JP2022525901A

JP2022525901A - 適応可能な充電プロトコルをもつｅｖ充電器

Info

Publication number: JP2022525901A
Application number: JP2021556231A
Authority: JP
Inventors: イブラヒム、ピーター; ヴァヘディ、ハニ; －ユーグデシェーネ、ジャン; －アンドレフォルゲ、マルク
Original assignee: ディーシーベルインコーポレイテッド
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2022-05-20
Also published as: AU2020242485A1; MX2021011283A; CN113615032A; EP3942672A1; CA3138373A1; BR112021018224A2; US20220158464A1; EP3942672A4; WO2020186357A1; KR20210137526A

Abstract

本開示は、ＡＣポートと、前記ＡＣポートに接続され、充電パラメータを受信するための入力を有するコントローラを備える、可変電圧ＤＣ電源と、バッテリーに接続可能な充電ケーブル・コネクタと、前記コネクタ及び前記ＤＣ電源の前記入力に接続可能なインターフェースとを備える充電器を提供し、前記インターフェースは、前記充電ケーブル・コネクタを介して受信された前記バッテリーの充電パラメータに関するバッテリー管理システム電圧コマンドを、前記可変電圧ＤＣ電源のための前記入力に変換すること、又は前記バッテリーについての測定された情報から前記バッテリーのための前記充電パラメータを定義する前記可変電圧ＤＣ電源のための前記入力を生成することのいずれかを実行する。

Description

本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１９年３月１９日に出願した米国仮特許出願第６２／８２０，４７４号の優先権を主張するものである。

本出願の主題は、一般に、電力管理システムの分野に関し、より詳細には、ＥＶ充電器など、電力変換器とともに働く電力管理システムに関する。

本セクションは、特許請求の範囲に記載された本発明の背景又は文脈を与えるものである。本明細書での説明は、追求され得るが、必ずしも前に想到又は追求されたものであるとは限らない概念を含み得る。したがって、本明細書で別段に規定されていない限り、本セクションにおいて説明することは、本出願中の説明及び特許請求の範囲に対して従来技術ではなく、本セクション中に含まれることによって従来技術であるとは認められない。

ますます多くの人々が、再生可能な環境に優しいエネルギー資源を使用することに関心を持つようになるにつれて、ソーラー・パネル、電気自動車の使用がより普及するようになる。そのような技術は、たいていの場合、電力グリッド又は家庭用電気配線に接続され、それらとともに働く必要がある。さらに、１日の異なる時間についての電気料金が可変である地域では、より安価なエネルギー料金から恩恵を受けるために、消費者が彼らのエネルギーの消費及び生成を管理することができれば、電気車両及び／又は太陽エネルギーを使用することは消費者にとってより魅力的になり得る。

ソーラー・パネル又は光起電力（以下「ＰＶ：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ」）システムは、一般にＤＣ電力を生成する、公害も排出も生じないエネルギー源としての特定の利点を有する。このエネルギーを家庭用機器で使用するためには、通常、インバータが使用される。インバータは、光起電力（ＰＶ）ソーラー・パネルの可変直流（ＤＣ）出力を、商業電気グリッドに供給されるか又は地方のオフグリッド電気ネットワークによって使用され得る商用周波数交流電流（ＡＣ）に変換する、一種の電気変換器である。スタンドアロン・インバータ、グリッド結合（ｇｒｉｄ－ｔｉｅ）インバータ、バッテリー・バックアップ・インバータ、及びインテリジェント・ハイブリッド・インバータなど、ソーラー・パネルとともに使用されるいくつかのタイプのインバータがある。

太陽電気生成がないとき、ソーラー・パネルからの発電量は変動し、負荷の電気消費量と容易に同期させられないことがあるので、インテリジェント・ハイブリッド（スマート・グリッド）インバータを用いてエネルギー蓄積及び消費を管理するために、たとえば、バッテリー又は他の蓄積システム中に、後で使用するためのエネルギーを蓄積することが必要である。

さらに、電気自動車（「ＥＶ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｃａｒ」）はますます普及しつつある。国際公開（ＷＯ）第２０１９／０７１３５９号として２０１９年４月１８日に公開された通し番号ＰＣＴ／カナダ（ＣＡ）第２０１８／０５１２９１号を有する国際ＰＣＴ特許出願において本出願人によって開示されている充電器など、新しい「レベル３」充電システムは、ＡＣ電力に加えて、家庭用充電ユニットのためのＤＣ電力を与えることが可能である。ＤＣ電力を生成するにもかかわらず、ＰＶパネル出力は、ＥＶ車両のバッテリーを充電するためにＥＶ車両に直接供給され得ないと言わなければならない。

