特許 7359932 車両及びそのエネルギー変換装置と動力システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-02

(45)【発行日】2023-10-11

(54)【発明の名称】車両及びそのエネルギー変換装置と動力システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 53/24 20190101AFI20231003BHJP

   H02J 7/00 20060101ALN20231003BHJP

【ＦＩ】

B60L53/24

H02J7/00 P

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022500061

(86)(22)【出願日】2020-06-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-09

(86)【国際出願番号】 CN2020096853

(87)【国際公開番号】W WO2021000742

(87)【国際公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-03-03

(31)【優先権主張番号】201910582154.9

(32)【優先日】2019-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】510177809

【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100169904

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100132698

【弁理士】

【氏名又は名称】川分 康博

(72)【発明者】

【氏名】滕景翠

(72)【発明者】

【氏名】▲劉▼宇

(72)【発明者】

【氏名】梁▲樹▼林

(72)【発明者】

【氏名】王超

(72)【発明者】

【氏名】▲羅▼紅斌

【審査官】杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０５１１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９８８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６１１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３３３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０７９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１７６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２２０１６９３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３６８４２０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８１７３４３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８２５８９０６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３６１２５５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９７４２８３４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０６７４２９２３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００９７７９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１６８６２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５３／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータコイル、ブリッジコンバータ及び双方向ブリッジを含み、
前記ブリッジコンバータは、別個に前記モータコイルと前記双方向ブリッジに接続され、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジは、いずれも外部充電ポートに接続され、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジは、両方とも外部電池に接続され、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部充電ポートは、直流充電回路を構成して外部電池を充電し、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジ及び外部充電ポートは、交流充電回路を構成して外部電池を充電し、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部電池は、モータ駆動回路を構成し、
前記モータコイルは、３相巻線を含み、各相巻線は、Ｎ個のコイル分岐回路を含み、各相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第１の端が共通接続された後に前記ブリッジコンバータに接続され、各相巻線のうちのいずれか１つのコイル分岐回路の第２の端が、他の２相巻線における対応するコイル分岐回路の第２の端に接続されてＮ個の中性点を形成し、前記充電ポートは、Ｍ個の中性点に接続され、ここで、Ｎは、１より大きい整数であり、Ｍは、Ｎより小さい正の整数であることを特徴とする、エネルギー変換装置。

【請求項2】

前記Ｎの値は、４であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項3】

前記モータコイルのＮ個の中性点のうちのＭ個の中性点を前記充電ポートに接続させるように制御する中性点スイッチをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のエネルギー変換装置。

【請求項4】

一端が前記充電ポートに接続され、他端が別個に前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジに接続されたスイッチモジュールをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項5】

前記充電ポートは、直流充電ポート及び交流充電ポートを含み、
前記スイッチモジュールは、第１のスイッチユニット及び第２のスイッチユニットを含み、前記直流充電ポート、前記第１のスイッチユニット、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータは、前記電池に対して直流充電回路又は直流放電回路を構成し、前記交流充電ポート、前記第２のスイッチユニット、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジは、前記電池に対して交流充電回路又は交流放電回路を構成することを特徴とする、請求項４に記載のエネルギー変換装置。

【請求項6】

前記第１のスイッチユニットは、第１のスイッチ及び第２のスイッチを含み、前記第２のスイッチユニットは、第３のスイッチ及び第４のスイッチを含み、
前記第１のスイッチは、一端が前記直流充電ポートに接続され、他端が前記モータコイルに接続され、前記第２のスイッチは、一端が前記直流充電ポートに接続され、他端が前記ブリッジコンバータに接続され、
前記第３のスイッチは、一端が前記交流充電ポートに接続され、他端が前記モータコイルに接続され、前記第４のスイッチは、一端が前記交流充電ポートに接続され、他端が前記双方向ブリッジに接続されることを特徴とする、請求項５に記載のエネルギー変換装置。

【請求項7】

前記充電ポートは、交流／直流充電ポートを含み、前記スイッチモジュールは、第３のスイッチユニット、第４のスイッチユニットを含み、
前記第３のスイッチユニットは、一端が前記交流／直流充電ポートに接続され、他端が前記モータコイルに接続され、前記第４のスイッチユニットは、一端が前記交流／直流充電ポートに接続され、他端が前記ブリッジコンバータ又は前記双方向ブリッジに接続され、
前記第４のスイッチユニットが前記ブリッジコンバータに接続される場合、前記交流／直流充電ポート、前記第３のスイッチユニット、前記第４のスイッチユニット、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータは、前記電池に対して直流充電回路又は直流放電回路を構成し、
前記第４のスイッチユニットが前記双方向ブリッジに接続される場合、前記交流／直流充電ポート、前記第３のスイッチユニット、前記第４のスイッチユニット、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジは、前記電池に対して交流充電回路又は交流放電回路を構成することを特徴とする、請求項４に記載のエネルギー変換装置。

【請求項8】

前記第３のスイッチユニットは、一端が前記交流／直流充電ポートに接続され、他端が前記モータコイルに接続された第５のスイッチを含み、
前記第４のスイッチユニットは、１つの可動端及び２つの固定端を含む単極双投スイッチを含み、前記可動端が前記交流／直流充電ポートに接続され、１つの固定端が前記ブリッジコンバータに接続され、もう１つの固定端が前記双方向ブリッジに接続されるか、又は、
前記第４のスイッチユニットは、２つのスイッチを含み、１つのスイッチは、一端が前記交流／直流充電ポートに接続され、他端が前記ブリッジコンバータに接続され、もう１つのスイッチは、一端が前記交流／直流充電ポートに接続され、他端が前記双方向ブリッジに接続されることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー変換装置。

【請求項9】

前記双方向ブリッジに並列接続された第１のキャパシタをさらに含み、
前記交流充電回路、直流充電回路及びモータ駆動回路は、前記第１のキャパシタを共用することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項10】

前記スイッチモジュールは、一端が前記電池に接続され、他端が別個に前記ブリッジコンバータと前記双方向ブリッジに接続された第５のスイッチユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項５又は７に記載のエネルギー変換装置。

【請求項11】

第１の直流端及び第２の直流端を含む双方向ＤＣモジュールをさらに含み、前記第１の直流端が前記双方向ブリッジに接続され、
前記スイッチモジュールは、一端が前記第２の直流端に接続され、他端が前記電池に接続された第６のスイッチユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項５又は７に記載のエネルギー変換装置。

【請求項12】

前記双方向ＤＣモジュールは、蓄電池又は車載放電ポートに接続された第３の直流端をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項13】

前記双方向ＤＣモジュールは、第１のコンバータ、第２のコンバータ、第３のコンバータ及び変圧ユニットを含み、前記変圧ユニットの一次側、第１の二次側、第２の二次側がそれぞれ前記第１のコンバータ、第２のコンバータ、第３のコンバータに接続され、前記第１のコンバータが前記双方向ブリッジに並列接続され、前記第２のコンバータが前記電池に並列接続され、前記第３のコンバータが前記蓄電池又は前記車載放電ポートに並列接続されることを特徴とする、請求項１２に記載のエネルギー変換装置。

【請求項14】

モータコイル、ブリッジコンバータ及び双方向ブリッジを含み、
前記ブリッジコンバータは、別個に前記モータコイルと前記双方向ブリッジに接続され、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジは、いずれも外部充電ポートに接続され、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジは、両方とも外部電池に接続され、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部充電ポートは、直流充電回路を構成して外部電池を充電し、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジ及び外部充電ポートは、交流充電回路を構成して外部電池を充電し、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部電池は、モータ駆動回路を構成し、
一端が前記充電ポートに接続され、他端が別個に前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジに接続されたスイッチモジュールをさらに含み、
前記充電ポートは、直流充電ポート及び交流充電ポートを含み、
前記スイッチモジュールは、第１のスイッチユニット及び第２のスイッチユニットを含み、前記直流充電ポート、前記第１のスイッチユニット、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータは、前記電池に対して直流充電回路又は直流放電回路を構成し、前記交流充電ポート、前記第２のスイッチユニット、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジは、前記電池に対して交流充電回路又は交流放電回路を構成し、
第１の直流端及び第２の直流端を含む双方向ＤＣモジュールをさらに含み、前記第１の直流端が前記双方向ブリッジに接続され、
前記スイッチモジュールは、一端が前記第２の直流端に接続され、他端が前記電池に接続された第６のスイッチユニットをさらに含み、
前記双方向ＤＣモジュールは、蓄電池又は車載放電ポートに接続された第３の直流端をさらに含み、
前記双方向ＤＣモジュールは、第１のコンバータ、第２のコンバータ、第３のコンバータ及び変圧ユニットを含み、前記変圧ユニットの一次側、第１の二次側、第２の二次側がそれぞれ前記第１のコンバータ、第２のコンバータ、第３のコンバータに接続され、前記第１のコンバータが前記双方向ブリッジに並列接続され、前記第２のコンバータが前記電池に並列接続され、前記第３のコンバータが前記蓄電池又は前記車載放電ポートに並列接続され、
前記第３のコンバータは、いずれも前記変圧ユニットの第２の二次側に接続された第１のサブコンバータ及び第２のサブコンバータを含むことを特徴とする、エネルギー変換装置。

【請求項15】

前記双方向ＤＣモジュールは、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路及び第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を含み、
前記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路は、一端が前記双方向ブリッジに接続され、他端が前記第６のスイッチユニットに接続され、
前記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路は、一端が前記双方向ブリッジに接続され、他端が蓄電池に接続されることを特徴とする、請求項１１又は１４に記載のエネルギー変換装置。

【請求項16】

前記ブリッジコンバータは、
直列接続された第１のパワースイッチユニット及び第２のパワースイッチユニット、直列接続された第３のパワースイッチユニット及び第４のパワースイッチユニット、並びに直列接続された第５のパワースイッチユニット及び第６のパワースイッチユニットで構成された３相ブリッジを含み、
前記第１のパワースイッチユニットの第１の端、前記第３のパワースイッチユニットの第１の端及び前記第５のパワースイッチユニットの第１の端は、共通接続されて前記双方向ブリッジの正側に接続された前記ブリッジコンバータの正側を構成し、
前記第２のパワースイッチユニットの第２の端、前記第４のパワースイッチユニットの第２の端及び前記第６のパワースイッチユニットの第２の端は、共通接続されて前記双方向ブリッジの負側に接続された前記ブリッジコンバータの負側を構成し、
前記第１のパワースイッチユニットの第２の端と前記第２のパワースイッチユニットの第１の端との接続点は、前記モータコイルの第１の相コイルに接続され、前記第３のパワースイッチユニットの第２の端と前記第４のパワースイッチユニットの第１の端との接続点は、前記モータコイルの第２の相コイルに接続され、前記第５のパワースイッチユニットの第２の端と前記第６のパワースイッチユニットの第１の端との接続点は、前記モータコイルの第３の相コイルに接続されることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項17】

前記双方向ブリッジは、直列接続された第７のパワースイッチユニット及び第８のパワースイッチユニットを含み、前記第７のパワースイッチユニットの第１の端は、前記双方向ブリッジの正側であり、前記第８のパワースイッチユニットの第２の端は、前記双方向ブリッジの負側であり、前記第７のパワースイッチユニットの第２の端と前記第８のパワースイッチユニットの第１の端との接続点は、前記双方向ブリッジの中間点であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項18】

一端が前記充電ポートに接続され、他端が前記モータコイルに接続されたインダクタをさらに含み、
前記充電ポート、前記インダクタ、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータは、前記電池に対して直流充電回路を構成し、
前記充電ポート、前記インダクタ、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジは、前記電池に対して交流充電回路を構成することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項19】

請求項１～１８のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置及び制御モジュールを含み、前記エネルギー変換装置は、
モータコイルを含むモータと、
前記モータコイルの一端に接続されたブリッジコンバータを含み、前記モータコイルの他端が外部充電ポートに接続されるモータ制御モジュールと、
双方向ブリッジを含み、前記双方向ブリッジが前記ブリッジコンバータに並列接続されて第１の共通接続端及び第２の共通接続端を構成し、前記第１の共通接続端が外部電池の一端に接続され、前記第２の共通接続端が前記電池の他端に接続され、前記充電ポートが前記第２の共通接続端及び前記双方向ブリッジに接続される車載充電モジュールと、を含み、
前記制御モジュールは、充電ポート、前記モータコイル、及び前記ブリッジコンバータで構成された外部電池の直流充電回路と、充電ポート、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、及び前記双方向ブリッジで構成された外部電池の交流充電回路と、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部電池で構成されたモータ駆動回路とを制御し、前記直流充電回路、前記交流充電回路及び前記駆動回路は、前記モータコイル及び前記ブリッジコンバータを共用することを特徴とする、動力システム。

