▶ ティーヴィーエス モーター カンパニー リミテッドの特許一覧
(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】2023-05-02
(54)【発明の名称】双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20230425BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20230425BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
H02J7/10 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022557928
(86)(22)【出願日】2020-07-29
(85)【翻訳文提出日】2022-11-16
(86)【国際出願番号】 IN2020050669
(87)【国際公開番号】W WO2021191917
(87)【国際公開日】2021-09-30
(31)【優先権主張番号】202041012871
(32)【優先日】2020-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521196110
【氏名又は名称】ティーヴィーエス モーター カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＴＶＳ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ ＬＩＭＩＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110000084
【氏名又は名称】弁理士法人アルガ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジャベッツ ディナガー，サムラジュ
(72)【発明者】
【氏名】アルン，カプ
(72)【発明者】
【氏名】ケイ，シヴァ プラサッド
【テーマコード（参考）】
5G503
5H730
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503CA08
5G503EA05
5G503GB03
5H730AA14
5H730AS08
5H730AS17
5H730BB27
5H730BB83
5H730BB98
5H730CC01
5H730DD04
5H730EE03
5H730EE04
5H730EE08
5H730EE13
5H730FD11
5H730FD41
(57)【要約】
第１の電圧を第２の電圧に変換するための双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）がその内部に一体化されたオンボード充電器（１０１）とが、開示される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）は、一次側の第１の電圧を受け取る一次回路（３００ａまたは４００ａ）を二次側の整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に磁気的に結合するための変圧器（３００ｂまたは４００ｂ）を含む。さらに、高電圧電源（１０４）は、１つまたは複数の高電圧負荷に高電圧を供給するために整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に接続され、低電圧電源（２０２）は、１つまたは複数の低電圧負荷に第２の電圧を供給するために二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）を通じて高電圧電源（１０４）に接続されることが開示される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、電力供給される装置の静止条件と走行条件との両方において機能する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の電圧を第２の電圧に変換するための双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）であって、第１の電圧を電気的に受け取る一次回路（３００ａまたは４００ａ）と、
一次側の前記一次回路を二次側の整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に磁気的に結合するための変圧器（３００ｂまたは４００ｂ）と、
１つまたは複数の高電圧負荷に高電圧を供給するために前記整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に電気的に接続される高電圧電源（１０４）と、
１つまたは複数の低電圧負荷に第２の電圧を供給するために二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）を通じて前記高電圧電源（１０４）に電気的に結合される低電圧電源（２０２）と
を備える、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）。
【請求項2】
前記整流回路（３００ｃ）は、複数のダイオード（３０８、３０９、３１０、３１１）と、前記変圧器（３００ｂ）の前記二次側を前記高電圧電源（１０２）に電気的に接続するフィルタ回路とを備え、前記二次回路（３００ｄ）は、前記高電圧電源（１０４）を前記低電圧電源（２０２）に電気的に接続するためのゲート回路（３０６）を備える、
請求項１に記載の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）。
【請求項3】
前記整流回路（４００ｃ）は、複数のダイオード（４０８、４０９）と、複数のスイッチ（４０５、４０６）と、前記変圧器（４００ｂ）の前記二次側を前記高電圧電源（１０４）に電気的に接続するフィルタ回路とを備え、前記二次回路（４００ｄ）は、前記高電圧電源（１０４）を前記低電圧電源（２０２）に電気的に接続するために、前記一次回路（４００ａ）および前記整流回路（４００ｃ）に磁気的に結合されるブリッジ回路（４１０、４１１、４１２、４１３）を備える、
請求項１に記載の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）。
【請求項4】
前記一次回路（３００ａまたは４００ａ）は、ＤＣ電圧源（３０７または４０７）に電気的に接続されるスイッチ（３０１、３０２、３０３、３０４または４０１、４０２、４０３、４０４）のフルブリッジ構成を備える、請求項１に記載の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）。
【請求項5】
制御ユニット（２０３）は、前記低電圧電源（２０２）および前記高電圧電源（１０４）のバッテリパラメータに基づいて、前記低電圧電源（２０２）と前記高電圧電源（１０４）との接続および切断のうちの１つのために、前記一次回路（３００ａまたは４００ａ）、前記整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）、および前記二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）を制御する、請求項１に記載の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）。
【請求項6】
電力供給される装置のオンボード充電器（１０１）であって、第１の電圧を第２の電圧に変換して、前記電力供給される装置内の１つまたは複数の高電圧負荷および１つまたは複数の低電圧負荷に供給するための双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）
