特表 2022-545752 電気自動車充電装置、システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-28

(54)【発明の名称】電気自動車充電装置、システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/10 20060101AFI20221021BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221021BHJP

   H02H 7/12 20060101ALI20221021BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20221021BHJP

   B60L 53/66 20190101ALI20221021BHJP

   B60L 53/53 20190101ALI20221021BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20221021BHJP

【ＦＩ】

H02J7/10 A

H02J7/00 P

H02J7/00 S

H02H7/12

H02M3/00 W

H02M3/00 C

B60L53/66

B60L53/53

B60L53/30

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022513943

(86)(22)【出願日】2020-08-28

(85)【翻訳文提出日】2022-04-28

(86)【国際出願番号】 US2020048413

(87)【国際公開番号】W WO2021041814

(87)【国際公開日】2021-03-04

(31)【優先権主張番号】62/892,800

(32)【優先日】2019-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522078107

【氏名又は名称】スパークチャージ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＰＡＲＫＣＨＡＲＧＥ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100139594

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 健次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100090251

【氏名又は名称】森田 憲一

(72)【発明者】

【氏名】エリス，クリストファー アール．

(72)【発明者】

【氏名】ホイットニー，リチャード

【テーマコード（参考）】

5G053

5G503

5H125

5H730

【Ｆターム（参考）】

5G053AA05

5G053BA01

5G053BA04

5G053CA01

5G053FA05

5G503FA06

5G503FA17

5G503GB03

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC23

5H125BE02

5H125CC06

5H125DD02

5H125EE61

5H125FF14

5H730AS01

5H730AS02

5H730AS04

5H730AS17

5H730BB82

5H730BB88

5H730FD11

5H730FD41

5H730FG05

5H730FG10

5H730XX01

5H730XX41

(57)【要約】

電気自動車充電システムは、電気自動車バッテリへの電荷の供給を容易にするように構成されたインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを含み、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムに通信可能に結合されたコントローラを含む。インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、突入電流制限回路と、それぞれが離散位相で動作するように構成された３つの並列昇圧コンバータと、一方向電流回路と、を含む。コントローラは、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御するように構成された電子制御回路と、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムと電気自動車のバッテリとの間に充電プロトコルを確立するように構成された車両通信回路と、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車充電システムであって、
エネルギー蓄積装置から電気自動車バッテリへの電荷の供給を容易にするように構成されたインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを含み、前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、
突入電流制限回路と、
３つの並列昇圧コンバータであって、前記３つの並列昇圧コンバータの各昇圧コンバータが離散位相で動作するように構成され、前記３つの並列昇圧コンバータが前記突入電流制限回路に通信可能に結合される、３つの並列昇圧コンバータと、
前記３つの並列昇圧コンバータに通信可能に結合された一方向電流回路と、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムに通信可能に結合されたコントローラと、を含み、前記コントローラは、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御するように構成された電子制御回路と、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムと前記電気自動車バッテリとの間に充電プロトコルを確立するように構成された車両通信回路であって、前記電気制御回路に通信可能に結合される、車両通信回路と、
を含む、電気自動車充電システム。

【請求項2】

電源異常により前記電気自動車充電システムを放電するように構成された安全回路をさらに含み、前記安全回路は、
抵抗器と、
前記抵抗器と並列である複数のキャパシタと、
を含む、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項3】

前記安全回路は、エネルギー貯蔵構成要素をさらに含み、前記エネルギー貯蔵構成要素は、前記電気自動車充電システムが電力を失った場合に自動的に係合するように構成される、請求項２に記載の電気自動車充電システム。

【請求項4】

前記突入電流制限回路は、前記コントローラによって制御される複数の選択的に切り替え可能な構成要素を含み、前記複数の選択的に切り替え可能な構成要素のうちの少なくとも１つの切り替え構成要素は、前記複数の選択的に切り替え可能な構成要素のうちの少なくとも１つの他の切り替え構成要素よりも高いインピーダンス経路を含む、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項5】

前記一方向電流回路は、前記電気自動車バッテリからの放電を防止するように構成される、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項6】

前記電子制御回路は、前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの絶縁電流センサのセンサ値を読み取るようにさらに構成され、前記３つの並列昇圧コンバータのデューティ比を１２０度に設定するように構成される、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項7】

