(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】2023-12-19
(54)【発明の名称】動力電池の充電方法、充電装置と充電システム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20231212BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 302C
H02J7/02 J
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023534400
(86)(22)【出願日】2021-09-18
(85)【翻訳文提出日】2023-06-06
(86)【国際出願番号】 CN2021119362
(87)【国際公開番号】W WO2023039888
(87)【国際公開日】2023-03-23
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513196256
【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００
(74)【代理人】
【識別番号】100159329
【弁理士】
【氏名又は名称】三縄 隆
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】蔡 金博
(72)【発明者】
【氏名】▲婁▼ 其▲棟▼
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼ ▲偉▼
【テーマコード（参考）】
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G503AA04
5G503BA04
5G503BB01
5G503GB03
(57)【要約】
本出願の実施例は、充電効率を向上させることができる動力電池の充電方法と充電装置を提供する。この充電方法は、充電装置に用いられ、この充電装置は、並列に接続されるＮ個のエネルギー貯蔵ユニットを含み、ここで、各エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵電池と、前記エネルギー貯蔵電池と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、この充電装置の各充電周期は、動力電池を充電する段階と、動力電池がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットへ放電する段階とを含む。この充電方法は、放電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータを取得することと、第一のパラメータに基づいて各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を決定することであって、この第一の電流が、このエネルギー貯蔵電池の第一のパラメータに反比例することと、この第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第一の電流を送ることで、このエネルギー貯蔵電池がこの第一のＤＣ／ＤＣコンバータを介して、第一の電流に従って動力電池により放出される電力量を受け取るようにすることとを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
動力電池の充電方法であって、充電装置に用いられ、前記充電装置は、並列に接続されるＮ個のエネルギー貯蔵ユニットを含み、前記各エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵電池と、前記エネルギー貯蔵電池と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、前記充電装置の各充電周期は、前記動力電池を充電する段階と、前記動力電池が前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットへ放電する段階とを含み、Ｎは、１よりも大きい正整数であり、前記充電方法は、
前記放電する段階で、前記各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得することと、
前記第一のパラメータに基づき、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を決定することであって、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流が、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のパラメータに反比例することと、
前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第一の制御信号を送信することであって、前記第一の制御信号が、前記第一の電流を出力するように前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、前記第一の電流に従って前記動力電池により放出される電力量を受け取るようにするために用いられることとを含む、ことを特徴とする動力電池の充電方法。
【請求項2】
前記方法は、前記充電する段階で、前記各エネルギー貯蔵ユニットの前記第一のパラメータを取得することと、
前記第一のパラメータに基づき、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流を決定することであって、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流が、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のパラメータに比例することと、
前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第二の制御信号を送信することであって、前記第二の制御信号が、前記第二の電流を出力するように前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、前記第二の電流に従って前記動力電池へ充電するようにするために用いられることとをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の充電方法。
【請求項3】
前記各エネルギー貯蔵ユニットの前記第一のパラメータは、前記各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の充電状態ＳＯＣと、
前記各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、
前記各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧と、のうちの少なくとも一つのパラメータを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充電方法。
【請求項4】
前記充電装置は、隔離ユニットをさらに含み、前記隔離ユニットは、前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと前記動力電池との間に接続され、前記隔離ユニットは、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュールとを含み、Ｍは、２以上の正整数であり、前記充電方法は、
前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続するように前記スイッチモジュールを制御することで、前記隔離ユニットが前記動力電池に出力する電圧を、前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電圧のＭ倍に等しくすること、又は、
前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続するように前記スイッチモジュールを制御することで、前記隔離ユニットが前記動力電池に出力する電流を、前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電流のＭ倍に等しくすることをさらに含む、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充電方法。
【請求項5】
前記充電装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータをさらに含み、前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、前記動力電池と交流電源との間に接続され、それによって前記交流電源は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを介して前記動力電池へ充電する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の充電方法。
【請求項6】
動力電池の充電装置であって、並列に接続されるＮ個のエネルギー貯蔵ユニットを含み、前記各エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵電池と、前記エネルギー貯蔵電池と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、前記充電装置の各充電周期は、前記動力電池を充電する段階と、前記動力電池が前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットへ放電する段階とを含み、Ｎは、１よりも大きい正整数であり、前記制御モジュールは、
前記放電する段階で、前記各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得すること、
前記第一のパラメータに基づき、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を決定することであって、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流が、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のパラメータに反比例すること、
