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JP2003509259A - 自己学習電力管理システム及び方法 - Google Patents

自己学習電力管理システム及び方法

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Publication number
JP2003509259A
JP2003509259A JP2001522640A JP2001522640A JP2003509259A JP 2003509259 A JP2003509259 A JP 2003509259A JP 2001522640 A JP2001522640 A JP 2001522640A JP 2001522640 A JP2001522640 A JP 2001522640A JP 2003509259 A JP2003509259 A JP 2003509259A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alternator
signature
battery
power
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001522640A
Other languages
English (en)
Inventor
ブイ． カルパーナ、サミー
アミラリ ジェサ、アリー
トムセン、イェス
Original Assignee
イントラ インターナショナル アクチボラグ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イントラ インターナショナル アクチボラグ filed Critical イントラ インターナショナル アクチボラグ
Publication of JP2003509259A publication Critical patent/JP2003509259A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明の方法及びシステムは、少なくとも１つのスイッチ（２６）を設けることと、少なくとも１つのコントローラ（２２）を設けることとからなる。スイッチは電源（３０）に接続されている。少なくとも１つのコントローラ（２２）は、装置の一部の挙動と装置の一部のシグネチャとに基づいて少なくとも１つのスイッチ（２６）を操作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （本発明の分野） 本発明は、制限された電源を有し得るシステムに関する。より詳細には、装置
の特性を学習し、これらの学習した特性に基づき電力を管理することが可能な電
力管理を提供するための方法及びシステムに関する。
【０００２】 （発明の背景） 多くのシステムは、限られた容量を有し得る電源を利用する。例えば牽引用ト
ラック、ボート、ゴルフ・カート及び衛星は、ＤＣ電力のためにバッテリ又は他
のエネルギ蓄積装置を利用し得る。これらの装置は、上記バッテリを再充電する
ためのオルタネータなどの機構を有し得る。しかし、これらの装置はバッテリか
らの蓄積電力で動作することもある。例えば、牽引用トラックは典型的に、電力
を生成するオルタネータ、電力を蓄積するバッテリ、及び、電力を消費し得る種
々のサブシステムからなる。これらの電力消費体としては、クランキングシステ
ム、照明、コンピュータ、及び、エンジン、ブレーキ、ステアリング及び他のサ
ブシステムに対する通信装置用の電子機器、並びに加熱冷却、通気、冷蔵、電子
レンジ及びテレビなどの居住用機器が挙げられる。電力消費体の多くは、オルタ
ネータが電力を生成しないときにはバッテリのみの蓄積電力で動作し得る。
【０００３】 トラクタ・トレーラなどの多数の装置の故障の主な原因は、電気系統の破損で
ある。電気系統が動作不良になることは少ないが、電気系統が破損すると装置は
機能し得なくなる。装置の斯かる故障によると、ユーザが負担する修理及び他の
コストはいずれも高価となり得る。例えば牽引用トラックのバッテリを枯渇させ
る電気系統の故障は、その牽引用トラックが別の場所に牽引されて修理されるか
らだけでなく、時間及び生鮮貨物を失うことからも損害が大きい。故に、斯かる
故障を予測し、診断して回避する機能が望ましい。
【０００４】 斯かる故障を回避するメカニズムは、トムセン等（Ｔｈｏｍｓｅｎ ｅｔ ａ
ｌ．）による米国特許第５，８７１，８５８号（「トムセン」）及びレセスキ等
（Ｌｅｓｅｓｋｙ ｅｔ ａｌ．）による米国特許第５，７９８，５７７号（「
レセスキ」）に開示されている。トムセン及びレセスキは、牽引用トラックなど
の装置において診断された１つの問題、オーバークランキングの問題を扱ってい
る。故にトムセンは、電流、及び、電流が流れる時間が特定レベルを超えたとき
に牽引用トラックのクランキングシステムへの電力を遮断することを開示してい
る。同様にレセスキは、特定時間より長いクランキング信号をユーザが提供した
ときに牽引用トラックのクランキングシステムへの電力を遮断することを開示し
ている。トムセンは更にマイクロコンピュータとユーザにより入力されるコード
入力とを用い、半導体スイッチを使用して盗難の問題に関するものである。トム
センは、システムにコードが与えられたか否か、スイッチの内部温度が特定値よ
り高いか否か、及び、特定の電流が特定時間だけ提供されたか否かに基づき、ク
ランキングモータに対する電力の提供を許容している。
【０００５】 しかし依然として、目前の故障を診断し、故障を回避し、更に最適な方式で消
費体に電力を提供可能であることが望ましい。故に、必要なものは、インテリジ
ェント電力管理を提供するシステム及び方法である。本発明は斯かる要望に対処
するものである。
【０００６】 （発明の要約） 本発明は、電源を備えた装置においてクランクサブシステムに供給される電力
を制御するための方法及びシステムに関する。この方法及びシステムは、少なく
とも１つのスイッチを設けることと、少なくとも１つのコントローラを設けるこ
ととからなる。スイッチは電源に接続されている。少なくとも１つのコントロー
ラはスイッチに接続されている。少なくとも１つのコントローラは、少なくとも
１つのスイッチの開閉制御を装置の一部の挙動のシグネチャに基づいて行う。こ
れにより、装置の一部に供給される電力を同装置の一部のシグネチャに基づいて
制御する。一実施形態においてこの方法及びシステムは、装置の一部の挙動を決
定すべく装置の一部を監視することからなる。この実施形態において同方法及び
システムは、装置の一部の挙動をこの装置の一部のシグネチャと比較することか
らなる。この実施形態において同方法及びシステムはまた、装置の一部の挙動及
び装置の一部のシグネチャに基づいて少なくとも１つのスイッチを操作すべく少
なくとも１つのコントローラを利用することからなる。
【０００７】 本明細書に開示されたシステム及び方法によると、本発明では装置の一部の挙
動を正確な、シグネチャにより示されて予測された挙動と比較することが可能で
ある。そして電力がこの装置の一部の挙動とシグネチャとに基づいて制御可能で
あり、問題点の早期診断が可能となり、決定的な故障が防止される。
【０００８】 （発明の詳細な説明） 本発明は特に制限された容量を有し得るＤＣ電源のための電力管理技術の改良
に関する。以下の説明は当業者が本発明を実施して使用するために示され、特許
出願及びその要件に関して提供される。当業者であれば好適な実施形態に対する
種々の改変は容易に明らかであり、本明細書中における包括的原理は他の実施形
態にも適用され得る。故に本発明は、示された実施形態に限定されるものでなく
、本明細書中に記載された原理及び特徴に一致する最も広い有効範囲に従うもの
である。
【０００９】 本発明は、電源を備えた装置においてクランクサブシステムに供給される電力
を制御するための方法及びシステムに関する。この方法及びシステムは、少なく
とも１つのスイッチを設けることと、少なくとも１つのコントローラを設けるこ
ととからなる。スイッチは電源に接続されている。少なくとも１つのコントロー
ラはスイッチに接続されている。少なくとも１つのコントローラは、少なくとも
