JP2016524445A - 車載電源供給システム、および、電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】車載電原供給システムと電気自動車を提供する。【解決手段】車載電源供給システムは、二次電池（１０）と、外部負荷（１００１）に接続された充放電ソケット（２０）と、第１のＤＣ端子が二次電池（１０）の第１の端子に接続され、第２のＤＣ端子が二次電池（１０）の第２の端子に接続された３レベル双方向ＤＣ／ＡＣモジュール（３０）と、第１の端子が３レベル双方向ＤＣ／ＡＣモジュール（３０）のＡＣ端子に接続され、第２の端子が充放電ソケット（２０）に接続された充放電制御モジュール（５０）と、充放電制御モジュール（５０）および３レベル双方向ＤＣ／ＡＣモジュール（３０）に接続され、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣモジュール（３０）を制御して二次電池（１０）の直流電圧を交流電圧に変換するように構成された制御モジュール（６０）と、を備える。【選択図】図３Ｂ

Description

［関連出願への相互参照］
この出願は、２０１３年１２月２６日に中国国家知識産権局に出願された中国特許出願Ｎｏ．２０１３１０７３３６５３．６、および、２０１３年６月２８日に中国国家知識産権局に出願された中国特許出願Ｎｏ．２０１３１０２６９９５２．９への優先権とその利益を主張し、その全体の内容が参照によってここに取り込まれる。

［技術分野］
本発明の実施形態は、一般には、電気自動車の分野に関係し、具体的には、車載電源供給システムおよび車載電源供給システムを搭載する電気自動車に関係する。

現在、大部分の電気自動車は、大容量の二次電池（電源バッテリー）を使用し、それによって電気自動車の持久性を向上している。しかしながら、大容量の二次電池のために、長い充電時間が要求される。加えて、電気自動車の二次電池におけるアイドル電力が効果的に使用されていない。

特開２０１２−１９１７９８号公報

本発明の実施形態は、少なくともある程度、関連技術に存在する問題の少なくとも１つを解決しようとするものである。

本発明の第１の広範な側面の実施形態によると、車載電源供給システムが提供される。車載電源供給システムは、二次電池と、外部負荷に接続された充放電ソケットと、前記二次電池の第１の端子に接続された第１の直流端子、及び、前記二次電池の第２の端子に接続された第２の直流端子を備える３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールと、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの交流端子に接続された第１の端子、及び、前記充放電ソケットに接続された第２の端子を備える充放電制御モジュールと、前記充放電制御モジュールの第３の端子、及び、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの制御端子に接続された制御モジュールと、を備え、前記制御モジュールは、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを制御して、前記二次電池の直流電圧を所定の値で交流電圧に変換し、前記充放電制御モジュール及び前記充放電ソケットを介して前記交流電圧を外部負荷に供給することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る車載電源供給システムにより、電気自動車は、外部負荷を充電することができ、電気自動車の機能と適用可能性を共に改善することができる。例えば、車載電源供給システムは、緊急時に電力を家電器具に供給し、ユーザの屋外での使用を促進する。加えて、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを使用することにより、付加的なＤＣ−ＤＣ電圧増減モジュールを必要とすることなく、二次電池に対する高電力充電を実現することができ、二次電池の充放電効率を改善することができる。そして、電気自動車が外部負荷を充電することができれば便利である。

本発明の第２の広範な側面の実施形態によると、電気自動車が提供される。電気自動車は、本発明の実施形態に係る車載電源供給システムを備える。

本発明の実施形態に係る電気自動車により、電気自動車は、外部負荷を充電することができ、電気自動車の機能と適用可能性を共に改善することができる。例えば、電気自動車は、緊急時に電力を家電器具に供給し、ユーザの屋外での使用を促進する。加えて、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを使用することにより、付加的なＤＣ−ＤＣ電圧増減モジュールを必要とすることなく、二次電池に対する高電力充電を実現することができ、二次電池の充放電効率を改善することができる。そして、電気自動車が外部負荷を充電することができれば便利である。

本発明の実施形態の更なる側面や利点は、以下の記述によってある程度与えられ、以下の記述によってある程度明白になり、あるいは本発明の実施形態の実践によって学ばれるであろう。

本発明の実施形態の様々な側面及び利点は、添付図面を参照する以下の記載から明白であり容易に理解される。その添付図面は以下のとおりである。
本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの構成図 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの回路図 本発明の実施形態に係る車載電源供給システムの回路図 本発明の実施形態による電気自動車のための車載電源供給システムの接続組立の構成図 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの構成図 本発明の実施形態に係る制御モジュールの構成図 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの機能決定処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムのモーター駆動制御機能を示す構成図 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの充放電機能開始決定処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの充電モード制御処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの電気自動車の充電終了制御処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る電気自動車と電源供給装置の接続部の回路図 本発明の実施形態に係る電気自動車の充電制御処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る充放電ソケットの構成図 本発明の実施形態に係るオフグリッド・オンロード放電プラグの構成図 本発明の実施形態に係る電気自動車の電力搬送通信システムのブロック図 電力搬送通信装置の構成を示すブロック図 ８つの電力搬送通信装置と対応する制御装置間の通信を示す構成図 電力搬送通信装置によるデータ受信方法の処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施形態に係る電気自動車のモーター制御部と電気自動車の他の部分の接続部の構成図

本発明の実施形態へ詳細に言及を行う。本発明の実施形態を説明するための複数の図において、同一或いは同様の要素、及び、同一或いは同様の機能は当明細書内を通して同じ参照番号で示される。ここで図によって記述される実施形態は説明、例示であって、本発明を制限するものではない。

後述の記述では、複数の実施形態又は例示が本発明の異なる構造を実現する目的で提示される。本発明の掲載を簡単化するため、個々の実施形態の構成要素及び性質は単に説明的に記述されるが、本発明の範囲を制限するものではない。更に、本発明では、簡便性及び明確性を目的として参照番号及び／又は文字を異なる実施形態において繰り返して使用するが、複数の実施形態及び／又は性質の関係性を示すものではない。更に、実施形態の記述において、第１の特徴の“上位の”第２の特徴の構造は直接関係する第１及び第２の特徴によって構成される実施形態を含み、更に、第１の特徴と第２の特徴が直接関係していない場合でも第１及び第２の特徴間に構成される他の実施形態をも含む可能性がある。

本発明の記述において、特に指定限定がない限り、「取り付けられる（ｍｏｕｎｔｅｄ）」、「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ、ｃｏｕｐｌｅｄ）」という単語は、電子的接続または機械的接続、２つの要素相互間の通信、直接の接続、媒介による間接の接続等広く理解される。当業者ならば、特定の状況による本発明の特定の意味を了解可能と考える。

後述の記述及び図を参照することにより、本発明の様態が明確になるだろう。記述及び図において、幾つかの特定の実施形態が本発明に係る実施形態の原理の意味を示すために記述されるが、これによって本発明による実施形態の範囲は限定されない。一方、本発明の実施形態は、後述の請求項の精神及び原理の範囲にある変更、代替案、修正の全てを含む。

本発明の実施形態に係る電力供給システムは、次に説明される電気自動車の電力システム上に実装可能である。
本発明の実施形態に係る電力システムと、同一の電力システムを備える電気自動車は、図面を参照しながら次に記述される。

図１は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの構成図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムは、二次電池１０、充放電ソケット２０、モーターＭ、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０、モーター制御スイッチ４０、充放電制御モジュール５０、及び、制御モジュール６０で構成される。

３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は、二次電池１０の第１の端子に接続された第１のＤＣ端子ａ１、及び、二次電池１０の第２の端子に接続された第２のＤＣ端子ａ２を備える。３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は、ＤＣ／ＡＣ変換を実現するよう構成される。モーター制御スイッチ４０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０のＡＣ端子ａ３に接続された第１の端子、及び、電気自動車用モーターＭと接続された第２の端子を備える。充放電制御モジュール５０は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０のＡＣ端子ａ３に接続された第１の端子、及び、充放電ソケット２０に接続された第２の端子を備える。制御モジュール６０は、モーター制御スイッチ４０及び充放電制御モジュール５０のそれぞれに接続され、モーター制御スイッチ４０及び充放電制御モジュール５０を電源システムの現行の動作モードに従って制御する。すなわち、電気自動車は、駆動モードと充放電モードを切り替えることが可能である。

