JP2019525707A

JP2019525707A - 電気車両、電気車両用多機能型自動車充電器、およびその制御方法

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Publication number: JP2019525707A
Application number: JP2019503981A
Authority: JP
Inventors: ジンツェイトン; シーチンヤン
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Current assignee: BYD Co Ltd
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Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2019-09-05
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Abstract

電気車両（２００）、電気車両用の多機能型自動車充電器（１００）、およびその制御方法。この充電器（１００）は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路（１０）と、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路（２０）と、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路（３０）と、サンプリング回路（４０）と、制御モジュール（５０）とを含む。サンプリング回路（４０）は、電力系統の電圧と電流、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路（１０）の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧と電流、低電圧バッテリの電圧と電流をそれぞれサンプリングする。制御モジュール（５０）は、サンプリング回路（４０）のサンプリング結果に応じて双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路（１０）、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路（２０）および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路（３０）を制御して、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、パワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれかを実現するように構成されている。

Description

本発明は、電気車両技術の分野に関し、特に電気車両用多機能型自動車充電器、電気車両および電気車両用多機能型自動車充電器の制御方法に関する。

電気車両は、省エネや環境への優しさなどの利点から、消費者に徐々に好まれている。

現在、電気車両の自動車充電器は一般にパワーバッテリを充電する機能のみを有しており、その機能は比較的単純である。電気車両の他の充電機能および電力供給機能（低電圧バッテリの充電など）を実施するには、追加の回路およびインターフェースが必要である。しかしこれは確実に、電気車両の電気機器の容積および重量を増加させ、設計および製造のコストを増加させる。

本発明は、上記技術における技術的課題の少なくとも１つをある程度解決することを目的とする。したがって、本発明は、最初に電気車両用の多機能型自動車充電器に関する。この充電器は、容積と重量が少なく、コストが低く、そして多機能を便利に実現することができるものである。

本発明は第２に電気車両に関する。

本発明は第３に、電気車両用の多機能型自動車充電器の制御方法に関する。

上記の目的を達成するために、本発明の第１態様の実施形態は、電気車両用の多機能型自動車充電器を提供する。この多機能型自動車充電器は、電力系統に連結するように構成された交流端を有する双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端に連結される第１直流端および電気車両のパワーバッテリに連結されるように構成された第２直流端を有する第１ＤＣ／ＤＣ変換回路と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端と前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記第１直流端とにそれぞれ接続される第１直流端および前記電気車両の低電圧バッテリに連結するように構成された第２直流端を有する第２ＤＣ／ＤＣ変換回路と、電力系統の電圧および電流、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧および電流、ならびに低電圧バッテリの電圧および電流を別個にサンプリングするように構成されているサンプリング回路と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する第１制御回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第２制御回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第３制御回路が中で統合されている制御モジュールとを含み、制御モジュールは、サンプリング回路によってサンプリングされた電力系統の電圧および電流、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧および電流、低電圧バッテリの電圧および電流にしたがって、第１制御回路、第２制御回路、および第３制御回路を介して、それぞれ双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、パワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれかを実現するように構成されている。

本発明の電気車両用多機能型自動車充電器によれば、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、よび第２ＤＣ／ＤＣ変換回路は統合され、この自動車充電器の関連する電圧および電流パラメータは、サンプリング回路によってサンプリングされ、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路は、複数の機能を実現するために関連の電圧および電流パラメータにしたがって制御モジュールによって制御される。このように、高度な統合設計を通して、いくつかの回路とポートとを異なる機能下で多重化することができるため、この多機能型自動車充電器は、容積、重量ともに少なく、低コストで、多機能を便利に実現することができる。また、上記の設計に基づいて、充放電効率を向上させることができ、充電電力を便利に拡大することができ、信頼性を向上させることができ、寿命を延ばすことができる。

上記目的を達成するために、本発明の第２実施態様は、電気車両を提供する。この電気車両は、本発明の第１態様に係る電気車両用多機能型充電器を備える。

本発明の電気車両によれば、備えられた自動車充電器は、容積が小さく、重量が少なく、低コストであり、多機能を便利に実現することができるように、いくつかの回路とポートを異なる機能下で多重化することができる。このため、この自動車充電器は高度に統合された設計を有している。

上記の目的を達成するために、本発明の第３態様の実施形態は、電気車両用の多機能型自動車充電器の制御方法を提供する。この電気車両用の多機能型自動車充電器は、一交流端が電力系統に連結するように構成されている双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路と、第１直流端は双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端に接続され、第２直流端は電気車両のパワーバッテリに連結するように構成されている第１ＤＣ／ＤＣ変換回路と、第１直流端は双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端と第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端とに別々に接続され、第２直流端は電気車両の低電圧バッテリに連結するように構成されている第２ＤＣ／ＤＣ変換回路とを含む。この方法は、電力系統の電圧および電流と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧と、パワーバッテリの電圧および電流と、低電圧バッテリの電圧および電流を別々にサンプリングすることと、サンプリングして電力系統の電圧および電流と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧と、パワーバッテリの電圧および電流と、低電圧バッテリの電圧および電流とにより、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、およびパワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれか１つを実現することとを含む。