前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、前記電気自動車バッテリへのノイズの伝達を抑制するように構成された電磁干渉フィルタを含む、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項8】

前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、合計６つの昇圧コンバータが存在するように、前記３つの並列昇圧コンバータに加えて３つの追加の並列昇圧コンバータを含み、前記６つの昇圧コンバータの各昇圧コンバータは、互いに６０度位相がずれて動作するように構成される、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項9】

前記３つの並列昇圧コンバータは、第１の組の３つの並列昇圧コンバータであり、前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、合計９つの昇圧コンバータが存在するように、第２の組の３つの並列昇圧コンバータおよび第３の組の３つの並列昇圧コンバータを含み、前記９つの昇圧コンバータの各昇圧コンバータは、互いに４０度位相がずれて動作するように構成される、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項10】

前記電気自動車充電システムは、輸送可能な電気自動車充電システムであり、前記輸送可能な電気自動車充電システムは、前記エネルギー蓄積装置上に積層された多層プリント回路基板を含み、前記エネルギー蓄積装置は、ＤＣバッテリモジュールを含み、前記多層プリント回路基板は、前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムおよび前記コントローラを含む、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項11】

前記３つの並列昇圧コンバータの各々は、入力電圧を前記電気自動車バッテリのより高い電圧に昇圧するように構成された２０ｋＷコンバータを含む、請求項１に記載の電気自動車充電システム。

【請求項12】

電気自動車充電システムの製造方法であって、
磁気コアインダクタ、ヒートシンク、およびマルチストランドワイヤを含むインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを形成するために電気めっきを使用するステップであって、前記電気めっきが３つの並列昇圧コンバータを含む単一のプリント回路基板を生成する、ステップと、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムをエネルギー蓄積装置上に積層するステップであって、前記積層するステップは、前記単一のプリント回路基板が前記エネルギー蓄積装置と同じ長さおよび幅になるように前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを位置合わせする、ステップと、
を含む製造方法。

【請求項13】

コントローラを形成するステップをさらに含み、前記コントローラは、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御するように構成された電子制御回路と、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムと前記電気自動車バッテリとの間に充電プロトコルを確立するように構成された車両通信回路と、
を含む、請求項１２に記載の製造方法。

【請求項14】

前記電気めっきによって形成された前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、
突入電流制限回路と、
電気自動車のバッテリへのノイズの伝達を抑制するように構成された電磁干渉フィルタと、
前記電気自動車バッテリからの放電を防止するように構成された一方向電流回路と、をさらに含む、請求項１２に記載の製造方法。

【請求項15】

前記方法は、電源異常により前記電気自動車充電システムを放電するように構成された安全回路を形成するステップをさらに含み、前記安全回路は、
抵抗器と、
前記抵抗器と並列である複数のキャパシタと、
を含む、請求項１２に記載の製造方法。

【請求項16】

電気自動車バッテリを充電する方法であって、
インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムによって、エネルギー蓄積装置から電力入力を受け取るステップであって、前記電力入力が、前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの突入電流制限回路で受け取られ、前記突入電流制限回路が、複数の切り替え構成要素を含む、ステップと、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムに通信可能に結合されたコントローラによって、電流が前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの３つの並列昇圧コンバータに連続的に流れるように、突入電流位相中に前記複数の切り替え構成要素をオンおよびオフに切り替えるステップと、
前記３つの並列昇圧コンバータによって、前記電力入力の入力電圧を前記電気自動車バッテリのより高い電圧に昇圧するステップと、
前記インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの電磁干渉フィルタによって、前記電力入力からのノイズを除去するステップと、
一方向電流回路を介して、前記電気自動車バッテリに前記電力入力を伝送するステップと、
を含む方法。

【請求項17】

前記３つの並列昇圧コンバータの各々は、離散位相オフセットで動作し、各位相は１２０度オフセットされる、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記方法は、電源異常の検出に基づいて、前記電力入力を放電するように構成された安全回路を作動させるステップをさらに含み、前記安全回路は、キャパシタと並列の抵抗器を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記複数の切り替え構成要素のうちの１つの切り替え構成要素は、前記複数の切り替え構成要素のうちの別の切り替え構成要素よりも高いインピーダンス経路を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記コントローラのコンバータ制御回路は、前記３つの並列昇圧コンバータの電流センサからセンサ値を読み取り、それに基づいて前記３つの並列昇圧コンバータのデューティ比を設定する、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１９年８月２８日に出願された「３－ＰＨＡＳＥ ＩＮＴＥＲＬＥＡＶＥＤ ２０ ｋＷ ＤＣ－ＤＣ ＥＶ ＣＨＡＲＧＥＲ」という名称の米国仮出願第６２／８９２，８００号の優先権を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