更に、本発明のいくつかの実施形態では、電源システムの現行の動作モードは駆動モード及び充放電モード含み得る。換言すると、電気自動車の動作モードは駆動モード及び充放電モード含み得る。充放電モードは、電気自動車が充電モード又は放電モードのいずれかの状態であることを意味することに注意すべきである。

電源システムが駆動モードのとき、制御モジュール６０は、モーター制御スイッチ４０を制御して、モーターＭが正常に駆動するようスイッチをオンし、充放電制御モジュール５０を切るよう制御する。モーター制御スイッチ４０は、モーターの制御を実現するために備えられた、モーターへの２相入力に接続された２つのスイッチＫ３及びＫ４、又は１つのスイッチでもよいが、を含む可能性があることを注記しておく。その他の実施形態はここでは詳細に説明しない。

電源システムが充放電モードのとき、制御モジュール６０は、モーターＭを停止するためにモーター制御スイッチ４０を切るよう制御し、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０が稼働するよう充放電制御モジュール５０を制御する。これによって外部電源によって二次電池１０を正常に充電することが可能になる。３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２は、二次電池１０のＤＣバスの正極端子と負極端子にそれぞれ接続される。

図２は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの回路図である。図２に示すように、本発明の一実施形態では、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は第１のコンデンサ（キャパシタ）Ｃ１、第２のコンデンサＣ２、及び、第１から第１２のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１〜１２を備える。

具体的には、第１及び第２のコンデンサＣ１、Ｃ２は直列に接続され、第１のコンデンサＣ１は、二次電池１０の第１の端子に接続された第１の端子と、第２のコンデンサＣ２の第１の端子に接続された第２の端子を備え、第２のコンデンサＣ２は、二次電池１０の第２の端子に接続された第２の端子を備え、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２間に第１のノードＪ１が定義される。
つまり、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に接続される。

第１のＩＧＢＴ１と第２のＩＧＢＴ２は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に直列に接続され、第２のノードＪ２が第１のＩＧＢＴ１と第２のＩＧＢＴ２間に定義される。
第３のＩＧＢＴ３と第４のＩＧＢＴ４は、第１のノードＪ１と第２のノードＪ２間に直列に接続される。
第５のＩＧＢＴ５と第６のＩＧＢＴ６は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に直列に接続され、第３のノードＪ３が第５のＩＧＢＴ５と第６のＩＧＢＴ６間に定義される。

第７のＩＧＢＴ７と第８のＩＧＢＴ８は、第１のノードＪ１と第３のノードＪ３間に直列に接続される。
第９のＩＧＢＴ９と第１０のＩＧＢＴ１０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に直列に接続され、第４のノードＪ４が第９のＩＧＢＴ９と第１０のＩＧＢＴ１０間に定義される。
第１１のＩＧＢＴ１１と第１２のＩＧＢＴ１２は、第１のノードＪ１と第４のノードＪ４間に直列に接続される。
第２のノードＪ２、第３のノードＪ３、第４のノードＪ４は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０のＡＣ端子ａ３を構成する。

図２に示すように、電気自動車用電源システムは、更に、第１のコモンモード・コンデンサＣ１１及び第２のコモンモード・コンデンサＣ１２を備える。第１、第２のコモンモード・コンデンサＣ１１、Ｃ１２は直列に接続され、二次電池１０の第１の端子及び第２の端子間に接続される。ここで、第１、第２のコモンモード・コンデンサの間のノードは接地される。

一般に、絶縁トランス無しのインバータとグリッドシステムではリーク電流は大きい。従来の２レベルのシステムと比較すると、本発明の実施形態による電源システムは３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを採用している点が異なる。３レベル制御を使用し、第１のコモンモード・コンデンサＣ１１と第２のコモンモード・コンデンサＣ１２を二次電池１０の第１の端子−第２の端子間に接続することにより、コモンモード電圧を理論上半分に下げることができ、制御系に一般的に存在する大きなリーク電流の問題を解決することが可能である。交流側のリーク電流も下げることが可能であり、様々な国の電気システムの要求を満たすことができる。

図２に示すように、本発明の一実施形態において、電気自動車用電源システムは更に、フィルタリング・モジュール７０、フィルタリング制御モジュール８０、及び、ＥＭＩ（電磁干渉：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルタ・モジュール９０を備える。

フィルタリング・モジュール７０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０と充放電制御モジュール５０の間に接続され、高調波を除去するように構成される。図２に示すように、フィルタリング・モジュール７０は、並列に接続されたインダクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、及び、並列に接続されたコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を備える。ここで、インダクタＬＡはコンデンサＣ６と、インダクタＬＢはコンデンサＣ５と、インダクタＬＣはコンデンサＣ４と直列に接続される。

図２に示すように、フィルタリング制御モジュール８０は、第１のノードＪ１とフィルタリング・モジュール７０の間に接続され、制御モジュール６０は、電源システムが駆動モードのとき、フィルタリング制御モジュール８０を切るよう制御する。フィルタリング制御モジュール８０は、例えばコンデンサ切替リレーで構成でき、コンタクタ（電磁接触器）Ｋ１０を備えてもよい。ＥＭＩフィルタリング・モジュール９０は、充放電ソケット２０と充放電制御モジュール５０の間に接続され、主に、伝導及び輻射の干渉をフィルタリングするように構成される。

図２におけるコンタクタＫ１０の位置は単なる例示であることを注記する。本発明の他の実施形態では、コンタクタＫ１０は、フィルタリング・モジュール７０をコンタクタＫ１０によって切る目的で別の位置に配置される可能性がある。例えば、本発明の他の実施形態では、コンタクタＫ１０は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０とフィルタリング・モジュール７０間に接続される。

図２に示すように、本発明の一実施形態では、充放電制御モジュール５０が３相スイッチＫ８及び／又は単相スイッチＫ７を更に備え、３相又は単相の充放電を実現するように構成される。

本発明の幾つかの実施形態では、電源システムが駆動モードのとき、制御モジュール６０は、モーター制御スイッチ４０をオンにするよう制御してモーターＭを正常に動作させ、充放電制御モジュール５０を切るよう制御する。これにより、二次電池１０からの直流電流が３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０により交流電流に変換され、交流電流がモーターＭに送られる。モーターＭは、回転変換復号技術（Ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｄｅｃｏｄｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）によって、また、空間ベクトルパルス幅変調ＳＶＰＷＭ（Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御アルゴリズムによって制御可能である。

電源システムが充放電モードの場合、制御モジュール６０は、モーター制御スイッチ４０を切ってモーターＭを停止させるよう制御し、充放電制御モジュール５０をオンに制御し、３相交流又は単相電流等の外部電源が充放電ソケット２０を介して二次電池１０を正常に充電することを可能にする。

すなわち、充電接続信号、及び、ＡＣグリッド電源システムと車両電源管理情報を検出することにより、制御可能な整流機能が双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を介して実行され、二次電池１０は、単相電源及び／又は３相電源によって充電可能になる。

本発明の実施形態に係る３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを採用した電気自動車用電源システムによれば、コモンモード電圧とリーク電流が削減される。更に、エネルギー装置に３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を採用していることから、コモンモード電圧を低下させ、リーク電流を減少させるとともに、高調波が抑制される。更に、エネルギー制御装置においてＤＣ／ＤＣ電圧増減モジュールが不必要になり、高いパワー充電を実現し、バス電圧を下げ、駆動効率を向上し、充電時間を短縮できる。

例えば、駆動効率は９７％まで可能になり、充電時間は約１０分にまで短縮可能である。更に、本発明の実施形態に係る電源システムによれば、電気自動車は専用の充電パイルなしで充電可能であり、コストの削減、電気自動車の大衆化の促進が可能である。更に、電気自動車は専用の充電パイルなしでＡＣ電気で直接充電可能であり、これは特に電気自動車の使用を促進し、電気自動車数の増加に寄与する。

