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(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】2024-02-20
(54)【発明の名称】直並列切り替え方法及び装置、電源変換回路と電子機器
(51)【国際特許分類】
H02J 1/00 20060101AFI20240213BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20240213BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240213BHJP
【ＦＩ】
H02J1/00 306D
H02J7/10 B
H02J1/00 306K
H02J1/00 306L
H02J7/00 301A
H02J1/00 304E
H02J7/00 P
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023550108
(86)(22)【出願日】2021-10-27
(85)【翻訳文提出日】2023-08-18
(86)【国際出願番号】 CN2021126759
(87)【国際公開番号】W WO2023070379
(87)【国際公開日】2023-05-04
(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
(72)【発明者】
【氏名】▲呉▼ 蒙
(72)【発明者】
【氏名】林 ▲貴▼▲應▼
(72)【発明者】
【氏名】高 ▲錦▼▲鳳▼
【テーマコード（参考）】
5G165
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G165CA01
5G165DA02
5G165EA01
5G165FA02
5G165GA09
5G165HA01
5G165HA17
5G165JA05
5G165JA07
5G165JA09
5G165LA01
5G165NA05
5G503AA01
5G503BA05
5G503BB01
5G503CA11
5G503FA06
5G503GD03
5G503GD06
(57)【要約】
直並列切り替え方法及び装置、電源変換回路と電子機器であって、電源変換回路は、制御ユニットと二つのパワー変換モジュール（２１、２２）とを含む。二つのパワー変換モジュール（２１、２２）は、直列接続又は並列接続である。いずれか一つのパワー変換モジュール（２１、２２）は、出力端（２１２、２１３、２２２、２２３）と第一のスイッチ分岐路（２１１、２２１）を含み、第一のスイッチ分岐路（２１１、２２１）は、出力端（２１２、２１３、２２２、２２３）に接続され、ここで、出力端（２１２、２１３、２２２、２２３）は、負荷に接続するために用いられる。第一のスイッチ分岐路（２１１、２２１）は、制御ユニットに接続され、第一のスイッチ分岐路（２１１、２２１）は、制御ユニットから出力される制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つのパワー変換モジュール（２１、２２）が並列接続から直列接続に切り替えられる時、エネルギー逃がし回路を提供し、ここで、作動状態は、停止状態と運転状態を含む。上記方式により、別途のモジュールを追加せずに並列から直列に切り替えられるプロセスを実現することができ、電源変換回路のコストを低くし、体積がより小さい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源変換回路であって、制御ユニットと二つのパワー変換モジュールとを含み、
二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、
前記パワー変換モジュールは、出力端と第一のスイッチ分岐路とを含み、前記第一のスイッチ分岐路は、前記出力端に接続され、ここで、前記出力端は、負荷に接続するために用いられ、
前記第一のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットに接続され、前記第一のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットが出力する第一の制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つの前記パワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時、エネルギー逃がし回路を提供し、ここで、前記作動状態は、停止状態と運転状態を含む、電源変換回路。
【請求項2】
前記パワー変換モジュールは、入力端と第二のスイッチ分岐路とをさらに含み、前記第二のスイッチ分岐路は、前記入力端に接続され、ここで、前記入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられ、
前記第二のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットに接続され、前記第二のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットから出力される第二の制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つの前記パワー変換モジュールが直列接続から並列接続に切り替えられる時、前記入力電源に基づいて前記出力端に充電する、請求項１に記載の電源変換回路。
【請求項3】
前記電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つの前記パワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第一の分岐路の第二の端は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、前記第一のスイッチと前記第二のスイッチとの間の接続点は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第二のスイッチと前記第三のスイッチとの間の接続点は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、
ここで、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンに構成され、且つ前記第二のスイッチがオフに構成される場合、二つの前記パワー変換モジュールは、並列接続であり、
前記第二のスイッチがオンに構成され、且つ前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオフに構成される場合、二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続である、請求項１又は２に記載の電源変換回路。
【請求項4】
電源変換回路に用いられる直並列切り替え方法であって、前記電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、前記電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、前記パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含み、前記方法は、前記負荷の両端の第一の電圧、及び前記パワー変換モジュールの最大出力電圧を取得することと、
二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧、前記最大出力電圧及び前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることとを含み、
ここで、前記接続方式は、直列接続と並列接続を含み、前記作動状態は、停止状態と運転状態を含む、直並列切り替え方法。
【請求項5】
前記の、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧、前記最大出力電圧及び前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することと、
そうである場合、前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることとを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記の、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することは、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ前記第一の電圧が前記最大出力電圧と前記第一の電圧の閾値との間の差よりも小さい場合、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記の、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することは、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ前記第一の電圧が前記最大出力電圧と前記第二の電圧の閾値との和よりも大きい場合、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つの前記パワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、前記パワー変換モジュールは、出力端をさらに含み、ここで、前記出力端は、負荷に接続するために用いられ、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第一の分岐路の第二の端は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、前記第一のスイッチと前記第二のスイッチとの間の接続点は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第二のスイッチと前記第三のスイッチとの間の接続点は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、
前記の、前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、
前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることを含み、
ここで、前記スイッチ状態は、オンとオフを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項9】
前記スイッチ分岐路は、第一のスイッチ分岐路を含み、前記第一のスイッチ分岐路は、前記出力端に接続され、前記の、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、
二つの前記パワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させることと、
前記第一の時間長が終了した時刻に、前記第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加することで、前記第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御することと、
いずれか一つの前記パワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、前記第二のスイッチがオンになるように制御することとを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記パワー変換モジュールは、入力端をさらに含み、前記スイッチ分岐路は、第二のスイッチ分岐路を含み、前記第二のスイッチ分岐路は、前記入力端に接続され、ここで、前記入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられ、前記の、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、
二つの前記パワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、前記第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させることと、
前記第二の時間長が終了した時刻に、前記第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加することで、前記第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御することと、
いずれか一つの前記パワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御することとを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
電源変換回路に用いられる直並列切り替え装置であって、前記電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、前記電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、前記パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含み、前記装置は、前記負荷の両端の第一の電圧及び前記パワー変換モジュールの最大出力電圧を取得するための第一の取得ユニットと、
二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧、前記最大出力電圧及び前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えるための第一の切り替えユニットとを含み、
ここで、前記接続方式は、直列接続と並列接続を含み、前記作動状態は、停止状態と運転状態を含む、直並列切り替え装置。
【請求項12】
前記第一の切り替えユニットはさらに、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することと、
そうである場合、前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることとを含む、請求項１１に記載の直並列切り替え装置。
【請求項13】
前記第一の切り替えユニットはさらに、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ前記第一の電圧が前記最大出力電圧と前記第一の電圧閾値との間の差よりも小さい場合、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるために用いられる、請求項１２に記載の直並列切り替え装置。
【請求項14】
前記第一の切り替えユニットはさらに、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ前記第一の電圧が前記最大出力電圧と前記第二の電圧閾値との和よりも大きい場合、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があることを含む、請求項１２に記載の直並列切り替え装置。
【請求項15】
前記電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つの前記パワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、前記パワー変換モジュールは、出力端をさらに含み、ここで、前記出力端は、負荷に接続するために用いられ、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第一の分岐路の第二の端は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、前記第一のスイッチと前記第二のスイッチとの間の接続点は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第二のスイッチと前記第三のスイッチとの間の接続点は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、