本発明の電気車両用多機能型自動車充電装置の制御方法によれば、自動車充電器は双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を統合し、自動車充電器回路内で関連する電圧および電流パラメータがサンプリングされ、その関連する電圧および電流パラメータにしたがって、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路が制御されることにより、複数の機能が実現される。このように、高度な統合設計を通して、いくつかの回路とポートとを異なる機能下で多重化することができるため、この自動車充電器は、容積、重量ともに少なく、低コストで、多機能を便利に実現することができる。また、上記の制御方法に基づいて、自動車充電器の充放電効率を向上させることができ、充電電力を便利に拡大することができ、自動車充電器の信頼性を向上させることができ、自動車充電器の寿命を延ばすことができる。

本発明のさらなる態様および利点は、以下の説明に部分的に記載され、その一部は以下の説明から明らかになる、または本発明の実施によって理解されるであろう。

本発明の一実施形態による電気車両の多機能型自動車充電器のブロック図。

本発明の一実施形態による電気車両の多機能型自動車充電器の回路図。

本発明の一実施形態による電気車両の多機能型自動車充電器の、サンプリング回路および制御モジュールの構成図。

本発明の一実施形態による電気車両のブロック図。

本発明の一実施形態による電気車両の多機能型自動車充電器の制御方法を示すフローチャート。

本発明の具体的な一実施形態による電気車両の多機能型自動車充電器の制御方法を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。実施形態の例は添付の図面に示されており、明細書全体にわたって同一または類似の参照符号は同一または類似の構成要素または同一または類似の機能を有する構成要素を表している。添付の図面を参照して説明される以下の実施形態は例示的なものであり、本発明を説明するためにのみ使用され、本発明に対する限定として解釈されることはできない。

以下、本発明の実施形態により提供される電気車両、電気車両用多機能型自動車充電器、およびその制御方法を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電気車両用多機能型自動車充電器のブロック図である。

図１に示すように、本発明の電気車両用多機能型自動車充電器は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０と、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０と、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０と、サンプリング回路４０と、制御モジュール５０を備える。

図２を参照すると、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の一交流端は、電力系統、すなわちＡＣ電源に連結するように構成されている。第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の第１直流端は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端に連結されている。第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の第２直流端は、電気車両のパワーバッテリに連結するように構成されている。第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の第１直流端は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端に接続され、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の第１直流端にも接続されている。第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の第２直流端は、電気車両の低電圧バッテリに連結するように構成されている。

図２を参照すると、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０は、第１ブリッジ回路を含むことができ、この第１ブリッジ回路は、並列に接続された第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとを含む。第１ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第１スイッチ管Ｑ１および第２スイッチ管Ｑ２を含む。第２ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第３スイッチ管Ｑ３および第４スイッチ管Ｑ４を含む。第１スイッチ管Ｑ１と第２スイッチ管Ｑ２との間のノードＡ１と、第３スイッチ管Ｑ３と第４スイッチ管Ｑ４との間のノードＢ１が、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の交流端となり、並列接続された第１ブリッジアームおよび第２ブリッジアームの２つの端部ノードＥ１およびＤ１が双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端となる。双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０は、交流電源に並列に接続された第１コンデンサＣ１と、ノードＡ１、Ｂ１と第１コンデンサＣ１とで構成される経路に直列に接続された第１インダクタＬ１とをさらに含んで、この第１コンデンサＣ１と第１インダクタＬ１とによってフィルタリングを行うことができる。

図２を参照すると、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０は、第２ブリッジ回路と、第１変圧器Ｔ１と、第３ブリッジ回路とをカスケード接続して含んでもよい。第２ブリッジ回路は、並列に接続された第３ブリッジアームと第４ブリッジアームとを含む。第３ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第５スイッチ管Ｑ５および第６スイッチ管Ｑ６を含む。第４ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第７スイッチ管Ｑ７および第８スイッチ管Ｑ８を含む。並列接続された第３ブリッジアームおよび第４ブリッジアームの２つの端部Ａ２、Ｂ２は、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の第１直流端となる。第２コンデンサＣ２も第１ブリッジ回路のノードＥ１とＤ１との間に（第２ブリッジ回路のノードＡ２とＢ２の間にも）接続されている。第５スイッチ管Ｑ５と第６スイッチ管Ｑ６との間のノードＥ２は、第２インダクタＬｒ１を介して変圧器Ｔ１の第１側の第１端子に接続され、第７スイッチ管Ｑ７と第８スイッチ管Ｑ８との間のノードＤ２は、第３コンデンサＣｒ１を介して変圧器Ｔ１の第１側の第２端子に接続されている。第３ブリッジ回路は、第５ブリッジアームと第６ブリッジアームとを並列に接続して含む。第５ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第９スイッチ管Ｑ９および第１０スイッチ管Ｑ１０を含む。第６ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第１１スイッチ管Ｑ１１および第１２スイッチ管Ｑ１２を含む。並列接続された第５ブリッジアームおよび第６ブリッジアームの２つの端部Ｅ３およびＤ３が、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の第２直流端となる。第９スイッチ管Ｑ９と第１０スイッチ管Ｑ１０との間のノードＡ３は変圧器Ｔ１の第２側の第３端子に接続され、第１１スイッチ管Ｑ１１と第１２スイッチ管Ｑ１２との間のノードＢ３は変圧器Ｔ１の第２側の第４端子に接続されている。本発明の一実施形態では、パワーバッテリと並列に接続された第４コンデンサＣ３も、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の第２直流端に含めることができる。

