CN111226371A - 电动车电池充电器 - Google Patents

电动车电池充电器 Download PDF

Info

Publication number
CN111226371A
CN111226371A CN201880066658.9A CN201880066658A CN111226371A CN 111226371 A CN111226371 A CN 111226371A CN 201880066658 A CN201880066658 A CN 201880066658A CN 111226371 A CN111226371 A CN 111226371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
voltage
charger
input
charging
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.)
Granted
Application number
CN201880066658.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111226371B (zh
Inventor
哈尼·瓦赫迪
马克·安德烈·福尔热
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aoxi Akou Co Ltd
Original Assignee
Aoxi Akou Co Ltd
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
Priority claimed from PCT/CA2017/051218 external-priority patent/WO2019071331A1/en
Application filed by Aoxi Akou Co Ltd filed Critical Aoxi Akou Co Ltd
Publication of CN111226371A publication Critical patent/CN111226371A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111226371B publication Critical patent/CN111226371B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/305—Communication interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/64—Optimising energy costs, e.g. responding to electricity rates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • 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
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • 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
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4833—Capacitor voltage balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4837—Flying capacitor converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/12—Buck converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/12—Driver interactions by confirmation, e.g. of the input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/54—Energy consumption estimation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • 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
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • 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
    • 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
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Abstract

一种电池充电器，其能够接收单相交流电力并且根据本文公开的不同实施例向电力存储电池输送交流和直流电力。交流输入从电力输入接收单相电力，一个开关连接到交流输入，进一步连接到交流输出或到电力转换器，该电力转换器响应于充电电压值和期望充电电流值，以将电力转换为可变直流电压，其可变电流不超过期望的直流负载的充电电流值。电力转换器具有至少一个高电压电容器，用于以升压至高于交流输入的峰值电压的电压存储电能。