１つのスイッチの開閉制御を装置の一部の挙動のシグネチャに基づいて行う。こ
れにより、装置の一部に供給される電力を同装置の一部のシグネチャに基づいて
制御する。一実施形態においてこの方法及びシステムは、装置の一部の挙動を決
定すべく装置の一部を監視することからなる。この実施形態において同方法及び
システムは、装置の一部の挙動をこの装置の一部のシグネチャと比較することか
らなる。この実施形態において同方法及びシステムはまた、装置の一部の挙動及
び装置の一部のシグネチャに基づいて少なくとも１つのスイッチを操作すべく少
なくとも１つのコントローラを利用することからなる。
【００１０】 従って、本発明では装置の一部の挙動を正確な、シグネチャにより示されて予
測された挙動と比較することが可能である。本発明は電力をこの装置の一部の挙
動とシグネチャとに基づいて制御する。このため、問題点の早期診断が可能とな
り、決定的な故障が防止される。
【００１１】 本発明は、特定の配置構成及び特定の装置に関して記載される。但し当業者で
あれば、この方法及びシステムは、電源及び電力消費体に対する異なる接続など
の他の配置構成に対して効率的に動作することを容易に理解し得るものである。
当業者であれば更に、本発明は衛星などの他の種々の装置に使用され得ることを
容易に理解し得る。
【００１２】 本発明による方法及びシステムをより詳細に示すべく図１Ａを参照する。これ
は、本発明によるインテリジェント電力管理システム即ち電力管理モジュール（
“ＰＭＭ”）１０の一実施形態のハイレベルブロック図を示す。図示されたＰＭ
Ｍ１０は本質的に、少なくともコントローラ２２及び各スイッチ２６を含むもの
と考えられるインテリジェントスイッチである。コントローラ２２及びスイッチ
２６は好適には、単一モジュール内に一体化される。スイッチ２６は好適には、
ＭＯＳＦＥＴスイッチなどの固体デバイスである。コントローラ２２は好適には
、プログラム可能なマイクロコンピュータである。故にコントローラ２２は、Ｐ
ＭＭ１０のユーザにより所望される機能に対し個別に適合調整され得る。コント
ローラ２２は、スイッチ２６の制御を助力すべく入力信号を受信し得る。例えば
コントローラ２２は、ＰＭＭ１０が使用される予定の装置から、又は、一個以上
のスイッチ２６に連結され得る内部センサから信号を受信し得る。スイッチ２６
に対しては、電源と、装置の一部とが連結されるが、斯かる装置の一部とはサブ
システムなどである。故に特定のスイッチ２６が閉成されるか否かに依存して、
電力は装置のサブシステムに対し提供され得る。コントローラ２２及び各スイッ
チ２６における知能を用いてＰＭＭ１０は、このＰＭＭ１０が使用されている装
置の各部分に対する電力の切換えを制御し得る。故にＰＭＭ１０は、インテリジ
ェントスイッチとして作用し得る。結果として、装置における電力管理は改良さ
れ得る。
【００１３】 図１Ｂは、本発明によるインテリジェント電力管理システム即ちＰＭＭ１０の
一実施形態の更に詳細な図である。ＰＭＭ１０は、電力入力１２、電力出力１６
、信号入力１８、信号出力１４、内部センサ２０、コントローラ２２、スイッチ
２６、及び、好適にはスイッチ２６に対するコントロールゲート２４を含んでい
る。スイッチ２６は好適にはＭＯＳＦＥＴスイッチなどのデバイスである。コン
トローラ２２は好適には、プログラム可能なマイクロコンピュータである。コン
トローラ２２は、ＰＭＭ１０のユーザにより所望される機能に対し個別に適合調
整され得る。コントローラ２２は信号入力１８及び信号出力１４を介し、ＰＭＭ
１０が使用される装置の各部分と通信し得る。故にコントローラは、ＰＭＭ１０
が使用される装置から信号入力１８を介して信号を受信し得る。コントローラ２
２は更に、信号出力１４を介してデータ及びコマンドを装置に提供し得る。内部
センサ２０は、ＰＭＭ１０の状態を監視する。例えば内部センサ２０としては、
スイッチ２６などのＰＭＭ１０の種々の部分に対する温度センサ、並びに、スイ
ッチ２６に対する電流及び電圧センサを含み得る。内部センサ２０はまた、（図
１Ｂでは明示的に示されない）タイマ又はクロックも含み得る。好適な実施形態
において内部センサ２０には、各スイッチ２６に対する温度、電圧及び電流セン
サが含まれる。
【００１４】 図１Ｃは、装置のサブシステムが連結されたＰＭＭ１００の実施形態を示して
いる。構成要素は別様に付番されているが、ＰＭＭ１００は好適にはＰＭＭ１０
と同一である。ＰＭＭ１００は依然として、信号入力１８、信号出力１４、電力
入力１２、電力出力１６、内部センサ２０、コントローラ２２及びスイッチ２６
を含んでいる。図示されていないが、コントロールゲート２４が設けられていて
もよい。ＰＭＭ１００は、電力入力１２を介して電源３０に連結される。電源３
０は、バッテリなどの（明示的には示されない）少なくとも一個以上の電力蓄積
装置を含むと共に、一個以上のオルタネータなどの（明示的には示されない）電
力生成装置も含み得る。好適な実施形態においてＰＭＭ１００は、オルタネータ
及びバッテリに対し別個に接続される。ＰＭＭ１００は、信号入力１８を介して
サブシステムＡ３２及びサブシステムＢ３４から信号を受信する。またＰＭＭ１
００は、信号出力１４を用いてサブシステムＡ３２及びサブシステムＣ３６に信
号を送信する。ＰＭＭ１００はまた、サブシステムＡ３２、サブシステムＢ３４
、サブシステムＣ３６及びサブシステムＤ３８に連結される。ＰＭＭ１００は、
電力の生成及び蓄積の管理、電力消費の監視及び制御、種々のプログラム可能な
要因に基づく一個以上の消費体に対する電力の遮断、電源３０により供給された
電力の漸減電力変換、スパイクに対する保護の提供、短絡に対する保護の提供、
逆極性保護の提供、自己学習能力の提供、一個以上のサブシステムのシグネチャ
の学習、一個以上のサブシステムのシグネチャに基づく可能的故障の診断、一個
以上のサブシステムのシグネチャに基づく可能的故障の防止、及び、電源３０の
枯渇に対する保護のうちの１つ以上の種々の機能を実行可能であるが、これらに
限定されない。
【００１５】 図１Ｄは、ＰＭＭ１０，１００の一部と、ＰＭＭ１０が接続される装置の一実
施形態を示している。ＰＭＭ１０の複数のスイッチの１つであるスイッチ２６は
、装置の電源３０と装置のサブシステムＡ３２との間に接続される。故に、図１
Ｄに図示された如くスイッチ２６が開成されたときに、サブシステムＡ３２に対
し電力は提供されない。しかしスイッチ２６が閉成されたときには、サブシステ
ムＡ３２に対し電力が提供される。また、コントローラ２２と、スイッチ２６に
接続された内部センサ１９も図示される。スイッチ２６は、ＰＭＭ１０，１００
の内部の他の若しくは種々の部品に接続され得る。例えば好適な実施形態におい
ては、スイッチ２６における電流、電圧及び温度も監視される。内部センサ１９
はコントローラ２２に対し、一個以上のスイッチ２６の特性を表す電気信号を提
供する。コントローラ２２に入力された内部センサ１９からの信号及び／又は他
の信号を使用し且つコントローラ２２に与えられた命令に基づき、コントローラ
２２はスイッチの開閉制御を行うことが可能である。
【００１６】 図１Ｅは、ＰＭＭ１０，１００の一部、及びＰＭＭ１０，１００が連結される
装置の一実施形態を示している。ＰＭＭ１０の各スイッチの１つであるスイッチ
２６は、装置の電源３０とこの装置のサブシステムＡ３２との間に接続される。
故に、図１Ｅに示された如くスイッチ２６が開成されたとき、サブシステムＡ３
２に対して電力は提供されない。しかし、スイッチ２６が閉成されたとき、サブ
システムＡ３２には電力が提供される。スイッチ２６に連結されたコントローラ
２２、温度センサ２０及びクロック２１も図示される。スイッチ２６はＰＭＭ１
０，１００の内部の他の若しくは種々の部品に接続され得る。例えば好適な実施
形態においては、スイッチ２６における電流及び電圧も監視される。温度センサ
２０には、スイッチ２６が熱的に接続されると共にコントローラ２２が連結され
る。好適には、温度センサ２０はコントローラ２２に対し、スイッチ２６の温度
を表す電気信号を送信する。クロック２１は、コントローラ２２に接続されて、
スイッチ２６が開成若しくは閉成され続けた時間の表示を提供し得る。
【００１７】 図１Ｆは、本発明によるＰＭＭ１０，１００を用いる方法５０の一実施形態の
