JP2021023096A - 電池充電のためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】充電する電池のタイプに応じた充電電圧を調節可能な充電システムを提供する。【解決手段】マルチ充電器ユニット２００において、変換モジュール２１０は、アクティブモード又はバイパスモードで動作し、アクティブモードでは入力電圧Ｖｉｎを受け取り固定出力電圧Ｖｆｉｘｎに変換する。バイパスモードでは、変換モジュールの出力端子間の電圧は実質的にゼロボルトである。調節可能な変換器２１２は、入力電圧を調節可能な出力電圧Ｖａｄｊに変換する。変換モジュールの出力端子及び調節可能な変換器の出力端子は、直列に接続されて直列ストリングを形成する。コントローラ２８は、変換モジュールをアクティブモード又はバイパスモードに選択的にアクティブ化し、直列ストリングにわたって接続された負荷（貯蔵デバイスＳＴ１）によって必要とされる負荷電圧及び負荷電流のうちの少なくとも１つに応答して、調節可能な変換器を制御する。【選択図】図２Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年７月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／８７８，５８４号、および２０２０年１月２日に出願された米国仮特許出願第６２／９５６，３８４号の優先権を主張する。前述の出願の各々の全体の開示は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

電池の充電は、充電する電池のタイプによって異なる。電池のタイプは、電池に充電を提供するための好適な充電プロファイルを決定し得る。充電は、一定の電圧、一定の電流、および／または一定の電圧と一定の電流との組み合わせ（ＣＶＣＣ）を有する電源からもたらされ得る。一定の電圧により、電池の事前設定された電圧レベルが確立されるまで、充電器の全電流を流すことが可能であり得る。事前設定された電圧レベルに達した後、電池は、充電器に接続されたままになる場合がある

次の要約は、特定の機能の簡略化された概要を表している。この概要は、広範な概要を示すものではなく、手がかりまたは重要な要素を特定することを目的としたものではない。

本明細書に開示される例示的な実施形態は、負荷および／または貯蔵デバイスに電力を供給するために利用される電力システムを含んでもよい。電力システムは、例えば、様々な直列、並列、直列並列、および並列直列の組み合わせで接続され得る直流（ＤＣ）電源のグループの様々な相互接続を含んでもよい。

本明細書に開示される例示的な例は、貯蔵デバイスを充電するために貯蔵デバイス（例えば、電池）に電力を提供する方法を含んでもよい。貯蔵デバイスへの電圧および電流の供給は、変換器によって提供されてもよい。変換器は、貯蔵デバイスの充電中に供給電圧および／または供給電流を調節するように動作可能であり得る。貯蔵デバイスへの電圧および電流の供給は、貯蔵デバイスの現在の充電状態を考慮し得る。現在の充電状態は、貯蔵デバイスの充電中の供給電圧および供給電流の調節の基準として使用することができる。

変換器は、１つ以上の固定電圧変換モジュールと、１つ以上の調節可能な電圧変換モジュールと、を含んでもよい。１つ以上の固定変換モジュールからの出力を調節可能な電圧モジュールと直列に組み合わせると、総変換電力のかなりの部分を高効率で処理し（例えば、電力の一部に固定電圧変換モジュールを使用する）、総変換器電力の一部を処理するために定格された調節可能な変換モジュールを使用することによって、広い出力電圧範囲を可能にし得る。

これらならびにその他の機能および利点が、以下により詳細に記載される。

いくつかの特徴は、添付の図面において、限定としてではなく、例として示されている。図面において、同様の数字は類似の要素を参照する。

本開示の例示的な態様による、固定電圧変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールを備えるマルチ充電器ユニットの高レベルの概略図である。 固定電圧変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールを備える例示的なマルチ充電器ユニットを概略的に示す。 本開示の例示的な態様による、固定電圧変換モジュールのさらなる詳細を概略的に示す。 本開示の例示的な態様による、変換器の詳細を概略的に示す。 本開示の例示的な態様による、図２Ｃに示される変換器のために実装され得る変換器のさらなる詳細を概略的に示す。 本開示の例示的な態様による、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄに示されるバイパスユニットの双方向バイパス回路の実装形態を概略的に示す。 本開示の例示的な態様による、制御ユニットのさらなる詳細のブロック図を示す。 本開示の例示的な態様による方法のフローチャートを示す。 マルチ充電器ユニットの一実装形態を示す。 電気自動車を充電するための図１のマルチ充電器ユニットの使用の一例を示す。 電気自動車を充電するための図１のマルチ充電器ユニットの使用の別の一例を示す。 上記の例のような電気自動車充電システムのトポロジの第１の例を示す。 使用中の電気自動車充電システムのトポロジの第１の例を示す。 図６の電気自動車充電ステーションにおける電力段割り当てのための動作の一方法のフローチャートである。 様々な異なる時間における電気自動車充電ステーションを示す。 様々な異なる時間における電気自動車充電ステーションを示す。 様々な異なる時間における電気自動車充電ステーションを示す。 様々な異なる時間における電気自動車充電ステーションを示す。 図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーションの２つの充電ベイ間の電力の動的再配分のグラフ表示を示す。

本明細書の一部を形成する添付の図面は、本開示の例を示す。図面に示され、かつ／または本明細書で考察される例は非排他的であり、本開示がどのように実施され得るかについて他の例があることを理解されたい。

本開示の様々な実施形態の以下の説明において、添付図面が参照されるが、添付図面は、本明細書の一部を形成するものであり、そこには、本開示の態様が実施され得る様々な実施形態が例示として示されている。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的および機能的な変更を行うことができることを理解されたい。

本明細書に開示される１つ以上の態様の特徴は、アクティブモードまたはバイパスモードで動作可能な変換モジュールを含む電力変換器を対象にし得る。アクティブモードでは、固定電圧変換モジュールは、その入力における入力電圧の変換から導出される実質的に固定された出力電圧（例えば、５％未満または１％未満の変動）を提供してもよい。さらに、アクティブモードでは、固定電圧変換モジュールは、オームの法則の結果として、その入力における入力電圧の変換から導出される実質的に固定された出力電流（例えば、５％未満または１％未満の変動）を提供してもよい。バイパスモードでは、１つ以上の内部または外部バイパススイッチを変換モジュールに選択的に適用して、変換モジュールを短絡させてもよい。いくつかの特徴によれば、バイパスモードでは、変換モジュールのスイッチを短絡させるように動作してもよい。さらに、調節可能な変換モジュールは、入力電圧をその出力端子において選択可能な電圧に変換するように制御されてもよい。電力変換器の結合出力電圧は、可変出力電圧と、固定出力電圧であり得るか、または短絡され得る固定電圧変換モジュールの出力電圧との合計を含んでもよい。したがって、結合出力電圧は、電力変換器に接続された負荷の負荷電圧および／または負荷電流に応答し得る。負荷電圧は、負荷によって必要とされる所定の電圧であり得る。負荷電流は、負荷によって必要とされる所定の電流であり得る。

ここで図１を参照すると、これは、本明細書に開示される態様による、マルチ充電器ユニット１００（例えば、電力変換器）の高レベル概略図である。マルチ充電器ユニット１００は、調節可能な変換器１２に動作可能に接続される１番目の変換モジュール１０−１を備えてもよい。調節可能な変換器１２は、降圧変換器、昇圧変換器、降圧／昇圧変換器、昇圧／降圧変換器、フライバック、フォワード、デュアルアクティブブリッジまたは他の適切な変換器のうちの１つであり得る。調節可能な変換モジュール１７は、１番目の変換モジュール１０−１と、調節可能な変換器１２と、を備えてもよい。調節可能な変換モジュール１７は、１つ以上の変換段を含んでもよい。調節可能な変換モジュール１７は、調節可能な変換器にカスケード接続された固定変換モジュール１０−１を含んでもよい。調節可能な変換モジュール１７は、１番目の変換モジュール１０−１を伴わずに、調節可能な変換器１２を備えてもよい。調節可能な変換モジュール１７は、ガルバニック絶縁を含んでもよい。調節可能な変換モジュール１７は、調節可能な量の電圧をマルチ充電器ユニット１００に提供してもよい。調節可能な変換モジュール１７に加えて、マルチ充電器ユニット１００は、少なくとも１つの固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎを含んでもよい。以下で説明するように、少なくとも１つの固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎおよび調節可能な変換モジュール１７のいずれか１つまたは全てを選択的に短絡させてもよく、それによってコントローラ（図示せず）が適切な出力電圧を負荷１９に提供することを可能にする。例えば、マルチ充電器ユニット１００の中のまたはそれに接続されたセンサは、負荷１９にわたる電圧を測定してもよく、または負荷１９にわたる電圧に関連する電圧を測定してもよく、選択的にゼロ、１つ以上の固定電圧変換モジュールを短絡させ、かつ／または、マルチ充電器ユニット１００によって出力される合計電圧を負荷１９の負荷電圧に一致させるために、調節可能な変換モジュール１７によって出力される電圧を調節してもよい。負荷１９は、マルチ充電器ユニット１００によって充電される電池を含んでもよい。負荷１９は、電気自動車の電池、または住宅用太陽電池バックアップ、ユーティリティエネルギー貯蔵デバイス、および／または同様のものなどの電力システムの別の電気エネルギー貯蔵構成要素であり得る。１番目の変換モジュール１０−１および少なくとも１つの固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの各々は、独立した（すなわち、電圧源からの）入力を有するものとして示されている。あるいは、図２Ａを参照して以下に記載されるように、マルチ充電器ユニット１００への単一の入力であってもよい。これら２つのトポロジの組み合わせも実装することができる。例えば、１番目の変換モジュール１０−１は、独立した入力を有してもよく、少なくとも１つの固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎは、共通の入力を共有してもよい（図２Ａを参照）。当業者には明らかなように、他の代替的なトポロジを実装することができる。

したがって、負荷１９に印加される結合電圧Ｖ_ｃｏｍは、以下のように決定され得る。
ＥＱＮ．１は、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎが互いに異なる電圧を提供する一般化された方程式である（以下の例で説明されるように）。例として、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎのうちの１つは、負荷電圧の半分を提供してもよく、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎのうちの２番目の固定電圧変換モジュールは、負荷電圧の３分の１を提供してもよく、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎのうちの３番目の固定電圧変換モジュールは、負荷電圧のさらに別の部分を提供してもよく、以下同様である。

固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎが互いに同じ電圧を提供する場合、ＥＱＮ．１は、より具体的には、次のように記述してもよい。

ＥＱＮ．１およびＥＱＮ．２において、Ｖ_ａｄｊは、調節可能な変換モジュール１７の出力電圧を示し、Ｖ_ｉまたはＶ_ｆｉｘｎは、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの各々の電圧を示し、ｎは、バイパスモードではない固定電圧変換モジュール固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎなどの、Ｖ_ｃｏｍを生成するためにアクティブな固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの数（すなわち、ｎは整数）を示している。変数ｎは、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎがアクティブでない場合、０から、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの合計数（ｎ−１）までの範囲であってもよい。ｎ＝０の場合、負荷１９は、Ｖ_ａｄｊによって決定される電圧を受け取る。固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの各々のＶ_ｉまたはＶ_ｆｉｘｎは、互いに同じであっても、または互いに異なっていてもよい。

例として、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎ（アクティブの場合）の各々は、同じ電圧、例えば、３０Ｖを供給するように構成されてもよい。調節可能な変換モジュール１７は、０〜３０Ｖを提供するように構成されてもよい。負荷１９は、充電するためにマルチ充電器ユニット１００から８０Ｖ（すなわち、Ｖ_ｃｏｍは８０Ｖに等しい）を必要とし得る。この例では、２つの固定電圧変換モジュール、例えば、１０−ｉおよび１０−ｎがアクティブになって６０Ｖを提供してもよい。固定電圧変換モジュールの他の固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎはその後、短絡されてもよい。次に、調節可能な変換モジュール１７は、追加の２０Ｖを提供するように制御されてもよく、それによってマルチ充電器ユニット１００からの合計出力８０Ｖを生成し、これは負荷１９に印加されてもよい。

別の例では、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎのうちのいくつかは、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎ以外の固定電圧変換モジュールとは異なる電圧を供給する（一般化されたＥＱＮ．１として）。例えば、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎは、２の累乗として電圧を提供してもよい。固定電圧変換モジュール１０−２は、２Ｖを提供してもよく、固定電圧変換モジュール１０−３は、４Ｖを提供してもよく、固定電圧変換モジュール１０−４は、８Ｖを提供してもよく、固定電圧変換モジュール１０−ｉは２^ｉＶを提供してもよく、固定電圧変換モジュール１０−ｎは２^ｎＶを提供してもよい。このような場合、負荷１９に所望の８０Ｖを供給するために、６４Ｖを供給する１つの固定電圧変換モジュールと、１６Ｖを供給する１つの固定電圧変換モジュールとがアクティブになってもよく、それによってマルチ充電器ユニット１００から合計８０Ｖの出力を生成し、これは負荷１９に印加されてもよい。この場合、調節可能な変換モジュール１７および他の非アクティブな固定電圧変換モジュールは、短絡されてもよい。

さらに別の例では、所望の８０Ｖを負荷１９に供給するために、１つの固定電圧変換モジュール、例として、６４Ｖを供給する固定電圧変換モジュール１０−ｎ、および調節可能な変換モジュール１７は、アクティブになって１６Ｖを供給してもよい。残りの固定電圧変換モジュールは、短絡されてもよい。

以下でより詳細に説明されるように、１番目の変換モジュール１０−１および固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎへの電圧入力は、通常、並列に印加される。本明細書の開示の態様によれば、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの入力は、１つの電源に並列に接続されてもよい。一方、調節可能変換モジュール１７および固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎからの電圧出力は、通常、直列に出力されて、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎおよび調節可能な変換モジュール１７によって提供される合計出力電圧を増加させる。

