(57)【要約】【課題】直流（ＤＣ）電気システム、電気推進システム、およびＤＣリンクを介して負荷にＤＣ電力を供給する。【解決手段】直流（ＤＣ）電気システムは、ＤＣリンク、第１のエネルギー蓄積システム（ＥＳＳ）、第２のＥＳＳ、結合装置、および双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータを含む。第１のＥＳＳは、ＤＣリンクに結合され、第１の公称電圧の出力のためのエネルギーを蓄積する。第２のＥＳＳは、第１の公称電圧よりも大きい第２の公称電圧の出力のためのエネルギーを蓄積する。第２のＥＳＳのローサイドは、ＤＣリンクのローサイドに結合される。結合装置は、第２のＥＳＳのハイサイドとＤＣリンクのハイサイドとの間に結合される。結合装置は、第２のＥＳＳからＤＣリンクへエネルギーを選択的に伝送する。双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータは、第２のＥＳＳからＤＣリンクへ、およびＤＣリンクから第２のエネルギー蓄積システムへ、エネルギーを選択的に伝送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣリンク（１０８）を介して負荷（１０２）にＤＣ電力を提供するために用いられる直流（ＤＣ）電気システム（１００）であって、
ハイサイド（１２０）およびローサイド（１２２）を含むＤＣリンク（１０８）と、
第１の公称電圧の出力のためのエネルギーを蓄積するように構成され、前記ＤＣリンク（１０８）に動作可能に接続された第１のエネルギー蓄積システム（１０４）と、
前記第１の公称電圧より小さい第２の公称電圧の出力のためのエネルギーを蓄積するように構成され、ハイサイド（１２４）およびローサイド（１２６）を含む第２のエネルギー蓄積システム（１０６）であって、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のローサイド（１２６）が前記ＤＣリンク（１０８）のローサイド（１２２）に結合された、第２のエネルギー蓄積システム（１０６）と、
前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のハイサイド（１２４）と前記ＤＣリンク（１０８）のハイサイド（１２０）との間に結合され、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを選択的に伝送するように構成された結合装置（１１０）と、
前記ＤＣリンク（１０８）および前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のハイサイド（１２４）に動作可能に結合され、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へ、および前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へ、エネルギーを選択的に伝送するように構成された双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）と、を含むＤＣ電気システム（１００）。
【請求項２】
前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）に動作可能に結合され、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へ、および前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へ、エネルギーを選択的に伝送するように前記ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を動作させるように構成されたコントローラ（１１４）をさらに含む、請求項１に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項３】
前記結合装置（１１０）に動作可能に結合され、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを選択的に伝送するように前記結合装置（１１０）を動作させるように構成されたコントローラ（１１４）をさらに含む、請求項１に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項４】
前記コントローラ（１１４）は、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを伝送するための昇圧型コンバータとして、および前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へエネルギーを伝送する降圧型コンバータとして、前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を選択的に動作するように構成される、請求項３に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項５】
前記第１のエネルギー蓄積システム（１０４）は、高比エネルギー装置を含み、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）は、高比電力装置を含む、請求項１に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項６】
前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）は、高比電力バッテリ、ウルトラキャパシタ、ならびに高比電力バッテリおよびウルトラキャパシタの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項７】
前記結合装置（１１０）は、前記ＤＣリンク（１０８）のハイサイド（１２０）に結合されたカソードと、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のハイサイド（１２４）に結合されたアノードと、を有するダイオード（１２８）を含む、請求項１に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項８】
前記ダイオード（１２８）と直列に結合された接触器（１３２）をさらに含む、請求項７に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項９】
前記結合装置（１１０）は、前記ＤＣリンク（１０８）のハイサイド（１２０）に結合されたカソードと、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のハイサイド（１２４）に結合されたアノードと、を有するシリコン制御整流器（ＳＣＲ）（１３０）を含む、請求項１に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項１０】
前記結合装置（１１０）は、前記ＳＣＲと直列に結合された接触器（１３２）をさらに含む、請求項９に記載のＤＣ電気システム（１００）。
【請求項１１】
電気自動車を推進するために用いられる電気推進システム（３００）であって、前記電気推進システム（３００）は、
電気駆動システムと、
ハイサイド（１２０）およびローサイド（１２２）を含むＤＣリンク（１０８）を介して前記電気駆動システムに結合された直流（ＤＣ）電気システム（１００）と、を含み、前記ＤＣ電気システム（１００）は、
