JP5809392B2

JP5809392B2 - 電気エネルギを輸送する装置、方法及びシステム

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Publication number: JP5809392B2
Application number: JP2010076542A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ディーン・キング; ジー・ジョウ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2015-11-10
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Description

本発明の各実施形態は一般的には、電気エネルギを輸送するシステムに関し、さらに具体的には、車輛へ及び車輛から電気エネルギを輸送するシステムに関する。

電気自動車（ＥＶ）及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）は典型的には、単独で又は内燃エンジンと組み合わせての何れかで、１又は複数のバッテリを含むエネルギ貯蔵システムによって動力を供給される。電気自動車では、１又は複数のバッテリが、駆動系統全体を含む全ての車輛電気系統に動力を供給し、これにより内燃エンジンの必要性を解消している。一方、プラグイン・ハイブリッド電気自動車は、内燃エンジンによって供給される動力を補足するバッテリ電力を含んでおり、これにより、内燃エンジン及び車輛の燃料効率を大幅に高めている。

一般的には、電気エネルギは電力供給網（electrical grid）を介してＥＶに供給されてボード実装型電気貯蔵装置を充電している。すなわち、多くのＥＶは、ＥＶのエネルギ貯蔵システムを充電し得るように電力供給網に「プラグイン」されるものとして設計されている。しばしば、変換装置を用いて、電力供給網から供給される交流（ＡＣ）をＥＶに貯蔵される直流（ＤＣ）へ変換する。ＰＨＥＶもまた、同様の態様で公共利便設備から充電エネルギを受けるように設計され又は改造されている。

米国特許出願第２００５０１２２０７１号

しかしながら、公共利便設備は、電気エネルギを供給する多様なエネルギ供給源の一つであるに過ぎない。例えば、太陽電池アレイ又は光電池アレイ、及び風力タービンのような代替電気エネルギ供給源を用いることもできる。しかしながら、公共利便設備とは異なり、これら代替電気エネルギ供給源の多くは、交流の形態で電気エネルギを発生するようには設計されていない。すなわち、多くの電気エネルギ供給源は直流の形態で電気エネルギを発生する。

残念ながら、公共利便設備からＥＶ又はＰＨＥＶへの電気エネルギの伝達を支援するように設計されている上述の変換装置のような装置の多くは、ＡＣエネルギを発生する公共利便設備から充電用電力を受けるように特定的に設計されている。しばしば、ＤＣエネルギ供給源からＥＶ又はＰＨＥＶへのエネルギの伝達を支援するためには他の装置が必要とされる。

また、一般的には、ＥＶ又はＰＨＥＶに貯蔵されている電気エネルギを用いて車輛自体（すなわちＥＶ又はＰＨＥＶ）に動力を与える。前述のように、外部の供給源からＥＶ又はＰＨＥＶへの電気エネルギの輸送を支援する装置が利用可能である。しかしながら、ＥＶ又はＰＨＥＶに貯蔵されている電気エネルギをＥＶ又はＰＨＥＶに関連しない負荷に供給する広く普及した手段は存在しない。換言すると、車輛の外部の負荷のためにＥＶ又はＰＨＥＶをエネルギ供給源へ変換する広く普及した手段は存在しない。

このようなものとして、現在利用可能であるものとは異なる観点及び特徴を有し少なくとも上述の問題を解決するシステムを提供することが望ましい。さらに、現在利用可能な方法とは異なる方法を提供することが望ましい。

本発明の各観点は、車輛に電気的に結合可能な構成可変型切換えシステムを含むインテリジェント・エネルギ伝達システムを提供する。車輛は、電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車の一方を含んでいる。構成可変型切換えシステムは、第一の直流（ＤＣ）エネルギを第一のエネルギ供給源から車輛のエネルギ貯蔵システムへ輸送し、車輛に輸送される第一の交流（ＡＣ）エネルギを受け取り、第二のＤＣエネルギを車輛から第一のＤＣ給電型負荷へ輸送し、第二のＡＣエネルギを車輛から第一のＡＣ給電型負荷へ輸送するように構成されている。第一のエネルギ供給源、第一のＡＣ給電型負荷、及び第一のＤＣ給電型負荷の各々が、車輛から遠隔に位置する。

本発明の各観点はまた、構成可変型エネルギ輸送システムを提供し、このシステムは、車輛に機械的に結合されたエネルギ貯蔵システムと、車輛に電気的に結合可能な構成可変型切換えシステムと、構成可変型切換えシステムを制御するように構成されており構成可変型切換えシステムに結合された処理システムとを含んでいる。車輛は、電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車の一方である。処理システムは、エネルギ貯蔵システムから構成可変型切換えシステムを介して車輛の外部の第一の負荷への電気エネルギの第一の伝達を開始し、エネルギ貯蔵システムから構成可変型切換えシステムを介して車輛の外部の第二の負荷への電気エネルギの第二の伝達を開始し、車輛の外部の交流（ＡＣ）供給源からのＡＣ電気エネルギの直流（ＤＣ）エネルギへの変換を開始し、車輛の外部のＤＣ供給源からエネルギ貯蔵システムへの電気エネルギの第三の伝達を開始するようにプログラムされている。第一の負荷はＡＣ負荷を含んでおり、第二の負荷はＤＣ負荷を含んでいる。

本発明の各観点はまた、エネルギ伝達システムを製造する方法を提供し、この方法は、第一の直流（ＤＣ）エネルギを第一のエネルギ供給源から車輛のエネルギ貯蔵システムへ供給するように車輛用の切換えシステムを構成設定するステップと、第二のエネルギ供給源から車輛へ渡される交流（ＡＣ）エネルギを、このＡＣエネルギの電圧に基づいて第二のＤＣエネルギへ変換するように変換装置をプログラムするステップと、ＤＣ供給エネルギを車輛から遠隔に位置するＤＣ負荷へ供給するように切換えシステムを構成設定するステップと、ＡＣ供給エネルギを車輛から遠隔に位置するＡＣ負荷へ供給するように切換えシステムを構成設定するステップとを含んでいる。車輛は、プラグイン電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車の一方を含んでいる。第一のエネルギ供給源は車輛から遠隔に位置し、第二のエネルギ供給源は車輛から遠隔に位置する。

他の様々な特徴は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。

図面は本発明を実施するのに現状で思量される少なくとも一つの好適実施形態を示す。
本発明の一実施形態による車輛へ及び車輛から電気エネルギを輸送する電気エネルギ伝達手法を示す流れ図である。本発明の一実施形態によるハンドシェイク手法を示す流れ図である。本発明の一実施形態による負荷プロトコル手法を示す流れ図である。本発明の一実施形態による充電プロトコル手法を示す流れ図である。本発明の一実施形態による車輛に結合可能なインテリジェント・エネルギ伝達システムの概略ブロック図である。本発明のもう一つの実施形態による車輛に結合可能なインテリジェント・エネルギ伝達システムの概略ブロック図である。本発明のもう一つの実施形態による車輛に結合可能なインテリジェント・エネルギ伝達システムの概略ブロック図である。

本発明は、電気自動車（ＥＶ）又はプラグイン・ハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）のような車輛へ及び車輛から電気エネルギを輸送することに関する実施形態を含んでいる。本発明の各実施形態によれば、インテリジェント・エネルギ伝達システムが、入力直流（ＤＣ）エネルギを出力ＤＣエネルギとして輸送し、入力ＤＣエネルギを出力交流（ＡＣ）エネルギへ変換し、入力ＡＣエネルギを出力ＡＣエネルギとして輸送し、入力ＡＣエネルギを出力ＤＣエネルギへ変換することができる。インテリジェント・エネルギ伝達システムは、ＥＶ又はＰＨＥＶのような車輛に内蔵されていてもよいし、車輛とは別個に独立した装置を含んでいてもよい。

図１には、本発明の一実施形態によるＥＶ又はＰＨＥＶへ及びＥＶ又はＰＨＥＶから電気エネルギを輸送する電気エネルギ伝達手法１００を表わす流れ図が示されている。後にあらためて説明するように、手法１００は、ＥＶ又はＰＨＥＶの車輛エネルギ・システムへの及び車輛エネルギ・システムからの電気エネルギ輸送を可能にする。一般的には、車輛エネルギ・システムの外部又は外側のエネルギ・システムは、この外部又は外側のエネルギ・システムが電気エネルギを車輛エネルギ・システムへ供給する場合にはエネルギ供給源（ＥＳ）として作用する。一方、外部エネルギ・システムは、この外部エネルギ・システムが車輛エネルギ・システムから電気エネルギを受け取る（すなわち電気的負荷として作用する）場合にはエネルギ負荷（ＥＬ）として作用する。車輛エネルギ・システムの外部のエネルギ・システムは、ＥＬとしての作用とＥＳとしての作用との間で切り替わることができる。例えば、公共又は私設の電力供給網（例えば利便設備網（utility grid））が、車輛システムへエネルギを供給する場合にはＥＳとして作用し、同じ利便設備が車輛エネルギ・システムからエネルギを受け取る（すなわち負荷を引き出す）場合にはＥＬとして作用し得る。

