▶ 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】2022-04-14
(45)【発行日】2022-04-22
(54)【発明の名称】電力システム、および負荷に電力を供給する方法
(51)【国際特許分類】
H02J 1/10 20060101AFI20220415BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20220415BHJP
H02J 9/06 20060101ALI20220415BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20220415BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20220415BHJP
【ＦＩ】
H02J1/10
H02J1/00 304H
H02J9/06 110
H02J7/34 G
H02J7/35 F
H02J7/34 B
H02J1/00 306M
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2017204834
(22)【出願日】2017-10-24
(65)【公開番号】P2018078791
(43)【公開日】2018-05-17
【審査請求日】2020-04-28
(31)【優先権主張番号】15/348,413
(32)【優先日】2016-11-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(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】宮本 秀一
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５６０４４３０（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１００１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０３７２１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２７０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０５０１５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２５６０２５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５３２０８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２０１９７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ１／００－７／１２
Ｈ０２Ｊ７／３４－１３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力システムであって、第１のソーラーアレイ、第１のスーパーキャパシタ、及び第１のバッテリを備える第１の複数の電源と、
前記第１の複数の電源から電力を受け取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け取るように構成された未調整ＤＣバスと、
前記未調整ＤＣバスから電力を受け取るように構成された調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、
前記未調整ＤＣバスと前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間において、第１の中間調整バスと直列に接続され、それにより前記未調整ＤＣバスから前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスへと電力を供給する、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記未調整ＤＣバスと前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間において、第２の中間調整バスと直列に接続され、それにより前記未調整ＤＣバスから前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスへと電力を供給する、第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第１の中間負荷分担調整器であって、前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを調整するように構成された、第１の中間負荷分担調整器と、
前記調整高電圧直流バスから電力を受け取るように構成された第１の電力分配器（ＰＤＵ）と、
第２のソーラーアレイ、第２のスーパーキャパシタ、及び第２のバッテリを備える第２の複数の電源と、
前記第２の複数の電源から電力を受け取るように構成された第２のコレクタバスと、
前記未調整ＤＣバスから電力を受け取るように構成された調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、
調整低電圧直流バスから電力を受け取るように構成された第２の電力分配器（ＰＤＵ）と、
非常用バッテリ及び非常用スーパーキャパシタのうち少なくとも１つを備えた非常用電源と、
前記非常用電源と前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間に連結され、それにより前記非常用電源と前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間で電力を伝送する少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１の複数の電源から前記第１のコレクタバスによって受け取られた電力を調整し、かつ、前記第２の複数の電源から前記第２のコレクタバスによって受け取られた電力を調整するように構成された主負荷分担調整器と、
を備え、
前記調整高電圧直流バスは、第１の負荷に電力を供給するように構成され、前記第１の中間調整バス及び前記第２の中間調整バスは、前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスに並列に接続されており、
前記未調整ＤＣバスは、前記第２のコレクタバスから電力を受け取るように構成され、
前記調整高電圧直流バスは、前記第１の電力分配器を介して高電圧負荷に電力を供給するように構成され、
前記第１の電力分配器（ＰＤＵ）は、前記調整高電圧電流（ＨＶＤＣ）バスを介して、前記非常用電源からの電力を受け取るように構成され、
前記第１のコレクタバスと前記第２のコレクタバスが並列に接続された、電力システム。
【請求項2】
主負荷分担調整器と、前記主負荷分担調整器と電子通信する第１のコレクタバスと、
第１の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して前記第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のソーラーアレイと、
第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１のコレクタバスと電子通信する第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いる未調整ＤＣバスと、
前記未調整ＤＣバスと電子通信する第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記未調整ＤＣバスと電子通信する第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第１の中間負荷分担調整器であって、前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを調整するように構成された第１の中間負荷分担調整器と、
前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第１の中間調整バスと、
前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信するとともに、前記第１の中間調整バスと並列に接続された第２の中間調整バスと、
前記第１の中間調整バス及び前記第２の中間調整バスのうち少なくとも１つから電力を受け取るように構成されるとともに、第１の負荷に電力を供給するように構成された、調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、