Description

电动车电池充电器
本申请要求2018年4月20日提交的美国临时专利申请62/660,530的优先权，其说明书通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及电池充电系统领域，例如用于电动车辆的电池充电系统。本发明还涉及电力转换器领域，例如在住宅电压和功率下工作的整流器。
背景技术
该部分旨在提供权利要求中记载的本发明的背景或上下文。这里的描述可以包括需要达到的概念，但不一定是先前已经构思或追求的概念。因此，除非本文另有说明，否则本部分中描述的内容不是本申请中的说明书和权利要求的现有技术，并且不因包括在本部分中而被认为是现有技术。
目前，一种电动汽车(E-V)通常包含电池组和电池充电系统。电池组通常需要直流电(D-C)输入以给电池充电。为此，提供了一种车载充电电路，其将通常在家中所用的交流电力转换为用于电池组的直流输入。在通常称为″1级″和″2级″充电的情况下，电池充电系统具有家用或类似的交流电，其转换为直流以供给电池组。1级和2级充电主要取决于供电量，有时也取决于电压。
″3级″充电通常是指直流充电，其可以涉及高功率下的直流电流，例如高于350V的电压和高电流，导致充电功率通常高于15kW并且高达160kW。3级充电站是商业充电站，旨在尽快为EV充电。使用目前的EV电池，可以实现非常快速的充电，到达电池充电容量的约75％至80％。对于一些电动车电池，可以高功率充电，15到20分钟内完成15％到80％的电池充电。在此之后，充电非常慢，例如，将充电水平从80％提高到99％可能需要数小时。通常会鼓励客户离开充电站，以便其他客户可以为他们的车辆充电。这种快速充电便于商业充电站的操作；然而，经受这种高功率充电可以缩短某些EV电池的寿命。例如，就电池寿命而言，优选允许2小时从电池充电15％至80％而不是20分钟。
用于这种充电的直流电源由三相电源供电，这些电源通常可用于商业安装而不是住宅。三相交流电可以有效地转换为直流电。通常，这种充电在住宅中是不可用的，其中可用功率通常也限制在60kW以下。例如，在某些地方，住宅的电源面板的电源供应不超过200A，240V(RMS)，所有家庭使用的总可用功率可为48kW。通过使用主断路器提供这样的功率限制，通常使用″超额预订″假设来确定本地配电变压器的尺寸，从而在统计上可防止由于过多的住宅使用太多电力而导致过载。此外，当从单相交流电流源启动时，3级充电需要整流器电路，由于成本问题以及其他原因，该整流器电路通常不在家中提供。
当前的住宅汽车充电系统基本上表现得像高功率设备，例如衣物烘干机。在2级充电中，功率通常限制在约7kW或更低，这是与干衣机相当的负载(240V时30安培是7.2kW)。安装在家中的充电单元通过断路器电路将市电交流电源连接到车辆，使得车辆的车载交流到直流转换电路可以为车辆电池充电。
大多数电动车辆允许″快速″直流充电，在这种情况下，交流到直流的转换器在EV外部。直流充电的优点不仅在于充电功率可以大于车辆中的交流到直流转换器的容量，而且转换效率不依赖于制造商在制造车辆时提供的转换器。如果可以有效地为住宅提供直流充电，则可以省略重且昂贵的2级充电设备。
对于2级功耗，车辆充电将导致住宅电力入口或主电路板消耗的电量超过其允许的功率预算(从而导致主断路器跳闸，导致面板与配电变压器断开连接)的概率很低。然而，当大多数家用配电板增加了大于7kW的负载，并且持续数小时时，超过家用配电板的总功率预算的风险增加了。
发明内容
本专利申请提供了可以单独或组合应用的补充改进。第一个改进涉及用于直流充电的改进的整流器。在一个方面，改进的整流器具有高电压电容器模块，其可在充电器内容易地更换。在另一个方面，该充电器包括一背板和刀片架构，其允许分布在多个较低功率刀片模块上，进行交流到直流转换，以便使用刀片模块提供各自小于约5kVA，使得刀片模块的组合可以提供超过10kVA(并且优选地超过20kVA)的交流单相电力到直流充电电力输出的电力转换。第二个改进涉及一种电池充电系统，如果将所有非充电负载同时连接到使用其负载的入口，该系统将允许用于电池充电的功率水平超过电力入口的标称预算。因此，根据第二改进，基于非充电负载功耗的建模和/或历史监控来进行基于时间的非充电负载功耗的预测。第三改进涉及具有充电功率程序模块的电力转换器，该充电功率程序模块具有用于接收定义充电积极性参数的用户输入的用户输入接口，其中充电功率程序模块响应于充电积极性参数随时间控制电流水平。第四改进涉及一种用于从电力转换器移除和替换高电压电容器的插座型连接器。第五改进涉及具有能够在双向状态下工作的电路的电力转换器，除了提供配合交流输入作为整流器的直流充电能力之外，它还能够将电压/电流从直流转换为交流作为逆变器，因此，提供来自电动汽车直流电池的交流输出。
在一些实施例中，电池充电器转换单相交流电力并将直流电力输送到电力存储电池。交流输入从电力入口接收单相电力，电力转换器连接到交流输入并响应充电电压值和期望的充电电流值以将电力转换为可变直流电压，其可变电流不超过期望的直流负载的充电电流值。电力转换器具有至少一个高电压电容器，用于以高于交流输入的峰值电压的升压的电压存储。
在一些实施例中，充电器电路可以在双向状态下进行操作，则能够使电压/电流从交流转换成直流作为整流器或从直流向交流作为逆变器，因此，从电动汽车的直流电池提供交流输出。
在本申请公开的一个方面，充电器电路只能作为整流器工作，通过更换连接在充电器电路中的高电压电容器的第一端子和相应的相对端之间的两个高电压开关为两个二极管，以单向方式将交流电压转换为直流，作为单向充电器。
在此，以整流器或逆变器模式工作的电池充电器转换器，可以分别称为电池充电器整流器或电池充电器逆变器。
在一些实施方案中，本文所公开的电池充电器具有交流输入的外壳，用于从电力入口接收单相电力，交流输出，和直流输出，其中一个开关连接在交流输入和交流输出之间。该开关还连接到背板，该背板具有一个或多个适于接收一个或多个直流电力转换器模块的模块连接器。在交流模式中，开关闭合并且将交流输入连接到交流输出，从而为电力存储电池提供交流电流。在直流模式下，开关断开，交流输入连接到直流电力转换器组件，向直流输出提供直流电流。
在一个实施例中，充电器具有模块连接器，适于接收一个或多个直流电力转换器模块，但不具有原始安装在壳体内的向用户提供一个2级交流EV电池充电器的直流电力转换器模块。直流电力转换器模块可以在以后的时间被添加到充电器，以升级到3级直流EV充电器。
在一个其它方面，本发明提供了一种便携式直流充电单元，其用于电动车辆。直流便携单元包括具有连接器背板的壳体，该连接器背板具有用于接收至少一个模块的多个插座，所述模块包括电池整流器电路、从交流电源接收交流电流的交流输入、和通过直流电缆连接到车辆的直流输出。
在另一个广泛的方面，本公开提供了一种连接到交流输入的电力转换器，其将来自交流输入的电力转换为直流，包括至少一个高电压电容器，用于以升压至高于交流输入的峰值电压的电压存储电能，整流器电路。整流器包括与交流输入串联连接的电感器，低电压电容器，以及连接在第一交流输入端子和高电压电容器的相对端之间的两个二极管或者可选地两个高电压开关，两个中间低电压电源开关连接在高电压电容器的相对端和低电压电容器的相对端之间，并且两个端子低电压电源开关连接在低电压电容器的相对端和第二交流端子之间，其中直流负载可以连接到高电压电容器的相对端。电力转换器还包括控制器，该控制器具有至少一个传感器，用于感测整流器电路中的电流和/或电压，并连接到两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关的栅极输入。
在一些实施例中，控制器可操作地用于使整流器电路以升压模式操作，其中高电压电容器的电压高于交流输入的峰值电压，并且两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关响应于低电压电容器处存在的电压的测量，以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的期望电压的预定部分，从而保持高电压电容器在所需的高电压下，整流器电路提供直流负载和吸收功率，形成五级有源整流器，在交流输入端具有低谐波。在一些实施例中，电力转换器代替整流器电路具有双向整流器/逆变器电路和两个控制器，而不是一个能够作为整流器和逆变器双向工作的控制器。双向整流器/逆变器电路包括与交流端口串联连接的电感器，低电压电容器，连接在第一交流端子和高电压电容器的相对端之间的两个高电压电源开关，两个中间低电压电源开关连接在高电压电容器的相对端和低电压电容器的相对端之间，以及连接在低电压电容器的相对端和第二交流端子之间的两个端子低电压电源开关；其中，直流端口可以连接到高电压电容器的相对两端。电力转换器还包括用于整流器模式的第一控制器，其具有至少一个传感器，用于感测双向整流器/逆变器中的电流和/或电压并且连接到两个高电压电源开关的栅极输入、两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关，用于使整流器电路工作在升压模式，其中高电压电容器的电压高于交流输入的峰值电压，并控制两个高电压电源开关以交流输入的频率接通和断开，并且两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关响应于低电压电容器处存在的电压的测量，以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的期望电压的预定部分，从而保持高电压电容器在所需的高电压下，整流器电路提供直流负载和吸收功率，形成五级有源整流器，在交流输入端具有低谐波。电力转换器还具有用于逆变器模式的第二控制器，其连接到两个高电压电源开关、两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关，并且被配置为产生并应用于两个高电压电源开关、两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关的信号波形，包括第一控制信号，用于使低电压电容器与直流端口和交流端口串联连接，并充电到与电压成比例的预定值直流端口，和第二控制信号用于使低电压电容器与直流端口断开，并与交流端口串联连接，从而使低电压电容器放电。
在一个方面，本公开提供了一种电池充电器，用于转换单相交流电力并将直流电力输送到电力存储电池。充电器包括用于从电力入口接收单相电力的交流输入，用于与电力存储电池连接并接收充电电压值和期望的充电电流值的电池充电控制器接口，连接到交流输入的电力转换器并且其响应于充电电压值和期望的充电电流值，以根据充电电压值以及在不超过直流负载情况下的期望的充电电流值的可变电流下，将来自交流输入的电力转换为在可变电压的直流输出处的直流电，电力转换器包括至少一个高电压电容器，用于以高于交流输入的峰值电压的升压的电压存储电力。充电器的特征还在于以下之一：
-在一些实施例中，电力转换器包括用于测量由来自其配电变压器的电力入口处汲取的功率的电力入口功率传感器，和电力汲取增加预测模块，其具有用于接收所汲取的功率的值的输入和提供在电力入口处汲取的最大可能的功率跳跃值的输出，电力转换器被配置为限制电力转换器输出的电流水平，以便在最大可能的功率跳跃发生时防止电力入口处汲取的功率超过预定限制。
-在一些实施例中，电力转换器包括充电功率程序模块，其具有用户输入接口，用于接收定义充电积极性参数的用户输入，其中充电功率程序模块响应于充电积极性参数随时间控制电流水平。
-在一些实施例中，充电器还包括插座型连接器，用于从电力转换器移除和替换高电压电容器。
-在一些实施例中，电力转换器包括整流器电路，其包括与交流输入串联连接的电感器，低电压电容器，连接在第一交流输入端子和高电压电容器的相对端之间的两个高电压电源开关，连接在高电压电容器的相对端和低电压电容器的相对端之间的两个中间低电压电源开关，以及连接在低电压电容器的相对端和第二交流端子之间的两个端子低电压电源开关，其中直流负载可以连接到高电压电容器的相对端。电力转换器还包括控制器，该控制器具有至少一个传感器，用于感测整流器电路中的电流和/或电压，并连接到两个高电压电源开关，两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关的栅极输入，用于使整流器电路在升压模式下工作，其中高电压电容器的电压高于交流输入的峰值电压，并且控制两个高电压电源开关以交流输入的频率为接通和断开，两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关响应于低电压电容器上存在的电压的测量而以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的所需电压的预定部分，并因此将高电压电容器保持在所需的高电压，且提供直流负载和吸收功率的整流器电路作为交流输入上具有低谐波的五级有源整流器，以及降压转换器电路，用于将来自高电压电容器的相对端的直流电转换为较低的由充电电压值设定的直流输出电压。
