JP2010525981A - 複合エネルギシステムを制御するシステム - Google Patents

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Abstract

エネルギを複合エネルギシステム内に蓄積する方法（１００、２００）を含めた、複合エネルギシステム（１０）を制御する方法および装置が開示されている。複合エネルギシステムは、トラクション負荷部（１６）と、第１の基準を第１の動作範囲内に維持するように構成された第１のエネルギ消費システム（１８）とを有する。この方法は、トラクション負荷部から複合エネルギシステムにエネルギを受け入れ、第１の基準が第１の動作範囲内にある場合に、第１のエネルギを第１のエネルギ消費システムに配給する（１１０）ことを含む。

Description

本発明は、複合エネルギシステムに関し、より詳細には、複合エネルギシステムを制御する方法および装置に関する。
複合エネルギシステムは通常、１つまたは複数の負荷部、例えば、車両トラクション装置の負荷部から機械的に切り離された原動機、例えば、クランクシャフトを有するエンジンを含む。また、複合エネルギシステムは通常、エンジン過出力モード時のエンジンか、または車両発電制動モード時のトラクション装置のいずれかから受け取ったエネルギを蓄積するように構成されたエネルギ貯蔵装置を含む。多くの場合、エンジンおよび貯蔵装置は、例えば、モータ−発電機を介して負荷部に電気的に接続されて、エンジンが従来の駆動機構ではなくエネルギ源としても機能するのを可能にし、貯蔵装置が発電制動装置で再生されたエネルギを回収するのを可能にする。再生エネルギの量および再生頻度は通常、貯蔵装置内に蓄積されるエネルギに対する容量限界とは無関係であり、しばしば容量限界を超える。貯蔵装置に過度に蓄えることで貯蔵装置に損傷を与える恐れがあり、損傷を回避するかまたは軽減するために、再生エネルギを熱として不必要に浪費することがある。
クマール（Ｋｕｍａｒ）によって出願された（特許文献１）は、複合エネルギ貯蔵方法を開示している。（特許文献１）は、現在および次の進行路状況に関する情報を求めて、主貯蔵装置が蓄積し、かつ／または受け取ることができるエネルギ容量に応じて、電力貯蔵所要量を算出するエネルギ管理プロセッサについて記載している。これらの算出に基づき、エネルギ管理プロセッサは、再生エネルギ、原動機、または補助貯蔵装置などの複数のエネルギ源のうちのどれを使用して、エネルギ貯蔵装置を充電すべきかをさらに判断する。（特許文献１）はまた、主貯蔵装置が受け取ることができない、かつ／または補助貯蔵装置などのオプションのエネルギ源に蓄積できないエネルギの経路決定について記載している。（特許文献１）は、補助貯蔵装置が受け取ることができない、かつ／または熱エネルギとして放散させるためにブレーキグリッドに蓄積できないエネルギの経路決定についてさらに記載している。
（特許文献１）では、次の進行路に関する情報に応じて電力貯蔵所要量を算出し、複数のエネルギ源のうちのどれが主エネルギ貯蔵装置を充電すべきかを選択的に判断することができるが、熱放散を通じて再生エネルギを不必要に浪費する恐れがある。
米国特許出願公開第２００６／０００５７３７号明細書
本開示は、上記の欠点の１つまたは複数を解決することを目的とする。
１つの態様では、本開示は、複合エネルギシステムにエネルギを蓄積する方法に関する。複合エネルギシステムは、トラクション負荷部と、第１の基準を第１の動作範囲内に維持するように構成された第１のエネルギ消費システムとを含む。この方法は、トラクション負荷部から複合エネルギシステムにエネルギを受け入れ、第１の基準が第１の動作範囲内にある場合に、第１のエネルギを第１のエネルギ消費システムに配給することを含む。
別の態様では、本開示は、第１、第２、および第３のエネルギ源を含む複合エネルギシステムに関する。このシステムはまた、選択的に送られたエネルギに応じて、第１の基準を少なくとも第１の動作範囲値内にするように構成された少なくとも１つの補助負荷部を含む。システムは、第１の基準が第１の動作範囲値内にある場合に、第１、第２、または第３のエネルギ源の少なくとも１つから少なくとも１つの補助負荷部にエネルギを選択的に送るように構成されたコントローラをさらに含む。
さらに別の態様では、本開示は、複合エネルギシステムを制御する方法に関する。その方法は、トラクション負荷部からの再生エネルギ量を示す第１のエネルギ量を求め、エネルギ貯蔵装置内のエネルギ量を示す第２のエネルギ量を求めることを含む。方法はまた、少なくとも１つのエネルギ消費システムの少なくとも１つの動作状態を特定し、第１のエネルギ量の少なくとも一部をエネルギ貯蔵装置か、または少なくとも１つのエネルギ消費システムかのいずれかに配給することを含む。
