JP6539264B2 - 電気自動車用の電力系統、電気自動車、及びモータコントローラ - Google Patents
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Description
本願は、2013年6月28日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第201310268799.8号及び同第201310269952.9号の優先権及び利益を主張し、これらの全文を参照により本明細書に援用する。
3レベル双方向DC−ACモジュール30を用いて電池10からのDC電気をAC電気に変換し、前記AC電気をモータMに伝送する。モータMは、回転変圧器復号器技術及び空間ベクトルパルス幅変調(SVPWM)制御アルゴリズムによって制御することができる。
(1)接続確認及び充放電機能の起動
図7に示す通り、電力系統の充放電機能を起動するかどうかを決定するプロセスは、以下の工程を含む。
電力系統がダッシュボード102から充電命令を受けたとき、制御モジュール60は、充電池の電源容量及び充電ケーブルの容量に従って適切な充電力を設定する。更に、制御モジュール60は、グリッドの情報をサンプリングし、グリッドの電気系統を決定し、前記グリッドの電気系統に従って制御パラメータを選択する。制御パラメータを選択した後、制御モジュール60は、接触器K10をオンに制御し、次いで、三相スイッチK8をオンに制御する。このとき、制御モジュール60は、3レベル双方向DC−ACモジュール30を制御してAC電気を整流する。バッテリーマネージャによって許容される最高充電電流、充電池によって許容される最高電流容量、及び制御モジュールの最高出力電力から最低充電電流を選択し、所定の標的充電電流として用い、電力系統において閉回路電流制御を実施する。その結果、車載電池を充電することができる。
電力系統がダッシュボード102からVからLとの命令を受けたとき、先ず、電池10の充電状態(SOC)が許容可能な放電範囲にあるかどうかを判定する。yesであれば、VからLとの命令に従って出力電気系統を選択する。最高出力電力をインテリジェントに選択し、充電コネクタの定格電流に従って制御パラメータを与え、次いで、電力系統は制御プロセスに入る。先ず、制御モジュール60は、三相スイッチK8及び接触器K10をオンに制御し、3レベル双方向DC−ACモジュール30がDC電気をAC電気に変換して、専用充電ソケットを介して直接AC電気によって電気装置に電力を供給することができる。
電力系統がダッシュボード102からVからGとの命令を受けた場合、先ず、電池10の充電状態(SOC)が許容可能な放電範囲にあるかどうかを判定する。yesであれば、VからGとの命令に従って出力電気系統を選択する。最高出力電力をインテリジェントに選択し、充電コネクタの定格電流に従って制御パラメータを与え、電力系統は制御プロセスに入る。先ず、制御モジュール60は、三相スイッチK8及び接触器K10をオンに制御し、3レベル双方向DC−ACモジュール30を制御してDC電気をAC電気に変換する。そして、制御モジュール60は、所定の標的放電電流及び電流サンプリングからフィードバックされた相電流に従って電力系統において閉回路電流制御を実施して、グリッド接続放電を実行する。
VからVへの機能は、専用接続プラグを必要とする。電力系統が、充電接続信号(即ち、CC信号)が有効であり、且つ接続プラグのレベルを検出することによって接続プラグがVからV機能用の専用充電プラグであると判定したとき、電力系統は、ダッシュボードからの命令に対する準備を行う。例えば、車両Aが車両Bを充電すると仮定すると、車両Aを放電状態に設定する。即ち、車両Aがオフグリッドオンロード機能を実施するように設定する。車両Aの制御モジュールは、充電機能が正常であり、且つ充電の準備が整ったことを示すメッセージをバッテリーマネージャ103に送信する。バッテリーマネージャ103は、充電又は放電回路を制御して予充電を実施し、予充電が終了した後に、充電が許可され、且つ充電接触器がオンになったことを示すメッセージを制御モジュールに送信する。次いで、電力系統は、放電機能を実施し、PWM信号を送信する。車両Bが充電命令を受けた後、車両Bの電力系統は、車両Aが電力を供給する準備が整ったと判定するCP信号を検出し、制御モジュール60は、正常接続メッセージをバッテリーマネージャに送信する。メッセージを受信した後、バッテリーマネージャ103は、予充電プロセスを終了し、全電力系統の充電の準備が整ったことを制御モジュール60に通知する。次いで、車両間充電機能(VからV)が起動し、それによって、車両が互いに充電することができる。
Claims (16)
- 電気自動車用の電力系統であって、
電池と;
充放電ソケットと;
前記電池の第1の端子と接続される第1のDC端子及び前記電池の第2の端子と接続される第2のDC端子を有する3レベル双方向DC−ACモジュールと;