それらは、家庭用電気ネットワークを使用してＥＶを急速充電することができるので、家庭用電気ネットワークに巨大な負荷をもたらし、グリッド全体により多数の負荷をもたらし得る。このことは、レベル３充電器が働くとき、家庭用配線システムに新しい負荷をもたらし、その結果、配線システムに過負荷がかかり得ることを意味する。

同様に、いくつかのＡＣユニット又は使用頻度の高い電気器具を使用することにより、家庭の電気バジェットに大きな負担がもたらされ得る。

したがって、ユーザの家庭の電気ネットワークに過負荷をかけること及び家庭について定められたバジェットを超過することなしに、ユーザの優先度に基づいて、ユーザの電気車両を充電することを含めて、ユーザがユーザのエネルギー消費を管理することを可能にするエネルギー管理システムが必要である。

一方、ＥＶのバッテリー及びソーラー・パネルがエネルギーの良好な供給源であるということにもかかわらず、電力負荷を低減するために、及び／又はより低い可能なエネルギー料金から恩恵を得るために、ＥＶのバッテリー及びソーラー・パネルを使用することは現在困難である。

したがって、家庭のエネルギー支出を最小にするために及び／又は必要に応じて電力グリッドを助けるために、異なる負荷と供給源との間の電力を管理することが可能な電力管理システムが必要である。

国際ＰＣＴ特許出願、通し番号ＰＣＴ／カナダ（ＣＡ）第２０１８／０５１２９１号（国際公開（ＷＯ）第２０１９／０７１３５９号）

本開示は、とりわけ、本開示が与えられると当業者に明らかになるであろう、当技術分野における上述の必要性のための新規の画期的な解決策を提供する。

本開示は、ＢＭＳから受信されたプロトコルを充電器のコントローラ・ユニットに送る前にそのプロトコルを変換するためのインターフェースの使用によって、異なるＥＶとそれらのバッテリー管理システムとによって使用される異なる通信プロトコルを適応させることが可能な充電器を提供する。

本開示は、異なる通信プロトコルを用いて、同時に別個のインターフェースを使用して、２つのＥＶに電力を供給する機能をもつ充電器を提供するので、本開示はさらに有利である。

広義の一態様では、本開示は、ＡＣポートと、ＡＣポートに接続され、充電パラメータを受信するための入力を有するコントローラを備える、可変電圧ＤＣ電源と、バッテリーに接続可能な充電ケーブル・コネクタと、コネクタ及びＤＣ電源の入力に接続可能なインターフェースとを備え、インターフェースが、以下の２つのジョブのうちの１つを実行する、充電器を提供する。第１に、充電ケーブル・コネクタを介して受信されたバッテリーの充電パラメータに関するバッテリー管理システム電圧コマンドを、可変電圧ＤＣ電源のための入力に変換すること。第２に、バッテリーについての測定された情報からバッテリーのための充電パラメータを定義する可変電圧ＤＣ電源のための入力を生成すること。

いくつかの実施例では、インターフェースは、異なるタイプの通信プロトコルを変換するために交換可能であり得る。これらの通信プロトコルは、ＣＨＡｄｅＭＯ又はテスラ（Ｔｅｓｌａ）プロトコルなど、当技術分野で利用可能な任意のプロトコルであり得る。

インターフェースは、任意の他のタイプのプロトコルを働かせることにより、充電器及びそれの機能に柔軟性を与えるように設計され、プログラムされ得ることが当業者によって諒解されよう。

いくつかの実施例では、充電器は、各々が異なる通信プロトコルを用いて働くことにより、充電器が、異なるプロトコルをもつ複数の車両を同時に充電することを可能にする、２つ以上のインターフェースを有し得る。たとえば、一方のコネクタは、テスラ・ケーブルに接続し、テスラ・プロトコルを用いてＥＶを充電することができ、他方のコネクタは、ＣＨＡｄｅＭＯケーブルに接続し、テスラ・プロトコルを用いてＥＶを充電することができる。一実施例では、充電器の複数のインターフェースが同じであることにより、充電器が複数のＥＶを充電することを可能にし得る。