本開示による例示的な複合エネルギシステムの概略図である。 図１のコントローラによって実施されるように構成された例示的な方法の概略ブロック図である。 図２の方法による階層を確立する例示的な方法の概略ブロック図である。
図１は、例示的な複合エネルギシステム１０を示している。特に、システム１０は、エンジン１２および貯蔵装置１４を含むことができ、ハブ２０を介してトラクション負荷部１６および補助負荷部１８にエネルギを選択的に供給するように構成することができる。ハブ２０は、エンジン１２および／またはトラクション負荷部１６からエネルギを選択的に受け取り、受け取ったエネルギを貯蔵装置１４、トラクション負荷部１８、および／または補助負荷部１８に送ることができる。システム１０はまた、エンジン１２および貯蔵装置１４の動作を効果的に制御し、かつ／またはハブ２０を介してシステム１０の１つまたは複数の構成要素にエネルギを送るコントローラ２２を含むことができる。システム１０は、例えば、機関車、オンハイウェイまたはオフハイウェイ車両、発電設備、および／または他の作業遂行機械などの機械に動作可能に組み込むことができる。システム１０は、例えば、伝達装置、歯車装置、電線用および／または流体用導管、ならびに／あるいは当技術分野で公知の他の構成要素などの、１つまたは複数の増設したおよび／または異なる構成要素を含むことができると考えられる。
エンジン１２は、任意の動力源、例えば、ガソリンもしくはディーゼル燃焼機関、燃料電池、天然ガス機関、および／または当技術分野で公知の他の任意のエネルギ生成装置を含むことができる。エンジン１２はまた、原動機、例えば、トラクション負荷部１６および補助負荷部１８から機械的に切り離されたクランクシャフト（図示せず）を含むことができる。エンジン１２は、電気回路および／または流体回路を介してハブ２０に動作可能に接続し、エネルギ源として効果的に機能することができる。エンジン１２は、コントローラ２２によって制御されて、コントローラ２２が、エンジン１２の１つまたは複数の動作パラメータ、例えば、燃焼室に注入される燃料の量や吸気弁および排気弁のタイミングなどを変えたのに応じて、エンジンからのエネルギ出力量を選択的に変えることができる。
貯蔵装置１４は、例えば、電気回路などの任意のエネルギ源を含むことができ、エネルギを選択的に受け取り、蓄積し、供給するように構成することができる。貯蔵装置１４は、ハブ２０を介してエンジン１２および／またはトラクション負荷部１６からエネルギを受け取り、エネルギをバッテリ内に蓄積し、かつ／またはエネルギをトラクション負荷部１６および／または補助負荷部１８に供給する電気回路を含むことができる。したがって、貯蔵装置１４は、電気エネルギ、例えば、電流および／または電圧をハブ２０から受け取ることができ、電気エネルギをバッテリ内に蓄積することができる。貯蔵装置１４は、任意の数量、タイプ、および／または容量のバッテリならびに／あるいは当技術分野で公知の他の構成要素を含むことができると考えられる。貯蔵装置１４は、電気エネルギを蓄積するように構成された１つまたは複数のコンデンサを含むことができるとも考えられる。さらに、貯蔵装置１４は、それに代えて、流体エネルギ、例えば、加圧流体を受け取り、蓄積するように構成された１つまたは複数のポンプおよび／またはアキュムレータを備えた流体回路として構成することができると考えられる。
トラクション負荷部１６は、例えば、トラクション装置、船用プロペラ、発電設備、および／または当技術分野で公知の任意のタイプの推進負荷部などの、機械の１つまたは複数の推進要素を含むことができる。特に、トラクション負荷部１６は、推進モードにおいて、ハブ２０から送られたエネルギを消費するように動作することができ、発電制動モードにおいて、ハブ２０に送られるエネルギを生成するように動作することができる。例えば、トラクション負荷部１６は、推進モードにおいて、ハブ２０から受け取った電気エネルギを、１つまたは複数の車軸に供給される機械エネルギに変換するように構成されたモータ−発電機を含むことができる。さらに、モータ−発電機は、発電制動モードにおいて、１つまたは複数の車軸から受け取った機械エネルギを、ハブ２０に供給される電気エネルギに変換するように構成することができる。トラクション負荷部１６は可変負荷とすることができ、定期的に動作することができ、システム１０の作動時に動的に変化することができ、エンジン１２および／または貯蔵装置１４の１つまたは複数の動作パラメータに影響を及ぼして、相応的に変化させることができる。例えば、トラクション負荷部１６は、トラクション装置が様々な材料および／または様々な粗さ等級の面と相互作用するときに変化することができ、１つまたは複数の被動要素の慣性が増減するときに変化することができ、かつ／または当技術分野で公知の任意の態様で変化することができる。