前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第一の制御信号を送信することであって、前記第一の制御信号が、前記第一の電流を出力するように前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、前記第一の電流に従って前記動力電池により放出される電力量を受け取るようにするために用いられることに用いられる、ことを特徴とする動力電池の充電装置。
【請求項7】
前記制御モジュールはさらに、前記充電する段階で、前記各エネルギー貯蔵ユニットの前記第一のパラメータを取得すること、
前記第一のパラメータに基づき、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流を決定することであって、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流が、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のパラメータに比例すること、及び、
前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第二の制御信号を送信することであって、前記第二の制御信号が、前記第二の電流を出力するように前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、前記各エネルギー貯蔵ユニットにおける前記第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、前記第二の電流に従って前記動力電池へ充電するようにするために用いられることに用いられる、ことを特徴とする請求項６に記載の充電装置。
【請求項8】
前記各エネルギー貯蔵ユニットの前記第一のパラメータは、前記各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の充電状態ＳＯＣと、
前記各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、
前記各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧と、のうちの少なくとも一つのパラメータを含む、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の充電装置。
【請求項9】
前記充電装置は、隔離ユニットをさらに含み、前記隔離ユニットは、前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと前記動力電池との間に接続され、前記隔離ユニットは、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュールとを含み、Ｍは、２以上の正整数であり、前記制御モジュールはさらに、
前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続するように前記スイッチモジュールを制御することで、前記隔離ユニットが前記動力電池に出力する電圧を、前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電圧のＭ倍に等しくすること、又は、
前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続するように前記スイッチモジュールを制御することで、前記隔離ユニットが前記動力電池に出力する電流を、前記Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電流のＭ倍に等しくすることに用いられる、ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項10】
前記充電装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータをさらに含み、前記ＡＣ／ＤＣコンバータは、前記動力電池と交流電源との間に接続され、それによって前記交流電源は、前記ＡＣ／ＤＣコンバータを介して前記動力電池へ充電する、ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項11】
請求項１から５のいずれか１項に記載の充電方法を実行するためのプロセッサを含む、ＥＭＳ。
【請求項12】
充電システムであって、動力電池と、
請求項６から１０のいずれか１項に記載の充電装置とを含み、前記充電装置は、前記動力電池へ充電するために用いられ、前記各充電周期は、前記動力電池を充電する段階と、前記動力電池が放電する段階とを含む、ことを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、電池技術分野に関し、特に動力電池の充電方法、充電装置と充電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
再生不可能エネルギーの消費及び環境保護に対する切実な需要に伴い、充電可能な電池を動力源として使用する新エネルギー電気自動車は、急速に発展している。現在、動力電池を交互に充電・放電する方式を採用し、動力電池に対する急速充電を実現することができ、ここで、放電中、動力電池により放出される電力量を受け取るためのエネルギー貯蔵ユニットを設置することができる。しかしながら、動力電池への充電中、往々にしてエネルギー貯蔵ユニットの容量などの要因によって、動力電池の充電効率がこれ以上向上できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本出願の実施例は、動力電池の充電効率を向上させることができる動力電池の充電方法、充電装置と充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
第一の態様によれば、本出願は、充電装置に用いられる動力電池の充電方法を提供する。この充電装置は、並列に接続されるＮ個のエネルギー貯蔵ユニットを含み、ここで、各エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵電池と、前記エネルギー貯蔵電池と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含む。充電装置の各充電周期は、動力電池を充電する段階と、動力電池がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットへ放電する段階とを含み、Ｎは、１よりも大きい正整数である。充電方法は、放電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得することと、この第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を決定することであって、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流が、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに反比例することと、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第一の制御信号を送信することであって、この第一の制御信号が、第一の電流を出力するように第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、第一の電流に従って動力電池により放出される電力量を受け取るようにするために用いられることとを含む。
【0005】
本出願の実施例は、交互に充放電する方式に基づいて動力電池に対する急速充電を実現し、充電装置が、並列に接続される複数のエネルギー貯蔵ユニットを含み、且つ各エネルギー貯蔵ユニットが、エネルギー貯蔵電池と、それと接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含むため、各第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制御することによって、動力電池が各エネルギー貯蔵ユニットへ放電する電力量を調節することができ、例えば、エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータに基づいて各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を調節し、それが第一のパラメータに反比例するようにすることによって、各エネルギー貯蔵ユニットにより受け取られた電力量をその現在の電力量にマッチングさせ、各エネルギー貯蔵ユニット間にエネルギーミスマッチの問題の発生を回避することによって、各エネルギー貯蔵ユニットの容量に対する十分な利用を実現し、各エネルギー貯蔵ユニットは、動力電池により放出される電力量をより効果的に受け取り、動力電池の充電効率を向上させることができる。
【0006】
一つの可能な実施例では、上記充電方法は、充電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得することと、この第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流を決定することであって、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流が、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに比例することと、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第二の制御信号を送信することであって、第二の制御信号が、第二の電流を出力するように第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、第二の電流に従って動力電池へ充電するようにするために用いられることとをさらに含む。
【0007】
上記実施例では、動力電池へ充電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流が第一のパラメータに比例するように調節することで、各エネルギー貯蔵ユニットにより提供される電力量を、その現在の電力量によりマッチングさせ、さらに各エネルギー貯蔵電池の容量に対する十分な利用を実現し、動力電池の充電効率を向上させることができる。
【0008】
一つの可能な実施例では、上記各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータは、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）と、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧とのうちの少なくとも一つのパラメータを含む。
