JP2024515609A - デュアルバッテリ燃料電池システム - Google Patents

Abstract

２つの補助バッテリを含むデュアルバッテリ燃料電池システムが提供され、各バッテリはシステム内の燃料電池スタックの動作をサポート／補足する。燃料電池車両の運転条件を取得できる。前記運転条件に基づいて、燃料電池車両システムに電力を供給する前記燃料電池車両の電源を決定することができ、前記電源は、前記燃料電池スタックおよび前記２つの補助バッテリを含む。各前記電源の動作条件を評価することができ、各前記電源の前記動作条件に基づいて前記燃料電池車両システムに電力を供給するように１つ以上の前記電源を制御することができる。【選択図】図１

Description

本開示は、概して、車両用燃料電池システムに関し、より詳細には、異なる補助負荷要求に対処するために、第１バッテリがよりエネルギー密度が高く、第２バッテリがより電力密度が高くてもよいデュアルバッテリ燃料電池システムに関する。

多くの車両は、電気／電動車両、言い換えれば、電動パワートレインを有する車両である。典型的な電動車両は、１つまたは複数の車輪、ならびに車輪が機械的に接続されるトランスミッション、ディファレンシャル、ドライブシャフトなどを含む多かれ少なかれ伝統的なドライブトレインを有する。ただし、電動車両にはエンジンの代わりに１つまたは複数のモーター／モータージェネレーターが含まれている。電動パワートレインの一部として、ドライブトレインは１つまたは複数のモーター／モータージェネレーターに機械的に接続されている。ドライブトレインと連動して、モーター／モータージェネレーターは、電気エネルギーを使用して車輪に動力を供給するように動作する。そのような電動車両は、燃料電池車両（ＦＣＶ）、または１つ以上の燃料電池スタックを含む電動車両であることが増えている。ＦＣＶでは、燃料電池スタックは、モーター／モータージェネレーターが車輪に動力を供給するために使用する電気エネルギーを生成するように動作する。

一実施形態によれば、燃料電池車両は、プロセッサと、前記プロセッサに動作可能に接続されたメモリユニットとを備えることができる。前記メモリユニットは、実行されると前記プロセッサに以下のことを行わせるコンピュータコードを含み、前記コンピュータコードは、前記プロセッサに、前記燃料電池車両に関連する運転条件を取得させ、前記運転条件に基づいて、前記燃料電池車両のどの電源が燃料電池車両システムに電力を供給すると考えられるかを決定させ、前記電源は、燃料電池スタックと２つの補助バッテリを備え、各前記電源の動作条件を評価させ、各前記電源の前記動作条件に基づいて前記燃料電池車両システムに電力を供給するように１つ以上の前記電源を制御させる。

いくつかの実施形態では、前記運転条件は、前記燃料電池車両の１つまたは複数の動作特性および前記燃料電池車両が通過する経路の環境特性を含む。

いくつかの実施形態では、各前記電源の前記動作条件は、前記燃料電池車両システムへの放電に利用可能なエネルギーのうちの１つ以上と、各前記電源の動作パラメータと、を含む。

いくつかの実施形態では、前記電源は、燃料電池スタック、第１補助バッテリ、および第２補助バッテリを備える。いくつかの実施形態では、前記燃料電池スタックは前記燃料電池車両システムの一次電源を備える。いくつかの実施形態では、前記第１補助バッテリは電力密度の高いバッテリパックを備え、前記第２補助バッテリはエネルギー密度の高いバッテリパックを備える。いくつかの実施形態では、実行されると、どの前記電源が考慮されるべきかを前記プロセッサに決定させる前記コンピュータコードはさらに、前記プロセッサに、どの前記電源が考慮されるべきかを識別するために運転条件対電源マッピングにアクセスさせる。いくつかの実施形態では、前記運転条件対電源マッピングは、前記燃料電池車両システムのエネルギー密度固有または電力密度固有のニーズに基づく。

いくつかの実施形態では、２つの前記補助バッテリのそれぞれは、要求された燃料電池車両システムの需要を満たすために、前記燃料電池スタックによって提供される不足エネルギーを補うために、それぞれ蓄えられたエネルギーを放電する。

いくつかの実施形態では、前記電源のそれぞれは、それぞれ蓄えられたエネルギーを放電して、別の前記電源を再充電する。

いくつかの実施形態では、前記燃料電池車両システムは、推進システムおよび補助システムのうちの１つまたは複数を備える。

いくつかの実施形態では、２つの前記補助バッテリのそれぞれは、前記燃料電池車両によって実行される回生ブレーキおよびプラグイン充電のうちの少なくとも１つを介して再充電される。

別の実施形態によれば、燃料電池車両の燃料電池システムは、燃料電池スタックと、電力密度の高い燃料電池車両システムの需要に応じて前記燃料スタックを補うように構成されている第１バッテリと、エネルギー密度の高い燃料電池車両システムの需要に応じて前記燃料スタックを補うように構成されている第２バッテリと、前記燃料電池車両に影響を及ぼす運転条件、並びに前記燃料電池スタックおよび前記第１および第２バッテリの動作条件に従って、前記第１および第２バッテリの動作を制御するように構成されている制御回路と、を備える。

いくつかの実施形態では、前記運転条件は、前記燃料電池車両の１つまたは複数の動作特性および前記燃料電池車両が通過する経路の環境特性を含む。

いくつかの実施形態では、前記燃料電池スタックと前記第１および第２バッテリの前記動作条件は、燃料電池車両システムへの放電に利用可能なエネルギーと、前記燃料電池スタックと前記第１および第２バッテリのそれぞれの動作パラメータのうちの１つまたは複数を含む。

いくつかの実施形態では、前記運転条件は、マッピングされた前記運転条件のそれぞれに対応する最適なエネルギー放電に基づいて、前記第１および第２バッテリのうちの１つまたは複数の使用量にマッピングされる。いくつかの実施形態では、前記最適なエネルギー放電は、燃料電池車両システムのエネルギー密度特有のニーズまたは電力密度特有のニーズに基づく。

いくつかの実施形態では、前記燃料電池車両システムは、推進システムおよび補助システムのうちの１つまたは複数を備える。

いくつかの実施形態では、前記第１および第２バッテリのそれぞれは、要求された燃料電池車両システムの需要を満たすために、前記燃料電池スタックによって提供される不足したエネルギーを補うために、それぞれ蓄えられたエネルギーを放電する。

いくつかの実施形態では、前記第１および第２バッテリのそれぞれは、前記燃料電池車両によって実行される回生ブレーキおよびプラグイン充電のうちの少なくとも１つを介して再充電される。

本開示は、１つ以上の様々な実施形態に従って、以下の図を参照して詳細に説明される。 図面は例示のみを目的として提供されており、単に典型的なまたは例示的な実施形態を示しているに過ぎない。

図１は、燃料電池車両の一例を示す。

図２は、図１の燃料電池車両例に用いられる燃料電池システムの一例を示す。

図３は、一実施形態によるシングルバッテリ燃料電池システムとデュアルバッテリ燃料電池システムを比較した概略図である。

図４は、一実施形態によるデュアルバッテリ燃料電池システムの概略図である。

図５は、一実施形態に従ってデュアルバッテリ燃料電池システムが使用され得る例示的な運転シナリオを表す電力時間グラフである。

図６は、一実施形態によるデュアルバッテリ燃料電池システムを制御するために実行され得る動作を示すフローチャートである。

図７は、本開示で説明される実施形態の様々な特徴を実装するために使用され得る例示的なコンピューティングコンポーネントを示す図である。

図面は、網羅的なものではなく、開示された正確な形態に本開示を限定するものではない。

上述したように、燃料電池車両（ＦＣＶ）は、そのようなＦＣＶの車輪に動力を供給するためにモーター／モータージェネレーターによって使用される電気エネルギーを生成するように動作可能な１つまたは複数の燃料電池スタックを含み得る。通常、バッテリパックは燃料電池スタックと関連付けられており、燃料電池スタックの方が、エネルギー密度が高く、ＦＣＶで使用される一般的なバッテリは燃料電池システムにより多くの電力を補う。エネルギーは仕事を行う能力を指し、パワー（電力）は仕事が行われる速度を指す。言い換えれば、エネルギーは時間の経過とともに積分された電力であり、電力はエネルギーが伝達される速度である。エネルギー密度は通常、どれだけのエネルギーを貯蔵できるかを指すが、電力密度は通常、貯蔵されたエネルギーをどれだけ早く放出できるかを指す。一般に、エネルギー密度が高いほど、より多くのエネルギーを蓄えることができ、電力密度が高いほど、より多くのエネルギーをより迅速に放出することができる。バッテリの観点から見ると、システム内に２つのバッテリがある場合、電力密度が高く、エネルギー密度が低い方をシステム内の「パワーバッテリ」と呼ぶことができる。一方、電力密度が低く、エネルギー密度が高いものを、システム内では「エネルギーバッテリ」と呼ぶことができる。より具体的には、「パワーバッテリ」が運ぶエネルギーは少なくなるが、システムが高電力を必要とする場合には、より高い電力を供給できる。「エネルギーバッテリ」はより多くのエネルギーを運び、エネルギー貯蔵庫および電力供給源として機能する。

ＦＣＶからのエネルギー／電力要求に応じて、バッテリ／バッテリパックは、エネルギー／電力要求を十分に満たさない可能性があり、例えば、単一のバッテリでは、所望の加速レベルに従ってＦＣＶを推進するために必要なエネルギーを供給できない可能性がある。さらに、単一バッテリの電力密度が高い単一バッテリ構成では、単一バッテリが蓄えられたエネルギーをすぐに「放出」し、予備が何も残らない場合があり、場合によっては、単一のバッテリは、即時／高電力消費要求と、長期／継続的／低電力消費要求の両方を処理する必要がある。繰り返しになるが、これにより、ＦＣＶの動作要求を満たすために必要なエネルギーが不十分になる可能性があり、また、バッテリの早期劣化／寿命の短縮につながる可能性がある。

様々な実施形態によれば、任意の１つの燃料電池／燃料電池スタックに対してデュアルバッテリ構成が実装され、一方のバッテリのエネルギー密度が高く、他方のバッテリの電力密度が高くてもよい。このようにして、さまざまなタイプのエネルギー／電力のニーズに、それらのさまざまなニーズに適切に対処するように構成されたバッテリによって満たすことができます。つまり、グレード、加速度など、また、一方または両方のバッテリの動作状態（バッテリの充電状態（ＳＯＣ）、電力範囲の境界、温度など）など、これらに限定されないが、特定の運転条件または一連の条件を特徴付けるトリガー／インジケーターに従って、燃料電池、第１バッテリ、および第２バッテリのそれぞれから、またはそれらによって電力を分配することができます。

図１には、代表的な電動車両としてＦＣＶ１００が示されている。なお、本明細書において、「フロント」、「フォワード」等の用語の使用、及び「リア」、「リアワード」等の用語の使用は、ＦＣＶ１００の長手方向を指すものとする。「フロント」、「フォワード」等はＦＣＶ１００の前方（前部）を指し、「リア」、「リアワード」等はＦＣＶ１００の後方（後部）を指す。「サイド」、「サイドウェイ」、「トランスバース」等はＦＣＶ１００の横方向を指し、「運転席側」等はＦＣＶ１００の左側を指し、「助手席側」等は、ＦＣＶ１００の右側を指す。