図２を参照すると、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は、第４ブリッジ回路と、第２変圧器Ｔ２と、第５ブリッジ回路とをカスケード接続して含んでもよい。第４ブリッジ回路は、第７ブリッジアームと第８ブリッジアームとを並列に接続して含む。第７ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第１３スイッチ管Ｑ１３および第１４スイッチ管Ｑ１４を含む。第８ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第１５スイッチ管Ｑ１５および第１６スイッチ管Ｑ１６を含む。並列接続された第７ブリッジアームおよび第８ブリッジアームの２つの端部Ａ４およびＢ４は、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の第１直流端となる。第１３スイッチ管Ｑ１３と第１４スイッチ管Ｑ１４との間のノードＥ４は、第３インダクタＬｒ２を介して変圧器Ｔ２の第１側の第５端子に接続され、第１５スイッチ管Ｑ１５と第１６スイッチ管Ｑ１６との間のノードＤ４は、第５コンデンサＣｒ２を介して変圧器Ｔ２の第１側の第６端子に接続されている。第５ブリッジ回路は、ソースおよびドレインとして直列に接続された第１７スイッチ管Ｑ１７および第１８スイッチ管Ｑ１８を含む。第１７スイッチ管Ｑ１７の一端は変圧器Ｔ２の第２側の第７端子に接続され、第１８スイッチ管Ｑ１８の一端は変圧器Ｔ２の第２側の第８端子に接続されている。第１７スイッチ管Ｑ１７の他端と第１８スイッチ管Ｑ１８の他端は共通にノードＤ５に接続され、ノードＤ５と変圧器Ｔ２の他方側の第９端子（ノードＥ５）とが、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の第２直流端を構成して分圧電圧出力を得る。本発明の一実施形態では、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の第２直流端において、第４インダクタＬｒ３と第６コンデンサＣ４とを含むフィルタ回路によってフィルタリングを行ってもよい。

図３に示すように、サンプリング回路４０を、制御モジュール５０内に統合することができる。図２および図３を参照すると、サンプリング回路４０は、電力系統の電圧Ｕａｃおよび電流Ｉａｃ、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧Ｕｈｂｔおよび電流Ｉｈｂｔ、低電圧バッテリの電圧Ｕｌｂｔと電流Ｉｌｂｔとを別々にサンプリングするように構成されてもよい。

双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を制御する第１制御回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０を制御するための第２制御回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を制御する第３制御回路は、制御モジュール５０内に統合されており、制御モジュール５０は、サンプリング回路４０によってサンプリングされる電力系統の電圧Ｉａｃおよび電流Ｉａｃ、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端の電圧Ｕｄｃ、パワーバッテリの電圧Ｕｈｂｔおよび電流Ｉｈｂｔ、ならびに低電圧バッテリの電圧Ｕｌｂｔおよび電流Ｉｌｂｔに応じて、第１制御回路、第２制御回路および第３制御回路を介して、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を対応して制御するように構成される。具体的には、例えば、スイッチ管Ｑ１〜Ｑ１８の制御電極（ゲート）にパルス幅変調信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６を出力して、このスイッチ管のオン／オフを制御することができる。これにより、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、パワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれかを実現する。

本発明の一実施形態において、制御モジュール５０は、サンプリング回路４０によりサンプリングされた電力系統の電圧Ｕａｃおよび電流Ｉａｃに応じて、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端の電圧Ｕｄｃ、パワーバッテリの電圧Ｕｈｂｔ、ならびに低電圧バッテリの電圧Ｕｌｂｔおよび電流Ｉｌｂｔにより、第１制御回路、第２制御回路および第３制御回路を介して、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を対応して制御するように構成される。これにより、パワーバッテリ充電機能および低電圧バッテリ充電機能、またはパワーバッテリ交流反転機能およびパワーバッテリ低電圧負荷出力機能、またはパワーバッテリ交流反転機能および低電圧バッテリ交流反転機能を実現する。

本発明の一実施形態では、第１スイッチ管Ｑ１から第１８スイッチ管Ｑ１８は、すべて絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）とすることができる。各スイッチ管Ｑ１〜Ｑ１８のソースとドレインとの間には、ダイオードとコンデンサが並列に接続されていてもよい。図２の制御モジュール５０は、図３の制御モジュール５０によって出力されたＰＷＭ１〜ＰＷＭ６信号によってそれぞれ対応して制御されてもよい。具体的な対応については、図２およじ図３を参照のこと。これらについては本明細書では説明しない。図２を参照すると、第２ブリッジ回路、第３ブリッジ回路、第４ブリッジ回路は、それぞれ２つのスイッチ管を同期してオンにする方式を採用することができ、これにより導通損失を低減することができる。

