CN112290609A - 电池充电系统 - Google Patents

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J.D.达西卡
M.菲利帕
I.尤斯科维奇
L.哈尔-沙伊
G.塞拉
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Abstract

本公开提供了一种电池充电系统。功率转换器包括转换模块。所述转换模块可以在有效模式或旁路模式下操作。在有效模式下，所述转换模块可以接收输入电压并将所述输入电压转换为固定的输出电压。在旁路模式下，所述转换模块的输出端子两端的电压基本为零伏。可调转换模块可以将输入电压转换为可调输出电压。所述转换模块的输出端子与所述可调转换模块的输出端子串联连接，形成串联串。控制器可以选择性地将所述转换模块激活为处于所述有效模式或所述旁路模式，并响应于跨所述串联串连接的负载所需的负载电压和负载电流中的至少一个来控制所述可调转换模块。

Description

电池充电系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月25日递交的第62/878,584号美国临时专利申请以及2020年1月2日递交的第62/956,384号美国临时专利申请的优先权。这些申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
电池充电可取决于待充电电池的类型。电池的类型可以确定合适的充电配置以向电池提供电荷。电荷可以来自具有恒定电压、恒定电流和/或恒定电压和恒定电流(constantVoltage and constant current，简称CVCC)的组合的电源。恒定电压可以允许充电器的全部电流流过，直到达到电池的预设电压水平。达到预设电压水平后，电池仍可保持与充电器连接。
发明内容
以下概述提出了某些特征的简化总结。该总结不是详尽的概述，也不旨在标识关键或重要元素。
本文公开的说明性实施例可以包括用于向负载和/或存储设备供电的电力系统。该电力系统可以包括直流(DC)电源组的各种互连，其可以通过，例如各种串联、并联、串并联、和并串联组合来连接。
本文公开的说明性实施例可以包括向存储设备(例如，电池)供电的方式以对存储设备充电。可以通过转换器向存储设备提供电压和电流。该转换器能够经操作以在存储设备充电期间调节电源电压和/或电源电流。向存储设备提供电压和电流可以考虑存储设备的当前充电状态。当前的充电状态可以用作在存储设备的充电期间调节电源电压和电源电流的标准。
转换器可包括一个或多个固定电压转换模块和一个或多个可调电压转换模块。将一个或多个固定转换模块的输出与可调电压模块串联组合在一起能够高效率处理总转换功率的很大一部分(例如，针对部分功率使用固定转换模块)并通过额定可处理部分总转换器功率的可调转换模块来实现较宽的输出电压范围。
以上这些和其它特征和优点将在下面更详细地描述。
附图说明
在附图中通过示例而非限制地示出了一些特征。在附图中，类似的附图标记指代相似的元件。
图1是根据本公开的说明性方面的包括固定电压转换模块和可调转换模块的多充电器单元的高级示意图；
图2A示意性地示出了示例性的多充电器单元，其包括固定电压转换模块和可调转换模块；
图2B示意性地示出了根据本公开的说明性方面的固定电压转换模块的更多细节；
图2C示意性地示出了根据本公开的说明性方面的转换器的细节；
图2D示意性地示出了根据本公开的说明性方面的，可以由图2C所示的转换器来实现的转换器的更多细节；
图2E示意性地示出了根据本公开的说明性方面的图2B、2C和2D中所示的旁路单元的双向旁路电路实施方式；
图3示出了根据本公开的说明性方面的控制单元的更多细节的框图；
图4示出了根据本公开的说明性方面的方法流程图；
图5示出了多充电器单元的一种实施方式；
图6示出了将图1的多功能充电器单元用于给电动车辆充电的示例；
图7示出了将图1的多功能充电器单元用于给电动车辆充电的另一示例；
图8示出了如以上示例中的用于电动车辆充电系统的拓扑结构的第一示例；
图9示出了使用中的电动车辆充电系统的拓扑结构的第一示例；
图10是图6中的电动车辆充电站中用于功率级分配的一种操作方法的流程图；
图11A-11D示出了不同时间的电动车辆充电站；和
图12示出了图11A-11D中的电动车辆充电站中的两个充电舱之间的功率的动态重新分配的图形表示。
具体实施方式
构成本公开一部分的附图示出了本公开的示例。应当理解，附图中示出的和/或本文中讨论的示例是非排他性的，存在可以实践本公开的其它示例。
以下各种说明性实施例的描述参考了附图，这些附图形成了本说明书的一部分，并且在附图中通过说明的方式示出了可以实践本公开的不同方面的各种实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构和功能上的修改。
本文公开的一个或多个方面的特征可以针对一种功率转换器，该功率转换器包括可在有效模式或旁路模式下操作的转换模块。在有效模式中，固定电压转换模块可以提供从其输入处的输入电压转换得到的基本固定的输出电压(例如，小于5％或小于1％的变化)。此外，在有效模式中，根据欧姆定律，固定电压转换模块可以提供从其输入端的输入电压转换得到的基本固定的输出电流(例如，小于5％或小于1％的变化)。在旁路模式下，可以将一个或多个内部或外部旁路开关选择性地施加到转换模块，以使转换模块短路。根据一些特征，在旁路模式下，可以操作转换模块开关使其短路。可以控制附加的可调转换模块以在其输出端处将输入电压转换为可选电压。功率转换器的组合输出电压可以包括可变输出电压和固定电压转换模块的输出电压之和，其可以是固定输出电压或者可以被短路。因此，组合的输出电压可以响应于连接到功率转换器的负载的负载电压和/或负载电流。负载电压可以是负载所需的预定电压，负载电流可以是负载所需的预定电流。
现在参考图1，图1是根据本文公开的方面的多充电器单元100(例如，功率转换器)的高级示意图。多功能充电器单元100可以包括第一转换模块10-1，其可操作地连接至可调转换器12。可调转换器12可以是降压转换器、升压转换器、降压/升压转换器、升压/降压转换器、反激、正激、双有源桥或其它合适的转换器之一。可调转换模块17可以包括第一转换模块10-1和可调转换器12。可调转换模块17可以包括一个或多个转换级。可调转换模块17可以包括与可调转换器级联的固定转换模块10-1。可调转换模块17也可以包括可调转换器12，而没有第一转换模块10-1。可调转换模块17可以包括电气隔离。可调转换模块17可以向多功能充电器单元100提供可调量的电压。除了可调转换模块17之外，多功能充电器单元100还可以包括至少一个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n。如下所述，至少一个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n和可调转换模块17中的任何一个或全部可以被选择性地短路，从而使控制器(未示出)向负载19提供适当的输出电压。例如，位于多功能充电器单元100中或连接到多功能充电器单元100的传感器可以测量负载19两端的电压或测量与负载19两端的电压有关的电压，并选择性地使零个、一个或多个固定电压转换模块短路，和/或调节可调转换模块17输出的电压，以使多功能充电器单元100输出的总电压与负载19的负载电压相匹配。负载19可以包括由多充电器单元100充电的电池。负载19可以是电动车辆中的电池，或者是电力系统中的另一电能存储部件，例如住宅太阳能备用电池、公用事业能量存储设备等。第一转换模块10-1和至少一个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n中的每一个可以具有独立的输入(即，来自电压源)。或者，并且如将在下面参考图2A来描述的，可以具有到多充电器单元100的单一输入。也可以实现这两种拓扑结构的组合。例如，第一转换模块10-1可以具有独立的输入，并且至少一个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n可以共享公共输入(见图2A)。如对本领域技术人员显而易见的，其也可以由其它的拓扑结构来实现。
因此，可以如下来确定施加到负载19的组合电压Vcom：
Figure BDA0002600058270000051
公式1是一个通用公式，其中固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n提供彼此不同的电压(如在以下示例中所述)。举例来说，固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n中的一个可以提供一半的负载电压，固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n中的第二个可以提供四分之一的负载电压，固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n中的第三个可以提供另一部分负载电压，依此类推。
在固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n提供彼此相同的电压的情况下，公式1可以写成更具体的形式：
Figure BDA0002600058270000052
在公式1和公式2中，Vadj表示可调转换模块17的输出电压，Vi或Vfixn表示每个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的电压，n表示产生Vcom的固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n(即n是整数)的数量，例如非旁路模式下的固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n。变量n的范围从0(如果没有有效的固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n)到固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的总数(n-1)。在n＝0的情况下，负载19将接收由Vadj确定的电压。每个固定电压转换模块10-2，…，10-i，…，10-n的Vi或Vfixn可以彼此相同或彼此不同。