図１では、ＦＣＶ１００は、セミトラクタ、言い換えれば、ヒッチ付きセミトレーラ１０２とともにセミトラックを形成するトラクタユニットとして示されている。ＦＣＶ１００は、外部コンパートメントと多数の内部コンパートメントを有する。コンパートメントには、乗員室１０４および１つまたは複数のエンジン室１０６が含まれる。ＦＣＶ１００は、とりわけ、その乗員室１０４内に収容されるシートおよびダッシュアセンブリを含むことができる。

ＦＣＶ１００は、その外部を形成し、そのコンパートメントを画定する本体（ボディ）１０８を有する。ボディ１０８は、直立した側面、床、前端、後端、屋根などを有する。ＦＣＶ１００が属するセミトラックにおいて、セミトレーラ１０２も同様に、外装を有し、内装として荷物を積載するための荷室を有する。ＦＣＶ１００は、ボディ１０８に加えて、シャーシ１１０を有する。シャーシ１１０は、ＦＣＶ１００のアンダーボディとして機能する。シャーシ１１０は、ボディ１０８と同様に、ＦＣＶ１００の外装を形成する。シャーシ１１０の一部として、ＦＣＶ１００は、セミトレーラ１０２をＦＣＶ１００に連結するためのヒッチ１１２を含む。セミトレーラ１０２がＦＣＶ１００に連結されると、ＦＣＶ１００は、セミトレーラ１０２および任意の搭載貨物を牽引するように動作可能である。

ＦＣＶ１００はドライブトレインを有する。ドライブトレインは、シャーシ１１０の一部であるか、シャーシ１１０に取り付けられるか、またはシャーシ１１０によって支持される。ドライブトレインは、全体または一部が、乗員室１０４、エンジン室１０６、またはＦＣＶ１００内の他の場所の任意の組み合わせに収容されてもよい。ドライブトレインの一部として、ＦＣＶ１００は車輪１１４を含む。車輪１１４は、地面上でＦＣＶ１００の残りの部分を支持する。ＦＣＶ１００は、１０個の車輪１１４を備え、そのうち２個は前輪１１４Ｆであり、８個は後輪１１４Ｒである。後輪１１４Ｒは、４つの双輪構成で配置されている。２つの運転席側二輪セットアップに属する後輪１１４Ｒが示されており、他の２つの助手席側二輪セットアップは、残りの後輪１１４Ｒを含む鏡像である。車輪１１４の１つ、一部、またはすべては、地面に沿ってＦＣＶ１００を駆動するために動力を与えられる。後輪駆動構成では、後輪１１４Ｒの１つ、一部、またはすべてが動力を与えられ、ＦＣＶ１００を地面に沿って駆動する。この目的のために、ＦＣＶ１００は、駆動系の一部として、車輪１１４に加えて、車輪１１４が機械的に接続されるトランスミッション、ディファレンシャル、ドライブシャフトなどの任意の組み合わせを含む。様々な実施形態が、他のタイプのＦＣＶ、例えば、ＦＣＶセミトラクタに関連して上述したものと類似または非類似の構成要素／態様を有する乗用ＦＣＶで実装され得ることを理解されたい。

ＦＣＶ１００は、リアルタイムの車両要求を満たすためにＦＣＶ１００を装備する相互接続されたアイテムのアセンブリとして動作する。一般に、車両要求とは、その性能が車両要求を満たす車両の機能に対応する。したがって、ＦＣＶ１００は、動作中、１つ以上の対応する車両機能を実行することによって１つ以上の車両要求を満たすように装備される。車両機能の実行に関して、ＦＣＶ１００は手動操作と自律操作の任意の組み合わせの対象となる。手動操作の場合、ＦＣＶ１００は手動専用であってもよい。自律動作の場合、ＦＣＶ１００は、半自律、高度自律、または完全自律であってもよい。

車両の需要を満たす目的で、ＦＣＶ１００は１つ以上の車両システム１２０を含む。車両システム１２０は、単独で、またはドライブトレインと連携して、ＦＣＶ１００に代わって車両機能を実行するように動作可能であり、それにより、ＦＣＶ１００に代わって対応する車両要求を満たす。車両システム１２０の任意の組み合わせは、車両機能を実行するように動作可能であり得る。したがって、車両機能および対応する車両需要の観点から、車両システム１２０の１つ、一部、またはすべてが、関連する車両システム１２０として機能する。さらに、各車両システム１２０は、車両機能の任意の組み合わせを実行するように動作可能であり、それにより、対応する車両要求の任意の組み合わせを全体的または部分的に満たすことができる。したがって、各車両システム１２０は、それ自体の観点から、１つ以上の車両機能および１つ以上の対応する車両要求のための関連車両システム１２０として機能する。

車両システム１２０に加えて、ＦＣＶ１００は、センサシステム１２２、ならびに車両システム１２０およびセンサシステム１２２が通信可能に接続される１つまたは複数のプロセッサ１２４、メモリ１２６、および１つまたは複数の制御モジュール（コントロールモジュール）１２８を含む。センサシステム１２２は、ＦＣＶ１００に関する情報を検出するように動作可能である。プロセッサ１２４、メモリ１２６、および制御モジュール１２８は共に、制御モジュール１２８を使用してＦＣＶ１００の動作を調整することができる１つまたは複数のコンピュ－ティングデバイスとして機能する。

具体的には、制御モジュール１２８は、ＦＣＶ１００に関する情報に基づいて車両システム１２０を動作させる。したがって、車両システム１２０を動作させるための前提条件として、制御モジュール１２８は、センサシステム１２２によって検出されたＦＣＶ１００についての情報と、制御モジュール１２８間で通信されたＦＣＶ１００についての情報との任意の組み合わせを含む、ＦＣＶ１００についての情報を収集する。次に、制御モジュール１２８は、ＦＣＶ１００に関する情報を評価し、その評価に基づいて車両システム１２０を動作させる。ＦＣＶ１００に関する情報の評価の一部として、制御モジュール１２８は、１つ以上の車両要求を特定する。関連して、車両システム１２０の動作の一部として、車両要求が特定されると、制御モジュール１２８は、燃料電池およびバッテリをＳＯＣ、電力、温度などに関して動作範囲内に維持しながら、車両要求を満たすために１つまたは複数の関連する車両システム１２０を動作させる。例えば、ＦＣＶ１００のアクセルペダルの作動は、車輪１１４を駆動するために推進システム１５４にエネルギーを供給するエネルギーシステム１５２に対して車輪１１４に加えられる特定の所望量のトルクの要求をもたらす（以下で詳しく説明する）。

車両システム

車両システム１２０は、シャーシ１１０の一部であるか、シャーシ１１０に取り付けられるか、あるいはシャーシ１１０によって支持される。車両システム１２０は、全体的または部分的に、乗員室１０４、エンジン室１０６、またはＦＣＶ１００内の他の場所の任意の組み合わせに収容することができる。各車両システム１２０は、１つ以上の車両要素を含む。各車両要素は、それが属する車両システム１２０に代わって、車両システム１２０が関連付けられた車両機能の任意の組み合わせを全体的または部分的に実行するように動作可能である。車両要素およびそれらが属する車両システム１２０は、相互に異なっていてもよいが、必ずしも異なっている必要はないことが理解されるであろう。

車両システム１２０は、エネルギースーパーシステム１３０および推進スーパーシステム１３２を含む。エネルギースーパーシステム１３０と推進スーパーシステム１３２は互いに電気的に接続されている。さらに、ドライブトレインは推進スーパーシステム１３２に機械的に接続されています。推進スーパーシステム１３２とドライブトレインは共に、ＦＣＶ１００の電動パワートレインとして機能する。エネルギースーパーシステム１３０は、電気エネルギーの生成を含むがこれに限定されない、１つ以上のエネルギー機能を実行するように動作可能である。推進スーパーシステム１３２は、エネルギースーパーシステム１３０からの電気エネルギーを使用して、車輪１１４に動力を供給することを含むがこれに限定されない、１つまたは複数の推進機能を実行するように動作可能である。

具体的には、エネルギースーパーシステム１３０は、電気エネルギーを生成し、電気エネルギーを貯蔵し、電気エネルギーを調整し、その他の方法で処理し、燃料を貯蔵し、その他の方法で処理するように動作可能である。ドライブトレインと連携して、推進スーパーシステム１３２は、エネルギースーパーシステム１３０からの電気エネルギーを使用して車輪１１４に動力を供給するように動作可能である。車輪１１４に動力が供給されると、推進スーパーシステム１３２は、ＦＣＶ１００を加速し、ＦＣＶ１００の速度を維持し（例えば、平地または上り坂で）、その他の方法でＦＣＶ１００を地面に沿って駆動するために使用可能である。推進スーパーシステム１３２はまた、車輪１１４の１つ、一部、またはすべてを使用して電気エネルギーを生成し、その結果として車輪１１４を遅らせるように動作可能である。車輪１１４が減速されると、推進スーパーシステム１３２は、ＦＣＶ１００を減速し、ＦＣＶ１００の速度を維持し（例えば、下り坂の地面で）、その他の方法でＦＣＶ１００を地面に沿って駆動するために使用可能である。次に、エネルギースーパーシステム１３０は、推進スーパーシステム１３２からの電気エネルギーを蓄積するように動作可能である。電気エネルギーを生成し、その結果として車輪１１４を遅らせることと、電気エネルギーを蓄積することとを組み合わせた結果として、推進スーパーシステム１３２およびエネルギースーパーシステム１３０は、車輪１１４でＦＣＶ１００に回生ブレーキをかけるように動作可能である。

エネルギースーパーシステム１３０および推進スーパーシステム１３２に加えて、車両システム１２０は、１つまたは複数の補助システム１３４を含む。補助システム１３４は、ブレーキシステム１４０、ステアリングシステム１４２、加熱／冷却システム１４４、およびアクセサリシステム１４６を含む。補助システム１３４は、推進スーパーシステム１３２と同様に、エネルギースーパーシステム１３０に電気的に接続されている。補助システム１３４は、ＦＣＶ１００の摩擦制動、ＦＣＶ１００のステアリング、ＦＣＶ１００の冷却、ＦＣＶ１００の加熱、および１つまたは複数のアクセサリ機能が含まれるが、これらに限定されない、エネルギースーパーシステム１３０からの電気エネルギーを使用して１つまたは複数の補助機能を実行するように動作可能である。したがって、推進スーパーシステム１３２はエネルギースーパーシステム１３０の主な電気負荷として機能するが、補助システム１３４もエネルギースーパーシステム１３０の電気負荷として機能する。

センサシステム。

センサシステム１２２の一部として、ＦＣＶ１００は１つ以上の車載センサを含む。センサはＦＣＶ１００をリアルタイムで監視する。センサは、センサシステム１２２に代わって、ユーザ要求に関する情報およびＦＣＶ１００の動作に関する情報を含む、ＦＣＶ１００に関する情報を検出するように動作可能である。例えば、センサシステム１２２は、燃料電池スタック及びバッテリに関連する電圧、電流、温度の常時監視を通じて、バッテリシステム１６２のバッテリの充電状態（ＳＯＣ）、および燃料電池スタックおよびバッテリの電力および温度を監視することができる。