いくつかの実施例では、充電器はインターフェースを有し得、インターフェースは、モジュール式であり、バッテリー・タイプ又はＢＭＳプロトコルに応じて選定され得る。このことは、モジュール式インターフェースがそれの上に追加され得る、バックプレーンを有することによって行われ得るか、又は代替的に、充電器のシャシー上への直接取付けによって行われ得る。

いくつかの実施例では、充電器は、３相電源（ｐｏｗｅｒｍａｉｎｓ）から給電され、ＥＶにＤＣ充電を与え得る。代替的に、充電器は単相ＡＣ電源から給電され得る。

いくつかの実施例では、可変電圧ＤＣ電源は少なくとも１つの変換モジュールを有する。変換モジュールは、ブーストされた電圧において電力を蓄積するための少なくとも１つの高電圧キャパシタと、回路とを備える。回路は、ＡＣポートと直列に接続された少なくとも１つのインダクタと、低電圧キャパシタと、第１のＡＣ入力端子と高電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つのダイオード又は高電圧スイッチと、高電圧キャパシタの対向する端部と低電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの中間低電圧スイッチと、低電圧キャパシタの対向する端部と第２のＡＣ端子との間に接続された２つの端子低電圧スイッチとを備える。高電圧キャパシタの対向する端部にＤＣ負荷が接続され得る。回路は、回路中の電流及び／又は電圧を感知するための少なくとも１つのセンサーを有し、２つの中間低電圧スイッチと２つの端子低電圧電源スイッチとのゲート入力に接続されたコントローラをさらに含む。

一実施例では、回路のコントローラは、回路を、高電圧キャパシタの電圧がＡＣ入力のピーク電圧よりも高いブースト・モードにおいて動作させるために動作可能であり得、２つの中間低電圧電源スイッチ及び２つの端子低電圧電源スイッチは、低電圧キャパシタに存在する電圧の測定に応答して、低電圧キャパシタを高電圧キャパシタのための所望の電圧の所定の比率に維持し、このようにして高電圧キャパシタを所望の高電圧に維持するように、冗長スイッチング状態で切り替えられ、整流器回路は、ＡＣ入力上の低い高調波をもつ５レベル・アクティブ整流器として、ＤＣ負荷に給電し、電力を吸収する。

一実施例では、可変電圧ＤＣ電源は、複数の変換モジュール・ソケットを格納するシャシーを備え、モジュールの各々は回路を備え、モジュールは、ＤＣ電力を与えるために並行して働く。

一実施例では、回路は、ＡＣポートと直列に接続されたインダクタと、低電圧キャパシタと、第１のＡＣ端子と高電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの高電圧電源スイッチと、高電圧キャパシタの対向する端部と低電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの中間低電圧電源スイッチと、低電圧キャパシタの対向する端部と第２のＡＣ端子との間に接続された２つの端子低電圧電源スイッチとを備える、双方向整流器／インバータ回路であり得、高電圧キャパシタの対向する端部にＤＣポートが接続され得、コントローラは、双方向整流器／インバータ中の電流及び／又は電圧を感知するための少なくとも１つのセンサーを有する整流器モードのための第１のコントローラであり、整流器回路をブースト・モードにおいて動作させるために、２つの高電圧電源スイッチと２つの中間低電圧電源スイッチと２つの端子低電圧電源スイッチとのゲート入力に接続され、高電圧キャパシタの電圧はＡＣ入力のピーク電圧よりも高く、２つの高電圧電源スイッチがＡＣ入力の周波数においてオンとオフとに切り替わるように制御され、２つの中間低電圧電源スイッチ及び２つの端子低電圧電源スイッチは、低電圧キャパシタに存在する電圧の測定に応答して、低電圧キャパシタを高電圧キャパシタのための所望の電圧の所定の比率に維持し、このようにして高電圧キャパシタを所望の高電圧に維持するように、冗長スイッチング状態で切り替えられ、整流器回路は、ＡＣ入力上の低い高調波をもつ５レベル・アクティブ整流器として、ＤＣ負荷に給電し、電力を吸収する。電力変換器は、２つの高電圧電源スイッチと２つの中間低電圧電源スイッチと２つの端子低電圧電源スイッチとに接続されたインバータ・モードのための第２のコントローラをさらに備え、第２のコントローラは、低電圧キャパシタをＤＣポート及びＡＣポートと直列接続させ、ＤＣポートの電圧に比例する所定の値まで充電させるための第１の制御信号と、低電圧キャパシタをＤＣポートから切断させ、ＡＣポートと直列接続させ、それにより低電圧キャパシタを放電させるための第２の制御信号とを含む信号波形を生成し、その信号波形を２つの高電圧電源スイッチと２つの中間低電圧電源スイッチと２つの端子低電圧電源スイッチとに印加するように構成される。

