▶ ハミルトン・サンドストランド・コーポレイションの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-10
(45)【発行日】2022-01-13
(54)【発明の名称】宇宙船のための電力管理及び分配構造
(51)【国際特許分類】
B64G 1/66 20060101AFI20220105BHJP
B64G 1/42 20060101ALI20220105BHJP
B64G 1/44 20060101ALI20220105BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20220105BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20220105BHJP
【ＦＩ】
B64G1/66 B
B64G1/42
B64G1/44
H02J7/34
H02J7/35 A
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2018030244
(22)【出願日】2018-02-23
(65)【公開番号】P2018140775
(43)【公開日】2018-09-13
【審査請求日】2020-08-25
(31)【優先権主張番号】15/443,627
(32)【優先日】2017-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500107762
【氏名又は名称】ハミルトン・サンドストランド・コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】ＨＡＭＩＬＴＯＮ ＳＵＮＤＳＴＲＡＮＤ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(74)【代理人】
【識別番号】100092613
【弁理士】
【氏名又は名称】富岡 潔
(72)【発明者】
【氏名】グレゴリー アイ．ロズマン
(72)【発明者】
【氏名】マイケル アンソニー フットレル
【審査官】長谷井 雅昭
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－２６６５５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００６／１３７３１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－１６８２７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／００７３７１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０２－１０１９３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】James F. Soeder and Robert J. Frye，Overview and Evolution of the LeRC PMAD DC Testbed，NASA Technical Memorandom 105842，米国，NASA，1992年08月，1-8，https://ntrs.nasa.gov/search.jsp，URL入力文字数が不足のため上位アドレス
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｇ １／６６
Ｈ０２Ｊ ７／３５
Ｂ６４Ｇ １／４２
Ｂ６４Ｇ １／４４
Ｈ０２Ｊ ７／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の太陽電池と、第１の超コンデンサと、第１のバッテリとの少なくとも１つを備えている、第１の複数の電源と、前記第１の複数の電源から電力を受領するように構成された、第１のコレクタバスと、
前記第１のコレクタバスから電力を受領するように構成された、制御されていないＤＣバスと、
前記制御されていないＤＣバスから第１の電力を受領するように構成された、被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、
前記制御されていないＤＣバスから第２の電力を受領するように構成された、第１の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記被制御ＨＶＤＣバスから第１の電力を受領するように構成された、第１の二次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、
前記被制御ＨＶＤＣバスからの前記第１の電力と、前記第１の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータからの前記第２の電力との少なくとも１つを受領するように構成された、第１の一次ＰＤＵと、を備え、
前記第１の一次ＰＤＵが、一次負荷に電力を供給するように構成されており、
前記被制御ＨＶＤＣバスから前記第１の電力を受領し、前記第１の一次ＰＤＵに前記第１の電力を供給するように構成された、一次負荷ＨＶＤＣバスと、
前記一次負荷ＨＶＤＣバスに電子的に結合され、前記一次負荷ＨＶＤＣバスに電力を供給するように構成された、超コンデンサと、をさらに備え、
第２の太陽電池と、第２の超コンデンサと、第２のバッテリとの少なくとも１つを備えている、第２の複数の電源と、
前記第２の複数の電源から電力を受領するように構成された、第２のコレクタバスと、
前記制御されていないＤＣバスから第３の電力を受領するように構成された、被制御低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、
前記制御されていないＤＣバスから第４の電力を受領するように構成された、第２の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記被制御ＬＶＤＣバスから前記第３の電力を受領するように構成された、第２の二次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、
前記被制御ＬＶＤＣバスからの前記第３の電力と、前記第２の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータからの前記第４の電力との少なくとも１つを受領するように構成された、第２の一次ＰＤＵと、をさらに備え、
前記制御されていないＤＣバスが、前記第２のコレクタバスから電力を受領するように構成されている、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システム。
【請求項2】
前記第１のコレクタバスにより、前記第１の複数の電源から受領された前記電力を制御するように構成されるとともに、前記第２のコレクタバスにより、前記第２の複数の電源から受領された前記電力を制御するように構成された、メインの負荷共有レギュレータをさらに備え、前記第１のコレクタバスと、前記第２のコレクタバスとが並列に接続され、
前記被制御ＨＶＤＣバスが、前記制御されていないＤＣバスから
第１の中間被制御バスと直列に接続された、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
第２の中間被制御バスと直列に接続された、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
を介して電力を受領するように構成され、
前記第１の中間被制御バスと、前記第２の中間被制御バスとが並列に接続されている、請求項１に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項3】
メインの負荷共有レギュレータと、前記メインの負荷共有レギュレータと電子通信している、第１のコレクタバスと、
前記第１のコレクタバスに電力を供給するように構成された、第１の複数の電源と、
前記第１のコレクタバスと電子通信しており、前記第１のコレクタバスから電力を受領するように構成された、制御されていないＤＣバスと、
前記制御されていないＤＣバスと電子通信している、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記制御されていないＤＣバスと電子通信している、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している第１の中間負荷共有レギュレータであって、前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された、前記第１の中間負荷共有レギュレータと、
前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第１の中間被制御バスと、
前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第２の中間被制御バスであって、前記第１の中間被制御バスと、前記第２の中間被制御バスとが並列に接続されている、前記第２の中間被制御バスと、
前記第１の中間被制御バスと、前記第２の中間被制御バスとの少なくとも１つから電力を受領するように構成された、被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、
前記被制御ＨＶＤＣバスから電力を受領するように構成された、一次負荷ＨＶＤＣバスと、
前記一次負荷ＨＶＤＣバスに電力を供給するように構成された、第１の電源と、
一次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、
前記制御されていないＤＣバスから電力を受領するように構成されるとともに、前記一次ＰＤＵに電力を供給するように構成された、一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記一次ＰＤＵが、第１の負荷に電力を供給するように構成されている、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システム。
