JP7191086B2 - スマートバッテリ回路 - Google Patents
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Description
本PCT国際特許出願は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、2017年8月10日に出願された米国特許出願第15/674,098号に基づく優先権の利益を主張する。
A.電気的負荷に電力を供給するように構成された例示的な電気システムであって、電気システムは、
電力出力を提供するように構成された電力回路と、
電力回路の電力出力に電気的に接続可能な第1のバッテリと、
電力回路の電力出力への第1のバッテリの電気的な接続と、電力回路の電力出力からの第1のバッテリの電気的な切断とを選択的に行うように構成された第1のスイッチと、
電力回路の電力出力に電気的に接続可能な第2のバッテリと、
電力回路の電力出力への第2のバッテリの電気的な接続と、電力回路の電力出力からの電気システム電気的な切断とを選択的に行うように構成された第2のスイッチと、
第1のバッテリおよび第2のバッテリのうちの少なくとも一方が、電気的負荷に電力を供給するように、電力回路の電力出力に接続された電気的負荷と、
第1のスイッチおよび第2のスイッチに電気的に接続されたコントローラであって、コントローラは、第1のスイッチおよび第2のスイッチが、それぞれ第1のバッテリおよび第2のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続したときに、第1のバッテリと第2のバッテリが、互いに並列になるように、第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの少なくとも一方の動作を制御するように構成される、コントローラと、
コントローラと通信する負荷プレディクタであって、負荷プレディクタは、電気的負荷の電力需要を予測し、予測された電力需要を示す信号をコントローラに送信するように構成される、負荷プレディクタと
を備え、
コントローラは、予測された電力需要を示す信号に少なくとも部分的に基づいて、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの少なくとも一方を電力回路の電力出力に接続するために、第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの少なくとも一方をアクティブ化するように構成される
電気システム。
電力出力に結合された車両の軌道を決定するように構成されたプランナ、または電力出力に結合された車両の電気モータと関連付けられた電力需要を決定するように構成された車両コントローラのうちの少なくとも一方から、信号を受信し、
少なくとも1つの信号に少なくとも部分的に基づいて、電力需要を予測する
ように構成される例Aに記載の電気システム。
電力出力に結合された車両の軌道を決定するように構成されたプランナから、信号を受信することであって、決定された軌道は、幹線道路における車両の運転と関連付けられた軌道、脇道における車両の運転と関連付けられた軌道、登坂中の車両の運転と関連付けられた軌道、または複数の交通信号を含む街路における車両の運転と関連付けられた軌道のうちの1つを含む、受信することと、
幹線道路における車両の運転と関連付けられた軌道についての相対的に高い電力需要、脇道における車両の運転と関連付けられた軌道についての相対的に低い電力需要、登坂中の車両の運転と関連付けられた軌道と関連付けられた相対的に高い電力需要、または複数の交通信号を含む街路における車両の運転と関連付けられた軌道についての相対的に高い電力需要のうちの1つを予測することと
を行うように構成される例Aまたは例Bに記載の電気システム。
第1のバッテリと関連付けられた第1の充電状態を示す第1の信号と、第2のバッテリと関連付けられた第2の充電状態を示す第2の信号とを受信し、
第1の充電状態と第2の充電状態が均等化されるように、第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの少なくとも一方の動作を制御する
ように構成される例A乃至例Cのいずれか1つに記載の電気システム。
互いに電気的に直列に、また第2のスイッチと電気的に並列に接続された、第2の2次スイッチおよび第2の電流制限デバイスと
をさらに備える例A乃至例Eのいずれか1つに記載の電気システム。
第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの一方が、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの他方よりも高い充電状態を有すると決定し、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの一方をより高い充電状態を有するバッテリとして、また第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの他方をより低い充電状態を有するバッテリとして指定し、
より高い充電状態のバッテリと関連付けられた第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの一方に、より高い充電状態のバッテリを電力出力に電気的に接続させ、
第1の2次スイッチまたは第2の2次スイッチのうちの一方に、より低い充電状態のバッテリをより高い充電状態のバッテリに電気的に接続させ、それによって、より高い充電状態のバッテリからより低い充電状態のバッテリを充電する
ように構成される例A乃至例Fのいずれか1つに記載の電気システム。