広義の一態様では、本開示は、電気車両（ＥＶ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ）との第１の通信プロトコルを有する変換器を使用するための方法を提供する。本方法は、変換器のコネクタ・インターフェースにおいて第２の通信プロトコルにおけるＥＶからのＥＶ通信を受信することと、ＥＶ通信を第２の通信プロトコルから第１の通信プロトコルに変換することと、それに応じて、変換器を変換されたＥＶ通信に応答するように制御することとを含む。

本方法のいくつかの実例では、通信を第２の通信プロトコルから第１の通信プロトコルに変換することは、第２の通信プロトコルが変換器の第１の通信プロトコルに準拠しているかどうかを決定することを含み得る。第２の通信プロトコルが変換器の第１の通信プロトコルに準拠している場合、変換なしにＥＶ通信を中継する。第２の通信プロトコルが変換器の第１の通信プロトコルに準拠していない場合、ＥＶ通信を第２の通信プロトコルから第１の通信プロトコルに変換する。

本方法のいくつかの実例では、ＥＶ通信を第２の通信プロトコルから第１の通信プロトコルに変換することは、変換器のコネクタ・インターフェースにおいて行われ得る。

本方法のいくつかの実例では、ＥＶ通信を第２の通信プロトコルから第１の通信プロトコルに変換することは、変換器のコントローラにおいて行われ得る。

いくつかの他の実例では、本方法は、第１の通信プロトコルにおける変換器通信を送ることと、変換器通信を第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換することと、ＥＶに変換器通信を送ることとをも含み得る。一実例では、通信を第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換することは、第１の通信プロトコルがＥＶの第２の通信プロトコルに準拠しているかどうかを決定することを含み得る。第１の通信プロトコルが第２の通信プロトコルに準拠している場合、変換なしに変換器通信を中継し、第１の通信プロトコルが第２の通信プロトコルに準拠していない場合、変換器通信を第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換する。

いくつかの他の実例では、変換器通信を第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換することは、変換器のコネクタ・インターフェースにおいて行われ得る。

一実例では、変換器通信を第１の通信プロトコルから第２の通信プロトコルに変換することは、変換器のコントローラにおいて行われ得る。

本実例は、以下のような添付図を参照するとより良く理解されよう。

本発明の一実施例による、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：ｂａｔｔｅｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ）と通信することが可能なインターフェースを有する電気車両充電システムの概略図を示す。本発明の一実施例による、２つのバッテリー管理システムと通信することが可能な２つの異なるインターフェースを有する電気車両充電システムの概略図を示す。インターフェースがバッテリー管理システム（ＢＭＳ）との間の通信を変換することにより、充電器がＢＭＳと通信することが可能になる、本開示の一実施例による、システムのブロック図を示す。図３に示されたシステムが電流を供給するために取るステップのフローチャートである。充電器が、２つの異なるＢＭＳから受信された２つの異なる通信プロトコルを変換することが可能な２つのインターフェースを有する、本開示の一実施例による、システムのブロック図を示す。図５に示されたシステムが電流を供給するために取るステップのフローチャートである。バッテリーの充電パラメータを決定する、本開示の一実施例による、システムのブロック図を示す。図７に示されたシステムが電流を供給するために取るステップのフローチャートである。本開示の一実施例による、本明細書で開示する方法のフローチャートである。

本明細書全体にわたる「一実施例（ｏｎｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施例（ａｎｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、又は同様の文言への言及は、その実施例に関して説明した特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例中に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる「一実施例では（ｉｎｏｎｅｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施例では（ｉｎａｎｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」というフレーズ及び同様の文言の出現は、すべて同じ実施例を指し得るが、必ずしもすべて同じ実施例を指すとは限らない。