本発明の一実施形態において、多機能型自動車充電器が充電状態にあって低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値より小さい場合、制御モジュール５０は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を制御して低電圧バッテリを充電する。また、低電圧バッテリのレベルが最初の予備設定値以上の場合、パワーバッテリがフル充電されていない状態にあれば、制御モジュール５０は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を制御して、電気車両の低電圧負荷にそれぞれ電力を供給し、パワーバッテリを充電する。多機能型自動車充電器が充電状態にある場合、制御モジュール５０はさらに、パワーバッテリおよび低電圧バッテリが異常であるかどうかを判定する。パワーバッテリと低電圧バッテリとが異常であれば、多機能型自動車充電器を制御して充電を停止する。

本発明の一実施形態において、多機能型自動車充電器が放電状態にある場合、制御モジュール５０は、その電気車両が走行状態にあるかどうかを判定する。電気車両が走行状態にあれば、制御モジュール５０は、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を制御して、パワーバッテリを介して電気車両の低電圧負荷に電力を供給し、かつ、パワーバッテリが同時に第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を介して交流放電を行うように、制御モジュール５０は双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を制御して、交流放電要求指令を受けたら動作させる。

多機能型自動車充電器が放電状態にあり、かつ電気車両が停止状態にあるときに、制御モジュール５０が交流放電要求指令を受信した場合、低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値より小さいかどうかが判定される。低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値より小さい場合、制御モジュール５０は、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を制御してパワーバッテリを介して低電圧バッテリを充電し、かつ、パワーバッテリが同時に第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を介して交流放電を行うように、制御モジュール５０は双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を制御して動作させる。また、低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値以上の場合、パワーバッテリと低電圧バッテリとが同時に交流放電を行うように、制御モジュールは、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０、および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を制御する。

尚、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の電力もまた、特定の充放電要求を満たす必要がある。具体的には、例えば、多機能型自動車充電器が充電状態にあるとき、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の定格電力はＰｗであり、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の定格電力はＰｄ１であり、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の定格電力はＰｄ２であり、回路の変換効率は約１であると仮定すると、高電圧バッテリ（パワーバッテリ）と低電圧バッテリとが同時に充電されたとき、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は同時に動作するように制御することができ、このときＰｗ＝Ｐｄ１＋Ｐｄ２である。高電圧バッテリだけを充電すると、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０と第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０とが動作するように制御され、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は動作せず、Ｐｗ＝Ｐｄ１である。低電圧バッテリのみを充電すると、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は動作するように制御され、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０は動作せず、Ｐｗ＝Ｐｄ２である。

多機能型自動車充電器が放電状態にあるとき、例えば、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の定格電力はＰｗ０であり、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０の定格電力はＰｄ１０であり、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０の定格電力はＰｄ２０であり、回路の変換効率は約１であると仮定すると、電気車両が停止状態にあり、交流放電が行われ、低電圧バッテリは電圧不足でなければ、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は同時に動作し、Ｐｗ０＝Ｐｄ１０＋Ｐｄ２０となる。このとき、交流放電の電力は最大値に達することができる。電気車両が停止状態にあり、交流放電が行われ、低電圧バッテリは電圧不足であれば、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は同時に動作し、低電圧バッテリは充電されて電力を吸収して、Ｐｗ０＝Ｐｄ１０−Ｐｄ２０となる。車両の走行中、放電需要があれば、まず、車両の低電圧バッテリと低電圧負荷電力供給とを確保する必要があり、その開始の順序は、得られたパワーバッテリ、低電圧バッテリ、電力系統、および制御信号情報にしたがって決定される。電気車両が走行状態にあり交流放電が行われる場合、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０は同時に動作し、Ｐｗ０＝Ｐｄ１０−Ｐｄ２０となる。電気車両が走行状態にあり、交流放電が行われていない場合には、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０のみが動作し、Ｐｄ１０＝Ｐｄ２０となる。

本発明の電気車両用多機能型自動車充電器によれば、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路は統合されており、自動車充電器回路内の関連する電圧および電流パラメータは、サンプリング回路によってサンプリングされ、この関連電圧および電流パラメータにしたがって、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路が制御モジュールによって制御されることにより、複数の機能を実現する。このように、高度な統合設計を通して、いくつかの回路とポートとを異なる機能の下で多重化することができる。これにより、自動車充電器は、容積および重量が少なく、低コストであり、多機能を便利に実現することができる。また、上記の設計に基づいて、この自動車充電器の充放電効率を向上させることができ、充電電力を便利に拡大することができ、充電器の信頼性を向上させることができ、充電器の寿命を延ばすことができる。

上記の実施形態に対応して、本発明はさらに電気車両を提供する。

図４に示すように、本発明の一実施形態による電気車両２００は、上述した本発明の一実施形態によって提供される電気車両用多機能型自動車充電器１００を含む。より具体的な実装については、上記の実施形態を参照されたい。くどくならないよう、本明細書では詳細な記載はしない。

本発明のこの実施形態の電気車両によれば、自動車充電器が高度に統合された設計を有することで、いくつかの回路とポートとを異なる機能の下で多重化することができ、これにより、この自動車充電器は、容積および重量が少なく、低コストであり、多機能を便利に実現することができる。

上記の実施形態に対応して、本発明は、電気車両用の多機能型自動車充電器の制御方法も提供する。

この電気車両用の多機能型自動車充電器は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路と、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路と、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路とを備える。双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の交流端は電力系統に連結するように構成され、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端に接続され、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の第２直流端は、電気車両のパワーバッテリに連結するように構成され、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端と第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端とに別々に接続され、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路の第２直流端は、電気車両の低電圧バッテリに連結するように構成されている。より具体的な回路連結方法については、図２および上記の実施形態を参照のこと。ここでは詳細な説明は行わない。

