JP7350987B2

JP7350987B2 - 電気自動車及びその統合コントローラ、統合制御システム

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Publication number: JP7350987B2
Application number: JP2022509004A
Authority: JP
Inventors: 郭彩芳; 姚▲鵬▼▲飛▼; ▲齊▼阿喜
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2019-08-15
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2040-08-05
Also published as: CN112389348B; AU2020327435A1; JP2022544305A; AU2020327435B2; US20220314824A1; WO2021027648A1; CN112389348A; US11865934B2; EP4015290A1; EP4015290A4

Description

（関連出願の相互参照）
本開示は、２０１９年８月１５日に提出された、名称「電気自動車及びその統合コントローラ、統合制御システム」、出願番号２０１９１０７５４９１２．０の中国特許出願の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本開示に組み込まれるものとする。

本開示は、車両の技術分野に関し、特に電気自動車及びその統合コントローラ、統合制御システムに関する。

現在、電気自動車の部品は、ますます高度統合、低コスト及び小型化の方向に発展している。しかしながら、関連技術において、多くの場合に物理的統合方法が用いられ、すなわち異なる部品を直接的に一体に組み立てるため、コストと空間の節約の割合が限られる。

本開示は、関連技術における技術的課題の１つを少なくともある程度解決することを目的とする。

このために、本開示は、電気部品を共用するか又は再利用することにより、電気部品の使用を減少させ、さらにコストを低減し、アセンブリの体積及び重量を減少させるために、電気自動車の統合コントローラを提供することを第１目的とする。

本開示は、電気自動車の統合制御システムを提供することを第２目的とする。

本開示は、電気自動車を提供することを第３目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の第１態様の実施例に係る、パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含む電気自動車の統合コントローラは、モータへの駆動を実現するように、電子制御モジュールを制御する第１コアと、車両コントローラとして用いられる第２コアとを含む第１制御チップと、外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、車載充電モジュールを制御する第２制御チップと、を含む。

本開示の実施例に係る電気自動車の統合コントローラは、制御チップを共用することにより、部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、体積を減少させ、アセンブリの重量を減少させることができる。

上記目的を達成するために、本開示の第２目的に係る、パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含む電気自動車の統合制御システムは、第１コア及び第２コアを含む第１制御チップと、第２制御チップとを含む上記実施例に係る電気自動車の統合コントローラと、電子制御モジュール、モータ及び車載充電モジュールを含む駆動ユニットと、を含み、前記第１コアは、前記モータへの駆動を実現するように、前記電子制御モジュールを制御し、前記第２コアは、車両コントローラとして用いられ、前記第２制御チップは、外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、前記車載充電モジュールを制御する。

本開示の実施例に係る電気自動車の統合制御システムは、電気部品を共用するか又は再利用することにより、電気部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、アセンブリの体積及び重量を減少させることができる。

上記目的を達成するために、本開示の第３態様の実施例は、上記電気自動車の統合制御システムを含む電気自動車を提供する。

本開示の実施例に係る電気自動車は、上記実施例に係る電気自動車の統合制御システムを用いて、電気部品を共用するか又は再利用することにより、電気部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、アセンブリの体積及び重量を減少させることができる。

本開示の付加的な態様及び利点は、一部が以下の説明に示され、一部が以下の説明に明らかになるか又は本開示の実施により把握される。

以下、本開示の上記及び／又は付加的な様態及び利点は、図面を参照して実施例を説明することにより、明らかになり、理解されやすくなる。

本開示の一実施例に係る電気自動車の統合コントローラの構成ブロック図である。本開示の具体例に係る電気自動車の統合コントローラの構成ブロック図である。本開示の他の実施例に係る電気自動車の統合コントローラの構成ブロック図である。本開示の第１実施例に係る電気自動車の統合制御システムの構成ブロック図である。本開示の第２実施例に係る電気自動車の統合制御システムの構成ブロック図である。本開示の第１具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の第３実施例に係る電気自動車の統合制御システムの構成ブロック図である。本開示の第２具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の第４実施例に係る電気自動車の統合制御システムの構成ブロック図である。本開示の第３具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の第５実施例に係る電気自動車の統合制御システムの構成ブロック図である。本開示の第４具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の第５具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の第６具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の第７具体例に係る電気自動車の統合制御システムの概略構成図である。本開示の一例に係る車両を充電する場合の概略構成図である。本開示の実施例に係る電気自動車の構成ブロック図である。

以下、本開示の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例が図面において示されるが、一貫して同一又は類似の符号は、同一又は類似の部品、或いは、同一又は類似の機能を有する部品を表す。以下、図面を参照して説明される実施例は例示的なものに過ぎず、本開示を解釈するものであり、本開示を限定するものとして理解してはならない。

以下、本開示の実施例に係る電気自動車及びその統合コントローラ、統合制御システムについて図面を参照して説明する。

図１は、本開示の実施例に係る電気自動車の統合コントローラの構成ブロック図である。

該実施例において、電気自動車は、パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含み、交流充放電ポートは、外部交流電源又は外部負荷に接続される。

図１に示すように、電気自動車の統合コントローラ１００は、第１制御チップ１１０及び第２制御チップ１２０を含む。第１制御チップ１１０は、第１コア１１１及び第２コア１１２を含み、第１コア１１１は、モータＭへの駆動を実現するように、電子制御モジュール２１０を制御し、第２コア１１２は、電気自動車の車両コントローラとして用いられ、第２制御チップ１２０は、１つのコアを含んでもよく、外部交流電源がパワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、車載充電モジュール２２０を制御する。

これにより、該電気自動車の統合コントローラ１００は、制御チップを共用することにより、アセンブリのコストを低減し、アセンブリの体積及び重量を減少させることができる。

一例として、電子制御モジュール２１０の直流端子は、パワーバッテリに接続され、電子制御モジュール２１０の交流端子は、モータＭに接続され、車載充電モジュール２２０の第１直流端子は、パワーバッテリに接続され、車載充電モジュール２２０の交流端子は、交流充放電ポートに接続される。第１コア１１１は、電子制御モジュール２１０を制御し、パワーバッテリは、モータＭへの駆動を実現するように、モータに給電し、第２コア１１２は、電気自動車の車両コントローラとして、車両制御に参加し、第２制御チップ１２０は、外部交流電源がパワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、車載充電モジュール２２０を単独に制御することができる。

一例として、電気自動車は、低電圧バッテリをさらに含み、低電圧バッテリは、車載充電モジュール２２０の第２直流端子に接続される。第２制御チップ１２０は、さらに、パワーバッテリが低電圧バッテリを充電することを実現するように、車載充電モジュール２２０を制御する。

なお、低電圧バッテリは、車両の低電圧負荷に給電する。

一例として、図２に示すように、統合コントローラ１００は、第１駆動回路１３０及び第２駆動回路１４０をさらに含み、第１駆動回路１３０は、第１制御チップ１１０に接続され、第２駆動回路１４０は、第２制御チップ１２０に接続され、第１制御チップ１１０、第２制御チップ１２０、第１駆動回路１３０及び第２駆動回路１４０は、電源モジュールを共用し、第１駆動回路１３０は、電子制御モジュール２１０を駆動し、第２駆動回路１４０は、車載充電モジュール２２０を駆動する。

図２に示すように、共用される電源モジュールは、電源１５１、第１電圧変換ユニット１５２、第２電圧変換ユニット１５３、第１電源ユニット１５４、第２電源ユニット１５５、第１絶縁ユニット１５６及び第２絶縁ユニット１５７を含み、電源１５１は、それぞれ第１電圧変換ユニット１５２、第２電圧変換ユニット１５３、第１絶縁ユニット１５６及び第２絶縁ユニット１５７に接続され、第１電圧変換ユニット１５２は、それぞれ第１電源ユニット１５４、第２電源ユニット１５５、第１駆動回路１３０に接続され、第１絶縁ユニット１５６は、第１駆動回路１３０に接続され、第２電圧変換ユニット１５３は、第２駆動回路１４０に接続され、第２絶縁ユニット１５７は、第２駆動回路１４０に接続され、第１電源ユニット１５４は、第１制御チップ１１０に接続され、第２電源ユニット１５５は、第２制御チップ１２０に接続される。

電源１５１は、１２Ｖ電圧を提供することができ、第１電圧変換ユニット１５２及び第２電圧変換ユニット１５３は、いずれも１２Ｖ電圧を５Ｖ電圧に変換することができ、第１絶縁ユニット１５６及び第２絶縁ユニット１５７は、いずれも１２Ｖ絶縁電源を提供することができる。これにより、本開示は、１つの回路基板のみを用いて（すなわち１セットの電源のみを用いて）、各制御チップ及び各駆動回路への給電を実現することができ、従来技術における各コントローラ及び各駆動回路などがいずれも１セットの電源を用いて給電される設置方式に比べて、本開示に係る給電設置方式に用いられる装置がより少なく、コストがより低く、アセンブリの体積及び重量がより小さい。

一例として、図２に示すように、統合コントローラ１００は、アナログ信号収集インタフェース１６１をさらに含み、第１制御チップ１１０及び第２制御チップ１２０は、いずれもアナログ信号収集インタフェース１６１に接続され、アナログ信号は、スロットル信号、ブレーキ信号、大気圧信号、真空圧信号、電流信号、電圧信号及び温度情報のうちの１つ又は複数を含む。これにより、同じアナログ信号に対して、１つの信号収集インタフェースのみを設置してもよく、該信号収集インタフェースは、いずれも第１制御チップ１１０及び第２制御チップ１２０に接続される。

図２に示すように、統合コントローラ１００は、第１制御チップ１１０に接続されたスイッチ信号収集インタフェース１６２及びモータ情報収集インタフェース１６３をさらに含み、第１コア１１１及び第２コア１１２は、スイッチ信号収集インタフェース１６２により収集されたスイッチ信号と、モータ情報収集インタフェース１６３により収集されたモータの位置情報とを共用する。

一例として、電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、直流充放電ポートは、外部直流電源又は外部負荷に接続され、第１コア１１１は、さらに、外部直流電源がパワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが直流充電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現するように、電子制御モジュール２１０を制御する。

該例において、直流充放電ポートは、第１ポートが順にモータＭ及び電子制御モジュール２１０を介してパワーバッテリの第１電極に接続され、第２ポートがパワーバッテリの第２電極に接続される。

一例として、電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、直流充放電ポートは、外部直流電源又は外部負荷に接続され、直流充放電ポートとパワーバッテリとの間に昇圧充電モジュール２３０が設置され、図３に示すように、第１コア１１１は、さらに、外部直流電源がパワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現するように、昇圧充電モジュール２３０を制御する。

一例として、第１コア１１１と第２制御チップ１２０は、同時に動作することができ、第１コア１１１は、電子制御モジュール２１０を制御し、かつ第２制御チップ１２０は、車載充電モジュール２２０を制御することにより、外部交流電源がパワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現する。

該例において、交流充放電ポートは、第１ポートがモータを介して電子制御モジュール２１０に接続され、第２ポートが車載充電モジュール２２０に接続され、電子制御モジュール２１０は、車載充電モジュール２２０に接続される。

以下、いくつかの動作条件により統合コントローラ１００の制御作用を説明する。

動作モード１（モータＭの動作）：
対応するアナログ信号収集インタフェース１６１は、モータＭの電圧情報、電流情報などを収集し、モータ情報収集インタフェース１６３は、モータの位置情報を収集し、第１コア１１１は、モータの位置情報、電圧情報及び電流情報などに基づいて駆動制御信号を生成し、かつ該駆動制御信号に基づいて第１駆動回路１３０によりモータＭを動作させる。

動作モード２（電気自動車の衝突）：
スイッチ信号収集インタフェース１６２は、衝突情報を収集し、モータ情報収集インタフェース１６３は、モータの位置情報（車速を計算するために用いられる）を収集し、第１コア１１１は、該衝突情報、車速情報などに基づいて制御コマンドを生成し、かつ制御コマンドに基づいて三相短絡ポリシー又は六相開回路ポリシーを実行することにより、電子制御モジュール２１０を制御してモータＭの動作を停止させる。車速が車速閾値（例えば、６０ＫＷ／ｈ）より高い場合、第１コア１１１は、三相短絡ポリシーを実行することができ、車速が車速閾値より低い場合、第１制御チップ１１０は、六相開回路ポリシーを実行することができる。なお、異なる電気自動車に対して、設定された車速閾値は、異なってもよい。

スイッチ信号収集インタフェース１６２は、ハードワイヤによる収集速度が速いため、第１コア１１１に直接的に接続され、車両コントローラ（すなわち第２コア１１２）から衝突情報を取得する必要がなく、情報伝送遅延を回避し、応答速度が速く、さらに非常ブレーキがより安全であるという効果を達成する。

動作モード３（直流充電）：
対応するアナログ信号収集インタフェース１６１は、電圧情報及び電流情報を収集し、第１制御チップ１１０は、電圧情報及び電流情報に基づいて直流充電制御信号を生成し、かつ直流充電制御信号に基づいて電子制御モジュール２１０又は昇圧充電モジュール２３０を動作させるように制御することにより、外部直流電源がパワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現する。

動作モード４（交流充放電）：
対応するアナログ信号収集インタフェース１６１は、電圧情報及び電流情報を収集し、充電ガン情報収集モジュールは、充電ガンの充電情報を収集し、第２制御チップ１２０は、電圧情報、電流情報及び充電ガンの充電情報に基づいて交流充放電制御コマンドを生成し、かつ該交流充放電制御コマンドに基づいて車載充電モジュール２２０を動作させるように制御することにより、外部交流電源がパワーバッテリに交流充放電を行うことを実現する。

動作モード５（低電圧バッテリに対する充電）：
対応するアナログ信号収集インタフェース１６１は、電圧情報及び電流情報を収集し、電圧情報は、パワーバッテリ側の電圧情報及び低電圧バッテリ側の電圧情報を含み、第２制御チップ１２０は、パワーバッテリ側の電圧情報、低電圧負荷側の電圧情報及び電流情報に基づいて降圧制御信号を生成し、かつ該降圧制御信号に基づいて車載充電モジュール２２０を動作させるように制御することにより、パワーバッテリが低電圧バッテリを充電することを実現する。

前記のように、本開示の実施例に係る電気自動車の統合コントローラは、制御チップを共用し、電源モジュール及び同じ信号収集インタフェースを再利用することにより、部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、体積を減少させ、アセンブリの重量を減少させることができる。

図４は、本開示の一実施例に係る電気自動車の統合制御システムの構成ブロック図である。

該実施例において、図４に示すように、電気自動車は、パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含み、交流充放電ポートは、外部交流電源又は外部負荷に接続され、統合制御システムは、上記実施例に係る電気自動車の統合コントローラ１００及び駆動ユニット２００を含む。

図４に示すように、統合コントローラ１００は、第１制御チップ１１０及び第２制御チップ１２０を含み、第１制御チップ１１０は、第１コア１１１及び第２コア１１２を含み、駆動ユニット２００は、電子制御モジュール２１０、モータＭ、車載充電モジュール２２０を含む。第１コア１１１は、モータＭへの駆動を実現するように、電子制御モジュール２１０を制御し、第２コア１１２は、車両コントローラとして用いられ、第２制御チップ１２０は、外部交流電源がパワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、車載充電モジュール２２０を制御する。

これにより、該電気自動車の統合制御システムは、上記統合コントローラを用い、制御チップを共用することにより、部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、体積を減少させ、アセンブリの重量を減少させることができる。

一例として、図４に示すように、電子制御モジュール２１０は、直流端子がパワーバッテリに接続され、交流端子がモータＭに接続され、車載充電モジュール２２０は、第１直流端子がパワーバッテリに接続され、交流端子が交流充放電ポートに接続される。

一例として、図５に示すように、電気自動車は、低電圧バッテリをさらに含み、第２制御チップ１２０は、さらに、パワーバッテリが低電圧バッテリを充電することを実現するように、車載充電モジュール２２０を制御する。

図５に示すように、車載充電モジュール２２０は、交流端子が交流充放電ポートに接続され、第１直流端子がパワーバッテリに接続され、第２直流端子が低電圧バッテリに接続される。

該例において、第２制御チップ１２０は、外部交流電源がパワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが低電圧バッテリを充電することを実現するように、車載充電モジュール２２０を制御する。

具体的には、図６に示すように、電子制御モジュール２１０は、第１Ｈブリッジ（スイッチトランジスタＱ９、Ｑ１０、Ｑ１１及びＱ１２で構成される）、変圧器Ｔ、第２Ｈブリッジ（スイッチトランジスタＱ５、Ｑ６、Ｑ７及びＱ８で構成される）、第３Ｈブリッジ（スイッチトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３及びＱ４で構成される）、第１インダクタＬ１及び第１ＡＣ／ＤＣ変換回路２２１を含み、第１Ｈブリッジは、直流端子がパワーバッテリに接続され、交流端子が変圧器Ｔの第１二次コイルに接続され、第２Ｈブリッジは、交流端子が変圧器Ｔの一次コイルに接続され、直流端子が第３Ｈブリッジの直流端子に接続され、第３Ｈブリッジは、１つのブリッジアームの中間点が第１インダクタＬ１の一端に接続され、第１インダクタＬ１の他端は、交流充放電ポートの第１ポートに接続され、第３Ｈブリッジは、もう１つのブリッジアームの中間点が交流充放電ポートの第２ポートに接続され、第１ＡＣ／ＤＣ変換回路２２１は、交流端子が変圧器Ｔの第２二次コイルに接続され、直流端子が低電圧バッテリに接続される。これにより、交流充放電モジュールと低電圧バッテリ電源モジュールが１つのＨブリッジ及び１つの変圧器を再利用することにより、電気部品の使用を減少させ、コストを低減し、体積を減少させ、アセンブリの重量を減少させることができる。

なお、パワーバッテリと駆動ユニット２００との間にさらに制御可能なスイッチ、ブリーダ抵抗器などが接続されてもよく、駆動ユニット２００は、ＬＣフィルタ回路、フィルタコンデンサ、ブリーダ抵抗器などをさらに含み、その具体的な接続方式は、図６に示すとおりであり、当然のことながら、設計者は、必要に応じて、ＬＣフィルタ回路、フィルタコンデンサ、ブリーダ抵抗器などの数、接続位置などを適応的に調整してもよく、ここで限定しない。

一例として、図７に示すように、電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、直流充放電ポートは、第１ポートが順にモータＭ及び電子制御モジュール２１０を介してパワーバッテリの第１電極（例えば正極）に接続され、第２ポートがパワーバッテリの第２電極（例えば負極）に接続される。

該例において、第１コア１１１は、外部直流電源がパワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現するか、又は、モータＭへの駆動を実現するように、電子制御モジュール２１０を時分割で制御する。

具体的には、図６、図８に示すように、電子制御モジュール２１０は、第１相ブリッジアーム（直列接続されたスイッチトランジスタＴ１、Ｔ２で構成される）、第２相ブリッジアーム（直列接続されたスイッチトランジスタＴ３、Ｔ４で構成される）及び第３相ブリッジアーム（直列接続されたスイッチトランジスタＴ５、Ｔ６で構成される）を含み、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム、第３相ブリッジアームは、並列接続されて第１バス端子及び第２バス端子を形成し、第１バス端子は、パワーバッテリの第１電極に接続され、第２バス端子は、パワーバッテリの第２電極に接続される。

図６、図８に示すように、モータＭは、第１相コイルＬａ、第２相コイルＬｂ及び第３相コイルＬｃを含み、第１相コイルＬａ、第２相コイルＬｂ及び第３相コイルＬｃの一端は、接続されてスター型接続点を形成し、第１相コイルＬａの他端は、第１相ブリッジアームの中間点に接続され、第２相コイルＬｂの他端は、第２相ブリッジアームの中間点に接続され、第３相コイルＬｃの他端は、第３相ブリッジアームの中間点に接続され、スター型接続点は、直流充放電ポートの第１ポートに接続される。

該例において、第１コア１１１は、電子制御モジュール２１０を制御して、直流充放電を実現する場合、ある相ブリッジアームのみを持続的に制御して、該相ブリッジアーム及びその対応する相コイルにより直流充放電を実現してもよく、二相又は三相ブリッジアームを交互に制御して、直流充放電を実現してもよい。

これにより、ブリッジアーム及びインダクタを再利用することにより、電気部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、アセンブリの体積及び重量を減少させることができる。

一例として、図９に示すように、電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、駆動ユニット２００は、昇圧充電モジュール２３０をさらに含み、昇圧充電モジュール２３０は、直流充放電ポートとパワーバッテリとの間に設置される。

第１コア１１１は、さらに、外部直流電源がパワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現するように、昇圧充電モジュール２３０を制御する。

具体的には、図１０に示すように、昇圧充電モジュール２３０は、直列接続された２つのスイッチトランジスタ（すなわちＴ７、Ｔ８）で構成された第１変換ブリッジアームと、第２インダクタＬ２とを含む。第１変換ブリッジアームは、一端がパワーバッテリの第１電極に接続され、他端がパワーバッテリの第２電極に接続され、第２インダクタＬ２は、一端が第１変換ブリッジアームの中間点に接続され、他端が直流充放電ポートの第１ポートに接続され、直流充放電ポートの第２ポートは、パワーバッテリの第２電極に接続される。

一例として、図１１に示すように、交流充放電ポートは、第１ポートがモータＭを介して電子制御モジュール２１０に接続され、第２ポートが車載充電モジュール２２０に接続され、電子制御モジュール２１０は、車載充電モジュール２２０に接続される。第１コア１１１と第２制御チップ１２０は、同時に動作し、第１コア１１１は、電子制御モジュール２１０を制御し、かつ第２制御チップ１２０は、車載充電モジュール２２０を制御することにより、外部交流電源がパワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、パワーバッテリが交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現する。

具体的には、図１２に示すように、車載充電モジュール２２０は、第１Ｈブリッジ（スイッチトランジスタＱ９、Ｑ１０、Ｑ１１及びＱ１２で構成される）、変圧器Ｔ、第２Ｈブリッジ（スイッチトランジスタＱ５、Ｑ６、Ｑ７及びＱ８で構成される）、直列接続された２つのスイッチトランジスタ（Ｑ３、Ｑ４）で構成される第２変換ブリッジアーム、及び第２ＡＣ／ＤＣ変換回路２２２を含み、第１Ｈブリッジは、直流端子がパワーバッテリに接続され、交流端子が変圧器Ｔの第１二次コイルに接続され、第２Ｈブリッジは、交流端子が変圧器Ｔの一次コイルに接続され、直流端子の第１ポートが第２変換ブリッジアームの一端に接続され、直流端子の第２ポートが第２変換ブリッジアームの他端に接続され、第２変換ブリッジアームの中間点は、交流充放電ポートの第２ポートに接続され、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路２２２は、一端が変圧器Ｔの第２二次コイルに接続され、他端が低電圧バッテリに接続される。

図１２に示すように、電子制御モジュール２１０は、第１相ブリッジアーム（直列接続されたスイッチトランジスタＴ１、Ｔ２で構成される）、第２相ブリッジアーム（直列接続されたスイッチトランジスタＴ３、Ｔ４で構成される）及び第３相ブリッジアーム（直列接続されたスイッチトランジスタＴ５、Ｔ６で構成される）を含み、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム、第３相ブリッジアームは、並列接続されて第１バス端子及び第２バス端子を形成し、第１バス端子は、それぞれパワーバッテリの第１電極、第２変換ブリッジアームの一端に接続され、第２バス端子は、それぞれパワーバッテリの第２電極、第２変換ブリッジアームの他端に接続される。モータＭは、第１相コイルＬａ、第２相コイルＬｂ及び第３相コイルＬｃを含み、第１相コイルＬａ、第２相コイルＬｂ及び第３相コイルＬｃの一端は、接続されてスター型接続点を形成し、第１相コイルＬａの他端は、第１相ブリッジアームの中間点に接続され、第２相コイルＬｂの他端は、第２相ブリッジアームの中間点に接続され、第３相コイルＬｃの他端は、第３相ブリッジアームの中間点に接続され、スター型接続点は、交流充放電ポートの第１ポートに接続される。

一例として、図１３に示すように、車載充電モジュール２２０は、第３インダクタＬ３をさらに含み、第３インダクタＬ３は、一端がスター型接続点に接続され、他端が交流充放電ポートの第１ポートに接続される。交流充電モードの場合、高周波で、モータＭの固定子巻線のインダクタンスが小さいため、第３インダクタＬ３を設置することにより、インダクタンスを増加させ、力率改善機能をより効果的に実現することができる。

好ましくは、図１２、図１３に示すように、車載充電モジュール２２０は、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路２２２をさらに含んでもよい。図８、図１０に比べて、図１２、図１３における第２ＡＣ／ＤＣ変換回路２２２は、４つのスイッチトランジスタを含み、４つのスイッチトランジスタを２つずつ交互に制御することにより、スイッチトランジスタの過熱現象の発生を減少させるか又は回避し、第２ＡＣ／ＤＣ変換回路２２２の耐用年数を延長させることができる。

一例として、図１４に示すように、直流充放電ポートは、正極接触器Ｋ３及び負極接触器Ｋ４を介してパワーバッテリに接続されてもよい。

一例として、図１５に示すように、直流充放電ポートは、正極接触器Ｋ３のみを介してパワーバッテリに接続されてもよい。当然のことながら、直流充放電ポートは、負極接触器Ｋ４のみを介してパワーバッテリに接続されてもよい。図１４に示す例に比べて、図１５に示す例において、接触器の使用を減少させ、コストがより低い。

本開示の実施例において、図１６に示すように、充電は、直流充電と交流充電に分けられ、充電する場合、充電杭からの電流又は２２０Ｖの家庭用交流電流は、ファイブインワンにより変換されてパワーバッテリを充電し、車両が正常に運転するように駆動される場合、電流は、パワーバッテリからファイブインワンによりモータＭへ流れて、車両を正常に運転するように駆動する。

以上より、本開示の実施例に係る電気自動車の統合制御システムは、電気部品を共用するか又は再利用することにより、電気部品の使用を減少させることができ、さらにコストを低減し、アセンブリの体積及び重量を減少させることができる。

図１７は、本開示の実施例に係る電気自動車の構成ブロック図である。

図１７に示すように、電気自動車１０００は、上記実施例に係る電気自動車の統合制御システム３００を含む。

本明細書の説明において、用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体例」又は「いくつかの例」などを参照した説明は、該実施例又は例と組み合わせて説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性が本開示の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同一の実施例又は例に限定されるものではない。また、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性は、任意の１つ又は複数の実施例又は例において適切に組み合わせることができる。

なお、本開示の説明において、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などで示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本開示を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、示された装置又は部品が特定の方位を有し、特定の方位で構成され、操作されなければならないと指示するか又は暗示するものではないため、本開示を限定するものとして理解してはならない。

また、用語「第１」、「第２」は、説明目的のためのみに用いられ、相対的な重要性を指示するか又は暗示し、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に明示するものとして理解してはならない。これにより、「第１」、「第２」で限定された特徴は、少なくとも１つの該特徴を明示的又は黙示的に含んでもよい。本開示の説明において、「複数」とは、別に明確かつ具体的な限定がない限り、少なくとも２つ、例えば２つ、３つなどを意味する。

本開示において、明確な規定及び限定がない限り、用語「装着」、「連結」、「接続」、「固定」などは、広義に理解されるべきであり、明確な限定がない限り、例えば、固定接続、着脱可能な接続、一体的な接続であってもよく、機械的な接続、電気的な接続であってもよく、直接的な接続、中間媒体を介した間接的な接続であってもよく、２つの素子の間の連通又は２つの素子の相互作用の関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本開示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。

本開示において、明確な規定及び限定がない限り、第１特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあることは、第１特徴と第２特徴が直接的に接触することであってもよく、第１特徴と第２特徴が中間媒体を介して間接的に接触することであってもよい。また、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」又は「上面」にあることは、第１特徴が第２特徴の真上及び斜め上にあることであってもよく、単に第１特徴の水平高さが第２特徴より高いことだけを表すことであってもよい。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」又は「下面」にあることは、第１特徴が第２特徴の真下及び斜め下にあることであってもよく、第１特徴の水平高さが第２特徴より低いことだけを表すことであってもよい。

以上、本開示の実施例を示して説明したが、上記実施例は、例示的なものであり、本開示を限定するものとして理解してはならず、当業者であれば、本開示の範囲で上記実施例に対して変更、修正、交換及び変形を行うことができる。

Claims

パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含む電気自動車の統合コントローラであって、
モータへの駆動を実現するように、電子制御モジュールを制御する第１コアと、車両コントローラとして用いられる第２コアとを含む第１制御チップと、
外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、車載充電モジュールを制御する第２制御チップと、を含み、
前記電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、
前記第１コアは、さらに、外部直流電源が前記パワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現するように、前記電子制御モジュールを制御し、
前記第１コアと前記第２制御チップは、同時に動作し、前記第１コアは、前記電子制御モジュールを制御し、かつ前記第２制御チップは、前記車載充電モジュールを制御することにより、前記外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現することを特徴とする、電気自動車の統合コントローラ。
パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含む電気自動車の統合コントローラであって、
モータへの駆動を実現するように、電子制御モジュールを制御する第１コアと、車両コントローラとして用いられる第２コアとを含む第１制御チップと、
外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するように、車載充電モジュールを制御する第２制御チップと、を含み、
前記電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、昇圧充電モジュールは、前記直流充放電ポートと前記パワーバッテリとの間に設置され、
前記第１コアは、さらに、前記昇圧充電モジュールを制御して、外部直流電源が前記パワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現し、
前記第１コアと前記第２制御チップは、同時に動作し、前記第１コアは、前記電子制御モジュールを制御し、かつ前記第２制御チップは、前記車載充電モジュールを制御することにより、前記外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現することを特徴とする、電気自動車の統合コントローラ。
前記電気自動車は、低電圧バッテリをさらに含み、
前記第２制御チップは、さらに、前記パワーバッテリが前記低電圧バッテリを充電することを実現するように、前記車載充電モジュールを制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気自動車の統合コントローラ。
前記第１制御チップに接続された第１駆動回路と、前記第２制御チップに接続された第２駆動回路と、をさらに含み、
前記第１制御チップ、前記第２制御チップ、前記第１駆動回路及び前記第２駆動回路は、電源モジュールを共用し、前記第１駆動回路は、前記電子制御モジュールを駆動し、前記第２駆動回路は、前記車載充電モジュールを駆動することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気自動車の統合コントローラ。
前記電源モジュールは、電源、第１電圧変換ユニット、第２電圧変換ユニット、第１電源ユニット、第２電源ユニット、第１絶縁ユニット及び第２絶縁ユニットを含み、
前記電源は、それぞれ前記第１電圧変換ユニット、前記第２電圧変換ユニット、前記第１絶縁ユニット及び前記第２絶縁ユニットに接続され、前記第１電圧変換ユニットは、前記第１電源ユニット、前記第２電源ユニット、前記第１駆動回路に接続され、前記第１絶縁ユニットは、前記第１駆動回路に接続され、前記第２電圧変換ユニットは、前記第２駆動回路に接続され、前記第２絶縁ユニットは、前記第２駆動回路に接続され、前記第１電源ユニットは、前記第１制御チップに接続され、前記第２電源ユニットは、前記第２制御チップに接続されることを特徴とする、請求項４に記載の電気自動車の統合コントローラ。
前記第１制御チップ及び前記第２制御チップの両方に接続されたアナログ信号収集インタフェースをさらに含み、
アナログ信号は、スロットル信号、ブレーキ信号、大気圧信号、真空圧信号、電流信号、電圧信号及び温度情報のうちの１つ又は複数を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気自動車の統合コントローラ。
前記第１制御チップに接続されたスイッチ信号収集インタフェース及びモータ情報収集インタフェースをさらに含み、
前記第１コア及び前記第２コアは、前記スイッチ信号収集インタフェースにより収集されたスイッチ信号と、前記モータ情報収集インタフェースにより収集されたモータの位置情報とを共用することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気自動車の統合コントローラ。
パワーバッテリ及び交流充放電ポートを含む電気自動車の統合制御システムであって、
請求項１～７のいずれか一項に記載の電気自動車の統合コントローラであって、第１コア及び第２コアを含む第１制御チップと、第２制御チップとを含む、電気自動車の統合コントローラと、
電子制御モジュール、モータ及び車載充電モジュールを含む駆動ユニットと、を含み、
前記第１コアは、前記モータへの駆動を実現するように、前記電子制御モジュールを制御し、前記第２コアは、車両コントローラとして用いられ、前記第２制御チップは、前記車載充電モジュールを制御することで、外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現することを特徴とする、電気自動車の統合制御システム。
前記電気自動車は、低電圧バッテリをさらに含み、
前記第２制御チップは、さらに、前記車載充電モジュールを制御することによって、前記パワーバッテリが前記低電圧バッテリを充電することを実現することを特徴とする、請求項８に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記車載充電モジュールは、交流端子が前記交流充放電ポートに接続され、第１直流端子が前記パワーバッテリに接続され、第２直流端子が前記低電圧バッテリに接続され、
前記第２制御チップは、前記車載充電モジュールを制御することによって、前記外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記低電圧バッテリを充電することを実現することを特徴とする、請求項９に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記車載充電モジュールは、第１Ｈブリッジ、変圧器、第２Ｈブリッジ、第３Ｈブリッジ、第１インダクタ及び第１ＡＣ／ＤＣ変換回路を含み、
前記第１Ｈブリッジは、直流端子が前記パワーバッテリに接続され、交流端子が前記変圧器の第１二次コイルに接続され、前記第２Ｈブリッジは、交流端子が前記変圧器の一次コイルに接続され、直流端子が前記第３Ｈブリッジの直流端子に接続され、前記第３Ｈブリッジは、１つのブリッジアームの中間点が前記第１インダクタの一端に接続され、前記第１インダクタの他端は、前記交流充放電ポートの第１ポートに接続され、前記第３Ｈブリッジは、もう１つのブリッジアームの中間点が前記交流充放電ポートの第２ポートに接続され、前記第１ＡＣ／ＤＣ変換回路は、交流端子が前記変圧器の第２二次コイルに接続され、直流端子が前記低電圧バッテリに接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、前記直流充放電ポートの第１ポートは、順に前記モータ及び前記電子制御モジュールを介して前記パワーバッテリの第１電極に接続され、前記直流充放電ポートの第２ポートは、前記パワーバッテリの第２電極に接続され、
前記第１コアは、前記電子制御モジュールを時分割で制御することによって、外部直流電源が前記パワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現するか、又は、前記モータへの駆動を実現することを特徴とする、請求項８～１１のいずれか一項に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記電子制御モジュールは、並列接続されて第１バス端子及び第２バス端子を形成する第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームを含み、
前記第１バス端子は、前記パワーバッテリの第１電極に接続され、前記第２バス端子は、前記パワーバッテリの第２電極に接続され、
前記モータは、第１相コイル、第２相コイル及び第３相コイルを含み、
前記第１相コイル、第２相コイル及び第３相コイルの一端は、接続されてスター型接続点を形成し、前記第１相コイルの他端は、前記第１相ブリッジアームの中間点に接続され、前記第２相コイルの他端は、前記第２相ブリッジアームの中間点に接続され、前記第３相コイルの他端は、前記第３相ブリッジアームの中間点に接続され、前記スター型接続点は、前記直流充放電ポートの第１ポートに接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記電気自動車は、直流充放電ポートをさらに含み、
前記駆動ユニットは、前記直流充放電ポートと前記パワーバッテリとの間に設置された昇圧充電モジュールをさらに含み、
前記第１コアは、さらに、前記昇圧充電モジュールを制御することによって、外部直流電源が前記パワーバッテリに昇圧直流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記直流充放電ポートを介して外部負荷に直流放電を行うことを実現することを特徴とする、請求項８に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記昇圧充電モジュールは、
直列接続された２つのスイッチトランジスタで構成され、一端が前記パワーバッテリの第１電極に接続され、他端が前記パワーバッテリの第２電極に接続された第１変換ブリッジアームと、
一端が前記第１変換ブリッジアームの中間点に接続され、他端が前記直流充放電ポートの第１ポートに接続された第２インダクタと、を含み、
前記直流充放電ポートの第２ポートは、前記パワーバッテリの第２電極に接続されることを特徴とする、請求項１４に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記交流充放電ポートは、第１ポートが前記モータを介して前記電子制御モジュールに接続され、第２ポートが前記車載充電モジュールに接続され、前記電子制御モジュールは、前記車載充電モジュールに接続され、
前記第１コアと前記第２制御チップは、同時に動作し、前記第１コアは、前記電子制御モジュールを制御し、かつ前記第２制御チップは、前記車載充電モジュールを制御することにより、前記外部交流電源が前記パワーバッテリに交流充電を行うことを実現するか、又は、前記パワーバッテリが前記交流充放電ポートを介して外部負荷に交流放電を行うことを実現することを特徴とする、請求項８に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記車載充電モジュールは、第１Ｈブリッジ、変圧器、第２Ｈブリッジ、直列接続された２つのスイッチトランジスタで構成された第２変換ブリッジアーム、及び第２ＡＣ／ＤＣ変換回路を含み、
前記第１Ｈブリッジは、直流端子が前記パワーバッテリに接続され、交流端子が前記変圧器の第１二次コイルに接続され、前記第２Ｈブリッジは、交流端子が前記変圧器の一次コイルに接続され、直流端子の第１ポートが前記第２変換ブリッジアームの一端に接続され、直流端子の第２ポートが前記第２変換ブリッジアームの他端に接続され、前記第２変換ブリッジアームの中間点は、前記交流充放電ポートの第２ポートに接続され、前記第２ＡＣ／ＤＣ変換回路は、一端が前記変圧器の第２二次コイルに接続され、他端が低電圧バッテリに接続され、
前記電子制御モジュールは、並列接続されて第１バス端子及び第２バス端子を形成する第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームを含み、
前記第１バス端子は、それぞれ前記パワーバッテリの第１電極、前記第２変換ブリッジアームの一端に接続され、前記第２バス端子は、前記パワーバッテリの第２電極、及び前記第２変換ブリッジアームの他端に接続され、
前記モータは、第１相コイル、第２相コイル及び第３相コイルを含み、
前記第１相コイル、第２相コイル及び第３相コイルの一端は、接続されてスター型接続点を形成し、前記第１相コイルの一端は、前記第１相ブリッジアームの中間点に接続され、前記第２相コイルの一端は、前記第２相ブリッジアームの中間点に接続され、前記第３相コイルの一端は、前記第３相ブリッジアームの中間点に接続され、前記スター型接続点は、前記交流充放電ポートの第１ポートに接続されることを特徴とする、請求項１６に記載の電気自動車の統合制御システム。
前記車載充電モジュールは、一端が前記スター型接続点に接続され、他端が前記交流充放電ポートの第１ポートに接続された第３インダクタをさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載の電気自動車の統合制御システム。
請求項８～１８のいずれか一項に記載の電気自動車の統合制御システムを含むことを特徴とする、電気自動車。