ＦＣＶ１００は、ユーザコントロールを含む。ユーザコントロールは、ＦＣＶ１００のユーザとＦＣＶ１００自体との間のインターフェースとして機能し、車両機能を要求する機械的、口頭その他のユーザ入力を受信するように動作可能である。対応するユーザ制御と連動して、センサ１２２の間で、ＦＣＶ１００は、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、操舵角センサなどと、１つ以上のセレクタセンサ、１つ以上のマイク、１つ以上のカメラなどを含む。関連して、ユーザからのリクエストに関する情報のうち、センサシステム１２２は、車輪１１４への動力供給を要求するユーザ入力（例えば、アクセルペダルに対する）、ブレーキ、ステアリング等を要求するユーザ入力、暖房、冷房などを要求するユーザ入力、およびアクセサリ機能を要求するユーザ入力を検出するように動作可能である。

また、センサ１２２の中には、ＦＣＶ１００は、１つ以上の速度計、１つ以上のジャイロスコープ、１つ以上の加速度計、１つ以上のホイールセンサ、１つ以上の温度計、１つ以上の慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、１つ以上のコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）センサなどを含む。これに関連して、ＦＣＶ１００の動作に関する情報のうち、センサシステム１２２は、速度、加速度、配向、回転、方向などを含むＦＣＶ１００の位置および動き、車輪１１４の動き、ＦＣＶ１００の温度、および車両システム１２０の１つ、一部、またはすべての動作状態を検出するように動作可能である。

制御モジュール（コントロールモジュール）。

上述したように、プロセッサ１２４、メモリ１２６、および制御モジュール１２８は、共に、制御モジュール１２８がＦＣＶ１００の動作を調整する１つまたは複数のコンピューティングデバイスとして機能する。制御モジュール１２８は、グローバル制御モジュール１２８Ｇを含む。関連して、中央制御システムの一部として、ＦＣＶ１００は、グローバル制御モジュール１２８Ｇが属するグローバル制御ユニット（ＧＣＵ）を含む。図示のように、ＦＣＶ１００は１つのグローバル制御モジュール１２８Ｇを含むが、本開示は原則として、複数のグローバル制御モジュール１２８Ｇを含む同様の車両にも適用できることが理解されよう。制御モジュール１２８はまた、１つ以上の電力制御モジュール（パワーコントロールモジュール）１２８Ｐを含む。関連して、ＦＣＶ１００は、電力制御モジュール１２８Ｐが属する１つ以上の電力制御ユニット（ＰＣＵ）を含む。プロセッサ１２４およびメモリ１２６は、ＧＣＵおよびＰＣＵに共通のものとして示されているが、ＧＣＵおよびＰＣＵの１つ、一部またはすべてが、１つまたは複数の専用プロセッサ１２４および専用のメモリ１２６を備えたスタンドアロンのコンピューティングデバイスであってもよいことが企図される。

グローバル制御モジュール１２８Ｇは、ＧＣＵに代わって、車両システム１２０の動作を含むがこれに限定されない、ＦＣＶ１００のグローバル動作を調整する。電力制御モジュール１２８Ｐは、ＰＣＵに代わって、エネルギースーパーシステム１３０および推進スーパーシステム１３２、ならびに特定の補助システム１４６の動作を調整する。

プロセッサ１２４は、本明細書で説明されるプロセスのいずれかを実行するように構成された任意のコンポーネント、またはそのようなプロセスを実行するための、またはそのようなプロセスを実行させるための任意の形式の命令を実行するように構成された任意のコンポーネントであり得る。 プロセッサ１２４は、１つ以上の汎用プロセッサまたは専用プロセッサで実装されてもよい。 適切なプロセッサ１２４の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、またはソフトウェアを実行する他の形式の回路が含まれる。 適切なプロセッサ１２４の他の例としては、中央処理装置（ＣＰＵ）、アレイプロセッサ、ベクトルプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、プログラマブル論理回路またはコントローラが挙げられるが、これらに限定されない。プロセッサ１２４は、プログラムコードに含まれる命令を実行するように構成された少なくとも１つのハードウェア回路（例えば、集積回路）を含み得る。 複数のプロセッサ１２４が存在する構成では、プロセッサ１２４は互いに独立して動作することも、互いに組み合わせて動作することもできる。

メモリ１２６は、非一時的なコンピュータ可読媒体である。メモリ１２６は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリ、あるいはその両方を含むことができる。適切なメモリ１２６の例には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、磁気ディスク、光ディスク、ハードドライブ、またはその他の適切な記憶媒体、またはこれらの組み合わせ。メモリ１２６は、プログラムコードに格納された命令を含む。このような命令は、プロセッサ１２４または制御モジュール１２８によって実行可能である。メモリ１２６は、プロセッサ１２４または制御モジュール１２８の一部であってもよいし、プロセッサ１２４または制御モジュール１２８に通信可能に接続されてもよい。

一般的に言えば、制御モジュール１２８は、プロセッサ１２４によって実行され得る命令を含む。制御モジュール１２８は、プロセッサ１２４によって実行されると、本明細書に記載されるプロセスのうちの１つまたは複数を実行するコンピュータ可読プログラムコードとして実装され得る。 このようなコンピュータ可読プログラムコードは、メモリ１２６に記憶され得る。制御モジュール１２８は、プロセッサ１２４の一部であってもよく、またはプロセッサ１２４に通信可能に接続されてもよい。

パワーモジュール

上述したように、車両システム１２０は、ＦＣＶ１００に代わって車両機能を実行するように動作可能であり、それにより、ＦＣＶ１００に代わって対応する車両要求を満たす。具体的には、エネルギースーパーシステム１３０は、エネルギー機能を実行することにより、対応するエネルギー需要を満たすように動作可能であり、推進スーパーシステム１３２は、推進機能を実行することにより、対応する推進需要を満たすように動作可能であり、補助システム１３４は、補助機能を実行するように動作可能である。それにより、対応する補助的な要求を満たす。

グローバル制御モジュール１２８Ｇおよび電力制御モジュール１２８Ｐ、ならびにＦＣＶ１００のグローバル動作のオーケストレーションの観点から、車両需要には、１つまたは複数のグローバル車両需要、言い換えれば、ＦＣＶ１００に共通の車両需要が含まれる。具体的には、１つ以上のエネルギー需要は世界的なエネルギー需要であり、１つ以上の推進需要は世界的な推進需要である。世界的エネルギー需要には、電気エネルギーを生成するための１つ以上の需要、電気エネルギーを貯蔵するための１つ以上の需要、および燃料を貯蔵し、その他の方法で処理するための１つ以上の需要の任意の組み合わせが含まれ得る。グローバル推進需要には、車輪１１４に動力を供給する１つ以上の需要と、車輪１１４を遅らせる１つ以上の需要とが含まれ得る。グローバルエネルギー需要とグローバル推進需要との任意の組み合わせは、ＦＣＶ１００を回生ブレーキするための１つ以上の需要など、エネルギーと推進を組み合わせたグローバル需要の一部であってもよい。さらに、各補助需要はグローバル補助需要である。グローバル補助要求は、ＦＣＶ１００を摩擦制動するための１つ以上の要求、ＦＣＶ１００を操縦するための１つ以上の要求、ＦＣＶ１００を冷却するための１つ以上の要求、ＦＣＶ１００を加熱するための１つ以上の要求、ＦＣＶ１００を加熱するための１つ以上の要求、及びアクセサリ機能を実行するための１つ以上の要求の任意の組み合わせを含んでもよい。

ＦＣＶ１００は、対応する車両機能を実行することによって世界的な車両需要を満たすための装備を備えているだけでなく、１つ以上の車両需要要件を満たすための装備も備えている。具体的には、車両機能を実行し、それによって対応する世界的な車両需要を満たすように動作可能であることに関連して、車両システム１２０は、ＦＣＶ１００に代わって車両需要要件を満たす能力を有する。したがって、エネルギースーパーシステム１３０は、特定のエネルギー需要要件を満たす能力を有し、推進スーパーシステム１３２は、特定の推進需要要件を満たす能力を有し、補助システム１３４は、特定の補助需要要件を満たす能力を有する。

一般的に言えば、車両の需要要件は特定の車両用途に固有である。例えば、セミトラクタ用途としてのＦＣＶ１００は、他の多くの車両用途よりも高いエネルギー要求要件と高い推進要求要件を有する。場合によっては、ＦＣＶ１００は、他の車両用途の複数倍のエネルギー需要要件および複数倍の推進需要要件を有する可能性がある。

ＦＣＶ１００は、パワーモジュール１５０を含むことができる。図示されるように、ＦＣＶ１００は１つのパワーモジュール１５０を含むが、本開示は、原則として、２つ以上のパワーモジュール１５０を含む他の点では同様の車両に適用可能であることが理解されよう。ＦＣＶ１００において、エネルギースーパーシステム１３０および推進スーパーシステム１３２はパワーモジュール１５０を横切って配置され、パワーモジュール１５０はエネルギーシステム１５２および推進システム１５４を含む。

パワーモジュール１５０では、推進システム１５４とエネルギーシステム１５２が互いに電気的に接続されている。さらに、ドライブトレインは各推進システム１５４に機械的に接続されている。パワーモジュール１５０に代わって、各エネルギーシステム１５２は、電気エネルギーの生成を含むがこれに限定されない、エネルギースーパーシステム１３０が関連するエネルギー機能を実行するように動作可能である。推進システム１５４は、車輪１１４に動力を供給することを含むがこれに限定されない、電気エネルギーを使用して推進スーパーシステム１３２に関連付けられた推進機能を実行するように動作可能である。推進システム１５４は、具体的には、それが属するパワーモジュール１５０のエネルギーシステム１５２からの電気エネルギーを使用して推進機能を実行するように動作可能である。

エネルギーシステム１５２、およびそれが属するパワーモジュール１５０は、燃料電池システム１６０、バッテリシステム１６２、および燃料タンクシステム１６４を含む。推進システム１５４、およびそれが属するパワーモジュール１５０は、モータシステム１６６を含む。パワーモジュール１５０の内部で、モータシステム１６６は、燃料電池システム１６０に電気的に接続される。また、バッテリシステム１６２と燃料電池システム１６０とが電気的に接続され、モータシステム１６６とバッテリシステム１６２とが電気的に接続されている。さらに、燃料電池システム１６０は、燃料タンクシステム１６４に流体接続されている。燃料電池システム１６０は、バッテリシステム１６２からの電気エネルギーと燃料タンクシステム１６４からの燃料を使用して電気エネルギーを生成するように動作可能である。ドライブトレインと連携して、モータシステム１６６は、燃料電池システム１６０とバッテリシステム１６２の任意の組み合わせからの電気エネルギーを使用して車輪１１４に動力を供給するように動作可能である。上でほのめかしたように、電動車両はモーター／モータージェネレーターを利用する場合がある。すなわち、モータシステム１６６は、車輪１１４を使用して電気エネルギーを生成し、その結果、車輪１１４を遅らせるようにも動作可能である。バッテリシステム１６２は、燃料電池システム１６０からの電気エネルギーを蓄積するように動作可能である。バッテリシステム１６２はまた、モータシステム１６６（ブレーキから回生されたエネルギーを収集する役割を担う）からの電気エネルギーを蓄積するように動作可能である。燃料タンクシステム１６４は、燃料電池システム１６０に燃料を供給することを含め、燃料を貯蔵し、その他の方法で取り扱うように動作可能である。