【請求項20】

請求項１９に記載の動力システムを含むことを特徴とする、車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、ビーワイディー カンパニー リミテッドが２０１９年６月３０日に提出した、名称が「車両及びそのエネルギー変換装置と動力システム」の中国特許出願第「２０１９１０５８２１５４．９」号の優先権を主張するものである。

【0002】

本願は、電子の技術分野に属し、特に、車両及びそのエネルギー変換装置と動力システムに関する。

【背景技術】

【0003】

電気自動車の発展と迅速な普及に伴って、電気自動車のモータ制御及び電池充電はますます重要になる。現在、従来の電気自動車のモータ駆動と電池充電は、別々に分けられ、すなわち、モータ駆動回路と電池充電回路は、独立し、関連性がない２つの回路であり、モータ駆動回路は、モータ駆動のみに用いられ、電池充電に用いることができず、同様に電池充電回路は、電池充電のみに用いられ、モータ駆動に用いることができない。

【0004】

しかしながら、上記方法は、車両のモータ駆動及び電池充電が正常に行われることを効果的に保障することができるが、上記方法においてモータ駆動回路と電池充電回路が互いに独立し、関連性がないため、上記方法によれば、回路が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高い。

【0005】

以上より、従来の技術には、モータ駆動と充電システム全体の回路構造が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高いという問題が存在する。
特許文献１は、車両を充電する充電システムを開示している。特許文献１は、蓄電装置に、インバータ、モータジェネレータ、外部交流電源（又は直流電源）を順次接続する回路を開示している。特許文献１は、これらインバータ、モータジェネレータ等を含む回路を利用して、モータの駆動、及び交流充電（又は直流充電）を行う事を開示している。

【文献】特開２０１０－５１１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本願は、関連技術における技術的課題の１つを少なくともある程度解決しようとする。

【0007】

本願は、従来の技術に存在するモータ駆動と充電システム全体の構造が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高いという問題を解決するために、車両及びそのエネルギー変換装置と動力システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願は、以下のようにして実現される。エネルギー変換装置は、モータコイル、ブリッジコンバータ及び双方向ブリッジを含み、
前記ブリッジコンバータは、別個に前記モータコイル、前記双方向ブリッジに接続され、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジは、いずれも外部充電ポートに接続され、前記ブリッジコンバータ及び前記双方向ブリッジは、いずれも外部電池に接続され、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部充電ポートは、直流充電回路を構成して外部電池を充電し、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、前記双方向ブリッジ及び外部充電ポートは、交流充電回路を構成して外部電池を充電し、
前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部電池は、モータ駆動回路を構成する。

【0009】

本願は、上記エネルギー変換装置及び制御モジュールを含む動力システムを提供することを別の目的とし、前記エネルギー変換装置は、
モータコイルを含むモータと、
前記モータコイルの一端に接続されたブリッジコンバータを含み、前記モータコイルの他端が外部充電ポートに接続されるモータ制御モジュールと、
双方向ブリッジを含み、前記双方向ブリッジが前記ブリッジコンバータに並列接続されて第１の共通接続端及び第２の共通接続端を構成し、前記第１の共通接続端が外部電池の一端に接続され、前記第２の共通接続端が前記電池の他端に接続され、前記充電ポートが前記第２の共通接続端及び前記双方向ブリッジに接続される車載充電モジュールと、を含み、
前記制御モジュールは、充電ポート、前記モータコイル、及び前記ブリッジコンバータで構成された外部電池の直流充電回路と、充電ポート、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ、及び前記双方向ブリッジで構成された外部電池の交流充電回路と、前記モータコイル、前記ブリッジコンバータ及び外部電池で構成されたモータ駆動回路とを制御し、前記直流充電回路、前記交流充電回路及び前記駆動回路は、前記モータコイル及び前記ブリッジコンバータを共用する。

【0010】

本願は、上記動力システムを含む車両を提供することを別の目的とする。

【0011】

本願において、モータコイル、ブリッジコンバータ及び双方向ブリッジを含む、駆動及び充電機能を備えたエネルギー変換装置を用いることにより、該エネルギー変換装置は、駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードで動作し、さらに同一のシステムを用いて車両のモータ駆動及び電池充電を行うことができ、特に同一の回路トポロジーを用いれば直流充電及び交流充電を実現することができ、部品の多重化程度が高く、システムの集積度が高く、構造が簡単であり、これにより、システムコストを低減し、システムの体積を減少させ、従来のモータ駆動と充電システム全体の構造が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高いという問題を解決する。

【0012】

本願の追加の態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか又は本願の実践により把握される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本願の実施例１に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図2】本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図3】本願の実施例２に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図4】本願の実施例２に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図5】本願の実施例３に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図6】本願の実施例３に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図7】本願の実施例３に係るエネルギー変換装置の別の回路構造概略図である。

【図8】本願の実施例４に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図9】本願の実施例５に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図10】本願の実施例５に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図11】本願の実施例５に係るエネルギー変換装置の別の回路構造概略図である。

【図12】本願の実施例６に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図13】本願の実施例７に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図14】本願の実施例７に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図15】本願の実施例８に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図16】本願の実施例９に係るエネルギー変換装置のモジュール構造概略図である。

【図17】本願の実施例９に係るエネルギー変換装置の回路構造概略図である。

【図18】本願の実施例９に係るエネルギー変換装置の動作タイミング概略図である。

【図19】本願の実施例１０に係る動力システムのモジュール構造概略図である。

【図20】本願の実施例１１に係る動力システムのモジュール構造概略図である。

【図21】本願の実施例１２に係る動力システムの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本願の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例は図面に示され、全体を通して同一又は類似の符号は、同一又は類似の部品、若しくは同一又は類似の機能を有する部品を示す。以下、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものに過ぎず、本願を解釈するためのものであり、本願を限定するためのものであると理解すべきではない。

【0015】

以下、具体的な図面を参照して本願の実現を詳細に説明する。

【0016】

図１は、本願の実施例１に係るエネルギー変換装置のモジュール構造を示し、説明を容易にするために、本実施例に関連する部分のみを示し、以下のように詳細に説明する。

【0017】

図１に示すように、本願の実施例に係るエネルギー変換装置は、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３を含む。

【0018】

ブリッジコンバータ１２は、別個にモータコイル１１と双方向ブリッジ１３に接続され、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３は、いずれも外部充電ポート１０に接続され、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３は、いずれも外部電池２００に接続され、
具体的には、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び外部充電ポート１０は、直流充電回路を構成して外部電池２００を充電し、
モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３及び外部充電ポート１０は、交流充電回路を構成して外部電池２００を充電し、
モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び外部電池２００は、モータ駆動回路を構成する。

【0019】

具体的に実施する場合、該エネルギー変換装置が直流充電又は交流充電に用いられる場合、該エネルギー変換装置は、充電ポート１０を介して外部の直流電源又は交流電源に接続されてよく、上記直流電源は、外部交流電源が充電ポートを介して整流された後に取得した直流電流であってもよく、充電ポートを介して外部直流電源から入力された直流電流であってもよく、上記交流電源は、外部直流電源が充電ポートを介して逆変換された後に取得した交流電流であってもよく、充電ポートを介して外部交流電源から入力された交流電流であってもよく、ここで具体的な制限を行わない。

【0020】

なお、具体的に動作する場合、該エネルギー変換装置は、上記駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードで動作するだけでなく、直流放電モード、交流放電モード、駆動放電モード、緊急モードなどで動作することができ、後に該エネルギー変換装置の様々な動作モードを詳細に説明し、ここでは説明を省略する。

【0021】

なお、本願において、本実施例に説明される「外部電池」及び「外部充電ポート」は、エネルギー変換装置に対して「外部」に位置し、エネルギー変換装置が設けられた車両の「外部」に位置することではない。

【0022】

本実施例において、モータコイル、ブリッジコンバータ及び双方向ブリッジを含む、駆動及び充電機能を備えたエネルギー変換装置を用いることにより、該エネルギー変換装置は、駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードで動作し、さらに同一のシステムを用いて車両のモータ駆動及び電池充電を行うことができ、すなわち、モータコイル及びブリッジコンバータが直流充電に用いられ、モータコイル、ブリッジコンバータ及び双方向ブリッジが交流充電に用いられ、モータコイル及びブリッジコンバータがモータ駆動に用いられることで、部品の多重化程度が高く、システムの集積度が高く、構造が簡単であり、これにより、システムコストを低減し、システムの体積を減少させ、従来のモータ駆動と充電システム全体の構造が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高いという問題を解決する。

【0023】

また、従来の交流充電システムと直流充電システムとの間の充電パワーの差が大きいため、２つの充電システムの回路トポロジーの差が大きく、一般的に２つのシステムが独立して設けられ、多重化程度が低く、本願に示されたエネルギー変換装置の汎用性が高く、直流充電ステーション又は交流充電ステーションに対しても、該エネルギー変換装置は、いずれも充電でき、システムコストを低減し、システムの体積を減少させ、従来の交流充電システム及び直流充電システム全体の構造が複雑で、多重化程度が低いという問題を解決する。

【0024】

本願の他の実施例において、ブリッジコンバータ１２は、双方向変換を実現することができ、エネルギー変換装置が駆動モードで動作する場合、ブリッジコンバータ１２は、三相インバータ機能を果たし、モータコントローラとしての役割を果たす。エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、ブリッジコンバータ１２は、整流及びパワー補正の機能を果たし、エネルギー変換装置が直流充電モードで動作する場合、ブリッジコンバータ１２は、直流昇圧機能を果たす。

【0025】

関連技術において、交流充電を実現するために交流充電モジュールを用いる必要があり、直流充電を実現するために直流充電モジュールを用いる必要があり、モータ駆動を実現するためにインバータモジュールを用いる必要があるが、これら３つの機能を１つのモジュールに集積する関連技術がないため、回路構造が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高い。本願は、創作的にこれら３つの機能を同一の回路に集積することにより、複数の部品の機能多重化を実現し、機能を集積した後、直流充電モジュール、交流充電モジュール、インバータモジュールが互いに独立した別体式製品と比較して、
本願の他の実施例において、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３は、機能多重化を実現する。モータ駆動回路において、モータコイル１１は、通電した後に誘導起電力を発生させる役割を果たし、ブリッジコンバータ１２は、三相インバータ機能を実現する役割を果たし、交流充電回路において、モータコイル１１は、ＰＦＣ回路におけるインダクタとして機能する役割を果たし、ブリッジコンバータ１２は、ＰＦＣ回路における一組のブリッジとして機能する役割を果たし、双方向ブリッジ１３は、ＰＦＣ回路における別の組のブリッジとして機能する役割を果たし、直流充電回路において、モータコイル１１は、昇圧ＤＣにおける昇圧インダクタとして機能する一方で、回路におけるリップルを減少させる役割を果たし、ブリッジコンバータ１２は、昇圧ＤＣにおけるブリッジとして機能する役割を果たす。

【0026】

また、従来の技術において、交流充電システムと直流充電システムは、独立して設けられ、多重化程度が低いため、２つのシステムの体積が大きく、コストが高いのに対し、本願のエネルギー変換装置は、交流充電機能を実現するだけでなく、直流充電機能を実現することができ、機能多重化を実現し、すなわち、本願のモータコイルとブリッジコンバータは、いずれも交流充電と直流充電に関与し、部品の多重化を実現し、さらに機能多重化及び部品多重化により従来の技術における構造が複雑で、多重化程度が低く、コストが高く、体積が大きいという問題を解決する。

【0027】

本願の他の実施形態において、交流充電時に一般的に家庭用コンセントを用い、一般的な交流電源パワーが一般的に７キロワット（ｋＷ）であり、直流充電時に一般的に専用充電スタンドを用い、そのパワーが一般的に６０ｋＷ～１５０ｋＷであり、１００ｋＷ以上の高速直流充電スタンドが発展傾向であり、また、モータ駆動時のパワーが一般的に１００ｋＷ程度であるため、上記説明から分かるように、車両は、モータ駆動、直流充電及び交流充電の３種類の状況でのパワーレベル差が大きく、パワー差は、スイッチトランジスタの選択に対して非常に重要である。

