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公開番号2023080037
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-08
出願番号2022188096
出願日2022-11-25
発明の名称多目的充電器
出願人モレックスエルエルシー
代理人個人,個人
主分類H02J 7/02 20160101AFI20230601BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】車両に使用する充電システム及び複数のポートに電力を提供する方法を提供する。
【解決手段】充電システム100は、ユニバーサルシリアルバス(USB)電力送達(PD)電力レベルをサポートする、単一の電源によってサポートされた第1のポート156及び第2のポート158を含む。第1のコントローラ162及び第2のコントローラ164は、動作中に、単一の第1のデバイスのみが第1のポートを介して充電システムに接続されているときに、単一の電源から第1のポートにネゴシエートされたPD電力レベルを提供し、動作中に、第2のデバイスが第2のポートを介して充電システムに接続され、その結果、第1及び第2のデバイスが両方とも充電システムに接続されるときに、第1のポート及び第2のポートに利用可能な電力を、単一の電源からのプリセットレベルまで低減する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
充電システムであって、
ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）電力送達（ＰＤ）電力レベルをサポートするように構成された単一の電源と、
第１のポート及び第２のポートであって、該第１のポート及び第２のポートの両方が、前記単一の電源によってサポートされ、前記第１のポート及び第２のポートが、前記単一の電源から共有電圧を受け取るように構成されている、第１のポート及び第２のポートと、
コントローラであって、
動作中に、単一の第１のデバイスのみが前記第１のポートを介して前記充電システムに接続されているときに、前記単一の電源から前記第１のポートにネゴシエートされたＰＤ電力レベルを提供し、
動作中に、第２のデバイスが前記第２のポートを介して前記充電システムに接続され、その結果、前記第１のデバイス及び第２のデバイスが両方とも前記充電システムに接続されるときに、前記第１のポート及び第２のポートに利用可能な電力を、前記単一の電源からのプリセットレベルまで低減する、ように構成されている、コントローラと、を備える、充電システム。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記プリセットレベルが、前記第１のポートに個別に提供されることができる電力送達に実質的に等しい総電力量を提供する、請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記コントローラが、
前記第１のポートに接続された第１のコントローラと、
前記第２のポートに接続された第２のコントローラと、を備える、請求項１又は２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記第１のコントローラが、前記第１のポートに接続されたデバイスのための電力送達レベルをネゴシエートするように構成され、
前記第２のコントローラが、前記第２のポートに接続されたデバイスのための電力送達レベルをネゴシエートするように構成され、
前記第１のコントローラ及び第２のコントローラが、前記充電システムが前記第１のポート及び第２のポートを介して前記充電システムに接続されたデバイスの数に応じて適切な電力レベルを提供することを確実にするために通信するように構成されている、請求項３に記載の充電システム。
【請求項５】
前記充電システムが、
前記第１のデバイスのみが、前記第１のポートを介して前記充電システムに接続されているときに、前記第１のコントローラが、接続された第１のデバイスによって受け取られ、前記単一の電源によって提供されることができる最高レベルに対応する電力送達レベルをネゴシエートするように構成され、
前記第２のデバイスが、前記第２のポートを介して前記充電システムに接続され、その結果、前記第１のデバイス及び第２のデバイスが両方とも前記充電システムに接続されているときに、該充電システムが、総電力送達が前記単一の電源の電力定格を超えないように、前記電力をＵＳＢ充電アプリケーション用に承認された最大標準充電電力レベルまで減少させるように構成される、ように前記単一の電源を用いて動作可能に構成されている、請求項３又は４に記載の充電システム。
【請求項６】
前記単一の電源が、最大３０ワットの電力を提供するように構成されており、
前記コントローラが、前記第１のデバイスのみが前記第１のポートを介して前記充電システムに接続されているときに、前記第１のデバイスに対して電圧を２０ボルトに、かつ電流を１．５アンペアに設定するように構成されており、
