導通，模塊I 212采用升壓模式運行并且模塊3 214采用降壓模式運行以對蓄電池204充電。
[0052]在對于該段(未示出)的第二配置中，能量/動力蓄電池反而可連接到端口 2。ESMS的剩余的端口處于浮接狀態。在該情形中，根據瞬時電壓水平(SOC)考慮兩種情況。對于正常SOC水平，其中V2(端口 2上的電壓)高于V3(端口 3上的電壓，充電器輸入)，模塊2永久地導通并且模塊I采用升壓模式運行。對于其中蓄電池是低的S0C(V2<V3)的情況，模塊2采用降壓模式并且模塊I采用升壓模式運行。
[0053]具有集成的寬輸入范圍充電器的雙蓄電池
[0054]現在參照圖5，在該配置中，端口 I上的能量蓄電池250代表對于EV的主能量存儲單元，并且高壓或動力蓄電池252連接到端口 2。集成的寬輸入電壓范圍充電器允許對蓄電池250、252兩者獨立或同時充電。端口 I上的該能量蓄電池250具有典型地比動力(升壓)蓄電池252低的標稱電壓。然而，在該配置中，即使端口 I或端口 2電壓非常低，充電也是可能的。如果兩個蓄電池(能量側250或動力側252)中的任一個完全放電則將是這種情況。模塊2 254采用降壓模式運行并且模塊I 256采用升壓模式運行。如果充電輸入258 (DC或整流的AC)電壓低于端口 I電壓，則模塊2 210 —直接通，模塊I 256提升到端口2的電壓水平并且模塊3 260對端口 I上的能量蓄電池250充電。
[0055]并且，盡管圖5圖示來自整流的AC源的充電配置，僅相對低的電壓可以用于充電，這可能是誤導的。事實上，就電壓水平來說，使用的端口(用于充電，端口 3)具有極少限制。例如，端口 4允許電壓達到整個充電器系統262的最大值，這還可取決于裝置。如此，圖示的圖5的配置能夠進行相對高的電壓充電(例如，IEC模式4:400VDC)。
[0056]本發明的實施例允許能量存儲裝置從超過一個充電源同時充電。在一個示例中，第二充電系統可與ESMS接口，如在圖6A中圖示的。從而，圖6A圖示ESMS的切出的下部。在上文圖示的實施例中，EV應用包括兩個能量存儲單元(其中端口 4沒有使用)和DC源或整流的AC源264。然而，根據本發明的實施例，整流的AC源266可耦合于端口 4 (如圖示的)，其允許從第二插座更快速的充電。從而，根據本發明的實施例，端口 3和4可配置成具有與其耦合的相應的電源以便對耦合于例如作為示例的圖4和5的端口 I和2的存儲裝置充電。然而，圖6B圖示備選實施例，其中具有與其耦合的整流AC源266和耦合于端口 3的DC 源 268。
[0057]用例如AC和DC源等多個源同時充電的一個優勢是可以進行高功率快速充電而不需要潛在地增加超過已經是標準(或希望可成為標準)的充電連接器。例如，如果AC源和關聯的配合連接器設計為適用水平2 (例如22kW)，并且DC源和關聯的配合連接器設計為適用水平3或可能的水平4 (在例如大約50kWDC快速充電)，那么使用本發明的實施例同時從AC和DC源兩者充電可以通過使用標準的連接器單元在72kW進行(假定充電站能夠支持這些功率水平)。沒有該特征，最大充電可以是通過水平2 AC充電連接器的大約22kW或通過水平3或水平4 DC充電連接器的大約50kW。此外，如果車輛僅配備有水平2的3相充電連接器，ESMS內的控制可以實現以允許DC輸入連接到三個輸入端子中的兩個并且可以控制在高達22kW充電水平的水平2運行，這取決于對于連接器的比電流能力(specificcurrent capacity)。對于其中車輛僅配備有AC充電連接器(例如在22kW的3相水平2AC輸入和在大約7.4kW的單相水平2 AC)的另一種情況，使用二者AC連接器的同時充電可以在大約29.4kff水平提供。
[0058]具有集成的寬輸入范圍充電器的三個蓄電池
[0059]參照圖7，根據本發明的實施例圖示三個能量存儲配置，其允許從寬的電壓范圍輸入充電。根據圖示的配置，EMS或ESMS 300包括耦合于端口 I的第一低壓蓄電池302、耦合于端口 4的第二低壓蓄電池304、親合于端口 2的高壓或升壓蓄電池306和親合于端口 3的DC源或整流的AC源308。在一個示例中，源308是整流的DC源，其可以保護避免跨接端口3的非故意連接(其具有不正確的極性)。在一個示例中，該第二低壓蓄電池304可以是后備能量蓄電池，其允許用于安全關鍵的應用的更高水平的冗余。
[0060]具有低壓充電器的升壓蓄電池
[0061]參照圖8，兩個升壓蓄電池310、312可連接到相應的端口 2和3，其可使用耦合于端口 4的DC源或整流的AC源314充電。從而，兩個高功率/高壓能量存儲單元可以并聯以便實現最大升壓性能同時仍維持一定程度的能量管理。然而，代替簡單地并聯這兩個單元，當功率傳遞能力與并聯配置相似時，ESMS 316起到平衡級的作用。