【請求項4】
前記メインの負荷共有レギュレータと電子通信しているとともに、前記制御されていないＤＣバスと電子通信している、第２のコレクタバスと、前記第２のコレクタバスに電力を供給するように構成された、第２の複数の電源と、
前記制御されていないＤＣバスと電子通信している、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記制御されていないＤＣバスと電子通信している、第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第２の中間負荷共有レギュレータであって、前記第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された、前記第２の中間負荷共有レギュレータと、
前記第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第３の中間被制御バスと、
前記第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第４の中間被制御バスであって、前記第３の中間被制御バスと、前記第４の中間被制御バスとが並列に接続されている、前記第４の中間被制御バスと、
前記第３の中間被制御バスと、前記第４の中間被制御バスとの少なくとも１つから電力を受領するように構成された、被制御低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、
前記被制御ＬＶＤＣバスから電力を受領するように構成された、一次負荷ＬＶＤＣバスと、
前記一次負荷ＬＶＤＣバスに電力を供給するように構成された、第２の電源と、
第２の一次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、
前記制御されていないＤＣバスから電力を受領するように構成されるとともに、前記第２の一次ＰＤＵに電力を供給するように構成された、第２の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、をさらに備え、
前記第２の一次ＰＤＵが、第２の負荷に電力を供給するように構成されている、請求項３に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項5】
前記第１のコレクタバスと、前記第２のコレクタバスとが並列に接続されている、請求項４に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項6】
前記制御されていないＤＣバスが、前記第１のコレクタバスと直列に接続されているとともに、前記第２のコレクタバスと直列に接続されている、請求項５に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項7】
前記第１のコレクタバスと、前記制御されていないＤＣバスと、前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１の中間被制御バスと、前記被制御ＨＶＤＣバスとが直列に接続されている、請求項６に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項8】
前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとが並列に接続されている、請求項７に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項9】
前記第１の負荷が高電圧負荷を含み、前記第２の負荷が低電圧負荷を含んでいる、請求項８に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項10】
前記第１の複数の電源が、前記第１のコレクタバスに第１の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して電力を供給するように構成された、第１の太陽電池と、
前記第１のコレクタバスと、前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電子通信している、第１のバッテリと、
前記第１のコレクタバスと電子通信しており、前記第１のコレクタバスから前記第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、前記第１のコレクタバスに前記第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することとの少なくとも１つを行うように構成されている、第１の超コンデンサと、を備え、
前記第２の複数の電源が、
前記第２のコレクタバスに、第２の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して電力を供給するように構成された、第２の太陽電池と、
前記第２のコレクタバスと、前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電子通信している、第２のバッテリと、
前記第２のコレクタバスと電子通信しており、前記第２のコレクタバスから第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、前記第２のコレクタバスに前記第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することとの少なくとも１つを行うように構成されている、第２の超コンデンサと、を備え、
前記メインの負荷共有レギュレータが、前記第１のＭＰＰＴコンバータ、前記第２のＭＰＰＴコンバータ、前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、
前記第１のバッテリが、前記第１のコレクタバスから前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、前記第１のコレクタバスに前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することとの少なくとも１つを行うように構成されている、請求項９に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項11】
前記第１の電源が第１の超コンデンサを備え、前記第２の電源が第２の超コンデンサを備えている、請求項４に記載のＰＭＡＤシステム。
【請求項12】
第１のコレクタバスにより、第１の複数の電源から電力を受領することと、第２のコレクタバスにより、第２の複数の電源から電力を受領することと、
メインの負荷共有レギュレータにより、前記第１のコレクタバスによって受領される前記電力、及び、前記第２のコレクタバスによって受領される前記電力を制御することと、
制御されていないＤＣバスにより、前記第１のコレクタバスと、前記第２のコレクタバスとの少なくとも１つから電力を受領することであって、前記第１のコレクタバスと前記第２のコレクタバスとが並列に接続されている、前記受領することと、
被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスにより、前記制御されていないＤＣバスから電力を受領することと、
一次負荷ＨＶＤＣバスにより、前記被制御ＨＶＤＣバスから電力を受領することと、
一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにより、前記制御されていないＤＣバスから電力を受領することと、
一次電力分配ユニット（ＰＤＵ）により、前記一次負荷ＨＶＤＣバスと、前記一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとの少なくとも１つから電力を受領することと、を含み、
前記一次負荷ＨＶＤＣバスにより、コンデンサから双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、
前記一次負荷ＨＶＤＣバスにより、前記負荷から電力を受領することとの少なくとも１つをさらに含む、負荷への電力の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は概して、電力システムに関し、より詳細には、宇宙船のための電力システムの設計に関する。
【背景技術】
【0002】
宇宙船は通常、宇宙船に搭載された様々な電子装置及び／または電気機械装置に給電するための、電力システムを採用している。蓄電キャパシティは、宇宙旅行の遠い性質に起因して、宇宙飛行の間、制限される場合がある。太陽電池は、電力システムのための再生可能エネルギ源を提供するために使用される場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システムは、様々な実施形態に関して開示される。ＰＭＡＤシステムは、第１の太陽電池と、第１の超コンデンサと、第１のバッテリとの少なくとも１つを備えている、第１の複数の電源と、第１の複数の電源から電力を受領するように構成された、第１のコレクタバスと、第１のコレクタバスから電力を受領するように構成された、制御されていないＤＣバスと、制御されていないＤＣバスから第１の電力を受領するように構成された、被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、制御されていないＤＣバスから第２の電力を受領するように構成された、第１の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、被制御ＨＶＤＣバスから第１の電力を受領するように構成された、第１の二次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、被制御ＨＶＤＣバスからの第１の電力と、第１の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータからの第２の電力との少なくとも１つを受領するように構成された、第１の一次ＰＤＵと、を備え得、第１の一次ＰＤＵが、一次負荷に電力を供給するように構成されている。
