(57)【要約】電力供給ネットワーク（３）に接続される整流器入力段（６）とバッテリ（２）に接続されるインバータ出力段（７）からなるバッテリの充電装置（１）。  装置は、電力供給ネットワーク（３）によって供給される最大電流から生じた電流値周辺へと、及び少なくとも入力段（６）によって整流された最大電圧とバッテリ（２）電圧との比に等しい係数に応じて、入力段（６）から得られた平均電流を調整する手段を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（２）の充電装置（１）であって、電力供給ネットワーク（３）に接続される整流器入力段（６）と、前記バッテリ（２）に接続されるインバータ出力段（７）とを備えており、前記電力供給ネットワーク（３）によって供給される最大電流と、少なくとも前記入力段（６）によって整流された最大電圧とバッテリ（２）電圧の比に等しい係数とに応じて計算された電流値周辺に、前記入力段（６）から得られた平均電流を調整する手段（２０）を含むことを特徴とする。
【請求項２】
前記入力段（６）を三相電力供給ネットワーク又は単相電力供給ネットワークに接続可能な接続手段（４）を含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記入力段（６）が、少なくとも１つのフリーホイール・ダイオード（１３）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記入力段（６）を制御する第１の手段（８）と、前記整流器出力段（７）を制御可能な前記出力段（７）を制御する第２の手段（９）とを備え、前記入力段（６）を制御する前記第１の手段（８）が、前記インバータ出力段を制御する前記第２の手段（９）から独立していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の制御手段（８）が、前記入力段に対するスイッチング制御信号のデューティサイクルを制御するための手段、又は調整ループを含むことを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】
電気トラクション・システムを有する自動車に搭載されるように設計されている装置（１）において、前記インバータ出力段（７）が、前記自動車のトラクション・システムのインバータ段によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置（１）によって吸収された前記電力供給ネットワーク（３）からの電流をフィルタリング可能な前記車載式フィルタリング手段（５）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
バッテリ充電方法であって、電力供給ネットワーク（３）によって供給される最大電流から生じる電流値周辺に、少なくとも整流器入力段（６）によって整流された最大電圧とバッテリ（２）電圧の比に等しい係数に応じて、整流器入力段（６）から得られた平均電流を調整することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記入力段（６）が三相電力供給ネットワーク又は単相電力供給ネットワークに接続されていることを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記インバータ出力段（７）からの電流が、少なくとも１つのフリーホイール・ダイオード（１３）内で循環できる、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記整流器入力段（６）が、前記入力段に対するスイッチング制御信号のデューティサイクルの制御によって又は調整ループによって制御され、前記整流器入力段（６）の制御が、前記インバータ出力段（７）の制御から独立していることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
組み込まれたフィルタリング手段（５）を用いて、前記装置（１）によって吸収された前記電力供給ネットワーク（３）からの電流をフィルタリングすることを含むことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車のバッテリの充電、とりわけ自動車に組み込まれ、単相又は三相電力供給ネットワークから直接バッテリを再充電可能とする充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の主要な欠点の一つは、その利用可能性に関する。事実、そのバッテリが放電されてしまうと、電気自動車は再充電時間中ずっと利用できないままであり、これは数時間にも及び得る。
【０００３】