【0009】
上記実施例では、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在のＳＯＣと、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧とのうちの少なくとも一つを第一のパラメータとして選択することによって、エネルギー貯蔵電池の現在の容量状態をより直接的に表すことによって、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を決定することができる。
【0010】
一つの可能な実施例では、上記充電装置は、隔離ユニットをさらに含む。この隔離ユニットは、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと動力電池との間に接続され、隔離ユニットは、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュールとを含み、Ｍは、２以上の正整数である。
【0011】
一つの可能な実施例では、上記充電方法は、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続するようにスイッチモジュールを制御することで、隔離ユニットが動力電池に出力する電圧を、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電圧のＭ倍に等しくすること、又は、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続するようにスイッチモジュールを制御することで、隔離ユニットが動力電池に出力する電流を、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電流のＭ倍に等しくすることをさらに含む。
【0012】
上記実施例は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと動力電池との間に接続される隔離ユニットをさらに提供し、この隔離ユニットは、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュールとを含む。このスイッチモジュールを制御することで、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間の接続方式を変えることによって、隔離ユニットの出力側電圧と出力側電流とに対する調節を実現することができる。ここで、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間を直列に接続するようにこの隔離ユニットのスイッチモジュールを制御する場合、充電装置による動力電池への大電圧充電を実現することができ、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間を並列に接続するようにこの隔離ユニットのスイッチモジュールを制御する場合、充電装置による動力電池への大電流充電を実現することができる。
【0013】
一つの可能な実施例では、上記充電方法における充電装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータをさらに含み、このＡＣ／ＤＣコンバータは、動力電池と交流電源との間に接続され、それによって交流電源が、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して動力電池へ充電する。
【0014】
上記実施例では、動力電池と交流電源との間にＡＣ／ＤＣコンバータがさらに接続され、このＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電源により出力される交流電力を安定している直流電力に変換して、動力電池を充電することができる。エネルギー貯蔵電池と交流電源とが同時に動力電池へ充電する場合、動力電池の充電時間長を短縮し、充電効率をさらに向上させることができる。
【0015】
第二の態様によれば、本出願の実施例は、動力電池の充電装置をさらに提供し、この充電装置は、並列に接続されるＮ個のエネルギー貯蔵ユニットを含み、ここで、各エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵電池と、エネルギー貯蔵電池と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含み、充電装置の各充電周期は、動力電池を充電する段階と、動力電池がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットへ放電する段階とを含み、Ｎは、１よりも大きい正整数である。上記制御モジュールは、放電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得すること、第一のパラメータに基づいて、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を決定することであって、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流が、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに反比例すること、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第一の制御信号を送信することであって、この第一の制御信号が、第一の電流を出力するように第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、第一の電流に従って動力電池により放出される電力量を受け取るようにするために用いられることに用いられる。
【0016】
本出願の実施例は、交互に充放電する方式に基づいて動力電池に対する急速充電を実現し、充電装置が、並列に接続される複数のエネルギー貯蔵ユニットを含み、且つ各エネルギー貯蔵ユニットが、エネルギー貯蔵電池と、それと接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含むため、各第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制御することによって、動力電池が各エネルギー貯蔵ユニットへ放電する電力量を調節することができ、例えば、エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータに基づいて各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を調節し、それが第一のパラメータに反比例するようにすることによって、各エネルギー貯蔵ユニットにより受け取られた電力量をその現在の電力量にマッチングさせ、各エネルギー貯蔵ユニット間にエネルギーミスマッチの問題の発生を回避することによって、各エネルギー貯蔵ユニットの容量に対する十分な利用を実現し、各エネルギー貯蔵ユニットは、動力電池により放出される電力量をより効果的に受け取り、動力電池の充電効率を向上させることができる。
【0017】
一つの可能な実施例では、上記制御モジュールはさらに、充電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得すること、この第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流を決定することであって、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流が、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに比例すること、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第二の制御信号を送信することであって、この第二の制御信号が、第二の電流を出力するように第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、第二の電流に従って動力電池へ充電するようにするために用いられることに用いられる。
【0018】
上記実施例では、動力電池へ充電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がエネルギー貯蔵電池の現在の電力量に比例するように調節することで、各エネルギー貯蔵ユニットにより提供される電力量を、その現在の電力量によりマッチングさせ、さらに各エネルギー貯蔵電池の容量に対する十分な利用を実現し、動力電池の充電効率を向上させることができる。
【0019】
一つの可能な実施例では、上記各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータは、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在のＳＯＣと、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧とのうちの少なくとも一つのパラメータを含む。
【0020】
上記実施例では、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在のＳＯＣと、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧とのうちの少なくとも一つを第一のパラメータとして選択することによって、エネルギー貯蔵電池の現在の容量状態をより直接的に表すことによって、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を決定することができる。
【0021】
一つの可能な実施例では、上記充電装置は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと動力電池との間に接続される隔離ユニットをさらに含む。隔離ユニットは、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュールとを含み、Ｍは、２以上の正整数である。上記制御モジュールはさらに、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続するようにスイッチモジュールを制御することで、隔離ユニットが動力電池に出力する電圧を、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電圧のＭ倍に等しくすること、又は、前記Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続するようにスイッチモジュールを制御することで、隔離ユニットが動力電池に出力する電流を、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電流のＭ倍に等しくすることに用いられる。
