(57)【要約】【課題】  電気自動車のための充電システム等を提供する。【解決手段】  充電システムは、パワーバッテリー１０；充放電コンセント２０；外部電力供給デバイス１００２；充電接続デバイス１００１；およびエネルギー制御デバイス１００３を備え、エネルギー制御デバイス１００３は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０；充放電制御モジュール５０；および、電気自動車の現在の作業モードに従って充放電制御モジュール５０を制御するように構成された制御モジュール６０を含む。エネルギー制御デバイス１００３と外部電力供給デバイス１００２とは、充電接続デバイス１００１を介して変調ＰＷＭ信号を互いに送信することにより通信し、制御モジュール６０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０および充放電制御モジュール５０を制御して、外部電力供給デバイス１００２によってパワーバッテリー１０を充電する。
2016525327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車のための充電システムであって、
パワーバッテリー；
充放電コンセント；
外部電力供給デバイス；
前記外部電力供給デバイスと接続するように構成された第１のプラグと、前記充放電コンセントと接続するように構成された第２のプラグとを含む充電接続デバイス；および
エネルギー制御デバイスであって、
前記パワーバッテリーの第１の端子と接続された第１のＤＣ端子と、前記パワーバッテリーの第２の端子と接続された第２のＤＣ端子とを有する三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール；
前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、前記充放電コンセントと接続された第２の端子とを有する充放電制御モジュール；ならびに
前記充放電制御モジュールの第３の端子および前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの制御端子と接続され、かつ前記電気自動車の現在の作業モードに従って前記充放電制御モジュールを制御するように構成された制御モジュール；を含む、エネルギー制御デバイスを備え、
前記エネルギー制御デバイスと前記外部電力供給デバイスとが、前記充電接続デバイスを介して変調ＰＷＭ信号を互いに送信することにより通信し、前記制御モジュールが、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび前記充放電制御モジュールを制御して、前記外部電力供給デバイスによって前記パワーバッテリーを充電するように構成されている、充電システム。
【請求項２】
更に、
ＣＡＮを介して前記制御モジュールと通信し、かつ、前記制御モジュールがセルフテストによって故障なしである場合に、前記パワーバッテリーを制御して充電経路を提供するように構成されているバッテリーマネージャを備える、請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記制御モジュールが、更に、前記充電接続デバイスの通電容量、および／または前記外部電力供給デバイスの負荷容量を検出するように構成されている、請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記充電接続デバイスが、
複数の高圧端子、第１の検出端子、第２の検出端子および通信端子を含み、
前記外部電力供給デバイスおよび前記エネルギー制御デバイスが、前記第１の検出端子および前記第２の検出端子に従って前記第１のプラグおよび前記第２のプラグの接続状態を決定し、前記外部電力供給デバイスと前記エネルギー制御デバイスとが、前記通信端子を介して互いに通信する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項５】
前記エネルギー制御デバイスが、前記第２の検出端子を介して前記充電接続デバイスの前記通電容量を検出し、前記通信端子を介して前記外部電力供給デバイスの前記負荷容量を獲得する、請求項４に記載の充電システム。
【請求項６】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記ＡＣ端子と接続された第１の端子と、前記電気自動車のモータと接続された第２の端子とを有するモータ制御スイッチを含み、
前記制御モジュールが、前記モータ制御スイッチの第３の端子と接続され、かつ、前記電気自動車の前記現在の作業モードが充放電モードにあるときに、前記モータ制御スイッチを制御してオフにし、前記充放電制御モジュールを制御してオンにして、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを開始させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項７】
前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールが、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第１のコンデンサおよび第２のコンデンサであって、第１のノードが前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に画定される、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサと、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴであって、第２のノードが前記第１のＩＧＢＴと前記第２のＩＧＢＴとの間に画定される、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記第１のノードと前記第２のノードとの間に接続されている第３のＩＧＢＴおよび第４のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第５のＩＧＢＴおよび第６のＩＧＢＴであって、第３のノードが前記第５のＩＧＢＴと前記第６のＩＧＢＴとの間に画定される、第５のＩＧＢＴおよび第６のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記第１のノードと前記第３のノードとの間に接続されている第７のＩＧＢＴおよび第８のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第９のＩＧＢＴおよび第１０のＩＧＢＴであって、第４のノードが前記第９のＩＧＢＴと前記第１０のＩＧＢＴとの間に画定される、第９のＩＧＢＴおよび第１０のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記第１のノードと前記第４のノードとの間に接続されている第１１のＩＧＢＴおよび第１２のＩＧＢＴと、を含み、
前記第２のノード、前記第３のノードおよび前記第４のノードが、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記ＡＣ端子として構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項８】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
直列に接続され、かつ前記パワーバッテリーの前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されている第１のコモンモードコンデンサおよび第２のコモンモードコンデンサであって、前記第１のコモンモードコンデンサと前記第２のコモンモードコンデンサとの間のノードが接地されている、第１のコモンモードコンデンサおよび第２のコモンモードコンデンサを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項９】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記ＡＣ端子と前記充放電制御モジュールとの間に接続されているフィルタリングモジュールを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項１０】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記第１のノードと前記フィルタリングモジュールとの間に接続されているフィルタリング制御モジュールであって、前記制御モジュールが、前記電気自動車が駆動モードにあるときに、前記フィルタリング制御モジュールを制御してオフにする、フィルタリング制御モジュールを含む、請求項９に記載の充電システム。
【請求項１１】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記充放電コンセントと前記充放電制御モジュールとの間に接続されているＥＭＩフィルタモジュールを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項１２】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記充放電制御モジュールと並列に接続され、かつ前記フィルタリングモジュール内のコンデンサを予備充電するように構成されている予備充電制御モジュールを含み、
前記第１の電気自動車の前記現在の作業モードが前記放電モードにあるとき、前記制御モジュールが前記フィルタリング制御モジュールを制御してオンにし、前記予備充電制御モジュールを制御して、前記フィルタリングモジュール内の前記コンデンサの電圧が所定の閾値に達する迄、前記フィルタリングモジュール内の前記コンデンサを予備充電し、次いで前記制御モジュールが前記予備充電制御モジュールを制御してオフにし、前記充放電制御モジュールを制御してオンにする、請求項９または１０に記載の充電システム。
【請求項１３】
前記充放電制御モジュールが、
三相の充放電を行うように構成された三相スイッチ、及び／又は、単相の充放電を行うように構成された単相スイッチを更に備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項１４】
電気自動車の充電を制御するための方法であって、
充電接続デバイスを介してエネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとの間で送信された変調ＰＷＭ信号を検出すること；
前記変調ＰＷＭ信号に従って、前記エネルギー制御デバイスと前記外部電力供給デバイスとの間の通信を確立すること；ならびに
前記エネルギー制御デバイスの三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび充放電制御モジュールを制御して、前記外部電力供給デバイスによって前記パワーバッテリーを充電すること、を含む、方法。
【請求項１５】
更に、
前記エネルギー制御デバイス内に故障が存在するか否かをセルフテストによって決定すること；
いいえの場合、前記パワーバッテリーを制御して充電経路を提供すること、を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
更に、
前記充電接続デバイスの通電容量、および／または前記外部電力供給デバイスの負荷容量を検出すること；
前記充電接続デバイスの前記通電容量、および／または前記外部電力供給デバイスの前記負荷容量が所定の要求を満たす場合、前記エネルギー制御デバイスの前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび前記充放電制御モジュールを制御して、前記外部電力供給デバイスによって前記パワーバッテリー充電すること、を含む、請求項１４または１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本願は、２０１３年１２月２６日に中華人民共和国国家知識産権局（State
Intellectual Property Office）に出願された中国特許出願第２０１３１０７３３５６１．８号、および２０１３年６月２８日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２０１３１０２６９９５２．９号による優先権および利益を主張するものであり、これら出願の全容は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の実施形態は、一般に電気自動車の分野に関し、より詳細には、電気自動車のための充電システム、および電気自動車の充電を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電気自動車は、充電ステーションを訪れることによって充電されている。しかしながら、充電ステーションの数が限られているため、電気自動車の充電は不便であり、このことは電気自動車の需要に影響を与えている。
