(57)【要約】  本発明は、車両用電源の電源管理装置に関する。車両用電源の電源管理装置は、単一のコンバータ（Ｃ０）を備えることにより、少なくとも一つの電気エネルギー蓄積バッテリ（１）を備える自動車に搭載される光起電力装置（２；１１）及び熱電発電装置（３；１２）のような２つのエネルギー供給源を同時に制御するために必要なコンポーネントの数を最小にする。
2009524388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用電源の電源管理装置であって、単一のコンバータ（Ｃ０）を備えることにより、少なくとも一つの電気エネルギー蓄積バッテリ（１）を備える自動車に搭載される光起電力装置（２；１１）及び熱電発電装置（３；１２）のような２つの電源を同時に制御するのに必要なコンポーネントの数を最小にすることを特徴とする電源管理装置。
【請求項２】
コンバータ（Ｃ０）が、各電源（１１、１２）の最大電力に応じて制御則を実行し、前記電気蓄積バッテリ（１）に所定量の電荷を保持する手段を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記制御則を実行するコンバータ（Ｃ０）の手段が、前記電気蓄積バッテリ（１）の電圧の変化に対する感度が小さい回路を使用することを特徴とする、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記制御則を実行するコンバータ（Ｃ０）の手段が、熱電発電装置（３；１２）によって生成される電力の制御を管理して前記電力を最大電力に維持する手段と、基準電圧管理手段とを含むことを特徴とする、請求項３記載の装置。
【請求項５】
車両の内燃機関が停止した場合でも、民生用電気回路の全てがオフになった場合でも、管理装置が動作するように、前記電気蓄積バッテリ（１）が少なくとも車両のメインバッテリ及び／又は特注仕様のバッテリから選択されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
コンバータ（Ｃ）には、電源（１、２；１１、１２）の電位よりも高い高電位を有するバッテリ（１）が前記電源に向かって放電する現象を回避するコンバータの第１リソース（５、６；２７）が設けられることを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項７】
コンバータ（Ｃ０）の前記第１リソースが２つのダイオード（５、６）により構成され、これらのダイオードのカソードは一括して接続され、且つこれらのダイオードのアノードはそれぞれ第１電源（２）又は第２電源（３）の高電位に接続され、カソードの共通接続部はバッテリ（１）に接続されることを特徴とする、請求項６記載の装置。
【請求項８】
コンバータ（Ｃ０）には、第１電源及び／又は第２電源の電圧及び／又は消費電流の電源コンフィグレーション信号を生成する第２リソースが設けられることを特徴とする、請求項７記載の装置。
【請求項９】
コンバータ（Ｃ０）が、それぞれ第１電源（１１）の最高電位に接続される第１フィルタ（Ｆ１）と第２電源（１２）の最高電位に接続される第２フィルタ（Ｆ２）に接続される２つの入力を含むことを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項１０】
各フィルタ（Ｆ１、Ｆ２）がＴ型フィルタであり、それぞれ直列インダクタンス（１３）又は（１５）、及び並列コンデンサ（１４及び１６）により構成されることを特徴とする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
２つのフィルタ（Ｆ１及びＦ２）が、インダクタンス（１３）及び（１５）が接続ケーブルによって形成されるように計算されることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
コンバータ（Ｃ０）が、コントローラ（２９）と、２つの電源（１１及び１２）によって生成される電流を合成する手段（Ａ）とを含むことを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
電流を合成する手段（Ａ）が、２つのコア及び３つの巻線を有する変圧器を含み、
−第１巻線（２１）はコンバータ（Ｃ０）の入力に接続され、この入力は第２電源（１２）のフィルタ（Ｆ２）の出力に接続され、
−第２巻線（２２）はコンバータ（Ｃ０）の入力に接続され、この入力は第１電源（１１）のフィルタ（Ｆ１）の出力に接続され、
−第３巻線（２４）は、電流合成手段（Ａ）の出力に接続される
ことを特徴とする、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
第１巻線（２１）が第２端子を含み、この第２端子がコントローラ（２９）の出力（Ｄ）から到来する出力信号によって制御される切り替え手段（２５）の切り替え端子に接続されること、並びに、第２巻線（２２）が第２端子を含み、この第２端子がコントローラ（２９）の出力（Ｅ）から到来する出力信号によって制御される切り替え手段（２６）の切り替え端子に接続されることを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
スイッチ（２４、２５）の各々がＭＯＳ型パワートランジスタにより構成され、トランジスタのゲートはコントローラ（２９）の対応する制御信号端子に接続され、トランジスタのドレインは、変圧器（Ａ）の第１又は第２巻線の第２端子に接続され、トランジスタのソースは本発明の回路の低電位ラインに接続されることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
変圧器（Ａ）の第３巻線（２４）の第１高電位端子が導通ダイオード（２７）のアノードに接続され、ダイオードのカソードがバッテリ（１０）と蓄積コンデンサ（２８）の第１端子とにそれぞれ接続され、コンデンサの第２端子が回路の低電位ラインに接続されることを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１７】
