定し、充電の終了が実施される。
【００４７】
したがって、柔軟性が、多ポート一体化充電器ＥＳＭＳの本質的特性である。簡単にするために、すべての場合が明確に説明されるとは限らず、再充電に対する多くの可能性のある場合および配列をとらえるために、マトリックス形が選択される。
【００４８】
図８は、ポート２への単一高電圧蓄電池充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【００４９】
図９は、ポート１またはポート４への単一低電圧蓄電池充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【００５０】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、ポート１およびポート３への二重蓄電池充電に対するコメントを有する、接触器設定の特徴を示す表である。
【００５１】
したがって、図８〜図１０は、本発明の実施形態による、単一高電圧蓄電池充電、単一低電圧蓄電池充電、および二重蓄電池充電に対する多様な充電状況を示す。図は、スイッチＫ１  ２１８、Ｋ２  ２２０、Ｋ３  ２１６、Ｋ４  ２２２、およびＭ  ２２４に対する設定を含み、それらの設定が図４に関連する場合は、上述のとおりであり、それらが充電に対する種々の場合に関する場合は、ケース１〜１１の中で説明したとおりである。説明されたケース１〜１１は設定を含み、同様に、図４のそれぞれの要素２０８〜２１４のポートＰ１〜Ｐ４における、種々の測定された電圧にも関連する。
【００５２】
開示された装置に対する技術的貢献は、装置が、ハイブリッド車両および電気車両を含む電気駆動システムに対して、より詳細には、多ポートエネルギー管理システムを使用する電気車両のエネルギー貯蔵装置を充電することに対して、制御器に実装する技術を提供することにある。
【００５３】
本発明の実施形態は、コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読記憶媒体にインターフェースで接続され、そのコンピュータ可読記憶媒体によって制御されてよいことは、当業者には理解されよう。コンピュータ可読記憶媒体は、電子構成要素、ハードウェア構成要素、および／またはコンピュータソフトウェア構成要素のうちの１つまたは複数の構成要素など、複数の構成要素を含む。これらの構成要素は、１つまたは複数のシーケンスの実施または実施形態のうちの、１つまたは複数の部分を実施するために、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはアッセンブリ言語などの命令を全体的に記憶する、１つまたは複数のコンピュータ可読記憶媒体を含んでよい。これらのコンピュータ可読記憶媒体は、一般に、持続的でありかつ／または有形である。そのようなコンピュータ可読記憶媒体の例は、コンピュータおよび／または記憶装置の記録可能なデータ記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、磁気的、電気的、光学的、生物学的、および／または原子的なデータ記憶媒体のうちの１つまたは複数を使用してよい。さらに、そのような媒体は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、および／または電子メモリの形を取ることができる。列挙していない他の形の持続的および／または有形なコンピュータ可読記憶媒体が、本発明の実施形態と共に使用されてよい。
【００５４】
そのような構成要素のいくつかが、システムの実施の中に組み合わされてよく、または分割されてよい。さらに、そのような構成要素は、当業者に理解されるような、複数のプログラミング言語のうちのいずれかによって書かれ、または実施される、一組および／または一連のコンピュータ命令を含んでよい。加えて、搬送波など、他の形のコンピュータ可読媒体が１つまたは複数のコンピュータによって実行されるときに、１つまたは複数のコンピュータに、１つまたは複数のシーケンスの実施または実施形態のうちの１つまたは複数の部分を実施させる一連の命令を代表するコンピュータデータ信号を具現化するために使用されてよい。
【００５５】
本発明の一実施形態によれば、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）は、電力装置に連結され、電気エネルギーを貯蔵するように構成された１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と、複数のエネルギーポートを有するパワーエレクトロニクス変換システムであって、複数のＤＣ電気変換器を備え、各ＤＣ電気変換器がＤＣ電圧を逓増および逓減するように構成され、複数のエネルギーポートのそれぞれが１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置のそれぞれに連結可能であり、複数のエネルギーポートのそれぞれが充電システムに連結可能である、パワーエレクトロニクス変換システムとを含む。ＥＳＭＳは、第１および第２のエネルギー貯蔵装置がそれぞれ、電力変換システムのそれぞれのエネルギーポートに接続される状態で、第１のエネルギー貯蔵装置の第１の状況および第２のエネルギー貯蔵装置の第２の状況を確定するように構成され、第１の状況および第２の状況に基づいて電力分割指数を確定するように構成され、かつ電力分割指数に基づいて第１および第２のエネルギー貯蔵装置への電力を調整するように構成される制御器を含む。