前記第一の切り替えユニットはさらに、
前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることを含み、
ここで、前記スイッチ状態は、オンとオフを含む、請求項１２に記載の直並列切り替え装置。
【請求項16】
前記スイッチ分岐路は、第一のスイッチ分岐路を含み、前記第一のスイッチ分岐路は、前記出力端に接続され、前記第一の切り替えユニットはさらに、
二つの前記パワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させ、
前記第一の時間長が終了した時刻に、前記第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加することで、前記第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御することと、
いずれか一つの前記パワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、前記第二のスイッチがオンになるように制御することとを含む、請求項１５に記載の直並列切り替え装置。
【請求項17】
前記パワー変換モジュールは、入力端をさらに含み、前記スイッチ分岐路は、第二のスイッチ分岐路を含み、前記第二のスイッチ分岐路は、前記入力端に接続され、ここで、前記入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられ、前記第一の切り替えユニットはさらに、
二つの前記パワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、前記第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させ、
前記第二の時間長が終了した時刻に、前記第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加することで、前記第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御することと、
いずれか一つの前記パワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御することとを含む、請求項１５に記載の直並列切り替え装置。
【請求項18】
直並列切り替え装置であって、メモリと、前記メモリに結合されるプロセッサとを含み、前記プロセッサは、前記メモリに記憶される命令に基づき、請求項４から１０のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成される、直並列切り替え装置。
【請求項19】
充電機器であって、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源変換回路、及び／又は請求項１１から１８のいずれか１項に記載の直並列切り替え装置を含む、充電機器。
【請求項20】
充電スタンド又は充電機である、請求項１９に記載の充電機器。
【請求項21】
コンピュータ可読記憶媒体であって、請求項４から１０のいずれか１項に記載の方法のプロセスに設定されるコンピュータ実行可能な命令が記憶されることを含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、充電技術分野に関し、特に直並列切り替え方法及び装置、電源変換回路と電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、中国の自動車数が大幅に増加し、都市交通渋滞が日増しに深刻化し、自動車の排気ガスは、都市の空気汚染の主な原因となっている。空気汚染を緩和するために、従来の燃料自動車の排気ガスによる環境問題を減少させる。電気自動車技術の急速な進歩及び国家政策の推進発展に伴い、新エネルギー自動車の市場保有量は、急速に増加している。新エネルギー自動車の基礎関連施設として、充電スタンド又は車載充電機などの充電機器の建設は、中国の自動車の転換とアップグレードを促進し、グリーン交通を支援する重要な業務となっている。
【0003】
また、電気自動車のタイプの多様化に伴い、必要な充電電圧も変化している。充電スタンドの出力電圧範囲を広げ、コストを節約し、同時に効率を向上させるために、一般的に複数のパワー変換モジュールの直並列構造を採用して実現することにより、充電機器の異なる充電対象に対する適応性を向上させる。具体的に、高電圧出力が要求とされる場合には、複数のパワー変換モジュールを直列出力状態にし、低電圧出力が要求とされる場合には、複数のパワー変換モジュールを並列出力状態にする。
【0004】
しかしながら、従来技術では、複数のパワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時、一般的には、別途のモジュールを追加して切り替えプロセスの完了を補助する必要があり、コストが高くなり、体積もより大きい。
【発明の概要】
【0005】
本出願は、直並列切り替え方法及び装置、電源変換回路と電子機器を提供することを目的とし、本出願は、別途のモジュールを追加せずに並列から直列に切り替えられるプロセスを実現することができ、電源変換回路のコストを低くし、体積をよりも小さくすることができる。
【0006】
上記目的を実現するために、第一の態様によれば、本出願は、電源変換回路を提供する。この回路は、制御ユニット及び二つのパワー変換モジュールを含む。二つのパワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続である。いずれか一つのパワー変換モジュールは、出力端と第一のスイッチ分岐路を含み、第一のスイッチ分岐路は、出力端に接続され、ここで、出力端は、負荷に接続するために用いられる。第一のスイッチ分岐路は、制御ユニットに接続され、第一のスイッチ分岐路は、制御ユニットが出力する第一の制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つのパワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時、エネルギー逃がし回路を提供し、ここで、作動状態は、停止状態と運転状態を含む。
【0007】
二つのパワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時、二つのパワーモジュールは、エネルギー逃がしを行う必要があり、即ち放電を行う。続いて、二つのパワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路により提供されるエネルギー逃がし回路によって、エネルギー逃がしを実現することができる。関連技術のように別途の逃がし分岐路を追加しないため、コストが低く、体積がより小さい。同時に、別途の逃がし分岐路の制御プロセスを追加する必要がなく、関連技術における逃がし分岐路を追加する方案に比べ、制御難易度が低い。且つ、従来の第一のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善した後、第一のスイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセスを実現する方案を取得し、二つのパワー変換モジュールが直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化することに有利であり、それにより制御難易度を低下させる。
【0008】
選択的な方式では、パワー変換モジュールは、入力端と第二のスイッチ分岐路をさらに含む。第二のスイッチ分岐路は、入力端に接続され、ここで、入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられる。第二のスイッチ分岐路は、制御ユニットに接続され、第二のスイッチ分岐路は、制御ユニットから出力される第二の制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つのパワー変換モジュールが直列接続から並列接続に切り替えられる時、入力電源に基づいて出力端に充電する。
【0009】
二つのパワー変換モジュールが直列接続から並列接続に切り替えられる時、二つのパワーモジュールは、エネルギー補充を行う必要があり、即ち充電を行う。続いて、二つのパワー変換モジュールにおける第二のスイッチ分岐路を作動状態に切り替えることによって、入力電源によって二つのパワー変換モジュールの出力端に充電することを実現する。同様に、別途の充電分岐路を追加する必要がなく、コストが低く、体積がより小さい。同時に、一方では、別途の逃がし分岐路の制御プロセスを追加する必要がなく、他方では、さらに従来の第一のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善することによって、第一のスイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセスを実現する方案を取得することができ、それにより二つのパワー変換モジュールが直並列切り替えを行うプロセスにおける制御方案を簡略化することができ、制御難易度を低下させることに有利である。
【0010】
選択的な方式では、電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチをさらに含む。二つのパワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュールと第二のパワー変換モジュールを含む。第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第一の分岐路の第二の端は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、第一のスイッチと第二のスイッチとの間の接続点は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第二のスイッチと第三のスイッチとの間の接続点は、第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続される。ここで、第一のスイッチと第三のスイッチがオンに構成され、且つ第二のスイッチがオフに構成される場合、二つのパワー変換モジュールは、並列接続である。第二のスイッチがオンに構成され、第一のスイッチと第三のスイッチがオフに構成される場合、二つのパワー変換モジュールは、直列接続である。
【0011】
第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチは、二つのパワー変換モジュールの間の直並列切り替えを実現するために用いられる。ここで、第一のスイッチと第三のスイッチがオンになり、且つ第二のスイッチがオフになった時、第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、二つのパワー変換モジュールは、並列接続される。第二のスイッチがオンになり、且つ第一のスイッチと第三のスイッチがオフになった時、第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、二つのパワー変換モジュールは、直列接続される。
【0012】
第二の態様によれば、本出願は、直並列切り替え方法を提供し、電源変換回路に用いられ、電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つのパワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含む。この直並列切り替え方法は、負荷両端の第一の電圧、及びパワー変換モジュールの最大出力電圧を取得することを含む。二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。ここで、接続方式は、直列接続と並列接続を含み、作動状態は、停止状態と運転状態を含む。
【0013】
電源変換回路では、二つのパワー変換モジュールが直並列間の変換を行う必要がある場合、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態によって実現することができる。二つのパワー変換モジュールの直並列切り替えプロセスにおいて、二つのパワー変換モジュールのパラメータ及びスイッチ分岐路のみに関連し、別途の電気部品などを追加する必要がなく、この電源変換回路のコストをより低くし、体積を小さくすることができる。且つ利用するのは、パワー変換モジュールにおけるスイッチ分岐路であり、従来の制御方案を参考にすることができ、直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化し、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0014】
選択的な方式では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧及び最大出力電圧に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することを含む。そうである場合、スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。
【0015】
二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える前に、まず切り替える必要があるか否かを判断する必要がある。負荷に必要な第一の電圧、パワー変換モジュールの出力電圧及び二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式に基づき、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式がパワー変換モジュールに高い作動効率を持たせることができるか否か、及び提供できる電圧が負荷に必要な第一の電圧を満たすことができるか否かをより正確に決定することができる。それにより、切り替えを行う必要があるか否かをより正確に決定でき、誤切り替えの確率を減少させ、電源変換回路の作動の安定性を提供することに有利である。
【0016】
選択的な方式では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧及び最大出力電圧に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断し、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第一の電圧閾値との間の差よりも小さい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0017】
二つのパワー変換モジュールが現在直列接続である場合、出力される電圧は、二つのパワー変換モジュールの電圧の和である。第一の電圧が最大出力電圧と第一の電圧閾値との差よりも小さい場合、単一のパワー変換モジュールも負荷の要件を満たすことができる。続いて、二つのパワー変換モジュールを並列接続に切り替えることができ、パワー変換モジュールの実際の出力電圧をその最大出力電圧に近づけ、それによりパワー変換モジュールの変換効率及び変換精度を向上させることができ、電源変換回路の作動の安定性を向上させることに有利である。
【0018】
選択的な方式では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧及び最大出力電圧に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断し、を含む二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第二の電圧閾値との和よりも大きい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0019】