ハイレベルフローチャートである。コントローラ２２に対しては、ステップ５２
により一個以上の制御プログラムが提供される。コントローラ２２は次にステッ
プ５４により、上記プログラムとＰＭＭ１０，１００に対する他の入力とに基づ
き、種々の電力消費体に供給される電力を制御する。故にコントローラ２２は、
一定条件の下で各スイッチ２６を開成若しくは閉成する。各内部センサ２０によ
り提供されるデータ、内部クロック、又は、信号入力１８に接続された装置の各
サブシステムにより提供される情報は、ＰＭＭ１０，１００とこれらが接続され
る装置の状態をコントローラ２２に伝える。ＰＭＭ１０，１００はこのデータを
、上記コントローラ内に配備された命令と共に使用し、各スイッチ２６を開成若
しくは閉成する時間を決定する。例えばＰＭＭ１０，１００は、上記データが一
定の判定基準を満足するか否かを決定し、その決定に従って各スイッチ２６を操
作し得る。
【００１８】 本発明の構造、機能及び適応性を更に示すべく、特定の装置即ち牽引用トラッ
クに関するＰＭＭの使用に言及する。但し当業者であれば、他の装置においても
ＰＭＭにより同様の機能が提供され得ることは容易に理解し得よう。
【００１９】 図２Ａは、牽引用トラックの各サブシステムが連結されたＰＭＭ１００を示し
ている。別様に付番されているが、図２Ａに示されたＰＭＭ１００の各構成要素
は図１Ａ〜１Ｅに示されたＰＭＭ１０における同様な名称の各構成要素に対応す
る。図２Ａを再び参照する。明確にするため、以下の記載にはＰＭＭ１００を使
用する。牽引用トラックは２つの電源、即ち、電力を生成するオルタネータ１０
１及び電力を蓄積するバッテリ・パック１０２を有する。牽引用トラックは、ロ
ーカル・エリア・ネットワーク１０３、ＬＥＤ表示器１０４、居住用デバイス１
０５、ライト１０６、スタータ１０７、重要部品１０８、始動キー・スイッチ１
０９及びバッテリ接続解除用手動スイッチ１１０などの種々のサブシステムも含
んでいる。各居住用デバイス１０５としては、ラジオ、冷蔵庫又は他の装置が挙
げられる。各重要部品１０８としては、エンジン、ブレーキ及び他の部品が挙げ
られる。
【００２０】 図２Ｂは、牽引用トラックなどの装置における一定の各サブシステムが連結さ
れるＰＭＭ１００の別のハイレベルブロック図である。ＰＭＭ１００は、バッテ
リ１０２、オルタネータ１０１、スタータ１０７、他の電力消費体及びＬＡＮ１
０３に連結されるものとして示される。バッテリ１０２、オルタネータ１０１及
び牽引用トラックの種々のサブシステムとの通信に基づき、ＰＭＭ１００は該Ｐ
ＭＭ１００内の（図２Ｂに明示的には示されていない）各スイッチを制御し得る
。また、牽引用トラックの各部と通信し得ることから、種々の機能が実施される
。これらの機能は、本明細書に開示された各機能を包含するが、これらに限定さ
れない。図２Ｂに示された如くＰＭＭ１００は、異なる条件下における各バッテ
リ１０２に対する異なる電力要件を認識し、牽引用トラックの各サブシステムに
より引き込まれる電力を決定し得る。例えばＰＭＭ１００は、所定範囲のバッテ
リ温度、バッテリ容量、及び、電圧及び電流などのスタータの種々の要件に亙り
、各バッテリ１０２に対する理想的充電量を認識し得る。ＰＭＭ１００はまた、
各バッテリ１０２と通信して各バッテリ１０２の残存寿命を決定し得る。故にＰ
ＭＭ１００は、牽引用トラックの他の部分と各バッテリ１０２により提供される
電力とを制御することで、各バッテリ１０２の要件を満足し得る。従って、ＰＭ
Ｍ１００は、各バッテリ１０２が理想的レベル近傍まで充電されることを確実に
し得ると共に、電力消費体に対する電力を調節することで各バッテリ１０２の寿
命を延ばし得る。或いは、各バッテリ１０２が重要用途に対し十分な電力を有す
ることを確実とし得る。故にＰＭＭ１００は、各バッテリ１０２の可能的故障を
識別して防止し得る。ＰＭＭ１００はまた、オルタネータ１０１から信号を受信
してこのオルタネータ１０１に信号を提供する。このため、オルタネータ１０１
の可能的故障、又は、オルタネータ１０１内若しくは牽引用トラックの他の部分
内の問題による不都合は、防止され得る。オルタネータ１０１の出力もまた、Ｐ
ＭＭ１００から提供される信号に基づき制御され、例えばバッテリ電力を最適化
し得る。これに加えてオルタネータ１０１と、各バッテリ１０２などの牽引用ト
ラックの他の部分との間には、各スイッチが配備され得る。ＰＭＭ１００はこれ
らのスイッチを制御して、牽引用トラックの他の部分に対して所望電力を提供し
得る。ＰＭＭ１００は更にスタータ（クランク）サブシステム１０７と通信して
目前の故障を識別し、システム故障若しくはユーザの酷使に依るスタータ１０７
の不都合を防止する。スタータ１０７に対する電力もまた、各バッテリ１０２内
に残存する電力又はＰＭＭ１００内における各スイッチの温度などの他の要因に
基づき制御され得る。ＰＭＭ１００はまた、牽引用トラック用のＬＡＮ１０３及
び他の電力消費体とも通信する。牽引用トラックの状態に関する情報は、ＬＡＮ
１０３とＰＭＭ１００との間で通信され得る。他の種々のサブシステムとの通信
に加え、ＰＭＭ１００は各サブシステムの電力消費を制御し得る。例えばＰＭＭ
１００は、各サブシステムへの電力を遮断し、又は、サブシステムに対する電力
を減少し得る。ＰＭＭ１００はまた各サブシステムに対する電力を制御すること
で、各バッテリ１０２若しくはオルタネータ１０１における電力が重要な要求の
ために存在することを確実にし得る。また、各サブシステムが適切な量の電力を
受けることを確実にし得る。ＰＭＭ１００は各サブシステムを監視して、短絡、
スパイク若しくは故障に依る不都合を防止し得る。ＰＭＭ１００はまた、ライト
バルブなどの電力感応性装置に対する電力出力を制御かつ調節し得る。
【００２１】 図３は、ＰＭＭ１００及び牽引用トラックの各サブシステムとの間の接続をよ
り詳細に示している。別様に付番されているが、図３に示されたＰＭＭ１００の
各部品は図２Ａに示されたＰＭＭ１００における同様な名称の各部品に対応する
。図３に戻るとＰＭＭ１００は、各信号入力２２２、各信号出力２２３、各電力
入力２２４及び各電力出力２２５を含んでいる。ＰＭＭ１００は、各ＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチ２００、各コントロールゲート２０１及びコントローラ２０２も含む
。各コントロールゲート２０１は各スイッチ２００を制御する。コントローラ２
０２は各コントロールゲート２０１を制御することで、各スイッチ２００を制御
する。コントローラ２０２は好適には、プログラム可能なマイクロコンピュータ
である。ＰＭＭ１００は、内部タイマ２０３、各電流センサ２０４、各電圧セン
サ２０５及び各温度センサ２０６も含む。各電流センサ２０４、各電圧センサ２
０５及び各温度センサ２０６はそれぞれ、各スイッチ２００の電流、電圧及び温
度を監視する。好適にはスイッチ２００の各々が、電流センサ２０４、電圧セン
サ２０５及び温度センサ２０６を含む。これに加えてＰＭＭ１００は、牽引用ト
ラックの種々の部分を監視する各構成要素を含む。例えばＰＭＭ１００は、所定
の電力消費体の電圧及び電流を監視すると共に、バッテリ２０７の充電レベル、
充電速度及び放電速度を監視し得る。
【００２２】 ＰＭＭ１００は、２個の電源即ちバッテリ２０７及びオルタネータ２０８に接
続される。ＰＭＭ１００は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）ライン
２２１、手動接続解除ライン２２０、スタータキー・ライン２１９、エンジン動
作信号ライン２１８及びバッテリ温度センサ・ライン２１７からの信号を受信す
る。これら信号はＬＡＮ（図示せず）、接続解除用手動スイッチ（図示せず）、
スタータキー（図示せず）、エンジンが駆動しているか否かを示すセンサ（図示
せず）、及び、バッテリ温度センサ（図示せず）からそれぞれ提供される。ＰＭ
Ｍ１００は、ＬＡＮライン２２１Ａとの通信、オルタネータ出力電圧ライン２０
９及び故障表示用ＬＥＤライン２１０への入力を介して、ＬＡＮ、オルタネータ
２０８及びＬＥＤに信号を提供する。故にＰＭＭ１００は、牽引用トラックの種