より低い充電状態のバッテリの充電状態とより高い充電状態のバッテリの充電状態との間の差が、閾値差を満たさないと決定し、
より低い充電状態のバッテリと関連付けられた第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの一方に、より低い充電状態のバッテリを電力出力に接続させる
ように構成される例A乃至例Gのいずれか1つに記載の電気システム。
第1の時間期間における予測される電力需要の第1のレベルを予測し、
第2の時間期間における予測される電力需要の第2のレベルを予測する
ように構成され、
第1のレベルは、第2のレベルと異なり、
コントローラは、
第1のレベルまたは第2のレベルのうちの一方を、第1のレベルまたは第2のレベルのうちの他方よりも低いほうとして識別し、
より低いレベルと関連付けられた第1の時間期間または第2の時間期間のうちの一方の間、第1の2次スイッチまたは第2の2次スイッチのうちの一方に、より低い充電状態のバッテリをより高い充電状態のバッテリに電気的に接続させ、それによって、より高い充電状態のバッテリからより低い充電状態のバッテリを充電する
ように構成される
例A乃至例Hのいずれか1つに記載の電気システム。
第2のバッテリに充電を行うために、第2のバッテリと電気的に並列して結合された第2の充電回路と
をさらに備え、
コントローラは、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの少なくとも一方の充電を、同時にまたは互いに独立して生じさせるように、第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの少なくとも一方を動作させるように構成される
例A乃至例Iのいずれか1つに記載の電気システム。
車台に結合され、車両の推進のためのトルクを提供するように構成された電気モータと、
電気モータに電力を供給するように構成された電気システムであって、電気システムは、
電気モータに電気的に接続され、電力出力を提供するように構成された電力回路と、
電力回路の電力出力に電気的に接続可能な第1のバッテリと、
電力回路の電力出力への第1のバッテリの電気的な接続と、電力回路の電力出力からの第1のバッテリの電気的な切断とを選択的に行うように構成された第1のスイッチと、
電力回路の電力出力に電気的に接続可能な第2のバッテリと、
電力回路の電力出力への第2のバッテリの電気的な接続と、電力回路の電力出力からの第2のバッテリの電気的な切断とを選択的に行うように構成された第2のスイッチと
を備える、電気システムと、
第1のスイッチおよび第2のスイッチに電気的に接続されたコントローラであって、コントローラは、第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの少なくとも一方の動作を制御するように構成される、コントローラと、
コントローラと通信する負荷プレディクタであって、負荷プレディクタは、電気モータの電力需要を予測し、予測された電力需要を示す信号をコントローラに送信するように構成され、コントローラは、予測された電力需要を示す信号に少なくとも部分的に基づいて、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの少なくとも一方を電力回路の電力出力に接続するために、第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの少なくとも一方をアクティブ化するように構成される、負荷プレディクタと
を備える例示的な車両。
軌道に少なくとも部分的に基づいて、電気モータと関連付けられた電力需要を決定するように構成された車両コントローラと
をさらに備え、
負荷プレディクタは、プランナからの信号または車両コントローラからの信号のうちの少なくとも一方を受信し、少なくとも1つの信号に少なくとも部分的に基づいて、電力需要を予測するように構成される
例Kに記載の車両。
決定された軌道を示す信号を受信し、
信号に少なくとも部分的に基づいて、それぞれの決定された軌道と関連付けられた電力需要を予測し、
それぞれの決定された軌道と関連付けられた予測された電力需要の中から最も低い予測された電力需要を識別し、
最も低い予測された電力需要およびそれぞれの決定された軌道を示す信号を、車両を運転するための軌道を選択する際に使用するために、プランナに送信する
ように構成される
例Kまたは例Lに記載の車両。
第1のバッテリの第1の充電状態および第2のバッテリの第2の充電状態を決定し、
第1の充電状態または第2の充電状態のうちの少なくとも一方を示す信号を、車両を運転するための軌道を選択する際に使用するために、プランナに送信する
ように構成される
例K乃至例Mのいずれか1つに記載の車両。
互いに電気的に直列に、また第2のスイッチと電気的に並列に接続された、第2の2次スイッチおよび第2の電流制限デバイスと
をさらに備え、
コントローラは、
第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの一方が、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの他方よりも高い充電状態を有すると決定し、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの一方をより高い充電状態を有するバッテリとして、また第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの他方をより低い充電状態を有するバッテリとして指定し、
より高い充電状態のバッテリと関連付けられた第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの一方に、より高い充電状態のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続させ、