その上、本発明の説明される特徴、構造、又は特性は、１つ又は複数の実施例において任意の好適な様式で組み合わせられ得る。本発明の範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変形が本発明に行われ得ることが当業者に明らかになろう。したがって、本発明は、本発明の改変及び変形が添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入るという条件で、それらの改変及び変形をカバーすることが意図される。次に、本発明の好ましい実施例に詳細に言及する。

図１に示されているように、本開示は、ＢＭＳ１０４から受信されたプロトコルを充電器のコントローラ・ユニットに送る前にそのプロトコルを変換するためのインターフェース１０２の使用によって、異なるＥＶとそれらのバッテリー管理システムとによって使用される異なる通信プロトコルを適応させることが可能な充電器１００を提供する。

図４は、図１に示された充電器のフローチャートを示す。バッテリー管理システム（ＢＭＳ）１０４は、コネクタ１０８を介してインターフェース１０２と通信する。コネクタ１０８は、電流を搬送する充電ケーブルと、情報の中でも、充電パラメータ（ＣＰ：ｃｈａｒｇｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒ）を搬送するデータ・ケーブルとを有する、充電ケーブルに接続する。コネクタ１０８は、ＢＭＳ通信プロトコルにおいて受信されたデータをインターフェース１０２に伝達する。インターフェースは、充電パラメータを変換し、それらの充電パラメータを、可変電圧ＤＣ電源１１２を制御するコントローラ１１０に送る。ＤＣ電源は、それに応じて、電源１０６から受け取った電力を変換し、その電力をコネクタ１０８に送り、その電力は、コネクタ１０８からＥＶバッテリー１１８に直接送られる。

本開示は、異なる通信プロトコルを用いて、同時に別個のインターフェースを使用して、２つのＥＶに電力を供給する機能をもつ充電器１００を提供することができるので、本開示はさらに有利である。図２は、そのような実施例の概略図である。ここで、充電器は、ＢＭＳ１０４及び１０４’と個々に通信する２つのインターフェース１０２及び１０２’を有することにより、同じ又は異なる通信プロトコルを有し得る２つの車を同時に充電することが可能になる。

図３は、ＡＣポート５０２を介して電源１０６からの電流を受け取る１つのインターフェース１０２のみをもつ充電器１００のブロック図を示す。

同様に、図５は、ＥＶバッテリー１及び２への独立した充電を与える、２つのコネクタ１０８及び１０８’と２つのインターフェース１０２及び１０２’とを有する、本明細書で開示する充電器の一実施例のブロック図を示す。

いくつかの実施例では、インターフェースは、異なるタイプの通信プロトコルを変換するために交換可能であり得る。これらの通信プロトコルは、ＣＨＡｄｅＭＯ、コンバインド・チャージング・システム（ＣＣＳ：ＣｏｍｂｉｎｅｄＣｈａｒｇｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、又はテスラ・プロトコルなど、当技術分野で利用可能な任意のプロトコルであり得る。

いくつかの実施例では、充電器は、各々が異なる通信プロトコルを用いて働くことにより、充電器が、異なるプロトコルをもつ複数の車両を同時に充電することが可能になる、２つ以上のインターフェース１０２を有し得る。たとえば、一方のコネクタは、テスラ・ケーブルに接続し、テスラ・プロトコルを用いてＥＶを充電することができ、他方のコネクタは、ＣＨＡｄｅＭＯケーブルに接続し、テスラ・プロトコルを用いてＥＶを充電することができる。一実施例では、充電器の複数のインターフェースが同じであることにより、充電器が複数のＥＶを充電することが可能になり得る。

図６は、それらのプロトコルとは無関係に、２つのインターフェースを有し、２つの車両を充電する、一実施例における充電器１００のフローチャートを示す。

図７は、バッテリー７０２を充電するただ１つのインターフェースをもつ充電器１００を示す。このシナリオでは、インターフェース１０２は、それが受信し得る異なる情報に基づいて、バッテリー７０２のために必要とされる充電パラメータを決定することができる。インターフェース１０２のために必要とされる情報は、バッテリーのタイプ及び所望の充電電圧速度などを定義するユーザ・インターフェースを通して受信され得る。

代替的に、インターフェース１０２は、測定ツール又はセンサーを介して、温度、電圧、電流など、情報を受信し、それに応じて充電パラメータを計算し得る。当技術分野で知られているように、充電速度を調節するためにバッテリー温度が使用され得る。