【０００３】
目下のところ、電気自動車は、低電力（例えば３．３ＫＷ、７ＫＷ、３０ＫＷ等）のＡＣ電気、または高電力のＤＣ電気のいずれかによって充電されている。しかしながら、ＤＣ充電ステーションでの充電は、効率性が低く、充電時間が長く、コストが高く、また広い範囲に及ぶといった不都合を有するため、充電ステーションを普及させることは非常に困難である。加えて、電気自動車の限られた空間に起因して、該空間の体積により制限される自動車内充電器は、高い充電電力の要求を満たすことが不可能である。
【０００４】
また、目下のところ、電気自動車を充電するのにＤＣ−ＤＣモジュールを備えた充電装置が使用されており、この装置は、電気自動車の迅速な充電の必要性を満たすことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９１７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示の実施形態は、関連する技術に存在する問題点の少なくとも１つを、少なくともある程度解決することを模索している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の広範な態様の実施形態によれば、電気自動車のための充電システムが提供される。充電システムは、パワーバッテリー；充放電コンセント；外部電力供給デバイス；外部電力供給デバイスと接続するように構成された第１のプラグと、充放電コンセントと接続するように構成された第２のプラグとを含む充電接続デバイス；およびエネルギー制御デバイスを備え、該エネルギー制御デバイスは、パワーバッテリーの第１の端子と接続された第１のＤＣ端子と、パワーバッテリーの第２の端子と接続された第２のＤＣ端子とを有する三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール；三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、充放電コンセントと接続された第２の端子とを有する充放電制御モジュール；ならびに、充放電制御モジュールの第３の端子および三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの制御端子と接続され、かつ電気自動車の現在の作業モードに従って充放電制御モジュールを制御するように構成された制御モジュール；を含み、エネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとは、充電接続デバイスを介して変調ＰＷＭ信号を互いに送信することにより通信し、制御モジュールは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび充放電制御モジュールを制御して、外部電力供給デバイスによってパワーバッテリーを充電するように構成されている。
【０００８】
本開示の実施形態による充電システムを用いて、エネルギー制御デバイス内で三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを使用することによって、コモンモード電圧が低下され、漏洩電流が低減され、調波が弱められる。更に、ＤＣ−ＤＣ電圧増大および低下モジュールはエネルギー制御デバイス内に必ずしも必要ないため、高電力充電を実現し、バス電圧を低下させ、充電効率を改善し、充電時間を短縮する。加えて、充電パイルは必ずしも必要ないため、充電コストを低減し、このことは電気自動車の普及および促進に有利である。
【０００９】
本開示の第２の広範な態様の実施形態によれば、電気自動車の充電を制御するための方法が提供される。この方法は、充電接続デバイスを介してエネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとの間で送信された変調ＰＷＭ信号を検出すること；変調ＰＷＭ信号に従ってエネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとの間の通信を確立すること；ならびに、エネルギー制御デバイスの三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび充放電制御モジュールを制御して、外部電力供給デバイスによってパワーバッテリーを充電すること、を含む。
【００１０】
本開示の実施形態による電気自動車の充電を制御するための方法を用いて、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを制御することによって、パワーバッテリーは外部電力供給デバイスによって充電され、それによって電気自動車は単相または三相高電力電気によって充電されることができ、電気自動車の充電効率が増大され、充電時間が短縮され、ユーザが電気自動車を任意の時間および任意の場所で高速で充電するのに都合がよい。加えて、充電パイルは必ずしも必要ないため、充電コストを低減し、このことは電気自動車の普及および促進に有利である。
【００１１】
本開示の実施形態の更なる態様および利点は、以下の記載に部分的に提供され、以下の記載から部分的に明らかとなり、または、本開示の実施形態の実践から知るであろう。
【００１２】
本開示の実施形態のこれらおよび他の態様および利点は、添付の図面を参照して為される以下の記載から明らかとなり、より容易に認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力システムの概略図
【図２】本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力システムの回路図
【図３Ａ】本開示の一実施形態による、電気自動車のための充電システムの回路図
【図３Ｂ】本開示の一実施形態による、電気自動車の充電を制御するための方法の流れ図
【図３Ｃ】本開示の一実施形態による、電気自動車の充電を制御するための方法の流れ図
【図３Ｄ】本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力システムの概略図
【図４】本開示の一実施形態による制御モジュールの概略図
【図５】本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力システムの機能を決定する流れ図
【図６】モータ駆動制御機能を実行する、本開示の一実施形態による電気自動車のための電力システムを示す概略図
【図７】本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力システムの充放電機能を開始するか否かを決定する流れ図
【図８】本開示の一実施形態による、充電モードにある電気自動車のための電力システムの制御の流れ図
【図９】電気自動車の充電を終了する際の、本開示の一実施形態による電気自動車のための電力システムの制御の流れ図
【図１０】本開示の一実施形態による電気自動車と、電力供給装置との間の接続の回路図
【図１１】本開示の一実施形態による、電気自動車の充電を制御するための方法の流れ図
【図１２】本開示の一実施形態による充放電コンセントの概略図
【図１３】本開示の一実施形態によるオフグリッドオンロード（on-load）放電プラグの概略図
【図１４】本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力搬送波通信システムのブロック図
【図１５】電力搬送波通信デバイスのブロック図
【図１６】８つの電力搬送波通信デバイスと、対応する制御デバイスとの間の通信の概略図
【図１７】電力搬送波通信システムによりデータを受信する方法の流れ図
【図１８】本開示の一実施形態による、電気自動車のためのモータコントローラと、電気自動車の他の部分との間の接続を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の実施形態を詳細に参照する。本開示の実施形態を、同一または同様の要素、および同一または同様の機能を有する要素が、明細書全体を通して同様の参照番号で示される図面にて示す。図面に従って本明細書に記載される実施形態は、説明的かつ解説的であり、本開示を限定するものと解釈されない。
【００１５】
以下の説明は、本開示の異なる構造を達成するように構成された複数の実施形態および実施例を提供する。本開示の公開を簡素化するために、特定の実施形態の構成要素および配置を以下に記載し、これらは単に説明的であり、本開示を限定するものと解釈されない。加えて、本開示は、単純さおよび明確さを目的として、異なる実施形態において参照番号および／または文字を繰り返す場合があり、この繰り返しは、複数の実施形態および／または配置の関連性を示すものではない。更に、実施形態の記載において、第１の特徴の「上方の」第２の特徴の構造は、直接接触した第１の特徴および第２の特徴により形成される実施形態を含んでもよく、また第１の特徴と第２の特徴とが直接接触しない可能性がある第１の特徴および第２の特徴により形成される別の実施形態も含み得る。
【００１６】
本開示の記載において、特に特定または限定しない限り、用語「実装された」、「接続された」および「結合された」は、電子接続または機械的接続、２つの要素間の内部通信、直接接続または媒介物を介した間接的接続等、広義に理解され得ることに留意するべきである。当業者は、本開示における特定の意味を、特定の状況に従って理解する筈である。
【００１７】
以下の記載および図面を参照して、本開示の実施形態のこれらおよび他の態様が明確となるであろう。本記載および図面において、いくつかの特定の実施形態は、本開示による実施形態の原理の意味を示すために記載されるが、本開示による実施形態の範囲は限定されないことを認識するべきである。それどころか、本開示の実施形態は、付随する特許請求の範囲の趣旨および原理の範囲内に含まれる全ての変更、代替および修正を含む。
【００１８】
本開示の実施形態による、電気自動車のための充電システムは、以下に記載する電気自動車のための電力システムに基づいて実施することができる。
本開示の実施形態による電力システムと、該電力システムを有する電気自動車とを、図面を参照して以下に説明する。
【００１９】
図１に示すように、本開示の一実施形態による電気自動車のための電力システムは、パワーバッテリー１０、充放電コンセント２０、モータＭ、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０、モータ制御スイッチ４０、充放電制御モジュール５０および制御モジュール６０を備える。
【００２０】
三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０は、パワーバッテリー１０の第１の端子と接続された第１のＤＣ端子ａ１と、パワーバッテリー１０の第２の端子と接続された第２のＤＣ端子ａ２とを有する。三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０は、ＤＣ−ＡＣ変換を行うように構成されている。モータ制御スイッチ４０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０のＡＣ端子ａ３と接続された第１の端子と、電気自動車のモータＭと接続された第２の端子とを有する。充放電制御モジュール５０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０のＡＣ端子ａ３と接続された第１の端子と、充放電コンセント２０と接続された第２の端子とを有する。制御モジュール６０は、モータ制御スイッチ４０および充放電制御モジュール５０のそれぞれと接続され、かつ電力システムの現在の作業モードに従ってモータ制御スイッチ４０および充放電制御モジュール５０を制御するように構成されており、従って電気自動車は、駆動モードと充放電モードとの間で切り替わることができる。
【００２１】
更に、本開示のいくつかの実施形態では、電力システムの現在の作業モードは、駆動モードおよび充放電モードを含んでもよい。換言すれば、電気自動車の作業モードは、駆動モードおよび充放電モードを含んでもよい。充放電モードは、電気自動車が充電モードまたは放電モードのいずれかにあることを意味することに留意するべきである。
【００２２】