補助負荷部１８は、例えば、排出物削減システム、エンジン冷却システム、エンジン潤滑システム、ＨＶＡＣシステム、ブレーキシステム、油圧システム、電気モータシステム、および／または当技術分野で公知の任意のタイプの非推進負荷部などの、機械の１つまたは複数の非推進要素を含むことができる。例えば、補助負荷部１８は、ラジエータファン、オイルポンプ、触媒トラップ再生器、ＨＶＡＣコンプレッサもしくはファン、ステアリング液ポンプ、ブレーキ液ポンプ、吸気ヒータ、触媒ヒータ、電気モータファン、および／または当技術分野で公知の他の任意の要素を含むことができる。補助負荷部１８は、可変負荷とすることができ、定期的に動作することができ、動作持続時間および／またはスケジュールを可変とすることができ、かつ／あるいはシステム１０またはそれの構成要素の望ましいおよび／または必要とされる動作を達成するのに不可欠であることもあるし、なくてもよいこともある。例えば、触媒トラップ再生器は、排気物質を望ましい量にするために、１日に１回の再生を必要とすることがあろうし、オイルポンプは、エンジン１２を望ましい形で潤滑するために、連続して作動することを必要とすることがあろうし、かつ／またはＨＶＡＣファンは、運転室内を望ましい温度にするために、定期的な作動を必要とすることがあろう。補助負荷部１８はそれぞれ、動作範囲を有することができ、その動作範囲内では、例えば、スイッチを入れるなどして構成要素を機能させることができ、動作範囲外では、例えば、スイッチを切るかまたは空転させるなどして構成要素の機能を停止させることができると考えられる。
ハブ２０は、エンジン１２および／またはトラクション負荷部１６からエネルギを選択的に受け取り、機械エネルギから電気エネルギに変換し、かつ／または電気エネルギを貯蔵装置１４および／または補助負荷部１８に供給するように構成することができる。ハブ２０は、機械エネルギを受け取り、ロータを回転させ、ステータ内に電流を発生させるように構成された、従来からある任意のモータ−発電機を含むことができる。ハブ２０はまた、従来からある任意のインバータを含むことができる。モータ−発電機およびインバータの動作は、当技術分野で公知であり、これ以上説明することはしない。ハブ２０は、電気エネルギの方向および送り先を選択的に管理し、割り振るように構成された、１つまたは複数の従来からあるスイッチを含むこともできる。１つまたは複数のスイッチには、機械式スイッチや、仮想の、例えば、ソフトウェアによるスイッチを含めることができる。１つまたは複数のスイッチは、当技術分野で公知であり、これ以上説明することはしない。ハブ２０は、様々な構成要素を相互接続する電気回路をさらに含むことができると考えられる。ハブ２０は、流体エネルギ、例えば、加圧流体を受け取り、かつ／または配給するように構成された１つまたは複数のポンプおよび／またはアキュムレータを備えた流体回路を含むことができるとも考えられる。
コントローラ２２は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、メモリ、データ記憶装置、通信ハブ、および／または当技術分野で公知の他の構成要素を含むことができる。特に、コントローラ２２は、システム１０の１つまたは複数のパラメータを監視することができ、エンジン１２、貯蔵装置１４、および／またはハブ２０の動作に影響を及ぼすことができる。コントローラ２２は、システム１０が関連し得る機械のさらなる様々な機能を制御できる一般的な機械制御システム内に組み込むことができると考えられる。コントローラ２２は、１つまたは複数のセンサ２４、２６、２８、３０から入力信号を受け取り、１つまたは複数のアルゴリズムを実行して適切な出力信号を導出し、エンジン１２、貯蔵装置１４、および／またはハブ２０の制御に影響を及ぼす出力信号を送出する。例えば、コントローラ２２は、エンジン１２に供給される燃料の量、エンジン１２に付属する吸気弁および排気弁のタイミング、貯蔵装置１４および／またはインバータおよび／またはモータ−発電機および／またはハブ２２のスイッチに関連する電流の指向性流れ、当技術分野で公知の、エンジン１２および／または貯蔵装置１４および／またはハブ２２に関連するさらなる機能および／またはパラメータ、ならびに／あるいはそれらの１つまたは複数の組み合わせを制御することができる。コントローラ２２はまた、当技術分野で公知のように、１つまたは複数の通信回線（図示せず）を介して信号を受け取り、送出することもできると考えられる。