他の一実施例では、バッテリーが、充電パラメータ又はバッテリーに関する他の情報を収容する電子回路を有することにより、インターフェースが充電パラメータを決定するか又はそれらの充電パラメータを変換することが可能になり得る。

図８は、バッテリー７０２を充電するためにインターフェース１０２が使用されるときに、充電器によって使用されるフローチャートを示す。

次に図９を参照すると、第１の通信プロトコルを有する変換器と、第２の通信プロトコルを有するＥＶとの間の通信のために使用される本方法の一実例が示されている。ボックスＳ９０２は、インターフェース１０２において通信を受信することを示す。いくつかの実例では、このことは両方向において起こり得、それは、変換器とＥＶとがインターフェース１０２を通して互いに通信し得ることを意味する。通信は、次いで、ボックス９０６における場合のように、他の通信プロトコルに変換され、中継される。

いくつかの例では、インターフェース１０２は、ボックスＳ９０４における場合のように、通信プロトコルが準拠しているかどうかを決定し得る。このことは、一方の通信プロトコルから他方の通信プロトコルへの通信の不要な変換を助けるであろう。本実例では、通信が他方の通信プロトコルに準拠していない場合にのみ、通信は変換を受け、他の場合、ボックスＳ９０８における場合のように、中継されるのみである。

いくつかの他の実例では、インターフェースは、２つの特定の通信プロトコル間の通信のために事前定義され、コネクタ１０８とともに設置されるが、いくつかの実施例では、インターフェースは、異なるプロトコルを受信することが可能な汎用インターフェースであり得る。

異なる図中での別個の要素としての説明にもかかわらず、それは変換器のコントローラの一体化された部分であり得ることが当業者によって諒解されよう。

いくつかの実施例では、変換器は、３相電源から給電され、ＥＶにＤＣ充電を与え得る。代替的に、変換器は、好適な整流器回路を用いて単相ＡＣ電源から給電され得る。

いくつかの実施例では、可変電圧ＤＣ電源は少なくとも１つの変換モジュールを有する。変換モジュールは、力率１の近傍に関して、ＡＣ電源、たとえば、分相２４０ＶＡＣから電力を引き出す、切り替え電力変換モジュールであり得る。

変換モジュールは、ある電圧において電力を蓄積するための少なくとも１つの高電圧キャパシタと、回路とを備え得る。回路は、ＡＣポートと直列に接続された少なくとも１つのインダクタと、低電圧キャパシタと、第１のＡＣ入力端子と高電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つのダイオード又は高電圧スイッチと、高電圧キャパシタの対向する端部と低電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの中間低電圧スイッチと、低電圧キャパシタの対向する端部と第２のＡＣ端子との間に接続された２つの端子低電圧スイッチとを備え得る。高電圧キャパシタの対向する端部にＤＣ負荷が接続され得る。回路は、回路中の電流及び／又は電圧を感知するための少なくとも１つのセンサーを有し、２つの中間低電圧スイッチと２つの端子低電圧電源スイッチとのゲート入力に接続されたコントローラをさらに含む。