々のサブシステムからデータを受信し、それらにデータを提供し、且つ、それら
にコマンドを提供し得る。例えば手動接続解除ライン２２０は、バッテリ２０７
及びオルタネータ２０８がＰＭＭ１００により遮断されるべきか否かを示す。ス
タータキー・ライン２１９は、牽引用トラックのエンジンを始動すべくユーザが
スタータキーを回転したか否かを表す。エンジン動作信号ライン２１８はエンジ
ンが既に駆動しているか否かをＰＭＭ１００に対して示すことから、エンジンが
既にＯＮされているときに電力がクランクサブシステムに流れるのを防止し得る
。ＰＭＭ１００はライン２１７を介してバッテリの温度を監視し得ると共にバッ
テリ２０７の電圧を監視することで例えばバッテリ２０７の充電を制御し得る。
更にＰＭＭ１００は、オルタネータ出力電圧調整ライン２０９への入力を介して
オルタネータ２０８の出力を制御し得る。ＰＭＭ１００はまた故障表示用ＬＥＤ
ライン２１０を介し、故障が生じたか否かをユーザに対して示し得る。温度セン
サ２０６は、各スイッチ２００の温度の表示を提供する。これにより上記コント
ローラは、一個以上のスイッチの温度が高すぎるときにそれらのスイッチを開成
し得る。
【００２３】 オルタネータ２０８などの典型的なオルタネータは、三相オルタネータである
。オルタネータ２０８内の整流器回路（図示せず）は、交流（ＡＣ）を直流（Ｄ
Ｃ）へと変換する。整流器の重要な構成要素は、ダイオードである。オルタネー
タ２０８の１つの位相においてダイオード若しくは他の部品が故障したとき、オ
ルタネータ２０８は電力の２／３のみを生成する。これは、オルタネータ２０８
の上記の２つの駆動位相に対し相当のストレスを課する。これは、オルタネータ
２０８の全ての位相の即時かつ連続的な故障に繋がる。現在において市販されて
いる従来の装置は、位相の喪失を検出して他の位相の即時の顕著な故障を防止し
得ない。ＰＭＭ１００は、オルタネータのシグネチャを認識することで位相の喪
失を検出し得る。これに応じてＰＭＭ１００は、オルタネータ２０８に対する要
求電力を減少し得る。これにより、高速道路上で不意に故障して保守及び停止時
間のコストが過剰になるのでは無く、次回に予定された保守時にオルタネータを
修理するための時間が与えられる。
【００２４】 オルタネータ２０８は、ステータ及びロータ巻線の両者を有する。これらの巻
線は任意に電気的短絡又は断線状態を発生し得る。短絡若しくは断線状態が発生
したとき、オルタネータ２０８が生成する電力は減少する。これは、正常な巻線
に対し相当のストレスを課すものである。他の部品の連続的な故障は、直ちに追
随する。現在、短絡又は断線状態を検出して他の構成要素の故障を防止する装置
はない。ＰＭＭ１００はオルタネータのシグネチャの認識を通して位相の喪失を
検出し、オルタネータ２０８に対する要求電力を減少し得る。これによりオルタ
ネータ２０８は、不意に故障して過剰な保守及び停止時間のコストに帰着するの
では無く、次回に予定された保守時に修理するための時間が与えられる。
【００２５】 更に上記ＰＭＭは、オルタネータを駆動するベルト及びプーリシステムの故障
を検出して対処し得る。ベルト若しくはプーリがスリップしたときにオルタネー
タは、このオルタネータが生成するように設計された電力を生成し得ない。この
スリップ状態により、ベルト、プーリ、オルタネータ軸受、及び、牽引用トラッ
クの他の部分は加熱される。ＰＭＭ１００はこれらの状態の存在を、牽引用トラ
ックと通信すると共に、オルタネータの挙動とそのシグネチャとの間の差を監視
することで検出し得る。ＰＭＭは次に、例えばユーザに対し警報を提供するなど
の適切な処置を取り得る。
【００２６】 ＰＭＭ１００はまた、各電力消費体及び各電源も監視し得る。従って、ＰＭＭ
１００に対しては、電力消費体として作用する数個のサブシステムが連結される
。例えばＰＭＭ１００には、ライト、クランクモータ・ラッチ／保持コイル、ク
ランクモータ巻線、牽引用トラック内の他の装置、エンジン及びブレーキ、並び
に、居住用機器が連結される。これらは、ライト・ライン２１１、クランクモー
タ・ラッチ／保持コイル・ライン２１２、クランクモータ巻線ライン２１３、牽
引用トラック内の他の装置へのライン２１４、エンジン／ブレーキ・ライン２１
５及び居住用機器ライン２１６を介して連結される。従って、図３に示された実
施形態において、ＰＭＭ１００は２本のライン２１２，２１３を介してクランク
サブシステムに連結される。ライン２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，
２１６を用いてＰＭＭ１００は、ライト、クランクサブシステムの部品、エンジ
ン及びブレーキ、居住用機器及び他のサブシステムなどの牽引用トラックの種々
のサブシステムに対する電力を監視して制御し得る。例えばＰＭＭ１００は、特
定サブシステムに供給される電力の大きさを制御すべくパルス幅変調（ＰＷＭ）
を提供し得る。故に、ライト、エンジン及びブレーキに印加される電圧は、寿命
を延ばすべく又は各構成要素をより良く制御すべく所望に応じて減少され得る。
ＰＭＭ１００はまた、好適にはＰＷＭを用いてオルタネータに対する要求電力を
監視して調節し得る。例えば寒いときにバッテリ充電が少ないが電力使用が多い
ときにエンジンが始動された場合、電気系統はオルタネータ２０８から瞬間的に
可能な限り多量の電流を引き込もうとする。この状態はオルタネータ２０８に大
きなストレスを課してその寿命を縮める。ＰＭＭ１００は、オルタネータ２０８
に対するストレスが緩和されて最適レベルで維持されるように、オルタネータ２
０８に対する要求電力を監視して調節する。これは、オルタネータ出力のＰＷＭ
により達成される。
【００２７】 ＰＭＭ１００はまた、スタータ（クランクサブシステム）、バッテリ２０７、
オルタネータ２０８、電球及び他のサブシステムなどの種々の部品に対する情報
を獲得し得る。動作のサイクル及び激しさを知ることは、これらの部品の実際の
使用状態を知る正確な手法である。これを知ることで、最適なメンテナンスの予
定が使用され得る。これにより、予定時点の以前における各部品の修理若しくは
交換が回避される。これはまた、期限到来時に各部品の修理又は交換の失念を回
避するものでもある。
【００２８】 上記の機能に加え、本発明によるＰＭＭ１００は特定のサブシステムの特性を
学習して可能的故障を診断し得る。個々の部品を含んでいてもよい各サブシステ
ムは典型的に、時間の関数として個々の電流及び電圧の特性を有する。これらの
特性に基づきＰＭＭ１００は電源を制御することで、目前の故障を診断すると共
に、斯かる故障に対して電力を切断したりユーザに対し警報を提供するなどの処
置を取り得る。
【００２９】 図４Ａは、典型的なスタータ（クランクサブシステム）のシグネチャ５００を
示している。図４Ｂは、典型的なオルタネータの電流のシグネチャ５１０を示し
ている。図４Ｃは、オルタネータの出力電圧のシグネチャ５１５を示している。
更に、他のシグネチャも使用され得る。牽引用トラックの他のサブシステム又は
部品からのシグネチャも獲得され得る。シグネチャは、対応する装置の通常挙動
の測定値である。これらのシグネチャはＰＭＭ１００に提供され得る。例えばシ
グネチャ５００，５１０，５１５は、図１Ｆに示された方法５０のステップ５２
でソフトウェアがロードされたときにＰＭＭ１００のコントローラに提供され得
る。図４Ｂ，図４Ｃに戻ると、ＰＭＭ１００はクランクサブシステム及びオルタ
ネータをサンプリングすることでこれらのシグネチャ５００，５１０，５１５を
学習し得る。ＰＭＭ１００が学習したシグネチャと置き換え得る既定の初期シグ
ネチャもまた、ＰＭＭ１００に対して提供され得る。シグネチャに基づきＰＭＭ
１００は、可能的問題を診断して処置を取り得る。
【００３０】 例えば図４Ｄは、オルタネータに位相喪失がある場合に生ずるオルタネータ電
圧信号５２０を示している。図４Ｃにおける正常なオルタネータの出力電圧のシ
グネチャ５１５と故障があるときに生ずるオルタネータ出力電圧信号５２０とを
比較すると、シグネチャ間の差が生ずる。以下に記載される方法を用いてＰＭＭ
１０，１００は、シグネチャ５１５，５２０などのシグネチャを用いてオルタネ
ータの故障を診断し得る。
【００３１】 図５Ａは、本発明によるＰＭＭ１００を使用してサブシステムのシグネチャを