コントローラ（２９）が２つの独立した制御ループを含み、これらのループは、各トランジスタ又は各切り替え手段（２５、２６）の制御領域を最適に決定するように導入されていることを特徴とする、請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
各制御ループが、
−最大電力を供給するモードに少なくとも近いモードで制御を行なうように設計された基準電圧発生装置、
−第１熱電発電装置に接続されるフィルタ（Ｆ１）の出力に現われる瞬時電圧を入力するコントローラ（２９）の入力端子（Ｃ）、又は光起電力電池を使用する第２電源に接続されるフィルタ（Ｆ２）の出力に現われる瞬時電圧を入力するコントローラ（２９）の入力端子（Ｂ）
と連動することを特徴とする、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
コントローラ（２９）の入力（Ｂ）又は（Ｃ）が、２つの電源の内の一方の瞬時測定電圧の平均値を生成する回路に接続され、当該平均電圧生成回路の出力が、注目する制御ループの入力端子（４０）に接続されることを特徴とする、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
各制御ループが、入力端子（３９）を制御するための調整閾値を表わす信号の減算回路（３８）であって、この閾値から、入力端子（４０）に送信される電源由来の電圧の瞬時値又は平均値を減算する減算回路（３８）と、減算回路に続く補正回路（４１）とを含み、補正回路（４１）は切り替え手段（２５又は２６）の制御パルス列発生手段を含むことを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
パルス列発生手段には、パルス列の周波数、デューティサイクル、振幅、及び波形を決定する手段が設けられることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２２】
補正回路（４１）が当該回路のデューティサイクルを変化させる手段を含むことを特徴とする、請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
コントローラ（２９）には基準電圧の較正回路が設けられ、前記回路は一定間隔で切り替え手段（２５）の割り込みを発生させて、端子（３９）に印加される基準電圧を更新することを特徴とする、請求項１８ないし２２のいずれか一項記載の装置。
【請求項２４】
較正回路が更に、導通時間がゼロになるまで導通時間が徐々に短くなるフェーズの後にＭＯＳトランジスタ（２５）の切り替えの割り込みを発生させる手段を含むことを特徴とする、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
温度センサを備え、コントローラ（Ｃ０）が、温度をＶＯ／２で表わされる基準電圧に変換する機能を利用して温度から直接推定される基準電圧ＶＯ／２を計算する回路と連動することを特徴とする、請求項２３又は２４記載の装置。
【請求項２６】
太陽電池を使用する第２電源用に温度センサ及び／又は太陽光センサが導入されることにより、第２電源の制御基準電圧を較正する回路によって基準電圧Ｖ０−εが補正されることを特徴とする、請求項１８ないし２４のいずれか一項記載の装置。
【請求項２７】
光起電力電池（１２）を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路が、温度の測定値を表わす値に関連付けられる単一入力（４３）を有するメモリ４４を含むこと、
光起電力電池（１２）を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路が、太陽光強度の測定を表わす値に関連付けられる単一入力（４５）を有するメモリ（４４）を含むこと、又は
光起電力電池（１２）を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路が、温度の測定値を表わす値、及び太陽光強度の測定値を表わす値にそれぞれ関連付けられる２つの入力（４３及び４５）を有するメモリを含むこと
を特徴とする、請求項２６記載の装置。
【請求項２８】
メモリ（４４）が基準電圧（Ｖ０）に対するオフセット値Ｅを生成し、前記オフセット値は減算器（４８）の減算入力で生成され、減算器の加算入力は光起電力電池（１２）の最大電力に固有の電圧（Ｖ０）を生成する回路（４７）に接続され、光起電力電池（１２）の最大電力に固有の電圧（Ｖ０）を生成する回路（４７）は、光起電力発生装置によって供給される電流及び電圧が所望の特性の範囲内に収まるように、切り替え手段又は光起電力電池を接続する手段と連動することを特徴とする、請求項２７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、車両電源の電源管理装置に関する。
【０００２】
自動車の内燃機関が停止したときに自動車搭載電源の供給を可能にすることにより、多数の利点が得られ、特に
−長時間の駐車中を含む内燃機関の停止時に電気の供給が行なわれ、
−バッテリの充電状態が維持され、
−最大数の電子機器（特に、マルチメディア機器）をスタンバイ状態に維持することができ、且つ
−他の機能を利用できる。
更に、この電力供給が「フリー」な供給源、即ち、太陽センサ又は熱電発電装置（熱電発電装置は、例えば内燃機関によって失われる熱の一部を使用する）のように燃料消費を伴わない供給源から行なわれる場合、このような電源は車両のエネルギー効率を高めることができる。
【０００３】
公知の解決法