二つのパワー変換モジュールが現在並列接続である場合、出力される電圧は、単一のパワー変換モジュールの電圧である。第一の電圧が最大出力電圧と第二の電圧閾値との和よりも大きい場合、単一のパワー変換モジュールは、負荷の要件を満たすことができない。続いて、二つのパワー変換モジュールを直列接続に切り替え、出力電圧を増加させることにより、負荷に必要な第一の電圧を満たする必要がある。
【0020】
選択的な方式では、電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つのパワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、パワー変換モジュールは、出力端をさらに含み、ここで、出力端は、負荷に接続するために用いられる。第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第一の分岐路の第二の端は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、第一のスイッチと第二のスイッチとの間の接続点は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第二のスイッチと第三のスイッチとの間の接続点は、第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続される。スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えることを含む。ここで、スイッチ状態は、オンとオフを含む。
【0021】
ここで、第一のスイッチと第三のスイッチがオンになり、且つ第二のスイッチがオフになった時、第一のパワー変換モジュールの第一の端は、第二のパワー変換モジュールの第一の端に接続され、第一のパワー変換モジュールの第二の端は、第二のパワー変換モジュールの第二の端に接続され、二つのパワー変換モジュールは、並列接続される。第二のスイッチがオンになり、且つ第一のスイッチと第三のスイッチがオフになった時、第一のパワー変換モジュールの第二の端は、第二のパワー変換モジュールの第一の端に接続され、二つのパワー変換モジュールは、直列接続される。
【0022】
選択的な方式では、スイッチ分岐路は、第一のスイッチ分岐路を含み、第一のスイッチ分岐路は、出力端に接続される。第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、それにより二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、を含む二つのパワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させる。第一の時間長が終了した時刻に、第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加し、第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、第一のスイッチがオンになるように制御する。
【0023】
二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続である場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオンになり、且つ第二のスイッチがオフになる。二つのパワー変換モジュールの接続方式を直列接続に切り替え、まず第一のスイッチと第三のスイッチをオフにする必要があり、且つ第一の時間長を遅延させることによって第一のスイッチと第三のスイッチがいずれもオフになったことを決定する。続いて、第一のスイッチ分岐路を運転状態に切り替えさせ、エネルギー逃がし回路を提供する。それにより、接続方式の切り替えプロセスにおいて二つのパワー変換モジュールは、エネルギー逃がし回路を介してエネルギーを逃がすことができ、いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下になると、第二のスイッチがオンになるようにを制御し、それにより接続方式の切り替えプロセスを完了する。このプロセスにおいて、パワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路を巧みに採用してエネルギーの逃がしを行い、別途の逃がし分岐路を追加する必要がなく、コストを削減し、体積を減少させることができ、且つ従来の制御方案を参考にすることができ、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0024】
選択的な方式では、パワー変換モジュールは、入力端をさらに含み、スイッチ分岐路は、第二のスイッチ分岐路を含み、第二のスイッチ分岐路は、入力端に接続され、ここで、入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられる。第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、それにより二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、二つのパワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させることを含む。第二の時間長が終了した時刻で、第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加し、第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御する。
【0025】
二つのパワー変換モジュールの接続方式が直列接続である場合、第二のスイッチがオンになり、且つ第一のスイッチと第三のスイッチがオフになる。二つのパワー変換モジュールの接続方式を並列接続に切り替え、まず第二のスイッチをオフにする必要があり、且つ第一の時間長を遅延させることによって第二のスイッチがオフになったことを決定する。続いて、第二のスイッチ分岐路を運転状態に切り替えさせ、外部の入力電源を介して出力端に充電し、いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上になると、第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御し、それにより接続方式の切り替えプロセスを完了する。このプロセスにおいて、同様にパワー変換モジュールにおける第二のスイッチモジュールのみを採用して充電を行い、別途の充電分岐路を追加する必要がなく、コストを削減し、体積を減少させることができ、且つ従来の制御方案を参考にすることができ、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0026】
第三の態様によれば、本出願は、直並列切り替え装置を提供し、電源変換回路に用いられ、電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つのパワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含み、装置は、負荷両端の第一の電圧、及びパワー変換モジュールの最大出力電圧を取得するための第一の取得ユニットと、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えるための第一の切り替えユニットを含む。ここで、接続方式は、直列接続と並列接続を含み、作動状態は、停止状態と運転状態を含む。
【0027】
選択的な方式では、第一の切り替えユニットはさらに、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧及び最大出力電圧に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断する。そうである場合、スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。
【0028】
選択的な方式では、第一の切り替えユニットはさらに、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第一の電圧閾値との間の差よりも小さい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0029】
選択的な方式では、第一の切り替えユニットはさらに、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第二の電圧閾値との和よりも大きい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0030】
選択的な方式では、電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つのパワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、パワー変換モジュールは、出力端をさらに含み、ここで、出力端は、負荷に接続するために用いられる。第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第一の分岐路の第二の端は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、第一のスイッチと第二のスイッチとの間の接続点は、第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、第二のスイッチと第三のスイッチとの間の接続点は、第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続される。第一の切り替えユニットはさらに、第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。ここで、スイッチ状態は、オンとオフを含む。
【0031】
選択的な方式では、スイッチ分岐路は、第一のスイッチ分岐路を含み、第一のスイッチ分岐路は、出力端に接続される。第一の切り替えユニットはさらに、二つのパワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させる。第一の時間長が終了した時刻に、第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加し、第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、第二のスイッチがオンになるように制御する。
【0032】
選択的な方式では、パワー変換モジュールは、入力端をさらに含み、スイッチ分岐路は、第二のスイッチ分岐路を含み、第二のスイッチ分岐路は、入力端に接続され、ここで、入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられる。第一の切り替えユニットはさらに、二つのパワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させる。第二の時間長が終了した時刻で、第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加し、第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオンになるように制御する。
【0033】
第四の態様によれば、本出願は、直並列切り替え装置を提供し、メモリ、及びメモリに結合されるプロセッサを含み、プロセッサは、メモリに記憶される命令に基づき、第二の態様における方法を実行するように構成される。
【0034】
第五の態様によれば、本出願は、充電機器を提供し、第一の態様における電源変換回路、及び／又は、第三の態様又は第四の態様に示す直並列切り替え装置を含む。
【0035】
選択的な方式では、充電機器は、充電スタンド又は充電機である。
【0036】
第六の態様によれば、本出願は、コンピュータ可読記憶媒体を提供し、コンピュータ実行可能な命令が記憶され、コンピュータ実行可能な命令は、第二の態様における方法フローのように設定されることを含む。
【0037】
本出願の実施例の有益な効果は、本出願による電源変換回路が制御ユニット及び二つのパワー変換モジュールを含み、二つのパワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時、二つのパワー変換モジュールは、エネルギー逃がしを行う必要があり、即ち放電を行うことである。続いて、二つのパワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路によって、エネルギー逃がし回路を提供できる。それにより、二つのパワー変換モジュールは、このエネルギー逃がし回路を介してエネルギー逃がしを実現することができる。関連技術のように別途の逃がし分岐路を追加しないため、この電源変換回路のコストが低く、体積がより小さい。同時に、別途の逃がし分岐路の制御プロセスを追加する必要がなく、関連技術における逃がし分岐路を追加する方案に比べ、制御難易度が低い。また、さらに従来の第一のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善した後、第一のスイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセスを実現する方案を取得することができ、二つのパワー変換モジュールが直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化することに有利であり、それにより制御難易度を低下させる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
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、本出願の実施例において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、以下の記述における図面は、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1】本出願の一実施例が開示する応用シナリオの概略図である。
【図2】本出願の一実施例が開示する電源変換回路の構造概略図である。
【図3】本出願の別の実施例が開示する電源変換回路の構造概略図である。
【図4】本出願の一実施例が開示する直並列切り替え方法のフローチャートである。
【図9】本出願の一実施例が開示するパワー変換モジュールの回路構造概略図である。
【図10】本出願の一実施例が開示する電源変換回路における各制御信号の概略図である。
【図11】本出願の別の実施例が開示する電源変換回路における各制御信号の概略図である。
【図12】本出願の一つの実施例が開示する直並列切り替え装置の構造概略図である。
【図13】本出願の別の実施例が開示する直並列切り替え装置の構造概略図である。 図面において、図面は、実際の縮尺通りに描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【0039】
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。
【0040】
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。「垂直」は厳密な意味での垂直ではなく、誤差許容範囲内にある。「平行」は厳密な意味での平行ではなく、誤差許容範囲内にある。
【0041】
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。
【0042】
近年、新エネルギー自動車業界は、爆発的な成長を迎えている。電池セルは、電気自動車の中核であり、自動車工学と電力工学技術の総合的な体現でもある。また、電気自動車のタイプの多様化に伴い、必要な充電電圧も変化している。充電スタンドの出力電圧範囲を広げ、コストを節約し、同時に効率を向上させるために、一般的に複数のパワー変換モジュールの直並列構造を採用して実現することにより、充電機器の異なる充電対象に対する適応性を向上させる。具体的に、高電圧出力が要求とされる場合には、複数のパワー変換モジュールを直列出力状態にし、低電圧出力が要求とされる場合には、複数のパワー変換モジュールを並列出力状態にする。ここで、複数のパワー変換モジュールが並列接続である場合、充電機器の出力電圧は、単一のパワー変換モジュールの出力電圧であり、複数のパワー変換モジュールが直列接続である場合、充電機器の出力電圧は、全てのパワー変換モジュールの出力電圧の和である。