を備え、
前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）は、前記電力供給される装置の静止条件および前記電力供給される装置の走行条件のうちの少なくとも１つの間に動作可能である、オンボード充電器（１０１）。
【請求項7】
ＡＣ電源電圧をＤＣ電圧に変換するためにＡＣ電源に電気的に接続される整流器と、前記ＤＣ電圧から前記第１の電圧を生成するために前記整流器に電気的に接続される力率補正段（１０２）とをさらに備える、請求項６に記載のオンボード充電器（１０１）。
【請求項8】
前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）は、第１の電圧を電気的に受け取る一次回路（３００ａまたは４００ａ）と、
一次側の前記一次回路（３００ａまたは４００ａ）を二次側の整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に電気的に結合するための変圧器（３００ｂまたは４００ｂ）と、
１つまたは複数の高電圧負荷に高電圧を供給するために前記整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に磁気的に接続される高電圧電源（１０４）と、
１つまたは複数の低電圧負荷に第２の電圧を供給するために二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）を通じて前記高電圧電源（１０４）に電気的に結合される低電圧電源（２０２）と
を備える、請求項６に記載のオンボード充電器（１０１）。
【請求項9】
前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）の前記整流回路（３００ｃ）は、複数のダイオード（３０８、３０９、３１０、３１１）と、前記変圧器（３００ｂ）の前記二次側を前記高電圧電源（１０２）に電気的に接続するフィルタ回路とを備え、前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）の前記二次回路（３００ｄ）は、前記高電圧電源（１０４）を前記低電圧電源（２０２）に電気的に接続するためのゲート回路（３０６）を備える、
請求項８に記載のオンボード充電器（１０１）。
【請求項10】
前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）の前記整流回路（４００ｃ）は、複数のダイオード（４０８、４０９）と、複数のスイッチ（４０５、４０６）と、前記変圧器（４００ｂ）の前記二次側を前記高電圧電源（１０４）に電気的に接続するフィルタ回路とを備え、前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）の前記二次回路（４００ｄ）は、前記高電圧電源（１０４）を前記低電圧電源（２０２）に電気的に接続するために、前記一次回路（４００ａ）および前記整流回路（４００ｃ）に磁気的に結合されるブリッジ回路（４１０、４１１、４１２、４１３）を備える、
請求項８に記載のオンボード充電器（１０１）。
【請求項11】
前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）の前記一次回路（３００ａまたは４００ａ）は、ＤＣ電圧源（３０７または４０７）に電気的に接続されるスイッチ（３０１、３０２、３０３、３０４または４０１、４０２、４０３、４０４）のフルブリッジ構成を備える、請求項８に記載のオンボード充電器（１０１）。
【請求項12】
制御ユニット（２０３）は、前記低電圧電源（２０２）および前記高電圧電源（１０４）のバッテリパラメータに基づいて、前記低電圧電源（２０２）と前記高電圧電源（！０４）との接続および切断のうちの１つのために、前記一次回路（３００ａまたは４００ａ）、前記整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）、および前記二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）を制御する、請求項８に記載のオンボード充電器（１０１）。
【請求項13】
オンボード充電器（１０１）において第１の電圧を第２の電圧に変換する方法（５００）であって、制御ユニット（２０３）と双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）とを接続すること（５０１）であって、前記双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ（２０１）は、
第１の電圧を電気的に受け取るように構成された一次回路（３００ａまたは４００ａ）と、
一次側の前記一次回路を二次側の整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に磁気的に結合するように構成された変圧器（３００ｂまたは４００ｂ）と、
１つまたは複数の高電圧負荷に高電圧を供給するために前記整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）に電気的に接続されるように構成された高電圧電源（１０４）と、
１つまたは複数の低電圧負荷に第２の電圧を供給するために二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）を通じて前記高電圧電源（１０４）に電気的に結合されるように構成された低電圧電源（２０２）と
を備える、接続すること（５０１）と、
前記制御ユニット（２０３）によって、前記第１の電圧の利用可能性を決定すること（５０２）と、
前記制御ユニット（２０３）によって、前記第１の電圧の前記利用可能性に基づいて、前記高電圧電源（１０４）および前記低電圧電源（２０２）のバッテリパラメータを感知すること（５０３）と、
前記制御ユニット（２０３）によって、前記第１の電圧を前記高電圧および前記第２の電圧に変換するために、前記感知されたバッテリパラメータに基づいて、前記一次回路（３００ａまたは４００ａ）、前記整流回路（３００ｃまたは４００ｃ）、および前記二次回路（３００ｄまたは４００ｄ）のうちの１つまたは複数にゲート信号を印加すること（５０４）と
を含む、方法（５００）。
【請求項14】
前記第１の電圧を前記高電圧に変換することは、前記高電圧電源（１０４）の前記感知されたバッテリパラメータに基づいて、前記一次回路（３００ａ）に前記ゲート信号を印加することを含み、前記高電圧を前記第２の電圧に変換することは、前記低電圧電源（２０２）の利用可能性を決定し、前記高電圧電源（１０４）および前記低電圧電源（２０２）の前記感知されたバッテリパラメータに基づいて、前記整流回路（３００ｃ）および前記二次回路（３００ｄ）に前記ゲート信号を印加することを含む、
請求項１３に記載の方法（５００）。
【請求項15】
前記高電圧電源（１０４）の前記感知されたバッテリパラメータに基づいて、前記第１の電圧を前記高電圧に変換することは、前記低電圧電源（２０２）の利用可能性を決定し、前記一次回路（４００ａ）、前記整流回路（４００ｃ）、および前記二次回路（４００ｄ）に前記ゲート信号を印加することを含み、前記高電圧を前記第２の電圧に変換することは、前記低電圧電源（２０２）の利用可能性を決定し、前記高電圧電源（１０４）および前記低電圧電源（２０２）の前記感知されたバッテリパラメータに基づいて、前記整流回路（４００ｃ）および前記二次回路（４００ｄ）に前記ゲート信号を印加することを含む、
請求項１３に記載の方法（５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電源システムに関する。より詳細には、電力供給される装置の電源システムに一体化された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータである。