太陽センサを車両の屋根に搭載することにより、車両が太陽の下で駐車しているときに空気流を客室に供給するという構成の、あまり広く用いられていない用途が存在する。これによって、客室内の温度を外部の温度と同じ高さに維持することができるので、車両に乗り込んだときに感じる温度を快適なものにすることができる。更に、テルル化ビスマスから作製される熱電発電装置をエンジン油だめの上、又は排気管の上に備えるトラックのプロトタイプには、複数の通信手段が設けられている。開示されたこの構造の目的は、明らかに、補助電源を搭載してエネルギー効率を向上させることである。
特許文献ＵＳ−Ａ−５４７９５５７には、太陽電池による電力を使用して、車両が駐車している間に車両の客室に空気流を供給するか、又はバッテリを充電状態に維持するシステムが記載されている。これらの２つの機能を同時に提供する構成は着想されていない。他の電源（例えば、熱電発電装置）は着想されていない。
【０００４】
特許文献ＵＳ−Ａ−２００２／０００２４３には、特許文献ＵＳ−Ａ−５４７９５５７に記載された機能と同じ機能を提供するが、インターフェースとしてＤＣ／ＤＣコンバータを太陽光発電機とＤＣモータの間で使用することにより、空気流を客室に供給するか、又はバッテリを充電状態に維持するシステムが記載されている。
特許文献ＵＳ−Ａ−２００２／０００７８５には、特許文献ＵＳ−Ａ−２００２／０００２４３に記載された機能と同じ機能を提供するが、ＤＣ／ＤＣコンバータがまず４２ボルトのバッテリを供給し、このバッテリから、空気流モータに必要な電力を取り出すシステムが記載されている。
特許文献ＵＳ−Ａ−５７７９８１７には、特許文献ＵＳ−Ａ−５４７９５５７に記載された機能と同じ機能を提供するシステムが記載されており、このシステムでは、複数の太陽電池の間の切り替えを、電力の供給目的が空気流を起こすためであるか又はバッテリを充電状態に維持するためであるかに応じて行なう。パワーエレクトロニクスによる制御は着想されておらず、切り替えはリレーによって行なわれる。
【０００５】
本発明の主要な特徴
本発明の第１の目的は、異なる種類の２つのＤＣ電源、代表的には太陽電池及び熱電発電装置を同時に又は個別に管理することであり、この場合、これらの電源の各々はどのような技術に基づくものでもよい（例えば、太陽電池用のポリシリコン、又は単結晶シリコンに基づく技術、及び熱電発電装置用のサーモカップル、例えばＴｅ−Ｂｉ、Ｚｎ−Ｓｂ、又はスクッテルド鉱に基づく技術）。
本発明の別の目的によれば、一つの特定のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して行なわれるこのような管理によって、可変の環境条件下で各電源が各時点で供給する電力を最大にすることができる。これらの発電装置の効率が低いことを考慮すると、このような管理によって自動車に用いる場合の最適動作を実現することができる。
【０００６】
提案される解決方法の利点
本解決方法によって、以下の利点を有する補助電源を得ることができる。
−燃料の節約：実際に、生成される電力の全て又は一部が、内燃機関又は燃料電池から供給されるのではなく、燃料の燃焼によって供給される。
−電気の生成が、燃料を供給することなく、且つ排気ガスを放出することなく維持される。
−内燃機関が停止しているとき、電気装置及び付属装置が使用されるか、又はこれらの装置のバッテリが再充電される。
−長期間（数週間）に亘る駐車中にバッテリの充電状態が維持される。
−車両の内燃機関が停止した状態にあるとき、及び長期に亘る駐車中に、特定の電気的機能が維持される。
−スタンバイ状態において、特定の電子機器が、快適な温度、マルチメディアリソースなどのために維持される。
−インターフェースとして機能するコンバータによって、各電源が、バッテリ電圧と同じ大きさの電圧を供給しなければならないという制約から解放される。従って、各電源は、最適な電力／容積を有するように設計される。実際、各発電装置を構成する単位構成要素を直列／並列に配置する場合、直列配置される構成要素の数がバッテリによって制約されることはない。電力（即ち、構成要素の数、容積、従ってコスト）は、必要十分な大きさに設計される、
−電源を車両の主要電力回路から切り離せることにより、主要電力回路の動作が阻止されて種々の装置の誤動作に繋がる検査期間又は調整期間の間に、これら装置に電源を供給することができる。
異なる種類の電源を管理することにより、電力の利用可能性を確実に高めることができる。更に、２つの電源を利用することができる場合、有用な電力が大きくなる。
【０００７】
この目的を達成するために、本発明は、車両用電源の電源管理装置に関し、単一のコンバータを備えることにより、少なくとも一つの電気エネルギー蓄積バッテリを備える自動車に搭載される光起電力装置及び熱電発電装置のような２つの電源を同時に制御するのに必要なコンポーネントの数を最小にすることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、コンバータは、各電源の最大電力に応じて制御則を実行することにより、前記電気蓄積バッテリに所定量の電荷を保持する手段を含む。
【０００８】
本発明の一態様によれば、制御則を実行するコンバータ手段は、前記電気蓄積バッテリの電圧の変化に対する感度が小さい回路を使用する。
本発明の一態様によれば、制御則を実行するコンバータ手段は、熱電発電装置が生成する電力の制御を管理することにより前記電力を最大に維持する手段と、基準電圧管理手段とを含む。
【０００９】
本発明の一態様によれば、車両の内燃機関が停止している場合も、民生用電気回路の全てがオフである場合も、管理装置が動作するように、前記電気蓄積バッテリは、少なくとも車両のメインバッテリ及び／又は特殊バッテリの中から選択される。
本発明の一態様によれば、コンバータには、電源の電位よりも高い高電位を有するバッテリが前記電源に向かって放電する現象を回避するコンバータの第１リソースが設けられる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、コンバータの前記第１リソースは２つのダイオードにより構成され、これらのダイオードのカソードは一括して接続され、且つこれらのダイオードのアノードはそれぞれ第１電源又は第２電源の高電位に接続され、カソードの共通接続部はバッテリに接続される。