【0028】

スイッチトランジスタにとって、ハイパワーのスイッチトランジスタがローパワーのスイッチトランジスタよりも高価であるため、エネルギー変換装置がモータ駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードで動作する時に必要な異なるパワーに基づいて考慮すると、ブリッジコンバータ１２におけるスイッチトランジスタのタイプは、双方向ブリッジ１３におけるスイッチトランジスタのタイプと異なり、すなわち、双方向ブリッジ１３とブリッジコンバータ１２は、異なるパワーレベルのスイッチトランジスタを用い、１つの実施例において、ブリッジコンバータ１２が用いるスイッチトランジスタのパワーレベルは、双方向ブリッジ１３が用いるスイッチトランジスタのパワーレベルよりも大きい。例えば、同じタイプのスイッチトランジスタにおいて、ブリッジコンバータ１２は、高電流レベルのＭＯＳＦＥＴスイッチトランジスタを用い、双方向ブリッジ１３は、低電流レベルのＭＯＳＦＥＴスイッチトランジスタを用い、或いは、例えば、異なるタイプのスイッチトランジスタにおいて、ブリッジコンバータ１２は、ハイパワーのＩＧＢＴスイッチトランジスタを用い、双方向ブリッジ１３は、ローパワーのＭＯＳＦＥＴスイッチトランジスタを用いる。具体的には、本実施例において、直流充電及びモータ駆動等のハイパワーモードで、いずれもブリッジコンバータ１２を用いるため、本実施例におけるブリッジコンバータ１２は、ハイパワーのＩＧＢＴスイッチトランジスタを用いて実現されるか、又は高電流レベルのＭＯＳＦＥＴスイッチトランジスタを用いて実現され、双方向ブリッジ１３は、主に交流充電時に動作するため、ローパワーのＭＯＳＦＥＴを用いて実現することができ、このようにエネルギー変換装置の有効動作を保証すると同時に回路コストを低減することができる。

【0029】

一方、交流充電時に、双方向ブリッジ１３に必要なスイッチング周波数が高い（例えば６０ｋＨｚ）ため、高周波動作を実現する時に効率の高いＭＯＳＦＥＴスイッチトランジスタ又は炭化ケイ素ＭＯＳＦＥＴスイッチトランジスタを用いる必要があり、ブリッジコンバータ１２１が３相ブリッジを有し、その動作方式が３相インターリーブ制御であるため、ブリッジコンバータ１２のスイッチトランジスタに必要な周波数が低いことで、ブリッジコンバータ１２におけるスイッチトランジスタのタイプと双方向ブリッジ１３におけるスイッチトランジスタのタイプは異なり、例えば、ブリッジコンバータ１２におけるスイッチトランジスタのタイプは、低周波動作時に効率の高いＩＧＢＴスイッチトランジスタである。

【0030】

また、エネルギー変換装置が交流充電モード又は直流充電モードで動作する場合、ブリッジコンバータ１２が用いる３相インターリーブ制御動作方式は、該エネルギー変換装置が充電する時に、直流側リップルが減少し、充電効率が増大するようにすることができる。

【0031】

本願におけるエネルギー変換装置を交流／直流充電性能試験に用いる場合、発明者らは、充電効率を向上させるためにエネルギー変換装置の全体的なインダクタンスを向上させる設計概念を提供し、モータ構造を研究することにより、モータコイルのインダクタンスを向上させることが実行可能な方法の１つであることを発見した。

【0032】

本願の１つの実施形態として、図２に示すように、モータコイル１１の３相巻線は、それぞれＮ個のコイル分岐回路を含み、各相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路は、第１の端が共通接続された後にブリッジコンバータ１２に接続され、第２の端が他の２相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第２の端に一対一に対応して接続されてＮ個の中性点を形成し、充電ポート１０がＭ個の中性点に接続され、ここで、Ｎは、１より大きい整数であり、好ましくは４であり、Ｍは、Ｎより小さい正の整数である。

【0033】

具体的には、図２において、Ｍの数値が２であり、Ｎの数値が４であることを例として、本願のモータコイル１１の具体的な構造、すなわち、４つの中性点のうちの２つの中性点が充電ポート１０に接続されることを説明する。なお、本実施例において、Ｎの数値が４であることのみを例としてモータコイル１１の各相巻線に含まれるコイル分岐回路の数を説明し、具体的なコイル分岐回路の数を制限しない。

【0034】

以下、具体的な例によりモータコイル１１の３相巻線を詳細に説明する。

【0035】

具体的には、図２に示すように、モータコイル１１は、いずれもＮ個のコイル分岐回路を含むＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線を含む。

【0036】

図２に示すように、Ｕ相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第１の端が共通接続された後にブリッジコンバータ１２の第１の相ブリッジに接続され、Ｖ相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第１の端が共通接続された後にブリッジコンバータ１２の第２の相ブリッジに接続され、Ｗ相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第１の端が共通接続された後にブリッジコンバータ１２の第３の相ブリッジに接続され、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線における各相巻線のＮ個のコイル分岐回路の第２の端が他の２相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第２の端に一対一に対応して接続されてＮ個の中性点Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３．．．．．．Ｎを形成し、該Ｎ個の中性点が充電ポート１０に直接接続されてもよく、他の接続回路により充電ポート１０に接続されてもよく、本実施例において、Ｎ個の中性点のうちのＭ個の中性点が充電ポート１０に直接接続されることを例として説明し、後に接続回路を詳細に説明し、ここでは説明を省略する。

【0037】

モータコイルの全ての中性点がいずれも充電ポートに接続されることに比べて、本実施例において、一部の中性点を充電ポートに接続することで、並列接続されたモータコイルを減少させ、モータコイルの等価インダクタンスを増加させ、エネルギー変換装置の全体的なインダクタンスを増加させることにより、充電効率を向上させる。

【0038】

別の実施例において、発明者らは、充電パワーと充電効率因子を総合的に考慮し、充電パワーがモータコイルの過電流能力と正に相関し、並列接続されたモータコイルが多いほど、過電流能力が強くなり、充電効率がモータコイルのインダクタンスの大きさと負に相関し、並列接続されたモータコイルが少ないほど、モータコイルのインダクタンスが大きくなる。本実施例において、各相巻線がいずれもＮ個のコイル分岐回路を含むモータコイル１１を用いることにより、該エネルギー変換装置は、モータコイル１１のインダクタンス値を変更することにより異なるパワーでの直流充電又は交流充電を実現し、さらに該エネルギー変換装置の充電パワーをインダクタンス値により調整できるという目的を達成することができる。

【0039】

本願の１つの実施形態として、図３に示すように、該エネルギー変換装置は、モータコイル１１のＮ個の中性点のうちのＭ個の中性点と充電ポート１０との接続を制御する中性点スイッチ１３０をさらに含む。

【0040】

具体的に実施する場合、中性点スイッチ１３０は、Ｎ個の単極単投スイッチを用いて実現することができ、複数の単極双投スイッチを用いて実現することもできる。中性点スイッチ１３０がＮ個の単極単投スイッチを用いて実現される場合、該Ｎ個の単極単投スイッチは、第１の端がモータコイル１１のＮ個の中性点に一対一に対応して接続され、第２の端がいずれも充電ポート１０に接続される。中性点スイッチ１３０が複数の単極双投スイッチを用いて実現される場合、該複数の単極双投スイッチの可動端がいずれも充電ポート１０に接続され、各単極双投スイッチの２つの固定端が必要に応じてモータコイル１１のうちの２つの中性点に一対一に対応して接続される。また、中性点スイッチ１３０はさらに、単極多投スイッチを用いて実現することができ、該単極多投スイッチは、可動端が充電ポート１０に接続され、各固定端が必要に応じてそれぞれモータコイル１１中の中性点に一対一に対応して接続される。

【0041】

本実施例において、エネルギー変換装置に中性点スイッチ１３０を追加し、中性点スイッチで選択的にオンオフすることにより、該中性点スイッチ１３０は、充電ポート１０とモータコイル１１のＮ個の中性点のうちのＭ個の中性点を接続し、さらに該エネルギー変換装置は、必要に応じて中性点スイッチ１３０におけるスイッチをオンにするか又はオフにすることにより、モータコイル１１の３相巻線から異なる数のコイル分岐回路を選択して、充電パワーの調整を実現することに役立つ。

【0042】

本願の１つの実施形態として、図４に示すように、エネルギー変換装置は、スイッチモジュール１４をさらに含む。

【0043】

スイッチモジュール１４は、一端が充電ポート１０に接続され、他端が別個にモータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３に接続され、スイッチモジュール１４は、駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードを切り替える。

【0044】

本実施例において、エネルギー変換装置にスイッチモジュール１４を追加することにより、該スイッチモジュール１４は、エネルギー変換装置が駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードの間に切り替えることを容易にし、該エネルギー変換装置が正確なモード切り替えを行うことができないことによる故障の発生を効果的に防止し、エネルギー変換装置の信頼性を向上させる。

【0045】

本願の１つの実施形態として、図５に示すように、充電ポート１０は、直流充電ポート１０１及び交流充電ポート１０２を含み、スイッチモジュール１４は、第１のスイッチユニット１４１及び第２のスイッチユニット１４２を含む。

【0046】

直流充電ポート１０１、第１のスイッチユニット１４１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２は、電池２００に対して直流充電回路を構成し、交流充電ポート１０２、第２のスイッチユニット１４２、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３は、電池２００に対して交流充電回路を構成する。放電モードで、直流充電ポート１０１、第１のスイッチユニット１４１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２は、電池２００に対して直流放電回路を構成し、交流充電ポート１０２、第２のスイッチユニット１４２、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３は、電池２００に対して交流放電回路を構成する。

【0047】

本実施例において、直流充電ポート１０１及び交流充電ポート１０２で構成された充電ポート１０と、第１のスイッチユニット１４１及び第２のスイッチユニット１４２で構成されたスイッチモジュール１４とを用いることにより、エネルギー変換装置は、直流充電モード又は交流充電モードで動作する場合、異なるモードに対応する充電回路を有し、さらに直流充電回路と交流充電回路が干渉することがなく、回路の信頼性が高く、安定性が高い。

【0048】

本願の１つの実施形態として、図６に示すように、第１のスイッチユニット１４１は、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２を含み、第１のスイッチＫ１は、一端が直流充電ポート１０１に接続され、他端がモータコイル１１に接続され、第２のスイッチＫ２は、一端が直流充電ポート１０１に接続され、他端がブリッジコンバータ１２に接続され、第２のスイッチユニット１４２は、第３のスイッチＫ３及び第４のスイッチＫ４を含み、第３のスイッチＫ３は、一端が交流充電ポート１０２に接続され、他端がモータコイル１１に接続され、第４のスイッチＫ４は、一端が交流充電ポート１０２に接続され、他端が双方向ブリッジ１３に接続され、具体的には双方向ブリッジ１３の中間点に接続される。

【0049】

具体的には、再び図６を参照し、本実施例において、具体的に実施する場合、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、第３のスイッチＫ３及び第４のスイッチＫ４は、いずれも単極単投スイッチを用いて実現され、第１のスイッチＫ１の第１の端と第２のスイッチＫ２の第１の端がいずれも直流充電ポート１０１に接続され、第１のスイッチＫ１の第２の端がモータコイル１１の中性点に接続され、第２のスイッチＫ２の第２の端がブリッジコンバータ１２の負側に接続される。同様に、第３のスイッチＫ３の第１の端と第４のスイッチＫ４の第１の端がいずれも交流充電ポート１０２に接続され、第３のスイッチＫ３の第２の端がモータコイル１１の中性点に接続され、第４のスイッチＫ４の第２の端が双方向ブリッジ１３の中間点に接続される。