【0004】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステムは、被制御ＨＶＤＣバスから第１の電力を受領し、第１の一次ＰＤＵに第１の電力を供給するように構成された、一次負荷ＨＶＤＣバスと、一次負荷ＨＶＤＣバスに電子的に結合され、一次負荷ＨＶＤＣバスに電力を供給するように構成された、超コンデンサと、をさらに備え得る。ＰＭＡＤシステムは、第２の太陽電池と、第２の超コンデンサと、第２のバッテリとの少なくとも１つを備えている、第２の複数の電源と、第２の複数の電源から電力を受領するように構成された、第２のコレクタバスと、制御されていないＤＣバスから第３の電力を受領するように構成された、被制御低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、制御されていないＤＣバスから第４の電力を受領するように構成された、第２の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、被制御ＬＶＤＣバスから第３の電力を受領するように構成された、第２の二次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、被制御ＬＶＤＣバスからの第３の電力と、第２の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータからの第４の電力との少なくとも１つを受領するように構成された、第２の一次ＰＤＵと、をさらに備え得、制御されていないＤＣバスが、第２のコレクタバスから電力を受領するように構成されている。ＰＭＡＤシステムは、第１のコレクタバスにより、第１の複数の電源から受領された電力を制御するように構成されるとともに、第２のコレクタバスにより、第２の複数の電源から受領された電力を制御するように構成された、メインの負荷共有レギュレータをさらに備え得る。第１のコレクタバスと、第２のコレクタバスとは、並列に接続され得る。被制御ＨＶＤＣバスは、制御されていないＤＣバスから、第１の中間被制御バスと直列に接続された、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２の中間被制御バスと直列に接続された、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を介して電力を受領するように構成され得、第１の中間被制御バスと、第２の中間被制御バスとが並列に接続されている。
【0005】
ＰＭＡＤシステムは、様々な実施形態に関して開示される。ＰＭＡＤシステムは、メインの負荷共有レギュレータと、メインの負荷共有レギュレータと電子通信している、第１のコレクタバスと、第１のコレクタバスに電力を供給するように構成された、第１の複数の電源と、第１のコレクタバスと電子通信しており、第１のコレクタバスから電力を受領するように構成された、制御されていないＤＣバスと、制御されていないＤＣバスと電子通信している、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御されていないＤＣバスと電子通信している、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している第１の中間負荷共有レギュレータであって、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された、第１の中間負荷共有レギュレータと、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第１の中間被制御バスと、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第２の中間被制御バスであって、第１の中間被制御バスと、第２の中間被制御バスとが並列に接続されている、第２の中間被制御バスと、第１の中間被制御バスと、第２の中間被制御バスとの少なくとも１つから電力を受領するように構成された、被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、被制御ＨＶＤＣバスから電力を受領するように構成された、一次負荷ＨＶＤＣバスと、一次負荷ＨＶＤＣバスに電力を供給するように構成された、第１の電源と、一次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、制御されていないＤＣバスから電力を受領するように構成されるとともに、一次ＰＤＵに電力を供給するように構成された、一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え得、一次ＰＤＵが、第１の負荷に電力を供給するように構成されている。
【0006】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステムは、メインの負荷共有レギュレータと電子通信しているとともに、制御されていないＤＣバスと電子通信している、第２のコレクタバスと、第２のコレクタバスに電力を供給するように構成された、第２の複数の電源と、制御されていないＤＣバスと電子通信している、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御されていないＤＣバスと電子通信している、第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第２の中間負荷共有レギュレータであって、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するように構成された、第２の中間負荷共有レギュレータと、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第３の中間被制御バスと、第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信している、第４の中間被制御バスであって、第３の中間被制御バスと、第４の中間被制御バスとが並列に接続されている、第４の中間被制御バスと、第３の中間被制御バスと、第４の中間被制御バスとの少なくとも１つから電力を受領するように構成された、被制御低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、被制御ＬＶＤＣバスから電力を受領するように構成された、一次負荷ＬＶＤＣバスと、一次負荷ＬＶＤＣバスに電力を供給するように構成された、第２の電源と、第２の一次電力分配ユニット（ＰＤＵ）と、制御されていないＤＣバスから電力を受領するように構成されるとともに、第２の一次ＰＤＵに電力を供給するように構成された、第２の一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、をさらに備え得、第２の一次ＰＤＵが、第２の負荷に電力を供給するように構成されている。第１のコレクタバスと、第２のコレクタバスとは、並列に接続され得る。制御されていないＤＣバスは、第１のコレクタバスと直列に接続されているとともに、第２のコレクタバスと直列に接続され得る。第１のコレクタバスと、制御されていないＤＣバスと、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１の中間被制御バスと、被制御ＨＶＤＣバスとは、直列に接続され得る。第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとは、並列に接続され得る。第１の負荷が高電圧負荷を含み得、第２の負荷が低電圧負荷を含み得る。第１の複数の電源は、第１のコレクタバスに第１の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して電力を供給するように構成された、第１の太陽電池と、第１のコレクタバスと、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電子通信している、第１のバッテリと、第１のコレクタバスと電子通信しており、第１のコレクタバスから第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、第１のコレクタバスに第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することとの少なくとも１つを行うように構成されている、第１の超コンデンサと、を備え得る。第２の複数の電源は、第２のコレクタバスに、第２の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して電力を供給するように構成された、第２の太陽電池と、第２のコレクタバスと、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電子通信している、第２のバッテリと、第２のコレクタバスと電子通信しており、第２のコレクタバスから第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、第２のコレクタバスに第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することとの少なくとも１つを行うように構成されている、第２の超コンデンサと、を備え得る。メインの負荷共有レギュレータは、第１のＭＰＰＴコンバータ、第２のＭＰＰＴコンバータ、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し得る。第１のバッテリは、第１のコレクタバスから第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することと、第１のコレクタバスに第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することとの少なくとも１つを行うように構成され得る。第１の電源は第１の超コンデンサを備え得、第２の電源は第２の超コンデンサを備え得る。
【0007】