センサ２４、２６、２８、３０にはそれぞれ、検出した物理パラメータに応じて信号を確立するように構成された１つまたは複数の従来型センサを含めることができる。センサ２４は、エンジン１２の１つまたは複数の動作パラメータを検出するように構成することができる。例えば、センサ２４は、供給される燃料の量または速度、クランクシャフトの回転数、排気弁または吸気弁のタイミング、マニホルドの圧力および／または温度、エンジン温度、当技術分野で公知の他の任意のパラメータ、ならびに／あるいはそれらの任意の組み合わせを検出するように構成することができる。センサ２６は、貯蔵装置１４の１つまたは複数の動作パラメータを検出するように構成することができる。例えば、センサ２６は、バッテリに関連する電荷または電圧、当技術分野で公知の他の任意のパラメータ、および／またはそれらの組み合わせを検出するように構成することができる。センサ２８、３０は、それぞれトラクション負荷部１６および補助負荷部１８の１つまたは複数の動作パラメータを検出するように構成することができる。例えば、センサ２８、３０は、トルクの大きさ、回転数、継続時間、供給されるエネルギ量、当技術分野で公知の他の任意のパラメータ、および／またはそれらの組み合わせを検出するように構成することができる。
センサ２４、２６、２８、３０には、共通の動作パラメータに関する複数の信号を確立する複数のセンサを含めることができると考えられ、複数の信号は、例えば、平均化や集計によって共通の信号に統合できると考えられる。センサ２４、２６、２８、３０には、例えば、赤外線センサやレーダセンサ、流量計、熱電対、圧力変換器、および／または当技術分野で公知の他の任意のセンサなどの当技術分野で公知の任意のタイプのセンサを取り入れることができるとも考えられる。さらに、センサ２４、２６、２８、３０は、それぞれエンジン１２、貯蔵装置１４、トラクション負荷部１６、および補助負荷部１８に対して任意の位置に配置することができると考えられる。
図２は、例示的な制御方法１００を示している。方法１００は、複合エネルギシステム１０を制御するコントローラ２２によって実施することができる。具体的には、方法１００は、再生エネルギ量を求め（ステップ１０２）、貯蔵装置１４内のエネルギ量を求める（ステップ１０４）ことを含むことができる。方法１００はまた、１つまたは複数のエネルギ消費システムの少なくとも１つの動作状態を特定し（ステップ１０６）、エネルギ評価に応じてエネルギ消費システムの階層を確立する（ステップ１０８）ことを含むことができる。方法１００は、エネルギを配給する（ステップ１００）ことをさらに含むことができる。方法１００では、ステップ１１０の後でステップ１０２に戻り得ることが企図されている。また、企図するところでは、方法１００のステップは任意の順序で実施でき、本明細書では、単に例示を目的として、特定の順序でもって説明されている。さらに、方法１００は、連続的におよび／または周期的に、一定の頻度でも一定の頻度でなくても実施することができると考えられる。
ステップ１０２は、再生エネルギ量を求めることを含むことができる。特に、コントローラ２２は、トラクション負荷部１６の動作状態を示す、センサ２８からの１つまたは複数の信号を受け取ることができる。コントローラ２２は、トラクション負荷部１６が再生可能な制動モードで動作していると特定することができ、トラクション負荷部１６によって生成される電気エネルギ量を求めることができる。例えば、コントローラ２２は、例えば、車軸やロータなどの、トラクション負荷部１６の１つまたは複数の回転要素の方向および回転数を示す、センサ２８からの信号を受け取ることができ、例えば、数式、１つまたは複数の参照テーブルまたはマップ、および／または他の任意の関数関係などの１つまたは複数のアルゴリズムを実行して、再生電気エネルギ量を求めることができる。ステップ１０２は、当技術分野で公知の任意のパラメータに応じて、再生エネルギ量を求めることを含むことができると考えられる。
ステップ１０４は、貯蔵装置１４内のエネルギ量を求めることを含むことができる。特に、ステップ１０４は、コントローラ２２が、貯蔵装置１４の１つまたは複数の動作パラメータを示す、センサ２６からの１つまたは複数の信号を受け取って、貯蔵装置１４から入手可能なエネルギ量を見積もることを含むことができる。例えば、ステップ１０４は、コントローラ２２が、バッテリ内の電圧を示す信号を受け取ることを含むことができ、例えば、数式、１つまたは複数の参照テーブルまたはマップ、および／または他の任意の関数関係などの１つまたは複数のアルゴリズムを実行して、貯蔵装置１４内の電気エネルギ量を求めることを含むことができる。ステップ１０４は、当技術分野で公知の任意のパラメータに応じて、貯蔵装置１４に関連するエネルギ量を求めることを含むことができると考えられる。