【0043】
本出願の発明者は、現在、充電機器では、複数のパワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えるプロセスにおいて、充電機器の出力電圧がほぼ変化しないように維持するために、充電機器がエネルギーを逃がす能力を備えることにより、エネルギーの効果的な逃がしを実現することが要求される。例えば、充電機器に二つのパワー変換モジュールが設置され、且ついずれか一つのパワー変換モジュールの出力電圧が５００ｖであり、二つのパワー変換モジュールが並列接続される時の出力電圧が５００ｖであると仮定する。この二つのパワー変換モジュールを並列接続から直列接続に切り替える場合、各パワー変換モジュールの出力電圧を２５０ｖに低下させることにより、充電機器の出力電圧がほぼ変化しないように維持する必要があるため、充電機器は、エネルギーを逃がす能力を有することにより、各パワー変換モジュールの出力電圧を５００ｖから２５０ｖに低下させる必要がある。
【0044】
関連技術では、エネルギー逃がしを実現するには、一般的に逃がし分岐路を追加する必要があり、この逃がし分岐路は、スイッチと抵抗を含んでもよく、スイッチを介して抵抗を回路に接続し、抵抗を介してエネルギーを消費し、それによりエネルギー逃がしプロセスを完了する。
【0045】
しかしながら、上記方式で別途追加される逃がし分岐路は、コストの増加、及び充電機器の体積の増大をもたらすだけでなく、逃がし分岐路の制御プロセスを増加させる必要があり、即ち制御難易度の増大をもたらし、さらに作動効率の低下をもたらす可能性がある。
【0046】
これに基づいて、出願人は、電源変換回路を設計し、この電源変換回路では、二つのパワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路によってエネルギー逃がし回路を提供することができ、それにより二つのパワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時にエネルギー逃がしプロセスを実現する。本出願の方案では、パワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路のみによってエネルギー逃がしプロセスを実現し、別途の逃がし分岐路を追加する必要がなく、関連技術における逃がし分岐路を追加する方案に比べ、コストが低く、体積も小さい。同時に、別途の逃がし分岐路の制御プロセスを追加する必要がなく、関連技術における逃がし分岐路を追加する方案に比べ、制御難易度が低い。且つ、さらに従来の第一のスイッチ分岐路を制御する方案を参考にすることでき、即ち従来の第一のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善した後、第一のスイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセスを実現する方案を取得することができ、二つのパワー変換モジュールの直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化することに有利であり、それにより制御難易度を低下させる。
【0047】
本出願の実施例が開示する電源変換回路は、充電機又は充電スタンドなどの充電機器に用いることができるがそれに限定されない。
【0048】
本出願を理解しやすくするために、まず本出願が適用できる１つの応用シナリオを紹介する。図１に示すように、この応用シナリオには、電気自動車１０、充電スタンド１１及びインターフェース１２が含まれる。ここで、充電スタンド１１は、一つ目のパワー変換モジュール１１１、二つ目のパワー変換モジュール１１２、電源線１１３及び充電線１１４を含む。
【0049】
電源線１１３は、インターフェース１２（例えばコンセント）を介して外部の入力電源（例えば商用電源）に接続され、入力電圧を取得するために用いられる。一つ目のパワー変換モジュール１１１と二つ目のパワー変換モジュール１１２とは、直列又は並列であってもよく、図１では、一つ目のパワー変換モジュール１１１と二つ目のパワー変換モジュール１１２の並列を例とする。ここで、一つ目のパワー変換モジュール１１１及び一つ目のパワー変換モジュール１１２は、インターフェース１２を介して取得された入力電圧を電気自動車１０を充電するため使用できる電圧に変換することができ、且つ充電線１１４を介して電気自動車１０を充電する。
【0050】
説明すべきことは、この実施例では、充電機器が充電スタンドであることを例とする。他の実施例では、充電機器は、車載充電機又は非車載充電機等であってもよいがそれらに限らない。
【0051】
図２に示すように、電源変換回路は、制御ユニット（図示せず）及び二つのパワー変換モジュールを含み、ここで、二つのパワー変換モジュールは、それぞれ第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２である。ここで、いずれか一つのパワー変換モジュールは、出力端と第一のスイッチ分岐路を含み、即ち第一のパワー変換モジュール２１は、第一のスイッチ分岐路２１１と出力端を含み、その出力端は、第一の端２１２と第二の端２１３を含み、第二のパワー変換モジュール２２は、第一のスイッチ分岐路２２１及び出力端を含み、その出力端は、第一の端２２２と第二の端２２３を含む。
【0052】
具体的に、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間は、並列接続であってもよく、直列接続であってもよい。第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１は、それぞれ第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３に接続され、第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１は、それぞれ第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３に接続される。且つ第一のパワー変換モジュール２１の出力端と第二のパワー変換モジュール２２の出力端は、いずれも負荷に接続するために用いられる。第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１は、いずれも制御ユニットに接続される。
【0053】
実際の応用では、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１及び第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１は、いずれも制御ユニットに制御され、且つ制御ユニットから出力される第一の制御信号に基づいて作動状態を切り替え、ここで、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１及び第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１の作動状態は、いずれも停止状態と運転状態を含む。停止状態は、即ち第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１における各スイッチは、いずれも現在の状態をそのまま維持し、即ちオン又はオフにする作動を実行しなく、運転状態は、即ち第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と、第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１とのうちの少なくとも一つのスイッチは、第一の制御信号の作用でオン又はオフにする動作を実行する。同時に、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１が運転状態にある場合、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１は、エネルギーの伝達を実現することができ、逆に、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１が停止状態にある場合、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１は、エネルギーを伝達することができない。
【0054】
上記内容から分かるように、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間が並列接続から直列接続に切り替えられる必要がある場合、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２は、エネルギーの逃がしを行う必要があり、即ち放電を行う必要がある。この時、制御ユニットによって第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１が停止状態から運転状態に切り替えるように制御し、それによりエネルギー逃がし回路を提供する。それにより、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２は、エネルギー伝達の方式で、逃がす必要があるエネルギーをこのエネルギー逃がし回路によって電子素子上に伝達して消費することにより、エネルギー逃がしプロセスを実現する。
【0055】
この実施例では、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間が並列接続から直列接続に切り替えられる時、エネルギー逃がしプロセスを実現するだけでなく、関連技術のように別途の逃がし分岐路を追加しない。それにより、この電源変換回路のコストを低減してその体積を小さくすることができる。同時に、一方では、別途の逃がし分岐路の制御プロセスを追加する必要がなく、他方では、さらに従来の第一のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善することによって、第一のスイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセスを実現する方案を取得することができ、それにより二つのパワー変換モジュールが直並列切り替えを行うプロセスにおける制御方案を簡略化することができ、制御難易度を低下させることに有利である。
【0056】
一つの実施例では、図３に示すように、いずれか一つのパワー変換モジュールは、入力端と第二のスイッチ分岐路をさらに含み、即ち第一のパワー変換モジュール２１は、第二のスイッチ分岐路２１４と入力端をさらに含み、その入力端は、第一の端２１５と第二の端２１６を含み、第二のパワー変換モジュール２２は、第二のスイッチ分岐路２２４と入力端をさらに含み、その入力端は、第一の端２２５と第二の端２２６を含む。
【0057】
具体的に、第二のスイッチ分岐路２１４は、それぞれ第一のパワー変換モジュール２１の入力端の第一の端２１５及び第二の端２１６に接続され、第二のスイッチ分岐路２２４は、それぞれ第二のパワー変換モジュール２２の入力端の第一の端２２５及び第二の端２２６に接続される。且つ第一のパワー変換モジュール２１の入力端と第二のパワー変換モジュール２２の入力端は、いずれも外部の入力電源に接続するために用いられる。第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４は、いずれも制御ユニットに接続される。
【0058】
実際の応用では、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４及び第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４は、いずれも制御ユニットに制御され、且つ制御ユニットから出力される第二の制御信号に基づいて作動状態を切り替え、ここで、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４及び第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４の作動状態は、いずれも停止状態と運転状態を含む。停止状態は、即ち第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４における各スイッチは、いずれも現在の状態をそのまま維持し、即ちオン又はオフにする動作を実行しない、運転状態は、即ち第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と、第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４とのうちの少なくとも一つのスイッチは、第二の制御信号の作用でオン又はオフにする動作を実行する。同時に、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４が運転状態にある場合、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４は、エネルギーの伝達を実現することができ、逆に、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４が停止状態にある場合、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４は、エネルギーを伝達することができない。
【0059】
第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間が直列接続から並列接続に切り替えられる必要がある場合、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２は、エネルギー補充を行う必要があり、即ち充電を行う必要がある。例えば、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２が直列接続であり、且つ第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２の出力電圧が２５０ｖであると仮定する。この時に第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２を並列接続に切り替えると、電源変換モジュールの電圧がほぼ変化しないように維持するために、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２の出力電圧を５００ｖまで上昇させる必要がある。このような場合に、制御ユニットによって第二のスイッチ分岐路２１４と第二のスイッチ分岐路２２４が停止状態から運転状態に切り替えるように制御し、それにより充電回路を提供する。それにより、外部の入力電源は、この充電回路を介して第一のパワー変換モジュール２１の出力端及び第二のパワー変換モジュール２２の出力端に充電することができ、それにより第一のパワー変換モジュール２１の出力端の電圧及び第二のパワー変換モジュール２２の出力端の電圧を増大させ、さらに第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間が直列接続から並列接続に切り替えられることを完了する。同様に、この実施例では、別途の充電分岐路を追加する必要がなく、コストが低く、体積も小さい。且つ、従来の第二のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善した後、第二のスイッチ分岐路を制御することによって第一のパワー変換モジュール２１の出力端の電圧及び第二のパワー変換モジュール２２の出力端への充電を実現するプロセスを取得し、即ち制御難度を低下させることができる。
【0060】
