JP2018082607A - 電気自動車充電設備及び充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車充電設備を提供する。
【解決手段】電気自動車充電設備は、互いに直列出力で電気的に接続され、充電電流及び充電電圧を提供して電気自動車を充電するための複数の第１の電源モジュールと、前記第１の電源モジュールの一方が定電流制御モードで動作するように制御するために、第１の電流制御信号をそれぞれ出力し、且つその他の前記第１の電源モジュールが定電圧制御モードで動作するように制御するために、複数の第１の電圧制御信号を出力することに用いられる制御回路と、を備え、制御回路は、定電流制御モードで動作する第１の電源モジュールによって充電電流を制御し、且つ定電圧制御モードで動作する第１の電源モジュールがその第１の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車充電設備に関し、特にパワー出力を調整することができる電気自動車充電設備に関する。

近来、環境意識の普及に伴って、電気エネルギーをパワーソースとする電気自動車を開発して化石燃料を動力とする従来の車両を取り替えることは、ますます自動車分野における重要な目標となった。

充電時間を節約するために、電気自動車充電設備は、高い電力で電気自動車を充電する必要がある。なお、異なるバッテリーシステムの電気自動車にとって、所要の充電電圧及び充電電流も違う。電気自動車のバッテリ容量の増加に伴って、電気自動車を充電する時に必要な充電電圧もそれに伴って向上する。

このため、各種の電気自動車の充電需要を満たすように、如何に電気自動車充電設備を設計するかは、本分野において現在の重要な研究課題となっている。

本発明の一態様は、電気自動車充電設備である。電気自動車充電設備は、互いに直列出力で電気的に接続されて、充電電流及び充電電圧を提供して電気自動車を充電するための複数の第１の電源モジュールと、前記第１の電源モジュールの一方が定電流制御モードで動作するように制御するために、第１の電流制御信号をそれぞれ出力し、且つその他の前記第１の電源モジュールが定電圧制御モードで動作するように制御するために、複数の第１の電圧制御信号を出力することに用いられる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュールによって前記充電電流を制御して、且つ前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュールがその第１の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有するように制御する。

本発明の一部の実施例において、前記制御回路は、前記電気自動車から出力したコントロールパイロット信号に基づき前記電気自動車充電設備が前記電気自動車に出力する前記充電電流を決定し、これによって対応する第１の電流制御信号を前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュールに出力する。

本発明の一部の実施例において、前記第１の電源モジュールの出力電圧をそれぞれ制御するために、前記制御回路は、前記電気自動車から出力したコントロールパイロット信号に基づき対応する第１の電圧制御信号を前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュールにそれぞれ出力する。

本発明の一部の実施例において、前記電気自動車充電設備はＮ個の第１の電源モジュールを備え、前記充電電圧は（Ｎ−Ｐ）に前記第１の電源モジュールの定格最大出力電圧をかけたものより小さい場合、前記制御回路が、対応する前記第１の制御信号を出力してその中のＰ個の第１の電源モジュールをオフにし、ただし、Ｎが２以上の正の整数であり、ＰがＮより小さい正の整数である。

本発明の一部の実施例において、電気自動車充電設備は、互いに直列出力で電気的に接続されて、前記充電電流及び前記充電電圧を提供して前記電気自動車を充電するための複数の第２の電源モジュールを更に備え、前記制御回路は、更に、前記第２の電源モジュールの一方が前記定電流制御モードで動作するように制御するために、第２の電流制御信号をそれぞれ出力し、且つその他の前記第１の電源モジュールが前記定電圧制御モードで動作するように制御するために、複数の第２の電圧制御信号を出力することに用いられる。

本発明の一部の実施例において、前記制御回路は、前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールによって前記充電電流を制御し、且つ前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールがその第１の電圧制御信号又は第２の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有するように制御する。

本発明の一部の実施例において、前記第１の電源モジュールのそれぞれは、前記第２の電源モジュールにおける対応する一方にそれぞれ並列で電気的に結合される。

本発明の別の態様は、電気自動車充電設備である。電気自動車充電設備は、第１の定電流出力電源モジュール及び少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールを含む第１の充電回路と、前記第１の充電回路の第１の出力電流を制御するために、第１の電流制御信号を前記第１の定電流出力電源モジュールに出力し、且つ前記少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールの第１の出力電圧を制御するために、少なくとも１つの第１の電圧制御信号を、対応する前記少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールに出力して、前記第１の充電回路を電気自動車に給電させることに用いられる制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記電気自動車から出力したコントロールパイロット信号に基づき対応する前記第１の電流制御信号及び前記第１の電圧制御信号を出力する。

本発明の一部の実施例において、対応する前記少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールの前記第１の出力電圧を制御するために、前記制御回路は、前記電気自動車から出力した前記コントロールパイロット信号に基づき対応する前記少なくとも１つの第１の電圧制御信号を出力する。