前記3レベル双方向DC−ACモジュールのAC端子と接続される第1の端子及び前記電気自動車のモータと接続される第2の端子を有するモータ制御スイッチと;
前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記AC端子と接続される第1の端子及び前記充放電ソケットと接続される第2の端子を有する充放電制御モジュールと;
前記充放電制御モジュールの第3の端子及び前記モータ制御スイッチの第3の端子と接続され、且つ前記電力系統の現在動作モードに従って前記充放電制御モジュール及び前記モータ制御スイッチを制御するようになっている制御モジュールと
を含み、
直列に接続され、且つ前記電池の前記第1の端子と前記第2の端子との間を接続する第1のコモンモードキャパシタ及び第2のコモンモードキャパシタを更に含み、前記第1のコモンモードキャパシタと前記第2のコモンモードキャパシタとの間のノードが接地され、DC−DC昇圧および減圧モジュールを含まないことを特徴とする電気自動車用の電力系統。 - 前記電力系統の前記現在動作モードが運転モードであるとき、前記制御モジュールが、前記モータ制御スイッチをオンに制御し、前記充放電制御モジュールをオフに制御し、
前記電力系統の前記現在動作モードが充放電モードであるとき、前記制御モジュールが、前記モータ制御スイッチをオフに制御し、前記充放電制御モジュールをオンに制御して、前記3レベル双方向DC−ACモジュールを起動させる請求項1に記載の電力系統。 - 前記3レベル双方向DC−ACモジュールが、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第1のキャパシタ及び第2のキャパシタであって、第1のノードが、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタとの間で画定される第1のキャパシタ及び第2のキャパシタと、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第1のIGBT及び第2のIGBTであって、第2のノードが、前記第1のIGBTと前記第2のIGBTとの間で画定される第1のIGBT及び第2のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記第1のノードと前記第2のノードとの間を接続する第3のIGBT及び第4のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第5のIGBT及び第6のIGBTであって、第3のノードが、前記第5のIGBTと前記第6のIGBTとの間で画定される第5のIGBT及び第6のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記第1のノードと前記第3のノードとの間を接続する第7のIGBT及び第8のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第9のIGBT及び第10のIGBTであって、第4のノードが、前記第9のIGBTと前記第10のIGBTとの間で画定される第9のIGBT及び第10のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記第1のノードと前記第4のノードとの間を接続する第11のIGBT及び第12のIGBTと
を含み、
前記第2のノード、前記第3のノード、及び前記第4のノードが、前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記AC端子として構成される請求項1から2のいずれかに記載の電力系統。 - 前記3レベル双方向DC−ACモジュールと前記充放電制御モジュールとの間を接続し、調波を排除するようになっているフィルタリングモジュールを更に含む請求項3に記載の電力系統。
- 前記第1のノードと前記フィルタリングモジュールとの間を接続するフィルタリング制御モジュールを更に含み、
前記制御モジュールが、前記電力系統の前記現在動作モードが運転モードであるときに前記フィルタリング制御モジュールをオフに制御する請求項4に記載の電力系統。 - 前記充放電ソケットと前記充放電制御モジュールとの間を接続し、伝導妨害波及び放射妨害波をフィルタリングするようになっているEMIフィルタモジュールを更に含む請求項1から5のいずれかに記載の電力系統。
- 前記充放電制御モジュールは、三相の充放電を行うように構成された三相スイッチ、及び/又は、単相の充放電を行うように構成された単相スイッチを更に備えることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電力系統。
- 請求項1から7のいずれかに記載の電気自動車用の電力系統を含むことを特徴とする電気自動車。
- 電気自動車用のモータコントローラであって、
