特表 2024-537044 車載ＥＶ充電器及び回生制動のためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】車載ＥＶ充電器及び回生制動のためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/04 20060101AFI20241003BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241003BHJP

   B60L 53/10 20190101ALI20241003BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241003BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241003BHJP

   B60L 53/62 20190101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02J7/04 F

H02J7/00 P

B60L53/10

B60L50/60

B60L3/00 S

B60L53/62

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024519290

(86)(22)【出願日】2022-09-28

(85)【翻訳文提出日】2024-05-28

(86)【国際出願番号】 US2022045083

(87)【国際公開番号】W WO2023055831

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】63/249,563

(32)【優先日】2021-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/249,567

(32)【優先日】2021-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523090283

【氏名又は名称】イオントラ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100196612

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 慎也

(72)【発明者】

【氏名】ハウレット ザ サード ジョン リチャード

(72)【発明者】

【氏名】ケスナー デヴィッド

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503DA08

5G503FA06

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD04

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC22

5H125BC21

5H125DD02

5H125EE22

5H125EE25

5H125FF16

(57)【要約】

本明細書では、車載充電整形（又は調整）回路によって電気自動車の１又は２以上のバッテリを充電（再充電）するためのシステム、回路、及び方法が開示される。充電整形回路は、充電ステーションから受け取った充電信号及び／又は自動車モータからの回生充電信号を、バッテリの１又は２以上の充電状態に基づいて変えることができる。充電整形回路によって制御される整形された充電信号は、自動車バッテリの充電の１又は２以上の態様を改善することができる。充電整形回路及び／又は電気自動車のモータコントローラ／インバータは、上述した充電整形回路の有無にかかわらず、上記と同様の方法で整形された電力信号を生成するように制御可能な回路を含むことができる。いくつかの実施態様では、バッテリ充電システムから発生した熱をバッテリに伝達するための１又は２以上の熱伝達システムを含むことができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車の電気化学デバイスを充電するためのシステムであって、
充電ステーションインタフェースを介して充電信号を受け取り、前記電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連する取得された高調波に基づいて、前記電気自動車の前記電気化学デバイスのための前記充電信号の形状を制御する、充電信号整形回路、
を備えるシステム。

【請求項2】

前記電気自動車のモータからのフィードバック充電信号を受け取り、前記取得された高調波に基づいて、前記電気化学デバイスのための前記フィードバック充電信号の形状を制御する回生充電信号整形回路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記充電信号整形回路は、前記電気自動車のモータから回生充電信号を受け取り、前記充電信号整形回路は、前記電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連する前記取得された高調波に基づいて、前記回生充電信号の形状を制御する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記充電ステーションインタフェースを介して受け取った前記充電信号は、前記充電ステーションインタフェースから受け取った直流（ＤＣ）充電信号を含むネゴシエートされた充電信号である、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記充電ステーションインタフェースを介して受け取った前記充電信号は、車載充電器回路によって交流（ＡＣ）充電信号から変換された直流（ＤＣ）充電信号を含むネゴシエートされた充電信号である、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記充電信号整形回路は、
電力レールと１又は２以上の整形インダクタとの間に直列に接続された一対のスイッチングデバイス、
を備え、
前記１又は２以上の整形インダクタは、前記電気自動車の前記電気化学デバイスの電極と電気的につながっている、請求項１記載のシステム。

【請求項7】

前記充電信号整形回路は、
前記１又は２以上の整形インダクタと前記電気自動車の前記電気化学デバイスの第２の電極との間に電気的につながっている第２のスイッチングデバイス、
をさらに備える、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記充電信号整形回路は、コントローラをさらに備え、
前記コントローラは、
前記電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連する前記取得された高調波に基づいて、前記電気自動車の前記電気化学デバイスのための前記充電信号を整形するために、前記一対のスイッチングデバイスに第１の制御信号を送り、前記第２のスイッチングデバイスに第２の制御信号を送る、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記充電信号整形回路は、
前記電気自動車の前記電気化学デバイスの充電時に開き、前記電気自動車の運転動作時に閉じるように構成可能なバイパススイッチングデバイス、
をさらに備える、請求項１記載のシステム。

【請求項10】

前記電気化学デバイスの測定温度及び前記電気化学デバイスの動作温度の目標範囲に基づいて、前記充電信号整形回路から発生した熱を前記電気化学デバイスに伝導する熱伝達システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

電気自動車の電気化学デバイスを充電するための方法であって、
充電ステーションと電気的につながっている前記電気自動車の充電ステーションインタフェースから、電気化学デバイス充電信号を受け取ることと、
前記電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連する取得された高調波に基づいて、前記電気自動車の前記電気化学デバイスのための前記充電信号の形状を制御することと、
を含む方法。

【請求項12】

前記充電信号の形状を制御することは、
充電整形回路の一対のスイッチングデバイスに第１の制御信号を送ることと、
前記充電整形回路の第２のスイッチングデバイスに第２の制御信号を送ることと、
を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の制御信号及び前記第２の制御信号は、前記電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連するアルゴリズムに基づくパルス幅変調信号である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記電気自動車の充電動作状態の間にバイパススイッチを通る電流の流れを阻止し、前記電気自動車の走行動作状態の間に前記バイパススイッチを通る電流の流れを許容するように、前記バイパススイッチを制御することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記充電信号は、車載充電回路を介して受け取られる、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記電気自動車のモータから回生充電信号を受け取ることと、
前記電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連する前記取得された高調波に基づいて、前記回生充電信号の形状を制御することと、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記回生充電信号の形状を制御することは、
充電整形回路の一対のスイッチングデバイスに第１の制御信号を送ることと、
前記充電整形回路の第２のスイッチングデバイスに第２の制御信号を送ることと、
を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記回生充電信号の形状を制御することは、
インバータ回路の一対のスイッチングデバイスに第１の制御信号を送ることと、
前記インバータ回路の第２のスイッチングデバイスに第２の制御信号を送ることと、
を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記回生充電信号の形状を制御することは、
前記回生充電信号を事前に整形するようにインバータ回路の要素を制御することと、
前記回生充電信号の形状をさらに整形するように充電整形回路の要素を制御することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記電気自動車の前記電気化学デバイスのための前記充電信号の形状を制御することは、整形回路コントローラ回路又はモータコントローラ回路によって実行される、請求項１１に記載の方法。

【請求項21】

前記電気化学デバイスの測定温度及び前記電気化学デバイスの動作温度の目標範囲に基づいて、前記充電信号の形状を制御することで発生する熱を前記電気化学デバイスに伝導することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願）
本特許協力条約（ＰＣＴ）特許出願は、２０２１年９月２８日出願の米国仮特許出願第６３／２４９，５６７号「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ ＥＶ Ｃｈａｒｇｅｒ ａｎｄ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｂｒｅａｋｉｎｇ」、及び２０２１年９月２８日出願の米国仮特許出願第６３／２４９，５６３号「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ ＥＶ Ｃｈａｒｇｅｒ ａｎｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」に関連し、これらの優先権を主張するものであり、両特許出願は、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明の実施形態は、一般に、１又は２以上のバッテリの充電のためのシステム及び方法に関し、より具体的には、電気自動車の１又は２以上のバッテリ又はセルを充電するための、調整可能な、高効率及び／又は高速充電信号の生成に関する。

【背景技術】

【0003】

充電式バッテリは、有限のバッテリ容量によって制限され、枯渇時に再充電する必要がある。携帯機器のバッテリの充電は、多くの場合、バッテリの充電に必要な時間の間、給電される機器を静止させる必要があるので不便な場合がある。電気自動車用の車載バッテリシステム及び同様に大容量システムの場合、充電に数時間かかる可能性がある。例えば、電気自動車の所有者の多くは、所有者の住居に電気自動車充電ステーションを設置し、電気自動車の駐車時、一晩中そのバッテリシステムを充電するようになっている。他の充電ステーションは、隣接する従来のガソリンスタンド、食料品店、駐車場など、様々な場所に設置され、電気自動車バッテリを短時間で充電することができるが、それでも自動車を静止させ、充電器に長時間接続する必要がある。そのため、大容量の自動車バッテリを充電するにはかなりの時間がかかる。バッテリの再充電に必要な時間を短縮する充電技術の開発に多大な努力が払われてきた。しかしながら、急速充電システムは、一般に、高レベルの充電電流を供給するための高価で高出力の電子機器と、再充電される作動バッテリの損傷につながる可能性のある過充電を防止するための電流制限及び過電圧回路とを必要とする。さらに、重要なことは、高電流急速充電ソリューションは、特にバッテリ充電の割合が増加すると、バッテリにさらに損傷を与える可能性があり、多くの場合、バッテリ充電の割合が約５０％を超えて増加すると、高電流急速充電を制限する必要がある。より低速の再充電システムは、低コストであるが、再充電動作(recharging operation)を長引かせ、電気自動車の稼働への迅速な復帰という基本的な目的を損なう。

【0004】

また、バッテリシステムは、充電と放電のサイクル、放電の深さ、過充電などの様々な要因によって経年劣化する傾向がある。従って、充電速度と同様に、バッテリ容量をできるだけ多く使用しながらバッテリ寿命を最大化するために充電を最適化する努力がなされている。多くの場合、これらの目的は相反するものであり、充電システムは、他の特性を犠牲にしていくつかの特性を最適化するように設計されている。