本開示の例示的な態様による、例示的なマルチ充電器ユニット２００を示す図２Ａを参照する。例示的なマルチ充電器ユニット２００は、図１のマルチ充電器ユニット１００と同じまたは類似であってもよい。例示的なマルチ充電器ユニット２００は、１つ以上（例えば、２、３、４、５、１０、または一般的な場合では「ｎ」）の変換モジュール２１０の入力 そのうちの３つは図２Ａに示されている）に入力電圧Ｖ_ｉｎを提供する入力端子を含んでもよく、ここで、１つ以上の変換モジュール２１０の入力は、並列に接続されてもよい。上で考察されたように、図２Ａは、単一の共通入力、すなわち電圧源からの入力を示している。上述したものなどに限定されるわけではないが、代替的な電圧入力トポロジも実装することができる。変換モジュール２１０は、図１の１番目の変換モジュール１０−１および固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎと同じまたは類似であってもよい。例として、１番目の変換モジュール２１０は、図１の１番目の変換モジュール１０−１に対応してもよい。次の変換モジュール２１０は、図１の２番目の変換モジュール１０−２に対応してもよく、ｉ番目の変換モジュール２１０は、図１の変換モジュール１０−ｉに対応してもよく、ｎ番目の変換モジュール２１０は、図１の変換モジュール１０−ｎに対応してもよい。

本開示のいくつかの態様では、入力電圧Ｖ_ｉｎは、直流（ＤＣ）電圧であってもよい。あるいは、本開示のいくつかの態様では、入力電圧Ｖ_ｉｎは、交流（ＡＣ）電源から提供されるＡＣ電圧であってもよい。ＡＣ電源の例は、風力タービン、ユーティリティグリッド供給、発電機、および／または同様のものからのものであってもよい。ＤＣ入力電圧Ｖｉｎは、例えば、電池バンク、整流風力タービン、太陽光発電パネル、発電機、および／または同様のものから得られる電力から供給されてもよい。

本開示の態様では、複数の変換モジュール２１０の出力端子ＣおよびＤは、互いに直列に、さらには電圧Ｖａｄｊを提供する調節可能な変換器２１２の出力に直列に接続されてもよい。調節可能な変換器２１２は、図１の調節可能な変換器１２と類似または同じであってもよい。

調節可能な変換器２１２の入力は、図１の１番目の変換モジュール１０−１に対応する１つの変換モジュール２１０の出力端子ＣおよびＤに接続されてもよい。いくつかの特徴によれば、調節可能な変換器２１２は、変換器の入力端子と出力端子との間の絶縁、および調節可能な出力電圧の両方を提供してもよい（例えば、調節可能な変換器２１２が、フライバック、フォワード、デュアルアクティブブリッジ、または異なるタイプの変換器である場合）。この場合、変換モジュール２１０の入力は、図１の１つ以上の固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎへの入力と同じであってもよい。端子Ｆにおける調節可能な変換器２１２の出力電圧Ｖａｄｊは、貯蔵デバイスＳＴ１の負の端子（−）に接続してもよい。貯蔵デバイスＳＴ１は、独立型の電池であってもよく、または、図２Ａに示される例のように、自動車ＶＨ１に含まれていてもよい。貯蔵デバイスＳＴ１の正の端子（＋）は、直列のｎ番目の変換モジュール２１０の端子Ｃに接続する。したがって、上記のように、貯蔵デバイスＳＴ１の端子＋および−に印加される結合電圧Ｖｃｏｍは、ＥＱＮ．１によって与えられる。

変換モジュール２１０は、実質的に同一の電圧（例えば、Ｖｆｉｘ_ｎ＝Ｖｆｉｘ_ｎ−１）を出力してもよく、または異なる電圧レベル（例えば、Ｖｆｉｘ_ｎ＜Ｖｆｉｘ_ｎ−１）を出力してもよい。電圧Ｖｆｉｘ_ｎ、Ｖｆｉｘ_ｎ−１などは、互いに異なるように動作している「ｎ」個の変換モジュール２１０に基づいて、異なる電圧値であってもよい。「ｎ」変換モジュール２１０は、例えば、異なるデューティサイクルで変換するように駆動されてもよい。別の例として、異なる変換モジュール２１０は、異なる巻線比を有する変圧器を特徴としてもよく、異なる巻線比は、異なる変換モジュールに異なる電圧レベルを出力させてもよい。

コントローラ２８は、適切な結合電圧Ｖｃｏｍおよび負荷電流Ｉ_Ｌを負荷ＶＨ１に提供するために、調節可能な変換器２１２および１つ以上の「ｎ」変換モジュール２１０を制御し、かつ動作させてもよい。貯蔵デバイスＳＴ１によって供給される適切な結合電圧Ｖｃｏｍおよび負荷電流Ｉ_Ｌは、例えば、貯蔵デバイスＳＴ１がリチウムイオン電池などの電池であるときに、貯蔵デバイスＳＴ１の充電状態（ＳＯＣ）に応答してもよい。電池への負荷電流Ｉ_Ｌは、アンペア時間（Ａｈ）での電池定格、ＳＯＣ、健全性状態、利用可能な供給電力、および／または同様のものによって示されてもよい。

図１および図２Ａに示すように、マルチ充電器ユニット１００、２００は、電気自動車（例えば、電気自動車）に接続することができ、その場合、マルチ充電器ユニット１００、２００は、電流および電圧を自動車内に位置する内部電池充電ユニットに提供する。マルチ充電器ユニット１００、２００が特定の負荷のための専用充電器として実装されるか、または自動車ＶＨ１に組み込まれる場合、マルチ充電器ユニット１００、２００はまた、充電される電池のタイプに適切な充電方式を利用することができる。例として、マルチ充電器ユニット１００、２００は、鉛蓄電池またはリチウムイオン電池の一定電圧充電、またはニッケルカドミウム電池またはニッケル金属水素化物電池の一定電流充電を使用してもよい。さらに、特定の電池の要件に応じて、マルチ充電器ユニット１００、２００は、低速充電または高速充電を提供するように適合されてもよい。

貯蔵デバイスＳＴ１は、非限定的な例として、自動車ＶＨ１に含まれるように示されているが、独立型の貯蔵デバイスであってもよく、例示的なマルチ充電器ユニット２００に接続されてもよい。貯蔵デバイスＳＴ１は、例えば、電池、スーパーコンデンサ、超伝導磁気エネルギー貯蔵器（ＳＭＥＳ）、熱エネルギー貯蔵システム、および／または同様のものであってもよい。貯蔵デバイスＳＴ１はまた、例えば、フライホイールエネルギー貯蔵デバイスまたは重力ポテンシャルエネルギーデバイスなどの電気機械デバイスも含んでもよい。以下の説明では、変換モジュール２１０および／または調節可能な変換器２１２にスイッチを組み込むことができる。

本開示の例示的な態様による、変換モジュール３１０の１つの例示的な実装形態を示す図２Ｂを参照する。変換モジュール３１０は、１番目の変換モジュール１０−１、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎ、または変換モジュール２１０のうちのいずれか１つであってもよい。この例示的な例では、変換モジュール３１０は、一次巻線Ｌｐおよび二次巻線Ｌｓを含む変圧器Ｔ１によって互いにガルバニック絶縁された第１および第２のフルブリッジ回路として示されている。変換モジュール３１０は、フルブリッジ回路の代わりに、例えば、ハーフブリッジ回路の異なる変換回路を使用して実装されてもよい。

第１のフルブリッジ回路は、入力端子ＡおよびＢに設けられてもよい。入力端子ＡおよびＢにわたって、入力電圧ＶｉｎならびにスイッチＱｐ１／Ｑｐ３およびＱｐ２／Ｑｐ４の２つの直列接続が提供される。スイッチＱｐ１およびＱｐ２のドレイン（ｄ）は、端子Ａに接続され、スイッチＱｐ３およびＱｐ４のソース（ｓ）は、端子Ｂに接続されている。一次巻線Ｌｐの第１の端子は、スイッチＱｐ１のソース（ｓ）とスイッチＱｐ３のドレイン（ｄ）との間の中間ノードに接続されている。一次巻線Ｌｐの第２の端子は、スイッチＱｐ２のソース（ｓ）とスイッチＱｐ４のドレイン（ｄ）との間の第２の中間ノードに接続する。

第２のフルブリッジ回路は、出力端子ＣおよびＤに設けられてもよい。出力端子ＣおよびＤにわたって、出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎならびにスイッチＱｓ１／Ｑｓ３およびＱｓ２／Ｑｓ４の２つの直列接続が接続される。スイッチＱｓ１およびＱｓ２のドレイン（ｄ）は、端子Ｃに接続され、スイッチＱｓ３およびＱｓ４のソース（ｓ）は、端子Ｄに接続されている。二次巻線Ｌｓの第１の端子は、スイッチＱｓ１のソース（ｓ）とスイッチＱｓ３のドレイン（ｄ）との間の中間ポイントに接続されている。二次巻線Ｌｓの第２の端子は、スイッチＱｓ２のソース（ｓ）とスイッチＱｓ４のドレイン（ｄ）との間の中間ポイントに接続する。バイパスユニット３１５は、変換モジュール３１０の出力を効率的にバイパスする（例えば、変換モジュール３１０の出力電圧が非常に低く、例えば数ミリボルトまたは数十もしくは数百ミリボルトになるように、変換モジュール３１０の出力を実質的に短絡させる）ことを可能にするために、端子ＣおよびＤにわたって接続されてもよい。いくつかの特徴によれば、スイッチＱｓ１／Ｑｓ３および／またはスイッチＱｓ２／Ｑｓ４は、変換モジュール３１０のバイパスが望まれるときに、端子ＣとＤ間に低インピーダンスバイパス経路を提供するためにオンにされてもよい。バイパスユニット３１５を動作させるための補助電力は、入力電圧Ｖｉｎから、出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎから、および／またはマルチ充電器ユニット１００（図１）の外部の電源から提供されてもよい。外部電力の電源は、ユーティリティグリッド、例えば、補助電源、ＤＣ電源入力、および／または同様のものからのものであってもよい。

第１および第２のフルブリッジ回路は、双方向性であってもよく、すなわち、端子ＡおよびＢから端子ＣおよびＤへの電流の流れを可能にしてもよく（例えば、端子ＣとＤ間に接続された電池の充電を可能にするため）、端子ＣおよびＤから端子ＡおよびＢへの電流の流れを可能にしてもよい（例えば、端子ＣとＤ間に接続された電池の放電、ならびに端子ＡとＢ間に接続された電池の充電を可能にするため）。例えば、マルチ充電器ユニット１００（図１）への入力が電池である場合、マルチ充電器ユニット１００（図１）は、マルチ充電器ユニット１００（図１）の入力における電池に第１の電池を放電し、次いで、マルチ充電器ユニット１００（図１）の入力における電池に放電して、第２の負荷電池（例えば、第２の負荷自動車）を充電することによって、１つの負荷電池（例えば、電気自動車）から別の負荷電池への電荷移動を容易にするようにしてもよい。

回路内のスイッチのゲート（ｇ）に印加される制御ユニット（コントローラ２８など）からの制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を含む変調方式などの、マルチ充電器ユニット１００で検知される電気パラメータに応答する変調方式を適用してもよい。制御ユニット（コントローラ２８など）によって実行される方法は、マルチ充電器ユニット１００（図１）のスイッチのゲート（ｇ）への制御信号の印加を可能にし得る。制御信号は、負荷に接続されたマルチ充電器ユニット１００（図１）の電気パラメータがコントローラによって受信され、論理／規則が変換器の動作を決定するような方法のセンサ（電圧センサ、電流センサ、温度センサおよび／または同様のものなど）からの電気パラメータ値の受信に基づいて印加されてもよく、これは、図１の変換モジュール１０−１、…１０−ｉ、…１０−ｎ、および図２Ａの変換モジュール２１０とそれぞれ同じまたは類似であってもよい。検知された測定値に対する応答は、ＤＣ電圧出力Ｖａｄｊ、Ｖｆｉｘ_ｎおよび／または負荷電流Ｉ_Ｌが、負荷要件に従って、所望のレベルに設定および維持されることを可能にし得る。

ここで、変換器３１２の詳細を示す図２Ｃを参照する。図２Ｂの変換器３１０および変換器３１２は、互いに類似していてもよく、かつ／または図１の１番目の変換モジュール１０−１および固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎ、ならびに図２Ａの変換モジュール２１０と同じまたは類似であってもよい。変換器３１２は、この特定の例では、変換モジュール３１０（例えば、１番目の変換モジュール１０−１）の出力から出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎを受け取ることができる入力端子ＣおよびＤで電力を受け取る降圧変換器（ｂｕｃｋ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）として示されている。降圧変換器（降圧変換器（ｓｔｅｐ−ｄｏｗｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）としても知られている）は、入力端子ＣおよびＤにわたる入力電圧（Ｖｆｉｘ_ｎ、Ｖｓｏｕｒｃｅ、および／または同様なものなど）を、出力端子ＧおよびＦにわたる減圧電圧Ｖａｄｊに降圧するＤＣ−ＤＣ電力変換器であり、入力端子ＣとＤ間を流れる入力電流を、出力端子ＧとＦ間を流れる増加電流に変換してもよい。代替的に、昇圧変換器（ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、図示せず）を変換器３１２（昇圧変換器（ｓｔｅｐ−ｕｐ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）としても知られている）に使用してもよい。昇圧変換器は、端子ＣおよびＤでのその入力における電圧Ｖｆｉｘ_ｎを、端子ＧおよびＦでのその出力における電圧Ｖａｄｊに昇圧するＤＣ−ＤＣ電力変換器であり、それに応じて、端子ＣとＤ間に流れる入力電流を、端子ＧとＦ間に流れる減少電流に変換してもよい。

