Today

1

Charger

Active balancing DC‐DC

DrivetrainDC‐DC

HV‐to‐LV DC‐DC

12V battery,Lights, Electronics, …

AC motor drive

Options (U.S.)AC Level 1: 120Vrms ACAC Level 2: 240Vrms AC

DC

Continue: Charging infrastructure and chargers

• Charging standards: AC Levels 1, 2, DC• An example AC Level 1,2 charger: power electronics and control 

Charger implementation

2

Power electronics textbook, Chapter 18, PWM rectifiers

Ideal lossless rectifier

3

Unity power factor rectifier operation

4

Inherent loss‐free resistor behavior

5

Discontinuous Conduction Mode (DCM) Flyback (buck‐boost, SEPIC, Ćuk)

Active unity power factor control loops

6

Power electronics textbook, Section 6.3

DC‐DC Converter: full‐bridge isolated buck 

converter example

Batterysystem

7

Full‐bridge isolated buck converter operating 

waveforms

8

Batterysystem

DC‐DC converter: control loops

9

Research and development directions

10

• Fast DC chargers

• Charge management• Minimize cost

• Utilize excess generation from renewables

• Minimize stress on electric power distribution

• Minimize impact on battery life

• Vehicle‐to‐grid V2G concepts

• Inductive (wireless) charging

Grid‐Interactive DC‐Link PV Charging StationCU‐Boulder project sponsored by DOE/Hawaii Renewable Energy Development Venture

• Ultra high-efficiency (>98%) DC charging of EV’s and PHEV’s directly from the PV array and/or from the grid

• Re-use of resources, reduced cost

• Improved grid integration of PV power system, controlled ramp rates

EVUtility Control

PHEV

Grid‐interactive inverter

Fast (Level‐3) 

DC Chargers

10kWh packcharger

CU‐Boulder CoPEC lab test setup

DC bus (500 V)

Wireless (inductive) EV Charging

12

Stationary

In‐motion