【0005】

本開示の態様は、とりわけこれらの観察を念頭に置いて考え出されかつ開発されたものである。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の１つの態様は、電気自動車の電気化学デバイス(electrochemical device)を充電するシステムに関する。本システムは、充電ステーションインタフェースを介して充電信号を受け取り、電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関連する取得された高調波(harmonic)に基づいて、電気自動車の電気化学デバイスのための充電信号の形状を制御する充電信号整形回路(charge signal shaping circuit)を含むことができる。

【0007】

本開示の別の態様は、電気自動車の電気化学デバイスを充電するための方法に関する。本方法は、充電ステーションと電気的につながっている電気自動車の充電ステーションインタフェースから、電気化学デバイス充電信号を受け取る工程(operation)と、電気化学デバイスへの電流の流れを表す値に関する取得された高調波に基づいて、電気自動車の電気化学デバイスのための充電信号の形状を制御する工程と、を含むことができる。

【0008】

本明細書で規定される本開示の上記及び他の目的、特徴、及び利点は、添付図面に示されるような、それらの発明的概念の特定の実施形態の以下の説明から明らかになるはずである。図面は、本開示の典型的な実施形態のみを図示し、従って本発明の範囲を限定するものとはみなされない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】第１の電気自動車充電システムの第１の概略図である。

【図1B】電気自動車のバッテリを再充電するための直流電圧又は電流信号の信号図である。

【図2】１つの実施形態による、バッテリに印加される充電信号の対応する周波数に対するバッテリの推定実数インピーダンス値のグラフである。

【図3】１つの実施形態による、整形された充電信号を利用する第２の電気自動車の充電システムの第２の概略図である。

【図4】１つの実施形態による、バッテリを充電するための例示的な任意形状の充電波形の信号グラフである。

【図5】１つの実施形態による、整形された充電信号を利用して電気自動車バッテリシステムを充電するための回路を示す概略図である。

【図6】１つの実施形態による、整形された充電信号を利用して電気自動車バッテリシステムの充電回路を制御するための方法のフローチャートである。

【図7】本開示の実施形態を実施する際に使用することができるコンピューティングシステムの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書では、電気自動車又はバッテリを有する他のタイプの電気システムのためのバッテリ又はバッテリシステムを充電するためのシステム、方法、及び装置が開示される。本技術分野及び本明細書における「バッテリ」という用語は、様々に使用することができ、場合によっては、電解質によって分離されたアノード及びカソードを有する個々のセル、並びに様々な配置で接続されたそのようなセルの集合体を指す場合がある。バッテリ又はバッテリセルは電気化学的デバイスの一形態である。バッテリは、一般に、反対電荷供給源の繰り返しユニットと、イオン伝導性バリアによって、多くの場合、電解液で飽和した液体又はポリマー膜によって隔てられた第１の電極層とを備える。これらの層は、薄く作られているので、複数のユニットがバッテリの容積を占めることができ積層されたユニットごとにバッテリの利用可能な電力が増加する。本明細書では、バッテリに適用可能なものとして多くの例が説明されるが、記載するシステム及び方法は、個々のセルから、並列、直列、及び並列と直列に接続されたセルなど、セルの異なる可能な相互接続を含むバッテリに及び多くの異なるタイプのバッテリに適用できることを理解されたい。例えば、本明細書で説明されるシステム及び方法は、規定されたパック電圧、出力電流、及び／又は容量を提供するように配置された多数のセルを備える、電気自動車又は他の電動装置又はシステムのバッテリパックに適用することができる。さらに、本明細書で説明される実装態様は、限定されるものではないが、リチウム－金属バッテリ及びリチウム－イオンバッテリを含む様々な異なるタイプのリチウムバッテリ、鉛バッテリ、様々なタイプのニッケルバッテリ、及び固体バッテリなど、異なるタイプの電気化学デバイスに適用することができる。自動車バッテリの場合、数百、場合によっては数千のセルが相互接続される場合があり、何らかの車両設計の性能目標を満たすために、指定された航続距離及び電流供給能力を提供するようになっている。また、本明細書で説明される様々な実装態様は、円筒型セル、パウチ型セル、及び角柱型セルなどの異なる構造のバッテリ配置にも適用することができる。

【0011】

図１Ａに示す高レベルでは、電気自動車１０２のバッテリシステム１０８の充電は、電気自動車と、自動車のバッテリシステム１０８に充電エネルギーを供給するために充電電流を供給する充電ステーション１０４とを連動させることを含むことができる。多数の充電ステーション１０４は、一例として、車載充電器(on-board charger)１０６を介して自動車バッテリ１０８を充電するための交流（ＡＣ）充電信号を供給することができる。車載充電器１０６は、受け取った交流充電信号を直流（ＤＣ）又は直流電圧信号に変換し、変換された充電信号をバッテリ１０８に供給することができる。別の例では、充電ステーション１０４は、バッテリ１０８の急速充電のために、高エネルギーのＤＣ急速充電１３０信号を供給することができる。このような急速充電１３０信号は、充電時間をさらに短縮するために、自動車バッテリ１０８に直接供給することができる（それにより、車載充電器１０６をバイパスする）。図１Ａには、充電システム１００の複数の構成要素が示されており、電流計、電圧計、コントローラなどのシステムの他の構成要素は示されていないが、これらを含むことができることを理解されたい。

【0012】

いくつかの実装態様では、車載充電器１０６は、電気自動車１０２が充電ステーションにプラグ接続されるか又は他のインタフェース接続される場合に、充電ステーション１０４に充電信号をネゴシエートする(negotiate)又は他の方法で要求することができる。ネゴシエートすることは、ＤＣ急速充電１３０信号又は典型的な充電信号１３２を車載充電器１０６に供給するように充電ステーション１０４に指示することができる。一般に、バッテリ１０８の電極への電力信号の印加は、バッテリを通る電子の逆流を引き起こし、負極での電荷担体（リチウムイオンなど）の蓄積濃度を補充する。

【0013】

自動車１０２の動作時、電気自動車バッテリ１０８は、電気自動車を駆動するための電力を供給する。詳細には、自動車バッテリ１０８は、モータコントローラ／インバータ１１０に電力信号を供給することができ、これは、電力信号を電気モータ１１２の駆動信号に変換することができる。信号はモータのタイプによって決まる。いくつかの例では、モータコントローラ／インバータ１１０は、電力信号を交流信号に変換して電気モータ１１２を駆動することができる。他の例では、モータコントローラ／インバータ１１０は、電気モータ１１２に電力を供給するための三相ＡＣ電力信号を生成することができる。いずれにしても、電気モータ１１２には、電気自動車１０２を推進するために自動車バッテリ１０８から電力を供給することができる。自動車を推進するためにモータ１１２に電力を供給することは、バッテリ１０８の消耗を引き起こすことになり、バッテリの再充電が必要になる。

【0014】

パルス充電は、一般にバッテリ充電のために検討されている。図１Ｂは、バッテリを充電するために印加することができる直流電圧信号１２２のグラフ１０９を示す。グラフは、充電信号１２２の入力電流１１１対時間１１４を示す。一般に、いくつかの従来のパルス充電では、電力信号は、繰り返し方形波（パルス１１６に続くパルス１１８として示されている）信号をバッテリに供給するように制御することができる。例えば、ＤＣ急速充電１３０信号は、自動車バッテリ１０８を充電するために、図１Ｂに示されるような一連のパルスを含むことができる。方形波パルス１１６、１１８のピークは、充電器、バッテリシステム１０８、及び／又は電力信号の電流又は電圧成分の動作制約に対応する電流閾値１２０以下とすることができる。バッテリ１０８を再充電するために使用される典型的な充電信号は、充電期間中に充電信号を印加することができ、バッテリのアノードへの充電信号の印加の間に何らかの期間の休止期間がある。

【0015】

しかしながら、いくつかの例では、バッテリ１０８を再充電するために方形波充電信号１２２を印加することは、再充電時のバッテリの寿命を劣化させる場合、又は充電時間の長期化につながるバッテリの再充電における非効率性を導入する場合がある。例えば、バッテリ１０８の電極（典型的にはアノード）への充電電流の急激な印加（すなわち、方形波パルス１１６の鋭い前縁１２４）は、バッテリ端子を横切る大きな初期インピーダンスを引き起こす場合がある。詳細には、図２は、１つの実施形態による、バッテリに印加される再充電信号の対応する周波数に対するバッテリ１０８の推定実数インピーダンス値のグラフを示す。詳細には、グラフ２００は、実数インピーダンス値（軸２０４）対バッテリ１０８への入力信号の周波数の対数周波数軸（軸２０２）のプロット２０６を示す。より詳細には、プロット２００は、バッテリを再充電するために使用される再充電電力信号の様々な周波数におけるバッテリ１０８の電極を横切る実数インピーダンス値を示す。プロット２００の形状及び測定値は、限定されるものではないが、バッテリの種類、バッテリの充電状態、バッテリの動作制約、バッテリの温度などのいくつかの要因に基づいて変わる場合がある。しかしながら、充電時のバッテリの特性の一般的な理解は、プロット２０６から得ることができる。詳細には、バッテリ１０８の電極が遭遇する実数インピーダンス値は、バッテリに供給される電力充電信号の周波数に基づいて変わる場合があり、一般に実数インピーダンス値２０６は高い周波数で急激に増加する。例えば、周波数ｆ_Sq２１０におけるバッテリ１０８への入力電力信号は、バッテリ１０８の電極において高い実数インピーダンス２０８を導入する場合があり、バッテリへの電力伝送の損失につながり、充電プロセスの効率が低下する、及び／又は充電時にバッテリの一部が損傷する。