一つの実施例では、図２及び図３を併せて参照すると、電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３をさらに含む。ここで、第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２と第三のスイッチＳ３は、直列接続される。第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３で構成される第一の分岐路の第一の端は、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２に接続され、第一の分岐路の第二の端は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第二の端２２３に接続される。第一のスイッチＳ１と第二のスイッチＳ２との間の接続点は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２に接続され、第二のスイッチＳ２と第三のスイッチＳ３との間の接続点は、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第二の端２１３に接続される。
【0061】
具体的に、第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３は、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間の直並列切り替えを実現するために用いられる。ここで、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオンになり、且つ第二のスイッチＳ２がオフになった時、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端接続２２２に接続され、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第二の端２１３は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第二の端２２３に接続され、第一のパワー変換モジュール２１は、第二のパワー変換モジュール２２に並列接続される。第二のスイッチＳ２がオンになり、且つ第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオフになった時、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第二の端２１３は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２３に接続され、第一のパワー変換モジュール２１は、第二のパワー変換モジュール２２に直列接続される。
【0062】
説明すべきことは、本出願の実施例における各スイッチは、いずれもスイッチ作用を果たすことができるいずれかの電気電子部品（例えば電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ、サイリスタＳＣＲ、ゲートターンオフサイリスタＧＴＯ、パワートランジスタＧＴＲなどのタイプ）であってもよく、いずれか一般的なスイッチ（例えばコンタクタ、リレー、遅延スイッチ、光電スイッチ、タクトスイッチ、近接スイッチなどのタイプ）であってもよく、上記タイプの複数の組み合わせ形式であってもよい。
【0063】
図４を参照すると、図４は、本出願の実施例による直並列切り替え方法のフローチャートである。この直並列切り替え方法は、電源変換回路に用いられ、電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つのパワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含む。この直並列切り替え方法は、以下のステップを含む。
【0064】
ステップ４１：負荷両端の第一の電圧、及びパワー変換モジュールの最大出力電圧を取得する。
【0065】
ここで、負荷は、電源変換回路の出力電源の両端に接続される電子素子であり、それは、電気エネルギーを消費するための装置であり、即ち電気エネルギーを使用して作動する装置であり、電力消費装置とも呼ばれる。負荷両端の第一の電圧は、即ち負荷が正常に作動する時に必要な作動電圧である。パワー変換モジュールの最大出力電圧は、即ちパワー変換モジュールの定格出力電圧である。
【0066】
ステップ４２：二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。
【0067】
ここで、二つのパワー変換モジュールの接続方式は、直列接続と並列接続を含む。スイッチ分岐路の作動状態は、停止状態と運転状態を含み、同様に、スイッチ分岐路が停止状態にある場合、スイッチ分岐路は、エネルギーの伝送を行わず、スイッチ分岐路が運転状態にある場合、スイッチ分岐路は、エネルギーの伝送を行う。
【0068】
この実施例では、二つのパワー変換モジュールの直並列切り替えプロセスは、二つのパワー変換モジュールのパラメータ及びパワー変換モジュールにおけるスイッチ分岐路のみに関連し、別途の電子素子を追加する必要がなく、この電源変換回路のコストを低くし、体積を小さくすることができる。且つパワー変換モジュールにおけるスイッチ分岐路を利用するため、従来の制御方案を改善することによって、直並列切り替えプロセスにおけるスイッチ分岐路を制御する方案を取得し、直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化し、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0069】
一つの実施例では、図５に示すように、ステップ４２では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えるプロセスは、以下のステップを含む。
【0070】
ステップ５１：二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧及び最大出力電圧に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断する。
【0071】
ステップ５２：そうである場合、スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。
【0072】
二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える前に、まず切り替える必要があるか否かを判断する必要がある。負荷に必要な第一の電圧、パワー変換モジュールの出力電圧及び二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式に基づき、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式がパワー変換モジュールに高い作動効率を持たせることができるか否か、及び提供できる電圧が負荷に必要な第一の電圧を満たすことができるか否かを正確に決定することができる。それにより、切り替えを行う必要があるか否かを正確に決定でき、誤切り替えの確率を減少させ、電源変換回路の作動の安定性を提供することに有利である。
【0073】
一つの実施例では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第一の電圧閾値との間の差よりも小さい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0074】
ここで、二つのパワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュールと第二のパワー変換モジュールを含む。第一のパワー変換モジュールと第二のパワー変換モジュールが直列接続される場合、電源変換回路の出力の総電圧は、第一のパワー変換モジュールの出力電圧と第二のパワー変換モジュールの出力電圧の和である。負荷に必要な第一の電圧Ｖ１がいずれか一つのパワー変換モジュールの最大出力電圧Ｖｍａｘと第一の電圧閾値Ｖｈ１との差よりも小さい場合、即ちＶ１＜Ｖｍａｘ－Ｖｈ１である。一般的に第一の電圧閾値Ｖｈ１は、０よりも大きく、この時、いずれか一つのパワー変換モジュールの最大出力電圧Ｖｍａｘは、第一の電圧Ｖ１よりも大きく、単一のパワー変換モジュールは、負荷に必要な作動電圧を満たすことができる。このような場合に、二つのパワー変換モジュールを直列接続から並列接続に切り替えることができ、それにより単一のパワー変換モジュールの実際の出力電圧をその最大出力電圧に近づけ、パワー変換モジュールの変換効率及び変換精度を向上させるするのに有利であり、それにより電源変換回路の作動の安定性を向上させることができる。
【0075】
理解できるように、第一の電圧閾値は、実際の応用状況に応じて設定することができ、本出願の実施例は、これを制限しない。例えば、一つの実施例では、［５Ｖ，１０Ｖ］の区間におけるいずれか一つの値（例えば１０Ｖ）を第一の電圧閾値とすることができる。
【0076】
別の実施例では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第二の電圧閾値との和よりも大きい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0077】
ここで、二つのパワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュールと第二のパワー変換モジュールを含む。第一のパワー変換モジュールと第二のパワー変換モジュールが並列接続される場合、第一のパワー変換モジュールの出力電圧と第二のパワー変換モジュールの出力電圧は、等しく、即ち電源変換回路の出力の総電圧は、いずれか一つのパワー変換モジュールの出力電圧である。負荷に必要な第一の電圧Ｖ１がいずれか一つのパワー変換モジュールの最大出力電圧Ｖｍａｘと第二の電圧閾値Ｖｈ２との和よりも大きい場合、即ちＶ１＞Ｖｍａｘ＋Ｖｈ２である。一般的に第二の電圧閾値Ｖｈ２は、０よりも大きく、この時、いずれか一つのパワー変換モジュールの最大出力電圧Ｖｍａｘは、第一の電圧Ｖ１よりも小さく、即ち電源変換回路の出力の総電圧は、負荷に必要な作動電圧を満たすことができない。このような場合に、二つのパワー変換モジュールを並列接続から直列接続に切り替えることができ、それにより電源変換回路の出力の総電圧は、二つのパワー変換モジュールの出力電圧の和であり、即ち電源変換回路の出力の総電圧を増大させ、それにより負荷に必要な第一の電圧を満たし、負荷作動の安定性を維持することに有利である。
【0078】
理解できるように、第二の電圧閾値は、実際の応用状況に応じて設定することができ、且つ、第二の電圧閾値は、第一の電圧閾値と同じでも異なってもよく、本出願の実施例は、これを制限しない。例えば、一つの実施例では、［５Ｖ，１０Ｖ］の区間におけるいずれか一つの値（例えば５Ｖ）を第二の電圧閾値とすることができる。
【0079】
一つの実施例では、電源変換回路が図３に示す場合、電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３をさらに含む。パワー変換モジュールは、出力端をさらに含み、ここで第一のパワー変換モジュール２１の出力端は、第一の端２１２と第二の端２１３を含み、第二のパワー変換モジュール２２の出力端は、第一の端２２２と第二の端２２３を含む。ここで、第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２、第三のスイッチＳ３とパワー変換モジュールの出力端との間の接続関係は、上記実施例で既に記述したため、ここでこれ以上説明しない。
【0080】
【0081】
ステップ６１：第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３がスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。
【0082】
ここで、スイッチ分岐路のスイッチ状態は、オンとオフを含む。
【0083】
具体的に、第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３を制御してスイッチ状態を切り替えることは、二つのパワー変換モジュールの間を直列接続から並列接続に切り替えるために用いられ、又は二つのパワー変換モジュールの間を並列接続から直列接続に切り替えるために用いられる。スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することによって、二つのパワー変換モジュールが直並列切り替えを行うプロセスにおいて、エネルギー逃がし回路を提供し又は充電回路を提供することを実現することができる。以上から分かるように、第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３がスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することにより、二つのパワー変換モジュールの直並列切り替えのプロセスを実現することができる。且つ、このプロセスにおいて、別途の逃がし分岐路又は充電分岐路を追加する必要がなく、コスト及び体積を低減することができる。同時に、従来のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善した後、スイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセス又は充電プロセスを実現する方案を取得することができ、直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化し、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0084】
一つの実施例では、電源変換回路におけるスイッチ分岐路は、第一のスイッチ分岐路を含み、且つ第一のスイッチ分岐路は、パワー変換モジュールの出力端に接続される。即ち電源変換回路は、図３に示すように、第一のパワー変換モジュール２１は、第一のスイッチ分岐路２１１を含み、第二のパワー変換モジュール２２は、第一のスイッチ分岐路２２１を含む。ここで、第一のスイッチ分岐路２１１は、それぞれ第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２及び第二の端２１３に接続され、第一のスイッチ分岐路２２１は、それぞれ第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２及び第二の端２２３に接続される。
【0085】
図７を併せて参照すると、図７に示すように、ステップ６１では、第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、それにより二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替え、具体的に以下のステップを含んでもよい。
【0086】
ステップ７１：二つのパワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させる。
【0087】
ステップ７２：第一の時間長が終了した時刻に、第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加し、第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。
【0088】
ステップ７３：いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、第一のスイッチがオンになるように制御する。
【0089】