前記ＤＣリンク（１０８）に動作可能に接続され、高比エネルギーバッテリを含む第１のエネルギー蓄積システム（１０４）と、
ハイサイド（１２４）およびローサイド（１２６）を含み、高比電力バッテリを含む第２のエネルギー蓄積システム（１０６）であって、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のローサイド（１２６）が前記ＤＣリンク（１０８）のローサイド（１２２）に結合される、第２のエネルギー蓄積システム（１０６）と、
前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のハイサイド（１２４）と前記ＤＣリンク（１０８）のハイサイド（１２０）との間に結合された結合装置（１１０）であって、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを選択的に伝送するように、および、電流が前記結合装置（１１０）を通って前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へ流れるのを選択的に防止するように、構成された結合装置（１１０）と、
前記ＤＣリンク（１０８）および前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）のハイサイド（１２４）に動作可能に結合され、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へ、および前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へ、エネルギーを選択的に伝送するように構成された双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）と、
前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）に通信可能に結合されたコントローラ（１１４）であって、前記電気駆動システムに電力を供給するために、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを選択的に伝送し、および、前記電気駆動システムが再生電力を生成する場合に、前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へエネルギーを選択的に伝送する、前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）の動作を制御するように構成されるコントローラ（１１４）と、を含む電気推進システム（３００）。
【請求項１２】
前記第１のエネルギー蓄積システム（１０４）は、ナトリウム金属ハロゲン化物電池、ナトリウム硫黄電池、亜鉛空気電池、ナトリウム空気電池、リチウムイオン電池、リチウム空気電池、およびニッケル金属水素化物電池のうちの１つを含む、請求項１１に記載の電気推進システム（３００）。
【請求項１３】
前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）は、高比電力バッテリおよびウルトラキャパシタのうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の電気推進システム（３００）。
【請求項１４】
前記高比電力バッテリは、リチウムイオン電池、ニッケル金属水素化物電池、チタン酸リチウム電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、およびリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物電池のうちの１つを含む、請求項１３に記載の電気推進システム（３００）。
【請求項１５】
前記結合装置（１１０）は、ダイオード（１２８）、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）（１３０）、および接触器（１３２）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の電気推進システム（３００）。
【請求項１６】
前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）は、昇降圧型コンバータを含み、
前記コントローラ（１１４）は、
前記電気駆動システムに電力を供給するために、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを伝送する昇圧型コンバータとして、前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）の動作を選択的に制御するように、および、
前記電気駆動システムが再生電力を生成する場合に、前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へエネルギーを伝送する降圧型コンバータとして、前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）の動作を選択的に制御するように、構成される、請求項１１に記載の電気推進システム（３００）。
【請求項１７】
ＤＣリンク（１０８）を介して負荷（１０２）にＤＣ電力を提供するための方法であって、
第１の電圧の第１のエネルギー蓄積システム（１０４）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを供給するステップと、
第２の電圧が前記第１の電圧以上である場合に、結合装置（１１０）を介して、前記第２の電圧の第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを供給するステップと、
双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を介して、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを選択的に供給するステップと、
前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を介して、前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へエネルギーを選択的に供給するステップと、を含む方法。
【請求項１８】