図５に示すように、本発明の実施形態に係る電気車両用多機能型自動車充電器の制御方法は、以下のステップを含む。

Ｓ１：電力系統の電圧および電流、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧および電流、低電圧バッテリの電圧および電流をそれぞれサンプリングする。

Ｓ２：サンプリングした電力系統の電圧および電流、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧および電流、低電圧バッテリの電圧および電流にしたがって、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、およびパワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれかを実現する。

本発明の一実施形態において、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を、サンプリングにしたがって電力系統の電圧および電流、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端の電圧、パワーバッテリの電圧および電流、低電圧バッテリの電流にしたがって制御して、パワーバッテリ充電機能と低電圧バッテリ充電機能、またはパワーバッテリ交流反転機能とパワーバッテリ低電圧負荷出力機能、またはパワーバッテリ交流反転機能、および低電圧バッテリ交流反転機能を実現することも可能である。

本発明の一実施形態において、多機能型自動車充電器が充電状態にあり、低電圧バッテリのレベルが第１プリセット値より小さい場合、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を、低電圧バッテリを充電するように制御する。低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値以上であり、パワーバッテリがフル充電されていない状態にある場合、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路をそれぞれ、電気車両の低電圧負荷に電力を供給し、パワーバッテリを充電するように制御する。

本発明の一実施形態において、多機能型自動車充電器が充電状態にあると、電源電池および低電圧バッテリが異常であるかどうかがさらに判定される。パワーバッテリおよび低電圧バッテリが異常であるかどうかを判定する。パワーバッテリと低電圧バッテリとが異常であれば、多機能型自動車充電器を制御して充電を停止する。

本発明の一実施形態において、多機能型自動車充電器が放電状態にあると、その電気車両が走行状態にあるかどうかをさらに判定する。電気車両が走行状態にあれば、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリを介して電気車両の低電圧負荷に電力を供給し、かつ、交流放電要求指令を受けたら双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリが同時に第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して交流放電を行うように、動作させる。

多機能型自動車充電器が放電状態にあり、電気車両が停止状態にあるときに交流放電要求指令を受信した場合、低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値より小さいかどうかを判定する。低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値より小さい場合、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を、パワーバッテリを介して低電圧バッテリを充電するように制御し、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリが同時に第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して交流放電を行うように、動作させる。低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値以上の場合には、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路、および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリと低電圧バッテリが同時に交流放電を行うようにする。

本発明の１つの具体的な実施形態では、図６に示すように、電気車両用多機能型自動車充電器の制御方法は以下のステップを含むことができる。

Ｓ５０１：充電ガン信号、車両ギア信号、およびＣＡＮ信号を取得して、充電が行われているかどうか、電気車両が走行状態にあるかどうかなどを続けて判定する。

Ｓ５０２：低電圧負荷および制御回路に電力を供給する。

Ｓ５０３：多機能型自動車充電器が充電状態か放電状態かを判定する。充電状態であれば、ステップＳ５０４に進む。放電状態であれば、ステップＳ５１１に進む。

Ｓ５０４：パワーバッテリと低電圧バッテリの情報を収集し、パワーバッテリと低電圧バッテリが異常かどうかを判定する。そうであれば、ステップＳ５０５に進む。そうでなければ、ステップＳ５０６に進む。

Ｓ５０５：充電を中止する。

Ｓ５０６：低電圧バッテリの電圧が著しく低下していないか判定する。本発明の実施形態では、低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値より小さい場合、低電圧バッテリは深刻な電圧不足であると判定することができる。そうであれば、ステップＳ５０８に進む。そうでなければ、ステップＳ５０７に進む。

Ｓ５０７：パワーバッテリがフル充電されているかどうかを判定する。そうであれば、ステップＳ５０５に進む。そうでなければ、ステップＳ５１０に進む。

Ｓ５０８：双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を起動して、低電圧バッテリを充電するように動作させ、ステップＳ５０９に進む。

Ｓ５０９：低電圧バッテリのレベルが正常かどうか、つまりこのバッテリのレベルが十分かどうかを判定する。そうであれば、ステップＳ５０７に進む。もしそうでなければ、ステップＳ５０８に戻って低電圧バッテリの充電を継続する。

Ｓ５１０：双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を起動して、それぞれ電気車両の低電圧負荷に電力を供給し、パワーバッテリを充電するように動作させる。低電圧負荷に電力が供給されている場合、ステップＳ５０９に戻って低電圧バッテリのレベルが正常であるかどうかを判定し、低電圧バッテリのレベルが不十分であればステップＳ５０８に進んで低電圧バッテリを充電することができる。また、電気車両の低電圧負荷に電力を供給してパワーバッテリを充電するプロセスで、リアルタイムでステップＳ５０４に進行してパワーバッテリおよび低電圧バッテリが異常であるかどうかを判定することができる。

Ｓ５１１：電気車両が走行しているかどうかを判定する。そうであれば、ステップＳ５１２に進む。そうでなければ、ステップＳ５１５に進む。

Ｓ５１２：第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を起動して、パワーバッテリを介して電気車両の低電圧負荷に電力を供給するように動作させ、ステップＳ５１３に進む。