本発明の一部の実施例において、電気自動車充電設備は、第２の定電流出力電源モジュール及び少なくとも１つの第２の定電圧出力電源モジュールを含む第２の充電回路を更に備え、前記第２の充電回路と前記第１の充電回路とは、並列出力で電気的に結合されて、前記制御回路は、更に、前記第２の充電回路の第２の出力電流を制御するために、前記コントロールパイロット信号に基づき第２の電流制御信号を前記第２の定電流出力電源モジュールに出力し、且つ前記少なくとも１つの第２の定電圧出力電源モジュールの第２の出力電圧を制御するための少なくとも１つの第２の電圧制御信号を、対応する前記少なくとも１つの第２の定電圧出力電源モジュールに出力することに用いられる。

本発明の別の態様は、充電方法である。充電方法は、制御回路により電気自動車からコントロールパイロット信号を受信することと、前記制御回路により前記コントロールパイロット信号に基づき充電電流及び充電電圧を判断することと、前記第１の電源モジュールが定電流制御モードで動作するように制御するために、前記制御回路により第１の電流制御信号を複数の第１の電源モジュールの一方に出力することと、前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュールによって前記充電電流を制御することと、前記第１の電源モジュールが定電圧制御モードで動作するように制御するために、前記制御回路により複数の第１の電圧制御信号をその他の前記第１の電源モジュールにそれぞれ出力し、また、前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュールがその第１の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有することと、を含む。

本発明の一部の実施例において、充電方法は、前記充電電圧は（Ｎ−Ｐ）に前記第１の電源モジュールの定格最大出力電圧をかけたものより小さい場合、前記制御回路が、対応する前記第１の制御信号を出力してＮ個の第１の電源モジュールの中のＰ個の第１の電源モジュールをオフにし、Ｎが２以上の正の整数であり、ＰがＮより小さい正の整数であることを更に含む。

本発明の一部の実施例において、充電方法は、前記第２の電源モジュールが前記定電流制御モードで動作するように制御するために、前記制御回路により第２の電流制御信号を複数の第２の電源モジュールの一方に出力することと、前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールによって前記充電電流を制御することと、前記第２の電源モジュールが前記定電圧制御モードで動作するように制御するために、前記制御回路により複数の第２の電圧制御信号をその他の前記第２の電源モジュールにそれぞれ出力し、また、前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールがその第１の電圧制御信号又は第２の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有することと、を更に含む。

要するに、本発明は、各組の充電回路における１組の電源モジュールを定電流出力電源モジュールとして定電流制御モードで動作させ、且つ充電回路のその他の組の電源モジュールを定電圧出力電源モジュールとして定電圧制御モードで動作させることによって、電気自動車充電設備において定格最大出力電圧が小さい複数の電源モジュールを直列出力で接続させることで、高い充電電圧を提供して電気自動車を充電することができて、異なる電気自動車の充電要求を満たし、且つ多種の充電電圧に適用する。

本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備を示す操作模式図である。 本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備を示す操作模式図である。 本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備を示す操作模式図である。 本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備を示す操作模式図である。 本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備を示す操作模式図である。 本発明の一部の実施例による充電方法を示すフロー図である。

下記は、図面を参照して実施例を挙げて詳しく説明し、それにより本発明の態様をより良く理解することができるが、提供された実施例は、本発明に含まれる範囲を限定するものではなく、構造や動作についての記述は、その実行の手順を限定するためのものではなく、素子から新たに組み合わせられた構造、それにより生じる等価な効果を持つ装置であれば、いずれも本発明の範囲に含まれる。なお、当該技術分野の標準及び一般的なやり方により、図面は補助の説明のみを目的とし、原寸で図面を作るものではない。説明しやすくするために、実際に各種の特徴のサイズを任意に増加又は減少することができる。理解しやすくするために、下記説明において、同一の素子に同一の符号を付けて説明する。

全体の明細書と特許請求範囲に用いられる用語（ｔｅｒｍｓ）は、特に明記される以外、通常、用語ごとにこの分野、この開示の内容と特殊内容に使用される一般的な意味を持つ。当業者へ本開示に関する記述における規定外の案内を提供するように、本開示を記述するためのある用語について、以下又はこの明細書の別所で検討する。

次に、本発明に使用される「含む」、「備える」、「有する」、「含有」等は、何れも開放性の用語であり、つまり、含むがそれに限定されないことを指す。なお、本発明に使用される「及び／又は」は、関連する列挙される項目の中の１つ又は複数の項目の中の任意の１つ及びそのすべての組合せを含む。

本文において、ある素子が「接続」又は「結合」と呼ばれる時に、「電気的接続」又は「電気的結合」を指すことができる。「接続」又は「結合」も２つ又は複数の素子の間に互いに合わせて操作又は交互することを指すことに用いられることができる。なお、本文において、「第１の」、「第２の」、…などの用語で異なる素子を説明するが、前記用語は同じ技術用語で説明した素子又は操作のみを区別することに用いられる。文脈が明確に示されない限り、前記用語は順序又は順位を特に指し又は暗示しなく、本発明を限定するためのものでもない。

図１を参照されたい。図１は、本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｕｐｐｌｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＥＶＳＥ）１００を示す操作模式図である。図１に示すように、一部の実施例において、電気自動車充電設備１００は、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）２００を充電することに用いられる。具体的に、電気自動車充電設備１００は、接続端子によって充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃを電気自動車２００に出力することができる。