前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を介して、前記ＤＣリンク（１０８）から前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）へエネルギーを選択的に供給するステップは、負荷（１０２）が電力を生成しており、前記ＤＣリンク（１０８）が前記第２の電圧より大きい第３の電圧である場合に、降圧型コンバータとして前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を選択的に動作させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を介して、前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを選択的に供給するステップは、昇圧型コンバータとして前記双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ（１１２）を選択的に動作させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の電圧が前記第１の電圧より大きい場合に、前記結合装置（１１０）を介して、前記第２の電圧の前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを供給するステップは、ダイオード（１２８）、シリコン制御整流器（１３０）、および接触器（１３２）のうちの少なくとも１つを介して、前記第２の電圧の前記第２のエネルギー蓄積システム（１０６）から前記ＤＣリンク（１０８）へエネルギーを供給するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、エネルギー蓄積システムに関し、特に、複数ソースエネルギーの蓄積、管理、および制御のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車システムおよびハイブリッド電気自動車は、車両推進用の電力を提供するために、多くの場合、単独で、または内燃機関と組み合わせて再充電可能な電池を用いる。電池は、ＤＣモータへの電力を制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）回路などの電力制御回路、あるいは、交流（ＡＣ）モータへの電力を制御するための周波数制御インバータに接続する直流（ＤＣ）リンクに接続されている。あるいは、電気システムの複数のインバータ／ＡＣモータであってもよい。ＡＣまたはＤＣのいずれかのモータは、ダイレクトドライブの構成でまたは適切な変速機を介して、車両の１つまたは複数のホイールに駆動関係で結合される。いくつかの車両は、ハイブリッドであり、電池の電力を補うために使用することができる小型の内燃機関を含む。
【０００３】
電気自動車の動作では、電池は、多くの場合、高電流レベルで電力の短いバーストを、典型的には車両の加速時に供給するように要求される。従来の電池から大電流が引き出されると、電池端子電圧が低下する。電気駆動システムの電池に対する大電流の要求の影響を低減するための１つの方法は、ＤＣリンクに結合された補助電池または受動エネルギー蓄積装置を用いることであり、このようにすれば、この装置が大電流の状況において追加の電力を供給することができる。駆動システムに電力を供給するために２つ以上のエネルギー源が用いられる場合には、エネルギー源は、異なるタイプの電力を提供することができる。例えば、第１のエネルギー源は、長期的な電力を供給する際により効率的な高エネルギーのソースとすることができ、第２のエネルギー源は、短期的な電力を供給する際により効率的な高比電力のソースとすることができる。高比電力のソースは、例えば加速またはパルス負荷の事象においてシステムに電力を供給する際に高エネルギーのソースを助けるために使用することができる。往々にして、高比エネルギーのソースは、高電力のソースのサイクル寿命よりも短い充放電サイクル寿命を有している。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、直流（ＤＣ）電気システムが提供される。本システムは、ハイサイドおよびローサイドを有するＤＣリンクを介して、負荷にＤＣ電力を供給するために用いられる。本システムは、第１の公称電圧の出力のためのエネルギーを蓄積するように構成された第１のエネルギー蓄積システムを含む。第１のエネルギー蓄積システムは、ＤＣリンクに動作可能に接続される。ハイサイドおよびローサイドを有する第２のエネルギー蓄積システムは、第１の公称電圧より大きい第２の公称電圧の出力のためのエネルギーを蓄積するように構成される。第２のエネルギー蓄積システムのローサイドは、ＤＣリンクのローサイドに結合される。結合装置は、第２のエネルギー蓄積システムのハイサイドとＤＣリンクのハイサイドとの間に結合される。結合装置は、第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへエネルギーを選択的に伝送するように構成される。双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータは、ＤＣリンクおよび第２のエネルギー蓄積システムのハイサイドに動作可能に結合される。双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータは、第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへ、およびＤＣリンクから第２のエネルギー蓄積システムへ、エネルギーを選択的に伝送するように構成される。
【０００５】
別の態様では、電気推進システムが提供される。電気推進システムは、電気自動車を推進するように構成された電気駆動システムと、ハイサイドおよびローサイドを有するＤＣリンクを介して電気駆動システムに結合された直流（ＤＣ）電気システムと、を含む。ＤＣ電気システムは、ＤＣリンクに動作可能に接続された第１のエネルギー蓄積システムを含む。第１のエネルギー蓄積システムは、高比エネルギーバッテリを含む。第２のエネルギー蓄積システムは、ハイサイドおよびローサイドを有し、高比電力バッテリを含む。第２のエネルギー蓄積システムのローサイドは、ＤＣリンクのローサイドに結合される。結合装置は、第２のエネルギー蓄積システムのハイサイドとＤＣリンクのハイサイドとの間に結合される。結合装置は、第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへエネルギーを選択的に伝送するように、および、電流が結合装置を通って第２のエネルギー蓄積システムへ流れるのを選択的に防止するように、構成される。双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータは、ＤＣリンクおよび第２のエネルギー蓄積システムのハイサイドに動作可能に結合される。双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータは、第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへ、およびＤＣリンクから第２のエネルギー蓄積システムへ、エネルギーを選択的に伝送するように構成される。コントローラは、双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータに通信可能に結合される。コントローラは、電気駆動システムに電力を供給するために、第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへエネルギーを選択的に伝送し、および、電気駆動システムが再生電力を生成する場合に、ＤＣリンクから第２のエネルギー蓄積システムへエネルギーを選択的に伝送する、双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータの動作を制御するように構成される。
【０００６】
さらなる態様では、ＤＣリンクを介して負荷にＤＣ電力を供給するための方法が提供される。本方法は、第１の電圧の第１のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへエネルギーを供給するステップと、第２の電圧が第１の電圧以上である場合に、結合装置を介して、第２の電圧の第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへエネルギーを供給するステップと、を含む。本方法は、双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータを介して、第２のエネルギー蓄積システムからＤＣリンクへエネルギーを選択的に供給するステップをさらに含む。本方法はまた、双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータを介して、ＤＣリンクから第２のエネルギー蓄積システムへエネルギーを選択的に供給するステップを含む。