次に、本発明の実施形態に係る車載電源供給システムについて説明する。
図３Ａは、本発明の実施形態に係る車載電源供給システムの回路図である。

図３Ａに示すように、一実施形態において、車載電源供給システムは、二次電池１０、充放電ソケット２０、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０、充放電制御モジュール５０、フィルタリング・モジュール７０、及び、制御モジュール６０で構成される。

具体的には、充放電ソケット２０は、外部負荷１００１に接続される。３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は、二次電池１０の第１の端子に接続された第１のＤＣ端子ａ１、及び、二次電池１０の第２の端子に接続された第２のＤＣ端子ａ２を備える。３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は、ＤＣ−ＡＣ変換を実装するように構成される。
充放電制御モジュール５０は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０のＡＣ端子ａ３と接続された第１の端子、及び、充放電ソケット２０と接続された第２の端子を備える。

制御モジュール６０は、充放電制御モジュール５０の第３の端子、及び、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の制御端子に接続され、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０が二次電池１０のＤＣ電圧を所定の値のＡＣ電圧に変換するように制御し、充放電制御モジュール５０、及び、充放電ソケット２０を介して外部負荷１００１にＡＣ電圧を供給するように構成されている。一実施形態においては、所定の値のＡＣ電圧は、電気装置に電力を供給又は充電することができる交流電気である。

図３Ａに示すように、車載電源供給システムは、更に、充放電ソケット２０と外部負荷１００１の間に接続される接続機構１００２を含む。具体的には、図３Ａを参照すると、接続機構１００２は充電ガンアダプター１００３と電力インターフェース１００４を含み、充電ガンアダプター１００３は充放電ソケット２０に接続され、電力インターフェース１００４は充電ガンアダプター１００３に接続されて外部負荷１００１のインターフェースとして構成される。一実施形態においては、外部負荷１００１は、例えば家電器具のような電気装置１００６を含んでもよいが、これに限られるものではない。

具体的には、図３Ｂを参照すると、電力インターフェース１００４は、２芯、３芯、及び、４芯ソケットを含み、電気装置１００６へ１相及び／又は３相電気を出力するように構成されている。

図３Ａに示すように、車載電源供給システムは、更に、モーター制御スイッチ４０を含む。モーター制御スイッチ４０は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０のＡＣ端子と接続される第１の端子と、電気自動車のモーターに接続される第２の端子を備える。そして、制御モジュール６０は、モーター制御スイッチ４０と接続され、車載電源供給システムの現行の動作モードに応じて、モーター制御スイッチ４０のオン・オフを制御するように構成されている。

さらに、車載電源供給システムの現行の動作モードが駆動モードの場合は、制御モジュール６０はモーター制御スイッチ４０がオンとなるように制御し、充放電制御モジュール５０がオフとなるように制御する。車載電源供給システムの現行の動作モードが放充電モードの場合は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を開始させるために、制御モジュール６０はモーター制御スイッチ４０がオフとなるように制御し、充放電制御モジュール５０がオンとなるように制御する。これにより、二次電池は外部負荷１００１へ電力を供給することができる。加えて、車載電源供給システム、電源システム、及び、電気自動車の現行の動作モードは一貫性を保っている。

具体的には、本発明の一実施形態では、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２、及び、第１〜第１２のＩＧＢＴ１〜１２を備える。

具体的には、第１及び第２のコンデンサＣ１、Ｃ２は直列に接続され、第１のコンデンサＣ１は、二次電池１０の第１の端子に接続された第１の端子と、第２のコンデンサＣ２の第１の端子に接続された第２の端子を備える。
第２のコンデンサＣ２は、二次電池１０の第２の端子に接続された第２の端子を備え、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２間に第１のノードＪ１が定義される。
つまり、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１−及び第２のＤＣ端子ａ２間に接続される。

第１のＩＧＢＴ１と第２のＩＧＢＴ２は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に直列に接続され、第２のノードＪ２が第１のＩＧＢＴ１と第２のＩＧＢＴ２間に定義される。
第３のＩＧＢＴ３と第４のＩＧＢＴ４は、第１のノードＪ１と第２のノードＪ２間に直列に接続される。
第５のＩＧＢＴ５と第６のＩＧＢＴ６は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に直列に接続され、第３のノードＪ３が第５のＩＧＢＴ５と第６のＩＧＢＴ６間に定義される。

第７のＩＧＢＴ７と第８のＩＧＢＴ８は、第１のノードＪ１と第３のノードＪ３間に直列に接続される。
第９のＩＧＢＴ９と第１０のＩＧＢＴ１０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１及び第２のＤＣ端子ａ２間に直列に接続され、第４のノードＪ４が第９のＩＧＢＴ９と第１０のＩＧＢＴ１０間に定義される。
第１１のＩＧＢＴ１１と第１２のＩＧＢＴ１２は、第１のノードＪ１と第４のノードＪ４間に直列に接続される。
第２のノードＪ２、第３のノードＪ３、第４のノードＪ４は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０のＡＣ端子ａ３を構成する。

加えて、図３Ａに示すように、車載電源供給システムは、更に、第１のコモンモード・コンデンサＣ１１及び第２のコモンモード・コンデンサＣ１２を備える。第１、第２のコモンモード・コンデンサＣ１１、Ｃ１２は直列に接続され、二次電池１０の第１の端子及び第２の端子間に接続される。ここで、第１のコモンモード・コンデンサＣ１１と第２のコモンモード・コンデンサＣ１２間のノードは接地される。

一般に、絶縁トランス無しのインバータとグリッドシステムではリーク電流は大きい。従来の２レベルのシステムと比較すると、本発明の実施形態による電源システムは３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を採用している。３レベル制御を使用し、第１のコモンモード・コンデンサＣ１１と第２のコモンモード・コンデンサＣ１２を二次電池１０の第１の端子‐第２の端子間に接続することにより、コモンモード電圧を理論上半分に下げることができ、制御系に一般的に存在する大きなリーク電流の問題を解決することが可能である。交流側のリーク電流も下げることが可能であり、様々な国の電気システムの要求を満たすことができる。

図３Ａに示すように、本発明の一実施形態において、車載電源供給システムは、更に、フィルタリングモジュール７０、フィルタリング制御モジュール８０、ＥＭＩフィルタ・モジュール９０、及び、プリチャージ制御モジュール１００７を備える。

フィルタリング・モジュール７０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０と充放電制御モジュール５０間に接続され、高調波を除去する。図３Ａに示すように、フィルタリング・モジュール７０は、並列に接続されたインダクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣ、及び、並列に接続されたコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を備える。ここで、インダクタＬＡはコンデンサＣ６と、インダクタＬＢはコンデンサＣ５と、インダクタＬＣはコンデンサＣ４と直列に接続される。

図３Ａに示すように、フィルタリング制御モジュール８０は、第１のノードＪ１とフィルタリング・モジュール７０の間に接続され、制御モジュール６０は、電源システムが駆動モードのとき、フィルタリング制御モジュール８０を切るよう制御する。フィルタリング制御モジュール８０は、例えばコンデンサ切替リレー等であり、コンタクタＫ１０を備えてもよい。

図３Ａに示すように、ＥＭＩフィルタリング・モジュール９０は、充放電ソケット２０と充放電制御モジュール５０の間に接続され、主に、伝導及び輻射の干渉をフィルタリングするように構成されている。

プリチャージ制御モジュール１００７は、並列に充放電制御モジュール５０と接続され、フィルタリングモジュール７０のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を充電する機能を持つ。ここで、プリチャージ制御モジュール１００７は、並列に接続された３個のレジスタと３相コンタクタＫ９を備える。

車両が放電モードのとき、制御モジュール６０は、フィルタリング制御モジュール８０をオンに制御し、フィルタリング・モジュール７０内のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の電圧が所定の閾値に到達するまで、プリチャージ制御モジュール１００７を制御して、フィルタリング・モジュール７０内のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６をプリチャージする。その後、制御モジュール６０は、プリチャージ制御モジュール１００７をオフに制御して、充放電制御モジュール５０をオンに制御する。