ステップ１０６は、１つまたは複数のエネルギ消費システムの少なくとも１つの動作状態を特定することを含むことができる。特に、ステップ１０６は、コントローラ２２が、補助負荷部１８の１つまたは複数のパラメータを示す、センサ３０からの１つまたは複数の信号を受け取ることを含むことができる。例えば、ステップ１０６は、コントローラ２２が、温度、例えば、エンジン冷却液温度、電気モータ温度、ＨＶＡＣ温度、触媒温度、および／またはシステム１０に関連する、当技術分野で公知の他の任意の温度パラメータを示す信号を受け取ることを含むことができる。したがって、コントローラ２２は、例えば、所与の基準、例えば、動作温度が、最小値、例えば、最小温度より高く、かつ最大値、例えば、最大温度より低い場合、それぞれのエネルギ消費システムの動作状態が、第１の動作状態範囲、例えば、所望の動作範囲に入っていると判断することができる。あるいは、コントローラ２２は、例えば、所与の基準が、最小値より低いかまたは最大値より高い場合に、それぞれのエネルギ消費システムの動作状態が望ましい動作状態範囲外であると判断することができる。さらに、コントローラ２２は、例えば、所与の基準が、最小値または最大値に近い場合に、それぞれのエネルギ消費システムの動作状態が、第１の動作状態範囲に入るか、またはそこから外れる可能性があると判断することができる。ステップ１０６は、任意の動作値範囲に関係する任意のタイプの所与の基準に応じて、任意のタイプのエネルギ消費システムの動作状態を特定することを含むことができると考えられる。所与の基準および／または動作状態範囲は、例えば、前もって決めることができ、調整可能であり、かつ／または流動的であり得るとも考えられる。
ステップ１０８は、エネルギ評価に応じて、エネルギ消費システムの階層を確立することを含むことができる。特に、ステップ１０８は、方法２００によって１つまたは複数のエネルギ消費システムを分類することを含むことができる。ステップ１０８および、特に、方法２００については、図３を参照して下記にさらに説明する。
ステップ１１０は、エネルギを配給することを含むことができる。特に、ステップ１１０は、再生エネルギ量、例えば、ステップ１０２で求めたエネルギ量を、ステップ１０８で確立した階層に応じて、１つまたは複数のエネルギ消費システムの間で配分することを含むことができる。例えば、ステップ１１０は、コントローラ２２が、ハブ２０の１つまたは複数の構成要素の動作に影響を及ぼして、補助負荷部１８および／または貯蔵装置１４に向かうエネルギの方向および送り先を制御することを含むことができる。ステップ１１０は、再生エネルギの一部をランクが最も高いエネルギ消費システムに配給し、再生エネルギ量の別の一部を２番目にランクが高いエネルギ消費システムに配給し、再生エネルギ量の実質的にすべてをランクが最も高いエネルギ消費システムに配給し、かつ／または再生エネルギ量を任意の望ましい方法により配分することを含むことができる。
図３は、例示的な方法２００を示している。方法２００は、機械の現在の動作状態を特定し、将来の動作状態を予測する（ステップ２０２）ことを含むことができる。方法２００はまた、１つまたは複数のエネルギ消費システムに対するエネルギ評価を求め（ステップ２０４）、求めたエネルギ評価に応じて、エネルギ消費システムにランクを付ける（ステップ２０６）ことを含むことができる。
ステップ２０２は、システム１０を動作可能に組み込むことができる機械、例えば、車両の現在の動作状態を特定し、将来の動作状態を予測することを含むことができる。特に、ステップ２０２は、エンジン１２、貯蔵装置１４、トラクション負荷部１６、および補助負荷部１８の１つまたは複数の動作パラメータを示す、センサ２４、２６、２８、３０からの１つまたは複数の信号を受け取ることを含むことができる。さらに、ステップ２０２は、コントローラ２２が、１つまたは複数の受け取った信号を互いに、および／または、例えば、タイマや全地球測位システムなどの１つまたは複数のさらなる信号に機能上関連させることを含むことができる。したがって、コントローラ２２は、機械の現在の動作状態を機能上特定し、例えば、数式、１つまたは複数の参照テーブルもしくはマップ、および／または他の任意の関数関係などの１つまたは複数のアルゴリズムを実行して、関連する機械の将来の動作状態を導出することによって、機械の将来の動作状態を機能上予測することができる。