図３に示す電源変換回路を例に説明する。この実施例では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であると仮定すると、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオンになり、且つ第二のスイッチＳ２がオフになる。二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式を直列接続に切り替える場合、まず第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３をオフにし、且つ第一の時間長を遅延させる。ここで、第一の時間長は、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がいずれもオフになったことを決定するために用いられる。理解できるように、第一の時間長は、ユーザが選択した第一のスイッチＳ１及び第三のスイッチＳ３とする実際の電子素子の特徴に基づいて設定されてもよく、本出願の実施例は、これを制限しない。例えば、一つの実施例では、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３は、いずれもリレーを選択し、一般的に１００ｍｓ内にリレーは、オン又はオフにする動作を実行でき、この時、第一の時間長は、１００ｍｓに設定することができる。
【0090】
続いて、第一の時間長が終了した時刻に、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１に第一の制御信号を印加し、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１を運転状態に切り替えさせ、それによりエネルギー逃がし回路を提供する。ここで、第一の制御信号は、即ち第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１と第二のパワー変換モジュール２２の第一のスイッチ分岐路２２１が作動状態を切り替えるように制御する信号である。次に、二つのパワー変換モジュールは、いずれもエネルギー逃がし回路を介してエネルギーを逃し、即ち第一のパワー変換モジュール２１のエネルギーは、その出力端から第一のスイッチ分岐路２１１に伝達され、第二のパワー変換モジュール２２のエネルギーは、その出力端から第一のスイッチ分岐路２２１に伝達される。それにより、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３との間の電圧が低下し、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３との間の電圧も低下している。
【0091】
第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３との間の電圧が第三の電圧閾値以下（即ち未満又は等しい）になり、同時に第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３との間の電圧が第三の電圧閾値以下（即ち未満又は等しい）になると、第二のスイッチＳ２がオンになるように制御し、それにより並列接続から直列接続に切り替えられるプロセスを完了する。このプロセスにおいて、各パワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路を巧みに採用してエネルギーの逃がしを行い、別途の逃がし分岐路を追加する必要がなく、コストを削減し、体積を減少させることができ、且つ従来の制御方案を参考にすることで、第一のスイッチ分岐路を制御することによってエネルギー逃がしプロセスを実現する方案を取得し、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0092】
理解できるように、第三の電圧閾値は、実際の応用状況に応じて設定することができ、本出願の実施例は、これを制限しない。ここで、一つの実施の形態では、第三の電圧閾値は、二つのパワー変換モジュールが並列接続である場合、いずれか一つのパワー変換モジュールが出力する電圧Ｖｏ１の半分に設定されてもよい。二つのパワー変換モジュールが直列接続に切り替えられる時、電源変換回路が出力する総電圧の大きさは、電圧Ｖｏ１の大きさと等しくなる。
【0093】
別の実施例では、電源変換回路におけるスイッチ分岐路は、第二のスイッチ分岐路を含み、且つパワー変換モジュールは、入力端をさらに含み、第二のスイッチ分岐路は、パワー変換モジュールの入力端に接続される。即ち電源変換回路は、図３に示すように、第一のパワー変換モジュール２１は、第二のスイッチ分岐路２１４を含み、第二のパワー変換モジュール２２は、第二のスイッチ分岐路２２４を含む。ここで、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４は、それぞれ第一のパワー変換モジュール２１の入力端の第一の端２１５及び第二の端２１６に接続され、第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４は、それぞれ第二のパワー変換モジュール２２の入力端の第一の端２２５及び第二の端２２６に接続される。
【0094】
図８を併せて参照すると、図８に示すように、ステップ６１では、第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、それにより二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替え、具体的に以下のステップを含んでもよい。
【0095】
ステップ８１：二つのパワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させる。
【0096】
ステップ８２：第二の時間長が終了した時刻に、第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加し、第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。
【0097】
ステップ８３：いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御する。
【0098】
同様に図３に示す電源変換回路を例に説明する。この実施例では、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であると仮定すると、第二のスイッチＳ２がオンになり、且つ第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオフになる。二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式を並列接続に切り替えるために、まず第二のスイッチＳ２をオフにし、且つ第二の時間長を遅延させる必要がある。ここで、第二の時間長は、第二のスイッチＳ２がオフになったことを決定するために用いられる。理解できるように、第二の時間長は、ユーザが選択した第二のスイッチＳ２とする実際の電気部品の特徴に基づいて設定されてもよく、本出願の実施例は、これを制限しない。例えば、一つの実施例では、第二のスイッチＳ２もリレーを選択すれば、同様に第二の時間長を１００ｍｓに設定することができる。
【0099】
続いて、第二の時間長が終了した時刻で、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４に第二の制御信号を印加し、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４を運転状態に切り替えさせ、それにより充電回路を提供する。ここで、第二の制御信号は、第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４と第二のパワー変換モジュール２２の第二のスイッチ分岐路２２４が作動状態を切り替えるように制御する信号である。次に、第一のパワー変換モジュール２１のエネルギーは、その入力端から第二のスイッチ分岐路２１４を介してその出力端に伝達され、第二のパワー変換モジュール２２のエネルギーは、その入力端から第二のスイッチ分岐路２２４を介してその出力端に伝達される。それにより、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３との間の電圧が上昇し、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３との間の電圧も上昇している。
【0100】
第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３との間の電圧が第四の電圧閾値以上（即ち以上）になり、同時に第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３との間の電圧が第四の電圧閾値以上（即ち以上）になると、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３をオンにするように制御し、それにより直列接続から並列接続に切り替えられるプロセスを完了する。このプロセスにおいて、各パワー変換モジュールにおける第二のスイッチ分岐路も採用して各パワー変換モジュールの出力端に対する充電プロセスを実現し、別途の充電分岐路を追加せず、コストを削減し、且つ体積を減少させ、且つ従来の制御方案を参考にすることができ、第二のスイッチ分岐路を制御することによって充電プロセスを実現する方案を取得し、制御難易度を低下させることに寄与する。
【0101】
理解できるように、第四の電圧閾値は、実際の応用状況に応じて設定することができ、本出願の実施例の比較は、限定されない。ここで、一つの実施の形態では、第四の電圧閾値は、二つのパワー変換モジュールが直列接続される場合、電源変換回路が出力する総電圧Ｖｏ２に設定されてもよい。二つのパワー変換モジュールが並列接続に切り替えられる時、いずれか一つのパワー変換モジュールが出力する電圧の大きさは、総電圧Ｖｏ２の大きさに等しい。この時、二つのパワー変換モジュールが出力する電圧もほぼ等しいため、二つのパワー変換モジュールの並列プロセスにおいて発生する可能性のあるループ電流を減少させることができ、電源変換モジュールの各電気部品が損傷するリスクを低下させることができ、各電気部品の耐用年数を延長するのに有利であり、電源変換回路の安定性を向上させる。
【0102】
【0103】
図９に示すように、第一のパワー変換モジュール２１の第一のスイッチ分岐路２１１は、第一のスイッチトランジスタＱ１と、第二のスイッチトランジスタＱ２と、第三のスイッチトランジスタＱ３と、第四のスイッチトランジスタＱ４とを含む。且つ第一のスイッチ分岐路２１１は、出力端を介して負荷に接続され、ここで、負荷は、並列接続される第三のコンデンサＣ３と第一の抵抗Ｒ１を例とする。第一のパワー変換モジュール２１の第二のスイッチ分岐路２１４は、第五のスイッチトランジスタＱ５と、第六のスイッチトランジスタＱ６と、第七のスイッチトランジスタＱ７と、第八のスイッチトランジスタＱ８とを含む。且つ第二のスイッチ分岐路２１４は、入力端を介して入力電源Ｕ１に接続される。第一のパワー変換モジュール２１は、共振空洞２１７をさらに含み、共振空洞２１７は、第一のスイッチ分岐路２１１と第二のスイッチ分岐路２１４との間に接続され、この共振空洞２１７は、交流電気エネルギーの伝達を実現するために用いられる。
【0104】
理解すべきこととして、第二のパワー変換モジュール２２の回路と第一のパワー変換モジュール２１は、図９に示す回路構造を同時に採用してもよく、且つ、直並列方式の切り替えプロセスにおいて、異なるパワー変換モジュールにおける第一のスイッチ分岐路の制御方式は、同じであってもよく、第二のスイッチ分岐路の制御方式も同じであってもよい。そのため、ここでは、第一のパワー変換モジュール２１のみを例とし、第二のパワー変換モジュール２２の実際の応用プロセスは、第一のパワー変換モジュール２１と類似し、それは、当業者が容易に理解できる範囲内にあり、ここでこれ以上説明しない。
【0105】
一つの実施例では、図１０を併せて参照すると、図１０は、二つのパワー変換モジュールを並列接続から直列接続に切り替えるプロセスにおいて、電源変換回路における第一のスイッチ、第二のスイッチ、第三のスイッチ及び第一のスイッチ分岐路の制御信号を示す。ここで、横座標ｔは、時間を示し、縦座標は、レベルの高低を示す。曲線Ｌ１１は、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３の制御信号であり、曲線Ｌ２１は、第二のスイッチＳ２の制御信号であり、曲線Ｌ３１と曲線Ｌ４１は、第一のスイッチ分岐路２１１の制御信号であり、ここで、曲線Ｌ３１が第一のスイッチトランジスタＱ１と第四のスイッチトランジスタＱ４の制御信号である場合、曲線Ｌ４１は、第二のスイッチトランジスタＱ２と第三のスイッチトランジスタＱ３の制御信号であり、逆に、曲線Ｌ４１が第一のスイッチトランジスタＱ１と第四のスイッチトランジスタＱ４の制御信号である場合、曲線Ｌ３１は、第二のスイッチトランジスタＱ２と第三のスイッチトランジスタＱ３の制御信号である。理解すべきこととして、上記実施例における第一の制御信号は、曲線Ｌ３１と曲線Ｌ４１を含む。
【0106】
この実施例では、時刻ｔ１１の前に、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３の制御信号がハイレベル信号である場合、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオンになり、且つ第二のスイッチＳ２の制御信号がローレベル信号である場合、第二のスイッチＳ２がオフになり、二つのパワー変換モジュールは、並列接続である。時刻ｔ１１に二つのパワー変換モジュールを直列接続に切り替えるプロセスを実行し始め、この時に第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３の制御信号をローレベル信号に引き下げ、即ち第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオフになり、且つ第一の時間長を遅延させる。
【0107】
第一の時間長が終了した時刻、即ち時刻ｔ２１に、第一のスイッチ分岐路２１１に第一の制御信号を印加する。この時、第一の制御信号は、第一のスイッチトランジスタＱ１、第二のスイッチトランジスタＱ２、第三のスイッチトランジスタＱ３及び第四のスイッチトランジスタＱ４に印加されるスイッチ周波数及びデューティ比が固定されたＰＷＭ波形である。具体的に、第一のスイッチトランジスタＱ１と第四のスイッチトランジスタＱ４は、同一のＰＷＭ波形（例えば曲線Ｌ３１）を印加し、第二のスイッチトランジスタＱ２と第四のスイッチトランジスタＱ４は、同一のＰＷＭ波形（例えば曲線Ｌ４１）を印加し、且つ曲線Ｌ３１と曲線Ｌ４１は、相補関係であるべきである。それにより、第一のスイッチ分岐路２１１は、停止状態から運転状態に切り替えられ、第一のパワー変換モジュール２１のエネルギーを右から左に伝達し、即ち出力端から入力端に伝達し、第一のパワー変換モジュール２１のエネルギーが減少する。同様に、この時、第二のパワー変換モジュール２２のエネルギーも減少する。
【0108】
時刻ｔ３１まで、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３との間の電圧が第三の電圧閾値以下であり、且つ第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３との間の電圧が第三の電圧閾値以下であることを検出すると、第二のスイッチＳ２の制御信号をハイレベル信号に引き上げ、即ち第二のスイッチＳ２をオンにし、それにより二つのパワー変換モジュールを並列接続から直列接続に切り替えることを完了する。
【0109】
別の実施例では、図３、図９及び図１１を併せて参照すると、図１１は、二つのパワー変換モジュールを直列接続から並列接続に切り替えるプロセスにおける、電源変換回路における第一のスイッチ、第二のスイッチ、第三のスイッチ及び第二のスイッチ分岐路の制御信号を示す。ここで、横座標ｔは、時間を示し、縦座標は、レベルの高低を示す。曲線Ｌ１２は、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３の制御信号であり、曲線Ｌ２２は、第二のスイッチＳ２の制御信号であり、曲線Ｌ３２と曲線Ｌ４２は、第二のスイッチ分岐路２１４の制御信号であり、ここで、曲線Ｌ３２が第五のスイッチトランジスタＱ５、及び第八のスイッチトランジスタＱ８の制御信号であってもよい場合、曲線Ｌ４２は、第六のスイッチトランジスタＱ６と第七のスイッチトランジスタＱ７の制御信号であり、逆に、曲線Ｌ４２が第五のスイッチトランジスタＱ５と第八のスイッチトランジスタＱ８の制御信号であってもよい場合、曲線Ｌ３２は、第六のスイッチトランジスタＱ６及び第七のスイッチトランジスタＱ７の制御信号である。理解すべきこととして、上記実施例における第二の制御信号は、曲線Ｌ３２と曲線Ｌ４２を含む。
