(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第１のエネルギ貯蔵装置と、遠隔電源からの第２の電圧を、第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成された第１の電圧コンバータと、を有する電気電子機器エネルギ変換システムを提供する。【解決手段】装置は、第１の電圧コンバータ２０を制御し、第２の電圧を第１の充電電圧に変換して、充電動作モード中に第１の充電電圧が第１のエネルギ貯蔵装置に供給されるとともに、電気電子機器エネルギ変換システムから遠隔位置にある第２のコントローラ２４、４０と通信し、充電動作モード中に第２の充電電圧が第１のエネルギ貯蔵装置２２に供給され、第１のエネルギ貯蔵装置２２が急速に充電されるように構成された、第１のコントローラ２４、４０を含む。【選択図】図１
2011130660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気電子機器エネルギ変換システムであって、
ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）と、
前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）からの貯蔵された電圧を、電気機械装置（２６）を駆動させるように構成された第１の電圧に変換するとともに、
遠隔電源（３６）からの第２の電圧を、前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成された第１の電圧コンバータ（２０、１４４）と、
を備える、電気電子機器エネルギ変換システムと；
第１のコントローラ（２４、４０、１７２）であって、
前記第１の電圧コンバータ（２０、１４４）を制御して、前記第２の電圧を前記第１の充電電圧に変換し、充電動作モード中、前記第１の充電電圧が前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）に供給されるとともに、
前記電気電子機器エネルギ変換システムから遠隔位置にある第２のコントローラ（２４、４０、１７２）と通信して、前記充電動作モード中、第２の充電電圧が前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）に供給され、前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）が急速に充電されるように構成された、第１のコントローラ（２４、４０、１７２）と、を備える装置。
【請求項２】
前記第１のコントローラ（２４、４０、１７２）が更に、前記第１の電圧コンバータ（２０、１４４）を制御して、共用動作モード中、前記第２の電圧を共用充電電圧に変換し、前記電気電子機器エネルギ変換システムから遠隔位置にある第２のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）であって、共用電圧バス（３８）を介して前記電気電子機器エネルギ変換システムに結合された第２のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）に、前記共用充電電圧が供給されるように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電気電子機器エネルギ変換システムが更に、
ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第２のエネルギ貯蔵装置（１２２、２０６）と、
前記第２のエネルギ貯蔵装置（１２２、２０６）からの貯蔵された電圧を第３の電圧に変換するように構成された第２の電圧コンバータ（１２４〜１２８、１８８〜１９２）と、を備え、
前記第１のコントローラ（２４、４０、１７２）が更に、前記第３の電圧を前記第１の電圧に変換するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のコントローラ（２４、４０、１７２）が更に、
前記第２の電圧コンバータ（１２４〜１２８、１８８〜１９２）を制御して、前記第１の充電電圧を第２の充電電圧に変換し、充電動作モード中、前記第２の充電電圧が前記第２のエネルギ貯蔵装置（１２２、２０６）に供給されるとともに、
前記第２の電圧コンバータ（１２４〜１２８、１８８〜１９２）を制御して、共用動作モード中、前記第１の充電電圧を共用充電電圧に変換し、前記共用充電電圧を、前記電気電子機器エネルギ変換システムから遠隔位置にある第３のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）であって、共用電圧バス（３８）を介して前記電気電子機器エネルギ変換システムに結合された第３のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）に供給するように構成された、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記電気電子機器エネルギ変換システムが更に、
充電抵抗（１１６）と、
前記充電抵抗（１１６）に結合された充電接触子（１１８）と、を備え、
前記第１のコントローラ（２４、４０、１７２）が更に、充電接触子（１１８）を制御することにより、電流が前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）に流入する前に前記充電抵抗（１１６）を通るように電流が導かれるように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電気電子機器エネルギ変換システムが第１の車両（４、６、８）に設置され、
前記第２のコントローラ（２４、４０、１７２）が前記第１の車両（４、６、８）とは別の第２の車両（４、６、８）に設置された、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の車両（４、６、８）が、オンロード車、オフロード車、小型トラック、フォークリフトトラック、ゴルフカー、及び近隣用電動車両のうち１つから成る、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記電気機械装置（２６）と、
前記電気機械装置（２６）に結合された車輪（２８）と、を更に有し、
前記第１のコントローラ（２４、４０、１７２）が更に、前記第１の電圧コンバータ（２０、１４４）を制御し、前記貯蔵された電圧を前記第１の電圧に変換して、前記第１の電圧が前記電気機械装置（２６）に供給され、前記車輪（２８）が駆動されるように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記遠隔電源（３６）が送電網から成る、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のエネルギ貯蔵装置（２２、１８２）が、バッテリ、フライホイールシステム、燃料電池、及びウルトラキャパシタのうち１つから成る、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、ハイブリッド及び電動車両を含む電気駆動システムに関し、特に、１つ又は複数の追加の電気駆動システムの共用電気電子機器を使用した、１つの電気駆動システムの急速充電に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電動車両では、内燃エンジンと、トラクションバッテリ等のエネルギ貯蔵装置によって電力供給される電気モータとを組み合わせて、車両を推進させる。このような組み合わせによって、内燃エンジンと電気モータの各々が、それぞれの範囲の効率上昇を伴って動作可能になり、全体的な燃料効率が向上する。例えば、電気モータは停止状態から加速する際に有効であり、内燃エンジンは高速道路での運転等、一定のエンジン動作の持続時に有効である。電気モータの初期加速を上昇させることで、ハイブリッド車両の内燃エンジンを更に小型化し、低燃費にできる。