一部の実施例において、電気自動車２００は、保護回路２１０、バッテリモジュール２２０及びバッテリ管理回路２３０を備える。充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃは、バッテリモジュール２２０を充電するように、保護回路２１０を介してバッテリモジュール２２０に伝達することができる。電気自動車充電設備１００から出力した充電電圧Ｖｃ又は充電電流Ｉｃがバッテリモジュール２２０の耐えることができる定格上限を超える場合、保護回路２１０は、電気自動車２００を保護するように、電気自動車充電設備１００とバッテリモジュール２２０との間のループを切り離すことができる。例えば、保護回路２１０は、過電圧保護ユニット、過電流保護ユニットなどの各種の異なるタイプの保護ユニットを備えてよい。バッテリ管理回路２３０は、コントロールパイロット（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｉｌｏｔ）信号ＣＰを電気自動車充電設備１００に出力することに用いられる。このように、電気自動車２００は、コントロールパイロット信号ＣＰによって電気自動車充電設備１００に通信することで、電気自動車充電設備１００が電気自動車２００の所要の充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃを提供するようにすることができる。言い換えると、異なるタイプの電気自動車２００に対して、電気自動車２００の充電需要を満たすように、電気自動車充電設備１００は、充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃの大きさを対応的に調整することができる。

図１に示すように、一部の実施例において、電気自動車充電設備１００は、充電回路１１０及び制御回路１２０を備える。充電回路１１０は、充電電流Ｉｃ及び充電電圧Ｖｃを提供して電気自動車２００を充電することに用いられる。具体的に、充電回路１１０は、互いに直列出力で電気的に結合される複数の電源モジュール１１２、１１４、１１６を含む。電源モジュール１１２、１１４、１１６が互いに直列出力で接続されるため、充電回路１１０から出力した充電電圧Ｖｃは、電源モジュール１１２、１１４、１１６のそれぞれの定格最大出力電圧より高くされてもよく、ここでの定格最大出力電圧は、各電源モジュールの最も大きく出力できる電圧を代表する。言い換えると、充電回路１１０は、複数の電源モジュール１１２、１１４、１１６を直列出力で接続することによって、異なる電気自動車２００の充電需要を満たすように、高い電圧レベルを有する充電電圧Ｖｃを提供することができる。

制御回路１２０は、充電回路１１０における各電源モジュール１１２、１１４、１１６に電気的に結合され、且つそれぞれ対応する電流制御信号ＣＳ＿Ｉ、電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを出力して各電源モジュール１１２、１１４、１１６を制御する。具体的に、制御回路１２０は、有線又は無線の通信方式によって電流制御信号ＣＳ＿Ｉ及び電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを各電源モジュール１１２、１１４、１１６に伝達することができる。一部の実施例において、電源モジュール１１２が定電流制御モードで動作するように制御するために、制御回路１２０は、電流制御信号ＣＳ＿Ｉを電源モジュール１１２に出力する。なお、電源モジュール１１４、１１６が定電圧制御モードで動作するように制御するために、制御回路１２０は、電圧制御信号ＣＳ＿Ｖをその他の電源モジュール１１４、１１６に出力する。

言い換えると、一部の実施例において、充電回路１１０における電源モジュール１１２、１１４、１１６の一方だけ（例えば電源モジュール１１２）が定電流出力電源モジュールとして定電流制御モードで動作する。その他の電源モジュール（例えば電源モジュール１１４、１１６）は、いずれも定電圧出力電源モジュールとして定電圧制御モードで動作する。

図１に示すように、制御回路１２０は、電気自動車２００におけるバッテリ管理回路２３０から出力したコントロールパイロット信号ＣＰによって電気自動車充電設備１００の電気自動車２００に出力する充電電流Ｉｃを決定し、これによって、対応する電流制御信号ＣＳ＿Ｉを定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２に出力する。これによって、制御回路１２０は、定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２によって充電電流Ｉｃを制御することができる。具体的に、電源モジュール１１２は、電流制御信号ＣＳ＿Ｉによって電源モジュール１１２の出力電流Ｉｏを決定する。充電回路１１０の電源モジュール１１２、１１４、１１６が互いに直列出力で接続されるため、電源モジュール１１２の出力電流Ｉｏの値は、充電回路１１０の電気自動車に出力する充電電流Ｉｃの値である。言い換えると、充電回路１１０から出力した充電電流Ｉｃの値は、定電流出力電源モジュールが受信された電流指令値によって決められる。

同様に、電源モジュール１１４、１１６がその電圧制御信号ＣＳ＿Ｖに対応する出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３をそれぞれ有するように制御するために、制御回路１２０は、電気自動車２００におけるバッテリ管理回路２３０から出力したコントロールパイロット信号ＣＰに基づき、対応する電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６に出力する。

一部の実施例において、制御回路１２０は、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６が同様の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３を有するように制御することができる。各電源モジュール１１４、１１６を流れた電流が同様であるため、電源モジュール１１４、１１６は、同様のパワー出力を有する。

