(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギー貯蔵システムを提供する。【解決手段】レンジエクステンダーは、第２のエネルギーシステムと、第１および第２のコンバータと、バイパス２３０とを有する。第１のコンバータ２１２は、第１のエネルギーシステム１１０と電気負荷１６０との間に選択可能に結合され、第２のコンバータ２２２は、第２のエネルギーシステム２２０と第１のコンバータの出力側又は電気負荷の入力側の間に選択可能に結合される。バイパスは、第１のエネルギーシステムと、第１のコンバータの出力側、第２のコンバータの出力側、または電気負荷の入力側の間に選択可能に結合される。通常動作モードでは、第１および第２のエネルギーシステムは、それぞれ第１および第２のコンバータを通じて電気負荷に並列結合され、故障保護モードでは、第１のエネルギーシステムは、バイパスを通じて電気負荷に結合され、第２のエネルギーシステムは電気負荷から減結合される。【選択図】図３
2016195531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と、
前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と電気負荷（１６０）との間のレンジエクステンダー（１２０）であって、
前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と前記電気負荷（１６０）との間に選択可能に結合された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）、
第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）、
前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）と前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）の出力側および前記電気負荷（１６０）の入力側のうちの少なくとも一方との間に選択可能に結合された第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２２２）、および
前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）の前記出力側、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２２２）の出力側、および前記電気負荷（１６０）の前記入力側のうちの少なくとも１つとの間に選択可能に結合されたバイパス（２３０）を備える、レンジエクステンダー（１２０）と、
通常動作モードおよび故障保護モードのうちの少なくとも一方で働くように前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）および前記レンジエクステンダー（１２０）を制御するように構成されたコントローラ（１５０）とを備えるエネルギー貯蔵システム（１００）であって、
前記通常動作モードでは、前記第１および第２のエネルギー貯蔵システム（１１０、２２０）が、それぞれ前記第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２、２２２）を通じて前記電気負荷（１６０）に並列結合され、
前記故障保護モードでは、前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）が、前記バイパス（２３０）を通じて前記電気負荷（１６０）に結合され、前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）が、前記電気負荷（１６０）から減結合される、エネルギー貯蔵システム（１００）。
【請求項２】
第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）と、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）に並列のバイパス（２３０）と、第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）と、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２２２）とを備えるエネルギー貯蔵システム（１００）を通常動作モードで動作させるステップであって、前記第１および第２のエネルギー貯蔵システム（１１０、２２０）によってそれぞれ前記第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２、２２２）を通じて電気負荷（１６０）に並列給電するステップを含む、動作させるステップと、
前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）、ならびに前記第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２，２２２）のうちのいずれかにおいて故障が検知されたとき、前記エネルギー貯蔵システム（１００）を故障保護モードで動作させるステップであって、前記バイパス（２３０）を通じて前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）によって前記電気負荷（１６０）を給電するステップと、前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）を前記電気負荷（１６０）から減結合するステップを含む、動作させるステップとを含む方法。
【請求項３】