【０００７】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】負荷にＤＣ電力を供給するために用いる直流（ＤＣ）電力システムの図である。
【図２】図１のシステムで使用することができる例示的なコンピューティングデバイスのブロック図である。
【図３】図１に示すＤＣ電力システムを含む電気推進システムの単純化した概略図である。
【図４】図１に示すＤＣ電力システムを含む別の電気推進システムの単純化した概略図である。
【図５】負荷に対する図１に示すシステムによるシミュレートされた電力供給を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を図示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示される実施形態の実施のために必要とされる当業者に知られているすべての従来の特徴を含むわけではない。
【００１０】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると規定する。
【００１１】
単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００１２】
「任意の」または「任意に」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００１３】
近似する文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「約」、「近似的に」、および「実質的に」等の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１４】
本明細書で用いられる「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語および関連する用語、例えば「処理デバイス」、「コンピューティングデバイス」、および「コントローラ」は、従来技術においてコンピュータと呼ばれているそれらの集積回路に限定されず、広く、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、およびその他のプログラム可能な回路を意味し、これらの用語は、本明細書において互換的に用いられる。本明細書で説明する実施形態では、メモリは、以下に限らないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体、およびフラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体を含むことができる。あるいは、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もまた、使用することができる。また、本明細書で説明する実施形態では、追加の入力チャネルは、以下に限定されないが、マウスおよびキーボードなどのオペレータインターフェースに関係するコンピュータ周辺機器であってもよい。あるいは、例えば、これに限定されないが、スキャナを含むことができる他のコンピュータ周辺装置も使用することができる。さらに、例示的な実施形態では、追加の出力チャネルは、これに限定されないが、オペレータインターフェースモニタを含むことができる。
【００１５】
さらに、本書で用いられる「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は交換可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアントおよびサーバによって実行するための、メモリに記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。
【００１６】
本明細書で用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、あるいは任意の装置の他のデータ等の情報の短期的および長期的記憶のための任意の方法または技術で実施される、任意の有形のコンピュータに基づく装置を表すことを意図している。したがって、本明細書に記載する方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリデバイスを含む、有形の非一時的コンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、プロセッサによって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。さらに、本明細書に用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、すべての有形のコンピュータ可読媒体を含み、これらは非一時的コンピュータ記憶装置を含むが、これに限定されるものではなく、揮発性および不揮発性媒体、ならびにファームウェア、物理および仮想記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の取り外し可能および取り外し不可能な媒体、ならびにネットワークもしくはインターネット等の他の任意のデジタルソース、ならびにこれまでに開発されたデジタル手段を含むが、これらに限定されるものではなく、一時的な伝播する信号がその唯一の例外である。
【００１７】
本開示の実施形態は、エネルギー蓄積システムに関する。より具体的には、本開示の実施形態は、複数ソースエネルギーの蓄積、管理、および制御のためのシステムおよび方法に関する。そのうえ、いくつかの実施形態は、車両の電気推進システムにエネルギーを供給するための複数ソースエネルギーシステムに関する。
【００１８】
図１は、負荷１０２にＤＣ電力を提供するのに用いる、符号１００で一般的に示す、直流（ＤＣ）電力システムの図である。負荷１０２は、電気自動車に電力を供給するための電気トラクションモータなどの交流（ＡＣ）負荷または直流（ＤＣ）負荷であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、負荷１０２はＤＣ−ＡＣインバータを含む。システム１００は、第１のエネルギー蓄積システム（ＥＳＳ）１０４および第２のＥＳＳ１０６を含む。第１のＥＳＳ１０４は、ＤＣリンク１０８を介して負荷１０２に結合される。いくつかの実施形態では、ＤＣリンク１０８は、２つ以上の回路（例えば、第１のＥＳＳ１０４の出力および負荷１０２）間のＤＣ接続であり、他の実施形態では、ＤＣリンク１０８は、１つまたは複数の構成要素（例えば、ＤＣリンクキャパシタ）を含む。第２のＥＳＳ１０６は、結合装置１１０および双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２を介して、ＤＣリンク１０８に選択的に結合される。電力コンバータ１１２は、入力と出力との間の電圧を変化させるが、入力と出力との間の電力レベルを変化させない。したがって、電力コンバータ１１２は、電圧コンバータと呼ばれることもある。コントローラ１１４は、ＤＣリンク１０８の電圧を監視し、電力コンバータ１１２の動作を制御する。コントローラ１１４は、さらに、図示していないエネルギー蓄積装置のバッテリ管理システム（ＢＭＳ）を介して、第１のＥＳＳ１０４および／または第２のＥＳＳ１０６の１つまたは複数のパラメータを監視することができる。これらの監視された電池パラメータは、充電状態（ＳＯＣ）、端子間電圧、電池システム温度、電池セル温度、および健康状態（ＳｏＨ）を含むことができる。