学習する方法７００の実施形態を示している。方法７００は好適には、牽引用ト
ラックの製造時の頃に行われる。方法７００は単一のサブシステム又は部品に関
して記載されるが、方法７００は複数のサブシステム又は部品に対し並行して実
施され得る。ステップ７０２では、シグネチャを獲得するサブシステム又は部品
に対して電力が提供される。ステップ７０２は、ＰＭＭ１００内において部品又
はサブシステムに対して電源を接続し得る適切なスイッチを閉成することで実施
されてもよい。但し、オルタネータ又はバッテリに対し、ＰＭＭ１００内のスイ
ッチは利用され得ない。次にステップ７０４では、サブシステム又は装置の挙動
が監視される。ステップ７０４には好適には、特定時間におけるサブシステム又
は部品の電流及び電圧特性を決定する段階を含まれる。サブシステム又は部品が
監視されるべき時間は、サブシステム又は部品の特性に依存し得る。例えばクラ
ンクサブシステムが３０秒間監視され得る一方、別の部品又はサブシステムはそ
れ以上又はそれ以下の時間だけ監視され得る。次にステップ７０６では、十分な
個数のサンプルが獲得されたか否かが決定される。十分な個数のサンプルはユー
ザにより決定可能であり、一実施形態においては５０個のサンプルである。十分
な個数のサンプルが獲得されていない場合には、方法はステップ７０２に戻る。
一実施形態において方法７００はまた、上記の（不十分な）個数のサンプルに基
づき電流シグネチャを計算すると共に、ステップ７０２に戻りサブシステムの挙
動を監視してもよい。例えば、それまでのサンプルの平均が計算され得る。更に
、上記の（不十分な）個数のサンプルに基づく電流シグネチャは、以下に記載さ
れる方法７５０にて使用され、或いは、方法７５０で使用される所定のシグネチ
ャと組合されてもよい。十分な個数のサンプルが獲得されたことが決定された場
合には、ステップ７０８ではその部品又はサブシステムに対するシグネチャが提
供される。一実施形態においてステップ７０８は、求められたサンプルの平均を
提供する段階を含む。
【００３２】 ＰＭＭ１００は、装置を監視して獲得又は提供されたシグネチャも使用する。
図５Ｂは、本発明によるＰＭＭ１００を用いてサブシステムのシグネチャを利用
する方法７２０の一実施形態のハイレベルフローチャートである。方法７２０は
単一のサブシステム又は部品に関して記載されるが、方法７２０は複数のサブシ
ステム又は部品に対し並行して実施され得る。方法７２０は、図１Ｅに示された
方法５０のステップ５４を実施する特殊な場合と考えられる。再び図５Ｂを参照
する。ステップ７２２ではサブシステムの挙動が監視される。ステップ７２２に
は好適には、特定時間における部品又はサブシステムの電流及び電圧特性を決定
する段階が含まれる。サブシステム又は部品が監視される時間は、サブシステム
又は部品の特性に依存し得る。例えばクランクサブシステムが３０秒間監視され
得る一方、別の部品又はサブシステムはそれ以上又はそれ以下の時間だけ監視さ
れ得る。更に、ステップ７２２にて挙動が監視される時間は好適には、図５Ａに
示されたステップ７０４にて挙動が監視される時間である。再び図５Ｂを参照す
る。ステップ７２４にてシグネチャは次に、監視された挙動と比較される。ステ
ップ７２６では、シグネチャと監視された挙動との間の比較に基づき、適切な処
置が取られる。例えば、適切なスイッチが開閉され、又は、開成若しくは閉成さ
れた状態に維持され得る。さらに、警報が提供されてもよい。
【００３３】 図５Ｃは、本発明によるＰＭＭ１００を用いてサブシステムのシグネチャを利
用する方法７５０の一実施形態の更に詳細なフローチャートを示している。方法
７５０は単一のサブシステム又は部品に関して記載されるが、方法７５０は複数
のサブシステム又は部品に対し並行して実施され得る。方法７２０は、図１Ｆに
示された方法５０のステップ５４を実施する特殊な場合と考えられる。再び図５
Ｃを参照する。ステップ７５２ではサブシステム又は部品に対し電力が提供され
る。ステップ７５２は、ＰＭＭ１００内において部品又はサブシステムに対して
電源を接続し得る適切なスイッチを閉成することにより行われてもよい。但し、
オルタネータ又はバッテリにおいては、ＰＭＭ１００内のスイッチは利用され得
ない。ＰＭＭ１００内のスイッチは、電力がオルタネータに提供されるのか、或
いはバッテリに提供されるのかを直接的には制御できないからである。次にステ
ップ７５４では、サブシステム又は部品の挙動が監視される。ステップ７５４に
は好適には、特定時間に関する部品又はサブシステムの電流及び電圧特性を決定
する段階が含まれる。サブシステム又は部品が監視される時間は、サブシステム
又は部品の特性に依存し得る。例えばクランクサブシステムが３０秒間監視され
得る一方、別の部品又はサブシステムはそれ以上又はそれ以下の時間だけ監視さ
れ得る。更に、ステップ７５４にて挙動が監視される時間は好適には、図５Ａに
示されたステップ７０４にて挙動が監視される時間である。図５Ｂに戻ると、ス
テップ７５６にてシグネチャは次に、監視された挙動と比較される。ステップ７
５８では、シグネチャからの逸脱が生じたか否かが決定される。一実施形態にお
いてステップ７５８は、逸脱の大きさを測定すると共に、この逸脱が処置を取る
に十分なほど大きいか否かを決定し得る。逸脱が十分に大きくない場合には、ス
テップ７６０にて通常動作が継続される。但し逸脱が十分に大きければ、ステッ
プ７６２にて適切な処置が取られる。
【００３４】 図５Ｄは、本発明によるＰＭＭ１００を用いてサブシステムのシグネチャに基
づきステップ７６２にて処置を取る方法の一実施形態を示している。ステップ７
６４では、逸脱が特定値より大きいか否かが決定される。この値は好適には、何
らかの処置を取ることが必要であるとステップ７５８で決定される逸脱の大きさ
よりも大きい。逸脱が十分に大きくない場合には、ステップ７６６ではユーザに
対し警報が提供される。これによりユーザは、更に好都合な時点で逸脱を調べて
補正し得る。もし逸脱が特定値より大きければ、ステップ７６８では、ＰＭＭ１
００内において部品又はサブシステムに対し電力を流し得るスイッチが開成され
且つ警報が提供される。例えばシグネチャが、クランクシステムを通る電流は約
９００アンペアであるべきことを示したとする。ステップ７６４においてモータ
を通る電流が１，５００アンペア（６００アンペアの逸脱）であると決定された
場合には、ステップ７６６では警報が発せられる。しかし、モータを通る電流が
３，０００アンペア（１，１００アンペアの逸脱）であると決定された場合には
、ステップ７６８ではクランクシステムに対するスイッチが開成され得る。この
ように、牽引用トラック又はＰＭＭ１００に対する損傷が防止されると共に、ユ
ーザはサブシステム又は部品に関する問題が喚起される。
【００３５】 例えばＰＭＭ１００は、オルタネータを位相の故障から保護し得る。オルタネ
ータの１つの位相が機能しないとき三相オルタネータは電力の２／３のみを生成
する。これは、オルタネータの２つの駆動位相に対し相当のストレスを課し、オ
ルタネータの全ての位相の即時かつ連続的な故障に繋がる。ＰＭＭ１００は、方
法７５０で用いられたオルタネータのシグネチャ認識により、位相の喪失を検出
し得る。これに応じてＰＭＭ１００は、適切なスイッチを開成することでオルタ
ネータに対する要求電力を減少すると共に、図５Ｄに関して記載された警報を提
供し得る。
【００３６】 同様に、ＰＭＭは方法７００，７２０，７５０，７６２を用い、オルタネータ
のロータ巻線の電気短絡又は断線に依る故障からオルタネータを保護し得る。短
絡又は断線状態が発生したとき、オルタネータが生成する電力は減少する。ＰＭ
Ｍ１００は、方法７５０において記載されたようにオルタネータの挙動をそのシ
グネチャと比較することで短絡又は断線を検出し得る。オルタネータに対する要
求電力は方法７６２を使用して減少され得ると共に、警報が提供される。これに
より、オルタネータは不測的に故障するのではなく、次回に予定されたメンテナ
ンス時に修理されることが可能である。
【００３７】 更に、方法７００を用いて獲得されたシグネチャは、オルタネータを駆動する
ベルト／プーリ・システムの故障を検出して対処すべく使用され得る。一般に、