様々な実施形態に係る、負荷に電力を供給するための方法が開示される。負荷への電力の供給方法は、第１のコレクタバスにより、第１の複数の電源から電力を受領することと、第２のコレクタバスにより、第２の複数の電源から電力を受領することと、メインの負荷共有レギュレータにより、第１のコレクタバスによって受領される電力、及び、第２のコレクタバスによって受領される電力を制御することと、制御されていないＤＣバスにより、第１のコレクタバスと、第２のコレクタバスとの少なくとも１つから電力を受領することであって、第１のコレクタバスと第２のコレクタバスとが並列に接続されている、受領することと、被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスにより、制御されていないＤＣバスから電力を受領することと、一次負荷ＨＶＤＣバスにより、被制御ＨＶＤＣバスから電力を受領することと、一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにより、制御されていないＤＣバスから電力を受領することと、一次電力分配ユニット（ＰＤＵ）により、一次負荷ＨＶＤＣバスと、一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとの少なくとも１つから電力を受領することと、を含み得る。
【0008】
様々な実施形態では、本方法は、一次負荷ＨＶＤＣバスにより、コンデンサから双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を受領することをさらに含み得る。本方法は、一次負荷ＨＶＤＣバスにより、負荷から電力を受領することをさらに含み得る。
【0009】
上述の特徴、要素、ステップ、または方法は、本明細書において別様に明確に示されていない限り、排他的になることなく、様々な組合せで組み合わせられ得る。これら特徴、要素、ステップ、または方法、及び、開示の実施形態の操作は、以下の詳細な説明及び添付の図面に照らして、より明らかになるであろう。
【0010】
本開示の主題は、明細書のまとめ部分において、特に指摘されるか、明確に請求される。しかし、本開示のより完全な理解が、図面に関して考慮する場合、詳細な説明及び特許請求の範囲を参照することにより、最適に得られる場合がある。図中、同様の参照符号は同様の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】様々な実施形態に係る、一次負荷のサポートを伴う、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システムの概略図である。
【図1B】様々な実施形態に係る、一次負荷のサポートを伴う、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システムの概略図である。
【図1C】様々な実施形態に係る、一次負荷のサポートを伴う、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システムの概略図である。
【図1D】様々な実施形態に係る、一次負荷のサポートを伴う、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システムの概略図である。
【図2】様々な実施形態に係る、一次負荷と電子通信している電力分配ユニット（ＰＤＵ）の概略図である。
【図3】様々な実施形態に係る、一次負荷と電子通信している電力分配ユニット（ＰＤＵ）の概略図である。
【図4】様々な実施形態に係る、負荷に電力を供給するための方法を示す図である。
【図5】様々な実施形態に係る、第１の太陽電池及び第２の太陽電池によって供給される電力を制御するように構成された負荷共有レギュレータの概略図である。
【図6】様々な実施形態に係る、第１のバッテリ及び第２のバッテリによって供給される電力を制御するように構成された負荷共有レギュレータの概略図である。
【図7】様々な実施形態に係る、制御されていないＤＣバスと、並列に接続された第１のＤＣ／ＤＣコンバータと第２のＤＣ／ＤＣコンバータとのための、負荷共有レギュレータの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
様々な実施形態の詳細な説明が、本明細書において、例として様々な実施形態を示す添付図面を参照する。これら様々な実施形態が、当業者が本発明を実施することを可能にするように十分に詳細に記載されているが、他の実施形態が実現され得、また、その論理的、化学的、及び機械的変形が、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく行われ得ることを理解されたい。このため、本明細書の詳細な説明は、もっぱら例示を目的として提供されるものであり、限定を目的として提供されるものではない。たとえば、方法またプロセスの記載のいずれかに述べられる各ステップは、任意の順番で実行され得、提示されている順番に必ずしも限定されるものではない。さらに、単数に対するいずれの参照も、複数の実施形態を含んでおり、また、２つ以上の構成要素またはステップに対するいずれの参照も、単数の実施形態またはステップを含み得る。また、取り付けられているか、固定されているか、接続されているか、などのいずれの参照も、恒久的なもの、取外し可能なもの、一時的なもの、部分的なもの、完全なもの、及び／または任意の他の可能性のある取付けのオプションを含み得る。さらに、接触していないこと（または類似のフレーズ）のいずれの参照も、やはり、低減された接触、または最小の接触を含み得る。
【0013】
本明細書における詳細な説明では、「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「様々な実施形態（ｖａｒｉｏｕｓ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」などに対する参照は、記載の実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、すべての実施形態が、その特定の特徴、構造、または特性を必ずしも含まない場合があることを示している。さらに、そのようなフレーズは、必ずしも同じ実施形態を参照していない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が一実施形態と繋げて記載されている場合、明確に記載されているかどうかに関わらず、他の実施形態と繋がっているそのような特徴、構造、または特性に影響を及ぼすことが、当業者の知識内にあることを述べている。詳細な説明を読んだ後は、関連技術（複数の場合もある）の当業者には、代替実施形態において、本開示をどのように実施するかが明らかになるであろう。
【0014】
システムプログラムの指示及び／またはコントローラの指示は、その中に指示を記録した、持続性、有形のコンピュータ可読媒体にロードされている場合がある。このコンピュータ可読媒体は、コントローラによる実行に応じて、コントローラに、様々な操作を実施させる。「持続性（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）」との用語は、伝播する、それ自体は一時的な信号を、特許請求する範囲から除去するものと理解されるものであり、伝播する、それ自体は一時的な信号のみではない、すべてのスタンダードなコンピュータ可読媒体の権利を放棄しない。別様に述べられている場合、「持続性コンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）」及び「持続性コンピュータ可読記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」との用語の意味は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１０１の下で、特許可能な主題の範囲外となる、Ｉｎ Ｒｅ Ｎｕｉｊｔｅｎに見られる、一時的なコンピュータ可読媒体のそれらタイプのみを除くように解釈されるものとする。
【0015】
本明細書で使用される場合、「電子通信（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」は、物理的結合（たとえば、「電気通信（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」または「電気的に結合されている（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」）を伴うか、物理的結合なしで、かつ、電磁場を介して（たとえば、「誘導通信（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」または「誘導的に結合した（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」または「誘導結合（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」）の、電子信号の通信を意味する。これについては、「電子通信」との用語の使用は、「電気通信」と「誘導通信」との両方を含んでいる。
【0016】
本明細書で使用される場合、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」または「結合した（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、「電子通信している（ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」ことを意味する。本明細書で使用される場合、「直接の電子通信（ｄｉｒｅｃｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）」は、ワイヤなどの、電力の線以外の「電子通信」における中間デバイスなしでの電子信号の通信を意味している。
【0017】