【0050】

具体的に実施する場合、エネルギー変換装置が駆動モードで動作する場合、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、第３のスイッチＫ３及び第４のスイッチＫ４は、いずれも開かれ、この時に電池２００、ブリッジコンバータ１２及びモータコイル１１は、モータ駆動回路を構成し、エネルギー変換装置が直流充電モードで動作する場合、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２が閉じられ、第３のスイッチＫ３及び第４のスイッチＫ４が開かれ、この時に直流充電ポート１０１、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び電池２００は、直流充電回路を構成し、エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、第３のスイッチＫ３及び第４のスイッチＫ４が閉じられ、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２が開かれ、この時に交流充電ポート１０２、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３及び電池２００は、交流充電回路を構成する。放電モード時に、直流充電ポート１０１、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２は、電池２００に対して直流放電回路を構成し、交流充電ポート１０２、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３は、電池２００に対して交流放電回路を構成する。

【0051】

本願の１つの実施形態として、図７に示すように、充電ポート１０は、交流／直流充電ポート１０３を含み、スイッチモジュール１４は、第３のスイッチユニット１４３及び第４のスイッチユニット１４４を含む。第３のスイッチユニット１４３は、一端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、他端がモータコイル１１に接続され、第４のスイッチユニット１４４は、一端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、他端がブリッジコンバータ１２又は双方向ブリッジ１３に接続される。

【0052】

具体的に実施する場合、第３のスイッチユニット１４３は、第１の端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、第２の端がモータコイル１１の中性点に接続され、第４のスイッチユニット１４４は、一端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、他端がブリッジコンバータ１２の負側又は双方向ブリッジ１３の中間点に選択的に接続される。

【0053】

第４のスイッチユニット１４４がブリッジコンバータ１２に接続される場合、交流／直流充電ポート１０３、第３のスイッチユニット１４３、第４のスイッチユニット１４４、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び電池２００は、直流充電回路又は直流放電回路を構成し、第４のスイッチユニット１４４が双方向ブリッジ１３に接続される場合、交流／直流充電ポート１０３、第３のスイッチユニット１４３、第４のスイッチユニット１４４、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３は、電池に対して交流充電回路又は交流放電回路を構成する。

【0054】

本実施例において、交流／直流充電ポート１０３で構成された充電ポート１０と、第３のスイッチユニット１４３及び第４のスイッチユニット１４４で構成されたスイッチモジュール１４とを用いることにより、エネルギー変換装置が直流充電モード又は交流充電モードで動作する場合、外部の交流電源又は直流電源は、いずれも該交流／直流充電ポート１０を介してエネルギー変換装置に充電エネルギーを供給することができ、第４のスイッチユニット１４４により、エネルギー変換装置は、異なるモードに対応する直流充電回路又は交流充電回路を有し、さらに直流充電回路と交流充電回路が干渉することがなく、回路の信頼性が高く、安定性が高く、回路の集積度が高い。

【0055】

本願の１つの実施形態として、図７に示すように、第３のスイッチユニット１４３は、一端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、他端がモータコイル１１の中性点に接続された第５のスイッチＫ５を含む。第４のスイッチユニット１４４は、１つの可動端及び２つの固定端を含む単極双投スイッチＫ６を含み、該可動端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、１つの固定端がブリッジコンバータ１２に接続され、もう１つの固定端が双方向ブリッジ１３の中間点に接続され、或いは、第４のスイッチユニット１４４は、２つのスイッチを含み、１つのスイッチは、一端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、他端がブリッジコンバータ１２に接続され、もう１つのスイッチは、一端が交流／直流充電ポート１０３に接続され、他端が双方向ブリッジ１３に接続される。

【0056】

なお、図７は、第４のスイッチユニット１４４が単極双投スイッチＫ６を用いて実現されることを例として説明し、第４のスイッチユニット１４４が２つの単極単投スイッチを用いて実現される場合、該２つの単極単投スイッチの第１の端がいずれも交流／直流充電ポートに接続され、第１の単極単投スイッチの第２の端がブリッジコンバータ１２の負側に接続され、第２の単極単投スイッチの第２の端が双方向ブリッジ１３の中間点に接続される。

【0057】

また、具体的に実施する場合、エネルギー変換装置が駆動モードで動作する場合、第５のスイッチ及び単極双投スイッチは、いずれも開かれ、この時に電池２００、ブリッジコンバータ１２及びモータコイル１１は、モータ駆動回路を構成し、エネルギー変換装置が直流充電モードで動作する場合、第５のスイッチは閉じられ、単極双投スイッチＫ６の第１の固定端は閉じられ、この時に交流／直流充電ポート１０３、第５のスイッチ、単極双投スイッチＫ６、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び電池２００は、直流充電回路を構成し、エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、第５のスイッチは閉じられ、単極双投スイッチの第２の固定端は閉じられ、この時に交流／直流充電ポート１０３、第５のスイッチ、単極双投スイッチＫ６、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３及び電池２００は、交流充電回路を構成する。

【0058】

本実施例において、スイッチＫ５及び単極双投スイッチＫ６を用いることにより、該スイッチＫ５及び単極双投スイッチＫ６は、他の実施例における第１のスイッチＫ１～第４のスイッチＫ４に代わることができ、さらに駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードの三者の間の切り替えを実現する時に、スイッチモジュール１４に用いられる電子部品を減少させることにより、エネルギー変換装置の電子部品の数量を減少させ、エネルギー変換装置のコストを低減すると同時に、回路構成がより簡単である。

【0059】

本願の１つの実施形態として、図８に示すように、該エネルギー変換装置は、双方向ブリッジ１３に並列接続された第１のキャパシタＣ１をさらに含む。該第１のキャパシタＣ１も機能多重化を実現し、該エネルギー変換装置の交流充電回路、直流充電回路及びモータ駆動回路は、いずれも第１のキャパシタＣ１を共用し、具体的には、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、第１のキャパシタＣ１及び外部充電ポートは、直流充電回路を構成して外部電池を充電し、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３、第１のキャパシタＣ１及び外部充電ポートは、交流充電回路を構成して外部電池を充電し、モータコイル１１、上記ブリッジコンバータ１２、第１のキャパシタＣ１及び外部電池は、モータ駆動回路を構成し、第１のキャパシタの多重化は、直流充電時の電気エネルギーの変換効率及びエネルギー利用率を向上させるだけでなく、交流充電時の電力系統側の高調波電流によるノイズ、及び電力系統への影響を低減し、電力系統の給電品質を向上させ、駆動時に逆変換により発生した高周波スイッチング周波数及び高調波を吸収し、逆変換昇圧後のエネルギー貯蔵性能を向上させ、ブリッジコンバータが安定した純粋な直流バス電圧を有することを保証することができ、部品の多重化程度が高く、エネルギー変換装置の集積度が高く、構造が簡単であり、これにより、エネルギー変換装置のコストを低減し、エネルギー変換装置の体積を減少させる。

【0060】

具体的には、図８に示すように、第１のキャパシタＣ１は、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３に並列接続される。

【0061】

具体的に動作する場合、該エネルギー変換装置が直流充電モード又は交流充電モードで動作する場合、第１のキャパシタＣ１は、電池２００の直流充電過程又は交流充電過程において、ブリッジコンバータ１２又はブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３から出力された電圧をフィルタリングする以外、ブリッジコンバータ１２又はブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３から出力された電圧に基づいてエネルギー貯蔵を行うことにより、電池２００の直流充電又は交流充電を完了することができる。

【0062】

本実施例において、エネルギー変換装置に第１のキャパシタＣ１を設けることにより、該第１のキャパシタＣ１は、ブリッジコンバータ１２又はブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３から出力された電圧をフィルタリングする以外、同時にブリッジコンバータ１２又はブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３から出力された電圧に基づいてエネルギー貯蔵を行うことにより、電池２００の直流充電又は交流充電を完了することができ、これによりエネルギー変換装置の正常充電機能を保証し、さらに他のクラッタが充電過程を干渉しないことを保証することができ、また、第１のキャパシタＣ１は、エネルギー変換装置がモータ駆動モードで動作する場合、モータコントローラのキャパシタとして用いられ、このように、該第１のキャパシタＣ１がＰＦＣキャパシタとして用いられるだけでなく、モータコントローラのキャパシタとして多重化され、エネルギー変換装置における電子部品の利用率を向上させると同時に、エネルギー変換装置の構造を簡略化する。

【0063】

本願の１つの実施形態として、図９に示すように、スイッチモジュールは、一端が電池２００に接続され、他端が別個にブリッジコンバータ１２と双方向ブリッジ１３に接続された第５のスイッチユニット１４５をさらに含む。

【0064】

本実施例において、スイッチモジュールに第５のスイッチユニット１４５を増設することにより、電池２００が該第５のスイッチユニット１４５を介してブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３に接続され、さらに該エネルギー変換装置は、フロントエンド回路に故障が発生する（例えば、スイッチモジュール１４、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３のいずれか１つに故障が発生する）時、第５のスイッチユニット１４５を制御する方式により電池２００の損傷を回避することができ、電池２００の耐用年数を向上させる。

【0065】

本願の１つの実施形態として、図１０に示すように、第５のスイッチユニット１４５は、スイッチＫ７及びスイッチＫ８を含む。スイッチＫ７の第１の端が電池２００の正極に接続され、スイッチＫ８の第１の端が電池２００の負極に接続され、スイッチＫ７の第２の端がブリッジコンバータ１２の正側及び双方向ブリッジ１３の正側に接続され、スイッチＫ８の第２の端がブリッジコンバータ１２の負側及び双方向ブリッジ１３の負側に接続される。

【0066】

本願の１つの実施形態として、図１２に示すように、該エネルギー変換装置は、双方向ＤＣモジュール１５をさらに含み、スイッチモジュール１４は、第６のスイッチユニット１４６をさらに含み、双方向ＤＣモジュール１５は、第１の直流端及び第２の直流端を含み、該第１の直流端が双方向ブリッジ１３に接続され、第２の直流端が第６のスイッチユニット１４６の一端に接続され、第６のスイッチユニット１４６の他端が電池２００に接続される。

【0067】

本実施例において、スイッチモジュール１４に第６のスイッチユニット１４６を増設し、エネルギー変換装置に双方向ＤＣモジュール１５を追加することにより、該双方向ＤＣモジュール１５、第６のスイッチユニット１４６、エネルギー変換装置における充電ポート１０、モータコイル１１及び双方向ＤＣモジュール１５は、別の交流又は直流充電回路を構成し、エネルギー変換装置の交流直流充電モードを豊富にし、該エネルギー変換装置は、直流充電を行う場合、絶縁型直流充電を行うだけでなく、非絶縁型直流充電を行うことができ、さらにエネルギー変換装置の充電方式は余裕があり、エネルギー変換装置の交流充電過程における安全性を向上させる。

【0068】

本願の１つの実施形態として、図１４に示すように、第６のスイッチユニット１４６は、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０を含む。スイッチＫ９の第１の端が電池２００の正極に接続され、スイッチＫ１０の第１の端が電池２００の負極に接続され、スイッチＫ９の第２の端が双方向ＤＣモジュール１５の第２の直流端に接続され、スイッチＫ１０の第２の端が双方向ＤＣモジュール１５の第２の直流端に接続される。

【0069】

本願の１つの実施形態として、図１２に示すように、双方向ＤＣモジュール１５は、蓄電池又は車載放電ポートに接続された第３の直流端をさらに含む。

【0070】

本実施例において、第３の直流端を含む双方向ＤＣモジュール１５を用いることにより、該双方向ＤＣモジュール１５は、第３の直流端を介して蓄電池及び車載放電ポートに接続することができ、さらに該エネルギー変換装置は、蓄電池により供給されたエネルギーを用いてモータ駆動を行うか、又は車載放電ポートを用いて外部装置に電力を供給することができ、これにより、該エネルギー変換装置の動作モードを豊富にし、該エネルギー変換装置の適用範囲を向上させる。

【0071】

また、本願の実施例において、該双方向ＤＣモジュール１５により電池を充電するだけでなく、蓄電池を充電することができ、さらに車内負荷に放電し、緊急駆動などを行うことができ、すなわち、エネルギー変換装置の異なる動作モードで該双方向ＤＣモジュール１５を多重化し、異なる動作モード時に異なる回路を増加させる必要がなく、エネルギー変換装置の複雑さ及びコストを低減する。