第1の2次スイッチまたは第2の2次スイッチのうちの一方に、より低い充電状態のバッテリをより高い充電状態のバッテリに電気的に接続させ、それによって、より高い充電状態のバッテリからより低い充電状態のバッテリを充電する
ように構成される
例K乃至例Nのいずれか1つに記載の車両。
第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの一方が、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの他方よりも高い充電状態を有すると決定し、第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの一方をより高い充電状態を有するバッテリとして、また第1のバッテリまたは第2のバッテリのうちの他方をより低い充電状態を有するバッテリとして指定し、
車両の運転のための電力を供給するために、より高い充電状態のバッテリと関連付けられた第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの一方に、より高い充電状態のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続させ、
より高い充電状態のバッテリの充電状態とより低い充電状態のバッテリの充電状態が実質的に均等化するまで、より低い充電状態のバッテリと関連付けられた第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの他方に、より低い充電状態のバッテリを電力回路の電力出力から電気的に切断させ、
より低い充電状態のバッテリと関連付けられた第1のスイッチまたは第2のスイッチのうちの他方に、より低い充電状態のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続させる
ように構成される例K乃至例Oのいずれか1つに記載の車両。
電力回路の電力出力に対する電気的負荷の電気的な接続と切断とを選択的に行うように構成された第3のスイッチと
をさらに備え、
コントローラは、第3のスイッチに電気的に接続され、予測された電力需要を示す信号に少なくとも部分的に基づいて、電気的負荷を電力回路の電力出力に接続するために、第3のスイッチをアクティブ化するように構成される
例K乃至例Pのいずれか1つに記載の車両。
電気システムの第2のバッテリの充電状態よりも高い充電状態を有する電気システムの第1のバッテリを識別するステップであって、第1のバッテリと第2のバッテリは、互いに並列に接続される、ステップと、
第1のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続するステップと、
第1のバッテリから第2のバッテリの充電状態を増大させるために、電流制限デバイスを通して、第1のバッテリを第2のバッテリに電気的に接続するステップと、
電力回路の電力出力上における負荷を予測するステップと、
第2のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続するステップと
を含む方法。
をさらに含む例Rに記載の方法。
第2の時間期間の間の電力回路の電力出力上における第2の予測された負荷を識別するステップであって、第1の予測された負荷は、第2の予測された負荷よりも大きい、ステップと、
第2の時間期間の間に、第1のバッテリを第2のバッテリに電気的に接続するステップと
をさらに含む例Rまたは例Sに記載の方法。
Claims (15)
- 電気車両の電気モータに電力を供給するように構成された電気システムであって、
第1の充電状態によって特徴付けられる第1のバッテリと、
前記第1のバッテリを電力回路の電力出力に電気的に接続し、前記第1のバッテリを前記電力回路の前記電力出力から切断するように構成された第1のスイッチと、
前記第1の充電状態よりも低い第2の充電状態によって特徴付けられる第2のバッテリと、
前記第2のバッテリを前記電力回路の前記電力出力に電気的に接続し、前記第2のバッテリを前記電力回路の前記電力出力から切断するように構成された第2のスイッチと、
互いに電気的に直列に、および前記第2のスイッチと電気的に並列に接続された、第3のスイッチおよび電流制限デバイスであって、前記第3のスイッチは、前記第2のバッテリを前記第1のバッテリに電気的に接続し、前記第2のバッテリを前記第1のバッテリから切断するように構成される、第3のスイッチおよび電流制限デバイスと、
前記第1のスイッチ、前記第2のスイッチ、および前記第3のスイッチに電気的に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、前記第1のスイッチ、前記第2のスイッチ、および前記第3のスイッチの動作を制御するように構成される、コントローラと、
目的地への前記電気車両の第1の予測軌道および前記目的地への前記電気車両の第2の予測軌道を決定するように構成されたプランナと、
前記プランナと通信する負荷プレディクタであって、前記負荷プレディクタは、
前記第1の予測軌道に基づいて、前記電気モータの第1の電力需要を予測し、
前記第2の予測軌道に基づいて、前記第1の電力需要よりも大きい前記電気モータの第2の電力需要を予測し、
前記第1の電力需要および前記第2の電力需要を示す第1の信号を前記プランナに送信する
ように構成される、負荷プレディクタと
を備え、
前記プランナは、前記第1の充電状態が前記第2の充電状態よりも高いこと、および前記第2の電力需要が前記第1の電力需要よりも大きいことに基づいて、前記第1の予測軌道を使用することを決定するように構成され、