【0022】
上記実施例は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと動力電池との間に接続される隔離ユニットをさらに提供し、この隔離ユニットは、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュールとを含む。このスイッチモジュールを制御することで、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間の接続方式を変えることによって、隔離ユニットの出力側電圧と出力側電流に対する調節を実現することができる。ここで、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間を直列に接続するようにこの隔離ユニットのスイッチモジュールを制御する場合、充電装置による動力電池への大電圧充電を実現することができ、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間を並列に接続するようにこの隔離ユニットのスイッチモジュールを制御する場合、充電装置による動力電池への大電流充電を実現することができる。
【0023】
一つの可能な実施例では、上記充電装置は、ＡＣ／ＤＣコンバータをさらに含み、このＡＣ／ＤＣコンバータは、動力電池と交流電源との間に接続され、それによって交流電源が、ＡＣ／ＤＣコンバータを介して動力電池へ充電する。
【0024】
上記実施例では、動力電池と交流電源との間にＡＣ／ＤＣコンバータがさらに接続され、このＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電源により出力される交流電力を安定している直流電力に変換して、動力電池を充電することができる。エネルギー貯蔵電池と交流電源とが同時に動力電池へ充電する場合、動力電池の充電時間長を短縮し、充電効率をさらに向上させることができる。
【0025】
第三の態様によれば、本出願の実施例は、上記のような第一の態様と第一の態様のいずれか一つの可能な実施例における方法とを実行するためのプロセッサを含むＥＭＳを提供する。
【0026】
第四の態様によれば、本出願の実施例は、充電システムを提供し、この充電システムは、動力電池と、上記第二の態様又は第二の態様のいずれか一つの可能な実施例における充電装置とを含み、この充電装置は、動力電池へ充電するために用いられ、ここで、各充電周期は、動力電池を充電する段階と、動力電池が放電する段階とを含む。
【0027】
本出願の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下は、本出願の実施例に使用される必要のある図面を簡単に紹介し、自明なことに、以下に記述された図面は、ただ本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本出願の一実施例の充電システムの構造概略図である。
【図2】本出願の一実施例の充電周期概略図である。
【図3】本出願の一実施例の充電装置の構造概略図である。
【図4】本出願の一実施例の充電方法のフローチャートである。
【図5】本出願の別の実施例の充電方法のフローチャートである。
【図6】本出願の別の実施例の充電装置の構造概略図である。
【図7】本出願のまた別の実施例の充電装置の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下では、図面と実施例を結び付けながら、本出願の実施の形態をさらに詳細に記述する。以下では、実施例の詳細な記述と図面とは、例示的に本出願の原理を説明するためのものであるが、本出願の範囲を制限するためのものではなく、即ち本出願は、記述された実施例に限らない。
【0030】
本出願の記述において、説明すべきこととして、特に断りのない限り、「複数の」の意味は、二つ以上であり、用語である「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などにより指示される方位又は位置関係は、本出願の記述の便宜上及び記述の簡略化のためのものに過ぎず、言及された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成して操作しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本出願に対する制限と理解されるべきではない。なお、用語である「第一」、「第二」、「第三」などは、記述の目的のみで用いられるものであり、相対的な重要性を指示又は暗示すると理解すべきではない。
【0031】
下記記述に出現された方位詞は、いずれも図に示す方向であり、本出願の具体的な構造を限定するものではない。本出願の記述において、さらに説明すべきこととして、特に明確に規定、限定されていない限り、用語である「取り付け」、「繋がり」、「接続」は、広義に理解されるべきであり、例えば固定的な接続であってもよく、取り外し可能な接続、又は一体的な接続であってもよく、直接的な繋がりであってもよく、中間媒体による間接的な繋がりであってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本出願における具体的な意味を理解することができる。
【0032】
新エネルギー分野では、動力電池は、電力消費装置、例えば、車両、船舶又は宇宙航空機などの主な動力源とすることができるが、エネルギー貯蔵電池は、電力消費装置の充電源とすることができ、両者の重要性は、言うまでもない。例示であって限定的ではないが、いくつかの応用シナリオにおいて、動力電池は、電力消費装置における電池であってもよく、エネルギー貯蔵電池は、充電装置における電池であってもよい。
【0033】
図１は、本出願の実施例に適用される充電システムの構造概略図を示した。
【0034】
図１に示すように、この充電システム１０は、充電装置１００と、電池システム２００とを含んでもよい。選択的に、電池システム２００は、電気自動車（純電気自動車と、プラグインハイブリッド電気自動車とを含む）における電池システム又は他の応用シナリオにおける電池システムであってもよい。
【0035】
選択的に、電池システム２００には、少なくとも一つの電池パック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）が設置されてもよく、この少なくとも一つの電池パックの全体は、動力電池２１０と総称されてもよい。電池の種類から言えば、この動力電池２１０は、いずれかタイプの電池であってもよく、リチウムイオン電池、リチウム金属電池、リチウム硫黄電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、又はリチウム空気電池などを含むが、それらに限らない。電池の規模から言えば、本出願の実施例における動力電池２１０は、電池コア／電池セル（ｃｅｌｌ）であってもよく、電池モジュール又は電池パックであってもよく、ここで、電池モジュール又は電池パックは、いずれも複数の電池によって直並列に接続されて形成されてもよい。本出願の実施例において、動力電池２１０の具体的なタイプと規模に対して、いずれも具体的に限定しない。
【0036】
なお、この動力電池２１０をインテリジェントに管理・メンテナンスし、電池の過充電と過放電を防ぎ、電池の耐用年数を延長するために、電池システム２００には、一般的に、動力電池２１０の状態をモニタリングするための電池管理システム（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）２２０がさらに設置される。選択的に、このＢＭＳ ２２０は、動力電池２１０と集積して同一の機器又は装置に設置されてもよく、又は、このＢＭＳ ２２０は、独立した機器／装置として動力電池２１０の外に設置されてもよい。
【0037】
具体的には、充電装置１００は、電池システム２００における動力電池２１０のために電気エネルギーを補充する装置である。
【0038】
選択的に、本出願の実施例における充電装置１００は、通常の充電スタンド、スーパー充電スタンド、ビークルツーグリッド（ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ ｇｒｉｄ、Ｖ２Ｇ）モードをサポートする充電スタンド、又は電池を充電できる充電装置又は機器などであってもよい。本出願の実施例は、充電装置１００の具体的なタイプと具体的な応用シナリオに対して限定しない。
【0039】
選択的に、図１に示すように、充電装置１００は、電線３００を介して動力電池２１０に接続され、且つ通信線４００を介してＢＭＳ ２２０に接続されてもよい。ここで、通信線４００は、充電装置１００とＢＭＳ ２２０との間の情報インタラクションを実現するために用いられる。
【0040】
例として、この通信線４００は、コントローラエリアネットワーク（ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ、ＣＡＮ）通信バス又はデイジーチェーン（ｄａｉｓｙ ｃｈａｉｎ）通信バスを含むが、それらに限らない。
【0041】
選択的に、充電装置１００は、通信線４００を介してＢＭＳ ２２０と通信することができるほか、無線ネットワークを介してＢＭＳ ２２０と通信することができる。本出願の実施例は、充放電装置とＢＭＳ ２２０の通信タイプに対して具体的に限定しない。
【0042】
従来の充電方式を採用して動力電池２１０を持続的に充電する場合、持続的な充電プロセスにおけるリチウムイオンの電池負極における蓄積に制限され、充電電流も制限されるため、持続的な大電流を利用して電池への急速充電を実現することができない。動力電池２１０の急速充電を実現するために、本出願の実施例において、動力電池２１０を交互に充電・放電する方式を採用し、動力電池２１０の急速充電を実現する。
【0043】
例えば、図２に示すように、一つの充電周期Ｔは、動力電池２１０を充電する段階と、動力電池２１０が放電する段階とを含む。ここで、動力電池２１０を充電する段階で、充電電流は、＋Ｉ１であり、動力電池２１０が放電する段階で、充電電流は、－Ｉ２である。動力電池２１０を大電流で充電した後、動力電池２１０が放電して、充電中に動力電池２１０の負極に蓄積されるリチウムイオンを放出することによって、動力電池２１０にリチウム析出、発熱などの状況の発生を回避するため、その後に大電流を再び利用して動力電池２１０を充電することによって、動力電池２１０への急速充電を実現することができる。