例えば、一部の実施例において、出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３の値は、電気自動車２００のバッテリモジュール２２０の所要の充電電圧Ｖｃ及び充電回路１１０における電源モジュール１１２、１１４、１１６の数によって決められることができる。例えば、バッテリモジュール２２０の所要の充電電圧が約１５００Ｖｄｃであり、充電回路１１０が合計で３つの電源モジュール１１２、１１４、１１６を有する場合、各電源モジュールには、約５００Ｖｄｃの電圧を割り当てるべきである。このため、制御回路１２０は、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６のそれぞれの出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３をそれぞれ５００Ｖｄｃに制御することができる。

このように、１５００Ｖｄｃの充電電圧Ｖｃは、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６及び定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２に均一に割り当てることができる。注意すべきなのは、制御回路１２０が定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２の出力電圧Ｖｏ１を制御しないが、充電電圧Ｖｃがバッテリモジュール２２０によって約１５００Ｖｄｃに制御されるため、電源モジュール１１２の両端の出力電圧Ｖｏ１は、充電電圧Ｖｃが定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３を引いたものである。

なお、一部の実施例において、制御回路１２０は、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６が異なる出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３を有するように制御することができる。例えば、制御回路１２０は、対応する電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを電源モジュール１１４、１１６にそれぞれ出力することができ、これによって、電源モジュール１１４の出力電圧が４９０Ｖとなり、電源モジュール１１６の出力電圧が５１０Ｖとなるが、本発明はこれらに限定されない。言い換えると、電源モジュール１１４、１１６は、異なる仕様、又は異なる定格出力電圧を有する電源モジュールをそれぞれ採用して実現することができ、且つ異なる出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３に対応的に制御される。

具体的に、電圧制御信号ＣＳ＿Ｖにおける電圧指令値が所要の目標値（例えば５００Ｖｄｃ）に設定されることができ、これによって、定電圧出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１４、１１６）の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３を一定にする。電圧制御信号ＣＳ＿Ｖにおける電流指令値が電源モジュール１１４、１１６の定格最大出力電流に設定されることができる。定電圧出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１４、１１６）の実際の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３が電圧指令値に達した後に、定電圧出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１４、１１６）の実際の出力電流Ｉｏは、定電流出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１２）によって決められる。言い換えると、一部の実施例において、定電圧出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１４、１１６）の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３がその電圧指令値に達した後に、出力電流Ｉｏは、その設定された電流指令値に達すことがない。

対応的に、電流制御信号ＣＳ＿Ｉにおける電流指令値が所要の目標値に設定されることができ、これによって、定電流出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１２）の出力電流Ｉｏを一定にする。電流制御信号ＣＳ＿Ｉにおける電圧指令値が、電圧制御信号ＣＳ＿Ｖにおける電圧指令値より大きく、例えば６００Ｖｄｃに設定されることができる。定電流出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１２）の実際の出力電流Ｉｏが電流指令値に達した後に、定電流出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１２）の実際の出力電圧Ｖｏ１は、定電圧出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１４、１１６）の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３及び充電電圧Ｖｃによって決められる。言い換えると、一部の実施例において、定電流出力電源モジュール（即ち、電源モジュール１１２）の出力電流Ｉｏがその電流指令値に達した後に、出力電圧Ｖｏ１は、その設定された電圧指令値に達することがない。

例えば、バッテリモジュール２２０の充電電圧が約１２００Ｖｄｃである場合、定電圧制御モードにある電源モジュール１１４、１１６のそれぞれの出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３は、同様に４００Ｖｄｃに制御され、或いは異なる３９０Ｖｄｃ及び４１０Ｖｄｃにそれぞれ制御されることができる。この時、定電流制御モードにある電源モジュール１１２の出力電圧Ｖｏ１は、４００Ｖに近づく。バッテリモジュール２２０の充電電圧が充電に伴って次第に約１２５０Ｖｄｃまで上昇する場合、定電圧制御モードにある電源モジュール１１４、１１６の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３が変わらないように保持でき、定電流制御モードにある電源モジュール１１２の出力電圧Ｖｏ１が次第に４５０Ｖｄｃまで上昇する。

なお、その他の一部の実施例において、制御回路１２０は、動的調整を行ってもよく、電源モジュール１１４、１１６に出力する電圧制御信号ＣＳ＿Ｖをそれぞれ調整して、これによって、電源モジュール１１４、１１６の出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３が４２０Ｖｄｃにそれぞれ調整される。このように、定電流制御モードにある電源モジュール１１２の出力電圧Ｖｏ１は、４１０Ｖｄｃに近づく。これによって、制御回路１２０は、各電源モジュール１１２、１１４、１１６の電力を均一に割り当てることができる。

このように、充電回路１１０における電源モジュール１１２、１１４、１１６が定電流制御モード及び定電圧制御モードで動作することをそれぞれ制御することによって、電気自動車充電設備１００は、定格最大出力電圧が小さい複数の電源モジュール１１２、１１４、１１６を直列出力で接続することで、高い充電電圧Ｖｃを提供して電気自動車２００を充電することができる。

なお、図１において、３組の電源モジュール１１２、１１４、１１６を示すが、その数は、説明しやすくするための例だけであり、本発明を限定するためのものではない。異なる電気自動車充電設備１００の出力電力を満たすために、当該の技術分野における通常の知識を有する者は、実際の必要に応じて電源モジュールの数又は各電源モジュールの定格最大出力電圧、定格最大出力電流、定格電力などを設置することができる。

