(57)【要約】【課題】新たな充電装置およびシステムを提供する。【解決手段】本開示は、電池バックを充電するための充電装置であって、上記電池バック内の電気的に直列に接続された複数の電池セルを充電するための複数の充電アセンブリを備えており、上記複数の充電アセンブリは、第１の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第１組を充電し、第２の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第２組を充電するように構成され、上記複数の電池セルのうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セルは、上記複数の電池セルの異なる組からのものであり、上記複数の充電アセンブリの各々は、入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータと、上記第１のＤＣ電圧を上記電池セルを充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている、充電装置に関する。さらには、本開示は、充電システムおよび方法に関する。【選択図】図１
2017184608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池バック（７０）を充電するための充電装置（８０）であって、
前記電池バック（７０）内の電気的に直列に接続された複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）を充電するための複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）を備えており、
前記複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）は、第１の時間期間において前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの第１組を充電し、第２の時間期間において前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの第２組を充電するように構成され、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）は、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）の異なる組からのものであり、
前記複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）の各々は、
入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ（１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎ）と、
前記第１のＤＣ電圧を前記電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）を充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ（１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｎ）と
を備えている、充電装置（８０）。
【請求項２】
前記複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）の各々は、１つの電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）につながるように構成され、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの前記第１組につながる充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）は、前記第１の時間期間において充電モードにあり、前記第２の時間期間においてスリープモードにあり、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの前記第２組につながる充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）は、前記第１の時間期間においてスリープモードにあり、前記第２の時間期間において充電モードにある、請求項１に記載の充電装置（８０）。
【請求項３】
前記複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）のすべてが、前記第１の時間期間において前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの前記第１組につながり、前記第２の時間期間において前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの前記第２組につながるように構成されている、請求項１に記載の充電装置（８０）。
【請求項４】
前記ＡＣ／ＤＣコンバータ（１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎ）は、複数のブリッジアームを備え、前記複数のブリッジアームの各々は、複数のスイッチングセルを備える、請求項１に記載の充電装置（８０）。
【請求項５】
前記複数のスイッチングセルの駆動信号を生成するための制御アセンブリ（３０）を備える、請求項４に記載の充電装置（８０）。
【請求項６】
前記駆動信号は、充電モードの前記各々の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）の入力電圧にもとづいて設定される、請求項５に記載の充電装置（８０）。
【請求項７】
前記駆動信号は、充電モードの充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）の数量および所定の高調波の次数にもとづいて設定される、請求項５に記載の充電装置（８０）。
【請求項８】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｎ）は、
前記第１のＤＣ電圧を第１のＡＣ方形波へと変換するための第１のコンバータ（１２１）と、
前記第１のＡＣ方形波を前記第１のＡＣ方形波から電気的に絶縁された第２のＡＣ方形波へと変換するための変圧モジュール（１２２）と、
前記第２のＡＣ方形波を前記第２のＤＣ電圧へと変換するための第２のコンバータ（１２３）と
を備える、請求項１に記載の充電装置（８０）。
【請求項９】
電気的に直列に接続された複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）を備える電池バック（７０）と、
前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）を充電するための複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）を備えている充電装置（８０）と
を備えており、
前記複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）の各々は、
入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ（１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎ）と、