１つまたは複数の態様は、電気自動車充電に関し、より具体的には、ＤＣ－ＤＣ電気自動車充電装置、システム、および関連する方法に関する。

【背景】

【0003】

充電式バッテリは、車両、電動工具、ラップトップコンピュータ、携帯電話、双方向ラジオ、照明、および無停電電源装置での使用を含む広範囲の用途で電気エネルギー蓄積に使用されている。充電式バッテリを使用する車両は、自動車、バッテリ電気自動車、ハイブリッド電気自動車、ボート、ゴルフカート、および航空機を含むことができる。これらの充電式バッテリを充電するために、充電器および充電方法が開発され、使用されている。固定充電器は、電力網からの電力を使用し、充電式バッテリを充電するためにも広く使用されている。例えば、交流電流を使用し、１つまたは複数の巻線変圧器を使用して交流電流をある電圧から別の電圧に変換する電気充電器が開発されており、これにより、いくつかの充電器はかさばるかまたは重くなる可能性がある。

【0004】

充電装置を電気自動車で容易に輸送できるようにするために、充電器のサイズおよび質量を低減する必要がある。さらに、電気自動車の充電器は、信頼性が高く、安全で、使いやすく、効率的である必要がある。

【概要】

【0005】

電気自動車充電システムは、エネルギー蓄積装置から電気自動車バッテリへの電荷の供給を容易にするように構成されたインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを含む。インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、突入電流制限回路および３つの並列昇圧コンバータを含み、３つの並列昇圧コンバータの各昇圧コンバータは離散位相で動作するように構成され、３つの並列昇圧コンバータは突入電流制限回路に通信可能に結合される。さらに、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、３つの並列昇圧コンバータに通信可能に結合された一方向電流回路を含む。電気自動車充電システムはまた、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムに通信可能に結合されたコントローラを含む。コントローラは、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御するように構成された電子制御回路と、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムと電気自動車バッテリとの間に充電プロトコルを確立するように構成された車両通信回路とを含み、車両通信回路は、電気制御回路に通信可能に結合される。

【0006】

さらに、電気自動車充電システムを製造する方法が提供される。本方法は、磁気コアインダクタ、ヒートシンク、およびマルチストランドワイヤを含むインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを形成するために電気めっきを使用するステップを含み、電気めっきが３つの並列昇圧コンバータを含む単一のプリント回路基板を生成する。さらに、本方法は、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムをエネルギー蓄積装置上に積層するステップを含み、積層するステップは、単一のプリント回路基板がエネルギー蓄積装置と同じ長さおよび幅になるようにインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを位置合わせする。

【0007】

さらに、電気自動車のバッテリを充電する方法が提供される。本方法は、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムによって、エネルギー蓄積装置からの電力入力を受信するステップを含み、電力入力はインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの突入電流制限回路で受信され、突入電流制限回路は複数の切り替え構成要素を含む。インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムに通信可能に結合されたコントローラは、電流がインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの３つの並列昇圧コンバータに連続的に流れるように、突入電流位相中に複数の切り替え構成要素をオンおよびオフに切り替える。３つの並列昇圧コンバータは、電力入力の入力電圧を電気自動車バッテリのより高い電圧に昇圧する。インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの電磁干渉フィルタは、電力入力からのノイズを除去する。一方向電流回路は、電力入力を電気自動車バッテリに伝送する。

【0008】

追加の特徴および利点は、本明細書に記載の概念によって実現される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本明細書に記載の態様は、本明細書の最後に特許請求の範囲の例として特に指摘され、明確に特許請求される。本開示の前述および他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかである。