内燃機関はベルト／プーリ駆動システムを用いてオルタネータを駆動する。１つ
の共通する問題は、ベルト及び／又はプーリのスリップである。ベルト若しくは
プーリがスリップしたとき、オルタネータは該オルタネータが生成すべきと設計
された電力を生成し得ない。このスリップ状態により、ベルト、プーリ、オルタ
ネータ軸受、及び、牽引用トラックの他の部分は加熱される。生成される電力の
欠如と熱の蓄積とが組合わさり、車両は駆動不能となり得る。ＰＭＭ１００はこ
れらの状態を検出し得る。これは、エンジン制御モジュール又は他の手段との通
信からエンジン速度を知ると共に、方法７５０を用いてオルタネータのシグネチ
ャのリップルを監視することで達成される。正常条件の下で、オルタネータの周
波数とエンジンの速度の比率は固定比率である。ベルトが破壊し、或いはスリッ
プすると、この比率は変化する。故に、監視されたオルタネータと記憶されたシ
グネチャに対するこの比率の差は、ベルト若しくはプーリのスリップの存在を示
し得る。そのときにＰＭＭ１００は、例えばステップ７６２を用いて適切な処置
を取り得る。
【００３８】 さらに、ＰＭＭ１００は、方法７００，７５０，７６２を用いてフリーホイー
リングを検出して対処し得る。フリーホイーリングは、スタータが回転している
がピニオン・ギヤがエンジンのリング・ギヤと機械的に係合していないときに生
ずる。フリーホイーリングの間においてスタータ（クランクサブシステム）によ
り引き込まれる電流の量は通常より低い。クランクサブシステムにより引き込ま
れる電流のレベルを監視してそれをクランクサブシステムに対するシグネチャと
比較することにより、フリーホイーリングは検出され得る。その場合にＰＭＭ１
００は、例えばステップ７６２を用いて適切な処置を取り得る。
【００３９】 ＰＭＭ１０，１００は、バッテリの状態がさらに最適化されるように牽引用ト
ラックの電力を制御することも可能である。このことを行うために、ＰＭＭ１０
０はバッテリの充電を制御し、警告を発信し、或いは牽引用トラックの電力供給
及びサブシステムを監視及び制御し得る。これにより、ＰＭＭ１０，１００は電
力供給における電力の蓄積を制御する。図６Ａは、バッテリが従来では如何にし
て充電されたか及び本発明による電力管理モジュールが如何にしてバッテリを充
電し得るかを示すグラフ６００である。直線６０２及び６０４は、従来のシステ
ムがバッテリを充電する範囲を温度に対して表している。直線６０６は、バッテ
リに対する所望の又は理想的な充電を温度に対して表している。典型的に従来の
システムは、オルタネータの出力の内で、牽引用トラックの各サブシステムによ
り消費されていない部分を使用してバッテリを充電する。故に、オルタネータの
出力及びバッテリへの電力入力は制御されない。結果として、低温にて従来のシ
ステムはバッテリを過少充電する。これに加えて従来のシステムは、高温にてバ
ッテリを過剰充電する。しかし本発明によるＰＭＭ１００は、広範囲の温度にて
バッテリが理想的に、或いはほぼ理想的に充電される如く牽引用トラックを制御
し得る。直線６０６がバッテリの理想的、好適な挙動を示すため、理想的な充電
を示す直線６０６はこのバッテリのシグネチャと考えることができる。
【００４０】 図６Ｂは、本発明によるＰＭＭ１０，１００を用いてバッテリの充電を制御す
る方法６１０の一実施形態のハイレベルフローチャートである。方法６１０は、
図１Ｆに示された方法５０のステップ５４を実施する。換言すると、方法６１０
は事前に入力されたプログラムに基づきＰＭＭ１０，１００のスイッチを制御す
る。ステップ６１２では、ＰＭＭ１００によりバッテリの状態が決定される。好
適な実施形態においてステップ６１２は、バッテリの温度、そのときの充電量、
及び、バッテリのそのときの温度における好適な充電量を決定する段階を含む。
但しステップ６１２は、他の要因を決定する段階を含み得る。従って、ステップ
６１２はバッテリの挙動を監視するものと捉えることができる。ステップ６１４
では、ＰＭＭ１０，１００によりオルタネータの状態が決定される。ステップ６
１４は好適には、オルタネータの電流出力を決定する段階を含む。次にステップ
６１６では、消費されつつある電力、又は、バッテリの充電に利用可能な電力が
決定される。次にステップ６１８では、バッテリの充電量が好適には理想的充電
量の近傍へと制御される。上記されたように、理想的な充電はバッテリのシグネ
チャとみなすことが可能である。従って、ステップ６１８には、バッテリの充電
を理想に近づけるように制御すべく、バッテリのそのときの特性即ち挙動をシグ
ネチャ（理想充電）と比較することが含まれる。ステップ６１８は、オルタネー
タの出力、牽引用トラックのサブシステムにより消費される電力、又は、バッテ
リへの電力入力の制御を含み得る。例えば、オルタネータは更に少ない電力を出
力すべく制御され得るか、又は、バッテリに対して提供される電力を減少すべく
ＰＷＭが使用され得る。好適な実施形態において、ＰＭＭ１０，１００のスイッ
チはオルタネータ及びバッテリの間に連結される。ＰＭＭ１０，１００は好適に
はＰＷＭを用いて、バッテリを流れる電力を調節すべくスイッチを開閉する。故
に、バッテリの充電が制御され得る。バッテリの充電が理想的に、或いはほぼ理
想的に制御され得ることから、バッテリの性能が高められ、かつ寿命が延ばされ
得る。
【００４１】 図６Ｃは、ステップ６１８を実施してバッテリの充電量を所望レベルへと制御
する方法の一実施形態のハイレベルフローチャートである。ステップ６２０では
、理想的充電量のためにバッテリに供給されるべき理想的電力が決定される。ス
テップ６２０は好適には、図６Ｂに示された方法６１０のステップ６１２で決定
されたバッテリの特性を用いて実施される。図６Ｃを再び参照する。ステップ６
２２において、理想的電力がその他の場合にはバッテリに供給されるであろう電
力よりも低い場合には、オルタネータからバッテリに提供される電力がＰＷＭを
用いて漸減されることによりバッテリに理想的電力が提供される。その他の場合
にバッテリに供給されるであろう電力は好適には、図６Ｂに示された方法６１０
のステップ６１４で決定されたオルタネータの状態と、ステップ６１６において
消費されつつある電力とを用いて決定される。図６Ｃに戻るとステップ６２２は
、バッテリに提供される電力を理想的電力へと漸減するに十分な速度にて、オル
タネータとバッテリとの間の一個以上のスイッチを二方向切替えすることで実施
される。理想的電力がその他の場合にはバッテリに提供されるであろう電力より
も少ない場合には、ステップ６２４により電力がバッテリに提供される。好適な
実施形態においてステップ６２４は、他の電力消費体に対して電力が提供された
後、残存する全ての利用可能な電力をバッテリに提供する。故にＰＷＭを用いて
ＰＭＭ１０，１００は、バッテリを理想的レベルに又はその近傍に充電し得る。
【００４２】 図６Ｄは、本発明によるＰＭＭ１００を用いて電力を制御する方法６５０の一
実施形態のフローチャートである。ステップ６５２では、オルタネータの温度、
電圧及び電流、バッテリの電圧及び電流、及び、サブシステム（電力消費体）の
電圧及び電流がＰＭＭにより監視される。ステップ６５４では、バッテリの充電
の状態、充電速度及び放電速度が計算される。バッテリの状態は、ステップ６５
６にて決定される。ステップ６５８では、バッテリの状態が特定レベルより低く
劣化したか否かが決定される。従って、ステップ６５８はバッテリの監視された
挙動（状態）をシグネチャ（特定レベル）に比較するものとみなされ得る。バッ
テリ状態が特定レベルを下回らない場合には、この方法ではステップ６５２に戻
される。もしそうであれば、ステップ６６０では警報が発せられる。故に、バッ
テリの状態が監視されて所望レベルより高く維持され得る。好適には、所望レベ
ルはバッテリが機能しなくなるレベルより高いものである。警報が提供されるこ
とから、バッテリが機能しなくなる前にユーザはバッテリを取り替えるか他の処
置を取り得る。故に、バッテリの不測の故障が回避され得る。
【００４３】 従って、ＰＭＭは、そのコントローラ、スイッチ、内部センサ又は他の構成要
素を利用して、インテリジェントスイッチとして機能し得る。これによりＰＭＭ
は種々の要因に基づき、ＰＭＭが使用されている装置の種々の部分に対する電力