【0044】
本出願の実施例の充電装置１００には、動力電池２１０により放電段階で放出される電力量を受け取るためのエネルギー貯蔵ユニットが設置される。このエネルギー貯蔵ユニットは、例えばエネルギー貯蔵電池であり、エネルギー貯蔵電池の容量は、動力電池２１０により放出されることができる電力量に直接に影響を及ぼす。エネルギー貯蔵電池の容量を向上させるために、このエネルギー貯蔵電池は、大量の電池コアを含んでもよく、大量の電池コアが直列に接続されている場合、電池コアの整合性が比較的に悪ければ、そのうちの個別の電池コアの故障は、エネルギー貯蔵電池全体の故障を招き、動力電池２１０の充電に直接に影響を及ぼす。充電する信頼性を向上させるために、これらの電池コアを別々に複数のエネルギー貯蔵電池に設置し、即ち複数のエネルギー貯蔵電池を採用して動力電池２１０により放出される電力量を同時に受け取ることができる。このように、そのうちのあるエネルギー貯蔵電池における電池コアが故障した場合、一定の方式で、例えば、このエネルギー貯蔵電池をバイパスすることで、動力電池２１０の充電に影響を与えず、充電する信頼性を向上させることができる。
【0045】
複数のエネルギー貯蔵電池は、並列に接続されることができ、動力電池２１０が並列に接続される複数のエネルギー貯蔵電池に同時に放電する場合、異なるエネルギー貯蔵電池と動力電池２１０との間の線路、例えば、母線線路の長さなどが異なっていることによって、動力電池２１０が各エネルギー貯蔵電池に電気エネルギーを伝送するプロセスにおける電気エネルギーの損失が異なるため、動力電池２１０がこれらの複数のエネルギー貯蔵電池に放出する電力量は、異なる。例えば、動力電池２１０との間の線路距離が比較的に大きいエネルギー貯蔵電池に対し、線路損失による電圧損失が比較的に大きく、動力電池２１０がこのエネルギー貯蔵ユニットへ放電する電圧が小さくなり、そうすると、一定時間内に、動力電池２１０がこのエネルギー貯蔵電池に放出する電力量は、少なくなり、逆に、動力電池２１０との間の線路距離が比較的に小さいエネルギー貯蔵電池に対し、線路損失による電圧損失が比較的に小さく、そうすると、同じ時間内に、動力電池２１０がこのエネルギー貯蔵電池に放出する電力量は多くなる。このように、各エネルギー貯蔵電池間にエネルギーミスマッチの問題が発生する可能性があり、動力電池２１０との間の線路距離が比較的に小さいエネルギー貯蔵電池が持続的な充電中に電力量が多くなり、動力電池２１０との間の線路距離が比較的に大きいエネルギー貯蔵電池が持続的な充電中に電力量が少なくなることによって、並列に接続される各エネルギー貯蔵電池間にエネルギーミスマッチが発生する。
【0046】
同様に、並列に接続される複数のエネルギー貯蔵電池が動力電池２１０を同時に充電する場合、線路損失などの要因も同じ問題を招き、例えば、動力電池２１０との間の線路距離が比較的に大きいエネルギー貯蔵電池に対し、線路損失による電圧損失が比較的に大きく、このエネルギー貯蔵電池が動力電池へ充電する電圧は、それに応じて小さくなり、動力電池へ充電する電力量は、少なくなり、逆に、動力電池２１０との間の線路距離が比較的に小さいエネルギー貯蔵電池に対し、線路損失による電圧損失が比較的に小さく、このエネルギー貯蔵電池が動力電池へ充電する電力量は、比較的に大きくなる。このままでいけば、各エネルギー貯蔵電池間にエネルギーミスマッチの問題が発生する可能性がある。
【0047】
これらの複数のエネルギー貯蔵電池間がバケツ原理に従うため、そのうちのあるエネルギー貯蔵電池が満充電に達した場合、安全性を保証するために、動力電池２１０によるエネルギー貯蔵電池への放電は、それによって終了する。これで分かるように、各エネルギー貯蔵電池間のエネルギーミスマッチは、動力電池２１０と複数のエネルギー貯蔵ユニットとの間の電力量伝送効率に影響を与え、エネルギー貯蔵電池の容量が十分に利用されることができないため、動力電池２１０の充電効率は、これ以上向上できない。
【0048】
そのために、本出願の実施例は、電池充電の方案を提案し、第一のＤＣ／ＤＣコンバータが各エネルギー貯蔵電池の充電電流と放電電流を制御するように設置することで、各エネルギー貯蔵電池により受け取られ、放出される電力量をその現在の容量にマッチングさせ、各エネルギー貯蔵電池間のエネルギーミスマッチを回避し、動力電池の充電効率を向上させる。
【0049】
図３は、本出願の実施例の充電装置１００の構造概略図を示した。充電装置１００は、充電スタンド又は充電機であってもよく、他のタイプの移動充電装置であってもよく、ここで限定しない。
【0050】
充電装置１００は、並列に接続されるＮ個のエネルギー貯蔵ユニット、例えばエネルギー貯蔵ユニット１１０、エネルギー貯蔵ユニット１２０などを含んでもよく、Ｎは、１よりも大きい正整数である。ここで、充電装置１００の各充電周期は、動力電池２１０を充電する段階と、動力電池２１０がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットへ放電する段階とを含む。
【0051】
図３に示すように、各エネルギー貯蔵ユニットは、エネルギー貯蔵電池と、このエネルギー貯蔵電池と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含む。例えば、エネルギー貯蔵ユニット１１０は、エネルギー貯蔵電池１１１と、エネルギー貯蔵電池１１１と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２とを含み、エネルギー貯蔵ユニット１２０は、エネルギー貯蔵電池１２１と、エネルギー貯蔵電池１２１と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２とを含む。
【0052】
具体的には、各エネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池は、このエネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータの第一のＤＣ側、即ちポートＡとポートＢとの位置する側に直列に接続され、ここで、各第一のＤＣ／ＤＣコンバータのポートＡは、母線２３０に接続され、ポートＢは、対応するエネルギー貯蔵電池の一つの電極と繋がる。第一のＤＣ／ＤＣコンバータが作動している場合、第一のＤＣ／ＤＣコンバータを介してエネルギー貯蔵電池に到着する電流は、一定値である。
【0053】
各エネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池は、このエネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータの第二のＤＣ側、即ちポートＣとポートＤとの位置する側に並列に接続され、ここで、第一のＤＣ／ＤＣコンバータのポートＣとポートＤとは、エネルギー貯蔵電池の二つの電極にそれぞれ接続されている。図３に示すように、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１は、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２と第一のＤＣ側で直列に接続され、エネルギー貯蔵電池１１１は、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２と第二のＤＣ側で並列に接続される。エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１は、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２と第一のＤＣ側で直列に接続され、エネルギー貯蔵電池１２１は、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２と第二のＤＣ側で並列に接続される。
【0054】
選択的に、上記第一のＤＣ／ＤＣコンバータは、入力電流を変換した後に固定電流を効果的に出力するコンバータ、例えば、定電流モードで作動できるＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【0055】
選択的に、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットは、
Ｎ個のエネルギー貯蔵電気キャビネットであってもよく、且つＮ個のエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池は、電池モジュール又は電池パックであってもよく、電池モジュール又は電池パックは、いずれも複数の電池コアによって直列に接続され、又は並列に接続されて形成されてもよい。
Ｎ個のエネルギー貯蔵電気キャビネットであってもよく、且つＮ個のエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池は、電池モジュール又は電池パックであってもよく、電池モジュール又は電池パックは、いずれも複数の電池コアによって直列に接続され、又は並列に接続されて形成されてもよい。
【0056】
さらに、充電装置１００は、制御モジュール１６０をさらに含んでもよい。ここで、制御モジュール１６０は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットに繋がり、それらは、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、動力電池２１０が第一のＤＣ／ＤＣコンバータを介してエネルギー貯蔵ユニットに放電するようにし、又は、エネルギー貯蔵ユニットが第一のＤＣ／ＤＣコンバータを介して動力電池２１０を充電するようにするために用いられる。制御モジュール１６０はさらに、通信線４００を介して動力電池２１０のＢＭＳ ２２０に接続されることで、充電装置１００とＢＭＳ ２２０との間の情報インタラクションを実現することができる。
【0057】
この制御モジュール１６０は、例えば、充電スタンド又は充電機におけるエネルギー管理システム（ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ、ＥＭＳ）コントローラであってもよい。さらに、この制御モジュール１６０は、二次ソースシステムをさらに含んでもよい。
【0058】
図４は、動力電池２１０を充電するための本出願の実施例の充電方法４０を示した。この方法４０は、制御モジュール１６０によって実行されてもよく、具体的に、以下のステップのうちの一部又はすべてを含む。