図３Ａ内のコンタクタＫ１０の位置は単なる例示である。本発明の他の実施形態では、コンタクタＫ１０は、フィルタリング・モジュール７０をコンタクタＫ１０によって切る目的で、別の位置に配置される可能性がある。例えば、本発明の別の実施形態では、コンタクタＫ１０は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０とフィルタリング・モジュール７０間に接続される。

本発明の一実施形態では、図３Ａに示すように、充放電制御モジュール５０が更に３相スイッチＫ８及び／又は単相スイッチＫ７をも備え、３相又は単相の充放電を実現する。

本発明の実施形態に係る車載電源供給システムにより、ダッシュボード（計器盤）１０２によりＶからＬへの（オフグリッド、オンロード）命令セットを受信した後、制御モジュール６０は、二次電池１０の現在の充電状態（ＳＯＣ）と接続機構１００２の定格電流に基づいて出力電流を選択し、３相スイッチＫ８とコンタクタＫ１０をオンに制御する。そして、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０は、二次電池１０の直流電流を交流電流に変換し、その後、電気設備（例えば冷却装置）は専用の充電ソケットを介して交流電流により電力を与えられるか充電される。このようにして、二次電池のアイドル電力は効果的に使用される。

本発明の実施形態に係る車載電源供給システムにより、電気自動車は、外部負荷を充電することができ、電気自動車の機能と適用可能性を共に改善することができる。例えば、車載電源供給システムは、緊急時に電力を家電器具に供給し、ユーザの屋外での使用を促進する。加えて、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを使用することにより、付加的なＤＣ−ＤＣ電圧増減モジュールを必要とすることなく、二次電池に対する高電力充電を実現することができ、二次電池の充放電効率を改善することができる。そして、電気自動車が外部負荷を充電することができれば便利である。

本発明の別の側面の実施形態に従って電気自動車を与える。電気自動車は、上述した車載電源供給システムを備えている。

図３Ｃは、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの構成図である。
図３Ｃに示すように、一実施形態において、電気自動車用電源システムは、高電圧分配ボックス１０１、ダッシュボード１０２、バッテリー・マネジャ１０３、及び、全車両信号検出装置１０４を備える。

制御モジュール６０は、高電圧分配ボックス１０１、ダッシュボード１０２、バッテリー・マネジャ１０３、全車両信号検出装置１０４と接続される。バッテリー・マネジャ１０３は、高電圧分配ボックス１０１及び二次電池１０と接続される。

図４は、本発明の実施形態に係る制御モジュールの構成図である。
本発明の一実施形態では、図４に示すように、制御モジュール６０は、制御パネル２０１、駆動パネル２０２を備える。

制御パネル２０１は、２個の高速ディジタル信号プロセサ（ＤＳＰ１及びＤＳＰ２）を備える。２個のＤＳＰ２０１、２０２は、全車両情報インタフェース２０３に接続される。２個のＤＳＰ２０１、２０２は、駆動パネル２０２上の駆動ユニットから送信されるバス電圧抽出信号、ＩＰＭ保護信号、及び、ＩＧＢＴ温度抽出信号等を受信し、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を駆動ユニットに同時に出力するよう構成される。

本発明の実施形態による電気自動車用電源システムは、モーター駆動、車両制御、ＡＣ充電、グリッド接続電源供給、オフグリッド・オンロード、及び、車両相互の充電を含む多数の機能を持つ。更に、電源システムは、様々な機能モジュールを単純に物理的に結合することにより成立しているのではなく、モーター駆動制御システムに基づく周辺装置を導入することにより成立している。これによってスペースやコストを最大限節約し、パワー密度を向上している。

次に、電気自動車用電源システムの複数の機能について簡単ではあるが具体的に説明する。

１．モーター駆動機能
二次電池１０からの直流電気は３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を用いて交流電気に変換され、交流電気はモーターＭに送られる。モーターＭは回転変換復号技術及び空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）制御アルゴリズムによって制御可能である。

図５は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの機能決定処理の流れを示すフローチャートである。
図５に示すように、電源システムが稼働したときの、電源システムの機能を決定する処理は次のようなステップから成る。

ステップ５０１において、制御モジュール６０が稼働する。
ステップ５０２において、スロットルがゼロ、且つ、ギヤがニュートラル（Ｎ）、且つ、電気自動車にハンドブレーキがかかっている、且つ、充電接続信号（すなわち、ＣＣ信号）が有効（すなわち、充放電ソケット２０が接続機構１００２に接続されている）か否かを判定し、ｙｅｓであれば、ステップ５０３を実行し、ｎｏであればステップ５０４を実行する。
ステップ５０３において、電源システムは充放電制御プロセスを実行する。
ステップ５０４において、電源システムは車両制御プロセスを実行する。

ステップ５０４の実行後、制御モジュール６０は、モーター制御スイッチ４０をオンにするよう制御し、電源システムが駆動モードになり、制御モジュール６０は全車両情報を抽出し、全車両情報に基づいてモーターＭを駆動する。

図６は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムのモーター駆動制御機能を示す構成図である。
図６に示すように、制御モジュール６０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０が二次電池１０からの直流電気を交流電気に変換し、交流電気をモーターＭに送るよう制御するためにＰＷＭ信号を送る。次に、制御モジュール６０は、モーターＭを正確に作動させるために回転変圧器を介してローター位置を取得し、バス電圧及びモーターのＢ相電流、Ｃ相電流を抽出する。つまり、制御モジュール６０は、電流センサによって抽出されたモーターのＢ相電流及びＣ相電流、及び、回転変圧器からのフィードバック情報に従って、モーターＭを正確に動作させるためにＰＷＭ信号を調整する。

このように、車両全体のスロットル、ブレーキ、及び、ギヤの情報を抽出し、車両の現行の動作状態を決定することにより、速度の上げ下げの機能、エネルギー・フィードバック機能を実現可能で、その結果、車両全体があらゆる状況下で高い信頼性で安全に動作することが可能となり、車両の安全性、動的性能、快適性を保証することができる。

２．充放電機能
（１）接続確認及び充放電機能の開始
図７は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの充放電機能開始決定処理の流れを示すフローチャートである。
図７に示すように、電源システムの充放電機能の開始決定処理は次のようなステップから成る。

ステップ７０１では、接続機構１００２と充放電ソケット２０間の物理的な接続が完了する。
ステップ７０２では、電力供給装置が、充電接続信号（すなわち、ＣＣ信号）が正常か否かを判定し、ｙｅｓならばステップ７０３を実行し、ｎｏならばステップ７０２を繰り返して実行する。
ステップ７０３では、電力供給装置が、ＣＰ検出点の電圧が９Ｖか否かを判定し、ｙｅｓならばステップ７０６を実行し、ｎｏならばステップ７０２に戻って判定処理を繰り返す。９Ｖは、予め決定した値であり単なる例示である。

ステップ７０４では、制御モジュール６０が、充電接続信号（すなわち、ＣＣ信号）が正常か否かを判定し、ｙｅｓならばステップ７０５を実行し、ｎｏならばステップ７０４を繰り返して実行する。
ステップ７０５では、出力充電接続信号と充電表示ランプ信号がプルダウンされる。

ステップ７０６では、電源システムが充放電機能を実行する。すなわち、電源システムは充放電モードになる。

図８は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの充電モード制御処理の流れを示すフローチャートである。
図８に示すように、充電モードにおける電源システムの制御の処理は次のようなステップから成る。

ステップ８０１では、稼働後、電源システムが完全に動作を開始しているか否かが判定され、ｙｅｓならばステップ８０２を実行し、ｎｏならステップ８０１を繰り返して実行する。
ステップ８０２では、接続機構１００２の容量を決定するため、ＣＣ（充電接続：ｃｈａｒｇｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）検出点の抵抗を検出する。
ステップ８０３では、ＣＰ検出点で一定のデューティー比になるＰＷＭ信号が検出されたか判定し、ｙｅｓならばステップ８０４を実行し、ｎｏならばステップ８０５を実行する。