【0016】

図１Ｂの方形波充電信号１２２に戻ると、方形波パルス１１６の角部には信号の大きな周波数が存在する場合がある。詳細には、バッテリ１０８への充電信号（パルス１１６の前縁１２４など）の急激な変化は、方形波パルスの前縁、方形波パルスの後縁、及び従来の反転パルス方式の使用時などに、高周波高調波からなるノイズを導入する場合がある。図２のグラフ２００に示すように、このような高次高調波は、バッテリ電極での大きなインピーダンスにつながる。この高インピーダンスは、容量損失、発熱、及びバッテリ全体の動電学的作用の不均衡、充電境界での望ましくない電気化学的応答、及びバッテリに損傷を与えてバッテリの寿命を低下させる可能性のあるバッテリ１０８内の材料の劣化を含む、多くのバッテリの非効率性及び劣化をもたらす場合がある。さらに、高速パルスでバッテリをコールドスタートさせると、容量性充電及び拡散プロセスが始まるので、ファラデー作用が制限される。この間、近位のリチウムは反応して迅速に消費されることになり、セル及びその構成要素の健全性に悪影響を与える望ましくない副反応及び拡散制限状態の期間が残る。上記及び他の非効率性は、比較的高い電流が関わることが多いバッテリ１０８の高速再充電の間に特に有害である。

【0017】

本明細書では、１又は２以上のバッテリを充電（再充電）するためのシステム、回路、及び方法が開示される。充電及び再充電という用語は、本明細書では同義に使用される。説明されるシステム、回路、及び方法よって、従来の充電回路よりも少ないエネルギーでバッテリを充電することができ、より速い充電が達成され、バッテリの寿命が改善され、デンドライト成長が抑制され、さらに他の利点を達成することができる。本開示の態様は、従来の充電と比較して、いくつかのそのような利点を、単独で又は組み合わせて提供することができる。例えば、本明細書に記載の充電技術は、アノードが損傷する速度を低減することができ、充電時に発生する熱を低減することができ、これは、アノード及びセルの損傷を低減し、火災又は短絡のリスクを低減するなどのいくつかの追加の効果を有することができる。他の例では、本明細書に記載された充電技術は、より高い充電率をバッテリに適用することを可能にし、従って、より高速な充電を可能にすることができる。さらに、充電率及びパラメータは、より長いバッテリ寿命及びより高い充電エネルギー効率を可能にするように最適化することができる。別の例では、例えば急速充電１３０の適用を通じて、開示されたシステム及び方法は、より少ない熱を発生させながら、充電率とバッテリ寿命の改善されたバランスを可能にする。

【0018】

一例では、パルス充電によるバッテリ１０８への悪影響を低減するために、本明細書で説明される様々な実施形態は、車載充電整形（又は調整）回路を使って電気自動車１０２のバッテリを充電する。充電整形回路は、バッテリの最小インピーダンス又は比較的低いインピーダンスに関連する高調波又は高調波に少なくとも部分的に対応する充電信号などの、バッテリ１０８の１又は２以上の充電条件に基づいて、電気自動車１０２の充電ステーション１０４及び／又は車載充電器１０６から受け取った充電信号を変更することができる。充電信号の１又は２以上の周波数又は高調波特性を制御することによって、この信号は、様々な従来技術と比較して、より高い効率（より低いインピーダンス）で、直接又は回生制動充電を通じてバッテリを充電することができ、これは、本明細書で説明される様々な利点の１又は２以上を伴うことができる。充電整形回路によって制御されるように整形された、さもなければ調整された充電信号は、自動車バッテリ１０８の充電の１又は２以上の態様を改善することができる。１つの実装態様では、充電整形回路は、充電信号アルゴリズムに基づいて制御信号を生成することを含むことができる。制御信号は、他の機能の中でも、アルゴリズムによって決定された整形された充電信号に近似するように充電信号を整形することができる。いくつかの例では、整形された充電信号は、何らかの任意に整形された充電信号とすることができ、充電信号は、所定のパルスの高調波特性の特定の周波数が制御されていない、矩形波又は三角波の繰り返し充電信号のような、従来の繰り返し充電信号に一致しないようになっている。一例では、充電信号は、その周波数特性のインピーダンスへの影響を反映した周波数特性を有する信号の特定の特性を提供するように調整されている。例えば、充電信号の形状は、バッテリの実数インピーダンス値及び虚数インピーダンス値の両方に関連する高調波に対応することができる。さらに別の例では、充電信号は、バッテリ１０８のアドミタンスのコンダクタンス又はサセプタンスの一方又は両方に関連する高調波に対応することができる。一般に、充電信号整形アルゴリズムは、測定された、モデル化された、又は推定されたバッテリの何らかの特性に基づいて、充電信号の形状を造形(sculpt)すること又は他の方法で決定することができる。

【0019】

加えて、多くの電気自動車１０２は、自動車が惰行又は制動動作モードにある間に、充電のためにバッテリ１０８にフィードバックされる回生電力信号を含む。詳細には、モータコントローラ／インバータ１１０は、電気自動車１０２の惰行又は制動中に電気モータ１１２によって生成された電力をバッテリ１０８に送り込む回路を含むことができる。この回生電力又はフィードバック電力は、バッテリ１０８を再充電するために使用することができる。従来、このようなフィードバック充電信号は、高レベルでは、バッテリ１０８への直流電流である。電気自動車１０２のモータコントローラ／インバータ１１０は、上述した充電整形回路の有無にかかわらず、上記と同様の方法で整形された電力信号を生成するように制御可能な回路を含むことができる。電気自動車１０２の充電整形コントローラは、制動時にモータ１１２からバッテリ１０８への回生電力信号を整形するために、モータコントローラ／インバータ１１０の構成要素に１又は２以上の制御信号を供給することができ、それにより、従来のＤＣ及び他の回生充電信号と比較して、より効率的な回生充電信号(regenerative charge signal)を供給する。回生充電信号の整形は、何らかの任意に整形された充電信号とすることができ、場合によっては、バッテリへのエネルギー伝達のインピーダンスへの影響など、バッテリ１０８の特性に基づくことができるが、他のバッテリ特性も企図される。

【0020】

図３は、１つの実施形態による、自動車バッテリを充電するために調整された充電信号を利用する電気自動車充電システム３００の概略図である。充電システム３００の構成要素のいくつかは、図１Ａを参照して上述したものと同様である。例えば、電気自動車３０２は、充電信号３２２を受け取るために充電ステーション３０４と通信する車載充電回路３０６を含むことができる。充電回路３０６は、接続時に充電ステーション３０４とネゴシエートして、固定充電器から電力信号の電圧及び／又は電流成分を要求することができる。また、充電ステーション３０４は、車載充電器３０６によってネゴシエートされた場合に急速充電信号３２０を供給することもできる。充電ステーション３０４から受け取った電力信号３２２又は急速充電信号３２０は、ＤＣ電力信号とすること又はＡＣ電力信号とすることができ、ネゴシエートされた信号成分の１又は２以上を含むことができる。充電ステーション３０４から入手可能な電力量は、家庭用充電ステーション又は駐車場に設置された公的に利用可能な充電ステーションなど、充電ステーション３０４のタイプによって様々とすることができる。車載充電回路３０６は、充電ステーション３０４と電気自動車３０２との間のインタフェースを提供することができ、これは、信号の成分のネゴシエート値に応じて充電ステーションから供給することができる様々な電力信号を提供する。１又は２以上の通信ラインは、電気自動車のバッテリ３０８を充電するための充電ステーションからの１又は２以上の利用可能な電力信号を伝達するために、充電ステーション３０４と充電回路３０６とを接続することができる。

【0021】

一般に、充電ステーション３０４は、電気自動車３０２のバッテリ３０８を充電するために、整形又は他の方法で調整して使用することができる充電電流を供給する。１つ特定の実装態様では、電気自動車３０２は、バッテリ３０８を充電するのに使用するための充電信号の１又は２以上の態様を調整するための充電信号整形回路３１４を含むことができる。一例では、充電信号整形回路３１４は、車載充電器３０６又は急速充電信号３２０からの充電信号の整形を制御するために、充電信号整形回路の構成要素に１又は２以上の入力を提供するコントローラを含むことができる。他の例では、車載充電回路３０６及び／又はモータコントローラ／インバータ３１０は、制御入力を充電信号整形回路３１４に提供することができる。制御入力は、充電ステーション３０４からの信号をバッテリ３０８のより効率的な電力充電信号に変更するために、整形回路３１４によって使用することができる。充電信号整形回路３１４の動作及び構成は、以下により詳細に説明される。