手法１００はブロック１０２において開始し、このブロックでは、車輛（例えばＥＶ又はＰＨＥＶ）の車輛エネルギ・システム（ＶＥＳ）が、車輛への及び／又は車輛からのエネルギ伝達が生じ得るようにエネルギ供給源（ＥＳ）及び／又はエネルギ負荷（ＥＬ）のような外部エネルギ・システムに結合される。ＶＥＳは、ＥＶ又はＰＨＥＶ用のエネルギを貯蔵する１若しくは複数のバッテリ、超大容量キャパシタ又ははずみ車を含み得る。

ＥＳは例えば、家庭、事業所又は公共の充電ステーションからアクセス可能な公共又は私設の電気利便設備網であってよい。加えて、ＥＳは例えば、電気利便設備網以外の風力タービン、太陽電池アレイ、燃料電池又は発電機のようなエネルギ供給源であってよい。ＥＳは、ＡＣエネルギ若しくはＤＣエネルギを発生し又はかかるエネルギをＶＥＳへ供給する任意のエネルギ供給源であってよいものと思量される。

一方、ＥＬは、電気エネルギを消費し又は貯蔵する。ＥＬは、ＡＣエネルギ又はＤＣエネルギを消費する任意の抵抗負荷を含んでいてもよいし、ＶＥＳからのＡＣエネルギ又はＤＣエネルギを貯蔵する任意のリアクタンス性負荷を含んでいてもよいものと思量される。例えば、ＥＬは、ＡＣエネルギ又はＤＣエネルギを消費するモータ又は他の電動式若しくは電力供給式システムを含み得る。前述のように、ＥＬはまた、エネルギをＶＥＳへ供給するのではなく電気エネルギをＶＥＳから受け取る公共又は私設の利便設備網を含んでいてもよい。

ＶＥＳが外部エネルギ・システムに結合された後に、工程制御はブロック１０４へ進み、このブロックではハンドシェイク手法を具現化する。ハンドシェイクは、任意の潜在的エネルギ輸送がＶＥＳの閾値の範囲内にあり、車輛の運転者とは接触しないことを保証する。ハンドシェイクはまた、ＶＥＳの充電状態（ＳＯＣ）を決定する。ＳＯＣは、車輛のＶＥＳに貯蔵されている電気エネルギの量又はレベルを示す。ハンドシェイク手法に関する詳細は、図２に関して後にあらためて説明する。

図１のハンドシェイク手法に続いて、工程制御は判定ブロック１０６へ進み、ＳＯＣが閾値（すなわちＳＯＣ閾値）未満であるか否かを決定する。一実施形態では、ＳＯＣ閾値は予め決められており、ＶＥＳの動作パラメータに基づく。例えば、予め決められたＳＯＣ閾値は、ＶＥＳが、必要に応じて車輛駆動系統を動作させること又はＶＥＳのエネルギ貯蔵寿命の著しい劣化を防ぐことの何れかに十分なエネルギを保ちつつエネルギを外部の負荷に実効的に供給し得る予め決められた至適電荷範囲に基づいていてよい。ＳＯＣがＳＯＣ閾値未満であると決定された場合１０８には、ブロック１１０においてＶＥＳからＥＬへのあらゆるエネルギの伝達が停止される。従って、ＶＥＳは、貯蔵した電荷の過消耗から保護される。次いで、工程制御はブロック１１２へ進み、このブロックでは充電プロトコル手法を具現化する。図３に関して後にあらためて説明するように、充電プロトコル手法は、ＶＥＳがＥＳから充電を受けるか否かを決定する。充電プロトコル手法の具現化に続いて、工程制御は図１のブロック１０４に戻り、ハンドシェイク手法を再び具現化して手法１００を続行する。

一方、判定ブロック１０６においてＳＯＣがＳＯＣ閾値未満でないと決定された場合１１４には、工程制御は判定ブロック１１６へ進み、このブロックでは伝達スイッチが第一の位置にあるか否かを決定する。伝達スイッチは、車輛の表面に位置していても内部に位置していてもよいスイッチであり、又は車輛から遠隔（例えば家庭又は事業所）に位置していてもよい。伝達スイッチは、例えばスイッチ、コンピュータ及び／又はコントローラを介して利用者によって制御可能であるものと思量される。一実施形態では、伝達スイッチは少なくとも第一の位置及び第二の位置を有するものと思量される。伝達スイッチが第一の位置にある場合には、ＶＥＳは、幾つかの規準が満たされればエネルギをＥＬへ供給することを許される。しかしながら、伝達スイッチが第二の位置にある場合には、ＶＥＳは、幾つかの規準が満たされればＥＳから電荷を受け取ることができる。また、後にあらためて説明するように、スイッチが第二の位置にある場合には、ＶＥＳは、エネルギを電力供給網へ供給することを許され得るものと思量される。

従って、伝達スイッチが第一の位置にあると決定された場合１１８には、工程制御はブロック１２０へ進み、このブロックでは負荷プロトコル手法を具現化する。図４に関して後にあらためて説明するように、負荷プロトコル手法は、ＶＥＳがエネルギをＥＬへ供給するか否かを決定する。負荷プロトコル手法を具現化した後に、工程制御はブロック１０４へ戻り、ハンドシェイク手法を再び具現化して手法１００を続行する。

しかしながら、判定ブロック１０６において伝達スイッチが第一の位置にないと決定される場合１２２もある。例えば、伝達スイッチが第二の位置にあると決定される場合がある。かかる例では、一実施形態では工程制御はブロック１１２へ進み、このブロックでは図３に関して後にあらためて説明するように充電プロトコル手法を具現化するものと思量される。このプロトコル手法を具現化した後に、工程制御はブロック１０４へ戻り、ハンドシェイク手法を再び具現化して手法１００を続行する。

本発明のもう一つの実施形態では、伝達スイッチが第一の位置にないと決定された場合１２２には、工程制御はブロック１２４へ進み（破線で示す）、このブロックでは利便設備伝達手法を具現化するものと思量される。利便設備伝達手法は、ＶＥＳが料金と引き換えにエネルギを電力供給網へ供給するようにする（すなわち貸方）こともできるし、ＶＥＳが料金を支払ってエネルギを受け取る（すなわち電荷を受け取る）ようにする（すなわち借方）こともできる。利便設備伝達手法に関する詳細は、図５に関して後にあらためて説明する。一般的に述べると、利便設備伝達手法は、ＶＥＳが充電フラグを偽又は真の何れかに設定することによりエネルギを供給し又は受け取るようにする。利便設備伝達手法を具現化した後に、工程制御は図１の判定ブロック１２６（破線で示す）へ進み、このブロックでは利便設備伝達手法が充電フラグを真に設定したか否かを決定する。利便設備伝達手法が充電フラグを真に設定していると決定された場合１２８には、工程制御はブロック１１２へ進み、充電プロトコル手法を具現化する。一方、利便設備伝達手法が充電フラグを偽に設定していると決定された場合１３０には、工程制御はブロック１２０へ進み、負荷プロトコルを具現化する。

手法１００は、上ではＥＳがエネルギをＶＥＳへ供給する又はＥＬがエネルギをＶＥＳから受け取るという状況で説明されている。ＥＳ及びＥＬの両方ともがＶＥＳに同時に結合される場合もあるものと思量される。かかる例では、手法１００は、ＥＳ及びＥＬについて逐次式で具現化されても並列式で具現化されてもよい。同様の態様で、手法１００は、多数のＥＳ及び／又は多数のＥＬについても具現化され得るものと思量される。

ここで図２を参照すると、本発明の一実施形態による図１のハンドシェイク手法１０４を示す流れ図が示されている。図２の判定ブロック１３２から開始して、ＶＥＳと潜在的な外部エネルギ・システムとの間の接地接続が確立されているか否かを決定する。接地接続が確立されていないと決定された場合１３４には、工程制御はブロック１３６へ進み、このブロックではＶＥＳへの又はＶＥＳからのあらゆるエネルギの伝達が停止され、又は作動を許されなくなる。従って、利用者及びＶＥＳは、過大な電圧への接触から保護される。次いで、工程制御は判定ブロック１３２へ戻り、ＶＥＳと潜在的な外部エネルギ・システムとの間の接地接続が確立されているか否かを決定する。