変換器３１２の降圧実装形態では、入力電圧Ｖｆｉｘ _ｎは、端子ＣおよびＤにわたって供給されてもよい。スイッチＱ１のドレイン（ｄ）は、端子Ｃに接続し、端子Ｄは、ダイオードＤ１のアノード、コンデンサＣ１の一方の端子、およびバイパスユニット３１６のソース（ｓ）に接続する。ダイオードＤ１のカソードは、スイッチＱ１のソースとインダクタＬの１つの端子に接続する。いくつかの特徴によれば、ダイオードＤ１はアクティブスイッチ（例えば、スイッチＱ１がオフのときにオンになるように制御されるＭＯＳＦＥＴ）、リレー、および／または同様のもので置き換えられてもよい。インダクタＬの他方の端子は、コンデンサＣ１の他方の端子、バイパスユニット３１６のドレイン（ｄ）、および端子Ｇに接続する。バイパスユニット３１６は、任意に、端子ＧおよびＦにわたって接続されてもよい。バイパスユニット３１６を動作させるための補助電力は、入力電圧Ｖｉｎによって、出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎによって、および／またはマルチ充電器ユニット１００（図１）の外部の電源によって、提供されてもよい。マルチ充電器ユニット１００（図１）の外部の電源は、例えば、ユーティリティグリッドからの電力であってもよい。

本開示の例示的な態様による、図１に示される変換器１２として使用され得る変換器３１２ａの追加の詳細を示す図２Ｄを参照する。変換器３１２ａは、図１の１番目の変換モジュール１０−１および少なくとも１つの固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎ、および図１の調節可能な変換器１２の動作と一緒に実装され、かつ含まれてもよい降圧＋昇圧変換器トポロジとして動作してもよい。Ｖｆｉｘ_ｎ（または代替的に、Ｖｓｏｕｒｃｅ、Ｖｉｎ、および／または同様なもの）を端子ＣおよびＤにわたって印加することができる。スイッチＱ１ａのドレイン（ｄ）は、端子Ｃに接続する。端子Ｄは、ダイオードＤ１のアノードに接続し、コンデンサＣ１ａの一方の端子、Ｑ２ａのソース、およびバイパスユニット３１７のソースに接続する。ダイオードＤ１ａのカソードは、スイッチＱ１ａのソースおよびインダクタＬの一方の端子に接続する。インダクタＬの他方の端子は、スイッチＱ２ａのドレイン（ｄ）およびダイオードＤ２ａのアノードに接続する。Ｄ２ａのカソードは、コンデンサＣ１ａの他方の端子、バイパスユニット３１７のドレイン、および端子Ｇに接続する。

バイパスユニット３１７は、バイパスユニット３１７のドレイン（ｄ）およびソース（ｓ）へのそれぞれの接続を有する端子ＧおよびＦにわたって接続されてもよい。バイパスユニット３１７を動作させるための補助電力は、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎおよび／またはマルチ充電器ユニット１００（図１）の外部の電源によって提供されてもよい。マルチ充電器ユニット１００（図１）の外部の電源は、例えば、ユーティリティグリッドからの電力であってもよい。

本開示の例示的な態様によるバイパスユニット３１８の双方向バイパス回路の実装形態を示す図２Ｅを参照する。バイパスユニット３１８、図２Ｂに示されるバイパスユニット３１５、図２Ｃに示されるバイパスユニット３１６、および図２Ｄに示されるバイパスユニット３１７は、同じまたは類似の方法で実装されてもよい。双方向バイパス回路のソース（Ｓ）は、スイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂが互いに接続されているように、２つの直列接続に接続されたスイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂを含んでもよい。スイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂのドレイン（ｄ）は、例として、変換器３１２および３１２ａの端子ＧおよびＦに接続してもよい。スイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂのドレイン（ｄ）は、例として、図１の１番目の変換モジュール１０−１および固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎのうちの少なくとも１つの端子ＣおよびＤに接続することもできる。補助電源ユニット３１４は、ここで、ゲートｇ_ａおよびｇ_ｂを介してスイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂの制御のための電力を供給してもよい。２つのスイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂは、ＭＯＳＦＥＴで実装することができ、あるいは、異なるバイパススイッチまたはリレーを使用して、２つのスイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂを実装することができる。

双方向バイパス回路は、ゲートｇ_ａおよびｇ_ｂを介したスイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂの制御が電流の第１の方向および電流の第２の方向を与えるように、２つの方向に電流を流してもよい。第１の方向は、双方向バイパス回路がオンにアクティブ化されたときであってもよい。第１の方向は、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄを参照して、端子Ｄから端子Ｃへ、または端子Ｆから端子Ｇへの方向であってもよい。第１の方向は、スイッチＱｂｐ_ｂがオンの状態であること、およびスイッチＱｂｐ_ａがオフの状態でスイッチＱｂｐ_ａの本体ダイオードを通って電流が流れることに起因するものであってもよく、またはスイッチＱｂｐ_ａもオンの状態であることに起因するものであってもよい。図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄを参照すると、双方向バイパス回路がオンにアクティブ化されたときの電流の第２の方向は、端子Ｃから端子Ｄへの、または端子Ｇから端子Ｆへの方向であってもよい。第２の方向は、スイッチＱｂｐ_ａがオンであること、およびスイッチＱｂｐ_ｂがオフの状態でスイッチＱｂｐ_ｂの本体ダイオードを通って電流が流れることに起因するものであってもよい。バイパスユニット３１８がオンにアクティブ化されて、貯蔵デバイスＳＴ１が充電されることを可能にするときに、電流の第１の方向が使用されてもよい。電流の第２の方向は、例えば、バイパスユニット３１８がオンにアクティブ化され、貯蔵デバイスＳＴ１が放電されているときに使用されてもよい。バイパスユニット３１５、３１６、３１７、および３１８の実装形態の使用のさらなる例を以下に説明する。

ここで、本開示の例示的な態様による、制御ユニット３８０のさらなる詳細のブロック図を示す図３を参照する。制御ユニット３８０は、図１のコントローラ２８の１つの可能な実装形態であってもよい。コントローラ３８１は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、および／またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含んでもよい。コントローラ３８１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、もしくはフルカスタム集積回路、またはそのようなデバイスの組み合わせの形態で、専用のハードウェア論理回路を備えてもよく、これらのデバイスは、メモリデバイス３８９に接続されてもよい。コントローラ３８１は、例えば、変換モジュール１０および変換器１２の制御に含まれ得るコントローラ３８１と類似の他のコントローラに対する中央コントローラとして機能してもよい。コントローラ３８１に接続された通信インターフェース３８２は、コントローラ３８１と、例えば、マルチ充電器ユニット１００（図１）に含まれる他のコントローラ／通信インターフェースとの間の通信を提供することができる。通信インターフェース３８２との間の通信は、コントローラ３８１によって実行される方法の結果として行われてもよい。通信は、例えば、変換モジュール１０、スイッチ（例えば、バイパスユニット３１８のスイッチＱｂｐ_ａおよびＱｂｐ_ｂ）、および／または変換器１２を制御する制御線（明示的には示されていない）上で提供される制御信号を含んでもよい。

通信インターフェース３８２上の通信は、変換モジュール１０および／または変換器１２の動作に関連する測定または検知されたパラメータの送信および／または受信（例えば、変換モジュール１０および／または変換器１２に含まれてもよく、および／またはそれに動作可能に接続され得るセンサ／センサインターフェース３８４を介して）を含んでもよい。通信インターフェース３８２を介した通信は、無線通信（例えば、ＷｉＦｉ ＺｉｇＢｅｅ、セルラ通信、およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈなど）および／または有線通信（例えば、電力線通信（ＰＬＣ）、ＲＳ２３２／４８５通信バス）の使用によって伝達されてもよい。通信インターフェース３８２は、インターネット接続を確立するために、ローカルエリアネットワークまたはセルラーネットワークと通信してもよい。例えば、インターネット接続は、例えば、変換モジュール２１０（図２Ａ）および変換器１２の遠隔監視および／または再構成を提供してもよい。

中央コントローラ３８１に接続されたディスプレイ３８８は、例えば、マルチ充電器ユニット１００（図１）を収容するために使用されるハウジングの表面に取り付けられてもよい。ディスプレイ３８８は、例えば、変換モジュール１０および変換器１２から生成された電力を表示してもよい。生産された電力は、センサ／センサインターフェース３８４によって測定され得る自動車ＶＨ１の一般的な貯蔵デバイスおよび／または貯蔵デバイスＳＴ１によって利用されてもよい。コントローラ３８１に接続されるのは、安全およびリモートシャットダウンユニット３８６に接続されてもよい。センサ／センサインターフェース３８４による検知、ならびにコントローラ３８１と変換モジュール１０および変換器１２のセンサ／センサインターフェースとの間で通信される検知されたパラメータは、故障状態を示してもよい。故障状態を検出すると、リモートシャットダウンユニット３８６をアクティブ化して、故障状態を分離し、かつ／またはマルチ充電器ユニット１００（図１）をシャットダウンしてもよい。

ここで、本開示の例示的な態様による、方法４０１のフローチャートを示す図４を参照する。方法４０１は、非限定的な例として、貯蔵デバイスＳＴ１に接続され得る図１のマルチ充電器ユニット１００に適用されてもよい。貯蔵デバイスＳＴ１は、例示の目的のために、貯蔵デバイスＳＴ１を充電する目的でマルチ充電器ユニット１００に接続された電池であると仮定される。

制御ユニット２８によって実行され得る方法の制御下で、ステップ４０２において、マルチ充電器ユニット１００および貯蔵デバイスＳＴ１の電気パラメータは、センサ／センサインターフェース３８４によって検知されてもよい。電気パラメータは、電力（Ｖｃｏｍ×Ｉ_Ｌ）が貯蔵デバイスＳＴ１に供給されている状態で貯蔵デバイスＳＴ１がマルチ充電器ユニット１００に接続されているときに、ステップ４０２において検知されてもよい。検知された電気的パラメータは、貯蔵デバイスＳＴ１がマルチ充電器ユニット１００に接続されているときに、各「ｎ」に対する電流Ｉ_Ｌ、電圧Ｖａｄｊ、Ｖｆｉｘ_ｎ、およびＶｃｏｍを含んでもよい。ステップ４０２はまた、貯蔵デバイスＳＴ１を一定の時間期間切断したままにすることも含んでもよい。この時間期間の後、貯蔵デバイスＳＴ１の開路電圧の測定を行うことができる。

ステップ４０２〜４１０は、同時に、または上記に示された例示的な順序とは異なる順序で実行されてもよいことが理解される。

メモリ３８９内のルックアップテーブルは、開回路電圧のリストと、貯蔵デバイスＳＴ１（電池）の充電状態（ＳＯＣ）のパーセンテージ（％）の対応する指示と、を含んでもよい。リストは、制御ユニット２８が、測定値を利用するアルゴリズムで動作して、電池の充電状態（ＳＯＣ）を確立することを可能にし得る。ＳＯＣは、貯蔵デバイスＳＴ１をマルチ充電器ユニット１００に接続する前に、電池の適切な充電方式の決定を可能にし得る。クーロン数をカウントすることによる充電状態（ＳＯＣ）の記録は、貯蔵デバイスＳＴ１／自動車ＶＨ１の制御ユニットによって作製されてもよい。貯蔵デバイスＳＴ１を充電する前に、ＳＯＣの記録は、例えば、無線でまたは有線通信によって、貯蔵デバイスＳＴ１／自動車ＶＨ１と制御ユニット２８との間で転送されてもよい。記録は、貯蔵デバイスＳＴ１をマルチ充電器ユニット１００に接続する前に、電池の適切な充電方式を決定するために使用される基準に含まれてもよい。

ステップ４０４において、「ｎ」個の変換モジュール１０への入力電圧Ｖｉｎは、変換モジュール１０の出力端子ＣおよびＤで固定出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎに変換されてもよい。「ｎ」個の変換モジュール１０の変換比は、出力端子ＣおよびＤ上の固定出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎが互いに実質的に同じ値であるように同じであってもよい。あるいは、「ｎ」個の変換モジュール１０は互いに異なっていてもよく、または「ｎ」個の変換モジュール１０のいくつかは互いに同じであってもよく、他の「ｎ」個の変換モジュール１０は互いに異なっていてもよい。「ｎ」個の変換モジュール１０は、貯蔵デバイスＳＴ１を充電するために正しい電力（Ｖｃｏｍ×Ｉ_Ｌ）が貯蔵デバイスＳＴ１に供給され得るように、適切な様式で組み合わせられていてもよい（例えば、図１を参照して上述した非限定的な例を参照）。供給される正しい電力（Ｖｃｏｍ×Ｉ_Ｌ）は、検知ステップ４０２および貯蔵デバイスＳＴ１の充電状態（ＳＯＣ）に応答してもよい。「ｎ」個の変換モジュール１０は、アクティブモードまたはバイパスモードのいずれかで動作してもよい。アクティブモードでは、図２Ａの変換モジュール２１０への入力電圧Ｖｉｎは、バイパスユニット３１５がオフの状態で、出力端子ＣおよびＤにおいて固定出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎに変換されてもよい。バイパスモードでは、変換モジュール２１０への入力電圧Ｖｉｎは変換されても変換されなくてもよく、バイパスユニット３１５はオンであり、その結果、出力端子ＣおよびＤの出力は実質的にゼロボルトである。

固定電圧変換モジュール１７によって出力されるものとして本明細書で考察された固定出力電圧は、実際には実質的に固定電圧であり、例として、５％〜１０％のリップルまたは他の変動を有し得ることが理解される。