車両需要要件は特定の車両用途に固有であるが、一部の車両需要要件は他の車両需要要件よりも用途に依存しない。たとえば、ＦＣＶ１００は、セミトラクタ用途であっても、他の多くの車両用途と同様の補助需要要件を備えている。ＦＣＶ１００において、補助システム１３４は、複数の対応関係を有するのではなく、ＦＣＶ１００に共通である。パワーモジュール１５０では、各補助要素は、場合に応じて、個別に、またはそれが属する補助システム１３４の一部として、エネルギーシステム１５２に電気的に接続される。ＦＣＶ１００およびそれが属する補助システム１３４に代わって、各補助要素は、エネルギーシステム１５２からの電気エネルギーを使用して補助機能を実行するように動作可能である。したがって、パワーモジュール１５０では、推進システム１５４がエネルギーシステム１５２の主な電気負荷として作用するが、補助要素も同様にエネルギーシステム１５２の電気負荷として作用する。

上述のように、電力制御モジュール１２８Ｐは、エネルギースーパーシステム１３０および推進スーパーシステム１３２、ならびに特定の補助システム１４６の動作を調整する。
すなわち、電力制御モジュール１２８Ｐは、補助要素の動作だけでなく、エネルギーシステム１５２の動作および推進システム１５４の動作を含む、電力モジュール１５０の動作を調整する。

エネルギーシステムおよび推進システム。

上述のように、パワーモジュール１５０は、エネルギーシステム１５２および推進システム１５４を含む。エネルギーシステム１５２は、燃料電池システム１６０、バッテリシステム１６２、および燃料タンクシステム１６４を含む。パワーモジュール１５０の内部では、モータシステム１６６が、例えばジャンクションボックス（図示せず）を介して燃料電池システム１６０に電気的に接続されている。また、バッテリシステム１６２と燃料電池システム１６０はジャンクションボックスを介して電気的に接続され、モータシステム１６６とバッテリシステム１６２もジャンクションボックスを介して電気的に接続される。

ここで図２を参照すると、例示的なエネルギーシステム２００の例示的な概略図が示されている。例示的なエネルギーシステム２００は、図１のエネルギーシステム１５２の一実施形態であり得る。ＦＣＶ１００は、燃料電池システム１６０の一部として１つ以上のエネルギー要素を含む。燃料電池システム１６０のエネルギー要素のうち、ＦＣＶ１００は、燃料電池スタック２０２を含む。図示されるように、ＦＣＶ１００は、燃料電池システム１６０ごとに１つの燃料電池スタック２０２を含むが、本開示は、原理的には、燃料電池システム１６０ごとに複数の燃料電池スタック２０２を含む他の同様の車両に適用可能であることが理解されよう。エネルギーシステム１５２の付随エネルギー要素のうち、燃料電池スタック２０２に関連して、ＦＣＶ１００は燃料電池コンバータ２０４を含む。燃料電池コンバータ２０４は、燃料電池スタック２０２に電気的に接続されている。燃料電池スタック２０２は、電気エネルギーを生成するように動作可能である。燃料電池コンバータ２０４は、燃料電池スタック２０２からの電気エネルギーを調整するように動作可能である。具体的には、燃料電池コンバータ２０４は、燃料電池スタック２０２からの低電圧ＤＣ電気エネルギーを高電圧ＤＣ電気エネルギーに変換するように動作可能なＤＣ／ＤＣコンバータである。例えば、低電圧ＤＣ電気エネルギーは中電圧ＤＣ電気エネルギーであってもよく、高電圧ＤＣ電気エネルギーは高電圧ＤＣ電気エネルギーであってもよい。

ＦＣＶ１００はまた、モータシステム１６６の一部として１つ以上の推進要素を含む。
モータシステム１６６の推進要素のうち、ＦＣＶ１００はモータ２０８を含む。図示されるように、ＦＣＶ１００は、モータシステム１６６ごとに１つのモータ２０８を含むが、本開示は、原理的には、モータシステム１６６ごとに複数のモータ２０８を含む他の同様の車両に適用可能であることが理解されよう。モータ２０８は、同期三相ＡＣ電気モータであってもよい。エネルギーシステム１５２の付随エネルギー要素のうち、モータ２０８に関連して、ＦＣＶ１００はモータインバータ２１０を含む。モータインバータ２０８は、ジャンクションボックスを介して燃料電池コンバータ２０４に電気的に接続され、モータ２０８はモータインバータ２１０に電気的に接続される。また、ドライブトレインはモータ２０８に機械的に接続される。モータインバータ２１０は、燃料電池コンバータ２０４からの電気エネルギーを調整するように動作可能である。特に、モータインバータ２１０は、燃料電池コンバータ２０４からのＤＣ電気エネルギーを三相ＡＣ電気エネルギーに変換するように動作可能である。例えば、三相ＡＣ電気エネルギーは、高電圧ＡＣ電気エネルギーであってもよい。ドライブトレインと連動して、モータ２０８は、モータインバータ２１０からの電気エネルギーを使用して車輪１１４に動力を供給するように動作可能である。

ＦＣＶ１００はまた、バッテリシステム１６２の一部として１つ以上のエネルギー要素を含んでもよい。バッテリシステム１６２のエネルギー要素のうち、ＦＣＶ１００はバッテリ２１２を含む。いくつかの実施形態では、燃料電池スタック２０２は一次エネルギー／電源とみなされる／呼ばれる一方、バッテリ２１２は二次バッテリ／エネルギー／電源とみなされる／呼ばれることを理解されたい。エネルギーシステム１５２の付随エネルギー要素のうち、バッテリ２１２に関連して、ＦＣＶ１００はバッテリコンバータ２１２を含む。燃料電池システム１６０の観点から見ると、バッテリコンバータ２１２はジャンクションボックスを介して燃料電池コンバータ２０４に電気的に接続され、バッテリ２１２はジャンクションボックスを介してバッテリコンバータ２１４に電気的に接続される。バッテリコンバータ２１４は、燃料電池コンバータ２０４からの電気エネルギーを調整するように動作可能である。具体的には、バッテリコンバータ２１４は、燃料電池コンバータ２０４からの高電圧ＤＣ電気エネルギーを低電圧ＤＣ電気エネルギーに変換するように動作可能なＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。例えば、より高い電圧のＤＣ電気エネルギーは、高圧のＤＣ電気エネルギーであってもよく、より低い電圧のＤＣ電気エネルギーは、中電圧のＤＣ電気エネルギーであってもよい。バッテリ２１２は、バッテリコンバータ２１４からの電気エネルギーを蓄積するように動作可能である。

また、バッテリシステム１６２の観点から、バッテリコンバータ２２１４はジャンクションボックスを介してバッテリ２１２に電気的に接続され、モータインバータ２１０はジャンクションボックスを介してバッテリコンバータ２１４に電気的に接続され、そして、上述したように、モータ２０８は、モータインバータ２１０に電気的に接続されている。関連して、バッテリコンバータ２１４は、バッテリ２１２からの電気エネルギーを調整するようにも動作可能である。具体的には、バッテリコンバータ２１４は、バッテリ２１２からの低電圧ＤＣ電気エネルギーを高電圧ＤＣ電気エネルギーに変換するように動作可能なＤＣ／ＤＣコンバータである。例えば、低電圧ＤＣ電気エネルギーは中電圧ＤＣ電気エネルギーであってもよく、高電圧ＤＣ電気エネルギーは高電圧ＤＣ電気エネルギーであってもよい。モータインバータ２１０はまた、バッテリコンバータ２１４からの電気エネルギーを調整するように動作可能である。特に、モータインバータ２１０は、バッテリコンバータ２１４からのＤＣ電気エネルギーを三相ＡＣ電気エネルギーに変換するように動作可能である。上述したように、三相ＡＣ電気エネルギーは高電圧ＡＣ電気エネルギーであってもよい。再度、ドライブトレインと連携して、モータ２０８は、モータインバータ２１０からの電気エネルギーを使用して車輪１１４に動力を供給するように動作可能である。

同様に、モータシステム１６６の観点からは、モータインバータ２１０はモータ２０８に電気的に接続され、バッテリコンバータ２１４はジャンクションボックスを介してモータインバータ２１０に電気的に接続され、上述したように、バッテリ２１２はジャンクションボックスを介してバッテリコンバータ２１４に電気的に接続される。関連して、ドライブトレインと連動して、モータ２０８は、車輪１１４を使用して電気エネルギーを生成し、その結果、車輪１１４を遅らせるように動作することもできる。さらに、モータインバータ２１０は、モータ２０８からの電気エネルギーを調整するように動作することもできる。具体的には、インバータ２１０は、モータ２０８からの三相ＡＣ電気エネルギーをＤＣ電気エネルギーに変換するように動作可能である。例えば、三相ＡＣ電気エネルギーは高電圧ＡＣ電気エネルギーであってもよく、ＤＣ電気エネルギーは高電圧ＤＣ電気エネルギーであってもよい。バッテリコンバータ２１４はまた、燃料電池コンバータ２０４からの電気エネルギーと同じ方法で、モータインバータ２１０からの電気エネルギーを調整するように動作可能である。ここでも、バッテリ２１２は、バッテリコンバータ２１４からの電気エネルギーを蓄積するように動作可能である。電気エネルギーを生成し、その結果として車輪１１４を遅らせ、電気エネルギーを蓄積することを組み合わせた結果として、モータ２０８およびバッテリ２１２は、車輪１１４でＦＣＶ１００に回生ブレーキをかけるように動作可能である。

とりわけ、モータ２０８は、燃料電池スタック２０２とバッテリ２１２の任意の組み合わせからの電気エネルギーを使用して車輪１１４に動力を供給するように動作可能であるということになる。さらに、バッテリ２１２は、燃料電池スタック２０２からの電気エネルギーを蓄積するように動作可能である。燃料電池駆動の実施形態では、モータ２０８は主に、燃料電池スタック２０２からの電気エネルギーを使用して車輪１１４に動力を供給する。不足の場合、モータ２０８は、燃料電池スタック２０２からの電気エネルギーとバッテリ２１２からの補助電気エネルギーとの組み合わせを使用して車輪１１４に動力を供給する。一方、余剰がある場合には、モータ２０８は、燃料電池スタック２０２からの電気エネルギーの一部を使用して車輪１１４に動力を供給し、バッテリ２１２は、燃料電池スタック２０２からの残りの電気エネルギーを蓄えることができる。

上述したように、ＦＣＶ１００は、燃料電池システム１６０のエネルギー要素の中に燃料電池スタック２０２を含む。燃料電池スタック２０２は、燃料（この例では、水素）供給システム２００Ｂ（以下でより詳細に説明する）および燃料／水素タンク２００Ａ（これも以下でより詳細に説明する）に流体接続される。他のインバータ、コンバータ、ポンプ、フィルタなどの他の要素、構成要素、ユニットがエネルギーシステム２００で使用され得るが、参照を容易にするために図示されていないことに留意されたい。例えば、ポンプインバータは、燃料電池スタック２０２に電気的に接続された電源ユニットからの電気エネルギー（ＤＣから三相ＡＣ）を調整するように動作可能であり得る。例えば、燃料ポンプは、燃料を燃料タンク２００Ａから燃料電池スタック２０２に圧送するように動作可能である。

また、燃料電池システム１６０のエネルギー要素のうち、ＦＣＶ１００は、空気圧縮機、フィルタ、および加湿器を含み、これらは空気供給システム２２４の一部であってもよい。空気供給システム２２４は、圧縮機インバータ（図示せず）からの電気エネルギーを使用して燃料電池スタック２０２に空気を送り込むように動作可能である。