【００１９】
第１のＥＳＳ１０４は、第１の公称電圧で負荷１０２へ第１のＥＳＳ１０４により出力するためのエネルギーを蓄積するように構成された１つまたは複数のエネルギー蓄積装置（別個には図示せず）を含む比較的高い比エネルギー蓄積システムである。第２のＥＳＳ１０６は、第２の公称電圧で負荷１０２へ第２のＥＳＳ１０６により出力するためのエネルギーを蓄積するように構成された１つまたは複数のエネルギー蓄積装置（別個には図示せず）を含む比較的高い比電力蓄積システムである。第１のＥＳＳ１０４の第１の公称電圧は、第２のＥＳＳ１０６の第２の公称電圧よりも高い。他の実施形態では、第１の公称電圧は、第２の公称電圧にほぼ等しい。さらに、いくつかの実施形態では、第１の公称電圧は、結合装置１１０の両端の電圧降下とほぼ等しい量だけ第２の公称電圧よりも低い。
【００２０】
第１のＥＳＳ１０４は、第２のＥＳＳ１０６よりも高い比エネルギーであって、第２のＥＳＳ１０６よりも低い比電力であるように構成される。いくつかの実施形態では、第１のＥＳＳ１０４は、約７０ワット時／キログラム（Ｗ−ｈｒ／ｋｇ）と約１５０Ｗ−ｈｒ／ｋｇとの間のエネルギー密度を有する。他の実施形態では、第１のＥＳＳ１０４は、約１００Ｗ−ｈｒ／ｋｇのオーダーのエネルギー密度を有する。さらに他の実施形態では、第１のＥＳＳ１０４は、１５０Ｗ−ｈｒ／ｋｇより大きいエネルギー密度を有する。第１のＥＳＳ１０４はまた、比較的高インピーダンスで低比電力（例えば、約１００Ｗ／ｋｇと約２５０Ｗ／ｋｇとの間）のエネルギー蓄積システムであってもよい。いくつかの実施形態では、第１のＥＳＳ１０４は、約２００Ｗ／ｋｇ以下の電力密度を有する。第１のＥＳＳ１０４のエネルギー蓄積装置は、１つもしくは複数のバッテリ、コンデンサ、ウルトラキャパシタ、または所望の高比エネルギー／低比電力特性を有するエネルギー蓄積システムを生成するための他の任意の好適なエネルギー蓄積装置の組み合わせを含むことができる。一実施形態では、第１のＥＳＳ１０４は、１つもしくは複数のリチウムイオン電池、リチウム空気電池、ナトリウム金属ハロゲン化物電池、ナトリウム硫黄電池、亜鉛空気電池、ナトリウム空気電池、またはニッケル金属水素化物電池を含む。
【００２１】
第２のＥＳＳ１０６は、第１のＥＳＳ１０４より高い比電力であって、第１のＥＳＳ１０４よりも低い比エネルギーであるように構成される。第２のＥＳＳ１０６は、約２７５Ｗ−ｋｇと約２５００Ｗ／ｋｇとの間の比電力を有する。いくつかの実施形態では、第２のＥＳＳ１０６は、約３５０Ｗ／ｋｇ以上のオーダーの電力密度を有する。他の実施形態では、第２のＥＳＳ１０６は、２５００Ｗ／ｋｇより大きい電力密度を有する。例示的な実施形態では、第２のＥＳＳ１０６は、１つまたは複数のウルトラキャパシタ（別々には図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、ウルトラキャパシタは、複数のキャパシタセルを有し、キャパシタセルの各々は５００ファラッドより大きい静電容量を有する。いくつかの実施形態では、各ウルトラキャパシタセルは、約５００ファラッドと約５０００ファラッドとの間の静電容量を有する。他の実施形態では、ウルトラキャパシタは、所望の電力密度、エネルギー密度、および／または公称電圧を提供する任意の好適な静電容量を有する任意の好適な数のセルを有することができる。あるいは、第２のＥＳＳ１０６のエネルギー蓄積装置は、１つもしくは複数のバッテリ、コンデンサ、ウルトラキャパシタ、または所望の高比電力特性を有するエネルギー蓄積システムを生成するための他の任意の好適なエネルギー蓄積装置の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、第２のＥＳＳ１０６は、１つもしくは複数のリチウムイオン電池、ニッケル金属水素化物電池、チタン酸リチウム電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、および／またはリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物電池を含む。
【００２２】
第１のＥＳＳ１０４は、ハイサイドバス１１７に結合されたハイサイド１１６と、ローサイドバス１１９に結合されたローサイド１１８と、を有する。ＤＣリンク１０８は、ハイサイドバス１１７に結合されたハイサイド１２０と、ローサイドバス１１９に結合されたローサイド１２２と、を有する。第２のＥＳＳ１０６は、結合装置１１０および電力コンバータ１１２に結合されたハイサイド１２４と、ローサイドバス１１９に結合されたローサイド１２６と、を有する。第１のＥＳＳ１０４は、ハイサイドバス１１７およびローサイドバス１１９を介して、ＤＣリンク１０８に動作可能に結合される。第２のＥＳＳ１０６は、ローサイドバス１１９を介してＤＣリンクのローサイド１２２に結合される。第１のＥＳＳ１０４、第２のＥＳＳ１０６、ＤＣリンク１０８、およびハイサイドバス１１７のハイサイドは、第１側または正側と呼んでもよい。第１のＥＳＳ１０４、第２のＥＳＳ１０６、ＤＣリンク１０８、およびローサイドバス１１９のローサイドは、第２側または負側と呼んでもよい。
【００２３】
結合装置１１０は、第２のＥＳＳ１０６のハイサイド１２４とＤＣリンクのハイサイド１２０との間に結合される（ハイサイドバス１１７を介して）。結合装置１１０は、第２のＥＳＳ１０６からＤＣリンク１０８へエネルギーを選択的に伝送または供給するように構成され、そのようにして、第２のＥＳＳ１０６は、第１のＥＳＳ１０４によって供給されるエネルギーを補うことができる。さらに、結合装置１１０は、結合装置１１０を介して第２のＥＳＳ１０６へ電流が流れることを防止するように構成される（例えば、第１のＥＳＳ１０４、ハイサイドバス１１７、および／または負荷１０２から）。例示的な実施形態では、結合装置１１０は、第２のＥＳＳ１０６からＤＣリンク１０８へエネルギーを自動的に（例えば、人間またはコントローラ１１４の相互作用なしに）選択的に伝送するように構成される。他の実施形態では、結合装置１１０は、第２のＥＳＳ１０６からＤＣリンク１０８へ少なくとも部分的に制御された（例えば、コントローラ１１４によって）選択的なエネルギーの転送を行うように構成される。結合装置１１０は、ダイオード１２８、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）１３０、および電気接触器１３２のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【００２４】