ステップ４０６において、変換器２１２は、その入力時に変換モジュール２１０の固定出力電圧Ｖｆｉｘ_１を、端子ＧおよびＦにおいて変換器２１２の出力時に調節可能な電圧Ｖａｄｊに変換する、したがって、変換モジュール２１０および変換器２１２の組み合わせは、検知ステップ４０２および貯蔵デバイスＳＴ１の充電状態（ＳＯＣ）に応答する可変出力Ｖａｄｊを与えるように制御されてもよい。したがって、ステップ４０４および４０６の両方が、正しい電力（Ｖｃｏｍ×Ｉ_Ｌ）が貯蔵デバイスＳＴ１に供給され得ることを確実にするために、マルチ充電器ユニット１００の制御に含まれてもよい。変換器２１２のバイパスユニット３１５および／または変換モジュール２１０のバイパスユニット３１５は、ステップ４０４に関して上述したアクティブモードまたはバイパスモードで同様に動作することができる。アクティブモードでは、バイパスユニット３１５はオフであり、調節可能な電圧Ｖａｄｊは、端子ＧおよびＦにおいて変換器２１２の出力時に提供される。バイパスモードでは、バイパスユニット３１５はオンであり、端子ＣおよびＤにおいて１つ以上の変換モジュール２１０の出力時に電圧Ｖｆｉｘ_ｎは実質的にゼロボルトである。ときには、他の変換モジュール２１０がバイパスモードにある間に、いくつかの変換モジュール２１０がアクティブモードであってもよい。ステップ４０４と同様に、ステップ４０６において、変換モジュール２１０および変換器１２への入力電圧Ｖｉｎは、バイパスユニット３１５がバイパスモードでオンであるときに変換されても変換されなくてもよい。

ステップ４０８において、コントローラは、バイパスユニットを制御して、１つ以上の固定電圧変換モジュール２１０を選択的にバイパスしてもよい。例として、図２Ａを参照すると、コントローラは、変換器２１２のバイパスユニットをオンにし、変換器２１２に接続された固定電圧変換モジュール２１０をバイパスすることができ、したがって、Ｖａｄｊは実質的にゼロボルトである。別の例として、依然として図２Ａを参照すると、コントローラは、ｎ番目の固定電圧変換モジュール２１０のバイパスユニットをオンにしてもよく、したがって、Ｖｆｉｘ_ｎは実質的にゼロボルトである。

ステップ４１０において、結合電圧Ｖｃｏｍが貯蔵デバイスＳＴ１に提供されてもよい。

結合電圧Ｖｃｏｍは、直列ストリングの電圧を接続および制御することによって提供される。「ｎ」個の変換モジュール１０の出力端子ＣおよびＤの直列接続によって形成された直列ストリングは、変換器１２の出力端子ＧおよびＦとさらに直列に接続されてもよい。一般に、Ｖｃｏｍは、検知ステップ４０２に応答して負荷によって必要とされる電圧よりも実質的に大きいかまたはそれに等しい負荷（例えば、貯蔵デバイスＳＴ１）に供給されてもよい。したがって、２つの（ｎ＝２）絶縁変換器１０を使用して、結合電圧Ｖｃｏｍは、調節可能な出力電圧Ｖａｄｊであってもよい。Ｖｃｏｍ＝Ｖａｄｊは、Ｖｆｉｘ_２が実質的にゼロボルトであるように、他のｎ＝２の変換モジュール２１０を、それぞれのバイパスユニット３１５がオン（バイパスモード）の状態でバイパスすることによるものであってもよい。結合電圧Ｖｃｏｍは、調節可能な出力電圧Ｖａｄｊと固定出力電圧Ｖｆｉｘ_２との合計であってもよい。合計は、変換モジュール２１０と変換モジュール１０／変換器１２との両方が、バイパスユニット３１５がオフであるアクティブモードにあることが理由であってもよい。結合電圧Ｖｃｏｍは、他のｎ＝１の変換モジュール１０／変換器１２を、それらのバイパスユニット３１５がオンである状態（例えば、バイパスモードで）でバイパスすることによって、電圧Ｖｆｉｘ_２、Ｖｃｏｍ＝Ｖｆｉｘ_２であってもよい。バイパスユニット３１５は、（例えば、バイパスモードで）オンであってもよく、その結果、Ｖａｄｊは実質的にゼロボルトである。

別の可能性は、「ｎ」個の変換モジュール１０が、各々異なる変換比で変換することであり、したがって、出力端子ＣおよびＤにおける固定出力電圧Ｖｆｉｘ_ｎは、互いに異なる値であり得る。変換モジュール１０／変換器１２はまた、異なる変換比でも制御されてもよい。したがって、貯蔵デバイスＳＴ１を実装するために使用される電池の適切な充電方式は、検知ステップ４０２に応答することができる。ステップ４０２に応答することによって、正しい電力（Ｖｃｏｍ×Ｉ_Ｌ）が貯蔵デバイスＳＴ１に供給され得、貯蔵デバイスＳＴ１を充電することが保証され得る。したがって、変換モジュール１０および／または変換器１２を動作させるバイパスモードでのバイパスユニット３１５の使用の代わりに、またはそれに加えて、正しい電力（Ｖｃｏｍ×Ｉ_Ｌ）が貯蔵デバイスＳＴ１に供給されてもよい。

検知ステップ４０２に応答して、貯蔵デバイスＳＴ１を実装するために使用される電池の適切な充電方式を示す非限定的な例として。ｎ＝３であり、貯蔵デバイスＳＴ１によって必要とされる電圧が５０ボルト（Ｖ）である場合、変換モジュール２１０がＶｆｉｘ_ｎ＝２０Ｖであるとする。

Ｖｃｏｍが５０Ｖ以上（≧）を満足するには、変換器の出力電圧１２Ｖａｄｊ＝５０Ｖ−４０Ｖ＝１０Ｖである。

しかしながら、各変換モジュール２１０がＶｆｉｘ_ｎ＝４５Ｖである場合には、バイパス３１５のオンによって、変換モジュール２１０のうちの１つ、例えば、Ｖｆｉｘ_ｉ≒０Ｖにバイパスモードを適用し、これにより、Ｖｃｏｍは５０Ｖ以上（≧）となり、変換器１２の出力電圧は、Ｖａｄｊ＝５０Ｖ−４５Ｖ＝５Ｖとなるようにしてもよい。これまでの例は、変換器１２の出力電圧Ｖａｄｊに正の電圧値を提供することを示してきた。しかしながら、フルブリッジ回路などの追加の回路、および／または異なる配線方式が変換器１２に追加されてもよい。追加の回路および／または異なる配線方式の動作により、負の極性が直列に接続された変換器出力の直列ストリングに追加して、負荷によって必要とされる電圧Ｖｃｏｍを与えることができる。負の極性は、端子ＧおよびＦを交換することによって実装されてもよい。追加の回路の例は、双極双投スイッチ（ＤＰＤＴ）構成要素、関連する回路、リレー、および／または同様のものを含んでもよい。ＤＰＤＴスイッチまたはリレーは、変換器１２の出力と端子ＧおよびＦとの間に接続されてもよい。

別の例として、３つの変換モジュール１０は、それらのそれぞれの出力において（端子ＣおよびＤ上で）、Ｖｆｉｘ_２＝２０Ｖ、Ｖｆｉｘ_３＝４０Ｖ、Ｖｆｉｘ_４＝８０Ｖを出力してもよい。３つの変換モジュール１０の端子ＣおよびＤは、直列に配線され、さらに変換器１２の端子ＧおよびＦと直列に配線される。Ｖｆｉｘ_２＝２０Ｖ、Ｖｆｉｘ_３＝４０Ｖ、およびＶｆｉｘ_４＝８０Ｖの列に関して、Ｖｆｉｘ_２＝２０Ｖ、Ｖｆｉｘ_３＝４０Ｖ、Ｖｆｉｘ_４＝８０Ｖの可能な２値の組み合わせの数が示されている。表１の「バイパス」（実質的にゼロボルト）のエントリは、バイパスモードでの変換モジュール２１０の動作を示している。表１のＶｆｉｘ_２＝２０Ｖ、Ｖｆｉｘ_３＝４０ｖ、Ｖｆｉｘ_４＝８０Ｖの「アクティブ」モードのエントリは、変換モジュール１０のアクティブモードを示す。Ｖａｄｊ＝−１０Ｖ−０Ｖ−１０Ｖ、Ｖｆｉｘ_２＝２０Ｖ、Ｖｆｉｘ_３＝４０ｖ、およびＶｆｉｘ_４＝８０Ｖのどの組み合わせを選択するかの選択は、結合電圧Ｖｃｏｍ値を示す最後の列に示されている。表１では、Ｖｃｏｍが０Ｖと１０Ｖの間にあることを確認するために、最初の行に関して可能な例外があるが、必要に応じて、Ｖｃｏｍは−１０Ｖと０Ｖとの間であってもよい。負荷に印加されるべき電圧組み合わせ（Ｖｃｏｍ）値の選択は、上述した方法４０１に従うものでもよい。

いくつかの実装形態では、各固定電圧変換モジュールは、同じ電圧、例えば、１００Ｖを出力することができる。この場合、例えば、４つの固定電圧変換モジュール（例えば、図１の１０−１〜１０−ｉ）と、４つの固定電圧変換モジュールのうちの１つに接続された単一の調節可能な変換モジュール１２とを有するマルチ充電器ユニット１００において、特定の電圧レベルは、様々な方法で取得することができる。例えば、２９０Ｖの出力電圧が望まれる場合、２つの固定電圧変換モジュール（例えば、１０−２および１０−３）がアクティブモードにあり、１つの固定電圧変換モジュール（例えば、１０−ｉ）がバイパスモードであってもよく、調節可能な変換モジュール１２に接続された４番目の固定電圧変換モジュール（例えば、１０−１）は、アクティブモードであってもよい。固定電圧変換モジュール（例えば、１０−２、…１０−ｉ、…、１０−ｎ）の不均一な摩耗を回避するために、コントローラは、固定電圧変換モジュール（例えば、１０−２、…１０−ｉ、…、１０−ｎ）を何らかの代替的な方法でアクティブにするようにしてもよい。例えば、マルチ充電器ユニット１００が上記の例のように４つの固定電圧変換モジュールのうちの２つを繰り返し使用している場合、コントローラは、第１の固定電圧変換モジュール１０−２および１０−３が使用されるように回転してもよい。次に、固定電圧変換モジュール１０−３および１０−４が使用されることになる。その後、固定電圧変換モジュール１０−４および１０−５が使用されることになり、次の充電時に、固定電圧変換モジュール１０−５および１０−２が使用されることになる。より複雑な使用方式も使用することができ、コントローラはまた、負荷分散をさらに強化するために、１番目の固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの各々が使用中である時間の量をメモリ３８９に記憶してもよい。

いくつかの実装形態では、図１の固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎ、および図１の調節可能な変換モジュール１７などの固定電圧変換モジュールは、単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）上に実装されてもよい。ＰＣＢには、固定電圧変換モジュールを実装するチップのための第１のスロットと、変換器、例えば、変換器１２を実装するチップのための第２のスロットとが設けられてもよい。したがって、変換器を実装するチップが２番目のスロットに存在する場合、ＰＣＢは、図１の調節可能な変換モジュール１７を備えることができる。変換器を実装するチップが２番目のスロットに存在しない場合、ＰＣＢは固定電圧変換を含むことができる。

次に、マルチ充電器ユニット１００の効率について考察する。理解されるように、マルチ充電器ユニット１００の効率は、少なくとも部分的に、その構成要素である固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの効率およびその調節可能な変換モジュール１７の効率に依存する。例として、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎが５０Ｖを９９％の効率で出力し、調節可能な変換モジュール１７が０〜５０Ｖを９６％の効率で出力し得る実装形態では、マルチ充電器ユニット１００の効率は、以下の表２にまとめたとおりであり得る。

１つの固定電圧変換モジュールが利用されるときのマルチ充電器ユニット１００の効率は、固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの効率に、調節可能な変換モジュール１７の効率で実際に使用される固定電圧変換モジュールの数を乗算することによって決定され、本実施例では、０．９９＊１＊０．９６＝０．９５０４である。２つの固定電圧変換モジュールが利用される場合、マルチ充電器ユニット１００の効率は、まず、１つの固定電圧変換モジュールを使用するときのマルチ充電器ユニット１００の効率を固定電圧変換モジュールの数（この場合では２つ）で除算することによって決定される、すなわち、０．９５０４／２＝０．４７５２となる。固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎの効率は、実際に使用されている固定電圧変換モジュールの数で除算され、次いで、固定電圧変換モジュールの数から１を引いた値が乗算され、すなわち、（０．９９／２）＊（２−１）＝０．４９５０となる。次に、これらの２つの値を加算して、２つの固定電圧変換モジュールを使用した場合のマルチ充電器ユニットの効率を求めると、０．４７５２＋０．４９５０＝０．９７０２となる。この計算を一般化して、表２に示す結果を得ることができる。同様に、異なる効率の固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎおよび調節可能な変換モジュール１７が使用される場合、表２は適切に再計算されてもよい。

ここで、マルチ充電器ユニットの１つの実装形態を示す図５を参照する。マルチ充電器ユニットは、図１のマルチ充電器ユニット１００、または図２Ａのマルチ充電器ユニット２００と同じまたは類似であってもよい。少なくとも１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）５１０は、ＤＣ／ＤＣ固定電圧変換モジュールを備える第１の集積回路５２０を有する。ＤＣ／ＤＣ固定電圧変換モジュールは、例えば、図２Ｂの変換モジュール３１０を備えてもよい。あるいは、ハーフブリッジ回路、降圧変換器、昇圧変換器、昇圧−降圧変換器、降圧＋昇圧変換器などの他の回路を使用して、第１の集積回路５２０のＤＣ／ＤＣ固定電圧変換モジュールを実装してもよい。１つのプリント回路基板５１０は、図１の調節可能な変換器１２または図２Ａの調節可能な変換器２１２と同じまたは類似であり得る調節可能な電圧ＤＣ／ＤＣ変換器を備える第２の集積回路５３０−Ａを有する。調節可能な電圧ＤＣ／ＤＣ変換器を備える第２の集積回路５３０−Ａは、降圧変換器、昇圧変換器、昇圧−降圧変換器、降圧＋昇圧変換器、フライバック、フォワード、デュアルアクティブブリッジ、または他の適切な変換器のうちの１つであり得る変換器を備える。他のＰＣＢ５１０は、調節可能な電圧ＤＣ／ＤＣ変換器を備える集積回路５３０−Ａに使用されないスロット５４０を備えてもよい。上記のように、かつ図５に示すように、第１の集積回路５２０への入力は並列であり得、一方、出力は直列である。