一方、接地接続が確立されていると決定された場合１３８には、工程制御はブロック１４０へ進み、このブロックでは、存在するならば地絡電流の値を決定する。存在したとして地絡電流値を決定した後に、工程制御は判定ブロック１４２へ進み、このブロックでは、地絡電流値が予め決められた閾値未満であるか否かを決定する。判定ブロック１４２において地絡電流値が予め決められた閾値未満でないと決定された場合１４４には、工程制御はブロック１３６へ進み、ＶＥＳへの又はＶＥＳからのあらゆるエネルギの伝達が停止され、又は作動しないようにされる。次いで、工程制御は判定ブロック１３２へ戻り、接地接続が確立されているか否かを再び決定する。

代替的には、地絡電流値が予め決められた閾値未満である（例えば地絡電流がゼロである又はゼロに近い許容可能な閾値の範囲内にある）と決定された場合１４６には、工程制御はブロック１４８へ進み、ＳＯＣを決定する。次いで、工程制御はブロック１５０へ進み、ＶＥＳの劣化状態（ＳＯＨ）を決定する。ＶＥＳのＳＯＨは、放電時（例えば負荷に供給している）又は充電時の定格性能を満たすＶＥＳの能力を指す。ＳＯＨは、多様なパラメータから決定され得る。例えば、ＶＥＳが１又は複数のバッテリを含んでいる場合には、ＳＯＨは、電流の関数としてのバッテリ端子電圧、内蔵バッテリ抵抗の推定値、バッテリ温度、ブロック１４８において決定されるＳＯＣの所与の値におけるバッテリ電圧、及び／若しくはバッテリの寿命や暦年数にわたるバッテリ抵抗の傾向、又はこれらの任意の組み合わせに基づくものであってよい。

ＳＯＨの決定の後に、工程制御は判定ブロック１５２へ進み、ＶＥＳのＳＯＨが予め決められた閾値を上回るか否かを決定する。ＳＯＨ閾値は、ＶＥＳへの及びＶＥＳからのエネルギ伝達が許されるようなＳＯＨの最小値であってよい。ＳＯＨが予め決められた閾値を上回っていないと決定された場合１５４には、工程制御はブロック１３６へ進み、ＶＥＳへの又はＶＥＳからのあらゆるエネルギの伝達が停止され又は作動しないようにされる。次いで、工程制御は、判定ブロック１３２へ戻り、接地接続が確立されているか否かを再び決定する。

一方、ＳＯＨが予め決められた閾値を上回っていると決定された場合１５６には、手法１０４はブロック１５８に進んで終了する。従って、図１に関して、手法１００は次いで判定ブロック１０６へ進み、ＳＯＣがＳＯＣ閾値を上回っているか否かを決定する。

図２に戻り、一実施形態では、工程制御は、地絡接続が確立されており１３８、地絡電流が閾値未満であり１４６、且つＳＯＨが閾値未満である１５６場合に初めて判定ブロック１０６へ進む。従って、手法１０４は、ＶＥＳ又は車輛と接触しないように人も保護しつつＶＥＳを保護する。判定ブロック１３２、１４２及び１５２を決定する順序は、地絡電流が閾値未満であるか否かについての決定を下す前に地絡電流の値が決定されており、且つＳＯＨが閾値を上回っているか否かについての決定を下す前にＳＯＨが決定されている限りにおいて再編成されてよいものと思量される。

図３には、本発明の一実施形態による図１の充電プロトコル手法１１２を示す流れ図が示されている。手法１１２は判定ブロック１６０において開始し、このブロックでは、図１及び図２のハンドシェイク手法１０４時に決定されたＳＯＣが最大値にあるか否かを決定する。換言すると、ＶＥＳが完全に又は実質的に完全に充電されているか否かを決定する。ＳＯＣが最大値にあると決定された場合１６２には、工程制御はブロック１６４に進んで終了し、ＶＥＳは充電されない。このようなものとして、図１の手法１００はブロック１０４のハンドシェイク手法に戻って続行する。

再び図３に戻ると、ＳＯＣが最大値にないと決定された場合１６６には、工程制御は判定ブロック１６８へ進み、このブロックでは、外部エネルギ・システムがＥＳであるか否かを決定する。一実施形態では、かかる決定は、外部エネルギ・システム（すなわちＥＳ又はＥＬ）から測定される波形に基づく。測定される波形から、外部エネルギ・システムが負荷（すなわちＥＬ）であるか、供給（すなわちＥＳ）であるかを決定する。

外部エネルギ・システムがＥＳでない（すなわち外部エネルギ・システムがＥＬである）と決定された場合１７０には、工程制御はブロック１６４に進んで終了する。従って、ＶＥＳは充電されず、図１の手法１００は続行して工程制御はブロック１０４へ進み、ハンドシェイク手法を具現化する。

代替的に、外部エネルギ・システムがＥＳであると決定された場合１７２には、工程制御は判定ブロック１７４へ進み、このブロックではＥＳがＤＣエネルギの供給者であるかＡＣエネルギの供給者であるかを決定する。外部エネルギ・システムがＥＳであるか否かを決定するために測定される波形のような測定される波形を解析して、ＥＳがＤＣエネルギの供給者であるかＡＣエネルギの供給者であるかが決定されるものと思量される。ＥＳがＤＣエネルギの供給者でない（すなわちＥＳはＡＣエネルギの供給者である）と決定された場合１７６には、工程制御はブロック１７８へ進み、このブロックでは１又は複数の検出器を用いてＥＳの周波数、位相及び電圧を決定する。次いで、工程制御はブロック１８０へ進み、このブロックでは、決定されたＥＳの周波数、位相及び電圧に基づいてＥＳをＶＥＳに結合されたエネルギ伝達システムと同期させる。ＥＳとＶＥＳとの間の同期は、ＶＥＳの電気的構成要素に加わる応力を減少させることに加えて、ＶＥＳの製品寿命の短縮を抑える。同期はまた、ＥＳからＶＥＳへのシームレスなエネルギの伝達を可能にする。

エネルギ伝達システムは部分的には、ＥＳから来る入力エネルギを同期させると共に、ＶＥＳからＥＬ（１又は複数）への出力エネルギを同期させる。エネルギ伝達システムに関する詳細は、図６及び図７に関して後にあらためて説明する。

同期の後に、工程制御はブロック１８２へ進み、このブロックでは次いで電荷がエネルギ伝達システムを介してＥＳからＶＥＳによって受け取られる。図６及び図７に関して後にあらためて説明するように、エネルギ伝達システムに結合されていると共にＶＥＳに結合されている双方向変換器が、電気エネルギのＶＥＳのエネルギ貯蔵システム（例えばＶＥＳの１又は複数のバッテリ、超大容量キャパシタ又ははずみ車システム）への輸送時に電気エネルギがＶＥＳ及びＶＥＳの貯蔵構成要素によって受け入れ可能な形態にあるように、入力エネルギを同期させるものと思量される。例えば、双方向変換器（すなわち変換装置）は、車輛のＶＥＳでの貯蔵の前に、入力ＡＣエネルギをＤＣエネルギへ変換することができる。電荷がＶＥＳによって受け取られ又はＥＳによって供給された後に、工程制御はブロック１６４に進んで終了する。次いで、工程制御は図１のブロック１０４へ進み、ハンドシェイク手法を再び具現化する。

代替的には、図３の手法１１２の過程で潜在的なＥＳがＤＣ供給源であると決定された場合１８４には、工程制御はブロック１８６へ進み、１又は複数の検出器を用いてＥＳのリプル周波数のような周波数及び電圧を決定する。純粋なＤＣ信号においては周波数はゼロとなることが特記される。しかしながら、ＡＣ信号からの整流によって発生されるＤＣ信号には、対応するリプル周波数が存在する。例えば、ＤＣ信号が単相ＡＣ６０Ｈｚの信号から整流されている場合には、リプル周波数は三相信号からの整流によって発生されるＤＣ信号のリプル周波数とは異なるものとなる。次いで、ブロック１８０において、ＤＣエネルギであるＥＳエネルギをＶＥＳと同期させる。ＡＣ供給源の状況と同様に、ＤＣ供給源とＶＥＳとの間の同期は、ＶＥＳの製品寿命の短縮を抑えてＶＥＳの電気的構成要素に加わる応力を減少させると共に、シームレスなエネルギの伝達を可能にする。同期の後に、工程制御はブロック１８２へ進み、電荷がエネルギ伝達システムを介してＥＳからＶＥＳによって受け取られる。加えて、ここでもＶＥＳに結合されているエネルギ伝達システムの双方向変換器が、電気エネルギのＶＥＳのエネルギ貯蔵システム（例えばＶＥＳの１又は複数のバッテリ、超大容量キャパシタ又ははずみ車）への輸送時に電気エネルギがＶＥＳ及びＶＥＳの貯蔵構成要素によって受け入れ可能な形態にあるように、入力ＤＣエネルギを同期させるものと思量される。次いで、工程制御は、ブロック１６４に進んで終了する。従って、図１の手法１００は続行して工程制御はブロック１０４へ戻り、ハンドシェイク手法を再び具現化する。