故障を検知し次第、前記電気負荷（１６０）が前記バイパス（２３０）を通じて前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）によって給電されてからある時間後、前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）を前記電気負荷（１６０）から減結合する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー貯蔵システム（１００）が、
前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）との間の第１のスイッチデバイス（２１４）と、
前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）と前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２２２）との間の第２のスイッチデバイス（２２４）と、
前記バイパス（２３０）内の第３のスイッチデバイス（２３４）とをさらに備え、前記通常動作モードでは、前記第１および第２のスイッチデバイス（２１４、２２４）が閉じられ、前記第３のスイッチデバイス（２３４）が開かれ、前記故障保護モードでは、前記第１および第２のスイッチデバイス（２１４、２２４）が開かれ、前記第３のスイッチデバイスが閉じられる、請求項１記載のエネルギー貯蔵システム（１００）または請求項２記載の方法。
【請求項５】
故障が検知され次第、前記第３のスイッチデバイス（２３４）が閉じられてからある時間後、前記第１および第２のスイッチデバイス（２１４，２２４）を開く、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記故障を除去するステップと、
前記第１および第２のスイッチデバイス（２１４、２２４）を閉じるステップと、
前記第１および第２のスイッチデバイス（２１４、２２４）が閉じられてからある時間後、前記第３のスイッチデバイス（２３４）を開くステップとをさらに含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記通常動作モードでは、前記第１および第２のエネルギー貯蔵システム（１１０、２２０）が、それぞれ平均電力と動的電力とを前記電気負荷（１６０）に供給する、請求項１記載のエネルギー貯蔵システム（１００）または請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記バイパス（２３０）が、前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）と前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２）との間の第１の点と、前記第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（２１２、２２２）と前記電気負荷（１６０）との間の第２の点とをリンクする、請求項１記載のエネルギー貯蔵システム（１００）または請求項２記載の方法。
【請求項９】
前記バイパス（２３０）がスイッチデバイスを備える、請求項１記載のエネルギー貯蔵システム（１００）または請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のエネルギー貯蔵システム（１１０）が、電池とエンジン発電機とのうちの少なくとも一方を備え、前記第２のエネルギー貯蔵システム（２２０）が、超コンデンサを備える、請求項１記載のエネルギー貯蔵システム（１００）または請求項２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動などに主に使用される電力系統のためのエネルギー貯蔵システムおよびエネルギー管理制御方法に関し、詳しくはレンジエクステンダーを有するエネルギー貯蔵システムおよびエネルギー管理制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公害の問題がますます深刻になっているとき、電気自動車および再生可能エネルギーがますます魅力的になっている。純粋電気自動車は、車両を駆動するために貯蔵電気エネルギーを使用して電力をその電動機に供給する。純粋電気自動車は、１つまたは複数の貯蔵電気エネルギー源を使用することができる。例えば、第１の電気エネルギー貯蔵源、例えば、エネルギー電池を使用して、より長く持続するエネルギーを供給することができ、第２の電気エネルギー貯蔵源、例えば、電力電池を使用して、例えば、車両を加速させるためなどに、より高い電力エネルギーを供給することができる。ハイブリッド電気自動車は、車両を駆動するために、内燃エンジンと、エネルギー貯蔵デバイス（けん引用蓄電池などの）によって給電される電動機とを組み合わせることができる。そのような組合せは、内燃エンジンと電動機とをそれらのそれぞれのより高い効率範囲で動作することを可能にすることによって総燃料効率を改善することができる。例えば、電動機は、静止状態から加速するように始動するとき、より高い効率を有することができ、内燃エンジンは、一定のエンジン動作（幹線道路上での走行などの）の間、より高い効率を有することができる。電動機が初期加速を増大させることを可能にすることにより、ハイブリッド車内の内燃エンジンが、より小型になり、より高い燃料効率を有することが可能になる。
【０００３】