[0062]具有集成的寬輸入范圍充電器并且交錯的雙蓄電池
[0063]參照圖9，EMS或ESMS 350采用上文與關于圖5圖示的幾乎相同的方式耦合于能量裝置。如此，低壓蓄電池352耦合于端口 I，高壓蓄電池354耦合于端口 2，并且整流的AC源或DC源356耦合于端口 3。然而，在該模式中，模塊3 358用于在ESMS 350的運行期間交錯以便最小化輸出電流紋波。
[0064]即，在交錯模式中，功率被轉移通過兩個或三個模塊(模塊I360，模塊2 362和模塊3 358)并且產生與圖5的相比更小的輸出電流紋波，而同時減小磁性和其他部件的尺寸。對于具有兩個模塊的交錯模式，模塊I 360和模塊3 358如在圖9中示出的連接。此外，圖10示出典型的脈寬調制(PffM)開關364和電流波形366。在交錯模式中，對模塊2 362的PffM相對于模塊I 360的PffM信號大體上在頻率上相似，只是在時間上移動Ts/2。并且，三個模塊采用交錯運行，對模塊2 362和模塊3 358的PffM信號分別移動Ts/3和2Ts/3。
[0065]圖11圖示根據本發明的實施例的多端口 ESMS的框圖。從而，在前面提到的實施例中，在圖11中圖示的接觸器可根據在圖12中圖示的表來控制。
[0066]首先參照圖11，為了簡化省略了控制電子部件。從而，ESMS 400圖示第一降壓-升壓模塊402、第二降壓-升壓模塊404和第三降壓-升壓模塊406。ESMS 400還圖示具有與其耦合的低壓蓄電池的端口 I 408、具有與其耦合的高壓單元的端口 2 410、具有與其耦合的整流的AC或DC電壓的端口 3 412和具有與其耦合的低壓超電容器的端口 4414。從而，在圖示的示例中，能量存儲裝置和能量充電器耦合于ESMS 400以便圖示根據一個配置的運行。然而，如論述的，ESMS 400可采用許多設置來配置以便容納多個充電器/能量存儲設置。如此，根據上文的說明，ESMS 400包括可選擇性地接合或脫離以便實現用于充電的配置的接觸器 KU 416、KV 418、KW 420、UPOS 422 和 M 424。
[0067]三個降壓-升壓模塊402、404、406中的每個包括IGBT分支(上和下開關)和電感器。高壓DC總線由許多電力電容器緩沖。每個降壓-升壓轉換器級輸出配備有電流傳感器，其測量電感器電流。在端口 3示出的電壓極限源自于美國和歐洲的典型的單相AC插座電壓。
[0068]ESMS 400使用接觸器作為主總線和個體模塊開關。預充電電路使用兩個電力電阻(例如，120歐姆、100W、RH-50)和接觸器或FET實現。另外的接觸器(圖11中的UPOS422)在兩種情況下起作用。一種是在端口 I的蓄電池的某一 SOC狀況下，并且如果模塊I和模塊3能夠交錯則是第二種。圖11圖示具有集成充電器的ESMS 400的電壓和電流感測點。
[0069]從而，現在參照圖12，本領域內技術人員將認識到可通過選擇接觸器416-424的接合和脫離而控制特定充電操作。
[0070]將認識到在本文圖示的配置中，多端口能量管理是完全起作用的。即使由于一些原因期望用獨立的充電器來配備系統，多端口 ESMS仍執行它的功能，其是在端口 1、2和4之間的最小能量管理。在完成DC鏈路電容器預充電后，ESMS將各個相態機器設置成人工模式并且設置電流命令并且在完整檢查接觸器狀態后起動調節。
[0071]現在參照圖13，圖示的ESMS 450的端口 3可從I相AC源452充電，從而可以根據本發明的實施例實現簡單的高功率因數升壓預調節器。如果ESMS 450連接到例如端口3 454上的單相整流器，如在圖13中示出的，通過采用高功率因素調節器模式運行來使用模塊I 456和模塊2 458。從而，圖13圖示具有功率因數校正(PFC)預調節器的整流的AC源的簡單方法，Cin是小的高頻旁路電容器，并且Cciut是降壓存儲電容器或DC總線電容器。
[0072]從而，存在采用AC模式進行控制的兩個基本功能。第一是限制從公用電網抽取的最大充電電流為由線路或電路斷路器限制的指定最大值。第二，PFC升壓級將電流整形以最小化輸入電流和輸入電壓之間的相角。圖示的電路大致上是具有能夠精確地控制輸入電流(電流整形)的寬輸入范圍的升壓轉換器。瞬間控制與輸入電壓同波形形狀和相位的電流。在升壓級的輸出處的相對大的電容器供應短暫的峰值能量需求，而輸入電容器被減小至幾微法。
[0073]在先前的圖中未示出任何期望的EMI濾