【背景技術】
【0002】
エネルギー貯蔵装置は、電力源からエネルギー貯蔵装置自体を充電することによって、エネルギーを収集および貯蔵し、貯蔵された電力を放電することによって負荷に供給する。充電処理および放電処理は、エネルギー貯蔵装置の安全で、信頼できる、長い寿命を確実にするために、精密に管理されるべきである。大抵の用途において、充電機能および放電機能は、典型的には、２つの別個のパワートレインによって制御されて、異なる制御ターゲット、例えば、エネルギー貯蔵装置からの、より小さな充電電流、低電圧電気負荷のためのより小さな放電電流、および高電圧電気負荷のためのより大きな放電電流などを実装する。パワートレインは、エネルギー貯蔵装置の充電および放電に関与する電気部品および電子部品を備える。
【0003】
エネルギー貯蔵装置の充電および放電におけるパワートレインは、電力源におけるＡＣ電源をＤＣ電圧に変換するための１つまたは複数の整流器と、ＤＣ電圧をエネルギー貯蔵装置によって必要とされるＤＣ電圧に変換するための１つまたは複数のＤＣ－ＤＣコンバータと、高電圧電気負荷または低電圧電気負荷とを含む。ＤＣ－ＤＣコンバータは、電流の伝達が一方向であり、逆方向がＤＣ－ＤＣコンバータ内のスイッチング装置を故障または損傷させる、一方向ＤＣコンバータである。しかしながら、電力供給される装置の電源システムのコンパクトな設計のために、パワートレインは組み合わされる必要がある。また、組み合わされたパワートレインは、ＤＣ－ＤＣコンバータを使用して、エネルギー貯蔵装置の迅速な充電および放電に応じる必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
エネルギー貯蔵装置の充電および放電のためのパワートレインを組み合わせることによって、コストが低減された電源システムのコンパクトな設計が達成され得る。しかしながら、双方向である１つのＤＣ－ＤＣコンバータが、組み合わされたパワートレインにおいて、電源からのエネルギー貯蔵装置の充電と、低電圧負荷および高電圧負荷に供給するためのエネルギー貯蔵装置の放電との両方に応じるために必要である。したがって、複数のＤＣ－ＤＣコンバータを除去し、電源システムにおけるエネルギー貯蔵装置の充電サイクル中と放電サイクル中との両方においてシームレスにかつ効率的に動作する双方向ＤＣ－ＤＣコンバータに対する必要性が存在する。
【0005】
ＤＣ－ＤＣコンバータを採用する、電力供給される装置の電源システムの数少ない例は、充電器、太陽光発電システム、バッテリバックアップシステム、または任意の配電システムである。充電器は、ラップトップコンピュータまたは携帯電話の充電器、車両のオンボード／オフライン充電器等であってよい。オンボード充電器は、電力供給される装置、例えば、電気自動車またはハイブリッド電気自動車などにおいて必要とされ得る。
【0006】
電気自動車またはハイブリッド電気自動車は、電気駆動システムからのエミッションがゼロであり、石油依存性がないので、内燃車両に対する潜在的な代替品として、近年人気を獲得してきた。ハイブリッド電気自動車は、内燃エンジンまたは電気モータまたは両方のいずれかによって電力供給されるように構成される。電気自動車は、車両の電源として再充電可能なバッテリモジュールを有する。これらの再充電可能なバッテリモジュールは、ＡＣ充電器および別個のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して充電される。電気自動車内には、再充電可能なバッテリモジュールによって電力供給される多くの低電圧負荷がある。これらの低電圧負荷は、典型的には５Ｖから１２Ｖの間の低電圧定格を有する。バッテリモジュールからのソース電圧は、そのような低電圧負荷に電力供給するためにさらにステップダウンされる必要がある。いくつかの既存の実装において、別個のＤＣ－ＤＣコンバータは、電圧をステップダウンして低電圧負荷に供給するために、ＡＣ充電器に一体化される。
【0007】
図１（先行技術）は、電力供給される装置における電源システム１００の既存の実装のブロック図を例示的に示す。一実施形態において、電力供給される装置は、電気自動車またはハイブリッド電気自動車である。そのような車両は、車両のモータを駆動するため、車両内の電気負荷に電力供給するため、車両のエンジンを始動させるため等に、電源システム１００を有し得る。車両の電源システム１００は、オンボード充電器１０１と、１つまたは複数のバッテリパック、例えば１０４と、１つまたは複数のＤＣ－ＤＣコンバータ１０５等とを含む。バッテリパック１０４は、再充電可能であり、オンボード充電器１０１を使用して充電され得る。オンボード充電器１０１は、整流器と、力率補正段１０２と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０３とを含む。オンボード充電器１０１は、ＡＣアウトレットへ接続され得、ＡＣアウトレットは、次に、充電ステーションにおける電気グリッドに接続される。整流器は、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する。オンボード充電器の力率補正段は、力率を１に補正し、次段のために入力ＤＣ電圧を標準ＤＣ電圧に規制する。オンボード充電器１０１内のＤＣ－ＤＣコンバータ１０３は、ＤＣ電圧のレベルをバッテリパック１０４によって必要とされるレベルに調整し、バッテリパック１０４を充電する。
【0008】
ただし、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０３は、ＡＣ電源上でのみ動作可能であり、車両の走行条件中には機能しない。しかしながら、低電圧負荷、例えば、方向指示灯、前照灯、ホーン等などは、車両が動いている間に動作させられる必要がある。そのような低電圧負荷は、バッテリパック１０４内の貯蔵された電荷から低電圧を供給するために別のＤＣ／ＤＣコンバータ１０５を必要とする。電気自動車内の低電圧負荷、例えば、方向指示灯、前照灯、ホーン等などは、バッテリパック１０４から、１つまたは複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１０５を介して、電流を供給される。
【0009】
一実施形態において、低電圧負荷は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０５を介して車両内のバッテリパック１０４から充電される低エネルギーバッテリから供給され得る。低エネルギーバッテリは、低電圧負荷に対して、必要とされる電流を供給し得る。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０５の他方のセットは、電圧レベルを低減するために使用され、車両内の部品の数、車両の電源システムの重量の増加につながり、車両内の空間不足、車両の組立ておよび有用性における障害、ならびに車両の全体的なコストの増加という結果になる。
【0010】
したがって、電力供給される装置、例えば、車両の静止条件と走行条件との両方の期間中に機能する車両などのオンボード充電器に一体化される、改善されたかつ効果的な双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ、に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の目的を踏まえて、本発明は、エネルギー貯蔵装置の充電および放電のために、組み合わされたパワートレインを用いる用途において、第１の電圧を第２の電圧に変換する双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを開示する。
【0012】
