JP6980835B2

JP6980835B2 - 充電器および充電方法

Info

Publication number: JP6980835B2
Application number: JP2020083044A
Authority: JP
Inventors: 宗華魏; 正賢卓; 輝信林
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2040-05-11
Also published as: CN112186820A; JP2021010293A; US20210006082A1; US11207999B2; CN116799930A; EP3761477A1

Description

本出願は、２０１９年７月２日に出願された中国特許出願番号第２０１９１０５８９１８１．９号についての優先権を主張するものであり、これらの全ては引用によって本願に援用される。

本発明は、充電技術に関するものであり、特に、さまざまな場所に設置された自動車の充電ステーションを用いて、電動バイクのバッテリーを充電できる充電器および充電方法に関するものである。

大気汚染を減少し、エネルギーを節約し、二酸化炭素の排出量を削減する必要性の認識が高まるにつれて、グリーンエネルギーの開発とその利用の重要性が徐々に人々の注目を集め、各国が積極的に投資と開発を行う重要なプロジェクトになっている。その結果、近年では、内蔵バッテリーを駆動源として用いる電気自動車は、排気ガスを排出しないため、ますます普及し、電気自動車の使用が年々増加している。

電力は、充電ステーションを用いてバッテリーを直接充電するか、または新しいバッテリーと交換することにより、電気自動車のバッテリーを充電することができる。電気自動車は、一般に電気自動車と電動バイクを含む。また、仕様と充電電圧の違いに応じて、専用の充電プラグがさまざまな種類の電気自動車に適合するように設計され、充電ステーションは、車用の充電ステーションと電動バイク用の充電ステーションにさらに分けられることができる。

一般に、電気自動車がより多く普及している国では、電動バイクの充電ステーションの構成比は通常かなり低く、構成比が高い車用に設計された充電ステーションで電動バイクを充電することができず実に残念である。

さまざまな場所に設置された自動車の充電ステーションを用いて、電動バイクのバッテリーを充電できる充電器および充電方法を提供する。

一実施形態では、充電器は、第１の接続ポート、第２の接続ポート、ＤＣ−ＤＣコンバータ、第１のマイクロコントローラ、および第２のマイクロコントローラを含む。第１の接続ポートは、ＤＣ充電ステーションを接続するように構成される。第２の接続ポートは、バッテリーを接続するように構成される。ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１の接続ポートと第２の接続ポートとの間に結合される。ＤＣ−ＤＣコンバータは、調整信号に従って第１のＤＣ電圧を第２のＤＣ電流／電圧に変換し、第２の接続ポートを介して第２のＤＣ電流／電圧を出力するように構成される。第２のＤＣ電圧は、第１のＤＣ電圧より低い。第１のマイクロコントローラは、第１の接続ポートを介してハンドシェイクによりＤＣ充電ステーションと通信するように構成され、第１のマイクロコントローラはさらに第２の接続ポートを介してハンドシェイクによりバッテリーと通信するように構成される。第１のマイクロコントローラとＤＣ充電ステーション間のハンドシェイクが成功したとき、第１のマイクロコントローラは、第１のマイクロコントローラとバッテリー間のハンドシェイクの結果に従って調整指示を生成し、第１のＤＣ電圧はＤＣ充電ステーションにより供給される。第２のマイクロコントローラは、調整指示に従って調整信号を生成するように構成される。

一実施形態では、充電器に適合した充電方法は、充電器の第１のマイクロコントローラを用いて、充電器の第１の接続ポートを介してハンドシェイクによりＤＣ充電ステーションと通信するステップ、充電器の第１のマイクロコントローラを用いて、充電器の第２の接続ポートを介してハンドシェイクによりバッテリーと通信するステップ、第１のマイクロコントローラとＤＣ充電ステーション間のハンドシェイクが成功したとき、第１のマイクロコントローラを用いて、第１のマイクロコントローラとバッテリー間のハンドシェイクの結果に従って調整指示を生成するステップ、充電器の第２のマイクロコントローラを用いて、調整指示に従って調整信号を生成するステップ、および充電器のＤＣ−ＤＣコンバータを用いて、調整信号に従って第１のＤＣ電圧を第２のＤＣ電流／電圧に変換し、充電器の第２の接続ポートを介して第２のＤＣ電流／電圧を出力して、バッテリーを充電するステップを含み、第１のＤＣ電圧は、第１のマイクロコントローラとＤＣ充電ステーション間のハンドシェイクが成功したとき、ＤＣ充電ステーションより供給され、第２のＤＣ電圧は第１のＤＣ電圧より低い。

詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。

本発明は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び例を読むことで、より完全に理解することができる。

充電器の第１の実施形態による充電システムを示すブロック図である。充電方法の第１の実施形態のフローチャートである。充電器の第２の実施形態による充電システムを示すブロック図である。充電方法の第２の実施形態のフローチャートである。充電方法の第２の実施形態のフローチャートである。