【0010】

【図1】本明細書に記載の態様による、ＥＶ充電システム用のコントローラおよびコンバータの例示的な図を示すブロック図である。

【0011】

【図2】本明細書に記載の態様による、図１のＥＶ充電システムのコンバータおよびコントローラの例示的な構成要素を示すブロック図である。

【0012】

【図3】本明細書に記載の態様による、電気自動車充電システムを製造するための例示的なプロセスを示す図である。

【0013】

【図4】本明細書に記載の態様による、電気自動車のバッテリを充電するための例示的なプロセスを示す図である。

【詳細な説明】

【0014】

電気自動車（ＥＶ）バッテリを充電するＥＶ充電システムについて説明する。ＥＶ充電システムは、直流－直流（ＤＣ－ＤＣ）変換を使用して電荷の一方向の流れを提供することができ、電気入力は、エネルギー蓄積装置から受け取られ、ＥＶ充電システムを介してＥＶバッテリに伝送される。様々な実施形態によれば、ＥＶ充電システムは、広いＤＣ電圧出力範囲にわたって定電流（ＣＣ）または定電圧（ＣＶ）の出力をＥＶバッテリに提供することができる。直流（ＤＣ）電圧出力範囲は、例えば、エネルギー蓄積装置からより低いバッテリ電圧をより高い車両バッテリ電圧に転送するために、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを介して入力電圧の６倍まで昇圧することができる。有利には、本明細書に記載の態様によれば、ＥＶ充電システムの効率は、９９％を超える高いピーク効率を含むことができる。

【0015】

図１は、ＥＶ充電システム１００用のコントローラ１０４およびコンバータ１０２の例示的な図を示すブロック図である。コンバータ１０２は、後述するように、エネルギー蓄積装置１５０などの電力入力からＥＶバッテリ１６０などの電力出力に電荷を供給することを容易にするように構成され得るインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを含む。コンバータ１０２は、コントローラ１０４に通信可能に結合することができ、コントローラ１０４は、コンバータ１０２のインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御するための構成要素を含むことができる。

【0016】

図２は、図１のＥＶ充電システム１００のコンバータ１０２およびコントローラ１０４の例示的な構成要素を示すブロック図である。例えば、コンバータ１０２は突入電流制限回路１０６を含む。突入電流制限回路１０６は、絶縁電流センサ１０８および高インピーダンス電圧センサ１１０を含むことができ、これは、故障の場合にコントローラ１０４の電子制御回路１３０が電気的に絶縁されることを保証することができる。一実施形態によれば、突入電流制限回路１０６は、ＥＶバッテリがＥＶ充電システム１００に電気的に接続されているときに、ＥＶ充電システム１００が制御された速度で充電することを保証することができる。有利には、突入電流制限回路１０６は、ＥＶ充電システム１００のすべての電力構成要素に対してより長い平均寿命およびより安全な動作を提供することができる。

【0017】

一実施形態によれば、突入電流制限回路１０６の選択的に切り替え可能な構成要素は、エネルギー蓄積装置から電力入力を受け取るように構成される。選択的に切り替え可能な構成要素は、高電力伝送を容易にすることができる絶縁電流センサ１０８と、高インピーダンス電圧センサ１１０とを含むことができ、絶縁電流センサ１０８および高インピーダンス電圧センサ１１０の両方をコントローラ１０４によって制御することができる。コントローラ１０４は、ＥＶ充電システム１００の動作が開始されたときに、選択的に切り替え可能な構成要素の様々なスイッチを選択的にオンおよびオフに切り替えるように構成することができる。例えば、スイッチは、スイッチを流れる電流が所定の上限しきい値に達したときにオフにされ得る。一実施形態によれば、切り替え可能な構成要素の切り替え周波数は固定されてもよい。さらに、高インピーダンス電圧センサ１１０は、突入電流制限回路１０６の他の切り替え構成要素よりも高いインピーダンス経路を含むことができ、この場合、より高いインピーダンス経路は、充電時間の制御を容易にする。絶縁電流センサ１０８は、故障の場合に出力回路からの入力の迅速な絶縁を容易にすることができる。さらに、突入電流制限回路１０６に含まれる選択的に切り替え可能な構成要素は、出力切り替え素子が存在する必要性を低減することができる。

【0018】

電力入力が突入電流制限回路１０６を通過した後に、電力入力の電圧は、突入電流制限回路１０６に通信可能に結合されたインターリーブ昇圧コンバータ１１２によって昇圧され得る。特に、インターリーブ昇圧コンバータ１１２は、電力入力の入力電圧をＥＶバッテリの電圧に対応するより高い電圧に昇圧することができる。一実施形態によれば、インターリーブ昇圧コンバータ１１２は、絶縁電流センサ１２０に加えて、各々が２０ｋＷである３つの並列昇圧コンバータ１１４、１１６、１１８を含む。昇圧コンバータ１１４、１１６、１１８の各々は、インターリーブ昇圧コンバータ１１２の磁気インダクタのリップル電流を最小にするために離散位相で動作するように構成される。例えば、コントローラ１０４の電子制御回路１３０は、１２０度でオフセットされた各昇圧コンバータ１１４、１１６、１１８のデューティ比を設定することができる。