【0110】
この実施例では、時刻ｔ１２の前に、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３の制御信号がローレベル信号である場合、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオフになり、且つ第二のスイッチＳ２がハイレベル信号である場合、第二のスイッチＳ２がオンになり、二つのパワー変換モジュールが直列接続されている。時刻ｔ１２から二つのパワー変換モジュールを並列接続に切り替え、この時に第二のスイッチＳ２の制御信号をローレベル信号に引き下げ、即ち第二のスイッチＳ２がオフになり、且つ第二の時間長を遅延させる。
【0111】
第二の時間長が終了した時刻で、即ち時刻ｔ２２に、第二のスイッチ分岐路２１４に第二の制御信号を印加する。この時、第二の制御信号は、第五のスイッチトランジスタＱ５、第六のスイッチトランジスタＱ６、第七のスイッチトランジスタＱ７及び第八のスイッチトランジスタＱ８に印加されるスイッチ周波数及びデューティ比が固定されたＰＷＭ波形である。具体的に、第五のスイッチトランジスタＱ５と第八のスイッチトランジスタＱ８は、同一のＰＷＭ波形（例えば曲線Ｌ３２）を印加し、第六のスイッチトランジスタＱ６と第七のスイッチトランジスタＱ７は、同一のＰＷＭ波形（例えば曲線Ｌ４２）を印加し、且つ曲線Ｌ３２と曲線Ｌ４２は、相補関係であるべきである。それにより、第二のスイッチ分岐路２１４は、停止状態から運転状態に切り替えられ、第一のパワー変換モジュール２１のエネルギーを左から右に伝達し、即ち入力端から出力端に伝達し、第一のパワー変換モジュール２１のエネルギーが増加する。同様に、この時、第二のパワー変換モジュール２２のエネルギーも増加する。
【0112】
時刻ｔ３２まで、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２と第二の端２１３との間の電圧が第四の電圧閾値以上であり、且つ第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２と第二の端２２３との間の電圧が第四の電圧閾値以上であることを検出し、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３の制御信号をハイレベル信号に引き上げ、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオンにし、それにより二つのパワー変換モジュールの直列接続から並列接続への切り替えを完了する。
【0113】
以上をまとめると、上記実施例では、電源変換回路における二つのパワー変換モジュールは、直列接続を並列接続に切り替え、又は並列接続を直列接続に切り替えるプロセスにおいて、エネルギーの伝達は、いずれもパワー変換モジュールに内蔵される電子素子によって実現することができ、関連技術のように別途の電子素子を追加することなく、電源変換回路のコストを削減し、且つ体積を減少させることができる。同時に、従来の制御方案を参考にすることができ、直並列切り替えプロセスにおける制御方案を簡略化し、それにより制御難易度もより低い。
【0114】
図１２を参照すると、それは、本出願の実施例による直並列切り替え装置の構造概略図を示し、電源変換回路に応用される。ここで、電源変換回路の構造は、上記図２及び図３に対する具体的な記述を参照することができ、ここでこれ以上説明しない。直並列切り替え装置１２００は、第一の取得ユニット１２０１及び第一の切り替えユニット１２０２を含む。
【0115】
第一の取得ユニット１２０１は、負荷両端の第一の電圧、及びパワー変換モジュールの最大出力電圧を取得するために用いられる。
【0116】
第一の切り替えユニット１２０２は、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧、最大出力電圧及びスイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替えるために用いられる。ここで、接続方式は、直列接続と並列接続を含み、作動状態は、停止状態と運転状態を含む。
【0117】
一つの実施例では、第一の切り替えユニット１２０２はさらに、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式、第一の電圧及び最大出力電圧に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断するために用いられる。そうである場合、スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。
【0118】
一つの実施例では、第一の切り替えユニット１２０２はさらに、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第一の電圧閾値との間の差よりも小さい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0119】
一つの実施例では、第一の切り替えユニット１２０２はさらに、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ第一の電圧が最大出力電圧と第二の電圧閾値との和よりも大きい場合、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要がある。
【0120】
一つの実施例では、第一の切り替えユニット１２０２はさらに、第一のスイッチ、第二のスイッチ及び第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるようにを制御し、且つスイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御し、二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える。ここで、スイッチ状態は、オンとオフを含む。
【0121】
一つの実施例では、第一の切り替えユニット１２０２はさらに、二つのパワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させる。第一の時間長が終了した時刻に、第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加し、第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、第二のスイッチがオンになるように制御する。
【0122】
一つの実施例では、第一の切り替えユニット１２０２はさらに、二つのパワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させる。第二の時間長が終了した時刻で、第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加し、第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御する。いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、第一のスイッチと第三のスイッチがオンになるように制御する。
【0123】
上記製品は、図４に示す本出願の実施例による方法を実行することができ、実行方法に相応する機能モジュールと有益な効果を有する。本実施例では、詳細に記述されていない技術的詳細は、本出願の実施例による方法を参照することができる。
【0124】
図１３を参照すると、本出願の実施例による直並列切り替え装置の構造概略図である。図１３に示すように、直並列切り替え装置１３００は、一つ又は複数のプロセッサ１３０１及びメモリ１３０２を含む。ここで、図１３では、一つのプロセッサ１３０１を例とする。
【0125】
プロセッサ１３０１とメモリ１３０２は、バス又は他の方式を介して接続してもよく、図１３では、バスを介して接続することを例とする。
【0126】
メモリ１３０２は、非揮発性コンピュータ可読記憶媒体として、非揮発性ソフトウェアプログラム、非揮発性コンピュータ実行可能なプログラム及びモジュール、例えば本出願の実施例における直並列切り替え方法に対応するプログラム命令／モジュール（例えば、添付図面１２に記載の各ユニット）を記憶するために用いられてもよい。プロセッサ１３０１は、メモリ１３０２に記憶された非揮発性ソフトウェアプログラム、命令及びモジュールを実行することによって、直並列切り替え装置の各種機能アプリケーション及びデータ処理を実行し、即ち上記方法の実施例における直並列切り替え方法及び上記装置の実施例の各ユニットの機能を実現する。
【0127】
メモリ１３０２は、高速ランダムアクセスメモリを含んでもよく、さらに非揮発性メモリを含んでもよく、例えば少なくとも一つの磁気ディスクメモリデバイス、フラッシュメモリデバイス、または、他の非揮発性ソリッドステートメモリデバイスを含んでもよい。いくつかの実施の形態では、メモリ１３０２は、選択的にプロセッサ１３０１に対してリモートに設置されたメモリを含み、これらのリモートメモリは、ネットワークを介してプロセッサ１３０１に接続されてもよい。上記ネットワークの実例は、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク、移動通信ネットワーク及びそれらの組み合わせを含むが、それらに限らない。
【0128】
前記プログラム命令／モジュールは、前記メモリ１３０２に記憶され、前記一つ又は複数のプロセッサ１３０１により実行される時、上記いずれかの方法実施例における直並列切り替え方法を実行し、例えば、上述の図４、図５、図６、図７及び図８に示す各ステップを実行し、添付図面１２に記載の各ユニットの機能も実現することもできる。
【0129】
本出願の実施例は、充電機器をさらに提供し、上記いずれか一つの実施例における電源変換回路、及び／又は、上記いずれか一つの実施例における直並列切り替え装置を含む。
【0130】
一つの実施例では、充電機器は、充電スタンド又は充電機である。
【0131】
本出願の実施例は、非揮発性コンピュータ記憶媒体をさらに提供し、コンピュータ記憶媒体にコンピュータ実行可能な命令が記憶され、このコンピュータ実行可能な命令は、一つ又は複数のプロセッサにより実行されることにより、上記一つ又は複数のプロセッサは、上記いずれかの方法の実施例における直並列切り替え方法を実行することができる。例えば、上述の図４、図５、図６、図７及び図８に示す各ステップを実行し、添付図面１２に記載の各ユニットの機能も実現することもできる。
【0132】
以上に記述された装置又は機器実施例は、単なる例示的なものであり、前記分離部材として説明されたユニットモジュールは、物理的に分離されてもよく、又は分離されなくてもよく、モジュールユニットとして表示された部材は、物理的ユニットであってもよく、又はそうではなくてもよく、一つの箇所に位置してもよく、又は複数のネットワークモジュールユニットに分布してもよい。実際の必要に応じてそのうちの一部又はすべてのモジュールを選択して本実施例の方案の目的を実現することができる。
【0133】
以上の実施の形態の記述によって、当業者であればはっきりと分かるように、各実施形態は、ソフトウェアと汎用ハードウェアプラットフォームの形態によって実現されることができる。無論、ハードウェアによって実現されてもよい。このような理解を踏まえて、上記技術案は、実質には又は関連技術に寄与した部分がソフトウェア製品の形式によって具現化されてもよい。このコンピュータソフトウェア製品は、コンピュータ可読記憶媒体（例えばＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気ディスク、光ディスク）に記憶され、一台のコンピュータ機器（パーソナルコンピュータ、サーバ、又はネットワーク機器などであってもよい）に各実施例又は実施例のなんらかの部分に記載の方法を実行させるための若干の命令を含む。
【0134】
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】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【手続補正書】
【提出日】2023-08-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源変換回路であって、制御ユニットと二つのパワー変換モジュールとを含み、
二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、
前記パワー変換モジュールは、出力端と第一のスイッチ分岐路とを含み、前記第一のスイッチ分岐路は、前記出力端に接続され、ここで、前記出力端は、負荷に接続するために用いられ、
前記第一のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットに接続され、前記第一のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットが出力する第一の制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つの前記パワー変換モジュールが並列接続から直列接続に切り替えられる時、エネルギー逃がし回路を提供し、ここで、前記作動状態は、停止状態と運転状態を含む、電源変換回路。
【請求項2】
前記パワー変換モジュールは、入力端と第二のスイッチ分岐路とをさらに含み、前記第二のスイッチ分岐路は、前記入力端に接続され、ここで、前記入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられ、
前記第二のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットに接続され、前記第二のスイッチ分岐路は、前記制御ユニットから出力される第二の制御信号に基づいて作動状態を切り替えるように構成され、それにより二つの前記パワー変換モジュールが直列接続から並列接続に切り替えられる時、前記入力電源に基づいて前記出力端に充電する、請求項１に記載の電源変換回路。
【請求項3】
前記電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つの前記パワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第一の分岐路の第二の端は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、前記第一のスイッチと前記第二のスイッチとの間の接続点は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第二のスイッチと前記第三のスイッチとの間の接続点は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、
ここで、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンに構成され、且つ前記第二のスイッチがオフに構成される場合、二つの前記パワー変換モジュールは、並列接続であり、
前記第二のスイッチがオンに構成され、且つ前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオフに構成される場合、二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続である、請求項１又は２に記載の電源変換回路。
【請求項4】
電源変換回路に用いられる直並列切り替え方法であって、前記電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、前記電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、前記パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含み、前記方法は、前記負荷の両端の第一の電圧、及び前記パワー変換モジュールの最大出力電圧を取得することと、