前記コントローラが、前記第２のデバイスが前記第２のポートを介して前記充電システムに接続され、その結果、前記第１のデバイス及び第２のデバイスの両方が前記充電システムに接続されているときに、前記第１のデバイス及び第２のデバイスの各々に対して前記電圧を５ボルトに、かつ前記電流を３アンペアに設定するように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項７】
前記充電システムが、
前記第１のデバイスのみが前記充電システムに接続されているときに、前記第１のポートに接続されている前記第１のデバイスに前記単一の電源の定格最大電力送達能力に実質的に等しいＰＤ電力を提供し、
前記第２のデバイスが前記第２のポートを介して前記充電システムに接続され、その結果、前記第１のデバイス及び第２のデバイスが両方とも前記充電システムに接続されているときに、前記単一の電源を、前記第１のポート及び第２のポートへの低減された共有電圧に制御可能に切り替え、それによって、前記充電システムが、前記電流を前記プリセットレベルに制限しながら、前記第１のポート及び第２のポートの両方に同じ電圧を供給する、ように前記単一の電源を用いて動作可能であるように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項８】
前記単一の電源が、前記コントローラ、入力フィルタ、１つ以上のインダクタキャパシタ、及びサーミストと電気的に結合され、
前記入力フィルタが、前記単一の電源と、電圧源に接続するように構成された入力コネクタとの間に電気的に結合されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の充電システム。
【請求項９】
前記コントローラが、
前記第１のポート及び前記単一の電源と電気的に結合された第１の電力送達コントローラと、
前記第２のポート、前記単一の電源、及び前記第１の電力送達コントローラと電気的に結合された第２の電力送達コントローラと、を備える、請求項１又は２に記載の充電システム。
【請求項１０】
前記充電システムが、
前記第１の電力送達コントローラと電気的に結合された第１のスイッチ、及び前記第２の電力送達コントローラと電気的に結合された第２のスイッチ、並びに／又は、
エンドユーザデバイスからのＤＰ／ＤＭ線を終端するための前記第１のポート用の電子回路を含む前記第１のポートと電気的に結合された第１のコントローラ、及びエンドユーザデバイスからのＤＰ／ＤＭ線を終端するための前記第２のポート用の電子回路を含む前記第２のポートと電気的に結合された第２のコントローラ、を含む、請求項９に記載の充電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０２１年１１月２９日に出願された米国特許仮出願第６３／２８３，５３４号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,900 文字）【０００２】
発明の分野
本開示は、充電器の分野に関し、より具体的には、車両アプリケーションでの使用に好適な充電器に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両に位置付けられた充電器は、様々な充電能力をサポートする複数のポート（例えば、２つ以上のポート、など）を提供することが知られている。１つのそのような充電仕様は、ユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus、ＵＳＢ）電力送達（Power Delivery、ＰＤ）として知られている。ＰＤモードは、様々な充電レートの範囲をサポートするために利用可能である。また、充電器は、充電しようとしているデバイスとネゴシエート（通信速度や制御方式についての情報を相互に交換すること）して、デバイス及び充電システムと互換性がある適切な電圧及び電流を決定することができる。しかしながら、存在する１つの問題は、複数のポートが所望のＰＤモードを提供することが望ましいが、そうすると、各ポートに対して１つの給電系統が必要で、複数の給電系統の使用を必要とするので、既存の解決策が過度に高価である。これは、各ポートに対して１つ、複数の電源の使用を必要とする。コストに加えて、両方のポートによって送達される総電圧及び電流レベルを十分にサポートすることができるようにシステムを設計する必要性は、より大きな直径の導体の使用を必要とし、重量及びコストを増加させる。したがって、特定の個人は、既存の充電器設計に対する更なる改善を理解するであろう。
【発明の概要】
【０００４】
このセクションは、本開示の一般的な概要を提供するものであり、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。
【０００５】
