(57)【要約】  バッテリ充電ステーション（１０）のためのモジュラーコンバータ（１２）は、並列接続された少なくとも２つの充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を備える。充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は各々、バッテリ（２０）を充電するための出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）を生成するようにされている。各充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は、充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を制御するためのローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を備える。充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の各ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、グローバル充電電流（Ｉ）を求めるようにされ、かつ、充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）を求めるようにされている。
2015508275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ充電ステーション（１０）のためのモジュラーコンバータ（１２）であって、
前記モジュラーコンバータ（１２）は並列接続された少なくとも２つの充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を備え、前記充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は各々、バッテリ（２０）を充電するための出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）を生成するようにされており、
各充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は、前記充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を制御するためのローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）を備え、
充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の各ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、グローバル充電電流（Ｉ）を求めるようにされ、かつ、前記グローバル充電電流（Ｉ）から前記充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）を求めるようにされている、モジュラーコンバータ（１２）。
【請求項２】
各ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、前記モジュラーコンバータ（１２）の出力ライン（１６）で測定された充電電圧値を受けるようにされており、
各ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、前記充電電圧値から前記グローバル充電電流（Ｉ）を求めるようにされている、請求項１に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項３】
各ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、電圧および／または電流情報を前記バッテリ（２０）から受けるようにされており、
各ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、前記バッテリ（２０）からの前記電圧および／または電流情報から前記出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）を求めるようにされている、請求項１または２に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項４】
前記ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は同様に設計されている、請求項１〜３のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項５】
前記充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は同様に設計されている、請求項１〜４のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項６】
充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）のローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は、前記充電モジュールに機械的に装着されている、請求項１〜５のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項７】
前記ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は互いに通信可能となるように相互接続されている、請求項１〜６のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項８】
前記ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は出力電流を互いにやり取りするようにされている、請求項１〜７のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ（１２）。
【請求項９】
送電網への接続（１４）と、
バッテリ（２０）との相互接続のための少なくとも１つの接続（２２）と、
前記送電網からの電流を前記バッテリ（２０）を充電するための充電電流（Ｉ）に変換するための、請求項１〜８のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ（１２）とを備える、バッテリ充電ステーション（１０）。