【0072】

本願の１つの実施形態として、図１３に示すように、双方向ＤＣモジュール１５は、第１のコンバータ１５１、第２のコンバータ１５２、第３のコンバータ１５３及び変圧ユニット１５４を含む。変圧ユニット１５４の一次側、第１の二次側、第２の二次側がそれぞれ第１のコンバータ１５１、第２のコンバータ１５２、第３のコンバータ１５３に接続され、すなわち、変圧ユニット１５４の一次側が第１のコンバータ１５１に接続され、変圧ユニット１５４の第１の二次側が第２のコンバータ１５２に接続され、変圧ユニット１５４の第２の二次側が第３のコンバータ１５３に接続され、第１のコンバータ１５１が双方向ブリッジ１３に並列接続され、第２のコンバータ１５２が電池２００に並列接続され、第３のコンバータ１５３が蓄電池又は車載放電ポートに並列接続される。

【0073】

本実施例において、第１のコンバータ１５１、第２のコンバータ１５２、第３のコンバータ１５３及び変圧ユニット１５４を含む双方向ＤＣモジュール１５を用いることにより、該エネルギー変換装置が動作する場合、充電ポート１０、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３、第１のコンバータ１５１、変圧ユニット１５４、第２のコンバータ１５２、第６のスイッチユニット１４６及び電池２００により他の交流又は直流充電回路を構成することにより、他の交流又は直流充電を実現することができ、充電ポート１０、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３、第１のコンバータ１５１、変圧ユニット１５４、第３のコンバータ１５３及び電池又は車載放電ポートは、電池充電回路又は車載放電ポート回路を構成することにより、さらに別の交流充電回路と蓄電池充電回路又は車載放電ポート回路は動作する時、互いに干渉せず、回路の信頼性を向上させる。

【0074】

本願の１つの実施形態として、図１３に示すように、第３のコンバータ１５３は、いずれも変圧ユニット１５４の第２の二次側に接続された第１のサブコンバータ１５３ａ及び第２のサブコンバータ１５３ｂを含む。

【0075】

具体的には、第３のコンバータ１５３の動作方式は、第１のサブコンバータ１５３ａ及び第２のサブコンバータ１５３ｂが同時に動作する第１の状態と、第１のサブコンバータ１５３ａ及び第２のサブコンバータ１５３ｂが切り替え動作する第２の状態とを含む。すなわち、第３のコンバータ１５３が動作する場合、その内部の第１のサブコンバータ１５３ａが単独でコンバータとして用いられ、或いは第２のサブコンバータ１５３ｂが単独でコンバータとして用いられ、或いは第１のサブコンバータ１５３ａと第２のサブコンバータ１５３ｂが同時に動作することにより、第３のコンバータ１５３のコンバータ作用を果たす。

【0076】

本実施例において、第１のサブコンバータ１５３ａ及び第２のサブコンバータ１５３ｂにより第３のコンバータ１５３を実現することにより、エネルギー変換装置が動作する場合、第１のサブコンバータ１５３ａ及び第２のサブコンバータ１５３ｂのいずれかは、いずれも第３のコンバータ１５３の機能を果たすことができ、さらに第１のサブコンバータ１５３ａ及び第２のサブコンバータ１５３ｂのいずれかに故障が発生する場合、エネルギー変換装置はいずれも影響を受けず、また、第１のサブコンバータ１５３ａと第２のサブコンバータ１５３ｂは同時に第３のコンバータ１５３の機能を果たす場合、第３のコンバータ１５３の整流能力を向上させることができる。

【0077】

本願の１つの実施形態として、図１４に示すように、第１のコンバータ１５１は、スイッチユニットＱ３、Ｑ４、Ｑ５及びＱ６、インダクタＬ２及びキャパシタＣ２を含む。スイッチユニットＱ３、Ｑ４、Ｑ５及びＱ６がフルブリッジ整流回路を構成し、スイッチユニットＱ３の入力端とスイッチユニットＱ５の入力端が共通接続されて双方向ＤＣモジュール１５の第１の直流端を構成し、スイッチユニットＱ４の出力端とスイッチユニットＱ６の出力端が共通接続されて双方向ＤＣモジュール１５の第１の直流端を構成し、スイッチユニットＱ３の出力端がスイッチユニットＱ４の入力端及びキャパシタＣ２の第１の端に接続され、キャパシタＣ２の第２の端が変圧ユニット１５４の一次側に接続され、スイッチユニットＱ５の出力端がスイッチユニットＱ６の入力端及びインダクタＬ２の第１の端に接続され、インダクタＬ２の第２の端が変圧ユニット１５４の一次側に接続される。

【0078】

本願の１つの実施形態として、図１４に示すように、第２のコンバータ１５２は、スイッチユニットＱ７、Ｑ８、Ｑ９及びＱ１０、インダクタＬ３及びキャパシタＣ３を含む。スイッチユニットＱ７、Ｑ８、Ｑ９及びＱ１０がフルブリッジ整流回路を構成し、スイッチユニットＱ７の入力端とスイッチユニットＱ９の入力端が共通接続されて双方向ＤＣモジュール１５の第２の直流端を構成し、スイッチユニットＱ８の出力端とスイッチユニットＱ１０の出力端が共通接続されて双方向ＤＣモジュール１５の第２の直流端を構成し、スイッチユニットＱ７の出力端がスイッチユニットＱ８の入力端及びキャパシタＣ３の第１の端に接続され、キャパシタＣ３の第２の端が変圧ユニット１５４の第１の二次側に接続され、スイッチユニットＱ９の出力端がスイッチユニットＱ１０の入力端及びインダクタＬ３の第１の端に接続され、インダクタＬ３の第２の端が変圧ユニット１５４の第１の二次側に接続される。

【0079】

本願の他の実施例において、エネルギー変換装置は、第１の接続端及び第２の接続端を含む充電接続端群をさらに含み、第１の接続端は、一端が直流充電ポート１０１に接続され、他端がモータコイル１１及びブリッジコンバータ１２に接続され、第２の接続端は、一端が交流充電ポート１０２に接続され、他端がモータコイル１１及び双方向ブリッジ１３に接続される。

【0080】

本願の他の実施例において、エネルギー変換装置は、第１のエネルギー接続端及び第２のエネルギー接続端を含むエネルギー貯蔵端群をさらに含み、第１のエネルギー接続端は、一端が電池に接続され、他端がブリッジコンバータ１２に接続され、第２の接続端は、一端が電池２００に接続され、他端が双方向ＤＣモジュール１５に接続される。

【0081】

本願の１つの実施形態として、図１４に示すように、第１のサブコンバータ１５３ａは、スイッチユニットＱ１１及びＱ１２を含み、第２のサブコンバータ１５３ｂは、スイッチユニットＱ１３及びＱ１４を含む。スイッチユニットＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３及びＱ１４の入力端がいずれも変圧ユニット１５４の第２の二次側に接続され、スイッチユニットＱ１１、Ｑ１２、Ｑ１３及びＱ１４の出力端が共通接地される。

【0082】

なお、本願の実施例において、双方向ＤＣモジュール１５に含まれる複数のスイッチユニットは、ダイオードが並列接続され、スイッチング動作を実行できるデバイス、例えばパワートランジスタ、金属－酸化層半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）などのスイッチングデバイスを用いて実現することができる。

【0083】

本願の１つの実施形態として、図１４に示すように、変圧ユニット１５４は、変圧器Ｔ１を含み、該変圧器Ｔ１は、一次側が変圧ユニット１５４の一次側であり、第１の二次側が変圧ユニット１５４の第１の二次側であり、第２の二次側が変圧ユニット１５４の第２の二次側であり、該第２の二次側が双方向ＤＣモジュール１５の第３の直流端を構成する。

【0084】

本願の１つの実施形態として、図１４に示すように、エネルギー変換装置は、一端が充電ポート１０に接続され、他端がモータコイル１１に接続された電圧インダクタＬ１をさらに含む。

【0085】

具体的には、本願の実施例として、図１４に示すように、インダクタＬ１は、第１の端がスイッチＫ１の第２の端及びスイッチＫ３の第２の端に接続され、第２の端がモータコイル１１の３相巻線の中性点に接続される。

【0086】

具体的には、直流充電モードで、充電ポート１０、インダクタＬ１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２は、電池２００に対して直流充電回路を構成し、
交流充電モードで、充電ポート１０、インダクタＬ１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３は、電池２００に対して交流充電回路を構成する。

【0087】

本実施例において、エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する時、インダクタＬ１は、双方向ブリッジ１３と協働することにより、充電ポート１０により受けられた交流電流を目標電圧に変換した後に電池２００に対して交流充電を行い、すなわち、電池２００の充電過程において、理想的な電圧を出力して電池２００を充電する必要がある場合、インダクタＬ１及び双方向ブリッジ１３の共同作用により、充電過程における出力電圧を調整して、該エネルギー変換装置の電圧変換機能を保証することができる。

【0088】

本願の１つの実施形態として、図１６に示すように、双方向ＤＣモジュール１５は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１５５及び第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１５６を含む。

【0089】

第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１５５は、一端が双方向ブリッジ１３に接続され、他端が第６のスイッチユニット１４６に接続され、
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１５６は、一端が双方向ブリッジ１３に接続され、他端が蓄電池に接続される。

【0090】

本実施例において、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１５５及び第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１５６を含む双方向ＤＣモジュール１５を用いることにより、該双方向ＤＣモジュール１５は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１５５により電池２００に接続され、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１５６により蓄電池に接続され、さらに該エネルギー変換装置は、蓄電池から供給されるエネルギーを用いてモータ駆動を行うことができ、同時に電池を充電することができ、該エネルギー変換装置の動作モードを豊富にし、該エネルギー変換装置の適用範囲を向上させる。

【0091】

具体的に実施する場合、図１７に示すように、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１５５は、スイッチトランジスタＱ３～スイッチトランジスタＱ１０、インダクタＬ２、インダクタＬ３、キャパシタＣ２、キャパシタＣ３及び変圧器Ｔ１を含み、スイッチトランジスタＱ３～スイッチトランジスタＱ１０、インダクタＬ２とインダクタＬ３及びキャパシタＣ２とキャパシタＣ３との間の接続関係は、図１４に示す第１のコンバータ１５１と第２のコンバータ１５２との接続関係と同じであるため、図１４の関連説明を参照することができ、ここでは説明を省略し、変圧器Ｔ１と他の部品との接続関係は、図１６の具体的な図示を参照することができ、ここで同様に説明を省略する。

【0092】

また、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１５６は、スイッチトランジスタＱ３１、スイッチトランジスタＱ４１、スイッチトランジスタＱ５１、スイッチトランジスタＱ６１、スイッチトランジスタＱ１１、スイッチトランジスタＱ１２、スイッチトランジスタＱ１３、スイッチトランジスタＱ１４、インダクタＬ２１、キャパシタＣ２１及び変圧器Ｔ２を含み、スイッチトランジスタＱ３１、スイッチトランジスタＱ４１、スイッチトランジスタＱ５１、スイッチトランジスタＱ６１、スイッチトランジスタＱ１１、スイッチトランジスタＱ１２、スイッチトランジスタＱ１３、スイッチトランジスタＱ１４、インダクタＬ２１、キャパシタＣ２１及び変圧器Ｔ２の間の接続関係は、図１４の具体的な図示を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0093】

本願において、図１５又は図１７に示す双方向ＤＣモジュール１５により、エネルギー変換装置は動力電池２００が深刻に電欠になるか又は動力電池２００に故障が発生するため正常に電流を出力することができない場合、第５のスイッチユニット１４５と第６のスイッチユニット１４６を開く方式により、蓄電池は、双方向ＤＣモジュール１５、ブリッジコンバータ１２によりモータに電力を供給することにより、モータを駆動し、緊急駆動を実現することができる。

【0094】

本願の１つの実施形態として、図１５又は図１７に示すように、該エネルギー変換装置は、スイッチＫ１１及び抵抗器Ｒ１をさらに含み、該スイッチＫ１１及び抵抗器Ｒ１は、予備充電モジュールを構成することにより、エネルギー変換装置が動作する時、スイッチＫ７及びスイッチＫ９を予備充電することにより、スイッチＫ７及びスイッチＫ９に故障が発生することを防止し、さらにエネルギー変換装置の故障率を低減する。

【0095】

具体的には、図１５又は図１７に示すように、該スイッチＫ１１は、第１の端がスイッチＫ７の第２の端に接続され、第２の端がスイッチＫ９の第２の端及び抵抗器Ｒ１の第１の端に接続され、抵抗Ｒ１の第２の端がスイッチＫ７の第１の端、スイッチＫ９の第１の端及び電池２００の正極に接続される。