ステップ８０４では、充電接続が正常に行われ、充電の準備が出来た旨のメッセージを送り、ＢＭＳが充電を許可し、且つ、充電コンタクタがオンであることを示すメッセージを受信し、ステップ８０６の実行に移る。
ステップ８０５では、充電接続が正常に行われていないことを示す。

ステップ８０６では、制御モジュール６０は内部スイッチをオンにする。
ステップ８０７では、ＡＣ外部充電装置が１．５秒等の予め定めた時間以内にＰＷＭ信号を送らないか否かを判定し、ｙｅｓ（送らない）ならばステップ８０８を実行し、ｎｏならばステップ８０９を実行する。
ステップ８０８では、外部充電装置が外部の国内標準の充電スタンドであり、且つ、ＰＷＭ信号が充電中送り出されないと判定する。

ステップ８０９では、ＰＷＭ信号が電源供給装置に送られる。
ステップ８１０では、ＡＣ入力が３秒等予め定めた時間以内に正常になるか判定し、ｙｅｓであればステップ８１３を実行し、ｎｏであればステップ８１１を実行する。
ステップ８１１では、ＡＣ外部充電装置に欠陥が発生していることを示す。
ステップ８１２では、欠陥が処理される。
ステップ８１３では、電源システムが充電ステージに入る。

図７及び図８に示すように、電力供給装置及び制御モジュール６０が自身を検出し、内部に欠陥が全くなければ、接続機構１００２の容量がＣＣ信号の電圧を検出することにより決定され、接続機構１００２が完全に接続されているかがＣＰ信号を検出することにより判定される。
接続機構１００２が完全に接続されたと判定されると、充電接続が正常であり、充電の準備が完了したことを示すメッセージが送出され、３相スイッチＫ８がオンになるように制御され、充電又は放電が準備される。すなわち、ＡＣ充電機能（Ｇ ｔｏ Ｖ：グリッドから車両へ）、オフグリッド・オングリッド機能（Ｖ ｔｏ Ｌ：車両から負荷へ）、グリッド接続機能（Ｖ ｔｏ Ｇ：車両からグリッドへ）、車両から車両への充電機能（Ｖ ｔｏ Ｖ：車両から車両へ）等の機能がダッシュボードを介して設定される。

（２）ＡＣ充電機能（Ｇ ｔｏ Ｖ）
電源システムがダッシュボード１０２からの充電命令を受信すると、制御モジュール６０は、充電パイルの電力供給容量及び充電ケーブルの容量に従って適切な充電電力をセットする。更に、制御モジュール６０は、グリッドの情報を抽出し、グリッドの電気的機構を判定し、グリッドの電気的機構に従って、制御パラメータを選択する。

制御パラメータが選択された後、制御モジュール６０は、コンタクタＫ１０をオンに制御し、その後、３相スイッチＫ８をオンに制御する。このとき、制御モジュール６０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を制御し、交流電気を整流する。
バッテリー・マネジャ１０３によって許容される最大充電電流、充電池が許容する最大電流の流量、及び、制御モジュールの最大出力電力から最小充電電流を選択し、予め定めた目標充電電流として使用される。そして、閉ループ電流制御が電源システム上で実施され、車載二次電池が充電される。

（３）オフグリッド・オンロード機能（Ｖ ｔｏ Ｌ）
電源システムがダッシュボード１０２からＶ ｔｏ Ｌ命令を受信すると、まず、二次電池１０の充電状態（ＳＯＣ）が許容される放電範囲にあるか否かが判定される。許容される場合には、Ｖ ｔｏ Ｌ命令に従って、出力電気システムが選択される。
最大出力電力がインテリジェントに選択され、制御パラメータが接続機構１００２の定格電流に従って与えられ、その後、電源システムは制御プロセスに入る。

まず、制御モジュール６０は３相スイッチＫ８とコンタクタＫ１０をオンに制御し、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０が直流電気を交流電気に変換し、その後、専用の充電ソケットを介して電気機器に直接、ＡＣ電気による電力が供給される。

（４）グリッド接続機能（Ｖ ｔｏ Ｇ）
電源システムがＶ ｔｏ Ｇ命令をダッシュボード１０２から受信すると、まず、二次電池１０の充電状態（ＳＯＣ）が許容される放電範囲にあるか否かが判定される。許容される場合には、Ｖ ｔｏ Ｌ命令に従って、出力の電気的システムが選択される。
最大出力電力がインテリジェントに選択され、制御パラメータが接続機構１００２の定格電流に従って与えられ、電源システムは制御プロセスに入る。

まず、制御モジュール６０は３相スイッチＫ８とコンタクタＫ１０をオンに制御し、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０が直流電気を交流電気に変換するように制御する。そして、制御モジュール６０は、予め定めた目標放電電流、及び、電流の検出値からフィードバックされた相電流に従って、閉ループ電流制御を電源システム上で実施し、グリッド接続の放電を実行する。

（５）車両から車両への充電機能（Ｖ ｔｏ Ｖ）
Ｖ ｔｏ Ｖ機能は専用の接続プラグを必要とする。電源システムが充電接続信号（すなわち、ＣＣ信号）が有効であり、接続プラグがＶ ｔｏ Ｖ機能の専用充電プラグであると接続プラグのレベルから判定すると、電源システムはダッシュボード１０２からの命令を受け取る準備が完了する。
例えば、車両Ａが車両Ｂを充電すると仮定すると、車両Ａは放電状態にセットされる。すなわち、車両Ａはオフグリッド・オンロード機能を実施するよう設定される。

車両Ａの制御モジュールは充電接続が正常で、且つ、充電がバッテリー・マネジャ１０３へ準備されていることを示すメッセージを送る。バッテリー・マネジャ１０３は充放電回路を制御してプリチャージを実施し、プリチャージが完了すると、充電が許可され、充電コンタクタが稼働したことを示すメッセージを制御モジュールに送る。その後、電源システムは放電機能を実施し、ＰＷＭ信号を送る。

車両Ｂが充電命令を受信すると、車両Ｂの電源システムは車両Ａの電力供給準備が完了したか否かを判断するためのＣＰ信号を検出し、制御モジュール６０はバッテリー・マネジャ１０３に正常な接続のメッセージを送る。
バッテリー・マネジャ１０３がそのメッセージを受信した後、バッテリー・マネジャ１０３はプリチャージ処理を完了し、全電源システムで充電の準備が完了したことを制御モジュール６０に知らせる。その後、車両から車両への充電機能（Ｖ ｔｏ Ｖ）が開始し、その後、車両間相互での充電が可能になる。

言い替えると、電源システムの稼働後、制御モジュール６０がダッシュボード１０２からＶ ｔｏ Ｖ命令を受信すると、充電接続信号と車両全体の電源管理関連の情報が検出され、車両は交流電力の出力状態にセットされ、充電ボックスのシミュレーションによるＣＰ信号を送り、充電される車両との通信を可能にする。
例えば、車両Ａが放電モードに設定されると、車両Ａの制御モジュール６０は、電力供給装置がそれらの機能を実現するためのシミュレーションを実施し、充電される車両Ｂが車両Ａと専用の充電ワイヤで接続され、Ｖ ｔｏ Ｖ充電機能が実現される。

次に、一実施形態における、充電完了時の電源システムの制御処理について説明する。図９は、本発明の実施形態に係る電気自動車用電源システムの電気自動車の充電終了制御処理の流れを示すフローチャートである。
図９に示すように、次のようなステップを含む。

ステップ１３０１では、電力供給装置は電源供給スイッチを切り、交流電気の出力を停止し、その後、ステップ１３０５を実行する。

ステップ１３０２では、制御モジュールが充電を停止し、アンロードを実施し、ステップ１３０３を実行する。
ステップ１３０３では、アンロードが完了した後、内部スイッチを切り、充電完了メッセージを送出する。
ステップ１３０４では、停電リクエストを送出する。
ステップ１３０５では、充電が完了する。