電池によって供給される純粋電気自動車およびプラグインハイブリッド電気自動車において、高エネルギー密度電池は、高エネルギー密度電池のサイズが適切に構成されている場合、単一充電による走行距離の要求を満たすことができる。しかし、同じサイズの高エネルギー密度電池は、それらの相対的に低い出力密度により、例えば、市内バスまたはトラックにおいて特に明らかである、特に高荷重の適用例において、瞬間加速または登坂によって生じた電力需要を満たすことができないことがある。このため、複数のエネルギー源またはハイブリッドエネルギー源を使用して、単一の高エネルギー密度電池のサイズを過度に増大させる必要なく、車両の走行距離の要求および電力需要を同時に満たすことができる。高荷重の電気自動車において、高エネルギー密度電池と電力電池との組合せは、そのような種類の電力電池が、高い出力密度と、より長い寿命とを有するので、ハイブリッドエネルギー源として使用することができる。しかし、複数のエネルギー源またはハイブリッドエネルギー源が車両駆動システムに導入されるとき、複数のエネルギー源またはハイブリッドエネルギー源間の構成および制御は複雑になる。業界で解決されるべき問題は、複数のエネルギー源またはハイブリッドエネルギー源をいかに適切に構成しおよび制御して、車両駆動システムが効率的に稼動し、それによって、すべての種類の動作条件に対処することを可能にし、エネルギー源電力供給システムおよび電気自動車全体の安全性を確実にするかということである。
【０００４】
したがって、上述の問題のうちの少なくとも１つを解決するためのシステムおよび方法を提供することが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８８１８６０１号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、第１のエネルギー貯蔵システムと、第１のエネルギー貯蔵システムと電気負荷との間のレンジエクステンダーとを備えるエネルギー貯蔵システムを提供することである。レンジエクステンダーは、第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、第２のエネルギー貯蔵システムと、第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、バイパスとを備える。具体的には、第１のＤＣ／ＤＣコンバータは、第１のエネルギー貯蔵システムと電気負荷との間に選択可能に結合され、第２のＤＣ／ＤＣコンバータは、第２のエネルギー貯蔵システムと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力側と電気負荷の入力側とのうちの少なくとも一方との間に選択可能に結合され、バイパスは、第１のエネルギー貯蔵システムと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータの出力側、第２のＤＣ／ＤＣコンバータの出力側および電気負荷の入力側のうちの少なくとも１つとの間に選択可能に結合される。エネルギー貯蔵システムは、通常動作モードと故障保護モードとのうちの少なくとも一方で働くように第１のエネルギー貯蔵システムとレンジエクステンダーとを制御するように構成されるコントローラをさらに備え、通常動作モードでは、第１および第２のエネルギー貯蔵システムは、それぞれ第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを通じて電気負荷に並列結合され、故障保護モードでは、第１のエネルギー貯蔵システムは、バイパスを通じて電気負荷に結合され、第２のエネルギー貯蔵システムは、電気負荷から減結合される。
【０００７】
本発明の別の態様は、
第１のエネルギー貯蔵システムと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータに並列のバイパスと、第２のエネルギー貯蔵システムと、第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるエネルギー貯蔵システムを通常動作モードで動作させるステップであって、第１および第２のエネルギー貯蔵システムによってそれぞれ第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを通じて電気負荷に並列給電するステップを含む、動作させるステップと、
第２のエネルギー貯蔵システムと、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータとのうちのいずれかに故障が検知されたとき、エネルギー貯蔵システムを故障保護モードで動作させるステップであって、第１のエネルギー貯蔵システムによってバイパスを通じて電気負荷に給電するステップと、第２のエネルギー貯蔵システムを電気負荷から減結合するステップとを含む、動作させるステップとを含む、方法を提供することである。
【０００８】
本発明のエネルギー貯蔵システムとエネルギー管理制御方法とにより、レンジエクステンダーを、主エネルギー貯蔵システムと電気負荷との間に設け、１つまたは複数の補助エネルギー貯蔵システムを追加して、車両駆動システムなどの電気負荷のためにエネルギーを供給し、それによって、電気負荷の様々な電力需要を満たして、電気負荷が、異なる作業条件で動作することを可能にすることができる。さらに、そのようなやり方は、システム全体のハードウェアまたはソフトウェアに大きな変更を加える必要がない。さらに、エネルギー貯蔵システムは、レンジエクステンダーが故障すると直ちに電気負荷が電力を失い作業を停止することがあるという問題を解決し、それによって、レンジエクステンダーが故障した場合でも電気負荷が依然として正常に動作できることを確実にし、それによって、安全性が改善される。
【０００９】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、図面全体において同じ参照符号が同じ構成要素を表す、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を考慮すると、よりよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの概略的構成図である。
【図２】図１に示すエネルギー貯蔵システムの１つの具体的な実施形態の概略的回路図であり、通常動作モードにおけるエネルギー貯蔵システムの状態を例示する図である。
【図３】図１に示すエネルギー貯蔵システムの１つの具体的な実施形態の概略的回路図であり、故障保護モードにおけるエネルギー貯蔵システムの状態を例示する図である。