いくつかの実装形態では、複数のＰＣＢ５１０を利用してマルチ充電器ユニットを形成するのではなく、単一のＰＣＢ５５０（破線のボックスで示される）は、本明細書で上記に記載するように、様々な集積回路５２０、５３０−Ａ、およびスロット５４０を収容することができる。

ここで、上記の開示の実装形態の１つの例示的なシステム６００を示す図６を参照する。この実装形態では、図１の調節可能な変換器１２または図２Ａの調節可能な変換器２１２を組み込んだマルチ充電器ユニット１００を使用して、電気自動車充電ステーションに電力を供給してもよい（図１１および図１２を参照して以下で詳細に記載される）。電源６０１は、ＰＳ＿１、ＰＳ＿２、およびより一般的にはＰＳ＿Ｍ（ここで、Ｍは任意の自然数であり、単に１３（文字「Ｍ」に対応する）ではない）として示される複数の電力段６１０に電力を入力する。電源６０１は、必要に応じて、１つ以上の電源を含んでもよい。各電力段６１０は、１つ以上の電源６０１から電力を受け取ってもよい。各電力段６１０は、図１のマルチ充電器ユニット１００または図２Ａのマルチ充電器ユニット２００と同じまたは類似のマルチ充電器ユニットであってもよい。各電力段６１０は、電力をスイッチングネットワーク６３０に出力してもよい。スイッチングネットワークは、複数の電力段６１０のうちのどれでもないものと全てのものとの間からの電力をスイッチングネットワーク６３０の出力に提供するために、適切に開閉され得る複数のスイッチを備えてもよく、スイッチングネットワーク６３０は、出力１、出力２、…、出力Ｎとして示され、ここで、Ｎは、任意の自然数であってもよく、単に１４（文字「Ｎ」に対応する）ではない）。

「Ｎ」個の出力がある場合、スイッチングネットワーク６３０は、最大Ｎ台の自動車に電力を提供することができる。最初の例として、スイッチングネットワーク６３０からの４つの出力がある場合、最大４台の自動車が同時にスイッチングネットワーク６３０から電力を受け取る（すなわち、再充電する）ことができる。あるいは、スイッチングネットワーク６３０からの４つの出力がある場合、最大２台の自動車が、４台の自動車のうちの１台の個々の自動車に提供され得る（各自動車がスイッチングネットワーク６３０から等量の電力を受け取ると仮定して）２倍の電力をスイッチングネットワーク６３０から同時に受け取る（すなわち、充電する）ことができる。

図６では、各矢印は２つのワイヤ、すなわち正の電流を伝導するワイヤおよび負の電流を伝導するワイヤを表すことが理解される。

ここで図７を参照すると、図７は、図１の調節可能な変換器１２または図２Ａの調節可能な変換器２１２を組み込むマルチ充電器ユニット１００の実装形態の別の例示的なシステム７００を示す。図６の電源６０１と同じ１つ以上の電源であり得る電源７０１は、複数の固定電圧変換器７１０および調節可能な変換モジュール７１７に電力を提供する。固定電圧変換器７１０は、図１の少なくとも１つの固定電圧変換モジュール１０−２、…１０−ｉ、…１０−ｎを備えるものと同じまたは類似であってよい。調節可能な変換モジュール７１７は、１つの固定電圧変換モジュール７１０と、図１の調節可能な変換器１２と類似または同じである調節可能な変換器７１２と、を備えてもよい。複数の固定電圧変換器７１０および調節可能な変換モジュール７１７は、図６のスイッチングネットワーク６３０と同じまたは類似であり得る、スイッチングネットワーク７３０に電力を出力し得る。より具体的には、スイッチングネットワーク７３０は、複数の固定電圧変換器７１０と調節可能な変換モジュール７１７とを直列に接続してもよい。この直列接続は、複数のセットを作成し、各セットは、１つ以上の直列接続の固定電圧変換器７１０と、調節可能な変換モジュール７１７を有する１つのセットと、場合によっては少なくとも１つの固定電圧変換器７１０と、を有する。２つ以上の調節可能な変換モジュール７１７がスイッチングネットワーク７３０に取り付けられている場合、スイッチングネットワーク７３０に取り付けられている調節可能な変換モジュール７１７の数までの少なくとも１つの固定電圧変換器７１０のセットは、調節可能な変換モジュール７１７も備えてもよい。各セットは、少なくとも図１１Ａ〜図１１Ｄを参照して以下で考察されるように、スイッチングネットワーク７３０が車両充電ステーションに配設されている場合、スイッチングネットワーク７３０に接続された自動車に電力の出力を提供してもよい。

ここで図８を参照すると、図８は、電気自動車充電ステーション１１００において、例えば、図１１Ａ〜図１１Ｄを参照して以下に記載するように、充電システム８００として使用され得る充電システム８００のためのトポロジの第１の例を示している。より具体的には、充電システム８００を使用して、図１１Ａ〜図１１Ｄの考察に記載するように、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気充電ポイント１１０１に電力を提供し、各自動車に適切な量の電力を提供するように電気充電ポイント１１０１を再構成することを可能にしてもよい。例として、図１１Ａ〜図１１Ｄのシーケンスの電気自動車充電ステーション１１００において実装されるような充電システム８００を使用して、本実施例では、その各々が２５ＫＷを提供することができる４つの電源を利用することによって、上記のように、１００ＫＷのピーク電力を提供してもよい。４つの電源が各々２５ＫＷよりも多いかまたは少ない電力を提供する場合、ピーク電力はそれに応じて変化するであろうことが理解される。さらに、４つの電源の各電源が、電源の互いとは異なる量の電力を提供する場合、それらの合計がピーク電力になる。例えば、４つの電源がそれぞれ１５ＫＷ、２５ＫＷ、３５ＫＷ、および４５ＫＷを提供する場合、ピーク電力は１２０ＫＷになる。

４つの電源が各々同じ量の電力、例えば、ｎＫＷを提供する場合、電源の各組み合わせは、強制的に複数のｎＫＷを提供することになる。あるいは、４つの電源が各々異なる量の電力、例えば、ｉＫＷ、ｊＫＷ、ｋＫＷ、およびｌＫＷを提供する場合、提供される組み合わせは、力ごとに、電源の追加の組み合わせになる。例えば、ｉ＋ｊｋＷ、ｊ＋ｌｋＷ、ｉ＋ｊ＋ｌｋＷなど、ピーク電力、ｉ＋ｊ＋ｋ＋ｌｋＷの組み合わせまでである。また、例えば、２つの電源が同じ量の電力を提供してもよく、２つの電源が異なる量の電力を各々提供してもよく、その結果、ピーク電力が２ｉ＋ｊ＋ｋＫＷに等しくなるであろうことも理解される。あるいは、２つの電源が第１の同じ量の電力を提供してもよく、他の２つの電源が第２の同じ量の電力、すなわち、２ｉ＋２ｊＫＷを提供してもよい。

ここで図８を参照すると、４つの電源（これは代替的に「電力段」と呼ばれることもある）８１０、８２０、８３０、８４０は、電池、太陽光発電アレイ、または他の適切な電源（ここでは、理想的な電流源と直列の理想的な電圧源として示されており、その結果、図７を参照して上述したように、コントローラに従って任意の電力レベルを設定することができる）を備えてもよい。４つの電源は、ここでは、各々が電池（すなわち、電圧源または電圧源）８１１、８２１、８３１、８４１および電流源８１２、８２２、８３２、８４２を有するものとして示されている。４つの電源８１０、８２０、８３０、８４０の各々は、いずれかの出力においてスイッチングネットワーク８０３、８０７に接続されてもよい。具体的には、例として、第１の電源８１０は、その正の端子を介して、接続点８１３において、２つのスイッチ８１４Ａ＋、８１４Ｂ＋の第１のセットに接続されてもよい。第１の電源８１０は、その負の端子を介して、接続点８１５において、２つのスイッチ８１４Ａ−、８１４Ｂ−の対応する第２のセットに接続されてもよい。２つのスイッチの第１のセット８１４Ａ＋、８１４Ｂ＋、および対応する２つのスイッチの第２のセット８１４Ａ−、８１４Ｂ−の各々は、例として、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラなどのプロセッサであり得る少なくとも１つのコントローラ（図８には示されていない）によって制御されてもよい。プロセッサは、２つのスイッチ８１４Ａ＋、８１４Ｂ＋の第１のセットおよび２つのスイッチ８１４Ａ−、８１４Ｂ−の対応する第２のセット、ならびに本明細書に記載した他の方法などのスイッチを制御するための方法を実施するように動作する専用プロセッサであってもよい。あるいは、プロセッサは、汎用プロセッサであってもよい。電源８１０、８２０、８３０、８４０は、物理的に一緒に位置してもよいことが理解される。さらに、動作中に電源８１０、８２０、８３０、８４０によって生成された熱を分散させるために、ヒートシンク（図示せず）を電源８１０、８２０、８３０、８４０の下に配設することができる。

２つのスイッチ８１４Ａ＋、８１４Ｂ＋の第１のセットの１つの状態は、２つのスイッチ８１４Ａ−、８１４Ｂ−の対応する第２のセットの対応する１つの状態によってミラーリングされてもよい。例えば、スイッチ８１４Ａ＋が開いており、８１４Ｂ＋が閉じている場合、対応するスイッチ８１４Ａ−は開いており、８１４Ｂ−は閉じている。正のスイッチのうちの１つが閉じると、両方のスイッチを含む回路を完成させるために、対応する負のスイッチが閉じる。

第２の電源８２０は、その正の端子を介して、接続点８２３において、２つのスイッチ８２４Ａ＋、８２４Ｂ＋の第３のセットに接続されてもよい。第２の電源８２０は、その負の端子を介して、接続点８２５において、２つのスイッチ８２４Ａ−、８２４Ｂ−の第４のセットに接続されてもよい。２つのスイッチの第３のセット８２４Ａ＋、８２４Ｂ＋、および２つのスイッチの第４のセット８２４Ａ−、８２４Ｂ−の各々は、少なくとも１つのコントローラ（図８には示されていない）によって制御されてもよく、これは、例として、プロセッサであってもよい。

第３の電源８３０は、その正の端子を介して、接続点８３３において、２つのスイッチ８３４Ａ＋、８３４Ｂ＋の第５のセットに接続されてもよい。第３の電源８３０は、その負の端子を介して、接続点８３５で、２つのスイッチ８３４Ａ−、８３４Ｂ−の第６のセットに接続されてもよい。２つのスイッチ８３４Ａ＋、８３４Ｂ＋の第５のセット、および２つのスイッチ８３４Ａ−、８３４Ｂ−の第６のセットの各々は、少なくとも１つのコントローラ（図８には示されていない）によって制御されてもよく、これは、例として、プロセッサであってもよい。

第４の電源８４０は、その正の端子を介して、接続点８４３において、２つのスイッチ８４４Ａ＋、８４４Ｂ＋の第７のセットに接続されてもよい。第４の電源８４０は、その負の端子を介して、接続点８４５において、２つのスイッチ８４４Ａ−、８４４Ｂ−の第８のセットに接続されてもよい。２つのスイッチの第７のセット８４４Ａ＋、８４４Ｂ＋、および２つのスイッチの第８のセット８４４Ａ−、８４４Ｂ−の各々は、少なくとも１つのコントローラ（図８には示されていない）によって制御されてもよく、これは、例として、プロセッサであってもよい。

スイッチのセットは、「Ａ＋スイッチ」、「Ａ−スイッチ」、「Ｂ＋スイッチ」、および「Ｂ−スイッチ」を有するものとして説明することができ、例えば、スイッチ８３４Ａ＋、８３４Ａ−、８３４Ｂ＋、および８３４Ｂ−は、スイッチのセットを備える。スイッチの所与のセットは、以下の表１に示す状態を有し得る。

Ａ＋スイッチ、Ａ−スイッチ、Ｂ＋スイッチ、およびＢ−スイッチの４つ全てが開いている場合、端子８５０、８６０のいずれにも電力が出力されないことが理解される。スイッチ８１４Ａ＋、８２４Ａ＋、８３４Ａ＋、および８４４Ａ＋は、対応するスイッチ８１４Ａ−、８２４Ａ−、８３４Ａ−、および８４４Ａ−と同様に、任意のペアの電源８１０、８２０、８３０、８４０を並列に接続でき、追加の電力レベルを可能にする。したがって、電源８１０、８２０、８３０、８４０によってスイッチされたこれらに印加される電圧および／または電流は、加算的に結合され、正および負の端子８５０において出力される。同様に、スイッチ８１４Ｂ＋、８２４Ｂ＋、８３４Ｂ＋、および８４４Ｂ＋は、対応するスイッチ８１４Ｂ−、８２４Ｂ−、８３４Ｂ−、および８４４Ｂ−と同様に、並列に接続されている。したがって、電源８１０、８２０、８３０、８４０によってスイッチされたこれらに印加される電圧および／または電流は、加算的に結合され、正および負の端子８６０において出力される。

