(57)【要約】      （修正有）【課題】車載バッテリ電力を交流へ逆変換して再利用する双方向車載充放電システムを提供する。【解決手段】双方向車載充放電システムは、交流電力と直流電力を変換するよう配置される交流／直流変換モジュールと、交流／直流変換モジュールに連結されて、電圧を安定的に出力するとともに電流を安定的に出力し、車載バッテリを充電する直流／直流変換モジュールと、を含む。交流／直流変換モジュール及び直流／直流変換モジュールは、前記車載バッテリの放電を行うよう配置される少なくとも一の双方向変換回路を含む。【選択図】図２
2018093696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載バッテリに運用される双方向車載充放電システムであって、
交流電力と直流電力を変換するよう配置される交流／直流変換モジュールと、
前記交流／直流変換モジュールに連結されて、電圧を安定的に出力するとともに電流を安定的に出力し、車載バッテリを充電する直流／直流変換モジュールと、を含み、
前記交流／直流変換モジュール及び前記直流／直流変換モジュールは、前記車載バッテリの放電を行うよう配置される少なくとも一の双方向変換回路を含む双方向車載充放電システム。
【請求項２】
前記少なくとも一の双方向変換回路は、電流の方向を変更するための複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを更に含むとともに、パルス幅変調制御によって、同期整流又はゼロスイッチングを行うことで、導通損失を低下させて変換効率を向上させ、車載バッテリの電力を交流電力に変換して使用する請求項１記載の双方向車載充放電システム。
【請求項３】
前記少なくとも一の双方向変換回路は、パルス幅変調に連動して前記複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを制御する電磁弁を更に含むとともに、前記交流／直流変換モジュール及び前記直流／直流変換モジュールに連結して電子機器と通信するための通信モジュールを含む請求項２記載の双方向車載充放電システム。
【請求項４】
車載バッテリに運用される双方向車載充放電方法であって、
電圧を安定的に出力するとともに、電流を安定的に出力すべく、直流電力を直流／直流変換モジュールに伝送し、
前記直流電力を交流／直流変換モジュールに伝送し、前記直流電力を交流電力に変換し、
前記交流電力を出力する方法。
【請求項５】
更に、前記直流電力と前記交流電力は少なくとも一の双方向変換回路を経由し、前記少なくとも一の双方向変換回路は複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを含み、前記少なくとも一の双方向変換回路は、パルス幅変調によって前記複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを制御する請求項４記載の双方向車載充放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気自動車の充電分野に関し、特に、双方向車載充放電システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の利用人口が増加の一途をたどるなか、科学技術の急速な進歩に伴い、自動車技術には目を見張るような進展がみられる。自動車性能の向上追求はもとより、使用エネルギーへの関心も高まりつつあり、クリーンエネルギーを求める声に応じる形で電気自動車が登場した。その後、社会の発展と国家政策の後押しもあって、電気自動車は成長を始めている。
【０００３】
電気自動車の種類増加に伴い、電気自動車システムは、運転環境、道路状況或いはスマートドライブ、更には充電システムのいずれにおいても、新世代のスマート技術を融合することで、使用者にいっそうマッチした運転制御環境を創出している。例えば、新型電気自動車はいずれも車両制御ユニット（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ，ＶＣＵ）、又は車両制御システム、或いは全車制御ユニットと呼ばれるものを備えている。車両制御ユニットは、異なる操縦環境下でユーザが必要とする制御命令を提供可能とするもので、セキュリティ機能を備えるほか、各システムの信号を統合して完全な制御機能を実現するためのＣＡＮ通信インターフェースも具備している。これらのドライビングアプリケーションは、運転者による運転の安全性を向上させるだけでなく、電気自動車の応用を促進するものであり、まさに電気自動車に不可欠な装備の一つとなっている。
【０００４】