図４には、本発明の一実施形態による図１の負荷プロトコル手法１２０を示す流れ図が示されている。図４の負荷プロトコル手法１２０は判定ブロック１８８において開始し、このブロックではＶＥＳに結合されている外部エネルギ・システムが負荷（すなわちＥＬ）であることが確認される。外部エネルギ・システムの波形を測定し解析して、システムがＥＬであるかＥＳであるかを決定するものと思量される。外部エネルギ・システムがＥＬでない（すなわち外部エネルギ・システムがＥＳである）と決定された場合１９０には、工程制御はブロック１９２へ進み、ＶＥＳからのあらゆるエネルギの伝達が停止される。従って、ＶＥＳは、ＥＳからのエネルギのサージから保護される。次いで、工程制御はブロック１９４へ進んで終了し、図１の手法１００は続行してブロック１０４においてハンドシェイク手法を再び具現化する。

一方、図４の判定ブロック１８８において外部エネルギ・システムがＥＬであると決定された場合１９６には、工程制御はブロック１９８へ進み、このブロックでは、ＥＬがＡＣ負荷であるかＤＣ負荷であるかを決定する。次に、ブロック２００において、ＥＬの電圧特性及び電流特性を決定する。かかる決定は、特定の負荷に独特の規格に基づくものであってよく、これらの規格又は負荷仕様はＶＥＳの処理システムに結合されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されている。この決定はまた、ＥＬ（１又は複数）によって以前に引き出された負荷の記憶履歴に基づいていてもよい。さらにもう一つの実施形態では、ＥＬの電圧特性及び電流特性の決定は、それぞれのＥＬの電圧及び／又は電流の波形測定のようなＥＬ測定に基づくものであってもよい。電圧、電流及び電力の間の関係のため、さらにもう一つの実施形態では、それぞれのＥＬの電力特性と、電圧特性又は電流特性の一方のみとを決定するものと思量される。

ＥＬ特性を決定した後に、工程制御は判定ブロック２０２へ進み、このブロックでは、ブロック２００において決定されたＥＬ特性が予め決められたＶＥＳ電圧閾値及び電流閾値を上回るか否かを決定する。もう一つの実施形態では、ブロック２００の決定されたＥＬ特性が電力特性と、電圧特性又は電流特性の一方とを含んでいる場合には、これらの特性をＶＥＳ電力閾値、及びＶＥＳ電圧閾値又は電流閾値の一方と比較してそれぞれの特性がそれぞれのＶＥＳ閾値を上回るか否かを決定すればよい。

一実施形態では、ＶＥＳ電圧閾値、電流閾値及び／又は電力閾値は、ＶＥＳの製品寿命に何らかの短縮を招いたりＶＥＳ又はＶＥＳに付設されている構成要素の定格を超えたりせずにＶＥＳのサーキットリがＥＬにエネルギを安全に供給し得るようなそれぞれの最大限度に設定されている。

ＥＬ特性がＶＥＳ閾値を上回ると決定された場合２０４には、工程制御はブロック１９２へ進み、ＶＥＳからのあらゆるエネルギの伝達が停止される。従って、ＶＥＳは、ＥＬによって発生され得る限度超過状態から保護される。ＥＬがＶＥＳからエネルギを未だ引き出していない場合には、エネルギの引き出しを開始することを許されなくなる。一方、ＥＬがＶＥＳからエネルギを既に引き出していた場合には、このエネルギ伝達は停止される。あらゆるエネルギの伝達を停止した後に、工程制御はブロック１９４に進んで終了し、このようにして図１の手法１００を続行してブロック１０４においてハンドシェイク手法を再び具現化する。

図４へ戻り、代替的には、ＥＬ特性がＶＥＳ閾値を上回らないと決定される場合２０６もある。かかる例では、工程制御はブロック２０８へ進み、このブロックでＥＬへの負荷を供給する。

代替的な実施形態では、ＥＬ特性がＶＥＳ閾値を上回らないと決定された場合２１０には、工程制御は判定ブロック２１４へ進み（破線で示す）、このブロックではＶＥＳ出力がＥＬ電圧閾値及び電流閾値を上回るか否かを決定するものと思量される。代替的な実施形態では、判定ブロック２１４において、ＶＥＳ出力がＥＬ電力閾値、及びＥＬ電圧閾値又は電流閾値の一方を上回ると決定される。ＥＬ閾値は、ＥＬ電圧特性及び電流特性、並びに／又は電力閾値にそれぞれ基づいている。しばしば、これらの閾値は、特性よりも大きい大きさを有するものとなる。例えば、空気調節圧縮器のような特定の負荷は、通常の「運転（run）」電流よりも５倍大きい「始動」電流を必要とする場合がある。このようなものとして、ＥＬ電流閾値はＥＬ電流特性よりも５倍大きくなる。一実施形態では、ルックアップ・テーブルにアクセスして、ＥＬの閾値（例えば電圧閾値、電流閾値又は電力閾値）を決定する。ルックアップ・テーブルは、連続的及び過渡的な電流、電圧及び／若しくは電力の各要件、又は様々なＥＬの閾値を含んでおり、ＶＥＳに結合されるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶され得るものと思量される。

ＶＥＳ出力がそれぞれのＥＬ閾値２１６を一つでも上回る場合には、工程制御はブロック１９２へ進み、ＥＬへのあらゆるエネルギの伝達が停止される。すなわち、エネルギが少しでもＥＳに伝達されている場合には、伝達は停止される。如何なるエネルギの伝達も存在しない場合には、ＶＥＳはＥＬへのエネルギの伝達を開始することを許されなくなる。従って、ＥＬのサーキットリもまた手法１２０によって保護される。次いで、工程制御はブロック１９４に進んで終了し、図１の手法１００は続行して工程制御はブロック１０４へ戻り、ハンドシェイク手法を再び具現化する。

代替的には、ＶＥＳ出力がＥＬ閾値を上回らないと決定される場合２１８もある。かかる例では、工程制御はブロック２０８へ進み、このブロックでは、負荷がＥＬへ供給される。次いで、工程制御は、ブロック１９４に進んで終了し、図１の手法１００は続行して工程制御はブロック１０４へ進み、ハンドシェイク手法を再び具現化する。

図１に関して上で述べたように、伝達スイッチが第二の位置にあると判定された１２２後に、利便設備伝達手法がブロック１２４（図１に破線で示す）において具現化され得るものと思量される。利便設備エネルギ伝達手法１２４の実施形態を示す流れ図を図５に示す。本発明の一実施形態によれば、手法１２４は判定ブロック２２０において開始し、このブロックでは外部エネルギ・システムが売買電利便設備であるか否かを決定する。換言すると、外部エネルギ・システムが料金を支払ってエネルギを受け取ることが可能である（すなわち外部エネルギ・システムがＥＬとなる）か、料金と引き換えにエネルギを供給することが可能である（すなわち外部エネルギ・システムがＥＳとなる）かを決定する。外部エネルギ・システムが売買電利便設備でないと決定された場合２２２には、工程制御はブロック２２４へ進み、このブロックでは充電「フラグ」を真に設定する。次いで、工程制御は、ブロック２２６へ進んで終了し、図１の手法１００は続行して判定ブロック１２６へ進み、充電フラグが真に設定されている１２８ことを決定する。従って、本実施形態によれば、ブロック１１２において充電プロトコル手法が具現化される。従って、図１及び図５に示すように、伝達スイッチが第一の位置になく１２２、且つ外部エネルギ・システムが売買電利便設備でない場合２２２には、ブロック１１２において充電プロトコル手法が具現化される。代替的には、負荷伝達スイッチが第一の位置にある場合１１８には、ブロック１２０において負荷プロトコル手法が具現化される。

図５へ戻り、外部エネルギ・システムが売買電利便設備であると決定された場合２２８には、工程制御はブロック２３０へ進み、このブロックでは決定されたＳＯＣとＳＯＣ閾値との間のＳＯＣ差を算出する。換言すると、ＳＯＣ閾値を上回る分のＳＯＣの量が決定される。次いで、工程制御はブロック２３２へ進み、このブロックでは、借方すなわちＳＯＣ差の借方値を決定する。すなわち、売買電利便設備がＳＯＣ差に等価の又は実質的に等価のエネルギ量を供給するために課金する価格が決定され又は推定される。次いで、工程制御はブロック２３４へ進み、このブロックでは、ＳＯＣ差を供給する貸方を決定する。すなわち、売買電利便設備がＳＯＣ差について支払う価格が決定され又は推定される。