本明細書に記載される電力システムは、電力を負荷に搬送する際の冗長性を提供して、宇宙船の安全な離陸、フライト、及び着陸を維持し得る。本明細書に記載される電力システムは、正常な動作の間、パワーエレクトロニクスの構成要素上の電気的及び熱的ストレスを低減し得る。本明細書に記載される電力システムは、電力システムを必要以上に大型化することなく、迅速な加速または再生などの、通常はアクチュエータの動作と関連付けられた動的ピーク電力を支持し得る。本明細書に記載される電力システムは、一次負荷の１つが短絡回路または過負荷の条件にある間、電源バスに接続された一次負荷の電圧の波及効果を最小にし得る。本明細書に記載される電力システムは、電流がタイム・トリップ・カーブの特性を満たすように、高い過負荷の可能性を満たす場合がある。本明細書に記載される電力システムは、固形状態の電源コントローラ（ＳＳＰＣ）のサイズを低減することを可能にする場合がある。
【0018】
図１Ａから図１Ｄを参照すると、様々な実施形態に係る、一次負荷のサポートを伴う、電力管理及び分配（ＰＭＡＤ）システム１００が示されている。ＰＭＡＤシステム１００は、図１Ａ及び図１Ｃに示す高電圧システム、ならびに、図１Ｂ及び図１Ｄに示す低電圧システムを含み得る。図１Ａを参照すると、ＰＭＡＤシステム１００は、複数の電源（本明細書においては、第１の複数の電源とも呼ばれる）１０２を含み得る。電源１０２は、太陽電池（本明細書においては、第１の太陽電池とも呼ばれる）１０４、バッテリ（本明細書においては、第１のバッテリとも呼ばれる）１０６、及び／または超コンデンサ（本明細書においては、第１の超コンデンサとも呼ばれる）１０８を含み得る。太陽電池１０４は、太陽光起電性電源システムを備え得る。バッテリ１０６は、リチウムイオンバッテリを備え得る。ＰＭＡＤシステム１００は、制御されていない直流（ＤＣ）バス１２０を含み得る。電源１０２は、制御されていないＤＣバス１２０に電力を供給し得る。太陽電池１０４は、制御されていないＤＣバス１２０に電力を供給し得る。バッテリ１０６は、制御されていないＤＣバス１２０に電力を供給し得る。超コンデンサ１０８は、制御されていないＤＣバス１２０に電力を供給し得る。
【0019】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータ（本明細書においては、第１のＭＰＰＴコンバータとも呼ばれる）１１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１１４、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１１６を含み得る。ＭＰＰＴコンバータ１１２は、太陽電池１０４と制御されていないＤＣバス１２０との間に結合され得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４は、バッテリ１０６と制御されていないＤＣバス１２０との間に結合され得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６は、超コンデンサ１０８と制御されていないＤＣバス１２０との間に結合され得る。
【0020】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、電源１０２と制御されていないＤＣバス１２０との間に直列に接続された第１のコレクタバス１１８を含み得る。これに関し、電源１０２は、第１のコレクタバス１１８を介して、制御されていないＤＣバス１２０に電力を供給し得る。第１のコレクタバス１１８は、太陽電池１０４から、ＭＰＰＴコンバータ１１２を介して電力を受領し得る。第１のコレクタバス１１８は、バッテリ１０６から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４を介して電力を受領し得る。第１のコレクタバス１１８は、超コンデンサ１０８から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６を介して電力を受領し得る。様々な実施形態では、バッテリ１０６は、太陽電池１０４から、第１のコレクタバス１１８を介して電力を受領し得る。様々な実施形態では、超コンデンサ１０８は、太陽電池１０４から、第１のコレクタバス１１８を介して電力を受領し得る。太陽電池１０４は、バッテリ１０６が、たとえば閾値よりも小である電荷を有するのに応じて、バッテリ１０６に、第１のコレクタバス１１８を介して電力を供給し得る。太陽電池１０４は、太陽電池１０４が太陽光を受ける間、太陽電池１０４が第１のコレクタバス１１８に電力を供給するのに応じて、バッテリ１０６に、第１のコレクタバス１１８を介して電力を供給し得る。同様に、太陽電池１０４は、超コンデンサ１０８に、第１のコレクタバス１１８を介して電力を供給し得る。
【0021】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１３０を含み得る。ＰＭＡＤシステム２００は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１３２を含み得る。ＰＭＡＤシステム１００は、中間負荷共有レギュレータ（本明細書においては、第１の中間負荷共有レギュレータとも呼ばれる）１３４を含み得る。ＰＭＡＤシステム１００は、第１の中間被制御バス１３６と、第２の中間被制御バス１３８とを含み得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領し得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領し得る。中間負荷共有レギュレータ１３４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と電子通信し、かつ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２と電子通信している場合がある。中間負荷共有レギュレータ１３４は、第１の中間被制御バス１３６により、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から受領された電力を制御し得る。中間負荷共有レギュレータ１３４は、第２の中間被制御バス１３８により、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２から受領された電力を制御し得る。第１の中間被制御バス１３６と第２の中間被制御バス１３８とは、並列に構成され得る。ＰＭＡＤシステム１００は、被制御高電圧直流（ＨＶＤＣ）バス１４０を含み得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、制御されていないＤＣバス１２０と、被制御ＨＶＤＣバス１４０との間に直列に接続され得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は、制御されていないＤＣバス１２０と、被制御ＨＶＤＣバス１４０との間に直列に接続され得る。被制御ＨＶＤＣバス１４０は、第１の中間被制御バス１３６及び／または第２の中間被制御バス１３８から電力を受領し得る。これに関し、制御されていないＤＣバス１２０は、被制御ＨＶＤＣバス１４０に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２を介して電力を供給し得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は、各々が直流電気に関し絶縁されている場合がある。
【0022】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、電力分配ユニット（ＰＤＵ）（本明細書においては、第１の二次ＰＤＵとも呼ばれる）１５０を含み得る。様々な実施形態では、ＰＤＵ１５０は、直接の電子通信において、被制御ＨＶＤＣバス１４０と接続され得る。ＰＤＵ１５０は、被制御ＨＶＤＣバス１４０からの電力を負荷１５２に分配し得る。ＰＤＵ１５０は、電気ヒューズ、回路ブレーカ、及び／または固体電力コントローラ（ＳＳＰＣ）を備え得る。負荷１５２は、本明細書においては、第１の複数の二次負荷と呼ばれる場合がある。たとえば、負荷１５２は、ライトまたは、電力を受領するように構成された他の二次電気デバイスを含み得る。
【0023】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２を含み得る。一次負荷ＨＶＤＣバス１４２は、被制御ＨＶＤＣバス１４０から電力を受領し得る。ＰＭＡＤシステム１００は、超コンデンサ１２２及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２４を含み得る。超コンデンサ１２２は、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２４を介して電力を供給し得る。ＰＭＡＤシステム１００は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１４４を含み得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４は、直流電気に関し絶縁されている場合がある。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４は、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領し得る。
【0024】