前記第１のＤＣ電圧を前記電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）を充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ（１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｎ）と
を備え、
前記複数の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）は、第１の時間期間において前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの第１組を充電し、第２の時間期間において前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの第２組を充電し、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）は、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）の異なる組からのものである、充電システム（９０）。
【請求項１０】
電気的に直列に接続された複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）を備える電池バック（７０）を充電するための充電方法（５０）であって、
第１の時間期間において、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの第１組を、第１組の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）によって充電するステップ（５１）と、
第２の時間期間において、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの第２組を、第２組の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）によって充電するステップ（５２）と
を含んでおり、
前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）のうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）は、前記複数の電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）の異なる組からのものである、充電方法（５０）。
【請求項１１】
前記第１組の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）を、前記第１の時間期間において充電モードに、前記第２の時間期間においてスリープモードに設定するステップ（５３）と、
前記第２組の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）を、前記第１の時間期間においてスリープモードに、前記第２の時間期間において充電モードに設定するステップ（５４）と
をさらに含む、請求項１０に記載の充電方法（５０）。
【請求項１２】
前記第１組および第２組の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）のすべてを、前記第１の時間期間において前記電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）の前記第１組に接続するステップ（５５）と、
前記第１組および第２組の充電アセンブリ（１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３）のすべてを、前記第２の時間期間において前記電池セル（２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ）の前記第２組に接続するステップ（５６）と
をさらに含む、請求項１０に記載の充電方法（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電の分野に関し、さらに詳しくは、充電装置、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の電池の限られた供給能力ゆえに、複数の電池が、典型的には、大電力の供給が必要とされる場合に、充分な電力をもたらすために電池バックへとまとめられる。しかしながら、製作精度、プロセス管理、などといった多数の因子に起因して、電池バックの電池セルの内部抵抗、容量、自己放電率、などのパラメータの間に、不可避的な相違が存在する。この相違が、全体としての電池バックの充電および放電の不安定につながる。
【０００３】
上述の問題を解決するために、先行技術が種々の解決策を提供している。例えば、充電の前に、すべての電池セルが、電池セル間の相違を減らすために放電させられる。しかしながら、この解決策は、複雑な回路およびより高いコストにつながるだけでなく、電池セルのパラメータ間の相違によって引き起こされる充電および放電の不安定を基本的に解決することができない。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、上述の問題のうちの少なくとも１つを解決する新たな充電装置およびシステムを提供する必要がある。
【０００５】
本開示は、充電装置、システム、および方法を提供する。
【０００６】
一態様において、本開示は、電池バックを充電するための充電装置であって、上記電池バック内の電気的に直列に接続された複数の電池セルを充電するための複数の充電アセンブリを備えており、上記複数の充電アセンブリは、第１の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第１組を充電し、第２の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第２組を充電するように構成され、上記複数の電池セルのうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セルは、上記複数の電池セルの異なる組からのものであり、上記複数の充電アセンブリの各々は、入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータと、上記第１のＤＣ電圧を上記電池セルを充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている、充電装置に関する。
【０００７】
別の態様において、本開示は、電気的に直列に接続された複数の電池セルを備える電池バックと、上記複数の電池セルを充電するための複数の充電アセンブリを備えている充電装置とを備えており、上記複数の充電アセンブリの各々は、入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータと、上記第１のＤＣ電圧を上記電池セルを充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備え、上記複数の充電アセンブリは、第１の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第１組を充電し、第２の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第２組を充電し、上記複数の電池セルのうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セルは、上記複数の電池セルの異なる組からのものである、充電システムに関する。
【０００８】