【0059】
ステップ４１０：放電段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得する。
【0060】
ここで、第一のパラメータは、各エネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池の現在の電力量に関連している。例えば、この第一のパラメータは、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在のＳＯＣと、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧とのうちの少なくとも一つのパラメータを含んでもよい。
【0061】
各エネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池のＳＯＣが大きくなったり、このエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池の現在の電圧ＶＢが大きくなったり、このエネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧ＶＣ、即ち母線２３０上の電圧が大きくなったりすれば、このエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池の現在の電力量が多くなることを表し、逆に、各エネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池のＳＯＣが小さくなったり、このエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池の現在の電圧ＶＢが小さくなったり、このエネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧ＶＣ、即ち母線２３０上の電圧が小さくなったりすれば、このエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池の現在の電力量が少なくなることを表す。
【0062】
これで分かるように、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在のＳＯＣと、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧ＶＢと、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧ＶＣとのうちの少なくとも一つを第一のパラメータとして選択し、エネルギー貯蔵電池の現在の容量状態をより直接的に表すことができる。
【0063】
ステップ４２０：この第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を決定する。ここで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流は、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに反比例する。
【0064】
図３におけるエネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０とを例にして、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１のＳＯＣがＳＯＣ １であり、エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１のＳＯＣがＳＯＣ ２であり、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１の電圧がＶＢ １であり、エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１の電圧がＶＢ ２であり、エネルギー貯蔵ユニット１１０の電圧がＶＣ １であり、エネルギー貯蔵ユニット１２０の電圧がＶＣ ２であるとする。第一のパラメータがエネルギー貯蔵電池のＳＯＣである場合、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２により出力される第一の電流Ｉ１と第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２により出力される第二の電流Ｉ２とがＩ１／Ｉ２＝ＳＯＣ ２／ＳＯＣ １を満たすことを設定することができ、第一のパラメータがエネルギー貯蔵電池の電圧である場合、Ｉ１／Ｉ２＝ＶＢ ２／ＶＢ １を設定することができ、第一のパラメータがエネルギー貯蔵ユニットの電圧である場合、Ｉ１／Ｉ２＝ＶＣ ２／ＶＣ １を設定することができる。
【0065】
ステップ４３０：各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第一の制御信号を送信する。ここで、この第一の制御信号は、第一の電流を出力するように第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、第一の電流に従って動力電池２１０により放出される電力量を受け取るようにするために用いられる。
【0066】
この実施例では、交互に充放電する方式に基づいて動力電池に対する急速充電を実現し、充電装置が、並列に接続される複数のエネルギー貯蔵ユニットを含み、且つ各エネルギー貯蔵ユニットが、エネルギー貯蔵電池と、それと接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含むため、各第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制御することによって、動力電池が各エネルギー貯蔵ユニットへ放電する電力量を調節することができ、例えば、エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータに基づいて各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を調節し、それが第一のパラメータに反比例するようにすることによって、各エネルギー貯蔵ユニットにより受け取られた電力量をその現在の電力量にマッチングさせ、各エネルギー貯蔵ユニット間にエネルギーミスマッチの問題の発生を回避することによって、各エネルギー貯蔵ユニットの容量に対する十分な利用を実現し、各エネルギー貯蔵ユニットは、動力電池により放出される電力量をより効果的に受け取り、動力電池の充電効率を向上させることができる。
【0067】
具体的には、動力電池２１０がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットに放電する場合、制御モジュール１６０は、ＢＭＳ ２２０により送信される放電電流を受け取ることができ、この放電電流は、動力電池２１０の放電に必要な電流である。制御モジュール１６０は、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを同時に取得することによって、動力電池２１０の放電電流、及び各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流を調節することで、この第一の電流が、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに反比例するようにすることができる。
【0068】
例を挙げると、図３に示すように、エネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０とを例にして、エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１と動力電池２１０との間の母線２３０の距離が比較的に大きければ、線路損失による電圧損失が比較的に大きくなり、動力電池２１０がエネルギー貯蔵電池１２１へ放電する電圧が小さくなると、一定時間内に、動力電池２１０がエネルギー貯蔵電池１２１に放出する電力量は少なくなることに対し、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１と動力電池２１０との間の母線２３０の距離が比較的に小さければ、線路損失による電圧損失が比較的に小さくなり、同じ時間内に、動力電池２１０がエネルギー貯蔵電池１１１に放出する電力量は多くなる。このように動力電池２１０がエネルギー貯蔵電池１１１に放出する電力量が多いが、エネルギー貯蔵電池１２１に放出する電力量が少なくなることを招く。このように、二つのエネルギー貯蔵電池間にエネルギーミスマッチが徐々に発生する。
【0069】
このとき、エネルギー貯蔵電池１２１の現在の電力量が比較的に小さい場合、制御モジュール１６０は、エネルギー貯蔵電池１２１と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２を制御し、このエネルギー貯蔵電池１２１に一つの比較的に大きい第一の電流Ｉ１を出力し、それに対応して、エネルギー貯蔵電池１１１の現在の電力量が比較的に大きい場合、制御モジュール１６０は、エネルギー貯蔵電池１１１と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２を制御し、エネルギー貯蔵電池１１１に一つの比較的に小さい第一の電流Ｉ１を出力する。このような方法により、エネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０により受け取られた電力量は、その現在の電力量にマッチングし、現在の電力量が少ないエネルギー貯蔵電池１２１が、動力電池２１０からより多くの電力量を受け取り、現在の電力量が大きいエネルギー貯蔵電池１１１が動力電池２１０から比較的に少ない電力量を受け取ることによって、動力電池２１０が放電した後に各エネルギー貯蔵ユニット間のエネルギーは、相対的に均衡になり、各エネルギー貯蔵ユニットの容量に対する十分な利用を実現し、充電効率を向上させることができる。
【0070】
以上、制御モジュール１６０が、動力電池２１０からＮ個のエネルギー貯蔵ユニットへの放電段階で第一のＤＣ／ＤＣコンバータをどのように制御するかを記述しており、それに応じて、制御モジュール１６０は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットから動力電池２１０への充電段階で第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニット間のエネルギーをより均衡にすることができる。
【0071】
Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットが動力電池２１０へ充電する場合、選択的に、図５に示すように、上記方法４０は、以下のステップをさらに含んでもよい。
【0072】
ステップ４４０：充電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを取得する。
【0073】
ここで、第一のパラメータは、各エネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池の現在の電力量に関連している。例えば、この第一のパラメータは、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在のＳＯＣと、各エネルギー貯蔵ユニットのエネルギー貯蔵電池の現在の電圧と、各エネルギー貯蔵ユニットの現在の電圧とのうちの少なくとも一つのパラメータを含んでもよい。
【0074】
ステップ４５０：この第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流を決定し、ここで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流は、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに比例する。
【0075】
図３におけるエネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０を例にして、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１のＳＯＣがＳＯＣ １であり、エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１のＳＯＣがＳＯＣ ２であり、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１の電圧がＶＢ １であり、エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１の電圧がＶＢ ２であり、エネルギー貯蔵ユニット１１０の電圧がＶＣ １であり、エネルギー貯蔵ユニット１２０の電圧がＶＣ ２であるとする。第一のパラメータがエネルギー貯蔵電池のＳＯＣである場合、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２により出力される第一の電流Ｉ１と第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２により出力される第二の電流Ｉ２とがＩ１／Ｉ２＝ＳＯＣ １／ＳＯＣ ２を満たすことを設定することができ、第一のパラメータがエネルギー貯蔵電池の電圧である場合、Ｉ１／Ｉ２＝ＶＢ １／ＶＢ ２を設定することができ、第一のパラメータがエネルギー貯蔵ユニットの電圧である場合、Ｉ１／Ｉ２＝ＶＣ １／ＶＣ ２を設定することができる。
【0076】
ステップ４６０：各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータに第二の制御信号を送信し、ここで、この第二の制御信号は、第二の電流を出力するように第一のＤＣ／ＤＣコンバータを制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが、第二の電流に従って動力電池２１０へ充電するようにするために用いられる。
【0077】
このように、同様に、動力電池２１０へ充電する段階で、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流がエネルギー貯蔵電池の現在の電力量と比例するように調節することで、各エネルギー貯蔵ユニットにより提供される電力量を、その現在の電力量によりマッチングさせ、各エネルギー貯蔵電池の容量に対する十分な利用を実現し、動力電池の充電効率を向上させることもできる。
【0078】
この実施例では、交互に充放電する方式に基づいて動力電池に対する急速充電を実現し、充電装置が、並列に接続される複数のエネルギー貯蔵ユニットを含み、且つ各エネルギー貯蔵ユニットが、エネルギー貯蔵電池と、それと接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータとを含むため、各第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制御することで、各エネルギー貯蔵ユニットが動力電池へ充電する電力量を調節することができ、例えば、エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータに基づいて各エネルギー貯蔵ユニットの第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を調節し、それが第一のパラメータに比例するようにすることによって、各エネルギー貯蔵ユニットにより放出される電力量をその現在の電力量によりマッチングさせ、各エネルギー貯蔵ユニット間にエネルギーミスマッチの問題の発生を回避することによって、各エネルギー貯蔵ユニットの容量に対する十分な利用を実現することで、各エネルギー貯蔵ユニットは、電力量をより効果的に放出して動力電池へ充電し、動力電池の充電効率を向上させる。
【0079】
具体的には、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットが動力電池２１０へ充電する場合、制御モジュール１６０は、ＢＭＳ ２２０により送信される充電電流を受け取ることができ、この充電電流は、動力電池２１０の充電に必要な電流である。制御モジュール１６０は、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを同時に取得することによって、動力電池２１０の充電電流、及び各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータに基づき、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第二の電流を調節することで、この第二の電流が、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のパラメータに比例するようにすることができる。
【0080】
例を挙げると、図３に示すように、エネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０とを例にして、エネルギー貯蔵ユニット１２０におけるエネルギー貯蔵電池１２１と動力電池２１０との間の母線２３０の距離が比較的に大きければ、線路損失による電圧損失が比較的に大きく、エネルギー貯蔵電池１２１が動力電池２１０へ充電する電圧が小さくなると、一定時間内に、エネルギー貯蔵電池１２１が動力電池２１０へ充電する電力量は少なくなることに対し、エネルギー貯蔵ユニット１１０におけるエネルギー貯蔵電池１１１と動力電池２１０との間の母線２３０の距離が比較的に小さければ、線路損失による電圧損失が比較的に小さく、同じ時間内に、エネルギー貯蔵電池１２１が動力電池２１０へ充電する電力量は多くなる。このようにエネルギー貯蔵電池１１１が動力電池２１０へ充電する電力量が多いが、エネルギー貯蔵電池１２１が動力電池２１０へ充電する電力量が少なくなることを招く。このように、二つのエネルギー貯蔵電池間にエネルギーミスマッチが徐々に発生する。
【0081】
このとき、エネルギー貯蔵電池１２１の現在の電力量が比較的に小さい場合、制御モジュール１６０は、エネルギー貯蔵電池１２１と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１２２を制御し、エネルギー貯蔵電池１２１に一つの比較的に小さい第二の電流Ｉ２を出力し、それに対応して、エネルギー貯蔵電池１１１の現在の電力量が比較的に大きい場合、制御モジュール１６０は、エネルギー貯蔵電池１１１と接続される第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１２を制御し、エネルギー貯蔵電池１１１に一つの比較的に大きい第二の電流Ｉ２を出力する。このような方法により、エネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０が動力電池２１０へ充電する電力量は、その現在の電力量にマッチングし、現在の電力量が少ないエネルギー貯蔵電池１２１が、動力電池２１０に比較的に少ない電力量を放出し、現在の電力量が大きいエネルギー貯蔵電池１１１は、動力電池２１０に比較的に多い電力量を放出することによって、動力電池２１０へ充電した後の各エネルギー貯蔵ユニット間のエネルギーは、相対的に均衡になり、各エネルギー貯蔵ユニットの容量に対する十分な利用を実現し、充電効率を向上させることができる。
【0082】
選択的に、いずれか二つのエネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータの値が比較的に大きく異なる場合、例えば、二つのエネルギー貯蔵ユニットのＳＯＣの差又は電圧の差が予め設定される閾値よりも大きい場合にのみ、上記方法４０に基づいてＮ個のエネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣの出力電流を制御する。
【0083】
図３におけるエネルギー貯蔵ユニット１１０とエネルギー貯蔵ユニット１２０とを例にして、エネルギー貯蔵電池１１１のＳＯＣとエネルギー貯蔵電池１２１のＳＯＣとの差が予め設定されるＳＯＣ閾値、例えば２％を超える場合、又はエネルギー貯蔵電池１１１の電圧とエネルギー貯蔵電池１２１の電圧との差が予め設定される電圧閾値、例えば１０Ｖよりも大きい場合にのみ、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を制御・調整する。
【0084】
選択的に、制御モジュール１６０は、上記二つのエネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータの差に基づき、一つの継続時間Ｔを計算してもよい。各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが該当する第一の電流が作動する時間に従ってＴに達した後、各エネルギー貯蔵ユニットの第一のパラメータを再計算して、各エネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータが該当する第一の電流に従って作動し続ける必要があるか否かを決定する。動力電池２１０がエネルギー貯蔵電池に放電するプロセスで、エネルギー貯蔵電池の電圧と容量とがいずれも次第に増えるため、時間Ｔを設定しないと、調節し過ぎるため、エネルギー貯蔵電池間の電力量が均衡になった後にミスマッチが再び発生する可能性がある。