Ｓ５１３：交流放電要求があるかどうかを判定する。そうであれば、ステップＳ５１４に進む。そうでなければ、ステップＳ５１２に戻る。

Ｓ５１４：双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を起動して、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介してパワーバッテリが交流放電するように動作させる。

Ｓ５１５：交流放電要求があるかどうかを判定する。電気車両が走行していない場合、この放電プロセスは一般に交流放電である。

Ｓ５１６：低電圧バッテリの電圧が著しく低下していないか判定する。そうであれば、ステップＳ５１７に進む。そうでなければ、ステップＳ５１８に進む。

Ｓ５１７：第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を起動して、パワーバッテリを介して低電圧バッテリを充電するように動作させる。同時にステップＳ５１４に進んで交流放電を行う。

Ｓ５１８：第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路、および双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を起動して、パワーバッテリと低電圧バッテリとに同時に交流放電させる。このとき、交流放電の電力は最大値に達することができる。

本発明のこの実施形態の電気車両用多機能充電装置の制御方法によれば、自動車充電器は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を統合し、その自動車充電器回路内で関連する電圧および電流パラメータがサンプリングされる。双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路は、その関連電圧および電流パラメータにしたがって制御されて、複数の機能を実現する。このように、高度な統合設計を通して、いくつかの回路とポートとを異なる機能下で多重化することができるため、そのため、この自動車充電器は、体積および重量が少なく、低コストであり、多機能を便利に実現することができる。自動車充電器の充放電効率を向上させることができ、充電電力を便利に拡大することができ、自動車充電器の信頼性を向上させることができ、自動車充電器の寿命を延ばすことができる。

様々な実施形態の記載において、「連結」という用語が使用されている。連結とは、直接的であれ間接的であれ、元々別々の２つの回路間または１回路の元々別々の２つの部分間の相互リンクを表す。「連結」は、ある回路から別の回路へ、またはその回路のある部分から別の部分へエネルギまたは信号が転送されることを可能にすることである。したがって、本出願における「連結」は、物理的電気的接続および信号伝送の形の通信リンケージを含むが、それらに限定されるものではない。具体的には、２つの等価の２ポートネットワークの場合、この２つの２ポートネットワークのポート間の連結は、第１２ポートネットワークの一方の側の２つの端子が第２２ポートの一方の側の２つの端子に電気的に接続されることであり得る。

本発明の記載では、「中央」、「縦」、「横」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「内側」、「外側」、「時計回り」、「反時計回り」などの用語によって示される向きまたは位置関係は、添付の図面に基づいて示される向きまたは位置関係である。これらの用語は、本発明を記載しやすくするためおよび単純化された記載を容易にするためにのみ使用されているのであり、装置または構成要素が特定の向きを有する必要があること、または特定の向きで構築または操作される必要があることを示すまたは示唆するためではない。したがって、上記用語を本発明に対する限定として解釈することはできない。

さらに、「第１」および「第２」という用語は、目的を記載するためにのみ使用され、相対的な重要性を示すまたは暗示する、もしくは示された技術的特徴の数量を暗示すると解釈されるべきではない。したがって、「第１」または「第２」によって制限される特徴は、そのような特徴のうちの少なくとも１つを明示的に示すか暗黙的に含むことができる。本発明の記載において、特に断りのない限り、「複数」は２以上を意味する。

本発明において、特に明記および定義しない限り、用語「取り付け」、「リンク」、「接続」、「固定」などは広く理解されるべきであり、例えば、固定接続、着脱可能な接続、または統合であり得る。機械的接続でも電気的接続でもよい。あるいは、直接接続、中間媒体を介した間接接続、または２つの構成要素間の内部通信、あるいは特に定義しない限り、２つの構成要素間の相互作用であり得る。当業者であれば、特定の状況にしたがって、本発明における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

本発明において、特に明記および定義しない限り、第２特徴物の「上」または「下」にある第１特徴物とは、第１特徴物と第２特徴物との間の直接接触、または中間媒体を介した第１特徴物と第２特徴物との間の間接的な接触を指す可能性がある。さらに、第２特徴物の「上」、「上方」、および「頂部」にある第１特徴物とは、第１特徴物が第２特徴物の真上または斜め上に直接あること、または単に第１特徴物位置の高さが第２特徴物高さよりも高いことを指す可能性がある。第２特徴物の「下」、「下方」、および「底部」にある第１特徴物とは、第１特徴物が第２特徴物の真下または斜め下に直接あること、または単に第１特徴の高さが第２特徴高さよりも低いことを指す可能性がある。

本明細書の記載において、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「実施例」、「具体例」、または「いくつかの例」などの用語を用いた記載は、その実施形態または実施例に結び付けて記載した具体的な特徴物、構造、材料、または特色が、本発明の少なくとも１つの実施形態または実施例に含まれることを意味する。本明細書では、上記用語の概略表現は、必ずしも同じ実施形態または実施例を対象としているものではない。さらに、記載した具体的な特徴物、構造、材料、または特色は、任意の１つまたは複数の実施形態または実施例において適宜組み合わせ可能である。さらに、本明細書に記載されているさまざまな実施形態または実施例、ならびにさまざまな実施形態または実施例の特徴物は、互いに矛盾することなく、当業者によって組み合わせられ関連付けられることが可能である。