本発明の一態様によれば、コンバータには第２リソースが設けられ、第２リソースは、第１電源及び／又は第２電源の電圧及び／又は消費電流の電源コンフィグレーション信号を生成する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、コンバータは２つの入力を含み、これらの入力はそれぞれ、第１電源の最高電位に接続される第１フィルタと、第２電源の最高電位に接続される第２フィルタに接続される。
本発明の一態様によれば、各フィルタはＴ型フィルタであり、それぞれ直列インダクタンス、及び並列コンデンサにより構成される。
【００１２】
本発明の一態様によれば、２つのフィルタは、インダクタンスが接続ケーブルによって形成されるように計算される。
本発明の一態様によれば、コンバータは、コントローラと、２つの電源によって生成される電流を合成する手段とを含む。
【００１３】
本発明の一態様によれば、電流を合成する手段は、２つのコア及び３つの巻線を有する変圧器を含み、
−第１巻線はコンバータの入力に接続され、この入力は第２電源のフィルタの出力に接続され、
−第２巻線はコンバータの入力に接続され、この入力は第１電源のフィルタの出力に接続され、
−第３巻線は電流合成手段の出力に接続される。
本発明の一態様によれば、第１巻線は、コントローラの出力から到来する出力信号によって制御される切り替え手段の切り替え端子に接続される第２端子を含み、第２巻線は、コントローラの出力から到来する出力信号によって制御される切り替え手段の切り替え端子に接続される第２端子を含む。
【００１４】
本発明の一態様によれば、スイッチの各々は、ＭＯＳ型パワートランジスタにより構成され、トランジスタのゲートは、コントローラの対応する制御信号端子に接続され、トランジスタのドレインは、変圧器の第１又は第２巻線の第２端子に接続され、トランジスタのソースは、本発明の回路の低電位ラインに接続される。
本発明の一態様によれば、変圧器の第３巻線の第１高電位端子は、導通ダイオードのアノードに接続され、ダイオードのカソードはバッテリに、更には蓄積コンデンサの第１端子にそれぞれ接続され、コンデンサの第２端子は、回路の低電位ラインに接続される。
【００１５】
本発明の一態様によれば、コントローラは２つの独立した制御ループを含み、これらのループは、各トランジスタ又は各切り替え手段の制御領域を最適に決定するように構成される。
本発明の一態様によれば、各制御ループは、
−最大電力供給モードに少なくとも近いモードで制御を行うように設計された基準電圧発生装置、及び
−第１熱電発電装置に接続されるフィルタの出力に現われる瞬時電圧を入力するコントローラの入力端子、又は光起電力電池を使用する第２電源に接続されるフィルタの出力に現われる瞬時電圧を入力するコントローラの入力端子の入力端子
と連動する。
【００１６】
本発明の一態様によれば、コントローラの入力の各々は、２つの電源の一方又は他方の瞬時測定電圧の平均値を生成する回路に接続され、平均電圧生成回路の出力は、注目する制御ループの入力端子に接続される。
本発明の一態様によれば、各制御ループは、入力端子を制御するための調整閾値を表わす信号の減算回路であって、この閾値から、入力端子に送信される電源由来の電圧の瞬時値又は平均値を減算する減算回路と、それに続く、切り替え手段の制御パルス列発生手段を含む補正回路とを含む。
【００１７】
本発明の一態様によれば、パルス列発生手段には、パルス列の周波数、デューティサイクル、振幅、及び波形を決定する手段が設けられる。
本発明の一態様によれば、補正回路は、当該回路のデューティサイクルを変化させる手段を含む。
【００１８】
本発明の一態様によれば、コントローラには基準電圧の較正回路が設けられ、前記回路は、一定間隔で切り替え手段の割り込みを発生させて、端子に印加される基準電圧を更新する。
本発明の一態様によれば、較正回路は更に、ゼロになるまで導通時間が徐々に短くなるフェーズの後でＭＯＳトランジスタの切り替えの割り込みを発生させる手段を含む。
【００１９】
本発明の一態様によれば、管理装置は温度センサを備え、コントローラは、温度から直接推定される基準電圧ＶＯ／２を、温度をＶＯ／２で表わされる基準電圧に変換する機能を利用して計算する回路と連動する。
本発明の一態様によれば、太陽電池を使用する第２電源用に温度センサ及び／又は太陽光センサが導入され、基準電圧Ｖ０−εを、第２電源の制御基準電圧較正回路によって補正する。
【００２０】
本発明の一部の態様によれば、
−光起電力電池を使用する第２電源の制御基準電圧の較正回路は、温度の測定値を表わす値に関連付けられる単一入力を有するメモリを含むか、
−光起電力電池を使用する第２電源の制御基準電圧の較正回路は、太陽光強度の測定値を表わす値に関連付けられる単一入力を有するメモリを含むか、或いは
−光起電力電池を使用する第２電源の制御基準電圧の較正回路は、温度の測定値を表わす値、及び太陽光強度の測定値を表わす値にそれぞれ関連付けられる２つの入力を有するメモリを含む。
本発明の一態様によれば、メモリは、基準電圧に対するオフセット値Ｅを生成し、前記オフセット値は減算器の減算入力で生成され、減算器の加算入力は光起電力電池の最大電力に固有の電圧Ｖ０を生成する回路に接続され、この回路は、光起電力発生装置によって供給される電流及び電圧が所望特性の範囲内で動作するように、切り替え手段又は光起電力電池の接続手段と連動する。
【００２１】
本発明の他の特徴及び利点は、後述の説明及び添付図面を参照することにより一層深く理解される。
【実施例】
【００２２】