【0096】

本願の１つの実施形態として、図１１、図１４、図１５又は図１７に示すように、エネルギー変換装置におけるブリッジコンバータ１２は、直列接続された第１のパワースイッチユニット１及び第２のパワースイッチユニット２、直列接続された第３のパワースイッチユニット３及び第４のパワースイッチユニット４、並びに直列接続された第５のパワースイッチユニット５及び第６のパワースイッチユニット６で構成された３相ブリッジを含む。

【0097】

具体的には、第１のパワースイッチユニット１の第１の端、第３のパワースイッチユニット３の第１の端及び第５のパワースイッチユニット５の第１の端は、共通接続されて双方向ブリッジ１３の正側に接続されたブリッジコンバータ１２の正側を構成し、
第２のパワースイッチユニット２の第２の端、第４のパワースイッチユニット４の第２の端及び第６のパワースイッチユニット６の第２の端は、共通接続されて双方向ブリッジ１３の負側に接続されたブリッジコンバータ１２の負側を構成し、
第１のパワースイッチユニット１の第２の端と第２のパワースイッチユニット２の第１の端との接続点は、モータコイル１１の第１の相コイルに接続され、第３のパワースイッチユニット３の第２の端と第４のパワースイッチユニット４の第１の端との接続点は、モータコイル１１の第２の相コイルに接続され、第５のパワースイッチユニット５の第２の端と第６のパワースイッチユニット６の第１の端との接続点は、モータコイル１１の第３の相コイルに接続される。

【0098】

なお、本願の実施例において、ブリッジコンバータ１２における複数のパワースイッチユニットは、ダイオードが並列接続され、スイッチング動作を実行できるデバイス、例えばパワートランジスタ、金属－酸化層半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）などのスイッチングデバイスを用いて実現することができる。

【0099】

本願の他の実施例において、ブリッジコンバータ１２が動作する時、第１の相ブリッジにおけるパワースイッチユニット、第２の相ブリッジにおけるパワースイッチユニット及び第３の相ブリッジにおけるパワースイッチユニットは、所定の位相ずれた制御信号を順次受信して、３相インターリーブ制御方式に入る。なお、本実施例において、所定の位相は、好ましくは１２０度の角度であり、該好ましい角度は所定の位相を制限しない。

【0100】

具体的には、ブリッジコンバータ１２が動作する時、図１８に示す動作タイミング図を参照して分かるように、制御信号ＰＷＭ１は、ブリッジコンバータ１２における第１の相ブリッジの第１のパワースイッチユニット１及び第２のパワースイッチユニット２のオンオフを制御し、制御信号ＰＷＭ１がハイレベルになる時に、第１のパワースイッチユニット１をオンにするように制御し、第２のパワースイッチユニット２をオフにするように制御し、制御信号ＰＷＭ１がローレベルになる時に、第２のパワースイッチユニット２をオンにするように制御し、第１のパワースイッチユニット１をオフにするように制御し、該制御信号ＰＷＭ１と所定の位相ずれた後、制御信号ＰＷＭ２は、ブリッジコンバータ１２における第２の相ブリッジの第３のパワースイッチユニット３及び第４のパワースイッチユニット４のオンオフを制御し、制御信号ＰＷＭ２がハイレベルになる時に、第３のパワースイッチユニット３をオンにするように制御し、第４のパワースイッチユニット４をオフにするように制御し、制御信号ＰＷＭ２がローレベルになる時に、第４のパワースイッチユニット４をオンにするように制御し、第３のパワースイッチユニット３をオフにするように制御し、該制御信号ＰＷＭ２と所定の位相ずれた後、制御信号ＰＷＭ３は、ブリッジコンバータ１２における第３の相ブリッジの第５のパワースイッチユニット５及び第６のパワースイッチユニット６のオンオフを制御し、制御信号ＰＷＭ３がハイレベルになる時に、第５のパワースイッチユニット５をオンにするように制御し、第６のパワースイッチユニット６をオフにするように制御し、制御信号ＰＷＭ３がローレベルになる時に、第６のパワースイッチユニット６をオンにするように制御し、第５のパワースイッチユニット５をオフにするように制御することにより、ブリッジコントローラ１２０の３相インターリーブ制御を実現する。

【0101】

本実施例において、３相インターリーブ制御の動作方式によってブリッジコンバータ１２の３相ブリッジを制御することにより、該エネルギー変換装置が充電する時に、等価インダクタンスを効果的に向上させ、さらに充電パワーを増大させ、エネルギー変換装置にインダクタＬ１を増加させる必要がなく、さらにエネルギー変換装置における電子部品の数を減少させ、エネルギー変換装置のコストを低減する。

【0102】

本願の１つの実施形態として、図１１、図１４、図１５又は図１７に示すように、エネルギー変換装置における双方向ブリッジ１３は、直列接続された第７のパワースイッチユニットＱ１及び第８のパワースイッチユニットＱ２を含み、第７のパワースイッチユニットＱ１の第１の端が双方向ブリッジ１３の正側であり、第８のパワースイッチユニットＱ２の第２の端が双方向ブリッジ１３の負側であり、第７のパワースイッチユニットＱ１の第２の端と第８のパワースイッチユニットＱ２の第１の端との接続点が双方向ブリッジ１３の中間点である。

【0103】

以下、図１４及び図１５に示す回路を例として、本願に係るエネルギー変換装置の異なる実施例における動作原理を具体的に説明する。

【0104】

具体的には、図１４に示すように、該エネルギー変換装置が直流充電モードで動作し、該直流充電モードが非絶縁型直流充電である場合、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチＫ１１、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が閉じられ、他のスイッチ素子Ｋ３、Ｋ４、Ｋ９及びＫ１０が開かれ、この時に直流充電ポート１０１により受けられた直流電圧は、インダクタＬ１、モータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ、ブリッジコンバータ１２により昇圧された後、キャパシタＣ１により電池２００に出力されることにより、電池２００の直流充電を実現する。

【0105】

或いは、図１４に示すように、該エネルギー変換装置が直流充電モードで動作し、該直流充電モードが非絶縁型直流充電である場合、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチＫ１１、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が閉じられ、他のスイッチ素子Ｋ３、Ｋ４、Ｋ９及びＫ１０が開かれ、この時に直流充電ポート１０１により受けられた直流電圧は、モータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ、ブリッジコンバータ１２により昇圧された後、キャパシタＣ１により電池２００に出力されることにより、電池２００の直流充電を実現する。

【0106】

また、該エネルギー変換装置が直流充電モードで動作し、該直流充電モードが絶縁型直流充電である場合、図１４に示すように、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０が閉じられ、他のスイッチ素子Ｋ３、Ｋ４、Ｋ７、Ｋ８及びＫ１１が開かれ、この時に直流充電ポート１０１により受けられた直流電圧は、インダクタＬ１を通過し、モータからモータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに送られ、さらにブリッジコンバータ１２により昇圧された後に電圧Ｕ０が出力され、該電圧Ｕ０は、キャパシタＣ１によりフィルタリングされてから、スイッチトランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ５及びＱ６によりフルブリッジ整流が行われた後に変圧器Ｔ１に出力され、変圧器Ｔ１により逆変換され、スイッチトランジスタＱ７、Ｑ８、Ｑ９及びＱ１０により整流された後、フィルタキャパシタＣ４により電池２００に出力されることにより、電池２００の絶縁型直流充電を実現する。なお、本実施例において、絶縁型直流充電は、主に特別な充電施設が電気自動車の電池電圧とマッチングしにくく、二段電圧調整により完了する必要がある場合に用いられる。

【0107】

或いは、図１５に示すように、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０が閉じられ、他のスイッチ素子Ｋ３、Ｋ４、Ｋ７、Ｋ８及びＫ１１が開かれ、この時に直流充電ポート１０１により受けられた直流電圧は、モータからモータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに送られ、さらにブリッジコンバータ１２により昇圧された後に電圧Ｕ０が出力され、該電圧Ｕ０は、キャパシタＣ１によりフィルタリングされてから、スイッチトランジスタＱ３、Ｑ４、Ｑ５及びＱ６によりフルブリッジ整流が行われた後に変圧器Ｔ１に出力され、変圧器Ｔ１により逆変換され、スイッチトランジスタＱ７、Ｑ８、Ｑ９及びＱ１０により整流された後、フィルタキャパシタＣ４を通過して電池２００に出力されることにより、電池２００の絶縁型直流充電を実現する。

【0108】

図１４に示すように、該エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、スイッチＫ１１、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０が閉じられ、他のスイッチ素子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ７及びＫ８が開かれ、この時に交流充電ポート１０２により受けられた交流電圧は、一端でインダクタＬ１を通過し、モータ中性点から引き出された中性線からモータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに入り、さらにブリッジコンバータ１２に入り、他端で双方向ブリッジＱ１及びＱ２を通過し、さらに該ブリッジＱ１及びＱ２とブリッジコンバータ１２によりフルブリッジ整流が行われた後に電圧Ｕ０が出力され、該電圧Ｕ０は、キャパシタＣ１によりフィルタリングされた後にＱ３～Ｑ６で構成されたフルブリッジにより整流された後、さらに変圧器Ｔ１により逆変換され、さらにＱ７～Ｑ１０で構成されたフルブリッジにより整流された後にキャパシタＣ４によりフィルタリングされて電池２００に出力されて充電することにより、電池２００の交流充電を実現する。

【0109】

或いは、該エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、スイッチＫ１１、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が閉じられ、他のスイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ９及びＫ１０が開かれ、この時に交流充電ポート１０２により受けられた交流電圧は、一端でインダクタＬ１を通過し、モータ中性点から引き出された中性線からモータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに入り、さらにブリッジコンバータ１２に入り、他端でブリッジＱ１及びＱ２を通過し、さらに該ブリッジＱ１及びＱ２とブリッジコンバータ１２によりフルブリッジ整流が行われた後に電圧Ｕ０が出力され、該電圧Ｕ０は、キャパシタＣ１によりフィルタリングされた後に電圧が電池２００に出力されて充電することにより、電池２００の交流充電を実現する。

【0110】

或いは、図１５に示すように、該エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、スイッチＫ１１、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０が閉じられ、他のスイッチ素子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ７及びＫ８が開かれ、この時に交流充電ポート１０２により受けられた交流電圧は、一端でモータ中性点から引き出された中性線からモータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに入り、さらにブリッジコンバータ１２に入り、他端で第１のブリッジＱ１及びＱ２を通過し、さらに該ブリッジＱ１及びＱ２とブリッジコンバータ１２によりフルブリッジ整流が行われた後に電圧Ｕ０が出力され、該電圧Ｕ０は、キャパシタＣ１によりフィルタリングされてＱ３～Ｑ６で構成されたフルブリッジにより整流された後、変圧器Ｔ１により逆変換され、さらにＱ７～Ｑ１０で構成されたフルブリッジにより整流された後にキャパシタＣ４によりフィルタリングされて電池２００に出力されて充電することにより、電池２００の交流充電を実現する。或いは、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４、スイッチＫ１１、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が閉じられ、他のスイッチＫ１、Ｋ２、Ｋ９及びＫ１０が開かれ、この時に交流充電ポート１０２により受けられた交流電圧は、一端でモータ中性点から引き出された中性線からモータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに入り、さらにブリッジコンバータ１２に入り、他端でブリッジＱ１及びＱ２を通過し、さらに該ブリッジＱ１及びＱ２とブリッジコンバータ１２によりフルブリッジ整流が行われた後に電圧Ｕ０が出力され、該電圧Ｕ０は、キャパシタＣ１によりフィルタリングされた後に電池２００に出力されて充電することにより、電池２００の交流充電を実現する。

【0111】

本実施例において、本願に係るエネルギー変換装置が各スイッチのオンオフを制御することにより、交流充電ポート１０２により受けられた交流電流がインダクタＬ１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３を通過した後に電池２００に対して交流充電を行い、交流充電方式は、１つの方式に限定されず、すなわち、該エネルギー変換装置の交流充電方式は、余裕があり、動作電圧を自己調整でき、これにより、充電効率を向上させると同時に、エネルギー変換装置の交流充電機能を効果的に保証することができる。