前記コントローラは、前記第1の充電状態が前記第2の充電状態よりも高いこと、および前記第1の予測軌道を使用することを決定したことに基づいて、
前記第2のスイッチが開いている間、前記第1のバッテリを前記電力回路の前記電力出力に接続するために前記第1のスイッチを閉じ、
前記電気車両が前記第1の予測軌道を実行している間、前記第3のスイッチを閉じ、前記第1のバッテリを前記第2のバッテリに接続し、前記第2のバッテリを前記第1のバッテリから充電して、前記第1の充電状態および前記第2の充電状態の差が規定の閾値以内になるようにする
ように構成される
電気システム。 - 前記負荷プレディクタは、
前記第1の予測軌道および前記第2の予測軌道を前記プランナから受信し、
前記電力出力に結合された前記電気車両の電気モータと関連付けられた電力需要を決定するように構成された前記コントローラから第2の信号を受信し、
前記コントローラからの前記第2の信号に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の予測軌道に関連付けられる前記第1の電力需要および前記第2の予測軌道に関連付けられる第2の電力需要を予測する
ように構成される、請求項1の電気システム。 - 前記第1の予測軌道および前記第2の予測軌道の少なくとも1つは、幹線道路における前記電気車両の運転と関連付けられた軌道、脇道における前記電気車両の運転と関連付けられた軌道、登坂中の前記電気車両の運転と関連付けられた軌道、または複数の交通信号を含む街路における前記電気車両の運転と関連付けられた軌道のうちの1つを含み、
前記負荷プレディクタは、
幹線道路における前記電気車両の運転と関連付けられた軌道についての相対的に高い電力需要、脇道における前記電気車両の運転と関連付けられた軌道についての相対的に低い電力需要、登坂中の前記電気車両の運転と関連付けられた軌道と関連付けられた相対的に高い電力需要、または複数の交通信号を含む街路における前記電気車両の運転と関連付けられた軌道についての相対的に高い電力需要のうちの1つを予測する
ようにさらに構成される、請求項2の電気システム。 - 前記コントローラは、前記第1の電力需要を示す前記負荷プレディクタからの第3の信号に少なくとも部分的に基づいて、第1の充電状態と第2の充電状態が均等化されるように、前記第1のスイッチまたは前記第2のスイッチのうちの少なくとも一方の動作を制御するように構成される、請求項1の電気システム。
- 互いに電気的に直列に、および前記第1のスイッチと電気的に並列に接続された、第4のスイッチおよび別の電流制限デバイス
をさらに備える、請求項1の電気システム。 - 前記コントローラは、
前記第1の充電状態および前記第2の充電状態の差が規定の閾値以内であると決定し、
前記第2のスイッチを前記電力出力に接続させる
ように構成される、請求項1の電気システム。 - 前記第1の電力需要は、第1の時間期間に関連付けられ、前記第2の電力需要は、第2の時間期間に関連付けられ、
前記コントローラは、前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも小さいことに基づいて、前記第1の時間期間の間、前記第3のスイッチを閉じるように構成される、
請求項1の電気システム。 - 前記第1のバッテリに充電を行うために、前記第1のバッテリと電気的に並列して結合された第1の充電回路と、
前記第2のバッテリに充電を行うために、前記第2のバッテリと電気的に並列して結合された第2の充電回路と
をさらに備え、
前記コントローラは、前記第1のバッテリまたは前記第2のバッテリのうちの少なくとも一方の充電を、同時にまたは互いに独立して生じさせるように、前記第1のスイッチまたは前記第2のスイッチのうちの少なくとも一方を動作させるように構成される
請求項1の電気システム。 - 前記コントローラは、単一の充電器を介して前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリに充電を行うようにさらに構成される、請求項8の電気システム。
- 前記負荷プレディクタは、
ヒストリカル情報、地理的情報、またはリアルタイム情報のうちの少なくとも1つを含む前記電気車両の動作に関連付けられる情報を示す情報信号を受信し、
前記情報信号に少なくとも部分的に基づいて前記電気モータの電力需要を予測する
ように構成される、請求項1の電気システム。 - 第1のバッテリの第1の充電状態が第2のバッテリの第2の充電状態よりも高いことを示す第1の信号を受信することであって、前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリは、電力を車両の電気モータに供給するように構成されている、ことと、
目的地への前記車両の第1の予測軌道および前記目的地への前記車両の第2の予測軌道を決定することと、
前記第1の予測軌道に基づいて、第1の電力需要を予測することと、
前記第2の予測軌道に基づいて、第2の電力需要を予測することと、
前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも小さいことを決定することと、
前記第1の信号と、前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも小さいこととに基づいて、前記第1の予測軌道を使用することを決定することと、
第1のスイッチによって、および前記車両が前記第1の予測軌道を実行することに少なくとも部分的に基づいて、前記第1のバッテリを前記電気モータに接続することであって、前記第1の予測軌道が実行されている間に前記第2のバッテリと前記電気モータの間の第2のスイッチが開く、ことと、
電流制限デバイスに直列に接続された第3のスイッチによって、および前記車両が前記第1の予測軌道を実行することに少なくとも基づいて、前記第1のバッテリを前記第2のバッテリに接続して、前記第1の充電状態および前記第2の充電状態の差が規定の閾値以内になるようにすることと