図１０は、本発明の実施形態に係る電気自動車と電源供給装置の接続部の回路図である。
図１０に示すように、電気自動車１０００に充電するために、電力供給装置３０１は、電気自動車１０００の車両プラグ３０３に電力供給プラグ３０２を介して接続される。電気自動車１０００の電源システムは、検出点３を介してＣＰ信号を、検出点４を介してＣＣ信号を検出し、電力供給装置３０１は、検出点１を介してＣＰ信号を、検出点２を介してＣＣ信号を検出する。
充電が完了すると、電力供給プラグ３０２及び車両プラグ３０３の両方にある内部スイッチＳ２を制御して切る。

別の実施形態において、電気自動車において二次電池を充電するために、並列に接続した複数の電源システムを使用することができる。例えば、二次電池を充電するために、並列に接続された２個の電源システムを使用し、２個の電源システムは共通の制御モジュールを用いる。

本発明のこの実施形態において、電気自動車の充電システムは、二次電池１０、第１の充電ブランチ、第２の充電ブランチ、及び、制御モジュール６０を備える。

第１の充電ブランチは、第１の整流ユニット（すなわち、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０）及び第１の充電インタフェース（すなわち、充電ソケット）を備える。第２の充電ブランチは、第２の整流ユニット（すなわち、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０）及び第２の充電インタフェース（すなわち、充電ソケット）を備える。
二次電池は第１の充電インタフェースと第１の整流ユニットを介して接続され、第２の充電インタフェースと第２の整流ユニットを介して接続される。

制御モジュールは、充電信号を受信した場合に、第１の整流ユニット及び第２の整流ユニットとそれぞれ接続され、第１の充電ブランチ及び第２の充電ブランチを介してそれぞれ二次電池を充電するようにグリッドを制御するよう構成される。

図１１は、本発明の一実施形態に係る電気自動車の充電制御処理の流れを示すフローチャートである。
図１１に示すように、本発明の一実施形態により電気自動車の前述の充電制御手段を提供することが可能になる。充電制御手段は、次のステップから成る。

ステップ１１０１では、制御モジュールが、第１の充電ブランチが充放電ソケットを介して電力供給装置に接続され、且つ、第２の充電ブランチが充放電ソケットを介して電力供給装置に接続されたと判断した場合に、制御モジュールはバッテリー・マネジャに充電接続信号を送る。
ステップ１１０２では、バッテリー・マネジャは充電接続信号を受信すると、二次電池に充電の必要があるか否かを判定し、ｙｅｓならば、次にステップ１１０３を実行する。

ステップ１１０３では、バッテリー・マネジャは充電信号を制御モジュールに送る。
ステップ１１０４では、制御モジュールは充電信号を受信すると、制御モジュールは、第１の充電ブランチ及び第２の充電ブランチを介して二次電池を充電するために、グリッドを制御する。

本発明の前述の複数の実施形態による電気自動車用充電システム、及び、電気自動車の充電制御方法によれば、制御モジュールは、第１及び第２の充電ブランチをそれぞれ介して二次電池を充電するためにグリッドを制御する。これによって、電気自動車の充電パワーが増加し、充電時間が大幅に短縮し、高速充電、時間コストの節約が実現できる。

いくつかの実施形態では、電気自動車用電源システムは幅広い互換性を持ち、単相／３相のスイッチング機能を実施し、複数の国々のさまざまな電気系統に適用可能である。

図１２は、本発明の実施形態に係る充放電ソケットの構成図である。
図１２に示すように、具体的には、充放電ソケット２０は２種の充電ソケット（米国標準規格の充電ソケットや欧州標準規格の充電ソケット等）間のスイッチ機能を備える。
充放電ソケット２０は、米国の標準規格充電ソケット等の単相充電ソケット５０１、欧州標準規格の充電ソケット等の３相充電ソケット５０２、及び、２個の高電圧コネクタＫ５０３、Ｋ５０４を備える。

ＣＣ端子、ＣＰ端子、及び、ＣＥ端子は単相充電ソケット５０１及び３相充電ソケット５０２のための共通端子である。単相充電ソケット５０１は、３相充電ソケット５０２のＡ相ワイヤ及びＢ相ワイヤとコネクタＫ５０３及びＫ５０４を介してそれぞれ接続されたＬ相ワイヤ及びＮ相ワイヤを備える。

単相充放電命令を受信した場合、制御モジュール６０は、コネクタＫ５０３及びＫ５０４をオンに制御する。これにより、３相充電ソケット５０２のＡ相ワイヤ及びＢ相ワイヤが、単相充電ソケット５０１のＬ相ワイヤ及びＮ相ワイヤとそれぞれ接続される。３相充電ソケット５０２は動作せず、単相充電ソケット５０１のＬ相ワイヤ及びＮ相ワイヤの代わりに、３相充電ソケット５０２のＡ相ワイヤ及びＢ相ワイヤが充電プラグに接続され、充電モジュール６０は単相充電機能を正常に実施することが可能になる。

代替的に、図２に示したように、標準の７芯ソケットを用い、単相スイッチＫ７をＮ相ワイヤとＢ相ワイヤの間に加えてもよい。制御モジュール６０は、単相充電又は放電命令を受け取ると、単相スイッチＫ７をオンに制御してＢ相ワイヤをＮ相ワイヤに接続する。その後、Ａ相ワイヤ及びＢ相ワイヤがそれぞれＬ相ワイヤ及びＮ相ワイヤとして用いられる。接続プラグは、Ｂ相ワイヤとＣ相ワイヤが使用されない専用接続プラグ又は接続プラグである。

言い換えると、ある実施形態では、電源システムは、制御モジュール６０を介してグリッドの電圧を検出し、計算によりグリッドの周波数と単相か３相かを決定して、グリッド電機システムを得る。そして、制御モジュール６０は、充放電ソケット２０の形式とグリッド電機システムに従って、様々な制御パラメータを選択する。更に、制御モジュール６０は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール３０を制御して交流を制御よく整流し、直流電流を得て、直流電流を二次電池１０へ送る。

図１３は、本発明の実施形態に係るオフグリッド・オンロード放電プラグの構成図である。
別の実施形態では、図１３に示すように、オフグリッド・オンロード放電ソケットは、充電プラグに接続される２芯、３芯、及び、４芯のソケットを備え、単相、３相、及び４相電気を出力するよう構成される。

図１４は、本発明の一実施形態に係る電気自動車の電力搬送通信システムの構成を示すブロック図である。
図１４に示すように、電力搬送通信システム２０００は、複数の制御装置１１０、車両の電力ケーブル１２０、及び、複数の電力搬送通信装置１３０を備える。

具体的には、各制御装置１１０は、通信インタフェースを備え、通信インタフェースは、例えば、シリアル通信インタフェースＳＣＩ等である。通信インタフェースの種類はこれに限らない。
車両電力ケーブル１２０は、制御装置１１０に電力を供給し、制御装置１１０は互に車両電力ケーブル１２０を介して通信する。
個々の電力搬送通信装置１３０は個々の制御装置１１０と対を成し、制御装置１１０は、それぞれ対応する電力搬送通信装置１３０と自身の通信インタフェースを介して接続され、電力搬送通信装置１３０は、車両電力ケーブル１２０を介して互いに接続される。

電力搬送通信装置１３０は、車両電力ケーブル１２０から搬送信号を得て、搬送信号を復調し、復調した搬送信号を対応する制御装置１１０に送り、また、対応する制御装置１１０から送信される情報を受信し復調して、復調情報を車両電力ケーブル１２０に送る。

図１４に示すように、複数の制御装置１１０は、制御装置１〜Ｎ（Ｎは２以上の整数）を備える。複数の制御装置１１０に対応する複数の電力搬送通信装置１３０は、電力搬送通信装置１〜Ｎを備える。
例えば、制御装置１に制御装置２との通信の必要が生じると、制御装置２はまず搬送信号を電力搬送通信装置２に送り、電力搬送通信装置２はその搬送信号を復調し、復調された搬送信号を車両電力ケーブル１２０に送る。次に、電力搬送通信装置１は車両電力ケーブル１２０から搬送信号を獲得し、復調された搬送信号を制御装置１に送る。