前記主負荷分担調整器と電子通信し、かつ前記未調整ＤＣバスと電子通信する第２のコレクタバスと、
第２の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して前記第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のソーラーアレイと、
第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第２のコレクタバスと電子通信する第２のバッテリと、
を備え、
前記第１のコレクタバス及び前記第２のコレクタバスは、並列に接続され、
前記未調整ＤＣバスは、前記第１のコレクタバスと直列に接続され、かつ、前記第２のコレクタバスと直列に接続され、
前記主負荷分担調整器は、前記第１の最大電力点追跡コンバータ、前記第２の最大電力点追跡コンバータ、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コンバータを制御するように構成される、請求項１に記載の電力システム。
【請求項3】
前記未調整ＤＣバスと電子通信する第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記未調整ＤＣバスと電子通信する第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第２の中間負荷分担調整器であって、前記第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを調整するように構成された第２の中間負荷分担調整器と、
前記第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第３の中間調整バスと、
前記第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信するとともに、前記第３の中間調整バスと並列に接続された第４の中間調整バスと、
前記第３の中間調整バス及び前記第４の中間調整バスのうち少なくとも１つから電力を受け取るように構成されるとともに、第２の負荷に電力を供給するように構成された調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、
を備えた、請求項２に記載の電力システム。
【請求項4】
前記第１のコレクタバス、前記未調整ＤＣバス、前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第１の中間調整バス、及び前記調整高電圧直流バスは直列に接続される、請求項２に記載の電力システム。
【請求項5】
前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータとが並列に接続されている、請求項３に記載の電力システム。
【請求項6】
前記第１の負荷は高電圧負荷を備え、前記第２の負荷は低電圧負荷を備えており、前記第１のバッテリは、前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１のコレクタバスからの電力を受け取ること、および前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１のコレクタバスに電力を供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成されている、請求項３に記載の電力システム。
【請求項7】
第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１のコレクタバスから電力を受け取ること、および前記第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記第１のコレクタバスに電力を供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成された前記第１のコレクタバスと電子通信するスーパーキャパシタと、第１の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記調整高電圧直流バスから電力を受け取ること、および前記第１の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記調整高電圧直流バスに電力を供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成された前記調整高電圧直流バスと電子通信する非常用スーパーキャパシタと、
第２の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記調整高電圧直流バスから電力を受け取ること、および前記第２の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記調整高電圧直流バスに電力を供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成された前記調整高電圧直流バスと電子通信する非常用バッテリと、
をさらに備えた、請求項５に記載の電力システム。
【請求項8】
第１のソーラーアレイ及び第１のバッテリを備えた第１の複数の電源からの電力を第１のコレクタバスによって受け取ることと、前記第１のコレクタバスからの電力を未調整ＤＣバスによって受け取ることと、
前記未調整ＤＣバスからの電力を調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスによって受け取ることであって、
第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記未調整ＤＣバスと前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間において、第１の中間調整バスと直列に接続され、それにより前記未調整ＤＣバスから前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスへと電力が供給され、かつ、
第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記未調整ＤＣバスと前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間において、第２の中間調整バスと直列に接続され、それにより前記未調整ＤＣバスから前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスへと電力が供給されるものにおいて、前記未調整ＤＣバスからの電力を調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスによって受け取ることと、
前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを、前記第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電気的に接続された第１の中間負荷分担調整器によって調整することと、
前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスからの電力を第１の電力分配器（ＰＤＵ）によって受け取ることであって、
前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスは、第１の負荷に電力を供給するように構成され、
前記第１の中間調整バス及び前記第２の中間調整バスが、前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスに並列に接続されたものにおいて、前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスからの電力を第１の電力分配器（ＰＤＵ）によって受け取ることと、
第２のソーラーアレイ及び第２のバッテリを備えた第２の複数の電源からの電力を第２のコレクタバスによって受け取ることと、
前記第２のコレクタバスからの電力を前記未調整ＤＣバスによって受け取ることと、
前記未調整ＤＣバスからの電力を調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスによって受け取ることと、
前記調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスからの電力を、第２の電力分配器（ＰＤＵ）によって受け取ることと、
を備え、
前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスは、前記第１の電力分配器（ＰＤＵ）を介して高電圧負荷に電力を供給するように構成された、負荷に電力を供給する方法であって、