を含む方法。 - 前記第1の充電状態が前記第2の充電状態よりも高いことを示す前記第1の信号と、前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも低いこととに基づいて、現在の軌道から前記第1の予測軌道に変更することをさらに含む、請求項11の方法。
- 命令を格納する、1つまたは複数のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記命令は、実行されると、1つまたは複数のプロセッサに、
第1のバッテリの第1の充電状態が第2のバッテリの第2の充電状態よりも高いことを示す第1の信号を受信することであって、前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリは、電力を車両の電気モータに供給するように構成されている、ことと、
目的地への前記車両の第1の予測軌道および前記目的地への前記車両の第2の予測軌道を決定することと、
前記第1の予測軌道に基づいて、第1の電力需要を予測することと、
前記第2の予測軌道に基づいて、第2の電力需要を予測することと、
前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも小さいことを決定することと、
前記第1の信号と、前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも小さいこととに基づいて、前記第1の予測軌道を使用することを決定することと、
第1のスイッチによって、および前記車両が前記第1の予測軌道を実行することに少なくとも部分的に基づいて、前記第1のバッテリを前記電気モータに接続することであって、前記第1の予測軌道が実行されている間に前記第2のバッテリと前記電気モータの間の第2のスイッチが開く、ことと、
電流制限デバイスに直列に接続された第3のスイッチによって、および前記車両が前記第1の予測軌道を実行することに少なくとも基づいて、前記第1のバッテリを前記第2のバッテリに接続して、前記第1の充電状態および前記第2の充電状態の差が規定の閾値以内になるようにすることと
を含む動作を実行させる、1つまたは複数のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 前記第1の充電状態が前記第2の充電状態よりも高いことを示す前記第1の信号と、前記第1の電力需要が前記第2の電力需要よりも低いこととに基づいて、現在の軌道から前記第1の予測軌道に変更することをさらに含む、請求項13の1つまたは複数のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
- 電気的負荷に電力を供給するように構成された電気システムであって、
電力出力を提供するように構成された電力回路と、
前記電力回路の前記電力出力に電気的に接続可能な第1のバッテリであって、前記第1のバッテリは、第1の充電状態によって特徴付けられる、第1のバッテリと、
前記第1のバッテリを前記電力回路の前記電力出力に電気的に接続し、前記第1のバッテリを前記電力回路の前記電力出力から切断するように構成された第1のスイッチと、
前記電力回路の前記電力出力に電気的に接続可能な第2のバッテリであって、前記第2のバッテリは、前記第1の充電状態よりも低い第2の充電状態によって特徴付けられる、第2のバッテリと、
前記第2のバッテリを前記電力回路の前記電力出力に電気的に接続し、前記第2のバッテリを前記電力回路の前記電力出力から切断するように構成された第2のスイッチと、
互いに電気的に直列に、および前記第2のスイッチと電気的に並列に接続された、第3のスイッチおよび電流制限デバイスであって、前記第3のスイッチは、前記第2のバッテリを前記第1のバッテリに電気的に接続し、前記第2のバッテリを前記第1のバッテリから切断するように構成される、第3のスイッチおよび電流制限デバイスと、
前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリのうちの少なくとも1つが電気的負荷に電力を供給するように、前記電力回路の前記電力出力に接続された電気的負荷と、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチに電気的に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、前記第1のスイッチまたは前記第2のスイッチの少なくとも1つの動作を制御するように構成されて、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチが、前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリをそれぞれ前記電力回路の前記電力出力に電気的に接続するとき、前記第1のバッテリおよび前記第2のバッテリは、互いに並列である、コントローラと、
前記コントローラと通信する負荷プレディクタであって、前記負荷プレディクタは、
第1の時間期間に第1のレベルの予測電力需要を予測し、
第2の時間期間に第2のレベルの予測電力需要を予測する、
ように構成される、負荷プレディクタと
を備え、
前記コントローラは、前記第1のレベルが前記第2のレベルよりも低いことに基づいて、前記第1の時間期間に、前記第3のスイッチに、前記第1のバッテリを前記第2のバッテリに電気的に接続させて、前記第2のバッテリを前記第1のバッテリから充電させるように構成される
電気システム。
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