Claims

ＡＣポートと、
前記ＡＣポートに接続され、充電パラメータを受信するための入力を有するコントローラを備える、可変電圧ＤＣ電源と、
バッテリーに接続可能な充電ケーブル・コネクタと、
前記コネクタ及び前記ＤＣ電源の前記入力に接続可能なインターフェースと
を備える充電器であって、前記インターフェースが、
前記充電ケーブル・コネクタを介して受信された前記バッテリーの充電パラメータに関するバッテリー管理システム電圧コマンドを、前記可変電圧ＤＣ電源のための前記入力に変換することと、
前記バッテリーについての測定された情報から前記バッテリーのための前記充電パラメータを定義する前記可変電圧ＤＣ電源のための前記入力を生成することと
のうちの１つを実行する、充電器。
前記インターフェースが、異なるタイプの通信プロトコルを変換するために交換可能である、請求項１に記載の充電器。
前記インターフェースが、第２の通信プロトコルを変換する第２のインターフェースをさらに備える、第１の通信プロトコルを変換する第１のインターフェースである、請求項１又は２に記載の充電器。
前記第１の通信プロトコルと前記第２の通信プロトコルとが同様のプロトコルである、請求項３に記載の充電器。
前記第１の通信プロトコルと前記第２の通信プロトコルとが異なる、請求項３に記載の充電器。
前記インターフェースがモジュール式であり、バッテリー・タイプ又はＢＭＳプロトコルに応じて選定される、請求項１から５までのいずれか一項に記載の充電器。
前記充電器がシャシーをさらに備え、前記モジュール式インターフェースが前記シャシー上に取り付けられた、請求項６に記載の充電器。
前記可変電圧ＤＣ電力が３相電源から供給される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の充電器。
前記可変電圧ＤＣ電力が単相ＡＣ電源から供給される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の充電器。
前記可変電圧ＤＣ電源が少なくとも１つの変換モジュールを有し、前記変換モジュールが、
高電圧において電力を蓄積するための少なくとも１つの高電圧キャパシタと、
回路と
を備え、前記回路が、
前記ＡＣポートと直列に接続された少なくとも１つのインダクタと、
低電圧キャパシタと、
第１のＡＣ入力端子と前記高電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つのダイオード、及び
第１のＡＣ入力端子と前記高電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの高電圧スイッチ
のうちの１つと、
前記高電圧キャパシタの前記対向する端部と前記低電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの中間低電圧スイッチと、
前記低電圧キャパシタの前記対向する端部と第２のＡＣ端子との間に接続された２つの端子低電圧スイッチと
を備え、
前記高電圧キャパシタの前記対向する端部にＤＣ負荷が接続されることができ、
前記回路が、
前記回路中の電流及び／又は電圧を感知するための少なくとも１つのセンサーを有し、前記２つの中間低電圧スイッチと前記２つの端子低電圧電源スイッチとのゲート入力に接続されたコントローラ
を備える、請求項１から９までのいずれか一項に記載の充電器。
前記コントローラが、前記回路を、前記高電圧キャパシタの電圧が前記ＡＣ入力のピーク電圧よりも高いブースト・モードにおいて動作させるために動作可能であり、前記２つの中間低電圧電源スイッチ及び前記２つの端子低電圧電源スイッチが、前記低電圧キャパシタに存在する電圧の測定に応答して、前記低電圧キャパシタを前記高電圧キャパシタのための所望の電圧の所定の比率に維持し、このようにして前記高電圧キャパシタを所望の高電圧に維持するように、冗長スイッチング状態で切り替えられ、前記整流器回路が、前記ＡＣ入力上の低い高調波をもつ５レベル・アクティブ整流器として、前記ＤＣ負荷に給電し、電力を吸収する、請求項１０に記載の充電器。
前記可変電圧ＤＣ電源が、複数の変換モジュール・ソケットを格納するシャシーを備え、前記モジュールの各々が前記回路を備え、前記モジュールが、前記負荷にＤＣ電力を与えるために並行して働く、請求項１０又は１１に記載の充電器。
前記インターフェースがモジュール式である、請求項１０から１２までのいずれか一項に記載の充電器。
前記充電器がシャシーをさらに備え、前記モジュール式インターフェースが前記シャシー上に取り付けられた、請求項１３に記載の充電器。