充電システムは、単一の電源（電力供給機器、給電系統）によってサポートされた第１及び第２のポートを含み、これは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）電力送達（ＰＤ）電力レベルをサポートするように構成されている。コントローラは、動作中に、単一の第１のデバイスのみが第１のポートを介して充電システムに接続されているときに、単一の電源から第１のポートにネゴシエートされたＰＤ電力レベルを提供するように構成されている。コントローラは、動作中に、第２のデバイスが第２のポートを介して充電システムに接続され、その結果、第１及び第２のデバイスが両方とも充電システムに接続されるときに、第１及び第２のポートに利用可能な電力を、単一の電源からのプリセットレベルまで低減するように更に構成されている。
【０００６】
更なる適用領域については、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この概要の説明及び具体例は、単に説明の目的のために意図されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本出願は、例として示され、添付図面に限定されるものではなく、図中、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【０００８】
本開示の例示的な実施形態による、複数のポート（例えば、第１及び第２のＵＳＢタイプＣポート、など）に電力を提供するために動作可能であるように構成された充電システム、電力送達モジュール、又は充電器のための回路の概略図である。
本開示の例示的な実施形態による、複数のポート（例えば、第１及び第２のＵＳＢタイプＣポート、など）に電力を提供するために動作可能であるように構成された充電システム、電力送達モジュール、又は充電器のための回路の概略図である。
本開示の例示的な実施形態による、電力に接続され、図１に示された回路及び／又は図２に示された回路を含み得る複数ポートモジュールを示す図である。
図３に示された複数ポートモジュールの背面斜視図である。
図３に示された複数ポートモジュールの右側面図である。
図３に示された複数ポートモジュールの正面図である。
図３に示された複数ポートモジュールの分解斜視図であり、ハウジング又は機械的エンクロージャの第１及び第２の部分が取り外し可能に取り外され、互いに分離されて、それによって複数ポートモジュールの内部構成要素を露出させている図である。
本開示の例示的な実施形態による、電力に接続され、図１に示された回路及び／又は図２に示された回路を含み得る複数ポートモジュールを示す図である。
図８に示された複数ポートモジュールの分解斜視図であり、ウジング又は機械的エンクロージャの上部及び下部部分が取り外し可能に取り外され、互いに分離されて、それによって複数ポートモジュールの内部構成要素を露出させている図である。
本開示の例示的な実施形態による、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）電力送達（ＰＤ）電力レベルをサポートするように構成された単一の電源からの第１のポート及び第２のポートを含む複数のポートに電力を提供するための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、例示的な実施形態を説明し、開示される特徴は、明示的に開示される組み合わせに限定されることを意図していない。したがって、特に明記されない限り、本明細書で開示される特徴は、簡潔にする目的で別様に示されなかった追加の組み合わせを形成するために、一緒に組み合わされてもよい。
【００１０】
本明細書に開示されるのは、単一の電源から複数のポートへ電力を提供するように動作可能であるように構成された充電システム、電力送達モジュール、及び充電器の例示的な実施形態である。例示的な実施形態では、充電システム、電力送達モジュール、又は充電器は、単一の電源から、車両パネルマウント充電システム用の複数ポートモジュール３０４（図３～図７）、又は車両埋め込み型充電システム用の複数ポートモジュール８０４（図８及び図９）、など、のようなマルチポートモジュールの少なくとも第１のポート及び第２のポートに電力を提供するように動作可能であるように構成されている。２つのポートが示されているが、必要に応じて追加のポートが提供され得る（例えば、３つのポート又は４つのポートがモジュールに提供され得る）。ポートの各々は、それら自体の所望の構成を有することができ、例えば、限定するものではないが、各ポートは、ＵＳＢタイプＡ構成、ＵＳＢタイプＣ構成、又は何かの他の望ましい構成であり得る。背景として、ＵＳＢタイプＣポートは、回転対称コネクタを備えた２４ピンＵＳＢコネクタシステムである。対照的に、ＵＳＢタイプＡポートは、４ピン又は９ピン（バージョンに応じて）のいずれかを提供し、単一の配向で長方形のコネクタと嵌合する。
（【００１１】以降は省略されています）

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