ここで、図８の１つの例示的な構成を示す図９を参照すると、スイッチ８１４Ａ＋、８１４Ａ−、８２４Ａ＋、８２４Ａ−が閉じており、一方、スイッチ８１４Ｂ＋、８１４Ｂ−、８２４Ｂ＋、８２４Ｂ−、８３４Ａ＋、８３４Ａ−、８４４Ａ＋、および８４４Ａ−が開いている。したがって、図１の例のように、電源８１０、８２０、８３０、８４０の各々が２５ＫＷを提供する場合、５０ＫＷが端子８５０に提供され、０ＫＷが端子８６０に提供される。第２の例（図示せず）として、スイッチ８１４Ａ＋、８１４Ａ−、８１４Ｂ＋、および８１４Ｂ−が閉じている（そして残りのスイッチが開いている）場合、２５ＫＷが端子８５０に提供され、２５ＫＷが端子８６０に提供される。第３の例（図示せず）として、電源８１０、８４０が１５ＫＷを提供し、電源８２０、８３０が２５ＫＷを提供し、例えば、スイッチ８１４Ａ＋、８１４Ａ−、８２４Ａ＋、および８２４Ａ−、８１４Ｂ＋、８１４Ｂ−、８２４Ｂ＋、および８２４Ｂ−が閉じている（そして残りのスイッチが開いている）場合、４０ＫＷが端子８５０に提供され、４０ＫＷが端子８６０に提供される。

ここで図１０を参照すると、これは、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーションにおける電力段割り当てのための１つの動作方法のフローチャートである。図６〜図９の上記の考察に沿って、図１０の考察の目的のために、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーション１１００、より具体的には、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気充電ポイント１１０１は、２つの電気自動車（例えば、図１１Ａ〜図１１Ｄの第１の電気自動車１１２１と第２の電気自動車１１３１）間で割り当ることができる４つの電力段を有すると仮定している。電気自動車充電ステーション（図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーションなど）および電力段の他の構成は、本明細書の考察から推定することができる。

ステップ１００１−Ａおよび１００１−Ｂにおいて、図１１Ａ〜図１１Ｄの充電ポイント１１０１で充電される電気自動車は存在しない。第１の時間（図１２の時間ｔ_１に対応し得る）において、第１の電気自動車ＥＶ１は、充電ポイント（例えば、図１１Ａ〜図１１Ｄの充電ポイント１１０１）に接続してもよい（ステップ１０１１−Ａ）。第１の電気自動車ＥＶ１がステップ１０１１−Ａにおいて充電ポイント１１０１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に接続するときに、マイクロコントローラを含み得る第１のプロセッサがステップ１０２１−Ａを実行し、第１の電気自動車ＥＶ１を充電するために使用する電力段の数を決定してもよい。例えば、第１の電気自動車ＥＶ１が充電に６０ ＫＷを必要とし、２５ＫＷの４つの電力段が利用可能な場合（ステップ１０３０でプロセッサによって説明されるように）、４つの電力段のうちの３つ（合計７５ＫＷを提供し得る）は、「プル」方式で第１の電気自動車ＥＶ１によって取得されてもよい（ステップ１０２５−Ａ）。つまり、第１の電気自動車ＥＶ１は、必要に応じて利用可能なプル段を取得（「プル」）する。

第１の電気自動車ＥＶ１を充電するために電力段の数が割り当てられると、ステップ１０３１−Ａにおいて、第１の電気自動車ＥＶ１は充電を開始する。

その後、第２の時間（例えば、図１２の時間ｔ_２とほぼ一致する）において、第２の電気自動車ＥＶ２、例えば、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）、第２の電気自動車ＥＶ２は、ステップ１０１１−Ｂにおいて、電気充電ポイント１１０１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に接続する。マイクロコントローラを備え得る第２のプロセッサは、ステップ１０２１−Ａを実行し、第２の電気自動車ＥＶ２を充電するために使用する電力段の数を決定してもよい。いくつかの実施形態では、第２のプロセッサは、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に配設されてもよい。代替的な実施形態では、第２のプロセッサは、充電ポイント１１０１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に配設されてもよい。いくつかの実施形態では、第１のプロセッサおよび第２のプロセッサは、同じプロセッサを備えてもよい。

ステップ１０２１−Ｂにおいて、（上述したように、ステップ１０３０で説明したように）残りの利用可能な電力段の数に応じて、任意の所与の時間で利用可能な電力段によって提供され得る電力の最大量を超えない量の電力が、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に提供されてもよい。例えば、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）が完全に充電するのに３５ＫＷを必要とするが、本実施例のように、４つの電力段のうちの３つが第１の電気自動車１１２１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）によってすでに使用されている場合。第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）用には２５ＫＷしか残っておらず、したがって、残りの１つの電力段を第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に提供することができる。しかしながら、２つの利用可能な電力段がある場合、２つの利用可能な電力段の両方が、第２の電気自動車１１３１に提供されてもよい（図１１Ａ〜図１１Ｄ）。上記のように、ステップ１０２５−Ａを参照して、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に第２のプロセッサがある場合、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）は、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に利用可能な電力段をプルしてもよい（ステップ１０２５−Ｂ）。あるいは、第２のプロセッサが、例えば、充電ポイント１１０１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）に配設される場合、利用可能な電力段は、充電ポイント１１０１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）によって、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）を充電するように割り当てられてもよい。ステップ１０３１−Ｂにおいて、第２の電気自動車１１３１（図１１）は充電を開始する。

ステップ１０４１−Ａおよび１０４１−Ｂにおいて、第１のプロセッサおよび第２のプロセッサは、第１の電気自動車１１２１および第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄの両方）の各々を充電するために提供される電力段の数を再評価してもよい。上記の例では、第１の電気自動車１１２１は、ステップ１０２５−Ａにおいて、３つの電力段を割り当てられると記載した。残りの１つの電力段は、ステップ１０２５−Ｂにおいて、第２の電気自動車１１３１に割り当てられた。しばらく後の時間（図１２の時間ｔ_３に対応し得る）において、第１の電気自動車１１２１は、３つの電力段をもはや必要としないように十分に充電されてもよい（例えば、ここでは２つで十分であり得る）。したがって、ステップ１０４１−Ａにおいて、第１の電気自動車１１２１によって必要とされない１つの電力段は、ここで、電力段の「利用可能なプール」に戻されてもよい。次に、ここで利用可能な新たな電力段は、ステップ１０４１−Ｂにおいて、第２の電気自動車１１３１に提供されてもよい。任意の所与の時間における充電要件および利用可能な電力段の再評価は、第１のプロセッサと第２のプロセッサとの両方によって、反復的に（すなわち、ステップ１０５１−Ａおよび１０５１−Ｂのように、ループとして）実施されてもよい。必要とされなくなった／利用可能になった電力段は、「利用可能なプール」に「プッシュ」され（ステップ１０５３−Ａおよび１０５３−Ｂ）、かつ／または電力段を必要とする電気自動車に「プル」される（ステップ１０５７−Ａおよび１０５７−Ｂ）（例えば、図１２の時間ｔ_４において、第１の電気自動車ＥＶ１は、必要とされなくなった電力段を「利用可能なプール」に「プッシュ」し、新たに解放された電力段は、それに応じて、第２の電気自動車ＥＶ２に「プル」される）。

ステップ１０５３−Ａおよび１０５３−Ｂのように「プッシュ」されている電力段の一例として、電力段は、スイッチングネットワークを介して、もはや必要としない電気自動車（例えば、ＥＶ１）から切断されてもよく、その結果、電力段は、別の電気自動車（例えば、ＥＶ２）に電力を提供するために使用され得る電力段の「利用可能なプール」に解放されてもよい。

ステップ１０５７−Ａおよび１０５７−Ｂのように「プル」されている電力段の一例として、利用可能な電力段の「利用可能なプール」からの１つ（または複数）の電力段は、スイッチングネットワークを介して、電気自動車（例えば、ＥＶ１またはＥＶ２）に接続されてもよく、その結果、電力段はここで、電気自動車に電力を提供してもよい。

さらに後の時間（図１２の時間ｔ_５に対応する）において、第１の電気自動車ＥＶ１は完全に充電され（ステップ１０６１−Ａ）、第１の電気自動車ＥＶ１がまだ利用している電力段を電力段の「利用可能なプール」にプッシュして戻してもよい（ステップ１０６３−Ａ）。この段階で、第１の電気自動車ＥＶ１は、図１１Ａ〜図１１Ｄの充電ポイント１１０１において充電されるためにもはや存在しない。次に、第１の充電ポイントは、状態１００１−Ａに戻り、すなわち、電気自動車は存在しない。これに応じて、別の時間で、第２の電気自動車ＥＶ２は完全に充電され（ステップ１０６１−Ｂ）、それがまだ利用している電力段を電力段の「利用可能なプール」にプッシュして戻す（１０６３−Ｂ）。次に、第２の充電ポイントは状態１００１−Ｂに戻る、すなわち、電気自動車は存在しない。

電池充電のための記載されたシステムの一例として、ここで図１１Ａ〜図１１Ｄを参照すると、図１１Ａ〜図１１Ｄは、様々な自動車が充電するときの電気自動車充電ステーション１１００を経時的に示す一連の図面を示す。電気自動車充電ステーション１１００は、充電ベイ１１２０および充電ベイ１１３０の２つの充電ベイを効果的に作成するように配設された充電ポイント（または電気自動車充電ポイント）１１０１を有してもよい。２つの充電ベイ１１２０および１１３０の各々は、電気自動車を充電ポイント１１０１に取り付けることを可能にするために提供されるケーブル１１２５、１１３５を有してもよい。図１１Ａに示される第１の時間において、第１の電気自動車１１２１は、充電ベイ１１２０を占有してもよく、ケーブル１１２５を介して充電ポイント１１０１に取り付けられてもよい。一例として、電気自動車充電ステーション１１００は、その各々が２５ＫＷを提供することができる４つの電源を有してもよい。したがって、電気自動車充電ステーション１１００は、１００ＫＷのピーク電力を提供することができる可能性がある。例として、第１の電気自動車１１２１が電気自動車充電ポイント１１０１から４０ＫＷを受け取る必要がある場合、５０ＫＷを提供するために２５ＫＷの２つの電源が必要になる。図１１Ａに示されている時間よりも遅い、図１１Ｂに示されている第２の時間において、第２の電気自動車１１３１は、電気自動車充電ステーション１１００に充電するために到着する。第２の電気自動車１１３１は、以前は占有されていなかった充電ベイ１１３０を占有することができる。ケーブル１１３５は、第２の電気自動車１１３１と充電ポイント１１０１との間を接続してもよい。例えば、第２の電気自動車１１３１が充電するために６０ＫＷを必要とし、この時間までに、第１の電気自動車１１２１が完全に充電するために１５ＫＷしか必要としない場合、電気自動車充電ポイント１１０１は、３つの電源から第２の電気自動車１１３１に６０ＫＷを提供するようにそれ自体を再構成し、第１の電気自動車１１２１を１つの電源のみから電力を受け取るように減少させることができる。

図１１Ｂに示したものよりも後の図１１Ｃに示した第３の時間において、第２の電気自動車１１３１は、ケーブル１１３５を介して充電ポイント１１０１に取り付けられたまま、電気自動車充電ステーション１１００にとどまってもよい。完全に充電された第１の電気自動車１１２１は、電気自動車充電ステーション１１００から出発し、図１１Ｃにはもはや見られない。最後に、第４の時間において、完全に充電された第２の電気自動車１１３１は、電気自動車充電ステーション１１００から出発し、図１１Ｄにはもはや見られない。

ここで図１２を参照すると、図１２は、例えば、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーション１１００内の２つの充電ベイ１１２０、１１３０間の電力の動的な再分配のグラフ表示である。上のグラフは、電気自動車（例えば、ＥＶ１）に提供される電力を示し、下のグラフは、別の電気自動車（例えば、ＥＶ２）に提供される電力を示す。２つの異なる時間軸が表示されているが、２つのグラフでは時間は同じであってもよい。各グラフは、０〜１００ＫＷの範囲で実行される独自の電力軸を有する（前の例に合わせて）。たとえこれらの実施例では、各グラフが０〜１００ＫＷで実行されると記載されていても、各グラフは、各電気自動車に提供される電気自動車充電ステーション１１００において利用可能な充電電力のパーセンテージを示すものと考えられてもよいことが理解されよう。したがって、（以下に詳細に記載するように）時間ｔ_３において、電気自動車ＥＶ１およびＥＶ２の各々が、例では、５０ＫＷを受け取ってもよい場合、電気自動車充電ステーション１１００によって提供される１００％の利用可能な電力のうち、ＥＶ１は、利用可能な電力の５０％まで受け取っており、ＥＶ２は、利用可能な電力の５０％まで受け取っていると言っても等しく正確であろう。

時間ｔ_１において、第１の電気自動車ＥＶ１、例えば、第１の電気自動車１１２１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）は、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーション１１００の充電ポイント１１０１において充電を開始することができる。この例では、第１の電気自動車ＥＶ１は６０ＫＷを必要とする。したがって、第１の電気自動車ＥＶ１を充電するために、３つの２５ＫＷ（すなわち、７５ＫＷ）の電力段が提供されてもよい。時間ｔ_２において、第２の電気自動車ＥＶ２、例えば、第２の電気自動車１１３１（図１１Ａ〜図１１Ｄ）は、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーション１１００において充電を開始することができる。第１の電気自動車ＥＶ１は３つの電力段のみを使用しているので、第４の電力段が利用可能であってもよく、第２の電気自動車ＥＶ２を充電するために提供されてもよい。したがって、ＥＶ１を充電する電力を経時的に示す上のグラフは、ＥＶ１に提供される電力の量（例えば、７５ＫＷ）が時間ｔ_２において一定のままであることを示している。同様に、ＥＶ２を充電する電力を経時的に示す下のグラフは、ＥＶ２が時間ｔ_２において２５ ＫＷの電力を受け取っていることを示している。