バッテリの再充電時間を短くするために、ネットワークから受け取る電流を増やして充電電力を増すことが知られている。この電流を単相ネットワークからではなく三相ネットワークから受け取ることも提案されており、電流が三相電力供給ネットワークから受け取られるときの方が充電電力は大きい。
【０００４】
特開平０８−３０８２５５には、単相ネットワークから直接バッテリを充電可能とする装置が記載されている。この装置は、接触器を使用せずに再充電することができる。よってそれは、わずかな構成要素を用いて製作される。例えば２つのダイオードと１つのインダクタンスが利用可能である。
【０００５】
しかしながら、この電力供給ネットワーク電流が通過するインダクタンスは、より大きな充電電力に対しても重要となる場合がある。よって、容量のより大きいインダクタンスを用いることが必要である。ここで、ある技術では、値が増えるにしたがってインダクタンスの体積も大きくなる。この種の装置の使用は、とりわけ充電電力が大きいほど設置面積が広くなる事実によって、結果的にいくつかの大きな欠点を含む。さらに装置が単相ネットワークで動作する場合、充電されるべきバッテリからの電圧は、整流ネットワークのものより大きくなくてはならない。
【０００６】
特開２００２−２９３４９９には、組み込み式の三相充電器が記載されている。しかしながら、電気自動車のバッテリに関してトラクション・モードから再充電モードに切り替えるために、まだ接触器が必要である。この充電器はまた、大半の電気エネルギ配給者によって定められた限度から外れた多くの電流高調波を生じる三相ネットワークに対して、ダイオード整流器を用いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の目的は、上述の欠点を解消することであり、とりわけ単相又は三相ネットワークから直接自動車のバッテリを充電し、かつ接触器を用いることなくそれを行うことを可能とする組み込み式の充電装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって本発明の主題は、第１の態様によれば、電力供給ネットワークに接続される整流器入力段とバッテリに接続されるインバータ出力段とを含むバッテリの充電装置である。
【０００９】
この装置は、電力供給ネットワークによって供給される最大電流に応じて、及び入力段によって整流される最大電圧とバッテリ電圧との比よりも大きい係数に応じて計算された電流値に、入力段から得られた平均電流を調整する手段を有する。
【００１０】
好ましくは、装置は、整流器入力段を直接、三相電力供給ネットワーク又は単相電力供給ネットワークに接続可能な接続手段を有する。
【００１１】
整流器入力段を、交流又は直流単相電力供給ネットワークに接続することも可能である。
【００１２】
有利には、入力段は、少なくとも１つのフリーホイール・ダイオードを有する。
【００１３】
フリーホイール・ダイオードは、入力段の一辺の短絡のために機能的に排除可能ではあるが、散逸損失を減少させるという利益ももたらす。実際、１つのダイオードの散逸は、直列の２つのダイオードと２つのトランジスタを電流が循環しなければならないときよりもずっと少ない。これはまた、ドリフトや制御ロスの場合の動作安全レベルにも利益をもたらす。実際、手順はすべてのトランジスタのブロッキングの命令に限られており、このとき固定子コイルからの電流はこのダイオードを通って循環し続けることができる。
【００１４】
装置は、有利には、入力段を制御する第１の手段と、出力段を制御可能な出力段を制御する第２の手段とを備えており、整流器入力段を制御する第１の手段が、インバータ出力段を制御する第２の手段から独立している。
【００１５】
第１の制御手段は、有利には、入力段に対するスイッチング制御信号のデューティサイクルを制御するための手段、又は調整ループを有する。
【００１６】
例えば、それに応じて整流器入力段が制御可能なデューティサイクルは、トランジスタ起動デューティサイクルに対応する。
【００１７】
バッテリ充電装置は、少なくとも１つの電気トラクション装置、すなわち少なくとも１つの電気モータとインバータを有する装置を有する自動車に搭載されるべきものである。バッテリ充電装置のインバータ出力段は、有利には、自動車のトラクション・システムのインバータ段によって形成することができる。
【００１８】
このように、充電装置は全体が自動車に組み込まれており、自動車に既に存在するインバータ段が用いられるならば、追加のインバータ出力段の使用は必要でない。したがって、インフラの充電スポットを安価に設計することが可能であり、この充電スポットは単に電力供給ネットワークの出力プラグである。さらにインフラネットワークのコストが下がり、充電スポットの拡大を進める可能性につながり、自動車ユーザにとって受益範囲が広げる。