次いで、工程制御は判定ブロック２３６へ進み、このブロックでは、貸方が借方よりも大きいか否かを決定する。貸方が借方よりも大きくない場合２３８には、工程制御はブロック２２４へ進み、充電フラグを真に設定する。次いで、工程制御はブロック２２６に進んで終了し、図１の手法１００を続行して工程制御は判定ブロック１２６へ進み、充電フラグが真に設定されているか否かを決定する。この例では、充電フラグは真に設定されているので、図１の工程制御はブロック１１２へ進み、充電プロトコルを具現化する。

図５へ戻り、貸方が借方よりも大きいと決定された場合２４０には、工程制御ブロック２４２へ進み、充電フラグを偽に設定する。次いで、工程制御はブロック２２６へ進んで終了し、図１の手法１００の工程制御が判定ブロック１２６へ進み、充電フラグが真に設定されているか否かを決定する。この例では充電フラグは偽に設定されている１３０ので、図１の工程制御はブロック１２０へ進み、負荷プロトコルを具現化する。図４の負荷プロトコル手法１２０に従って負荷がブロック２０８において供給される場合には、ＶＥＳは料金と引き換えに売買電利便設備に負荷を供給する（すなわち貸方）。

図５へ戻り、充電フラグは、ＳＯＣ差の貸方がＳＯＣ差の借方よりも大きくない場合にのみ真に設定されるので、利用者が、同じ量のエネルギを受け取るために評価され得る場合の経費（すなわち借方）よりも少ない経費と引き換えに売買電利便設備にエネルギを供給する（すなわち貸方）というシナリオは回避される。ＶＥＳは、通信媒体を介して先端検針基盤構造（Advanced Metering Infrastructure、ＡＭＩ）又は売買電利便設備からエネルギ価格情報を決定し得るものと思量される。

ここで図６を参照すると、本発明の一実施形態による車輛２４６に電気的に結合可能なインテリジェント・エネルギ伝達システム２４４の概略ブロック図が示されている。図示のように、車輛エネルギ・システム（ＶＥＳ）２４８が車輛２４６に結合されており、第一の貯蔵構成要素２５２及び第二の貯蔵構成要素２５４を有するエネルギ貯蔵システム２５０を含んでいる。本発明の各実施形態は、多様な電気的貯蔵構成要素と共に具現化され得る。例えば、第一及び／又は第二の貯蔵構成要素２５２、２５４は、駆動用バッテリ、電力バッテリ、超大容量キャパシタ、エネルギ・バッテリ、はずみ車、又はこれらの組み合わせの何れであってもよい。さらに、二つの電気的貯蔵構成要素２５２、２５４を示しているが、本発明の各実施形態は二つ未満又は二つよりも多い貯蔵構成要素を具現化し得るものと思量される。貯蔵構成要素２５２、２５４に加えて、ＶＥＳ２４８はＤＣ−ＤＣ変換構成要素２５６を含んでいる。また、本発明の各実施形態は、ＤＣ−ＤＣ変換構成要素２５６を含めなくても具現化され得るものと思量される。

本実施形態によれば、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４は、車輛２４６に又は車輛２４６の内部に固定的に取り付けられる。エネルギ伝達システム２４４は、処理システム２６０を有するアセンブリ２５８を含んでおり、処理システム２６０は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体２６２を一体型で内蔵し又は結合させている。加えて、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４は双方向変換器２６４を含んでおり、この双方向変換器２６４は、後にあらためて説明するように車輛エネルギ・システム２４８からの電力を利便設備レベルの電力へ変換するように構成されている。エネルギ伝達システム２４４には、電気エネルギ供給源（ＥＳ）２６８及び／又はエネルギ負荷（ＥＬ）２７０を１又は複数の外部インタフェイス・システム又はケーブル２７２及び２７４を介して車輛エネルギ・システム２４８に結合する電気的結合システム２６６が結合されている。電気的結合システム２６６は、多数のエネルギ供給源２６８及び／又は多数のエネルギ負荷２７０が車輛エネルギ・システム２４８に同時に結合されることを許すように構成され得るものと思量される。

一実施形態では、結合システム２６６は、外部ケーブル２７２、２７４のコネクタ２７８と対を成すように構成されている１又は複数の有線インタフェイス装置２７６を含んでいる。もう一つの実施形態では、結合システム２６６は磁気エネルギ結合システムであってよく、インタフェイス装置２７６はＥＳ２６８からＶＥＳ２４８へ又はＶＥＳ２４８からＥＬ２７０へ、誘導伝達を介してエネルギを伝達するように構成され得る。さらにもう一つの実施形態では、結合システム２６６は無線電力伝達結合システムであってもよく、インタフェイス装置２７６は、ＥＳ２６８からＶＥＳ２４８へ又はＶＥＳ２４８からＥＬ２７０へ、エネルギの無線伝達を可能にするように構成され得る。上述の結合システム又は他の結合システムの組み合わせも思量される。本発明の一実施形態によれば、結合システム２６６を介したそれぞれＥＳ２６８及びＥＬ２７０への並びに／又はＥＳ２６８及びＥＬ２７０からのＶＥＳ２４８の結合及び結合解除は、例えば車輛２４６の運転者によって行なわれる手動工程である。

ＥＳ２６８及びＥＬ２７０は、互いに別個であるものとして図示されているが、同じ装置又はシステムであってもよいと思量されることが特記される。例えば、電力供給網を用いて、第一の時間にわたりＶＥＳ２４８に電荷を供給することができる。かかる例では電力供給網はＥＳ２６８となる。しかしながら、第二の時間でにわたっては、ＶＥＳ２４８は、おそらくは料金と引き換えに、電力供給網にエネルギを供給することができる。この例では電力供給網はＥＬ２７０となる。

インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４はまた、車輛２４６に固定的に結合されているスイッチ２８０を含んでいてもよい。後にあらためて説明するように、スイッチ２８０は第一及び第二の位置を有することができ、第一の位置が負荷プロトコルを開始し得るものと思量される。負荷プロトコル手法１２０のような負荷プロトコルは、ＥＬ２７０のような負荷にエネルギを伝達することをＶＥＳ２４８に行なわせることができる。第二の位置では、スイッチ２８０は、ＶＥＳ２４８がＥＳ２６８から電荷を受け取るのを許すこともできるし、ＥＬ２７０となるエネルギ利便設備網に負荷を供給するのを許すこともできる。代替的な実施形態では、スイッチ２８０を車輛２４６に固定的に結合させる代わりに、遠隔スイッチ２８２を用いてもよいものと思量される。

一実施形態では、処理システム２６０は、図１のエネルギ伝達手法１００のようなエネルギ伝達手法を具現化するようにプログラムされている。処理システム２６０は、ＥＳ２６８及び／又はＥＬ２７０のような外部エネルギ・システムがＶＥＳ２４８に結合されているか否かを自動的に決定する。この決定の後に、処理システム２６０は、ハンドシェイク手法１０４のようなハンドシェイク手法を具現化して、ＶＥＳ２４８がアースに結合されておらず、且つあらゆる既存の地絡電流が、例えば読み取り可能型記憶媒体２６２に記憶され得る接地電流閾値よりも大きい場合には、如何なる外部エネルギ・システム（例えばＥＳ２６８及び／又はＥＬ２７０）とＶＥＳ２４８との間にもエネルギ伝達が存在しないようにすることを保証する。処理システム２６０はまた、ＶＥＳ２４８のＳＯＨを決定して、ＶＥＳのＳＯＨ２４８が予め決められた閾値を上回っているか否かを決定することができる。図２に関して上で述べたように、ＶＥＳのＳＯＨ２４８は、放電時（例えば負荷を供給する）又は充電時に定格性能を満たすＶＥＳ２４８の能力を指す。

ＶＥＳ２４８のＳＯＨを決定した後に、例えば処理システム２６０によって、ＳＯＨが予め決められた閾値未満であるか否かを決定する。閾値未満である場合には、処理システム２６０は外部エネルギ・システム（例えばＥＳ２６８及び／又はＥＬ２７０）との間にエネルギの伝達が存在しないようにすることを保証する。すなわち、ＳＯＨがＳＯＨ閾値未満である場合には、あらゆる既存のエネルギ伝達が停止され、且つ／又は新たなエネルギの伝達が開始されなくなる。図２に関して上で述べたように、ＳＯＨは、あらゆる既存の地絡電流が地絡閾値未満であるか否かについての決定の前に決定され得るものと思量される。さらに、ＳＯＨはまた、接地接続の決定が下される前に決定され得るものと思量される。

ＳＯＨがＳＯＨ閾値未満でない場合には、ＶＥＳ２４８のエネルギ貯蔵システム２５０のＳＯＣが、例えば処理システム２６０によって決定される。

エネルギ貯蔵システム２５０のＳＯＣが記憶されているＳＯＣ閾値を上回らない場合には、エネルギは、エネルギ貯蔵システム２５０からＥＬ２７０のような負荷へ伝達されなくなる。かかる例では、処理システム２６０は、図３の手法１１２のような充電プロトコル手法を開始することができ、これにより、ＶＥＳ２４８に結合されている外部エネルギ・システムが実際にＥＳ２６８のようなエネルギ供給源であると決定されればエネルギ伝達を開始することができる。