電力システムが駆動モードにあるとき、制御モジュール６０は、モータ制御スイッチ４０を制御してオンにして、モータＭを正常に駆動し、充放電制御モジュール５０を制御してオフにする。モータ制御スイッチ４０は、モータに対する二相入力と接続された２つのスイッチＫ３およびＫ４も含み得、または、モータに対する制御が実現できることを条件として、１つのスイッチさえも含み得ることに留意するべきである。従って、別の実施形態は、本明細書で詳細に記載されない。
【００２３】
電力システムが充放電モードにあるとき、制御モジュール６０は、モータ制御スイッチ４０を制御してオフにして、モータＭを停止し、充放電制御モジュール５０を制御してオンにして、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を開始させ、それにより外部電源はパワーバッテリー１０を正常に充電することができる。三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１および第２のＤＣ端子ａ２は、それぞれ、パワーバッテリー１０のＤＣバスの正端子および負端子と接続されている。
【００２４】
本開示の一実施形態において、図２に示すように、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０は、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２、および第１のＩＧＢＴ１〜第１２のＩＧＢＴ１２を含む。
【００２５】
詳細には、第１のコンデンサＣ１および第２のコンデンサＣ２は直接に接続され、第１のコンデンサＣ１は、パワーバッテリー１０の第１の端子と接続された第１の端子と、第２のコンデンサＣ２の第１の端子と接続された第２の端子とを有し、第２のコンデンサＣ２は、パワーバッテリー１０の第２の端子と接続された第２の端子を有し、第１のノードＪ１は、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との間に画定され、換言すれば、第１のコンデンサＣ１および第２のコンデンサＣ２は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されている。第１のＩＧＢＴ１および第２のＩＧＢＴ２は直列に接続され、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されており、第２のノードＪ２は、第１のＩＧＢＴ１と第２のＩＧＢＴ２との間に画定されている。第３のＩＧＢＴ３および第４のＩＧＢＴ４は直列に接続され、第１のノードＪ１と第２のノードＪ２との間に接続されている。第５のＩＧＢＴ５および第６のＩＧＢＴ６は直列に接続され、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されており、第３のノードＪ３は、第５のＩＧＢＴ５と第６のＩＧＢＴ６との間に画定されている。第７のＩＧＢＴ７および第８のＩＧＢＴ８は直列に接続され、第１のノードＪ１と第３のノードＪ３との間に接続されている。第９のＩＧＢＴ９および第１０のＩＧＢＴ１０は直列に接続され、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されており、第４のノードＪ４は、第９のＩＧＢＴ９と第１０のＩＧＢＴ１０との間に画定されている。第１１のＩＧＢＴ１１および第１２のＩＧＢＴ１２は直列に接続され、第１のノードＪ１と第４のノードＪ４との間に接続されている。第２のノードＪ２、第３のノードＪ３および第４のノードＪ４は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子ａ３として構成されている。
【００２６】
図２に示すように、電気自動車のための電力システムは、更に、第１のコモンモードコンデンサＣ１１および第２のコモンモードコンデンサＣ１２を備える。第１のコモンモードコンデンサＣ１１および第２のコモンモードコンデンサＣ１２は直列に接続され、パワーバッテリー１０の第１の端子と第２の端子との間に接続されており、第１のコモンモードコンデンサＣ１１と第２のコモンモードコンデンサＣ１２との間のノードは、接地されている。
【００２７】
一般に、漏洩電流は、トランス絶縁がない場合、インバーター内およびグリッドシステム内で大きい。従来の二レベルシステムと比較すると、本開示の実施形態による電力システムは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を採用している。三レベル制御を使用し、パワーバッテリー１０の第１の端子と第２の端子との間に第１のコモンモードコンデンサＣ１１および第２のコモンモードコンデンサＣ１２を接続することにより、コモンモード電圧は理論的に半減し得、コントローラ内に一般に存在する大きい漏洩電流の問題も解決し得る。ＡＣ側における漏洩電流も低減され得ることにより、異なる国の電気システム要求が満たされる。
【００２８】
本開示の一実施形態では、図２に示すように、電気自動車のための電力システムは、更に、フィルタリングモジュール７０、フィルタリング制御モジュール８０およびＥＭＩフィルタモジュール９０を備える。
【００２９】
フィルタリングモジュール７０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０と充放電制御モジュール５０との間に接続され、調波を除去するように構成されている。図２に示すように、フィルタリングモジュール７０は、並列に接続されたインダクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣと、並列に接続されたコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６とを含み、インダクタＬＡはコンデンサＣ６と直列に接続され、インダクタＬＢはコンデンサＣ５と直列に接続され、インダクタＬＣはコンデンサＣ４と直列に接続されている。
【００３０】
図２に示すように、フィルタリング制御モジュール８０は、第１のノードＪ１とフィルタリングモジュール７０との間に接続され、制御モジュール６０は、電力システムが駆動モードにあるときに、フィルタリング制御モジュール８０を制御してオフにする。フィルタリング制御モジュール８０は、コンデンサ切り替えリレーであってもよく、接触器Ｋ１０を含んでもよい。ＥＭＩフィルタモジュール９０は、充放電コンセント２０と充放電制御モジュール５０との間に接続され、主に、伝導および放射線の妨害をろ過するように構成されている。
【００３１】
図２の接触器Ｋ１０の位置は、単なる例示であることに留意するべきである。本開示の別の実施形態では、接触器Ｋ１０は、フィルタリングモジュール７０が接触器Ｋ１０を使用することによりオフにされ得ることを条件として、別の位置に配置されてもよい。例えば、本開示の別の実施形態では、接触器Ｋ１０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０とフィルタリングモジュール７０との間に接続されてもよい。
【００３２】
本開示の一実施形態では、図２に示すように、充放電制御モジュール５０は、更に、三相または単相充放電を行うように構成された三相スイッチＫ８および／または単相スイッチＫ７を含む。
【００３３】
本開示のいくつかの実施形態では、電力システムが駆動モードにあるとき、制御モジュール６０は、モータ制御スイッチ４０を制御してオンにして、モータＭを正常に駆動し、充放電制御モジュール５０を制御してオフにする。この方法により、パワーバッテリー１０からの直流は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を介して交流に反転され、この交流はモータＭに伝送される。モータＭは、分割トランスデコーダ技術（revolving transformer decoder technology）および空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）制御アルゴリズムによって制御され得る。
【００３４】
電力システムが充放電モードにあるとき、制御モジュール６０は、モータ制御スイッチ４０を制御してオフにして、モータＭを停止し、充放電制御モジュール５０を制御してオンにし、それにより三相電流または単相電流等の外部電源は、充放電コンセント２０を介してパワーバッテリー１０を正常に充電することができる。換言すれば、充電接続信号、ＡＣグリッド電力システムおよび自動車バッテリー管理情報を検出することによって、双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を介して制御可能な整流機能が実行されてもよく、パワーバッテリー１０は、単相電源および／または三相電源により充電され得る。
【００３５】
本開示の実施形態による電気自動車のための電力システムを用いて、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを採用することによって、コモンモード電圧および漏洩電流が低下される。加えて、エネルギーデバイス内に三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を使用することによって、コモンモード電圧が低下され、漏洩電流が低減され、調波が弱められる。更に、ＤＣ−ＤＣ電圧増大および低下モジュールはエネルギー制御デバイス内に必ずしも必要ないため、高電力充電を実現し、バス電圧を低下させ、充電効率を改善し、充電時間を短縮する。例えば、駆動効率は９７％迄であってもよく、充電時間は約１０分間に短縮し得る。また、本開示の実施形態による電力システムを用いれば、電気自動車は専用充電パイルを有さずに充電できるため、コストが低減され、電気自動車の普及が促進する。更に、電気自動車はＡＣ電気により直接充電することができ、このことは電気自動車の使用および普及を有意に促進する。
【００３６】
本開示の実施形態による充電システムを以下に説明する。
図３Ａに示すように、一実施形態において、電気自動車のための充電システムは、パワーバッテリー１０、充放電コンセント２０、充電接続デバイス１００１、外部電力供給デバイス１００２（即ち、図１０に示す電力供給装置３０１）およびエネルギー制御デバイス１００３を備える。
【００３７】
詳細には、充電接続デバイス１００１は、外部電力供給デバイス１００２と接続するように構成された第１のプラグ３０２と、充放電コンセント２０と接続するように構成された第２のプラグ３０３とを含む。
【００３８】
更に、エネルギー制御デバイス１００３は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０、充放電制御モジュール５０および制御モジュール６０を含む。三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０は、パワーバッテリー１０の第１の端子と接続された第１のＤＣ端子ａ１と、パワーバッテリー１０の第２の端子と接続された第２のＤＣ端子ａ２とを有し、ＤＣ−ＡＣ双方向変換を行うように構成されている。充放電制御モジュール５０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０のＡＣ端子ａ３と接続された第１の端子と、充放電コンセント２０と接続された第２の端子とを有する。制御モジュール６０は、充放電制御モジュール２０の第３の端子と、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の制御端子と接続され、電気自動車の現在の作業モードに従って充放電制御モジュール５０を制御するように構成されている。
【００３９】
エネルギー制御デバイス１００３と外部電力供給デバイス１００２とは、充電接続デバイス１００１を介して変調ＰＷＭ信号を互いに送信することにより通信する。エネルギー制御デバイス１００３と外部電力供給デバイス１００２との間の通信が確立された後、制御モジュール６０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０および充放電制御モジュール５０を制御して、外部電力供給デバイス１００２によってパワーバッテリー１０を充電する。
【００４０】
一実施形態において、電気自動車のための充電システムは、バッテリーマネージャを備える。バッテリーマネージャは、ＣＡＮを介して制御モジュール６０と通信する。バッテリーマネージャは、制御モジュールがセルフテストによって故障なしである場合に、パワーバッテリーを制御して充電状態に入らせ、充電経路を提供する。
【００４１】