さらなる態様において、本開示は、電気的に直列に接続された複数の電池セルを備える電池バックを充電するための充電方法であって、第１の時間期間において、上記複数の電池セルのうちの第１組を、第１組の充電アセンブリによって充電するステップと、第２の時間期間において、上記複数の電池セルのうちの第２組を、第２組の充電アセンブリによって充電するステップとを含んでおり、上記複数の電池セルのうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セルは、上記複数の電池セルの異なる組からのものである、充電方法に関する。
【０００９】
本開示のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を検討することによって、よりよく理解されると考えられ、添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して類似の部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態による充電システムの概略の回路図である。
【図２】本開示の実施形態による充電アセンブリの概略の回路図である。
【図３】本開示の別の実施形態による充電システムの概略の回路図である。
【図４】本開示のさらなる実施形態による充電システムの概略の回路図である。
【図５】図１に示した波形Ｖinの概略図である。
【図６】スイッチユニットのクロックサイクルにおける図２に示したＶABの波形の概略図である。
【図７】本開示の実施形態による充電方法の概略図である。
【図８】本開示の別の実施形態による充電方法の概略図である。
【図９】本開示のさらなる実施形態による充電方法の回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
これらの実施形態の簡潔な説明を提供する努力において、必ずしも実際の実施例におけるすべての特徴が１つ以上の特定の実施形態において説明されるわけではない。そのようなあらゆる実際の実施例の開発においては、あらゆる工学または設計プロジェクトと同様に、実施例毎に様々であり得るシステム関連および事業関連の制約の順守等の開発者の具体的な目標を達成するために、実施例に特有の多数の決定を行わなければならないことを、理解すべきである。さらに、そのような開発の努力が、複雑且つ時間を必要とするものであり得るが、それでもなお本開示の恩恵を被る当業者にとって設計、製作、および製造の日常的な取り組みにすぎないと考えられることを、理解すべきである。
【００１２】
とくに定義されない限り、本明細書において使用される技術的および科学的用語は、本開示が属する技術の当業者が一般的に理解するとおりの意味と同じ意味を有する。用語「第１」、「第２」、などは、本明細書において使用されるとき、いかなる順序、量、または重要性も意味するものではなく、むしろ或る要素をもう１つの要素から区別するために用いられている。また、用語「ａ」および「ａｎ」は、数量の限定を意味せず、むしろ言及される事項が少なくとも１つ存在することを意味している。
【００１３】
用語「または」は、包含であるように意図され、挙げられる事項のいずれか、いくつか、またはすべてを意味する。本明細書における「・・・を含む」または「・・・を備える」ならびにこれらの変種の使用は、そこに挙げられる事項、それらの均等物、ならびに追加の事項を包含するように意図されている。
【００１４】
本明細書における「いくつかの実施形態」への言及は、本発明に関する特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特徴）が、本明細書において言及される少なくとも１つの実施形態に含まれ、他の実施形態に現れても、現れなくてもよいことを意味する。加えて、本発明の要素を、任意の適切なやり方で組み合わせることができることを、理解すべきである。
【００１５】
本開示の充電システムは、電池バックおよび充電装置を備える。電池バックは、電気的に直列に接続された複数の電池セルを備える。充電装置は、電池バック内の電気的に直列に接続された複数の電池セルを充電するための複数の充電アセンブリを備えており、これら複数の充電アセンブリは、第１の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第１組を充電し、第２の時間期間において上記複数の電池セルのうちの第２組を充電するように構成され、上記複数の電池セルのうちの互いに隣り合う任意の２つの電池セルは、上記複数の電池セルの異なる組からのものであり、各々の充電アセンブリは、入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータと、上記第１のＤＣ電圧を上記電池セルを充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータとを備える。
【００１６】
以下で、本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明するが、周知の機能または構造は、本発明の理解を難しくしかねない不必要な細部を避けるために、詳細には説明されないかもしれない。
【００１７】
図１が、本開示の実施形態による充電システム９０の概略の回路図を示している。充電システム９０は、電池バック７０と、電池バック７０を充電するための充電装置８０とを備える。
【００１８】
電池バック７０は、電気的に直列に接続された複数の電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎを備え、ここでＮは、自然数である。いくつかの実施形態において、電池バック７０は、まとめられた別々の電池（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ  ｂａｔｔｅｒｉｅｓ）を備える。いくつかの実施形態において、電池バック７０は、搭載用の電池（ｏｎ−ｂｏａｒｄ  ｂａｔｔｅｒｙ）を備える。
【００１９】
充電装置８０は、ＡＣ電圧Ｖgridを受け取るために電力網へと接続される。いくつかの実施形態において、充電装置８０は、インダクタＬ1を介して電力網へと接続される。
【００２０】
充電装置８０は、複数の電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎを備え、複数の電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎは、電気的に直列に接続された複数の電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎを充電し、電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎは、第１組の電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎが第１の時間期間において充電され、第２組の電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎが第２の時間期間において充電され、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎのうちの互いに隣り合う任意の２つが異なる電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎの組に属するように構成される。したがって、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎのうちの互いに隣り合う任意の２つは、２つの異なる期間において充電され、すなわち電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎのうちの任意の２つが同時に充電されることがない。いくつかの実施形態において、電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎは、充電モードまたはスリープモードにおいて別々に働くことができる。充電モードの電池アセンブリは、対応する電池セルを充電するために充電電圧をもたらし、スリープモードの電池アセンブリは、充電電圧をもたらさず、すなわち対応する電池セルは充電されない。