以上、本発明の実施形態を示し記載してきたが、上記の実施形態は例示的なものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲内で上記実施形態の変更、修正、置換および変形をすることができるであろう。

双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０を制御する第１制御回路、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０を制御するための第２制御回路、および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を制御する第３制御回路は、制御モジュール５０内に統合されており、制御モジュール５０は、サンプリング回路４０によってサンプリングされる電力系統の電圧Ｕａｃおよび電流Ｉａｃ、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０の直流端の電圧Ｕｄｃ、パワーバッテリの電圧Ｕｈｂｔおよび電流Ｉｈｂｔ、ならびに低電圧バッテリの電圧Ｕｌｂｔおよび電流Ｉｌｂｔに応じて、第１制御回路、第２制御回路および第３制御回路を介して、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路１０、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路２０および第２ＤＣ／ＤＣ変換回路３０を対応して制御するように構成される。具体的には、例えば、スイッチ管Ｑ１〜Ｑ１８の制御電極（ゲート）にパルス幅変調信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭ６を出力して、このスイッチ管のオン／オフを制御することができる。これにより、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、パワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれかを実現する。

Claims

電気車両用多機能型自動車充電器であって、
電力系統に連結するように構成された交流端を有する双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端に連結される第１直流端および前記電気車両のパワーバッテリに連結されるように構成された第２直流端を有する第１ＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端と前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記第１直流端とにそれぞれ接続される第１直流端、および前記電気車両の低電圧バッテリに連結するように構成された第２直流端を有する第２ＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記電力系統の電圧および電流、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端の電圧、前記パワーバッテリの電圧および電流、ならびに前記低電圧バッテリの電圧および電流をそれぞれサンプリングするように構成されたサンプリング回路と、
前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する第１制御回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第２制御回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する第３制御回路が中で統合されている制御モジュールであって、前記サンプリング回路によってサンプリングされた前記電力系統の前記電圧および前記電流、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端の前記電圧、前記パワーバッテリの前記電圧および前記電流、前記低電圧バッテリの前記電圧および前記電流にしたがって、前記第１制御回路、前記第２制御回路、および前記第３制御回路を介して、それぞれ前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、パワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれか１つを実現するように構成された制御モジュールと、
を含む電気車両用多機能型自動車充電器。
前記制御モジュールはさらに、前記サンプリング回路によってサンプリングされた前記電力系統の前記電圧および前記電流、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端の前記電圧、前記パワーバッテリの前記電圧および前記電流、前記低電圧バッテリの前記電圧および前記電流にしたがって、前記第１制御回路、前記第２制御回路、および前記第３制御回路を介して、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を対応して制御して、前記パワーバッテリ充電機能および前記低電圧バッテリ充電機能、または前記パワーバッテリ交流反転機能および前記パワーバッテリ低電圧負荷出力機能、または前記パワーバッテリ交流反転機能および前記低電圧バッテリ交流反転機能を実現するように構成されている、請求項１に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記サンプリング回路は前記制御モジュール内に統合されている、請求項１または２に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記制御モジュールはさらに、前記多機能型自動車充電器が充電状態にあるときに、
前記低電圧バッテリのレベルが第１予備設定値よりも小さい場合、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して前記低電圧バッテリを充電し、
前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値以上であり、かつ前記パワーバッテリがフル充電されていない状態にある場合には、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、それぞれが前記電気車両の低電圧負荷に電力を供給し、前記パワーバッテリを充電するように構成されている、請求項２に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記制御モジュールはさらに、前記多機能型自動車充電器が充電状態にあるときに、前記パワーバッテリおよび前記低電圧バッテリが異常であるかどうかを判定して、前記パワーバッテリおよび前記低電圧バッテリが異常である場合は前記多機能型自動車充電器を制御して充電を停止するように構成されている、請求項４に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記制御モジュールは、前記多機能型自動車充電器が放電状態にあるとき、前記電気車両が走行状態にあるかどうかを判定するようにさらに構成されており、
前記電気車両が走行状態にある場合、前記制御モジュールは、前記パワーバッテリを介して前記電気車両の前記低電圧負荷に電力を供給するように前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御し、交流放電要求指令を受信したら前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリが同時に前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して交流放電を行うように動作させる、請求項２に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記制御モジュールはさらに、前記多機能型自動車充電器が前記放電状態にあり、前記電気車両が停止状態にあるときに前記交流放電要求指令を受信した場合、前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値より低いかどうかを判定するように構成されており、
前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値より小さい場合、前記制御モジュールは、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリを介して前記低電圧バッテリを充電し、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリが同時に前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して交流放電を行うように動作させ、