を制御し得る。結果として、電源の性能は改善され、電源及び装置の他の部分の
信頼性は高められ、且つ、故障は低減される。
【００４４】 インテリジェント電力管理システムに対する方法及びシステムが開示された。
本発明は図示された実施形態により記載されたが、当業者であれば、実施形態に
対する変形例が存在し得ると共にこれらの変形例は本発明の精神及び有効範囲の
範囲内であることを容易に理解し得る。故に当業者であれば、添付の請求の範囲
の精神及び有効範囲から逸脱せずに多くの改変を為し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 本発明によるインテリジェント電力管理システムの一実施形態
のハイレベルブロック図。
【図１Ｂ】 本発明によるインテリジェント電力管理システムの一実施形態
のブロック図。
【図１Ｃ】 装置と連結されたインテリジェント電力管理システムの一実施
形態のブロック図。
【図１Ｄ】 装置と連結されたインテリジェント電力管理システムの一実施
形態のブロック図である。
【図１Ｅ】 インテリジェント電力管理システムのスイッチが装置の一部に
対し如何にして連結されるかを示す一実施形態のブロック図。
【図１Ｆ】 本発明による電力管理モジュールの機能を示すハイレベルフロ
ーチャート。
【図２Ａ】 牽引用トラックで使用される本発明による電力管理モジュール
の一実施形態のハイレベルブロック図。
【図２Ｂ】 牽引用トラックで使用される本発明による電力管理モジュール
の一実施形態の別のハイレベルブロック図。
【図３】 牽引用トラックで使用される本発明による電力管理モジュールの
一実施形態の更に詳細なブロック図。
【図４Ａ】 典型的なスタータ（クランクサブシステム）のシグネチャを示
すグラフ。
【図４Ｂ】 典型的なオルタネータの電流対オルタネータの回転のシグネチ
ャを示すグラフ。
【図４Ｃ】 典型的なオルタネータの出力電圧のシグネチャを示すグラフ。
【図４Ｄ】 位相が喪失された場合におけるオルタネータの出力電圧の挙動
を示すグラフ。
【図５Ａ】 本発明による電力管理モジュールを用いてサブシステムのシグ
ネチャを学習するための方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図５Ｂ】 本発明による電力管理モジュールを用いてサブシステムのシグ
ネチャを利用する方法の一実施形態のハイレベルフローチャート。
【図５Ｃ】 本発明による電力管理モジュールを用いてサブシステムのシグ
ネチャを利用する方法の一実施形態の更に詳細なフローチャート。
【図５Ｄ】 本発明による電力管理モジュールを用いてサブシステムのシグ
ネチャに基づき動作を生じる方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図６Ａ】 従来バッテリが充電される様子、及び、本発明による電力管理
モジュールがバッテリを充電する様子を示すグラフ。
【図６Ｂ】 本発明による電力管理モジュールを用いてバッテリの充電を制
御する方法の一実施形態を示すハイレベルフローチャート。
【図６Ｃ】 本発明による電力管理モジュールを用いて所望レベルへのバッ
テリの充電を制御する方法の一実施形態のハイレベルフローチャート。
【図６Ｄ】 本発明による電力管理モジュールを用いて電力を制御する方法
の一実施形態のフローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジェサ、アリー アミラリ アメリカ合衆国 98121 ワシントン州 シアトル フォース アベニュー 2400 ナンバー 102 (72)発明者 トムセン、イェス デンマーク国 ＤＫ−2300 コペンハーゲ ン エス． イルランドベイ 102

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源に接続された少なくとも１つのスイッチと、 前記スイッチに接続され、少なくとも１つのスイッチの開閉制御を装置の一部
    の挙動のシグネチャに基づいて行うことにより、前記装置の一部に供給される電
    力を同装置の一部のシグネチャに基づいて制御するための少なくとも１つのコン
    トローラとからなる電源を備えた装置において電力を管理するためのシステム。
  2. 【請求項２】 前記装置の一部のシグネチャは前記少なくとも１つのコント
    ローラにロードされる請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記装置の一部のシグネチャは同装置の一部の監視によって
    決定され、これによりシステムに装置の一部のシグネチャの学習を可能にさせる
    請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記装置の一部の挙動に関するデータを受信するための少な
    くとも１つの信号入力と、該少なくとも１つの信号入力は、システムにシグネチ
    ャを提供すべく装置の一部の監視を可能とさせることとからなる請求項３に記載
    のシステム。
  5. 【請求項５】 前記装置の一部の挙動に関するデータを受信するための少な
    くとも１つの信号入力と、該少なくとも１つの信号入力は、前記少なくとも１つ
    のコントローラに前記装置の一部を監視させ、かつその装置の一部のシグネチャ
    に前記データを比較させることを可能にすることとからなる請求項１に記載のシ
    ステム。
  6. 【請求項６】 前記装置の一部にはオルタネータが含まれ、前記データには
    特定時間にオルタネータを流れる電流が含まれる請求項５に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記装置の一部にはオルタネータが含まれ、前記データには
    特定時間に前記オルタネータより出力される電圧が含まれる請求項５に記載のシ
    ステム。
  8. 【請求項８】 前記少なくとも１つのコントローラは、前記データと前記装
    置の一部のシグネチャとの間の差異に基づき前記少なくとも１つのスイッチを操
    作する請求項５に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記装置の一部にはバッテリが含まれる請求項５に記載のシ
    ステム。
  10. 【請求項１０】 前記シグネチャにはバッテリの理想的充電量が含まれる請
    求項９に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記電力供給にはオルタネータが含まれ、前記少なくとも
    １つのスイッチは前記オルタネータとバッテリとの間に接続され、前記少なくと
    も１つのスイッチはバッテリの理想的充電量を提供すべく切り替えられる請求項
    １０に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記シグネチャに基づき警告が発信される請求項１に記載
    のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記装置は自動車用システムであり、前記電源には少なく
    とも１つのオルタネータと少なくとも１つのバッテリとが含まれる請求項１に記
    載のシステム。
  14. 【請求項１４】 （ａ）電源に接続された少なくとも１つのスイッチを設け
    る工程と、 （ｂ）前記スイッチに接続され、少なくとも１つのスイッチの開閉制御を装置
    の一部の挙動のシグネチャに基づいて行うことにより、前記装置の一部に供給さ
    れる電力を同装置の一部のシグネチャに基づいて制御するための少なくとも１つ
    のコントローラを設ける工程とからなる電源を備えた装置において電力を管理す
    るための方法。
  15. 【請求項１５】 前記装置の一部のシグネチャは前記少なくとも１つのコン
    トローラにロードされる請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記装置の一部のシグネチャは同装置の一部の監視によっ
    て決定され、これによりシステムに装置の一部のシグネチャの学習を可能にさせ