前記電気自動車用の電池の第1の端子と接続される第1のDC端子及び前記電池の第2の端子と接続される第2のDC端子を有する3レベル双方向DC−ACモジュールと、
前記3レベル双方向DC−ACモジュールのAC端子と接続される第1の端子及び前記電気自動車のモータと接続される第2の端子を有するモータ制御スイッチと、
前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記AC端子と接続される第1の端子及び充放電ソケットと接続される第2の端子を有する充放電制御モジュールと、
前記充放電制御モジュールの第3の端子及び前記モータ制御スイッチの第3の端子と接続され、且つ電力系統の現在動作モードに従って前記充放電制御モジュール及び前記モータ制御スイッチを制御するようになっている制御モジュールと
を含み、
直列に接続され、且つ前記電池の前記第1の端子と前記第2の端子との間を接続する第1のコモンモードキャパシタ及び第2のコモンモードキャパシタを更に含み、前記第1のコモンモードキャパシタと前記第2のコモンモードキャパシタとの間のノードが接地され、DC−DC昇圧および減圧モジュールを含まないことを特徴とする電気自動車用のモータコントローラ。 - 前記電力系統の前記現在動作モードが運転モードであるとき、前記制御モジュールが、前記モータ制御スイッチをオンに制御し、前記充放電制御モジュールをオフに制御し、
前記電力系統の前記現在動作モードが充放電モードであるとき、前記制御モジュールが、前記モータ制御スイッチをオフに制御し、前記充放電制御モジュールをオンに制御して、前記3レベル双方向DC−ACモジュールを起動させる請求項9に記載のモータコントローラ。 - 前記3レベル双方向DC−ACモジュールが、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第1のキャパシタ及び第2のキャパシタであって、第1のノードが、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタとの間で画定される第1のキャパシタ及び第2のキャパシタと、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第1のIGBT及び第2のIGBTであって、第2のノードが、前記第1のIGBTと前記第2のIGBTとの間で画定される第1のIGBT及び第2のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記第1のノードと前記第2のノードとの間を接続する第3のIGBT及び第4のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第5のIGBT及び第6のIGBTであって、第3のノードが、前記第5のIGBTと前記第6のIGBTとの間で画定される第5のIGBT及び第6のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記第1のノードと前記第3のノードとの間を接続する第7のIGBT及び第8のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記第1のDC端子と前記第2のDC端子との間を接続する第9のIGBT及び第10のIGBTであって、第4のノードが、前記第9のIGBTと前記第10のIGBTとの間で画定される第9のIGBT及び第10のIGBTと、
直列に接続され、且つ前記第1のノードと前記第4のノードとの間を接続する第11のIGBT及び第12のIGBTと
を含み、
前記第2のノード、前記第3のノード、及び前記第4のノードが、前記3レベル双方向DC−ACモジュールの前記AC端子として構成される請求項9から10のいずれかに記載のモータコントローラ。 - 前記3レベル双方向DC−ACモジュールと前記充放電制御モジュールとの間を接続し、調波を排除するようになっているフィルタリングモジュールを更に含む請求項11に記載のモータコントローラ。
- 前記第1のノードと前記フィルタリングモジュールとの間を接続するフィルタリング制御モジュールを更に含み、
前記制御モジュールが、前記電力系統が運転モードであるときに前記フィルタリング制御モジュールをオフに制御する請求項12に記載のモータコントローラ。 - 前記充放電ソケットと前記充放電制御モジュールとの間を接続し、伝導妨害波及び放射妨害波をフィルタリングするようになっているEMIフィルタモジュールを更に含む請求項9から13のいずれかに記載のモータコントローラ。
- 前記充放電制御モジュールは、三相の充放電を行うように構成された三相スイッチ、及び/又は、単相の充放電を行うように構成された単相スイッチを更に備えることを特徴とする請求項9から14のいずれかに記載のモータコントローラ。
- 負荷、電力グリッド、又は他の電気自動車と接続される請求項9から15のいずれかに記載のモータコントローラ。
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