図２を参照されたい。図２は、本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備１００を示す操作模式図である。図２に示すように、一部の実施例において、電気自動車２００の所要の充電電圧Ｖｃが低いと、電気自動車充電設備１００も制御回路１２０により対応する制御信号ＣＳ＿Ｘを出力することによって、充電回路１１０における１つ又は複数の電源モジュール（例えば電源モジュール１１６）を選択的にオフにすることができる。このように、充電回路１１０は、少ない電源モジュール（例えば電源モジュール１１２、１１４）によって充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃを提供することができるため、充電回路１１０での損耗を低下させることができる。これによって、電気自動車充電設備１００は、エネルギー変換効率を向上させ、無駄なエネルギー損失を避けることができる。

例えば、バッテリモジュール２２０の所要の充電電圧が約１０００Ｖｄｃであり、充電回路１１０の電源モジュール１１２、１１４、１１６の定格最大出力電圧が５００Ｖｄｃより大きい（例えば６００Ｖｄｃ）場合、制御回路１２０は、対応する制御信号ＣＳ＿Ｘを出力して電源モジュール１１６をオフにすることができ、且つ電流制御信号ＣＳ＿Ｉ、電圧制御信号ＣＳ＿Ｖをそれぞれ出力して電源モジュール１１２、１１４が定電流制御モード及び定電圧制御モードでそれぞれ動作するように制御し、また、定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２が出力電流Ｉｏを決定し、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４の出力電圧Ｖｏ２が５００Ｖｄｃである。

このように、１０００Ｖｄｃの充電電圧Ｖｃを均一に定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４及び定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２に割り当てることができる。

図１に示すような実施例と同様に、図２は、３組の直列出力で接続された電源モジュール１１２、１１４、１１６を示すが、説明しやすくするための例だけであり、本発明を限定するためのものではない。一部の実施例において、充電回路１１０は、３組以上の電源モジュール１１２、１１４、１１６を直列出力で接続することができる。充電回路１１０に直列出力で接続される電源モジュール１１２、１１４、１１６が３組を超える場合も、制御回路１２０が、対応する制御信号ＣＳ＿Ｘを出力して選択的に複数の電源モジュールをオフにすることができる。

図３を参照されたい。図３は、本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備１００を示す操作模式図である。図３に示すように、一部の実施例において、充電回路１１０は、互いに直列出力で接続した電源モジュール１１２、１１４、１１６、１１８を備え、電源モジュール１１６、１１８をオフにするように、制御回路１２０が対応する制御信号ＣＳ＿Ｘを電源モジュール１１６、１１８に出力し、且つ電源モジュール１１２、１１４によって充電電圧Ｖｃ及び充電電流Ｉｃを提供する。

言い換えると、電気自動車充電設備１００における充電回路１１０がＮ個の電源モジュールを含むと、電気自動車２００の所要の充電電圧Ｖｃは（Ｎ−Ｐ）に各電源モジュールの定格最大出力電圧をかけたものより小さい場合、制御回路１２０が、対応する制御信号ＣＳ＿Ｘを出力して充電回路１１０におけるＰ個の電源モジュールをオフにすることができ、Ｎが２以上の正の整数であり、ＰがＮより小さい正の整数である。

このように、制御回路１２０は、（Ｎ−Ｐ）個の電源モジュールをオンにし、Ｐ個電源モジュールをオフにするように制御することができる。充電電圧Ｖｃは（Ｎ−Ｐ）に各電源モジュールの定格最大出力電圧をかけたものより小さいため、（Ｎ−Ｐ）個の電源モジュールをオンにすることだけで充電電圧Ｖｃを提供するのに十分である。なお、制御回路１２０は、各電源モジュールが定格最大出力電圧内で動作するように確保する場合に、エネルギー変換効率の向上と回路設備安全の確保との間にバランスを取るように、実際の必要に応じてオン/オフの電源モジュールの数を決めることもできる。

図４を参照されたい。図４は、本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備１００を示す操作模式図である。図４において、理解しやすくするために、図１、図２の実施例に関する類似素子を同様の参照記号で示され、且つ類似素子の具体的な原理を上記段落で詳細的に説明しており、図４の素子との間に協同運用関係を有するため紹介する必要がない限り、ここで説明しない。

図４に示すように、一部の実施例において、電気自動車充電設備１００は、２組以上の充電回路１１０、１３０、１５０を含んでよい。図面に示すように、一部の実施例において、充電回路１１０、１３０、１５０は、互いに並列出力で電気的に結合される。充電回路１１０は、互いに直列出力で接続する電源モジュール１１２、１１４、１１６を備える。同様に、充電回路１３０は、互いに直列出力で接続した電源モジュール１３２、１３４、１３６を含む。充電回路１５０は、互いに直列出力で接続した電源モジュール１５２、１５４、１５６を含む。

充電回路１１０における電源モジュール１１２、１１４、１１６の操作と同様に、電気自動車２００を充電するように、充電回路１３０、１５０における電源モジュール１３２〜１３６、１５２〜１５６も充電電流Ｉｃ及び充電電圧Ｖｃを提供することに用いられることができる。一部の実施例において、制御回路１２０は、充電回路１３０における１組の電源モジュール（例えば電源モジュール１３２）が定電流制御モードで動作するように制御するために、対応する電流制御信号ＣＳ＿Ｉをそれぞれ出力し、且つ充電回路１３０におけるその他の電源モジュール（例えば電源モジュール１３４、１３６）が定電圧制御モードで動作するように制御するために、対応する電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを出力することに用いられる。