燃料電池スタック２０２は、１つ以上の燃料電池を含む。燃料電池スタック２０２は、燃料電池を使用して、燃料ポンプ（燃料供給システム２００Ｂの一部であってもよい）からの燃料と空気供給システム２２４からの空気中の酸素とを結合させる化学反応を実行し、電気エネルギーを生成するように動作可能である。

水素燃料の実施では、燃料は水素燃料である。燃料電池スタック２０２では、各燃料電池はアノードとカソードを含む。各燃料電池では、水素燃料（燃料／水素タンク２００Ａから、燃料／水素供給システム２００Ｂを介して）がアノードにポンプで送られ、化学反応の一部として、水素分子がアノード触媒によって活性化される。これにより、水素分子は電子を放出し、水素イオンになる。放出された電子はアノードからカソードに移動し、それによって電流が発生する。燃料電池によって生成された電流は、燃料電池スタック２０２によって生成された電気エネルギーとして機能する。各燃料電池では、水素イオンもアノードからカソードに移動する。空気供給システム２２４からの空気中の酸素はカソードにポンプで送られ、そこで化学反応の一部として、水素イオンがカソード触媒上の酸素と結合して水を生成する。水素燃料の実施形態では、各燃料タンク２００Ａは、水素燃料を貯蔵するように動作可能な高圧水素タンクである。

いくつかの副産物は、燃料電池スタック２０２による電気エネルギーの生成、すなわち、水、窒素を多く含む空気（オフガスとも呼ばれる）、および熱によって生じる。したがって、水／熱管理システム２３２を燃料電池スタック２０２に動作可能に接続して、必要に応じて水／熱（およびあらゆるオフガス）を処理および封じ込め（または排出）することができる。例えば、水および熱管理システム２３２は、廃熱／水を要素とする水および冷却剤ループを備えることができる。例えば、燃料電池スタック２０２からの熱を収集し、ＦＣＶ１００のキャビンを暖房するために使用することができる。最終的に、燃料電池スタック２０２によって生成された電気は、（部分的に上で説明したように）電力制御ユニット（パワーコントロールユニット）２０６を介してモータ２０８に送られ、追加の電力を供給するために（必要に応じて）バッテリ２１２から補助される。

ドライブトレインでは、車輪１１４が機械的に接続されるトランスミッション、ディファレンシャル、ドライブシャフトなどの最後から２番目の組み合わせは、ドライブトレインがモータ２０８に機械的に接続されるように、何らかの出力カップリング（図示せず）に機械的に接続される。再び、燃料電池スタック２０２またはバッテリ２１２からのモータ２０８（または、複数のモータが実装される場合には他のモータ／モータージェネレーター）。
モータ２０８による共依存回転動作とは対照的に、機械的領域では、車輪１１４は、モータ２０８およびエネルギーシステム１５２がそれぞれ属するパワーモジュール１５０のエネルギーシステム１５２の任意の組み合わせからの電気エネルギーを使用して動力を供給される。ホイール１１４がモータ軸（図示せず）を中心に出力カップリングを回転させることにより、モータ２０８はホイール１１４を使用して電気エネルギーを生成し、その結果ホイール１１４を遅らせるように動作することもできる。

一般的に言えば、パワーモジュール１５０の観点から見ると、リソースの使用は世界的な車両需要の満足に見合うものである。世界的な自動車需要に貢献する１つの目標は、資源のバランスをとること、言い換えれば、燃料、電気エネルギー、その他の資源のバランスを取ることである。具体的には、リソースバランシングは負荷バランシングの成果であり、言い換えれば、電気負荷とその他の負荷のバランシングの成果であり、負荷バランシングは、世界的な車両需要を満たすことに貢献した成果でもある。

様々な実施形態によれば、デュアルバッテリ構成が提供される。図３は、単一バッテリ対燃料電池構成から二重バッテリ対燃料電池構成への移行の概略例を示す。すなわち、従来のＦＣＶは、単一のバッテリ２１２および燃料電池スタック２０２を部分的に含むエネルギーシステム２００を有することができるが、本開示の一実施形態によれば、ＦＣＶ用のエネルギーシステム３００は、やはり単一の燃料電池スタック３０２を有するが、単一のバッテリの代わりに、２つのバッテリ（バッテリＡ３０４ＡおよびバッテリＢ３０４Ｂ）を有してもよい。

上で触れたように、たとえば典型的な大型トラック（ＨＤＴ）用途では、燃料電池システムはトラック牽引用の主エネルギー源として陽子電解質膜燃料電池（ＰＥＭ ＦＣ）を採用している。二次電池（つまり、単一のサポート電池）は、たとえば、推進システムと補助システムの両方の需要を満たすためなど燃料電池からの電気エネルギーを介して供給できるよりも大きな電力が必要な場合に、所望の加速レベルを達成するためにパワーブースターとして使用できる。たとえば、荷役に使用されるセミトラクタには、２つの１１４ｋＷ燃料電池スタック（合計出力２２８ｋＷ）と２つの１２ｋＷｈ出力のリチウムイオンバッテリパックが装備されている場合がある。このような従来のアーキテクチャでは、通常、２つの燃料電池スタックが駆動／動力エネルギーを供給する一方、各パワーバッテリパックは必要なときに追加の電力を供給し、上述のように回生ブレーキによってエネルギーを回収することができる。燃料電池スタックは、パワーバッテリパックの充電も担当する場合がある。このような車両の重量は約８０，０００ポンドで、燃料電池スタックとバッテリからの合計最大出力は約５００ｋＷ、走行距離は約３００マイルである。

燃料電池スタックと燃料タンクとを含む燃料電池システム（例えば、燃料電池スタック２０２や水素タンク２００Ａ）は大型化する傾向にある。たとえば、一般的なＦＣＨＤＴには通常、２２８ｋＷ（最大出力）の燃料電池スタックが装備されている。燃料電池スタックの最大出力は、燃料電池で使用される基本的な電気化学によって制限または決定されるため、最大出力を増加するには、より大きな燃料電池スタックを使用して、対応して燃料電池容量を増加する必要がある。燃料電池スタックが大きいほどコストが高く、占有体積も大きくなる。さらに、高出力と長いサイクル寿命を実現するために、一般的な電力密度の高いバッテリはエネルギー密度が大幅に低くなるように設計されており、そのため、このような電力密度の高いバッテリを設置するにはさらに多くのスペースが必要になる。

様々な実施形態によれば、単一のバッテリ２１２の代わりに、より小型の電力密度の高いバッテリ／バッテリパック、例えばバッテリ３０４Ａ、およびより大きなエネルギー密度の高いバッテリ／バッテリパック、例えばバッテリ３０４Ｂを使用することができる。バッテリ２１２によって占有される空間と同じまたはほぼ同じ空間を維持することによって、バッテリ３０４Ａおよび３０４Ｂのデュアルバッテリ構成は、ＦＣＶのバッテリシステム全体の利用効率を改善し、走行距離を延長し、バッテリのサイクル寿命を改善することができる。このような改善／利点は、ＦＣＶの所有コストの削減や、より良い全体的なＦＣＶ運転体験の実現にもつながる。

さらに、現在、３つの電気エネルギー貯蔵システム、すなわち、燃料電池スタック３０２、高出力バッテリ３０４Ａ、および高エネルギーバッテリ３０４Ｂが実装されている。

いくつかの実施形態では、電池３０４Ａは、電池３０４Ａが高電力密度、低エネルギー密度、および長寿命を有するような電池を備える／電気化学的構成を有し得ることを理解されたい。一般に、「パワーバッテリ」は、「エネルギーバッテリ」よりも長いサイクル寿命を持つように設計できる。これは、バッテリ内の化合物と組成を変えることで実現できる。バッテリ３０４Ａは、「エネルギーバッテリ」よりも高い電力密度と長いサイクル寿命を有するため、頻繁に充電または再充電することができる。いくつかの実施形態では、バッテリ３０４Ａの充電／再充電は、回生ブレーキ（上述）から回生エネルギーを回収することによって、または燃料電池スタック３０２によって、またはさらにバッテリ３０４Ｂによって達成することができる。このようにして、バッテリ３０４Ａを放電して、持続可能な電力をパワーモジュール１５０／推進システム１５４に供給することができる。バッテリ３０４Ａは、プラグイン充電、例えば建物の幹線、外部充電ユニットなどを介して再充電することもできることを理解されたい。

対照的に、バッテリ３０４Ｂは、バッテリ３０４Ｂが高いエネルギー密度を有するようなバッテリを備える／電気化学的構成を有し得る。バッテリ３０４Ｂは、レンジエクステンダの形態で、また持続可能な電力寄与器としても、パワーモジュール１５０／推進システム１５４に寄与することができる。バッテリ３０４Ａと同様に、バッテリ３０４Ｂもプラグイン充電、例えば建物の主電源、外部充電ユニットなどを介して再充電できることを理解されたい。

たとえば、クラス８ドレエージＦＣ ＨＤＴでは、パワーバッテリパックに１２ｋＷｈのリチウムイオンバッテリパックが搭載されているが、ＦＣ ＨＤＴ内の総容積は３５０Ｌである。様々な実施形態によれば、パワーバッテリパックは、エネルギー密度の高いバッテリと電力密度の高いバッテリの２つのバッテリと置き換えることができる。２５０Ｗｈ／Ｌのエネルギー密度を有するバッテリ３０４Ｂとして使用できる市販のエネルギーリチウムイオンバッテリパックは、７５ｋＷｈの利用可能なエネルギーをもたらし、約３００Ｌの体積を有する。パワーバッテリ、バッテリ３０４Ａは、元のパワーバッテリパックと同じ／類似のものであってもよく、エネルギー密度は１２ｋＷｈバッテリパックに基づいて計算される。好ましくは、バッテリ３０４Ａは、約５０Ｌの容積を有することになる（利用可能な空間の総容積が３５０Ｌであると仮定すると）。

電力性能目標は、たとえば、デュアルバッテリシステム／アーキテクチャが１０秒で４００ｋＷ、３０秒で３５０ｋＷ、および常時２００ｋＷを供給するように指定できる。デュアルバッテリシステムは、１０秒で４００ｋＷ、３０秒で３５０ｋＷに対して、それぞれ１．１ｋＷｈと２．９ｋＷｈのエネルギーを放出する必要がある場合がある。さらに、必要な車両システムに常に２００ｋＷの電力を供給するデュアルバッテリシステムの一定放電率は、完全充電時のバッテリの総エネルギーに基づいて計算される。

さまざまな電力需要レベルでの最大バッテリＳＯＣパーセンテージ（ＳＯＣ％）は、バッテリが（他の電源からの補助なしで）単独で使用されるという仮定を使用して計算できる。以下に説明するように、バッテリ管理システムまたはメカニズムを使用して、各バッテリからの電力出力のバランスをとり、最適化することができる。たとえば、３０秒間の電力需要が３５０ｋＷの場合、両方のバッテリの放電ＳＯＣ％はバッテリの容量を超える可能性がある。さらに、２００ｋＷの一定の電力需要を考慮してバッテリの放電率が特に高い場合、その結果、バッテリ３０４Ａはバッテリ３０４Ｂを使用して共同して電力を供給しなければならないことになる。