非常用電源が、非常用バッテリ及び非常用スーパーキャパシタのうちの少なくとも１つを備え、
少なくとも１つの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記非常用電源と前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間に接続されており、それにより前記非常用電源と前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスとの間で電力が伝送され、前記第１の電力分配器（ＰＤＵ）が、前記調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスを介して、前記非常用電源からの電力を受け取るように構成され、
前記第１の複数の電源が、第１のスーパーキャパシタをさらに備え、前記第２の複数の電源が、第２のスーパーキャパシタをさらに備えた、負荷に電力を供給する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に電力システムに関し、より詳細には、宇宙航行体（space vehicle）のための電力システムの設計に関する。
【背景技術】
【0002】
宇宙航行体は、通常、宇宙航行体に搭載された様々な電子および／または電気機械装置に電力を供給するための電力システムを使用する。宇宙旅行の遠隔的性質のために、宇宙航行中に電気貯蔵能力が制限されることがある。電力システムの再生可能エネルギー源を提供するためにソーラーアレイ（solar arrays）が使用されうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、宇宙航行体の安全な離陸、航行及び着陸を維持するために電力を負荷に供給する際の冗長性を提供することが可能な電力システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
様々な実施形態において、電力システム（ＥＰＳ）が開示される。ＥＰＳは、第１のソーラーアレイ、第１のスーパーキャパシタ、及び第１のバッテリのうち少なくとも１つを含む第１の複数の電源と、第１の複数の電源から電力を受け取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け取るように構成された未調整ＤＣバスと、未調整ＤＣバスから電力を受け取るように構成された調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、調整ＨＶＤＣバスから電力を受け取るように構成された第１の電力分配器（ＰＤＵ）と、を備えることができる。調整ＨＶＤＣバスは、第１の負荷に電力を供給するように構成される。
【0005】
様々な実施形態において、ＥＰＳは、第２のソーラーアレイ、第２のスーパーキャパシタ、及び第２のバッテリのうち少なくとも１つを含む第２の複数の電源と、第２の複数の電源から電力を受け取るように構成された第２のコレクタバスと、未調整ＤＣバスから電力を受け取るように構成された調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、調整ＬＶＤＣバスから電力を受け取るように構成された第２の電力分配器（ＰＤＵ）と、をさらに備えてもよく、未調整ＤＣバスは、第２のコレクタバスから電力を受け取るように構成され、調整ＨＶＤＣバスは、第１のＰＤＵを介して、高電圧負荷に電力を供給するように構成される。ＥＰＳは、第１の複数の電源から第１のコレクタバスによって受け取られる電力を調整し、かつ第２の複数の電源から第２のコレクタバスによって受け取られる電力を調整するように構成された主負荷分担調整器をさらに備えることができる。第１のコレクタバス及び第２のコレクタバスは、並列に接続することができる。調整ＨＶＤＣバスは、第１の中間調整バスと直列に接続された第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２の中間調整バスと直列に接続された第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、未調整ＤＣバスから電力を受け取るように構成されてもよく、第１の中間調整バス及び第２の中間調整バスは並列に接続されている。調整ＨＶＤＣバスは、さらに、非常用バッテリ及び非常用スーパーキャパシタのうちの少なくとも１つを備える非常用電源から電力を受け取るように構成されてもよい。
【0006】
様々な実施形態において、ＥＰＳが開示される。ＥＰＳは、主負荷分担調整器と、主負荷分担調整器と電子通信する第１のコレクタバスと、第１の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して第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のソーラーアレイと、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、第１のコレクタバスと電子通信する第１のバッテリと、第１のコレクタバスと電子通信する未調整ＤＣバスと、未調整ＤＣバスと電子通信する第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、未調整ＤＣバスと電子通信する第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第１の中間負荷分担調整器と、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータおよび第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを調整するように構成された第１の中間負荷分担調整器と、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第１の中間調整バスと、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第２の中間調整バスと、を備え、第１の中間調整バスと第２の中間調整バスは並列に接続され、第１の中間調整バスと第２の中間調整バスの少なくとも一方から電力を受け取るように構成された調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスと、を備えることができ、調整ＨＶＤＣバスは第１の負荷に電力を供給するように構成される。
【0007】
様々な実施形態では、電力システム（ＥＰＳ）は、主負荷分担調整器と電子通信し、かつ未調整ＤＣバスと電子通信する第２のコレクタバスと、第２の最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）コンバータを介して第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のソーラーアレイと、第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第２のコレクタバスと電子通信する第２のバッテリと、未調整ＤＣバスと電子通信する第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、未調整ＤＣバスと電子通信する第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第２の中間負荷分担調整器と、第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータを調整するように構成された第２の中間負荷分担調整器と、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第３の中間調整バスと、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと電子通信する第４の中間調整バスと、並列に接続された第１の中間調整バスと第２の中間調整バスと、第３の中間調整バスと第４の中間調整バスのうちの少なくとも１つから電力を受け取るように構成された調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バスと、を備えることができ、調整ＬＶＤＣバスは、第２の負荷に電力を供給するように構成される。第１のコレクタバスと第２のコレクタバスは、並列に接続することができる。未調整ＤＣバスは、第１のコレクタバスと直列に接続され、かつ第２のコレクタバスと直列に接続されてもよい。主負荷分担調整器は、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コンバータを制御することができる。