例えば、コントローラ２２は、エンジン１２が低回転数／高トルクの動作状態から、高回転数／低トルクの動作状態に移行する移行状態で動作していると特定することができ、相応して、関連する機械が加速しつつあると特定することができる。同様に、コントローラ２２は、エンジン１２が高回転数の動作状態を維持しながら定常状態で動作していると特定することができ、相応して、関連する機械が将来のある時点で減速され、システム１０が、将来のある時点で発電制動モードで動作すると予測することができる。ステップ２０２は、コントローラ２２が、幾つかの動作パラメータを機能上関連させて、関連する機械の現在の動作状態を特定し、将来の動作状態を予測することを含むことができると考えられる。関連する機械およびシステム１０は、現時点で動作し、かつ／または当技術分野で公知の任意の動作状態に移行するように構成することができるとも考えられる。
ステップ２０４は、少なくとも１つのエネルギ消費システムに対するエネルギ評価を求めることを含むことができる。特に、ステップ２０４は、所与のエネルギ量、例えば、単位エネルギが、第１の基準にもたらし得る予想される効果に応じて、１つまたは複数のエネルギ消費システムに対するエネルギ評価を、別の１つまたは複数のエネルギ消費システムに対する同様に求めたエネルギ評価に対応させて求めることを含むことができる。例えば、ステップ２０４は、コントローラ２２が、単位エネルギが第１の基準にもたらし得る予想される効果に応じて、第１のエネルギ消費システムに対する第１のエネルギ評価を確立し、単位エネルギが第２の基準にもたらし得る予想される効果に応じて、第２のエネルギ消費システムに対する第２のエネルギ評価を確立することを含むことができる。
さらに、ステップ２０４は、求めた第１および第２の確定効果を機能上互いに比較し、第１の効果が第２の効果よりも望ましいと判断することができる。すなわち、第１の効果は、第２の効果よりも単位エネルギ当たりのペイバック（ｐａｙｂａｃｋ）または戻し率（ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｔｕｒｎ）が大きいと予測することができる。相対的なペイバック、すなわち戻し率は、例えば、エネルギのコスト、エネルギ消費システムの動作効率の高低、エネルギ消費システムの動作が連続的、定期的、随時、必須、遅延可能、現在必要、および／または中断可能、であるかどうか、１つまたは複数の他のエネルギ消費システムまたはシステム１０の他の構成要素または関連する機械に作用する効果など、任意の方法に応じて特性化することができると考えられる。例えば、第１のエネルギ消費システム、例えば、排出物削減システムは、定期性が必須のシステムとして特徴付けることができ、第２のエネルギ消費システム、例えば、ＨＶＡＣシステムは、必要に応じて定期性とされるシステムとして特徴付けることができる。したがって、コントローラ２２は、定期性が必須のシステムの、単位エネルギ当たりのペイバックが、必要に応じて定期性とされるシステムの、単位エネルギ当たりのペイバックよりも重要、例えば、望ましいとすることができることから、ＨＶＡＣシステムに対するエネルギ評価よりも排出物削減システムに対するエネルギ評価を高く設定することができる。
ペイバックまたは戻し率、ひいてはエネルギ消費システムに対するエネルギ評価は流動的とすることができ、ステップ２０４は、エネルギ消費システムの変化特性を把握するように構成することができるとも考えられる。例えば、定期性が必須のシステムであることを特徴とする排出物削減システムは、例えば、最後の触媒再生からの時間や、関連する機械の他の予測される動作状態に応じて、その特徴が遅延可能性から現時点必須性に動的に変わることがある。さらに、ステップ２０４は、エネルギ貯蔵装置１４内に蓄積されたエネルギ量に応じて、単位エネルギに対するペイバックまたは戻し率を決めることができ、再生エネルギは、補助負荷部１８に向けられるのに加えて、またはそれの代替として、貯蔵装置１４に選択的に向けられ得ると考えられる。例えば、エネルギ貯蔵装置１４のエネルギ量が最大に近い場合、補助負荷部１８用の相対ペイバックを増やすことができ、エネルギ貯蔵装置１４のエネルギ量が最小に近い場合は、補助負荷部１８用の相対ペイバックを減らすことができ、さらに、エネルギ貯蔵装置１４のエネルギ量が最大と最小の間にある場合には、補助負荷部１８用の相対ペイバックを実質的にそのままにすることができる。