図１Ａと図１Ｃとを組み合わせて参照すると、ＰＭＡＤシステム１００は、ＰＤＵ１６０を含み得る。ＰＤＵ１６０は、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２から、及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４から、電力を受領し得る。様々な実施形態では、ＰＤＵ１６０は、直接の電子通信において、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２と接続され得る。様々な実施形態では、ＰＤＵ１６０は、直接の電子通信において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４と接続され得る。ＰＤＵ１６０は、前述の電力を様々な一次負荷１６２に向ける場合がある。様々な実施形態では、一次負荷１６２は、アクチュエータ、モータ、または、電力を受領するように構成された任意の他の電子デバイスを備え得る。これに関し、ＰＤＵ１６０は、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２を介しての電力信号（本明細書においては、第１の電力とも呼ばれる）１４６、及び／または、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４を介しての電力信号（本明細書においては、第２の電力とも呼ばれる）１４８を受領するように構成され得る。この方式で、ＰＭＡＤシステム１００のこの構造により、一次負荷１６２をサポートするための冗長性が提供される。
【0025】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、メインの負荷共有レギュレータ１０１を含み得る。メインの負荷共有レギュレータ１０１は、ＭＰＰＴコンバータ１１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４、及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６と電子通信している場合がある。メインの負荷共有レギュレータ１０１は、第１のコレクタバス１１８により、太陽電池１０４、バッテリ１０６、及び／または超コンデンサ１０８から受領した電力を制御し得る。様々な実施形態では、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、バッテリ１０６により、太陽電池１０４から受領した電力を制御し得る。様々な実施形態では、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、超コンデンサ１０８により、太陽電池１０４から受領した電力を制御し得る。
【0026】
図１Ｂを参照すると、ＰＭＡＤシステム１００は、複数の電源（本明細書においては、第２の複数の電源とも呼ばれる）２０２、及び第２のコレクタバス２１８を含み得る。電源２０２は、太陽電池（本明細書においては、第２の太陽電池とも呼ばれる）２０４、ＭＰＰＴコンバータ（本明細書においては、第２のＭＰＰＴコンバータとも呼ばれる）２１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２１４、バッテリ（本明細書においては、第２のバッテリとも呼ばれる）２０６を含み得る。
【0027】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータ（本明細書においては、第２のＭＰＰＴコンバータとも呼ばれる）２１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２１４、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２１６を含み得る。ＭＰＰＴコンバータ２１２は、太陽電池２０４と制御されていないＤＣバス１２０との間に結合され得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４は、バッテリ２０６と制御されていないＤＣバス１２０との間に結合され得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６は、超コンデンサ２０８と制御されていないＤＣバス１２０との間に結合され得る。電源２０２と、ＭＰＰＴコンバータ２１２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４とは、電源１０２と、ＭＰＰＴコンバータ１１２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４とに、それぞれ類似している場合がある。
【0028】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、電源２０２と制御されていないＤＣバス１２０との間に直列に接続された第２のコレクタバス２１８を含み得る。これに関し、電源２０２は、第２のコレクタバス２１８を介して、制御されていないＤＣバス１２０に電力を供給し得る。第２のコレクタバス２１８は、太陽電池２０４から、ＭＰＰＴコンバータ２１２を介して電力を受領し得る。第２のコレクタバス２１８は、バッテリ２０６から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４を介して電力を受領し得る。第２のコレクタバス２１８は、超コンデンサ２０８から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６を介して電力を受領し得る。様々な実施形態では、バッテリ２０６は、太陽電池２０４から、第２のコレクタバス２１８を介して電力を受領し得る。様々な実施形態では、超コンデンサ２０８は、太陽電池２０４から、第２のコレクタバス２１８を介して電力を受領し得る。太陽電池２０４は、バッテリ２０６が、たとえば閾値よりも小である電荷を有するのに応じて、バッテリ２０６に、第２のコレクタバス２１８を介して電力を供給し得る。太陽電池２０４は、太陽電池１０４が太陽光を受ける間、太陽電池１０４が第２のコレクタバス２１８に電力を供給するのに応じて、バッテリ２０６に、第２のコレクタバス２１８を介して電力を供給し得る。同様に、太陽電池１０４は、超コンデンサ１０８に、第２のコレクタバス２１８を介して電力を供給し得る。
【0029】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２３０を含み得る。ＰＭＡＤシステム１００は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書においては、第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２３２を含み得る。ＰＭＡＤシステム１００は、中間負荷共有レギュレータ（本明細書においては、第２の中間負荷共有レギュレータとも呼ばれる）２３４を含み得る。ＰＭＡＤシステム１００は、第３の中間被制御バス２３６と、第４の中間被制御バス２３８とを含み得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領し得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２は、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領し得る。中間負荷共有レギュレータ２３４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と電子通信し、かつ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２と電子通信している場合がある。中間負荷共有レギュレータ２３４は、第３の中間被制御バス２３６により、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０から受領された電力を制御し得る。中間負荷共有レギュレータ２３４は、第４の中間被制御バス２３８により、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２から受領された電力を制御し得る。第３の中間被制御バス２３６と第４の中間被制御バス２３８とは、並列に構成され得る。ＰＭＡＤシステム１００は、被制御低電圧直流（ＬＶＤＣ）バス２４０を含み得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、制御されていないＤＣバス１２０と、被制御ＬＶＤＣバス２４０との間に直列に接続され得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２は、制御されていないＤＣバス１２０と、被制御ＬＶＤＣバス２４０との間に直列に接続され得る。被制御ＬＶＤＣバス２４０は、第３の中間被制御バス２３６及び／または第４の中間被制御バス２３８から電力を受領し得る。これに関し、制御されていないＤＣバス１２０は、被制御ＬＶＤＣバス２４０に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２を介して電力を供給し得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２は、各々が直流電気に関し絶縁されている場合がある。
【0030】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、電力分配ユニット（ＰＤＵ）（本明細書においては、第２の二次ＰＤＵとも呼ばれる）２５０を含み得る。様々な実施形態では、ＰＤＵ２５０は、直接の電子通信において、被制御ＬＶＤＣバス２４０と接続され得る。ＰＤＵ２５０は、被制御ＬＶＤＣバス２４０からの電力を負荷２５２に分配し得る。ＰＤＵ２５０は、電気ヒューズ、回路ブレーカ、及び／またはＳＳＰＣを備え得る。負荷２５２は、本明細書においては、第２の複数の二次負荷と呼ばれる場合がある。たとえば、負荷２５２は、ライトまたは、電力を受領するように構成された他の二次電気デバイスを含み得る。
【0031】
様々な実施形態では、ＰＭＡＤシステム１００は、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２を含み得る。一次負荷ＬＶＤＣバス２４２は、被制御ＬＶＤＣバス２４０から電力を受領し得る。ＰＭＡＤシステム１００は、超コンデンサ２２２及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２４を含み得る。超コンデンサ２２２は、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２４を介して電力を供給し得る。ＰＭＡＤシステム１００は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４を含み得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４は、直流電気に関し絶縁されている場合がある。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４は、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領し得る。