自動結合装置１１０は、例えば、ダイオード１２８を含む。結合装置１１０では、ダイオード１２８は、そのカソードがＤＣリンクのハイサイド１２０に（ハイサイドバス１１７を介して）結合され、そのアノードが第２のＥＳＳハイサイド１２４に結合されるように、配置される。ダイオード１２８が順方向に適切な量（例えば、第２のＥＳＳ１０６のハイサイド１２４の電圧が、特定のダイオード１２８のしきい値電圧分だけハイサイドバス１１７の電圧を超えた場合）だけバイアスされると、第２のＥＳＳ１０６から結合装置１１０を通ってハイサイドバス１１７へ電流が流れることができる。電流が第１のＥＳＳ１０４から負荷１０２へ流れる場合に、第１のＥＳＳ１０４から出力される電圧は公称電圧よりも低下する傾向がある。さらに、第１のＥＳＳ１０４により出力される電圧は、ＥＳＳ１０４に蓄積されたエネルギーの量が減少するにつれて、および、充電状態が減少するにつれて、低下する。第１のＥＳＳ１０４は、第２のＥＳＳ１０６の公称電圧と同程度またはそれよりもわずかに高い初期動作電圧を有する。したがって、第１のＥＳＳ１０４の電圧出力が減少すると、ハイサイドバス１１７の電圧が第２のＥＳＳ１０６のハイサイド１２４の電圧より低くまたはダイオード１２８のしきい値電圧と同程度だけ減少し、結合装置１１０の電圧が順方向にバイアスされ、ダイオード１２８が導通を開始して、第２のＥＳＳ１０６からＤＣリンク１０８へエネルギーを伝送する。
【００２５】
制御された、または部分的に制御された結合装置１１０は、例えば、ＳＣＲ１３０、電気接触器１３２、または接触器１３２とダイオード１２８もしくはＳＣＲ１３０との直列接続を含んでもよい。結合装置１１０が接触器１３２を含む実施形態では、コントローラ１１４は、第２のＥＳＳ１０６をハイサイドバス１１７に選択的に結合するために接触器１３２を開閉するように構成される。ＳＣＲ１３０を含む実施形態では、コントローラ１１４は、ＳＣＲ１３０のゲートに結合され、ＳＣＲ１３０のゲートにパルスを供給することによりＳＣＲ１３０をオン（すなわち、導通状態に）にするように構成することができる。いくつかの実施形態は、ＳＣＲ１３０と接触器１３２との直列接続を含む。コントローラ１１４は、接触器１３２および（ゲート信号を介して）ＳＣＲ１３０をオンにして、第２のＥＳＳ１０６をハイサイドバス１１７に結合し、開いた接触器１３２によってＥＳＳ１０６をハイサイドバス１１７から分離するように構成される。同様に、いくつかの実施形態は、ダイオード１２８と直列に接触器１３２を含む。コントローラ１１４は、接触器１３２をオンにして、ダイオード１２８を順方向にバイアスすることにより、自動的にダイオード１２８が導通する。コントローラ１１４は、接触器１３２をオフまたは開放にして、第２のＥＳＳをハイサイドバス１１７から分離するように構成される。
【００２６】
双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２は、ＤＣリンク１０８および第２のＥＳＳのハイサイド１２４に動作可能に接続される。電力コンバータ１１２は、コントローラ１１４の制御により、第２のＥＳＳ１０６からＤＣリンク１０８へ、およびＤＣリンク１０８から第２のＥＳＳ１０６へ、エネルギーを選択的に伝送するように構成される。例示的な実施形態では、双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２は、インダクタ１３４、第１のスイッチ１３６、第２のスイッチ１３８、第１のダイオード１４０、および第２のダイオード１４２を含む昇降圧型コンバータである。他の実施形態では、双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２は、他の任意の好適な双方向電力コンバータである。コントローラ１１４が、第２のＥＳＳ１０６の現在の電圧よりも高い電圧で、第２のＥＳＳ１０６からＤＣリンク１０８へエネルギーを伝送しようとする場合には、コントローラ１１４は、電力コンバータ１１２を昇圧型コンバータとして制御して、第２のＥＳＳ１０６から入力された電圧をＤＣリンク１０８のより高い出力電圧に昇圧する。負荷１０２が、例えば回生制動中または再生負荷状態中などに電力を生成している場合には、コントローラ１１４は、電力コンバータ１１２を降圧型コンバータとして制御することにより負荷１０２が出力する電圧を降圧し、降圧電圧を第２のＥＳＳ１０６に結合して、第２のＥＳＳ１０６にエネルギーを選択的に伝送し、第２のＥＳＳ１０６を再充電することができる。あるいは、コントローラ１１４は、ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ１１２と同様に、ＤＣ−ＡＣインバータおよび関連するＡＣトラクションモータもしくは負荷（図１には示さず）を制御して、ＤＣリンク１０８の電圧を制御することができ、それによって回生制動エネルギーまたは再生負荷が第１のＥＳＳ１０４および第２のＥＳＳ１０６の両方に同時にエネルギーを選択的に伝送することを可能にする。限定はしないが、第１のＥＳＳ１０４を再充電するためのエネルギーがより強く要求される場合、および第２のＥＳＳ１０６が満充電である場合には、コントローラ１１４は、ＤＣリンク１０８から第２のＥＳＳ１０６へエネルギーを伝送しないように選択することができる。
【００２７】
コントローラ１１４は、本明細書で説明するように実行可能なアナログおよび／またはデジタルコントローラの任意の好適な組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１１４は、コンピューティングデバイスを含む。図２は、システム１００で使用することができる例示的なコンピューティングデバイス２００のブロック図である。例示的な実施形態では、コンピューティングデバイス２００は、メモリ２０６と、プログラムされた命令を実行するための、メモリ２０６に結合されたプロセッサ２０４と、を含む。プロセッサ２０４は、１つまたは複数の処理ユニット（例えば、マルチコア構成の）を含むことができる。コンピューティングデバイス２００は、メモリ２０６および／またはプロセッサ２０４をプログラムすることにより、本明細書に記載した１つまたは複数の動作を実行するようにプログラム可能である。例えば、プロセッサ２０４は、１つまたは複数の実行可能な命令として動作を符号化し、メモリデバイス２０６に実行可能な命令を提供することによって、プログラムすることができる。実行可能な命令は、プロセッサ２０４によって実行されると、プロセッサ２０４がそれに符号化された動作を実行する。
【００２８】
プロセッサ２０４は、これらに限らないが、汎用中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）、および／または本明細書に記載の機能を実行することが可能な他の任意の回路またはプロセッサを含むことができる。本明細書に記載する方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリデバイスを含むコンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、プロセッサ２０４によって実行されると、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサ２０４に実行させる。上記の例は例示的なものに過ぎず、したがって、プロセッサという用語の定義および／または意味を決して限定するものではない。
【００２９】
本明細書に記載したように、メモリデバイス２０６は、実行可能な命令および／または他のデータなどの情報を記憶し読み出すことを可能にする１つまたは複数のデバイスである。メモリデバイス２０６は、限定はしないが、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、および／またはハードディスクなどの１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含むことができる。メモリデバイス２０６は、限定はしないが、メンテナンスイベントログ、診断項目、障害メッセージ、ならびに／または本明細書に記載する方法およびシステムと共に使用するのに好適な他の形式のデータを記憶するように構成することができる。