举例来说，每个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n(如果有效)可以用于提供相同的电压，例如30V。可调转换模块17可以用于提供0-30V之间的电压。负载19可能需要来自多充电器单元100的80V(即，Vcom等于80V)来充电。在此示例中，两个固定电压转换模块(例如10-i和10-n)可以处于有效状态来提供60V电压。然后可以将固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n中的其它固定电压转换模块短路。其后可以控制可调转换模块17来提供额外的20V，从而从多功能充电器单元100产生80V的总输出，其可以被施加到负载19。
在另一个示例中，某些固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n提供的电压与其它固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的电压不同(如在通用公式1中)。例如，固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n可以提供2的幂次方的电压：固定电压转换模块10-2可以提供2V；固定电压转换模块10-3可以提供4V；固定电压转换模块10-4可以提供8V；固定电压转换模块10-i可以提供2iV；固定电压转换模块10-n可提供2nV。在这种情况下，为了向负载19输送所需的80V，可以设定一个输送64V的固定电压转换模块和一个输送16V的固定电压转换模块为有效，从而多重充电器单元100产生80V的总输出应用于负载19。在这种情况下，可调节转换模块17和其它的无效的固定电压转换模块可被短路。
在另一示例中，为了将期望的80V输送至负载19，一个固定电压转换模块(例如，输送64V的固定电压转换模块10-n)和可调转换模块17可以处于有效状态并提供16V。其余的固定电压转换模块可被短路。
如下面更详细的解释，通常并行地施加输入电压到第一转换模块10-1和固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n。根据本文的公开的方面，固定电压转换模块10-2，…，10-i，…，10-n的输入可以并联连接到一个电源。另一方面，从可调转换模块17和固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n输出的电压通常为串联输出，以增加固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n和可调转换模块17提供的总输出电压。
参考图2A，其示出了根据本公开的说明性方面的示例性多充电器单元200。示例性的多充电器单元200可以与图1的多充电器单元100相同或相似。示例性的多充电器单元200可以包括将输入电压Vin提供给一个或多个(例如，两个、三个、四个、五个、十个、或者通常情况下n个)转换模块210的输入的输入端(在图2A中描绘了三个转换模块)，其中一个或多个转换模块210的输入可以为并联连接。如上所述，图2A描绘了单个公共输入，即来自电压源的公共输入。其它的电压输入拓扑结构，例如但不限于上述拓扑结构，也可以被实现。转换模块210可以与图1的第一转换模块10-1和固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n相同或相似。举例来说，第一转换模块210可以对应于图1的第一转换模块10-1。下一个转换模块210可以与图1的第二转换模块10-2相对应，第i个转换模块210可以与图1的转换模块10-i相对应，第n个转换模块210可以与图1的转换模块10-n相对应。
在本公开的一些方面，输入电压Vin可以是直流(DC)电压。或者，在本公开的一些方面，输入电压Vin可以是由交流电源提供的交流(AC)电压。AC电源的示例可以来自风力涡轮机、公用电网电源、发电机等。DC输入电压Vin可以，例如，来自电池组、整流风力涡轮机、光伏太阳能电池板、或源自发电机的电力等。
在本公开的一些方面，多个转换模块210的输出端子C和D可以彼此串联连接，并且进一步与提供电压Vadj的可调转换器212的输出串联。可调转换器212可以与图1的可调转换器12相似或相同。
可调转换器212的输入可以连接到对应于图1的第一转换模块10-1的一个转换模块210的输出端子C和D。根据一些特征，可调转换器212可以在转换器输入端和输出端之间提供隔离，并且提供可调输出电压(例如，可调转换器212是反激、正激、双有源桥或其它不同类型的转换器)。在这种情况下，转换模块210的输入可以与图1中的一个或多个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的输入相同。端子F上的可调转换器212的输出电压Vadj可以连接到存储设备ST1的负端子(-)。存储设备ST1可以是独立电池，或者如图2A所示的示例，其可以包括在车辆VH1中。存储设备ST1的正端子(+)连接到串联的第n个转换模块210的端子C。因此，如上所述，由公式1给出施加到存储装置ST1的端子+和-的组合电压Vcom。
转换模块210可以输出基本相同的电压(例如，Vfixn＝Vfixn-1)，或者可以输出不同的电压(例如，Vfixn＜Vfixn-1)。基于n个转换模块210彼此不同地操作，电压Vfixn，Vfixn-1等可以具有不同的电压值。例如，可以驱动n个转换模块210以不同的占空比进行转换。又例如，不同的转换模块210可以具有不同绕组比的变压器，并且不同的绕组比可以使不同的转换模块输出不同的电压。
控制器28可以控制和操作可调转换器212和n个转换模块210中的一个或多个，以向负载VH1提供适当的组合电压Vcom和负载电流IL。例如，当存储装置ST1是诸如锂离子等的电池时，由存储装置ST1提供的适当的组合电压Vcom和负载电流IL可以响应于存储装置ST1的充电状态(state of charge，简称SOC)。可以通过以安培小时(Ah)为单位的电池额定值、SOC、健康状态、可用供应功率等来指示到电池的负载电流IL。
如图1和2所示，多功能充电器单元100，200可以连接到电动车辆(例如，电动汽车)，在这种情况下，多功能充电器单元100，200向位于车辆中的内部电池充电单元提供电流和电压。在将多功能充电器单元100，200实现为用于特定负载的专用充电器或将其合并在车辆VH1中的情况下，多功能充电器单元100，200还可以针对要充电的电池类型来使用适当的充电方案。举例来说，多充电器单元100，200可以对铅酸电池或锂离子电池使用恒定电压电流充电，或者对于镍镉或镍金属氢化物电池使用恒定电流充电。另外，根据特定电池的要求，多功能充电器单元100，200可适应性地提供慢速充电或快速充电。
作为非限制性示例，所示存储装置ST1可以包括在车辆VH1中，但是也可以是独立的存储装置，并且可以连接至示例性多充电器单元200。存储设备ST1可以是，例如电池、超级电容器、超导磁储能器(superconducting magnetic energy storage，简称SMES)、热储能系统等。储存装置ST1还可以包括机电装置，例如飞轮能量储存装置或重力势能装置。在下面的描述中，可以将开关结合到转换模块210和/或可调转换器212中。
参考图2B，其示出了根据本公开的说明性方面的转换模块310的一种示例性实施方式。转换模块310可以是第一转换模块10-1，固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n或转换模块210中的任何一种。在该说明性示例中，转换模块310被示为通过变压器T1彼此电气隔离的第一和第二全桥电路，该变压器T1包括初级绕组Lp和次级绕组Ls。可以使用不同的转换电路(例如半桥电路)代替全桥电路来实现转换模块310。
第一全桥电路可以设置在输入端子A和B处。在输入端子A和B两端提供输入电压Vin和开关Qp1/Qp3和Qp2/Qp4的两个串联连接。开关Qp1和Qp2的漏极(d)连接到端子A，Qp3和Qp4的源极(s)连接到端子B。初级绕组Lp的第一端子连接到开关Qp1的源极(s)和开关Qp3的漏极(d)之间的第一中间节点。初级绕组Lp的第二端子连接到开关Qp2的源极(s)和开关Qp4的漏极(d)之间的第二中间节点。
第二全桥电路可以设置在输出端子C和D处。在输出端子C和D两端连接的是输出电压Vfixn以及开关Qs1/Qs3和Qs2/Qs4的两个串联连接。开关Qs1和Qs2的漏极(d)连接到端子C，Qs3和Qs4的源极(s)连接到端子D。次级绕组Ls的第一端子连接到开关Qs1的源极(s)和开关Qs3的漏极(d)之间的中间点。次级绕组Ls的第二端子连接到开关Qs2的源极(s)和开关Qs4的漏极(d)之间的中间点。旁路单元315可以跨接在端子C和D之间，以使其能够有效地绕开转换模块310的输出(例如，实质上使转换模块310的输出短路来使得转换模块310的输出电压非常低，例如几毫伏或几十或几百毫伏)。根据一些特征，当需要绕开转换模块310时，开关Qs1/Qs3和/或开关Qs2/Qs4可以被连通以在端子C和D之间提供低阻抗旁路路径。可以从输入电压Vin、从输出电压Vfixn、和/或从多功能充电器单元100(图1)外部的电源来提供用于操作旁路单元315的辅助电源。外部电源可以来自公用电网，例如，辅助电源、DC电源输入、和/或其它电源。
第一和第二全桥电路可以是双向的，即可以使电流从端子A和B流到端子C和D(例如，为连接在端子C和D之间的电池充电)，并且可以使电流从端子C和D流到端子A和B(例如，以使连接在端子C和D之间的电池放电并使连接在端子A和B之间的电池充电)。例如，在到多功能充电器单元100(图1)的输入是电池的情况下，多功能充电器单元100(图1)可以促进电荷以如下的方式从一个负载电池(例如，电动车辆)转移到另一个负载电池，首先在多功能充电器单元100(图1)的输入处将第一电池放电给一电池，然后在多功能充电器单元100(图1)的输入处将该电池放电，以对第二负载电池充电(例如，第二负载车辆)。
来自控制单元(例如控制器28)的施加到电路中的开关的栅极(g)的控制信号可以响应于在多充电器单元100中感测到的电参数而应用一个调制方案，例如，包括脉宽调制(pulse width modulation，简称PWM)的调制方案。由控制单元(例如控制器28)执行的方法可以允许将控制信号施加到多功能充电器单元100(图1)的开关的栅极(g)。可以基于从该方法的传感器(例如电压传感器、电流传感器、温度传感器等)接收电参数值来施加控制信号，例如，与控制器连接的多功能充电器单元100(图1)中的电参数由控制器接收，并且逻辑/规则确定转换器的操作，该转换器可以分别与图1的转换模块10-2，…10-i，…10-n和图2A的210相同或相似。对感测到的测量的响应可以使DC电压输出Vadj、Vfixn和/或负载电流IL根据负载要求设置并维持在期望的水平。