在一些实施例中，充电器的特征在于电力转换器，其包括以下两者：
用于测量由来自其配电变压器的电力入口处汲取的功率的电力入口功率传感器，和电力汲取增加预测模块，其具有用于接收所汲取的功率的值的输入和提供在电力入口处汲取的最大可能的功率跳跃值的输出，电力转换器被配置为限制电力转换器输出的电流水平，以便在最大可能的功率跳跃发生时防止电力入口处汲取的功率超过预定限制；和
a)整流器电路，其包括与交流输入串联连接的电感器，低电压电容器，连接在第一交流输入端子和高电压电容器的相对端之间的两个高电压电源开关，连接在高电压电容器的相对端和低电压电容器的相对端之间的两个中间低电压电源开关，以及连接在低电压电容器的相对端和第二交流端子之间的两个端子低电压电源开关，其中直流负载可以连接到高电压电容器的相对端；
b)控制器，该控制器具有至少一个传感器，用于感测整流器电路中的电流和/或电压，并连接到两个高电压电源开关，两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关的栅极输入，用于使整流器电路在升压模式下工作，其中高电压电容器的电压高于交流输入的峰值电压，并且控制两个高电压电源开关以交流输入的频率为接通和断开，两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关响应于低电压电容器上存在的电压的测量而以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的所需电压的预定部分，并因此将高电压电容器保持在所需的高电压，且提供直流负载和吸收功率的整流器电路作为交流输入上具有低谐波的五级有源整流器；和
c)降压转换器电路，用于将来自高电压电容器的相对端的直流电转换为较低的由充电电压值设定的直流输出电压。
在一些实施例中，充电器还具有用于接收用户输入的网络接口，包括连接到网络接口的远程设备用户接口。
在一个实施例中，电力转换器包括充电功率程序模块，并且充电积极性参数定义了对车辆充电的充电电流上限。
在一个示例中，充电电力程序模块记录充电电流的历史，从而可以执行电池劣化的评估。
在一些实施例中，充电器的特征在于电力转换器包括用于测量由来自其配电变压器的电力入口处汲取的功率的电力入口功率传感器，和电力汲取增加预测模块，其具有用于接收所汲取的功率的值的输入和提供在电力入口处汲取的最大可能的功率跳跃值的输出，电力转换器被配置为限制电力转换器输出的电流水平，以便在最大可能的功率跳跃发生时防止电力入口处汲取的功率超过预定限制，还包括可断开的负载开关；其中，所述电力汲取增加预测模块被连接到可断开的负载开关，用于当在功率接近最大可能的跳跃汲取值，产生超过预定义的极限的危险时，电源暂时断开至少一个连接到所述可断开的负载开关的可断开负载，电力汲取增加预测模块被配置为：当电力汲取增加预测模块确定超过预定极限的接近风险已经消退时，重新连接可断开负载。
要求保护的系统，方法和更广泛的技术如本文所述，并在下面具体描述。
附图的简要说明
参考下面的附图将更好地理解本申请的实施例：
图1是家用电动车充电系统的物理安装的示意图，其包括杆顶变压器，带有负载传感器和主断路器面板的住宅电力入口，面板和充电器之间的240V交流电力线，充电器和电动车(EV)之间延伸的充电电缆，具有电动车和充电器之间的CAN总线连接；
图2A示出了根据一个特定实施例的电池充电器转换器的电路图，该电池充电器转换器具有以整流器模式工作的5级拓扑电路。
图2B示出了图2A的电池充电器的5级拓扑电路的电路图，示出了在称为″状态2″的一个开关配置下的连接；
图2C示出了图2A的电池充电器的5级拓扑电路的电路图，示出了在称为″状态3″的一个开关配置下的连接；
图2D示出了根据特定实施方式的单向/整流器充电器的5级拓扑电路的电路图；
图2E示出了根据一个实施例的具有在逆变器模式下工作的5级拓扑电路的电池充电器转换器的电路图；
图3A示出了具有图1中的整流器模式下工作的电池充电器转换器的具有电压平衡的调制器的框图；
图3B示出的信号图示出了在图3A的调制器中使用的4载波脉冲宽度调制技术；
图3C示出的电路图示出了以整流器模式工作的图1的电池充电器转换器的控制器的元件；
图3D示出了显示图2E的在逆变器模式下工作的电池充电器转换器的控制器的元件的电路图；
图3E示出了调制器和状态选择电路的逻辑元件，以使用电压和电流反馈提供指示各个状态的8个信号；
图4示出了图1的电池充电器转换器1在包括控制器电路的整流器模式下工作的框图；
图5示出的信号图示出了图1的电池充电器转换器在1kW操作下以整流器模式工作的稳态结果。
图6示出了功率分析器的屏幕截图，其示出了功率分析器测量的整流器模式下工作的图1的电池充电器转换器的一些参数；
图7显示了图1中的电池充电器转换器性能的信号图，其在50％的变化I直流负载期间以整流器模式下工作；
图8A是表示模块化转换器电池充电系统的框图；
图8B是表示具有交流和模块化转换器电池充电系统的充电器的框图；
图8C是示出充电器的实施例的框图，其具有连接到提供交流输出的背板的开关；
图8D是表示图8C的实施例的框图，其中开关由模块化转换器电池充电系统代替；
图9是表示充电功率预算控制器的框图；
图10是根据一个实施例的电力转换器模块的示意图；和
图11是根据一个实施例的交流充电模块的示意图。
图12是便携式EV充电系统的物理安装的示意图，其包括在充电器和电动车辆(EV)之间延伸的充电电缆，在EV和充电器之间具有电池整流器单元；
图13是示出图12中便携式EV充电系统的框图；
图14A是根据特定实施例的用于存储具有接收器的便携式EV充电系统的配件的示意图。
图14B是根据特定实施例的用于存储具有接收器的便携式EV充电系统的配件的示意图。
具体描述
贯穿本说明书对″一个实施例″，″多个实施例″或类似语言的引用意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书出现的短语″在一个实施例中″，″在多个实施例中″和类似语言可以但不一定全部指代相同的实施例。
此外，所描述的本发明的特征，结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。现在将详细参考本发明的优选实施例。
在整个申请中，术语″EV2级充电器″指的是单相交流EV充电器，术语″EV3级充电器″指的是单相直流EV充电器。
图1示出了实施例的物理背景，其中分离的单相干线电力从电线杆顶部变压器输送，这是北美最常见的电力输送类型。变压器通常从配电线路接收14.4kV或25kV单相电力，并且变压器可以处理大约50kVA至167kVA的功率，作为分相240V交流输送到少量家庭或电力入口。每个电力入口通常被配置为在240V交流处理100A至200A的功率，即约24kVA至48kVA(通常假设1kVA相当于1kW)。
应当理解，实施例不限于分离式单相240V交流电力系统，并且本文公开的实施例可以适用于使用中的电力网络，其是输送到家庭或者商家的电力入口的任何现有单相交流电压。
电力入口通常包括使用表，具有对应于总允许负载(例如100A或200A)的额定值的主断路器，以及具有用于每个家用电路的断路器的面板，其可以被供应240V交流电力或由240V交流输入分相的120V交流电力。虽然大多数断路器的容量在15A到30A之间，但是一些可以更低(即10A)，而一些可能更大，例如40A，用于大型电器。在一些国家，电力入口的容量较低，例如40A至60A，而在所有家用电路中都具有240V交流的国家，电源不是分相的，而是常规单相240V交流(使用的电压等级可能不同，从大约100V到250V)。
如图1所示，充电器通过具有较大额定电流的断路器连接到主面板的断路器，例如40A至80A，尽管所公开的充电器如果需要可消耗超过100A。对充电器特定的断路器的需求由电力法规确定。将充电器连接到面板的电缆用于这种高电流。与电力面板的连接可以是直接固定布线，或者可以安装高电压插座并将其连接到电力面板，使得充电器使用电缆和插头连接到面板，例如，类似于那些用于烤箱或干衣机等设备的电缆和插头。充电器显示为连接到单个负载传感器，该传感器感测整个面板(包括充电器)的负载。如本领域中已知的，充电器电缆可以是传统的充电器电缆和插头。
图2A示出了根据特定实施例的用于电动车辆的电池充电器转换器100。该电路采用5级封装U型单元拓扑结构，提供具有功率因数校正功能的有源整流器。与其他类型的转换器相比，该充电器具有几个值得注意的优势，具有升压模式操作，允许超交流峰值输出，同时减少或消除输入侧电流谐波。
电池充电器转换器100包括交流输入105，与交流输入105串联连接的电感滤波器110，以及5级拓扑电路115。
在该非限制性示例中，电感滤波器110是2.5mH的电感器。对于一个典型的
Figure BDA0002448053100000111
的功率输送范围(对应于全功率和部分功率的所有充电状态期间)，提供一种与现有的标准配合产生良好结果的1mH线电感器。对于更高的功率范围，可以降低电感；例如，对于高瓦数(例如大于2kW，并且优选大于3kW，并且更优选地大约5kW)功率等级，电感滤波器110可以替代地使用一个500μH的电感器。方便地，本设计实现整个电池充电器转换器100的小的几何形状，部分地归因于电感滤波器110的小尺寸。电感滤波器110可根据应用，额定功率，效用电压谐波，开关频率等等选择的设计而变化。虽然最简单的这种滤波器是单电感器，但在替代实施例中，电感滤波器110可以包括电感器(一个或多个)和电容器(一个或多个)的组合，例如，(例如，2MH)电感器连接到(例如，30μF)电容器，其本身接地。过滤器的选择会影响设计的整体尺寸和损耗，更大的过滤器会增加整体设计的尺寸，并且通常会产生更多的损失。
5级电路包括高电压电容器120，至少一个低电压电容器125，两个高电压电源开关130a、130b，连接在第一端子135和高电压电容器120的各自相对的端部145a、145b，两个中间低电压电源开关140a、140b，每个连接在高电压电容器120的两个相对端145a、145b中的相应端部和低电压电容器125的相应的相对端155a、155b之间，以及两个端子低电压电源开关150a、150b，每个连接在第二输入端子160和低电压电容器125的相对端155a、155b中的相应端部之间。
电容器被如此命名是因为高电压电容器120具有在使用中，其两端比所述低电压电容器125两端有较高的电压。在该特定示例中，电压VO跨过高电压电容器120为大约两倍于横跨低电压电容器125的电压VC。在本实施例中，高电压电容器120和低电压电容器125是不同的设备，所述高电压电容器120是一个2mF电容器，而低电压电容器是一个50μF电容器。对于典型的1至3kW功率输出范围(在全功率到部分功率的所有充电状态期间)，用于高电压电容器120的2mF电容器和用于低电压电容器125的100μF电容器的组合给出了良好的结果，符合现有标准。已经发现，当使用20μs的采样时间进行电压平衡时，这是有效的。对于5kW功率器件，用于高电压电容器120的4mF电容器和用于低电压电容器125的200μF电容器的组合可能是合适的，但是可以通过增加对平衡电压的采样速度来使用更小的电容器，从而实现更精确的电压平衡计算。这可以通过使用更快的微处理器来实现。每个电容器可以是电解电容器或薄膜电容器，但是在本示例中，未连接到负载的低电压电容器125是高寿命的薄膜电容器。高电压电容器120将具有较短的寿命并且可能是电路故障的原因。在图10所示的实施例中，高电压电容器因此被提供为可替换部件，如将参考图10进一步描述的。
自然地，使用具有不超过其要求的特性的电容器是更经济的，但是没有禁止对高电压电容器120和低电压电容器125使用相同的电容器，尽管在这种情况下低电压电容器125会被过度浪费。
中间低电压电源开关140a、140b和端子低电压电源开关150a、150b一起构成辅助电源开关。如同电容，高电压电源开关130a、130b和低电压电源开关被这样叫是因为高电压电源开关130a、130b具有在使用中，其上具有比辅助电源开关更高的电压。而且，根据本设计，低电压电源开关是高频电源开关，而高电压电源开关130a、130b是低频开关。同样，它们之所以被这样称呼是因为在使用中，高频开关以比低频开关更高的频率操作/切换。实际上，可以使用相同的开关，只要它们适合于施加高频开关的最高频率并且它们适合于施加在高电压开关上的高电压。然而，优选的是提供仅适合于其预期用途的开关，以便降低成本以及可能的尺寸和重量。开关可以全部是FET，JFET，IGBT和MOSFET类型的。