【0112】

図１４に示すように、エネルギー変換装置が交流放電モードで動作する場合、第２のスイッチユニット１４２と第６のスイッチユニット１４６がオンにされ、第１のスイッチユニット１４１と第５のスイッチユニット１４５がオフにされることにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、インダクタＬ１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３及び双方向ＤＣモジュール１５の作用で交流充電ポート１０２により外部に放電し、或いは、
エネルギー変換装置が交流放電モードで動作する場合、第２のスイッチユニット１４２と第５のスイッチユニット１４５がオンにされ、第１のスイッチユニット１４１と第６のスイッチユニット１４６がオフにされることにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、インダクタＬ１、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３の作用で交流充電ポート１０２により外部に放電する。

【0113】

図１５に示すように、エネルギー変換装置が交流放電モードで動作する場合、第２のスイッチユニット１４２と第６のスイッチユニット１４６がオンにされ、第１のスイッチユニット１４１と第５のスイッチユニット１４５がオフにされることにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３及び双方向ＤＣモジュール１５の作用で交流充電ポート１０２により外部に放電し、或いは、
エネルギー変換装置が交流放電モードで動作する場合、第２のスイッチユニット１４２と第５のスイッチユニット１４５がオンにされ、第１のスイッチユニット１４１と第６のスイッチユニット１４６がオフにされることにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２及び双方向ブリッジ１３の作用で交流充電ポート１０２により外部に放電する。

【0114】

なお、本実施例において、エネルギー変換装置の交流放電動作モードとその交流充電動作モードとの原理が逆であるため、該エネルギー変換装置の交流放電動作モードの具体的な動作原理は、その交流充電モードの具体的な動作過程を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0115】

また、本願に係るエネルギー変換装置は、交流充電モードで動作するだけでなく、交流放電モードで動作することができるため、２つの車両に同時に該エネルギー変換装置が設けられる場合、そのうちの１つの車両に対して交流放電を行って、他の車両に対して交流充電を行うことにより、車両の充電を実現する。

【0116】

図１４に示すように、エネルギー変換装置がモータ駆動モードで動作する場合、スイッチＫ１１、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が閉じられ、他のスイッチＫ１～Ｋ４及びＫ９～Ｋ１０が開かれ、この時に電池２００は、高圧直流電流を出力し、該高圧直流電流がブリッジコンバータ１２の三相モータ駆動ブリッジを通過して、三相交流電流に変換されてモータコイル１１の３相巻線に出力されることにより、モータの駆動を実現する。

【0117】

本実施例において、本願に係るエネルギー変換装置は、モータコイル１１、ブリッジコンバータ１２、双方向ブリッジ１３及び双方向ＤＣモジュール１５を１つの回路に集積することにより、車両モータの駆動を行うことができ、さらに車両電池の交流充放電を行うことができ、回路の集積度を向上させると同時に、回路コストを低減し、回路の体積を減少させ、回路の構造が簡単になる。

【0118】

図１４に示すように、エネルギー変換装置が直流外部放電モードで動作する場合、スイッチＫ１１、スイッチＫ７、スイッチＫ８、スイッチＫ１及びスイッチＫ２が閉じられ、スイッチＫ３、スイッチＫ４、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０が開かれ、この時に電池２００から出力された直流電流は、ブリッジコンバータ１２の三相モータ駆動ブリッジ、モータコイル１１の３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ、インダクタＬ１及び直流充電ポート１０１を通過して直流電流の外部への放電を実現する。

【0119】

図１４に示すように、エネルギー変換装置が駆動放電モードで動作する場合、スイッチＫ１１、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が閉じられ、スイッチＫ１～スイッチＫ４、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０が開かれ、この時に電池２００から出力された高圧電流は、キャパシタＣ１を通過してから一部がブリッジコンバータ１２の三相モータ駆動ブリッジに出力され、該三相モータ駆動ブリッジにより変換された後にモータコイル１１の３相巻線を駆動し、他の一部がスイッチＱ３～スイッチＱ６で構成されたフルブリッジ回路に出力され、該フルブリッジ回路により整流された後、変圧器Ｔ１、キャパシタＣ２及びインダクタＬ２により変換され、さらにスイッチＱ１１～スイッチＱ１４のフルブリッジ回路により整流された後、キャパシタによりフィルタリングされて１３．８Ｖの低圧直流電圧が車載放電ポートに出力される。

【0120】

本実施例において、本願に係るエネルギー変換装置が各スイッチのオンオフを制御することにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、ブリッジコントローラ１２０、双方向ブリッジ１３及び双方向ＤＣモジュール１５の作用でモータを動作させるように駆動し、同時に電池２００から出力された高圧直流電流は、双方向ＤＣモジュール１５の作用で低圧直流電流として出力されることにより、１つの回路を用いてモータ駆動を行うことができると同時に、直流放電を行うことができることを実現する。

【0121】

本願の他の実施例において、図１４に示すように、エネルギー変換装置がＤＣ放電モードで動作する場合、スイッチＫ９、スイッチＫ１０及びスイッチＫ１１が閉じられ、スイッチＫ１、スイッチＫ２、スイッチＫ３、スイッチＫ４、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が開かれ、この時に電池２００から出力された高圧電流は、キャパシタＣ４を介してスイッチＱ７～スイッチＱ１０で構成されたフルブリッジ回路に出力され、該フルブリッジ回路により整流され、さらにインダクタＬ３、キャパシタＣ３及び変圧器Ｔ１により変換され、スイッチＱ１１～スイッチＱ１４により再び整流された後、キャパシタＣ５によりフィルタリングされて１３．８Ｖの低圧直流電圧が車載放電ポートに出力される。

【0122】

本実施例において、本願に係るエネルギー変換装置が回路における各スイッチのオンオフを制御することにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、双方向ＤＣモジュール１５の作用で低圧直流電流として出力され、直流電流を出力する過程において異なる直流出力経路を選択して、回路に１つの直流放電経路のみがあり、該経路に故障が発生した場合、直流放電を行うことができないという問題を回避することができる。

【0123】

本願の他の実施例において、図１４に示すように、エネルギー変換装置がスマート充電モードで動作する場合、スイッチＫ９、スイッチＫ１０及びスイッチＫ１１が閉じられ、スイッチＫ１～Ｋ４、スイッチＫ７及びスイッチＫ８が開かれ、この時に電池２００から出力された高圧電流は、キャパシタＣ４を介してスイッチＱ７～スイッチＱ１０で構成されたフルブリッジ回路に出力され、該フルブリッジ回路により整流され、インダクタＬ３、キャパシタＣ３及び変圧器Ｔ１により変換され、さらにスイッチＱ１１～スイッチＱ１４により再整流された後、キャパシタＣ５によりフィルタリングされて１３．８Ｖの低圧直流電圧が出力されることにより、該１３．８Ｖの低圧直流電圧で蓄電池を充電する。

【0124】

本実施例において、本願に係るエネルギー変換装置が各スイッチのオンオフを制御することにより、電池２００から出力された高圧直流電流は、双方向ＤＣモジュール１５の作用で低圧直流電流として出力され、出力された直流電流で蓄電池を充電することができ、これにより該エネルギー変換装置のスマート充電を実現する。

【0125】

本願の他の実施例において、図１４に示すように、エネルギー変換装置が外部緊急交流放電モードで動作する場合、スイッチＫ３及びスイッチＫ４が閉じられ、スイッチＫ１、スイッチＫ２、スイッチＫ７～スイッチＫ１１が開かれ、この時に蓄電池から出力された低圧直流電流は、フィルタキャパシタＣ５を通過してからスイッチＱ１１～スイッチＱ１４で構成されたフルブリッジ回路により整流され、変圧器Ｔ１、インダクタＬ２及びキャパシタＣ２により変換された後、スイッチＱ３～スイッチＱ６で構成されたブリッジ整流回路により整流された後にキャパシタＣ１に出力され、キャパシタＣ１によりフィルタリングされ、ブリッジコンバータ１２の三相モータ駆動ブリッジ及びスイッチＱ１及びスイッチＱ２で構成された回路により交流電流に変換され、さらにモータコイル１１の３相巻線及びインダクタＬ１によりフィルタリングされた後、交流充電ポート１０２を介して交流電流が出力されて車外に使用されることにより、エネルギー変換装置の外部緊急交流放電モードを実現する。

【0126】

或いは、図１５に示すように、回路１００が外部緊急交流放電モードで動作する場合、スイッチＫ３及びスイッチＫ４が閉じられ、スイッチＫ１、スイッチＫ２、スイッチＫ７～スイッチＫ１１が開かれ、この時に蓄電池から出力された低圧直流電流は、フィルタキャパシタＣ５を通過してからスイッチＱ１１～スイッチＱ１４で構成されたフルブリッジ回路により整流され、変圧器Ｔ１、インダクタＬ２及びキャパシタＣ２により変換された後、スイッチＱ３～スイッチＱ６で構成されたブリッジ整流回路により整流された後にキャパシタＣ１に出力され、キャパシタＣ１によりフィルタリングされ、ブリッジコンバータ１２の三相モータ駆動ブリッジ及びスイッチＱ１及びスイッチＱ２で構成された回路により交流電流に変換され、さらにモータコイル１１の３相巻線によりフィルタリングされた後、交流充電ポート１０２を介して交流電流が出力されて車外に使用されることにより、回路１００の外部緊急交流放電モードを実現する。

【0127】

本実施例において、電池２００が故障して使用できない場合、本願に係るエネルギー変換装置が各スイッチのオンオフを制御することにより、蓄電池から出力された低圧直流電流は、双方向ＤＣモジュール１５、双方向ブリッジ１３、ブリッジコンバータ１２、モータコイル１１などの作用で交流充電ポート１０２を介して交流電流が外部に供給されることにより、該エネルギー変換装置の外部緊急交流放電を実現する。

【0128】

本願の他の実施例において、図１４に示すように、エネルギー変換装置が緊急駆動モードで動作する場合、エネルギー変換装置におけるスイッチが全て開かれ、この時に蓄電池から出力された低圧直流電流は、フィルタキャパシタＣ５を通過してからスイッチＱ１１～スイッチＱ１４で構成されたフルブリッジ回路により整流され、さらに変圧器Ｔ１、インダクタＬ２及びキャパシタＣ２により変換され、スイッチＱ３～スイッチＱ６で構成されたブリッジ整流回路により整流された後にキャパシタＣ１に出力され、キャパシタＣ１によりフィルタリングされた後、ブリッジコンバータ１２の三相モータ駆動ブリッジを通過して、三相交流電流に変換されてモータコイル１１の３相巻線に出力されることにより、モータを駆動する。

【0129】

本実施例において、電池２００が故障して使用できないが、モータを駆動する必要がある場合、本願に係るエネルギー変換装置がスイッチ素子Ｋ１～スイッチ素子Ｋ１１のオンオフを制御することにより、蓄電池から出力された低圧直流電流は、双方向ＤＣモジュール１５、ブリッジコンバータ１２を通過した後にモータを駆動することにより、該エネルギー変換装置の緊急駆動を実現し、さらに車両の正常な動作を保証する。

【0130】

なお、本願は主に、図１４及び図１５に示す回路を例にして駆動及び充電機能を備えた回路１００の具体的な動作モードと、各モードでの回路１００の具体的な動作原理とを説明し、該回路１００の実現構造が図１７に示す回路である場合、該回路１００における第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の動作原理は、図１４又は図１５に示す双方向ＤＣモジュール１５における第１のコンバータ１５１、第２のコンバータ１５２及び変圧ユニット１５４の動作原理、動作過程と同じであり、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路の動作原理は、図１４又は図１５に示す第１のコンバータ１５１及び第３のコンバータ１５３の動作原理、動作過程と同じであるため、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路及び第２のＤＣ／ＤＣ変換回路の動作原理は、図１４又は図１５に示す双方向ＤＣモジュール１５の動作原理を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0131】

本願の他の実施例において、図１９に示すように、本願は、エネルギー変換装置及び制御モジュール（図示せず）を含む動力システム３００をさらに提供する。

【0132】

該エネルギー変換装置は、モータコイルを含むモータ３０１、モータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３を含み、モータ制御モジュール３０２は、モータコイルの一端に接続されたブリッジコンバータを含み、モータコイルの他端が外部充電ポート１０に接続され、車載充電モジュール３０３は、双方向ブリッジを含み、双方向ブリッジがブリッジコンバータに並列接続されて第１の共通接続端及び第２の共通接続端を構成し、第１の共通接続端が外部電池２００の一端に接続され、第２の共通接続端が電池の他端に接続され、充電ポート１０が第２の共通接続端及び双方向ブリッジに接続される。