【請求項１０】
前記バッテリ充電ステーションは車両充電ステーションである、請求項８に記載のバッテリ充電ステーション（１０）。
【請求項１１】
モジュラーコンバータ（１２）を用いてバッテリ（２０）を充電する方法であって、前記方法は、
前記バッテリを充電するためのグローバル電流（Ｉ）を第１のローカルコントローラ（３２ａ）および第２のローカルコントローラ（３２ｂ）によって求めるステップと、
第１の充電モジュール（３０ａ）のための第１の出力電流（Ｉ１）を前記第１のローカルコントローラ（３２ａ）によって前記グローバル電流（Ｉ）に基づいて計算するステップと、
前記第１の充電モジュール（３０ａ）が前記第１の出力電流（Ｉ１）を生成するように前記第１の充電モジュール（３０ａ）を前記第１のローカルコントローラ（３２ａ）によって制御するステップと、
第２の充電モジュール（３０ｂ）のための第２の出力電流（Ｉ２）を前記第２のローカルコントローラ（３２ｂ）によって前記グローバル電流（Ｉ）に基づいて計算するステップと、
前記第２の充電モジュール（３０ｂ）が前記第２の出力電流（Ｉ２）を生成するように前記第２の充電モジュール（３０ｂ）を前記第２のローカルコントローラ（３２ｂ）によって制御するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記第１の出力電流（Ｉ１）を前記第１のローカルコントローラ（３２ａ）から前記第２のローカルコントローラ（３２ｂ）に送るステップと、
前記第２の出力電流（Ｉ２）を前記第１の出力電流（Ｉ１）に基づいて計算するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）は、前記グローバル電流（Ｉ）を前記モジュラーコンバータ（１２）の充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の数で割ることによって計算される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
出力電流（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）は、充電モジュール（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）の損失が最小にされ前記モジュラーコンバータの動作点が最適化されおよび／または前記出力電流における電流リップルが最適化されるように、最適化される、請求項１１〜１３のうちの一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記グローバル電流（Ｉ）は、前記バッテリが放電し前記バッテリがエネルギ蓄積部として使用されるよう、負になるように求められる、請求項１１〜１４のうちの一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記モジュラーコンバータ（１２）の前記ローカルコントローラ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）は請求項１１〜１６のうちの一項に記載の方法を実行するようにされている、請求項１〜８のうちの一項に記載のモジュラーコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明はバッテリ蓄電用途の分野に関する。特に、本発明は、バッテリ充電ステーションのためのモジュラーコンバータ、バッテリ充電ステーション、およびバッテリの充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
輸送部門がハイブリッド車両または完全に電動の車両の形で電化されると、こういった車両用のバッテリ充電ステーションの需要が増すことになる。このような充電ステーションでは、車両の駆動装置に電力を供給するのに使用されるバッテリまたは蓄電池を、大規模な送電網から得た電気エネルギで充電する場合がある。
【０００３】
バッテリの充電は従来、数時間以内というように時間がかかるものである。しかしながら、新たな高速充電アルゴリズムと新たな電力電子変換器の開発が、バッテリを約２０分以内で充電することを可能にしている。しかしながら、このような高速充電アルゴリズムは、使用する電気変換器の損失が大きいことによって充電の効率を低下させる場合がある。
【０００４】
たとえばＥ−モビリティの用途のための一般的なバッテリ充電の効率を高めるために、バッテリに供給すべき充電電流の一部を各々が生成する複数の充電モジュールを含むモジュラーコンバータが提案されている。
【０００５】
ＵＳ２００４／０１８９２５１Ａ１では、充電モジュールの制御用のマスタスレーブ構成が提案されている。バッテリ電圧の測定値は、バッテリ充電情報も格納される中央（マスタ）コントローラに与えられる。次にモジュールのための電流基準値の計算が中央で行なわれ、個々のモジュール各々の電流の基準値に関する情報は、個々の充電モジュールの動作を担当するローカル（スレーブ）コントローラに伝えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の説明
しかしながら、コンバータのコントローラのマスタスレーブ構成では、コンバータの充電モジュールの交換が複雑な場合がある。なぜなら、それぞれの充電モジュールを交換しなければならないだけでなく、異なる動作パラメータを有し得る新たな充電モジュールに中央コントローラを適応させる必要があるからである。
【０００７】
本発明の目的は、バッテリ充電ステーションの設計およびメンテナンスを簡略化することである。
【０００８】
この目的は独立請求項の主題によって達成される。さらなる代表的な実施の形態は従属請求項および以下の説明から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面は、バッテリを充電するようにされた任意のシステムであればよいバッテリ充電ステーションのためのモジュラーコンバータに関する。たとえば、このバッテリ充電ステーションまたはシステムは、車両のバッテリ、特に、電気またはハイブリッド車両の駆動装置用の電気エネルギを蓄えるのに使用されるバッテリを充電するようにされたものである。
【００１０】
本発明のある実施の形態に従うと、モジュラーコンバータは、電気的に並列接続された少なくとも２つまたは複数の充電モジュールを備える。充電モジュールは各々、バッテリ、たとえば車両のバッテリを充電するための（ローカル）出力電流を生成するようにされたものである。充電モジュールが並列接続されているので、ローカル出力電流が合算されてグローバル充電電流になるようにしてもよい。モジュラー方式の使用によって、コンバータのメンテナンスをより簡単に行なうことができ、充電の効率を高めることができる。
【００１１】
本発明のある実施の形態に従うと、各充電モジュールは、充電モジュールを制御するため、特にそれぞれの充電モジュールの出力電流を制御するためのローカルコントローラを備える。たとえば、ローカルコントローラは、出力電流の基準値に基づいて充電モジュールのインバータをＰＷＭ変調するようにされたものであってもよい。
【００１２】
本発明のある実施の形態に従うと、充電モジュールの各ローカルコントローラは、グローバル充電電流を求めるようにされ、かつ、求めたグローバル充電電流から（ローカルコントローラに関連する）それぞれの充電モジュールの出力電流を求めるようにされている。たとえば、すべてのローカルコントローラが、すべてのモジュールの出力電流を決定する同一のアルゴリズムを実行してもよい。
【００１３】
特に中央コントローラなしで、充電モジュールのすべてのローカルコントローラが関連する充電モジュールの出力電流（基準）をグローバル充電電流（基準）から直接求めるようにされていることが、本発明の中心であることがわかるであろう。中央コントローラの計算知能は充電モジュールのローカルコントローラに分散し得る。このようにして、ローカルコントローラを完全にまたは少なくとも部分的に自律的なものにすることができる。
【００１４】
本発明のある実施の形態に従うと、各ローカルコントローラは、コンバータの出力ラインで測定された充電電圧値を受けるようにされている。たとえば、コンバータの出力ラインで、充電電圧またはバッテリ電圧を、測定された値をすべてのローカルコントローラに送る測定装置を用いて測定してもよい。したがって、すべてのローカルコントローラは、グローバル出力または充電電流を局所的に求めるようにされている。
【００１５】
本発明のある実施の形態に従うと、各ローカルコントローラは、充電電圧値からグローバル充電電流を求めるようにされている。たとえば、充電電圧と充電電流の関数関係をローカルコントローラによって評価してもよい。さらに、各ローカルコントローラに、充電電圧と充電電流を相互に関連付ける充電プロファイルを格納してもよい。各ローカルコントローラは、充電プロファイルから充電電流を求めるようにされていてもよい。
【００１６】
本発明のある実施の形態に従うと、各ローカルコントローラは電圧および／または電流情報をバッテリから受けるようにされ、および／または各ローカルコントローラはバッテリからの電圧および／または電流情報から出力電流を求めるようにされている。ローカルコントローラに格納された充電プロファイルの代わりに、バッテリから直接受けた情報から出力電流を求めてもよい。たとえば、最大電圧値をバッテリから受け、測定された充電電圧値と比較することによってグローバル充電電流を求めてもよい。
【００１７】
本発明のある実施の形態に従うと、ローカルコントローラは同様に設計されている。たとえば、ローカルコントローラは、同様に設計されたマイクロプロセッサを備えかつ同一のソフトウェアを格納していてもよい。充電モジュールが同様に設計されていない場合、たとえば、異なる最大出力電流を有し得る場合、動作パラメータ（たとえばそれぞれの充電モジュールの最大出力）のみをローカルコントローラに適応させてもよい。
【００１８】
本発明のある実施の形態に従うと、充電モジュールは同様に設計されている。また、充電モジュールは同一の設計、特に同一の出力電力を有するものであってもよい。
【００１９】
本発明のある実施の形態に従うと、充電モジュールのローカルコントローラは充電モジュールに機械的に装着されている。たとえば、ローカルコントローラを、関連する充電モジュールと同一の基板上に配置してもよく、および／または関連する充電モジュールの筐体内に配置してもよい。このようにして、充電モジュールをそのローカルコントローラとともに交換することができる。
【００２０】
本発明のある実施の形態に従うと、ローカルコントローラは通信可能となるように相互接続されている。たとえば、モジュラーコンバータは通信システムまたは通信ラインを備え、これを介してローカルコントローラはデータをやり取りすることができる。たとえば、ローカルコントローラをリング構造で接続してもよい。特に、ローカルコントローラを、ローカルコントローラ間のマスタスレーブまたは階層の区別なしで接続してもよい。
【００２１】
本発明のある実施の形態に従うと、ローカルコントローラは、出力電流の基準値を互いにやり取りするようにされている。よって、ローカルコントローラのうちの１つが、別のローカルコントローラの出力電流を求めてもよく、および／またはローカルコントローラが、これらローカルコントローラのローカル計算値間に相違があるか否か検証してもよい。
【００２２】
本発明のさらなる局面は、たとえば車両のバッテリを充電するためのバッテリ充電ステーションまたはバッテリ充電システムに関する。
【００２３】
本発明のある実施の形態に従うと、バッテリ充電ステーションは、送電網への接続と、バッテリとの相互接続のための少なくとも１つの接続と、送電網からの電流をバッテリを充電するための電流に変換するためのコンバータとを備える。ガソリンスタンドに匹敵し得るこのような充電ステーションにおいて、電気またはハイブリッド車両を充電することができる、すなわち、バッテリ充電ステーションは車両充電ステーションであってもよい。
【００２４】
本発明のさらなる局面は、モジュラーコンバータ、特に、先に説明し以下で説明するモジュラーコンバータを用いてバッテリを充電する方法に関する。
【００２５】
本発明のある実施の形態に従うと、この方法は、バッテリを充電するためのグローバル電流を第１のローカルコントローラおよび第２のローカルコントローラによって求めるステップと、第１の充電モジュールのための第１の出力電流を第１のローカルコントローラによってグローバル電流に基づいて計算するステップと、第１の充電モジュールが第１の出力電流を生成するように第１の充電モジュールを第１のローカルコントローラによって制御するステップと、第２の充電モジュールのための第２の出力電流を第２のローカルコントローラによってグローバル電流に基づいて計算するステップと、第２の充電モジュールが第２の出力電流を生成するように第２の充電モジュールを第２のローカルコントローラによって制御するステップとを含む。言い換えると、充電モジュールの出力電流をローカルコントローラによって局所的に計算してもよい。
【００２６】
本発明のある実施の形態に従うと、グローバル電流は、第１のローカルコントローラまたは第２のローカルコントローラによって求めることもできる。この場合、グローバル電流は第１のローカルコントローラによってのみ求められ第１のローカルコントローラはグローバル電流（基準値）を第２のローカルコントローラに送ればよい。
【００２７】
本発明のある実施の形態に従うと、第１の出力電流は第１のローカルコントローラから第２のローカルコントローラに送られ、第２の出力電流は第２のローカルコントローラにおいて第１の出力電流に基づいて計算される。このように、ローカルコントローラをリング状トポロジーで接続してもよく、後続のローカルコントローラは各々、その出力電流を、前のローカルコントローラから受けた情報に基づいて（局所的に）求める。
【００２８】
本発明のある実施の形態に従うと、充電モジュールの出力電流は、グローバル電流をモジュラーコンバータの充電モジュールの数で割ることによって計算される。これは、充電モジュールが同一の出力電力を生成するようにされている場合および／またはすべての充電モジュールが同一の効率を有している場合に、可能であろう。
【００２９】
本発明のある実施の形態に従うと、出力電流は、充電モジュールの損失が最小にされるように最適化される。ローカルコントローラは、充電モジュールの効率および／または最大出力電力に関する知識を有していてもよく、出力電流をこれらの値に対して最適化してもよい。たとえば、すべてのローカルコントローラは、関連する充電モジュールの効率および／または最大出力電力を記憶してもよい。これらの値はローカルコントローラ間で通信システムを介してやり取りされてもよい。このような最適負荷分散アルゴリズムは、すべての充電モジュールの調和した自律的動作を可能にし、バッテリ充電ステーションの全体的な正しい動作を可能にし得る。
【００３０】
本発明のある実施の形態に従うと、出力電流は、出力電流における電流リップルが最適化されるように、たとえば最小にされるように、最適化される。たとえば、出力電流を、特定の出力電流における所望の電流リップルが得られるように最適化してもよく、これはバッテリの寿命を延ばすのに役立つであろう。
【００３１】
本発明のある実施の形態に従うと、グローバル電流は、バッテリが放電しバッテリをエネルギ蓄積部として使用できるよう、負になるように求められる。充電ステーションでは、バッテリが充電ステーションに接続されている限り、バッテリを中間エネルギ蓄積部として使用し得ることに注意する必要がある。たとえば、バッテリを、充電ステーションが接続されている送電網をサポートするために使用してもよい。この場合、バッテリに蓄積されている電力はバッテリから充電ステーションに流れ、グローバル充電電流は負である。また、バッテリの放電をローカルコントローラによって制御してもよい。
【００３２】
先に説明し以下で説明する方法の特徴が、先に説明し以下で説明するシステムの特徴となり得ることを、理解する必要がある。特に、モジュラーコンバータのローカルコントローラは、先に説明し以下で説明する方法を実行するようにされていてもよい。
【００３３】
本発明の上記およびその他の局面は、これから説明する実施の形態から明らかであり明確になるであろう。
【００３４】
本発明の主題を、添付の図面に示される代表的な実施の形態を参照する以下の本文においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のある実施の形態に従うバッテリローディングステーションを概略的に示す。
【図２】本発明のある実施の形態に従うモジュラーコンバータを概略的に示す。
【図３】本発明のある実施の形態に従うバッテリ充電方法のフロー図を示す。
【００３６】
図面では原則的に同一の部分には同一の参照符号を付す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
代表的な実施の形態の詳細な説明
図１は、入力ライン１４を介して電力系統に接続され充電電流Ｉを出力ライン１６に生成するようにされた電気モジュラーコンバータ１２を備える車両充電ステーション１０を概略的に示す。通常、入力ライン１４の入力電流は三相ＡＣ電流である。通常、出力電流ＩはＤＣ電流である。
【００３８】
車両１８は、車両１８のバッテリ２０を出力ライン１６に相互接続することによって充電ステーション１０に接続されてもよい。特に、充電ステーション１０は、ケーブルを接続してバッテリ２０を充電するための接続ポイントまたはプラグ２２を含んでいてもよい。
【００３９】
簡略化のために省略しているが、車両充電ステーション１０が通常は複数の出力ライン１６および複数の接続ポイント２２を有することを理解する必要がある。
【００４０】
図２は、複数のベースパワーモジュールまたは充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃを備えるモジュラーコンバータ１２を概略的に示す。各充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれの充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃを制御するローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備える。
【００４１】
たとえば、各充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、入力ライン１４からの入力電流を整流するための第１の整流器と、異なる周波数のさらに他のＡＣ電流を生成するためのインバータと、このさらに他のＡＣ電流を整流するための第２の整流器とを備えていてもよい。加えて、各充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、出力電流の電圧を調整するための単段または多段ＤＣ−ＤＣ変換器を備えていてもよい。
【００４２】
充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃのローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、特定の大きさの出力電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が生成されるようにインバータおよびＤＣ−ＤＣ変換器を制御するようにされている。充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃは並列に接続されているので、出力電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が合算されてグローバル充電電流Ｉになる。このようにして、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは充電ステーション１０の充電電流Ｉを制御する。
【００４３】
モジュラーコンバータ１２がローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃしか有しておらず充電電流Ｉを制御するための中央コントローラを有していないことに注目する必要がある。
【００４４】
ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは各々、第１の信号ライン３４を介して、バッテリ２０の実際の電圧を測定するようにされた出力ライン１６の測定装置３６に接続されている。よって、各ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、出力ライン１６における電圧および／または電流に関する情報を、出力ライン１６で測定された充電電圧および／または電流値またはバッテリ電圧値として受けることができる。
【００４５】
加えて、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、通信システム３８を介して互いに通信できるように相互接続されている。通信システム３８は、バスシステムであってもよく、または、リングトポロジーを有するものであってもよい。各ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃはデータをローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃのうちの他のローカルコントローラと相互にやり取りしてもよい。
【００４６】
充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、同様に設計されていてもよく、または、個々の最大電力出力を有するものであってもよい。いずれにしても、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは同様に設計されていてもよく、かつ、関連する充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃの動作パラメータ（最大電力出力および効率等）のみが個々にローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃに設定されていてもよい。
【００４７】
充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、コンバータ１２において交換可能なカートリッジのように設計されていてもよい。充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃのローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを、充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃとともに交換できるよう、直接充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃに装着してもよい。しかしながら、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、関連する充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃから離れた場所に配置されてもよい。ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、光ファイバまたは電気ラインを介して関連する充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃに接続されていてもよい。
【００４８】
充電ステーションが、バッテリを接続するための接続ポイント２２を２つ以上備える場合、モジュラーコンバータ１２は、充電モジュールからなる群をこれらの接続ポイントと相互接続するさらなるスイッチを含むことが可能である。このようにして、ある接続ポイントと接続された充電モジュールの数、したがってこの接続ポイントにおける最大出力電力を、調整してもよい。
【００４９】
図３は、バッテリ２０の充電方法のフロー図を示す。
ステップ１００において、充電またはバッテリ電圧が、出力ライン１６で、測定装置３６によって測定され、各ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃに送られる。このバッテリ電圧の測定値は、すべての充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃのすべてのローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃに同時に伝えられてもよい。
【００５０】
ステップ１０２において、グローバル充電電流基準値が求められる。グローバル充電電流基準値は、モジュラーコンバータ１２からバッテリ２０に与える必要があるグローバル充電電流を特定する。グローバル充電電流基準値は、バッテリを充電するときは正であってもよく、バッテリを放電するときは負であってもよい。
【００５１】
グローバル充電電流基準値は、各ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって個々に求められてもよく、または、ローカルコントローラのうちの１つ３２ａのみによって求められてもよい、すなわち第１のローカルコントローラ３２ａによって求められた後にその他のローカルコントローラ３２ｂ、３２ｃまたは後続の１つのローカルコントローラ３２ｂに送られてもよい。
【００５２】
後者の場合、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、最初に計算を実行しその結果を他のコントローラ３２ｂ、３２ｃにまたは後続の１つのローカルコントローラ３２ｂに送る第１のローカルコントローラ３２ａを決定してもよい。しかしながら、第１のコントローラ３２ａの役割は、すべてのローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃが担い得るものである。
【００５３】
いずれの場合も、グローバル充電電流基準値は、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃに格納されていてもよい予め定められた充電プロファイルに基づいて、測定された充電電圧から求めてもよい。これに代えてまたは加えて、グローバル充電電流は、バッテリから直接受けた電圧および／または電流情報に基づいて求めてもよい。ステップ１０４において、各充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃのためのローカル出力電流基準値を、関連するローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって求める。ローカル出力電流基準値は、それぞれの充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力電流を特定する。すべてのローカル出力電流基準値を合算してグローバル充電電流基準値としてもよい。
【００５４】
たとえば、ある充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃのためのローカル出力電流基準値は、関連するローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって、その他のローカルコントローラの出力電流の知識なしで、求められてもよい。これに代えて、第１のローカルコントローラ３２ａが、その出力電流Ｉ１を求め、第１の出力電流Ｉ１に対する基準値を第２のローカルコントローラ３２ｂに送ってもよく、第２のローカルコントローラ３２ｂは、第２の出力電流Ｉ２を求めるためにこの基準値を用いる。第２の出力電流Ｉ２に対する基準値を、第３の出力電流Ｉ３を求めるために第３のローカルコントローラ３２ｃに送ってもよい。他も同様である。
【００５５】
出力電流基準値を求めることによって、グローバル充電電流基準値を、異なる充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃ間で分割または分配し、これらモジュール各々が充電のために供給する電力の量を決定する。
【００５６】
この分配は、直接的な計算（総またはグローバル充電電流Ｉを充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃの数で除算）を通して行なってもよく、または、全体的なシステム効率最大化、最適動作点および／または出力電流リップルに基づいて各充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃの最適動作点を決定するアルゴリズムによって行なってもよい。
【００５７】
出力電流基準値は、計算したグローバル充電電流基準値をモジュールの総数で割ることによって計算してもよい。ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ間の通信を利用して、この計算がすべてのローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃにおいて一貫して行なわれることを保証してもよい。
【００５８】
これに代えて、出力電流基準値を、充電モジュールの効率特性をさらに考慮する最適化アルゴリズムを採用することによって計算してもよい。具体的には、各充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃが、その出力電力Ｐｊ、その効率hｊ、およびその最大電力Ｐｊ，ｍａｘによって特徴付けられる場合、最適化アルゴリズムの目標は次のように表わすことができる。
【００５９】
【数１】
2015508275.tif 000003
【００６０】
すなわち、モジュール損失の合計が最小になるように個々の充電モジュールの電力負担分（したがって充電モジュールのローカル出力電流基準値）を選択し、一方で、（充電電圧およびグローバル充電電流によって決まる）総要求電力を送り、個々の最大電力制約を守る。次に、このアルゴリズムを、各ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃが利用できる計算リソースに応じて逐次方式または分散方式で解けばよい。
【００６１】
ステップ１０６において、ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、関連する充電モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃを制御して、ローカル出力電流基準値に対応する出力電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を生成する。
【００６２】
各ローカルコントローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、上記アルゴリズムを実行するようにされたマイクロプロセッサ、たとえばＤＳＰまたはＦＰＧＡを備えていてもよい。
【００６３】
本発明を図面に示しここまで詳細に説明してきたが、このような図示および説明は例示的または代表的なものであって限定的なものではないとみなされるべきものであり、本発明は開示されている実施の形態に限定されない。開示されている実施の形態のその他の変形は、当該技術において熟練し特許請求されている発明を実施する当業者が、図面、本開示、および以下の請求項を検討することによって、理解し実施することができるものである。請求項における「comprising（備える）」という用語はその他の要素またはステップを除外するものではなく、冠詞「ａ」または「ａｎ」（１つの）は複数を除外しない。１つのプロセッサまたはコントローラまたはその他のユニットが、請求項に記載の数個の項目の機能を果たし得る。互いに異なる従属請求項に特定の基準が記載されていても、このことは、これらの基準を組合わせたものを効果的に使用できないことを示す訳ではない。請求項における参照符号は、範囲を限定するものであると解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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