本発明によれば、２つの個別の補助電源（太陽電池又は熱電発電装置）を同時に管理する複数の手段が設けられる。最も簡単であるが、最も効果が小さい手段が図１に示される。図１に、本発明の装置の第１の実施形態を示す。図示しない車両はバッテリ１を備える。このバッテリは車両のメインバッテリとすることができ、このバッテリは普通、車両の従来の内燃機関によって駆動されるオルタネータから給電される。一変形例では、バッテリ１は特注仕様のバッテリであり、このバッテリは図１には図示されない回路を介して車載電源回路に接続される。いずれにしろ、バッテリ１が車両のメインバッテリであるか又は特注仕様のバッテリであるかに関係なく、本発明の管理装置は、車両の内燃機関が停止しても、民生用電子回路の全てがオフになっていても、動作する。
本発明の管理装置は、文字Ｃで示される単一のコンバータを含み、このコンバータは２つの個別入力によって、一方で第１電源２に接続され、他方で第２電源３に接続される。好適な一実施形態では、第１電源は熱発電装置により構成される。第２電源は、例えば車両の屋根の上に搭載される、複数の光起電力電池により構成される。
【００２３】
本発明のコンバータＣは、一つ以上の手段を内蔵するか又は一つ以上の手段がコンバータの外部に単純に電気接続されるかに応じて、それら一つ以上の手段を備えるか又は一つ以上の手段と連動する。コンバータの第１リソースは、電源の電位よりも高い電位を有するバッテリ又は他の電源が、前記電源に向かって放電する現象を回避するように動作する。図１の実施形態では、この手段は２つのダイオード５及び６により構成される。
コンバータＣの第２リソース（図示せず）は、第１電源及び／又は第２電源に対する電圧及び／又は消費電流の電源コンフィグレーション信号の生成を可能にする。詳細には、バッテリが光起電力電池の場合（第２電源３の場合）、このようなコンフィグレーション信号に従って、直列接続の光起電力電池グループ及び／又は並列接続の光起電力電池グループを切り替え、コンバータＣの対応する入力で利用できる電流及び電圧の設定値を選択することができ、これらの設定値は、コンバータＣ、及び再充電された時のバッテリ１の両方の最適動作に対応する。同じ電源コンフィグレーションリソースが、第１熱発電装置２に設けられる。
【００２４】
図１に示す本発明の装置の第１の実施形態では、単一のコンバータは、第１ダイオード５及び第２ダイオード６を含む。第１ダイオード５のアノードは、熱発電装置により構成される電源２の高電位ポイントに接続される。第２ダイオードのアノードは、光起電力電池のバッテリにより構成される電源３の高電位ポイントに接続される。第１ダイオード５及び第２ダイオード６のカソードは、一括して単一のコンバータＣの出力に接続され、当該出力はバッテリ１の高電位端子に接続される。バッテリ１の低電位端子は、第１電源２及び／又は第２電源３それぞれの低電位端子の両方に接続される。
しかしながら、このような構成は以下に説明する欠点を有する。
【００２５】
光起電力装置及び熱電発電装置は、バッテリの電圧と同等の大きさの電圧を供給するように構成しなければならず、これによって、必要な電力及び割り当て容積に対応する単位電池の配置（直列配置及び／又は並列配置）の最適化の可能性が制限される。
これらの電源はうまく使用されない。その理由は、制御手段が全く設けられていないので、全ての条件下で（太陽電池の場合の太陽光強度、及び熱発電装置の場合の温度差）これらの電源を最大電力ポイントで使用できないからである。
【００２６】
第２の実施形態では、本発明によって、発電装置の利用可能な最大電力に大きな影響を及ぼす環境条件（太陽光強度、及び温度差）に関係なく、最大電力で太陽光発電装置及び熱電発電装置を管理することができる。図２の回路は、使用するコンバータのレイアウトを示している。
図２の装置は、図１の場合と同じように車両バッテリ１０を備え、車両バッテリ１０の最低電位は、熱発電装置により構成される第１電源１１の最低電位、及び光起電力電池のバッテリにより構成される第２電源１２の最低電位にそれぞれ接続される。
【００２７】
本発明の第２の実施形態のコンバータは、２つの電源１１と１２の間と、多端バッテリ１０とに接続される。当該コンバータは、Ｃ０で示される変換部分を含み、この変換部分は２つの入力、即ち、第１電源１１の最大の正電位に接続される第１フィルタＦ１、及び第２電源１２の最大の正電位に接続される第２フィルタＦ２にそれぞれ接続される。特定の一実施形態では、各フィルタはＴ型フィルタであり、それぞれインダクタンス１３又は１５のような直列接続のインダクタンスにより、及びコンデンサ１４及び１６のような並列コンデンサにより、構成される。特定の一実施形態では、２つのフィルタＦ１及びＦ２は、インダクタンス１３及び１５が接続ケーブルとして構成されるように計算される。
更に、Ｃ０で示されるコンバータは、少なくとも２つの入力端子、即ち、第１電源１１を保護するフィルタＦ１の出力に接続される入力Ｂと、第２電源１２を保護するフィルタＦ２の出力に接続される入力Ｃとを含むコントローラ２９を含む。コントローラ２９は、少なくとも２つの出力端子、即ちそれぞれＤ及Ｅを含み、これについては後述する。
【００２８】
次に、コンバータＣ０は、２つの電源１１及び１２から出力される電流を合成する手段Ａを含む。好適には、電流を合成する手段Ａは、２つのコア及び３つの巻線を有する変圧器を含み、
−第１巻線２１は、第２電源１２のフィルタＦ２の出力に接続されるコンバータＣ０の入力に接続され、
−第２巻線２２は、第１電源１１のフィルタＦ１の出力に接続されるコンバータＣ０の入力に接続され、
−第３巻線２４は、電流合成手段Ａの出力に接続される。
巻線２１及び２２はコア２０によって磁気結合され、巻線２２及び２４はコア２３によって結合され、２つのコア２０及び２３は単一の磁気回路内で３相変圧器として接続できる。
【００２９】
第１巻線２１は第２端子を含み、この第２端子はコントローラ２９の出力Ｄから到来する出力信号によって制御される切り替え手段２５の切り替え端子に接続される。第２巻線２２は第２端子を含み、この第２端子はコントローラ２９の出力Ｅから到来する出力信号によって制御される切り替え手段２６の切り替え端子に接続される。