制御モジュール６０は、充電接続デバイス１００１の通電容量、および／または外部電力供給デバイス１００２の負荷容量を検出するように構成され、それにより制御モジュール６０は、充電接続デバイス１００１の通電容量、および／または外部電力供給デバイス１００２の負荷容量に従って三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を制御して、充電電流を調整する。
【００４２】
詳細には、図１０に示すように、充電接続デバイス１００１は、複数の高圧端子、第１の検出端子（即ち、検出点２）、第２の検出端子（即ち、検出点４）および通信端子（即ち、ＣＰ端子）を含み、外部電力供給デバイス１００２およびエネルギー制御デバイス１００３は、第１の検出端子および第２の検出端子に従って第１のプラグ３０２および第２のプラグ３０３の接続状態を決定し、外部電力供給デバイス１００２とエネルギー制御デバイス１００３とは、通信端子を介して互いに通信する。更に、エネルギー制御デバイス１００３（即ち、図１０に示す自動車制御デバイス）は、第２の検出端子（即ち、検出点４）を介して充電接続デバイス１００１の通電容量を検出し、通信端子を介して外部電力供給デバイス１００３の負荷容量を獲得する。
【００４３】
図３Ａに示すように、一実施形態において、エネルギー制御デバイス１００３は、更に、モータ制御スイッチ４０を含む。モータ制御スイッチ４０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０のＡＣ端子ａ３と接続された第１の端子と、モータＭと接続された第２の端子とを有する。電気自動車の現在の作業モードが充放電モードのとき、制御モジュール６０はモータ制御スイッチ４０の第３の端子と接続され、かつ、モータ制御スイッチ４０を制御してオフにし、充放電制御モジュール５０を制御してオンにして三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を開始させることにより、外部電力供給デバイス１００２によってパワーバッテリー１０を充電するように構成されている。
【００４４】
本開示の一実施形態では、図３Ａに示すように、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０は、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２、および第１のＩＧＢＴ１〜第１２のＩＧＢＴ１２を含む。
【００４５】
詳細には、第１のコンデンサＣ１および第２のコンデンサＣ２は直接に接続され、第１のコンデンサＣ１は、パワーバッテリー１０の第１の端子と接続された第１の端子と、第２のコンデンサＣ２の第１の端子と接続された第２の端子とを有し、第２のコンデンサＣ２は、パワーバッテリー１０の第２の端子と接続された第２の端子を有し、第１のノードＪ１は、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２との間に画定され、換言すれば、第１のコンデンサＣ１および第２のコンデンサＣ２は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されている。第１のＩＧＢＴ１および第２のＩＧＢＴ２は直列に接続され、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されており、第２のノードＪ２は、第１のＩＧＢＴ１と第２のＩＧＢＴ２との間に画定されている。第３のＩＧＢＴ３および第４のＩＧＢＴ４は直列に接続され、第１のノードＪ１と第２のノードＪ２との間に接続されている。第５のＩＧＢＴ５および第６のＩＧＢＴ６は直列に接続され、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されており、第３のノードＪ３は、第５のＩＧＢＴ５と第６のＩＧＢＴ６との間に画定されている。第７のＩＧＢＴ７および第８のＩＧＢＴ８は直列に接続され、第１のノードＪ１と第３のノードＪ３との間に接続されている。第９のＩＧＢＴ９および第１０のＩＧＢＴ１０は直列に接続され、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０の第１のＤＣ端子ａ１と第２のＤＣ端子ａ２との間に接続されており、第４のノードＪ４は、第９のＩＧＢＴ９と第１０のＩＧＢＴ１０との間に画定されている。第１１のＩＧＢＴ１１および第１２のＩＧＢＴ１２は直列に接続され、第１のノードＪ１と第４のノードＪ４との間に接続されている。第２のノードＪ２、第３のノードＪ３および第４のノードＪ４は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子ａ３として構成されている。
【００４６】
図３Ａに示すように、エネルギー制御デバイス１００３は、第１のコモンモードコンデンサＣ１１および第２のコモンモードコンデンサＣ１２を含む。第１のコモンモードコンデンサＣ１１および第２のコモンモードコンデンサＣ１２は直列に接続され、パワーバッテリー１０の第１の端子と第２の端子との間に接続されており、第１のコモンモードコンデンサＣ１１と第２のコモンモードコンデンサＣ１２との間のノードは、接地されている。
【００４７】
一般に、漏洩電流は、トランス絶縁がない場合、インバーター内およびグリッドシステム内で大きい。従来の二レベルシステムと比較すると、本開示の実施形態によるエネルギー制御デバイス１００３は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を採用している。三レベル制御を使用し、パワーバッテリー１０の第１の端子と第２の端子との間に第１のコモンモードコンデンサＣ１１および第２のコモンモードコンデンサＣ１２を接続することにより、コモンモード電圧は理論的に半減し得、コントローラ内に一般に存在する大きい漏洩電流の問題も解決し得る。ＡＣ側における漏洩電流も低減され得ることにより、異なる国の電気システム要求が満たされる。
【００４８】
本開示の一実施形態では、図３Ａに示すように、エネルギー制御デバイス１００３は、更に、フィルタリングモジュール７０、フィルタリング制御モジュール８０、ＥＭＩフィルタモジュール９０および予備充電制御モジュール１００７を含む。
【００４９】
フィルタリングモジュール７０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０と充放電制御モジュール５０との間に接続され、調波を除去するように構成されている。図３Ａに示すように、フィルタリングモジュール７０は、並列に接続されたインダクタＬＡ、ＬＢ、ＬＣと、並列に接続されたコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６とを含み、インダクタＬＡはコンデンサＣ６と直列に接続され、インダクタＬＢはコンデンサＣ５と直列に接続され、インダクタＬＣはコンデンサＣ４と直列に接続されている。
【００５０】
図３Ａに示すように、フィルタリング制御モジュール８０は、第１のノードＪ１とフィルタリングモジュール７０との間に接続され、制御モジュール６０は、電力システムが駆動モードにあるときに、フィルタリング制御モジュール８０を制御してオフにする。フィルタリング制御モジュール８０は、コンデンサ切り替えリレーであってもよく、接触器Ｋ１０を含んでもよい。ＥＭＩフィルタモジュール９０は、充放電コンセント２０と充放電制御モジュール５０との間に接続され、主に、伝導および放射線の妨害をろ過するように構成されている。
【００５１】
予備充電制御モジュール１００７は充放電制御モジュール５０と並列に接続され、フィルタリングモジュール７０内のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を予備充電するように構成され、予備充電制御モジュール１００７は、並列に接続された３つのレジスタと、三相接触器Ｋ９とを含む。自動車が放電モードにあるとき、制御モジュール６０は、フィルタリング制御モジュール８０を制御してオンにし、予備充電制御モジュール１００７を制御して、フィルタリングモジュール７０内のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の電圧が所定の閾値に達する迄、フィルタリングモジュール７０内のコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６を予備充電し、次いで制御モジュール６０は、充電制御モジュール１００７を制御してオフにし、充放電制御モジュール５０を制御してオンにする。
【００５２】
図３Ａの接触器Ｋ１０の位置は、単なる例示であることに留意するべきである。本開示の別の実施形態では、接触器Ｋ１０は、フィルタリングモジュール７０が接触器Ｋ１０を使用することによりオフにされ得ることを条件として、別の位置に配置されてもよい。例えば、本開示の別の実施形態では、接触器Ｋ１０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０とフィルタリングモジュール７０との間に接続されてもよい。
【００５３】
本開示の一実施形態では、図３Ａに示すように、充放電制御モジュール５０は、更に、三相または単相充放電を行うように構成された三相スイッチＫ８および／または単相スイッチＫ７を含む。
【００５４】
本開示の実施形態による充電システムを用いて、電気自動車のエネルギー制御デバイス１００３内で三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を使用することによって、コモンモード電圧が低下され、漏洩電流が低減され、調波が弱められる。更に、ＤＣ−ＤＣ電圧増大および低下モジュールはエネルギー制御デバイス１００３内に必ずしも必要ないため、高電力充電を実現し、バス電圧を低下させ、駆動効率を改善し、充電時間を短縮する。加えて、充電パイルは必ずしも必要ないため、コストが低減され、このことは電気自動車の普及に有利である。
【００５５】
図３Ｂは、本開示の一実施形態による、電気自動車の充電を制御するための方法の流れ図である。この方法は、以下のステップを含む。
ステップ１０において、充電接続デバイスを介してエネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとの間で送信された変調ＰＷＭ信号を検出する。
ステップ２０において、変調ＰＷＭ信号に従って、エネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとの間の通信を確立する。
ステップ３０において、エネルギー制御デバイスの三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび充放電制御モジュールを制御して、外部電力供給デバイスによってパワーバッテリーを充電する。
【００５６】
一実施形態では、図３Ｃに示すように、この方法は、ステップ３０の前に、更に以下のステップを含む。
ステップ３０１において、エネルギー制御デバイス内に故障が存在するか否かをセルフテストによって決定する。
ステップ３０２において、いいえの場合、パワーバッテリーを制御して充電状態に入らせ、充電経路を提供する。
【００５７】
一実施形態では、図３Ｃに示すように、この方法は、ステップ２０の後、更に以下のステップを含む。
ステップ２０１において、充電接続デバイスの通電容量、および／または外部電力供給デバイスの負荷容量を検出する。
ステップ２０２において、充電接続デバイスの通電容量、および／または外部電力供給デバイスの負荷容量が所定の要求を満たす場合、ステップ３０が実行される。
【００５８】