【0133】

制御モジュールは、充電ポート１０、モータコイル、ブリッジコンバータ及び電池２００で構成された直流充電回路と、充電ポート１０、モータコイル、ブリッジコンバータ、双方向ブリッジ及び電池２００で構成された交流充電回路と、モータコイル、ブリッジコンバータ及び電池２００で構成されたモータ駆動回路とを制御し、直流充電回路、交流充電回路及び駆動回路は、モータコイル及びブリッジコンバータを共用する。

【0134】

本願の１つの実施形態として、エネルギー変換装置は、スイッチモジュールをさらに含み、制御モジュールは、スイッチモジュールを制御することにより、直流充電モード、交流充電モード、駆動モードの切り替えを実現し、
直流充電モードで、充電ポート１０、モータコイル、ブリッジコンバータ及び電池２００は、直流充電回路を構成し、
交流充電モードで、充電ポート１０、モータコイル、ブリッジコンバータ、双方向ブリッジ１３及び電池２００は、交流充電回路を構成し、
駆動モードで、モータコイル、ブリッジコンバータ、電池２００は、モータ駆動回路を構成する。

【0135】

本願の１つの実施形態として、充電ポートは、直流充電ポート及び交流充電ポートを含み、スイッチモジュールは、第１のスイッチユニット及び第２のスイッチユニットを含み、
制御モジュールが第１のスイッチユニットをオンにするように制御し、第２のスイッチユニットをオフにするように制御し、直流充電ポート、第１のスイッチユニット、モータコイル、ブリッジコンバータ及び電池が直流充電回路を構成することにより、直流充電モードに入り、
制御モジュールが第１のスイッチユニットをオフにするように制御し、第２のスイッチユニットをオンにするように制御し、交流充電ポート、第２のスイッチユニット、モータコイル、ブリッジコンバータ、双方向ブリッジ及び電池が交流充電回路を構成することにより、交流充電モードに入り、
制御モジュールが第１のスイッチユニット及び第２のスイッチユニットをいずれもオフにするように制御し、モータコイル、ブリッジコンバータ、電池がモータ駆動回路を構成することにより、駆動モードに入る。

【0136】

本願の１つの実施形態として、充電ポートは、交流／直流充電ポートを含み、スイッチモジュールは、第３のスイッチユニット及び第４のスイッチユニットを含み、
制御モジュールが第３のスイッチユニットをオンにするように制御し、第４のスイッチユニットをブリッジコンバータに接続させるように制御し、交流／直流充電ポート、第３のスイッチユニット、第４のスイッチユニット、モータコイル、ブリッジコンバータ及び電池が直流充電回路を構成することにより、直流充電モードに入り、
制御モジュールが第３のスイッチユニットをオンにするように制御し、第４のスイッチユニットを双方向ブリッジに接続させるように制御し、交流／直流充電ポート、第３のスイッチユニット、第４のスイッチユニット、モータコイル、ブリッジコンバータ及び電池が交流充電回路を構成することにより、交流充電モードに入り、
制御モジュールが第３のスイッチユニット及び第４のスイッチユニットをいずれもオフにするように制御し、モータコイル、ブリッジコンバータ、電池がモータ駆動回路を構成することにより、駆動モードに入る。

【0137】

本願の１つの実施形態として、エネルギー変換装置は、中性点スイッチをさらに含み、
モータコイルは、３相巻線を含み、各相巻線は、Ｎ個のコイル分岐回路を含み、各相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路は、第１の端が共通接続された後にブリッジコンバータに接続され、第２の端が他の２相巻線におけるＮ個のコイル分岐回路の第２の端に一対一に対応して接続されてＮ個の中性点を形成し、充電ポートがＭ個の中性点に接続され、ここで、Ｎは、１より大きい整数であり、Ｍは、Ｎより小さい正の整数であり、
制御モジュールが中性点スイッチを制御することにより、モータコイルのＮ個の中性点のうちのＭ個の中性点が充電ポートに接続される。

【0138】

本願の１つの実施形態として、ブリッジコンバータは、３相ブリッジを含み、エネルギー変換装置が直流充電モードで動作する場合、制御モジュールは、所定の位相ずれた第１の制御信号、第２の制御信号及び第３の制御信号をブリッジコンバータに送信し、
直流充電を実現するために、制御モジュールは、第１の制御信号に基づいて第１の相ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御し、第２の制御信号に基づいて第２の相ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御し、第３の制御信号に基づいて第３の相ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御する。

【0139】

本願の１つの実施形態として、ブリッジコンバータは、３相ブリッジを含み、エネルギー変換装置が交流充電モードで動作する場合、制御モジュールは、所定の位相ずれた第４の制御信号、第５の制御信号及び第６の制御信号をブリッジコンバータに送信し、
交流充電を実現するために、制御モジュールは、交流電流の周波数に基づいて双方向ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御し、第４の制御信号に基づいて第１の相ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御し、第５の制御信号に基づいて第２の相ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御し、第６の制御信号に基づいて第３の相ブリッジの２つのパワースイッチユニットを交互にオンにするように制御する。

【0140】

本願の１つの実施形態として、図２１に示すように、モータ制御モジュール３０２と車載充電モジュール３０３は、第１のケース５００内に集積される。なお、本願の他の実施例において、モータ制御モジュール３０２と車載充電モジュール３０３は、２つのケースに分けて設けられてもよく、ここで具体的な制限を行わない。

【0141】

本実施例において、モータ制御モジュール３０２と車載充電モジュール３０３を一体のケースに集積することにより、動力システム３００の全体構造をよりコンパクトにすることができ、さらに動力システム３００の体積を減少させることにより、該動力システム３００を応用する車両の重量を減少させる。

【0142】

本願の１つの実施形態として、図２１に示すように、動力システム３００は、モータ３０１（図示せず、図１９を参照）に伝達可能に結合された減速機３０４をさらに含み、減速機３０４、モータ３０１が第２のケースに集積される。

【0143】

本願の１つの実施形態として、第１のケースは、第２のケースと固定的に接続される。

【0144】

具体的に実施する場合、第１のケースと第２のケースが固定作用を有するいずれかの接続部材を用いて接続されてよく、或いは第１のケースには、第２のケースに接続可能な固定部材が設けられ、或いは第２のケースには、第１のケースに接続可能な固定部材が設けられ、ここで具体的な制限を行わない。

【0145】

本実施例において、第１のケースと第２のケースを固定することにより、第１のケースと第２のケースとの間の分離を効果的に防止することができ、これにより、モータ制御モジュール３０２、車載充電モジュール３０３、モータ３０１及び減速機３０４の間がケースの脱落により故障することがないことを保証し、動力システム３００の動作信頼性及び安定性を向上させる。

【0146】

本願の１つの実施形態として、図２０に示すように、動力システム３００は、別個に車載充電モジュール３０３と電池２００に電気的に接続され、第１のケースに集積された双方向ＤＣモジュール３０５をさらに含む。

【0147】

本実施例において、動力システム３００に双方向ＤＣモジュール３０５を追加することにより、該双方向ＤＣモジュール１３０５、動力システム３００における充電ポート１０、モータ３０１、モータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３は別の交流充電回路を構成し、動力システム３００の交流充電モードを豊富にして、動力システム３００の充電方式は余裕があり、動力システム３００の交流充電過程における安全性を向上させる。

【0148】

本願の１つの実施形態として、図２０に示すように、動力システム３００は、モータ制御モジュール３０２に並列接続され、第１のケースに集積されたキャパシタ３０６をさらに含む。

【0149】

具体的に動作する場合、該動力システム３００が直流充電モード又は交流充電モードで動作する場合、キャパシタ３０６は、電池２００の直流充電過程又は交流充電過程において、モータ制御モジュール３０２又はモータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３から出力された電圧をフィルタリングする以外に、モータ制御モジュール３０２又はモータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３から出力された電圧に基づいてエネルギー貯蔵を行うことにより、電池２００の直流充電又は交流充電を完了することができる。

【0150】

本実施例において、動力システム３００にキャパシタ３０６を設けることにより、該キャパシタ３０６は、モータ制御モジュール３０２又はモータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３から出力された電圧をフィルタリングする以外に、同時にモータ制御モジュール３０２又はモータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３から出力された電圧に基づいてエネルギー貯蔵を行うことにより、電池２００の直流充電又は交流充電を完了することができ、これにより、動力システム３００の正常な充電機能を保証し、さらに他のクラッタが充電過程を干渉しないことを保証することができる。

【0151】

なお、本実施例において、エネルギー変換装置の具体的な構造及び動作原理が前述の図１～図１８のエネルギー変換装置を参照することができるため、該エネルギー変換装置の具体的な動作原理についての説明は、図１～図１８の詳細な説明を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0152】

本願の他の実施例において、本願は、動力システムを含む車両をさらに提供する。なお、本願の実施例に係る車両に含まれる動力システムが図１９～図２１に示す動力システム３００と同じであるため、本願の実施例に係る車両における動力システムの具体的な動作原理は、前述の図１９～図２１に関する詳細な説明を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0153】

本願において、本願に係る車両は、モータ３０１、モータ制御モジュール３０２及び車載充電モジュール３０３を含む動力システム３００を用いることにより、該動力システム３００を応用する時、時分割で駆動モード、直流充電モード及び交流充電モードで動作し、さらに同一のシステムを用いて車両のモータ駆動及び電池充電を行うことを実現することができ、特に同一の回路トポロジーを用いれば直流充電及び交流充電を実現することができ、部品の多重化程度が高く、システムの集積度が高く、構造が簡単であり、これにより、システムコストを低減し、システムの体積を減少させ、従来のモータ駆動と充電システム全体の構造が複雑で、集積度が低く、体積が大きく、コストが高いという問題を解決する。

【0154】

なお、本願の説明において、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、「周方向」などで示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本願を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、示された装置又は部品が特定の方位を有するとともに、特定の方位で構成されて動作しなければならないことを指示するか又は示唆するものではないため、本願を限定するものであると理解すべきではない。

【0155】

また、用語「第１の」、「第２の」は、単に目的を説明するためのものであり、相対的な重要性を指示するか又は暗示し、或いは指示された技術的特徴の数量を暗示的に指示すると理解すべきではない。これにより、「第１の」、「第２の」で限定された特徴は、１つ以上の該特徴を明示的又は暗示的に含むことができる。本願の説明において、「複数」とは、明確かつ具体的な限定がない限り、２つ以上を意味する。

【0156】

本願において、明確な規定及び限定がない限り、用語「装着」、「連接」、「接続」、「固定」などは、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続、着脱可能な接続、一体的な接続であってもよく、機械的な接続であってもよく、電気的な接続であってもよく、直接的な接続であってもよく、中間媒体を介した接続であってもよく、２つの素子の間の連通、又は２つの素子の相互作用の関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

【0157】

本願において、明確な規定及び限定がない限り、第１の特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあることは、第１の特徴と第２の特徴とが直接的に接触することを含んでもよいし、第１の特徴と第２の特徴とが中間媒体を介して間接的に接触することを含んでもよい。また、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」又は「上面」にあるとは、第１の特徴が第２の特徴の真上及び斜め上にあることであってもよく、単に第１の特徴の水平方向における高さが第２の特徴より高いことを示すことであってもよい。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」又は「下面」にあるとは、第１の特徴が第２の特徴の真下及び斜め下にあることであってもよく、単に第１の特徴の水平方向における高さが第２の特徴より低いことを示すことであってもよい。

【0158】

本明細書の説明において、用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体的な例」又は「いくつかの例」等を参照する説明は、該実施例又は例と結合して説明された具体的な特徴、構成、材料又は特性が本願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な説明は、必ずしも同じ実施例又は例を言及していない。かつ、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特徴はいずれか一つ又は複数の実施例又は例において適切な方式で結合することができる。また、互いに矛盾しない限り、当業者であれば、本明細書で説明された異なる実施例や例、及び異なる実施例や例の特徴を結合するか又は組み合わせることができる。

【0159】

以上、本願の実施例を示し、説明したが、上記実施例は、例示的なものであり、本願を限定するものであると理解すべきではなく、当業者であれば、本願の範囲内で上記実施例に対して変更、修正、置換及び変形を行うことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】