図１５は、電力搬送通信装置の構成を示すブロック図である。
図１５に示すように、各電力搬送通信装置１３０は、直列に接続されたカプラ１３１、フィルタ１３３、増幅器１３４、及び、モデム１３２を備える。

更に、図１６は、８つの電力搬送通信装置と対応する制御装置間の通信を示す構成図である。
図１６に示すように、８個の電力搬送通信装置１〜８等の複数の電力搬送通信装置１３０は、車両電力ケーブル束１２１及び車両電力ケーブル束１２２を介してゲートウェイ３００に接続され、各電力搬送通信装置は、１つの制御装置に対応する。

例えば、電力搬送通信装置１は伝送制御装置１１１と対応し、電力搬送通信装置２は発電機制御装置１１２と対応し、電力搬送通信装置３はアクティブサスペンション装置１１３と対応し、電力搬送通信装置４はエアコン制御装置１１４と対応し、電力搬送通信装置５はエアバック１１５と対応し、電力搬送通信装置６はダッシュボード表示装置１１６と対応し、電力搬送通信装置７は故障診断装置１１７と対応し、電力搬送装置８は照明装置１１８と対応する。

この実施形態において、電力搬送通信システムによるデータの受信手段は、図１７に示すように、次にステップから成る。
図１７は、電力搬送通信システムによるデータ受信方法の処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ２１０１では、電力搬送通信システムが稼働し、システムプログラムは車両電力ケーブルからデータを受信する状態に入る。
ステップ２１０２では、搬送信号があり、且つ、搬送信号が正しいか判定し、ｙｅｓならばステップ２１０３を実行し、ｎｏならばステップ２１０４を実行する。

ステップ２１０３では、電力搬送通信システムは車両電力ケーブルからのデータ受信を開始し、ステップ２１０５を実行する。
ステップ２１０４では、シリアル通信インタフェース（ＳＣＩ）を検出し、その中にデータがあるか判定し、データがある場合にはステップ２１０５を実行し、データがない場合にはステップ２１０１の処理に戻る。
ステップ２１０５では、電力搬送通信システムはデータ受信の状態に移行する。

本発明の実施形態に係る電気自動車用電力搬送通信システムによれば、車両内のケーブル束を増やさずに、電気自動車内のさまざまな制御システム間でのデータ伝送及びデータ共有が可能になる。更に、通信媒体として電力ケーブルを使用した電力搬送通信は、新たな通信ネットワークの構築及び投資を避けることができ、製造コスト及び保守の難しさを軽減する。

図１８は、本発明の１実施形態に係る電気自動車のモーター制御装置と電気自動車の他の部分との間の接続を示すブロック図である。
モーター制御装置は、二次電池を充電するために、直流インタフェースを介して二次電池に接続され、グリッドと交流インタフェースを介して接続される。また、モーター制御装置は、負荷や他の自動車への充電を可能にするために、負荷又は他の電気自動車とＡＣインタフェースを介して接続される。
本発明の本実施形態では、電気自動車のモーター制御装置は、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール、モーター制御スイッチ、充放電制御モジュール、及び、制御モジュールを備える。

３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールは、電気自動車の二次電池の第１の端子に接続された第１のＤＣ端子、及び、二次電池の第２の端子に接続された第２のＤＣ端子を備える。
モーター制御スイッチは３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子、及び、モーターと接続された第２の端子を備える。
充放電制御モジュールは、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、充放電ソケットに接続された第２の端子を備える。
制御モジュールは、モーター制御スイッチ及び充放電制御モジュールのそれぞれに接続され、電源システムの現行の動作モードに従ってモーター制御スイッチ及び充放電制御モジュールを制御する。

本発明の実施形態に係るモーター制御装置は双方向という特質がある。すなわち、モーター制御装置は、交流電気での電気自動車の直接の充電等の外部グリッドによる電気自動車の充電を実現するだけでなく、電気自動車から外部装置への放電をも実現可能である。その結果、モーター制御はさまざまな機能を備え、ユーザの使い勝手を大きく向上する。
更に、３レベル制御を使用することによって、コモンモード電圧が大幅に減少し、リーク電流が減少し、高調波が抑制され、充電効率が改善される。更に、ＡＣ電気を使用して電気自動車を直接充電することにより、システム内にダイナモが不要になり、充電スタンドのコストを低減できる。
更に、ＡＣ電気を使用して時間、場所を問わず電気自動車を充電することが可能になる。

本発明の一実施形態において、電源システムが駆動モードの場合、制御モジュールは、モーター制御スイッチがオンになるよう制御し、充放電制御モジュールをオフに制御する。
電源システムが充放電モードの場合、制御モジュールはモーター制御スイッチを切り、充放電制御モジュールがオンになるよう制御する。これにより、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールが稼働する。

一実施形態において、電気自動車の電源システムは、更に、第１のコモンモード・コンデンサ及び第２のコモンモード・コンデンサを備える。第１、第２のコモンモード・コンデンサは二次電池の第１の端子及び第２の端子間に直列に接続される。ここで、第１、第２のコモンモード・コンデンサの間のノードは接地される。

一実施形態において、電気自動車の電源システムは、フィルタリングモジュールを備える。フィルタリングモジュールは、３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールのＡＣ端末と充放電制御モジュールの間に接続される。
一実施形態において、電気自動車の電源システムは、フィルタリング制御モジュールを備える。フィルタリング制御モジュールは、第１のノードとフィルタリング・モジュール間に接続され、制御モジュールは、車両が駆動モードにある場合、フィルタリング制御モジュールを切るよう制御する。

一実施形態において、電気自動車の電源システムは、更に、ＥＭＩフィルタ・モジュールを備える。ＥＭＩフィルタ・モジュールは充放電ソケットと充放電制御モジュール間に接続され、伝導及び輻射の干渉をフィルタリングするよう構成される。

一実施形態において、充放電制御モジュールが更に３相スイッチ及び／又は単相スイッチを備え、３相又は単相の充放電を実現するように構成されている。
一実施形態において、モーター制御装置は、二次電池に接続され、また、負荷、グリッド、及び他の車両とも接続される。

本明細書のなかのフローチャートや図等で説明されたあらゆる手続きや手法は、特定の論理関数や手続きを実現する実行コードを格納する１個以上のモジュール又は部分を備えると理解できる。
更に、本発明の有利な実施形態は、実行順序が前述した説明とは異なる実施形態、例えば、複数の機能を概ね同時に実行したり、関連する機能によって反対の順序で実行するような実施形態も含む。このことは、本発明の実施形態が属する技術の当業者によって了解されるべきである。

例えば論理的な機能を実現する実行可能な命令のシーケンス・テーブル等、前述の説明やフローチャートに示した論理及び／又はステップは、命令実行システムや命令実行装置で、又は、命令実行システムや命令実行装置と連携して使われる、コンピュータで読み取り可能な記録媒体内に具体的に実現することが可能である。命令実行システム、命令実行装置とは、コンピュータ・システムや、プロセサや命令実行システムや装置から命令を得て実行することが可能なシステム等である。

本発明の各部分はハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はそれらの組み合せによって実現可能である。前述の実施形態において、ステップや手法の多くは記憶装置に格納されたソフトウエア又はファームウエアによって実現可能であり、適切な命令実行システムによって実行される。
例えば、ハードウエアによって実現される場合、新たな実施形態として、ステップや手法は１つ又は複数の次のような技術で実現可能である。すなわち、データ信号の論理機能を実現する論理ゲート回路を具備する個別論理回路技術、論理ゲート回路やプログラマブル・ゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を具備するアプリケーションに特化した集積回路技術等である。

当業者であれば、本発明の前述の手法の全て或いは部分は、関連するハードウエアにプログラムを実行させることにより達成することが可能であると了解されるであろう。それらのプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録可能であり、それらのプログラムは１台のコンピュータ上で実行する場合、本発明の実施形態による手法の１個又は複数のステップの組み合せを含む。