第１のコレクタバス、未調整ＤＣバス、第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、第１の中間調整バス、及び調整ＨＶＤＣバスは、直列に接続されてもよい。第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、並列に接続されてもよい。第１の負荷は高電圧負荷を備えることができ、第２の負荷は低電圧負荷を備えることができる。第１のバッテリは、第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第１のコレクタバスからの電力を受け取ること、および第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第１のコレクタバスへ電力を供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成されてもよい。ＥＰＳは、第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して第１のコレクタバスからの電力を受け取ること、および第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を第１のコレクタバスに供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成された第１のコレクタバスと電子通信するスーパーキャパシタをさらに備えることができる。ＥＰＳは、第１の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、調整ＨＶＤＣバスからの電力を受け取ること、および第１の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、調整ＨＶＤＣバスへ電力を供給すること、のうち少なくとも１つを行うように構成された、調整ＨＶＤＣバスと電子通信する非常用スーパーキャパシタをさらに備えることができる。ＥＰＳは、第２の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、調整ＨＶＤＣバスからの電力を受け取ること、および第２の非常用双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、調整ＨＶＤＣバスに電力を供給すること、のうち少なくとも一つを行うように構成された調整ＨＶＤＣバスと電子通信する非常用バッテリをさらに備えることができる。
【0008】
様々な実施形態において、負荷に電力を供給する方法が開示される。電力を負荷に供給する方法は、第１の複数の電源からの電力を第１のコレクタバスによって受け取ることと、第２の複数の電源からの電力を第２のコレクタバスによって受け取ることと、主負荷分担調整器により、第１のコレクタバスによって受け取られた電力と第２のコレクタバスによって受け取られた電力を調整することと、並列に接続された第１のコレクタバス及び第２のコレクタバスのうちの少なくとも１つからの電力を未調整ＤＣバスによって受け取ることと、調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バスによって未調整ＤＣバスからの電力を受け取ることと、負荷によって調整ＨＶＤＣバスから電力を受け取ることと、を含むことができる。
【0009】
様々な実施形態では、第１のコレクタバスによって、第１の複数の電源からの電力を受け取ることは、第１のソーラーアレイ、第１のバッテリ、及び第１のスーパーキャパシタの少なくとも１つから電力を受け取ることを含むことができる。第２のコレクタバスによって、第２の複数の電源からの電力を受け取ることは、第２のソーラーアレイ、第２のバッテリ、及び第２のスーパーキャパシタの少なくとも１つから電力を受け取ることを含むことができる。
【0010】
前述の特徴、要素、ステップ、または方法は、本明細書において特に明記されていない限り、排他的なものではない様々な結合で組み合わせることができる。開示された実施形態のこれらの特徴、要素、ステップまたは方法ならびに動作は、以下の説明及び添付図面に照らしてより明らかになるであろう。
【0011】
本開示の主題は、本明細書の結論部分において特に指摘され明確に請求される。しかしながら、本開示のより完全な理解は、図面と関連して考慮される場合、詳細な説明及び請求項を参照することによって最良に得られ、同様の数字は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】様々な実施形態による、電力システム（ＥＰＳ）の概略図である。
【図2A】様々な実施形態による、単一の未調整直流（ＤＣ）バスに電力を供給するように構成された第１の複数の電源及び第２の複数の電源を有するＥＰＳの概略図である。
【図2B】様々な実施形態による、単一の未調整直流（ＤＣ）バスに電力を供給するように構成された第１の複数の電源及び第２の複数の電源を有するＥＰＳの概略図である。
【図3A】様々な実施形態による、単一の未調整ＤＣバスに電力を供給するように構成された第１の複数の電源及び第２の複数の電源を有するＥＰＳの概略図である。
【図3B】様々な実施形態による、単一の未調整ＤＣバスに電力を供給するように構成された第１の複数の電源及び第２の複数の電源を有するＥＰＳの概略図である。
【図4A】様々な実施形態による、単一の未調整ＤＣバスに電力を供給する第１の複数の電源及び第２の複数の電源と、調整高電圧ＤＣバスに電力を供給するように構成された非常用電源と、調整低電圧ＤＣバスに電力を供給するように構成された非常用電源とを有するＥＰＳの概略図である。
【図4B】様々な実施形態による、単一の未調整ＤＣバスに電力を供給する第１の複数の電源及び第２の複数の電源と、調整高電圧ＤＣバスに電力を供給するように構成された非常用電源と、調整低電圧ＤＣバスに電力を供給するように構成された非常用電源とを有するＥＰＳの概略図である。
【図5】様々な実施形態による、第１のソーラーアレイ及び第２のソーラーアレイによって供給される電力を調整するように構成された負荷分担調整器の概略図である。
【図6】様々な実施形態による、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調整するように構成された負荷分担調整器の概略図である。
【図7】様々な実施形態による、未調整ＤＣバスに並列に接続された第１のＤＣ／ＤＣコンバータ及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータの負荷分担調整器の概略図である。
【図8】様々な実施形態による、負荷に電力を供給する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本明細書における様々な実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照し、様々な実施形態を例示的に示す。これらの様々な実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするため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、論理的、化学的及び機械的な変更が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく変更を加えることができる。したがって、本明細書中の詳細な説明は、例示のみを目的とするものであって、限定するものではない。例えば、方法またはプロセス記述のいずれかに列挙されたステップは、任意の順序で実行されてもよく、必ずしも提示された順序に限定されない。さらに、単数形への任意の言及は、複数の実施形態を備え、１つ以上の構成要素またはステップへの任意の言及は、単一の実施形態またはステップを備え得る。また、添付された、固定された、接続された、または同様のものへの任意の言及は、永久的、取り外し可能、一時的、部分的、完全および／または他の可能な任意の取り付けオプションを備えることができる。加えて、接点のない（または類似のフレーズ）任意の言及はまた、接点の減少または接点の最小化を備え得る。
【0014】
本明細書の詳細な説明において、「ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」、「ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（実施形態）」、「ｖａｒｉｏｕｓ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ（様々な実施形態）」などの言及は、記載された実施形態が特定の特徴、構造、または特性を備え得ることを示すが、全ての実施形態は、必ずしも特定の特徴、構造、または特性を備えなくてもよい。さらに、そのような語句は必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が実施形態に関連して記載されている場合、明示的に記載されているか否かの他の実施形態と関連してそのような特徴、構造、または特性に影響を与えることは、当業者の知識の範囲内であることが提示される。説明を読んだ後、当業者（複数可）には代替実施形態で本開示をどのように実施するかが明らかであろう。