【００３０】
図示する実施形態では、コンピューティングデバイス２００は、プロセッサ２０４に結合されたプレゼンテーションインターフェース２０８を含む。プレゼンテーションインターフェース２０８は、限定はしないが、インストレーションデータ、構成データ、テストデータ、エラーメッセージ、および／または任意の他のタイプのデータなどの情報をユーザ２１４に出力（例えば、表示、印刷、および／または他の出力を）する。例えば、プレゼンテーションインターフェース２０８は、表示デバイスに結合されたディスプレイアダプタ（図２には示さず）を含むことができ、表示デバイスとしては、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および／または「電子インク」ディスプレイなどがある。いくつかの実現形態では、プレゼンテーションインターフェース２０８は複数のディスプレイ装置を含む。加えて、または択一的に、プレゼンテーションインターフェース２０８は、プリンタを含んでもよい。他の実施形態では、コンピューティングデバイスは、プレゼンテーションインターフェース２０８を含まず、および／または表示デバイスに結合されない。
【００３１】
例示的な実施形態では、コンピューティングデバイス２００は、ユーザ２１４から入力を受け取る入力インターフェース２１０を含む。例えば、入力インターフェース２１０は、選択、要求、本人確認情報、および／または本明細書に記載する方法およびシステムと共に使用するのに適したユーザ２１４からの他の任意のタイプの入力を受け取るように構成することができる。典型的な実施形態では、入力インターフェース２１０はプロセッサ２０４に結合され、例えば、キーボード、カードリーダ（例えばスマートカードリーダ）、ポインティングデバイス、マウス、スタイラスペン、タッチセンサパネル（例えば、タッチパッドまたはタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出器、および／または音声入力インターフェースを含むことができる。タッチスクリーンなどの単一の構成要素は、プレゼンテーションインターフェース２０８の表示デバイスおよび入力インターフェース２１０の両方として機能することができる。他の実施形態では、コンピューティングデバイスは、入力インターフェース２１０を含まない。
【００３２】
例示的な実施形態では、コンピューティングデバイス２００は、メモリ２０６および／またはプロセッサ２０４に結合された通信インターフェース２１２を含む。通信インターフェース２１２は、別のコンピューティングデバイス２００、遠隔センサ、検出機器などの１つまたは複数の遠隔デバイスと通信するように結合される。さらに、通信インターフェース２１２は、限定しないが、電力コンバータ１１２、スイッチ１３６および１３８、ならびに負荷１０２などの、コンピューティングデバイス２００によって制御される装置または構成要素と通信するように結合することができる。通信インターフェース２１２は、限定しないが、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、入出力ポート、アナログデジタル入出力ポート、および移動体通信アダプタを含むことができる。図２では単一の通信インターフェース２１２を示しているが、他の実施形態では、コンピューティングデバイス２００は、複数の通信インターフェース２１２を含む。
【００３３】
システムおよびアプリケーションを動作させるための命令は、本明細書に記載する処理のうちの１つまたは複数を実行するために、プロセッサ２０４による実行のための非一時的なメモリ２０６に関数形式で格納される。異なる実現形態では、これらの命令は、メモリ２０６などの異なる物理的または有形のコンピュータ可読媒体、またはコンピュータ可読媒体２１８などの他のメモリで具現化することができ、それは、限定しないが、フラッシュドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、サムドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクなどを含むことができる。さらに、命令は、非一時的なコンピュータ可読媒体２１８に関数形式で格納され、それは、限定しないが、フラッシュドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、サムドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクなどを含むことができる。コンピュータ可読媒体２１８は、プロセッサ２０４によるアクセスおよび／または実行を可能にするために、コンピューティングデバイス２００に選択的に挿入可能、および／または取り外し可能である。一例では、コンピュータ可読媒体２１８は、ＣＤ／ＤＶＤドライブに挿入または配置される光ディスクまたは磁気ディスク、あるいはメモリ２０６および／またはプロセッサ２０４に関係する他のデバイスを含む。いくつかの例では、コンピュータ可読媒体２１８は、取り外し可能でなくてもよい。
【００３４】
図３は、ＤＣ電力システム１００を含む電気推進システム３００の単純化した概略図である。電気推進システム３００は、純粋な電気推進システムまたはハイブリッド電気推進システムとすることができる。システム３００では、ＤＣ負荷１０２は、多相（典型的には図３に示すように３相）インバータ３０２およびホイール３０６に結合されたトラクションモータ３０４を含む。ホイール３０６に直接接続されて図示されているが、モータ３０４は、限定はしないが、変速機、１つもしくは複数のギア、トランスアクスル、および差動装置を介してホイール３０６に動作可能に結合することができる。コントローラ１１４は、選択的に、例えばスロットルからの出力またはトルクコマンドに応答するなどして、インバータ３０２の動作を制御し、ＤＣリンク１０８からモータ３０４へエネルギーを供給して、ホイール３０６を駆動し、システム３００を搭載した車両（図示せず）を推進させる。他の実施形態では、異なるコントローラ（図示せず）がインバータ３０２を制御する。惰性走行、制動、および他の再生負荷状態中には、ホイール３０６がモータ３０４を駆動し、モータ３０４が発電機として働いて、インバータ３０２を介してＤＣリンク１０８に結合される電力出力を生成する。
【００３５】
図４は、ＤＣ電力システム１００を含むハイブリッド電気自動車（図示せず）のための電気推進システム４００の単純化した概略図である。システム４００では、ＤＣ負荷１０２は、ＡＣトラクションモータ３０４に結合された３相ＤＣ−ＡＣインバータ３０２を含む。システム４００はまた、発電機モータ４０４に結合された３相ＤＣ−ＡＣインバータ４０２を含む。モータ３０４および４０４はギアシステム４０６に結合され、ギアシステム４０６はホイール３０６に動作可能に結合される。モータ３０４および４０４は、正および負のトルクレベル、ならびに時計回りの回転方向および反時計回りの回転方向に動作するように設計される。例示的な実施形態では、ギアシステム４０６は、遊星ギアシステムである。あるいは、ギアシステム４０６は、ホイール３０６を駆動するのに適した他の任意のギアシステムであってもよい。システム４００は、ヒートエンジン４０８を含む。ヒートエンジン４０８は、ガソリン燃焼エンジン、ディーゼルエンジン、スチームエンジン（蒸気機関）、または他の任意の好適な内部または外部燃焼ヒートエンジンとすることができる。コントローラ１１４は、選択的に、例えばスロットルからの出力またはトルクコマンドに応答するなどして、インバータ３０２の動作を制御し、ＤＣリンク１０８からモータ３０４へエネルギーを供給して、ホイール３０６を駆動し、システム３００を搭載した車両（図示せず）を推進させる。コントローラ１１４は、インバータ４０２の動作を選択的に制御して、ＤＣリンク１０８からモータ４０４へエネルギーを供給し、ヒートエンジン４０８および／またはホイール３０６をクランクする（始動する）。他の実施形態では、異なるコントローラ（図示せず）が、インバータ３０２および／または４０２を制御する。惰性走行、制動、および他の再生負荷状態中には、ホイール３０６がモータ３０４および／または４０４を駆動し、モータ３０４および／または４０４が発電機として働いて、インバータ３０２および／または４０２を介してＤＣリンク１０８に結合される電力出力を生成する。