同様に、制御回路１２０は、充電回路１５０における１組の電源モジュール（例えば電源モジュール１５２）が定電流制御モードで動作するように制御するために、対応する電流制御信号ＣＳ＿Ｉをそれぞれ出力し、且つ充電回路１５０におけるその他の電源モジュール（例えば電源モジュール１５４、１５６）が定電圧制御モードで動作するように制御するために、対応する電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを出力することも用いられる。

このように、制御回路１２０は、定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２によって充電回路１１０の出力電流Ｉｏ１を制御し、定電流制御モードで動作する電源モジュール１３２によって充電回路１３０の出力電流Ｉｏ２を制御し、定電流制御モードで動作する電源モジュール１５２によって充電回路１５０の出力電流Ｉｏ３を制御することができる。これによって、制御回路１２０は、電気自動車充電設備１００から出力した充電電流Ｉｃ（即ち、出力電流Ｉｏ１〜Ｉｏ３の和）を制御し、且つ、充電回路１１０における定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６がその電圧制御信号ＣＳ＿Ｖに対応する出力電圧をそれぞれ有し、充電回路１３０における定電圧制御モードで動作する電源モジュール１３４、１３６がその電圧制御信号ＣＳ＿Ｖに対応する出力電圧をそれぞれ有し、充電回路１５０における定電圧制御モードで動作する電源モジュール１５４、１５６がそれぞれその電圧制御信号ＣＳ＿Ｖに対応する出力電圧をそれぞれ有するように制御することができる。上記段落で説明するように、一部の実施例において、制御回路１２０は、その対応する出力電圧が異なる電圧レベルを有するようにそれぞれ制御するために、異なる電圧制御信号ＣＳ＿Ｖを各定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６、１３４、１３６、１５４、１５６に出力することもできる。

なお、図４において、３組の互いに並列出力で接続された充電回路１１０、１３０、１５０を示したが、その数は、説明しやすくするための例だけであり、本発明を限定するためのものではない。一部の実施例において、電気自動車充電設備１００の実際の要求を満たすように、電気自動車充電設備１００には、２組の充電回路が並列に接続されることができ、且つ３組以上の充電回路が並列に接続されることもできる。

図５を参照されたい。図５は、本発明の一部の実施例による電気自動車充電設備１００を示す操作模式図である。図５に示すように、一部の実施例において、充電回路１１０における電源モジュール１１２〜１１６のそれぞれは、充電回路１３０、１５０における電源モジュール１３２〜１３６、１５２〜１５６の中の対応する一方に並列でそれぞれ電気的に結合されることができる。

このように、充電回路１１０、１３０、１５０における隣接する電源モジュール１１２〜１１６、１３２〜１３６、１５２〜１５６を並列に接続することによって、各電源モジュール１１２〜１１６、１３２〜１３６、１５２〜１５６のパワー出力を更に安定にすることができる。

図６を参照されたい。図６は、本発明の一部の実施例による充電方法６００を示すフロー図である。便利で明らかに説明するために、以下の充電方法６００は、図１〜図５に示すような実施例に合わせて説明するが、これに限定されず、当業者であれば、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り、各種の修正及び変更を行うことができる。図６に示すように、充電方法６００は、ステップＳ６１０、Ｓ６２０、Ｓ６３０、Ｓ６４０及びＳ６５０を含む。

まず、ステップＳ６１０において、電気自動車充電設備１００の制御回路１２０により電気自動車２００からコントロールパイロット信号ＣＰを受信する。

続いて、ステップＳ６２０において、制御回路１２０によりコントロールパイロット信号ＣＰに基づき充電電流Ｉｃ及び充電電圧Ｖｃを判断する。

続いて、ステップＳ６３０において、電源モジュール１１２が定電流制御モードで動作するように制御するために、制御回路１２０により電流制御信号ＣＳ＿Ｉを電源モジュール１１２、１１４、１１６の一方（例えば電源モジュール１１２）に出力する。

続いて、ステップＳ６４０において、定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２によって充電電流Ｉｃを制御する。

続いて、ステップＳ６５０において、電源モジュール１１４、１１６が定電圧制御モードで動作するように制御するために、制御回路１２０により電圧制御信号ＣＳ＿Ｖをその他の電源モジュール１１４、１１６に出力する。具体的に、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６は、その電圧制御信号ＣＳ＿Ｖに対応する出力電圧Ｖｏ２、Ｖｏ３をそれぞれ有する。

なお、一部の実施例において、充電方法６００は、ステップＳ６６０を更に含んでよい。ステップＳ６６０において、充電電圧Ｖｃは（Ｎ−Ｐ）に電源モジュール１１２〜１１６のそれぞれの定格最大出力電圧をかけたものより小さい場合、制御回路１２０が、対応する制御信号ＣＳ＿Ｘを出力してＮ個の電源モジュールにおけるＰ個の電源モジュールをオフにし、ただし、Ｎが２以上の正の整数であり、ＰがＮより小さい正の整数である。