【0015】
システムプログラム命令および／またはコントローラ命令は、コントローラによる実行に応答してコントローラに様々な動作を実行させる命令が格納された非一時的な有形のコンピュータ可読媒体にロードすることができる。「ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ（非一時的）」という用語は、請求項の範囲から伝播する本質的に一時的な信号のみを除去し、本質的に一時的な信号そのものを伝達するだけではないすべての標準的なコンピュータ可読媒体に対する権利を放棄するものではないことが理解される。言い換えれば、「ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ（非一時的コンピュータ可読媒体）」及び「ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ（非一時的コンピュータ可読記憶媒体）」という用語の意味は、Ｉｎ Ｒｅ Ｎｕｉｊｔｅｎに見出された一時的なコンピュータ可読媒体のそれらのタイプのみを排除すると解釈されるべきであり、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１０１の下で特許可能な主題の範囲外になる。
【0016】
本明細書で使用される「ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（電子通信）」は、物理的結合（例えば、「ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（電気通信）」または「ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ（電気的に結合）」）を用いた、または物理的結合のない電磁場（例えば、「ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（誘導通信）」または「ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ（誘導結合された）」または「ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ（誘導結合）」）を介した、電子信号の通信を意味する。これに関して、「ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（電子通信）」という用語の使用には、「ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（電気通信）」と「ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（誘導通信）」の両方が含まれる。
【0017】
本明細書で使用される場合、「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続された）」または「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合された）」とは、「ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（電子通信する）」を意味する。本明細書で使用される「ｄｉｒｅｃｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（直接電子通信）」は、電線のような電力のための導管以外の「ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（電子通信）」における中間装置なしの電子信号の通信を意味する。
【0018】
本明細書で説明する電力システムは、宇宙航行体の安全な離陸、航行及び着陸を維持するために電力を負荷に供給する際の冗長性を提供することができる。本明細書で説明するように、電力システムは、通常の動作中のパワーエレクトロニクスコンポーネントの電気的及び熱的ストレスを低減することができる。本明細書で説明する電力システムは、電力システムを過大にすることなく、急速な加速または再生などのアクチュエータの動作に典型的に関連する動的なピーク電力をサポートすることができる。
【0019】
図１を参照すると、様々な実施形態による電力システム（ＥＰＳ）１００が示されている。ＥＰＳ１００は、複数の電源（本明細書では第１の複数の電源とも呼ばれる）１０２を備えることができる。電源１０２は、ソーラーアレイ（本明細書では第１のソーラーアレイとも呼ばれる）１０４、バッテリ（本明細書では第１のバッテリとも呼ばれる）１０６、および／またはスーパーキャパシタ（本明細書では第１のスーパーキャパシタとも呼ばれる）１０８を備えることができる。ソーラーアレイ１０４は、太陽光発電システムを備えることができる。バッテリ１０６は、リチウムイオンバッテリを備えることができる。ＥＰＳ１００は、未調整（unregulated）ＤＣバス１２０を備えることができる。電源１０２は、未調整直流（ＤＣ）バス１２０に電力を供給することができる。ソーラーアレイ１０４は、未調整ＤＣバス１２０に電力を供給することができる。バッテリ１０６は、未調整ＤＣバス１２０に電力を供給することができる。様々な実施形態において、未調整ＤＣバス１２０は、バッテリ１０６に電力を供給することができる。ソーラーアレイ１０４は、例えば閾値未満の電荷のバッテリ１０６に応答して、未調整ＤＣバス１２０を介してバッテリ１０６に電力を供給することができる。ソーラーアレイ１０４は、ソーラーアレイ１０４が太陽光を受け取っている間に、未調整ＤＣバス１２０に電力を供給するソーラーアレイ１０４に応答して、未調整ＤＣバス１２０を介してバッテリ１０６に電力を供給することができる。スーパーキャパシタ１０８は、未調整ＤＣバス１２０に電力を供給することができる。様々な実施形態において、未調整ＤＣバス１２０は、スーパーキャパシタ１０８に電力を供給することができる。例えば、ソーラーアレイ１０４は、未調整ＤＣバス１２０を介してスーパーキャパシタ１０８に電力を供給することができる。
【0020】
様々な実施形態では、ＥＰＳ１００は、最大電力点追跡（maximum power point tracking, ＭＰＰＴ）コンバータ（本明細書では第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（本明細書では第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（本明細書では第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも称する）１１６を備えることができる。ＭＰＰＴコンバータ１１２は、ソーラーアレイ１０４と未調整ＤＣバス１２０との間に結合されてもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４は、バッテリ１０６と未調整ＤＣバス１２０との間に結合されてもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６は、スーパーキャパシタ１０８と未調整ＤＣバス１２０との間に結合されてもよい。様々な実施形態では、ＭＰＰＴコンバータ１１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６は、未調整ＤＣバス１２０と直接電子通信で接続することができる。
【0021】
様々な実施形態では、ＥＰＳ１００は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第１の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも称する）１３０及び調整高電圧直流（ＨＶＤＣ）バス１４０を備えることができる。したがって、未調整ＤＣバス１２０は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して調整ＨＶＤＣバス１４０に電力を供給することができる。未調整ＤＣバス１２０は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して調整ＨＶＤＣバス１４０に電力を供給することができる。一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、未調整ＤＣバス１２０と調整ＨＶＤＣバス１４０との間に直列に接続することができる。様々な実施形態では、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、直接電子通信し、未調整ＤＣバス１２０と調整ＨＶＤＣバス１４０との間で直列に接続されてもよい。一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０及び一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、それぞれガルバニック絶縁（galvanically isolated）されていてもよい。