時間ｔ_３において、第１の電気自動車ＥＶ１は部分的に充電されており、したがって、図１１Ａ〜図１１Ｄの電気自動車充電ステーション１１００において他の電気自動車を充電する必要性に応じて、電気自動車充電ステーション１１００は、したがって、他のそのような電気自動車（例えば、ＥＶ２）を充電することに対応するために、電力段を再割り当てしてもよい。例として、以前は電気自動車充電ステーション１１００が３つの電力段、すなわち、最大７５ＫＷをＥＶ１に提供していたにもかかわらず、電気自動車充電ステーション１１００は、２５〜５０ＫＷを提供するように、すなわち２つの充電段を提供するように、提供する段の数をここで減少させてもよい。したがって、第１の電気自動車ＥＶ１は、ここで５０ＫＷ（すなわち２つの電力段）が提供され、第１の電気自動車ＥＶ１に割り当てられていた電力段のうちの１つは、ここで第２の電気自動車ＥＶ２の充電に提供されるように利用可能である。提供される電力段の数を減少させるという決定は、ビジネス上の決定であってもよく、例えば、ＥＶ２のドライバがより多くの充電を受け取るために割増料金を支払ってもよく、または電気自動車充電ステーション１１００がＥＶ１およびＥＶ２のドライバとビジネス上の関係を有している場合、ＥＶ２のドライバがＥＶ１のドライバよりも高いレベルのサービス契約を有していてもよい。あるいは、ＥＶ１に提供される電力段を犠牲にしてＥＶ２により多くの電力段を提供する決定は、効率性に基づいていてもよい−例えば、電力段の定期的な再割り当てがある場合、より多くの顧客がより短い時間でサービスを受けてもよい。電気自動車充電ステーション１１００において充電段階を再割り当てするための他の適切な方法およびシステムは、当業者によって決定されてもよい。

時間ｔ_４において、第１の電気自動車ＥＶ１は、その充電ニーズがここで充電するために２５ＫＷ未満となるように充電した（すなわち、その充電ニーズは０〜２５ＫＷである）。したがって、第１の電気自動車ＥＶ１は、２５ＫＷ（１つの電力段）が提供されてもよく、第１の電気自動車ＥＶ１に割り当てられた電力段のうちの１つは、ここで第２の電気自動車ＥＶ２を充電するために提供されるように利用可能であってもよい。時間ｔ_５において、第１の電気自動車ＥＶ１は、充電を終了してもよい。第２の電気自動車ＥＶ２は、既に受け取っているよりも多くの電力を必要としないので、第４の電力段は、第３の電気自動車ＥＶ３のために利用可能なままである。

当業者は、本明細書に開示される発明の態様が、以下の条項のいずれかにあるような方法またはシステムを含むことを理解するであろう。
条項
１．電力変換器であって、少なくとも１つの固定電圧変換モジュールであって、アクティブモードまたはバイパスモードで動作するように構成され、かつアクティブモードにあるときに、第１の入力端子において入力電圧を受け取り、第１の出力端子において入力電圧を実質的に固定された出力電圧に変換するように、かつバイパスモードにあるときに第１の出力端子において実質的にゼロボルトを出力するように構成されている、少なくとも１つの固定電圧変換モジュールと、調節可能な変換モジュールであって、調節可能な変換モジュールが、第２の入力端子において入力電圧を受け取るように、かつ第２の出力端子に置いて調節可能な出力電圧を調節するように構成されており、第１の出力端子および第２の出力端子が直列に接続されており、第１の出力端子および第２の出力端子の結合された出力が、電力変換器の出力端子における出力を含む、調節可能な変換モジュールと、コントローラであって、電力変換器の出力端子にわたって接続された負荷によって必要とされる負荷電圧および負荷電流のうちの少なくとも１つに応答して、少なくとも１つの固定電圧変換モジュールをアクティブ化し、調節可能な変換モジュールを制御するように構成されている、コントローラと、を備える、電力変換器。
２．負荷電圧が実質的に一定の電圧である、条項１に記載の電力変換器。
３．負荷電流が実質的に一定の電流である、条項１または条項２に記載の電力変換器。
４．負荷が電池である、条項１〜３のいずれかに記載の電力変換器。
５．第１の入力端子が第１の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項１〜４のいずれかに記載の電力変換器。
６．第２の入力端子が第２の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項１〜５のいずれかに記載の電力変換器。
７．負荷が、スーパーコンデンサ、フライホイール、または超伝導磁気エネルギー貯蔵（ＳＭＥＳ）システムのうちの少なくとも１つを備える、条項１〜６のいずれかに記載の電力変換器。
８．コントローラが、少なくとも１つの固定電圧変換モジュールを選択的に起動するように、かつ負荷に結合電圧を提供するように調節可能な変換モジュールを動作させるように構成されており、結合電圧が、調節可能な出力電圧、調節可能な出力電圧および固定出力電圧の整数倍、または固定出力電圧の整数倍のうちの１つを含む、条項１〜７のいずれかに記載の電力変換器。
９．少なくとも１つの固定電圧変換モジュールが、第１の出力端子にわたって接続されたスイッチを含み、スイッチが、バイパスモードでオンになり、スイッチが、アクティブモードでオフになる、条項１〜８のいずれかに記載の電力変換器。
１０．少なくとも１つの固定電圧変換モジュール、調節可能な変換モジュール、およびコントローラが、互いに動作可能に接続され、かつハウジングに取り付けられている、条項１〜９のいずれかに記載の電力変換器。
１１．少なくとも１つの固定電圧変換モジュールが、複数の固定電圧変換モジュールを備え、各固定電圧変換モジュールが、複数の固定電圧変換モジュールの互いと同じ電圧を出力する、条項１〜１０のいずれかに記載の電力変換器。
１２．少なくとも１つの固定電圧変換モジュールが、複数の固定電圧変換モジュールを備え、少なくとも１つの固定電圧変換モジュールが、複数の固定電圧変換モジュールのうちの少なくとも１つの電圧変換モジュールと同じ電圧を出力する、条項１〜１１のいずれかに記載の電力変換器。
１３．少なくとも１つの固定電圧変換モジュールが、複数の固定電圧変換モジュールを備え、複数の固定電圧変換モジュールの各１つが、異なる電圧を出力する、条項１〜１２のいずれかに記載の電力変換器。
１４．少なくとも１つの固定電圧変換モジュールによって出力される電圧が、実質的に２の累乗である、条項１〜１３のいずれかに記載の電力変換器。
１５．電力変換器のための方法であって、電力変換器が、第２の出力端子と第２の入力端子とを備える調節可能な変換モジュールに接続された第１の出力端子と第１の入力端子とを含む変換モジュールを含み、第１の出力端子および第２の出力端子が直列に接続されて直列ストリングを形成し、第１の入力端子および第２の入力端子が、入力電圧に接続可能であり、方法が、負荷の電気的パラメータを検知することと、変換モジュールへの入力電圧を第１の出力端子にわたる固定出力電圧に変換することと、調整可能な変換モジュールを使用して、第２の出力端子における入力電圧を調整可能な電圧に変換することと、結合直列ストリングを負荷に提供することと、を含む、方法。
１６．結合直列ストリング電圧を提供することが、第１の出力端子にわたって接続されたスイッチをオンになるようにアクティブ化することを含む、条項１５に記載の方法。
１７．アクティブ化することが、第１の出力端子にわたって実質的にゼロの電圧が提供される、条項１５または条項１６に記載の方法。
１８．結合直列ストリング電圧を提供することは、第１の出力端子にわたって接続されたスイッチをオンになるようにアクティブ化することを含み、オフにアクティブ化されたスイッチが、第２の出力端子にわたって調節可能な出力電圧を提供する、条項１５〜１７のいずれかに記載の方法。
１９．アクティブ化することが、第２の出力端子にわたって実質的にゼロの電圧を提供する、条項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
２０．検知することが、負荷に動作可能に取り付けられたセンサによるものであり、負荷が電池であり、結合直列ストリング電圧が、センサによって検知された電池の充電状態に応答する、条項１５〜１９のいずれかに記載の方法。
２１．第１の入力端子が、第１の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項１５〜２０のいずれかに記載の方法。
２２．第２の入力端子が第２の出力端子からガルバニック絶縁される、条項１５〜２１のいずれかに記載の方法。
２３．負荷が、スーパーコンデンサ、フライホイール、または超伝導磁気エネルギー貯蔵器（ＳＭＥＳ）または電池のうちの少なくとも１つを備える、条項１５〜２２のいずれかに記載の方法。
２４．検知することが、直列ストリングを負荷に接続しないことによるものである、条項１５〜２３のいずれかに記載の方法。
２５．変換モジュール、調節可能な変換モジュール、ならびに変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールを制御するように構成されたコントローラが、互いに動作可能に接続され、かつハウジングに取り付けられている、条項１５〜２４のいずれかに記載の方法。
２６．結合直列ストリング電圧が、提供することに応答して負荷によって必要とされる電圧よりも実質的に大きいかまたはそれに等しい、条項１５〜２５のいずれかに記載の方法。
２７．電力変換器であって、少なくとも１つの変換モジュールであって、少なくとも１つの変換モジュールが、アクティブモードまたはバイパスモードで動作するように構成されており、少なくとも１つの変換モジュールが、アクティブモードにあるときに、第１の入力端子において入力電圧を受け取り、第１の出力端子において入力電圧を固定出力電圧に変換するように、かつバイパスモードにあるときに、第１の出力端子にわたって実質的にゼロボルトを出力するように構成されている、少なくとも１つの変換モジュールと、調節可能な変換モジュールであって、第２の入力端子において入力電圧を受け取るように、かつ第２出力端子において入力電圧を調節可能な出力電圧に変換するように構成されている、調節可能な変換モジュールであって、第１の出力端子および第２の出力端子が直列に接続されて直列ストリングを形成する調節可能な変換モジュールと、コントローラであって、少なくとも１つの変換モジュールをアクティブモードまたはバイパスモードにあるように選択的にアクティブ化するように、かつ負荷電圧および負荷電流のうちの少なくとも１つに応答して調節可能な変換モジュールを制御するように構成されている、コントローラと、を備える、電力変換器。
２８．第１の入力端子および第２の入力端子が、並列に接続されている、条項２７に記載の電力変換器。
２９．必要とされる負荷電圧が一定の電圧である、条項２７または条項２８に記載の電力変換器。
３０．必要とされる負荷電流が一定の電流である、条項２７〜２９のいずれかに記載の電力変換器。
３１．電力変換器が、第１の出力端子および第２の出力端子の結合電圧を出力するように構成された主出力端子を備える、条項２７〜３０のいずれかに記載の電力変換器。
３２．主出力端子が、電池に接続されるように構成されている、条項２７〜３１に記載の電力変換器。
３３．負荷に動作可能に取り付けられたセンサをさらに備える、条項２７〜３２のいずれかに記載の電力変換器。
３４．負荷が電池である、条項２７〜３３のいずれかに記載の電力変換器。
３５．負荷電圧が、センサによって検知された電池の充電状態に応答する、条項３４に記載の電力変換器。
３６．負荷電流が、センサによって検知された電池の充電状態に応答する、条項３４に記載の電力変換器。
３７．コントローラが、ベースライン電圧を提供するために少なくとも１つの変換モジュールのうちの１つ以上を選択的にアクティブ化するように、かつ電池の電圧に対応する結合電圧を提供するために調節可能な変換モジュールを動作させるように構成されている、条項３４に記載の電力変換器。
３８．第１の入力端子が、第２の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項２７〜３７のいずれかに記載の電力変換器。
３９．第２の入力端子が、第２の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項２７〜３８のいずれかに記載の電力変換器。
４０．負荷が、スーパーコンデンサ、フライホイール、超伝導磁気エネルギー貯蔵器（ＳＭＥＳ）、または電池のうちの少なくとも１つを備える、条項２７〜３９のいずれかに記載の電力変換器。
４１．コントローラが、少なくとも１つの変換モジュールのうちの少なくとも１つの変換モジュールを選択的にアクティブ化するように、かつ結合電圧を負荷に提供するように調節可能な変換モジュールを動作させるように構成されており、結合電圧が、調節可能な出力電圧、調節可能な出力電圧と固定出力電圧、または固定出力電圧のうちの１つを含む、条項２７〜４０のいずれかに記載の電力変換器。
４２．少なくとも１つの変換モジュールが、第１の出力端子にわたって接続された少なくとも１つのスイッチを備え、スイッチが、バイパスモードでオンにアクティブ化され、アクティブモードでオフにアクティブ化される、条項２７〜４１のいずれかに記載の電力変換器。
４３．少なくとも１つのスイッチが、少なくとも１つの変換モジュールのパワートレインの一部である、条項２７〜４２のいずれかに記載の電力変換器。
４４．少なくとも１つの変換モジュール、調節可能な変換モジュール、およびコントローラが、互いに動作可能に接続され、かつハウジングに取り付けられている、条項２７〜４３のいずれかに記載の電力変換器。
４５．少なくとも１つの変換モジュール、調節可能な変換モジュール、およびコントローラが、単一のハウジング内に配設されている、条項２７〜４４のいずれかに記載の電力変換器。
４６．方法であって、負荷の電気パラメータを検知することと、少なくとも１つの変換モジュールに提供される入力電圧入力を、少なくとも１つの変換モジュールの第１の出力端子における固定出力電圧に変換することと、調節可能な変換モジュールに提供される入力電圧を、調節可能な変換モジュールの第２の出力端子における調節可能な出力電圧に変換することであって、第１の出力端子および第２の出力端子が直列に接続され、それによって直列ストリングを形成し、かつ検知することに応答して直列ストリングを負荷に接続することによって、結合電圧を負荷に提供することと、を含み、提供することが、少なくとも１つの変換モジュールをバイパスすることによって調整可能な出力電圧を提供すること、調整可能な出力電圧と固定出力電圧との合計を提供すること、または調整可能な変換モジュールをバイパスすることによって固定出力電圧を提供することのうちの少なくとも１つを含む、方法。
４７．少なくとも１つの変換モジュールのバイパスが、第１の出力端子にわたって接続されたスイッチをオンになるようにアクティブ化することによって行われる、条項４６に記載の方法。
４８．スイッチをオンになるようにアクティブ化することが、少なくとも１つの変換モジュールに第１の出力端子にわたって実質的にゼロの電圧を提供する、条項４６または４７に記載の方法。
４９．第１の出力端子にわたって接続されたスイッチをオフになるように設定することによって少なくとも１つの変換モジュールをアクティブ化し、それによって第１の出力端子にわたって固定出力電圧を提供することをさらに含む、条項４６〜４８のいずれかに記載の方法。
５０．少なくとも１つの変換モジュールをバイパスすることが、第１の出力端子にわたって接続されたスイッチをオフになるように設定することによって実施され、オフに設定されたスイッチが、第２の出力端子にわたって調節可能な出力電圧を提供する、条項４６〜４９のいずれかに記載の方法。
５１．負荷が電池である、条項４６〜５０のいずれかに記載の方法。
５２．検知することがセンサによるものであることをさらに含み、センサが、負荷に動作可能に取り付けられている、条項４６〜５１のいずれかに記載の方法。
５３．負荷が電池である、条項５２に記載の方法。
５４．結合電圧が、センサによって検知された電池の充電状態に応答する、条項５３に記載の方法。
５５．少なくとも１つの変換モジュールの第１の入力端子が、第１の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項４６〜５４のいずれかに記載の方法。
５６．調節可能な変換モジュールの第２の入力端子が、第２の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項４６〜５５のいずれかに記載の方法。
５７．負荷が、スーパーコンデンサ、フライホイール、または超伝導磁気エネルギー貯蔵器（ＳＭＥＳ）または電池のうちの少なくとも１つを備える、条項４６〜５６のいずれかに記載の方法。
５８．変換モジュール、調節可能な変換モジュール、ならびに変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールを制御するように構成されたコントローラが、互いに動作可能に接続され、かつハウジングに取り付けられている、条項４６〜５７のいずれかに記載の方法。
５９．結合電圧が、負荷によって必要とされる電圧よりも大きいかまたはそれに等しい、条項４６〜５８のいずれかに記載の方法。
６０．電圧変換器であって、電源電圧に接続するように構成された入力端子と、第２の電圧変換器の出力端子に直列に接続するように構成された第１の出力端子と、負荷に接続するように構成された第２の出力端子と、出力端子間に短絡を確立するスイッチを含むバイパス回路と、を備え、電圧変換器が、第１の出力端子と第２の出力端子との間に出力電圧が確立されるアクティブモードと、バイパス回路のスイッチが閉じ、それによって電源電圧を遮断するバイパスモードとを含む、電圧変換器。
６１．出力電圧が、実質的に固定された電圧を含む、条項６０に記載の電圧変換器。
６２．出力電圧が、可変電圧を含む、条項６０に記載の電圧変換器。
６３．負荷が電池を含む、条項６０〜６２のいずれかに記載の電圧変換器。
６４．入力端子が、第１の出力端子および第２の出力端子からガルバニック絶縁されている、条項６０〜６３のいずれかに記載の電圧変換器。
６５．負荷が、スーパーコンデンサ、フライホイール、または超伝導磁気エネルギー貯蔵（ＳＭＥＳ）システムの１つのうちの少なくとも１つを備える、条項６０〜６４のいずれかに記載の電圧変換器。
６６．コントローラが、スイッチを作動させ、それによって電圧変換器をアクティブモードまたはバイパスモードのいずれかのモードにさせる、条項６０〜６５のいずれかに記載の電圧変換器。
６７．第２の電圧変換器が、固定電圧を出力する、条項６０〜６６のいずれかに記載の電圧変換器。
６８．システムであって、電気エネルギーを出力するための少なくとも２ペアの出力端子であって、少なくとも２ペアの出力端子の各々が、正の出力端子および負の出力端子を含む、少なくとも２ペアの出力端子と、少なくとも２ペアの出力端子のうちの少なくとも１ペアの出力端子に選択的に電気エネルギーを供給するためのスイッチングネットワークと、少なくとも２つの電力段であって、少なくとも２つの電力段の各々が、少なくとも１つの電源および１つの電圧源を含む、少なくとも２つの電力段と、スイッチングネットワークを制御するためのコントローラと、備え、システムが、少なくとも２ペアの出力端子のうちの少なくとも１つにおける電気エネルギー出力を含む、システム。
６９．スイッチングネットワークが、少なくとも２つの電力段と少なくとも２ペアの出力端子の２つの正の端子との間に配節された第１のスイッチングネットワークと、少なくとも２つの電力段と少なくとも２ペアの出力端子の２つの負の端子との間に配設された第２のスイッチングネットワークとを備える、条項６８に記載のシステム。
７０．少なくとも２つの電力段から熱を伝導するように配設されたヒートシンクをさらに備える、条項６８および６９のいずれかに記載のシステム。
７１．少なくとも２ペアの出力端子のうちの少なくとも１つにおける電気エネルギー出力が、電池を充電するために使用される、条項６８〜７０のいずれかに記載のシステム。
７２．電池が、電気自動車の電池を備える、条項７１に記載のシステム。
７３．コントローラが、少なくとも２ペアの出力端子間で電力を動的に再分配するように動作する、条項６８〜７２のいずれかに記載のシステム。
７４．装置であって、第１の入力電圧を受け取るように、かつ固定出力電圧を出力するように構成された第１の固定変換モジュールと、第２の入力電圧を受け取るように、かつ第２の入力電圧を調節可能な出力電圧に変換するように構成された調節可能な変換モジュールと、調節可能な変換モジュールおよび第１の固定変換モジュールを制御するように構成されたコントローラと、を備え、第１の固定変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールの入力ノードが、入力端子において互いに並列に接続されており、第１の固定変換モジュールおよび第前調節可能な変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、装置。
７５．調節可能な変換モジュールが、調節可能な変換器を備える、条項７４に記載の装置。
７６．調節可能な変換モジュールが、調節可能な変換器とカスケード接続された第２の固定変換モジュールを備える、条項７５に記載の装置。
７７．第３の固定変換モジュールをさらに備え、第１の固定変換モジュールおよび第３の固定変換モジュールの入力ノードが、互いに並列に接続されており、第１の固定変換モジュールおよび第３の固定変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、条項７４〜７６に記載の装置。
７８．負荷に出力電圧を提供するように構成された出力端子をさらに含み、出力電圧が、第１の固定変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールの出力ノードの直列接続によって形成された電圧を含む、条項７４〜７７に記載の装置。
７９．負荷が、電池、スーパーコンデンサ、フライホイール、または超伝導磁気エネルギー貯蔵（ＳＭＥＳ）システムのうちの少なくとも１つを備える、条項７８に記載の装置。
８０．装置の出力電圧が、実質的に一定の電圧である、条項７４〜７９に記載の装置。
８１．装置の出力電流が、実質的に一定の電流である、条項７４〜７９に記載の装置。
８２．出力端子が、入力端子からガルバニック絶縁されている、条項７８に記載の装置。
８３．第１の固定変換モジュールの入力ノードが、第１の固定変換モジュールの出力ノードからガルバニック絶縁されており、調節可能な変換モジュールの入力ノードが、調節可能な変換モジュールの出力ノードからガルバニック絶縁されている、条項８２に記載の装置。
８４．調節可能な変換モジュールが、フライバック変換器またはフォワード変換器を備える、条項７４〜８３に記載の装置。
８５．調節可能な変換モジュールが、降圧変換器にカスケード接続された絶縁固定電圧変換モジュールを備える、条項７７に記載の装置。
８６．第１の固定変換モジュールが、デュアルアクティブブリッジ変換器を備える、条項７４〜８５に記載の装置。
８７．コントローラが、アクティブモードまたはバイパスモードで第１の固定変換モジュールを選択的に動作させるように構成されている、条項７４〜８６に記載の装置。
８８．複数の固定変換モジュールをさらに備え、コントローラが、負荷電圧を出力するために、アクティブモードまたはバイパスモードで複数の固定変換モジュールの各々を選択的に動作させるように構成されている、条項７４〜８７に記載の装置。
８９．方法であって、第１の固定変換モジュールにおいて第１の入力電圧を受け取ることであって、第１の固定変換モジュールが、固定出力電圧を出力するように構成されている、受け取ることと、第２の入力電圧を調節可能な変換モジュールにおいて受け取ることであって、調節可能な変換モジュールが、第２の入力電圧を調節可能な出力電圧に変換するように構成されている、受け取ることと、調節可能な変換モジュールおよび第１の固定変換モジュールを制御することと、を含み、第１の固定変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールの入力ノードが、入力端子において互いに並列に接続されており、第１の固定変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、方法。
９０．調節可能な変換モジュールが、調節可能な変換器を備える、条項８９に記載の方法。
９１．調節可能な変換モジュールが、調節可能な変換器にカスケード接続された第２の固定変換モジュールを備える、条項９０に記載の方法。
９２．第３の固定変換モジュールにおいて第３の入力電圧を受け取ることをさらに含み、第１の固定変換モジュールおよび第３の固定変換モジュールの入力ノードが、互いに並列に接続されており、第１の固定変換モジュールおよび第３の固定変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、条項８９〜９１に記載の方法。
９３．負荷に出力端子で出力電圧を提供することをさらに含み、出力電圧が、第１の固定変換モジュールおよび調節可能な変換モジュールの出力ノードの直列接続によって形成された電圧を含む、条項８９〜９２に記載の方法。
９４．負荷への出力電圧が、実質的に一定の電圧である、条項８９〜９３に記載の方法。
９５．出力端子が、入力端子からガルバニック絶縁されている、条項８９〜９４に記載の方法。
９６．第１の固定変換モジュールの入力ノードが、第１の固定変換モジュールの出力ノードからガルバニック絶縁されており、調節可能な変換モジュールの入力ノードが、調節可能な変換モジュールの出力ノードからガルバニック絶縁されている、条項８９〜９５に記載の方法。
９７．調節可能な変換モジュールが、降圧変換器にカスケード接続された絶縁固定電圧変換モジュールを備える、条項８９〜９６に記載の方法。
９８．第１の固定変換モジュールをアクティブモードまたはバイパスモードで選択的に動作させることをさらに含む、条項８９〜９７に記載の方法。
９９．複数の固定変換モジュールをさらに備え、コントローラが、負荷電圧を出力するために、アクティブモードまたはバイパスモードで複数の固定変換モジュールの各々を選択的に動作させるように構成されている、条項８９〜９８に記載の方法。