コントローラ２９の対応する出力信号の状態の種類に応じて、スイッチ２５又は２６は、開き状態「ＯＮ」又は閉じ状態「ＯＦＦ」になることができる。各スイッチ２５又は２６は制御端子を含み、これらの制御端子はコントローラ２９の出力Ｄ及び出力Ｅにそれぞれ接続される。各スイッチ２５又は２６は最後に第２切り替え端子を含み、この第２切り替え端子は本発明の回路の低電位ラインに接続される。
【００３０】
好適な一実施形態では、スイッチ２４又は２５はＭＯＳ型のパワートランジスタにより構成され、このパワートランジスタのゲートは、コントローラ２９の対応する制御信号端子に接続され、パワートランジスタのドレインは、変圧器Ａの第１巻線又は第２巻線の第２端子に接続され、パワートランジスタのソースは本発明の回路の低電位ラインに接続される。
変圧器Ａの第３巻線２４の第１高電位端子は、導通ダイオード２７のアノードに接続され、当該ダイオードのカソードは、バッテリ１０に接続されるように設計される本発明の回路の出力に、更にはストレージコンデンサ２８の第１端子にそれぞれ接続され、ストレージコンデンサの第２端子は本発明の回路の低電位ラインに接続される。
【００３１】
最後に、コントローラ２９は、電圧の観点からは、本発明の回路の低電位ラインに接続されるラインＦを介した基準電位を基に動作する。コントローラ２９の内部回路に対するバイアスを可能にする正電源ラインは図示されていない。しかしながら、コントローラ２９は、正のバイアス電源電圧を生成する手段と、入力Ｂ及びＣに現われる入力信号を、これらの出力Ｄ及びＥに現われる制御信号に変換する回路とを含む。
本発明の第２の実施形態の利点は以下の通りである。まず、２つの電源（熱発電装置及び太陽電池）は、これらの電源を同時に管理する同じコンバータに接続される。
【００３２】
フィルタリングインダクタンス１３及び１５は、実際には電源とコンバータの間の接続ケーブルのインダクタンスである。実際、動作上且つアーキテクチャ上の制約から、電源は一般的にコンバータから離れた位置に配置される（太陽電池は通常車両の屋根に配置され、熱発電装置は通常エンジン油だめ又は排気管に配置される）。このような構成は、この制約を利用して誘導性要素（容積が大きくなり、コストが高く付く）を回路から削除する。
構成要素群の残りの要素（バッテリとは別）は、コンバータの一部を構成する物理コンポーネントである。
【００３３】
このような構成は、所定のコンポーネントの２つの発電装置への割り当てを可能にする。特に、
−共有される２次巻線を有する変圧器Ａ、
−出力ダイオード２７、及び
−出力に位置するフィルタリングコンデンサ２８
を挙げることができる。
この構成では、車両のエンジン及び燃料を消費する他のいずれかの電源を停止している間に（例えば、駐車中、又は電気モードでのハイブリッド運転中）、熱発電装置１１及び太陽電池１２である補助電源は、バッテリ及び／又は電源補助装置を充電する。
【００３４】
実施例
コントローラ２９によって行なわれる動作の基本原理は、エネルギーを回復するスイッチモード電源又は「フライバック」コンバータの原理である。磁気回路２０、２３は、電子スイッチ２５及び２６が交互に作動することにより、一方の電源１１、及び他方の電源１２によって交互に磁化される。図１は、コントローラ２９によって生成され、且つＭＯＳトランジスタ２５及び２６のゲート電極に印加される制御信号のシーケンスを詳細に示している。
磁気回路は各トランジスタ２５又は２６によって交互に、これらのトランジスタの対応するフィルタリングコンデンサ（１４及び１６）で測定される平均電圧によって実現する制御に基づく期間に亘って磁化される。動作は、２次巻線の磁束がゼロになるかどうかに応じて、連続的動作及び間欠的動作の両方が可能である。
【００３５】
２つの温度勾配に関する熱電発電装置の電圧及び電力特性を図３に示す。第１温度勾配Ｔ１に関し、電力特性３０及び電圧特性３１が示される。電圧特性は次式により表わされる。
Ｖ＝Ｖ０−ｒｘＩ
上式中、Ｖ０は、開回路のときの熱電発電装置の電圧であり、ｒは熱電発電装置の内部抵抗であり、Ｉは熱電発電装置によって消費されて受信機回路に流れ込む電流である。このような発電装置によって消費される電力は、次の方程式により与えられる。
Ｐ＝ＶｘＩ
Ｐ＝Ｉｘ（Ｖ０−ｒｘＩ）
この方程式は、値Ｉ０＝Ｖ０／２ｒで最大になる。
第２温度勾配Ｔ２に関して、同じ発電装置の電力特性３２と電圧特性３３の組み合わせが示されている。２つの勾配の差異は、開回路電圧をＶ０＝Ｖ０（Ｔ）とすることにより生じ、Ｔは発電装置の温度勾配である。
【００３６】
本発明の電源管理装置による制御は、熱電発電装置によって消費される電流が数式：Ｉ０（Ｔ）＝Ｖ０（Ｔ）／（２ｘｒ）で表わされるような、最大べき法則に基づいて行なわれ、従ってコントローラ２９において事前に導出及び記録しておくことができる。
【００３７】
図４には、２つの異なる太陽光強度に関する、光起電力電池を使用する電源の電圧特性及び電力特性を示す。
第１太陽光強度には電力特性３４及び電圧特性３５の組み合わせが対応し、第２太陽光強度には電力特性３６及び電圧特性３７の組み合わせが対応する。
【００３８】
値Ｖ０は光起電力電池のアバランシェ電圧に直接関連付けられ、所定の太陽光強度の下で光起電力発電装置によって供給される電圧は、消費電流が、光起電力電池の太陽光への露出度に応じた限界値を超えることがない限り、ほぼ一定の状態を維持する。電力は、測定電圧と消費電流の積ＶｘＩの結果として得られるので、電流が最大値になるまで直線的に変化する。
各電源の電気特性の観点から、各トランジスタの導通時間（又は、当該トランジスタのデューティサイクル）は、コントローラ２９の内部のデューティサイクル制御回路によって制御されて、各発電装置の最大電力動作ポイントに対応する。この最大電力動作ポイントは、