換言すれば、一実施形態において、充放電コンセント２０と外部電力供給デバイス１００２（外部ＡＣ電力供給装置等の）とは、充電接続デバイス１００１（ＡＣ充電ガン等の）により物理的に接続される。物理的接続が完了した後、制御モジュール６０および外部ＡＣ電力供給装置は、それぞれ、対応する信号を検出して、物理的接続が成功であるか否かを確認する。制御モジュール６０は、それに従って充電誘導信号（即ち、ＣＣ信号）が変更されたか否かを決定する。充電ガンが充放電コンセント２０から分離された際、充電誘導信号は高レベル信号である。充電誘導信号のサンプリング値が第１の閾値未満であり、そのような値を有する充電誘導信号の持続時間が、第２の閾値を超える場合、接続は成功であると決定され、そうでない場合、接続故障を示すプロンプトがポップアップされ、充放電コンセント２０および外部電力供給デバイスは互いに再接続するよう試みる。接続が成功した後、制御モジュール６０はバッテリーマネージャ１０３と通信を開始し、即ち、制御モジュール６０が故障なしを有さないことが確認された後、バッテリーマネージャ１０３はパワーバッテリー１０を制御して充電状態に入らせ、充電経路を提供し、そうでない場合、バッテリーマネージャ１０３はパワーバッテリー１０が充電されることを可能にしない。同時に、制御モジュール６０は外部ＡＣ電力供給装置と通信して、三相ＡＣを獲得する。制御モジュール６０とバッテリーマネージャ１０３、および制御モジュール６０と外部ＡＣ電力供給装置との間の通信が完了した後、接触器Ｋ１０がオンにされ、従ってコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６が予備充電され、フィルタリングモジュール７０がグリッド電圧をろ過し得る。制御モジュール６０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子の三相電流をサンプリングし、ＳＰＷＭアルゴリズムに従ってＰＷＭ信号を出力して、ＩＧＢＴを制御してオンまたはオフにすることにより、バス内のコンデンサの電圧を安定化させる。制御モジュール６０は、パワーバッテリー１０の端子の電流をサンプリングして、パワーバッテリー１０の充電電力を制御する。充電プロセス中、故障が存在し、またはパワーバッテリー１０がフルの場合、充電完了制御プロセスフローに入る。充電プロセス中、制御モジュール６０は、リアルタイムセルフテストを行い、バッテリーマネージャ１０３とリアルタイムで通信する。制御モジュール６０が故障を有し、または充電が完了したことや、充電が可能ではないことを示すメッセージを受信した場合、制御モジュール６０は、エネルギー制御デバイス１００３を制御して作業を停止させ、ＣＡＮ情報を介してバッテリーマネージャ１０３に通知し、バッテリーマネージャ１０３は高電圧から分離される。エネルギー制御デバイス１００３は、ＣＰ信号の振幅を変更することによって、外部ＡＣ電力供給装置を制御してＡＣ入力から分離させる。
【００５９】
本開示の実施形態による電気自動車の充電を制御するための方法を用いて、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを制御することによって、パワーバッテリーは外部電力供給デバイスによって充電され、それによって電気自動車は単相または三相高電力電気により充電されることができ、電気自動車の充電効率が増大され、充電時間が短縮され、ユーザが電気自動車を任意の時間および任意の場所で高速で充電するのに都合がよい。
【００６０】
図３Ｄに示すように、一実施形態では、電力システムは、更に、高電圧分配ボックス１０１、計器盤１０２、バッテリーマネージャ１０３および全自動車信号サンプリング装置１０４を備えてもよい。制御モジュール６０は、高電圧分配ボックス１０１、計器盤１０２、バッテリーマネージャ１０３および全自動車信号サンプリング装置１０４のそれぞれと接続されている。バッテリーマネージャ１０３は、高電圧分配ボックス１０１およびパワーバッテリー１０と接続されている。
【００６１】
本開示の一実施形態では、図４に示すように、制御モジュール６０は、制御パネル２０１および駆動パネル２０２を含む。制御パネル２０１は、２つの高速デジタル信号処理チップ（即ち、ＤＳＰ１およびＤＳＰ２）を含む。２つのＤＳＰは、全自動車情報インターフェース２０３と接続され、および通信する。２つのＤＳＰは、駆動パネル２０２上の駆動ユニットから送信されたバス電圧サンプリング信号、ＩＰＭ保護信号およびＩＧＢＴ温度サンプリング信号等を受信し、同時にパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を駆動ユニットに出力するように構成されている。
【００６２】
従って、本開示の実施形態による電気自動車のための電力システムは、モータ駆動、自動車制御、ＡＣ充電、グリッド接続電力供給、オフグリッドオンロードおよび自動車相互充電を含む多数の機能を有する。更に、電力システムは、様々な機能的モジュールを単純に、かつ物理的に組み合わせることにより確立されるのではなく、モータ駆動制御システムに基づいた周辺デバイスを導入することにより確立されるため、空間およびコストが最大限に節約され、電力密度が改善する。
【００６３】
詳細には、電気自動車のための電力システムの機能は、以下に簡単に記載される。
１．モータ駆動機能
パワーバッテリー１０からのＤＣ電気は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を用いてＡＣ電気に反転され、ＡＣ電気はモータＭに伝送される。モータＭは、分割トランスデコーダ技術および空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）制御アルゴリズムによって制御され得る。
【００６４】
換言すれば、電力システムが電力を供給されて作動した際、図５に示すように、電力システムの機能を決定するプロセスは、以下のステップを含む。
ステップ５０１において、制御モジュール６０は電力を供給される。
ステップ５０２において、スロットルがゼロであり、電気自動車がＮギアにあり、電気自動車が手動ブレーキによりブレーキをかけられており、充電接続信号（即ち、ＣＣ信号）が有効である（即ち、充放電コンセント２０が充電ガン等の充電接続デバイス１００１と接続されている）か否かを決定し、はいの場合、ステップ５０３が実行され、いいえの場合、ステップ５０４が実行される。
ステップ５０３において、電力システムは充放電制御プロセスに入る。
ステップ５０４において、電力システムは自動車制御プロセスに入る。
ステップ５０４の後、制御モジュール６０は、モータ制御スイッチ４０を制御してオンにし、電力システムは駆動モードにあり、制御モジュール６０は全自動車情報をサンプリングし、この全自動車情報に従ってモータＭを駆動する。
【００６５】
モータ駆動制御機能が実行される。図６に示すように、制御モジュール６０は、ＰＷＭ信号を送信して三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を制御して、パワーバッテリー１０からのＤＣ電気をＡＣ電気に反転させ、ＡＣ電気をモータＭに伝送する。続いて、制御モジュール６０は、分割トランスを介してロータ位置を獲得し、バス電圧ならびにモータのＢ相およびＣ相電流をサンプリングして、モータＭを正確に作動させる。換言すれば、制御モジュール６０は、電流センサによりサンプリングされたモータのＢ相およびＣ相電流信号と、分割トランスからのフィードバック情報とに従ってＰＷＭ信号を調整し、それによってモータＭは正確に作動し得る。
【００６６】
このように、自動車全体がいかなる条件下でも安全かつ確実に作動し得るように、自動車全体のスロットル、ブレーキおよびギア情報をサンプリングし、自動車の現在の作動状態を決定することによって、加速機能、減速機能およびエネルギーフィードバック機能を実行することができ、かくして自動車の安全性、動的性能および快適さが確実となる。
【００６７】
２．充放電機能
（１）接続の確認および充放電機能の開始
図７に示すように、電力システムの充放電機能を開始するか否かを決定するプロセスは、以下のステップを含む。
ステップ７０１において、充電接続デバイス１００１と充放電コンセント２０との物理的接続が完了する。
ステップ７０２において、電力供給装置は、充電接続信号（即ち、ＣＣ信号）が正常であるか否かを決定し、はいの場合、ステップ７０３が実行され、いいえの場合、再度の決定のためにステップ７０２に戻る。
ステップ７０３において、電力供給装置は、ＣＰ検出点の電圧が９Ｖであるか否かを決定する。はいの場合、ステップ７０６が実行され、いいえの場合、再度の決定のためにステップ７０２に戻る。９Ｖは、予め決められた値であり、例示に過ぎない。
ステップ７０４において、制御モジュール６０は、充電接続信号（即ち、ＣＣ信号）が正常であるか否かを決定する。はいの場合、ステップ７０５が実行され、いいえの場合、再度の決定のためにステップ７０４に戻る。
ステップ７０５において、出力充電接続信号および充電指示ランプ信号がプルダウンされる。
ステップ７０６において、電力システムは充電または放電機能を実行し、即ち電力システムは充放電モードにある。
【００６８】
図８に示すように、充電モードにある電力システムを制御するプロセスは、以下のステップを含む。
ステップ８０１において、電力を供給された後、電力システムが作動を完全に開始したか否かを決定する。はいの場合、ステップ８０２が実行され、いいえの場合、再度の決定のためにステップ８０１に戻る。
ステップ８０２において、ＣＣ（充電接続）検出点の抵抗を検出して、充電接続デバイス１００１の容量を決定する。
ステップ８０３において、ＣＰ検出点における一定のデューディ比を有するＰＷＭ信号が検出されるか否かを決定する。はいの場合、ステップ８０４が実行され、いいえの場合、ステップ８０５が実行される。
ステップ８０４において、充電接続が正常であり、充電の準備が整ったことを示すメッセージが送信され、ＢＭＳが充電を許可し、充電接触器がオンになったことを示すメッセージが受信され、ステップ８０６が実行される。
ステップ８０５において、充電接続内に故障が発生する。
ステップ８０６において、制御モジュール６０は内部スイッチをオンにする。
ステップ８０７において、ＡＣ外部充電装置が例えば１．５秒等の所定の時間後にＰＷＭ波を送信しないか否かを決定する。はいの場合、ステップ８０８が実行され、いいえの場合、ステップ８０９が実行される。
ステップ８０８において、外部充電装置が国外規格の充電ポストであり、充電中にＰＷＭ波が送信されないことを決定する。
ステップ８０９において、ＰＷＭ波が電力供給装置に送信される。
ステップ８１０において、ＡＣ入力が例えば３秒等の所定の時間後に正常であるか否かを決定する。はいの場合、ステップ８１３が実行され、いいえの場合、ステップ８１１が実行される。
ステップ８１１において、ＡＣ外部充電装置内に故障が発生する。
ステップ８１２において、故障が処理される。
ステップ８１３において、電力システムは充電段階に入る。
【００６９】
換言すれば、図７および８に示すように、電力供給装置および制御モジュール６０がそれら自体を検出し、内部に故障が発生していない場合、次いでＣＣ信号の電圧を検出することによって充電接続デバイス１００１の容量を決定してもよく、ＣＰ信号を検出することによって充電接続デバイス１００１が完全に接続されているか否かを決定する。充電接続デバイス１００１が完全に接続されていることが決定された後、充電接続が正常であり、充電の準備が整ったことを示すメッセージが送信され、三相スイッチＫ８が制御されてオンにされることによって充電または放電が準備され、即ち、ＡＣ充電機能（ＧからＶ、グリッドから自動車）、オフグリッドオンロード機能（ＶからＬ、自動車からロード）、グリッド接続機能（ＶからＧ、自動車からグリッド）および自動車−自動車充電機能（ＶからＶ、自動車から自動車）等の機能が計器盤を介して設定され得る。
【００７０】
（２）ＡＣ充電機能（ＧからＶ）
電力システムが計器盤１０２から充電命令を受信した際、制御モジュール６０は、充電パイルの電力供給能力および充電ケーブルの能力に従って、適切な充電電力を設定する。更に、制御モジュール６０は、グリッドの情報をサンプリングし、グリッドの電気システムを決定し、このグリッドの電気システムに従って制御パラメータを選択する。制御パラメータを選択した後、制御モジュール６０は接触器Ｋ１０を制御してオンにし、次いで三相スイッチＫ８を制御してオンにする。この時点で、制御モジュール６０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を制御してＡＣ電気を整流する。バッテリーマネージャにより許容される最大充電電流、充電パイルにより許容される最大電流フロー容量、および制御モジュールの最大出力電力から最小充電電流が選択され、所定の目標充電電流として使用され、自動車内のパワーバッテリーが充電され得るように電力システム上で閉ループ電流制御が実行される。
【００７１】
（３）オフグリッドオンロード機能（ＶからＬ）
電力システムが計器盤１０２からＶ−Ｌ命令を受信した際、最初に、パワーバッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）が許容可能な放電範囲内にあるか否かを決定する。はいの場合、Ｖ−Ｌ命令に従って出力電気システムが選択される。最大出力電力がインテリジェントに選択され、充電接続デバイス１００１の定格電流に従って制御パラメータが付与された後、電力システムは制御プロセスに入る。最初に、制御モジュール６０は、三相スイッチＫ８および接触器Ｋ１０を制御してオンにし、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０がＤＣ電気をＡＣ電気に反転させることによって、電気装置は、専用充電コンセントを介してＡＣ電気によって直接電力を供給され得る。
【００７２】
（４）グリッド接続機能（ＶからＧ）