本発明の一目的は、電力供給される装置、例えば、一体化された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを有する車両のオンボード充電器に提供することである。本発明の一態様として、ＤＣ－ＤＣコンバータは、車両の走行条件中にアクティブであり、低電圧電気負荷に電力供給する。
【0013】
本発明の別の目的は、電力供給される装置、例えば、電源システムにおいて最小限の熱放散を有する車両の充電器内の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを提供することである。
【0014】
本発明の別の目的は、将来の電力供給される装置内の増加した電気負荷に応じるために、その電力レベルを増加させることができる充電器内の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを提供することである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】（先行技術）電源システムの既存の実装のブロック図を例示的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態による電源システムのブロック図を例示的に示す図である。
【図3A】本発明の一実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図3B】本発明の一実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図3C】本発明の一実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図3D】本発明の一実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図4A】本発明の別の実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図4B】本発明の別の実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図4C】本発明の別の実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図4D】本発明の別の実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図4E】本発明の別の実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの回路図を例示的に示す図である。
【図5】オンボード充電器において第１の電圧を第２の電圧に変換するための方法を描くフローチャートを例示的に示す図である。
【図6】本発明の一実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの動作のステップを描くフローチャートを例示的に示す図である。
【図7】本発明の別の実施形態による双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの動作のステップを描くフローチャートを例示的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
詳細な説明が、添付の図面を参照して記載される。同じ番号が、同様の特徴および構成要素を参照するために、図面全体にわたって使用される。
【0017】
本明細書において開示される本発明は、エネルギー貯蔵装置、例えば、電力供給される装置内のバッテリパックの充電および放電のために双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを有する組み合わされたパワートレインに関する。より詳細には、電力供給されるユニットのオンボード充電器に一体化された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータが開示される。
【0018】
一実施形態において、第１の電圧を第２の電圧に変換するための双方向ＤＣ－ＤＣコンバータが、図２における開示される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、一次回路と、変圧器と、高電圧電源と、低電圧電源とを備える。一次回路は、第１の電圧、すなわち、力率補正（ＰＦＣ）段の出力を電気的に受け取る。変圧器は、一次側の一次回路を二次側の整流回路に磁気的に結合する。高電圧電源は、１つまたは複数の高電圧負荷に高電圧を供給するための整流回路に電気的に接続される。低電圧電源は、１つまたは複数の低電圧負荷に第２の電圧を供給するための二次回路を通じて高電圧電源に電気的に結合される。高電圧電源は、図３Ａ～図３Ｄおよび図４Ａ～図４Ｅの詳細な説明において開示されているような双方向ＤＣ－ＤＣコンバータの同じ構成要素を使用して、低電圧電源を充電する。
【0019】
本発明の別の実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを有する電力供給される装置のオンボード充電器が、図２に例示的に示されるように開示される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、第１の電圧を第２の電圧に変換して、１つまたは複数の高電圧負荷および１つまたは複数の低電圧負荷に供給する。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータは、電力供給される装置の静止条件および／または走行条件中に動作可能である。
【0020】
図２は、本発明の一実施形態による電源システム２００の例示的な実装のブロック図を示す。電力供給される装置の電源システム２００は、オンボード充電器１０１と、１つまたは複数の再充電可能なバッテリパック１０４と、低電圧電源、すなわち、二次バッテリ２０２とを含む。図示される電源システム２００は、バッテリパック１０４の充電、および二次バッテリ２０２の充電に向けたバッテリパック１０４の放電のための組み合わされた回路である。オンボード充電器１０１は、整流器と、力率補正段１０２と、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１とを含む。オンボード充電器１０１は、ＡＣアウトレットに接続され得、ＡＣアウトレットは、次に、充電ステーションにおける電気グリッドに接続される。
【0021】
整流器は、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、力率補正段１０２は、力率を補正し、ＤＣ電圧を標準ＤＣ電圧に規制する。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、ＤＣ電圧のレベルをバッテリパック１０４によって必要とされるレベルに調整し、バッテリパック１０４を充電する。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、第１の電圧Ｖ１を第２の電圧Ｖ２に変換する。第１の電圧Ｖ１は、力率補正段１０２のＤＣ電圧出力である。第２の電圧Ｖ２は、二次バッテリ２０２の電圧である。車両のような電力供給される装置内の低電圧負荷は、方向指示灯、前照灯、ホーン等であり、同じ双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１を介してバッテリパック１０４から電流を供給される。車両が走行条件にある場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、バッテリパック１０４から低電圧を供給する。本発明においては、図１に例示的に示されるオンボード充電器１０１と比較して、低電圧電気負荷にＤＣ電圧を供給するためのＤＣ－ＤＣコンバータ１０５が完全に除去されており、改善されたデュアル負荷供給システムが効率的な手法で要件を満たすように構成されるので、部品数が低減される。一実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、電力供給される装置のオンボード充電器１０１のケーシング内に一体化される。一実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、オンボード充電器１０１のケーシングの外部に位置する。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の動作は、電源システム２００の制御ユニット２０３によって制御される。