【００５６】
本発明の別の実施形態によれば、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）を管理する方法は、第１のエネルギー貯蔵装置の第１の充電状態（ｃｈａｒｇｅ  ｓｔａｔｕｓ）を確定するステップと、第２のエネルギー貯蔵装置の第２の充電状態を確定するステップと、第１の充電状態および第２の充電状態に基づいて電力分割指数を確定するステップと、第１および第２のエネルギー貯蔵装置への充電電力を、電力分割指数に整合するように調整するステップとを含む。
【００５７】
本発明のさらに別の実施形態によれば、持続性のコンピュータ可読記憶媒体が、エネルギー貯蔵管理システム（ＥＳＭＳ）上に設置され、コンピュータで実行されるときに、第１のエネルギー貯蔵装置および第２のエネルギー貯蔵装置の電気的状態をコンピュータに確定させる命令を含むコンピュータプログラムを媒体上に記憶され、第１および第２のエネルギー貯蔵装置がそれぞれ、ＥＳＭＳのそれぞれのエネルギーポートに接続され、第１および第２のエネルギー貯蔵装置の電気的状態に基づいて電力分割指数を確定し、電力分割指数に基づいて第１および第２のエネルギー貯蔵装置への電力を調整する。
【００５８】
この明細書（ｗｒｉｔｔｅｎ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）は、最良モードを含め、本発明を開示するため、また、当業者が、任意の装置またはシステムを作成し使用するステップおよび任意の組み込まれた方法を実施するステップを含め、本発明を実施することを可能にするために、例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想到する他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが、特許請求の範囲の文字通りの言葉に違わない構造的要素を有する場合、またはそれらが、特許請求の範囲の文字通りの言葉とわずかに異なる、等価な構造的要素を含む場合、本特許請求の範囲内にあるものとみなされる。
【００５９】
本発明が、限定された数の実施形態だけに関連して詳細に説明されたが、本発明は、そのような開示された実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解されよう。むしろ、本発明は、上で説明されないが、本発明の趣旨および範囲に相応する、任意の数の変形配列、変更配列、代替配列、または等価配列を組み入れるように改変されてよい。加えて、本発明の種々の実施形態が説明されたが、本発明の態様は、説明された実施形態のうちのいくつかだけを含んでよいことを理解されたい。したがって、本発明は、上の説明によって限定されるとみなされるのではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ハイブリッド電気車両、電気車両
１１  エネルギー貯蔵管理システム
１２  内燃エンジン、熱エンジン
１４  変速機
１６  差動装置
１８  ドライブシャフト組立体
２０  エンジン制御器
２２  センサ
２４  車輪
２６  電動モータ
２８  トルク制御器
３０  エネルギー貯蔵システム
３２  エネルギー蓄電池
３４  電力蓄電池
３６  ウルトラキャパシタ
３８  加速ペダル
４０  ブレーキペダル
４２  充電器
４４  電力入力線、電力入力システム
４６  制御器
１００  エネルギー貯蔵管理システム
１０２  エネルギーポート
１０４  降圧−昇圧変換器
１０６  降圧−昇圧変換器
１０８  降圧−昇圧変換器
１１０  第１の方向
１１２  第２の方向
１１４  エネルギーポートＰ１
１１６  第１のユニット
１１８  エネルギーポートＰ２
１２０  エネルギーポートＰ３
１２２  エネルギーポートＰ４
１２４  第２のユニット
１２６  第３のユニット
１２８  第４のユニット
２００  エネルギー貯蔵管理システム
２０２  第１の降圧−昇圧モジュール
２０４  第２降圧−昇圧モジュール
２０６  第３の降圧−昇圧モジュール２０６
２０８  ポートＰ１
２１０  ポートＰ２
２１２  ポートＰ３
２１４  ポートＰ４
２１６  接触器Ｋ３
２１８  接触器Ｋ１
２２０  接触器Ｋ２
２２２  接触器Ｋ４
２２４  接触器Ｍ
２５０  シーケンス
３００  充電例
３０２  全充電電力
３０４  充電の第１段階
３０６  充電の第２段階
３０８  ｔ1
３１０  ポートＰ１／Ｐ４の一方または両方に向けられる電力
３１２  ポートＰ２に向けられる電力
【図１】
2013048547.tif 000003
【図２】
2013048547.tif 000004
【図３】
2013048547.tif 000005
【図４】
2013048547.tif 000006
【図５】
2013048547.tif 000007
【図６】
2013048547.tif 000008
【図７】
2013048547.tif 000009
【図８】
2013048547.tif 000010
【図９】
2013048547.tif 000011
【図１０Ａ】
2013048547.tif 000012
【図１０Ｂ】
2013048547.tif 000013
【図１０Ｃ】
2013048547.tif 000014
【外国語明細書】
2013048547000001.pdf