【００３６】
図５は、ＤＣ負荷１０２に対するシステム１００（両方とも図１に示す）によるシミュレートされた電力供給のグラフである。トレース５００は、経時的に負荷１０２に供給される電力を定格出力のパーセントとして示す。トレース５０２は、第１のＥＳＳ１０４（図１に示す）によって供給され受け取られる電力を示す。トレース５０４は、第２のＥＳＳ１０６（図１に示す）によって供給され受け取られる電力を示す。時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、第１のＥＳＳ１０４から負荷１０２へ電力が供給され、第２のＥＳＳ１０６は負荷１０２に電力を供給しない。時刻ｔ１からｔ２までは、負荷１０２は電力を生成している（すなわち、負の消費電力を有しており、しばしば回生制動モードで動作していると呼ばれる）。電力の一部は第１のＥＳＳ１０４へ供給され、一部は第２のＥＳＳ１０６へ（コンバータ１１２（図１に示す）を通して）供給される。時刻ｔ３からｔ４までは、第１のＥＳＳ１０４から負荷１０２へ電力が供給される。時刻ｔ４から時刻ｔ５までは、第１のＥＳＳ１０４は負荷１０２で必要な電力のすべてを提供することができず、負荷電力の一部は第２のＥＳＳ１０６によって（結合装置１１０（図１に示す）および／または電力コンバータ１１２を通して）提供される。時刻ｔ６からｔ７までと時刻ｔ８からｔ９までとの間に発生する電力サイクルは、時刻ｔ０とｔ５との間で発生するサイクルよりも後の時点で発生する。第１のＥＳＳ１０４の充電状態が前よりも低く、第１のＥＳＳ１０４は、負荷１０２が要求する電力を少ししか提供することができない。負荷１０２に供給される電力の大部分は、第２のＥＳＳ１０６から来る。
【００３７】
本明細書に記載した例示的な電力システムおよび方法は、電力負荷のための信頼性が高く、コストの低い複数ソースの電気システムを提供する。本システムは、第１のエネルギー蓄積システムおよび改良されたエネルギー利用における電力要求を低減することにより、いくつかの公知のシステムよりも向上した効率を提供する。実施形態は、第１のエネルギー蓄積システムから要求されるピーク電力を減少させることにより、いくつかの公知のシステムに対して第１のエネルギー蓄積システムの寿命を延ばすことができる。さらに、例示的なシステムは、第１のエネルギー蓄積システムが比較的低い充電状態である場合、特に放電動作中に、改良されたＤＣリンク電圧制御を提供することができる。結合装置および双方向電力コンバータを使用して、第２のエネルギー蓄積システムの出力電圧を昇圧することにより、結合装置を用いないシステムと比較して、双方向電力コンバータのより低い電力定格のデバイスの使用が可能になる。さらに、再生負荷から第２のＥＳＳへの高電力回生エネルギーの取り込みは、典型的には、より高い電圧レベルで発生し、したがって、より低い電流値を必要とし、より低コストの電力コンバータを必要とする。
【００３８】
以上、本システムおよび方法の例示的な実施形態について、詳細に説明した。本システムおよび方法は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップから独立に、かつ別個に利用することができる。例えば、本システムは、他の装置、システム、および方法と組み合わせて使用することも可能であり、本明細書に記載したシステムだけの実施に限定されるものではない。むしろ、例示的な実施形態は、他の多くの用途と関連して実現および利用することができる。本開示の様々な実施形態の具体的な特徴をいくつかの図面には示してあり、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態は、１つまたは複数の電子装置またはコンピューティングデバイスの使用を含む。このような装置は、典型的には、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）などのプロセッサもしくはコントローラ、および／または本明細書に記載した機能を実行することができる他の任意の回路もしくはプロセッサを含む。本明細書に記載した方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含むコンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、プロセッサによって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。上記の例は例示的なものに過ぎず、したがって、プロセッサという用語の定義および／または意味を決して限定するものではない。
【００４０】
この明細書は、実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許されうる範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００４１】
１００  ＤＣ電力システム
１０２  負荷
１０４  第１のＥＳＳ
１０６  第２のＥＳＳ
１０８  ＤＣリンク
１１０  結合装置
１１２  双方向ＤＣ−ＤＣ電力コンバータ
１１４  コントローラ
１１６  ハイサイド（第１のＥＳＳ）
１１７  ハイサイドバス
１１８  ローサイド（第１のＥＳＳ）
１１９  ローサイドバス
１２０  ハイサイド（ＤＣリンク）
１２２  ローサイド（ＤＣリンク）
１２４  ハイサイド（第２のＥＳＳ）
１２６  ローサイド（第２のＥＳＳ）
１２８  ダイオード
１３０  ＳＣＲ
１３２  電気接触器
１３４  インダクタ
１３６  第１のスイッチ
１３８  第２のスイッチ
１４０  第１のダイオード
１４２  第２のダイオード
２００  コンピューティングデバイス
２０４  プロセッサ
２０６  メモリ
２０８  プレゼンテーションインターフェース
２１０  入力インターフェース
２１２  通信インターフェース
２１８  コンピュータ可読媒体
３００  推進システム
３０２  ３相インバータ
３０４  トラクションモータ
３０６  ホイール
４００  推進システム
４０２  ３相インバータ
４０４  トラクションモータ
４０６  ギアシステム
４０８  ヒートエンジン
５００  トレース
５０２  トレース
５０４  トレース
【図１】
2016073195.tif 000003
【図２】
2016073195.tif 000004
【図３】
2016073195.tif 000005
【図４】
2016073195.tif 000006
【図５】
2016073195.tif 000007
【外国語明細書】
2016073195000001.pdf