さらに、元の「ベース」バッテリ（１２ｋＷｈ）に対するバッテリ３４０Ａおよび３４０Ｂの総エネルギーの差により、ＦＣＶ内の同じ空間または体積に余分なエネルギーが存在する可能性がある。デュアルバッテリシステムがＦＣＶにもたらす追加エネルギーは、例えば、バッテリ３０４Ａおよび３０４Ｂを具体化するために使用できる既存の／利用可能なバッテリに基づいて、６４．９ｋＷｈ、６４．８ｋＷｈ、および６８．９ｋＷｈであり得る。ＦＣＶが総貨物重量８０，０００ポンドのＦＣ ＨＤＴであると仮定すると、ＦＣＶは１．０マイル走行するごとに２．２５ｋＷｈのエネルギーを使用する。したがって、追加のエネルギーは、バッテリ３０４Ａおよび３０４Ｂを含む／収容するための追加のスペースを必要とせずに、電気モードでそれぞれ４２．８マイル、２８．６マイル、および３０．６マイルの追加の走行距離をもたらすことができる。

図４は、ハイブリッド、デュアルバッテリ構成が使用されるＦＣＶ１００を動作／制御するための例示的なアーキテクチャを示す。上で示唆したように、様々なセンサ１２２は、ＦＣＶ１００の様々な動作特性に関する情報を監視／追跡／感知することができる。図４に示されるように、そのようなセンサには、例えば以下のものを含めることができるが、必ずしもこれらに限定されるわけではない。加速要求を感知するセンサ１２２Ａ、ブレーキ要求を感知するセンサ１２２Ｂ、現在／将来／過去の場所または位置（いくつかの実施形態では、たとえば道路勾配情報に変換することができる）を検出するＧＰＳ受信機１２２Ｄ、燃料電池スタックの動作状態を監視するためのセンサ１２２Ｅ、２つのバッテリ、例えばバッテリ３０４Ａおよび３０４Ｂに関連付けられたバッテリＳＯＣをそれぞれ監視するためのセンサ１２２Ｆおよび１２２Ｇ、および位置センサ、加速度計、撮像装置（カメラ）などであり得る他のセンサ１２２Ｈ。

すなわち、センサ１２２は、燃料電池スタック３０２への様々な入力または状態、ならびに燃料電池スタック３０２／燃料電池スタック３０２を構成する構成要素の様々な出力、結果または動作状態に関するデータを監視、測定、検出および／または取得することができる。燃料電池スタック３０２の様々な状態には、カソード／アノード内のガス圧力または水圧、カソード／アノード内のガス温度または水温度、カソード／アノード内のガスまたは水のモル流量、またはアノード内のガスまたは水のモル分率が含まれ得る。他の条件には、燃料電池スタック３０２内の水の総量、およびアノードとカソードの間のガスまたは水の流束または移動量が含まれ得る。様々なガスには、水素、窒素、および／または酸素が含まれ得る。燃料電池スタック３０２の様々な出力には、電圧および／または水バランスクロスオーバーが含まれる。

１つまたは複数のセンサ１２２からのセンサ情報は、プロセッサ１２４、グローバル制御モジュール１２８Ｇ、電力制御モジュール１２８Ｐ、またはエネルギースーパーシステム１３０、または独自の専用プロセッサ／処理システムの実施形態またはその一部であり得るデュアルバッテリ制御回路４０２に送受信され得る。図４に示すように、デュアルバッテリ制御回路４０２は、センサ信号を受信することができる無線／有線通信インターフェースの一実施形態であるデータインターフェース４０４を備えることができる。メモリ４０６およびプロセッサ４０８は、上述のように、それぞれ、任意の形式の適切なＧＰＵ、ＣＰＵなど、およびフラッシュ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどを備えることができる。

例えば、加速度センサ１２２Ａなどを介した推進関連の要求または要求とともにバッテリ３０４Ａおよび３０４ＢのバッテリＳＯＣを示すセンサデータは、デュアルバッテリ制御回路４０２によって受信され得る。プロセッサ４０８は、メモリ４０６に格納された命令を実行して、センサ１２２によって収集された動作条件／ＦＣＶ動作に関連する条件に応じて、燃料電池スタック３０２、バッテリ３０４Ａ、またはバッテリ３０４Ｂのうちの１つまたは複数を有効にするかどうかを決定し得る。燃料電池スタック３０２、バッテリ３０４Ａ、またはバッテリ３０４Ｂのうちの１つまたは複数が、何らかの動作要求または要求をサポートまたは満たすためのエネルギー／電力を提供できるようにするか、または選択することに関する考慮事項が考慮されてもよく、適切なエネルギー／電力分割指令を実装できる。

例えば、以下の表１は、燃料電池スタック３０２、バッテリ３０４Ａ、またはバッテリ３０４Ｂのうちの１つまたは複数の適切な対応する使用法／推奨される使用法にマッピングされた例示的な運転条件を表す。表１は、電源と条件とのマッピングの非限定的な例であることを理解されたい。特定の条件（または一連の条件）でどの電源を使用するかを決定するときに、他の条件およびマッピングを考慮または考慮することができる。このような条件は、排他的に、または単一の方法で考慮される必要はなく、むしろ、さまざまな実施形態が、電源の選択に関連する複数の条件を考慮してもよいことを理解されたい。様々な実施形態によれば、運転条件は、ＦＣＶの動作特性（加速度、走行速度など）、及び、ＦＣＶの動作に影響を与える可能性のある、すでに通過した、通過中、またはこれから通過するいくつかの道路または経路９）の環境特性を示す、または含む可能性がある。例えば、過去、現在、または将来の上り坂／下り坂の道路の通過、特定の目的地への特定のナビゲーション経路などは、ＦＣＶの推進システムまたは補助システムがどのように動作または電力供給されるかに影響を与える可能性がある。

表１に示すように、電源、すなわち燃料電池スタック３０２（図３）。電力密度の高いバッテリであるバッテリ３０４Ａ、およびよりエネルギー密度の高いバッテリであるバッテリ３０４Ｂは、特定の運転条件にマッピングまたは関連付けることができる。例えば、１つまたは複数のセンサ１２２によって感知された運転状態が、ＦＣＶが上り坂を走行中、巡航中、時速０から時速３０マイルで加速中、時速０から時速６０マイルで加速中のうちの少なくとも１つであることを示すとき、燃料電池スタック３０２は、推進システム１５４の電源として常に使用される。

燃料電池スタック３０２用の燃料が存在する場合、バッテリ３０４Ａは、ＦＣＶが所定の速度で加速しているときに燃料電池スタック３０２によって提供される電力を補うために使用される。しかしながら、ＦＣＶが例えば坂道を上っているときに、燃料電池スタック３０２が、例えば坂道を横断するためのトルク要求を満たすのに十分な電力を推進システム１５４に供給できない場合には、バッテリ３０４Ａが使用されてもよい。ＦＣＶが巡航モードにあるとき、例えば、ＦＣＶの速度が加速閾値を超えることなく、ある閾値速度範囲／帯域内に留まるとき、バッテリ３０４Ａは使用されず、充電されてもよい。ある状況では、たとえば、表１に記載のマッピングに基づいて、ＦＣＶが停止／静止状態から加速し、ＦＣＶが上り坂を走行しているとき、バッテリ３０４Ａは、１つまたは複数のセンサ１２２が時速３０マイルの加速閾値に達したと判断するまで、燃料電池スタック３０２によって供給される電力に補助電力を供給するために使用され、この時点で、バッテリ３０４Ａは「無効化」されるか、単に推進システム１５４への電力供給にもはや依存しなくてもよい。

バッテリ３０４Ｂは、ＦＣＶが静止／停止状態から時速６０マイルまで加速している場合だけでなく、ＦＣＶが坂道を走行している場合にも、燃料電池スタック３０２に電力補助を提供するために使用され得る。ＦＣＶが巡航しているとき、バッテリ３０４Ｂは常に使用されるが、ＦＣＶが時速０マイルから時速３０マイルまで加速しているとき、バッテリ３０４Ｂはアイドル状態のままであるか、充電することができる。

上記のマッピングおよび条件、ならびに条件閾値は、特定のＦＣＶ、例えば、ＦＣ ＨＤＴ対乗用ＦＣＶ、ＦＣＶが通常動作する条件などにカスタマイズまたは適合させることができることを理解されたい。いずれか（または両方）の電池の特定の電気化学的構成、および燃料電池スタック３０２の動作特性も、マッピング、閾値などを調整するための基礎となり得る。表１では、高エネルギー／高出力／長寿命があらゆる運転条件に役立つ。加速イベントでは高出力が役立つため、ＦＣＶが時速０から３０マイル、または時速０から６０マイルで加速するときのバッテリ３０４Ａの使用をマッピングする。しかしながら、ＦＣＶの走行時には、高出力（大量のエネルギーの急速な放電）は必要とされないため、高出力および長寿命というバッテリ３０４Ａの動作特性が求められるため、バッテリ３０４Ａは使用されない。ＦＣＶが走行しているとき、走行は（例えば、高加速イベントとは対照的に）迅速に供給するために大量の電力を必要としないため、代わりに、高エネルギーで中程度の寿命のバッテリであるバッテリ３０４Ｂを利用して電力を供給する。いくつかの実施形態では、バッテリ３０４Ａおよび３０４ＢのそれぞれのバッテリＳＯＣは、その特定のバッテリを利用する前に考慮される要素であり得る。例えば、バッテリ３０４Ａが電力を供給するための特定のバッテリＳＯＣ閾値を下回っている場合、たとえ電源対駆動条件マッピングがバッテリ３０４Ａの使用を示しているとしても、バッテリ３０４Ａの使用は禁止され得る。たとえば、特定のバッテリは、特定のＳＯＣレベル未満で放電すると、バッテリ寿命が短くなったり、充電を保持する能力が低下したりする可能性がある。

図４に戻って参照すると、デュアルバッテリ制御回路４０２は、バッテリ管理のためのアルゴリズムをさらに備え得ることも理解されたい。プロセッサ４０８によって実行される命令は、燃料電池スタック３０２およびデュアルバッテリ３０４Ａ／３０４Ｂのそれぞれの事前設定動作境界を比較して、例えば、燃料電池電力制限、バッテリ電力制限およびバッテリＳＯＣ、ならびに燃料電池スタック３０２およびデュアルバッテリ３０４Ａ／３０４Ｂの温度など燃料電池３０２の状態および総電力需要に基づいて、バッテリの一方または両方をいつどのように放電するか（適切な場合および適切な場合）を決定する。例えば、一実施形態によれば、デュアルバッテリ制御回路４０２は、運転／動作条件および電源対条件マッピングに基づいて、現在の（または将来の／今後の）動作／運転条件を考慮してどのような電源が使用可能であるかを決定することができる。１つ以上のＦＣＶシステムからの総電力需要を満たすためにどの電源が利用されるかに基づいて、デュアルバッテリ制御回路４０２は、受信したセンサデータに基づいて、選択された電源が総電力需要の一部またはすべてを満たすために放電するのに十分なエネルギーを有するかどうかを評価することができる。例えば、デュアルバッテリ制御回路４０２は、１つまたは複数の電源の使用が許可される何らかの最適なまたは指定された動作ウィンドウに基づいて、電源使用量の決定を行うことができる。一部の電源がエネルギー供給要件を満たせない場合、デュアルバッテリ制御回路４０２は、他の利用可能な電源（バッテリ３０４Ａに充電が残っていない場合のバッテリ３０４Ｂなど）を評価して、何らかのオーバーライドコマンド／プロセスなどに基づいて、適切な条件が与えられた場合にそれが可能かどうかを決定し、必要な補助電力を供給できるようになる。そうでない場合、何らかの形式の制限されたＦＣＶ動作が開始される可能性がある。例えば、加速は一定の速度に制限される場合があり、車両速度はある制限しきい値を超えることが許可されない場合があり、エアコンシステムなどの特定の補助システムは一時的に使用が禁止されたり、使用レベルが制限されたりする場合がある。