−２つの異なる温度勾配（熱発電装置に適用される温度差は、破線の場合よりも実線の場合の方が大きい）に関する熱発電装置の電流／電力特性を示す図３に示すように、熱発電装置の場合はＶ０／２である。
−太陽電池の場合はＶ０−εであり、εは、Ｖ０の極めて小さい部分を占める大きさであり、図４に示すように、電圧が低下し始めるとき、最大電力ポイントに対応する位置に保持される。
【００３９】
本発明の電源管理装置は、異なる特性を持つ２つの電源により動作するので、電源管理装置のコントローラ２９は２つの独立した制御ループを備える必要があり、これら制御ループの特性は、各トランジスタ又は切り替え手段２５、２６の制御領域を最適に決定するように決定される。
【００４０】
図５は、これらのループの一方又は他方の模式回路図を示している。コントローラ２９（図２）内に実装される２つのループの一方又は他方の入力端子３９は、最大電力の供給に少なくとも近いモードで制御を行なうように設計された基準電圧発生器に接続される。その結果、上述のように、制御ループの入力３９に印加される基準電圧は、
・第１熱発電装置１１の制御ループの場合はＶ０／２であり、
・光起電力電池を使用する第２電源１２の制御ループの場合はＶ０−εである。
制御ループの一方又は他方の第２入力端子４０はそれぞれ、
−コントローラ２９の入力端子Ｃに接続されて、第１熱電発電装置に接続されるフィルタＦ１の出力の瞬時電圧値を入力し、
−コントローラ２９の入力端子Ｂに接続されて、光起電力電池を使用する第２電源に接続されるフィルタＦ２の出力の瞬時電圧値を入力する。
【００４１】
特定の一実施形態では、コントローラ２９の入力端子Ｂ又はＣは、２つの電源の一方又は他方の瞬時測定電圧の平均値を生成する回路に接続される。平均電圧生成回路の出力は、注目する制御ループの入力端子４０に接続される。
次に、各制御ループは、入力端子３９を制御するための調整閾値を表わす信号の減算回路３８を含み、減算回路３８はこの閾値から、入力端子４０に伝達される電源由来の電圧の瞬時値又は平均値を減算する。出力値は次いで、制御パルス列発生手段を含む補正回路４１宛てに送信され、制御パルス列発生手段は、ＭＯＳトランジスタのゲートを制御するか、或いはもっと一般的には、制御ループが第１電源１１に割り当てられるか又は第２電源１２に割り当てられるかに応じて、切り替え手段２５又は２６を制御する。
【００４２】
パルス列発生手段には、パルス列の周波数、デューティサイクル、振幅、及び波形を決定する手段が設けられる。好適な一実施形態では、周波数、振幅、及び波形が一定に維持されるのに対し、補正器４１はデューティサイクルを変える、即ち、トランジスタのＯＮ時間を変える手段を含み、トランジスタのゲートはコントローラ２９の出力端子Ｄに接続され、この出力端子Ｄは、ＭＯＳトランジスタ２５のための熱電発電装置の制御ループの出力４２に接続されるか、又はＭＯＳトランジスタ２６のための光起電力発生装置の制御ループの出力端子Ｅに接続される。
【００４３】
図７は、図２の回路の動作の一例の４つのタイミング図を示し、この回路のコントローラ２９には、図５のループに類似する２つの制御ループが設けられる。上のグラフの曲線５０は、変圧器Ａの出力に位置する２次巻線の磁束の変化を表わす。この曲線は、切り替え手段２５及び２６の切り替え周波数での周期的なノコギリ波シーケンスにより構成される。次のグラフの曲線５１は、出力ダイオードを流れる電流の時間的変化を表わし、それは切り替え手段２５及び２６の切り替え周波数での周期的な方形波関数である。
次のグラフの曲線５２は、切り替え手段がＭＯＳトランジスタにより構成される場合の、切り替え手段２５又は２６を流れる電流の時間的変化を表わし、これは切り替え手段２５及び２６の切り替え周波数での周期的な台形波関数である。
【００４４】
次のグラフの曲線５３は、各ＭＯＳトランジスタ２５又は２６のゲート制御電圧の時間的変化を表わし、これは、切り替え手段２５及び２６の切り替え周波数の周期を有する方形波関数で表わされる。
図５を用いて説明したコントローラ２９の制御ループによって決定される導通時間の間、注目する各トランジスタは導通「ＯＮ」状態になっている（グラフ５３）。これに応答して、オンにされたトランジスタのドレイン−ソースチャネルを流れる電流は、一つしかオンになることができないので、大きくなる。この結果、磁気エネルギーが、変圧器Ａの１次巻線に蓄積される（曲線５０の立ち上がり部分）。次に、回路（又は１次回路）が開放されると、電流は１次側でゼロまで減少し（グラフ５２）、１次側に蓄積されたエネルギーは２次巻線において同時に蓄積され（グラフ５０の立ち下り部分）、２次電流は磁気充電期間中の２次電流を阻止する出力ダイオードに流れ込むことができる。
【００４５】
従って、本発明の装置の出力コンデンサ２８の端子に掛かる電圧を生成して、バッテリ１の再充電に参画させることができる。
トランジスタの導通時間（即ち、トランジスタがオンになっている時間）は、消磁時間（即ち、トランジスタが切り替わってオフになる（トランジスタの導通が阻止される）時点と、他方のトランジスタをオンにする時点の間の時間）には依存しないようにすることができるか、又はデューティサイクル（トランジスタがオンになっている期間と１周期の期間の比）に直接作用することができる。
【００４６】
電圧ＶＯは、熱発電装置の場合、環境条件により大きく変化する。この変化は基本的に温度差に起因する。従って、第１電源１１の制御に割り当てられる制御ループの減算器３８の入力端子３９に印加されるセットポイント電圧は較正する必要がある。このために、コントローラ２９に基準電圧の較正回路（図示せず）を設け、この較正回路は、一定間隔でＭＯＳトランジスタ２５に対する割り込みを発生させ、よって対応するフィルタリングコンデンサ１４を電圧ＶＯまで充電するのに要する時間に亘り、熱発電装置を制御する。この電圧は較正回路によって測定され、次に、端子３９に印加される基準電圧が更新される。当該時点で較正回路は起動信号を生成し、起動信号によって、注目する発電装置の電力を切り替え、制御ループに供給して当該ループを再スタートする手順が実現する。