【図４】エネルギー貯蔵システムを使用して電気負荷に電力を供給するための方法の流れ図である。
【図５】図２および３に示す異なる作業モードにおけるエネルギー貯蔵システムの主要な波形のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明によって特許請求される主題を当業者が正確に理解する手助けをするために、以下の添付の図面を参照して本発明の実施形態の詳細な説明をする。それらの実施形態の以下の詳細な説明において、いくつかの公知の機能または構造は、不必要な詳細によって影響される本発明の開示を避けるために発明を実施するための形態によって詳細には説明されない。
【００１２】
別段の定義がない限り、特許請求の範囲および発明を実施するための形態に使用される技術用語または科学用語は、本開示が属する当技術分野の当業者によって通常理解されるときの意味を有するはずである。発明を実施するための形態および特許請求の範囲における「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などという用語は、任意の連続的順序、数量または重要性を意味せず、異なる構成要素を区別するために使用されるだけである。「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」などという用語は、数量の限定を表さないが、少なくとも１つの存在を表す。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などという用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の直前の要素または物体が、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」の直後の要素または物体およびそれらの例示される同等物を包含するが、他の要素または物体を除外しない。「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」または「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」などという用語は、物理的にまたは機械的に接続されることに限定されないが、直接、間接を問わず、電気的接続を含むことができる。
【００１３】
本発明の実施形態の一態様は、電気自動車、スマート送電網、マイクログリッド、太陽エネルギー、風力などの分野に適用することができる、電力を電気負荷に供給するためのエネルギー貯蔵システムに関する。エネルギー貯蔵システムは、電力を電気負荷に供給するための第１のエネルギー貯蔵システムと、補給電力を電気負荷に供給するためのレンジエクステンダーシステムとを備える。レンジエクステンダーシステムは、少なくとも１つの第２のエネルギー貯蔵システムを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータに並列のバイパスとをさらに備え、それによって、故障が起きたとき電気負荷が正常に動作することが確実になり得る。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態によるエネルギー貯蔵システムの概略的構成図を示す。図１を参照すると、エネルギー貯蔵システム１００が、電力を電気負荷１６０に供給するための第１のエネルギー貯蔵システム１１０と、第１のエネルギー貯蔵システム１１０と電気負荷１６０との間のレンジエクステンダー１２０とを備える。具体的には、レンジエクステンダー１２０は、第２のエネルギー貯蔵システム２２０と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２に並列のバイパス２３０とを備える。
【００１５】
第１のエネルギー貯蔵システム１１０および第２のエネルギー貯蔵システム２２０は、それぞれ第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２とを通じて電気負荷１６０に選択可能に結合される。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２は、互いにも結合される。具体的には、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２の一方の側が第１のエネルギー貯蔵システム１１０に結合され、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２の他方の側が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２と電気負荷１６０との間のノードを通じて第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２と電気負荷１６０とに結合され、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２の一方の側が、第２のエネルギー貯蔵システム２２０に結合され、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２の他方の側が、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と電気負荷１６０との間のノードを通じて第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２と電気負荷１６０とに結合される。第１のスイッチデバイス２１４が、第１のエネルギー貯蔵システム１１０と第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２との間に接続され、第２のスイッチデバイス２２４が、第２のエネルギー貯蔵システム２２０と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２との間に接続される。