【0022】

いくつかの例では、充電信号整形回路３１４は、充電ステーション３０４からのエネルギーを変化させて、バッテリ３０８での充電条件に基づいて整形された充電信号を生成することができ、この充電信号は、例えば、他の高調波又はバッテリの他の特性値と比較して、少なくとも部分的に、最小インピーダンスに、さもなければ比較的低いインピーダンスに関連する高調波に対応するようなものである。一例では、電気自動車３０２は、バッテリ３０８に接続されたバッテリ測定回路（図示せず）を含むことができ、バッテリ電圧及び／又は充電電流、並びに温度のような他のバッテリ特性を測定すること、及び／又は、例えばバッテリの端子を横切る電圧及び電流測定値及び何らかの位相差を使用してインピーダンスを計算することができる。一例では、バッテリ特性は、印加された充電信号に基づいて測定することができる。別の例では、バッテリ特性は、異なる周波数特性に関連するバッテリ特性値の範囲を生成してバッテリを特徴付けるために、周波数特性が変化する信号を印加するルーチンの一部として測定することができ、これは、充電前に、充電中に、充電中に定期的に行うことができ、ルックアップ技術及び他の技術と組み合わせて使用することができる。バッテリ３０８の特性は、充電状態及び／又はバッテリの温度を含む、バッテリの多くの物理的及び化学的特徴に基づいて変わる場合がある。バッテリの再充電時に測定された様々なバッテリ特性値は、とりわけ、充電信号整形回路３１４又は自動車３０２の他の構成要素に提供することができる。

【0023】

バッテリ特性に基づいて、充電信号整形回路３１４は、充電ステーション３０４からの充電信号を整形すること又は整形するように制御することができ、バッテリ３０８の効率的な充電のために意図された充電信号を生成するようになっている。例えば、バッテリ３０８の測定されたインピーダンスの実数成分は、充電信号整形回路３１４によって、充電ステーション３０４からのエネルギーを、バッテリの最小実数インピーダンス値に関連する高調波に対応する１又は２以上の充電信号に造形又は共有するために使用することができる。このように、充電信号整形回路３１４は、バッテリ３０８の測定された又は推定された充電条件に基づいて充電信号形状を出力する、充電信号アルゴリズムを実行することができる。一例では、充電信号整形回路３１４の１又は２以上の構成要素は、その後、いくつかの機能の中で特に、充電信号を整形してアルゴリズムによって決定された整形された充電信号に近似するように、回路の他の構成要素を制御する１又は２以上の制御信号を生成することができる。いくつかの例では、整形された充電信号は、何らかの任意に整形された充電信号とすることができ、充電信号は、繰り返し矩形波又は三角波充電信号のような従来の繰り返し充電信号に一致しないようになっている。例えば、図４は、バッテリを充電するための任意形状のバッテリ充電信号４００の信号図４０２である。信号図４０２は、入力電流４０４対時間４０６としてグラフ化された充電信号４０８を示す。充電信号４０８の形状は、充電信号整形回路３１４によって実行及び／又は実装される充電信号アルゴリズム又はプログラムによって決定することができる。一例では、充電信号４０８の形状は、バッテリの最小インピーダンス値などのバッテリ３０８の特性に基づくことができるが、他のバッテリ特性も企図される。例えば、充電信号４０８の形状は、バッテリの実数インピーダンス値と虚数インピーダンス値の両方に関連する高調波に対応することができる。さらに別の例では、充電信号４０８は、バッテリ３０８のアドミタンスのコンダクタンス又はサセプタンスの一方又は両方に関連する高調波に対応することができる。一般に、充電信号整形回路３１４の充電信号整形アルゴリズムは、測定、モデル化、又は推定されたバッテリ３０８の何らかの特性に基づいて、充電信号４０８の形状を造形する又は他の方法で決定することができる。一例では、充電信号の前縁は、バッテリでの比較的低いインピーダンスに関連する高調波に一致するように整形される。

【0024】

さらに、バッテリ３０８の特性が充電状態、温度、及び他の要因によって変化する可能性があるため、充電信号４０８の形状は同様に経時的に変わる場合がある。従って、充電信号整形回路３１４は、いくつかの例では、バッテリ３０８の特性を監視又は決定し、適宜、バッテリに印加される充電信号４０８の形状を調整する反復プロセスを実行することができる。この反復プロセスは、バッテリを再充電するために使用される充電信号の効率を改善することができ、それによって、他の利点の中でも特に、バッテリを再充電する時間を減少させること、バッテリの寿命（例えば、バッテリが経験する可能性のある充放電サイクルの数）を延ばすこと、バッテリを充電する電流量を最適化すること、及び様々な非効率性によって失われるエネルギーを回避することができる。充電信号整形回路３１４の１つの特定の実装態様は、２０２１年４月１６日出願の同時係属中の米国非仮特許出願第１７／２３２，９７５号「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｈａｒｇｉｎｇ」にさらに詳細に記載されており、その開示内容全体は参照により本明細書に組み込まれている。充電信号整形回路又は充電信号を調整するための方法の別の特定の実装態様は、２０２１年９月１３日出願の米国特許出願第１７／４７３，８２８号「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＨＡＲＭＯＮＩＣ－ＢＡＳＥＤ ＢＡＴＴＥＲＹ ＣＨＡＲＧＩＮＧ」に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。

【0025】

図５は、１つの実施形態による、整形された充電信号を利用して電気自動車バッテリシステムを充電するための回路５００を示す概略図である。回路５００は、図３の電気自動車３０２を参照して上述した要素を含み、充電ステーションインタフェース５０４、モータ５１２、及びバッテリ５０８が受け取る充電ステーションからのネゴシエートされた電力信号を含む。充電ステーションインタフェース５０４は、充電信号を要求する及び／又は充電ステーションから充電信号を受け取るために、電気自動車３０２とは別の充電ステーション３０４と通信する回路を含むことができる。上述したように、充電ステーション３０４は、ＤＣ充電信号５２２（急速充電動作時など）及びＡＣ充電信号５２０の両方を供給することができる。そのため、充電ステーションインタフェース５０４は、両方のタイプの充電信号を要求及び受け取るための構成要素を含むことができる。充電ステーションインタフェース５０４は、いくつかの例では、充電ステーション３０４と接続するための充電コード及びプラグを含むことができる。他の実施形態では、充電ステーション３０４は、充電電力を供給するためにインタフェース５０４に取り付ける（ｓｅａｔ ｗｉｔｈ）ための充電コード及びプラグを含むことができる。充電ステーションからのＤＣ充電信号５２２は、バッテリ５０８を直接充電するために、上方電力レール５２４及び下方電力レール５２６に直接供給することができる。ＡＣ充電信号５２０は、上方電力レール５２４及び下方電力レール５２６に供給される前に、車載充電器５０６に供給することができる。上記で説明したように、車載充電器５０６は、他の回路及び機能の中でも、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路を含むことができる。

【0026】

回路５００に示されたモータ５１２は三相電気モータであるが、回路内及び／又は電気自動車３０２内では他のタイプのモータを利用することができる。図５の回路５００は、モータコントローラ／インバータ回路５１０及び充電信号整形回路５１４など、回路３００の構成要素のうちの１又は２以上をさらに含むことができる。さらに、上述したように、バッテリ５０８の充電信号は、バッテリのフィードバック測定値に基づくことができる。このため、回路５００は、バッテリ５０８と直列に接続された電流センサ及び／又はバッテリと並列に接続された電圧センサを含むことができる。一般に、回路性能測定用の任意数のセンサは、バッテリ５０８への充電信号の整形に使用するために回路に組み込むことができる。

【0027】

上述したように、回路５００は、バッテリ５０８を充電するための充電信号を整形するための１又は２以上の構成要素を含むことができる。そのような構成要素は、電気自動車３０２の充電信号整形回路５１４に組み込むことができる。図５に示す特定の実装態様では、回路５００は、上方電力レール５２４と下方電力レール５２６との間に直列に接続された、一対のスイッチング素子、例えばトランジスタ５２８及びトランジスタ５３０と、第２のスイッチング素子、例えばトランジスタ５３２とを含むことができる。インダクタ５３４は、トランジスタ５３０のドレインノードと自動車バッテリ５０８の電極との間に接続することができる。一般に、以下でより詳細に説明するように、整形回路５１４のスイッチング素子５２８－５３２は、バッテリへの有害な影響を低減しながらバッテリをより効率的に充電するために入力充電信号を整形するように制御することができる。

【0028】

いくつかの実装態様では、第１のトランジスタ対５２８，５３０は、何らかのタイプのトランジスタ、例えばＦＥＴ、又はインダクタ５３４を上方電力レール５２４に制御可能に接続するための何らかの他のタイプの制御可能なスイッチング素子とすることができる。例えば、トランジスタ対の第１のトランジスタ５２８は、ドレインノードが上方電力レール５２４に接続され、ソースがトランジスタ対の第２のトランジスタ５３０に接続され、ゲートが制御信号を受け取るＦＥＴとすることができる。同様に、トランジスタ対の他方のトランジスタ５３０は、インダクタ５３４に接続されたドレインノードと、トランジスタ対の第１のトランジスタ５２８のソースノードに接続されたソースと、制御信号を受け取るゲートとを含むことができる。第１のトランジスタ対５２８、５３０は、対応する入力信号（例えば複数の入力信号）を受け取り、第１のトランジスタ対をスイッチングデバイス又は構成要素として動作させることができる。回路５００では共通ソース配置として図示されているが、第１のトランジスタ対５２８、５３０は、特に、トランジスタがＮ型トランジスタとは対照的にＰ型トランジスタである場合、共通ドレイン配置として構成することができる。一般に、回路５００に図示されたトランジスタはいずれも任意のタイプのスイッチングデバイスとすることができ、対をなすトランジスタ（トランジスタ対５２８、５３０又はトランジスタ対５４４、５４６など）は、共通ドレイン又は共通ソースの双方向構成で配置される。