【0022】
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の２つの動作モードは、力率補正段１０２のＤＣ電圧からのバッテリパック１０４の充電と、充電されたバッテリパック１０４による二次バッテリ２０２の充電とである。車両における本発明の実施形態に関して、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の２つの動作モードは、以下の通りである。電力供給される装置の静止条件において、電力供給される装置が、バッテリパック１０４を充電するためにプラグ接続される場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、オンボード充電器１０１に組み込まれた一方向ＤＣ－ＤＣコンバータ１０５として機能して、バッテリパック１０４を充電する。電力供給される装置が、走行条件にある場合または充電ステーションから切断されている場合、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、バッテリパック１０４からのバッテリ電圧を低電圧に規制し、補助電源として機能するために低電圧または二次バッテリ２０２に貯蔵する。二次バッテリ２０２は、負荷、例えば、ＬＥＤヘッドランプ、ホーン、サイドインジケータ、電子デバイスのため充電ポイント等などに供給する。
【0023】
それによって、電源システム２００を使用して、部品の数が低減され、必要とされる空間が低減または最適化される。さらに、電源システム２００全体の製造コストが低減される。また、付加的なＤＣ－ＤＣコンバータ１０５によって生成される熱が低減され、電力供給される装置内の付加的な電気部品および電子部品の故障に関与するリスクが、付加的なＤＣ－ＤＣコンバータ１０５の除去により低減される。さらに、オンボード充電器１０１に一体化された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１からの熱放散は、オンボード充電器１０１のアルミニウムケーシングによって処理され、冷却用の付加的なヒートシンクが回避される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、電力供給される装置における増加した負荷需要を満たすために、より高い電力レベルのために構成され得る。
【0024】
一実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、第１の電圧、すなわち、ＰＦＣ段１０２の出力を受け取る一次回路を備える。変圧器の一次側の第１の電圧は、二次側の整流回路に磁気的に結合される。バッテリパック１０４は、バッテリパック１０４を充電するための整流回路に電気的に接続され、後に、１つまたは複数の高電圧負荷、例えばトラクションモータなどに供給する。二次バッテリ２０２は、二次回路を通じてバッテリパック１０４に電気的に結合され、二次バッテリ２０２は、第２の電圧を低電圧負荷に供給する。
【0025】
一実施形態において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、図３Ａに例示的に示されるような絶縁型コンバータ、または図４Ａに例示的に示されるような非絶縁型コンバータであってよい。詳細な構造は、それぞれ図３Ｂ～図３Ｄおよび図４Ｂ～図４Ｅにおいて提供される。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の各実施形態の動作モードは、それぞれ図６および図７において提供される。
【0026】
図３Ａ～図３Ｄは、電源システム内の双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の一実施形態の回路図を例示的に示す。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、通常の走行条件中に、図２に例示的に示される補助二次バッテリ２０２を通じて、補助負荷、例えば、ホーン、計器群、方向指示灯、およびヘッドランプなどに低電圧を供給する絶縁型の一体化された降圧コンバータである。一次回路３００ａは、第１の電圧Ｖ１を電気的に受け取る、すなわち、一次回路は、規制された電圧源Ｖ１ ３０７に接続される。変圧器３００ｂは、一次側の一次回路３００ａを二次側の整流回路３００ｃに磁気的に結合する。高電圧電源、すなわち、バッテリパック１０４は、高電圧、例えば４８Ｖを高電圧負荷に供給するために整流回路３００ｃに電気的に接続される。二次バッテリ２０２は、低電圧負荷、例えば、ホーン、計器群、方向指示灯、およびヘッドランプなどに第２の電圧を供給するために、二次回路３００ｄを通じてバッテリパック１０４に電気的に結合される。
【0027】
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の一次回路３００ａは、電子スイッチＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３およびＱ４ ３０４のフルブリッジ構成である。整流回路３００ｃは、ダイオードＤ１ ３０８、Ｄ２ ３０９、Ｄ３ ３１１、およびＤ４ ３１０と、バッテリパック１０４に接続されたインダクタＬ１、Ｃ２、およびＱ５ ３０５を含むフィルタ回路とを含む。一次回路３００ａは、変圧器３００ｂの一次側にあり、整流回路３００ｃは、変圧器３００ｂの二次側にある。付加的なＭＯＳＦＥＴＱ５ ３０５ならびにダイオードＤ３ ３１１およびＤ４ ３１０を有する整流回路３００ｃは、変圧器３００ｂの二次側に同期整流を行う。二次回路３００ｄは、ゲート回路、例えば、バッテリパック１０４を二次バッテリ２０２に電気的に接続するＭＯＳＦＥＴスイッチ３０６などを含む。
【0028】
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の動作モードは、図３Ｂ～図３Ｄに例示的に示される。それぞれのスイッチング期間についてのＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３、およびＱ４ ３０４の動作は、オンボード充電器１０１の制御ユニット２０３によって制御される。制御ユニット２０３は、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３、およびＱ４ ３０４をＰＷＭモードにおいて動作させる。ＭＯＳＦＥＴＱ３ ３０３およびＱ４ ３０４は、デューティ５０％で、互いに位相を１８０度ずらして切り替えられ、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１およびＱ２ ３０２は、デューティ５０％で、互いに位相を１８０度ずらして切り替えられる。
【0029】