5级电路115的低电压电容器125可以被认为是辅助电容器，其与辅助电源开关一起构成5级电路115的辅助电路116。如本文所述，在备选实施例中，可以在辅助电路116中提供附加的辅助电容器(一个或多个)和一对(或多对)开关。
5级电路115的开关状态已经被研究以显示那些冗余以便帮助平衡辅助电容的电压。电容器电压平衡允许在整流器输入端产生5级电压电平，并减少直接影响电流谐波含量的电压谐波。调节输出端电压以提供给直流负载。这里，提供了实验结果，证明了所提出的整流器在单位功率因数下工作的动态性能并从电源获取低谐波交流电流。
如图2A，该5级电路115在整流模式下工作的仅具有6个开关，由它产生5个电压电平。该配置的有利的特征是冗余开关状态有利于直流电通路之间的电压平衡。在本公开中提出的5级整流器以单位功率因数操作以及由于在升压模式下工作而消除了输入交流电流谐波。5级整流器的低总谐波失真度(THD)5级电压波形直接影响线电流谐波，因此电感滤波器可以小于2级整流器，以减小产品的尺寸。由于辅助直流电容器电压可以仅通过冗余开关状态来平衡，因此5级整流器的电压/电流调节与具有单输出直流端子的全桥电压相同，这可以通过级联PI控制器来完成。
现在将讨论5级整流器配置和开关状态。这里提供了一种基于电压平衡的切换技术。关于所描述的设计，已经在诸如负载变化，交流电主要变化的不同条件下执行了实际测试，这些测试已经在整流器模式中示出了电池充电器转换器100的良好动态性能。
5级电路115具有两个直流电通路。主直流电通路包括高电压电容器120，其被电压调节以提供给直流负载。高电压电容器120两端的电压在此表示为Vo。次级直流电通路包括辅助电容器(低电压电容器125)。低电压电容器125两端的电压在此表示为VC。VC具有主端子Vo的电压幅度的一半，和用于形成整流器在第一和第二端子之间的输入电压(Vin)，作为5级的准正弦波。因此，Vc＝E，Vo＝2E，并且5个电压电平包括0，±E，±2E。
在此，在升压模式下操作，意味着输出直流电压高于输入交流峰值。在本示例中：VS-rms＝120V→VS-peak＝120√2＝170V
基于交流电网的峰值，直流电压选择为200V。现在由于VC是Vo的一半，我们有：
Vo＝200V→VC＝100V.
为此，输出端电压Vo被调节在200V以输送给直流负载，在该示例中，直流负载是EV电池组。此外，辅助电容器电压VC在100V处平衡，以便产生5级电压波形作为Vin。
基于上述选择的电压，选择两个高电压电源开关130a、130b以承受200V。辅助电源开关连接到高电压电源开关130a、130b的只有大约一半的电压，其在该示例中是100V。
表1示出了5级电路115的开关状态。每对开关，在该示例中包括一对高电压电源开关130a、130b，一对中间低电压电源开关140a、140b，和一对端子低电压电源开关150a、150b，是互补的，意味着当一个开路时，另一个闭合，反之亦然。
开关状态 S1 S2 S3 V<sub>in</sub> V<sub>in</sub>电压
1 1 0 0 V<sub>o</sub> +200V
2 1 0 1 V<sub>o</sub>-V<sub>C</sub> +100V
3 1 1 0 V<sub>C</sub> +100V
4 1 1 1 0 0V
5 0 0 0 0 0V
6 0 0 1 -V<sub>C</sub> -100V
7 0 1 0 -V<sub>o</sub>+V<sub>C</sub> -100V
8 0 1 1 -V<sub>o</sub> -200V
表1-在整流器模式下工作的5级电路115的开关状态
可以观察到，基于开关的每个配置，提供路径以使电流流过转换器，并且在输入处产生电压电平，其一起形成5级电压波形。该波形具有较低的总谐波失真(THD)并直接影响汲取电流谐波含量(如果电压波形中存在谐波，则它也将注入电流波形。低谐波电压波形导致低谐波电流波形)。与典型的2级转换器的较大滤波器相比，自然减少的THD量允许在交流线路中使用较小的滤波器，并具有可接受的性能。
从表1中可以看出，高电压电源开关130a、130b实际上每个周期仅切换两次。然而，辅助电源开关可以以更高的频率切换，例如，在移动到下一个非冗余状态(例如，状态4)之前多次在冗余状态(例如，状态2和3)之间切换。在某些实施例中，低电压电源开关可以以至少或大于1kHz的高频切换，例如，大于10kHz。在该特定示例中，开关频率可以是48kHz。
现在将描述用于本电池充电器整流器100的电压平衡。从表1中可以看出，在开关状态之间存在一些冗余，也就是说存在导致相同Vin电压的开关状态，例如状态2和3或状态6和7。由于主输出是Vo，其由外部PI控制器控制，冗余开关状态可以在几个方面提供帮助。冗余开关状态的一个好处是降低Vo的电压误差，这会降低外部控制器的负担。此外，平衡辅助电容器电压VC允许提供5个相同的电压电平，以便产生低THD准正弦波形。
在图2B和2C中，分别示出了用于冗余状态2和3的电流路径205、210，以更好地说明冗余开关状态对直流电通路电压平衡的影响。假设直流电通路极性如图所示。它们可以基于电流符号而充电或放电。在状态2，假设电流为正，则高电压电容器120被充电，而低电压电容器125由于其极性反转而被放电。因此，Vo和VC分别增加和减少。然而，在状态3中，在低电压电容器125将通过正电流在状态3充电。如果电流符号是负的，这些状态会产生相反的影响。还应注意，只要没有通过交流电源连接，Vo就会因负载放电而降低。
表2类似地示出了每个开关状态对高电压电容器120和低电压电容器125的影响，这为设计相关的电压平衡技术提供了有用的信息。
开关状态 线电流符号 V<sub>in</sub> 对V<sub>o</sub>的影响 对V<sub>C</sub>的影响
1 i<sub>s</sub>＞0 V<sub>o</sub> 充电 放电
2 i<sub>s</sub>＞0 V<sub>o</sub>-V<sub>C</sub> 充电 放电
2 i<sub>s</sub>＜0 V<sub>o</sub>-V<sub>C</sub> 放电 充电
3 i<sub>s</sub>＞0 V<sub>C</sub> 放电 充电
3 i<sub>s</sub>＜0 V<sub>C</sub> 放电 放电
4 i<sub>s</sub>≥0 0 放电 放电
5 i<sub>s</sub>≤0 0 放电 放电
6 i<sub>s</sub>＞0 -V<sub>C</sub> 放电 放电
6 i<sub>s</sub>＜0 -V<sub>C</sub> 放电 充电
7 i<sub>s</sub>＞0 -V<sub>o</sub>+V<sub>C</sub> 放电 充电
7 i<sub>s</sub>＜0 -V<sub>o</sub>+V<sub>C</sub> 充电 放电
8 i<sub>s</sub>＜0 -V<sub>o</sub> 充电 放电
表2-开关状态对Vo和VC的影响
由于所提出的转换器可以是并网的，并且相关联的控制器已经包括电流传感器，因此可以避免具有额外的传感器和相关的成本。同样的线电流传感器的反馈信号可以被用于所述电压平衡技术。两个电压传感器可以用作直流电压反馈，并且切换技术可以包括由表2中列出的电压效应操控的多载波PWM。切换技术基于从电流和电压传感器接收的反馈来选择冗余开关状态。
如图2D所示，在一些实施例中，高电压电源开关130a、130b可以用两个二极管132a和132b代替，提供5级单向整流器，其仅能将交流电压转换为直流，作为单向充电器。
本领域技术人员将理解，使用5级单向整流器不会影响本发明的工作方式，并且可以用作本文公开的所有实施例中的5级电路的替代方案。
在一些实施例中，5级电路可以在双向状态下操作。这意味着它可以在整流器模式下，如图2A所示将电压/电流从交流转换为直流，或者，如图2E所示在逆变器模式下从直流转换为交流。当在整流器模式下工作时，本发明具有直流输出。
在逆变器模式中，高电压电容器(Vo)连接到直流源，如隔离的直流电源，电池或太阳能电池板，5级电路可以从这些直流输入产生交流电压/电流。该交流电流可以作为并网运行模式注入电网，或者可以作为电源，提供给通常的交流负载。逆变器模式可以用于车对电网方法，其中汽车电池可以涉及公用设施的峰值负载分配，或者在没有电力时供应家中的一些关键负载。
参考图2E，示出了根据一个实施例的用于在逆变器模式下工作的5级功率转换器的拓扑200。交流负载202连接在第一端子135和第二端子160之间，其对应于仅连接开关元件的电路中的唯一节点。在第一端子135和第二端子160之间产生的电压是逆变器输出电压(V)，其示意性的是5级电平脉冲宽度调制(PWM)波形。
尽管这里在描述为所提出的5级电平逆变器实现的控制策略时提到使用PWM，但是应该理解，可以使用其他控制技术。例如但不限于选择性谐波消除PWM和优化谐波步进波形。可以使用诸如移位PWM技术，正弦自然PWM技术和编程PWM技术的PWM技术。可以使用开环和闭环技术。开环技术的例子是SpaceVector和SigmaDelta技术。闭环技术的示例是滞后电流控制器，线性电流控制器，DDB电流控制器和优化电流控制器。
在所示实施例中，5级逆变器电路200可以使用开关处于开/关状态的各种组合产生五个不同的输出电压，这将在下面进一步讨论。六个开关130a、130b、140a、140b、150a和150b可以使用双极结型晶体管(BJT)来实现。由于BJT的性质而隐合地存在的寄生二极管被示出以指示晶体管的偏置方向，即反向偏置，使得晶体管表现为开关而不是短路。应该注意，实现开关的替代方式是可能的。例如晶闸管，例如栅极可关断晶闸管(GTO)或集成栅极换向晶闸管(IGCT)，继电器，隔离栅极双极晶体管(IGBT)，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或任何其他合适的可控开关。
电路200还包括如206和208中的元件，它们在闭环内连接，使得每个元件206、208连接到开关元件130a、130b、140a、140b、150a和150b中的四个。元件206说明性地是直流源(即，电池，太阳能电池板等)，而元件208是从属电压源，例如，电容器的能量存储装置(如图所示)或电容器的组合(未示出)，用作辅助电源。
虽然电路200被示为包括一个元件208以实现5级逆变器，但是应该理解，可以提供额外的元件208以在逆变器的输出处实现更多分级，如下面将进一步讨论的。
图3A示意性地示出了将电压平衡技术集成到具有电压平衡的调制器。如图所示，在该示例中，调制器310用于提供5级PWM。在该示例中，如图3B所示，使用4载波PWM技术来调制参考信号320。其参考信号320由下面描述的控制器提供。调制器310的输出被提供给状态选择电路315，该状态选择电路315强制执行表1和表2的逻辑以产生对开关的输入，这里以信号的形式输送给S1，S2和S3，和这些信号的反向(相反的状态)形式分别输送给S4，S5和S6。状态选择电路315提供集成到开关技术中的快速电压平衡过程，由此预期小尺寸电容器将适合于辅助电容器。所使用的算法的示意图示于图3C中，其示出了调制器310和状态选择电路315的逻辑元件，以使用电压反馈提供指示各个状态的8个信号。图3E示出了当使用电流和电压反馈时的相同逻辑元件。
可替换的，图3D示出了调制器310和状态选择电路315的逻辑元件，以提供指示各个状态的5个信号而不使用任何反馈。
然后，脉冲发生器模块325使用这些信号来产生到开关的脉冲输出。在一个实施例中，脉冲发生器325可以是可以由微控制器编程的开关表。
本领域技术人员将理解，数字开关信号可以在到达开关之前通过栅极驱动器。
在图3A中，示出了在电压平衡部件中使用电压反馈。然而，电压平衡单元可以使用电压或电流反馈。当两者都使用，能够更稳定地平衡电容器电压。
图3E示出了可以使用的一种算法的示意图，其示出了调制器310和状态选择电路315的逻辑元件，以使用电压和电流反馈提供指示各个状态的八个信号，如图所示。这种安排有比较良好的性能。
在一个实施例中，模块315确定用于开关状态数的最佳选择(见表1)，然后发送给模块325。将基于状态编号生成切换脉冲(S1至S6)。例如，如果模块315确定了状态1，则根据表1，S1、S5和S6将为ON，而S2、S3和S4将是相对应的OFF。
在一个实施例中，图4中的参考信号320可以被认为是图3中的Vref。
用于系统的控制器410，系统可以采用级联比例积分(PU)控制器，现在将对其进行描述。如上所述，由于通过开关状态平衡辅助电容器电压，本示例性配置可以用作单个直流源逆变器。虽然已经提出了一些所提出的拓扑结构用于使用两个直流电容器进行整流，但是在本实施例中，辅助电容器由设计的开关技术进行电压控制，并且不需要任何附加的电压调节器。因此，我们可以只使用一个外部电压控制器，将输出直流端子稳定到所需的水平，这在本例中是200V。其结果是，一个简单的级联PI控制器可被用于调节输出的直流电压，以及用于控制输入电流，并将其与电网电压同步，以保证整流器的功率因数校正(PFC)操作。控制器410负责调节Vo和is，其响应于来自电池管理系统(BMS)的输入，例如可以在EV上提供。