【００１６】
第１のエネルギー貯蔵システム１１０は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２に並列のバイパス２３０によって第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２を通過することなく第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２と電気負荷１６０との間のノードに結合し、それによって、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２を通じて第１のエネルギー貯蔵システム１１０を第２のエネルギー貯蔵システム２２０に結合するまたは第１のエネルギー貯蔵システム１１０を直接電気負荷１６０に結合することができる。図１に示す具体的な実施形態において、バイパス２３０は、第１のエネルギー貯蔵システム１１０と第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２との間の第１のノード２３６、ならびに第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２および２２２と電気負荷１６０との間の第２のノード２３８に接続される。バイパス２３０は、スイッチデバイス（第３のスイッチデバイス）２３４を備えることができる。バイパス２３０の抵抗は、コンバータ２１２または２２２に比較して、無視できるほどのものであり得る。１つの具体的な実施形態において、バイパス２３０は、より大きい抵抗の他の要素なしでスイッチデバイス２３４だけを備える。このようにして、第２のエネルギー貯蔵システム２２０がバイパス２３０を通じて第１のエネルギー貯蔵システム１１０によって充電される場合、エネルギー損失を最小限に抑えることができる。
【００１７】
エネルギー貯蔵システム１００は、エネルギー貯蔵システム１１０および２２０を制御するのに使用されるコントローラ１５０と、コンバータ２１２および２２２と、通常動作モードおよび故障保護モードのうちの少なくとも一方で働くためのバイパス２３０とをさらに備える。通常動作モードでは、第１および第２のエネルギー貯蔵システム１１０および２２０は、それぞれ第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２および２２２を通じて電気負荷１６０に並列結合される。第２のエネルギー貯蔵システム２２０、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２のいずれかにおいて故障が検知されたとき、第２のエネルギー貯蔵システム２２０、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２２２を無効にし、第１のエネルギー貯蔵システム１１０によって直接電気負荷１６０だけに給電して故障保護モードを開始することができる。故障保護モードでは、第１のエネルギー貯蔵システム１１０は、バイパス２３０を通じて電気負荷１６０に結合され、第２のエネルギー貯蔵システム２２０は、電気負荷１６０から減結合される。
【００１８】
図２および３は、図１に示す実施形態におけるエネルギー貯蔵システム１００の１つの具体的な実施形態の概略的な回路図を例示し、図２が通常動作モードにおける状態を例示し、図３が故障保護モードにおける状態を例示する。
【００１９】
通常動作モードでは、図２に示すように、第１および第２のスイッチデバイス２１４および２２４が閉じられ、第３のスイッチデバイス２３４が開かれ、第１および第２のエネルギー貯蔵システム１１０および２２０が、電力を電気負荷１６０に供給するために、それぞれ第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２および２２２を通じて電気負荷１６０に結合される。故障保護モードでは、図３に示すように、第１および第２のスイッチデバイス２１４および２２４が開かれ、第３のスイッチデバイス２３４が閉じられ、第１のエネルギー貯蔵システム１１０が、電力を電気負荷１６０に供給するために、もう第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２１２を通じてではなく、バイパス２３０を通じて電気負荷１６０に結合され、第２のエネルギー貯蔵システム２２０が、電力を電気負荷１６０に供給しないために、電気負荷１６０から減結合される。
【００２０】
さらに、図２および３に示す具体的な実施形態において、エネルギー貯蔵システム１００は、エネルギー貯蔵システム１００の出力電圧を安定させるために、第１のエネルギー貯蔵システム１１０および第２のエネルギー貯蔵システム２２０に並列のコンデンサ２４０をさらに備える。
【００２１】
本明細書に説明する第１のエネルギー貯蔵システムは、高エネルギー電池（鉛酸蓄電池など）、エンジン発電機、燃料電池、太陽光発電インバータ電力供給装置などの高エネルギー密度貯蔵システムでよい。本明細書に説明する第２のエネルギー貯蔵システムは、超コンデンサなどの高電力貯蔵システムでよい。本明細書に説明するスイッチデバイスは、任意の形のスイッチまたは任意のスイッチ素子の組合せでよい。本明細書に説明するＤＣ／ＤＣコンバータは、一定ＤＣ電圧を可変ＤＣ電圧に変換するのに使用される電圧コンバータを表し、一般に、パルス幅変調（ＰＷＭ）モジュール、誤差増幅器モジュール、比較器モジュールなどのいくつかの機能モジュールを備える。
【００２２】