図３Ｂに例示的に示されるように、第１のスイッチング期間中に、ＭＯＳＦＥＴＱ３ ３０３およびＱ４ ３０４が導通する場合、正電圧が、変圧器３００ｂの一次巻線の点で示される端子に印加される。変圧器３００ｂの二次巻線の点で示される端子において同じ正極性を有する二次電圧が生成される。極性に応じて、変圧器３００ｂの二次側におけるダイオードＤ２ ３０９は、順方向にバイアスされ、電流は、二次側のインダクタＬ１およびダイオードＤ３ ３１１を通じて、図１に例示的に示されるようなバッテリパック１０４の方へ流れる。この第１のスイッチング期間中に、ダイオードＤ４ ３１０は、逆方向にバイアスされ、開回路のままである。Ｑ５ ３０５およびＱ６ ３０６へのゲート信号は、電源システム２００の制御ユニット２０３によって供給されないので、ＭＯＳＦＥＴＱ５ ３０５およびＱ６ ３０６は開回路である。第１のスイッチング期間中に、バッテリパック１０４が充電されている場合、ＭＯＳＦＥＴＱ５ ３０５およびＱ６ ３０６へのゲート信号は、制御ユニット２０３によって供給されず、二次バッテリ２０２までの回路は絶縁される。
【0030】
図３Ｃに例示的に示されるように、第２のスイッチング期間中に、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１およびＱ２ ３０２が導通する場合、負電圧が、変圧器３００ｂの点で示される端子に印加される。変圧器３００ｂの二次巻線の点で示される端子において、同じ負極性を有する二次電圧が生成される。極性に応じて、二次側におけるダイオードＤ１ ３０８は、順方向にバイアスされ、電流は、二次側のインダクタＬ１およびダイオードＤ３ ３１１を通じて、バッテリパック１０４の方へ流れる。この第２のスイッチング期間中に、ダイオードＤ４ ３１０は、逆方向にバイアスされ、開回路のままである。オンボード充電器１０１の制御ユニット２０３からのゲート信号が提供されないので、ＭＯＳＦＥＴＱ５ ３０５およびＱ６ ３０６も開回路である。バッテリパック１０４は、この期間中に充電を継続する。ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３、およびＱ４ ３０４は、より高い周波数で動作させられて、バッテリパック１０４を充電する。第１のスイッチング期間および第２のスイッチング期間中に、車両は、ＡＣ電源に接続され、規制された電圧は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１への入力として利用可能である。
【0031】
バッテリパック１０４が、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータを介して補助二次バッテリ２０２を充電するために放電する場合、図３Ｄに例示的に示されるモードがアクティブになる。電力供給される装置、例えば車両に関して、車両が走行条件にある場合、または静止条件にあり、かつ、充電のためにプラグ接続されていない場合、充電動作は発生していないので、図３Ｄに例示的に示されるモードがアクティブになる。このモード中に、ゲート信号を提供しないことによって、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３、およびＱ４ ３０４は開回路である。ＭＯＳＦＥＴＱ５ ３０５は、メイン降圧スイッチであり、ＭＯＳＦＥＴＱ６ ３０６は、制御ユニット２０３によって、このモード中は常にＯＮである。スイッチＱ５ ３０５のＯＮ時間中に、電流は、バッテリパック－Ｑ５－Ｌ１－Ｑ６－二次バッテリを通じて流れる。電流は、バッテリパック１０４から流れ、車両内の低電圧電気負荷および電子負荷に電力供給する二次バッテリ２０２を充電する。スイッチＱ５ ３０５のＯＦＦ時間中に、電流は、Ｌ１－Ｑ６－二次バッテリ－Ｄ４を通るその経路を完了する。
【0032】
したがって、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３、およびＱ４ ３０４を有する一次回路と、二次バッテリ２０２を有する二次回路との間が絶縁されている場合、バッテリパック１０４は充電し、一方で、二次バッテリ２０２は、変圧器３００ｂの一次側のフルブリッジ構成によって充電されない。すなわち、電力供給される装置が、充電のためにプラグ接続されている場合、バッテリパック１０４は充電し、電気負荷および電子負荷に電流を供給する。電力供給される装置、すなわち、車両が、充電から切断される場合、バッテリパック１０４は、二次バッテリ２０２を充電し、二次バッテリ２０２は、車両内の低電圧電気負荷および電子負荷に供給する。本発明の結果として、バッテリパック１０４の電圧をダウンコンバートして、低電圧電気負荷および電子負荷に供給する、別のＤＣ－ＤＣコンバータの必要性が除去される。したがって、バッテリパック１０４のような、１つまたは複数のオンボードエネルギー貯蔵装置を有する、電力供給される装置（例えば車両）は、電力供給される装置を外部充電器ユニットに接続することによって充電されることが可能であり、または、さらなる放電のために従来の電源ポイント、すなわち、改善された双方向ＤＣ－ＤＣ充電器２０１に直接プラグ接続されることも可能である。
【0033】
図４Ａ～図４Ｅは、本発明の別の実施形態による、車両のオンボード充電器１０１に一体化された双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の一実施形態の回路図を例示的に示す。図４Ａに例示的に示されるような双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、通常の車両走行用途のための補助二次バッテリ２０２を通じて、補助負荷、例えば、ホーン、計器群、方向指示灯、およびヘッドランプなどに供給する非絶縁型の一体化された降圧コンバータである。一次回路４００ａは、第１の電圧Ｖ１を電気的に受け取る、すなわち、一次回路は、規制された電圧源Ｖ１ ４０７に接続される。変圧器４００ｂは、一次側の一次回路４００ａを二次側の整流回路４００ｃに磁気的に結合する。高電圧電源、すなわち、バッテリパック１０４は、高電圧ＶＨＩＧＨ、例えば４８Ｖを高電圧負荷に供給するために整流回路４００ｃに電気的に接続される。二次バッテリ２０２は、低電圧負荷、例えば、ホーン、計器群、方向指示灯、およびヘッドランプなどに第２の電圧Ｖ２を供給するために二次回路４００ｄを通じてバッテリパック１０４に電気的に結合される。
【0034】
双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の一次回路４００ａは、付加的な二次巻線を有する、電子スイッチＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４のフルブリッジセンタータップ型変圧器構成である。そのような構成は、図２に例示的に示されるようなメインバッテリパック１０４を充電する間にも、メインバッテリパック１０４を充電しない間にも、図２に例示的に示されるような二次バッテリ２０２の充電を容易にする。整流回路４００ｃは、ダイオードＤ１ ４０８、Ｄ２ ４０９と、変圧器４００ｂの二次側をバッテリパック１０４に電気的に接続する、インダクタＬ１、Ｃ２、ならびにスイッチＱ５ ４０５およびＱ６ ４０６を含むフィルタ回路とを含む。一次回路４００ａは、変圧器４００ｂの一次側にあり、整流回路４００ｃは、変圧器４００ｂの二次側にある。二次回路４００ｄも、変圧器４００ｂの二次側にある。二次回路４００ｄは、一次回路４００ａおよび整流回路４００ｃに磁気的に結合されたブリッジ回路を備える。
【0035】
二次回路４００ｄは、４つの付加的なダイオードＤ３ ４１０、Ｄ４ ４１１、Ｄ５ ４１２、およびＤ６ ４１３を備える。一実施形態において、ダイオードＤ３ ４１０、Ｄ４ ４１１、Ｄ５ ４１２、およびＤ６ ４１３は、より良い制御のためにＭＯＳＦＥＴのような制御可能なスイッチと置換され得る。双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の動作モードは、図４Ｂ～図４Ｄに例示的に示される。それぞれのスイッチング期間のＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４の動作は、オンボード充電器１０１の制御ユニット２０３によって制御される。制御ユニット２０３は、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４をＰＷＭモードにおいて動作させる。