なお、一部の実施例において、充電方法６００は、２組以上の充電回路１１０、１３０を含む電気自動車充電設備１００に使用されてもよい。この時に、充電方法６００のステップＳ６３０は、電源モジュール１３２が定電流制御モードで動作するように制御するために、制御回路１２０により電流制御信号ＣＳ＿Ｉを電源モジュール１３２、１３４、１３６の一方（例えば電源モジュール１３２）に出力することを更に含む。ステップＳ６４０は、定電流制御モードで動作する電源モジュール１１２及び電源モジュール１３２によって充電電流Ｉｃを制御することを更に含む。ステップＳ６５０は、電源モジュール１３４、１３６が定電圧制御モードで動作するように制御するために、制御回路１２０により電圧制御信号ＣＳ＿Ｖをその他の電源モジュール１３４、１３６に出力することを更に含む。具体的に、定電圧制御モードで動作する電源モジュール１１４、１１６及び電源モジュール１３４、１３６は、その電圧制御信号ＣＳ＿Ｖに対応する出力電圧をそれぞれ有する。

当該の技術分野における通常の知識を有する者は、この充電方法６００において、如何に上記の複数の異なる実施例における電気自動車充電設備１００に基づいて前記操作及び機能を実行することを直接了解することができるため、ここで説明しない。

本文で開示した方法を一連のステップ又はイベントに示して説明したが、示したこれらのステップ又はイベントの順序が限定的なものとして解釈されるべきではないことを理解すべきである。例えば、一部のステップは、異なる順序で発生及び／又は本文に示す及び／又は説明したステップ又はイベントを除いたステップ又はイベントと同時に発生することができる。また、本文で説明した１つ又は複数の態様又は実施例を実施する時に、ここで示した全てのステップは必要なものではない。なお、本文における１つ又は複数のステップが１つ又は複数の分離したステップ及び／又は階段では実行されることもできる。

説明する必要があるのは、衝突しない場合に、本発明の各図面、実施例並びに実施例における特徴及び回路を互いに組み合わせることができる。図面に示された回路は、例示するためのものだけであり、説明を簡潔にさせ且つ理解しやすくするため、簡単化されたものであり、本発明を限定するためのものではない。

以上のように、本発明は、上記の各実施例において、各組の充電回路における１組の電源モジュールを定電流出力電源モジュールとして定電流制御モードで動作させ、且つ充電回路のその他の組の電源モジュールを定電圧出力電源モジュールとして定電圧制御モードで動作させることによって、電気自動車充電設備において定格最大出力電圧が小さい複数の電源モジュールを直列出力で接続することで、高い充電電圧を提供して電気自動車を充電することができて、このように異なる電気自動車の充電要求を満たし、且つ多種の充電電圧に適用する。

なお、上記の各実施例における各素子は、各種のタイプのデジタル又はアナログ回路により実現されることができ、それぞれ異なる集積回路チップにより実現されることもできる。各素子は、単一のデジタル制御チップに整合されることもできる。各制御回路は、各種のプロセッサ又はその他の集積回路チップにより実現されることもできる。上記は、例示だけであり、本発明は、これに限定されない。

本発明では、実施形態及び実施例を前述の通りに開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当該の技術分野における通常の知識を有する者が、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

１００ 電気自動車充電設備
１１０、１３０、１５０ 充電回路
１１２、１１４、１１６、１１８ 電源モジュール
１２０ 制御回路
１３２、１３４、１３６ 電源モジュール
１５２、１５４、１５６ 電源モジュール
２００ 電気自動車
２１０ 保護回路
２２０ バッテリモジュール
２３０ バッテリ管理回路
６００ 充電方法
Ｓ６１０〜Ｓ６６０ ステップ
ＣＰ コントロールパイロット信号
ＣＳ＿Ｉ 電流制御信号
ＣＳ＿Ｖ 電圧制御信号
ＣＳ＿Ｘ 制御信号
Ｖｏ１、Ｖｏ２、Ｖｏ３ 出力電圧
Ｉｏ、Ｉｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３ 出力電流
Ｖｃ 充電電圧
Ｉｃ 充電電流

Claims (13)