各実施形態のエネルギー貯蔵システムにおけるレンジエクステンダーは、第２のエネルギー貯蔵システムに加えて１つまたは複数の並列のエネルギー貯蔵システムをさらに備えることができる。例えば、いくつかの実施形態において、レンジエクステンダーは、第３のＤＣ／ＤＣコンバータを通じて電気負荷に選択可能に結合された第３のエネルギー貯蔵システムをさらに備えることができる。第３のエネルギー貯蔵システムは、燃料電池、太陽光発電インバータ電力供給装置、エンジン発電機またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。
【００２３】
本発明の実施形態の別の態様は、エネルギー貯蔵システムを使用して電力を電気負荷に供給するためのエネルギー管理制御方法に関する。１つの具体的な実施形態において、図４に示すように、方法は以下のステップを含む。
【００２４】
ステップＳ１において、第１のエネルギー貯蔵システムと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、第１のＤＣ／ＤＣコンバータに並列のバイパスと、第２のエネルギー貯蔵システムと、第２のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えるエネルギー貯蔵システムを通常動作モードで動作させるステップであって、第１および第２のエネルギー貯蔵システムによってそれぞれ第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータを通じて電気負荷に並列給電するステップを含む、動作させるステップ。
【００２５】
ステップＳ２において、第２のエネルギー貯蔵システムと、第１および第２のＤＣ／ＤＣコンバータとのうちのいずれかに故障が検知されたとき、エネルギー貯蔵システムを故障保護モードで動作させるステップであって、バイパスを通じて第１のエネルギー貯蔵システムによって電気負荷に給電するステップと、第２のエネルギー貯蔵システムを電気負荷から減結合するステップを含む、動作させるステップ。
【００２６】
いくつかの実施形態において、ステップＳ１では、第１および第２のエネルギー貯蔵システムは、それぞれ平均電力と動的電力とを電気負荷に供給する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、ステップＳ２では、故障を検知し次第、電気負荷がバイパスを通じて第１のエネルギー貯蔵システムによって給電されてからある時間後、第２のエネルギー貯蔵システムを電気負荷から減結合する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵システムは、第１のエネルギー貯蔵システムと第１のＤＣ／ＤＣコンバータとの間の第１のスイッチデバイスと、第２のエネルギー貯蔵システムと第２のＤＣ／ＤＣコンバータとの間の第２のスイッチデバイスと、バイパス内の第３のスイッチデバイスとをさらに備え、ステップＳ１において、第１および第２のスイッチデバイスが閉じられ、第３のスイッチデバイスが開かれ、ステップＳ２では、第１および第２のスイッチデバイスが開かれ、第３のスイッチデバイスが閉じられる。いくつかの具体的な実施形態において、ステップＳ２では、図５に示すように、故障が検知され次第、第３のスイッチデバイスが閉じられてからある時間（Ｔ１）後、第１および第２のスイッチデバイスを開く。いくつかの具体的な実施形態において、方法は、故障を除去するステップと、第１および第２のスイッチデバイスを閉じるステップと、第１および第２のスイッチデバイスが閉じられてからある時間（Ｔ２）後、第３のスイッチデバイスを開くステップとをさらに含むことができる。これらの動作により、制御ステップ間の冗長性を改善して、レンジエクステンダーが故障した場合でも確実に電気負荷が動作し、それによって、安全性が改善されるようにすることができる。
【００２９】
エネルギー管理制御方法に使用されるものは、上記の実施形態における任意のエネルギー貯蔵システムであり得るが、それは本明細書で繰り返し詳細には説明されない。
【００３０】
本発明の実施形態によって提供されるエネルギー貯蔵システムおよびエネルギー管理制御方法において、レンジエクステンダーを、主エネルギー貯蔵システムと電気負荷との間に設けて、１つまたは複数の補助エネルギー貯蔵システムを追加し、それによって、車両駆動システムなどの電気負荷のためにエネルギーを供給して、電気負荷の様々な電力需要を満たし、それによって、電気負荷が異なる作業条件で動作することが可能になる。そのようなやり方は、システム全体のハードウェアおよびソフトウェアに大きな変更を加える必要がない。さらに、エネルギー貯蔵システムは、レンジエクステンダーが故障すると直ちに電気負荷が電力を失い、作業を停止することがあるという問題を解決し、それによって、レンジエクステンダーが故障した場合でも電気負荷が正常に動作できることを確実にし、それによって、安全性が改善される。
【００３１】
本発明を具体的な実施形態との組合せで詳細に記載してきたが、多くの変更および変形を本発明に加えることができることを当業者は理解されたい。したがって、特許請求の範囲の意図は、本発明の実際の概念および範囲内のこれらのすべての変更および変形を包含することであることを認識されたい。
【符号の説明】
【００３２】
１００  エネルギー貯蔵システム
１１０  第１のエネルギー貯蔵システム
１２０  レンジエクステンダー
１５０  コントローラ
１６０  電気負荷
２１２  第１のＤＣ／ＤＣコンバータ
２１４  第１のスイッチデバイス
２２０  第２のエネルギー貯蔵システム
２２２  第２のＤＣ／ＤＣコンバータ
２２４  第２のスイッチデバイス
２３０  バイパス
２３４  第３のスイッチデバイス
２３６  第１のノード
２３８  第２のノード
２４０  コンデンサ
【図１】
2016195531.tif 000003
【図２】
2016195531.tif 000004
【図３】
2016195531.tif 000005
【図４】
2016195531.tif 000006
【図５】
2016195531.tif 000007
【外国語明細書】
2016195531000001.pdf