【0019】

一実施形態によれば、インターリーブ昇圧コンバータ１１２は、３つより多くの並列昇圧コンバータ１１４、１１６、１１８を含むことができる。例えば、インターリーブ昇圧コンバータ１１２は、合計６つの昇圧コンバータが存在するように、昇圧コンバータ１１４、１１６、１１８に加えて３つの追加の並列昇圧コンバータ（図示せず）を含むことができる。これらの６つの昇圧コンバータの各々は、互いに６０度位相がずれて動作するように構成され得る。他の実施形態は、６つを超える昇圧コンバータを有してもよい。例えば、インターリーブ昇圧コンバータ１１２は、互いに４０度位相がずれて動作するように構成された合計で９つの昇圧コンバータ（図示せず）を含んでもよい。

【0020】

電力入力がインターリーブ昇圧コンバータ１１２を通過した後に、電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ１２２は、ＥＶバッテリへのノイズの伝達を抑制することができる。フィルタリングされた後に、電力入力は、ＥＶバッテリがＥＶ充電システム１００に電力を戻す（すなわち、放電）ことを防止する一方向電流回路１２４を通過する。有利には、一方向電流回路１２４は、電力がＥＶバッテリに供給されているだけであり、ＥＶバッテリから電力を除去しないことを保証する。一方向電流回路１２４はまた、絶縁電流センサ１２６および高インピーダンス電圧センサ１２８を含んでもよい。

【0021】

上述した電子制御回路１３０を含むコントローラ１０４は、コンバータ１０２のインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御する。さらに、コントローラ１０４は、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムとＥＶバッテリとの間に充電プロトコルを確立するように構成された車両通信回路１３２を含む。

【0022】

一実施形態によれば、ＥＶ充電システム１００は、電源異常によりＥＶ充電システム１００を迅速に放電するように構成された安全回路を含むことができる。安全回路は、抵抗器と、抵抗器と並列の複数のキャパシタと、を含むことができる。さらに、安全回路は、例えば緊急シャットダウンモードなどでＥＶ充電システム１００が電力を失った場合に自動的に作動するように構成されたエネルギー蓄積構成要素を含んでもよい。特に、安全回路は、外部負荷なしでＥＶ充電システム１００を動作させることを容易にする。一実施形態によれば、安全回路は、通常動作中のより速いシャットダウンを容易にするためにオンコマンドでオンおよびオフにすることができる。

【0023】

一実施形態によれば、ＥＶ充電システム１００は、輸送可能であり、電荷を提供するエネルギー蓄積装置上に積層された多層プリント回路基板を含む。一実施形態によれば、エネルギー蓄積装置はＤＣバッテリモジュールを含み、多層プリント回路基板は、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを含むコンバータ１０２と、コントローラ１０４と、を含む。

【0024】

図３は、電気自動車充電システムを製造するための例示的なプロセス３００を示す。ブロック３０２において、電気めっきを使用して、磁気コアインダクタ、ヒートシンク、および例えばリッツ線などのマルチストランドワイヤを含むインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを形成する。ヒートシンクは、電子および／または機械装置によって生成された熱を、例えば空気または液体冷却剤などの流体媒体に伝達するように構成された任意の受動熱交換器を含むことができる。一実施形態によれば、ヒートシンクは、所望のサイズを得るために使用される押出カットを介して切断されてもよい。電気めっきは、すべて同じ回路基板上に配置された３つの並列昇圧コンバータを含む単一のプリント回路基板を生成することができる。有利には、磁気コアインダクタとヒートシンクとの組み合わせは、小さなフォームファクタで高電力伝送を提供することができる。電気めっきによって形成されたインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、突入制限回路、ならびに電気自動車バッテリへのノイズの伝達を抑制するように構成された電磁干渉フィルタを含むことができる。形成されるインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムはまた、電気自動車バッテリからの放電を防止するように構成された一方向電流回路を含むことができる。