フィルタリングインダクタンス１３に蓄積されるエネルギーがコンデンサ１４を過充電してエラーを生じさせる現象を防止するため、較正回路は更に、図８に示すようにゼロになる（「ソフトストップ」とも呼ばれる）まで導通時間が徐々に短くなるフェーズの後でＭＯＳトランジスタ２５の切り替えに割り込みを発生させる手段を含む。
【００４７】
本発明の電源管理装置の別の実施形態は温度センサを備える。この場合、コントローラＣＯは、温度をＶ０／２で表わされる基準電圧に変換する機能を利用して、温度から直接推定される基準電圧ＶＯ／２を計算する回路と連動する。
【００４８】
図９では、較正回路は入力端子５６を含み、この入力端子に、熱発電装置１１の温度を表わす信号が印加され、この信号は、入力信号変換手段によって、事前に書き込まれたテーブルの読み出しアドレスに変換される。テーブルには、温度信号の各変換値に対応して、当該回路の読み出し端子５８で利用することができる制御基準電圧Ｖ０／２の値が含まれ、この端子５８は、第１熱発電装置１１に割り当てられる制御ループの入力端子３９（図５）に接続することができる。
太陽電池を使用する第２電源に関する限り、温度センサ及び／又は太陽光センサを設ける場合、これらの測定値によって基準電圧Ｖ０−εを補正し、最大電力での動作ポイントに更に正確に設定することができる。光起電力電池を使用する第２電源１２に割り当てられる制御ループの入力端子３９に接続される電圧設定ポイントは、図６に示される第２電源の制御基準電圧に対応する較正回路によって生成される。
【００４９】
第２電源の制御基準電圧を較正する回路は、光起電力電池の温度を表わす信号に対応する少なくとも一つの入力端子４３、及び／又は光起電力センサの太陽光露出度の検出信号に対応する入力端子４５を含む。
第１変形例では、光起電力電池１２を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路は、温度の測定値を表わす値に関連付けられる単一入力（入力４３）を有するメモリ４４を含む。
【００５０】
第２変形例では、光起電力電池１２を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路は、太陽光強度の測定値を表わす値に関連付けられる単一入力（入力４５）を有するメモリ４４を含む。
第３変形例では、光起電力電池１２を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路は、温度の測定値を表わす値、及び太陽光強度の測定値を表わす値にそれぞれ関連付けられる２つの入力（入力４３及び入力４５）を有するメモリを含む。
【００５１】
メモリ４４の読み取り値は、当該メモリの読み取り入力４６に現われ、この読み取り入力では、基準電圧ｖａに対するオフセット値Ｅが生成され、前記オフセット値は減算器４８の減算入力で生成され、減算器の加算入力は、光起電力電池１２の最大電力に固有の電圧ｖａを生成する回路４７に接続される。減算器４８の出力は、光起電力電池を使用する第２電源の制御基準電圧を較正する回路の出力端子に接続されるので、光起電力電池を使用する第２電源の制御に割り当てられる制御ループの基準入力端子３９に送信される。
特定の一実施形態では、光起電力電池１２の最大電力に固有の電圧ｖａを生成する回路４７は、切り替え手段又は光起電力電池を接続する手段と連動し、光起電力発生装置によって供給される電流及び電圧を、本発明が直接的には関係しない所望の特性の範囲内に収める。
【００５２】
本明細書において説明した手段を他の手段で構成することができることは明らかである。詳細には、上述のように、基準電圧の較正回路のメモリ４４又は５７は、所望の較正値を表わす関数がプログラムされた演算回路で置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態による管理装置の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による電源管理装置の回路図である。
【図３】本発明の電源管理装置に使用される第１の種類の電源の電圧及び電力特性をプロットしたグラフである。
【図４】本発明の電源管理装置に使用される第２の種類の電源の電圧及び電力特性をプロットしたグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態による電源管理装置に使用される回路のブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による電源管理装置に使用される別の回路のブロック図である。
【図７】本発明の装置の４つの制御パラメータに関する一連の４つのグラフである。
【図８】本発明の装置の別の制御回路の動作を表わすことができるグラフである。
【図９】本発明の第２の実施形態による電源管理装置に使用される別の回路のブロック図である。
【図１】
2009524388.tif 000003
【図２】
2009524388.tif 000004
【図３】
2009524388.tif 000005
【図４】
2009524388.tif 000006
【図５】
2009524388.tif 000007
【図６】
2009524388.tif 000008
【図７】
2009524388.tif 000009
【図８】
2009524388.tif 000010
【図９】
2009524388.tif 000011
【国際調査報告】
2009524388.tif 000012
2009524388.tif 000013
2009524388.tif 000014
2009524388.tif 000015
2009524388.tif 000016
2009524388.tif 000017