【0029】

１つの特定の実装態様では、入力信号は、トランジスタ対の両方のトランジスタ５２８、５３０に対して同じとすることができ、いくつかの実装態様では、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号を含むことができるが、他の制御信号も企図されている。一例では、制御信号は、充電信号整形回路５１４の回路コントローラ（図５ではボックス「Ｂ」５３６として示される）から生成することができる。従って、トランジスタ対５２８、５３０の各ゲートノードは、対応する制御信号を受け取るために整形回路コントローラ５３６に接続することができる。制御信号は、トランジスタ対の両方のトランジスタ５２８、５３０に供給され、スイッチとしての第１のトランジスタ対の動作を制御することができ、第１のトランジスタ対は、閉じると、第１のインダクタ５３４を上方電力レール５２４に接続することができ、電力レールからの充電信号は、第１のインダクタを通って流れるようになっている。第２のスイッチング素子５３２は、第２の入力信号を受け取ることができ、インダクタ５３４に接続することもできる。いくつかの例では、第２のスイッチング素子５３２への入力信号は、第１のトランジスタ対５２８、５３０への制御信号とは逆のＰＷＭ信号とすることができる。従って、インダクタ５３４を上方電力レール５２４に接続するために第１のトランジスタ対５２８、５３０が閉じられると、第２のスイッチング素子５３２は開くことができる。逆に、第１のトランジスタ対５２８、５３０が開いている場合、第２のスイッチング素子５３２は閉じ、インダクタ５３４を第２のスイッチング素子を介して下方電力レール５２６に接続することができる。本明細書では、第１のトランジスタ対５２８、５３０への制御信号と第２のスイッチング素子への制御信号とを、トランジスタを反対の状態に制御するための反対信号として説明したが、回路５００を用いてスイッチング素子５２８－５３２を制御するための他の技術を実施することもできる。インダクタ値、トランジスタを作動させる時間及び周波数、及び他の要因は、バッテリ５０８を充電するために、波形、特に制御された高調波を有する波形をバッテリ５０８に生成するように調整することができる。

【0030】

入力信号による第１のトランジスタ対５２８、５３０及び第２のスイッチング素子５３２の制御を通じて、上方電力レール５２４上の充電信号を任意の形状に整形することができる。例えば、充電ステーションインタフェース５０４は、自動車バッテリ５０８を充電するために、ＤＣ急速充電信号５２２を上方電力レール５２４に供給することができる。別の例では、車載充電器５０６は、充電ステーションインタフェース５０４から変更されたＡＣ充電信号５２０を供給することができる。さらに、整形回路５１４の素子は、自動車バッテリ５０８を充電するために上方電力レール５２４上に存在する充電信号を整形するように制御することができる。例えば、第２のスイッチング素子（トランジスタ５３２）を導通状態にし、第１のトランジスタ対５２８、５３０を非導通状態にすることにより、電流はインダクタ５３４に流れることができず、インダクタからの出力電流を平坦化してバッテリ５０８を充電する。あるいは、第１のトランジスタ対５２８、５３０を導通状態にし、第２のスイッチング素子５３２を非導通状態にすると、インダクタ５３４からの電流が増加する。スイッチング素子５２８－５３２の制御は、バッテリ寿命が長くなるような整形アルゴリズムに基づくことができ、充電信号５３８は、バッテリ５０８の充電がより効率的になるように整形され、その結果、充電時間が短くなり、バッテリの寿命が長くなり。一例では、充電信号５３８は、バッテリ５０８の充電条件に基づいて整形することができ、充電信号は、電圧センサ及び／又は電流センサから得られるようなバッテリの最小実数インピーダンス又は他の特性値に関連する高調波に少なくとも部分的に対応するようなものである。別の例では、バッテリ５０８の測定されたインピーダンスの実数成分は、制御信号を生成して、充電信号５３８からのエネルギーを、バッテリの最小実数インピーダンス値に関連する高調波に対応する１又は２以上の充電信号に造形する又は共有するように使用することができる。スイッチング素子の制御の１つの特定の実装態様は、２０２１年９月１３日出願の同時係属中の米国非仮特許出願第１７／４７３，８２８号「Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃ－Ｂａｓｅｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｅｌｌ Ｃｈａｒｇｉｎｇ」にさらに詳細に記載されており、その開示内容全体は参照により本明細書に組み込まれている。

【0031】

一般に、整形回路５１４又は充電回路５００は、より多くの又はより少ない構成要素を含むことができることを理解されたい。むしろ、図５の回路５００は、単純なバッテリ充電回路５００の一例に過ぎず、充電信号を整形するために充電信号整形回路５１４を利用するために本明細書に記載される技術は、任意数のバッテリ充電回路に適用することができる。例えば、回路コントローラは、充電信号から電流信号又は電圧信号を整形するための１又は２以上の制御信号を供給するために、回路５００の１又は２以上の構成要素と通信することができる。例えば、コントローラ５３６は、スイッチング素子５２８－５３２に入力信号を供給し、素子の動作を制御して自動車バッテリ５０８への充電信号５３８を整形することができる。回路コントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）デバイス、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は何らかの他のプログラマブル処理デバイスを使って実装することができる。１つの実装態様では、回路コントローラは、バッテリ５０８に印加される充電信号の形状を決定するための充電信号整形発生器を含むことができる。

【0032】

充電信号整形回路５１４は、回路５００をバッテリ充電モードから自動車動作モードに切り替えるためのバイパススイッチ５４０をさらに含むことができる。１つの実装態様では、バイパススイッチ５４０は、ソースノードが上方電力レール５２４に接続され、ドレインが自動車バッテリ５０８の電極に接続され、ゲートノードがコントローラからバイパス信号を受け取るＦＥＴ型トランジスタとすることができる。バイパススイッチ５４０として、他のタイプの制御可能なスイッチング素子を使用することもできる。自動車バッテリの充電動作時、バイパススイッチ５４０は、バイパススイッチを開く信号を受け取ることができ、バッテリ５０８が受け取る充電信号５３８は、整形回路５１４のスイッチング素子５２８－５３２の制御によって整形されるようになっている。自動車動作モード中にバッテリ５０８からモータ５１２に電力を供給するために、バイパス入力信号は、バイパススイッチ５４０に供給されてスイッチを閉じ、バッテリ電力が整形回路５１４の整形素子をバイパスするのを可能にする。従って、バイパススイッチ５４０の制御によって、整形された電力信号は充電中に自動車バッテリ５０８を充電するために供給することができ、さらにバッテリは自動車のモータ５１２を作動させるために必要な電力を供給することができる。

【0033】

いくつかの実装態様では、上方電力レール５２４と下方電力レール５２６との間にキャパシタ５４２を接続することができる。いくつかの例では、キャパシタ５４２は、充電ステーションインタフェース５０４を通じて充電電力が供給されない期間中、自動車バッテリ５０８の充電用に上方電力レール５２４からの電力を蓄えることができる。代わりに、キャパシタ５４２は、車載充電器５０６及び／又は充電ステーションインタフェース５０４によって供給される電力と同様に、整形回路５１４による整形のために、上方電力レール５２４及び下方電力レール５２６に電力を供給することができる。

【0034】

充電ステーションインタフェース５０４を用いて充電ステーション３０４から受け取った充電信号を整形することに加えて、回路５００は、モータ５１２からバッテリ５０８への回生充電信号又はフィードバック充電信号の整形を助けるための１又は２以上の構成要素を含むこともできる。上述したように、多くの電気自動車は、自動車の制動時、アイドリング時、さもなければ自動車バッテリ５０８から電力を受け取っていない場合に、間欠的な充電のために回生電力信号をバッテリ５０８にフィードバックする。一般に、このようなフィードバック充電信号は、モータ５１２から上方電力レール５２４に供給されるＤＣ電力信号であり、回生電力信号は、上述したように充電信号整形回路５１４によって整形することができるようになっている。詳細には、制動又は他の自動車動作モード時、バイパススイッチ５４０は、開くように制御することができ、上方電力レール５２４上の電力は、整形回路５１４のスイッチング素子５２８－５３２及びインダクタ５３４を通って伝導されるようになっている。スイッチング素子５２８－５３２は、モータ５１２によって供給されるＤＣ回生充電信号を整形するように制御することができる。バッテリ５０８からの電力がモータ５１２を動作させるために要求されると、バイパススイッチ５４０は、バッテリからの電力をモータに供給できるように閉じることができる。このようにして、回生充電信号は、制動時にコントローラ５３６が実装するような整形アルゴリズムに対応する整形回路５１４によって同様に整形することができる。

【0035】

多くの電気自動車は、モータ５１２の回転速度を制御するためのモータコントローラ／インバータ回路５１０を含む。詳細には、トランジスタ５４４などの上方スイッチング素子及びトランジスタ５４８などの下方スイッチング素子を制御して、トランジスタ５４４、５４８のゲートに印加されるＰＷＭ制御信号を用いて、自動車バッテリ５０８から受け取ったＤＣ信号をモータ５１２へのＡＣ電力信号に変換することができる。モータを制御することに加えて、インバータ回路５１０は、上記と同様の方法でモータ５１２からの回生充電信号を整形するために使用することもできる。詳細には、インバータ回路５１０は、整形回路５１４のものと同様に配置されたスイッチング素子を含むことができ、バッテリ５０８への充電信号の整形は、インバータ回路５１０、整形回路５１４、及び／又はインバータ回路と整形回路の組み合わせの構成要素を利用することができるようになっている。