【0032】
図１Ｂと図１Ｄとを組み合わせて参照すると、ＰＭＡＤシステム１００は、ＰＤＵ２６０を含み得る。ＰＤＵ２６０は、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２から、及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４から、電力を受領し得る。様々な実施形態では、ＰＤＵ２６０は、直接の電子通信において、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２と接続され得る。様々な実施形態では、ＰＤＵ２６０は、直接の電子通信において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４と接続され得る。ＰＤＵ２６０は、前述の電力を様々な一次負荷２６２に向ける場合がある。様々な実施形態では、一次負荷２６２は、アクチュエータ、モータ、または、電力を受領するように構成された任意の他の電子デバイスを備え得る。これに関し、ＰＤＵ２６０は、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２を介しての電力信号（本明細書においては、第３の電力とも呼ばれる）２４６、及び／または、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４を介しての電力信号（本明細書においては、第４の電力とも呼ばれる）２４８を受領するように構成され得る。この方式で、ＰＭＡＤシステム１００のこの構造により、一次負荷２６２をサポートするための冗長性が提供される。
【0033】
図１Ｂを参照すると、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、ＭＰＰＴコンバータ２１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４、及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６と電子通信している場合がある。メインの負荷共有レギュレータ１０１は、第２のコレクタバス２１８により、太陽電池２０４、バッテリ２０６、及び／または超コンデンサ２０８から受領した電力を制御し得る。様々な実施形態では、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、バッテリ２０６により、太陽電池２０４から受領した電力を制御し得る。様々な実施形態では、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、超コンデンサ２０８により、太陽電池２０４から受領した電力を制御し得る。
【0034】
図１Ａから図１Ｄを組み合わせて参照すると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２４、１３０、１３２、１４４、２３０、２３２、２２４、及び／または２４４は、負荷１５２、１６２、２５２、及び／または２６２間に充電能力を提供し得る。様々な実施形態では、一次負荷１６２は、たとえばモータ／ジェネレータなどの回生デバイスを備え得る。前述の負荷１６２は、制御されていないＤＣバス１２０に、たとえば双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４を介して電力を供給して、複数の電源１０２、２０２のいずれかを充電し得る。
【0035】
図２を参照すると、様々な実施形態に係る、複数の一次負荷３６２に電子的に結合したＰＤＵ３６０の概略図が示されている。ＰＤＵ３６０は、第１のバス３７２に結合した、第１の複数のＤＣ固形電力コントローラ（ＳＳＰＣ）３６４を備え得る。第１の複数のＤＣ ＳＳＰＣ３６４は、第１のバス３７２を介して受領した第１の電力を制御し得る。ＰＤＵ３６０は、第２のバス３７４に結合した、第２の複数のＤＣ ＳＳＰＣ３６６を備え得る。第２の複数のＤＣ ＳＳＰＣ３６６は、第２のバス３７４を介して受領した第２の電力を制御し得る。
【0036】
様々な実施形態では、一次負荷３６２は、複数の可変速モータ駆動負荷（ＶＳ ＭＤＬ）３７０に結合した複数のモータコントローラ３６８を備え得る。複数のモータコントローラ３６８は、第１の複数のＤＣ ＳＳＰＣ３６４を介して第１の電力を受領し得る。複数のモータコントローラ３６８は、第２の複数のＤＣ ＳＳＰＣ３６６を介して第２の電力を受領し得る。この方式で、ＰＤＵ３６０は、１つまたは複数のＶＳ ＭＤＬ３７０に電力を供給するとともに、電力を制御し得る。様々な実施形態では、ＶＳ ＭＤＬ３７０は、ステータ巻き線の２つのセットを備えた永久磁石モータなどを備え得る。
【0037】
図３を参照すると、様々な実施形態に係る、複数の一次負荷３６３に電子的に結合したＰＤＵ３６１の概略図が示されている。ＰＤＵ３６１は、第１のインバータ３６９及び第２のインバータ３７１を備え得る。第１のインバータ３６９は、第１のバス３７５から第１のＤＣ電力を受領し得る。第１のインバータ３６９は、第１の交流（ＡＣ）電力を生成し得る。ＰＤＵ３６１は、第１のインバータ３６９に電子的に結合した、第１の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６５を備え得る。第１の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６５は、第１のインバータ３６９から、前述の第１のＡＣ電力を受領し得る。第１の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６５は、前述の第１のＡＣ電力を制御し得る。第２のインバータ３７１は、第２のバス３７７から第２のＤＣ電力を受領し得る。第２のインバータ３７１は、第２のＡＣ電力を生成し得る。第２の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６７は、第２のインバータ３７１から、前述の第２のＡＣ電力を受領し得る。第２の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６７は、前述の第２のＡＣ電力を制御し得る。
【0038】
様々な実施形態では、一次負荷３６３は、複数の等速モータ駆動負荷（ＣＳ ＭＤＬ）３７３を備え得る。ＣＳ ＭＤＬ３７３は、第１のＡＣ電力を、第１の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６５を介して受領し得る。ＣＳ ＭＤＬ３７３は、第２のＡＣ電力を、第２の複数のＡＣ ＳＳＰＣ３６７を介して受領し得る。この方式で、ＰＤＵ３６１は、１つまたは複数のＣＳ ＭＤＬ３７３に電力を供給するとともに、電力を制御し得る。様々な実施形態では、ＣＳ ＭＤＬ３７０は、ステータ巻き線の２つのセットを備えた誘導モータなどを備え得る。
【0039】
図４を参照すると、様々な実施形態に係る、負荷に電力を供給するための方法４００が示されている。方法４００は、第１の複数の電源から電力を受領すること（ステップ４１０）を含んでいる。方法４００は、第２の複数の電源から電力を受領すること（ステップ４２０）を含んでいる。方法４００は、第１のコレクタバス及び第２のコレクタバスによって受領される電力を制御すること（ステップ４３０）を含んでいる。方法４００は、第１のコレクタバス及び／または第２のコレクタバスから電力を受領すること（ステップ４４０）を含んでいる。方法４００は、制御されていないＤＣバスから電力を受領すること（ステップ４５０）を含んでいる。方法４００は、被制御バスから電力を受領すること（ステップ４６０）を含んでいる。方法４００は、一次負荷ＨＶＤＣバス、一次負荷ＬＶＤＣバス、及び／または一次負荷双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから電力を受領すること（ステップ４７０）を含んでいる。方法４００は、一次負荷及び／または双方向ＤＣ／ＤＣコンバータから電力を受領すること（ステップ４８０）を含み得る。
【0040】
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、及び図４を組み合わせて参照すると、ステップ４１０は、第１のコレクタバス１１８により、第１の複数の電源１０２から電力を受領することを含み得る。ステップ４２０は、第２のコレクタバス２１８により、第２の複数の電源２０２から電力を受領することを含み得る。ステップ４３０は、メインの負荷共有レギュレータ１０１により、第１のコレクタバス１１８によって受領される電力、及び、第２のコレクタバス２１８によって受領される電力を制御することを含み得る。ステップ４４０は、制御されていないＤＣバス１２０により、第１のコレクタバス１１８と、第２のコレクタバス２１８との少なくとも１つからの電力を受領することを含み得る。ステップ４５０は、被制御ＨＶＤＣバス１４０により、制御されていないＤＣバス１２０からの電力を受領することを含み得る。ステップ４５０は、被制御ＬＶＤＣバス２４０により、制御されていないＤＣバス１２０からの電力を受領することを含み得る。ステップ４５０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４により、制御されていないＤＣバス１２０から電力を受領することを含み得る。ステップ４６０は、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２により、被制御ＨＶＤＣバス１４０からの電力を受領することを含み得る。ステップ４７０は、ＰＤＵ１６０により、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１４４との少なくとも１つから電力を受領することを含み得る。ステップ４７０は、ＰＤＵ２６０により、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２４４との少なくとも１つから電力を受領することを含み得る。ステップ４８０は、一次負荷ＨＶＤＣバス１４２により、一次負荷１６２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２４との少なくとも１つから電力を受領することを含み得る。ステップ４８０は、一次負荷ＬＶＤＣバス２４２により、一次負荷２６２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２２４との少なくとも１つから電力を受領することを含み得る。