更に、本発明の実施形態の各機能セルは１つの処理モジュールに集積可能であり、また、複数のセルが物理的に分割された実態を採ることも可能である。また、２以上のセルが１つの処理モジュールに集積されてもよい。
集積されたモジュールはハードウエアやソフトウエア機能モジュールとして実現可能である。集積されたモジュールがソフトウエア機能モジュールとして実現され、販売され、独立した製品として使用された場合、その集積されたモジュールはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納可能である。
前述の記録媒体はＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、ＣＤ等である。

本明細書を通じて、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「別の実施形態」、「一例示」、「ある特定の例示」、「いくつかの例示」等の言及は、実施形態又は例示と関連して記述された特定の機能、構造、材料、特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態又は例示に含まれることを意味する。であるから、本明細書を通じて多く散見される「いくつかの実施形態において」、「一実施形態において」、「別の例示において」、「一例示において」、「ある特定の例示において」等の語句は、必ずしも本発明の同一の実施形態又は例示を言及しているものではない。更に、特定の機能、構造、材料、特徴は、１つ又は複数の実施形態又は例示中で適宜組み合されることが可能である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０・・・・・二次電池
２０・・・・・充放電ソケット
３０・・・・・３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュール
４０・・・・・モーター制御スイッチ
５０・・・・・充放電制御モジュール
６０・・・・・制御モジュール
７０・・・・・フィルタリングモジュール
８０・・・・・フィルタリング制御モジュール
９０・・・・・ＥＭＩフィルタ・モジュール
１０１・・・・高電圧分配ボックス
１０２・・・・ダッシュボード
１０３・・・・バッテリー・マネジャ
１０４・・・・全車両信号検出装置
１１０・・・・制御装置
１２０・・・・電力ケーブル
１３０・・・・電力搬送通信装置
２０１・・・・制御パネル
２０２・・・・駆動パネル
２０３・・・・全車両情報インタフェース
３０１・・・・電力供給装置
３０２・・・・電力供給プラグ
３０３・・・・車両プラグ
５０１・・・・単相充電ソケット
５０２・・・・３相充電ソケット
１０００・・・電気自動車
１００２・・・接続機構
１００３・・・充電ガンアダプター
１００４・・・電力インターフェース
１００７・・・プリチャージ制御モジュール
２０００・・・電力搬送通信システム

Claims (14)

1. 二次電池と、
   外部負荷に接続された充放電ソケットと、
   前記二次電池の第１の端子に接続された第１の直流端子、及び、前記二次電池の第２の端子に接続された第２の直流端子を備える３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールと、
   前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの交流端子に接続された第１の端子、及び、前記充放電ソケットに接続された第２の端子を備える充放電制御モジュールと、
   前記充放電制御モジュールの第３の端子、及び、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの制御端子に接続された制御モジュールと、
   を備え、
   前記制御モジュールは、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールを制御して、前記二次電池の直流電圧を所定の値で交流電圧に変換し、前記充放電制御モジュール及び前記充放電ソケットを介して前記交流電圧を外部負荷に供給することを特徴とする車載電源供給システム。
2. 前記充放電ソケットと前記外部負荷の間に接続された接続機構を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車載電源供給システム。
3. 前記接続機構は、
   前記充放電ソケットに接続された充電ガンアダプターと、
   前記充電ガンアダプターに接続され、前記外部負荷に対するインターフェースとして構成された電力インターフェースと、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の車載電源供給システム。
4. 前記外部負荷は電気装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載電源供給システム。
5. ３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの交流端子に接続された第１の端子、及び、電気自動車のモータに接続された第２の端子を備えるモーター制御スイッチを更に備え、
   前記制御モジュールは、前記モーター制御スイッチと接続され、車載電源供給システムの現在の動作モードに応じて前記モーター制御スイッチを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車載電源供給システム。
6. 前記車載電源供給システムの前記現在の動作モードが駆動モードの場合、前記制御モジュールは、前記モーター制御スイッチをオンに制御するとともに前記充放電制御モジュールをオフに制御し、
   前記車載電源供給システムの前記現在の動作モードが充放電モードの場合、前記制御モジュールは、前記モーター制御スイッチをオフに制御するとともに前記充放電制御モジュールをオンに制御して前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの動作を開始させることを特徴とする請求項５に記載の車載電源供給システム。
7. 前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールは、
   第１のコンデンサ及び第２のコンデンサと、
   第１のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）乃至第１２のＩＧＢＴとを備え、
   前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサは、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの前記第１の直流端子及び前記第２の直流端子間に直列に接続され、第１のノードが前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサ間に定義されており、
   前記第１のＩＧＢＴと前記第２のＩＧＢＴは、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの前記第１の直流端子及び前記第２の直流端子間に直列に接続され、第２のノードが前記第１のＩＧＢＴと前記第２のＩＧＢＴ間に定義されており、
   前記第３のＩＧＢＴと前記第４のＩＧＢＴは、前記第１のノードと前記第２のノード間に直列に接続され、
   前記第５のＩＧＢＴと前記第６のＩＧＢＴは、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの前記第１の直流端子及び前記第２の直流端子間に直列に接続され、第３のノードが前記第５のＩＧＢＴと前記第６のＩＧＢＴ間に定義されており、
   前記第７のＩＧＢＴと前記第８のＩＧＢＴは、前記第１のノードと前記第３のノード間に直列に接続され、
   前記第９のＩＧＢＴと前記第１０のＩＧＢＴは、前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの前記第１の直流端子及び前記第２の直流端子間に直列に接続され、第４のノードが前記第９のＩＧＢＴと前記第１０のＩＧＢＴ間に定義されており、
   前記第１１のＩＧＢＴと前記第１２のＩＧＢＴは、前記第１のノードと前記第４のノード間に直列に接続され、
   前記第２のノード、前記第３のノード、前記第４のノードは前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールの前記交流端子を構成することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車載電源供給システム。
8. 第１のコモンモード・コンデンサ及び第２のコモンモード・コンデンサを更に備え、
   前記第１コモンモード・コンデンサ及び前記第２のコモンモード・コンデンサは前記二次電池の前記第１の端子及び前記第２の端子間に直列に接続され、前記第１のコモンモード・コンデンサ及び前記第２のコモンモード・コンデンサ間のノードが接地されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車載電源供給システム。
9. 前記３レベル双方向ＤＣ／ＡＣ変換モジュールと前記充放電制御モジュールの間に接続され、高調波を除去するように構成されたフィルタリングモジュールを更に備えることを特徴とする請求項７に記載の車載電源供給システム。
10. 前記第１のノードと前記フィルタリングモジュールの間に接続されたフィルタリング制御モジュールを更に備え、
    前記制御モジュールは、前記外部電源システムが駆動モードのとき、前記フィルタリング制御モジュールをオフにするように制御することを特徴とする請求項９に記載の車載電源供給システム。
11. 前記充放電ソケットと前記充放電制御モジュール間に接続され、伝導及び輻射の干渉をフィルタリングするＥＭＩ（電磁干渉）フィルタリングモジュールを更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の車載電源供給システム。
12. 前記充放電制御モジュールと並列に接続され、前記フィルタリングモジュール内のコンデンサの電圧が所定の閾値に達するまで、前記フィルタリングモジュール内の前記コンデンサを充電するように構成されたプリチャージ制御モジュールを更に備え、
    前記フィルタリングモジュール内の前記コンデンサの電圧が前記所定の閾値に達した後、前記制御モジュールは、前記プリチャージ制御モジュールをオフにするように制御し、前記充放電制御モジュールをオンにするように制御することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の車載電源供給システム。
13. 前記充放電制御モジュールは、３相の充放電を行うように構成された３相スイッチ、及び／又は、単相の充放電を行うように構成された単相スイッチを更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の車載電源供給システム。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれかに１項に記載の車載電源供給システムを備える電気自動車。

Images