電力システムが計器盤１０２からＶ−Ｇ命令を受信した際、最初に、パワーバッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）が許容可能な放電範囲内にあるか否かを決定する。はいの場合、Ｖ−Ｇ命令に従って出力電気システムが選択される。最大出力電力がインテリジェントに選択され、充電接続デバイス１００１の定格電流に従って制御パラメータが付与され、電力システムは制御プロセスに入る。最初に、制御モジュール６０は三相スイッチＫ８および接触器Ｋ１０を制御してオンにし、三相双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を制御してＤＣ電気をＡＣ電気に反転させる。そして制御モジュール６０は、所定の目標放電電流と、電流サンプリングからフィードバックされた相電流とに従って、電力システム上で閉ループ電流制御を行って、グリッド接続放電を行う。
【００７３】
（５）自動車−自動車充電機能（ＶからＶ）
このＶ−Ｖ機能は、専用接続プラグを必要とする。充電接続信号（即ち、ＣＣ信号）が有効であり、接続プラグのレベルを検出することにより接続プラグがＶ−Ｖ機能のための専用充電プラグであると電力システムが決定した際、電力システムは計器盤からの命令の準備が整っている。例えば、自動車Ａが自動車Ｂを充電すると仮定した場合、自動車Ａは放電状態に設定され、即ち、自動車Ａは、オフグリッドオンロード機能を実行するよう設定されている。自動車Ａ内の制御モジュールは、充電接続が正常であり、充電の準備が整っていることを示すメッセージを、バッテリーマネージャ１０３に送信する。バッテリーマネージャ１０３は、充電または放電回路を制御して予備充電を行い、予備充電が完了した後、充電が許可されていることを示すメッセージを送信し、充電接触器が制御モジュールに対してオンになる。次いで、電力システムは放電機能を実行し、ＰＷＭ信号を送信する。自動車Ｂが充電命令を受信した後、自動車Ｂ内の電力システムは、自動車Ａが電力を供給する準備が整っていることを決定するＣＰ信号を検出し、制御モジュール６０はバッテリーマネージャに正常接続メッセージを送信する。このメッセージの受信後、バッテリーマネージャ１０３は予備充電プロセスを完了し、全電力システムが充電の準備が整っていることを制御モジュール６０に通知する。次いで、自動車−自動車充電機能（ＶからＶ）が開始し、かくして自動車は互いに充電することができる。
【００７４】
換言すれば、電力システムが電力を供給された後、制御モジュール６０が計器盤１０２からのＶ−Ｖ命令を受信した際、充電接続信号と全自動車バッテリー管理に関する関連情報とが検出され、自動車はＡＣ電力出力状態に設定され、充電ボックスをシミュレートすることによりＣＰ信号を送信して、充電される自動車と通信する。例えば、自動車Ａは放電モードに設定され、自動車Ａ内の制御モジュール６０は電力供給装置をシミュレートして、該装置の機能を実行し、充電される自動車Ｂは、専用充電ワイヤを介して自動車Ａと接続され、かくして自動車−自動車充電機能が実行される。
【００７５】
一実施形態において、図９に示すように、電気自動車の充電が完了した際の電力システムの制御プロセスは、以下のステップを含む。
ステップ１３０１において、電力供給装置は電力供給スイッチをオフにしてＡＣ電気の出力を停止し、ステップ１３０５が実行される。
ステップ１３０２において、制御モジュールは充電を停止し、アンロードを行い、ステップ１３０３が実行される。
ステップ１３０３において、アンロードが完了した後、内部スイッチがオフになり、充電完了メッセージが送信される。
ステップ１３０４において、停電要求が送信される。
ステップ１３０５において、充電が完了する。
【００７６】
図１０に示すように、電力供給装置３０１は、電力供給プラグ３０２を介して電気自動車１０００の自動車プラグ３０３と接続されて、電気自動車１０００を充電する。電気自動車１０００の電力システムは、検出点３を介してＣＰ信号を検出し、検出点４を介してＣＣ信号を検出し、電力供給装置３０１は、検出点１を介してＣＰ信号を検出し、検出点２を介してＣＣ信号を検出する。充電が完了した後、電力供給プラグ３０２内および自動車プラグ３０３内の両方の内部スイッチＳ２は制御されてオフになる。
【００７７】
別の実施形態では、並列に接続された複数の電力システムを電気自動車内に使用して、パワーバッテリーを充電してもよい。例えば、並列に接続された２つの電力システムを使用してパワーバッテリーを充電し、２つの電力システムは、共通制御モジュールを使用する。
【００７８】
本開示の実施形態において、電気自動車のための充電システムは、パワーバッテリー１０、第１の充電枝路、第２の充電枝路および制御モジュール６０を備える。
第１の充電枝路は、第１の整流ユニット（即ち、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０）および第１の充電インターフェース（即ち、充電コンセント）を含む。第２の充電枝路は、第２の整流ユニット（即ち、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０）および第２の充電インターフェース（即ち、充電コンセント）を含む。パワーバッテリーは、第１の整流ユニットを介して第１の充電インターフェースと順に接続され、第２の整流ユニットを介して第２の充電インターフェースと接続されている。制御モジュールは、第１の整流ユニットおよび第２の整流ユニットのそれぞれと接続され、充電信号を受信した際、グリッドを制御して、第１の充電枝路および第２の充電枝路を介してそれぞれパワーバッテリーを充電するように構成されている。
【００７９】
加えて、図１１に示すように、本開示の実施形態は、電気自動車の充電を制御するための方法を提供する。この方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ１１０１において、制御モジュールが、第１の充電枝路が充放電コンセントを介して電力供給装置と接続され、第２の充電枝路が充放電コンセントを介して電力供給装置と接続されたことを決定した際、制御モジュールは充電接続信号をバッテリーマネージャに送信する。
ステップＳ１１０２において、制御モジュールから送信された充電接続信号を受信した後、バッテリーマネージャは、パワーバッテリーが充電の必要があるか否かを検出および決定し、はいの場合、次のステップが実行される。
ステップＳ１１０３において、バッテリーマネージャは制御モジュールに充電信号を送信する。
ステップＳ１１０４において、充電信号を受信した後、制御モジュールは、グリッドを制御して、第１の充電枝路および第２の充電枝路のそれぞれを介してパワーバッテリーを充電する。
【００８０】
本開示の上記の実施形態による電気自動車のための充電システム、および電気自動車の充電を制御するための方法を用いて、制御モジュールは、グリッドを制御して、第１の充電枝路および第２の充電枝路のそれぞれを介してパワーバッテリーを充電し、それによって電気自動車の充電電力は多大に増大され、充電時間が短縮され、かくして高速の充電が行われ、時間コストが節約される。
いくつかの実施形態において、電気自動車のための電力システムは、幅広い適合性を有し、単相／三相切り替え機能を実行し、異なる国の様々な電気システムに適合することができる。
【００８１】
詳細には、図１２に示すように、充放電コンセント２０は、２種の充電コンセント（米国標準充電コンセントおよび欧州標準充電コンセント等の）の間で切り替わる機能を有する。充放電コンセント２０は、例えば米国標準充電コンセント等の単相充電コンセント５０１、例えば欧州標準充電コンセント等の三相充電コンセント５０２、ならびに２つの高圧コネクタＫ５０３およびＫ５０４を含む。ＣＣ端子、ＣＰ端子およびＣＥ端子は、単相充電コンセント５０１および三相充電コンセント５０２に共通の端子である。単相充電コンセント５０１は、それぞれコネクタＫ５０３およびＫ５０４を介して三相充電コンセント５０２のＡ相ワイヤおよびＢ相ワイヤと接続されるＬ相ワイヤおよびＮ相ワイヤを有する。単相充電命令または単相放電命令を受信した際、制御モジュール６０はコネクタＫ５０３およびＫ５０４を制御してオンにし、それにより三相充電コンセント５０２のＡ相およびＢ相ワイヤは、それぞれ単相充電コンセント５０１のＬ相およびＮ相ワイヤと接続される。三相充電コンセント５０２は作動せず、単相充電コンセント５０１のＬ相およびＮ相ワイヤの代わりに、三相充電コンセント５０２のＡ相およびＢ相ワイヤが充電プラグと接続され、かくして制御モジュール６０は単相充電機能を正常に実行することができる。
【００８２】
代替的に、図２に示すように、標準的な７芯コンセントが使用され、Ｎ相ワイヤとＢ相ワイヤとの間に単相スイッチＫ７が加えられる。単相充電命令または単相放電命令を受信した際、制御モジュール６０は、単相スイッチＫ７を制御してオンにして、Ｂ相ワイヤをＮ相ワイヤと接続する。次いで、Ａ相およびＢ相ワイヤは、それぞれＬ相およびＮ相ワイヤとして使用され、接続プラグは、専用接続プラグであるか、または、そのＢ相およびＣ相ワイヤが使用されない接続プラグである必要がある。
【００８３】
換言すれば、いくつかの実施形態において、電力システムは、制御モジュール６０を介してグリッドの電圧を検出し、計算によりグリッドの周波数および単相／三相を決定して、グリッド電気システムを獲得する。次いで、制御モジュール６０は、充放電コンセント２０およびグリッド電気システムのタイプに従って、異なる制御パラメータを選択する。更に、制御モジュール６０は、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール３０を制御して、交流を制御可能に整流してＤＣ電気を獲得し、このＤＣ電気をパワーバッテリー１０に伝送する。
【００８４】
別の実施形態では、図１３に示すように、オフグリッドオンロード放電コンセントは、充電プラグと接続された二芯、三芯および四芯コンセントを含み、単相、三相および四相電気を出力するように構成されている。
【００８５】
図１４は、本開示の一実施形態による、電気自動車のための電力搬送波通信システムのブロック図である。
図１４に示すように、電力搬送波通信システム２０００は、複数の制御デバイス１１０、自動車電力ケーブル１２０および複数の電力搬送波通信デバイス１３０を含む。
【００８６】
詳細には、制御デバイス１１０のそれぞれは通信インターフェースを有し、この通信インターフェースは、例えばシリアル通信インターフェースＳＣＩであってもよいが、これに限定されない。自動車電力ケーブル１２０は制御デバイス１１０に電力を供給し、制御デバイス１１０は自動車電力ケーブル１２０を介して互いに通信する。電力搬送波通信デバイス１３０は、それぞれ制御デバイス１１０に対応し、制御デバイス１１０は、それぞれそれら自身の通信インターフェースを介して、対応する電力搬送波通信デバイス１３０と接続され、電力搬送波通信デバイス１３０は、自動車電力ケーブル１２０を介して互いに接続されている。電力搬送波通信デバイス１３０は、自動車電力ケーブル１２０から搬送波信号を獲得して搬送波信号を復調し、復調された搬送波信号を、対応する制御デバイス１１０に送信し、また対応する制御デバイス１１０からの情報を受信かつ復調し、復調された情報を自動車電力ケーブル１２０に送信する。
【００８７】
図１４を参照すると、複数の制御デバイス１１０は、制御デバイス１〜制御デバイスＮ（Ｎは、２以上であり、かつ整数である）を含む。複数の制御デバイス１１０に対応する複数の電力搬送波通信デバイス１３０は、電力搬送波通信デバイス１〜電力搬送波通信デバイスＮを含む。例えば、制御デバイス１が制御デバイス２と通信する必要がある場合、制御デバイス２は、最初に、搬送波信号を電力搬送波通信デバイス２に送信し、電力搬送波通信デバイス２はこの搬送波信号を復調し、この復調された搬送波信号を自動車電力ケーブル１２０に送信する。次いで、電力搬送波通信デバイス１は、自動車電力ケーブル１２０からこの搬送波信号を獲得し、この復調された搬送波信号を制御デバイス１に送信する。
【００８８】
図１５に示すように、電力搬送波通信デバイス１３０のそれぞれは、連続的に接続されたカプラ１３１、フィルタ１３３、増幅器１３４およびモデム１３２を含む。
【００８９】
更に、図１６に示すように、８つの電力搬送波通信デバイス１〜８のような複数の電力搬送波通信デバイス１３０は、自動車電力ケーブル束１２１および自動車電力ケーブル束１２２を介してゲートウェー３００と接続され、各電力搬送波通信デバイスは、１つの制御デバイスに対応する。例えば、電力搬送波通信デバイス１は変速機制御デバイス１１１に対応し、電力搬送波通信デバイス２は発電機制御デバイス１１２に対応し、電力搬送波通信デバイス３はアクティブ・サスペンションデバイス１１３に対応し、電力搬送波通信デバイス４はエアコン制御デバイス１１４に対応し、電力搬送波通信デバイス５はエアバッグ１１５に対応し、電力搬送波通信デバイス６は計器盤ディスプレー１１６に対応し、電力搬送波通信デバイス７は故障診断デバイス１１７に対応し、電力搬送波通信デバイス８は照明デバイス１１８に対応する。