【0036】

図５に示される一例では、一対のインバータスイッチング素子、例えばトランジスタ５４４及びトランジスタ５４６は、モータ５１２の第１の相に対応する第１のモータインダクタ５５４に直列に接続することができる。図示されていないが、当業者であれば認識できるように、インバータスイッチング素子の各々は、ボディダイオード特性を含むことを理解されたい。インバータスイッチング素子５４４、５４６は、対応する第２のインバータトランジスタ５４８と直列に接続することができる。インバータスイッチング対５４４、５４６及び対応する第２のインバータトランジスタ５４８の制御により、バッテリ５０８からのＤＣ信号は、ＡＣモータ制御信号に変換することができる。より詳細には、インバータトランジスタ対の第１のトランジスタ５４４は、インバータトランジスタ対の第２のトランジスタ５４６のドレインノードに接続されたドレインノードと、上方電力レール５２４に接続されたソースと、インバータコントローラ（図５にボックス「Ａ」５５２として示されている）などからの制御信号を受け取るゲートとを含むことができる。インバータ対の他方のトランジスタ５４６は、インバータ対の第１のトランジスタ５４４のドレインに接続されたドレインと、モータ５１２の第１の相に関連する第１のモータインダクタ５５４に接続されたソースと、制御信号を受け取るゲートとを含むことができる。対応する第２のインバータトランジスタ５４８は、第１のモータインダクタ５５４に接続されたドレインと、下方電力レール５２６に接続されたソースと、入力制御信号を受け取るゲートとを含むことができる。

【0037】

インバータコントローラ５５２から供給される制御信号を用いて、バッテリ５０８からモータ５１２への電力信号を制御することができる。例えば、インバータスイッチング素子５４４－５４８は、インバータコントローラ５５２によって制御することができ、ＤＣバッテリ信号５２２を、トランジスタ５４４－５４８のゲートに印加されるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号などを用いて、段階的ＡＣモータ制御信号に変換するようになっている。１つの実装態様では、トランジスタ５４４－５４８への制御信号は、インバータコントローラ５５２とトランジスタとの間に接続された、論理ＯＲゲート５５６及び５５８などの論理構成要素からのものとすることができる。また、トランジスタ５４４－５４８は、自動車の動作状態に応じて、モータ５１２からバッテリ５０８への電流の流れの制御のために、及びバッテリからモータへの電流の流れの制御のために使用することもできる。例えば、インバータコントローラ５５２からの制御信号は、モータに電力を供給するために素子を通る第１の方向（例えば、上方電力レール５２４からモータ５１２への）に電流を流すように、又は、回生電力をバッテリ５０８に供給するために素子を通る第２の方向（例えば、モータ５１２から上方電力レール５２４への）に電流を流すようにさせることができる。

【0038】

モータ５１２への電力及びバッテリ５０８への回生充電信号を制御することに加えて、インバータ構成要素は、充電整形回路５１４に関連して上述したのと同様の方法で回生充電信号を整形するために利用することもできる。例えば、インバータスイッチング対５４４、５４６は、整形回路５１４のスイッチング素子５２８、５３０の対と同様の方法で制御することができ、インバータスイッチング対は、モータ５１２からの回生充電信号を整形するために上述したのと同様に制御できるようになっている。さらに、インバータ回路５１０の第２のインバータトランジスタ５４８は、モータ５１２からの回生充電信号を整形するために、上述したような整形回路５１４の第２のトランジスタ５３２と同様に制御することができる。インバータ回路５１０のトランジスタ５４４－５４８を用いて回生充電信号を整形するために、トランジスタのゲート入力は、ＯＲゲート５５６及びＯＲゲート５５８を用いて整形回路コントローラ５３６に接続することができる。入力信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号を含むことができるが、他の制御信号も企図される。しかしながら、一般に、制御信号は、整形回路コントローラ５３６、モータコントローラ／インバータ回路５１０のコントローラ５５２、又は電気自動車３０２の何らかの他の構成要素から生成することができる。制御信号は、インバータトランジスタ対５４４、５４６の両方のトランジスタに供給されて、スイッチとしてのインバータトランジスタ対の動作を制御することができ、インバータトランジスタ対が閉じられると、第１のモータインダクタ５５４は上方電力レール５２４に接続され、モータインダクタ５６０からの充電信号がバッテリに流れるようになっている。第２のインバータトランジスタ５４８は、第２の入力信号を受け取ることができ（インバータコントローラ及び／又は整形回路コントローラから）、インバータトランジスタ対５４４、５４６が閉じられると、第２のインバータトランジスタ５４８が開くようになっている。上述したのと同様の方法で、インバータ回路５１０のトランジスタ５４４－５４８の制御は、回生充電時にモータ５１２からバッテリ５０８への回生充電信号を整形するように動作することができる。

【0039】

モータ５１２からの回生充電信号を整形するためにインバータトランジスタ５４４－５４８を使用する場合、整形回路５１４のスイッチング素子は、インダクタ５３４及び自動車バッテリ５０８への直接経路を提供するように制御することができる。例えば、トランジスタ対５２８、５３０は、閉動作に制御することができ、上方電力レール５２４上の充電信号は、自動車バッテリ５０８の充電に使用するための整形充電信号５３８を生成するためにインダクタ５３４の入力に供給することができるようになっている。さらに、整形回路５１４のトランジスタ５３２は開くことができ、インダクタ５３４は、上方電力レール５２４に直列に接続されるようになっている。また、バイパススイッチ５４０は、回生充電中に開く場合もある。整形回路５１４のスイッチング素子の制御は、整形回路コントローラ５３６、インバータコントローラ５５２、又は電気自動車の何らかの他のコントローラ構成要素によって可能にすることができる。構成要素充電回路５００の使用によって、整形された充電信号は、整形回路５１４の構成要素、インバータ回路５１０の構成要素、又はその両方によって制御することができる。さらに、充電ステーションからの１又は２以上の充電信号及び／又は回生充電信号は、充電回路５００によって整形することができる。

【0040】

モータ５１２の１つの相に関連して上述したが、回路５００は、モータ５１２の他の相のための同様の回路を含むことができる。例えば、充電信号整形構成要素をモータ５１２の第２の相のために組み込み、モータの第３の相のために別個の構成要素５６２を組み込むことができる。一般に、任意の相数のモータ５１２に対して任意数の構成要素を含めることができる。相の数に関係なく、構成要素の各セットは、電気自動車の回生制動時にバッテリ５０８にフィードバックされるモータ５１２からの充電信号を造形又は整形して、回生充電信号の効率を向上させ、バッテリ５０８の寿命を延ばすように構成することができる。

【0041】

いくつかの実装態様では、インバータ回路５１０のスイッチング素子（すなわち、トランジスタ）は、自動車バッテリ５０８の回生充電時に制御され、モータ５１２からの充電信号を事前に整形して(pre-shape)、充電信号の大きな変動を除去することができる。詳細には、インバータ回路５１０のトランジスタ５４４－５４８は、インバータコントローラ５５２及び／又は整形回路コントローラ５３６によって制御され、充電信号が上方電力レール５２４上に伝送される前に、モータ５１２からの充電信号の高速で発生する変動を除去することができる。その後、整形回路５１４は、整形回路コントローラ５３６又は自動車の他の装置によって実行されるアルゴリズムに基づいて、上方電力レール５２４上の充電信号をさらに整形するように制御することができる。モータ５１２からの回生充電信号からの大きな変動の除去は、コントローラ５３６によって実行されるアルゴリズムに基づいて充電信号をさらに整形するための整形回路５１４の有効性を向上させることができる。

【0042】

図６は、１つの実施形態による、整形された充電信号を利用して電気自動車バッテリシステムの充電回路を制御する方法のフローチャートを示す。工程６０２において、充電回路は、例えば充電ステーションインタフェース５０４を用いて、充電ステーション３０４から受け取った充電信号の指示を検出又は受け取ることができる。充電信号は、ＤＣ急速充電信号、ＡＣ充電信号、車載充電器５０６からの充電信号、又は充電ステーションによって生成される何らかの他のタイプの充電信号とすることができる。工程６０４において、充電整形回路５１４の１又は２以上の要素は、自動車バッテリ５０８の充電用に充電信号を整形するように制御することができる。例えば、上述したように、１又は２以上のスイッチング素子（トランジスタ５２８－５３２など）は、整形回路コントローラ５３６から制御信号を受け取り、充電信号の少なくとも一部を整形することができる。整形回路５１４は、充電信号を整形するためのインダクタを含むこともできる。スイッチング素子５２８－５３２の制御は、整形回路コントローラ５３６などのコントローラによって実行される整形アルゴリズムに基づくことができる。このアルゴリズムは、バッテリの実数インピーダンス値及び虚数インピーダンス値の両方に関連する高調波、バッテリ１０８のアドミタンスのコンダクタンス又はサセプタンスの一方又は両方に関連する高調波、もしくは測定、モデル化、又は推定されたバッテリの何らかの他の特性といった、自動車バッテリ５０８の１又は２以上の特性に基づいて充電信号を整形する命令を含むことができる。