再び図４を参照すると、例えば、表１に示される運転条件（または他の関連条件）は、センサ１２２を介して決定され得る。センサ１２２は、単にデータ／信号をデュアルバッテリ制御回路４０２に中継して、変換、処理、分析などを行うセンサを備えてもよいし、センサ１０２が独自のプロセッサを備えていてもよく、デュアルバッテリ制御回路によって直接使用できるデータを送信してもよい。いくつかの実施形態では、データインターフェース４０４は関連条件関連のデータまたは他の情報源からの情報（例：無線、車車間（Ｖ２Ｉ）、車車間（Ｖ２Ｖ）通信、ナビゲーションマップ、ＦＣＶ自体または何らかのリモートナビゲーションソースから計算されたルート）等を受信することができる。

表１は、センサ１２２のデータ／情報に基づいて、どの電源を有効にするかを決定するためにプロセッサ４０８によってアクセスされ得る、ルックアップテーブル、行列、または他のデータ構造としてメモリ４０６に格納され得る。使用する適切な電源を決定する場合、感知されたまたは学習された状態に応じて、制御信号または命令がエネルギーシステム１５２に送信され、燃料電池スタック３０２、バッテリ３０４Ａ、またはバッテリ３０４Ｂを制御して必要な電力を供給することができる。

図５は、ＦＣＶ需要（推進／原動目的のためか、ＦＣＶの１つ以上の補助システムに電力を供給するためか）に対処するために、異なる電源または電源の組み合わせが使用され得る、様々なシナリオ例を示す。図５では、ｋＷ単位の電力が分単位の時間の関数として示されている。例示的なシナリオ１では、燃料電池スタック３０２および（電力密度の高い）バッテリ３０４Ａの両方が、需要負荷／要求を満たす電力を供給するように従事していることが理解されよう。つまり、燃料電池スタック３０２は、その最大電力閾値近くで動作している（５０２）。総電力需要５００を満たすために、バッテリ３０４Ａは、燃料電池スタック３０２によって提供される電力に加えて、補助電力（５０４）を提供することができる。

例示的なシナリオ２では、ＦＣＶの動作条件は、総電力需要５００が燃料電池スタック３０２の最大電力未満であるため、燃料電池スタック３０２のみで総電力需要５００を満たすことができるようなものである。したがって、燃料電池スタック３０２またはバッテリ３０４Ｂは、図５に示すようにもはや放電するエネルギーを持たないバッテリ３０４Ａを再充電するために（個別にまたは一緒に）使用され得る。これは巡航（走行）シナリオを示している可能性がある。

例示的なシナリオ３では、ＦＣＶが運転中／動作中にバッテリ３０４Ｂが再充電を必要とすることが理解されよう。この例では、燃料電池スタック３０２からのエネルギーがバッテリ３０４Ｂを再充電するために消費されるため、このようなシナリオは必ずしも好ましいとは限らない。この時点では、バッテリ３０４Ａはまだ再充電されておらず、バッテリ３０４Ｂの再充電には使用できないことが理解されよう。それにもかかわらず、燃料スタック３０２は、バッテリ３０４Ｂを再充電するために使用することができる。あるいは、センサ１２２およびデュアルバッテリ制御回路４０２のデータ分析に基づいて、例えば、燃料タンク２００Ｂ内の水素等の燃料の残量等、及び、ＦＣＶのナビゲーションシステムまたはＧＰＳ受信機／センサ１２２Ｄを使用して、次の給油ステーションに到達するのに十分な燃料が残っているかどうかを評価することができる。理解できるように、シナリオ３中の燃料電池スタック３０２は、その最大電力制限未満のままであり、シナリオ３の後半の間、燃料電池スタック３０２内の余剰エネルギー（給油ステーションに到達するために使用されない）は、バッテリ３０４Ｂを充電するために使用され得る。バッテリの充電は、燃料電池の燃料タンクに再充填するよりもはるかに長い時間がかかるため、走行中に余分な燃料エネルギーをバッテリ３０４Ｂの充電に使用することが好ましいことを理解されたい。もちろん、車両が燃料スタンドに確実に到着できることを最初に確認するために、残りの燃料を推定することもできる。

図５の例示的なシナリオ４では、総電力需要５００が燃料電池スタック３０２とバッテリ３０４Ａの両方の最大電力出力を超える場合、バッテリ３０４Ｂはエネルギーシステム１５２／２００により多くの電力を寄与し得る。例示的なシナリオ４または同様のシナリオは、通常、何らかの道路勾配の終わりまたは加速イベント中に発生する可能性がある。

図６は、燃料電池スタックおよび燃料電池スタックを補うデュアルバッテリサポートシステム／アーキテクチャを含むＦＣＶの１つまたは複数の電源を制御し、選択的に使用するために実行され得る例示的な動作を示すフローチャートである。動作６００において、ＦＣＶに関連する運転条件が取得される。上述したように、動作条件は、ＦＣＶの動作に関与する、またはそれに関連する状況特性のすべてではないにしても、ほぼあらゆるものを包含することができる。このような運転条件には、例えば、現在の速度、道路の勾配、ＦＣＶの動作モード／状態（どの程度の速度で加速しているか、巡航中など）が含まれ得る。

このような条件は、指定されたマッピング、例えば、特定の条件／条件の組み合わせの下で使用する特定の電源を関連付けるために使用されるルックアップテーブルまたは他のデータ構造に従って、適切な電源にマッピングすることができる。したがって、動作６０４では、運転条件に基づいて、ＦＣＶのどの電源がＦＣＶシステムに電力を供給すると考えられるかが決定される。電源は燃料電池スタックと２つの補助バッテリで構成される。１つのバッテリは、より電力密度の高いバッテリであり得る他のバッテリと比較して、よりエネルギー密度の高いバッテリであり得る。このエネルギー／電力密度の区別を利用して、電力が供給される予想される需要負荷に基づいて特定のバッテリを具体的にターゲットにすることができる。例えば、エネルギーの連続的な放電は、よりエネルギー密度の高いバッテリによって処理され得るが、多量のエネルギーの急速な放電は、より電力密度の高いバッテリによって処理され得る。

動作６０４では、各電源の動作条件が評価され、各電源の動作条件に基づいてＦＣＶシステムに電力を供給するように１つまたは複数の電源が制御される。すなわち、運転条件を確認して、特定の運転条件にどの電源を使用するかを決定することができる。例えば、閾値、パラメータ、動作ウィンドウ、および他の動作制約を、１つまたは複数の燃料電池スタックおよび各バッテリに対して指定することができる。このようにして、どの電源もその最大能力を超えて動作することがない。特定の電源が不足しているか、ＦＣＶシステムに放電できる利用可能なエネルギー量が不足している場合、代替バッテリが使用されることがある（保証／許可されている場合）。

本明細書で使用される場合、回路およびコンポーネントという用語は、本願の１つまたは複数の実施形態に従って実行できる機能の所与の単位を表す場合がある。本明細書で使用されるように、コンポーネントは、任意の形式のハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを利用して実装され得る。たとえば、１つ以上のプロセッサ、コントローラ、ＡＳＩＣ、ＰＬＡ、ＰＡＬ、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ、論理コンポーネント、ソフトウェアルーチン、またはその他のメカニズムが実装されてコンポーネントを構成する場合がある。本明細書で説明される様々な構成要素は、個別の構成要素として実装されてもよく、または説明される機能および特徴が、１つまたは複数の構成要素間で部分的または全体的に共有されてもよい。換言すれば、この説明を読めば当業者には明らかなように、本明細書に説明される様々な特徴および機能は、任意の所与のアプリケーションで実装され得る。これらは、さまざまな組み合わせや順列で１つ以上の別個のコンポーネントまたは共有コンポーネントに実装できる。様々な特徴または機能要素は別個のコンポーネントとして個別に説明または請求される場合があるが、これらの特徴／機能は１つまたは複数の共通のソフトウェア要素およびハードウェア要素間で共有できることを理解されたい。そのような説明は、そのような機能を実装するために別個のハードウェアまたはソフトウェアコンポーネントが使用されることを要求したり、暗示したりするものではない。

コンポーネントがソフトウェアを使用して全体または部分的に実装される場合、これらのソフトウェア要素は、それに関して説明された機能を実行できるコンピューティングまたは処理コンポーネントとともに動作するように実装することができる。このようなコンピューティングコンポーネントの例の１つを図７に示す。さまざまな実施形態が、この例示的なコンピューティングコンポーネント７００に関して説明される。この説明を読めば、他のコンピューティングコンポーネントまたはアーキテクチャを使用してアプリケーションを実装する方法が当業者には明らかになるであろう。

ここで図７を参照すると、コンピューティングコンポーネント７００は、例えば、自動調整ディスプレイ、デスクトップ、ラップトップ、ノートブック、およびタブレットコンピュータ内に見られるコンピューティングまたは処理能力を表すことができる。これらは、ハンドヘルドコンピューティングデバイス（タブレット、ＰＤＡ、スマートフォン、携帯電話、パームトップなど）に含まれる場合がある。これらは、ディスプレイを備えたワークステーションやその他のデバイス、サーバー、または特定のアプリケーションや環境に望ましいまたは適切なその他のタイプの専用または汎用コンピューティングデバイスに含まれる場合がある。コンピューティングコンポーネント７００はまた、所与のデバイス内に埋め込まれたコンピューティング機能、または所与のデバイスに利用可能なコンピューティング機能を表すこともできる。例えば、コンピューティングコンポーネントは、例えば、ポータブルコンピューティングデバイスなどの他の電子デバイス、および何らかの形式の処理能力を含む可能性のある他の電子デバイス内に見出され得る。

コンピューティングコンポーネント７００は、例えば、１つ以上のプロセッサ、コントローラ、制御コンポーネント、または他の処理装置を含み得る。これには、プロセッサ７０４が含まれ得る。プロセッサ７０４は、例えば、マイクロプロセッサ、コントローラ、または他の制御ロジックなどの汎用または専用の処理エンジンを使用して実装され得る。プロセッサ７０４はバス７０２に接続することができる。しかしながら、コンピューティングコンポーネント７００の他のコンポーネントとの対話を容易にするため、または外部と通信するために、任意の通信媒体を使用することができる。

コンピューティングコンポーネント７００はまた、本明細書では単にメインメモリ７０８と呼ばれる、１つまたは複数のメモリコンポーネントを含むこともできる。例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的メモリは、プロセッサ７０４によって実行される情報および命令を格納するために使用され得る。メインメモリ７０８はまた、プロセッサ７０４によって実行される命令の実行中に、一時変数または他の中間情報を格納するために使用されてもよい。コンピューティングコンポーネント７００は、同様に、プロセッサ７０４のための静的情報および命令を記憶するために、バス７０２に結合された読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）または他の静的記憶装置を含み得る。