【0085】
Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットが並列に接続されるため、選択的に、そのうちのあるエネルギー貯蔵ユニットにおけるエネルギー貯蔵電池が満充電され、即ちこのエネルギー貯蔵電池の電圧がその電池コアの充電閾値電圧に達した場合、制御モジュール１６０は、このエネルギー貯蔵電池と繋がる第一のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される第一の電流が０となるように制御することができ、これは、満充電されたこのエネルギー貯蔵電池をバイパスすることで、動力電池２１０を再びこのエネルギー貯蔵電池ヘ放電させないことに相当し、エネルギー貯蔵電池の過充電を効果的に回避し、残りのエネルギー貯蔵ユニットにおける第一のＤＣ／ＤＣコンバータの第一の電流がそのまま維持される。
【0086】
理解すべきこととして、本出願の実施例では、交流電源１５０、即ちグリッドのみが動力電池２１０へ充電してもよく、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと交流電源１５０が動力電池２１０へ共同で充電することによって、充電効率をさらに向上させてもよい。図６に示すように、充電装置１００は、動力電池２１０と交流電源１５０との間に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータ１４０をさらに含み、動力電池２１０を充電する場合、交流電源１５０により出力される交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０を介して安定している直流電力に変換し、動力電池２１０へ充電する。
【0087】
具体的には、交流電源１５０が動力電池２１０へ充電する場合、制御モジュール１６０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御することで、交流電源１５０が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０を介して動力電池２１０へ充電することができる。
【0088】
選択的に、交流電源１５０が電力量を受け取るために使用でき、即ちグリッドによる連系放電を許容する場合、動力電池２１０は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと交流電源１５０に同時に放電してもよく、動力電池２１０が交流電源１５０に放電する場合、制御モジュールは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御することで、動力電池２１０が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０を介して交流電源１５０に放電するようにする。
【0089】
これで分かるように、動力電池２１０と交流電源１５０との間にＡＣ／ＤＣコンバータ１４０がさらに接続される場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０は、交流電源１５０により出力される交流電力を安定している直流電力に変換して、交流電源１５０が動力電池２１０を充電することができるだけでなく、動力電池２１０の放電段階で、動力電池２１０により出力される直流電力を交流電力に変換することによって、動力電池２１０の電力量は、交流電源１５０に放出され、動力電池２１０がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットと交流電源１５０とに同時に放電することを実現し、動力電池２１０の放電段階の時間長を短縮し、充電効率をさらに向上させることができる。
【0090】
この交流電源１５０が電力量を受け取るために使用できず、即ちグリッドによる連系放電を許容しない場合、動力電池２１０がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットにのみ放電すればよい。
【0091】
選択的に、図７に示すように、充電装置１００は、隔離ユニット１３０をさらに含んでもよい。
【0092】
具体的には、隔離ユニット１３０は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットと動力電池２１０との間に接続され、隔離ユニット１３０は、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュール１３３とを含み、Ｍは、２以上の正整数である。
【0093】
制御モジュール１６０は、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを直列に接続するようにスイッチモジュール１３３を制御することができ、このとき、隔離ユニット１３０が動力電池２１０に出力する電圧は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電圧のＭ倍に等しい。
【0094】
制御モジュール１６０は、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続するようにスイッチモジュール１３３を制御することもでき、このとき、隔離ユニット１３０が動力電池２１０に出力する電流は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電流のＭ倍に等しい。
【0095】
Ｍ＝２を例にして、図６に示すように、隔離ユニット１３０は、二つの第二のＤＣ／ＤＣコンバータ、即ち第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３２とを含み、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットが動力電池２１０へ充電する場合、第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３２との、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットに繋がる側は、入力端として、動力電池２１０と繋がる側は、出力端とする。ここで、第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３１の入力端と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３２との入力端は、並列に接続され、第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３１の出力端と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３２の出力端との間には、スイッチモジュール１３３が接続されている。
【0096】
例として、図６に示すように、スイッチモジュール１３３は、スイッチＫ１と、スイッチＫ２と、スイッチＫ３とを含んでもよい。エネルギー貯蔵ユニットが動力電池２１０へ充電する場合、制御モジュール１６０は、スイッチモジュール１３３におけるスイッチＫ１を閉じるように制御することで、第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３２との出力端が直列に接続されるようにすることができ、このように、隔離ユニット１３０が動力電池２１０に出力する電圧は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される電圧の２倍に等しい。
【0097】
エネルギー貯蔵ユニットが動力電池２１０へ充電する場合、制御モジュール１６０は、スイッチモジュール１３３における並列に接続されるスイッチＫ２と並列に接続されるスイッチＫ３を制御することで、第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１３２との出力端が並列に接続されるようにすることができ、このように、隔離ユニット１３０が動力電池２１０に出力する電流は、Ｎ個のエネルギー貯蔵ユニットにより出力される総電流の２倍に等しい。
【0098】
これで分かるように、隔離ユニット１３０がＮ個のエネルギー貯蔵ユニットと動力電池２１０との間に接続されるように設置するため、この隔離ユニット１３０は、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間に接続されるスイッチモジュール１３３とを含む。このスイッチモジュール１３３を制御することで、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータの出力端における直並列接続関係を変えることによって、隔離ユニット１３０が動力電池２１０に出力する電圧に対する調節を実現することができる。ここで、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間を直列に接続するようにこの隔離ユニット１３０のスイッチモジュール１３３を制御する場合、動力電池２１０への大電圧充電を実現することができ、Ｍ個の第二のＤＣ／ＤＣコンバータ間を並列に接続するようにこの隔離ユニット１３０のスイッチモジュール１３３を制御する場合、各第二のＤＣ／ＤＣコンバータにより出力される電流が重畳され、動力電池２１０への大電流充電を実現することができる。
【0099】
本出願の実施例は、前記本出願の各実施例における充電方法を実行するためのプロセッサを含むＥＭＳをさらに提供する。
【0100】
本出願の実施例は、動力電池と、上記いずれか一つの実施例における充電装置１００とを含む充電システムをさらに提供する。充電装置１００は、動力電池２１０へ充電するために用いられ、ここで、各充電周期は、動力電池２１０を充電する段階と、動力電池２１０が放電する段階とを含む。
【0101】
好ましい実施例を参照しながら本出願を記述したが、本出願の範囲を逸脱することなく、それに様々な改良を加え、且つ均等物でそのうちの部材を置き換えることができる。特に、構造衝突がない限り、各実施例に言及された各技術的特徴は、いずれも任意の方式で組み合わせられてもよい。本出願は、明細書に開示される特定の実施例に限定されるものでなく、請求項の範囲内に含まれるすべての技術案を含む。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】