现在参考图2C，其示出了转换器312的细节。图2B的转换器310和转换器312可以彼此相似，和/或与图1的第一转换模块10-1和固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n以及图2A的转换模块210相同或相似。在该特定示例中，转换器312被示为在输入端子C和D上接收电力的降压转换器，其可以从转换模块310(例如，第一转换模块10-1)的输出接收输出电压Vfixn。降压转换器(也称为步降转换器)为DC-DC功率转换器，其将输入端子C和D两端的输入电压(例如Vfixn，Vsource等)降低到输出端子G和F两端的降低了的电压Vadj，并且可以将在输入端子C和D之间流动的输入电流转换为在输出端子G和F之间流动的增加了的电流。或者，升压转换器(未示出)可以用于转换器312(也称为步升转换器)。升压转换器是DC-DC功率转换器，其将端子C和D的输入处的电压Vfixn升至端子G和F的输出处的电压Vadj，从而可以将在端子C和D之间流动的输入电流转换为在端子G和F之间减少了的电流。
在转换器312实现降压的过程中，可以跨端子C和D来供应输入电压Vfixn。开关Q1的漏极(d)连接到端子C。端子D连接到二极管D1的阳极，电容器C1的一个端子和旁路单元316的源极。二极管D1的阴极连接到开关Q1的源极和电感器L的一个端子。根据一些特征，二极管D1可以由有源开关(例如，当开关Q1断开时被控制为连通的MOSFET)，继电器等来代替。电感器L的另一端子连接至电容器C1的另一端子，旁路单元316的漏极(d)和端子G。可以通过输入电压Vin，通过输出电压Vfixn和/或通过多充电器单元100(图1)外部的电源来提供用于操作旁路单元316的辅助电源。多功能充电器单元100(图1)外部的电源可以是，例如，来自公用电网的电源。
参考图2D，其示出了根据本公开的说明性方面的可用作图1中所示的转换器12的转换器312a的附加细节。转换器312a可以作为降压+升压转换器拓扑结构来操作，该降压+升压转换器拓扑结构可以与图1的第一转换模块10-1和至少一个固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n以及可调转换器12的操作一起并存实现。Vfixn(或Vsource，Vin和/或其类似物)可以被施加在端子C和D上。开关Q1a的漏极(d)连接到端子C。端子D连接到二极管D1的阳极，电容器C1a的一个端子，Q2a的源极和旁路单元317的源极。二极管D1a的阴极连接到开关Q1a的源极和电感器L的一个端子。电感器L的另一端子连接到开关Q2a的漏极(d)和二极管D2a的阳极。D2a的阴极连接到电容器C1a的另一端子，旁路单元317的漏极和端子G。
旁路单元317可以跨接在端子G和F之间，并分别连接到旁路单元317的漏极(d)和源极(s)。可以由输入电压Vin、输出电压Vfixn和/或多充电器单元100(图1)外部的电源提供用于操作旁路单元317的辅助电源。多功能充电器单元100(图1)外部的电源可以是，例如，来自公用电网的电源。
参考图2E，其示出了根据本公开的说明性方面的旁路单元318的双向旁路电路实施方式。旁路单元318、图2B所示的旁路单元315、图2C所示的旁路单元316和图2D所示的旁路单元317可以以相同或相似的方式实现。双向旁路电路可以包括串联连接的两个开关Qbpa和Qbpb，并使得开关Qbpa和Qbpb的源极连接在一起。举例来说，开关Qbpa和Qbpb的漏极(d)可以连接到转换器312和312a的端子G和F。开关Qbpa和Qbpb的漏极(d)也可以连接到，例如，图1的第一转换模块10-1以及固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n中的至少一个的端子C和D。辅助电源单元314现在可以经由栅极ga和gb来提供用于控制开关Qbpa和Qbpb的电源。两个开关Qbpa和Qbpb可以用MOSFET来实现，或者可以使用不同的旁路开关或继电器来实现这两个开关Qbpa和Qbpb。
双向旁路电路可以沿两个方向传递电流，以使得经由栅极ga和gb来控制开关Qbpa和Qbpb，以提供电流的第一方向和电流的第二方向。第一方向可以是当双向旁路电路被激活为连通时，参照图2B、2C和2D，第一方向可以是从端子D到端子C或从端子F到端子G。第一方向可能是由于开关Qbpb接通并且在开关Qbpa断开的情况下电流流过开关Qbpa的体二极管，或者开关Qbpa也连通。当双向旁路电路被激活为连通时，如图2B、2C和2D所示，电流的第二方向可以是从端子C到端子D或从端子G到端子F。第二方向可能是由于开关Qbpa连通以及在开关Qbpb关断时流过开关Qbpb的体二极管的电流引起的。当旁路单元318被激活为连通以允许对存储装置ST1充电时，可以使用电流的第一方向。例如，当旁路单元318被激活为连通并且存储装置ST1正在放电时，可以使用电流的第二方向。下面描述使用旁路单元315、316、317和318的实施方式的其它示例。
现在参考图3，其示出了根据本公开的说明性方面的控制单元380的更多细节的框图。控制单元380可以是图1的控制器28的一种可能的实施方式。控制器381可以包括微处理器、微控制器和/或数字信号处理器(digital signal processor，简称DSP)。控制器381可以包括专用硬件逻辑电路，其形式可以是专用集成电路(application-specificintegrated circuit，简称ASIC)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，简称FPGA)或全定制集成电路，或者可以是前述设备的组合，其可以连接至存储设备389。控制器381可以用作与控制器381相似的其它控制器的中央控制器，例如，控制器381可以包括在对转换模块10和转换器12的控制中。连接到控制器381的通信接口382可以在控制器381和，例如，包括在多充电器单元100(图1)中的其它控制器/通信接口之间提供通信。通信接口382之间的通信可以是由控制器381执行的方法的结果。通信可以包括在控制线(未明确示出)上提供的控制信号，该控制线控制，例如，转换模块10、开关(例如，旁路单元318的开关Qbpa和Qbpb)和/或转换器12。
通信接口382的通信还可以包括与测量或感测的参数相关的发送和/或接收(例如，经由传感器/传感器接口384，其可以被包括在转换模块10和/或转换器12中，和/或可操作地连接到转换模块10和/或转换器12)与转换模块10和/或转换器12的操作有关的测量或感测参数。可以通过使用无线通信(例如，WiFi，ZigBee，蜂窝通信，蓝牙等)和/或有线通信(例如，电力线通信(power line communications，简称PLC)，RS232/485通信总线)来传递通过通信接口382的通信。通信接口382可以与局域网或蜂窝网络通信以便建立互联网连接。例如，互联网连接可以提供对转换模块210(图2A)和转换器12的远程监视/或重新配置。
连接到中央控制器381的显示器388可以安装在，例如，用于容纳多功能充电器单元100(图1)的外壳的表面上。显示器388可以显示，例如，从转换模块10和转换器12产生的电力。产生的电力可以由一般的存储器和/或车辆VH1的存储器ST1使用，其可以由传感器/传感器接口384来测量。连接到控制器381可以连接到安全装置和远程关机单元386。传感器/传感器接口384的感测以及在控制器381与转换模块10和转换器12的传感器/传感器接口之间传递的感测参数可以指示故障状况。一旦检测到故障状况，就可以激活远程关机单元386，以便隔离故障状况和/或关闭多充电器单元100(图1)。
现在参考图4，其示出了根据本公开的说明性方面的方法401的流程图。作为非限制性示例，方法401可以应用于可以连接到存储设备ST1的图1中的多功能充电器单元100。为便于说明，假设存储设备ST1是连接到多功能充电器单元100以对存储设备ST1充电的电池。
在可由控制单元28执行的方法的控制下，在步骤402中，可以通过传感器/传感器接口384来感测多功能充电器单元100和存储装置ST1的电参数。当存储设备ST1被连接到多功能充电器单元100并且功率(Vcom×IL)被提供给存储设备ST1时，可以在步骤402感测电参数。当存储设备ST1连接到多功能充电器单元100时，感测到的电参数可以包括每个“n”的电流IL、电压Vadj、Vfixn和Vcom。步骤402还可以包括在一段时间内使存储设备ST1断开连接。在该时间段之后，可以进行存储装置ST1的开路电压的测量。
应该理解的是，步骤402-410可以同时执行，或以与上述示例顺序不同的顺序执行。
存储器389中的查找表可以包含开路电压的列表以及存储设备ST1(电池)的充电状态(SOC)百分比(％)的相应指示。该列表可以允许控制单元28利用测量值的算法来建立电池的充电状态(SOC)。SOC可以允许在将存储设备ST1连接到多功能充电器单元100之前确定电池的适当充电方式。可以通过存储装置ST1/车辆VH1的控制单元计数库仑来记录充电状态(SOC)。在对存储装置ST1充电之前，SOC的记录可以，例如，通过无线或有线通信在存储装置ST1/车辆VH1与控制单元28之间传送。该记录可以包括在用于将存储设备ST1连接至多功能充电器单元100之前确定用于电池的适当充电方案的标准中。
在步骤404，可以将到n个转换模块10的输入电压Vin转换为在转换模块10的输出端子C和D上的固定输出电压Vfixn。n个转换模块10的转换比可以相同，使得输出端子C和D上的固定输出电压Vfixn彼此基本相同。或者，n个转换模块10可以彼此不同，或者n个转换模块10中的一些可以彼此相同，并且n个转换模块10中的其它可以彼此不同。可以以适当的方式组合n个转换模块10(例如，参见前面参考图1所提供的非限制性示例)，以确保可以提供正确的功率(Vcom×IL)到存储设备ST1以对存储设备ST1充电。所提供的正确功率(Vcom×IL)可以响应于感测步骤402和存储设备ST1的充电状态(SOC)。n个转换模块10可以在有效模式或旁路模式下操作。在有效模式下，在旁路单元315断开的情况下，可以将图2A的转换模块210的输入电压Vin转换为输出端子C和D上的固定输出电压Vfixn。在旁路模式下，到转换模块210的输入电压Vin可以被转换或可以不被转换，并且旁路单元315是接通的，使得输出端子C和D上的输出基本上为零伏。
应当理解，本文讨论的由固定电压转换模块17输出的固定输出电压实际上是基本固定的电压，并且例如可以具有5％至10％的波动或其它变化。
在步骤406，转换器212在其输入上在端子G和F处将转换模块210的固定输出电压Vfix1转换为转换器212的输出上的可调电压Vadj。因此，可以响应于感测步骤402和存储装置ST1的充电状态(SOC)来控制转换模块210和转换器212的组合以给出可变输出Vadj。因此，步骤404和406都可以在多充电器单元100的控制中，以确保可以将正确的功率(Vcom×IL)提供给存储装置ST1。转换器212的旁路单元315和/或转换模块210的旁路单元315可以类似地在以上关于步骤404描述的有效模式或旁路模式下操作。在有效模式下，旁路单元315为断开，并且在端子G和F处的转换器212的输出上提供可调电压Vadj。在旁路模式下，旁路单元315接通，并且在端子C和D处的一个或多个转换模块210的输出上的电压Vfixn基本为零伏。有时，某些转换模块210可能处于有效模式，而其它转换模块210处于旁路模式。与步骤404一样，在步骤406中，当在旁路模式下旁路单元315为连通时，或者可以转换到转换模块210和转换器12的输入电压Vin。
在步骤408，控制器可以控制旁路单元以选择性地绕开一个或多个固定电压转换模块210。在示例中，参考图2A，控制器可以打开转换器212的旁路单元，并且绕开连接到转换器212的固定电压转换模块210，因此Vadj基本上为零伏。作为另一个例子，仍然参考图2A，控制器可以接通第n个固定电压转换模块210的旁路单元，因此Vfixn基本上为零伏。
在步骤410，可以将组合电压Vcom提供给存储设备ST1：
Figure BDA0002600058270000171
通过连接和控制串联串的电压来提供组合电压Vcom。由n个转换模块10的输出端子C和D的串联连接形成的串联串可以进一步与转换器12的输出端子G和F串联连接。通常，响应于感测步骤402，可以将Vcom(基本上大于或等于负载所需的电压)供应到该负载(例如，存储设备ST1)。因此，使用两个(n＝2)隔离转换器10，组合电压Vcom可以是可调输出电压Vadj。Vcom＝Vadj可以通过将各自的旁路单元315连通(旁路模式)来绕开另一n＝2转换模块210，从而Vfix2基本上为零伏。组合电压Vcom可以是可调输出电压Vadj和固定输出电压Vfix2之和。该总和可能是因为转换模块210和转换模块10/转换器12都处于旁路单元315为断开的有效模式。通过在其旁路单元315接通的情况下(例如，在旁路模式下)绕开另一n＝1转换模块10/转换器12，组合电压Vcom可以是电压Vfix2，Vcom＝Vfix2。旁路单元315可以是接通的(例如，在旁路模式下)，使得Vadj基本上为零伏。
另一种可能性是n个转换模块10中的每个以不同的转换率进行转换，因此输出端子C和D上的固定输出电压Vfixn可以具有彼此不同的值。转换模块10/转换器12也可以以不同的转换率来控制。因此，用于实现存储设备ST1的电池的适当充电的方案可以响应于感测步骤402。响应于步骤402可以确保可以将正确的功率(Vcom×IL)提供给存储设备ST1以对存储设备ST1充电。因此，或者可以在操作转换模块10和/或转换器12的旁路模式下使用旁路单元315，来向存储设备ST1提供正确的功率(Vcom×IL)。
通过非限制性示例来示出适当的充电方式，其响应感测步骤402用于实现存储设备ST1的电池。如果n＝3并且存储设备ST1所需的电压是50V，如果转换模块210的Vfixn＝20V；
Vcom≥50V＝Vadj+20V+20V
为了满足Vcom大于或等于(≥)50V，转换器12的输出电压Vadj＝50V-40V＝10V。
然而，如果每个转换模块210具有Vfixn＝45V，则可以通过连通旁路315将旁路模式应用于一个转换模块210，例如，Vfixi≈0V，从而使Vcom大于或等于(≥)50V，转换器12的输出电压Vadj＝50V-45V＝5V。到目前为止的示例已经示出了为转换器12的输出电压Vadi提供正电压值。然而，可以将诸如全桥电路之类的附加电路和/或不同的布线方案添加到转换器12。附加电路和/或不同接线方案的操作可以允许在串联连接的转换器输出的串联串中添加负极性，以给出负载所需的电压Vcom。可以通过交换端子G和F来实现负极性。附加电路的示例可以包括双刀双掷开关(double pole double throw简称DPDT)组件，相关的电路、继电器等。DPDT开关或继电器可以连接在转换器12的输出与端子G和F之间。
作为另一个示例，三个转换模块10可以在它们各自的输出(在端子C和D上)上输出Vfix2＝20V，Vfix3＝40V以及Vfix4＝80V。三个转换模块10的端子C和D串联连接，并且进一步与转换器12的端子G和F串联连接。关于Vfix2＝20V，Vfix3＝40V以及Vfix4＝80V的各列，显示了Vfix2＝20V，Vfix3＝40V以及Vfix4＝80V的可能二进制组合。表1中的“旁路”(基本上为零伏)条目指示转换模块210在旁路模式下的操作。表1中针对Vfiix2＝20V，Vfix3＝40V以及Vfix4＝80V的“有效”模式条目指示转换模块10的有效模式。在最后一列中显示了选择Vadj＝-10V-0V-10V，Vfix2＝20V，Vfix3＝40V和Vfix4＝80V的组合，以指示组合电压Vcom的值。表1中的第一行可能有例外，以确保Vcom在0V和10V之间，但是如果需要，Vcom也可以在-10V至0V之间。可以根据上述方法401选择要施加到负载的电压组合(Vcom)的值。
Figure BDA0002600058270000191
表1
在一些实施方式中，每个固定电压转换模块可以输出相同的电压，例如100V。在这种情况下，在具有，例如，四个固定电压转换模块(例如，图1的10-1-10-i)和连接到四个固定电压转换模块之一的单个可调转换模块12的多充电器单元100中，某些电压水平可以通过多种方式获得。例如，如果需要290V的输出电压，则两个固定电压转换模块(例如10-2和10-3)处于有效模式，而一个固定电压转换模块(例如10-i)可以处于旁路模式，并且连接至可调转换模块12的第四固定电压转换模块(例如10-1)处于有效模式。为避免固定电压转换模块(例如10-2，…10-i，...，10-n)的不均匀磨损，控制器可能会使固定电压转换模块(例如10-2，…10-i，...，10-n)以某种替代方式有效。例如，如果如以上示例中那样，多充电器单元100重复地使用四个固定电压转换模块中的两个，则控制器可以轮流来使用第一固定电压转换模块10-2和10-3；然后下次将使用固定电压转换模块10-3和10-4；然后使用固定电压转换模块10-4和10-5；然后在下一次充电时，使用固定电压转换模块10-5和10-2。也可以利用更复杂的使用方案，并且控制器还可以在存储器389中存储每个第一固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n被使用的时间量，以进一步来增强负载均衡。
在一些实施方式中，诸如图1的固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n和图1的可调转换模块17之类的固定电压转换模块可以在单个印刷电路板(printed circuit board，PCB)上实现。PCB可以具有用于实现固定电压转换模块的芯片的第一插槽和用于实现转换器(例如转换器12)的芯片的第二插槽。因此，如果在第二插槽中有实现转换器的芯片，则PCB可以包括图1的可调转换模块17。如果在第二插槽中不存在实现转换器的芯片，则PCB可以包括固定电压转换。
现在讨论多功能充电器单元100的效率。应当理解，多充电器单元100的效率至少部分地取决于其组件固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的效率以及调转换模块17的效率。举例来说，在一实施方式中，固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n以99％的效率输出50V，而可调电压转换模块17可以以96％的效率输出0-50V，则多重充电器单元100的效率可以如下表2中所示。
V<sub>com</sub> 固定电压转换模块数 多充电器单元效率
0-50 1 0.9504
50-100 2 0.9702
100-150 3 0.9768
150-200 4 0.9801
200-250 5 0.9821
表2
通过将固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的效率乘以固定电压转换模块的数量，可以确定使用一个固定电压转换模块时的多功能充电器单元100的效率。在本示例中，可调整转换模块17的效率实际上使用了这些值，在本例中为0.99*1*0.96＝0.9504。如果使用两个固定电压转换模块，则首先将使用一个固定电压转换模块时的多重充电器单元100的效率除以固定电压转换模块的数量来确定多重充电器单元100的效率(在当前情况下为二个)，即0.9504/2＝0.4752。固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的效率除以实际使用的固定电压转换模块的数量，然后再乘以固定电压转换模块的数量减一，即：(0.99/2)*(2-1)＝0.4950。然后，将这两个值相加以得到使用两个固定电压转换模块时的多重充电器单元效率：0.4752+0.4950＝0.9702。可以对该计算进行概括以给出表2中提到的结果。类似地，当使用不同效率的固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n和可调转换模块17时，可以适当地重新计算表2。
Figure BDA0002600058270000211
现在参考图5，其描绘了多充电器单元的一种实施方式。该多重充电器单元可以与图1的多重充电器单元100或图2A的多重充电器单元200相同或相似。至少一个印刷电路板(PCB)510具有第一集成电路520，其包括DC/DC固定电压转换模块。DC/DC固定电压转换模块可以包括例如图2B的转换模块310，或者其它电路，例如半桥电路、降压转换器、升压转换器、升压-降压转换器、降压+升压转换器等，可以用于实现第一集成电路520的DC/DC固定电压转换模块。印刷电路板510具有第二集成电路530-A，其包括可调电压DC/DC转换器，可以与图1的可调转换器12或图2A的可调转换器212相同或相似。包括可调电压DC/DC转换器的第二集成电路530-A可以是降压转换器、升压转换器、降压/升压转换器、升压/降压转换器、反激、正激、双有源桥或其它合适的转换器之一。其它PCB 510可以包括插槽540，该插槽540不用于包括可调电压DC/DC转换器的集成电路530-A。如上所述，并且如图5所示，到第一集成电路520的输入可以是并联的，而输出是串联的。
在一些实施方式中，如本文所述，单个PCB 550(用虚线框表示)可以容纳各种集成电路520，530-A和插槽540，而这可以代替利用多个PCB 510来形成多功能充电器单元。
现在参考图6，其示出了以上公开的实施方式的一个示例系统600。在该实施方式中，结合有图1的可调转换器12或图2A的可调转换器212的多充电器单元100可以用于向电动车辆充电站提供电力(如下面参考图11和12的详细描述)。电源601将功率输入到多个功率级610中，分别表示为PS_1，PS_2，更一般地，表示为PS_M(其中M可以是任何自然数，而不仅仅是13(对应于字母M))。电源601可以适当地包括一个或多个电源。每个功率级610可以从一个或多个功率源601接收功率。每个功率级610可以是与图1的多充电器单元100相同或相似的多充电器单元或图2A的多充电器单元200。每个功率级610可以将功率输出到交换网络630中。交换网络可以包括可以适当地断开或闭合的多个开关，以从多个功率级610中的任何一个到所有功率级610之间向交换网络630的输出提供功率，该输出表示为N中的out1，out2…(其中N可以是任何自然数，而不仅仅是14(对应于字母N))。
在存在N个输出的情况下，交换网络630可以向多达N个车辆提供电力。作为第一示例，如果有来自交换网络630的4个输出，则多达4辆汽车可以同时从交换网络630接收电力(即，充电)。或者，如果交换网络630有4个输出，那么多达2辆汽车可以同时从交换网络630接收两倍于可以提供给4辆汽车中的一辆的电力(即，充电)(假设每辆汽车从交换网络630接收等量的电力)。
应当理解，在图6中，每个箭头代表两条导线，即，传导正电流的导线和传导负电流的导线。
现在参考图7，其示出了多充电器单元100的实施方式的另一示例系统700，其结合了图1的可调转换器12或图2A的可调转换器212。电源701可以是与图6的电源601相同的一个或多个电源，其可为多个固定电压转换器710和可调转换模块717提供电源。固定电压转换器710可以与包括至少一个图1的固定电压转换模块10-2，…10-i，…10-n的转换器相同或相似。可调转换模块717可以包括固定电压转换模块710和可调转换器712，并与图1的可调转换器12相似或相同。多个固定电压转换器710和可调转换模块717可以向交换网络730输出电力，该交换网络可以与图6的交换网络630相同或相似。更具体地，交换网络730可以串联连接多个固定电压转换器710和可调转换模块717。该串联连接产生了许多组，其中每组具有一个或多个串联的固定电压转换器710，并且一组具有可调转换模块717还可能具有至少一个固定电压转换器710。如果将多于一个的可调转换模块717附接到交换网络730，则包括至少一个固定电压转换器710的多个组和附接到交换网络730的可调转换模块717的多个组也可以包括可调转换模块717。当交换网络730被布置在车辆充电站中时，如将在下文中至少参考图1所讨论的，每组可以向连接到交换网络730的车辆提供电力输出。
现在参考图8，该图示出了充电系统800的拓扑结构的第一示例，该系统例如可以用作，如下面将参考图11A-11D所述，电动车辆充电站1100中的充电系统800。更具体地说，充电系统800可以用于向图11A-11D的充电点1101提供电力，如在图11A-11D的讨论中所描述的，并且能够重新配置充电点1101以向每个车辆提供适当量的电力。举例来说，如果在图11A-11D的序列的电动车辆充电站1100中实现的充电系统800用于通过提供四个电源以提供100KW的峰值功率，则每个电源在此例中能够提供25KW。应当理解，如果四个电源各自可提供大于或小于25KW，则峰值功率将相应地改变。此外，如果四个电源中的每个电源提供的电量彼此不同，那么它们的总和就是峰值功率。例如，如果四个电源分别提供15KW，25KW，35KW和45KW，则峰值功率为120KW。
如果四个电源各自提供相同的功率，例如n KW，则每个电源组合会提供多个n KW。或者，如果四个电源各自提供不同的功率，例如，i KW，j KW，k KW和l KW，提供的组合将是电源的相加组合。例如：i+j KW，j+l KW，i+j+l KW等，直至达到峰值功率i+j+k+l KW的组合。还应理解，例如，两个电源可以提供相同量的功率，两个电源也可以分别提供不同量的功率，使得峰值功率将等于2i+j+k KW。或者，两个电源可以提供第一相同量的功率，而其它两个电源可以提供第二相同量的功率，即2i+2j KW。
现在回到图8，四个电源(或者称为“功率级”)810、820、830、840可包括电池、光伏阵列或其它合适的电源(这里描述为与理想电流源串联的理想电压源，从而可以根据控制器，如上所述，参考图7来设置任意功率水平)。这里将四个电源描绘为每个电源具有电池(即电压源或电压供应)811、821、831、841和电流源812、822、832、842。四个电源810、820、830、840中的每个电源可以在任一输出处连接到交换网络803，807。具体地，并且作为示例，第一电源810可以经由其正极端子在连接点813处连接到第一组两个开关814A+，814B+。第一电源810可以经由其负极端子在连接点815处连接到对应的第二组的两个开关814A-，814B-。第一组两个开关814A+，814B+以及相应的第二组两个开关814A-，814B-中的每一个均可以由至少一个控制器(图8中未示出)控制，该控制器可以为，例如，处理器、微处理器或微控制器。处理器可以是专用处理器，其可操作以执行用于控制开关的方法，例如第一组的两个开关814A+，814B+和对应的第二组的两个开关814A-，814B-，以及本文所述的其它方法。或者，处理器可以是通用处理器。应当理解，电源810、820、830、840可以物理上位于一起。此外，可以在电源810、820、830、840的下方布置散热器(未示出)，以便散发在操作期间由电源810、820、830、840产生的热量。
第一组两个开关814A+，814B+中的一个的状态可以通过对应的第二组两个开关814A-，814B-中的对应一个的状态来镜像反映。例如，如果开关814A+断开并且814B+闭合，则对应的开关814A-断开并且814B-闭合。当正开关之一闭合时，其对应的负开关将闭合，以形成包括两个开关的电路。
第二电源820可以经由其正端子在连接点823处连接到第三组的两个开关824A+，824B+。第二电源820可以通过其负极端子在连接点825处连接到第四组的两个开关824A-，824B-。第三组两个开关824A+，824B+和第四组两个开关824A，824B-中的每一个都可以由至少一个控制器(在图8中未示出)来控制，该控制器可以是，例如，处理器。
第三电源830可以经由其正端子在连接点833处连接至第五组的两个开关834A+，834B+。第三电源830可以经由其负极端子在连接点835处连接到第六组的两个开关834A-，834B-。第五组的两个开关834A+，834B+和第六组的两个开关834A-，834B-中的每一个都可以由至少一个控制器(在图8中未示出)控制，所述控制器可以为，例如，处理器。
第四电源840可以通过其正极端子在连接点843处连接到第七组的两个开关844A+，844B+。第四电源840可以经由其负极端子在连接点845处连接到第八组的两个开关844A-，844B。第七组的两个开关844A+，844B+和第八组的两个开关844A-，844B-中的每一个都可以由至少一个控制器(图8中未示出)控制，所述控制器可以为，例如，处理器。
一组开关可以描述为具有“A+开关”、“A-开关”、“B+开关”和“B-开关”，例如，开关834A+、834A-、834B+和834B-构成一组开关。任何给定的开关组都可以具有下表3中指示的任何状态：
A+开关 A-开关 B+开关 B-开关
开 开 开 开
合 合 开 开
开 开 合 合
表3
应当理解，在全部四个A+开关、A-开关、B+开关和B-开关都断开的情况下，则没有功率输出到端子850，860中的任何一个。开关814A+、824A+、834A+和844A+可以并联连接任何一对电源810、820、830、840，从而允许功率相加，相应的开关814A-、824A-、834A-和844A-也是如此。因此，施加到这些开关的电压和/或电流将累加地组合并在正端子850和负端子850处输出。类似地，开关814B+、824B+、834B+和844B+以及相应的开关814B-、824B-、834B-和844B-并联连接。因此，由电源810、820、830、840施加到这些开关的电压和/或电流将累加地组合并在正端子860和负端子860处输出。
现在参考图9，其示出了图8的一种示例性配置，其中开关814A+、814A-、824A+、824A-闭合，而开关814B+、814B-、824B+、824B-、834A+、834A-、844A+和844A-已打开。因此，如果每个电源810、820、830、840提供25KW，如图1的示例所示，则在端子850上提供50KW，在端子860上提供0KW。在第二示例(未示出)，如果开关814A+、814A-、814B+和814B-闭合(其余开关断开)，则在端子850上提供25KW，在端子860上提供25KW。如果在第三示例(未示出)，电源810，840提供15KW，电源820，830提供25KW，开关814A+、814A-、824A+、824A-、814B+、814B-、824B+和824B-闭合(其余开关断开)，则在端子850上提供40KW，在端子860上提供40KW。
现在参考图10，其是图11A-11D的电动车辆充电站中用于功率级分配的一种操作方法的流程图。与以上图6-图9的讨论保持一致，出于讨论图10的目的，假设图11A-11D的电动车辆充电站1100，更具体地，图11A-11D的充电点1101具有可在两个电动车辆(例如，图11A-11D的第一电动车辆1121和第二电动车辆1131)之间分配的四个功率级，电动车辆充电站(例如，图11A-11D的电动车辆充电站)和功率级的其它配置可以从本文的讨论中推断出来。
在步骤1001-A和1001-B，不存在要在图11A-11D的充电点1101处充电的电动车辆。在第一时间(其可以对应于图12的时间t1)，第一电动车辆EV1可以连接(步骤1011-A)到充电点(例如，图11A-11D的充电点1101)。当第一电动车辆EV1在步骤1011-A连接到充电点1101(图11A-11D)时，包括微控制器的第一处理器可以执行步骤1021-A，并确定要使用的功率级数，以用于给第一电动车辆EV1充电。例如，如果第一电动车辆EV1需要充电60KW，并且25KW的四个功率级可用(如在步骤1030中的处理器的情况)，则第一电动车辆EV1可以以“拉”的方式获取四个功率级中的三个(总共可以提供75KW)，(步骤1025-A)。也就是说，根据其需要，第一电动汽车EV1采用(拉)可用的拉动级。
一旦分配了功率级的数量以对第一电动车辆EV1充电，则在步骤1031-A，第一电动车辆EV1开始充电。
在随后的第二时间(例如，大约与图12的时间t2一致)，第二电动车辆EV2，例如第二电动车辆1131(图11A-11D)，在步骤1011-B连接充电点1101(图11A-11D)。可以包括微控制器的第二处理器可以执行步骤1021-A，并确定用于对第二电动车辆EV2充电的功率级的数量。在一些实施例中，第二处理器可以设置在第二电动车辆1131中(图11A-11D)。在其它实施例中，第二处理器可以设置在充电点1101中(图11A-11D)。在一些实施例中，第一处理器和第二处理器可以包括相同的处理器。
在步骤1021-B，取决于剩余的可用功率级的数量(如上所述，如在步骤1030中所说明的)，将向第二电动车辆1131提供一定量的功率(图11A-11D)，该功率将不超过在任何给定时间可用的功率级可以提供的最大功率。例如，如果第二电动汽车1131(图11A-11D)需要35KW充满电，但是，如本示例中所示，第一电动汽车1121已使用四个功率级中的三个(图11A-11D)。第二电动车辆1131(图11A-11D)仅剩余25KW可用，因此一个剩余功率级可被提供给第二电动车辆1131(图11A-11D)。然而，如果存在两个可用功率级，则可以将两个可用功率级都提供给第二电动车辆1131(图11A-11D)。如上所述，参考步骤1025-A，如果第二电动车辆1131(图11A-11D)中存在第二处理器，则第二电动车辆1131(图11A-11D)可以拉动(步骤1025-B)第二电动车辆1131(图11A-11D)的可用功率级。或者，如果第二处理器，例如被布置在充电点1101(图11A-11D)，则可用功率级可以被分配为通过充电点1101(图11A-11D)对第二电动车辆1131(图11A-11D)充电。在步骤1031-B，第二电动车辆1131(图11)开始充电。
在步骤1041-A和1041-B，第一处理器和第二处理器可以重新评估提供给第一电动车辆1121和第二电动车辆1131中的每一个充电的功率级的数量(图11A-11D中的两者)。在上面给出的示例中，已经陈述了将在步骤1025-A为第一电动车辆1121分配三个功率级。在步骤1025-B，将剩余的一个功率级分配给第二电动车辆1131。在稍后的某个时间(其可以对应于图12的时间t3)，第一电动车辆1121充分充电，从而不再需要三个功率级(例如，现在两个就足够了)。因此，在步骤1041-A，现在可以将第一电动车辆1121不需要的一个功率级返回到功率级的“可用池”。然后，在步骤1041-B中，可以将现在可用的新功率级提供给第二电动车辆1131。第一处理器和第二处理器都可以重复地(即，如步骤1051-A和1051-B中那样循环)在任何给定时间重新评估充电要求和可用功率级。不再需要/变为可用的功率级将被“推”(步骤1053-A和1053-B)到“可用池”和/或被“拉”(步骤1057-A和1057-B)到需要功率级的电动车辆(例如，在图12的时间t4处，第一电动汽车EV1将不再需要的功率级“推”回“可用池”，并且新释放的功率级相应地被“拉”至第二电动车EV2)。通过在步骤1053-A和1053-B中“推动”功率级的示例，可以经由交换网络将功率级从不再需要该功率级提供电力的电动车辆(例如，EV1)断开，从而可以将功率级释放到功率级的“可用池”，其可用于为另一辆电动汽车(例如EV2)提供电力。
作为“拉”功率级的示例，如在步骤1057-A和1057-B中，来自可用功率级的“可用池”的一个(或多个)功率级可以通过交换网络连接到电动汽车(例如EV1或EV2)，从而使功率级现在可以为电动汽车提供电力。
在更晚的时间(对应于图12的时间t5)，第一电动车辆EV1充满电(步骤1061-A)，并且推(步骤1063-A)第一电动车辆EV1仍在利用的功率级回到功率级的“可用池”。在该阶段，第一电动车辆EV1不再于图11A-11D的充电点1101处充电，然后第一充电点返回到状态1001-A，即不存在电动车辆。相应地，在另一时间，第二电动车辆EV2充满电(步骤1061-B)，并将其仍在利用的功率级1063-B推回到功率级的“可用池”。然后第二充电点返回到状态1001-B，即不存在电动车辆。
通过所描述的电池充电系统的示例，现在参考图11A-11D，其示出了描绘随着时间的推移为各种车辆充电的电动车辆充电站1100的一系列图。电动车辆充电站1100可以具有充电点(或电动车辆充电点)1101，其被布置为有效地建立两个充电舱：充电舱1120和充电舱1130。两个充电舱1120和1130中的每个可具有电缆1125，1135，电缆1125，1135被设置为允许电动车辆附接到充电点1101。在第一时间，如图11A所示，第一电动车辆1121可以占据充电舱1120，并且可以经由电缆1125附接到充电点1101。举例来说，电动车辆充电站1100可以具有四个电源，每个电源能够提供25KW。因此，电动车辆充电站1100可能能够提供100KW的峰值功率。例如，如果第一电动车辆1121需要从电动车辆充电点1101接收40KW，则它将需要两个25KW的电源来提供50KW。在第二时间，如图11B所示，晚于图11A所示的时间，第二电动车辆1131到达电动车辆充电站1100处充电。第二电动车辆1131可占据先前未占用的充电舱1130。电缆1135可以连接在第二电动车辆1131和充电点1101之间。例如，如果第二电动汽车1131需要充电60KW，而现在第一电动汽车1121仅需要15KW充满，电动车辆充电点1101能够重新配置以从三个电源向第二电动车辆1131提供60KW，并且将第一电动车辆1121减少到仅从一个电源接收电力。
在第三时间，如图11C所示，晚于图11B所示的第二时间，第二电动车辆1131可以仍在电动车辆充电站1100处，并仍然经由电缆1135连接到充电点1101。已充满电的第一电动车辆1121已经离开电动车辆充电站1100，并且不再出现在图11C中。最后，在第四时间，已经充满电的第二电动车辆1131已经从电动车辆充电站1100离开，并且不再出现在图11D中。
现在参考图12，该图是在图11A-11D的电动车辆充电站1100中的两个充电舱1120、1130之间的功率动态重新分配的图形表示。上方的图示出了提供给电动车辆(例如，EV1)的功率，而下方的图示出了提供给另一电动车辆(例如，EV2)的功率。尽管显示了两个不同的时间轴，但两个图上的时间可能相同。每个图都有自己的功率轴，范围从0到100KW(与前面的示例保持一致)。即使在这些示例中将每个图描述为在0至100KW之间，也应理解，可以将每个图视为指示在电动车辆充电站1100处每个电动车辆可用的充电功率的百分比。因此，在该示例中，当(如将在下面详细描述的)在时间t3处电动汽车EV1和EV2各自接收50KW时，可以同样准确地说，电动汽车充电站1100可以提供100％的可用功率，其中EV1可以接收高达50％的可用功率，而EV2可以接收高达50％的可用功率。
在时间t1，第一电动车辆EV1，例如第一电动车辆1121(图11A-11D)，可以在图11A-11D的电动车辆充电站1100的充电点1101处开始充电。在本示例中，第一电动车辆EV1需要60KW。因此，可以提供三个25KW(即75KW)功率级以对第一电动车辆EV1充电。在时间t2，第二电动车辆EV2，例如第二电动车辆1131(图11A-11D)，可以在图11A-11D的电动车辆充电站1100处开始充电。由于第一电动车辆EV1仅使用功率级中的三个，因此第四功率级是可用的并且可以提供给第二电动车辆EV2充电。因此，示出随时间对EV1充电的功率的顶部图表示提供给EV1的功率量(例如75KW)，其在时间t2保持恒定。相应地，底部图显示了随时间对EV2充电的功率，表明现在EV2在时间t2接收25KW的功率。
在时间t3，第一电动车辆EV1已部分充电，因此，根据在图11A-11D的电动车辆充电站1100处对其它电动车辆充电的需要，电动车辆充电站1100可相应地将功率级重新分配来为其它此类电动汽车(例如EV2)充电。举例来说，即使以前电动汽车充电站1100为EV1提供了三个功率级，即最高75KW，但电动汽车充电站1100现在可以减少提供的级数，以提供25-50KW，即两个充电级。因此，现在向第一电动车辆EV1提供50KW(即，两个功率级)，并且分配给第一电动车辆EV1的一个功率级中现在可用于给第二电动车辆EV2充电。减少提供的功率级数的决定也可以是商业决定，例如，EV2的驾驶员可能要支付额外费用才能充更多电，或者，电动汽车充电站1100可能与EV1和EV2的驾驶员有业务关系，EV2的驾驶员可能具有比EV1的驾驶员更高级别的服务协议。另外，以提供给EV1的功率级为代价为EV2提供更多功率级的决定可能基于效率-例如，如果定期重新分配功率级，则可以在更短的时间内为更多的客户提供服务。本领域技术人员可以确定用于在电动车辆充电站1100处重新分配充电阶段的其它合适的方法和系统。
在时间t4，第一电动车辆EV1已经充满，因此其充电需求现在小于25KW(即，其充电需求在0-25KW之间)。因此，可以向第一电动车辆EV1提供25KW(一个功率级)，并且分配给第一电动车辆EV1的一个功率级现在可以用于给第二电动车辆EV2充电。在时间t5，第一电动车辆EV1完成充电。由于第二电动车辆EV2不需要比其已经接收的功率更多的功率，因此第四功率级对于第三电动车辆EV3仍然可用。
本领域技术人员将理解，本文公开的发明方面包括以下任何条款中的方法或系统：
条款
1、一种功率转换器，包括至少一个固定电压转换模块，所述至少一个固定电压转换模块用于在有效模式或旁路模式下操作，并且用于在第一输入端子上接收输入电压，在所述有效模式下，将所述输入电压转换为第一输出端子上基本固定的输出电压，并在所述旁路模式下，在所述第一输出端子上输出基本上为零的电压；可调转换模块，用于接收第二输入端子上的输入电压并将所述输入电压转换为所述第二输出端子上的可调输出电压，其中所述第一输出端子和所述第二输出端子串联连接，所述第一输出端子和所述第二输出端子的组合输出包括所述功率转换器的输出端子处的输出；以及控制器，用于响应于跨接在所述功率转换器的所述输出端子上的负载所要求的负载电压和负载电流中的至少之一，来激活所述至少一个固定电压转换模块，并控制所述可调转换模块。
2、根据条款1所述的功率转换器，其中所述负载电压是基本恒定的电压。
3、根据条款1或2所述的功率转换器，其中所述负载电流是基本恒定的电流。
4、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述负载是电池。
5、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述第一输入端子与所述第一输出端子电气隔离。
6、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述第二输入端子与所述第二输出端子电气隔离。
7、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述负载包括以下至少之一：超级电容器、飞轮、或超导磁能存储(SMES)系统。
8、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述控制器用于选择性地激活所述至少一个固定电压转换模块并操作所述可调转换模块以向所述负载提供组合电压，其中所述组合电压包括以下之一：所述可调输出电压、所述可调输出电压加上固定输出电压的整数倍、或固定输出电压的整数倍。
9、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个固定电压转换模块包括连接在所述第一输出端子之间的开关，其中所述开关在所述旁路模式下接通，而所述开关在所述有效模式下断开。
10、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个固定电压转换模块、所述可调转换模块和所述控制器可操作地连接在一起并安装在壳体中。
11、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个固定电压转换模块包括多个固定电压转换模块，并且每个固定电压转换模块输出与所述多个固定电压转换模块中的其它每个相同的电压。
12、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个固定电压转换模块包括多个固定电压转换模块，并且所述至少一个固定电压转换模块输出与所述多个固定电压转换模块中的至少另一个相同的电压。
13、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个固定电压转换模块包括多个固定电压转换模块，并且多个固定电压转换模块中的每个输出不同的电压。
14、根据上述条款中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个固定电压转换模块输出的电压基本上是2的幂次方。
15、一种用于功率转换器的方法，所述功率转换器包括具有第一输出端子和第一输入端子的转换模块，其连接到具有第二输出端子和第二输入端子的可调转换模块，其中所述第一输出端子和所述第二输出端子串联连接以形成串联串，其中所述第一输入端子和所述第二输入端子可连接至输入电压，所述方法包括：感测负载的电参数；将输入到所述转换模块的所述输入电压转换为所述第一输出端子上的固定输出电压；使用所述可调转换模块将所述输入电压转换为所述第二输出端子上的可调电压，并向所述负载提供组合的串联串电压。
16、根据条款15所述的方法，其中所述提供所述组合的串联串电压包括：将连接在所述第一输出端子之间的开关激活为连通。
17、根据条款15或16所述的方法，其中所述激活在所述第一输出端子之间提供基本为零的电压。
18、根据条款15-17中任一项所述的方法，其中所述提供组合的串联串电压包括：将连接在所述第一输出端子之间的开关激活为连通，其中所述开关被激活为断开以在所述第二输出端子上提供所述可调的输出电压。
19、根据条款15-18中任一项所述的方法，其中所述激活在所述第二输出端子之间提供基本上为零的电压。
20、根据条款15-19中任一项所述的方法，其中通过可操作地连接到所述负载的传感器进行所述感测，其中所述负载是电池，并且所述组合的串联串电压响应于由所述传感器感测的所述电池的充电状态。
21、根据条款15-20中任一项所述的方法，其中所述第一输入端子与所述第一输出端子电气隔离。
22、根据条款15-21中任一项所述的方法，其中所述第二输入端子与所述第二输出端子电气隔离。
23、根据条款15-22中任一项所述的方法，其中所述负载包括以下至少之一：超级电容器、飞轮、或超导磁能存储器(SMES)或电池。
24、根据条款15-23中任一项所述的方法，其中通过不将所述串联串连接到所述负载来进行感测。
25、根据条款15-24中任一项所述的方法，其中所述转换模块、所述可调转换模块和用于控制所述转换模块和所述可调转换模块的所述控制器可操作地连接在一起并安装在壳体中。
26、根据条款15-25中任一项所述的方法，其中所述组合的串联串电压基本上大于或等于所述负载响应于所述提供而所需的电压。
27、一种功率转换器，包括至少一个转换模块，其中所述至少一个转换模块用于以有效模式或旁路模式操作，其中所述至少一个转换模块用于在第一输入端子上接收输入电压，并在所述有效模式下将所述输入电压转换为所述第一输出端子上的固定输出电压，并在所述旁路模式下在所述第一输出端子上输出基本上为零的电压；可调转换模块，用于接收第二输入端子上的输入电压，并将所述输入电压转换为所述第二输出端子上的可调输出电压，其中，所述第一输出端子和所述第二输出端子串联连接形成串联串；以及控制器，用于选择性地将所述至少一个转换模块激活为处于有效模式或旁路模式，并且响应于负载电压和负载电流中的至少一个来控制所述可调转换模块。
28、根据条款27所述的功率转换器，其中所述第一输入端子和所述第二输入端子并联连接。
29、根据条款27或28所述的功率转换器，其中所需的负载电压是恒定电压。
30、根据条款27-29中任一项所述的功率转换器，其中所需的负载电流是恒定电流。
31、根据条款27-30中任一项所述的功率转换器，其中所述功率转换器包括主输出端子，用于输出所述第一输出端子和所述第二输出端子的组合电压。
32、根据条款27-31中任一项所述的功率转换器，其中所述主输出端子用于连接到电池。
33、根据条款27-32中任一项所述的功率转换器，还包括可操作地附接到所述负载的传感器。
34、根据条款27-33中任一项所述的功率转换器，其中所述负载是电池。
35、根据条款34所述的功率转换器，其中所述负载电压响应于传感器感测到的所述电池的充电状态。
36、根据条款34所述的功率转换器，其中所述负载电流响应于传感器感测到的所述电池的充电状态。
37、根据条款34所述的功率转换器，其中所述控制器用于选择性地激活所述至少一个转换模块中的一个或多个以提供基线电压，并且操作所述可调节转换模块以提供对应于所述电池的电压的组合电压。
38、根据条款27-37中任一项所述的功率转换器，其中所述第一输入端子与所述第二输出端子电气隔离。
39、根据条款27-38中任一项所述的功率转换器，其中所述第二输入端子与所述第二输出端子电气隔离。
40、根据条款27-39中任一项所述的功率转换器，其中所述负载包括以下至少之一：超级电容器、飞轮、超导磁储能器(SMES)或电池。
41、根据条款27-40中任一项所述的功率转换器，其中所述控制器用于选择性地激活所述至少一个转换模块中的至少一个并操作所述可调转换模块以向所述负载提供组合电压，其中组合电压包括以下之一：所述可调输出电压、所述可调输出电压加上固定输出电压、或固定输出电压。
42、根据条款27-41中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个转换模块包括跨接在所述第一输出端子上的至少一个开关，其中所述开关在所述旁路模式下被激活为连通，而在所述有效模式下被激活为断开。
43、根据条款27-42中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个开关是至少一个转换模块的动力总成的一部分。
44、根据条款27-43中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个转换模块、所述可调转换模块和所述控制器可操作地连接在一起并安装在壳体中。
45、根据条款27-44中任一项所述的功率转换器，其中所述至少一个转换模块、所述可调转换模块和所述控制器设置在单个壳体中。
46、一种方法，包括：感测负载的电参数，将提供给至少一个转换模块的输入电压输入转换为所述至少一个转换模块的第一输出端子上的固定输出电压，将提供给可调转换模块的输入电压转换为所述可调转换模块的第二输出端子上的可调输出电压，其中，所述第一输出端子和所述第二输出端子串联连接，从而形成串联串，并通过响应于所述感测将所述串联串连接到所述负载，从而为所述负载提供组合电压，其中所述提供包括以下至少一项：通过绕开至少一个转换模块来提供所述可调输出电压、提供所述可调输出电压和所述固定输出电压之和、或者通过绕开所述可调转换模块来提供所述固定输出电压。
47、根据条款46所述的方法，其中所述绕开所述至少一个转换模块是通过激活跨接在所述第一输出端子上的开关为连通来实现的。
48、根据条款46或47所述的方法，其中所述激活所述开关为连通会导致所述至少一个转换模块在所述第一输出端子之间提供基本为零的电压。
49、根据条款46-48中任一项所述的方法，还包括通过将跨接在所述第一输出端子上的开关设置为断开来激活所述至少一个转换模块，从而跨所述第一输出端子来提供所述固定的输出电压。
50、根据条款46-49中任一项所述的方法，其中所述绕开所述至少一个转换模块是通过将跨接在所述第一输出端子上的开关设置为断开来执行的，其中被置于断开状态的所述开关提供跨所述第二输出端子的所述可调输出电压。
51、根据条款46-50中任一项所述的方法，其中所述负载是电池。
52、根据条款46-51中任一项所述的方法，还包括通过传感器进行感测，其中所述传感器可操作地附接到所述负载。
53、根据条款52所述的方法，其中所述负载是电池。
54、根据条款53所述的方法，其中所述组合电压响应于所述传感器感测到的所述电池的充电状态。
55、根据条款46-54中任一项所述的方法，其中所述至少一个转换模块的第一输入端子与所述第一输出端子电气隔离。
56、根据条款46-55中任一项所述的方法，其中所述可调转换模块的第二输入端子与所述第二输出端子电气隔离。
57、根据条款46-56中任一项所述的方法，其中所述负载包括以下至少之一：超级电容器、飞轮、超导磁能存储器(SMES)或电池。
58、根据条款46-57中任一项所述的方法，其中所述转换模块、所述可调转换模块和用于控制所述转换模块和所述可调转换模块的控制器可操作地连接在一起并安装在壳体中。
59、根据条款46-58中任一项所述的方法，其中所述组合电压大于或等于所述负载所需的电压。
60、一种电压转换器，包括：输入端子，用于连接至源电压；第一输出端子，用于串联连接至第二电压转换器的输出端子；第二输出端子，用于连接至负载；以及旁路电路，包括在所述输出端子之间建立短路的开关，其中所述电压转换器包括在所述第一输出端子和所述第二输出端子之间建立输出电压的有效模式，和在所述旁路电路的所述开关闭合以断开所述电源电压的旁路模式。
61、根据条款60所述的电压转换器，其中所述输出电压包括基本固定的电压。
62、根据条款60所述的电压转换器，其中所述输出电压包括可变电压。
63、根据条款60-62中任一项所述的电压转换器，其中所述负载包括电池。
64、根据条款60-63中任一项所述的电压转换器，其中所述输入端子与所述第一输出端子和第二输出端子电气隔离。
65、根据条款60-64中任一项所述的电压转换器，其中所述负载包括以下至少之一：超级电容器、飞轮、或超导磁能存储(SMES)系统。
66、根据条款60-65中任一项所述的电压转换器，其中控制器驱使所述开关，从而使所述电压转换器处于所述有效模式或所述旁路模式。
67、根据条款60-66中任一项所述的电压转换器，其中所述第二电压转换器输出固定电压。
68、一种系统，包括：至少两对用于输出电能的输出端子，所述至少两对输出端子中的每一对包括正输出端子和负输出端子；交换网络，用于有选择地向至少两个功率级的所述至少两对输出端子中的至少一对输出端子输送电能，所述至少两个功率级中的每个包括至少一个电源和一个电压源；以及用于控制所述交换网络的控制器，其中所述系统的输出包括所述至少两对输出端子中的至少一对处的电能输出。
69、根据条款68所述的系统，其中所述交换网络包括：第一交换网络，其布置在所述至少两个功率级与所述至少两对输出端子的两个正端子之间；以及第二交换网络，其布置在所述至少两个功率级和所述至少两对输出端子的两个负端子之间。
70、根据条款68-69中任一项所述的系统，还包括散热器，其被设置为在所述至少两个功率级处散热。
71、根据条款68-70中任一项所述的系统，其中所述至少两对输出端子中的至少一对输出所述的电能用于给电池充电。
72、根据条款71所述的系统，其中所述电池包括电动车辆的电池。
73、根据条款68-72中任一项所述的系统，其中所述控制器可操作以在所述至少两对输出端子之间动态重新分配功率。
74、一种设备，包括：第一固定转换模块，用于接收第一输入电压并输出固定的输出电压；可调转换模块，用于接收第二输入电压并将所述第二输入电压转换为可调输出电压；以及控制器，用于控制所述可调转换模块和所述第一固定转换模块，其中，所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输入节点在输入端彼此并联，所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点串联连接。
75、根据条款74所述的设备，其中所述可调转换模块包括可调转换器。
76、根据条款75所述的设备，其中所述可调转换模块包括与所述可调转换器级联的第二固定转换模块。
77、根据条款74-76中任一项所述的设备，还包括第三固定转换模块，其中所述第一固定转换模块和所述第三固定转换模块的输入节点彼此并联连接，所述第一固定转换模块和所述第三固定转换模块的输出节点串联连接。
78、根据条款74-77中任一项所述的设备，还包括用于向负载提供输出电压的输出端子，其中所述输出电压包括由所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点的串联连接形成的电压。
79、根据条款78所述的设备，其中所述负载包括以下至少之一：电池、超级电容器、飞轮、或超导磁能存储(SMES)系统。
80、根据条款74-79中任一项所述的设备，其中所述设备的输出电压是基本恒定的电压。
81、根据条款74-79中任一项所述的设备，其中所述设备的输出电流是基本恒定的电流。
82、根据条款78所述的设备，其中所述输出端子与所述输入端子电气隔离。
83、根据条款82所述的设备，其中所述第一固定转换模块的输入节点与所述第一固定转换模块的输出节点电气隔离，并且所述可调转换模块的输入节点与所述可调转换模块的输出节点电气隔离。
84、根据条款74-83中任一项所述的设备，其中所述可调转换模块包括反激转换器或正激转换器。
85、根据条款77所述的设备，其中所述可调转换模块包括与降压转换器级联的隔离固定电压转换模块。
86、根据条款74-85中任一项所述的设备，其中所述第一固定转换模块包括双有源桥转换器。
87、根据条款74-86中任一项所述的设备，其中所述控制器用于选择性地在有效模式或旁路模式下操作所述第一固定转换模块。
88、根据条款74-87中任一项所述的设备，还包括多个固定转换模块，其中所述控制器用于在有效模式或旁路模式下选择性地操作所述多个固定转换模块中的每一个，以输出负载电压。
89、一种方法，包括：在第一固定转换模块处接收第一输入电压，所述第一固定转换模块用于输出固定输出电压；在可调转换模块处接收第二输入电压，所述可调转换模块用于将所述第二输入电压转换为可调输出电压；以及控制所述可调转换模块和所述第一固定转换模块，其中所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输入节点在输入端彼此并联连接，并且所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点串联连接。
90、根据条款89所述的方法，其中所述可调转换模块包括可调转换器。
91、根据条款90所述的方法，其中所述可调转换模块包括与所述可调转换器级联的第二固定转换模块。
92、根据条款89-91中任一项所述的方法，还包括在第三固定转换模块处接收第三输入电压，其中所述第一固定转换模块和所述第三固定转换模块的输入节点彼此并联连接，所述第一固定转换模块和所述第三固定转换模块的输出节点串联连接。
93、根据条款89-92中任一项所述的方法，还包括在输出端子处向负载提供输出电压，其中所述输出电压包括由所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点的串联连接形成的电压。
94、根据条款89-93中任一项所述的方法，其中到负载的输出电压是基本恒定的电压。
95、根据条款89-94中任一项所述的方法，其中所述输出端子与所述输入端子电气隔离。
96、根据条款89-95中任一项所述的方法，其中所述第一固定转换模块的所述输入节点与所述第一固定转换模块的所述输出节点电气隔离，并且所述可调转换模块的输入节点与所述可调转换模块的输出节点电气隔离。
97、根据条款89-96中任一项所述的方法，其中所述可调转换模块包括与降压转换器级联的隔离固定电压转换模块。
98、根据条款89-97中任一项所述的方法，还包括以有效模式或旁路模式选择性地操作所述第一固定转换模块。
99、根据条款89-98中任一项所述的方法，还包括通过所述控制器选择性地操作多个固定转换模块，其中所述控制器用于在有效模式或旁路模式中选择性地操作所述多个固定转换模块中的每一个以输出负载电压。
尽管前面描述了一些示例，但是这些示例的特征和/或步骤可以以任何期望的方式被组合、划分、省略、重新布置、修改和/或强化。本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。尽管本文中没有明确陈述，但是这样的改变、修改和改进为本说明书的一部分，并且在本公开的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，而不是限制性的。

Claims (15)

1.一种设备，包括：
第一固定转换模块，用于接收第一输入电压并输出固定的输出电压；
可调转换模块，用于接收第二输入电压并将所述第二输入电压转换为可调输出电压；和
控制器，用于控制所述可调转换模块和所述第一固定转换模块；
其中，所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输入节点在输入端彼此并联，所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点串联连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述可调转换模块包括可调转换器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述可调转换模块包括与所述可调转换器级联的第二固定转换模块。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，还包括第三固定转换模块，其中所述第一固定转换模块和所述第三固定转换模块的输入节点彼此并联连接，所述第一固定转换模块和所述第三固定转换模块的输出节点串联连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，还包括输出端子，用于向负载提供输出电压，其中所述输出电压包括由所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点的串联连接形成的电压。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述负载包括以下至少之一：电池、超级电容器、飞轮、或超导磁能存储(superconducting magnetic energy storage，简称SMES)系统。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述设备的输出电压是基本恒定的电压。
8.根据权利要求5所述的设备，其中所述输出端子与所述输入端子电气隔离。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一固定转换模块的所述输入节点与所述第一固定转换模块的所述输出节点电气隔离，并且所述可调转换模块的所述输入节点与所述可调转换模块的所述输出节点电气隔离。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，其中所述可调转换模块包括反激转换器或正激转换器。
11.根据权利要求3所述的设备，其中所述可调转换模块包括与降压转换器级联的隔离固定电压转换模块。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，其中所述第一固定转换模块包括双有源桥转换器。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的设备，其中所述控制器用于选择性地在有效模式或旁路模式下操作所述第一固定转换模块。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的设备，还包括多个固定转换模块，其中所述控制器用于在有效模式或旁路模式下选择性地操作每个所述固定转换模块，以输出负载电压。
15.一种方法，包括：
在第一固定转换模块处接收第一输入电压，所述第一固定转换模块用于输出固定输出电压；
在可调转换模块处接收第二输入电压，所述可调转换模块用于将所述第二输入电压转换为可调输出电压；以及
控制所述可调转换模块和所述第一固定转换模块；
其中所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输入节点在输入端彼此并联连接，并且所述第一固定转换模块和所述可调转换模块的输出节点串联连接。
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