在本公开的一些示例中，图4中所示的控制器(模块405)包括电流回路和电压回路。电压回路负责将C1电压稳定在参考电平。比例积分(PI)控制器使电压误差最小化，其输出作为电流参考值进入电流环路。电流环路从电网电压(vs)中取样，并将电流误差发送到另一个PI控制器，以调整vs和is之间的相移。(优选是零度相移的功率因数校正PFC，但它可以调整到与电网无功功率交换的任何值。)由于两个回路串联，因此称为线性级联PI控制器。作为参考信号(单元320)的控制器的输出进入调制器305以基于冗余产生开关脉冲，以平衡第二电容器电压(C2)。
本领域技术人员将理解，可以替代地使用本领域中已知的其他类型的控制器，诸如非线性控制器，模型预测，滑动模式或本领域中已知的其他合适的控制器。
控制器可以由基于处理器的微控制器提供，该微控制器具有控制软件，该控制软件使用来自传感器的输入并提供遵循本文描述的逻辑用于数字系统的栅极控制信号输出。控制器还可以包括使用有源和无源组件的模拟电路。模拟电路可以从系统电压和电流获得一些反馈，并将参考信号发送到调制器。
图3D示出了在本公开的一些实施例中使用的算法的示意图，其中状态选择电路315提供指示各个状态的8个信号，不使用传感器来传递指示各个状态的信号(″无传感器″)。此外，图3D示出了当充电器转换器在逆变器模式下工作时在本发明的实施例中使用的开关单元340的逻辑元件。本领域技术人员将理解，转换器可适用于所述开关脉冲生成和5级配置下的辅助电容(低电容)的电压平衡，当它工作在整流器模式和换流器模式时，并不限于一种操作模式。
参考图10，可以理解，控制器410还响应于BMS请求的期望输出直流电压来控制直流到直流降压或升压转换器。在图10中，这是一个简单的降压或升压转换器，由开关S7控制，使用传感器测量的直流输出电压的反馈。
本领域技术人员将理解，可以使用本领域中已知的任何类型的降压或升压或降压-升压转换器而不影响本发明的工作方式。两种重要的拓扑结构称为降压-升压转换器，它可以产生一系列输出电压，范围从比输入电压大得多(绝对幅度)到几乎为零。
第一种拓扑结构是反相拓扑结构，其中输出电压的极性与输入电压的极性相反。这是一种开关模式电源，具有与升压转换器和降压转换器类似的电路拓扑结构。输出电压可根据开关晶体管的占空比进行调节。
第二种拓扑结构是降压(下降)转换器与升压(上升)转换器的结合，其中输出电压通常与输入的极性相同，并且可以低于或高于输入。这种非反相降压-升压转换器可以使用单个电感器，其用于降压电感器模式和升压电感器模式，使用开关而不是二极管。
在该示例的图4中，控制器410在一个参考电平电压Vref调整Vo电压接收作为输入，并且还控制电网电流is以消除或减少其谐波并使其与电网电压同相位，而作为单元功率因数操作或接近(例如，PF＝99.99％)。所述的示例性实现的控制器410示意性地示出在图4中，其中来自传感器的电流和/或电压，按要求由控制器410采样(例如，大约每20微秒)。
电压调节器通过调节电流参考(is ＊)幅度来尝试最小化Vo误差。在该示例中，通过电网电压的单位样本生成电流参考的形状，以确保PFC模式。最终，控制器输出320由标准的4载波PWM技术调制，以发送所需的脉冲。
现在将描述电池充电器整流器100的实验结果。在一个特定的测试实例中，已经对基于碳化硅(SiC)的5级转换器进行了实际测试。六个1.2KV，40A的SiC的MOSFET类型SCT2080KE被用作有源开关。在dSpace1103上实现了集成到开关技术和级联控制器中的所提出的电压平衡方法，因此，开关脉冲被发送到5级开关。测试的系统参数列在表4中。
电网电压频率 60Hz
电网电压 120VRMS
输出直流电压 200V
直流负载 38Ω
开关频率 48KHz
电感滤波器(Lf) 2.5mH
高电压电容器120 2mF
低电压电容器125 50μF
表4-实际测试参数
在备选实施例中，交流输入(电网)电压可以是大约240VRMS，并且直流负载可以大于350V，如通过本文所述方式的升压模式整流所提供。
如图5所示，已经获得了1kW的稳态结果。如图所示，输出直流端子电压3被调节为200V(Ch1，参考点由0V2表示，对应于垂直轴上的点1，并且具有4个单元，如图的底部所示，每个代表50.0V，总计200V)，可接受的电压波动小于10％。此外，由于VC的有效电压平衡，Vin由5个相同的电压电平0，±100，±200V形成，具有比2级电平电压波形更低的谐波污染。此外，可以通过输入电压和电流波形Vs观察电池充电器整流器100的PFC操作(Ch3，其中参考点由对应于垂直轴上的点4的0V示出-如图的底部所示，每个代表100.0V)和is(Ch4，参考点由0A2表示，对应于垂直轴上的点4-如图的底部所示，每个代表10.0A)最后，负载电流i/(Ch2，参考点显示为0A2，对应于垂直轴上的点2-如图的底部所示，每个代表10.0A)，其在大致5A处测得，这表明1kW工作系统的实现。
图6示出了由AEMCTM功率分析仪测量的一些其它参数。这是可以理解的是电池充电器整流器100被在1kW具有最高可能功率因数(接近一致)的测试，其降低了显著无功功率的量，并实现与电网电压同步的线电流控制器的良好性能。此外，由于5级整流器产生的多电平电压波形的低谐波污染，电流THD也很低(IEEE519和IEC61000标准要求线电流THD小于5％)。
在此测试中，最终有意地(从38Ω到75Ω)进行了50％的负载变化，以检查控制器的动态性能。如图7所示，负载电流减小到初始幅度的大约一半。因此，由于传递到负载的能量的变化，Vo(Ch1，参考点由0V2表示，对应于垂直轴上的点1，并且如图所示，每个单元代表50.0V)变化但是通过控制器和电压平衡技术可以很好地稳定，而不会出现意外的过冲或下冲。此外，输入交流电流与电网电压保持同步，其幅度同时变化以达到稳态模式。应当理解，在转换期间也消除了电流谐波。换句话说，当观察到直流负载减少50％(负载电流i/(Ch2)减小到50％-垂直轴上对应于点2的参考点0A2)时，直流电压被控制在期望的水平。
电池充电器整流器100的实际结果已经显示出控制器和电压平衡技术的良好动态性能，其已经集成到调制过程中。辅助电容器电压保持在适当的低电压波动的期望电平调节部分，以这样的快速和准确的电压平衡的方法导致在具有低谐波含量整流器的输入时，生成一个5级准正弦电压波形。这种多级波形允许使用小尺寸滤波器来消除线电流谐波。因此，所述电池充电器整流器100可能非常适合于作为电动汽车的牵引系统或电池充电器的应用工业整流器的潜在候选产品。
电压平衡的技术已被设计和集成到切换模式，来调节辅助电容电压导致在该整流器的输入产生5个相同的电压电平，以形成具有5级平滑电压波形，且具有低谐波含量。在所提出的整流器上已经实现了标准级联PI控制器，部分原因是由于在输出端具有单个直流端子而没有任何分离电容器。实际测试表明电池充电器整流器100具有良好的动态性能，在稳态和负载变化条件下实施电压平衡技术和控制器。它也可能是PFC整流器市场的潜在产品。
为了提供7级电平/3个电容器的实现方式，需要增加两个电源开关和一个额外的低电压电容器。调制模块也将被改变为具有六个载波。电压平衡单元将被改变，因为将有更多的开关状态来对电容器充电和放电并调节它们的电压。
电池充电器整流器100可以与其他类似结构的并联电池充电器整流器电路一起提供在电池充电器中，如图8A所示，每个并联工作以向负载提供直流电力。为此，电池充电器可以包括壳体，壳体包括具有多个插座的连接器背板，用于接收多个模块，每个模块包括本文所述类型的电池充电器整流器，也可以使用如图8A所示的公共控制器。这种模块化方法的优点是，可以首先安装背板，可能使用专业电工的服务，而最终用户可以根据需要添加或更换模块100。所示的模块化方法不限于任何特定数量的模块100；然而，申请人已经发现，针对使用上文所述的整流器的设计，即一个5千瓦整流器模块是有效的，和6个这样的模块提供了有关的组合直流充电功率30千瓦。该功率量适合于高速电池充电，同时在大多数传统单相电力入口的可用功率预算内是可行的。
对于实际的实施例中，一个电池充电器包括电池充电器整流器100，可以包括用户可更换的直流车辆充电电缆和充电插头，例如，具有用于装配EV中标准化插头/插座的兼容的格式(即，SAEJ1772，ChaDeMo，或其他)。
图8A还示出了蓄电池和充电控制器(也称为电池管理系统或BMS)810如何通过充电电缆815连接到电池充电控制器接口820和控制器830。充电电缆815可以提供数据连接到接口820，以及连接到背板840的高电压直流导体。接口820可以包括直流EV充电器领域中已知的接口，其从BMS接收有关电压和/或电流充电参数信息的信号的数据或指示。接口820可以与用于主控制器830的计算机相关联。计算机830可以将Vref值提供给一个或多个整流器电路100的背板840。无论是电路100的一部分还是使用传感器作为背板840的一部分，计算机830可以接收传送到电池810的电流。模块100的数据接口、交流输入和直流输出连接在图10中示出并且将在下面详细描述。计算机830可以是具有用于管理改变控制的程序存储器的任何合适的处理器。
在本发明的一些实施例中，如图8B示出，从电力入口面板来的交流电流进到连接器，例如，可以直接将交流电流导向电力存储电池和充电控制单元的开关，以提供给所述用户带交流输出的2级交流电动车电池充电器，或者导向整流器电路，提供带直流输出的3级直流EV充电器。因此，用户可以选择2级交流EV或3级直流EV充电器。
图8C示出了其中一个实施例中背板可以接收连接器或直接或通过开关的模块连接器。当开关连接到背板时，充电器将有一个交流输出连接到电力存储电池，为用户提供2级交流EV电池充电器。
图8D示出了作为图8C相同的实施例，其中该开关由用户从模块连接器被物理去除，因此断开提供给交流输出的交流电流，和被一个或多个电池充电器整流器替换，如在稍后的时间由模块100替换，因此升级到3级直流EV充电器。这为用户提供了安装更便宜的2级交流电动车电池充电器，该充电器可与所有类型的车辆配合使用，但对车辆充电的速度和效率不高，而它可以轻松升级到更快、更高效的3级直流电动车。
在一些实施方案中，这表现在图11中，该开关可以有具有超充防止模块的一个刀片200的形式，并且直接连接到背板或通过模块连接器，类似于整流器的刀片100。在此实施方式，移除所使用的刀片200以便用整流器刀片100替换它。
本领域技术人员可以理解，任何类型的连接器都可以用作背板，模块连接器的目的只是为了方便和简化用户的安装过程，任何类型的连接器都可以用作背板。此外，在一些实施例中，开关和背板可以是具有断开交流输出并将电流重定向到整流器电路的能力的相同元件。
此外，本领域技术人员将理解，即使已经以不同方式示出，但是控制器830和/或电池充电器控制器接口820或充电器的其他元件也可以作为附加模块或类似的刀片提供，如可以在以后添加到设备的整流器刀片100。因此，原始充电器可能仅是具有输入和输出的背板，其仅通过在背板上添加一些模块或刀片而可升级到直流充电站。
此外，本领域技术人员将理解，交流和直流输出可以使用单独的或相同的物理插座或电缆。在一些实施例中，插座能够与车辆的充电控制器通信。
图9是示出用于电力存储电池的电池充电器的框图。电力入口通过传感器和具有预定电流阈值的主断路器连接到电网的局部配电变压器。传感器提供电力入口汲取的电流值。电池充电控制器接口与电力存储电池联通并接收充电电压值和期望的充电电流值。整流器电路连接到用于接收单相交流输入功率的电输入，并且其输出直流电压，可以是任一向下或向上转换的使用，例如，一个直流降压-升压转换器电路。所述降压转换器具有一个控制输入端，定义输出直流电压和电流。如图10所示，控制器410可以控制降压-升压转换器以输出所需的直流电压和电流。
在一个广泛的方面，本公开提供了一种连接到交流输入的电力转换器，其将来自交流输入的电力转换为直流，包括至少一个高电压电容器，用于以高于交流输入的峰值电压升压的电压存储电力，整流器电路。整流器包括与交流输入串联连接的电感器，低电压电容器，以及连接在第一交流输入端子和高电压电容器的相对端之间的两个二极管或者可选地两个高电压开关，两个中间低电压电源开关连接在高电压电容器的相对端和低电压电容器的相对端之间，并且两个端子低电压电源开关连接在低电压电容器的相对端和第二交流端子之间，其中直流负载可以连接到高电压电容器的相对端。电力转换器还包括控制器，该控制器具有至少一个传感器，用于感测整流器电路中的电流和/或电压，并连接到两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关的栅极输入。