【0022】
様々な実施形態において、未調整ＤＣバス１２０は、調整低電圧直流（ＬＶＤＣ）バス２４０に電力を供給することができる。未調整ＤＣバス１２０は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータと称する）２３０を介して、調整ＬＶＤＣバス２４０に電力を供給できる。一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、未調整ＤＣバス１２０と調整ＬＶＤＣバス２４０との間に直列接続されていてもよい。様々な実施形態において、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、直接電子通信して、未調整ＤＣバス１２０と調整ＬＶＤＣバス２４０との間に直列に接続することができる。
【0023】
様々な実施形態において、ＥＰＳ１００は、電力分配器（ＰＤＵ）（本明細書では第１のＰＤＵとも呼ばれる）１５０を備えることができる。様々な実施形態において、ＰＤＵ１５０は、調整ＨＶＤＣバス１４０と直接電子通信で接続されてもよい。ＰＤＵ１５０は、調整ＨＶＤＣバス１４０から負荷１５２に電力を分配する。ＰＤＵ１５０は、電気ヒューズまたは回路遮断器を備えることができる。様々な実施形態において、ＥＰＳ１００は、ＰＤＵ（本明細書では第２のＰＤＵとも呼ばれる）２５０を含むことができる。様々な実施形態において、ＰＤＵ２５０は、調整ＬＶＤＣバス２４０と直接電子通信で接続されてもよい。ＰＤＵ２５０は、調整ＬＶＤＣバス２４０からの電力を負荷２５２に分配することができる。負荷１５２は、本明細書では第１の複数の負荷と呼ぶことができる。負荷２５２は、本明細書では第２の複数の負荷と呼ぶことができる。
【0024】
様々な実施形態では、ＥＰＳ１００は、ＰＤＵ１９０を備えることができる。未調整ＤＣバス１２０は、ＰＤＵ１９０に電力を供給できる。様々な実施形態において、ＰＤＵ１９０は、未調整ＤＣバス１２０と直接電子通信で接続されてもよい。ＰＤＵ１９０は、前記電力を様々な負荷１９２に向けることができる。様々な実施形態では、負荷１９２は、アクチュエータ、モータ、照明、または電力を受け取るように構成された任意の他の電子装置を備えることができる。
【0025】
【0026】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、様々な実施形態による、フェールセーフで頑強なアーキテクチャを備えたＥＰＳ２００が示されている。ＥＰＳ２００は、図１を一時的に参照すると、ＥＰＳ１００と同様であってもよい。ＥＰＳ２００は、ＭＰＰＴコンバータ１１２と未調整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を備えることができる。第１のコレクタバス１１８は、ＭＰＰＴコンバータ１１２を介してソーラーアレイ１０４から電力を受け取ることができる。第１のコレクタバス１１８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４を介してバッテリ１０６から電力を受け取ることができる。様々な実施形態において、バッテリ１０６は、第１のコレクタバス１１８を介してソーラーアレイ１０４から電力を受け取ることができる。
【0027】
様々な実施形態において、ＥＰＳ２００は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第２の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１３２と、中間負荷分担調整器（intermediate load sharing regulator）（本明細書では第１の中間負荷分担調整器とも呼ばれる）１３４と、第１の中間調整バス１３６と、第２の中間調整バス１３８と、を備えることができる。一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２は、未調整ＤＣバス１２０から電力を受け取ることができる。中間負荷分担調整器１３４は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と電子通信することができ、かつ一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２と電子通信できる。中間負荷分担調整器１３４は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から第１の中間調整バス１３６によって受け取られた電力を調整することができる。中間負荷分担調整器１３４は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２から第２の中間調整バス１３８によって受け取られる電力を調整することができる。第１の中間調整バス１３６及び第２の中間調整バス１３８は、並列に構成されてもよい。調整ＨＶＤＣバス１４０は、第１の中間調整バス１３６および／または第２の中間調整バス１３８から電力を受け取ることができる。
【0028】
図２Ａ及び図２Ｂを連続して合せて参照すると、ＥＰＳ２００は、複数の電源（本明細書では第２の複数の電源とも呼ばれる）２０２と、第２のコレクタバス２１８と、を備えることができる。電源２０２は、ソーラーアレイ（本明細書では第２のソーラーアレイとも呼ばれる）２０４と、ＭＰＰＴコンバータ（本明細書では第２のＭＰＰＴコンバータとも呼ばれる）２１２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２１４と、バッテリ（本明細書では第２のバッテリとも呼ばれる）２０６と、を備えることができる。電源２０２、ＭＰＰＴコンバータ２１２、および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４は、電源１０２、ＭＰＰＴコンバータ１１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４と、それぞれ同様であってもよい。
【0029】
様々な実施形態において、ＥＰＳ２００は、主負荷分担調整器２０１を備えることができる。主負荷分担調整器２０１は、ＭＰＰＴコンバータ１１２、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４、ＭＰＰＴコンバータ２１２、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４と電子通信することができる。主負荷分担調整器２０１は、ソーラーアレイ１０４及びバッテリ１０６から第１のコレクタバス１１８によって受け取られた電力を調整することができる。主負荷分担調整器２０１は、ソーラーアレイ２０４及びバッテリ２０６から第２のコレクタバス２１８によって受け取られる電力を調整することができる。様々な実施形態において、主負荷分担調整器２０１は、ソーラーアレイ１０４及びソーラーアレイ２０４からそれぞれバッテリ１０６及びバッテリ２０６によって受け取られる電力を調整することができる。
【0030】
様々な実施形態において、第２のコレクタバス２１８は、ＭＰＰＴコンバータ２１２と未調整ＤＣバス１２０との間に直列に接続されてもよい。第２のコレクタバス２１８は、ＭＰＰＴコンバータ２１２を介してソーラーアレイ２０４から電力を受け取ることができる。第２のコレクタバス２１８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４を介してバッテリ２０６から電力を受け取ることができる。様々な実施形態において、バッテリ２０６は、第２のコレクタバス２１８を介してソーラーアレイ２０４から電力を受け取ることができる。第１のコレクタバス１１８及び第２のコレクタバス２１８は、並列に接続することができる。
【0031】