ステップ２０６は、求めたエネルギ評価に応じて、エネルギ消費システムにランクを付けることを含むことができる。特に、ステップ２０６は、当技術分野で公知の任意の方法によって、求めたエネルギ評価および関連するエネルギ消費システムを分類することを含むことができる。例えば、ステップ２０６は、エネルギ消費システムを最も高いエネルギ評価から最も低いものに順に分類することや、前もって定めた値よりもエネルギ評価が大きい１つまたは複数のエネルギ消費システムを第１のグループにグループ化し、同様に、その他の消費システムを次のグループにグループ化することを含むことができる。したがって、ステップ２０６は、階層によって１つまたは複数のエネルギ消費システムを分類するように構成することができる。
開示した方法および装置は、任意の複合エネルギシステムを制御するのに応用することができる。開示した方法および装置は、再生エネルギを有益に蓄積し、管理することができる。単に例示を目的として、方法１００、２００の実施が、オンハイウェイ車両に動作可能に組み込まれたシステム１０に関して下記に説明される。
システム１０は、オンハイウェイ車両に動作可能に組み込むことができ、トラクション負荷部１６は、車両を道路面に対して進ませるように動作可能に構成することができる。トラクション負荷部１６は、ハブ２０から電気エネルギを受け取り、例えば、トルクおよび回転数などの機械エネルギを１つまたは複数の車軸および／または車輪に送るように構成された１つまたは複数のトラクションモータを含むことができる。ハブ２０は、エンジン１２および／または貯蔵装置１４から電気エネルギを選択的に受け取ることができる。さらに、補助負荷部１８は、１つまたは複数のエネルギ消費システムを含むことができ、エネルギ消費システムを選択的に作動させるために、ハブ２０から電気エネルギを選択的に受け取ることができる。トラクション負荷部１６は、例えば、発電制動モード中に電気エネルギを選択的に生成し、電気エネルギを再生してハブ２２に向けることができる。発電制動モードおよび再生エネルギを含めた複合エネルギシステムの一般的な動作は、当技術分野で公知であり、これ以上説明することはしない。トラクション負荷部１６からハブ２２に送られた電気エネルギは、ハブ２２から貯蔵装置１４および／または１つまたは複数の補助負荷部１８にさらに送ることができる。
コントローラ２２は、１つまたは複数のエネルギ消費システムの間でエネルギの配給を制御するために、方法１００、２００を実施することができる。コントローラ２２は、再生エネルギ量を求め（ステップ１０２）、貯蔵装置１４内のエネルギ量を求める（ステップ１０４）ことができる。コントローラはまた、少なくとも１つのエネルギ消費システムの少なくとも１つの動作状態を特定する（ステップ１０６）こともできる。したがって、コントローラ１０２は、配給されるべき、システム１０内の入手可能なエネルギ量、例えば、再生エネルギ量を求め、エネルギ貯蔵装置１４内に蓄積されたエネルギ量、例えば、予備のエネルギ量を求め、エネルギを１つまたは複数のエネルギ消費システムに向けて送ることができるかどうかを判断することができる。
コントローラはまた、エネルギ消費システムの階層をそれぞれ対応するエネルギ値に応じて確立する（ステップ１０８）ことができる。特に、コントローラ２２は、方法２００を実施し、それぞれ求めたエネルギ評価（ステップ２０４）に応じて、１つまたは複数のエネルギ消費システムをランク付けする（ステップ２０６）ことができる。例えば、貯蔵装置１４は容量的に一杯ではないが、たとえ再生エネルギ量がエネルギ貯蔵装置１４の容量を超えないとしても、再生エネルギを補助負荷部１８の１つに送るペイバックが、再生エネルギを貯蔵装置１４に単に送るよりも重要であることがある。すなわち、触媒を再生する頻度を上げるために排気システムにエネルギを送ることにかかわるペイバックは、例えば、環境に排出される排出物の量を少なくし、かつ／またはエンジン１２の動作効率を上げることができて、再生エネルギをエネルギ貯蔵装置１４に単に送るよりも望ましいことがある。
さらに、再生エネルギ量がエネルギ貯蔵装置１４の容量を超える場合、エンジン１２の動作温度を下げるために、エンジン冷却液システムにエネルギを送ることにかかわるペイバックが、貯蔵装置１４を過度に充電しないように再生エネルギを浪費するよりも望ましいことがある。したがって、エネルギが入手可能であるが、エネルギをエンジン冷却液システムに送る必要がまだないときに、エネルギをエンジン冷却液システムに選択的に送ることによって、再生エネルギをエンジン冷却液システムに蓄積することができる。すなわち、エンジン冷却液温度が望ましい最大温度を超えたときであり、再生エネルギが入手できないときに、エネルギをエンジン冷却液システムに単に送るのではなく、エンジン冷却液システムの温度が望ましい最大温度より低く、かつ再生エネルギを入手できるときに、エネルギをエンジン冷却液システムに選択的に送る。再生エネルギを１つまたは複数のエネルギ消費システムに向けて選択的に送って、第１の基準が第１の動作範囲基準を超えるようにすることができると考えられる。例えば、再生エネルギを電気モータ冷却システムに送って、モータ温度を過剰に下げる、例えば、最小動作温度より下げることができ、かつ／または再生エネルギを排出物削減システムに送って、触媒を過剰に加熱する、例えば、最大動作温度を超えるようにすることができる。