在一些实施例中，控制器可操作地用于使整流器电路以升压模式操作，其中高电压电容器的电压高于交流输入的峰值电压，并且两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关响应于低电压电容器处存在的电压的测量，以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的期望电压的预定部分，从而保持高电压电容器在所需的高电压下，整流器电路提供直流负载和吸收功率，形成五级有源整流器，在交流输入端具有低谐波。在一些实施例中，电力转换器代替整流器电路具有双向整流器/逆变器电路和两个控制器，而不是一个能够作为整流器和逆变器双向工作的控制器。双向整流器/逆变器电路包括与交流端口串联连接的电感器，低电压电容器，连接在第一交流端子和高电压电容器的相对端之间的两个高电压电源开关，两个中间低电压电源开关连接在高电压电容器的相对端和低电压电容器的相对端之间，以及连接在低电压电容器的相对端和第二交流端子之间的两个端子低电压电源开关；其中，直流端口可以连接到高电压电容器的相对两端。电力转换器还包括用于整流器模式的第一控制器，其具有至少一个传感器，用于感测双向整流器/逆变器中的电流和/或电压并且连接到两个高电压电源开关的栅极输入、两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关，用于使整流器电路工作在升压模式，其中高电压电容器的电压高于交流输入的峰值电压，并控制两个高电压电源开关以交流输入的频率接通和断开，并且两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关响应于低电压电容器处存在的电压的测量，以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的期望电压的预定部分，从而保持高电压电容器在所需的高电压下，整流器电路提供直流负载和吸收功率，形成五级有源整流器，在交流输入端具有低谐波。电力转换器还具有用于逆变器模式的第二控制器，其连接到两个高电压电源开关、两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关，并且被配置为产生并应用于两个高电压电源开关、两个中间低电压电源开关和两个端子低电压电源开关的信号波形，包括第一控制信号，用于使低电压电容器与直流端口和交流端口串联连接，并充电到与电压成比例的预定值直流端口，和第二控制信号用于使低电压电容器与直流端口断开，并与交流端口串联连接，从而使低电压电容器放电。
在图9中，网络接口902可以是与计算机830相关联的传统数据接口，例如以太网，Wi-Fi等。记录模块904，功率预算控制器906，可用功率预测器908和充电功率程序模块910可以用存储在计算机830的存储器中的软件实现，并由计算机830的处理器执行，以执行如下所述的操作。
记录模块在存储器中存储至少一个参数，该参数从由传感器测量的电流得出，减去整流器电路在每天内的各个子周期内随时间抽取的任何功率。该参数可以是当前时间段和当前非充电负载的非充电负载的最大可能增加。打开的一个或多个家电设备可以产生负载跳跃。交流电动机，例如热泵和空调压缩机电动机，在启动时通常吸收至少两倍的稳态电流。可以理解，所汲取的功率增加的概率可以在期望的可能性内，例如在97％的概率内。
可用功率预测计算器接收当前汲取值和记录模块参数，并根据预定的电力输入最大功率负载提供最大充电负载值。可以使用用户界面(未示出)来设置电力输入的最大负载值。功率预算控制器从电池管理接口接收地最大充电负载值，所期望的充电电压值和期望的充电电流值，并提供控制输入到所述整流器电路。
在一个实施例中，最大可能的增加是基于长期观察数据来确定的。在获取这样的数据之前，可用功率预测器可以更保守地运行，并且随着关于预测的确定性的增加，预测计算器可以更大胆些。
在另一个实施例中，分析功耗的变化以确定主要家庭负载的数量和大小。然后检测这些负载的行为模式。估计开启的载荷只能关闭，因此它们不会增加总载荷的风险。负载开启的概率取决于其他负载的状态，一天中的时间和一年中的时间。例如，如果热水器是关闭的状态，由于用水的可能性，相比从晚上11点到早上6点，在从7AM到8AM的任何给定时刻开启的可能性更高。在夏季，电加热负荷不太可能开启，而空调更有可能，而冬季则相反。基于行为模式和当前工作负载的估计，可用功率预测器可以预测功率的最大可能的即时增加。
功率预算控制器考虑功率最大可能增加的风险，以确定多少电力可用，当要求的功率太大时，功率预算控制器使整流器电路和/或直流-直流降压转换器调节直流电源，以输送到EV。
此外，功率预算控制器可以在设置充电率时考虑电池劣化。这可以涉及参考预定的最大充电电流或功率值。如下所述，还可以参考用户选择的充电积极性水平。
当可用功率预测模块预测可能存在超出功率预算(进入限制数量)的风险增加时，可以使用可选的可断开负载开关来防止大量负载汲取功率，从而导致超出功率预算。这可以延迟或改变增加的负载以避免超过电力输入的功率预算。可断开的负载开关可包括连接到一个或多个电负载和电力面板，例如，热水器，的线电压电源开关，以防止负载从电力面板汲取电流，如果使用这样的额外负载可能超过风险功率预算。优选地，负载开关包括传感器，例如电流传感器，以测量负载当前是否正在汲取功率。通过这种方式，功率预算控制器可以检测所讨论的负载是否正在汲取功率。可断开的负载开关在打开时可以配备传感器以检测断开的负载何时寻求汲取功率，并且在这种情况下，功率预算控制器可以在相应地降低直流充电功率之后决定重新连接该负载。
一些吸收高电流的负载包括控制电子器件，其在待机状态下吸收小负载，例如小于约100瓦。在这种情况下，可以在可断开负载开关打开的同时将旁路低功率电流包括在可断开负载中。低功率电流旁路连接的示例是隔离变压器，其被配置为向可断开负载的电子器件提供大约十到几十瓦的功率。当负载接通时，可断开负载开关模块可以检测隔离变压器负载侧的功率消耗，然后向功率预算控制器发出信号以决定是否降低直流充电功率以允许可断开负载重新连接到满交流电源，或者是否应继续以相同的速率进行直流充电。当直流充电负载需求结束时，然后允许可以重新连接可断开负载。
图9中的实施例包括充电功率程序模块，当用户没有急于给EV充电时，该充电功率程序模块响应用户输入以抑制充电速率。虽然EV可以允许快速充电，并且本文公开的实施例可以允许以大约25kVA的功率充电，但是重复快速充电可以减少电池寿命。另外，充电功率程序模块可用于选择用于充电的时间程序，即根据时变能量成本和/或配电网络内的功率可用性来延迟和/或定制功耗。充电连接器可以例如提供用于选择充电积极性水平的用户界面，即当电池请求高速充电时的可变充电水平。或者，可以提供网络接口以允许远程用户界面用于设置充电功率程序参数。
在一些实施方案中，从所述电力入口面板输入的交流电流可以由用户重新定向通过一个连接器，例如一个开关到交流的输出，并从那里直接到电力存储电池和绕过整流器电路的充电控制器，因此，提供给用户可以选择交流或直流充电模式。在替代实施例中，电池充电器不具有整流器电路，但是具有背板，可以在稍后的时间将整流器电路添加到该背板，从而为用户提供可升级至用于向电力存储电池供电的3级直流EV充电器的2级交流EV电池充电器。
本领域技术人员将理解，这里公开的背板可以是简单的连接器，具有控制单元的背板，例如功率预算控制器，可用的功率预测器，嵌入其中的网络接口和充电功率程序模块，或具有可以添加所述控制单元的模块连接器的背板。
图10示意性地示出了图8A中所示的模块化系统的单个″刀片″100。在所示的实施例中，沿着一个边缘提供印刷电路板，其具有高电压交流和直流连接器以及用于数据接口的连接器。刀片100包含用于电力转换器的电源开关，并且在该实施例中，用于5级有源整流器的六个开关S1至S6和用于降压-升压转换器的一个开关S7分别提供直流至直流降压或升压。
电容器120设置在小模块上，该小模块具有用于连接到刀片100上的插头的插座。高电压电容器120的质量对于整流器的正确和安全操作是重要的。因此，及时更换是可取的。插座可以包括识别电路，该识别电路可以由控制器410读取以确定各种信息。首先，它可用于确定是否已按要求安装新电容器。其次，它可用于确定安装的电容器是否先前被使用过。这可以通过多种方式实现。例如，控制器410可以向外部数据库报告由其使用的每个电容器120的唯一ID标识。当插入新电容器时，可以查询这样的数据库。或者，电容器插头模块内的识别电路可以存储可以由控制器410读取的非易失性存储器中的关于使用的信息。这样，当新电容器模块连接到刀片100的时候，控制器410可以确定电容器120是否应该被认为是全新的、部分使用的或过期的。在过期电容器120的情况下，控制器410可以拒绝提供电力并发出警告以提示更换电容器120。
应当理解，提供到刀片模块的连接的方式可以使用电缆连接器而不是所示的边缘连接。还应当理解，电容器模块的插座可以设置在刀片100上，如图10所示，或者它可以设置在别处，例如在背板的单独部分中(见图8A)。
插座可以包括用于检测电容器插头模块被移除或暴露以便移除的开关，从而可以完成对一个或多个刀片100的断电以允许安全地移除和更换电容器模块120。在图10的实施例中，刀片100具有其自己的控制器410，可以在背板上具有共用控制器410，以控制来自多个刀片的开关。
图10中的传感器模块被示为连接以测量低电压电容器处的电压、直流输出电流和直流输出电压。如果需要，也可以测量其他值。测量的值被提供给控制器410。
图11示出了本发明的替代实施例的示意图，其中公开了具有过充防止模块1102的交流充电刀片1100。交流电流从交流输入进入刀片，并在通过过充防止模块1102后从交流输出输出。过充防止模块还提供与充电控制器接口通信的可能性，以设置通过使用日期端口按EV的要求输出的交流电的电流和电压。
参考图12，示出了本发明的一个实施例，其中提供了便携式直流充电单元1200。便携式直流充电单元包括具有交流输入1204和直流输出1208的壳体1202，交流输入1204和直流输出1208分别通过电缆1206连接到交流电源1204并通过电缆1210连接到EV。便携式直流充电单元1200具有一个或多个5级整流器电路。
在一个实施例中，便携式直流充电单元1200设置有多个类似结构的5级并联电池充电器整流器电路，如图13所示，每个电路并联工作以向负载提供直流电力。为此，电池充电器可包括壳体1202可包括连接器背板1302，连接器背板1302具有多个插座1304，用于接收多个刀片模块1306，每个刀片模块包括本文所述类型的5级电池整流器电路。
这种模块化方法的优点在于便携式充电器可以仅含一个5级整流器电路出售，并且最终用户可以根据需要添加或替换模块1306。所示的模块化方法不限于任何特定数量的模块1302。
在一些实施例中，便携式充电器单元可以以双向模式或单向模式工作。在双向模式下，便携式充电器可以用作逆变器或整流器。在单向模式中，转换器如前所述在本发明的其他实施例中作为整流器。
在单向模式中，5级整流器电路可以具有两个二极管而不是两个高电压开关，如图2D所示。
便携式充电单元1200的一个优点是，与车载充电单元不同，它具有接近单位功率因数，从公用设施/电源汲取低谐波交流电流。此外，在一些实施例中，便携式充电器单元1200可提供任何其他车外充电单元的能力，例如更高KW传输，更复杂的电池管理系统，管理电池发热，与建筑物/家庭/电网、能量管理系统通信的能力，能量转移率更高。此外，所公开的便携式充电单元1200还可以通过移除车载充电单元并且提供便携式充电单元1200作为对车辆充电的替代方案，给EV制造商选择从EV移除重量。
参照图14A和14B，在一些实施例中，电动车辆可在其行李箱中具有接收器1402，用于连接器1212，其具有连接到用于驾驶员的指示器的传感器(未示出)，示出便携式直流充电单元的存在。这将防止用户在充电结束后或离开地点时忘记便携式充电单元。传感器可以像机械开关一样简单，当接收器1402接收连接器或本领域已知的任何其他类型的机械、电力或电子传感器时，该机械开关被推动。
在一些实施例中，代替接收器1402，电动车辆具有不同的接收器，用于接收便携式直流充电单元1200的壳体或电缆，其提供相同的指示功能。
在一个实施例中，代替接收器1402，便携式充电单元1200可具有无线存在指示器，诸如射频识别(RFID)或蓝牙传感器，以指示便携式直流充电器在车内或车附近的存在。
本领域技术人员将理解，本申请中描述的电路，例如5级整流器电路，可以用于任何交流到直流转换系统，例如直流电源，其他EV充电器，任何其他类型的电池充电器，或任何其他需要交流到直流转换的实现。
虽然上面的描述已经被提供在参考具体示例中，这仅为示出目的，而不是对本发明的限制。