実施例が上述されているが、それらの実施例の特徴および／またはステップは、任意の所望の様式で組み合わせ、分割し、省略し、再配置し、修正し、かつ／または増強することができる。当業者は、様々な変更、修正、および改良を容易に思いつくであろう。そのような変更、修正、および改善は、本明細書で明示的に述べられていないが、本明細書の一部であることが意図されており、本開示の趣旨および範囲内にあることが意図されている。したがって、前述の説明は、例示に過ぎず、限定的ではない。

Claims (15)

1. 装置であって、
   第１の入力電圧を受け取るように、かつ固定出力電圧を出力するように構成された第１の固定変換モジュールと、
   第２の入力電圧を受け取るように、かつ前記第２の入力電圧を調節可能な出力電圧に変換するように構成された調節可能な変換モジュールと、
   前記調節可能な変換モジュールおよび前記第１の固定変換モジュールを制御するように構成されたコントローラと、を備え、
   前記第１の固定変換モジュールおよび前記調節可能な変換モジュールの入力ノードが、入力端子において互いに並列に接続されており、前記第１の固定変換モジュールおよび前記調節可能な変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、装置。
2. 前記調節可能な変換モジュールが、調節可能な変換器を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記調節可能な変換モジュールが、前記調節可能な変換器にカスケード接続された第２の固定変換モジュールを備える、請求項２に記載の装置。
4. 第３の固定変換モジュールをさらに備え、前記第１の固定変換モジュールおよび前記第３の固定変換モジュールの入力ノードが、互いに並列に接続されており、前記第１の固定変換モジュールおよび前記第３の固定変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 負荷に出力電圧を提供するように構成された出力端子をさらに備え、前記出力電圧が、前記第１の固定変換モジュールおよび前記調節可能な変換モジュールの出力ノードの直列接続によって形成された電圧を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記負荷が、電池、スーパーコンデンサ、フライホイール、または超伝導磁気エネルギー貯蔵（ＳＭＥＳ）システムのうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記装置の出力電圧が、実質的に一定の電圧である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記出力端子が、前記入力端子からガルバニック絶縁されている、請求項５に記載の装置。
9. 前記第１の固定変換モジュールの前記入力ノードが、前記第１の固定変換モジュールの前記出力ノードからガルバニック絶縁されており、前記調節可能な変換モジュールの前記入力ノードが、前記調節可能な変換モジュールの前記出力ノードからガルバニック絶縁されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記調節可能な変換モジュールが、フライ降圧変換器またはフォワード変換器を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記調節可能な変換モジュールが、降圧変換器にカスケード接続された絶縁固定電圧変換モジュールを備える、請求項３に記載の装置。
12. 前記第１の固定変換モジュールが、デュアルアクティブブリッジ変換器を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記コントローラが、アクティブモードまたはバイパスモードで前記第１の固定変換モジュールを選択的に動作させるように構成されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 複数の固定変換モジュールをさらに備え、前記コントローラが、負荷電圧を出力するために、アクティブモードまたはバイパスモードで前記複数の固定変換モジュールの各々を選択的に動作させるように構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 方法であって、
    第１の固定変換モジュールにおいて第１の入力電圧を受け取ることであって、前記第１の固定変換モジュールが、固定出力電圧を出力するように構成されている、受け取ることと、
    第２の入力電圧を調節可能な変換モジュールにおいて受け取ることであって、前記調節可能な変換モジュールが、前記第２の入力電圧を調節可能な出力電圧に変換するように構成されている、受け取ることと、
    前記調節可能な変換モジュールおよび前記第１の固定変換モジュールを制御することと、を含み、
    前記第１の固定変換モジュールおよび前記調節可能な変換モジュールの入力ノードが、入力端子において互いに並列に接続されており、前記第１の固定変換モジュールおよび前記調節可能な変換モジュールの出力ノードが、直列に接続されている、方法。