【００９０】
この実施形態において、図１７に示すように、電力搬送波通信システムによりデータを受信する方法は、以下のステップを含む。
ステップ２１０１において、システムが電力を供給されて開始し、システムプログラムは、自動車電力ケーブルからデータが受信される状態に入る。
ステップ２１０２において、搬送波信号が存在するか否か、および、搬送波信号が正確であるか否かが決定され、はいの場合、ステップ２１０３が実行され、いいえの場合、ステップ２１０４が実行される。
ステップ２１０３において、システムは自動車電力ケーブルから送信されたデータの受信を開始し、ステップ２１０５が実行される。
ステップ２１０４において、シリアル通信インターフェース（ＳＣＩ）が検出され、シリアル通信インターフェース（ＳＣＩ）内にデータが存在するか否かが決定され、はいの場合、ステップ２１０５が実行され、いいえの場合、ステップ２１０１に戻る。
ステップ２１０５において、システムは、データが受信される状態に入る。
本開示の実施形態による電気自動車のための電力搬送波通信システムを用いれば、自動車の内部ケーブル束を増加させることなく、電気自動車内の様々な制御システム間でのデータ送信および共有を達成することができる。更に、電力ケーブルを通信媒体として使用する電力搬送波通信は、新たな通信ネットワークの構築および投資を回避するため、製造コストおよび維持の困難さが低減される。
【００９１】
図１８は、本開示の一実施形態による、電気自動車のためのモータコントローラと、電気自動車の他の部分との間の接続の概略図である。モータコントローラは、ＤＣインターフェースを介してパワーバッテリーと接続され、ＡＣインターフェースを介してグリッドと接続されて、パワーバッテリーを充電し、ＡＣインターフェースを介してロードまたは他の自動車と接続されて、ロードまたは他の自動車を放電する。本開示の実施形態において、電気自動車のためのモータコントローラは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール、モータ制御スイッチ、充放電制御モジュールおよび制御モジュールを含む。
【００９２】
三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールは、パワーバッテリーの第１の端子と接続された第１のＤＣ端子と、パワーバッテリーの第２の端子と接続された第２のＤＣ端子とを有する。モータ制御スイッチは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、モータと接続された第２の端子とを有する。充放電制御モジュールは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、充放電コンセントと接続された第２の端子とを有する。制御モジュールは、モータ制御スイッチおよび充放電制御モジュールのそれぞれと接続され、電力システムの現在の作業モードに従ってモータ制御スイッチおよび充放電制御モジュールを制御するように構成されている。
【００９３】
本開示の実施形態によるモータコントローラは双方向性を有し、即ちモータコントローラは、外部グリッドによる電気自動車の充電、例えばＡＣ電気による電気自動車の直接充電を実行し得るのみでなく、外部装置への電気自動車の放電を実行し得る。従って、このモータ制御は様々な機能を有するため、ユーザの使用を大きく促進する。加えて、三レベル制御を用いると、コモンモード電圧が大きく低下され、漏洩電流が低減され、調波が弱められ、充電効率が改善される。更に、ＡＣ電気を使用して電気自動車を直接充電することにより、システム内の充電発電機を必要としないため、充電ステーションのコストが節約される。加えて、電気自動車は、現地のＡＣ電気を使用することにより、任意の時間および任意の場所で充電されることができる。
【００９４】
本開示の一実施形態では、電力システムが駆動モードにあるとき、制御モジュールは、モータ制御スイッチを制御してオンにし、充放電制御モジュールを制御してオフにする。電力システムが充放電モードにあるとき、制御モジュールは、モータ制御スイッチを制御してオフにし、充放電制御モジュールを制御してオフにして、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを開始させる。
【００９５】
一実施形態において、電気自動車のための電力システムは、更に、第１のコモンモードコンデンサおよび第２のコモンモードコンデンサを備える。第１のコモンモードコンデンサおよび第２のコモンモードコンデンサは直列に接続され、パワーバッテリーの第１の端子と第２の端子との間に接続されており、第１のコモンモードコンデンサと第２のコモンモードコンデンサとの間のノードは、接地されている。
【００９６】
一実施形態において、電気自動車のための電力システムは、フィルタリングモジュールを備える。フィルタリングモジュールは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と充放電制御モジュールとの間に接続されている。
【００９７】
一実施形態において、電気自動車のための電力システムは、フィルタリング制御モジュールを備える。フィルタリング制御モジュールは、第１のノードとフィルタリングモジュールとの間に接続され、制御モジュールは、自動車が駆動モードにあるときに、フィルタリング制御モジュールを制御してオフにする。
【００９８】
一実施形態において、電気自動車のための電力システムは、ＥＭＩフィルタモジュールを備える。そしてＥＭＩフィルタモジュールは、充放電コンセントと充放電制御モジュールとの間に接続され、伝導および放射線の妨害をろ過するように構成されている。
【００９９】
一実施形態において、充放電制御モジュールは、三相の充放電を行うように構成された三相スイッチ、及び／又は、単相の充放電を行うように構成された単相スイッチを更に備える。
【０１００】
一実施形態において、モータコントローラは、パワーバッテリーと接続され、またロード、グリッドおよび他の電気自動車とも接続される。
【０１０１】
流れ図に記載され、または本明細書の任意の他の方法に記載された任意の手順または方法は、特定のロジック機能または手順を実現する実行コードを格納するための１つ以上のモジュール、部分または部品を含むものと理解し得る。更に、本開示の有利な実施形態は、機能を実質的に同時に実行すること、または、関連する機能に従って逆の順序で実行することを含む、実行の順序が図示または考察されたものとは異なる他の実施を含む。このことは、本開示の実施形態が属する技術の当業者により理解される筈である。
【０１０２】
別の方法で本明細書に記載され、または、流れ図に示されたロジックおよび／またはステップ、例えば、論理機能を実現するための実行可能命令の特定のシーケンス表は、特に、命令実行システム、デバイスまたは機器（例えばコンピュータに基づくシステム、命令実行システム、デバイスおよび機器からの命令を獲得することおよび命令を実行することが可能なプロセッサまたは他のシステムを含むシステム等の）によって使用される、または命令実行システム、デバイスおよび機器と組み合わせて使用される、任意のコンピュータ可読媒体内で達成することができる。
【０１０３】
本開示の各部分は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせによって実現できることが理解される。上記の実施形態において、複数のステップまたは方法は、メモリ内に格納されたソフトウェアまたはファームウェアによって実現することができ、適切な命令実行システムによって実行される。例えば、別の実施形態におけるように、複数のステップまたは方法がハードウェアによって実現される場合、該ステップまたは方法は、当技術分野にて既知の以下の技術の１つまたは組み合わせによって実現され得る：データ信号のロジック機能を実現するためのロジックゲート回路を有するディスクリートロジック回路、適切な組み合わせロジックゲート回路を有する特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等。
【０１０４】
当業者は、上記に例示した本開示の方法におけるステップの全部または一部が、プログラムを有する関連するハードウェアを命令することにより達成できることを理解する筈である。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体内に格納されてもよく、該プログラムは、コンピュータ上で実行された際、本開示の方法実施形態におけるステップの１つまたは組み合わせを含む。
【０１０５】
加えて、本開示の実施形態の各機能セルは、処理モジュール内に一体化されてもよく、またはこれらのセルは、別個の物理的存在であってもよく、または２つ以上のセルが処理モジュール内に一体化されてもよい。一体化モジュールは、ハードウェアの形態で、またはソフトウェア機能モジュールの形態で実現されてもよい。一体化モジュールがソフトウェア機能モジュールの形態で実現され、スタンドアローン製品として販売または使用される場合、一体化モジュールは、コンピュータ可読記憶媒体内に格納されてもよい。
【０１０６】
上述した記憶媒体は、読出し専用メモリ、磁気ディスクまたはＣＤ等であってもよい。
【０１０７】
本明細書全体を通した「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「１つの実施形態」、「別の実施例」、「一実施例」、「特定の実施例」または「いくつかの実施例」への言及は、実施形態または実施例に関連して記載された特定の機構、構造、材料または特徴が、本開示の少なくとも１つの実施形態または実施例に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通した様々な箇所における「いくつかの実施形態において」、「１つの実施形態において」、「一実施形態において」、「別の実施例において」、「一実施例において」、「特定の実施例において」または「いくつかの実施例において」等の表現の出現は、必ずしも本開示の同一の実施形態または実施例を指すわけではない。更に、特定の機構、構造、材料または特徴は、任意の好適な方法で、１つ以上の実施形態または実施例に組み合わされてもよい。
【０１０８】
説明的な実施形態が示されおよび記載されてきたが、当業者は、上記の実施形態が本開示を限定するものと解釈され得ず、本開示の趣旨、原理および範囲から逸脱することなく実施形態に変更、代替および修正が為され得ることを認識するであろう。
【図１】
2016525327.tif 000003
【図２】
2016525327.tif 000004
【図３Ａ】
2016525327.tif 000005
【図３Ｂ】
2016525327.tif 000006
【図３Ｃ】
2016525327.tif 000007
【図３Ｄ】
2016525327.tif 000008
【図４】
2016525327.tif 000009
【図５】
2016525327.tif 000010
【図６】
2016525327.tif 000011
【図７】
2016525327.tif 000012
【図８】
2016525327.tif 000013
【図９】
2016525327.tif 000014
【図１０】
2016525327.tif 000015
【図１１】
2016525327.tif 000016
【図１２】
2016525327.tif 000017
【図１３】
2016525327.tif 000018
【図１４】
2016525327.tif 000019
【図１５】
2016525327.tif 000020
【図１６】
2016525327.tif 000021
【図１７】
2016525327.tif 000022
【図１８】
2016525327.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月15日(2016.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車のための充電システムであって、
充放電コンセントであって、外部電力供給デバイスと接続するように構成された第１のプラグと、前記充放電コンセントと接続するように構成された第２のプラグとを含む充電接続デバイスを介して、前記外部電力供給デバイスと接続するように構成された充放電コンセント；
および
パワーバッテリーと接続するように構成されたエネルギー制御デバイスであって、