Claims (32)

1.一种用于向电力存储电池供电的电池充电器，所述电池充电器包括：
交流输入，用于从电力入口接收单相电力；
电池充电控制器接口，用于与电力存储电池联通并接收充电电压值；
电力转换器，连接到所述交流输入并响应于所述充电电压值，以根据直流负载的所述充电电压值将来自所述交流输入的电力转换为可变电压的直流输出的直流电，所述电力转换器包括：
至少一个高电压电容器，用于以升压至高于所述交流输入的峰值电压的电压存储电能；
整流器电路，包括：
与所述交流输入串联连接的电感器，
低电压电容器，
如下之一：
两个二极管，连接在第一交流输入端和所述高电压电容器的相对端之间；和
两个高电压开关，连接在第一交流输入端和所述高电压电容器的相对端之间，
两个中间低电压电源开关，连接在所述高电压电容器的所述相对端和所述低电压电容器的相对端之间，和
两个端子低电压电源开关，连接在所述低电压电容器的所述相对端和第二交流端子之间，
其中，直流负载可以连接到所述高电压电容器的所述相对端；和
控制器，具有至少一个传感器，用于检测所述整流器电路中的电流和/或电压，并连接到所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关的栅极输入。
2.如权利要求1所述的充电器，其中所述控制器可操作地用于使所述整流器电路以升压模式操作，其中所述高电压电容器的电压高于所述交流输入的峰值电压，并且所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关响应于所述低电压电容器处存在的电压的测量，以冗余开关状态切换，以便将所述低电压电容器保持在所述高电压电容器的期望电压的预定部分，从而保持所述高电压电容器在所需的高电压下，所述整流器电路提供所述直流负载和吸收功率，形成五级有源整流器，在所述交流输入处具有低谐波。
3.如权利要求1或2中任一项所述的充电器，其中所述电池充电控制器接口还与电力存储电池联通并接收期望的充电电流值，并且所述电力转换器还响应于所述期望的充电电流值以进行转换，在不超过直流负载的所述期望的充电电流值的可变电流下，将来自所述交流输入的电能转化为直流输出处的直流电。
4.如权利要求1至3中任一项所述的充电器，还包括降压转换器电路，用于将来自所述高电压电容器的所述相对端的直流电力转换为由所述充电电压值设定的较低的直流输出电压。
5.如权利要求1至4中任一项所述的充电器，还包括升压转换器电路，用于将来自所述高电压电容器的所述相对端的直流电力转换为由所述充电电压值设定的较高的直流输出电压。
6.如权利要求1至5中任一项所述的充电器，包括所述插座型连接器，用于从所述有源整流器电路中移除和替换所述高电压电容器。
7.如权利要求6所述的充电器，其中所述高电压电容器集成在插入式模块中，所述插入式模块包括至少一个电子识别组件和用于将所述电子识别组件连接到所述控制器的接口，其中所述控制器配置成，在所述电子识别组件不存在或未能为所述插件模块提供有效的识别时，防止操作。
8.如权利要求1至7中任一项所述的充电器，其中所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关以高于10kHz的频率切换。
9.如权利要求1至8中任一项所述的充电器，其特征在于，所述单相交流输入约为240VRMS，所述直流输出电能的电压大于350V。
10.如权利要求1至9中任一项所述的充电器，其中所述充电器包括壳体，其包括具有多个模块插座的连接器背板和连接在所述模块插座中的至少一个模块，每个所述模块包括所述整流器电路，并联工作的所述模块为所述负载提供直流电。
11.如权利要求10所述的充电器，其特征在于，每个所述模块的所述高电压电容器约为4毫法拉。
12.如权利要求10或11所述的充电器，其中所述模块中的每一个能够提供大于约2kW的直流负载功率。
13.如权利要求1至12中任一项所述的充电器，还包括直流车辆充电电缆和充电插头。
14.如权利要求1至10中任一项所述的充电器，其中，所述充电器能够提供大于9.5kW的直流负载功率。
15.如权利要求1至14中任一项所述的充电器，其中所述充电器是便携式充电器，还包括交流输入电缆，直流输出电缆，壳体，所述壳体包括连接器背板，所述连接器背板具有多个模块插座和至少一个模块连接在所述模块插座中，每个所述模块包括所述整流器电路，所述模块并联工作以向所述负载提供直流电力。
16.如权利要求1至15中任一项所述的充电器，其中，所述电力转换器包括用于测量由来自其配电变压器的电力入口处汲取的功率的电力入口功率传感器，和电力汲取增加预测模块，其具有用于接收所汲取的功率的值的输入和提供在电力入口处汲取的最大可能的功率跳跃值的输出，所述电力转换器被配置为限制所述电力转换器输出的所述电流水平，以防止在最大可能的功率跳跃发生时，所述电力入口处汲取的功率超过预定限制。
17.如权利要求15所述的充电器，其中所述电动车辆具有接收器，其具有存在传感器，示出所述便携式充电器的连接器的存在。
18.如权利要求14或15中所述的充电器，进一步包括如下中的一个：射频识别(RFID)；和蓝牙传感器，以指示便携式充电器在车辆内或附近的存在。
19.如权利要求1至18中任一项所述的电池充电器，其中：
所述整流器电路是双向整流/逆变电路，包括与交流端口串联连接的电感器，低电压电容器，连接在第一交流端子和所述高电压电容器的相对端之间的两个高电压电源开关，连接在所述高电压电容器的所述相对端和所述低电压电容器的相对端之间的两个中间低电压电源开关，以及连接在所述低电压电容器的所述相对端和第二交流端子之间的两个端子低电压电源开关；其中，直流端口可以连接到所述高电压电容器的所述相对端；
所述控制器是用于整流器模式的第一控制器，其具有至少一个传感器，用于感测所述双向整流器/逆变器中的电流和/或电压，并且连接到所述两个高电压电源开关的栅极输入，所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关，用于使所述整流器电路以升压模式工作，其中所述高电压电容器的电压高于所述交流输入的峰值电压，并控制所述两个高电压电源开关以交流输入的频率接通和断开，并且所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关响应于所述低电压电容器处存在的电压的测量，以冗余开关状态切换，以便将低电压电容器保持在高电压电容器的期望电压的预定部分，从而保持所述高电压电容器在所需的高电压下，所述整流器电路提供直流负载和吸收功率，形成五级有源整流器，在所述交流输入具有低谐波；和
所述电力转换器还具有用于逆变器模式的第二控制器，其连接到所述两个高电压电源开关、所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关，并且被配置为产生并应用于所述两个高电压电源开关、所述两个中间低电压电源开关和所述两个端子低电压电源开关的信号波形，包括第一控制信号，用于使所述低电压电容器与所述直流端口、所述交流端口串联连接，并充电到与所述直流端口的电压成比例的预定值，和第二控制信号用于使所述低电压电容器与所述直流端口断开，并与所述交流端口串联连接，从而使所述低电压电容器放电。
20.如权利要求1至19中任一项所述的电池充电器，还包括用于1级或2级EV充电的交流输出和用于断开所述电力转换器并在交流输入和交流输出之间连接交流电流的开关。
21.一种2级交流EV电池充电器，可升级至3级直流EV充电器，用于向电力存储电池供电，所述电池充电器包括：
-壳体包括：
交流输入，用于从电力入口接收单相电力；
交流输出；
直流输出；
连接器背板，具有至少一个模块连接器，适于接收至少一个直流电力转换器模块并用于连接交流输入和直流输出；和
用于连接交流输入和交流输出之间的交流电流的开关。
22.如权利要求21所述的电池充电器，其中所述开关由所述至少一个直流电力转换器模块控制。
23.如权利要求22所述的电池充电器，其中所述开关必须打开以允许所述至少一个直流电力转换器模块物理安装。
24.如权利要求23所述的电池充电器，其中所述开关是插座型连接器。
25.如权利要求21至24中任一项所述的电池充电器，还包括过充防止模块，其防止交流输出电压超过期望的充电电压，且防止交流输出电流超过期望的充电电流。
26.如权利要求21至25中任一项所述的电池充电器，还包括电池充电控制器接口，用于与电力存储电池联通并接收充电电压值和期望的充电电流值。
27.一种用于向电力存储电池供电的电池充电器，所述电池充电器包括：
交流输入，用于从电力入口接收单相电力；
电力入口功率传感器，用于测量由所述电力入口从其配电变压器汲取的功率；
电力汲取增加预测模块，具有用于接收所述功率的值的输入和提供在所述电力输入处汲取的所述功率中的最大可能跳跃值的输出；
电池充电控制器接口，用于与电力存储电池联通并接收充电电压值；
电力转换器，连接到所述交流输入并响应于所述充电电压值和所述期望充电电流值，以根据所述充电电压值将来自所述交流输入的电力转换为直流输出处的直流可变电压，所述电力转换器被配置限制所述电力转换器输出的所述电流水平，以便防止如果所述汲取功率出现所述最大可能跳跃时，所述电力输入所汲取的所述功率超过预定极限。
28.如权利要求27所述的电池充电器，其中所述电力转换器包括充电功率程序模块，其具有用户输入接口，用于接收定义充电积极性参数的用户输入，其中所述充电功率程序模块响应于所述充电积极性参数随时间控制电流水平。
29.如权利要求27或28所述的充电器，其中所述用于接收用户输入的用户输入接口包括在所述充电插头上提供至少一个开关。
30.如权利要求27至29中任一项所述的充电器，还包括网络接口，其中用于接收用户输入的所述用户输入接口包括连接到所述网络接口的远程设备用户接口。
31.如权利要求27至30中任一项所述的充电器，其中，所述充电功率程序模块记录充电电流的历史，从而可以执行电池退化的评估。
32.如权利要求27至31中任一项所述的充电器，还包括可断开的负载开关；其中，所述电力汲取增加预测模块被连接到所述可断开的负载开关，用于当在功率接近最大可能的跳跃汲取值，产生超过预定义的极限的危险时，电源暂时性地断开至少一个连接到所述可断开的负载开关的可断开负载，电力汲取增加预测模块被配置为：当电力汲取增加预测模块确定超过预定极限的接近风险已经消退时，重新连接可断开负载。
CN201880066658.9A 2017-10-13 2018-10-12 电动车电池充电器 Active CN111226371B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CA2017/051218 WO2019071331A1 (en) 2017-10-13 2017-10-13 BATTERY CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE
CAPCT/CA2017/051218 2017-10-13
US201862660530P 2018-04-20 2018-04-20
US62/660,530 2018-04-20
PCT/CA2018/051291 WO2019071359A1 (en) 2017-10-13 2018-10-12 BATTERY CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111226371A true CN111226371A (zh) 2020-06-02
CN111226371B CN111226371B (zh) 2024-04-12