【0043】

工程６０６において、充電回路５００のバイパススイッチ５４０は、モータコントローラ／インバータ回路５１０を介して充電された自動車バッテリ５０８からモータ５１２への電力供給を可能にするために閉じることができる。バイパススイッチ５４０は、自動車の運転動作時に閉じることができる。工程６０８において、充電回路は、モータ５１２からバッテリ５０８への回生充電信号の指示を検出又は受け取ることができる。上述したように、電気自動車の制動時又は他の運転動作時、モータに蓄えられたエネルギーは、自動車バッテリ５０８を充電するために使用することができる。回生充電信号に応答して、インバータ回路５１０及び／又は整形回路５１４の要素は、回生充電信号を整形するように制御することができる。例えば、バイパススイッチ５４０は開くことができる。加えて、インバータ回路５１０のトランジスタ５４４－５４８及び／又は整形回路５２８－５３２のトランジスタは、回生充電信号を整形するために、上述したように制御することができる（例えば整形回路コントローラ５３６又はインバータコントローラ５５２によって）。このようにして、充電ステーションからの充電信号及びモータ５１２からの回生充電信号の両方は、インバータ回路５１０、整形回路５１４、又は両方の回路によって整形することができる。

【0044】

１つの実装態様では、同一又は類似の整形アルゴリズムを電気自動車３０２のバッテリ３０８の放電に適用することができる。詳細には、電気自動車３０２のモータ３１２に電力を供給するためのバッテリ３０８の放電は、バッテリ３０８の特性に基づいて制御することができる。充電信号の整形は、充電機能とは別に、降圧回路又は昇圧回路を用いて、単独で又は様々な可能な組み合わせで行うことができる。一例では、電気化学デバイスへの入力充電信号を高調波整形することによって実現される同様の利点は、電気化学デバイスから負荷への出力信号を整形することによって実現することができる。一例では、出力高調波は、バッテリ３０８から電力を供給する低インピーダンス又は最低インピーダンスに関連することができる。いくつかの例では、出力インピーダンスは、電気化学デバイスの同じ条件下、例えば、ある充電状態、温度、バッテリの寿命などの条件下で、入力インピーダンスと同じ又は実質的に同じであると仮定することができる。他の例では、出力インピーダンスは、異なる条件下で入力インピーダンスとは異なる測定又は特性化を行い、その異なる測定又は特性化を用いて最適な出力高調波を選択することができる。インピーダンス測定回路を使用して、バッテリへの入力インピーダンスを測定するのと同様に、異なる周波数で負荷からの出力インピーダンスを測定することもできる。それにもかかわらず、様々な例では、バッテリ３０８からの出力信号は整形することができ、特定の例では、出力信号の前縁は、調和的に整形することができる。最適な高調波は、充電又は放電（電気化学デバイスからの電力供給）のどちらについて説明しているかに応じて、電気化学デバイスへの又はそこからの電流の流れを表す値と関連付けられる。

【0045】

加えて、最適なバッテリ充電／放電は、バッテリ温度が１０℃と４０℃の間にある場合に生じることが観察されている。従って、いくつかの実装態様では、電気自動車は、バッテリの測定温度又はバッテリ環境に基づいて、バッテリ充電システム１００から発生した熱をバッテリ１０８に伝達するための１又は２以上の熱伝達システム又は構成要素を含むことができる。例えば、車載充電整形回路は、バッテリの充電が行われるときに熱を発生させる構成要素を含むことができる。熱伝達システム(heat transfer system)は、その熱をバッテリ１０８に伝達して、バッテリの温度を理想的な温度範囲内に上昇させ、バッテリ充電の効率を向上させ、バッテリの寿命を延ばすことができる。

【0046】

図３に戻ると、１又は２以上の熱伝達システムは、バッテリ３０８の温度を充電のための理想的な温度範囲内まで上昇させるために電気自動車３０２内に含めることができる。一例では、充電信号整形回路３１４は、バッテリの充電が行われるときに熱を発生させる構成要素を含むことができる。熱伝達システムは、その熱をバッテリ３０８に伝達して、バッテリの温度を理想的な温度範囲内に上昇させるように動作することができる。このような熱伝達システムは、充電信号整形回路の構成要素（又は電気自動車３０２の他の構成要素）によって加熱され、バッテリ３０８の近くに伝達される循環空気又は液体を含むことができる。空気伝熱の場合、１又は２以上のファンは、自動車バッテリ３０８が配置されているチャンバ内に加熱された空気を吹き込むことができる。液体伝熱の場合、水又は他の流体は、車載充電整形回路の近くの環境からバッテリ３０８の近くまでポンプ送給することができる。バッテリへの伝熱は、バッテリ自体又はバッテリの環境の温度測定に基づいて行うことができる。例えば、電気自動車３０２の熱伝達システムは、バッテリ又はバッテリの周囲の環境の測定温度が閾値を下回った場合に、バッテリ３０８に熱を伝達するように動作させることができる。同様に、熱伝達システムは、バッテリ３０８又は環境の測定温度が上限閾値を超えた場合に、熱の伝達を停止するように制御することができる。このようにして、熱伝達システムは、改善されたバッテリ充電のための温度範囲内にバッテリ３０８の温度を維持するように制御することができる。

【0047】

さらに、充電信号整形回路３１４の構成要素（又は電気自動車３０２の他の構成要素）のうちの１又は２以上は、バッテリ充電のために所望される熱伝達が検出された場合に、熱を発生するように制御することができる。例えば、充電信号整形回路３１４の１又は２以上のトランジスタは、１又は２以上の制御信号によって飽和レベル又は飽和レベル付近で動作するように制御され、その後に自動車バッテリ３０８に伝達することができる熱を発生させることができる。これらの構成要素を発熱レベルで動作させることは、バッテリ温度が目標温度範囲内に入るまで続けることができる。このように、充電信号整形回路３１４の構成要素は、複数の動作状態を含むことができ、そのうちの少なくとも１つは発熱動作状態である。

【0048】

図７を参照すると、本明細書で説明される様々なシステム及び方法を実装することができる１又は２以上のコンピューティングユニットを有する例示的なコンピューティングシステム７００の詳細な説明が提示される。コンピューティングシステム７００は、コントローラの一部とすることができ、本明細書で説明される様々な実装形態と動作可能に通信することができる、本明細書で説明される方法に関連する様々な動作を実行することができ、バッテリを特徴付けるための様々なデータを処理するためにオフラインで実行することができ、本明細書で説明されるシステム全体の一部とすることができる。例えば、コンピューティングシステム７００は、上述した整形回路コントローラ５３６及び／又はインバータコントローラ５５２の一部とすることができる。コンピューティングシステム７００は、本明細書で説明される様々な信号を処理することができ、及び／又は本明細書で説明される様々な信号を提供することができる。例えば、バッテリ測定情報は、当該コンピューティングシステム７００に提供することができる。また、コンピューティングシステム７００は、例えば、様々な図に関して説明されるコントローラ及び／又は調整回路／整形回路に適用可能であり、本明細書で説明される様々な方法を実装するために使用することができる。これらのデバイスの具体的な実装形態は、具体的なコンピューティングアーキテクチャとは異なる可能性があり、そのすべてが本明細書で具体的に説明されているわけではないが、当業者には理解されるであろう。コンピュータシステムは、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロコントローラ、又は他のコンピューティング構成と考えられる及び／又はそれを含むことができることがさらに理解されるであろう。そのような様々な可能な実装態様では、当業者には理解されるように、以下で説明されるより多くの又はより少ない構成要素を含むことができ、相互接続及び他の変更を行うことができる。

【0049】

コンピュータシステム７００は、コンピュータプロセスを実行するためにコンピュータプログラム製品を実行することができるコンピューティングシステムとすることができる。データ及びプログラムファイルは、コンピュータシステム７００に入力することができ、コンピュータシステム７００はファイルを読み取り、その中のプログラムを実行する。コンピュータシステム７００の要素の一部は図７に示されており、１又は２以上のハードウェアプロセッサ７０２、１又は２以上のデータ記憶デバイス７０４、１又は２以上のメモリデバイス７０６、及び／又は１又は２以上のポート７０８－７１２を含む。加えて、当業者によって認識される他の要素は、コンピューティングシステム７００に含めることができるが、図７には明示的に示されていない又は本明細書では詳細に説明されていない。コンピュータシステム７００の様々な要素は、１又は２以上の通信バス、２地点間通信経路、又は図７に明示的に示されていない他の通信手段を介して互いに通信することができる。同様に、様々な実装形態において、本システムに開示された様々な要素は、何らかの所与の実装形態に含まれる場合又は含まれない場合がある。

【0050】

プロセッサ７０２は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、及び／又は１又は２以上の内部レベルのキャッシュを含むことができる。１又は２以上のプロセッサ７０２が存在して、プロセッサ７０２は、単一の中央処理ユニットを備える、又は一般に並列処理環境と呼ばれる、互いに並行して命令を実行し動作を行うことができる複数の処理ユニットを備えるようになっている。

【0051】

ここに様々な可能な組み合わせで説明される技術は、少なくとも部分的に、データ記憶デバイス（複数可）７０４に格納されたソフトウェア、メモリデバイス（複数可）７０６に格納されたソフトウェア、及び／又はポート７０８－７１２のうちの１又は２以上を介して伝達されるソフトウェアに実装することができ、それによって、図７のコンピュータシステム７００は、本明細書で説明されている動作を実装するための特殊用途マシンに変換される。