【００２１】
いくつかの実施形態においては、Ｎが偶数である例を考え、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎの第１の組が、電池セル２０−１、２０−３、・・・、２０−（Ｎ−１）を含み、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎの第２の組が、電池セル２０−２、２０−４、・・・、２０−Ｎを含む。
【００２２】
図１に示される実施形態においては、電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎと電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎとの間に１対１の対応が存在し、すなわち充電アセンブリが、ただ１つの電池セルを充電し、電池セルが、ただ１つの充電アセンブリによって充電される。いくつかの実施形態においては、第１組の電池セル２０−１、２０−３、・・・、２０−（Ｎ−１）を充電するための電池アセンブリ１０−１、１０−３、・・・、１０−（Ｎ−１）が、第１の時間期間において充電モードであり、第２の時間においてスリープモードである。第２組の電池セル２０−２、２０−４、・・・、２０−Ｎを充電するための電池アセンブリ１０−２、１０−４、・・・、１０−Ｎは、第１の時間期間においてスリープモードであり、第２の時間において充電モードである。
【００２３】
いくつかの実施形態において、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎは、同じまたは類似の定格充電電圧を有し、電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎによって出力される第２のＤＣ電圧は、同じまたは類似である。例えば、電池セル２０−１および２０−３の定格充電電圧が、同じであり、したがって電池アセンブリ１０−１および１０−３によって出力される第２のＤＣ電圧は、同じである。いくつかの実施形態においては、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎにおける充電単位のうちの少なくとも２つの充電単位の定格充電電圧が、異なっており、したがって電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎにおける少なくとも２つの充電単位を充電するための充電アセンブリによって出力される第２のＤＣ電圧が、異なる。例えば、電池セル２０−１および２０−３の定格充電電圧が、異なり、したがって充電アセンブリ１０−１および１０−３によって出力される第２のＤＣ電圧が、異なる。
【００２４】
上述の「第１組」および「第２組」が、限定を意図していないことに注意すべきであり、複数の電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎを、３つ以上の時間期間のそれぞれにおいて充電される３つの組［２０−１、２０−４、・・・、２０−（Ｎ−２）；２０−２、２０−５、・・・、２０−（Ｎ−１）；２０−３、２０−６、・・・、２０−Ｎ］またはそれ以上の組へと分割してもよいと、技術的に理解することができる。
【００２５】
電池アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎは、入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換するためのＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎによって生成された第１のＤＣ電圧を電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎを充電するための第２のＤＣ電圧へと変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｎとを備える。
【００２６】
図２を参照されたい。図２は、充電アセンブリ１０−１の概略の回路図を示している。充電アセンブリ１０−１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１を備える。
【００２７】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１は、２つのブリッジアームを備え、２つのブリッジアームのうちの一方が、スイッチングセルＫ１およびＫ２を含み、他方のブリッジアームが、スイッチングセルＫ３およびＫ４を含む。いくつかの実施形態において、スイッチングセルＫ１、Ｋ２、Ｋ３、およびＫ４は、ＦＥＴ（電界効果管）およびダイオードを含み、ＦＥＴのゲートが、駆動信号を受け取り、ＦＥＴのドレインおよびソースが、ダイオードの両側にそれぞれ接続される。
【００２８】
ＡＣ電圧が、スイッチングセルＫ1およびＫ2の接続点ＡならびにスイッチングセルＫ3およびＫ4の接続点Ｂを介して、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１へと入力される。いくつかの実施形態においては、充電モードにおいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１のスイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4が、駆動信号によって制御されてオンおよびオフに切り換わり、入力されたＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧へと変換する。いくつかの実施形態においては、スリープモードにおいて、スイッチングセルＫ1およびＫ3がオンにされ、Ｋ2およびＫ4がオフにされ、あるいはスイッチングセルＫ2およびＫ4がオンにされ、Ｋ1およびＫ3がオフにされる。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２−１は、第１のコンバータ１２１と、変圧モジュール１２２と、第２のコンバータ１２３とを備える。
【００３０】
第１のコンバータ１２１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１へと接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１によって生成された第１のＤＣ電圧を第１のＡＣ方形波へと変換する。いくつかの実施形態においては、ＤＣリンク１３−１が、第１のコンバータ１２１とＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１との間に接続される。いくつかの実施形態において、ＤＣリンク１３−１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１の２つのブリッジアームに並列に接続されたコンデンサＣ5を備える。
【００３１】
第１のコンバータ１２１は、ハーフブリッジ回路を備え、ハーフブリッジ回路は、スイッチングセルＫ5およびＫ6を含む。いくつかの実施形態において、スイッチングセルＫ5およびＫ6は、ＦＥＴおよびダイオードを含み、ＦＥＴのゲートが、駆動信号を受け取り、ＦＥＴのドレインおよびソースが、ダイオードの両側にそれぞれ接続される。第１のコンバータ１２１のスイッチングセルＫ5およびＫ6は、駆動信号によって制御されてオンおよびオフに切り換わり、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１からの第１のＤＣ電圧を第１のＡＣ方形波へと変換する。いくつかの実施形態において、第１のコンバータ１２１は、コンデンサＣ1およびＣ2を備え、コンデンサＣ1の一方側が、ハーフブリッジ回路の一方側につながり、コンデンサＣ1の他方側が、コンデンサＣ2につながり、コンデンサＣ2の一方側が、コンデンサＣ1につながり、コンデンサＣ2の他方側が、ハーフブリッジ回路の他方側につながっている。
【００３２】
変圧モジュール１２２は、第１のコンバータ１２１によって生成された第１のＡＣ方形波を、第１のＡＣ方形波から電気的に絶縁された第２のＡＣ方形波へと変換するために、第１のコンバータ１２１に接続されている。いくつかの実施形態において、第１のＡＣ方形波および第２のＡＣ方形波の振幅は、異なっており、いくつかの実施形態において、第１のＡＣ方形波および第２のＡＣ方形波のパルスデューティサイクルは、異なっている。
【００３３】
変圧モジュール１２２は、主として、変圧器を備える。いくつかの実施形態においては、変圧モジュール１２２の一次側の一方側が、インダクタＬ2を介してハーフブリッジ回路のスイッチングセルＫ5およびＫ6の接続点Ｄにつながり、変圧モジュール１２２の一次側の他方側が、コンデンサＣ1およびＣ2の接続点Ｃにつながり、変圧モジュール１２２の二次側が、第２のコンバータ１２３に接続されている。
【００３４】
第２のコンバータ１２３は、変圧モジュール１２２によって生成された第２のＡＣ方形波を、電池セル２０−１を充電するための第２のＤＣ電圧へと変換する。
【００３５】
第２のコンバータ１２３は、スイッチングセルＫ7およびＫ8を含むハーフブリッジ回路を備える。いくつかの実施形態において、スイッチングセルＫ7およびＫ8は、ＦＥＴおよびダイオードを含み、ＦＥＴのゲートが、駆動信号を受け取り、ソースおよびドレインが、ダイオードの両側に接続される。第２のコンバータ１２３のスイッチングセルＫ7およびＫ8は、駆動信号によって制御されてオンおよびオフに切り換わり、変圧モジュール１２２によって生成された第２のＡＣ方形波を電池セル２０−１を充電するための第２のＤＣ電圧へと変換する。いくつかの実施形態において、第２のコンバータ１２３は、コンデンサＣ3およびＣ4を備え、コンデンサＣ3の一方側が、ハーフブリッジ回路の一方側につながり、コンデンサＣ3の他方側が、コンデンサＣ4につながり、コンデンサＣ4の一方側が、コンデンサＣ3につながり、コンデンサＣ4の他方側が、ハーフブリッジ回路の他方側につながっている。
【００３６】
いくつかの実施形態において、充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎは、同じまたは類似の回路構造を有するが、充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎの各ユニットのパラメータ（例えば、変圧器の巻数比など、スイッチングセルのＦＥＴの飽和ドレイン電流、ピンチオフ電圧、ターンオン電圧、低周波相互コンダクタンス、電極間容量、および絶縁破壊電圧など、スイッチングセルのダイオードの順電圧降下、逆ブレークダウン電圧、連続電流、スイッチング速度、蓄電時間、カットオフ周波数、インピーダンス、および接合容量など、インダクタのインダクタンス、定格電流、許容偏差、線質係数、および分布容量など、ならびにコンデンサの容量、定格電圧、絶縁抵抗、周波数特性、温度係数、および誘電正接など）は、異なっている。いくつかの実施形態において、充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎは、例えば充電アセンブリ１０−１において第２のコンバータ１２３がハーフブリッジ回路を備え、充電アセンブリ１０−２において対応する第２のコンバータのハーフブリッジ回路がフルブリッジ回路で置き換えられるなど、異なる回路構造を有してもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態において、充電装置８０は、制御アセンブリ３０をさらに備え、制御アセンブリ３０は、各々のスイッチングセルを制御してオンまたはオフに切り換えるために各々のスイッチングセルの制御信号を生成する。
【００３８】
図３を参照されたい。図３は、本開示の別の実施形態による充電システムの概略の回路図を示している。図１による実施形態からの図３による実施形態の主たる相違は、電池バックにおける電池セルの数量が電池バックにおける充電アセンブリの数量の２倍であり、各々の充電アセンブリが一度にスイッチによって互いに隣り合う２つの電池セルのうちの一方に接続されることを含む。図３による実施形態における充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎの構成は、図１による実施形態における充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎの構成と同じまたは類似であり、ここでは詳しくは説明しない。
【００３９】
図３による実施形態において、電池バックの電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−２Ｎは、２つの組を含むことができ、第１組が電池セル２０−１、２０−３、・・・、２０−（２Ｎ−１）を含み、第２組が電池セル２０−２、２０−４、・・・、２０−２Ｎを含む。充電アセンブリと電池セルとの間のスイッチを制御してオンおよびオフへと切り換えることで、第１の時間期間において、例えば充電アセンブリ１０−１が充電セル２０−１へと接続され、充電アセンブリ１０−２が充電セル２０−３へと接続され、・・・、充電アセンブリ１０−Ｎが充電セル２０−（２Ｎ−１）へと接続されるなど、すべての充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎが第１組の電池セルへと接続され、したがって第１の時間期間においては充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎが第１組の電池セル２０−１、２０−３、・・・、２０−（２Ｎ−１）を充電し、第２の時間期間において、例えば充電アセンブリ１０−１が充電セル２０−２へと接続され、充電アセンブリ１０−２が充電セル２０−４へと接続され、・・・、充電アセンブリ１０−Ｎが充電セル２０−２Ｎへと接続されるなど、すべての充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎが第２組の電池セルへと接続され、したがって第２の時間期間においては充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎが第２組の電池セル２０−２、２０−４、・・・、２０−２Ｎを充電する。
【００４０】
この実施形態は、より少数の充電アセンブリで電池セルを充電できる。
【００４１】
図４を参照されたい。図４は、本開示のさらなる実施形態による充電システムの概略の回路図を示している。図１による実施形態からの図４による実施形態の主たる相違は、１つの充電ユニットを３つの充電アセンブリによって充電でき、３つの充電アセンブリの入力端が三相交流の３つの相のそれぞれの電流を受け取ることを含む。図４による実施形態における充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３、１０−２１、１０−２２、１０−２３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３の構成は、図１による実施形態における充電アセンブリ１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎの構成と同じまたは類似である。
【００４２】
充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３の入力端は、三相交流の３つの相のそれぞれの電流を受け取り、充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３の出力端は、互いに並列にされ、電池セル２０−１につながり、したがって電池セル２０−１を充電し、充電アセンブリ１０−２１、１０−２２、１０−２３の入力端は、三相交流の３つの相のそれぞれの電流を受け取り、充電アセンブリ１０−２１、１０−２２、１０−２３の出力端は、互いに並列にされ、電池セル２０−２につながり、したがって電池セル２０−２を充電し、同様に充電アセンブリ１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３の入力端は、三相交流の３つの相のそれぞれの電流を受け取り、充電アセンブリ１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３の出力端は、互いに並列にされ、電池セル２０−Ｎにつながり、したがって電池セル２０−Ｎを充電する。
【００４３】
充電アセンブリ１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３の入力端は、三相交流からの１つの相の電圧を分け合うように互いに直列であり、同様に充電アセンブリ１０−１２、１０−２２、・・・、１０−Ｎ２の入力端は互いに直列であり、充電アセンブリ１０−１３、１０−２３、・・・、１０−Ｎ３の入力端は互いに直列である。
【００４４】
いくつかの実施形態において、電池セル２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎは、第１組の電池セル２０−１、２０−３、・・・、２０−（Ｎ−１）および第２組の電池セル２０−２、２０−４、・・・、２０−Ｎを含む。第１組の電池セルにつながった充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３、１０−３１、１０−３２、１０−３３、・・・、１０−［（Ｎ−１）１］、１０−［（Ｎ−１）２］、１０−［（Ｎ−１）３］は、第１の時間期間においては充電モードで動作し、第２の時間期間においてはスリープモードで動作し、第２組の電池セルにつながった充電アセンブリ１０−２１、１０−２２、１０−２３、１０−４１、１０−４２、１０−４３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３は、第１の時間期間においてはスリープモードで動作し、第２の時間期間においては充電モードで動作する。
【００４５】
図４による実施形態は、電池セルをそれぞれ充電するために三相交流を利用することができる。
【００４６】
図２による実施形態を、充電に三相交流を利用するように変更できることに、注意すべきである。
【００４７】
本開示による実施形態においては、電池バック７０の各々の電池セルが、対応する充電アセンブリによって充電される。したがって、各々の電池セルの充電を、各々の電池セルについてより良好な充電効果を達成するために独立して制御することができる。
【００４８】
通常は、充電アセンブリの数量を無限に増やすことは不可能であるため、スイッチングセルをオンおよびオフに切り換えることによって生成されるＡＣ電圧（例えば、図１に示されているＶin）の波形と、電力網のＡＣ電圧（例えば、図１に示されているＶgrid）との間に相違が存在し、高調波が生じる。これらの高調波が、電力網へとフィードバックされ、電力網の電力供給の品質に影響を及ぼす可能性がある。
【００４９】
図１による実施形態を例として取り上げると、第１の時間期間および第２の時間期間における充電モードの充電アセンブリの数量がどちらも３つであると仮定し、ＡＣ電圧Ｖinの波形の概略図が、図５に示される。図５における横軸は、時間（秒）を示し、縦軸は、充電モードのすべての充電アセンブリの入力電圧の合計の最大値と電圧Ｖinとの間の単位値（以下では、「単位値」と称する）を示す。Ｎ＝３であるため、図５に示される波形の振幅を、６つの大きさによって表すことができ、単位値「１」または「−１」は、３つの充電アセンブリのうちの１つの充電アセンブリの入力端の入力電圧がゼロでないことを示し、単位値「２」または「−２」は、３つの充電アセンブリのうちの２つの充電アセンブリの入力端の入力電圧がゼロでなく、３つの充電アセンブリのうちの残りの１つの充電アセンブリの入力端の入力電圧がゼロであることを示し、単位値「３」または「−３」は、３つのすべての充電アセンブリの入力端の入力電圧がゼロでないことを示す。
【００５０】
種々の次数の高調波の含有量を、図５に示される波形にもとづいてフーリエスペクトル解析を実行することによって得ることができ、ここで高調波の「含有量」は、基本波の振幅のパーセンテージとしての高調波の振幅を表す。通常は、図５に示される波形、すなわち電圧Ｖinの波形は、複数の高調波を生じる。
【００５１】
ＡＣ電圧Ｖinの高調波を、充電アセンブリのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号の設定によって軽減することができる。いくつかの実施形態においては、スイッチングセルの駆動信号を、充電モードの充電アセンブリの数量および高調波の所定の次数にもとづいて設定することができる。
【００５２】
１つの電池セルが１つの充電アセンブリによって充電される状況において、スイッチングセルの駆動信号の設定が、図１〜３による実施形態にもとづいて紹介される。
【００５３】
複数のＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎのスイッチングセルの駆動信号の波形は、互いに近く、ひとたび１つのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号が得られたならば、残りのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号は、所定の位相差にもとづいて決定できる（所定の位相差は、或る時間期間において充電モードの充電アセンブリによって充電される電池セルの数量がＺである場合、２π／Ｚであってよい）ため、以下ではＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１のスイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の駆動信号の設定を主として紹介する。
【００５４】
いくつかの実施形態においては、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の１つの時間期間の最初の４分の１における接続点Ａと接続点Ｂとの間の電位差ＶABの変化の回数が、充電モードの充電アセンブリの数量と同じであり、低減が望まれる所定の次数の高調波を組み合わせることで、最初の４分の１において電位差ＶABが変化する位相角を決定でき、したがって最初の４分の１における電位差ＶABの波形が決定され、１つの時間期間の２番目、３番目、および４番目の４分の１における電位差ＶABの波形を、その時間期間の最初の４分の１における波形にもとづいて決定することができる。
【００５５】
図６が、充電アセンブリ１０−１が充電モードにあり、第１の時間期間および第２の時間期間において充電モードにある充電アセンブリの数量がどちらも３つであるときのＡＣ／ＤＣコンバータ１１−１のスイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の１つの時間期間におけるＶABの波形の概略図を示している。図６の横軸は、角度（ラジアン）を示しており、縦軸は、ＶABの大きさ（正規化されている）を示している。Ｋ1およびＫ4がオンにされ、Ｋ2およびＫ3がオフにされるとき、ＶAB＝１であり、Ｋ2およびＫ3がオンにされ、Ｋ1およびＫ4がオフにされるとき、ＶAB＝−１であり、Ｋ1およびＫ3がオンにされ、Ｋ2およびＫ4がオフにされるとき、またはＫ1およびＫ3がオフにされ、Ｋ2およびＫ4がオンにされるとき、ＶAB＝１である。
【００５６】
図６において、α1、α2、およびα3は、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の１つの時間期間の最初の４分の１においてＶABが変化する１回目、２回目、および３回目の位相角を表し、π−α3、π−α2、およびπ−α1は、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の１つの時間期間の２番目の４分の１においてＶABが変化する１回目、２回目、および３回目の位相角を表し、π＋α1、π＋α2、およびπ＋α3は、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の１つの時間期間の３番目の４分の１においてＶABが変化する１回目、２回目、および３回目の位相角を表し、２π−α3、２π−α2、および２π−α1は、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の１つの時間期間の４番目の４分の１においてＶABが変化する１回目、２回目、および３回目の位相角を表す。
【００５７】
α1、α2、およびα3を、軽減すべき所定の次数の高調波にもとづいて設定することができる。例えば、次数「ｎ」の高調波の振幅ｂnは、図５に示される波形のフーリエ展開にもとづいて以下の式を満たすことができる。
【００５８】
【数１】
2017184608.tif 000003
ここで、Ｍは、充電モードにある充電アセンブリの数量を表し、αiは、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の時間期間の最初の４分の１におけるＶABのｉ回目の変化の位相角を表す。
【００５９】
軽減が所望される高調波の次数が、５および７である場合、ｂ5をゼロへと設定することができ、ｂ7をゼロへと設定することができる。したがって、以下の式を、上述の式にもとづいて得ることができる。
【００６０】
【数２】
2017184608.tif 000004
【００６１】
【数３】
2017184608.tif 000005
さらに、基本波の振幅が通常は既知であるため、以下の式も得られる。
【００６２】
【数４】
2017184608.tif 000006
ここで、ｂ0は、充電アセンブリ１０−１の入力端の基本波の振幅を表す。
【００６３】
α1、α2、およびα3が、式（１）、（２）、および（３）を解くことによって得られ、すなわち１つの時間期間におけるＶABの波形が決定される。次いで、スイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4の駆動信号を、決定されたＶABの波形をスイッチングセルＫ1、Ｋ2、Ｋ3、およびＫ4をオンおよびオフに切り換えることによって得ることができるように、設定することができる。
【００６４】
以下の表１が、図１〜３および６に従って紹介されたやり方にもとづいてスイッチングセルの駆動信号を設定することによって得られたＡＣ電圧Ｖinの次数「ｎ」の高調波の含有量を例示しており、ここで、軽減が所望される高調波の次数は５および７であり、ｎ＝１、３、５、７、９、１１、１５、２１、２３、２５である。
【００６５】
【表１】
2017184608.tif 000007
表１によって示されるとおり、次数５および７の高調波の含有量は、他の高調波の含有量よりも少ない。
【００６６】
１つの電池セルが３つの充電アセンブリによって充電される状況において、スイッチングセルの駆動信号の設定が、図４による実施形態にもとづいて紹介される。
【００６７】
この実施形態においては、Ｎ＝６であり、電池バックが６つの電池セル２０−１、２０−２、２０−３、２０−４、２０−５、および２０−６を備え、電池セル２０−１が、充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３によって充電され、電池セル２０−２が、充電アセンブリ１０−２１、１０−２２、１０−２３によって充電され、同様に、電池セル２０−６が、充電アセンブリ１０−６１、１０−６２、１０−６３によって充電される。
【００６８】
第１組の電池セルは、２０−１、２０−３、および２０−５を含み、第２組の電池セルは、２０−２、２０−４、および２０−６を含み、したがって充電モードにある充電アセンブリの数量は、一度に９つである。さらに、第１の時間期間において、充電モードにある充電アセンブリは、１０−１１、１０−１２、１０−１３、１０−３１、１０−３２、１０−３３、１０−５１、１０−５２、１０−５３を含み、第２の時間期間において、充電モードにある充電アセンブリは、１０−２１、１０−２２、１０−２３、１０−４１、１０−４２、１０−４３、１０−６１、１０−６２、１０−６３を含む。
【００６９】
第１の時間期間における充電モードの充電アセンブリのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号の設定は、第２の時間期間における充電モードの充電アセンブリのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号の設定と同じまたは同様であり、同じ電池セルを充電するための充電アセンブリのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号の設定は、同じであるため、充電アセンブリ１０−１１、１０−３１、１０−５１のＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号の設定を、主として紹介する。
【００７０】
図２、図４、および図６を参照されたい。充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３の回路構成は、充電アセンブリ１０−１の回路構成と同じであり、同様に、充電アセンブリ１０−１１、１０−１２、１０−１３のＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号も、図２に示したＶABの波形にもとづいて決定することができる。
【００７１】
スイッチングセルの時間期間の最初の４分の１において充電アセンブリ１０−１１に対応するＶABの波形が変化する１回目、２回目、および３回目の位相角が、α1、α2、およびα3として表され、スイッチングセルの時間期間の最初の４分の１において充電アセンブリ１０−３１に対応するＶABの波形が変化する１回目、２回目、および３回目の位相角が、α4、α5、およびα6として表され、スイッチングセルの時間期間の最初の４分の１において充電アセンブリ１０−５１に対応するＶABの波形が変化する１回目、２回目、および３回目の位相角が、α7、α8、およびα9として表される。α1〜α9を、以下の式にもとづいて得ることができる。
【００７２】
【数５】
2017184608.tif 000008
【００７３】
【数６】
2017184608.tif 000009
【００７４】
【数７】
2017184608.tif 000010
【００７５】
【数８】
2017184608.tif 000011
ここで、λ1は、充電アセンブリ１０−１１のＡＣ／ＤＣコンバータの入力端へと入力される交流の基本波の振幅と充電アセンブリ１０−１１のＡＣ／ＤＣコンバータによって出力される第１のＤＣ電圧との間の比を表し、λ2は、充電アセンブリ１０−３１のＡＣ／ＤＣコンバータの入力端へと入力される交流の基本波の振幅と充電アセンブリ１０−３１のＡＣ／ＤＣコンバータによって出力される第１のＤＣ電圧との間の比を表し、λ3は、充電アセンブリ１０−５１のＡＣ／ＤＣコンバータの入力端へと入力される交流の基本波の振幅と充電アセンブリ１０−５１のＡＣ／ＤＣコンバータによって出力される第１のＤＣ電圧との間の比を表し、「ｎ」は、軽減が所望される高調波の次数を表す。
【００７６】
いくつかの実施形態においては、ｎ＝５、７、１１、１３、１７、１９である。
【００７７】
α1〜α9を、上述の式（４）〜（７）を解くことによって決定でき、したがって充電アセンブリ１０−１１、１０−３１、および１０−５１のＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号を決定することができる。
【００７８】
いくつかの状況において、充電アセンブリの入力端の間の入力電圧が不釣り合いとなる可能性があり、これは、例えば充電アセンブリ間の充電の不釣り合いなど、多数の問題につながる可能性がある。したがって、ＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号を、充電プロセスにおける不釣り合いを調節するために、充電モードの充電アセンブリの入力電圧または出力電圧にもとづいて設定することができる。以下で、いくつかの例を、図３による実施形態にもとづいて紹介する。
【００７９】
これらの例において、充電アセンブリの数量Ｎは、３であり、充電モードの充電アセンブリの数量Ｍも、やはり３である。充電アセンブリ１０−ｉのＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルのパルス信号変調度λiを、以下の式にもとづいて得ることができ、ここでλiは、充電アセンブリ１０−ｉのＡＣ／ＤＣコンバータの入力端へと入力される交流の基本波の振幅と充電アセンブリ１０−ｉのＡＣ／ＤＣコンバータによって出力される第１のＤＣ電圧との間の比を表し、ｉ＝１、２、・・・、Ｍである。
【００８０】
【数９】
2017184608.tif 000012
ここで、
【００８１】
【数１０】
2017184608.tif 000013
であり、Ｖtotalは、充電アセンブリ１０−１、１０−２、および１０−３へと入力される総電圧を表し、Ｅは、充電アセンブリ１０−１、１０−２、および１０−３によって出力される総電圧を表し、Δλiを、（Ｅi−Ｅ／Ｍ）にもとづいて決定することができ、ここでＥiは、充電アセンブリ１０−ｉの出力電圧を表す。
【００８２】
パルス信号変調度を求めた後に、ＡＣ／ＤＣコンバータのスイッチングセルの駆動信号を、これに対応して決定することができ、したがって充電アセンブリへと入力される交流電圧が調節され、充電アセンブリ間の電圧の釣り合いがより良好になる。また、電池セル間の電荷の不釣り合いが、充電アセンブリへと入力される交流電圧に影響を及ぼす可能性がある（例えば、或る電池セルが他の電池セルよりも速く完全またはほぼ完全に充電される場合に、その電池セルを充電する充電アセンブリのＤＣリンクの電圧が高くなり、充電アセンブリの入力電圧の上昇につながる可能性がある）ため、電池セル間の電荷の不釣り合いを、充電アセンブリの入力電圧の調節を通じて軽減することができる。
【００８３】
図７が、本開示の実施形態による電池バックを充電するための充電方法５０の概略図を示している。電池バックは、電気的に直列に接続された複数の電池セルを備える。充電方法は、以下のステップ５１および５２を含む。
【００８４】
ステップ５１において、第１組の複数の電池セルが、第１の時間期間において、第１組の充電アセンブリを利用することによって充電される。
【００８５】
ステップ５２において、第２組の複数の電池セルが、第２の時間期間において、第２組の充電アセンブリを利用することによって充電される。
【００８６】
いくつかの実施形態において、ステップ５１およびステップ５２における充電アセンブリおよび電池バックの構成は、図１〜４による実施形態にもとづくと考えられる。ステップ５１とステップ５２との間にいかなる順序も存在しないことに、注意すべきである。
【００８７】
例えば図８による実施形態など、いくつかの実施形態において、充電方法５０は、ステップ５３およびステップ５４をさらに含む。ステップ５３および５４においては、第１組の充電アセンブリが、第１の時間期間においては充電モードに設定され、第２の時間期間においてはスリープモードに設定され、第２組の充電アセンブリが、第１の時間期間においてはスリープモードに設定され、第２の時間期間においては充電モードに設定される。図８によって示される方法による充電アセンブリと電池バックとの間の接続のやり方は、図１および４による実施形態を参照することができる。ステップ５１および５３を同時に実行することができ、ステップ５２および５４を同時に実行することができることに、注意すべきである。
【００８８】
例えば図９による実施形態など、いくつかの実施形態において、充電方法５０は、ステップ５５およびステップ５６をさらに備える。ステップ５５において、第１組および第２組のすべての充電アセンブリが、第１の時間期間において第１組の電池セルに接続され、ステップ５６において、第１組および第２組のすべての充電アセンブリが、第２の時間期間において第２組の電池セルに接続される。図９によって示される方法による充電アセンブリと電池バックとの間の接続のやり方は、図３による実施形態を参照することができる。ステップ５１および５５を同時に実行することができ、ステップ５２および５６を同時に実行することができることに、注意すべきである。
【００８９】
本開示を典型的な実施形態において例示および説明したが、本開示の技術的思想から決して離れることなく種々の変更および置換を行うことが可能であるため、示されている詳細への限定は意図されていない。したがって、当業者であれば、ありふれた実験以上の何ものも使用することなく、本明細書における開示のさらなる変更および均等物に想到でき、そのような変更および均等物はすべて、以下の特許請求の範囲によって定められるとおりの本開示の技術的思想および技術的範囲に包含されると確信される。
【符号の説明】
【００９０】
１０−１、１０−２、・・・、１０−Ｎ、１０−１１、１０−１２、１０−１３、・・・、１０−Ｎ１、１０−Ｎ２、１０−Ｎ３  充電アセンブリ、電池アセンブリ
１１−１、１１−２、・・・、１１−Ｎ  ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２−１、１２−２、・・・、１２−Ｎ  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３−１  ＤＣリンク
２０−１、２０−２、・・・、２０−Ｎ  充電セル、電池セル
３０  制御アセンブリ
５０  充電方法
５１  ステップ
５２  ステップ
５３  ステップ
５４  ステップ
５５  ステップ
５６  ステップ
７０  電池バック
８０  充電装置
９０  充電システム
１２１  第１のコンバータ
１２２  変圧モジュール
１２３  第２のコンバータ
【図１】
2017184608.tif 000014
【図２】
2017184608.tif 000015
【図３】
2017184608.tif 000016
【図４】
2017184608.tif 000017
【図５】
2017184608.tif 000018
【図６】
2017184608.tif 000019
【図７】
2017184608.tif 000020
【図８】
2017184608.tif 000021
【図９】
2017184608.tif 000022
【外国語明細書】
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