Family

ID=66100316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880066658.9A Active CN111226371B (zh) 2017-10-13 2018-10-12 电动车电池充电器

Country Status (11)

Country Link
EP (2) EP3695483A1 (zh)
JP (2) JP7428638B2 (zh)
KR (2) KR20220127370A (zh)
CN (1) CN111226371B (zh)
AU (2) AU2018349094B2 (zh)
BR (1) BR112020007129A2 (zh)
CA (1) CA3076689A1 (zh)
IL (1) IL273921A (zh)
MA (1) MA50769A (zh)
MX (1) MX2020003653A (zh)
WO (1) WO2019071359A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113352929A (zh) * 2021-07-23 2021-09-07 长春捷翼汽车零部件有限公司 一种适配器的控制装置、方法、适配器及充电系统
CN113503218A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 深圳市天成实业科技有限公司 智能点火夹及启动装置
CN114079317A (zh) * 2020-08-19 2022-02-22 广州贵冠科技有限公司 移动电子装置的快充式充电装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201815490D0 (en) * 2018-09-24 2018-11-07 Entrust Microgrid Llp Charging apparatus for the use in an electric vehicle charging system
EP3939154A4 (en) 2019-03-12 2022-05-11 dcbel Inc. POWER CONVERTER DEVICE WITH MULTIPLE TERMINALS
BR112021018207A2 (pt) * 2019-03-18 2021-11-23 Dcbel Inc Sistema de resfriamento para uso em conversores de potência
JP2022525523A (ja) 2019-03-19 2022-05-17 ディーシーベル インコーポレイテッド 家庭ユーザの電気車両を含む異なる負荷間の電力を管理するための家庭ユーザのための電力管理システムをもつ変換器
CA3138373A1 (en) 2019-03-19 2020-09-24 dcbel Inc. Ev charger with adaptable charging protocol
US11811300B2 (en) 2019-04-11 2023-11-07 dcbel Inc. Isolated converter
EP3761471A1 (de) * 2019-07-03 2021-01-06 Sascha Hahnen Verfahren zur steuerung der stromversorgung mindestens eines haushaltes sowie elektrischer leistungswächter
EP3927125B1 (en) * 2020-06-18 2024-04-03 Mahle International GmbH Control unit and electric heating device
KR102519520B1 (ko) * 2021-01-28 2023-04-10 (주)모던텍 전기차 충전 장치
NO347592B1 (en) * 2021-06-16 2024-01-22 Defa As A charging assembly and method
JP2023020624A (ja) 2021-07-30 2023-02-09 トヨタ自動車株式会社 充電装置
NO347044B1 (en) * 2021-10-11 2023-04-24 Kongsberg Maritime As Onboard medium-voltage vessel electric charging apparatus and method for onboard charging.
CN114336981A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 苏州德锐朗智能科技有限公司 一种储能电站的控制系统
US11831235B1 (en) 2022-08-26 2023-11-28 dcbel Inc. Multi-level power converter with software control of switches and deadtime

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737209A (en) * 1996-10-16 1998-04-07 Stevens; Carlile Power quality and demand management module
US20040140718A1 (en) * 2003-01-16 2004-07-22 Quality Rf Services Power converter system
US20070145952A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Cogeneration Energy Corp. Efficient power system
CN201503894U (zh) * 2009-09-25 2010-06-09 维熹科技股份有限公司 交直流双输入充电器
CN102130626A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 福特全球技术公司 改进的具有集成电池充电器的可变电压转换器
CN102282749A (zh) * 2009-01-15 2011-12-14 日产自动车株式会社 电力转换器
US8143843B2 (en) * 2008-09-26 2012-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically-driven vehicle and method for controlling charging of electrically-driven vehicle
CN102859825A (zh) * 2010-06-30 2013-01-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于电子设备的电池组
CN103155405A (zh) * 2010-09-07 2013-06-12 卡特彼勒公司 电驱动功率响应管理系统和方法
CN203601032U (zh) * 2013-11-08 2014-05-21 李俊娇 一种燃料电池与太阳能联供型电动汽车
CN103828187A (zh) * 2011-07-29 2014-05-28 施耐德电气It公司 具有正输出降压-升压转换器和在输入电源处的pfc的非隔离ac-dc转换器
US20150165917A1 (en) * 2011-12-29 2015-06-18 Abb B.V. Method, system and charger for charging a battery of an electric vehicle
US20160176305A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-23 Flex Power Control, Inc. Muilti-functional power management system
JP2016214080A (ja) * 2016-09-07 2016-12-15 三菱電機株式会社 家庭用電力指令装置および家庭用電力制御システム
CN106716765A (zh) * 2014-09-04 2017-05-24 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于对能量存储进行充电的装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2343797B (en) * 1998-08-14 2003-07-16 Milwaukee Electric Tool Corp Battery charger
JP4767222B2 (ja) 2007-06-28 2011-09-07 三菱電機株式会社 電流制限システム
JP2009260760A (ja) 2008-04-18 2009-11-05 Kawamura Electric Inc ブロッキングフィルタ
WO2011134861A1 (en) * 2010-04-26 2011-11-03 Dong Energy A/S Dispatch controller for a distributed electrical power system
WO2012081330A1 (ja) 2010-12-14 2012-06-21 本田技研工業株式会社 車両
US8669740B2 (en) 2011-01-19 2014-03-11 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle charging system
JP5353957B2 (ja) * 2011-06-14 2013-11-27 株式会社デンソー 電力供給システム
KR101288230B1 (ko) * 2011-12-23 2013-07-24 명지대학교 산학협력단 전기 차량용 배터리 충전 장치
EP3119638B1 (en) * 2014-03-20 2018-01-10 EverCharge, Inc. Smart energy distribution methods and systems for electric vehicle charging

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737209A (en) * 1996-10-16 1998-04-07 Stevens; Carlile Power quality and demand management module
US20040140718A1 (en) * 2003-01-16 2004-07-22 Quality Rf Services Power converter system
US20070145952A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Cogeneration Energy Corp. Efficient power system
US8143843B2 (en) * 2008-09-26 2012-03-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically-driven vehicle and method for controlling charging of electrically-driven vehicle
CN102282749A (zh) * 2009-01-15 2011-12-14 日产自动车株式会社 电力转换器
CN201503894U (zh) * 2009-09-25 2010-06-09 维熹科技股份有限公司 交直流双输入充电器
CN102130626A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 福特全球技术公司 改进的具有集成电池充电器的可变电压转换器
CN102859825A (zh) * 2010-06-30 2013-01-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于电子设备的电池组
CN103155405A (zh) * 2010-09-07 2013-06-12 卡特彼勒公司 电驱动功率响应管理系统和方法
CN103828187A (zh) * 2011-07-29 2014-05-28 施耐德电气It公司 具有正输出降压-升压转换器和在输入电源处的pfc的非隔离ac-dc转换器
US20150165917A1 (en) * 2011-12-29 2015-06-18 Abb B.V. Method, system and charger for charging a battery of an electric vehicle
CN203601032U (zh) * 2013-11-08 2014-05-21 李俊娇 一种燃料电池与太阳能联供型电动汽车
CN106716765A (zh) * 2014-09-04 2017-05-24 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于对能量存储进行充电的装置
US20160176305A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-23 Flex Power Control, Inc. Muilti-functional power management system
JP2016214080A (ja) * 2016-09-07 2016-12-15 三菱電機株式会社 家庭用電力指令装置および家庭用電力制御システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HANI VAHEDI 等: "A Novel Multilevel Multioutput Bidirectional Active Buck PFC Rectifier", vol. 63, no. 9, pages 5442 - 5450, XP011619191, DOI: 10.1109/TIE.2016.2555279 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079317A (zh) * 2020-08-19 2022-02-22 广州贵冠科技有限公司 移动电子装置的快充式充电装置
CN114079317B (zh) * 2020-08-19 2024-02-02 广州贵冠科技有限公司 移动电子装置的快充式充电装置
CN113503218A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 深圳市天成实业科技有限公司 智能点火夹及启动装置
CN113352929A (zh) * 2021-07-23 2021-09-07 长春捷翼汽车零部件有限公司 一种适配器的控制装置、方法、适配器及充电系统

Also Published As

Publication number Publication date
BR112020007129A2 (pt) 2020-09-24
WO2019071359A1 (en) 2019-04-18
KR102442605B1 (ko) 2022-09-14
JP2024042027A (ja) 2024-03-27
JP2020537474A (ja) 2020-12-17
JP7428638B2 (ja) 2024-02-06
CA3076689A1 (en) 2019-04-18
KR20200067187A (ko) 2020-06-11
AU2018349094A1 (en) 2020-04-30
EP3695483A1 (en) 2020-08-19
EP4027483A1 (en) 2022-07-13
MX2020003653A (es) 2020-10-12
AU2024201758A1 (en) 2024-04-04
CN111226371B (zh) 2024-04-12
KR20220127370A (ko) 2022-09-19
MA50769A (fr) 2020-08-19
IL273921A (en) 2020-05-31
AU2018349094B2 (en) 2024-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111226371B (zh) 电动车电池充电器
US11273718B2 (en) Electric vehicle battery charger
US10707782B2 (en) Bi-directional energy converter with multiple DC sources
CN103828187B (zh) 具有正输出降压-升压转换器和在输入电源处的pfc的非隔离ac-dc转换器
CN102969778B (zh) 用于基于控制策略向负载提供功率的系统和方法
Mackay et al. DC ready devices-Is redimensioning of the rectification components necessary?
CN113647005A (zh) 隔离转换器
JP5661075B2 (ja) 充放電装置
TWI823877B (zh) 電池充電器、電力轉換器及管理功耗的方法
WO2019071331A1 (en) BATTERY CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE
CN113544960A (zh) 多端口功率转换器设备
Morris Design and testing of a bidirectional smart charger prototype
Latorre et al. EMS for Bidirectional Boost Converters of a of a Hybrid Energy Storage System for Residential Microgrid Applications
Bezerra et al. Proposal Of A Control Algorithm Applied To A Threephase, Four Wire, AC-DC Converter For EV And UPS Applications
Shariff Single-Phase Robust Charger with High Power Quality for Electric Vehicle Application
Anuja et al. Bidirectional Charger for Electric Vehicle Applications
WO2024076694A1 (en) Multi-functionality charging station with multi-mode multi-purpose operation and control

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Montreal, Quebec, Canada

Applicant after: Decibel Ltd.

Address before: Montreal, Quebec, Canada

Applicant before: Aoxi akou Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant