CN117639149A - 充电系统及其充电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电系统及其充电器，该充电器包括：接线盒，具有连接到系统电源的第一端子、连接到外部负载的第二端子、连接到外部车载充电器的第三端子、以及被配置为选择性地连接第一端子至第三端子中的至少两个端子的开关单元；以及控制器，被配置为基于系统电源中是否发生断电以及外部车载充电器的操作模式来控制开关单元的连接状态。

Description

充电系统及其充电器

技术领域

本发明涉及一种充电系统及其充电器，在该充电系统中，系统电源、外部负载和外部车载充电器连接在一起，并且基于系统电源是否发生断电以及外部车载充电器的操作模式而在系统电源、外部负载和外部车载充电器之间进行充电。

背景技术

随着近年来人们对环境关注度的不断提高，以电动机作为动力源的环保型车辆的数量正在不断增加。环保型车辆也被称为电动车辆，典型的例子可包括电动车辆(EV)或混合动力电动车辆(HEV)。这些电动车辆设置有电池，并且通过存储在电池中的能量进行工作。

此外，由于近年来电动车辆的电池容量不断增加，人们已提出使用车辆自身作为供电源的方法，例如储能系统(ESS)，以有效地利用电力。这种方法的一个例子是V2X(车辆到万物)技术。根据能源所供应的目标，V2X技术可分为V2G(车辆到电网)、V2L(车辆到负载)、V2H(车辆到家庭)、V2V(车辆到车辆)等。其中，V2G是将存储在电动车辆的电池中的电能直接供应到电力系统的技术，并且能够实现诸如系统电力质量稳定以及通过出售存储在电池中的电能产生利润的效果等。此外，V2H是将存储在电动车辆的电池中的电能供应给家庭的技术。在这种情况下，电动车辆的电池可用作断电情况下的备用电源。

为了应用这种V2X技术，电动车辆可设置有车载充电器(OBC)。与传统的单向充电器不同，该车载充电器能够接收来自外部的电能，以便为车辆的电池充电，并且还可向外部提供存储在车辆的电池中的电能。

同时，在V2G操作期间，车辆作为电流源连接到现有的电源，而在V2H操作期间，车辆可用作独立的电压源，并且向家用设备供应电能，因此，需要根据目标对电源执行不同的控制。

发明内容

因此，本发明是针对上述问题而提出的，并且本发明的目的在于提供一种充电系统及其充电器，该充电系统基于系统电源中是否发生断电以及外部车载充电器的操作模式而对系统电源、外部负载以及外部车载充电器供电和充电。

本发明中要实现的技术问题不限于上述技术问题，本发明所属领域的普通技术人员将从下面的描述中清楚地理解其他未提及的技术问题。

根据本发明，以上和其他目的可通过提供一种充电器来实现，该充电器包括：接线盒，具有连接到系统电源的第一端子、连接到外部负载的第二端子、连接到外部车载充电器的第三端子、以及被配置为选择性地连接第一端子至第三端子中的至少两个端子的开关单元；以及控制器，被配置为基于系统电源中是否发生断电以及外部车载充电器的操作模式来控制开关单元的连接状态。

例如，接线盒可基于开关单元的连接状态，通过第一端子从系统电源接收交流电并将交流电供应到外部负载和外部车载充电器中的至少一个，或者基于开关单元的连接状态，通过第三端子从外部车载充电器接收交流电并将交流电供应到系统电源和外部负载中的至少一个。

例如，该充电器还包括通信装置，该通信装置可被配置为与连接到外部车载充电器的外部充电控制器进行通信，其中，控制器通过通信装置从外部充电控制器接收外部车载充电器的操作模式或者与该操作模式相对应的连接状态改变请求，或者请求外部充电控制器改变外部车载充电器的操作模式。

例如，控制器可控制开关单元的连接状态，以便当系统电源中发生断电时，第二端子和第三端子彼此连接。

例如，控制器可控制开关单元的连接状态，以便当系统电源中发生断电时，第一端子至第三端子的连接全部被释放，并且当外部车载充电器的操作模式是向外部负载供电的模式时，进一步控制开关单元的连接状态，使得第二端子和第三端子被连接。

例如，当外部车载充电器的操作模式不是向外部负载供电的模式时，控制器进一步控制开关单元的连接状态，使得第一端子和第二端子被连接。

例如，当外部车载充电器的操作模式是向系统电源供电的模式时，控制器可通过通信装置请求外部充电控制器改变操作模式，使得外部车载充电器停止供电。

例如，当通过控制开关单元的连接状态而使第二端子和第三端子连接时，控制器可通过通信装置请求外部充电控制器改变操作模式，使得外部车载充电器开始供电。

例如，在系统电源的断电恢复时，控制器可控制开关单元的连接状态，使得第一端子和第二端子被连接。

例如，在系统电源的断电恢复时，当外部车载充电器的操作模式是向系统电源供电的模式或者是从系统电源接收电力的模式时，控制器可控制开关单元的连接状态，使得第一端子和第三端子被连接。

例如，在断电恢复时，当外部车载充电器的操作模式不对应于向系统电源供电的模式和从系统电源接收电力的模式中的任何一种时，控制器可控制开关单元的连接状态，使得第一端子和第三端子彼此断开连接。

例如，在系统电源的断电恢复时，当外部车载充电器的操作模式是向外部负载供电的模式时，控制器可通过通信装置请求外部充电控制器改变操作模式，使得外部车载充电器停止供电。

例如，该开关单元包括：第一开关；以及第二开关，并且第一开关的一端连接到第一端子，另一端连接到第二开关的一端，第二开关的另一端连接到第三端子，并且第二端子连接在第一开关的另一端与第二开关的一端之间。

例如，该充电器还可包括：转换器，被配置为将通过第一端子和第三端子中的至少一个供应的交流电转换成直流电；以及电池，被配置为存储通过转换器转换的直流电，其中，接线盒还包括连接到转换器的第四端子，并且选择性地连接第一端子至第四端子中的至少两个端子。

根据本发明的另一方面，提供一种充电系统，包括：外部车载充电器，被配置为向系统电源供电或者从系统电源接收电力；外部充电控制器，被配置为控制外部车载充电器；以及充电器，包括：接线盒，其具有连接到系统电源的第一端子、连接到外部负载的第二端子、连接到外部车载充电器的第三端子、以及被配置为选择性地连接第一端子至第三端子中的至少两个端子的开关单元；以及控制器，被配置为基于系统电源中是否发生断电以及外部车载充电器的操作模式来控制开关单元的连接状态。

例如，充电器还包括被配置为与外部充电控制器进行通信的通信装置，其中，控制器通过通信装置从外部充电控制器接收外部车载充电器的操作模式，或者请求外部充电器控制器改变外部车载充电器的操作模式。

例如，当满足预设条件时，外部充电控制器确定以下各项中的至少一个：外部车载充电器是否能够向外部负载供电，外部车载充电器是否能够向系统电源供电，以及外部车载充电器是否能够从系统电源接收电力；并且基于确定结果来改变外部车载充电器的操作模式。

例如，当外部车载充电器的操作模式改变时，外部充电控制器通过通信装置将外部车载充电器的已改变的操作模式传输到控制器，或者请求对应于已改变的操作模式的开关连接状态控制。

例如，外部充电控制器可基于连接到外部车载充电器的外部电池的充电状态(SOC)或者外部车载充电器是否正常操作中的至少一个来确定是否能够向外部负载或系统电源供电。

例如，当操作模式是向系统电源供电的模式或者从系统电源接收电力的模式时，外部充电控制器通过外部车载充电器执行输出电流和相位控制以与对应系统电源，并且当操作模式是向外部负载供电的模式时，外部充电控制器通过外部车载充电器执行电压和频率控制以对应外部负载。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述中可以更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征以及其他优点，其中：

图1是示出根据本发明一个实施方式的充电器的配置的图；

图2是示出根据本发明一个实施方式的充电系统的配置的图；

图3是用于描述当根据本发明一个实施方式的系统电源中发生断电时充电器的操作过程的图；

图4是用于描述当根据本发明一个实施方式的系统电源的断电被恢复时充电器的操作过程的图；

图5A是用于描述根据本发明一个实施方式的充电系统的操作过程的图；以及

图5B是用于描述根据本发明一个实施方式的充电系统的操作过程的图。

具体实施方式

本说明书或本申请书中公开的本发明的实施方式的具体结构或功能描述仅为了描述根据本发明的实施方式而举例说明，并且根据本发明的实施方式以各种形式实现，并且不应被理解为仅限于本说明书或本申请书中描述的实施方式。

由于根据本发明的实施方式可以以各种方式改变，并且可采取各种形式，因此，具体的实施方式将在附图中示出，并且在本说明书或本申请中进行详细描述。然而，这并非旨在将根据本发明的概念的实施方式限制到特定的公开形式，而应被理解为包括本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

除非另有提及，否则所有术语，包括技术或科学术语，都具有本发明所涉及的领域的普通技术人员所普遍理解的相同含义。常用术语，诸如字典中定义的术语，应被解释为与上下文中相关技术的含义一致。除非在本发明中另有定义，否则这些术语不应该以理想或过度正式的方式来解释。

在下文中，本说明书中公开的实施方式将参考附图进行详细描述，但无论附图标记如何，相同或相似的部件都被赋予相同的附图标记，并且其多余的描述将被省略。

本文中元件的后缀“模块”和“部”是为了描述的方便而使用的，因此可互换使用，并且不具有任何可区分的含义或功能。

在以下对本说明书所公开的实施方式的描述中，如果对并入本说明书的已知功能和配置的详细描述可能会模糊本发明的主题，则将省略。此外，附图只是为了便于理解本说明书中公开的实施方式，并不限制本文公开的技术精神，并且包括本发明的精神和范围内所包括的所有变化、等同物和替代物。

术语“第一”和/或“第二”用于描述各种部件，但这些部件不受这些术语的限制。这些术语用于区分一个部件和另一个部件。

当部件“结合”或“连接”到另一部件时，应当理解，两个部件之间可存在第三部件，但该部件可直接结合或连接到其他部件。当部件“直接结合”或“直接连接”到另一部件时，应当理解，两个部件之间没有任何元件存在。

以单数形式描述的元件旨在包括多个元件，除非上下文明确指出。

在本说明书中，将进一步理解，术语“包括”或术语“包含”指定存在所述特征、数字、步骤、操作、部件、部分或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、部件或其组合。

此外，诸如电机控制单元(MCU)等的单元或控制单元只是广泛用于命名控制特定车辆功能的控制器的术语，而不是指通用的功能单元。

控制器可包括：与其他控制器或传感器通信以控制其功能的通信装置，存储操作系统或逻辑命令和输入/输出信息的存储器，以及执行控制功能所需的确定、操作和决策的一个或多个处理器。

在本发明的一个实施方式中，基于系统电源10中是否发生断电以及外部车载充电器210的操作模式来控制开关单元115的连接状态，并因而根据每种情况应用适当的供电线路。

在此，外部车载充电器210是指设置在电动车辆中的充电器，但不一定限于此。此外，本文的供电线路包括V2G和V2H，但不一定限于从车辆供电的形式。

在描述根据本发明的实施方式的充电系统之前，将首先描述适用于本实施方式的充电器的结构。

图1是示出根据本发明一个实施方式的充电器的配置的图。

参考图1，根据一个实施方式的充电器100连接到供电源和供电目标。尽管供电源和供电目标可以是单独的部件，但是一个部件也可供电并接收电力。因此，充电器100也被假定为双向充电器，该双向充电器即使在固定的连接状态下，也能够在一个方向和相反的方向上供电。根据一个实施方式的充电器100可包括接线盒110、控制器120、通信装置130、转换器140以及电池150。图1示出了与本发明的实施方式有关的部件，充电器的实际实施方式可包括比这些部件更多或更少的部件。在下文中，将进一步详细描述每个部件。

首先，接线盒110包括用于安装和维护电力布线的布线装置，并且在本发明的实施方式中可被设置成用于对电源的电线进行布线。接线盒110可包括第一端子111、第二端子112、第三端子113以及第四端子114，并且供电源或供电目标连接到每个端子。

此外，接线盒110可包括开关单元115，其选择性地连接第一端子111至第四端子114中的至少两个端子。开关单元115可包括第一开关SW1和第二开关SW2。在此，开关SW1和SW2中的每一个可包括被整体控制的多个开关。第一开关SW1和第二开关SW2可被单独控制，并且因此开关单元115可具有多个连接状态。

更具体地，第一开关SW1的一端可连接到第一端子111，而第一开关SW1的另一端可连接到第二开关SW2的一端。在这种情况下，第二开关SW2的另一端可连接到第三端子113，而第二端子112和第四端子114可连接在第一开关SW1的另一端与第二开关SW2的一端之间。当开关单元115以这种方式配置时，当第一开关SW1和第二开关SW2都被打开时，所有的第一端子111至第四端子114均被连接，并且当仅第一开关SW1被打开时，第一端子111可连接到第二端子112和第四端子114。当仅第二开关SW2被打开时，第三端子113可连接到第二端子112和第四端子114，而当第一开关SW1和第二开关SW2都被关闭时，第一端子111至第四端子114的连接被释放。开关单元115的这种连接状态可通过控制器120的控制信号和与其对应的保险丝或继电器的操作来控制。

在一个实施方式中，接线盒110可通过第一端子111接收交流电，并且通过第二端子112和第三端子113中的至少一个供应交流电，或者可通过第三端子113接收交流电，并且通过第一端子111和第二端子112中的至少一个供应交流电。也就是说，根据一个实施方式的充电器100可以是交流(AC)充电器，因此不需要在充电器100中提供逆变器、直流充电电缆以及用于将直流电转换为交流电的连接器，因为充电器100被实施为交流充电器。因此，与直流(DC)充电器相比，可在成本、尺寸、噪音以及可用性方面获得优势，因此可提供充电器100和适于在家中安装和使用的充电系统。在这种情况下，外部车载充电器210可通过将所接收的交流电转换为直流电来为外部电池230充电。

控制器120基于系统电源10中是否发生断电以及外部车载充电器210的操作模式来控制开关单元115的连接状态。在一个实施方式中，控制器120可被实施为微控制器单元(MCU)。此外，根据一个实施方式的充电器100还可包括通信装置130。通信装置130可与连接到外部车载充电器210的外部充电控制器220等进行通信，并且控制器120可通过通信装置130从外部充电控制器220接收外部车载充电器210的操作模式，或者请求外部充电控制器220改变外部车载充电器210的操作状态。同时，根据一个实施方式，通信装置130可被实施为供应设备通信控制器(SECC)。控制器120和通信装置130将在后面参考图2进行更详细的描述。

根据一个实施方式的充电器100还可包括转换器140和电池150。转换器140可通过第四端子114连接到第一端子111至第三端子113，并且可将通过第一端子111和第三端子113中至少一个所供应的交流电转换为直流电，并且电池150可存储通过转换器140转换的直流电。在一个实施方式中，转换器140可被实施为调节器，并且可包括执行将交流电转换为直流电的功能的部件，而无论其名称是什么。电池150供应所存储的电力，以便即使在由于系统电源10的断电而停止对充电器100供电时，充电器100也能工作。此外，电池150可根据其容量，通过第一端子111至第三端子113向外部供电。

在下文中，将基于对充电器100的上述描述，参考图2来描述通过充电器100进行的充电系统的操作。

图2是示出根据本发明一个实施方式的充电系统的配置的图。

参考图2，根据一个实施方式的充电系统可包括系统电源10、外部负载20、充电器100、外部车载充电器210、外部充电控制器220以及外部电池230。图2主要示出了与本发明的实施方式有关的部件，并且充电系统的实际实施方式可包括比这些部件更多或更少的部件。

首先，系统电源10用作外部负载20和外部电池230的主要供电源。然而，在本发明的实施方式中，系统电源10可根据充电器100的开关单元115的连接状态和外部车载充电器210的操作模式(例如，V2G)，通过接收存储在外部电池230中的电力进行充电。外部负载20从系统电源10接收电力，并且可根据充电器100的开关单元115的连接状态和外部车载充电器210的操作模式来接收存储在外部电池230中的电力。在此，外部负载20可包括各种供电目标，例如，可充电的电子设备和独立的电动车辆以及家中的电力负载，并且当外部电池230被设置在电动车辆中时，可形成诸如V2H、V2L或V2V等的供电线路。如上所述的系统电源10和外部负载20可连接到接线盒110的第一端子111和第二端子112。

充电器100通过接线盒110连接到系统电源10、外部负载20和外部车载充电器210。在这种情况下，可设置至少一个系统电源10、至少一个外部负载20以及至少一个外部车载充电器210，并且在部件10、20和210与接线盒110之间可形成多个连接。更具体地，充电器100的接线盒110可包括连接到系统电源10的第一端子111、连接到外部负载20的第二端子112、连接到外部车载充电器200的第三端子，以及连接到转换器140的第四端子。

此外，根据设置在充电器10中的接线盒110中的开关单元115的连接状态，第一端子111至第四端子114中的一部分或全部可通过控制器120连接或断开连接。因此，系统电源10、外部负载20、外部车载充电器210以及连接到端子111至端子114的转换器140之间的连接状态也被确定。因此，可根据系统电源10中是否发生断电或外部车载充电器210的操作模式，根据情况正确地连接供电源和供应目标或者释放连接状态。

充电器100的控制器120基于系统电源10中是否发生断电以及外部车载充电器210的操作模式来控制开关单元115的连接状态。

在此，系统电源10中的断电可以是指由于系统电源10本身的故障、电力传输线的断开等而停止系统电源10的供电的状态。系统电源10是连接到外部负载20的外部电池230和外部车载充电器210的主要电源，尤其是在一般情况下，系统电源10总是连接到诸如家用电子设备等的外部负载20，以供应所要求的电力的大部分。因此，当系统电源10发生断电时，有必要通过独立的供应源接收电力，并且在这种情况下，诸如电动车辆的电池等的外部电池230可作为供应源。在本发明的实施方式中，控制器120可基于系统电源10中是否发生断电来控制开关单元115的连接状态，使得外部电池230的电力可以通过外部车载充电器210供应到外部负载20。为此，控制器120可通过感测通过接线盒110的第一端子111输入的电压或电流来检测系统电源10中是否发生断电。

同时，外部车载充电器210的操作模式可包括供电模式、操作停止模式、充电模式等。特别地，在本发明的实施方式中，根据与系统电源10或外部负载20的关系，操作模式可包括向系统电源10供电的模式，从系统电源10接收电力的模式，以及向外部负载20供电的模式，等等。在此，当外部车载充电器210以向系统电源10供电的模式和从系统电源10接收电力的模式工作时，外部充电控制器220通过外部车载充电器210执行输出电流和相位控制，使得所供应的电力与系统电源10相对应，以实现与系统电源的同步。当外部车载充电器210以向外部负载20供电的模式操作时，外部充电控制器220通过外部车载充电器210执行电压和频率控制，使得所供应的电力与外部负载20相对应。当外部车载充电器210向系统电源10供电或者从该系统电源接收电力时，外部电池230的电力作为电流源被连接，而当外部车载充电器210向外部负载20供电时，外部电池230的电力用作电压源，并因而基于供应目标，外部车载充电器210的控制存在一定差异。在本发明中，控制器120可基于如上所述的外部车载充电器210的操作模式来控制开关单元115的连接状态，并据此维持或改变系统电源10、外部负载20以及外部车载充电器210的连接状态，从而实现电源线路之间的切换，例如从V2G到V2H或者从V2H到V2G。为此，控制器120可通过通信装置130从外部充电控制器220接收外部车载充电器210的操作模式，或者接收与操作模式相对应的开关单元连接状态控制请求，以识别外部车载充电器210的操作模式。

外部车载充电器210可连接到外部电池230，以将存储在外部电池230中的电力供应到系统电源10或外部负载20，或者从系统电源10接收电力并对外部电池230充电。如上所述，外部车载充电器210可根据是供应电力还是接收电力以及供电目标而以不同的操作模式来操作，并且该操作模式由连接到外部车载充电器210的外部充电控制器220来控制。

外部充电控制器220可控制外部车载充电器210，通过充电器100的通信装置130将外部车载充电器210的操作模式传输到控制器120，或者请求与其对应的开关单元连接状态控制，并从控制器120接收操作模式改变请求。

此外，在满足预设条件时，外部充电控制器220可确定外部车载充电器210是否能够向系统电源10或外部负载20供电，以及外部车载充电器210是否能够接收从系统电源10供应的电力，并且基于确定结果改变外部车载充电器210的操作模式。在此，在通过通信装置130从控制器120接收操作模式改变请求的情况下，在开关单元115具有特定连接状态的情况下，在与通信装置130建立通信连接的情况下等，可满足预设条件。例如，当开关单元115的连接状态导致第一端子111与第二端子112和第三端子113断开连接时，外部充电控制器220可确定外部车载充电器210是否能够向外部负载20供电。如果确定出外部车载充电器210能够向外部负载20供电，则外部车载充电器210的操作模式可改变为向外部负载20供电的模式。

此外，是否能够供电可基于外部电池230的充电状态(SOC)或者外部车载充电器210是否正常操作中的至少一个来确定。当外部电池230设置在电动车辆中时，可额外考虑车辆的预定出发/到达时间。例如，当电池的SOC小于预设值、外部车载充电器210处于故障状态、车辆的预留出发时间小于预设时间等时，外部充电控制器220可确定外部车载充电器210不能向系统电源10或外部负载20供电。

此外，当外部车载充电器210的操作模式改变时，外部充电控制器220可通过通信装置130将外部车载充电器210的经改变的操作模式传输到控制器120，或者请求与其对应的开关单元连接状态控制。

此外，当外部车载充电器210的操作模式是向系统电源10供电的模式或者从系统电源10接收电力的模式时，外部充电控制器220可通过外部车载充电器210执行输出电流和相位控制以与系统电源10相对应。当操作模式是向外部负载20供电的模式时，外部充电控制器220可通过外部车载充电器210执行电压和频率控制以与外部负载20相对应。

在本发明一个实施方式中，外部车载充电器210、外部充电控制器220以及外部电池230可被实施为电动车辆的部件，并且在这种情况下，外部充电控制器220可被实施为车辆充电管理系统(VCMS)。

图1和图2示出本发明一个实施方式中的充电系统及其充电器100的配置和功能，下面将参考图3至图5B描述控制过程的细节。

图3是用于描述根据本发明一个实施方式，在系统电源中发生断电时充电器的操作过程的图。

参考图3，首先，控制器120检测系统电源10中是否发生断电(S310)。在系统电源10中发生断电的情况下(在S310中为“是”)，控制器120可通过通信装置130请求外部充电控制器220停止供电，并且在这种情况下，还可以传输关于发生断电的信息(S320)。此外，控制器120可控制开关单元115的连接状态，使得在系统电源10中发生断电时第二端子112和第三端子113被连接。在这种情况下，控制器120可控制开关单元115的连接状态，使得第一端子111与第二端子112和第三端子113断开连接，并且在系统电源10中发生断电的情况下，控制器120可控制开关单元115的连接状态，使得第一端子111至第三端子113的连接被释放(S330)。随着第一端子111至第三端子113的连接被释放，系统电源10、外部负载20以及外部车载充电器210之间的连接被切断。因此，即使在系统电源10中发生断电的情况下，也能向充电器100供电，以便不会出现独立操作的现象，从而防止触电事故、对外部负载20和外部车载充电器210的损坏等。此外，还可满足与系统电源10连接的标准。

在第一端子111至第三端子113的连接被释放的状态下，如果外部车载充电器210的操作模式是向外部负载20供电的模式(在S340中为“是”)，则控制器120可进一步控制开关单元115的连接状态，使得第二端子112和第三端子113被连接(S360)。当第二端子112和第三端子113彼此连接时，外部车载充电器210和外部负载20被连接，因而可以通过外部车载充电器210向外部负载20供电。此后，控制器120可请求外部充电控制器220通过通信装置130改变操作模式，使得外部车载充电器210开始向外部负载20供电(S370)。另一方面，当外部车载充电器210的操作模式不是向外部负载20供电的模式时(S340中为“否”)，控制器120可控制开关单元115连接第一端子111和第二端子112(S350)，以便当系统电源10的断电被恢复时能够向外部负载20供电。

图3是用于描述在系统电源发生断电的情况下充电器的操作过程的图。下面将参考图4描述系统电源的断电恢复时的操作过程。

图4是用于描述当根据本发明一个实施方式的系统电源的断电恢复时充电器的操作过程的图。

参考图4，当系统电源10的断电恢复时(在S410中为“是”)，控制器120可通过通信装置130向外部充电控制器220传输断电恢复信息，并请求中断供电(S420)。此外，控制器120可控制开关单元115的连接状态，使得第一端子111和第二端子112被连接(S430)。

当第一端子111和第二端子112被连接时，系统电源10和外部负载20连接，因此外部负载20可从系统电源10接收电力。然后，当外部车载充电器210的操作模式是向系统电源10供电的模式或者用于接收从系统电源10供应的电力的模式时(S440)，控制器120可控制开关单元115的连接状态，使得所有的第一端子111至第三端子113均被连接(S460)。当所有的第一端子111至第三端子113均被连接时，系统电源10可向外部负载20供电并且向外部车载充电器210供电，或者从外部车载充电器210接收电力。另一方面，当外部车载充电器210的操作模式不是向系统电源10供电的模式或者用于接收从系统电源10供应的电力的模式时(S440中为“否”)，控制器120不能通过外部车载充电器210供应和接收电力，并因而控制开关单元115，使得第三端子113与第一端子111和第二端子112断开连接(S450)。

上面已参考图3和图4对充电器的操作进行了描述，下面将参考图5A和图5B描述充电系统的操作过程。

图5A和图5B是用于描述根据本发明一个实施方式的充电系统的操作过程的图。在下文中，在假设外部车载充电器210、外部充电控制器220以及外部电池230在电动车辆中实施，并且外部负载20是家庭中的电力负载的前提下描述充电系统的操作过程。

参考图5A和图5B，首先，控制器120在第一端子111至第三端子113彼此连接的状态下检测系统电源的断电(S502)，并因而从电动车辆向系统电源10供电(V2G)或者利用从系统电源10供应的电力对电动车辆进行充电(S501)。当检测到系统电源10的断电时(在S502中为“是”)，控制器120可通过通信装置130向外部充电控制器220传输断电发生信息，并且当外部车载充电器210的操作模式是向系统电源10供电的模式(即，V2G)时，控制器120可请求操作模式改变，使得供电停止(S503)。当外部充电控制器220接收到操作模式改变请求时，它改变外部车载充电器210的操作模式，使得供电停止(S504)。

当来自外部车载充电器210的供电停止时，控制器120关闭第一开关SW1和第二开关SW2，使得第一端子111至第三端子113之间的连接被释放(S505)。当第一开关SW1和第二开关SW2均关闭时，外部充电控制器220确定外部车载充电器210是否能够向外部负载20供电(即，V2H是否可能)(S506)。如果外部车载充电器210能够向外部负载20供电(在S506中为“是”)，则外部充电控制器220将外部车载充电器210的操作模式改变为向外部负载20供电的模式，并且通过通信装置130请求控制器120控制开关单元115的连接状态(S509)。在接收到该请求后，控制器120打开第二开关SW2，使得第二端子112和第三端子113被连接(S510)，并且通过通信装置130请求供电(S511)。此后，外部车载充电器210根据请求向外部负载20供电(即V2H)(S512)。另一方面，如果确定出外部车载充电器210不能向外部负载20供电(S506中为“否”)，则外部充电控制器220通过通信装置130请求控制器120停止控制开关单元115的连接状态(S507)，并且已经接收到该请求的控制器120打开第一开关SW1，使得到外部负载20的供电停止，直到系统电源10的断电恢复(S508)。

当检测到系统电源10的断电恢复同时外部车载充电器210向外部负载20供电(即V2H)时(在S513中为“是”)，控制器120通过通信装置130向外部充电控制器220传输断电恢复信息，并且请求外部充电控制器220停止供电(S514)。在接收到该请求后，外部充电控制器220控制外部车载充电器210，使得外部车载充电器210停止供电(S515)。此外，控制器120打开第一开关SW1以连接第一端子至第三端子(S516)，使得外部负载20从系统电源10接收电力，并且系统电源10和外部车载充电器210被连接以准备V2G功能或对车辆进行充电。

在上述状态中，外部充电控制器220确定外部车载充电器210是否能够向系统电源10供电，或者外部车载充电器210是否能够接收来自系统电源10的供电(S517)。如果确定出外部车载充电器210能够供应或接收电力(S517为“是”)，则外部充电控制器220改变外部车载充电器210的操作模式(S520)，从而能够向系统电源10供电(即，V2G)或者能够对电动车辆进行充电(S521)。另一方面，如果确定出外部车载充电器210不能供应或接收电力(S517中为“否”)，则外部充电控制器220通过通信装置130请求控制器120控制开关单元115的连接状态(S518)，并且控制器120关闭第二开关SW2以切断外部车载充电器210与系统电源10和外部负载20的连接(S519)。

根据上述本发明的各种实施方式，可以响应供电源或供电目标的变化而有效地切换供电方法。

此外，可以在系统电源发生断电的情况下，通过外部车载充电器供电，以有效地应对断电，并且可以在由各种供应源和供应目标组成的电源系统中有效地利用电力。

特别地，通过利用安装在电动车辆上的现有车载充电器，可以提高车载充电器和包括该充电器的车辆的可用性。

在本发明中可获得的效果并不限于上述效果，并且其他未提及的效果可由本发明所属领域的普通技术人员从下面的描述中清楚地理解。

尽管本发明的优选实施方式出于说明的目的被公开，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求中公开的范围和精神的情况下，还可以进行各种修改、补充和替换。

Claims (20)

1.一种充电器，包括：

接线盒，具有连接到系统电源的第一端子、连接到外部负载的第二端子、连接到外部车载充电器的第三端子、以及被配置为选择性地连接所述第一端子至所述第三端子中的至少两个端子的开关单元；以及

控制器，被配置为基于所述系统电源中是否发生断电以及所述外部车载充电器的操作模式来控制所述开关单元的连接状态。

2.根据权利要求1所述的充电器，其中，所述接线盒基于所述开关单元的连接状态，通过所述第一端子从所述系统电源接收交流电并将所述交流电供应到所述外部负载和所述外部车载充电器中的至少一个，或者基于所述开关单元的连接状态，通过所述第三端子从所述外部车载充电器接收交流电并将所述交流电供应到所述系统电源和所述外部负载中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的充电器，还包括通信装置，所述通信装置被配置为与连接到所述外部车载充电器的外部充电控制器进行通信，

其中，所述控制器通过所述通信装置从所述外部充电控制器接收所述外部车载充电器的操作模式或者与该操作模式相对应的连接状态改变请求，或者请求所述外部充电控制器改变所述外部车载充电器的操作模式。

4.根据权利要求3所述的充电器，其中，所述控制器控制所述开关单元的连接状态，以便当所述系统电源中发生断电时，所述第二端子和所述第三端子彼此连接。

5.根据权利要求4所述的充电器，其中，所述控制器控制所述开关单元的连接状态，以便当所述系统电源中发生断电时，所述第一端子至所述第三端子的连接全部被释放，并且当所述外部车载充电器的操作模式是向所述外部负载供电的模式时，进一步控制所述开关单元的连接状态，使得所述第二端子和所述第三端子被连接。

6.根据权利要求5所述的充电器，其中，当所述外部车载充电器的操作模式不是向所述外部负载供电的模式时，所述控制器进一步控制所述开关单元的连接状态，使得所述第一端子和所述第二端子被连接。

7.根据权利要求4所述的充电器，其中，当所述外部车载充电器的操作模式是向所述系统电源供电的模式时，所述控制器通过所述通信装置请求所述外部充电控制器改变操作模式，使得所述外部车载充电器停止供电。

8.根据权利要求4所述的充电器，其中，当通过控制所述开关单元的连接状态而使所述第二端子和所述第三端子连接时，所述控制器通过所述通信装置请求所述外部充电控制器改变操作模式，使得所述外部车载充电器开始供电。

9.根据权利要求3所述的充电器，其中，在所述系统电源的断电恢复时，所述控制器控制所述开关单元的连接状态，使得所述第一端子和所述第二端子被连接。

10.根据权利要求9所述的充电器，其中，在所述系统电源的断电恢复时，当所述外部车载充电器的操作模式是向所述系统电源供电的模式或者是从所述系统电源接收电力的模式时，所述控制器控制所述开关单元的连接状态，使得所述第一端子和所述第三端子被连接。

11.根据权利要求9所述的充电器，其中，在断电恢复时，当所述外部车载充电器的操作模式不对应于向所述系统电源供电的模式和从所述系统电源接收电力的模式中的任何一种时，所述控制器控制所述开关单元的连接状态，使得所述第一端子和所述第三端子彼此断开连接。

12.根据权利要求9所述的充电器，其中，在所述系统电源的断电恢复时，当所述外部车载充电器的操作模式是向所述外部负载供电的模式时，所述控制器通过所述通信装置请求所述外部充电控制器改变操作模式，使得所述外部车载充电器停止供电。

13.根据权利要求1所述的充电器，其中，所述开关单元包括：

第一开关；以及

第二开关，并且

其中，所述第一开关的一端连接到所述第一端子，另一端连接到所述第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接到所述第三端子，并且所述第二端子连接在所述第一开关的另一端与所述第二开关的一端之间。

14.根据权利要求1所述的充电器，还包括：

转换器，被配置为将通过所述第一端子和所述第三端子中的至少一个供应的交流电转换成直流电；以及

电池，被配置为存储通过所述转换器转换的直流电，

其中，所述接线盒还包括连接到所述转换器的第四端子，并且选择性地连接所述第一端子至所述第四端子中的至少两个端子。

15.一种充电系统，包括：

外部车载充电器，被配置为向系统电源供电或者从所述系统电源接收电力；

外部充电控制器，被配置为控制所述外部车载充电器；以及

充电器，包括：接线盒，其具有连接到系统电源的第一端子、连接到外部负载的第二端子、连接到所述外部车载充电器的第三端子、以及被配置为选择性地连接所述第一端子至所述第三端子中的至少两个端子的开关单元；以及控制器，被配置为基于所述系统电源中是否发生断电以及所述外部车载充电器的操作模式来控制所述开关单元的连接状态。

16.根据权利要求15所述的充电系统，其中，所述充电器还包括被配置为与所述外部充电控制器进行通信的通信装置，

其中，所述控制器通过所述通信装置从所述外部充电控制器接收所述外部车载充电器的操作模式，或者请求所述外部充电器控制器改变所述外部车载充电器的操作模式。

17.根据权利要求16所述的充电系统，其中，当满足预设条件时，所述外部充电控制器确定以下各项中的至少一个：所述外部车载充电器是否能够向所述外部负载供电，所述外部车载充电器是否能够向所述系统电源供电，以及所述外部车载充电器是否能够从所述系统电源接收电力；并且基于确定结果来改变所述外部车载充电器的操作模式。

18.根据权利要求17所述的充电系统，其中，当所述外部车载充电器的操作模式改变时，所述外部充电控制器通过所述通信装置将所述外部车载充电器的已改变的操作模式传输到所述控制器，或者请求对应于已改变的操作模式的开关连接状态控制。

19.根据权利要求17所述的充电系统，其中，所述外部充电控制器基于连接到所述外部车载充电器的外部电池的充电状态(SOC)或者所述外部车载充电器是否正常操作中的至少一个来确定是否能够向所述外部负载或所述系统电源供电。

20.根据权利要求15所述的充电系统，其中，当所述操作模式是向所述系统电源供电的模式或者从所述系统电源接收电力的模式时，所述外部充电控制器通过所述外部车载充电器执行输出电流和相位控制以与对应所述系统电源，并且当所述操作模式是向所述外部负载供电的模式时，所述外部充电控制器通过所述外部车载充电器执行电压和频率控制以对应所述外部负载。