二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧、前記最大出力電圧及び前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることとを含み、
ここで、前記接続方式は、直列接続と並列接続を含み、前記作動状態は、停止状態と運転状態を含む、直並列切り替え方法。
【請求項5】
前記の、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧、前記最大出力電圧及び前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することと、
そうである場合、前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることとを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記の、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することは、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式が直列接続であり、且つ前記第一の電圧が前記最大出力電圧と前記第一の電圧の閾値との間の差よりも小さい場合、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記の、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧及び前記最大出力電圧に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があるか否かを判断することは、二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式が並列接続であり、且つ前記第一の電圧が前記最大出力電圧と前記第二の電圧の閾値との和よりも大きい場合、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替える必要があることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記電源変換回路は、順に接続される第一のスイッチと、第二のスイッチと、第三のスイッチとをさらに含み、二つの前記パワー変換モジュールは、第一のパワー変換モジュール及び第二のパワー変換モジュールを含み、前記パワー変換モジュールは、出力端をさらに含み、ここで、前記出力端は、負荷に接続するために用いられ、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチで構成される第一の分岐路の第一の端は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第一の分岐路の第二の端は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、前記第一のスイッチと前記第二のスイッチとの間の接続点は、前記第二のパワー変換モジュールの出力端の第一の端に接続され、前記第二のスイッチと前記第三のスイッチとの間の接続点は、前記第一のパワー変換モジュールの出力端の第二の端に接続され、
前記の、前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、
前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることを含み、
ここで、前記スイッチ状態は、オンとオフを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項9】
前記スイッチ分岐路は、第一のスイッチ分岐路を含み、前記第一のスイッチ分岐路は、前記出力端に接続され、前記の、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、
二つの前記パワー変換モジュールの接続方式が並列接続から直列接続に切り替えられる場合、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオフになるように制御し、且つ第一の時間長を遅延させることと、
前記第一の時間長が終了した時刻に、前記第一のスイッチ分岐路に第一の制御信号を印加することで、前記第一のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御することと、
いずれか一つの前記パワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第三の電圧閾値以下である場合、前記第二のスイッチがオンになるように制御することとを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記パワー変換モジュールは、入力端をさらに含み、前記スイッチ分岐路は、第二のスイッチ分岐路を含み、前記第二のスイッチ分岐路は、前記入力端に接続され、ここで、前記入力端は、外部の入力電源に接続するために用いられ、前記の、前記第一のスイッチ、前記第二のスイッチ及び前記第三のスイッチがスイッチ状態を切り替えるように制御し、且つ前記スイッチ分岐路が作動状態を切り替えるように制御することで、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えることは、
二つの前記パワー変換モジュールの接続方式が直列接続から並列接続に切り替えられる場合、前記第二のスイッチがオフになるように制御し、且つ第二の時間長を遅延させることと、
前記第二の時間長が終了した時刻に、前記第二のスイッチ分岐路に第二の制御信号を印加することで、前記第二のスイッチ分岐路が停止状態から運転状態に切り替えられるように制御することと、
いずれか一つの前記パワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上である場合、前記第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御することとを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
電源変換回路に用いられる直並列切り替え装置であって、前記電源変換回路は、負荷に接続するために用いられ、前記電源変換回路は、二つのパワー変換モジュールを含み、二つの前記パワー変換モジュールは、直列接続又は並列接続であり、ここで、前記パワー変換モジュールは、スイッチ分岐路を含み、前記装置は、前記負荷の両端の第一の電圧及び前記パワー変換モジュールの最大出力電圧を取得するための第一の取得ユニットと、
二つの前記パワー変換モジュールの現在の接続方式、前記第一の電圧、前記最大出力電圧及び前記スイッチ分岐路の作動状態に基づき、二つの前記パワー変換モジュールの接続方式を切り替えるための第一の切り替えユニットとを含み、
ここで、前記接続方式は、直列接続と並列接続を含み、前記作動状態は、停止状態と運転状態を含む、直並列切り替え装置。
【請求項12】
直並列切り替え装置であって、メモリと、前記メモリに結合されるプロセッサとを含み、前記プロセッサは、前記メモリに記憶される命令に基づき、請求項４から１０のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成される、直並列切り替え装置。
【請求項13】
充電機器であって、請求項１から３のいずれか１項に記載の電源変換回路、及び／又は請求項１１又は1２に記載の直並列切り替え装置を含む、充電機器。
【請求項14】
充電スタンド又は充電機である、請求項１３に記載の充電機器。
【請求項15】
コンピュータ可読記憶媒体であって、請求項４から１０のいずれか１項に記載の方法のプロセスに設定されるコンピュータ実行可能な命令が記憶されることを含む、コンピュータ可読記憶媒体。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0025】
二つのパワー変換モジュールの接続方式が直列接続である場合、第二のスイッチがオンになり、且つ第一のスイッチと第三のスイッチがオフになる。二つのパワー変換モジュールの接続方式を並列接続に切り替え、まず第二のスイッチをオフにする必要があり、且つ第二の時間長を遅延させることによって第二のスイッチがオフになったことを決定する。続いて、第二のスイッチ分岐路を運転状態に切り替えさせ、外部の入力電源を介して出力端に充電し、いずれか一つのパワー変換モジュールの出力端の第一の端と第二の端との間の電圧が第四の電圧閾値以上になると、第一のスイッチと前記第三のスイッチがオンになるように制御し、それにより接続方式の切り替えプロセスを完了する。このプロセスにおいて、同様にパワー変換モジュールにおける第二のスイッチ分岐路のみを採用して充電を行い、別途の充電分岐路を追加する必要がなく、コストを削減し、体積を減少させることができ、且つ従来の制御方案を参考にすることができ、制御難易度を低下させることに寄与する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0048】
本出願を理解しやすくするために、まず本出願が適用できる１つの応用シナリオを紹介する。図１に示すように、この応用シナリオには、電気自動車１０、充電スタンド１１及びインターフェース１２が含まれる。ここで、充電スタンド１１は、第一のパワー変換モジュール１１１、第二のパワー変換モジュール１１２、電源線１１３及び充電線１１４を含む。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0049】
電源線１１３は、インターフェース１２（例えばコンセント）を介して外部の入力電源（例えば商用電源）に接続され、入力電圧を取得するために用いられる。第一のパワー変換モジュール１１１と第二のパワー変換モジュール１１２とは、直列又は並列であってもよく、図１では、第一のパワー変換モジュール１１１と第二のパワー変換モジュール１１２の並列を例とする。ここで、第一のパワー変換モジュール１１１及び第二のパワー変換モジュール１１２は、インターフェース１２を介して取得された入力電圧を電気自動車１０を充電するため使用できる電圧に変換することができ、且つ充電線１１４を介して電気自動車１０を充電する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0059】
第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間が直列接続から並列接続に切り替えられる必要がある場合、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２は、エネルギー補充を行う必要があり、即ち充電を行う必要がある。例えば、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２が直列接続であり、且つ第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２の出力電圧が２５０ｖであると仮定する。この時に第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２を並列接続に切り替えると、電源変換回路の電圧がほぼ変化しないように維持するために、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２の出力電圧を５００ｖまで上昇させる必要がある。このような場合に、制御ユニットによって第二のスイッチ分岐路２１４と第二のスイッチ分岐路２２４が停止状態から運転状態に切り替えるように制御し、それにより充電回路を提供する。それにより、外部の入力電源は、この充電回路を介して第一のパワー変換モジュール２１の出力端及び第二のパワー変換モジュール２２の出力端に充電することができ、それにより第一のパワー変換モジュール２１の出力端の電圧及び第二のパワー変換モジュール２２の出力端の電圧を増大させ、さらに第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間が直列接続から並列接続に切り替えられることを完了する。同様に、この実施例では、別途の充電分岐路を追加する必要がなく、コストが低く、体積も小さい。且つ、従来の第二のスイッチ分岐路を制御する方案を簡単に改善した後、第二のスイッチ分岐路を制御することによって第一のパワー変換モジュール２１の出力端の電圧及び第二のパワー変換モジュール２２の出力端への充電を実現するプロセスを取得し、即ち制御難度を低下させることができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
具体的に、第一のスイッチＳ１、第二のスイッチＳ２及び第三のスイッチＳ３は、第一のパワー変換モジュール２１と第二のパワー変換モジュール２２との間の直並列切り替えを実現するために用いられる。ここで、第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオンになり、且つ第二のスイッチＳ２がオフになった時、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第一の端２１２は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第一の端２２２に接続され、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第二の端２１３は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第二の端２２３に接続され、第一のパワー変換モジュール２１は、第二のパワー変換モジュール２２に並列接続される。第二のスイッチＳ２がオンになり、且つ第一のスイッチＳ１と第三のスイッチＳ３がオフになった時、第一のパワー変換モジュール２１の出力端の第二の端２１３は、第二のパワー変換モジュール２２の出力端の第二の端２２３に接続され、第一のパワー変換モジュール２１は、第二のパワー変換モジュール２２に直列接続される。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0072】
二つのパワー変換モジュールの接続方式を切り替える前に、まず切り替える必要があるか否かを判断する必要がある。負荷に必要な第一の電圧、パワー変換モジュールの出力電圧及び二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式に基づき、二つのパワー変換モジュールの現在の接続方式がパワー変換モジュールに高い作動効率を持たせることができるか否か、及び提供できる電圧が負荷に必要な第一の電圧を満たすことができるか否かを正確に決定することができる。それにより、切り替えを行う必要があるか否かを正確に決定でき、誤切り替えの確率を減少させ、電源変換回路の作動の安定性を向上させる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0101】
理解できるように、第四の電圧閾値は、実際の応用状況に応じて設定することができ、本出願の実施例は、これに対して制限しない。ここで、一つの実施の形態では、第四の電圧閾値は、二つのパワー変換モジュールが直列接続される場合、電源変換回路が出力する総電圧Ｖｏ２に設定されてもよい。二つのパワー変換モジュールが並列接続に切り替えられる時、いずれか一つのパワー変換モジュールが出力する電圧の大きさは、総電圧Ｖｏ２の大きさに等しい。この時、二つのパワー変換モジュールが出力する電圧もほぼ等しいため、二つのパワー変換モジュールの並列プロセスにおいて発生する可能性のあるループ電流を減少させることができ、電源変換回路の各電気部品が損傷するリスクを低下させることができ、各電気部品の耐用年数を延長するのに有利であり、電源変換回路の安定性を向上させる。
【国際調査報告】