    る請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 （ｃ）前記装置の一部の挙動に関するデータを受信するた
    めの少なくとも１つの信号入力を設ける工程からなり、同少なくとも１つの信号
    入力は、システムにシグネチャを提供すべく装置の一部の監視を可能とさせる請
    求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 （ｃ）前記装置の一部の挙動に関するデータを受信するた
    めの少なくとも１つの信号入力を設ける工程からなり、前記少なくとも１つの信
    号入力は、少なくとも１つのコントローラに前記装置の一部を監視させ、かつそ
    の装置の一部のシグネチャに前記データを比較させることを可能にさせる請求項
    １４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記装置の一部にはオルタネータが含まれ、前記データに
    は特定時間にオルタネータを流れる電流が含まれる請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記装置の一部にはオルタネータが含まれ、前記データに
    は特定時間に前記オルタネータより出力される電圧が含まれる請求項１８に記載
    の方法。
  21. 【請求項２１】 前記少なくとも１つのコントローラは、前記データと前記
    装置の一部のシグネチャとの間の差異に基づき前記少なくとも１つのスイッチを
    操作する請求項１８に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記装置の一部にはバッテリが含まれる請求項１８に記載
    の方法。
  23. 【請求項２３】 前記シグネチャには前記バッテリの理想的充電量が含まれ
    る請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記電源にはオルタネータが含まれ、前記少なくとも１つ
    のスイッチは前記オルタネータとバッテリとの間に接続され、前記少なくとも１
    つのスイッチはバッテリの理想的充電量を提供すべく切り替えられる請求項２３
    に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記シグネチャに基づき警告が発信される請求項１４に記
    載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記装置は自動車用システムであり、前記電源には少なく
    とも１つのオルタネータと少なくとも１つのバッテリとが含まれる請求項１４に
    記載の方法。
  27. 【請求項２７】 （ａ）装置の一部の挙動を決定すべく該装置の一部を監視
    する工程と、 （ｂ）前記装置の一部の挙動を該装置の一部のシグネチャと比較する工程と、 （ｃ）前記装置の一部の挙動及びシグネチャに基づいて、電源、コントローラ
    、及び前記装置の一部に接続された少なくとも１つのスイッチを操作すべく、少
    なくとも１つのコントローラを利用する工程とからなる電源を備えた装置におい
    て電力を管理するためのシステム。
  28. 【請求項２８】 前記装置の一部のシグネチャは前記少なくとも１つのコン
    トローラにロードされる請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 （ｄ）前記装置の一部のシグネチャを決定する工程からな
    る請求項２７に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 （ｄ１）前記装置の一部の挙動のサンプルを得る工程と、 （ｄ２）十分な数量のサンプルが得られたか否かを決定する工程と、 （ｄ３）十分な数量のサンプルが得られた場合には前記サンプルを使用して装
    置の一部のシグネチャを提供する工程と、 （ｄ４）十分な数量のサンプルが得られていない場合には工程（ｄ１），（ｄ
    ２）を反復する工程とからなる請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記比較する工程（ｃ）は、 （ｃ１）前記装置の一部の挙動と装置の一部のシグネチャとの間に特定の差異
    が存在するか否かを決定する工程からなる請求項２７に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 （ｄ）特定の差異が存在する場合には警告を発信する工程
    からなる請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記装置の一部にはオルタネータが含まれ、前記監視する
    工程（ａ）は特定時間における同オルタネータに流れる電流を監視する請求項２
    ７に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記装置の一部にはオルタネータが含まれ、前記監視する
    工程（ａ）は特定時間における同オルタネータより出力された電圧を監視する請
    求項２７に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記利用する工程（ｃ）には、 （ｃ１）前記装置の一部のデータとシグネチャとの間の差異に基づいて前記少
    なくとも１つのスイッチを開閉すべく前記少なくとも１つのコントローラを利用
    する工程が含まれる請求項３１に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 （ｄ）警告を発信すべく前記コントローラを使用する工程
    は前記シグネチャ及び挙動に基づいて提供される工程からなる請求項２７に記載
    の方法。
  37. 【請求項３７】 前記装置の一部にはバッテリが含まれる請求項２７に記載
    の方法。
  38. 【請求項３８】 前記シグネチャには前記バッテリの理想的充電量が含まれ
    る請求項２７に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記電源にはオルタネータが含まれ、前記少なくとも１つ
    のスイッチは前記オルタネータとバッテリとの間に接続され、前記少なくとも１
    つのスイッチは同バッテリの理想的充電量を提供すべく切り替えられる請求項３
    ８に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記装置は自動車用システムであり、前記電源には少なく
    とも１つのオルタネータと少なくとも１つのバッテリとが含まれる請求項２７に
    記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記比較する工程（ｃ）は前記少なくとも１つのオルタネ
    ータの位相の喪失を検出することが可能である請求項４０に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記比較する工程（ｃ）は前記少なくとも１つのオルタネ
    ータの電気的短絡又は断線状態を検出することが可能である請求項４０に記載の
    方法。
  43. 【請求項４３】 前記少なくとも１つのオルタネータは少なくとも１つのベ
    ルト及びプーリシステムを有し、前記比較する工程（ｃ）は同ベルト及びプーリ
    システムの故障を検出することが可能である請求項４０に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記装置の一部にはクランクサブシステムが含まれ、前記
    比較する工程（ｃ）は同クランクサブシステムの故障を検出することが可能であ
    る請求項２７に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記比較する工程（ｃ）はクランクサブシステムのフリー
    ホイーリングを検出することが可能である請求項４４に記載の方法。
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