【0036】
図４Ｂに例示的に示されるように、電力供給される装置は、ＡＣ電源に接続され、規制された電圧Ｖ１は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１への入力として利用可能である。このモードにおいて、バッテリパック１０４および二次バッテリ２０２は、このモードにおいて規制された電圧Ｖ１を使用して充電する。ゲート信号が制御ユニット２０３によって印加される場合、ＭＯＳＦＥＴＱ３ ４０３およびＱ４ ４０４は導通する。ＭＯＳＦＥＴＱ３およびＱ４が導通する場合、正電圧が、変圧器４００ｂの点で示される端子に印加され、同じ正極性が、変圧器４００ｂの二次巻線の点で示される端子に印加される。極性に応じて、二次側のダイオードＤ２ ４０９は、順方向にバイアスされ、電流は、二次側インダクタＬ１を通じて流れて、バッテリパック１０４を充電する。変圧器４００ｂの付加的な第３の巻線の点で示される端子も、正極性を有する電圧を見て、対応するダイオードＤ３ ４１０およびＤ６ ４１３は、順方向にバイアスされ、二次バッテリ２０２がその１００％の充電状態（ＳＯＣ）に到達するまで、二次バッテリ２０２を充電し、停止する。ＭＯＳＦＥＴＱ５ ４０５およびＱ６ ４０６は、オンボード充電器１０１の制御ユニット２０３からゲート信号を提供しないことによって、開回路である。
【0037】
図４Ｃに例示的に示されるように、電力供給される装置は、ＡＣ電源に接続され、規制された電圧Ｖ１は、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１への入力として利用可能である。このモードにおいて、バッテリパック１０４および二次バッテリ２０２は、このモードにおいて規制された電圧Ｖ１を使用して充電する。ゲート信号が制御ユニット２０３によって印加される場合、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１およびＱ２ ４０２は導通する。ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１およびＱ２ ４０２が導通している場合、図４Ｃに示されるような変圧器４００ｂの点で示される端子は、負極性を有する電圧を見ることになり、同じ負極性が、変圧器４００ｂの二次巻線の点で示される端子において印加される。極性に応じて、二次側のダイオードＤ１は、順方向にバイアスされ、電流は、二次側インダクタＬ１を通じて流れて、バッテリパック１０４を充電する。図４Ｃに示されるような変圧器４００ｂの第３の付加的な巻線の点で示される端子も、負極性を有する電圧を見て、対応するダイオードＤ４ ４１１およびＤ５ ４１２は、順方向にバイアスされ、二次バッテリ２０２がその１００％のＳＯＣに到達するまで、二次バッテリ２０２を充電し、停止する。ＭＯＳＦＥＴＱ５ ４０５およびＱ６ ４０６も、制御ユニット２０３によってゲート信号を供給しないことによって、開回路である。
【0038】
バッテリパック１０４が放電して、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１を介して二次バッテリ２０２を充電する場合、図４Ｄに例示的に示されるモードがアクティブになる。電力供給される装置、例えば車両に関して、車両が走行条件にある場合、または車両が静止条件にあり、かつ、充電していない場合、図４Ｄに例示的に示されるモードがアクティブになる。このモードにおいて、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、メインバッテリパック１０４を電力源として使用することによって、プッシュプル式コンバータとして機能する。このモードにおいて、ＭＯＳＦＥＴＱ５ ４０５は、制御ユニット２０３によってＯＮにされ、電流は、バッテリ－Ｌ１ーＱ５の経路で流れる。電流の流れは、変圧器４００ｂの対応する二次巻線の点で示される端子において負極性を作る。さらに、負極性を有する電圧は、他のすべての点で示される端子において生成される。変圧器４００ｂの第３の付加的な巻線は、ダイオードＤ４ ４１１およびＤ５ ４１２を順方向にバイアスし、電流は、Ｄ４－二次バッテリ－Ｄ５の経路で二次バッテリに流れる。この時間中に、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４は、ゲート信号を供給しないことによって、開回路である。
【0039】
電力供給される装置が、走行条件にある場合、または静止条件にあり、かつ、充電していない場合、図４Ｅに例示的に示されるモードがアクティブになる。このモードにおいて、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、メインバッテリパック１０４を電力源として使用することによって、プッシュプル式コンバータとして機能する。このモードにおいて、ＭＯＳＦＥＴＱ６ ４０６は、制御ユニット２０３によってＯＮにされ、電流は、バッテリ－Ｌ１－Ｑ６によって定義される経路で流れる。電流の流れは、変圧器４００ｂの対応する二次巻線の点で示される端子において正極性を作り、それによって、他のすべての点で示される端子において正極性を作る。変圧器４００ｂの第３の付加的な巻線は、ダイオードＤ３ ４１０およびＤ６ ４１３を順方向にバイアスし、電流は、Ｄ６－二次バッテリ－Ｄ３の経路で二次バッテリ２０２に流れる。電流の流れは、車両内の低電圧電気負荷および電子負荷に電力供給する二次バッテリ２０２を充電する。この時間中に、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４は、ゲート信号を提供しないことによって、開回路である。したがって、トラクション用のバッテリパック１０４と低電圧負荷のための二次バッテリ２０２との両方が、一次回路４００ａのＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４のフルブリッジ構成によって充電される。
【0040】
図３Ａおよび図４Ａに例示的に示される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１は、ＤＣ電流を使用して二次バッテリ２０２の充電を容易にし、二次バッテリ２０２は、上述したような電力供給される装置の走行条件および／または静止条件において、電力供給される装置内の低電圧電気負荷および電子負荷に電力供給する。
【0041】
図５は、オンボード充電器１０１において第１の電圧を第２の電圧に変換するための方法を描くフローチャートを例示的に示す。ステップ５０１において、制御ユニット２０３と、図３Ａおよび図４Ａに例示的に示されるような双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１とが接続される。制御ユニット２０３は、ステップ５０２において、第１の電圧の利用可能性を決定する。第１の電圧の利用可能性に基づいて、制御ユニット２０３は、ステップ５０３において、高電圧電源、すなわち、バッテリパック１０４と、低電圧電源、すなわち、二次バッテリ２０２とのバッテリパラメータを感知する。感知されたバッテリパラメータに基づいて、制御ユニット２０３は、ステップ５０４において、図６および図７の詳細な説明において開示されるように、第１の電圧Ｖ１を高電圧ＶＨＩＧＨおよび第２の電圧Ｖ２に変換するために、一次回路３００ａまたは４００ａの構成要素、整流回路３００ｃまたは４００ｃ、および二次回路３００ｄまたは４００ｄにゲート信号を印加する。