【0025】

プロセス３００はまた、ブロック３０４において、例えばバッテリモジュールなどのエネルギー蓄積装置上にインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを積層することを含む。積層は、３つの並列昇圧コンバータを含む単一のプリント回路基板がエネルギー蓄積装置と同じ長さおよび幅になるように、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを位置合わせすることを含む。一実施形態によれば、単一のプリント回路基板は、その上に高出力構成要素およびファインピッチ構成要素が配置された多層プリント回路基板であってもよい。有利には、複数の層は、高電流位相の電流共有を容易にすることができる。さらに、製造プロセス３００は、より小さい制御構成要素を高出力構成要素とは別個の基板上に配置する必要性を回避する。

【0026】

様々な実施形態によれば、製造プロセス３００はまた、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムを制御するように構成された電子制御回路を含み、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムと電気自動車のバッテリとの間に充電プロトコルを確立するように構成された車両通信回路も含むコントローラを形成することを含むことができる。製造プロセス３００はまた、電源異常により電気自動車充電システムを放電するように構成された安全回路を形成することを含むことができる。安全回路は、抵抗器および複数のキャパシタを含むことができ、複数のキャパシタは抵抗器と並列である。

【0027】

図４は、電気自動車バッテリ（例えば、ＥＶバッテリ１６０）を充電するための例示的なプロセス４００を示す。ブロック４０２において、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、エネルギー蓄積装置から電力入力を受け取る。電力入力は、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの突入電流制限回路で受け取ることができ、突入電流制限回路は複数の切り替え構成要素を含む。ブロック４０４において、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムに通信可能に結合されたコントローラは、電流がインターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの３つの並列昇圧コンバータに連続的に流れるように、突入電流位相中に複数の切り替え構成要素をオンおよびオフに切り替えることができる。一実施形態によれば、複数の切り替え構成要素のうちの１つの切り替え構成要素は、別の切り替え構成要素よりも高いインピーダンス経路を含む。ブロック４０６において、３つの並列昇圧コンバータは、電力入力の入力電圧を電気自動車バッテリのより高い電圧に昇圧することができる。一実施形態によれば、３つの並列昇圧コンバータの各々は、離散的な位相オフセットで動作する２０ｋＷ ＤＣ－ＤＣコンバータであってもよく、各位相は１２０度でオフセットされる。コントローラはまた、３つの並列昇圧コンバータの電流センサからセンサ値を読み取り、それに基づいて３つの並列昇圧コンバータのデューティ比を設定するコンバータ制御回路を含むことができる。一実施形態によれば、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムは、例えば、６０度だけオフセットされた６つの昇圧コンバータ、または４０度だけオフセットされた９つの昇圧コンバータなどの４つ以上の並列昇圧コンバータを含むことができる。ブロック４０８において、インターリーブＤＣ－ＤＣ制御システムの電磁干渉フィルタは、電力入力からのノイズを除去することができる。ブロック４１０において、電力入力は、一方向電流回路を介して電気自動車バッテリに伝送され得る。例えば、電気自動車バッテリは、５０ｋＷの標準充電速度を受け取ることができる。一実施形態によれば、例示的なプロセス４００はまた、電源異常の検出に基づいて、電力入力を放電するように構成された安全回路を起動するステップを含むことができ、安全回路はキャパシタと並列の抵抗器を含む。

【0028】

様々な例が提供されるが、特許請求される態様の趣旨から逸脱することなく変形が可能である。例えば、ＥＶバッテリの充電に関するシステムおよび方法が上述されている。システムおよび方法は、グリッドバッテリ、携帯用装置バッテリ、および非車両用移動エネルギー蓄積装置用途などの他の携帯用および固定用バッテリを充電するために使用することができる。

【0029】

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。

【0030】

以下の特許請求の範囲におけるすべてのミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素の対応する構造、材料、動作、および均等物は、存在する場合には、具体的に特許請求された他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料、または動作を含むことが意図されている。１つまたは複数の実施形態の説明は、例示および説明の目的で提示されているが、網羅的であること、または開示された形態に限定されることを意図するものではない。多くの修正および変形が当業者には明らかであろう。実施形態は、様々な態様および実際の用途を最もよく説明し、当業者が企図される特定の用途に適した様々な修正を伴う様々な実施形態を理解することを可能にするために選択および説明された。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】