ＶＥＳ２４８に結合されている外部エネルギ・システムがエネルギ供給源（例えばＥＳ２６８）であると決定された場合には、ＥＳ２６８からのエネルギはＶＥＳ２４８によって受け取られて、エネルギ貯蔵システム２５０に貯蔵される。双方向変換器２３２のような双方向変換器がＥＳ２６８からの入力エネルギを調節するものと思量される。例えば一実施形態では、双方向変換器２６４は、充電が始まる前にＤＣ型ＥＳの入力ＤＣエネルギをＶＥＳ２４８のエネルギ要件と同期させる。同様に、ＥＳ２６８がＡＣ型エネルギ供給源である場合には、双方向変換器２６４は、充電が生ずる前にＥＳ２６８からの入力ＡＣエネルギをＶＥＳ２４８と同期させるものと思量される。従って、充電が生ずると、エネルギ伝達はシームレスなものとなる。充電が開始された後に、エネルギ貯蔵システム２５０の充電は、接地接続が失われたり、地絡電流が地絡電流閾値を超えたり、ＳＯＨがＳＯＨ閾値以下まで低下したりしない限り、ＳＯＣ閾値を満たす又は超えるまで続行するものと思量される。

図１及び図４に関して上で述べたように、図６のインテリジェント・エネルギ伝達システム２４４はまた、ＶＥＳ２４８がエネルギを負荷（例えばＥＬ２７０）に供給するようにする又は供給するのを許すことができる。例えば一実施形態では、車輛エネルギ貯蔵システム２５０がＳＯＣ閾値未満にないと処理システム２６０が決定した場合には、処理システム２６０は進んで、スイッチ２８０が第一の位置にあるか第二の位置にあるかについての決定を行なう。スイッチ２８０ではなく遠隔スイッチ２８２を用いてもよいものと思量される。何れの場合にも、スイッチ２８０（又は遠隔スイッチ２８２）は利用者によって第一の位置又は第二の位置の何れかに配置されるものと思量される。すなわち、利用者は、スイッチ２８０又は遠隔スイッチ２８２を第一の位置に配置して、図１及び図４の手法１２０のような負荷プロトコル手法の具現化を開始する。従って、負荷が、例えば家庭又は事業所に供給され得る。代替的には、スイッチ２８０又は遠隔スイッチ２８２が第二の位置にある場合には、処理システム２６０はここから、外部エネルギ・システム（すなわちＥＳ２６８又はＥＬ２７０）がＥＳ２６８のようなエネルギ供給源からエネルギを受け取り得ることを決定する。また、処理システム２６０は、外部エネルギ・システムがエネルギを売買し得る利便設備（すなわち売買電利便設備）であるか否かを決定し得るものと思量される。スイッチ２８０又は遠隔スイッチ２８２の二つの配置に関する詳細は、後にあらためて説明する。

スイッチ２８０又は遠隔スイッチ２８２が第一の位置にあると処理システム２６０が決定した場合には、処理システムは、図１及び図４の負荷プロトコル手法１２０のような負荷プロトコル手法を具現化する。かかる例では、処理システムは、外部エネルギ・システム（例えばＥＳ２６８及びＥＬ２７０）がエネルギ負荷（すなわちＥＬ２７０）であるか否かを決定する。前述のように、外部エネルギ・システムからのエネルギの波形を検出し解析して、エネルギ・システムが負荷（例えばＥＬ２７０）であるか否かを決定するものと思量される。外部エネルギ・システムがエネルギ負荷２７０でない（すなわちＥＳ２６８である）と処理システム２６０が決定した場合には、処理システムは、存在する場合にはＶＥＳ２４８からＥＳ２６８へのエネルギ伝達の不作動化又は停止を行なう。一方、外部エネルギ・システムがＥＬ２７０であると処理システム２６０が決定した場合には、処理システム２６０はＥＬ２７０がＡＣエネルギ負荷であるかＤＣエネルギ負荷であるかを決定する。ＥＬ２７０によって必要とされる負荷がＶＥＳ閾値よりも大きい場合には、存在するならばＥＬ２７０へのエネルギの伝達が停止される。

しかしながら、ＥＬ２７０によって必要とされる引き出しがＶＥＳ閾値を上回らない（すなわちＶＥＳ２４８のサーキットリがＥＬ２７０に負荷を安全に供給することが可能である）場合には、処理システム２６０は双方向変換器２６４を介したＥＬ２７０へのエネルギの伝達を行なう。ＥＬ２７０がＡＣ負荷でない場合には、双方向変換器２６４はＶＥＳ２４８からのＤＣエネルギをＥＬ２７０による受け入れが可能なＡＣエネルギへ変換する。同様に、ＥＬ２７０がＤＣ負荷である場合には、双方向変換器２６４はＶＥＳ２４８からのＤＣエネルギをＥＬ２７０と同期したＤＣ出力へ変換する。

処理システム２６０は、ＥＬ２７０の電圧閾値を決定し得るすなわちＥＬ２７０の電圧閾値の決定を生じ得るものと思量される。次いで、処理システム２６０は、ＶＥＳ負荷出力がＥＬ２７０の電圧閾値を上回るか否かを決定し得るすなわち上回るか否かについての決定を生じ得る。ＶＥＳ負荷出力がＥＬ２７０の電圧閾値を上回る場合には、処理システム２６０は、エネルギがＥＬ２７０に供給されず、現に起こっている場合のあるＥＬ２７０へのあらゆるエネルギの伝達を停止することを保証する。加えて、処理システム２６０はＥＬ２７０の電流要件、電圧要件又は電力要件を決定して、電流要件、電圧要件又は電力要件の一つでもＶＥＳ２４８及びＶＥＳ２４８の構成要素の能力を超えていたらエネルギをＥＬ２７０に供給しないことを保証する。このようなものとして、ＥＬ２７０のサーキットリ、ＶＥＳ２４８のサーキットリ、及びインタフェイス２９６〜２９８が過大負荷から保護される。電圧要件、電流要件及び／若しくは電力要件、並びに／又は多くの異なるエネルギ負荷の閾値を有するルックアップ・テーブル等がコンピュータ読み取り可能な記憶媒体２６２に記憶されて、処理システム２６０によってアクセスされ、特定のエネルギ負荷（例えばＥＬ２７０）についてのこれらの閾値及び／又は要件を決定するものと思量される。ＶＥＳ出力がＥＬ２７０のそれぞれの要件又は閾値の何れも上回らず、且つＶＥＳ２４８のサーキットリ及びインタフェイス２９６〜２９８の閾値も上回らない場合には、適当な形態にあるエネルギをＥＬ２７０に伝達する。

前述のように、利用者は、スイッチ２８０又は遠隔スイッチ２８２（破線で示す）を第二の位置に配置することができる。かかる例では、図１及び図３の充電プロトコル手法１１２のような充電プロトコル手法を具現化することができる。但し、スイッチ２８０又は遠隔スイッチ２８２が第二の位置にあると決定された場合に、図６の処理システム２６０は、図１及び図５の手法１２４のような利便設備伝達手法を具現化してもよいものと思量される。かかる例では、処理システム２６０は、利便設備（例えばＥＳ２６８）からのエネルギの受け取りに対して支払を行なってもよいし、エネルギの貸方／借方価格に部分的に基づいて利便設備（例えばＥＬ２７０）にエネルギを売ってもよい。

インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４は、Zigbee（商標）送受信器（Zigbee（商標）は米国カリフォルニア州のZigbee Alliance Corporationの商標）のようなスマート・エネルギ・プロファイル付きの送受信器２８４を結合させて有していてもよく、１若しくは複数のＥＳ２６８からの電気価格データ及び／又は１若しくは複数のＥＬ２７０からのエネルギ／電力消費データようなデータを取り込む先端検針基盤構造（ＡＭＩ）（図示されていない）との無線通信を可能にし得るものと思量される。次いで、処理システム２６０は、図１及び図５の手法１２４のような利便設備伝達手法に従ってデータを解析することができる。一実施形態によれば、送受信器２８４は、ＥＳ２６８及びＥＬ２７０の両方となり得る公共利便設備から電気価格情報を取り込む。

エネルギ・データをＡＭＩから及びＡＭＩへ無線で伝達し得るばかりでなく、例えばHomePlug（商標）ネットワーキング（HomePlug（商標）は米国カリフォルニア州HomePlug Powerline Alliance, Incorporatedの商標）を用いた送電線通信を用いることができ又は送受信器２８４の代替とすることができる。従ってかかる例では、データは、送電線担体を用いて結合システム２６６を介してＥＳ２６８及び／又はＥＬ２７０から処理システム２６０へ伝達される。