【0042】
図６に例示的に示されるように第１の電圧Ｖ１を高電圧ＶＨＩＧＨに変換するために、制御ユニット２０３は、高電圧電源１０４の感知されたバッテリパラメータに基づいて、ゲート信号を一次回路３００ａに印加する。さらに、高電圧ＶＨＩＧＨを第２の電圧Ｖ２に変換することは、低電圧電源２０２の利用可能性を決定することと、高電圧電源１０４および低電圧電源２０２の感知されたバッテリパラメータに基づいて、整流回路３００ｃおよび二次回路３００ｄにゲート信号を印加することとを含む。
【0043】
図７に例示的に示されるように、高電圧電源１０４の感知されたバッテリパラメータに基づいて第１の電圧Ｖ１を高電圧ＶＨＩＧＨに変換するために、制御ユニット２０３は、低電圧電源２０２の利用可能性を決定する。さらに、制御ユニット２０３は、一次回路４００ａ、整流回路４００ｃ、および二次回路４００ｄにゲート信号を印加する。さらに、高電圧ＶＨＩＧＨを第２の電圧Ｖ２に変換するために、制御ユニット２０３は、低電圧電源２０２の利用可能性を決定し、高電圧電源１０４および低電圧電源２０２の感知されたバッテリパラメータに基づいて、整流回路４００ｃおよび二次回路４００ｄにゲート信号を印加する。
【0044】
図６は、図３Ａに例示的に示される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の一実施形態によって第１の電圧を第２の電圧に変換するためのステップを示すフローチャートを例示的に示す。オンボード充電器の制御ユニット２０３は、ステップ６０２において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１への入力電力が利用可能かどうかを決定する。入力電力が利用可能である場合、制御ユニット２０３は、ステップ６０３において、バッテリパック１０４のパラメータを感知する。制御ユニット２０３は、ステップ６０４において、バッテリパック１０４の充電状態（ＳＯＣ）が、バッテリパック１０４が充電される必要があることを意味する９９％未満であるかどうかを決定する。制御ユニット２０３は、ステップ６０５において、バッテリパック１０４の充電処理を開始する。制御ユニット２０３は、ステップ６０６において、図３Ａ～図３Ｄの詳細な説明において説明されるように、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ３０１、Ｑ２ ３０２、Ｑ３ ３０３、およびＱ４ ３０４にゲート信号を代替的に提供する。制御ユニット２０３は、バッテリパック１０４のＳＯＣが９９％よりも大きいかどうかを再び決定し、バッテリパック１０４の充電が完了したことを示す。
【0045】
バッテリパック１０４の充電が完了すると、バッテリパック１０４は、放電し、二次バッテリ２０２を充電することができる。制御ユニット２０３は、ステップ６０７において、二次バッテリ２０２が利用可能かどうかを決定する。二次バッテリ２０２が利用可能である場合、制御ユニット２０３は、ステップ６０８において、二次バッテリ２０２の充電を開始する。制御ユニット２０３は、次いで、ステップ６０９において、図３Ａ～図３Ｄの詳細な説明において説明されるように、Ｑ５ ３０５およびＱ６ ３０６にゲート信号を提供する。処理中に、制御ユニット２０３は、ステップ６１０において、バッテリパック１０４のＳＯＣが１０％未満であるかどうかを決定する。これが真である場合、制御ユニット２０３は、バッテリパック１０４の放電を中断し、バッテリパック１０４の充電を開始する。バッテリパック１０４のＳＯＣが、１０％以上である場合、制御ユニット２０３は、ステップ６１１において、二次バッテリ２０２のＳＯＣが９９％よりも大きいかどうかを決定する。真の場合、制御ユニット２０３は、二次バッテリ２０２の充電を停止する。偽の場合、制御ユニット２０３は、ＭＯＳＦＥＴＱ５ ３０５およびＱ６ ３０６を介してバッテリパック１０４からの二次バッテリ２０２の充電を継続する。
【0046】
図７は、図４Ａに例示的に示される双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１の一実施形態によって第１の電圧を第２の電圧に変換するためのステップを示すフローチャートを例示的に示す。制御ユニット２０３は、ステップ７０２において、双方向ＤＣ－ＤＣコンバータ２０１への入力電力、すなわち、Ｖ１ ４０７が利用可能であるかどうかを決定する。入力電力、すなわちＶ１ ４０７が、利用可能である場合、制御ユニット２０３は、ステップ７０３において、バッテリパック１０４のパラメータを感知する。制御ユニット２０３は、ステップ７０４において、バッテリパック１０４の充電状態（ＳＯＣ）が、バッテリパックが充電される必要があることを意味する９９％未満であるかどうかを決定する。はいの場合、制御ユニット２０３は、ステップ７０５において、二次バッテリ２０２が利用可能であるかどうかを決定する。
【0047】
二次バッテリ２０２が利用可能である場合、制御ユニット２０３は、バッテリパック１０４および二次バッテリ２０２の充電を開始する。制御ユニット２０３は、ステップ７０６において、図４Ａ～図４Ｅの詳細な説明において開示されるように、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４にゲート信号を代替的に提供する。したがって、ダイオードＤ２ ４０９、Ｄ６ ４１３、Ｄ３ ４１０、ならびにダイオードＤ１ ４０８、Ｄ４ ４１１、およびＤ５ ４１２は、順方向にバイアスされ、および逆方向にバイアスされる。二次バッテリ２０２が利用可能ではない場合、制御ユニット２０３は、ステップ７０６において、ＭＯＳＦＥＴＱ１ ４０１、Ｑ２ ４０２、Ｑ３ ４０３、およびＱ４ ４０４にゲート信号を代替的に提供し、それに応じて、ダイオードＤ１ ４０８およびＤ２ ４０９のみが順方向バイアスされ、逆方向にバイアスされる。
【0048】
しかしながら、入力電力、すなわちＶ１ ４０７が、利用可能ではない場合、制御ユニットは、ステップ７０８において、二次バッテリ２０２が利用可能であるかどうかを提供する。二次バッテリ２０２が利用可能である場合、制御ユニットは、ステップ７０９において、二次バッテリ２０２のパラメータを感知する。制御ユニット２０３は、ステップ７１０において、二次バッテリ２０２の充電状態（ＳＯＣ）が、二次バッテリ２０２が充電される必要があることを意味する９９％未満であるかどうかを決定する。はいの場合、制御ユニット２０３は、バッテリパック１０４から二次バッテリ２０２の充電を開始する。制御ユニット２０３は、ステップ７１１において、図３Ａ～図３Ｄの詳細な説明において説明されるように、Ｑ５ ４０５およびＱ６ ４０６にゲート信号を提供し、ダイオードＤ４ ４１０、Ｄ５ ４１３およびＤ３ ４１１、Ｄ６ ４１２は、それに応じて、順方向にバイアスされ、または逆方向にバイアスされる。処理中に、制御ユニット２０３は、ステップ７１２において、バッテリパック１０４のＳＯＣが１０％未満であるかどうかを決定する。これが真である場合、制御ユニット２０３は、バッテリパック１０４の放電を中断し、バッテリパック１０４の充電を開始する。バッテリパック１０４のＳＯＣが１０％以上である場合、制御ユニット２０３は、ステップ７１０において、二次バッテリ２０２のＳＯＣが９９％以上であるかどうかを決定する。真の場合、制御ユニット２０３は、二次バッテリ２０２の充電を停止する。偽の場合、制御ユニット２０３は、ＭＯＳＦＥＴＱ５ ４０５およびＱ６ ４０６を介してバッテリパック１０４から二次バッテリ２０２の充電を継続する。
【0049】
改善例および変形例が、本発明の範囲から逸脱せずに、本明細書に組み込まれ得る。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】