コントローラ２２は、１つまたは複数のエネルギ消費システムに関連するエネルギ値を求め、求めたエネルギ値に応じて、エネルギを１つまたは複数のエネルギ消費システムの間で配給するように構成されるので、システム１０は、エネルギに関するペイバックまたは戻し率が最も大きい１つまたは複数のエネルギ消費システムに再生エネルギを配給するように構成することができる。さらに、システム１０は、再生エネルギがエネルギ貯蔵装置１４の容量を超える場合に、１つまたは複数のエネルギ消費システム内にエネルギを蓄積するように構成することができる。
複合エネルギシステムを制御するための開示したシステムに対して、様々な修正および変更を行うことができるのは、当業者には明らかであろう。開示した方法および装置の仕様および実施例を考慮すれば、当業者には他の実施形態が分かるであろう。仕様および実施例を単なる例示とみなすことが意図され、真の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示される。

Claims (9)

  1. トラクション負荷部（１６）と、第１の基準を第１の動作範囲内に維持するように構成された第１のエネルギ消費システム（１８）とを有する複合エネルギシステム（１０）内にエネルギを蓄積する方法（１００、２００）であって、
    トラクション負荷部から複合エネルギシステムにエネルギを受け入れ、
    第１の基準が第１の動作範囲内にある場合に、第１のエネルギを第１のエネルギ消費システムに配給する（１１０）、方法。
  2. エネルギを受け入れることには、発電制動モード中に機械エネルギを電気エネルギに変換することが含まれる、請求項１に記載の方法。
  3. 第１のエネルギ消費システムは、それぞれの動作範囲内にそれぞれの基準を維持するようにそれぞれが構成された複数のエネルギ消費システムの１つである、請求項１に記載の方法。
  4. 第１のエネルギがそれぞれのエネルギ消費システムに配給された場合に、それぞれのエネルギ消費システムがそれぞれの基準にもたらす効果をそれぞれが示す複数のエネルギ評価を求める（２０４）ことをさらに含む、請求項３に記載の方法。
  5. 複合エネルギシステムが、第２の基準を第２の動作範囲内に維持するように構成された第２のエネルギ消費システムを有していて、
    第２の基準が第２の動作範囲内にある場合に、第２のエネルギを第２のエネルギ消費システムに配給することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  6. 複合エネルギシステムを制御する方法（１００、２００）であって、
    トラクション負荷部から再生されるエネルギ量を示す第１のエネルギ量を求め（１０２）、
    エネルギ貯蔵装置内のエネルギ量を示す第２のエネルギ量を求め（１０４）、
    少なくとも１つのエネルギ消費システムの少なくとも１つの動作状態を特定し（１０６）、
    第１のエネルギ量の少なくとも一部をエネルギ貯蔵装置か、または少なくとも１つのエネルギ消費システムのいずれかに配給する（１１０）、方法。
  7. それぞれが複数のエネルギ消費システムの１つに対応する複数の動作状態を特定し、
    第１のエネルギ量の実質的にすべてを複数のエネルギ消費システムの１つまたは複数の間で配給することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
  8. 少なくとも１つのエネルギ消費システムは、排出物削減システム、エンジン冷却システム、エンジン潤滑システム、または暖房・換気・空調（ＨＶＡＣ）システムのうちの１つである、請求項６に記載の方法。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された、エンジン（１２）、エネルギ貯蔵装置（１４）、およびコントローラ（２２）を有する複合エネルギシステム（１０）。
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