コンピューティングコンポーネント７００はまた、例えば、メディアドライブ７１２およびストレージユニットインターフェース７２０を含み得る、１つまたは複数の様々な形式の情報記憶機構７１０を含み得る。メディアドライブ７１２は、固定またはリムーバブル記憶媒体７１４をサポートするためのドライブまたは他の機構を含み得る。例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、磁気テープドライブ、光学ドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）またはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）ドライブ（ＲまたはＲＷ）、またはその他のリムーバブルメディアドライブまたは固定メディアドライブが提供される場合がある。記憶媒体７１４には、例えば、ハードディスク、集積回路アセンブリ、磁気テープ、カートリッジ、光ディスク、ＣＤまたはＤＶＤが含まれ得る。記憶媒体７１４は、媒体ドライブ７１２によって読み取られ、書き込まれ、または媒体ドライブ７１２によってアクセスされる、任意の他の固定またはリムーバブル媒体であってもよい。これらの例が示すように、記憶媒体７１４は、コンピュータソフトウェアまたはデータが記憶されているコンピュータ使用可能な記憶媒体を含むことができる。

代替実施形態では、情報記憶機構（ストレージデバイス）７１０は、コンピュータプログラムまたは他の命令またはデータをコンピューティングコンポーネント７００にロードできるようにするための他の同様の手段を含んでもよい。このような手段には、例えば、固定または取り外し可能な記憶ユニット（ストレージユニット）７２２およびインターフェース７２０が含まれる場合がある。このような記憶ユニット７２２およびインターフェース７２０の例には、プログラムカートリッジおよびカートリッジインターフェース、リムーバブルメモリ（例えば、フラッシュメモリまたは他のリムーバブルメモリコンポーネント）およびメモリスロットが含まれ得る。他の例には、ＰＣＭＣＩＡスロットおよびカード、ならびにソフトウェアおよびデータが記憶ユニット７２２からコンピューティングコンポーネント７００に転送されることを可能にする他の固定または取り外し可能な記憶ユニット７２２およびインターフェース７２０が含まれ得る。

コンピューティングコンポーネント７００は、通信インターフェース７２４も含み得る。通信インターフェース７２４は、コンピューティングコンポーネント７００と外部デバイスとの間でソフトウェアおよびデータを転送できるようにするために使用され得る。通信インターフェース７２４の例としては、モデムまたはソフトモデム、ネットワークインターフェース（イーサネット、ネットワークインターフェースカード、ＩＥＥＥ８０２．ＸＸ、または他のインターフェースなど）が挙げられる。他の例には、通信ポート（例えば、ＵＳＢポート、ＩＲポート、ＲＳ２３２ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インターフェース、または他のポートなど）、または他の通信インターフェースが含まれる。通信インターフェース７２４を介して転送されるソフトウェア／データは、電子信号、電磁信号（光を含む）、または所与の通信インターフェース７２４によって交換可能な他の信号であり得る信号で搬送され得る。これらの信号は、チャネル７２８を介して通信インターフェース７２４に提供され得る。チャネル７２８は信号を搬送する可能性があり、有線または無線の通信媒体を使用して実装される場合があります。チャネルの例としては、電話回線、セルラーリンク、ＲＦリンク、光リンク、ネットワークインターフェイス、ローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワーク、その他の有線または無線通信チャネルが挙げられます。

この文書では、「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータで使用可能な媒体」という用語は、一般的に一時的または非一時的な媒体を指すために使用される。このような媒体は、例えば、メモリ７０８、記憶ユニット７２０、媒体７１４、およびチャネル７２８であり得る。これらおよび他の様々な形式のコンピュータプログラム媒体またはコンピュータ使用可能媒体は、１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行のために処理装置に運ぶことに関与し得る。媒体上に具体化されたそのような命令は、一般に「コンピュータプログラムコード」または「コンピュータプログラム製品」（コンピュータプログラムまたは他のグループの形でグループ化される場合がある）と呼ばれる。実行されると、そのような命令は、コンピューティングコンポーネント７００が、本明細書で説明される本願の特徴または機能を実行できるようにすることができる。

１つ以上の個々の実施形態で説明される様々な特徴、態様、および機能は、それらが説明される特定の実施形態への適用性に限定されないことを理解されたい。その代わりに、それらの実施形態は、そのような実施形態が記載されているかどうか、またそのような特徴が記載された実施形態の一部として提示されているかどうかに関係なく、単独で、またはさまざまな組み合わせで、１つまたは複数の他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明の範囲および範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。

この文書で使用される用語や語句、およびそれらのバリエーションは、特に明記されていない限り、限定するものではなく、自由なものとして解釈されるべきである。前述の例として、「含む」という用語は、「限定することなく含む」などの意味として読み取られるべきである。「例」という用語は、議論中の項目の例示的な例を提供するために使用されており、その網羅的または限定的なリストではない。「ａ」または「ａｎ」という用語は、「少なくとも１つ」、「１つ以上」などを意味するものとして読み取られるべきである。「従来の」、「伝統的な」、「普通の」、「標準的な」、「有名な」などの形容詞。同様の意味の用語は、記載されている項目を特定の期間または特定の時点で入手可能な項目に限定するものとして解釈されるべきではない。代わりに、これらは、現在または将来いつでも利用可能または既知である可能性のある従来の、伝統的な、通常の、または標準的なテクノロジーを包含するものとして読まれる必要がある。この文書が当業者に明らかなまたは知られている技術に言及する場合、そのような技術は現在または将来の当業者に明らかまたは知られている技術を包含する。

場合によっては、「１つ以上」、「少なくとも」、「ただしこれらに限定されない」などの広範な単語やフレーズ、またはその他の類似のフレーズが存在する場合は、そのような広範な句が存在しない場合に、より狭い場合が意図されている、または必要であることを意味すると解釈されないものとする。「コンポーネント」という用語の使用は、コンポーネントの一部として説明または主張されている態様または機能がすべて共通のパッケージで構成されていることを意味するものではない。実際、制御ロジックであろうと他のコンポーネントであろうと、コンポーネントのさまざまな側面のいずれかまたはすべては、単一のパッケージに結合することも個別に維持することもでき、さらに複数のグループまたはパッケージに分散したり、複数の場所に分散したりすることもできる。

さらに、本明細書に記載される様々な実施形態は、例示的なブロック図、フローチャート、および他の図に関して説明される。この文書を読めば当業者には明らかになるように、図示の実施形態およびその様々な代替案は、図示の例に限定されることなく実施することができる。たとえば、ブロック図とそれに付随する説明は、特定のアーキテクチャや構成を強制するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 燃料電池車両であって、
   前記燃料電池車両は、プロセッサと、前記プロセッサに動作可能に接続されたメモリユニットとを備え、
   前記メモリユニットは、実行されると前記プロセッサに以下のことを行わせるコンピュータコードを含み、
   前記コンピュータコードは、前記プロセッサに、
   前記燃料電池車両に関連する運転条件を取得させ、
   前記運転条件に基づいて、前記燃料電池車両のどの電源が燃料電池車両システムに電力を供給すると考えられるかを決定させ、
   前記電源は、燃料電池スタックと２つの補助バッテリを備え、
   各前記電源の動作条件を評価させ、各前記電源の前記動作条件に基づいて前記燃料電池車両システムに電力を供給するように１つ以上の前記電源を制御させる、燃料電池車両。
2. 前記運転条件は、前記燃料電池車両の１つまたは複数の動作特性および前記燃料電池車両が通過する経路の環境特性を含み、
   各前記電源の前記動作条件は、前記燃料電池車両システムへの放電に利用可能なエネルギーのうちの１つ以上と、各前記電源の動作パラメータと、を含む、請求項１に記載の燃料電池車両。
3. 前記電源は、燃料電池スタック、第１補助バッテリ、および第２補助バッテリを備え、
   前記燃料電池スタックは前記燃料電池車両システムの一次電源を備え、
   前記第１補助バッテリは電力密度の高いバッテリパックを備え、
   前記第２補助バッテリはエネルギー密度の高いバッテリパックを備える、請求項１に記載の燃料電池車両。
4. 実行されるとどの前記電源が考慮されるべきかを前記プロセッサに決定させる前記コンピュータコードはさらに、前記プロセッサに、どの前記電源が考慮されるべきかを識別するために運転条件対電源マッピングにアクセスさせる、請求項１に記載の燃料電池車両。
5. 前記運転条件対電源マッピングは、前記燃料電池車両システムのエネルギー密度固有または電力密度固有のニーズに基づく、請求項４に記載の燃料電池車両。
6. ２つの前記補助バッテリのそれぞれは、要求された燃料電池車両システムの需要を満たすために、前記燃料電池スタックによって提供される不足エネルギーを補うために、それぞれ蓄えられたエネルギーを放電する、請求項１に記載の燃料電池車両。
7. 前記電源のそれぞれは、それぞれ蓄えられたエネルギーを放電して、別の前記電源を再充電する、請求項１に記載の燃料電池車両。
8. 前記燃料電池車両システムは、推進システムおよび補助システムのうちの１つまたは複数を備える、請求項１に記載の燃料電池車両。
9. ２つの前記補助バッテリのそれぞれは、前記燃料電池車両によって実行される回生ブレーキおよびプラグイン充電のうちの少なくとも１つを介して再充電される、請求項１に記載の燃料電池車両。
10. 燃料電池車両の燃料電池システムであって、
    前記燃料電池システムは、燃料電池スタックと、電力密度の高い燃料電池車両システムの需要に応じて前記燃料スタックを補うように構成されている第１バッテリと、
    エネルギー密度の高い燃料電池車両システムの需要に応じて前記燃料スタックを補うように構成されている第２バッテリと、
    前記燃料電池車両に影響を及ぼす運転条件、並びに前記燃料電池スタックおよび前記第１および第２バッテリの動作条件に従って、前記第１および第２バッテリの動作を制御するように構成されている制御回路と、を備える、燃料電池システム。
11. 前記運転条件は、前記燃料電池車両の１つまたは複数の動作特性および前記燃料電池車両が通過する経路の環境特性を含み、
    前記燃料電池スタックと前記第１および第２バッテリの前記動作条件は、前記燃料電池車両システムへの放電に利用可能なエネルギーのうちの１つ以上と、前記燃料電池スタックと前記第１および第２バッテリのそれぞれの動作パラメータと、を含む、請求項１０に記載の燃料電池システム。
12. 前記運転条件は、マッピングされた前記運転条件のそれぞれに対応する最適なエネルギー放電に基づいて、前記第１および第２バッテリのうちの１つまたは複数の使用量にマッピングされる、請求項１０に記載の燃料電池システム。
13. 前記最適なエネルギー放電は、燃料電池車両システムのエネルギー密度特有のニーズまたは電力密度特有のニーズに基づく、請求項１２に記載の燃料電池システム。
14. 前記燃料電池車両システムは、推進システムおよび補助システムのうちの１つまたは複数を備える、請求項１０に記載の燃料電池システム。
15. 前記第１および第２バッテリのそれぞれは、要求された燃料電池車両システムの需要を満たすために、前記燃料電池スタックによって提供される不足したエネルギーを補うために、それぞれ蓄えられたエネルギーを放電し、
    前記第１および第２バッテリのそれぞれは、前記燃料電池車両によって実行される回生ブレーキおよびプラグイン充電のうちの少なくとも１つを介して再充電される、請求項１０に記載の燃料電池システム。

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