前記パワーバッテリーの第１の端子と接続された第１のＤＣ端子と、前記パワーバッテリーの第２の端子と接続された第２のＤＣ端子とを有する三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール；
前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、前記充放電コンセントと接続された第２の端子とを有する充放電制御モジュール；ならびに
前記充放電制御モジュールの第３の端子および前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの制御端子と接続され、かつ前記電気自動車の現在の作業モードに従って前記充放電制御モジュールを制御するように構成された制御モジュール；を含む、エネルギー制御デバイスを備え、
前記エネルギー制御デバイスが、前記充電接続デバイスを介して変調ＰＷＭ信号を送信することにより前記外部電力供給デバイスと通信するように構成され、前記制御モジュールが、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび前記充放電制御モジュールを制御して、前記外部電力供給デバイスによって前記パワーバッテリーを充電するように構成されている、充電システム。
【請求項２】
更に、
ＣＡＮを介して前記制御モジュールと通信し、かつ、前記制御モジュールがセルフテストによって故障なしである場合に、前記パワーバッテリーを制御して充電経路を提供するように構成されているバッテリーマネージャを備える、請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記制御モジュールが、更に、前記充電接続デバイスの通電容量、および／または前記外部電力供給デバイスの負荷容量を検出するように構成されている、請求項１または２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記充電接続デバイスが、
複数の高圧端子、第１の検出端子、第２の検出端子および通信端子を含み、
前記外部電力供給デバイスおよび前記エネルギー制御デバイスが、前記第１の検出端子および前記第２の検出端子に従って前記第１のプラグおよび前記第２のプラグの接続状態を決定し、前記外部電力供給デバイスと前記エネルギー制御デバイスとが、前記通信端子を介して互いに通信する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項５】
前記エネルギー制御デバイスが、前記第２の検出端子を介して前記充電接続デバイスの前記通電容量を検出し、前記通信端子を介して前記外部電力供給デバイスの前記負荷容量を獲得する、請求項４に記載の充電システム。
【請求項６】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記ＡＣ端子と接続された第１の端子と、前記電気自動車のモータと接続された第２の端子とを有するモータ制御スイッチを含み、
前記制御モジュールが、前記モータ制御スイッチの第３の端子と接続され、かつ、前記電気自動車の前記現在の作業モードが充放電モードにあるときに、前記モータ制御スイッチを制御してオフにし、前記充放電制御モジュールを制御してオンにして、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールを開始させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項７】
前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールが、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第１のコンデンサおよび第２のコンデンサであって、第１のノードが前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に画定される、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサと、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴであって、第２のノードが前記第１のＩＧＢＴと前記第２のＩＧＢＴとの間に画定される、第１のＩＧＢＴおよび第２のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記第１のノードと前記第２のノードとの間に接続されている第３のＩＧＢＴおよび第４のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第５のＩＧＢＴおよび第６のＩＧＢＴであって、第３のノードが前記第５のＩＧＢＴと前記第６のＩＧＢＴとの間に画定される、第５のＩＧＢＴおよび第６のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記第１のノードと前記第３のノードとの間に接続されている第７のＩＧＢＴおよび第８のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記第１のＤＣ端子と前記第２のＤＣ端子との間に接続されている第９のＩＧＢＴおよび第１０のＩＧＢＴであって、第４のノードが前記第９のＩＧＢＴと前記第１０のＩＧＢＴとの間に画定される、第９のＩＧＢＴおよび第１０のＩＧＢＴと、
直列に接続され、かつ前記第１のノードと前記第４のノードとの間に接続されている第１１のＩＧＢＴおよび第１２のＩＧＢＴと、を含み、
前記第２のノード、前記第３のノードおよび前記第４のノードが、前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記ＡＣ端子として構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項８】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
直列に接続され、かつ前記パワーバッテリーの前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されている第１のコモンモードコンデンサおよび第２のコモンモードコンデンサであって、前記第１のコモンモードコンデンサと前記第２のコモンモードコンデンサとの間のノードが接地されている、第１のコモンモードコンデンサおよび第２のコモンモードコンデンサを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項９】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの前記ＡＣ端子と前記充放電制御モジュールとの間に接続されているフィルタリングモジュールを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項１０】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記第１のノードと前記フィルタリングモジュールとの間に接続されているフィルタリング制御モジュールであって、前記制御モジュールが、前記電気自動車が駆動モードにあるときに、前記フィルタリング制御モジュールを制御してオフにする、フィルタリング制御モジュールを含む、請求項９に記載の充電システム。
【請求項１１】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記充放電コンセントと前記充放電制御モジュールとの間に接続されているＥＭＩフィルタモジュールを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項１２】
前記エネルギー制御デバイスが、更に、
前記充放電制御モジュールと並列に接続され、かつ前記フィルタリングモジュール内のコンデンサを予備充電するように構成されている予備充電制御モジュールを含み、
前記第１の電気自動車の前記現在の作業モードが前記放電モードにあるとき、前記制御モジュールが前記フィルタリング制御モジュールを制御してオンにし、前記予備充電制御モジュールを制御して、前記フィルタリングモジュール内の前記コンデンサの電圧が所定の閾値に達する迄、前記フィルタリングモジュール内の前記コンデンサを予備充電し、次いで前記制御モジュールが前記予備充電制御モジュールを制御してオフにし、前記充放電制御モジュールを制御してオンにする、請求項９または１０に記載の充電システム。
【請求項１３】
前記充放電制御モジュールが、
少なくとも三相の充放電を行うように構成された三相スイッチ、及び、単相の充放電を行うように構成された単相スイッチを更に備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の充電システム。
【請求項１４】
電気自動車の充電を制御するための方法であって、
充電接続デバイスを介してエネルギー制御デバイスと外部電力供給デバイスとの間で送信された変調ＰＷＭ信号を検出すること；
前記変調ＰＷＭ信号に従って、前記エネルギー制御デバイスと前記外部電力供給デバイスとの間の通信を確立すること；ならびに
前記エネルギー制御デバイスの三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび充放電制御モジュールを制御して、前記外部電力供給デバイスによって前記パワーバッテリーを充電すること、を含む、方法。
【請求項１５】
更に、
前記エネルギー制御デバイス内に故障が存在するか否かをセルフテストによって決定すること；
いいえの場合、前記パワーバッテリーを制御して充電経路を提供すること、を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
更に、
前記充電接続デバイスの通電容量、および／または前記外部電力供給デバイスの負荷容量を検出すること；
前記充電接続デバイスの前記通電容量、および／または前記外部電力供給デバイスの前記負荷容量が所定の要求を満たす場合、前記エネルギー制御デバイスの前記三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび前記充放電制御モジュールを制御して、前記外部電力供給デバイスによって前記パワーバッテリー充電すること、を含む、請求項１４または１５に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本開示の第１の広範な態様の実施形態によれば、電気自動車のための充電システムが提供される。充電システムは、充放電コンセントであって、外部電力供給デバイスと接続するように構成された第１のプラグと、充放電コンセントと接続するように構成された第２のプラグとを含む充電接続デバイスを介して、外部電力供給デバイスと接続するように構成された充放電コンセント；およびパワーバッテリーと接続するように構成されたエネルギー制御デバイスを備え、該エネルギー制御デバイスは、パワーバッテリーの第１の端子と接続された第１のＤＣ端子と、パワーバッテリーの第２の端子と接続された第２のＤＣ端子とを有する三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュール；三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールのＡＣ端子と接続された第１の端子と、充放電コンセントと接続された第２の端子とを有する充放電制御モジュール；ならびに、充放電制御モジュールの第３の端子および三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールの制御端子と接続され、かつ電気自動車の現在の作業モードに従って充放電制御モジュールを制御するように構成された制御モジュール；を含み、エネルギー制御デバイスは、充電接続デバイスを介して変調ＰＷＭ信号を送信することにより外部電力供給デバイスと通信するように構成され、制御モジュールは、三レベル双方向ＤＣ−ＡＣモジュールおよび充放電制御モジュールを制御して、外部電力供給デバイスによってパワーバッテリーを充電するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2016525327.tif 000024
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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【国際調査報告】
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