様々な実施形態において、ＥＰＳ２００は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第３の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２３０と、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第４の一方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２３２と、中間負荷分担調整器（本明細書では第２の中間負荷分担調整器とも呼ばれる）２３４と、第３の中間調整バス２３６と、及び第４の中間調整バス２３８と、を備えることができる。一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０は、未調整ＤＣバス１２０から電力を受け取ることができる。一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２は、未調整ＤＣバス１２０から電力を受け取ることができる。中間負荷分担調整器２３４は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０と電子通信し、かつ一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２と電子通信することができる。中間負荷分担調整器２３４は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０から第３の中間調整バス２３６によって受け取られた電力を調整することができる。中間負荷分担調整器２３４は、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２から第４の中間調整バス２３８によって受け取られた電力を調整することができる。第３の中間調整バス２３６及び第４の中間調整バス２３８は、並列でもよい。調整ＬＶＤＣバス２４０は、第３の中間調整バス２３６および／または第４の中間調整バス２３８から電力を受け取ることができる。
【0032】
図３Ａ及び図３Ｂを合わせて参照し、図２Ａ及び図２Ｂを一時的に参照すると、ＥＰＳ３００は、ＥＰＳ２００と同様であってもよい。ＥＰＳ３００は、スーパーキャパシタ１０８及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第３の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）１１６を備えることができる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６は、主負荷分担調整器２０１と電子通信することができる。主負荷分担調整器２０１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１６を調整することができる。スーパーキャパシタ１０８は、第１のコレクタバス１１８に電力を供給できる。スーパーキャパシタ１０８は、第１のコレクタバス１１８を介してソーラーアレイ１０４から電力を受け取ることができる。
【0033】
ＥＰＳ３００はスーパーキャパシタ（本明細書では第２のスーパーキャパシタとも呼ばれる）２０８及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（本明細書では第４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとも呼ばれる）２１６を備えることができる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６は、主負荷分担調整器２０１と電子通信することができる。主負荷分担調整器２０１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６を調整することができる。スーパーキャパシタ２０８は、第２のコレクタバス２１８に電力を供給することができる。スーパーキャパシタ１０８は、第２のコレクタバス２１８を介してソーラーアレイ１０４から電力を受け取ることができる。
【0034】
図４Ａ及び図４Ｂを合わせて参照し、図３Ａ及び図３Ｂを一時的に参照すると、ＥＰＳ４００は、ＥＰＳ３００と同様であってもよい。ＥＰＳ４００は、非常用電源４９０を備えることができる。非常用電源４９０は、バッテリ４０６及びスーパーキャパシタ４０８を備えることができる。バッテリ４０６及びスーパーキャパシタ４０８は、図３Ａを一時的に参照すると、バッテリ１０６及びスーパーキャパシタ１０８と同様であってもよい。調整ＨＶＤＣバス１４０は、電源４９０から電力を受け取ることができる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１４は、バッテリ４０６と調整ＨＶＤＣバス１４０との間に結合されてもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１６は、スーパーキャパシタ４０８と調整ＨＶＤＣバス１４０との間に結合されてもよい。様々な実施形態において、電源４９０は、例えば電源４９０を充電するために、調整ＨＶＤＣバス１４０から電力を受け取ることができる。電源４９０は、調整ＨＶＤＣバス１４０が負荷１５２を動作させるために未調整ＤＣバス１２０から十分な電力を受け取らないことに応答して、調整ＨＶＤＣバス１４０に電力を供給するように構成されてもよい。様々な実施形態において、負荷１５２は、高電圧負荷を備えることができる。
【0035】
ＥＰＳ４００は、非常用電源４９１を備えることができる。非常用電源４９１は、バッテリ４０７及びスーパーキャパシタ４０９を備えることができる。図３Ｂを一時的に参照すると、バッテリ４０７及びスーパーキャパシタ４０９は、バッテリ２０６及びスーパーキャパシタ２０８と同様であってもよい。調整ＬＶＤＣバス２４０は、電源４９１から電力を受け取ることができる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１５は、バッテリ４０７と調整ＬＶＤＣバス２４０との間に接続されてもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１７は、スーパーキャパシタ４０９と調整ＬＶＤＣバス２４０との間に結合されてもよい。様々な実施形態において、電源４９１は、例えば、電源４９１を充電するために、調整ＬＶＤＣバス２４０から電力を受け取ることができる。電源４９１は、調整ＬＶＤＣバス２４０が負荷２５２を動作させるために未調整ＤＣバス１２０から十分な電力を受け取らないことに応答して、調整ＬＶＤＣバス２４０に電力を供給するように構成されてもよい。様々な実施形態において、負荷２５２は、低電圧負荷を備えることができる。
【0036】
図５を参照すると、様々な実施形態によるソーラーアレイ１０４及びソーラーアレイ２０４と電子通信する負荷分担調整器５０１の概略図が示されている。様々な実施形態において、図２Ａを一時的に参照すると、主負荷分担調整器２０１は、負荷分担調整器５０１と同様であってもよい。主負荷分担調整器５０１は、ソーラーアレイ１０４及びソーラーアレイ２０４から受け取った電力を調整して、未調整ＤＣバス１２０によって受け取られたソーラーアレイ１０４及びソーラーアレイ２０４の出力電流を平衡させることができる。より具体的には、負荷分担調整器５０１は、ＭＰＰＴコンバータ１１２からの電流出力およびＭＰＰＴコンバータ２１２からの電流出力を制御することができる。ＭＰＰＴコンバータ１１２とＭＰＰＴコンバータ２１２との間の平均電流出力は、ＭＰＰＴコンバータ１１２とＭＰＰＴコンバータ２１２の実際の電流出力から減算されて、第１の比例積分（ＰＩ）コントローラ５１０に送られる第１の誤差信号と、第２のＰＩコントローラ５１２に送られる第２の誤差信号とを生成する。第１のＰＩコントローラ５１０及び第２のＰＩコントローラ５１２は、次いで、それぞれ、第１のデューティサイクル信号５０２及び第２のデューティサイクル信号５０３を出力することができる。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け取ることができる。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け取ることができる。これに関して、負荷電流が制御される。
【0037】