ところで、電気自動車の制御を除くと、最も目を向けるべき点として、電気自動車で使用されるエネルギー源としての電力がある。バッテリは、電気自動車の成長において最重要とされる要の技術である。バッテリコストは電気自動車全体のコストのうちかなりの比重を占めており、バッテリ製造におけるＣＯ2排出量も全使用サイクルにおけるＣＯ2排出量の大部分を占める。よって、電気自動車の発展はバッテリ技術の成長に委ねられているといってもよい。バッテリ性能のパラメータには、バッテリ容量、充電時間及びバッテリ寿命がある。現在、電気自動車によく用いられるバッテリとしては、ニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ）やリチウムイオン電池（Ｌｉ−ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ）がある。電気自動車に現在用いられているリチウム電池としては、リン酸鉄リチウム電池及びチタン酸リチウム電池があり、継続的に販売されている。
【０００５】
電気自動車の車載バッテリは短時間で充電可能であるが、充電時間は走行距離に反比例する。高速充電した場合には、その充電により得られる電気量は少なく、走行距離が明らかに短縮されるほか、バッテリ寿命にも悪影響が及んでしまう。そこで、利便性を実現しようとすれば、広範囲にわたる充電ステーション網の普及が必須となるが、それでもバッテリ切れとなる状況は発生し得る。例えば、運転中にバッテリ残量を見落としてしまったり、緊急事態の発生によりバッテリが故障したりすることで、非常用電源のない状況に直面せざるを得ない場合がある。
【０００６】
一方、現時点では電気自動車のバッテリ容量に限界があるため、充電ステーションに立ち寄って充電器を使用し、バッテリへ充電する必要がある。一般的に、既知の車載充電器又は充電システムには、交流／直流コンバータ及び直流／直流コンバータが備えられる。まず、充電スタンドは充電器を介してバッテリに接続される。接続が完了すると、通常２２０Ｖである電力網の交流電力が充電器に入力され、交流／直流コンバータによって直流電力に変換される。続いて、バッテリで使用可能な直流電力が直流／直流コンバータを経由して出力されることで、バッテリに充電がなされる。
【０００７】
しかし、既知の充電器は充電効率がよいとはいえず、バッテリへの充電は可能なものの、バッテリ電力を交流へ逆変換して再利用することはできない。そこで、バッテリ電力に余剰が生じた場合に再利用すれば、より多くの用途が可能になるとの認識が必要とされる。例えば、停電時に車載バッテリの電力を家電機器に供給して使用できれば、一時的に照明器具や緊急電気機器への電気供給が可能となる。また、バッテリ電力の逆方向再利用には、他の車載バッテリへの緊急充電も含まれる。
【発明の概要】
【０００８】
上述したような従来の双方向車載充放電システムの瑕疵に鑑みて、本発明は上記の課題を解決する。
【０００９】
本発明は、現在の車載充電器は効率が悪く、且つ双方向充放電が不可能であるとの瑕疵を改善するための双方向車載充放電システム及び方法を提供することを目的とする。本発明のシステムは上記の瑕疵を改良し、双方向変換回路によって車載バッテリに逆方向の交流電力放電を実行させるものである。本発明の双方向車載充放電システムによれば、既知の充電方式を利用して２２０Ｖの交流電力を入力し、コンバータにより直流電力に変換して車載バッテリを充電可能なだけでなく、直流／直流変換モジュールと交流／直流変換モジュールによって、車載バッテリの直流電力を交流電力に変換して出力可能である。また、交流／直流変換モジュールと直流／直流変換モジュールは双方向変換回路を用い、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって充放電効率を更に上げることが可能である。よって、この方式で車載バッテリの充放電を実行すれば、車載バッテリの安定的な充放電及び充放電効率の向上といった効果が得られる。
【００１０】
上記の目的及びその他の目的を達成するために、本発明は、車載バッテリに運用される双方向車載充放電システムであって、交流電力と直流電力を変換するよう配置される交流／直流変換モジュールと、交流／直流変換モジュールに連結されて、電圧を安定的に出力するとともに電流を安定的に出力し、車載バッテリを充電する直流／直流変換モジュールと、を含み、交流／直流変換モジュール及び直流／直流変換モジュールは、前記車載バッテリの放電を行うよう配置される少なくとも一の双方向変換回路を含む双方向車載充放電システムを開示する。
【００１１】
本発明は、現在の車載充電器では逆方向の放電が不可能であるとの瑕疵を改善するための双方向車載充放電方法を提供することを他の目的とする。本発明のシステムは上記の瑕疵を改良し、双方向変換回路によって車載バッテリに逆方向の交流電力放電を実行させるものである。本発明の双方向車載充放電システムによれば、既知の充電方式を利用して２２０Ｖの交流電力を入力し、コンバータにより直流電力に変換して車載バッテリを充電可能なだけでなく、直流／直流変換モジュールと交流／直流変換モジュールによって、車載バッテリの直流電力を交流電力に変換して出力可能である。また、交流／直流変換モジュールと直流／直流変換モジュールは双方向変換回路を用い、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって充放電効率を更に上げることが可能である。よって、この方式で車載バッテリの充放電を実行すれば、車載バッテリの安定的な充放電及び充放電効率の向上といった効果が得られる。
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、車載バッテリに運用される双方向車載充放電方法であって、電圧を安定的に出力するとともに電流を安定的に出力すべく、直流電力を直流／直流変換モジュールに伝送し、前記直流電力を交流／直流変換モジュールに伝送して前記直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を出力する方法を提供する。
【００１３】
上記の全ての目的を達成するために、少なくとも一の双方向変換回路は、電流の方向を変更するための複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを更に含む。
【００１４】
上記の全ての目的を達成するために、前記少なくとも一の双方向変換回路は、パルス幅変調により前記複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを制御する少なくとも一の電磁弁を含む。
【００１５】
上記の全ての目的を達成するために、前記パルス幅変調制御により、同期整流又はゼロスイッチングを行って導通損失を低下させ、変換効率を向上させる。
【００１６】
上記の全ての目的を達成するために、車載バッテリの電力を交流電力に変換して使用する。
【００１７】
上記の全ての目的を達成するために、前記交流／直流変換モジュールと前記直流／直流変換モジュールに連結して電子機器と通信するための通信モジュールを更に含む。
【００１８】
以上は、本発明の目的、技術的手段及び達成可能な技術的効果を説明するためのものであって、当業者であれば、以下の実施例の記載、図面及び特許請求の範囲から本発明をより明確に理解可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの構造を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの充放電構造を説明するための模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの充放電を説明するための回路図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの充電方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの放電方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の詳細な説明を参照すれば、上記の観点及び本発明の利点をより速やかに理解可能となる。また、以下の記載及び図面より、本発明の主旨をより容易に理解できる。
【００２１】
ここで、本発明の各実施形態について説明する。以下では、読者がこれら実施例の実施形態を徹底的に理解可能なように、本発明における特定の実施詳細事項について述べる。ただし、当業者は、これら詳細事項を備えない条件下であっても本発明を実行可能であると解釈すべきである。このほか、本明細書では、各実施例が不必要に複雑化しないよう、周知の構造や機能については詳述しない。また、以下の記載で使用する用語は、本発明における特定の実施例を詳述する際に使用される場合であっても、最も広義に合理的に解釈されるものとする。このほか、図面には実際の実施例における特徴を逐一図示してはいない。また、図中の構成要素はいずれも相対的寸法で示しており、実際の比率で図示しているわけではない。
【００２２】
図１は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システム１００（以下、充放電システムという）の構造を説明するための模式図である。交流／直流変換モジュール１１０は、交流電力と直流電力を変換するよう配置される。直流／直流変換モジュール１２０は交流／直流変換モジュール１１０に連結されており、電圧を安定的に出力するとともに電流を安定的に出力して、車載バッテリを充電する。交流／直流変換モジュール１１０及び直流／直流変換モジュール１２０は、前記車載バッテリの放電を行うよう配置される少なくとも一の双方向変換回路を含む。
【００２３】
図１にかかる説明を参照して、一の実施例において、交流／直流変換モジュール１１０には電源回路からなる構造が含まれる。例えば、交流電力網から入力される交流電圧を低下させる変圧器や、交流電圧を脈動する直流電圧に変換する整流回路が含まれるがこれらに限らず、その他の交流と直流を変換する回路モジュール及び力率補正回路を含んでもよい。例えば、受動式力率補正回路又は能動式力率補正回路は、適切なフィードバック補償によって能動スイッチの切り替え状態を制御し、エネルギー蓄積モジュールにおけるエネルギーの蓄積と釈放を行うことで、入力電流を電流指令に従わせる。これにより、正弦波形に近く、且つ入力電源と同位相の入力電流を取得して力率補正の目的を達する。
【００２４】
図１にかかる説明を参照して、一の実施例において、直流／直流変換モジュール１２０には電源回路からなる構造が含まれる。例えば、脈動する直流電圧を平滑な直流電圧に変換するフィルタ回路や、安定的な直流電圧源を提供するための定電圧回路を含むがこれらに限らず、その他の直流と直流を変換するための回路モジュール、及び電圧を分離及び安定的に出力するとともに、電流を安定的に出力する回路設計を含んでもよい。
【００２５】
図１にかかる説明を参照して、一の実施例において、交流／直流変換モジュール１１０及び直流／直流変換モジュール１２０は、車載バッテリの逆方向放電を行うよう配置される少なくとも一の双方向変換回路を更に含む。双方向変換回路は、ダイオードを用いた既知の変換回路に代えて複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み、電流の方向を変更する。
【００２６】
図２は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの充放電構造を説明するための模式図である。図２にかかる説明を参照して、一の実施例では、交流電力網又は充電スタンド９００から、例えば２２０Ｖの交流電力が供給される。使用者又は操縦者が交流電力網９００と充放電システム１００を接続すると、交流電力が入力される。交流電力は充放電システム１００の交流／直流変換モジュール１１０に入力された後、回路モジュールの作用を受ける。例えば、変圧器が交流電力網から入力された交流電圧を低下させ、整流回路が交流電圧を脈動する直流電圧に変換する。ただし、これらに限らず、その他の交流と直流を変換するための回路モジュール、及び、適切なフィードバック補償によって能動スイッチの切り替え状態を制御し、エネルギー蓄積モジュールにおけるエネルギーの蓄積と釈放を行って入力電流を電流指令に従わせることにより、正弦波形に近く、且つ入力電源と同位相の入力電流を取得して力率補正の目的を達する能動式力率補正回路を含んでもよい。
【００２７】
図２を参照して、一の実施例では、交流／直流変換モジュール１１０から出力された直流電力は、続いて、直流／直流変換モジュール１２０における脈動する直流電圧を平滑な直流電圧に変換するフィルタ回路、安定的な直流電圧源を提供するための定電圧回路、その他の直流と直流を変換するための回路モジュール、及び電圧を分離及び安定的に出力するとともに電流を安定的に出力する回路設計を経由する。これにより、バッテリで使用可能な直流電力を出力し、車載バッテリ９１０を充電する。
【００２８】
図２を参照して、一の実施例において、車載バッテリ９１０が電力を有する場合には、充放電システム１００を経由して逆方向に放電することも可能である。車載バッテリ９１０から放出された直流電力は、まず充放電システム１００の直流／直流変換モジュール１２０に入力される。このとき、双方向変換回路は電流の方向を変更することで、車載バッテリの直流電力を平滑な直流電圧から脈動する直流電圧に変換する。続いて、この脈動する直流電圧は、交流／直流変換モジュール１１０に入力され、交流／直流変換モジュール１１０の回路モジュール、例えば、脈動する直流電圧を交流電圧に変換する整流回路、及び入力された交流電圧を上昇させる変圧器を経由する。ただし、これらに限らず、その他の交流と直流を変換するための回路モジュールや力率補正回路を含んでもよく、最終的には、例えば２２０Ｖの商用交流電力のような交流電力に変換されて出力される。
【００２９】
図２を参照して、一の実施例において、車載バッテリ９１０により変換される交流電力出力９２０は商用電源で使用可能な交流電力である。よって、停電時の家庭用機器への電力供給や、緊急時の非常用機器に必要な電力として利用可能である。ただし、これらに限らず、当該交流電力出力９２０を更にその他の電気自動車の非常用電源として使用することもできる。従って、本発明の充放電システム１００によれば、車載バッテリは充放電システム１００を介することで互いに電力を共有可能となる。よって、付近に充電ステーションがない車載バッテリであっても、充放電システム１００を介せば適宜電力を取得可能となる。
【００３０】
図３は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの充放電を説明するための回路図である。図３を参照して、一の実施例において、当該回路は双方向変換回路を含む。当該双方向変換回路は、交流／直流変換回路２１０と直流／直流変換回路２２０を備える。当該交流／直流変換回路２１０の回路配置は図３に示すがこれに限らず、その他の回路としてもよい。また、当該直流／直流変換回路２２０の回路配置を図３に示すがこれに限らず、その他の回路としてもよい。当該双方向変換回路は、従来使用されるトランジスタに代えて、複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）３１１、３１２、３１３、３１４を備える。既知の変換回路で使用されるダイオードの場合には、通電すればすぐに導通するため電流の方向を変えることができず、その他の制御用シーケンスも存在しなかった。これに対し、双方向変換回路で金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ３１１、３１２、３１３、３１４を使用する場合には、パルス幅変調制御によって金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ３１１、３１２、３１３、３１４をオン・オフできるほか、制御プログラムによって電流の方向を変更することも可能となる。パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＰＷＭ）はパルスをアナログ信号に変換する技術であって、周波数が一定の状態でデューティサイクルを変更し、全体の平均電圧値を昇降させる。これにより、間欠的に電圧と出力を切り替えて、省エネや制御等の効果を取得する。
【００３１】
図３を参照して、一の実施例において、双方向変換回路が更に電磁弁を含み、パルス幅変調に連動して前記複数の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ３１１、３１２、３１３、３１４を制御する点に注目すべきである。金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを使用すれば、双方向変換回路における充放電効率も向上する。例えば、直流／直流変換モジュール１２０の両側において金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを使用すれば、パルス幅変調制御技術によって、同期整流又はゼロスイッチングといった効果が達せられる。
【００３２】
図１及び図２を参照して、一の実施例において、双方向車載充放電システム１００は、交流端子の電圧８５〜２６５Ｖａｃ、周波数４７〜６３Ｈｚ、電流１６Ａｍａｘ、力率≧０．９２（半負荷時）以上、直流端子の電圧２５０〜４３２Ｖｄｃ、電流１０Ａｍａｘ、電圧精度＋／−１％、電流精度＋／−３％、電圧リップル＋／−５％、出力３．３ｋＷｍａｘ、との性質を備える。また、他の実施例において、双方向車載充放電システム１００は、交流端子の電圧８５〜２６５Ｖａｃ、周波数４７〜６３Ｈｚ、電流３２Ａｍａｘ、力率≧０．９２（半負荷時）以上、直流端子の電圧２５０〜４３２Ｖｄｃ、電流２０Ａｍａｘ、電圧精度＋／−１％、電流精度＋／−３％、電圧リップル＋／−５％、出力６．６ｋＷｍａｘ、との性質を備える。なお、上述した電気性質は実施例を例示するためのものにすぎず、電圧範囲、電流及び出力／入力電圧等のパラメータは、利用する電力網９００及び組み合わされる車載バッテリ９１０に応じて変化する場合がある。
【００３３】
図４は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの充電方法を説明するためのフローチャートである。図４を参照して、上述した双方向車載充放電システム１００及び関連の図１〜図３と対応させつつ、以下に双方向車載充電方法４００のステップ４１０〜４３０について詳細に述べる。
【００３４】
図４及び図２を参照して、ステップ４１０では、一の実施例において、交流電力網９００が交流電力を交流／直流変換モジュール１１０に入力する。例えば、使用者又は操縦者が交流電力網９００と充放電システム１００を接続することで、交流電力が入力される。
【００３５】
図４及び図２を参照して、ステップ４２０において、交流電力は充放電システム１００の交流／直流変換モジュール１１０に入力された後、回路モジュールの作用を受ける。例えば、変圧器が交流電力網から入力された交流電圧を低下させ、整流回路が交流電圧を脈動する直流電圧に変換する。ただし、これらに限らず、その他の交流と直流を変換するための回路モジュール、及び、適切なフィードバック補償によって能動スイッチの切り替え状態を制御し、エネルギー蓄積モジュールにおけるエネルギーの蓄積と釈放を行って入力電流を電流指令に従わせることにより、正弦波形に近く、且つ入力電源と同位相の入力電流を取得して力率補正の目的を達する能動式力率補正回路を含んでもよい。完了後、前記直流電力が直流／直流変換モジュール１２０に入力される。
【００３６】
図４及び図２を参照して、ステップ４３０において、交流／直流変換モジュール１１０から出力された直流電力は、続いて、直流／直流変換モジュール１２０における脈動する直流電圧を平滑な直流電圧に変換するフィルタ回路、安定的な直流電圧源を提供するための定電圧回路、その他の直流と直流を変換するための回路モジュール、及び電圧を分離及び安定的に出力するとともに電流を安定的に出力する回路設計を経由する。これにより、バッテリで使用可能な直流電力を出力し、車載バッテリ９１０を充電する。
【００３７】
図５は、本発明の実施例に基づいて双方向車載充放電システムの放電方法を説明するためのフローチャートである。図５を参照して、上述した双方向車載充放電システム１００及び関連の図１〜図３と対応させつつ、以下に双方向車載放電方法５００のステップ５１０〜５４０について詳細に述べる。
【００３８】
図５及び図２を参照して、ステップ５１０では、一の実施例において、車載バッテリ９１０が直流電力を有する場合には、充放電システム１００を経由して逆方向に放電することが可能である。車載バッテリ９１０から放出された直流電力は、まず充放電システム１００の直流／直流変換モジュール１２０に入力される。ステップ５２０では、一の実施例において、このとき双方向変換回路が電流の方向を変えることで、車載バッテリの直流電力を平滑な直流電圧から脈動する直流電圧に変換し、続いて、この脈動する直流電圧を交流／直流変換モジュール１１０に入力する。ステップ５３０では、一の実施例において、交流／直流変換モジュール１１０の回路モジュール、例えば、脈動する直流電圧を交流電圧に変換する整流回路、及び入力された交流電圧を上昇させる変圧器を経由する。ただし、これらに限らず、その他の交流と直流を変換するための回路モジュールや力率補正回路を含んでもよく、最終的には、例えば２２０Ｖの商用交流電力のような交流電力に変換されて出力される。
【００３９】
図５及び図２を参照して、ステップ５４０では、一の実施例において、車載バッテリ９１０により変換される交流電力出力９２０が商用電源で使用可能な交流電力である。よって、停電時の家庭用機器への電力供給や、緊急時の非常用機器に必要な電力として利用可能である。ただし、これらに限らず、当該交流電力出力９２０を更にその他の電気自動車の非常用電源として使用することもできる。従って、本発明の充放電システム１００によれば、車載バッテリは充放電システム１００を介することで互いに電力を共有可能となる。よって、付近に充電ステーションがない車載バッテリであっても、充放電システム１００を介せば適宜電力を取得可能となる。
【００４０】
図１及び図２を参照して、一の実施例において、充放電システム１００は通信モジュールを含み、充電スタンド９００及び車載バッテリ９１０における充放電情報を監視測定できる。通信モジュールは、車両制御ユニットにより制御される車載バッテリ９１０又は充電スタンド９００と各種方式で通信可能である。当該通信方法としては、通常の通信回線、２Ｇネットワーク、３Ｇネットワーク及び無線ネットワークＷｉＦｉが含まれる。ただし、通信方法はこれらに限らず、現在既知となっているその他の通信方式も含まれる。これにより、中国国家基準ＧＢで直流充放電につき規定されているあらゆる通信、監視、測定、保護及びマン・マシンインタラクションの各種詳細が実現されるほか、電気自動車、電源、タッチスクリーン及びクラウドバックエンドとの通信、交流電力網９００と電気自動車との交信に伴うあらゆる情報及び異常発生の記録が可能となる。また、クラウドバックエンドとのドッキングにより、情報を自動車工場に提供して分析することも可能である。ただし、上記に限らず、更に、充電予約、充電時間設定、充電金額設定及びプログラム更新等の制御プログラムも実行できる。中国国家基準ＧＢでは、ＣＡＮプロトコルはＧＢ／Ｔ２７９３０−２０１１「電気自動車における非車載伝導式電気供給装置とバッテリ管理システムとの通信プロトコル」に記載されている。
【００４１】
以上述べたように、本発明の双方向車載充放電システム及び方法では、双方向回路設計を採用し、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によって金属酸化膜半導体電界効果トランジスタのオン・オフを制御するとともに、制御プログラムによって電流の方向を変化させることで、双方向充放電との効果が得られる。本発明の双方向車載充放電システム及び方法は、平時は商用電源を直流電力に変換して電気自動車を充電する役割を担う。一方、電気自動車上のバッテリ電力を交流電力に変換することも可能であり、例えば停電時の予備電力として、或いは、他の電気自動車の非常用として利用可能であるため、一方向のみに使用される既知の車載バッテリの限界を打ち破るものといえる。また、本発明の双方向車載充放電システム及びパルス幅変調による制御では、例えば同期整流によって変換効率の向上が可能となる。
【００４２】
なお、以上の記載は説明のためのものであって、各種特定の詳細事項は本発明を徹底的に理解するために供される。当業者であれば、これら特定の詳細事項がなかったとしても本発明を実施可能である。他の実施例については、既知の構造及び装置はブロック図に示していない。また、図中のモジュール間には中間構造が含まれる場合がある。上述のモジュールは、その他の入力及び出力を含む場合があるが、詳細には図示していない。
【００４３】
別の実施例で提供されるモジュールは単一の回路とし、一部又は全てのモジュールを単一回路内に統合してもよい。よって、添付の特許請求の範囲に記載される各種モジュールは、１又は複数の回路における一部機能に対応する場合がある。
【００４４】
本発明には、複数の異なる方法が含まれる。本発明におけるこれらの方法はハードウエア部材により実行されるか、或いは、複数のコンピュータで読み取り可能な命令に組み込み可能である。これらの方法は、汎用的或いは専用のプロセッサ、又はこれら命令プログラムによって設計される複数の論理回路によって実行される。なお、代替的に、これらの方法はハードウエア及びソフトウェアを組み合わせて実行することも可能である。
【００４５】
一つの実施例とは、本発明における一種の実施形態又は一つの実例のことである。本明細書において言及される「一種の実施例」、「一つの実施例」、「一の実施例」、「いくつかの実施例」又は「他の実施例」とは、これら実施例にかかる説明の具体的特徴、構造、又は特性が少なくともいくつか実施例に含まれるが、全ての実施例に含まれる必要はないことを示す。「一種の実施例」、「一つの実施例」、「一の実施例」又は「いくつかの実施例」等の各種記載形式があるが、必ずしも全てが同一の実施例を示すとは限らない。なお、本発明の例示的な実施例にかかる以上の説明では、本発明の異なる特徴が単一の実施例、図面、又はその説明において共同で一組となるよう構成されている場合があるが、これは、説明をスムーズにし、１又は複数の異なる発明を理解しやすくするためと解釈すべきである。
【００４６】
本明細書において、モジュール「Ａ」がモジュール「Ｂ」に連結（又は結合）するとの記載がある場合、モジュールＡはＢに直接連結（又は結合）する場合もあれば、モジュールＣを介して間接的にＢに連結（又は結合）する場合もある。明細書において、Ａというモジュール、特徴、構造、プログラム又は特性が、Ｂというモジュール、特徴、構造、プログラム又は特性をもたらすと明記されている場合には、Ａが少なくともＢの部分的要因であるか、他のモジュール、特徴、構造、プログラム又は特性とともにＢをもたらすことを示す。明細書で言及した「場合がある」との文言については、そのモジュール、特徴、プログラム又は特性が明細書に限定されないことを示す。また、明細書で言及される数は「一の」又は「一つの」等の文言により限定されない。
【００４７】
本発明は、ここで記載された特定の詳細な特徴に限定されない。本発明の精神及び範疇の内であれば、発明について、上記の記載及び図面に関する各種変更が多数許容される。従って、本発明において可能とされる修正及び変更は請求項に含まれており、上記の記載によって本発明の範囲は限定されない。
【符号の説明】
【００４８】
１００  双方向車載充放電システム
１１０  交流／直流変換モジュール
１２０  直流／直流変換モジュール
２１０  交流／直流変換回路
２２０  直流／直流変換回路
３１１  金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ
３１２  金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ
３１３  金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ
３１４  金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ
４００  双方向車載充電方法
４１０  ステップ
４２０  ステップ
４３０  ステップ
５００  双方向車載放電方法
５１０  ステップ
５２０  ステップ
５３０  ステップ
５４０  ステップ
９００  交流電力網
９１０  車載バッテリ
９２０  交流電力出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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