本発明の実施形態の上記の目的、特徴、および利点をより理解しやすくするために、詳細な説明が、添付の図面と併せて以下の実施形態で説明される。

ここでさらに理解すべきなのは、本明細書で使用される場合、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」が本明細書で使用されるとき、そこで述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を特定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはこれらの群の存在或いはこれらの追加を除外するものではないという点である。

要素を変えるための、「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞の使用は、それ自体が、優先度または順序を示唆するものではなく、同じ名称を有する要素を区別するためのラベルとしてのみ使用されている。

図１は、充電器の第１の実施形態による充電システムを示すブロック図である。図１に示すように、充電器１００は、バッテリー２００とＤＣ（直流）充電ステーション３００の間の充電ブリッジとして用いることができる。ここでは、バッテリー２００は、充電可能な二次電池であり、特に、電動バイクに搭載されて駆動源として用いることができる二次電池を指す。また、ＤＣ充電ステーションは、特に電気自動車を充電するためのＤＣ充電ステーションを指している。

いくつかの例では、バッテリー２００には、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）２１０が提供されてもよい。ここでは、バッテリー管理システム２１０は、一般に、バッテリー２００の充電状態を監視し、バッテリー２００の動作状態を管理するために用いることができる。しかしながら、本発明は、これに限定されない。他の実施例では、バッテリー２００は、バッテリー管理システム２１０が提供されていなくてもよい。

いくつかの実装形態では、バッテリー２００は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、鉛結晶電池、またはその他の適切な電池とすることができる。

充電器１００は、少なくとも２つの接続ポート（以下、それぞれ第１の接続ポート１１１および第２の接続ポート１１２と呼ぶ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０、および少なくとも２つのマイクロコントローラ（以下、第１のマイクロコントローラ１３０および第２のマイクロコントローラ１４０と呼ぶ）を含むことができる。ＤＣ−ＤＣコンバータは、第１の接続ポート１１１、第２の接続ポート１１２、および第２のマイクロコントローラ１４０に結合され、第１のマイクロコントローラ１３０は、第１の接続ポート１１１、第２の接続ポート１１２、および第２のマイクロコントローラ１４０に結合される。

第１の接続ポート１１１は、ＤＣ充電ステーション３００に接続するように構成される。いくつかの実施形態では、ＤＣ充電ステーション３００は充電ガンを含み、充電ガンの充電接続ポートと充電器１００の第１の接続ポート１１１は互いに互換性があるため、充電器１００はＤＣ充電ステーション３００に接続することができる。言い換えれば、充電ガンの充電接続ポートおよび充電器１００の第１の接続ポート１１１は、それぞれ、特定の充電規格で採用された通信インターフェースに適合するコネクタとすることができる。例えば、充電ガンの充電接続ポートおよび充電器１００の第１の接続ポート１１１は、それぞれ、ＣＨＡｄｅＭＯ充電標準で採用されたコントローラエリアネットワーク（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ：ＣＡＮ）通信インターフェースに適合するオスコネクタとメスコネクタとすることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。充電標準は、ＳＡＥ、ＩＥＣＣＣＳなど、または任意のその他の適切な充電標準であってもよい。

第２の接続ポート１１２は、バッテリー２００と接続するように構成される。ここでは、第２の接続ポート１１２は、専用の接続線を介してバッテリー２００に接続することができる。いくつかの実施形態では、第２の接続ポート１１２で採用された通信インターフェースは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）通信インターフェース、集積回路間（Ｉ^２Ｃ）通信インターフェース、ユニバーサル非同期受信機／送信機（ＵＡＲＴ）通信インターフェース、システム管理バス（ＳＭＢｕｓ）通信インターフェース、または任意のその他の適切な通信インターフェースとすることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。もう１つの実施形態では、第２の接続ポート１１２は、通信インターフェースのない一般的な接続端末とすることができる。例えば、バッテリー２００がバッテリー管理システム２１０を有していない場合、第２の接続ポートは、通信インターフェースなしで提供することができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０は、入力端子と出力端子を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、調整信号Ｓ１に従って、その入力端子を介して受け取った第１のＤＣ電圧ＤＣ１を第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２に変換し、次いでその出力端子を介して第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２を出力することができる。ここでは、ＤＣ充電ステーション３００によって出力された第１のＤＣ電圧ＤＣ１は、もともと電気自動車の充電に適しているため、通常、第１のＤＣ電圧ＤＣ１はバッテリー２００の充電に必要な第２のＤＣ電圧ＤＣ２よりもはるかに高い。従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０は、通常、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとして用いられ、電圧が高い第１のＤＣ電圧ＤＣ１を電圧が低い第２のＤＣ電流／電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０によって変換された第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２の電流値または電圧値の大きさは、調整信号Ｓ１に基づいて決定することができる。

いくつかの実装形態では、第１のＤＣ電圧ＤＣ１の電圧値は実質的に２００ボルト（Ｖ）から５００ボルトの範囲内とすることができ、第２のＤＣ電圧ＤＣ２の電圧値は実質的に５０ボルトとすることがきる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。第１のＤＣ電圧ＤＣ１の電圧値は、ＤＣ充電ステーション３００によって出力され得る電圧値に基づいて決定することができる。第２の直流電圧ＤＣ２の電圧値は、バッテリー２００に必要な充電電圧に基づいて決定することができる。

第１のマイクロコントローラ１３０は、主に、通信、管理、および指示の解放などの動作を処理するように構成される。ここでは、第１のマイクロコントローラ１３０は、第１の接続ポート１１１と第２の接続ポート１１２との間に接続されるため、通信チャネルは、第１の接続ポート１１１と第２の接続ポート１１２との間に直接形成されない。このようにして、第１の接続ポート１１１に接続されたＤＣ充電ステーション３００は、バッテリー２００に関する情報を見ることができず、ＤＣ充電ステーション３００は、その電力が終始電気自動車に供給されていると想定し得る。同様に、第２の接続ポート１１２に接続されたバッテリー２００は、ＤＣ充電ステーション３００に関する情報を見ることができないため、バッテリー２００は、電気自動車用の充電ステーションによって実際に充電されていることを確認しない。従って、第１のマイクロコントローラ１３０がバッテリー２００とＤＣ充電ステーション３００との間の通信を遮断するように設定された後、異なる通信規格によりバッテリー２００とＤＣ充電ステーション３００との間に発生しうる潜在的な問題（例えば、両方の通信速度が一致しない、両方の通信規格が一致しないなど）を回避することができ、バッテリー２００が電気自動車用のＤＣ充電ステーションで充電されるようにすることができる。

一実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０は、第１の制御ユニット１３１と少なくとも２つの通信ユニット（以下、それぞれ第１の通信ユニット１３２と第２の通信ユニット１３３と呼ぶ）を含むことができる。第１の制御ユニット１３１は、第１の通信ユニット１３２と第２の通信ユニット１３３との間に接続される。第１の通信ユニット１３２は、第１の接続ポート１１１に結合される。さらに、第２の通信ユニット１３３は、第２のマイクロコントローラ１４０に結合される。ここでは、第１の制御ユニット１３１は、第１の通信ユニット１３２を用いて第１の接続ポート１１１を通じてＤＣ充電ステーション３００と通信でき、第２の通信ユニット１３３を用いて第２のマイクロコントローラ１４０と通信できる。

もう１つの実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０は、第３の通信ユニット１３４をさらに含むことができ、第３の通信ユニット１３４は、第１の制御ユニット１３１および第２の接続ポート１１２に結合される。このとき、第１のマイクロコントローラ１３０は、第２の接続ポート１１２を介してバッテリー管理システム２１０に備えられたバッテリー２００とさらに通信することができる。いくつかの実施形態では、第１の通信ユニット１３２で採用された通信規格は、第１の接続ポート１１１で採用された通信インターフェースに対応することができる。第２の通信ユニット１３３で採用された通信規格は、第２のマイクロコントローラ１４０で採用された通信規格、例えば、ユニバーサル非同期受信機／送信機通信規格、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）通信規格、コントローラエリアネットワーク通信インターフェース、集積回路間（Ｉ^２Ｃ）通信インターフェース、ユニバーサル非同期受信機／送信機通信インターフェース、システム管理バス通信インターフェース、または任意のその他の適切な通信インターフェースまたは通信規格に対応することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

さらに、第３の通信ユニット１３４で採用された通信規格は、第２の接続ポート１１２で採用された通信インターフェースに対応することができる。

第２のマイクロコントローラ１４０は、主に、第１のマイクロコントローラ１３０で発行された指示に従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０に対して対応する調整を実行するように構成される。一実施形態では、第２のマイクロコントローラ１４０は、第２の制御ユニット１４１、電流／電圧調整ユニット１４２、および第４の通信ユニット１４３を含むことができる。第２の制御ユニット１４１は、電流／電圧調整ユニット１４２および第４の通信ユニット１４３に結合される。電流／電圧調整ユニット１４２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０に結合される。さらに、第４の通信ユニット１４３は、第１のマイクロコントローラ１３０の第２の通信ユニット１３３に結合される。ここでは、第２の制御ユニット１４１は、第４の通信ユニット１４３を用いて第１のマイクロコントローラ１３０と通信し、電流／電圧調整ユニット１４２を用いてＤＣ−ＤＣコンバータ１２０を調整することができる。

本開示では、２つのマイクロコントローラ（即ち、第１のマイクロコントローラ１３０および第２のマイクロコントローラ１４０）の構成により、充電器１００は、通信（即ち、ＤＣ充電ステーション３００との通信および／またはバッテリー２００との通信）と降圧動作（即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の調整）が個々のマイクロコントローラによって個別に処理できるようにし、それにより各マイクロコントローラの作業負荷を軽減し、作業効率を向上させることができる。さらに、通信はより簡潔でクリーンになり、異なる機能の通信を隔離することで混雑を回避することができる。

図２は、充電方法の第１の実施形態のフローチャートである。図１および図２に示すように、充電器１００は、充電方法の第１の実施形態に従ってバッテリー２００を充電することができる。

充電方法の第１の実施形態では、充電器１００は、第１のマイクロコントローラ１３０を用いて、第１の接続ポート１１１を介してハンドシェイクによりＤＣ充電ステーション３００と通信し（ステップＳ１０）、第１のマイクロコントローラ１３０を用いて、第２の接続ポート１１２を介してハンドシェイクによりバッテリー２００と通信する（ステップＳ３０）。ここでは、充電器１００は、図２に示されるように、まずステップＳ１０を実行し、ステップＳ１０のハンドシェイクの結果に応じてステップＳ３０を継続するかどうかを決定することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されない。充電器１００は、まずステップＳ３０を実行し、次にステップＳ１０を実行することもできる。さらに、他の実施形態では、充電器１００は、ステップＳ１０およびステップＳ３０を同時に実行することもできる。以下では、まずステップＳ１０を実行し、ステップＳ１０のハンドシェイクの結果に基づいてステップＳ３０を継続するか否かを判定する例を挙げて説明する。

ステップＳ１０の一実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０は、ハンドシェイク要求信号を第１の接続ポート１１１に定期的に送信してハンドシェイクの実行を試み、ハンドシェイク応答信号が第１の接続ポート１１１を介して受信されたかどうかを確認することにより、ハンドシェイクが成功したかどうかを判断することができる。しかしながら、本発明は、これに限定されない。別の実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０は、第１の接続ポート１１１を介してＤＣ充電ステーション３００によって送信されたハンドシェイク要求信号を受信した後、ハンドシェイク応答信号を返すことによってＤＣ充電ステーション３００とのハンドシェイクの開始を試みることができる。

ここでは、第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクが失敗したとき、充電器１００はステップＳ１０に戻るか、またはスリープモードに入り、ウェイクアップを待機することができる。第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクが成功したとき、充電器１００はステップＳ３０を実行し続ける。

ステップＳ３０の実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０は、ハンドシェイク要求信号をバッテリー２００に送信し、ハンドシェイクの実行を試み、ハンドシェイク応答信号が第２の接続ポート１１２を介して受信されたかどうかを確認することにより、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクの結果を取得することができる。第１のマイクロコントローラ１３０が第２の接続ポート１１２を介してハンドシェイク応答信号を受信することができたとき、ハンドシェイクの結果は、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクが成功したことを示す。逆に、第１のマイクロコントローラ１３０が第２の接続ポート１１２を介してハンドシェイク応答信号を受信しないとき、ハンドシェイクの結果は、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクが失敗したことを示す。

ここでは、第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクが成功し、第１のマイクロコントローラ１３０がバッテリー２００とのハンドシェイクを行った後にのみ、ＤＣ充電ステーション３００は、充電器１００の第１の接続ポート１１１への第１のＤＣ電圧ＤＣ１の出力を許可する。

第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクが成功し、第１のマイクロコントローラ１３０がバッテリー２００とのハンドシェイクを行ったとき、充電器１００は、第１のマイクロコントローラ１３０を用いて、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクの結果に従って第２のマイクロコントローラ１４０用の調整指示Ｉ１を生成することができ（ステップＳ５０）、第２のマイクロコントローラ１４０が、調整指示Ｉ１に従って調整信号Ｓ１をＤＣ−ＤＣコンバータ１２０に生成することができる（ステップＳ７０）。その後、充電器１００は、調整信号Ｓ１に従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０を用いて、第１の接続ポート１１１を通じて入力された第１のＤＣ電圧ＤＣ１を第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２に変換し、第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２を第２の接続ポート１１２に接続されたバッテリー２００に出力し（ステップＳ９０）、バッテリー２００を充電することができる。第２の直流電圧ＤＣ２は、第１の直流電圧ＤＣ１よりも低い。

ステップＳ５０の一実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクの結果がハンドシェイクの成功を示すとき、それはバッテリー２００がバッテリー管理システム２１０を有することを意味する。このとき、第１のマイクロコントローラ１３０は、バッテリー２００のバッテリー管理システム２１０によって制御され、第２の接続ポート１１２を介してバッテリー管理システム２１０によって伝送された充電指示Ｉ２に従って調整指示Ｉ１を生成することができる（ステップＳ５１）。充電指示Ｉ２の内容は、バッテリー２００が必要とする充電電流および充電電圧の値を含むことができる。しかしながら、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクの結果がハンドシェイクの失敗を示すとき、これはバッテリー２００がバッテリー管理システム２１０を有していないことを意味する。このとき、第１のマイクロコントローラ１３０は、第１のマイクロコントローラ１３０に事前に書き込まれた所定の充電指示に従って、調整指示Ｉ１を生成することを選択することができる。または、第１のマイクロコントローラ１３０は、第２の接続ポート１１２を介して測定することによりバッテリー２００の測定値を取得し、次いで、取得した測定結果に従って調整指示Ｉ１を生成することができる（ステップＳ５２）。

ステップＳ７０の一実施形態では、第２のマイクロコントローラ１４０は、電流／電圧調整ユニット１４２を用いて、調整信号Ｓ１を生成することができる。ここでは、調整信号Ｓ１は、パルス信号または周波数変調信号でもよい。

図３は、第２の実施形態の充電器による充電システムを示すブロック図である。図３に示すように、ＤＣ充電ステーション３００とバッテリー２００との間の充電ブリッジとしてだけでなく、充電器１００は、交流（ＡＣ）電源４００とバッテリー２００との間の充電ブリッジとなることもできる。充電器１００は、ＤＣ充電ステーション３００とバッテリー２００との間の充電ブリッジとしてだけでなく、ＡＣ電源４００とバッテリー２００との間の充電ブリッジとしても機能することができる。

第２の実施形態では、充電器１００は、第３の接続ポート１１３およびＡＣ−ＤＣコンバータ１５０をさらに含むことができる。第３の接続ポート１１３は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１５０および第２のマイクロコントローラ１４０に結合され、ＡＣ−ＤＣコンバータ１５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力端子と第２のマイクロコントローラ１４０に結合される。

第３の接続ポート１１３は、ＡＣ電源４００を接続するように構成される。いくつかの実施形態では、ＡＣ電源４００は外部電源とすることができる。第３の接続ポート１１３は、対応する外部電源プラグとすることができ、充電器１００は、第３の接続ポート１１３を外部電源ソケットに差し込むことによりＡＣ電源４００に接続することができる。

ＡＣ−ＤＣコンバータ１５０は、入力端子と出力端子を有する。ＡＣ−ＤＣコンバータ１５０は、その入力端子で受け取ったＡＣ電力ＡＣを第１のＤＣ電圧ＤＣ１に変換し、次いで、その出力端子を介して第１のＤＣ電圧ＤＣ１を後続の段階のＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の入力端子に出力することができる。

第２の実施形態では、第２のマイクロコントローラ１４０は、第３の接続ポート１１３を介して入力されたＡＣ電力ＡＣがあるかどうかを検出し、検出結果を第１のマイクロコントローラ１３０に報告するようにさらに構成することができる。いくつかの実施形態では、第２のマイクロコントローラ１４０は、ゼロクロス点検出方法を用いることにより検出することができる。

図４Ａおよび図４Ｂは、充電方法の第２の実施形態のフローチャートである。図３から図４Ｂまでの全ての図に示すように、充電器１００は、充電方法の第２の実施形態に従ってバッテリー２００を充電することができる。

充電方法の第２の実施形態では、充電器１００は、第１のマイクロコントローラ１３０を用いて、第１の接続ポート１１１を介してハンドシェイクによりＤＣ充電ステーション３００と通信し（ステップＳ１０）、第２のマイクロコントローラ１４０を用いて、第３の接続ポート１１３を介して入力されたＡＣ電力ＡＣがあるかどうかを検出する（ステップＳ２０）。

一実施形態では、ステップＳ１０およびステップＳ２０の実行順序は入れ替えてもよく、または同期的に実行してもよく、第２のマイクロコントローラ１４０は、検出結果を第１のマイクロコントローラ１３０に報告し、第１のマイクロコントローラ１３０が、第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクの結果および第２のマイクロコントローラ１４０の検出結果に従って、後続の充電ステップを実行するかを決定できるようにする。言い換えれば、ステップＳ１０とステップＳ２０の両方がこのとき実行されるべきであり、且つ第１のマイクロコントローラ１３０は、２つの結果（即ち、ハンドシェイクの結果と検出結果）を待って後続のステップを決定する必要がある。

しかしながら、本発明は、これに限定されない。別の実施形態では、第１のマイクロコントローラ１３０が、ＤＣ充電ステーション３００とのハンドシェイクが成功したことを発見すれば、充電器１００は、第２のマイクロコントローラ１４０の検出結果を受け取ったかどうかにかかわらず、第１のマイクロコントローラ１３０を用いて、第２のマイクロコントローラ１４０を介してＡＣ−ＤＣコンバータ１５０を無効にする（ステップＳ６０）。言い換えれば、ステップＳ１０の結果がハンドシェイクの成功であれば、ステップＳ２０は実行しなくてもよい。

しかしながら、ステップＳ１０のハンドシェイクの結果がハンドシェイクの失敗であるとき、充電器１００はステップＳ２０を実行して、入力されたＡＣ電力ＡＣがあるかどうかを確認しなければならない。ここでは、第２のマイクロコントローラ１４０が、第３の接続ポート１１３を介してＡＣ電力ＡＣが入力されたことを検出したとき、充電器１００は、第２のマイクロコントローラ１４０を介して第１のマイクロコントローラ１３０を用いることによりＡＣ−ＤＣコンバータ１５０を有効にし、ＡＣ電力ＡＣを第１のＤＣ電圧ＤＣ１に変換することができる（ステップＳ４０）。

第２のマイクロコントローラ１４０が第３の接続ポート１１３を介して任意の入力されたＡＣ電力ＡＣを検出しないとき、充電器１００はステップＳ１０の実行（またはステップＳ１０およびステップＳ２０の実行）に戻るか、またはスリープモードに入ってウェイクアップを待機することができる。

さらに、充電器１００は、第１のマイクロコントローラ１３０を用いて、第２の接続ポート１１２を介してハンドシェイクによりバッテリー２００と通信することができる（ステップＳ３０）。第２の実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、充電器１００は、まず、ＤＣ充電ステーション３００とハンドシェイクを実行し、および／またはＡＣ電力ＡＣを検出し（即ち、ステップＳ１０、ステップＳ２０、ステップＳ６０、およびステップＳ４０）、次いで、バッテリー２００とハンドシェイクを実行する（即ち、ステップＳ３０）。しかしながら、本発明は、これに限定されない。充電器１００は、まず、バッテリー２００とハンドシェイクを実行し、次いでＤＣ充電ステーション３００とハンドシェイクを実行し、および／またはＡＣ電力ＡＣを検出することができる。さらに、他の実施形態では、充電器１００は、両方を同期的に実行することもできる。

第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクが成功したとき、またはハンドシェイクは失敗したが、第２のマイクロコントローラ１４０が第３の接続ポート１１３を介して入力されたＡＣ電力ＡＣを検出したとき、第１のマイクロコントローラ１３０は、ハンドシェイクによりバッテリー２００と通信する。第１のマイクロコントローラ１３０がバッテリー２００とハンドシェイクを実行した後、充電器１００は、第１のマイクロコントローラ１３０をさらに用いて、第１のマイクロコントローラ１３０とバッテリー２００間のハンドシェイクの結果に従って第２のマイクロコントローラ１４０が用いる調整指示Ｉ１を生成し（ステップ５０）、第２のマイクロコントローラ１４０が、調整指示Ｉ１に従って調整信号Ｓ１をＤＣ−ＤＣコンバータ１２０に生成することができる（ステップ７０）。その後、充電器１００は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０を用いて、第１の接続ポート１１１を介して入力された第１のＤＣ電圧ＤＣ１を第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２に変換し、第２の接続ポート１１２を介して第２のＤＣ電流／電圧ＤＣ２を第２の接続ポート１１２に接続されたバッテリー２００に出力し（ステップ９０）、バッテリー２００を充電することができる。第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクが成功したとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の入力端子で受け取られた第１のＤＣ電圧ＤＣ１は、第１の接続ポート１１１を介してＤＣ充電ステーション３００より供給される。第１のマイクロコントローラ１３０とＤＣ充電ステーション３００間のハンドシェイクは失敗したが、第２のマイクロコントローラ１４０が第３の接続ポート１１３を介して入力されたＡＣ電力ＡＣを検出したとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２０の入力端子で受け取られた第１のＤＣ電圧ＤＣ１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１５０より供給される。

ここでは、第２の実施形態のステップＳ３０は、第１の実施形態のステップＳ３０と実質的に同じであり、第２の実施形態のステップＳ５０は、第１の実施形態のステップＳ５０と実質的に同じであり、且つ第２の実施形態のステップＳ７０は、第１の実施形態のステップＳ７０と実質的に同じである。従って、ステップＳ３０、ステップＳ５０、およびステップＳ７０の詳細な説明はここでは繰り返さない。

いくつかの実施形態では、充電器１００は、車載充電器として電動バイクに統合されてもよい。しかしながら、本発明は、これに限定されない。他の実施形態では、充電器１００は、非車載充電器として電動バイクの外部にあってもよい。

上述のように、本発明の実施形態は、第１のマイクロコントローラの構成によってバッテリーとＤＣ充電ステーションとの間の通信を隔離する充電器および充電方法を提供する。従って、異なる通信規格により、バッテリーとＤＣ充電ステーションとの間で発生し得る潜在的な問題を回避することができ、電気自動車の充電用に一般に設定されたＤＣ充電ステーションでバッテリーを充電することができる。さらに、２つのマイクロコントローラの構成により、充電プロセス中の通信と降圧動作は、個々のマイクロコントローラによって個別に処理できるため、各マイクロコントローラの作業負荷を軽減し、作業効率を向上させることができる。さらに、第３の接続ポートとＡＣ−ＤＣコンバータの構成により、バッテリーは、ＤＣ充電ステーションの他、ＡＣ電源を供給して充電することもできる。

１００充電器
１１１第１の接続ポート
１１２第２の接続ポート
１１３第３の接続ポート
１２０ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３０第１のマイクロコントローラ
１３１第１の制御ユニット
１３２第１の通信ユニット
１３３第２の通信ユニット
１３４第３の通信ユニット
１４０第２のマイクロコントローラ
１４１第２の制御ユニット
１４２電流／電圧調整ユニット
１４３第４の通信ユニット
１５０ＡＣ−ＤＣコンバータ
２００バッテリー
２１０バッテリー管理システム
３００ＤＣ（直流）充電ステーション
４００交流（ＡＣ）電源
ＡＣ交流電力
ＤＣ１第１のＤＣ電圧
ＤＣ２第２のＤＣ電流／電圧
Ｉ１調整指示
Ｉ２充電指示
Ｓ１調整信号
Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ６０、Ｓ７０、Ｓ９０ステップ

Claims

充電器（１００）は、
ＤＣ充電ステーション（３００）を接続するように構成された第１の接続ポート（１１１）、
バッテリー管理システム（２１０）を有するバッテリー（２００）を接続するように構成された第２の接続ポート（１１２）、
前記第１の接続ポート（１１１）と前記第２の接続ポート（１１２）との間に結合され、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）は、調整信号（Ｓ１）に従って第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）を第２のＤＣ電流／電圧に変換し、前記第２の接続ポート（１１２）を介して前記第２のＤＣ電流／電圧を出力するように構成され、前記第２のＤＣ電流／電圧は、前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）より低い前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）、
前記第１の接続ポート（１１１）を介してハンドシェイクにより、前記ＤＣ充電ステーション（３００）と通信するように構成され、前記第２の接続ポート（１１２）を介してハンドシェイクにより前記バッテリー（２００）と通信するように構成され、第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）との間の前記ハンドシェイクが成功したとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記バッテリー（２００）間のハンドシェイクの結果に従って調整指示（Ｉ１）を生成し、前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）は前記ＤＣ充電ステーション（３００）より供給される前記第１のマイクロコントローラ（１３０）、および
前記調整指示（Ｉ１）に従って前記調整信号（Ｓ１）を生成するように構成される第２のマイクロコントローラ（１４０）を有すること、
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記バッテリー（２００）間の前記ハンドシェイクの結果が前記ハンドシェイクの成功を示すとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、前記バッテリー管理システム（２１０）によって、前記第２の接続ポート（１１２）を介して伝送された充電指示に従って前記調整指示（Ｉ１）を生成することを特徴とする充電器（１００）。
第３の接続ポート（１１３）、および
前記第３の接続ポート（１１３）と前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）の間に結合され、前記第３の接続ポート（１１３）を介して入力されたＡＣ電力（ＡＣ）を変換するように構成されたＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）をさらに有し、
前記第２のマイクロコントローラ（１４０）は、前記第３の接続ポート（１１３）を介して入力されたＡＣ電力（ＡＣ）があるかどうかを検出するようにさらに構成され、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）とＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが失敗し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を有効にし、前記ＡＣ電力（ＡＣ）を前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）に変換し、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）で用いられる前記調整指示（Ｉ１）を生成することを特徴とする請求項１に記載の充電器（１００）。
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが成功し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を無効にすることを特徴とする請求項２に記載の充電器（１００）。
充電器（１００）は、
ＤＣ充電ステーション（３００）を接続するように構成された第１の接続ポート（１１１）、
バッテリー管理システム（２１０）を有するバッテリー（２００）を接続するように構成された第２の接続ポート（１１２）、
前記第１の接続ポート（１１１）と前記第２の接続ポート（１１２）との間に結合され、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）は、調整信号（Ｓ１）に従って第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）を第２のＤＣ電流／電圧に変換し、前記第２の接続ポート（１１２）を介して前記第２のＤＣ電流／電圧を出力するように構成され、前記第２のＤＣ電流／電圧は、前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）より低い前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）、
前記第１の接続ポート（１１１）を介してハンドシェイクにより、前記ＤＣ充電ステーション（３００）と通信するように構成され、前記第２の接続ポート（１１２）を介してハンドシェイクにより前記バッテリー（２００）と通信するように構成され、第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）との間の前記ハンドシェイクが成功したとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記バッテリー（２００）間のハンドシェイクの結果に従って調整指示（Ｉ１）を生成し、前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）は前記ＤＣ充電ステーション（３００）より供給される前記第１のマイクロコントローラ（１３０）、および
前記調整指示（Ｉ１）に従って前記調整信号（Ｓ１）を生成するように構成される第２のマイクロコントローラ（１４０）を有すること、
第３の接続ポート（１１３）、および
前記第３の接続ポート（１１３）と前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）の間に結合され、前記第３の接続ポート（１１３）を介して入力されたＡＣ電力（ＡＣ）を変換するように構成されたＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）をさらに有し、
前記第２のマイクロコントローラ（１４０）は、前記第３の接続ポート（１１３）を介して入力されたＡＣ電力（ＡＣ）があるかどうかを検出するようにさらに構成され、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）とＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが失敗し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を有効にし、前記ＡＣ電力（ＡＣ）を前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）に変換し、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）で用いられる前記調整指示（Ｉ１）を生成すること、
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記バッテリー（２００）間の前記ハンドシェイクの結果が前記ハンドシェイクの失敗を示すとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、所定の充電指示に従って、前記調整指示（Ｉ１）を生成するか、または前記第１のマイクロコントローラ（１３０）は、前記バッテリー（２００）の測定結果に従って前記調整指示（Ｉ１）を生成し、前記測定の結果は、前記第２の接続ポート（１１２）を介して測定することで取得されることを特徴とする充電器（１００）。
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが成功し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を無効にすることを特徴とする請求項４に記載の充電器（１００）。
充電器に適合した充電方法であって、
前記充電器（１００）の第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記充電器（１００）の第１の接続ポート（１１１）を介してハンドシェイクによりＤＣ充電ステーション（３００）と通信するステップ（Ｓ１０）、
前記充電器（１００）の前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記充電器（１００）の第２の接続ポート（１１２）を介してハンドシェイクにより、バッテリー管理システム（２１０）を有するバッテリー（２００）と通信するステップ（Ｓ３０）、
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間の前記ハンドシェイクが成功したとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）とバッテリー（２００）間のハンドシェイクの結果に従って調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５０）、
前記充電器（１００）の第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記調整指示（Ｉ１）に従って調整信号（Ｓ１）を生成するステップ（Ｓ７０）、および
前記充電器（１００）のＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）を用いて、前記調整信号（Ｓ１）に従って第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）を第２のＤＣ電流／電圧に変換し、前記充電器（１００）の第２の接続ポート（１１２）を介して前記第２のＤＣ電流／電圧を出力して、前記バッテリー（２００）を充電するステップ（Ｓ９０）を含み、前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）は、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間の前記ハンドシェイクが成功したとき、前記ＤＣ充電ステーション（３００）より供給され、前記第２のＤＣ電流／電圧は前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）より低いこと、
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記バッテリー（２００）間の前記ハンドシェイクの結果が前記ハンドシェイクの成功を示すとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５０）は、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記バッテリー管理システム（２１０）によって、前記第２の接続ポート（１１２）を介して伝送された充電指示に従って前記調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５１）をさらに含むことを特徴とする充電方法。
前記第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記充電器（１００）の第３の接続ポート（１１３）を介して入力されたＡＣ電力（ＡＣ）があるかどうかを検出するステップ（Ｓ２０）、および
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）とＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが失敗し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記充電器（１００）のＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を有効にし、前記ＡＣ電力（ＡＣ）を前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）に変換し（Ｓ４０）、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）で用いられる前記調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５０）をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の充電方法。
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが成功し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を無効にするステップ（Ｓ６０）をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の充電方法。
充電器に適合した充電方法であって、
前記充電器（１００）の第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記充電器（１００）の第１の接続ポート（１１１）を介してハンドシェイクによりＤＣ充電ステーション（３００）と通信するステップ（Ｓ１０）、
前記充電器（１００）の前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記充電器（１００）の第２の接続ポート（１１２）を介してハンドシェイクにより、バッテリー管理システム（２１０）を有するバッテリー（２００）と通信するステップ（Ｓ３０）、
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間の前記ハンドシェイクが成功したとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）とバッテリー（２００）間のハンドシェイクの結果に従って調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５０）、
前記充電器（１００）の第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記調整指示（Ｉ１）に従って調整信号（Ｓ１）を生成するステップ（Ｓ７０）、および
前記充電器（１００）のＤＣ−ＤＣコンバータ（１２０）を用いて、前記調整信号（Ｓ１）に従って第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）を第２のＤＣ電流／電圧に変換し、前記充電器（１００）の第２の接続ポート（１１２）を介して前記第２のＤＣ電流／電圧を出力して、前記バッテリー（２００）を充電するステップ（Ｓ９０）を含み、前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）は、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間の前記ハンドシェイクが成功したとき、前記ＤＣ充電ステーション（３００）より供給され、前記第２のＤＣ電流／電圧は前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）より低いこと、
前記第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記充電器（１００）の第３の接続ポート（１１３）を介して入力されたＡＣ電力（ＡＣ）があるかどうかを検出するステップ（Ｓ２０）、および
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）とＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが失敗し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記充電器（１００）のＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を有効にし、前記ＡＣ電力（ＡＣ）を前記第１のＤＣ電圧（ＤＣ１）に変換し（Ｓ４０）、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）で用いられる前記調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５０）をさらに有すること、
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記バッテリー（２００）間の前記ハンドシェイクの結果が前記ハンドシェイクの失敗を示すとき、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、前記調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５０）は、前記第１のマイクロコントローラ（１３０）を用いて、所定の充電指示に従って、前記調整指示（Ｉ１）を生成するか、または前記バッテリー（２００）の測定結果に従って、前記調整指示（Ｉ１）を生成するステップ（Ｓ５２）をさらに含み、前記測定の結果は、前記第２の接続ポート（１１２）を介して測定することで取得されることを特徴とする充電方法。
前記第１のマイクロコントローラ（１３０）と前記ＤＣ充電ステーション（３００）間のハンドシェイクが成功し、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）が前記第３の接続ポート（１１３）を介して前記ＡＣ電力（ＡＣ）が入力されたことを検出したとき、前記第２のマイクロコントローラ（１４０）を用いて、前記ＡＣ−ＤＣコンバータ（１５０）を無効にするステップ（Ｓ６０）をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の充電方法。