図６を参照すると、様々な実施形態による、バッテリ１０６及びバッテリ２０６と電子通信する負荷分担調整器６０１の概略図が示されている。様々な実施形態において、図２Ａを一時的に参照すると、主負荷分担調整器２０１は、負荷分担調整器６０１と同様であってもよい。負荷分担調整器６０１は、バッテリ１０６及びバッテリ２０６から受け取った電力を調整して、未調整ＤＣバス１２０によって受け取られた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４の出力電流を平衡させることができる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４の間の平均電流出力は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４の実際の電流出力から減算されてもよく、第１のＰＩコントローラ６１０に送られる第１の誤差信号及び第２のＰＩコントローラ６１２に送られる第２の誤差信号を生成する。ＰＩコントローラ６１０及びＰＩコントローラ６１２は、次いで、調整電圧基準６０２及び調整電圧基準６０３をそれぞれ出力することができる。調整電圧基準６０２及び調整電圧基準６０３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によってそれぞれ受け取られてもよい。電圧基準６０４は、未調整ＤＣバス１２０と電子通信する電圧センサ６０６から受け取られる。判定ブロック６０８は、電圧センサ６０６からの電圧基準６０４の使用を示すことができる。判定ブロック６０８は、未調整ＤＣバス１２０の電圧が閾値を下回ったことに応答して、最適電圧基準６０９からの電圧基準６０４の使用を示すことができる。これに関して、負荷分担調整器６０１は、未調整ＤＣバス１２０の電圧が閾値を下回ることに応答して、バッテリ１０６及びバッテリ２０６から電力を引き出すことができる。これに関して、負荷電流が制御される。
【0038】
図７を参照すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２と電子通信する負荷分担調整器７０１の概略図が、様々な実施形態に従って示されている。様々な実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２は、図２Ａを一時的に参照すると、それぞれ、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０及び一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１３２と同様であってもよい。様々な実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２は、図２Ｂを一時的に参照すると、それぞれ、一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３０及び一方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２３２と同様であってもよい。負荷分担調整器７０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２を介して、未調整ＤＣバス１２０から受け取った電力を調整して、調整ＤＣバス７４０によって受け取られたＤＣ／ＤＣコンバータ７３０及びＤＣ／ＤＣコンバータ７３２の出力電流を平衡させることができる。様々な実施形態において、調整ＨＶＤＣバス１４０は、図２Ａを一時的に参照すると、調整ＤＣバス７４０に類似していてもよい。様々な実施形態では、調整ＬＶＤＣバス２４０は、図２Ｂを一時的に参照すると、調整ＤＣバス７４０と同様であってもよい。様々な実施形態では、電圧基準７０４は、調整ＨＶＤＣバス１４０の所望の値、例えば２７０ボルトを備えることができる。様々な実施形態では、電圧基準７０４は、調整ＬＶＤＣバス２４０の所望の値、例えば２８ボルトを備えることができる。
【0039】
図８を参照すると、様々な実施形態に基づき、負荷に電力を供給する方法８００が示されている。方法８００は、第１の複数の電源から電力を受け取ることを含む（ステップ８１０）。方法８００は、第２の複数の電源から電力を受け取ることを含む（ステップ８２０）。方法８００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け取られた電力を調整することを含む（ステップ８３０）。方法８００は、第１のコレクタバスおよび／または第２のコレクタバスから電力を受け取ることを含む（ステップ８４０）。方法８００は、未調整ＤＣバスから電力を受け取ることを含む（ステップ８５０）。方法８００は、調整バスから電力を受け取ることを含む（ステップ８６０）。
【0040】
図３Ａ、図３Ｂ及び図８を合わせて参照すると、ステップ８１０は、第１の複数の電源１０２から、第１のコレクタバス１１８によって、電力を受け取ることを含むことができる。ステップ８２０は、第２の複数の電源２０２から電力を、第２のコレクタバス２１８によって、受け取ることを含むことができる。ステップ８３０は、第１のコレクタバス１１８によって受け取られた電力及び第２のコレクタバス２１８によって受け取られた電力を主負荷分担調整器２０１によって調整することを含むことができる。ステップ８４０は、未調整ＤＣバス１２０によって、第１のコレクタバス１１８及び第２のコレクタバス２１８の少なくとも１つから電力を受け取ることを含むことができる。ステップ８５０は、調整ＨＶＤＣバス１４０によって、未調整ＤＣバス１２０からの電力を受け取ることを含むことができる。ステップ８５０は、調整ＬＶＤＣバス２４０によって未調整ＤＣバス１２０からの電力を受け取ることを含むことができる。ステップ８６０は、負荷１５２によって調整ＨＶＤＣバス１４０から電力を受け取ることを含むことができる。ステップ８６０は、負荷２５２によって調整ＬＶＤＣバス２４０から電力を受け取ることを含むことができる。様々な実施形態では、負荷２５２は低電圧負荷を備えることができる。
【0041】
特定の実施形態に関して、利益、他の利点、及び問題に対する解決策を本明細書で説明した。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および／または物理的結合を表すことが意図されている。実際のシステムには、多くの代替的または追加の機能的関係または物理的接続が存在し得ることに留意されたい。しかしながら、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させるまたは顕在化させる可能性のあるいくつかの要素は、本発明の重要な、必須の、または本質的な特徴または要素と解釈されるべきではない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲以外に限定されるものではなく、単数の要素への言及は、明示的に記載されない限り、「ｏｎｅ ａｎｄ ｏｎｌｙ ｏｎｅ（１つ及び１つだけ）」を意味するものではなく、むしろ「ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ（１つ以上）」を意味する。さらに、「ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ Ａ，Ｂ，ｏｒ Ｃ（Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つ）」と同様のフレーズが特許請求の範囲で使用される場合、そのフレーズはＡのみが一実施形態に存在してもよく、Ｂのみが一実施形態では存在してもよく、Ｃのみが一実施形態で存在してもよく、または要素Ａ、Ｂ及びＣの任意の組み合わせ、例えば、Ａ及びＢ、Ａ及びＣ、Ｂ及びＣ、またはＡ及びＢならびにＣが、単一の実施形態で存在してもよいことを意味すると意図的に解釈される。異なる部分を示すために異なるクロスハッチングが図面全体にわたって用いられているが、必ずしも同じまたは異なる材料を示さない。
【0042】
さらに、本開示における要素、構成要素、または方法のステップは、要素、構成要素または方法のステップが請求項に明示的に列挙されているかどうかにかかわらず、公衆に捧げることを意図していない。非請求要素は、要素が「ｍｅａｎｓ ｆｏｒ（手段）」の句を使用して明示的に記載されていない限り、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２（ｆ）を発動することを意図しない。本明細書で使用される場合、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、またはその任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーするように意図されており、要素のリストを備えるプロセス、方法、物品、または装置は、それらの要素を備えるだけはなく、明示的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の他の要素を備え得る。
【符号の説明】
【0043】
１００…電力システム（ＥＰＳ）
１０２…電源
１２０…未調整（unregulated）ＤＣバス
１４０…調整高電圧直流（regulated ＨＶＤＣ）バス
２４０…調整低電圧直流（regulated ＬＶＤＣ）バス
１０２…電源
１２０…未調整（unregulated）ＤＣバス
１４０…調整高電圧直流（regulated ＨＶＤＣ）バス
２４０…調整低電圧直流（regulated ＬＶＤＣ）バス
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】