【0041】
図５を参照すると、様々な実施形態に係る、太陽電池１０４及び太陽電池２０４と電子通信している負荷共有レギュレータ５０１の概略図が示されている。様々な実施形態では、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、図２Ａを一時的に参照すると、負荷共有レギュレータ５０１に類似である場合がある。負荷共有レギュレータ５０１は、太陽電池１０４及び太陽電池２０４から受領される電力を制御して、制御されていないＤＣバス１２０によって受領される、太陽電池１０４及び太陽電池２０４の出力電流のバランスを取り得る。より具体的には、負荷共有レギュレータ５０１は、ＭＰＰＴコンバータ１１２からの出力電流、及び、ＭＰＰＴコンバータ２１２からの出力電流を制御し得る。ＭＰＰＴコンバータ１１２とＭＰＰＴコンバータ２１２との間の平均の出力電流は、ＭＰＰＴコンバータ１１２及びＭＰＰＴコンバータ２１２の実際の出力電流から減じられて、第１の比例積分（ＰＩ）コントローラ５１０に送信される第１のエラー信号、及び、第２のＰＩコントローラ５１２に送信される第２のエラー信号を生成し得る。このため、第１のＰＩコントローラ５１０と、第２のＰＩコントローラ５１２とは、第１のデューティサイクル信号５０２と、デューティサイクル信号５０３とを、それぞれ出力し得る。第１のデューティサイクル信号５０２は、対応するパルス幅変調器（ＰＷＭ）コントローラによって使用される、ＭＰＰＴコンバータ１１２に含まれる加算ブロックによって受領され得る。第２のデューティサイクル信号５０３は、対応するＰＷＭコントローラによって使用される、ＭＰＰＴコンバータ２１２に含まれる加算ブロックによって受領され得る。これに関し、負荷電流が制御される。
【0042】
図６を参照すると、様々な実施形態に係る、バッテリ１０６及びバッテリ２０６と電子通信している負荷共有レギュレータ６０１の概略図が示されている。様々な実施形態では、メインの負荷共有レギュレータ１０１は、図１Ａを一時的に参照すると、負荷共有レギュレータ６０１に類似である場合がある。負荷共有レギュレータ６０１は、バッテリ１０６及びバッテリ２０６から受領される電力を制御して、制御されていないＤＣバス１２０によって受領される、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４の出力電流のバランスを取り得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４との間の平均の出力電流は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４の実際の出力電流から減じられて、第１のＰＩコントローラ６１０に送信される第１のエラー信号、及び、第２のＰＩコントローラ６１２に送信される第２のエラー信号を生成し得る。このため、ＰＩコントローラ６１０と、ＰＩコントローラ６１２とは、調整された電圧基準６０２と、調整された電圧基準６０３とを、それぞれ出力し得る。調整された電圧基準６０２と、調整された電圧基準６０３とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４とに、それぞれ受領され得る。電圧基準６０４は、制御されていないＤＣバス１２０と電子通信している電圧センサ６０６から受領される。決定ブロック６０８は、電圧センサ６０６からの電圧基準６０４を使用することを示す場合がある。決定ブロック６０８は、制御されていないＤＣバス１２０の電圧が閾値未満に低下するのに応じて、最適な電圧基準６０９からの電圧基準６０４を使用することを示す場合がある。これに関し、負荷共有レギュレータ６０１は、制御されていないＤＣバス１２０の電圧が閾値未満に低下するのに応じて、バッテリ１０６及びバッテリ２０６から電力を抽出する場合がある。これに関し、負荷電流が制御される。
【0043】
図７を参照すると、様々な実施形態に係る、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２と電子通信している負荷共有レギュレータ７０１の概略図が示されている。様々な実施形態では、図１Ａを一時的に参照すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３２とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２とに、それぞれ類似である場合がある。様々な実施形態では、図１Ｂを一時的に参照すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３２とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２とに、それぞれ類似である場合がある。負荷共有レギュレータ７０１は、制御されていないＤＣバス１２０から、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２を介して受領される電力を制御して、被制御ＤＣバス７４０によって受領されるＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２の出力電流のバランスを取り得る。様々な実施形態では、被制御ＨＶＤＣバス１４０は、図２Ａを一時的に参照すると、被制御ＤＣバス７４０に類似である場合がある。様々な実施形態では、被制御ＬＶＤＣバス２４０は、図２Ｂを一時的に参照すると、被制御ＤＣバス７４０に類似である場合がある。様々な実施形態では、電圧基準７０４は、被制御ＨＶＤＣバス１４０の所望の値、たとえば２７０ボルトを含む場合がある。様々な実施形態では、電圧基準７０４は、被制御ＬＶＤＣバス２４０の所望の値、たとえば２８ボルトを含む場合がある。
【0044】
利益、他の利点、及び、問題に対する解決策を、特定の実施形態に関して本明細書に記載した。さらに、本明細書に含まれる様々な図に示される接続線は、様々な要素間の様々な機能的関係及び／または物理的結合を表すことを意図している。多くの代替的または追加的な、機能的関係または物理的接続が、実際のシステムには存在し得ることに留意されたい。しかし、利益、利点、問題に対する解決策、及び、利益、利点、または解決策を生じ得るか、より顕著になり得る任意の要素は、本発明の、重要であるか、必要とされているか、または本質的な特徴または要素として解釈されないものとする。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲以外の何によっても限定されない。添付の特許請求の範囲の中で、単数の要素に対する参照は、明瞭にそのように述べられていない限り、「１つであり、１つのみである（ｏｎｅ ａｎｄ ｏｎｌｙ ｏｎｅ）」ことではなく、むしろ「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味することが意図されている。さらに、特許請求の範囲において「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ， Ｂ， ｏｒ Ｃ）」に類似のフレーズが使用される場合、このフレーズは、一実施形態にＡのみが存在し得ること、一実施形態にＢのみが存在し得ること、一実施形態にＣのみが存在し得ること、または、要素Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組合せ、たとえば、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、またはＡ及びＢ及びＣが単一の実施形態に存在し得ることを意味するものと解釈されることが意図されている。異なる網状線が、異なるパーツを示すために、図面を通して使用されるが、必ずしも、同じか異なる材料を示していない。
【0045】
さらに、本開示の要素、構成要素、または方法のステップのいずれも、要素、構成要素、または方法のステップが明確に、特許請求の範囲において説明されているかに関わらず、公共に献じられるものとは意図されていない。要素が、「のための方法（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」とのフレーズを使用して明確に説明されていない限り、特許請求の範囲のいずれの要素も、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２（ｆ）に訴えることは意図していない。本明細書において使用される場合、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、またはそれらの任意の他の変形の用語は、排他的ではない包含をカバーすることを意図しており、それにより、要素のリストを備えたプロセス、方法、物品、または装置は、それら要素のみを含むものではなく、明確に列挙されていないか、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有である、他の要素を含み得るようになっている。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】