前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値以上の場合、前記制御モジュールは、前記パワーバッテリと前記低電圧バッテリとが同時に交流放電を行うように、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する、請求項６に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路は、並列に接続された第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとを含む第１ブリッジ回路を含み、前記第１ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第１スイッチ管Ｑ１および第２スイッチ管Ｑ２を含み、前記第２ブリッジアームは、ソースおよびドレインとして直列に接続された第３スイッチ管Ｑ３および第４スイッチ管Ｑ４を含み、前記第１スイッチ管Ｑ１と前記第２スイッチ管Ｑ２との間のノードＡ１、および前記第３スイッチ管Ｑ３と前記第４スイッチ管Ｑ４との間のノードＢ１が前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記交流端として機能し、並列接続された前記第１ブリッジアームおよび前記第２ブリッジアームの２つの端部ノードＥ１およびＤ１が前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端として機能し、前記スイッチ管Ｑ１〜Ｑ４の制御電極は前記制御モジュールに連結され、前記制御モジュールはそれ自体のオンオフ状態を制御する、請求項１から７のいずれか１項に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路は、第２ブリッジ回路、第１変圧器、および第３ブリッジ回路をカスケード接続して備え、前記第２ブリッジ回路および前記第３ブリッジ回路の前記ブリッジアームはスイッチ管Ｑ５〜Ｑ１２を含み、前記スイッチ管Ｑ５〜Ｑ１２の制御電極は前記制御モジュールに連結され、前記制御モジュールはそれ自体のオンオフ状態を制御する、請求項１から８のいずれか１項に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路は、第４ブリッジ回路、第２変圧器、および第５のブリッジ回路をカスケード接続して備え、前記第４ブリッジ回路および前記第５ブリッジ回路のブリッジアームはスイッチ管Ｑ１３〜Ｑ１８を含み、前記スイッチ管Ｑ１３〜Ｑ１８の制御電極は前記制御モジュールに連結され、前記制御モジュールはそれ自体のオンオフ状態を制御する、請求項１から９のいずれか１項に記載の電気車両用多機能型自動車充電器。
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電気車両用多機能型自動車充電器を備えた電気車両。
電気車両用多機能型自動車充電器の制御方法であって、前記電気車両用多機能型自動車充電器は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路と、第１ＤＣ／ＤＣ変換回路と、第２ＤＣ／ＤＣ変換回路とを備え、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の交流端は電力系統に連結するように構成されており、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端は、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の直流端に接続され、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の第２直流端は、前記電気車両のパワーバッテリに連結するように構成されおり、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端は、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の第１直流端と前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路の前記第１直流端とにそれぞれ接続され、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路の第２直流端は、前記電気車両の低電圧バッテリに連結するように構成されており、前記方法は、
前記電力系統の電圧および電流、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端の電圧、前記パワーバッテリの電圧および電流、ならびに前記低電圧バッテリの電圧および電流をそれぞれサンプリングすることと、
サンプリングされた前記電力系統の前記電圧および前記電流、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端の前記電圧、前記パワーバッテリの前記電圧および前記電流、前記低電圧バッテリの前記電圧および前記電流にしたがって、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、パワーバッテリ充電機能、低電圧バッテリ充電機能、パワーバッテリ交流反転機能、低電圧バッテリ交流反転機能、パワーバッテリ低電圧負荷出力機能のいずれか１つを実現することと、を含む方法。
サンプリングされた前記電力系統の前記電圧および前記電流、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路の前記直流端の前記電圧、前記パワーバッテリの前記電圧および前記電流、前記低電圧バッテリの前記電圧および前記電流にしたがって、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリ充電機能および前記低電圧バッテリ充電機能、または前記パワーバッテリ交流反転機能および前記パワーバッテリ低電圧負荷出力機能、または前記パワーバッテリ交流反転機能および前記低電圧バッテリ交流反転機能を実現することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記多機能型自動車充電器が充電状態にあるときに、
前記低電圧バッテリの前記レベルが第１予備設定値よりも小さい場合、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して前記低電圧バッテリを充電し、
前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値以上であり、前記パワーバッテリがフル充電されていない状態にある場合には、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、それぞれが前記電気車両の低電圧負荷に電力を供給し、前記パワーバッテリを充電させる、請求項１２または１３に記載の方法。
前記多機能型自動車充電器が充電状態にあるとき、前記パワーバッテリおよび前記低電圧バッテリが異常かどうかが判定され、前記パワーバッテリおよび前記低電圧バッテリが異常である場合には、前記多機能型自動車充電器は充電を停止するように制御される、請求項１４に記載の方法。
前記多機能型自動車充電器が放電状態にあるとき、前記電気車両が走行状態にあるかどうかが判定され、
前記電気車両が走行状態にある場合、前記パワーバッテリを介して前記電気車両の前記低電圧負荷に電力を供給するように前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御し、交流放電要求指令を受信したら前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリが同時に前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して交流放電を行うように動作させる、請求項１２または１３に記載の方法。
前記多機能型自動車充電器が前記放電状態にあり、前記電気車両が停止状態にあるときに前記交流放電要求指令を受信した場合、前記低電圧バッテリのレベルが前記第１予備設定値より低いかどうかを判定し、
前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値より小さい場合、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリを介して前記低電圧バッテリを充電し、前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御して、前記パワーバッテリが同時に前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路および前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を介して交流放電を行うように動作させ、
前記低電圧バッテリの前記レベルが前記第１予備設定値以上の場合、前記パワーバッテリと前記低電圧バッテリとが同時に交流放電を行うように、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換回路、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換回路、および前記双方向ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する、請求項１６に記載の方法。