1. 互いに直列出力で電気的に接続されて、充電電流及び充電電圧を提供して電気自動車を充電するための複数の第１の電源モジュールと、
   前記複数の第１の電源モジュールの一方が定電流制御モードで動作するように制御するために、第１の電流制御信号をそれぞれ出力し、且つその他の第１の電源モジュールが定電圧制御モードで動作するように制御するために、複数の第１の電圧制御信号を出力することに用いられる制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記定電流制御モードで動作する一方の第１の電源モジュールによって前記充電電流を制御し、且つ前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュールがその第１の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有するように制御する電気自動車充電設備。
2. 前記制御回路は、前記電気自動車から出力したコントロールパイロット信号に基づき前記電気自動車充電設備の前記電気自動車に出力する前記充電電流を決定し、これによって、対応する第１の電流制御信号を前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュールに出力する請求項１に記載の電気自動車充電設備。
3. 前記第１の電源モジュールの出力電圧をそれぞれ制御するために、前記制御回路は、前記電気自動車から出力したコントロールパイロット信号に基づき対応する第１の電圧制御信号を前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュールにそれぞれ出力する請求項１又は請求項２に記載の電気自動車充電設備。
4. 前記電気自動車充電設備は、Ｎ個の第１の電源モジュールを含み、前記充電電圧は（Ｎ−Ｐ）に前記第１の電源モジュールの定格最大出力電圧をかけたものより小さい場合、前記制御回路が、対応する第１の制御信号を出力してそのＰ個の第１の電源モジュールをオフにし、ただし、Ｎが２以上の正の整数であり、ＰがＮより小さい正の整数である請求項３に記載の電気自動車充電設備。
5. 互いに直列出力で電気的に接続されて、前記充電電流及び前記充電電圧を提供して前記電気自動車を充電するための複数の第２の電源モジュールを更に含み、
   前記制御回路は、更に、前記複数の第２の電源モジュールの一方が前記定電流制御モードで動作するように制御するために、第２の電流制御信号をそれぞれ出力し、且つその他の第２の電源モジュールが前記定電圧制御モードで動作するように制御するために、複数の第２の電圧制御信号を出力することに用いられる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車充電設備。
6. 前記制御回路は、前記定電流制御モードで動作する前記一方の第１の電源モジュール及び前記一方の第２の電源モジュールによって前記充電電流を制御し、且つ前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールがその第１の電圧制御信号又は第２の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有するように制御する請求項５に記載の電気自動車充電設備。
7. 前記複数の第１の電源モジュールのそれぞれは、前記複数の第２の電源モジュールにおける対応する一方に並列でそれぞれ電気的に結合される請求項５又は請求項６に記載の電気自動車充電設備。
8. 第１の定電流出力電源モジュール及び少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールを含む第１の充電回路と、
   前記第１の充電回路の第１の出力電流を制御するために、第１の電流制御信号を前記第１の定電流出力電源モジュールに出力し、且つ前記少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールの第１の出力電圧を制御するために、少なくとも１つの第１の電圧制御信号を、対応する前記少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールに出力して、前記第１の充電回路を電気自動車に給電させることに用いられる制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記電気自動車から出力したコントロールパイロット信号に基づき対応する前記第１の電流制御信号及び前記第１の電圧制御信号を出力する電気自動車充電設備。
9. 対応する前記少なくとも１つの第１の定電圧出力電源モジュールの前記第１の出力電圧を制御するために、前記制御回路は、前記電気自動車から出力した前記コントロールパイロット信号に基づき、対応する前記少なくとも１つの第１の電圧制御信号を出力する請求項８に記載の電気自動車充電設備。
10. 第２の定電流出力電源モジュール及び少なくとも１つの第２の定電圧出力電源モジュールを含み、前記第１の充電回路に並列出力で電気的に結合される第２の充電回路を更に含み、
    前記制御回路は、更に、前記第２の充電回路の第２の出力電流を制御するために、前記コントロールパイロット信号に基づき第２の電流制御信号を前記第２の定電流出力電源モジュールに出力し、且つ前記少なくとも１つの第２の定電圧出力電源モジュールの第２の出力電圧を制御するために、少なくとも１つの第２の電圧制御信号を対応する前記少なくとも１つの第２の定電圧出力電源モジュールに出力する請求項８又は請求項９に記載の電気自動車充電設備。
11. 制御回路により電気自動車からコントロールパイロット信号を受信することと、
    前記制御回路により前記コントロールパイロット信号に基づき充電電流及び充電電圧を判断することと、
    前記制御回路により第１の電流制御信号を複数の第１の電源モジュールの一方に出力して、一方の第１の電源モジュールが定電流制御モードで動作するように制御することと、
    前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュールによって前記充電電流を制御することと、
    前記制御回路により複数の第１の電圧制御信号をその他の第１の電源モジュールにそれぞれ出力して、その他の第１の電源モジュールが定電圧制御モードで動作するように制御し、また、前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュールは、その第１の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有することと、
    を含む充電方法。
12. 前記充電電圧は（Ｎ−Ｐ）に前記第１の電源モジュールの定格最大出力電圧をかけたものより小さい場合、前記制御回路が、対応する第１の制御信号を出力してＮ個の第１の電源モジュールの中のＰ個の第１の電源モジュールをオフにし、ただし、Ｎが２以上の正の整数であり、ＰがＮより小さい正の整数である請求項１１に記載の充電方法。
13. 前記制御回路により第２の電流制御信号を複数の第２の電源モジュールの一方に出力して、一方の第２の電源モジュールが前記定電流制御モードで動作するように制御することと、
    前記定電流制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールによって前記充電電流を制御することと、
    前記制御回路により複数の第２の電圧制御信号をその他の第２の電源モジュールにそれぞれ出力して、その他の第２の電源モジュールが前記定電圧制御モードで動作するように制御し、また、前記定電圧制御モードで動作する前記第１の電源モジュール及び前記第２の電源モジュールがそれぞれその第１の電圧制御信号又は第２の電圧制御信号に対応する出力電圧をそれぞれ有することと、
    を更に含む請求項１１又は請求項１２に記載の充電方法。