【0052】

１又は２以上のデータ記憶デバイス７０４は、コンピュータプロセスを実行するためのコンピュータ実行可能命令など、コンピューティングシステム７００内で生成される又は使用されるデータを格納することができる何らかの不揮発性データ記憶デバイスを含むことができ、これらの実行可能命令には、アプリケーションプログラム及びコンピューティングシステム７００の様々な構成要素を管理するオペレーティングシステム（ＯＳ）に関する命令を含めることができる。データ記憶デバイス７０４は、限定されるものではないが、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、フラッシュドライブなどを含むことができる。データ記憶装置７０４は、取り外し可能なデータ記憶媒体、取り外し不可能なデータ記憶媒体、及び／又は１又は２以上のデータベース管理製品、ウェブサーバ製品、アプリケーションサーバ製品、及び／又は他の追加ソフトウェア構成要素を含む、そのようなコンピュータプログラム製品と共に有線又は無線ネットワークアーキテクチャを介して利用可能にされる外部記憶装置を含むことができる。取り外し可能なデータ記憶媒体の例には、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク読み出し専用メモリ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、光磁気ディスク、フラッシュドライブなどが含まれる。取り外し不可能なデータ記憶媒体の例には、内蔵磁気ハードディスク、ＳＳＤなどが含まれる。１又は２以上のメモリデバイス７０６は、揮発性メモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）及び／又は不揮発性メモリ（たとえば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリなど）を含むことができる。

【0053】

ここに説明される技術によるシステム及び方法を実現する機構を含むコンピュータプログラム製品は、機械可読媒体と呼ばれるデータ記憶デバイス７０４及び／又はメモリデバイス７０６に常駐することができる。機械可読媒体は、機械による実行のために本開示の動作のいずれか１又は２以上を実行する命令を格納する又は符号化することができる、又は、そのような命令によって利用される又はそのような命令に関連するデータ構造及び／又はモジュールを格納する又は符号化することができる、何らかの有形の非一時的媒体を含むことができることを理解されたい。機械可読媒体は、１又は２以上の実行可能命令又はデータ構造を格納する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型又は分散型データベース、及び／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むことができる。

【0054】

いくつかの実装形態では、コンピュータシステム７００は、他のコンピューティング、ネットワーク、又は自動車のデバイスと通信するために、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート７０８、通信ポート７１０、及びサブシステムポート７１２などの１又は２以上のポートを含む。ポート７０８－７１２は結合する又は分離することができ、より多くの又はより少ないポートをコンピュータシステム７００に含めることができることを理解されたい。Ｉ／Ｏポート７０８は、Ｉ／Ｏデバイス又は他のデバイスに接続することができ、それによって、情報がコンピューティングシステム７００に入力される、又はコンピューティングシステム７００から出力される。そのようなＩ／Ｏデバイスは、限定されるものではないが、１又２以上の入力デバイス、出力デバイス、及び／又は環境変換器デバイスを含むことができる。

【0055】

１つの実装態様では、入力デバイスは、人間の声、物理的な動き、物理的な接触又は圧力などの人間が発生させた信号を、Ｉ／Ｏポート７０８を介してコンピューティングシステム７００への入力データとして電気信号に変換する。いくつかの例では、そのような入力は、上記の図に関して説明される様々なシステム及び方法とは異なる場合がある。同様に、出力デバイスは、Ｉ／Ｏポート７０８を介してコンピューティングシステム７００から受け取った電気信号を、本明細書で説明される様々な方法及びシステムが感知する又は使用することができる信号に変換することができる。入力デバイスは、Ｉ／Ｏポート７０８を介してプロセッサ７０２に情報及び／又はコマンド選択を伝達するための英数字及び他のキーを含む英数字入力デバイスとすることができる。

【0056】

環境変換器デバイスは、Ｉ／Ｏポート７０８を介してコンピューティングシステム７００に入力する又はコンピューティングシステム７００から出力するために、１つの形態のエネルギー又は信号を別の形態に変換する。例えば、コンピューティングシステム７００内で生成された電気信号は、別のタイプの信号に又はその逆に変換することができる。１つの実装態様では、環境変換器デバイスは、例えば、バッテリ電圧、開放回路バッテリ電圧、充電電流、バッテリ温度、光、音、温度、圧力、磁場、電場、化学的特性など、コンピューティングデバイス７００のローカル環境又はモート環境に関する特性又は態様を感知する。

【0057】

１つの実装態様では、通信ポート７１０は、ネットワークに接続することができ、これを介して、コンピュータシステム７００は、本明細書に規定される方法及びシステムを実行する上で、並びに情報とそれによって決定されるネットワーク構成変更を送る上で有用なネットワークデータを受け取ることができる。例えば、充電プロトコルを更新すること、バッテリ測定データ又は計算データを外部システムと共有することができる。通信ポート７１０は、１又は２以上の有線又は無線通信ネットワーク又は接続によってコンピュータシステム７００と他のデバイスとの間で情報を送る及び／又は受け取るように構成された１又は２以上の通信インターフェースデバイスにコンピュータシステム７００を接続する。そのようなネットワーク又は接続の例には、限定されるものではないが、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）などが含まれる。１又は２以上のこのような通信インターフェースデバイスは、直接的に２地点間通信経路によって、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）によって、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）によって、セルラ（例えば、第３世代（３Ｇ）、第４世代（４Ｇ）、第５世代（５Ｇ））ネットワークによって、又は別の通信手段によってのいずれかで、１又は２以上の他のマシンと通信するために、通信ポート７１０を介して利用することができる。

【0058】

コンピュータシステム７００は、本明細書に記載される方法及びシステムに従って充電されるデバイスに関連する１又は２以上のシステムと通信して、その動作を制御するための、及び／又はコンピュータシステム７００とデバイスの１又は２以上のサブシステムとの間で情報を交換するためのサブシステムポート７１２を含むことができる。自動車に関するそのようなサブシステムの例には、限定されるものではないが、モータコントローラ及びシステム、バッテリ制御システムなどが含まれる。

【0059】

図７に記載するシステムは、本開示の態様に従って使用する又は構成することができるコンピュータシステムの可能な一例である。ここで開示する技術をコンピューティングシステム上で実施するためのコンピュータ実行可能命令を格納する他の非一時的な有形のコンピュータ可読記憶媒体を利用できることを理解されたい。

【0060】

本開示の実施形態は、本明細書に記載する様々なステップを含む。これらのステップは、ハードウェア構成要素で実行すること又は機械実行可能命令で具体化することができ、これらの命令を用いて、当該命令でプログラムされた汎用又は専用のプロセッサにステップを実行させることができる。代わりに、これらのステップはハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの組み合わせで実行することができる。

【0061】

本発明の範囲から逸脱することなく、説明した例示的な実施形態に対して様々な変更及び追加を行うことができる。例えば、実装形態又は例とも呼ぶ、上述の実施形態では特定の特徴に言及するが、本発明の範囲には、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態、並びに記載した特徴の全てを含む訳ではない実施形態も含まれる。従って、本発明の範囲は、そのような全ての代替形態、変更形態、及び変形形態を、それらの全ての均等物と共に包含することが意図される。

【0062】

特定の実装形態について説明されるが、これは単に例示目的であることを理解されたい。当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、他の構成要素及び構成を使用することができると理解できるはずである。従って、以下の記述及び図面は例示的なものであり、限定するものとして解釈すべきではない。本開示を完全に理解できるように、数多くの具体的な詳細が記載されている。しかしながら、場合によっては、説明が分かりにくくならないように、周知の又は従来の詳細は記載しない。本開示における１又は２以上の実施形態への言及は、同じ実施形態又はいずれかの実施形態への言及とすることができ、このような言及は、実施形態のうちの少なくとも１つを意味する。

【0063】

「１つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所で現われる「１つの実施形態では」、又は同様に「１つの例では」又は「１つの事例では」という表現の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指す訳ではなく、別個の又は代替の実施形態が他の実施形態と相互排他的である訳でもない。さらに、一部の実施形態では示され、他の実施形態では示されない可能性のある様々な特徴が記載されている。

【0064】

本明細書で使用する用語は、一般に、本開示の文脈内で、並びに各用語が使用される特定の文脈において、本技術分野におけるその通常の意味を有する。代替用語及び同義語は、本明細書で説明される用語の何らかの１又は２以上にも使用することができ、用語が本明細書で詳述される又は説明されるかどうかに特別な重要性を置くべきではない。場合によっては、特定の用語に対する同義語が与えられる。１又は２以上の同義語の記載は、他の同義語の使用を排除するものではない。本明細書で説明される何らかの用語の例を含めて、本明細書のあらゆる箇所での例の使用は例示に過ぎず、本開示又は何らかの用語例の範囲及び意味をさらに限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書で与える様々な実施形態に限定されない。

【0065】

本開示の範囲を限定することを意図するものではないが、本開示の実施形態による機器、装置、方法及びそれらに関連する結果の例を以下に与える。表題又は副題を読者の便宜のために例で使用する場合があるが、本開示の範囲を決して制限するものではないことに留意されたい。別段の定めがない限り、本明細書で使用する技術用語及び科学用語は、本開示が関係する当業者によって一般に理解されるところの意味を有する。矛盾がある場合には、定義を含む本文書が優先される。

【0066】

本開示のさらなる特徴及び利点は、以下の説明に記載され、部分的にはその説明から明らかとなる、又は本明細書に開示する原理の実践によって知ることができる。本開示の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘する機器及び組み合わせによって実現し取得することができる。本開示のこれら及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかとなる、又は本明細書に記載する原理を実践することによって知ることができる。

【符号の説明】

【0067】

３０４ 充電ステーション
３２０ ＤＣ急速充電信号
３０２ 電気自動車
３０６ 車載充電器
３１４ 充電信号整形回路
３０８ 自動車バッテリシステム
３１０ モータコントローラ／インバータ
３１２ 電気モータ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】