上で述べたように、処理システム２６は、例えば地絡電流が予め決められた閾値未満でない場合には電気エネルギの伝達を停止する。しかしながら、地絡電流検出遮断（ground-fault current detector and interrupt、ＧＦＣＩ）装置２８６（破線で示す）をインテリジェント・エネルギ伝達システム２４４として具現化することもでき、このようにして図２〜図４に関して議論されたもの以外の付加的な達成手段がＶＥＳ２４８へ及びＶＥＳ２４８からエネルギ伝達を停止することを可能にするものと思量される。かかる例では、ＥＳ２６８及びエネルギ貯蔵システム２５０の間での電力伝達は、ＧＦＣＩ装置２８６が地絡電流によって始動された場合にはＧＦＣＩ装置２８６によって遮断される。すなわち、地絡電流閾値を超えた地絡電流の検出時に処理システム２６０がＥＳ２６８とエネルギ貯蔵システム２５０との間でのエネルギ輸送の停止を行なうのではなく、ＧＦＣＩ装置がエネルギ輸送の停止を行なう。

また、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４を介してＥＳ２６８からエネルギ貯蔵システム２５０へ電気エネルギを輸送する様々な実施形態について上で述べた。しかしながら、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４がＥＳ２６８から補助負荷（１又は複数）２８８へ電気エネルギを伝達するのにも用いられ得るものと思量される。すなわち、充電エネルギ貯蔵システム２５０ではなく又は充電エネルギ貯蔵システム２５０に加えて、ＥＳ２６８を用いて、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４を介して車輛２４６に電気的に結合されている１又は複数の補助負荷２８８にエネルギを供給することができる。従って、ＥＳ２６８からインテリジェント・エネルギ伝達システム２４４に入力されるエネルギは、双方向変換器２６４によって同期されて、補助負荷２８８に向かうことができる。

処理システム２６０は、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４が車輛構成可変型負荷パネル（すなわち構成可変型切換えシステム）となるのを許す。換言すると、処理システム２６０は、１又は複数の補助負荷２８８へのエネルギの輸送も可能にしつつエネルギがＶＥＳ２４８のエネルギ貯蔵システム２５０へ及びエネルギ貯蔵システム２５０から輸送され得るようにインテリジェント・エネルギ伝達システム２４４を構成するものとなる。

ここで図７を参照すると、本発明の一実施形態による車輛２９０に電気的に結合可能なもう一つのインテリジェント・エネルギ輸送システムの概略ブロック図が示されている。図７に示すように、インテリジェント・エネルギ伝達システム２４４はまた、車輛２９０から遠隔に配置され得る遠隔構成可変型負荷パネル２９２を含むものと思量される。さらに、遠隔構成可変型負荷パネル２９２は、負荷パネル処理システム２９４を含み得る。遠隔構成可変型負荷パネル２９２をアセンブリ２５８に電気的に結合する第一の結合システム２９６も示されている。加えて、遠隔構成可変型負荷パネル２９２を１又は複数のＥＳ２６８及び／又はＥＬ２７０に電気的に結合する第二の結合システム２９８も示されている。第一及び第二の結合システム２９６、２９８を利用して、ＥＳ２６８、ＥＬ２７０、遠隔構成可変型負荷パネル２９２、及びＶＥＳ２４８の間で電気エネルギを伝達する。さらに、図６の結合システム２６６と同様に、図７の結合システム２９６、２９８は、インタフェイス・ケーブル、磁気誘導エネルギ伝達システム、無線エネルギ伝達システム、これらの組み合わせ、又は他の形態との組み合わせの形態を取り得るものと思量される。

本実施形態では、遠隔構成可変型負荷パネル２９２とアセンブリ２５８との間の通信は、第一の結合システム２９６を介して生じ得るものと思量される。すなわち、処理システム２６０は、第一の結合システム２９６を介して又は送受信器２８４と負荷パネル送受信器３００との間の無線通信を介して処理システム２９４へ要求を伝達し得るものと思量される。同様に、負荷パネル処理システム２９４も、やはり第一の結合システム２９６を介して又は負荷パネル送受信器３００及び送受信器２８４を介して処理システム２６０へ要求を伝達し得るものと思量される。

処理システム２６０との通信に加えて、負荷パネル処理システム２９４はＥＳ２６８から及びＥＬ２７０へのエネルギ輸送を開始し且つ／又は停止するものと思量される。すなわち、図１の安全ハンドシェイク手法１０４のようなハンドシェイク手法、並びにそれぞれ負荷プロトコル手法及び充電プロトコル手法１２０、１１２のような他のプロトコル手法を具現化することにより、図７のＶＥＳ２４８への及びＶＥＳ２４８からの電気エネルギの供給を遠隔構成可変型負荷パネル２９２によって制御することができる。従って、エネルギ貯蔵システム２５０の製品寿命をやはり保護しつつ手法１００、１０４、１１２、１２０の安全観点が具現化される。

開示された方法、装置及びシステムの技術的寄与は、車輛へ及び車輛から電気エネルギを伝達するコンピュータ実装型方法、装置及びシステムを提供することにある。

本発明の一実施形態によれば、インテリジェント・エネルギ伝達システムが、車輛に電気的に結合可能な構成可変型切換えシステムを含んでいる。車輛は、電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車の一方を含んでいる。構成可変型切換えシステムは、第一の直流（ＤＣ）エネルギを第一のエネルギ供給源から車輛のエネルギ貯蔵システムへ輸送し、車輛に輸送される第一の交流（ＡＣ）エネルギを受け取り、第二のＤＣエネルギを車輛から第一のＤＣ給電型負荷へ輸送し、第二のＡＣエネルギを車輛から第一のＡＣ給電型負荷へ輸送するように構成されている。第一のエネルギ供給源、第一のＡＣ給電型負荷、及び第一のＤＣ給電型負荷の各々が、車輛から遠隔に位置する。

本発明のもう一つの実施形態によれば、構成可変型エネルギ輸送システムが、車輛に機械的に結合されたエネルギ貯蔵システムと、車輛に電気的に結合可能な構成可変型切換えシステムと、構成可変型切換えシステムを制御するように構成されており構成可変型切換えシステムに結合された処理システムとを含んでいる。車輛は、電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車である。処理システムは、エネルギ貯蔵システムから構成可変型切換えシステムを介して車輛の外部の第一の負荷への電気エネルギの第一の伝達を開始し、エネルギ貯蔵システムから構成可変型切換えシステムを介して車輛の外部の第二の負荷への電気エネルギの第二の伝達を開始し、車輛の外部の交流（ＡＣ）供給源からのＡＣ電気エネルギの直流（ＤＣ）エネルギへの変換を開始し、車輛の外部のＤＣ供給源からエネルギ貯蔵システムへの電気エネルギの第三の伝達を開始するようにプログラムされている。第一の負荷はＡＣ負荷を含んでおり、第二の負荷はＤＣ負荷を含んでいる。

本発明のさらにもう一つの実施形態によれば、エネルギ伝達システムを製造する方法が、第一の直流（ＤＣ）エネルギを第一のエネルギ供給源から車輛のエネルギ貯蔵システムへ供給するように車輛用の切換えシステムを構成設定するステップと、第二のエネルギ供給源から車輛へ渡される交流（ＡＣ）エネルギを、このＡＣエネルギの電圧に基づいて第二のＤＣエネルギへ変換するように変換装置をプログラムするステップと、ＤＣ供給エネルギを車輛から遠隔に位置するＤＣ負荷へ供給するように切換えシステムを構成設定するステップと、ＡＣ供給エネルギを車輛から遠隔に位置するＡＣ負荷へ供給するように切換えシステムを構成設定するステップとを含んでいる。車輛は、プラグイン電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車の一方を含んでいる。第一のエネルギ供給源は車輛から遠隔に位置し、第二のエネルギ供給源は車輛から遠隔に位置する。