前記整流器回路が、ＡＣポートと直列に接続されたインダクタと、低電圧キャパシタと、第１のＡＣ端子と前記高電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの高電圧電源スイッチと、前記高電圧キャパシタの前記対向する端部と前記低電圧キャパシタの対向する端部との間に接続された２つの中間低電圧電源スイッチと、前記低電圧キャパシタの前記対向する端部と第２のＡＣ端子との間に接続された２つの端子低電圧電源スイッチとを備える、双方向整流器／インバータ回路であり、前記高電圧キャパシタの前記対向する端部にＤＣポートが接続されることができ、
前記コントローラが、前記双方向整流器／インバータ中の電流及び／又は電圧を感知するための少なくとも１つのセンサーを有する整流器モードのための第１のコントローラであり、前記整流器回路をブースト・モードにおいて動作させるために、前記２つの高電圧電源スイッチと前記２つの中間低電圧電源スイッチと前記２つの端子低電圧電源スイッチとのゲート入力に接続され、前記高電圧キャパシタの電圧が前記ＡＣ入力のピーク電圧よりも高く、前記２つの高電圧電源スイッチが前記ＡＣ入力の周波数においてオンとオフとに切り替わるように制御され、前記２つの中間低電圧電源スイッチ及び前記２つの端子低電圧電源スイッチが、前記低電圧キャパシタに存在する電圧の測定に応答して、前記低電圧キャパシタを前記高電圧キャパシタのための所望の電圧の所定の比率に維持し、このようにして前記高電圧キャパシタを所望の高電圧に維持するように、冗長スイッチング状態で切り替えられ、前記整流器回路が、前記ＡＣ入力上の低い高調波をもつ５レベル・アクティブ整流器として、前記ＤＣ負荷に給電し、電力を吸収し、
前記電力変換器は、前記２つの高電圧電源スイッチと前記２つの中間低電圧電源スイッチと前記２つの端子低電圧電源スイッチとに接続されたインバータ・モードのための第２のコントローラをさらに備え、前記第２のコントローラが、前記低電圧キャパシタを前記ＤＣポート及び前記ＡＣポートと直列接続させ、前記ＤＣポートの電圧に比例する所定の値まで充電させるための第１の制御信号と、前記低電圧キャパシタを前記ＤＣポートから切断させ、前記ＡＣポートと直列接続させ、それにより前記低電圧キャパシタを放電させるための第２の制御信号とを含む信号波形を生成し、前記信号波形を前記２つの高電圧電源スイッチと前記２つの中間低電圧電源スイッチと前記２つの端子低電圧電源スイッチとに印加するように構成された、請求項１から１３までのいずれか一項に記載のバッテリー充電器。
電気車両（ＥＶ）との第１の通信プロトコルを有する変換器を使用するための方法であって、
前記変換器のコネクタ・インターフェースにおいて第２の通信プロトコルにおける前記ＥＶからのＥＶ通信を受信することと、
前記ＥＶ通信を前記第２の通信プロトコルから前記第１の通信プロトコルに変換することと、
それに応じて、前記変換器を前記変換されたＥＶ通信に応答するように制御することと
を含む、方法。
前記通信を前記第２の通信プロトコルから前記第１の通信プロトコルに前記変換することは、
前記第２の通信プロトコルが前記変換器の前記第１の通信プロトコルに準拠しているかどうかを決定することと、
前記第２の通信プロトコルが前記変換器の前記第１の通信プロトコルに準拠している場合、変換なしに前記ＥＶ通信を中継することと、
前記第２の通信プロトコルが前記変換器の前記第１の通信プロトコルに準拠していない場合、前記ＥＶ通信を前記第２の通信プロトコルから前記第１の通信プロトコルに変換することと
を含む、請求項１６に記載の方法。
前記ＥＶ通信を前記第２の通信プロトコルから前記第１の通信プロトコルに前記変換することが、前記変換器の前記コネクタ・インターフェースにおいて行われる、請求項１６又は１７に記載の方法。
前記ＥＶ通信を前記第２の通信プロトコルから前記第１の通信プロトコルに前記変換することが、前記変換器の前記コントローラにおいて行われる、請求項１６又は１７に記載の方法。
前記第１の通信プロトコルにおける変換器通信を送ることと、
前記変換器通信を前記第１の通信プロトコルから前記第２の通信プロトコルに変換することと、
前記ＥＶに前記変換器通信を送ることと
をさらに含む、請求項１６から１９までのいずれか一項に記載の方法。
前記通信を前記第１の通信プロトコルから前記第２の通信プロトコルに前記変換することは、
前記第１の通信プロトコルが前記ＥＶの前記第２の通信プロトコルに準拠しているかどうかを決定することと、
前記第１の通信プロトコルが前記第２の通信プロトコルに準拠している場合、変換なしに前記変換器通信を中継することと、
前記第１の通信プロトコルが前記第２の通信プロトコルに準拠していない場合、前記変換器通信を前記第１の通信プロトコルから前記第２の通信プロトコルに変換することと
を含む、請求項２０に記載の方法。
前記変換器通信を前記第１の通信プロトコルから前記第２の通信プロトコルに前記変換することが、前記変換器の前記コネクタ・インターフェースにおいて行われる、請求項２０又は２１に記載の方法。
前記変換器通信を前記第１の通信プロトコルから前記第２の通信プロトコルに前記変換することが、前記変換器の前記コントローラにおいて行われる、請求項２０又は２１に記載の方法。