【０００３】
純然たる電動車両では、貯蔵された電気エネルギを使用して、車両を推進させる電気モータに電力を供給するが、補助駆動装置も動作させることもできる。純然たる電動車両は、貯蔵された電気エネルギの１つ又は複数のエネルギ源を使用する。例えば、比較的長時間継続してエネルギを供給するには、貯蔵された第１の電気エネルギ供給源を使用し、例えば、加速等の比較的高出力のエネルギを供給するには、貯蔵された第２の電気エネルギ源を使用する。
【０００４】
ハイブリッド電気型であるか純然たる電気型であるかを問わず、プラグイン電動車両は、外部電源からの電気エネルギを使用してトラクションバッテリを再充電するように構成されている。このような車両の例として、オンロード車、オフロード車、ゴルフカー、近隣用電動車両、フォークリフト、小型トラックが含まれる。これらの車両では、車外固定充電器、車載充電器、或いは車外固定充電器と車載充電器との組み合わせを使用して、送電網又は再生可能なエネルギ源からの電気エネルギを、車両の車載トラクションバッテリへと伝達させる。プラグイン車両に、例えば電気回路又は接続線を含めて、送電網又は外部電源からトラクションバッテリを再充電し易くできる。しかし、バッテリ充電回路は、昇圧コンバータ、高周波フィルタ、チョッパ、インダクタ等の専用部品、及び車載蓄電池と外部電源との間でエネルギを伝達するためだけのその他の専用電気部品を含み得る。これらの追加の専用部品により、車両の追加コストと重量が増す。
【０００５】
加えて、車両の車載バッテリ充電回路だけを使用した車載蓄電池の再充電に利用可能な全電流は、車載バッテリ充電回路が供給可能な全電流に限られる。しかし、車載蓄電池を、車載バッテリ充電回路により供給される全電流よりもかなり大きい充電電流を受け取れるように設計できる。車載バッテリ充電回路により供給される全電流が増大すると、通常は回路部品のサイズと容量が増大し、その結果、更に車両のコストが追加され、重量が増す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７０４９７９２Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、車載蓄電池と外部電源の間のエネルギ伝達のためだけの専用部品の数を削減しつつ、車載蓄電池の充電に利用可能な全電流を増大させる、複数の外部電源からプラグイン車両の車載蓄電池への電気エネルギの伝達を促進する装置の提供が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によると、装置は、ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第１のエネルギ貯蔵装置と、第１のエネルギ貯蔵装置からの貯蔵された電圧を、電気機械装置を駆動させるように構成された第１の電圧に変換するように構成された第１の電圧コンバータとを有する、電気電子機器エネルギ変換システムを備える。第１の電圧コンバータはまた、遠隔電源からの第２の電圧を第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成される。装置はまた、第１の電圧コンバータを制御して、第２の電圧を第１の充電電圧に変換し、充電動作モード中、第１の充電電圧を第１のエネルギ貯蔵装置に供給するとともに、電気電子機器エネルギ変換システムから遠隔位置にある第２のコントローラと通信して、充電動作モード中、第１のエネルギ貯蔵装置に第２の充電電圧が供給され、第１のエネルギ貯蔵装置が急速に充電されるように構成された、第１のコントローラを含む。
【０００９】
本発明の別の態様によると、方法は、第１のエネルギ貯蔵装置を第１の電圧コンバータに結合するステップを含む。第１のエネルギ貯蔵装置は、電気エネルギを貯蔵するように構成され、第１の電圧コンバータは、第１のエネルギ貯蔵装置からの貯蔵された電圧を、モータを駆動させるように構成された第１の電圧に変換し、第１の遠隔電源からの第２の電圧を、第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成される。方法はまた、第１のコントローラを第１の電圧コンバータに結合し、第１の電圧コンバータが第２の電圧を第１の充電電圧に変換し、急速充電動作モード中、第１の充電電圧を第１のエネルギ貯蔵装置に供給するように第１のコントローラを構成するステップを含む。方法は更に、急速充電動作モード中、第２の遠隔電源からの第２の充電電圧が第１のエネルギ貯蔵装置に供給されて、第１のエネルギ貯蔵装置が急速に充電されるように、第１のコントローラを構成するステップを含む。
【００１０】
本発明のまた別の態様によると、システムは、第１の電力バス、第２の電力バス、及び第１の車両から成る。第１の車両は、ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第１のエネルギ貯蔵装置と、第１のモータと、第１のエネルギ貯蔵装置からの貯蔵された電圧を、第１のモータを駆動させるように構成されたモータ駆動電圧に変換し、第１の電力バスからの第１の電圧を、第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成された、第１の電圧コンバータとを有する。第１の車両はまた、第１の電圧コンバータを制御して、第１の電圧を第１の充電電圧に変換し、第１の充電電圧を第１のエネルギ貯蔵装置に供給するように構成された、第１のコントローラを有する。システムはまた、第１の車両から遠隔位置にある第１のエネルギ変換システムであって、第１の電力バスからの第１の電圧を、第１の車両の第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第２の充電電圧に変換するように構成された第２の電圧コンバータを有する、第１のエネルギ変換システムを備える。第１のエネルギ変換システムは更に、第２の電圧コンバータを制御して、第１の電圧を第２の充電電圧に変換し、この第２の充電電圧を第２の電力バスに供給するとともに、第１のコントローラと通信し、第２の充電電圧が第２の電力バスから第１のエネルギ貯蔵装置に供給され、第１のエネルギ貯蔵装置が急速に充電されるように構成された、第２のコントローラを有する。
【００１１】
下記の詳細な説明と添付図面から、その他様々な特徴と利点が理解できよう。
【００１２】
図面では、現時点で本発明の実施に想到される実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による充電システムの概略ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による図１の充電システムの一部の概略図である。
【図３】本発明の別の実施形態による図２に示した充電システムの概略図である。
【図４】本発明の実施形態による図１の充電システムの別の部分の概略図である。
【図５】本発明の実施形態による図１の充電システムの別の部分の概略図である。
【図６】本発明の実施形態による図１の充電システムの別の部分の概略図である。
【図７】本発明の実施形態による図１の充電システムの別の部分の概略図である。
【図８】本発明の実施形態による図７の充電ユニットの概略図である。
【図９】本発明の実施形態による図７の充電ユニットの概略図である。
【図１０】本発明の実施形態による図１の充電システムの別の部分の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態による充電システム２の基盤構造の概略ブロック図である。充電システム２には、充電ステーション１６の各々の充電ベイ又はソケット１０、１２、１４に結合された複数の車両４、６、８を示す。一実施形態において、充電システム２は、図７〜９に関連して後述するように、非車両型充電ユニット１８を含む。本発明の実施形態によると、車両４〜８及び充電ステーション１６は、連動して車両４〜８と任意の車外充電ユニット１８とで電気電子機器を共用し、車両６等の車両の１つに充電電流を供給して、車両だけで生成される充電電流を増強及び増大させるように構成される。
【００１５】
各々の車両４〜８は、少なくとも１つのエネルギ貯蔵装置２２に結合された複数の電気電子機器２０を含む。車両４〜８の動作中、コントローラ２４により、エネルギ貯蔵装置２２からのＤＣ電圧が修正され、モータ駆動動作モード中に１つ又は複数の駆動輪又は車軸２８に機械的に結合された電気機械装置又はモータ２６に送られる。別の実施形態では、エネルギ貯蔵装置２２からのＤＣ電圧が修正され、空調コンプレッサ、ファン、ポンプ、又はその他の補助装置等の別の負荷（図示せず）に送られる。
【００１６】
車両４〜８はＡＣモータ２６を含み、コントローラ２４により、エネルギ貯蔵装置２２からのＤＣ電圧が電気電子機器２０を介してＡＣ電圧に変換され、モータ２６へ送られるように構成される。この実施形態において、車両４〜８はオンロード車両であってもオフロード車両であってもよく、例えば小型トラックでよい。別の実施形態において、車両４〜８はＤＣモータ２６を含み、コントローラ２４により、モータ駆動動作モード中、エネルギ貯蔵装置２２からのＤＣ電圧が電気電子機器２０を介して可変ＤＣ電圧に変換され、モータ２６に送られるように構成される。この実施形態において、車両４〜８は例えばフォークリフトトラック、ゴルフカー、又は近隣用電動車両である。
【００１７】
車両４〜８の駐車中又は車両４〜８を使用していない場合は、車両を例えば送電網又は再生可能なエネルギ源にプラグインして、エネルギ貯蔵装置２２を回復又は充電することが望ましい。したがって、車両４〜８は嵌合接点３２、３４を備えた接続系統３０を介して充電ステーション１６に結合可能である。充電ステーション１６は、車両４〜８の電気電子機器２０に電力を供給又は提供するように構成された電力バス３６を含む。一実施形態において、電力バス３６は、送電網等の三相ＡＣ電力バスである。しかし、想到できるように、電力バス３６の位相数は幾つであってもよく、電力バス３６は、ＡＣ又はＤＣ電力の供給又は受け取りが可能である。
【００１８】
本発明の実施形態によると、充電ステーション１６は、充電ステーション１６に結合された車両の１つにより生成される充電電流を強化及び増大するように構成された共用ＤＣ電圧バス３８を含む。充電ステーション１６はまた、充電ステーション１６で利用可能な各々の充電ベイ１０、１２、１４の複数の接触子群４２、４４、４６に結合されたコントローラ４０を含む。一実施形態において、各々の接触子群４２〜４６は、共用ＤＣ電圧バス３８に結合された一対の接触子４８、５０と、電力バス３６に結合された複数の接触子５２、５４、５６とを有する。コントローラ４０は、接触子４８〜５０を制御し、各々の車両コントローラ２４と通信することにより、充電ステーション１６に結合された車両の充電を指令及び制御するように構成される。一実施形態において、コントローラ４０は、電力バス３６を経た電力線通信を介して各々の車両コントローラ２４と通信するように構成される。しかし、この場合、ワイヤレス通信、又は専用の通信線を介した通信等のその他の通信モードも想到可能である。
【００１９】
図１に示すように、車両４〜８は充電ステーション１６に結合されている。図示の実施形態によると、車両４及び８は、電気電子機器２０を使用して、電力バス３６からの電力を共用ＤＣ電圧バス３８に供給することにより、車両６のエネルギ貯蔵装置２２に供給される充電電力を増大させる。すなわち、車両６が電力バス３６から電力を引き込んで、そのエネルギ貯蔵装置２２に供給される充電電力に変換している間に、車両４及び８によって供給及び制御される追加の充電電力も、共用ＤＣ電圧バス３８を介してエネルギ貯蔵装置２２に供給される。その結果、車両６のエネルギ貯蔵装置２２の急速充電が可能になる。
【００２０】
一実施形態において、車両のオーナーが充電ステーション１６にプラグインし、そこから充電電力を引き込むための充電単位当たりのコストは、所望の充電モードのレベルによって変化する。例えば、急速／共用充電モード、緩速／非共用充電モード、及び緩速／共用充電モードの選択ができるように、充電ステーション１６を構成できる。
【００２１】
急速／共用充電モードの場合、車両は充電ステーション１６に接続され、その車両のエネルギ貯蔵装置２２が急速充電される順番を待つ。このモードでは、各々の接触子４８、５０は閉じられており、車両の充電バスが共用ＤＣ電圧バス３８に結合される。車両が急速充電を待機している間と、その順番が終了した後は、車両の電気電子機器２０は、各々の接触子４８、５０を介して充電ステーション１６に結合された別の車両と共用され、エネルギ貯蔵装置２２の急速充電が現時点で可能な別の車両が充電される。
【００２２】
緩速／非共用充電モードの場合、車両は充電ステーション１６に接続されるが、そのエネルギ貯蔵装置２２が共用ＤＣ電圧バス３８に接続されることなく、車載電気電子機器２０からのみ、エネルギ貯蔵装置２２の充電が開始する。すなわち、この充電モードでは、各々の接触子４８、５０は開いたままの状態で、車両のエネルギ貯蔵装置２２は車載電気電子機器２０のみを介して充電される。
【００２３】
緩速／共用充電モードの場合、車両は充電ステーション１６に接続され、各々の接触子４８、５０は閉じられており、車両の充電バスが共用ＤＣ電圧バス３８に接続される。この充電モードでは、別の車両がそのエネルギ貯蔵装置２２を急速充電している間に、当該車両が電気電子機器の共用に加わる。しかし、急速充電モードにある別の車両がない場合は、車両は共用ＤＣ電圧バス３８から切断され、その車両の電気電子機器２０を使用して、車載電気電子機器２０のみを介して車両のエネルギ貯蔵装置２２が充電される。その後に別の車両が急速充電モードに入った場合は、車両はその期間中、再び電気電子機器の共用に加わる。
【００２４】
一実施形態によると、急速／共用充電モードでは、車両のオーナー／オペレータに最大の充電単位当たりのコストがかかり、緩速／共用充電モードでは、車両のオーナー／オペレータに最小の充電単位当たりのコストしかかからない。したがって、例えば急速／共用充電モードで車両のエネルギ貯蔵装置２２を急速充電するには、車両のオーナー／オペレータには割増料金を適用し、例えば緩速／共用充電モードで車両の電気電子機器２０を共用するには、車両のオーナー／オペレータに割引料金を適用してよい。緩速／非共用充電モードでは、例えば割増料金と割引料金の間の料金を、車両のオーナー／オペレータに適用してもよい。どの充電モードを選択するかの決定は、エネルギ貯蔵装置２２が急速充電を受ける必要性や、充電モードのコストの比較に基づいて、車両のオーナー／オペレータによって行われてよい。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態による図１の充電システムの一部の概略図である。図２は、各車両４、６の例示的概略図を示す。各車両４〜６は、エネルギ貯蔵装置２２と電気電子機器２０を含む、トラクションシステム５８を含む。電気電子機器２０は、ＤＣバス６２を介してエネルギ貯蔵装置２２に結合された双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０を含む。一実施形態において、エネルギ貯蔵装置２２は、高電圧エネルギ貯蔵装置であるが、バッテリ、フライホイールシステム、燃料電池、ウルトラキャパシタ又はその類似物でもよい。ＤＣリンクフィルタキャパシタ６４が、ＤＣバス６２上の高周波電流をフィルタリングするために、ＤＣバス６２の両端間に結合される。ＤＣバス６２に結合された接触子６６によって、エネルギ貯蔵装置２２をＤＣバス６２から切り離すことができる。双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０は、電圧コンバータであり、対で３つの位相８０、８２、８４を形成する６つの半位相モジュール６８、７０、７２、７４、７６及び７８を含む。各位相８０、８２、８４は、ＤＣバス６２の一対のコンダクタ８６、８８に結合される。
【００２６】
モータ２６が、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０に結合される。一実施形態において、モータ２６は、１つ又は複数の駆動輪又は車軸（図１に示す）、又はクレーン、エレベータ又はリフトを含むその他の電気装置に機械的に結合されたトラクションモータである。電気機械装置２６は、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０の各々の位相８０、８２、８４に結合された複数の巻線９０、９２及び９４を含む。巻線９０〜９４も、互いに結合してノード９６を形成する。充電ステーション１６を介したエネルギ貯蔵装置２２の充電中と、コントローラ４０からの通信を受信して充電モードを確認した後は、コントローラ２４により、複数の接触子９８、１００、１０２で双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０から巻線９０〜９４をそれぞれ切り離して、モータ２６に電力が供給されない状態に留める。
【００２７】
コントローラ２４は、複数本の線１０４を介して半位相モジュール６８〜７８に結合される。車両４、６を非充電モードで使用中、コントローラ２４は、半位相モジュール６８〜７８に適宜の制御を行うとともに、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０がＤＣバス６２上のＤＣ電圧又は電流をＡＣ電圧又は電流に変換して巻線９０〜９４に供給するように双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０を制御する。その結果、エネルギ貯蔵装置２２からのＤＣ電圧又は電流がＡＣ電圧又は電流に変換され、モータ２６に送られ、車輪２８が駆動する。別の非車両推進システムにおいて、駆動輪２８は、ポンプ、ファン、ウインチ、クレーン、エレベータ、又はその他のモータ被動負荷を含む別の種類の負荷（図示せず）であってもよい。回生ブレーキモードにおいては、電気機械装置２６を、車輪２８を制動する発電機として動作させ、非車両推進システムにおいては、電気機械装置２６をその他の種類の負荷として動作させ、ＡＣ電圧又は電流を双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０に供給して、エネルギ貯蔵装置２２の再充電に適したＤＣバス６２へのＤＣ電圧又は電流に変換したりできる。
【００２８】
接触子４８、５０は、車両４、６を充電ステーション１６に結合するまでは開状態にある。コントローラ４０と車両４、６のコントローラ２４の間の通信媒体に応じて、接触子５２〜５６を開状態にしても閉状態にしてもよい。例えば、コントローラ４０及び車両４、６のコントローラ２４が、電力線を経て通信するように構成されている場合、車両４、６が充電ステーション１６に結合されているときにこのような通信が可能なように、接触子５２〜５６を閉状態にする。しかし、コントローラ４０と車両４、６のコントローラ２４とが異なる通信モードを介して通信するように構成されている場合、接触子５２〜５６を開状態にする。接触子５２〜５６を閉じる前に接触子９８〜１０２を開状態にすることにより、前述のように、充電ステーション１６に接続されている間もモータ２６に電力が供給されない状態を維持する。
【００２９】
車両６等の車両が充電ステーション１６にプラグインされるか又は結合されると、コントローラ４０は、車両６のコントローラ２４との通信を確立して、所望の充電モード及びその他のパラメータを決定する。その他のパラメータには例えば、エネルギ貯蔵装置２２のＤＣ定格電圧が、所定の閾値内にあるか否か、充電ステーション１６の最低及び最高電圧限度内にあるか否かが含まれる。所望の充電モードに電気電子機器の共用が含まれ、別の車両が急速充電モードにある場合、コントローラ４０は接触子４８、５０を閉じ、電力を共用ＤＣ電圧バス３８に供給するにあたり、その電気電子機器２０が電力バス３６からの電力を変換するべきである旨を、車両６のコントローラ２４と通信する。所望の充電モードに車両６のエネルギ貯蔵装置２２の急速充電が含まれる場合、コントローラ４０は、車両６のエネルギ貯蔵装置２２の急速充電を開始するにあたり、接触子６６をいつ閉じることができるかを車両６のコントローラ２４と通信する。
【００３０】
その他のパラメータには、目下充電中のエネルギ貯蔵装置２２の状態も含まれる。例えば、過充電を防止するための周知のアルゴリズムを使用する等して、エネルギ貯蔵装置２２を監視するように車両６のコントローラ２４を構成できる。別の実施形態において、車両６のコントローラ２４を、コントローラ４０を介して別の車両のコントローラ２４へのコマンドを通信するように構成してもよい。これらのコマンドは、例えば、共用ＤＣ電圧バス３８上の電流を現在の値に保つにあたり、又は共用ＤＣ電圧バス３８上の電流をデルタ量だけ低減することの開始にあたり、共用ＤＣ電圧バス３８上の電流の逓減を開始する旨の別の車両へのコマンドであってよい。
【００３１】
コントローラ２４は、半位相モジュール６８〜７８を制御して、電力バス３６から供給される電力の電圧を昇圧させることにより、充電電力がエネルギ貯蔵装置２２、又は共用ＤＣ電圧バス３８に、昇圧がなされていない電力バス３６からの電力の単純な全波整流によって可能な電圧を超える電圧で供給されるように構成される。半位相モジュール６８〜７０、７２〜７４、７６〜７８の各々の対は、複数のインダクタの各々１０６、１０８、１１０とそれぞれ連動して、電力バス３６から供給される電力の電流及び／又は電圧を増大させるように動作する、個々のブーストコンバータを形成する。一実施形態において、インダクタ１０６〜１１０は、充電ステーション１６に設置された高周波インダクタ部品で、車両４、６の車外にある。別の実施形態では、インダクタ１０６〜１１０は、電力バス３６の伝送線路変圧器の漏れインダクタンスを表す。
【００３２】
車両６のエネルギ貯蔵装置２２の急速充電にあたり、車両６及び／又は車両８等の１台又は複数台の車両を使用して、その電気電子機器２０を車両６の電気電子機器２０と共用する場合は、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０は原則的に並行して動作する。
【００３３】
充電の完了後、又は車両のオペレータが車両のプラグを充電ステーション１６から外したい場合、コントローラ４０は、車両６等の車両のコントローラ２４とのハンドシェイク通信を確立し、車両が非充電モードにあること、並びに車両が充電ステーション１６から切り離されていることを確認する。一実施形態において、例えば、接続系統３０の接点３２、３４が、各々の充電ベイ１０〜１４の接触子４８〜５６が開き、接点３２、３４のロックが解除された後にのみ、切り離されるようにしてもよい。接続系統３０のロック／ロック解除状態を、車両上のインジケータ（図示せず）、接続系統３０、又は充電ステーション１６で表示してもよい。
【００３４】
図３は、本発明の別の実施形態による図２に示した充電システムの概略図である。図２に関連して図示したものに加えて、充電ステーション１６は、充電ステーション１６で利用可能な充電ベイ１０、１２に、多相変圧器１１２、１１４をそれぞれ含む。多相変圧器１１２、１１４は、電気電子機器２０を電力バス３６から電気的に絶縁する。加えて、接触子４８、５０を介した双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０の出力が並行動作し、接触子５２〜５６を介した双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０への入力は並行動作を解除される。ワイ・デルタ三相変圧器が図示されているが、想到されるように、電力施設での調波電流を低減する代替の波形位相シフトを達成するにあたり、（ジグザグ巻線配置等の）その他の配置も可能である。また、多相変圧器１１２、１１４によって、電気電子機器２０への給電に最も望ましいＡＣ電圧を選択することもできる。
【００３５】
車両４、６はまた、充電抵抗１１６と充電接触子１１８を含む。本発明の実施形態では、エネルギ貯蔵装置２２の初期充電中、その電圧が所定の閾値を下回る場合、充電接触子１１８を閉じてエネルギ貯蔵装置２２に流入する電流を制限できる。
【００３６】
図４は、本発明の別の実施形態による車両６のトラクションシステム１２０の概略図を示す。トラクションシステム５８及び１２０に共通の要素及び部品は、適宜、同じ参照符号を付して記載される。トラクションシステム５８と共通の部品に加えて、トラクションシステム１２０は、モータ２６及び車輪２８（図１に示す）を駆動させる電力を双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０に供給する、ＤＣバス６２に結合された第２のエネルギ貯蔵装置１２２を含む。一実施形態において、第２のエネルギ貯蔵装置１２２は低電圧エネルギ貯蔵装置であるが、バッテリ、燃料電池、ウルトラキャパシタ、又はその類似物であってもよい。第１のエネルギ貯蔵装置２２は、電力の供給にあたり、例えば車両の加速期間中は、第２のエネルギ貯蔵装置１２２よりも大きい電力を供給するように構成される。第２のエネルギ貯蔵装置１２２を、第１のエネルギ貯蔵装置２２よりも高いエネルギを供給して、長時間持続する電力を車両に供給することにより、車両の走行距離を延ばすように構成できる。図４に示すように、一実施形態において、第１のエネルギ貯蔵装置２２はウルトラキャパシタである。
【００３７】
複数の双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４、１２６、１２８は、１つのＤＣ電圧を別のＤＣ電圧に変換するように構成される。双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８は、接触子１３２に結合されたノード１３０を介して第２のエネルギ貯蔵装置１２２に結合可能であり、ＤＣバス６２に結合される。各々の双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８は、一対の半位相モジュール１３６、１３８に結合されたインダクタ１３４を含む。説明の便宜上、半位相モジュール１３６、１３８を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含むものとして示す。しかし、本発明の実施形態はＩＧＢＴに限定されない。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、炭化ケイ素（Ｓｉｃ）ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、及び金属酸化膜半導体制御サイリスタ（ＭＣＴ）等、適宜のどの電子スイッチを使用してもよい。
【００３８】
コントローラ２４は、線１０４を介して双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８に結合され、第２のエネルギ貯蔵装置１２２を介して供給されるエネルギは、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８を制御してＤＣバス６２に高電圧を供給することにより、増強される。第２のエネルギ貯蔵装置１２２を介してＤＣバス６２に供給されるエネルギは、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０を介して反転され、モータの電気機械装置２６に供給される。同様に、再生制動モード中に生成されるエネルギを、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０を介して、また、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８のバッキング制御を介して使用することにより、第２のエネルギ貯蔵装置１２２を再充電できる。
【００３９】
図４に示すように、車両６の双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０は、第２のエネルギ貯蔵装置１２２に直接並列接続されることはない。その代わりに、前述のように、第２のエネルギ貯蔵装置１２２を充電するためにＤＣバス６２に供給される電力を、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８のバッキング制御を介して制御する。本発明の実施形態では、第２のエネルギ貯蔵装置１２２の電圧容量は、電力バス３６上の電圧の整流電圧よりも低い。したがって、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０は、電力バス３６上の電圧を昇圧する必要がなく、電力バスの電圧を整流するだけでよい。すなわち、半位相モジュール６８〜７８内のスイッチを、充電ステーション１６を使用した第２のエネルギ貯蔵装置１２２の充電動作時に切り替えたり、コントローラ２４を介して制御したりする必要がない。双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０は、電力バス３６上の電圧を昇圧する必要がないものの、これを昇圧するように制御されてもよい。加えて、図３に示した多相変圧器１１２等の絶縁又は多相変圧器を、前述のように図４に示す充電ステーション１６と共に使用してもよい。半位相モジュール６８〜７８の切替制御が用いられず、電力バス３６からの電流が切替制御を介して整形されない場合は、絶縁変圧器の様々な位相シフト配置を利用して調波電流を低減することで、調波を除去できる。
【００４０】
第２のエネルギ貯蔵装置１２２を急速充電するにあたり、コントローラ２４及び４０を連動させて接触子４８、５０、及び第２のエネルギ貯蔵装置１２２に結合されたトラクションシステム１２０の接触子１３２を閉じることで、別の車両、又は例えば非車両型充電ユニット１８から供給される共用ＤＣ電圧バス３８からの電流を、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８によって供給される充電電流と複合できる。また、コントローラ２４と４０とを連動させて接触子４８、５０を閉じるとともに接触子１３２を開き、車両６がその電気電子機器２０を共用できるようにすることで、充電ステーション１６に結合された別の車両のエネルギ貯蔵装置を急速充電することもできる。
【００４１】
図５は、本発明の別の実施形態による車両６のトラクションシステム１２０の概略図を示す。図５に示すように、第１のエネルギ貯蔵装置２２は前述のように、バッテリ、燃料電池又はその類似物等の高電圧エネルギ貯蔵装置であり、電力バス３６上の電圧の整流電圧よりも電圧容量が大きい。或る実施形態では、図４に関連して前述のように、第２のエネルギ貯蔵装置１２２が、高電力急速充電ができない電力限度を有して構成される。この実施形態では、共用ＤＣ電圧バス３８を経て車両６に供給される充電電流が、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０の位相８０〜８４のブースト制御を介してＤＣバス６２に供給される充電電流と共に、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８のブースト制御を介して、車両６のＤＣバス６２に導かれる。ＤＣバス６２の充電電流は、エネルギ貯蔵装置２２の急速充電にあたり、接触子６６を介してエネルギ貯蔵装置２２に導かれる。このように、トラクションシステム１２０の６つのチャネルを使用して、エネルギ貯蔵装置２２を急速充電できる。一実施形態では、第２のエネルギ貯蔵装置１２２の充電は、接触子４８、５０を開くとともに接触子１３２を閉じ、なお且つエネルギ貯蔵装置２２により供給されるか又は電力バス３６からの電力を整流して供給されるＤＣバス６２上の充電電流をバッキングすることによって行われる。
【００４２】
図６は、本発明の別の実施形態による図５のトラクションシステム１２０の概略図を示す。接触子１４０は、第２のエネルギ貯蔵装置１２２と接触子１３２との間に結合されたノード１４２に結合される。図示のように、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２８はノード１４２に結合され、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４、１２６はノード１３０に結合されたままである。
【００４３】
この実施形態では、図５に関連して前述したように、トラクションシステム１２０の６つのチャネルを介してエネルギ貯蔵装置２２を充電できる。すなわち、接触子１４０を開くとともに接触子１３２を閉じることによって、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２８、及び双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０の位相８０〜８４を、ブーストモードで制御して、ＤＣバス６２及び接触子６６を介して充電電流をエネルギ貯蔵装置２２に供給する。
【００４４】
代替的に、トラクションシステム１２０の１つのチャネルを介して第２のエネルギ貯蔵装置１２２を同時に充電しつつ、トラクションシステム１２０の５つのチャネルを介してエネルギ貯蔵装置２２を充電できる。すなわち、コントローラ２４は接触子１３２を開き、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２４〜１２６及び双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ６０の位相８０〜８４が、ブーストモードでＤＣバス６２に充電電流を供給するようにする。コントローラ２４は次に、接触子６６を閉じて、エネルギ貯蔵装置２２の急速充電を制御する。加えて、コントローラ２４は、接触子１４０を閉じ、バッキングモードで双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１２８を制御して、第２のエネルギ貯蔵装置１２２を充電するようにもできる。
【００４５】
図７は、本発明の実施形態による図１の充電システム２の別の部分の概略図である。図７は、車両６及び非車両型充電ユニット１８の例示的な概略図である。充電ユニット１８は、ＤＣバス１４６及び接触子４８、５０を介して共用ＤＣ電圧バス３８に結合可能なＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４を含む。ＤＣリンクフィルタキャパシタ１４８は、ＤＣバス１４６の両端間に結合される。ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４は、対で３つの位相１６２、１６４及び１６６を形成する６つの半位相モジュール１５０、１５２、１５４、１５６、１５８及び１６０を含む。各位相１６２、１６４、１６６は、ＤＣバス１４６の一対のコンダクタ１６８、１７０に結合される。コントローラ１７２が複数の線１７４を介して半位相モジュール１５０〜１６０に結合され、複数の各インダクタ１７６、１７８、１８０と共に、対の半位相モジュール１５０〜１５２、１５４〜１５６、１５８〜１６０をそれぞれ制御して、電力バス３６から供給される電力の電流及び／又は電圧を増強する。一実施形態において、インダクタ１７６〜１８０は、充電システム１６に設置された高周波インダクタ部品である。別の実施形態では、インダクタ１７６〜１８０は、電力バス３６の伝送線路変圧器の漏れインダクタンスを示す。
【００４６】
充電ユニット１８を充電システム２に含めて、単一の車両の急速充電に利用可能な電力を更に増大させることができる。加えて、充電ステーション１６に結合された別の車両がない場合でも、電気電子機器を共用するように構成された別の車両がない場合でも、充電ユニット１８によって、車両６の車載電気電子機器２０から得られるよりも高い電力レベルで車両６のエネルギ貯蔵装置２２を急速充電できる。車両６の車載電気電子機器２０と充電ユニット１８の電気電子機器とを組み合わせることによって、車外電気電子機器のみを使用する急速充電よりも低コストで低い電力定格で、車外充電器から車両６のエネルギ貯蔵装置２２に急速充電できる。例えば、車両６の車載電気電子機器２０の定格が９９ｋＷであり、充電ユニット１８の車外電気電子機器の定格が１００ｋＷの場合、車両６のエネルギ貯蔵装置２２には、１９９ｋＷの急速充電電力を供給できる。車両４と８等の別の２台の車両も、充電ステーション１６に結合され、各々が定格９９ｋＷの電気電子機器２０を共用するように構成されていれば、車両６のエネルギ貯蔵装置２２には３９７ｋＷの急速充電電力を供給できる。この例で明示した電力定格は例示にすぎず、別の電力定格も想到される。例えば、電気電子機器の定格が１００ｋＷを超えるように充電ユニット１８を設計してもよい。充電ユニット１８の電力定格の設計は、部分的には複雑性と、充電システム２の構築コストとに基づいて行われる。
【００４７】
図８は、本発明の別の実施形態による図７の充電ユニット１８の概略図である。図７と図８に示した充電ユニット１８に共通の要素と部品は、適宜に同じ参照符号を付して記載される。図７の充電ユニット１８と共通の部品に加えて、図８の充電ユニット１８は、接触子１８６を介してＤＣバス１８４に結合可能なエネルギ貯蔵装置１８２を含む。エネルギ貯蔵装置１８２は、共用ＤＣ電圧バス３８に追加の電力を供給するように構成される。一実施形態において、エネルギ貯蔵装置１８２は、高電圧エネルギ貯蔵装置であるが、バッテリ、フライホイールシステム、燃料電池、ウルトラキャパシタ又はその類似物であってもよい。
【００４８】
複数の双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８、１９０、１９２は、１つのＤＣ電圧を別のＤＣ電圧に変換するように構成される。双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９２は、ＤＣバス１８４に結合され、接触子１８６を介してエネルギ貯蔵装置１８２に結合可能である。各々の双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９２は、一対の半位相モジュール１９６、１９８に結合されたインダクタ１９４を含む。説明の便宜上、半位相モジュール１９６、１９８を、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含むものとして図示する。しかし、本発明の実施形態はＩＧＢＴに限定されない。例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、炭化ケイ素（Ｓｉｃ）ＭＯＳＦＥＴ、バオポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、及び金属酸化膜半導体制御サイリスタ（ＭＣＴ）等、適宜のどの電子スイッチを使用してもよい。双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９２は、接触子２００を介して接触子５０に結合可能であり、ＤＣバス１４６は接触子２０２を介して接触子５０に結合可能である。接触子２０４は、ＤＣバス１４６をＤＣバス１８４に結合するように構成される。加えて、コントローラ１７２が線１７４を介して双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９２に結合される。
【００４９】
エネルギ貯蔵装置１８２によって、車両６のエネルギ貯蔵装置２２等の車両のエネルギ貯蔵装置の急速充電が、ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４のみから得られるよりも高い電力レベルで可能になる。ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４とエネルギ貯蔵装置１８２の双方を使用した車両の充電動作中、コントローラ１７２によって接触子２０４が開き、接触子１８６、２００及び２０２が閉じる。次いでコントローラ１７２は、インダクタ１７６〜１８０と共に、対の半位相モジュール１５０〜１５２、１５４〜１５６及び１５８〜１６０をそれぞれ制御して、電力バス３６から供給される電力の電流及び／又は電圧を増強し、この増強された電流／電圧を共用ＤＣ電圧バス３８に送る。加えて、コントローラ１７２は、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９２を制御して、エネルギ貯蔵装置１８２からの電圧をバッキングし、増強された電流を共用ＤＣ電圧バス３８に送る。ＤＣバス１４６とＤＣバス１８４とを別個に制御して、エネルギを共用ＤＣ電圧バス３８に供給することもできる。
【００５０】
接触子１８６、２０４を閉じ、接触子２００、２０２を開くことによって、エネルギ貯蔵装置１８２が充電される。このようにして、コントローラ１７２は、接触子１７６〜１８０と共に、対の半位相モジュール１５０〜１５２、１５４〜１５６、及び１５８〜１６０をそれぞれ制御して、電力バス３６から供給された電力の電圧を昇圧し、昇圧された電圧をエネルギ貯蔵装置１８２に送る。本発明の実施形態において、エネルギ貯蔵装置１８２の充電を行うのは、例えば電力バス３６上の電力の需要が低いか又はコストが低い期間中であってよい。例えば高温の日中等の需要が高い又はコストが高い期間中に、エネルギ貯蔵装置１８２を使用して、ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４を介して共用ＤＣ電圧バス３８に供給される電力を増強してもよい。
【００５１】
図９は、本発明の別の実施形態による図８の充電ユニット１８の概略図である。図７〜９に示した充電ユニット１８と共通の要素及び部品は、適宜、同じ参照符号を付して記載される。図７及び８の充電ユニット１８と共通の部品に加えて、図９の充電ユニット１８は、接触子２０８を介して双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１９２に結合可能な第２のエネルギ貯蔵装置２０６を含む。一実施形態では、第２のエネルギ貯蔵装置２０６は、低電圧エネルギ貯蔵装置であるが、バッテリ、燃料電池、ウルトラキャパシタ又はその類似物であってもよい。エネルギ貯蔵装置１８２は、第２のエネルギ貯蔵装置２０６よりも高い電力を供給するように構成される。第２のエネルギ貯蔵装置２０６は、エネルギ貯蔵装置１８２よりも高いエネルギを供給するように構成される。双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８、１９０は、接触子２１０を介して接触子５０に結合可能である。
【００５２】
第２のエネルギ貯蔵装置２０６によって、車両６のエネルギ貯蔵装置２２等の車両のエネルギ貯蔵装置の急速充電が、ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４、及びエネルギ貯蔵装置１８２で得られるよりも高い電力レベルで可能になる。ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４、エネルギ貯蔵装置１８２及び第２のエネルギ貯蔵装置２０６を使用した車両の充電動作中、コントローラ１７２によって接触子２０４が開き、接触子１８６、２０２、２０８、及び２１０が閉じる。次いでコントローラ１７２は、インダクタ１７６〜１８０と共に、対の半位相モジュール１５０〜１５２、１５４〜１５６、及び１５８〜１６０をそれぞれ制御することにより、電力バス３６から供給される電力の電圧を昇圧し、この昇圧された電圧を共用ＤＣ電圧バス３８に送る。コントローラ１７２は、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１９２を制御することにより、第２のエネルギ貯蔵装置２０６からの電圧を昇圧し、昇圧された電圧をＤＣバス１８４に送る。コントローラ１７２はまた、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９０を制御することにより、エネルギ貯蔵装置１８２からの電圧、及び第２のエネルギ貯蔵装置２０６からの昇圧された電圧をバッキングし、増強された電流／電圧を共用ＤＣ電圧バス３８に送る。ＤＣバス１４６とＤＣバス１８４を別個に制御して、エネルギを共用ＤＣ電圧バス３８に供給するようにしてもよい。加えて、接触子１８６、２０８、及び双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１８８〜１９０を別個に制御して、エネルギ貯蔵装置１８２又は第２のエネルギ貯蔵装置２０６のいずれかからのエネルギを変換して共用ＤＣ電圧バス３８に送るようにしてもよい。
【００５３】
接触子２０４、２０８を閉じ、接触子１８６、２０２、２１０を開くことによって、第２のエネルギ貯蔵装置２０６が充電される。このようにして、コントローラ１７２は、接触子１７６〜１８０と共に、対の半位相モジュール１５０〜１５２、１５４〜１５６及び１５８〜１６０をそれぞれ制御することにより、電力バス３６から供給された電力の電流及び／又は電圧を増強し、昇圧された電圧をＤＣバス１８４に送る。ＤＣバス１８４から、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１９２のバッキング制御を介して、電流／電圧が第２のエネルギ貯蔵装置２０６に供給される。本発明の別の実施形態では、エネルギ貯蔵装置１８２の充電を行うのは、例えば電力バス３６上の電力の需要が低いか又はコストが低い期間中であってよい。例えば高温の日中等の需要が高いか又はコストが高い期間中に、エネルギ貯蔵装置１８２を使用して、ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ１４４を介して共用ＤＣ電圧バス３８に供給される電力を増強してもよい。コントローラ１７２は、接触子２０２、２０４、２１０を開くとともに接触子１８６、２０８を閉じ、双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１９２を制御することにより、エネルギ貯蔵装置１８２からＤＣバス１８４に供給されるエネルギをバッキングする。
【００５４】
図１０は、本発明の別の実施形態による充電システム２の概略ブロック図である。図１０に示すように、接触子群４２、４４は、車両４、６に車載されている。或る実施形態によると、車両４、６のコントローラ２４は、接触子４８〜５６を制御するとともに、電力バス３６を経た電力線通信を介して、又は前述のような別の通信モードを介して、互いに通信するように構成される。このように、充電ステーション１６は、電力バス３６と、車両４、６間の電気電子機器２０の充電、急速充電、及び共用を行う共用ＤＣ電圧バス３８との接続のみを行う。車両４、６のコントローラ２４は、急速充電及び電気電子機器の共用に関して、互いに通信するように構成される。図１０には車両４、６のみが示されているが、想到されるように、３台以上の車両で編成し、図示したように互いに結合することもできる。
【００５５】
図１０はまた、車両４、６に結合された接続系統３０の実施形態を示す。このように、嵌合接点３４に結合され、各車両４、６を充電ステーション１６に結合するコード又はテザー２１２を車両４、６に車載するのではなく、充電ステーション１６から延ばし、そこから給電するようにして、車両４、６のコスト及び／又は重量を低減させることができる。
【００５６】
こうして、本発明の実施形態では、既に車載されているトラクション制御システムであるインバータやコンバータ等の部品を使用して、トラクション制御システムの１つ又は複数のエネルギ貯蔵装置を充電し、充電電流を共用モードで別のトラクション制御システムに供給する。このように、これらの部品は、モータ駆動とエネルギ貯蔵装置の再充電という２つの目的のために用いられる。１台又は複数台の車両の車載部品を使用して、別の車両のエネルギ貯蔵装置を急速充電することで、車外充電ステーションを簡便且つ低コストに設計できる。加えて、或る車両の電気電子機器を別の車両用に共用することを選択した場合、充電を費用効果の高い価格に設定して、充電の費用効果を高めることができる。こうして、高レベルの電流及び電力を急速に供給するために建設された車外充電ステーションのみよりも高い費用効果で車外充電ステーションを建設及び運用できる、車両の電気電子機器の共用を利用した車載エネルギ貯蔵装置の急速且つ迅速な充電が可能になる。
【００５７】
開示の装置の技術的な貢献は、１つ又は複数の追加の電気駆動システムの共用電気電子機器の利用によって１つの電気駆動システムを急速充電するための、コントローラの実装技術を提供することにある。
【００５８】
本発明の一実施形態によると、装置は、ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第１のエネルギ貯蔵装置と、第１のエネルギ貯蔵装置からの貯蔵された電圧を、電気機械装置を駆動させるように構成された第１の電圧に変換するように構成された第１の電圧コンバータとを有する、電気電子機器エネルギ変換システムを備える。第１の電圧コンバータはまた、遠隔電源からの第２の電圧を第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成される。装置はまた、第１の電圧コンバータを制御して、第２の電圧を第１の充電電圧に変換し、充電動作モード中、第１の充電電圧を第１のエネルギ貯蔵装置に供給するとともに、電気電子機器エネルギ変換システムから遠隔位置にある第２のコントローラと通信して、充電動作モード中、第１のエネルギ貯蔵装置に第２の充電電圧が供給され、第１のエネルギ貯蔵装置が急速に充電されるように構成された、第１のコントローラを含む。
【００５９】
本発明の別の実施形態によると、方法は、第１のエネルギ貯蔵装置を第１の電圧コンバータに結合するステップを含む。第１のエネルギ貯蔵装置は、電気エネルギを貯蔵するように構成され、第１の電圧コンバータは、第１のエネルギ貯蔵装置からの貯蔵された電圧を、モータを駆動させるように構成された第１の電圧に変換し、第１の遠隔電源からの第２の電圧を、第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成される。方法はまた、第１のコントローラを第１の電圧コンバータに結合し、第１の電圧コンバータが第２の電圧を第１の充電電圧に変換し、急速充電動作モード中、第１の充電電圧を第１のエネルギ貯蔵装置に供給するように第１のコントローラを構成するステップを含む。方法は更に、急速充電動作モード中、第２の遠隔電源からの第２の充電電圧が第１のエネルギ貯蔵装置に供給されて、第１のエネルギ貯蔵装置が急速に充電されるように、第１のコントローラを構成するステップを含む。
【００６０】
本発明の別の実施形態によると、システムは、第１の電力バス、第２の電力バス、及び第１の車両から成る。第１の車両は、ＤＣエネルギを貯蔵するように構成された第１のエネルギ貯蔵装置と、第１のモータと、第１のエネルギ貯蔵装置からの貯蔵された電圧を、第１のモータを駆動させるように構成されたモータ駆動電圧に変換し、第１の電力バスからの第１の電圧を、第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第１の充電電圧に変換するように構成された、第１の電圧コンバータとを有する。第１の車両はまた、第１の電圧コンバータを制御して、第１の電圧を第１の充電電圧に変換し、第１の充電電圧を第１のエネルギ貯蔵装置に供給するように構成された、第１のコントローラを有する。システムはまた、第１の車両から遠隔位置にある第１のエネルギ変換システムであって、第１の電力バスからの第１の電圧を、第１の車両の第１のエネルギ貯蔵装置を充電するように構成された第２の充電電圧に変換するように構成された第２の電圧コンバータを有する、第１のエネルギ変換システムを備える。第１のエネルギ変換システムは更に、第２の電圧コンバータを制御して、第１の電圧を第２の充電電圧に変換し、この第２の充電電圧を第２の電力バスに供給するとともに、第１のコントローラと通信し、第２の充電電圧が第２の電力バスから第１のエネルギ貯蔵装置に供給され、第１のエネルギ貯蔵装置が急速に充電されるように構成された、第２のコントローラを有する。
【００６１】
限られた数の実施形態のみに関連して本発明を詳細に説明したが、本発明はこのような開示の実施形態に限定されないことは容易に想到される。本発明は、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、以上に説明しなかった任意の数の修正、改変、置換、等価の措置を包含し得る。加えて、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の態様に、説明した実施形態のいずれかを含めるのみでもよいことを理解されたい。したがって、本発明は前述の説明に限定されるとみなされるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【符号の説明】
【００６２】
２  充電システム
４、６、８  車両
１０、１２、１４  充電ベイ又はソケット
１６  充電ステーション
１８  非車両充電ユニット
２０  複数の電気電子機器
２２  少なくとも１つのエネルギ貯蔵装置
２４  コントローラ
２６  電気機械装置又はモータ
２８  １つ又は複数の駆動輪又は車軸
３０  接続系統
３２  嵌合接点
３４  嵌合接点
３６  電力バス
３８  共用ＤＣバッテリバス
４０  コントローラ
４２、４４、４６  接触子群
４８、５０  一対の接触子
５２、５４、５６  接触子
５８  トラクションシステム
６０  双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ
６２  ＤＣバス
６４  ＤＣリンクフィルタキャパシタ
６６  接触子
６８、７０、７２、７４、７６、７８  半位相モジュール
８０、８２、８４  対を成す３つの位相
８６、８８  一対のコンダクタ
９０、９２、９４  巻線
９６  ノード
９８、１００、１０２  接触子
１０４  複数本の線
１０６、１０８、１１０  インダクタ
１１２  多相変圧器
１１４  多相変圧器
１１６  充電抵抗
１１８  充電接触子
１２０  トラクションシステム
１２２  第２のエネルギ貯蔵装置
１２４、１２６、１２８  双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ
１３０  ノード
１３２  接触子
１３４  インダクタ
１３６、１３８  一対の半位相モジュール
１４０  接触子
１４２  ノード
１４４  ＡＣ／ＤＣ電圧インバータ
１４６  ＤＣバス
１４８  ＤＣリンクフィルタキャパシタ
１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０  半位相モジュール
１６２、１６４、１６６  対を成す３つの位相
１６８、１７０  一対のコンダクタ
１７２  コントローラ
１７４  複数本の線
１７６、１７８、１８０  インダクタ
１８２  エネルギ貯蔵装置
１８４  ＤＣバス
１８６  接触子
１８８、１９０、１９２  双方向ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ
１９４  インダクタ
１９６、１９８  一対の半位相モジュール
２００  接触子
２０２  接触子
２０４  接触子
２０６  第２のエネルギ貯蔵装置
２０８  接触子
２１０  接触子
２１２  テザー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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