本発明は好適実施形態に関して説明されており、明示的に述べた以外の均等構成、代替構成及び改変が可能であり特許請求の範囲内に含まれることを認められよう。

１００手法
１０２ブロック
１０４ハンドシェイク手法
１０６判定ブロック
１０８肯定
１１０あらゆるエネルギの伝達を停止する
１１２充電プロトコル手法
１１４ＳＯＣ閾値未満でない
１１６判定ブロック
１１８第一の位置
１２０負荷プロトコル手法
１２２第一の位置にない
１２４利便設備伝達手法
１２６フラグ判定ブロック
１２８充電フラグを真に設定する
１３０充電フラグを偽に設定する
１３２判定ブロック
１３４否定
１３６ブロック
１３８肯定
１４０ブロック
１４２判定ブロック
１４４否定
１４６肯定
１４８ＳＯＣを決定する
１５０ブロック
１５２判定ブロック
１５４否定
１５６ＳＯＨは閾値を上回る
１５８終了
１６０判定ブロック
１６２ＳＯＣは最大値
１６４終了
１６６最大値でない
１６８エネルギ・システムはエネルギ供給源か？
１７０エネルギ・システムはＥＳでない
１７２エネルギ・システムはＥＳである
１７４ＥＳの電流の形式を決定する
１７６ＤＣエネルギの供給者でない
１７８ＥＳの周波数、位相及び電圧を決定する
１８０ＶＥＳをＥＳと同期させる
１８２電荷を受け取る
１８４肯定
１８６ブロック
１８８判定ブロック
１９０ＥＬでない
１９２あらゆるエネルギの伝達を停止する
１９４終了
１９６エネルギ・システムはＥＬである
１９８負荷がＡＣかＤＣかを決定する
２００ＥＬによって必要とされる負荷を決定する
２０２ＥＬ負荷はＶＥＳ閾値を上回って引き出しているか？
２０４ＶＥＳ電圧閾値を上回る
２０６ＶＥＳ電圧閾値を上回らない
２０８負荷を供給する
２１０ＶＥＳ電圧を上回らない
２１２ＥＬの電圧閾値を決定する
２１４ＶＥＳ負荷出力はＥＬ電圧閾値を上回るか？
２１６閾値を上回る
２１８ＶＥＳ出力はＥＬ電圧閾値を上回らない
２２０網に接続されているか？
２２２売買利便設備でない
２２４充電フラグを真に設定する
２２６終了
２２８売買利便設備である
２３０ＳＯＣとＳＯＣ閾値との間のＳＯＣ差を算出する
２３２ＳＯＣ差の借方を決定する
２３４ＳＯＣ差を供給する貸方を決定する
２３６貸方＞借方
２３８貸方は借方よりも大きくない
２４０貸方は借方よりも大きい
２４２充電フラグを偽に設定する
２４４インテリジェント・エネルギ伝達システム
２４６車輛
２４８ＶＥＳ
２５０エネルギ貯蔵システム
２５２第一の貯蔵構成要素
２５４第二の貯蔵構成要素
２５６ＤＣ−ＤＣ変換構成要素
２５８アセンブリ
２６０処理システム
２６２コンピュータ読み取り可能な記憶媒体
２６４双方向変換器
２６６電気的結合システム
２６８ＥＳ
２７０ＥＬ
２７２、２７４外部ケーブル
２７６インタフェイス装置
２７８コネクタ
２８０スイッチ
２８２遠隔スイッチ
２８４送受信器
２８６ＧＦＣＩ
２８８補助負荷
２９０車輛
２９２遠隔構成可変型負荷パネル
２９４負荷パネル処理システム
２９６第一の結合システム
２９８第二の結合システム
３００負荷パネル送受信器

Claims

車輛（２４６、２９０）に電気的に結合可能な構成可変型切換えシステム（２４４）を備えたインテリジェント・エネルギ伝達システムであって、前記車輛（２４６、２９０）は電気自動車及びプラグイン・ハイブリッド電気自動車の一方を含んでおり、前記構成可変型切換えシステム（２４４）は、
第一の直流（ＤＣ）エネルギを第一のエネルギ供給源（２６８）から前記車輛（２４６、２９０）のエネルギ貯蔵システム（２５０）へ輸送し（１８２）、
第二のエネルギ供給源（２６８）から前記車輛（２４６、２９０）に輸送される第一の交流（ＡＣ）エネルギを受け取り（１８２）、
第二のＤＣエネルギを前記車輛（２４６、２９０）から第一のＤＣ給電型負荷（２７０、２８８）へ輸送し（２０８）、
第二のＡＣエネルギを前記車輛（２４６、２９０）から第一のＡＣ給電型負荷（２７０、２８８）へ輸送する（２０８）ように構成されており、前記第一のエネルギ供給源（２６８）、前記第二のエネルギ供給源（２６８）、前記第一のＡＣ給電型負荷（２７０、２８８）、及び前記第一のＤＣ給電型負荷（２７０、２８８）の各々が前記車輛（２４６、２９０）から遠隔に位置し、
前記構成可変型切換えシステム（２４４）は、外部エネルギ・システムから測定される波形に基づいて、前記外部エネルギ・システムが、前記第一のＡＣ給電型負荷（２７０、２８８）、及び前記第一のＤＣ給電型負荷（２７０、２８８）のいずれかであることを判定する、インテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）は、前記車輛（２４６、２９０）から遠隔に位置する構成可変型負荷パネル（２９２）を含んでおり、該構成可変型負荷パネル（２９２）は、前記第一のＤＣエネルギを前記エネルギ貯蔵システム（２５０）へ輸送し（１８２）、前記第二のＤＣエネルギを前記第一のＤＣ給電型負荷（２７０、２８８）へ輸送し（２０８）、第三のＤＣエネルギを前記車輛（２４６）へ輸送し（１８２）、前記第二のＡＣエネルギを前記第一のＡＣ給電型負荷（２７０、２８８）へ輸送する（２０８）ように構成されており、前記第一のＡＣエネルギは、前記構成可変型切換えシステム（２４４）により前記第三のＤＣエネルギへ変換される、請求項１に記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）は、前記車輛（２４６、２９０）に固定的に取り付けられた構成可変型負荷パネル（２９２）を含んでおり、該構成可変型負荷パネル（２９２）は、前記第一のＤＣエネルギを前記エネルギ貯蔵システム（２５０）へ輸送し（１８２）、前記第二のＤＣエネルギを前記第一のＤＣ給電型負荷（２７０、２８８）へ輸送し（２０８）、第三のＤＣエネルギを前記車輛（２４６、２９２）へ輸送し（１８２）、前記第二のＡＣエネルギを前記第一のＡＣ給電型負荷（２７０、２８８）へ輸送する（２０８）ように構成されており、前記第一のＡＣエネルギは、前記構成可変型切換えシステム（２４４）により前記第三のＤＣエネルギへ変換される、請求項１または２に記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型負荷パネル（２９２）はさらに、前記第一のＤＣエネルギ及び前記第一のＡＣエネルギをの少なくとも一方を前記車輛（２４６、２８８）に電気的に結合可能な補助負荷（２８８）であって前記車輛（２４６、２９０）から遠隔に位置する補助負荷（２８８）へ輸送するように構成されている、請求項３に記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記エネルギ貯蔵システム（２５０）は、バッテリ（２５２、２５４）、超大容量キャパシタ（２５２、２５４）及びはずみ車（２５２、２５４）の少なくとも一つを含んでおり、前記構成可変型切換えシステム（２４４）は、前記第一のエネルギ供給源（２６８）、前記第二のエネルギ供給源（２６８）、前記第一のＤＣ給電型負荷（２７０、２８８）、及び前記第一のＡＣ給電型負荷（２７０、２８８）の少なくとも二つに同時に結合可能である、請求項１乃至４のいずれかに記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）はさらに、前記車輛（２４６、２９０）に固定的に結合されており前記第一のＡＣエネルギを第三のＤＣエネルギへ変換して該第三のＤＣエネルギを前記車輛（２４６、２９０）のエネルギ貯蔵システム（２５０）へ輸送する（１８２）ように構成されている双方向ＡＣ−ＤＣ変換器（２６４）を含んでいる、請求項５に記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記双方向ＡＣ−ＤＣ変換器（２６４）はさらに、前記エネルギ貯蔵システム（２５０）からのＤＣ供給エネルギを前記第二のＡＣエネルギへ変換するように構成されている、請求項６に記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）に結合されており、前記第一のＤＣエネルギ及び前記第一のＡＣエネルギの少なくとも一方を前記構成可変型切換えシステム（２４４）へ輸送するように構成されているインタフェイス・ケーブル（２７２、２７４）をさらに含んでいる請求項１乃至７のいずれかに記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）に結合されており、前記第一のＤＣエネルギ及び前記第一のＡＣエネルギの少なくとも一方を前記構成可変型切換えシステム（２４４）へ輸送するように構成されている磁気エネルギ結合装置（２９８）をさらに含んでいる請求項１乃至８のいずれかに記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）に結合されており、前記第一のＤＣエネルギ及び前記第一のＡＣエネルギの少なくとも一方を前記構成可変型切換えシステム（２４４）へ輸送するように構成されている無線電力伝達結合装置（２９８）をさらに含んでいる請求項１乃至９のいずれかに記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。
前記構成可変型切換えシステム（２４４）が、
前記第二のエネルギ供給源（２６８）の周波数、位相及び電圧を測定し、
測定された周波数、位相及び電圧に基づいて、前記エネルギ貯蔵システム（２５０）を備える車輛エネルギ・システム（２４８）と、前記前記第二のエネルギ供給源（２６８）とを同期させる、請求項１乃至１０のいずれかに記載のインテリジェント・エネルギ伝達システム。