【００１９】
装置は、有利には、装置が電力供給ネットワークから受け取った電流をフィルタリングすることが可能な車載式フィルタリング手段を有することができる。
【００２０】
三相電力供給ネットワークから受け取られた電流は、本質的に、入力コンデンサ及び電磁環境両立性（ＥＭＣ）フィルタによってフィルタリング可能であり、よってこの電流はネットワーク接続制約の高調波マスクを満足させる。
【００２１】
また、電気自動車の固定子コイルのインダクタンスを、エネルギ・バッファ・フィルタとして用いることもできる。実際、充電電力が大きいとき、そうしたインダクタンス及び／又は容量性フィルタの占有体積及び重量は、自動車に搭載するには大きすぎるものとなる。例えば、４００Ｖ三相ネットワークでの６３Ａ（６３アンペア）のバッテリ充電装置及び２５０〜４００Ｖのバッテリ電圧の場合、インダクタンス及び／又は容量性フィルタの重量は、約３０キログラムに達し、自動車内で約２０リットルの体積を占めることになる。
【００２２】
他の態様によれば、一実施例において、バッテリ充電方法が提案される。
【００２３】
この方法は、電力供給ネットワークによって供給される最大電流から生じた電流値周辺に、少なくとも整流器入力段によって整流された最大電圧とバッテリ電圧との比に等しい係数に応じて、整流器入力段から得られた平均電流を調整することを含む。
【００２４】
有利には、入力段は直接、三相電力供給ネットワーク又は単相電力供給ネットワークに接続する。
【００２５】
言い換えれば、入力段は接触器を使わずに、三相又は単相電力供給ネットワークに接続する。したがって、一方のコンフィギュレーションから他方への切り替えに接触器を使う必要なく、充電及びトラクション・モードでの動作を保証することが可能である。
【００２６】
さらに、入力段は、直流単相電力供給ネットワークに直接接続できる。
【００２７】
インバータ出力段からの電流は、有利には、少なくとも１つのフリーホイール・ダイオード内で循環させることができる。
【００２８】
よって、固定子コイルによって出力された電流は、フリーホイール・ダイオード内で循環し続けることができる。
【００２９】
好ましくは、整流器入力段が、入力段に対するスイッチング制御信号のデューティサイクルの制御によって又は調整ループによって制御され、整流器入力段の制御が、インバータ出力段の制御から独立している。
【００３０】
電力供給ネットワークから吸収された電流は、デューティサイクル、すなわち整流器入力段のトランジスタの制御によって与えられる電流持続時間、パルスによって制御可能である。
【００３１】
方法はまた、組み込まれたフィルタリング手段を用いて、装置によって吸収された電力供給ネットワークからの電流をフィルタリングすることを含む。
【００３２】
本発明の他の利点及び特徴は、本発明の非限定的な一実施例の詳細な説明を読むこと、及び添付の図面を検討することで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施例によるバッテリ充電装置を図式的に示す。
【図２】バッテリ充電装置の一実施例を示す。
【図３Ａ】代表的な調整手段を示す。
【図３Ｂ】代表的な調整手段を示す。
【図４】単相電力供給ネットワークによって電力供給されるバッテリ充電装置を図式的に示す。
【図５】ＤＣ電圧によって電力供給されるバッテリ充電装置を図式的に示す。
【図６】バッテリ充電装置の他の実施例を示す。
【図７】他の実施例による、バッテリ充電方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、電力供給ネットワーク３によって電力供給される、電気トラクション・システムを有する自動車のバッテリ２を充電するための装置１を図式的に表している。
【００３５】
この充電装置１は、組み込み式の装置であり、すなわち自動車に搭載されている。装置は推進に必要なエネルギを供給するためにバッテリの充電を処理するように設計されている。装置はまた、単相電力供給ネットワーク又は三相電力供給ネットワークからバッテリを確実に充電するように設計されている。
【００３６】
充電装置１は、充電装置１の電力供給ネットワーク３への接続を可能とする接続手段４を有している。例えば、好適な接続手段は、シュナイダーエレクトリック社製の市販の６３Ａ・ＰＫシリーズ・工業用プラグとすることができる。他の同様なプラグも好適である。これはまた、装置１が電力供給ネットワークから受け取った電流をフィルタリングすることが可能なフィルタリング手段５を有する。
【００３７】
装置はさらに、フィルタリング手段５の出力に結合されて電力供給ネットワーク３から得られた交流電流を整流することが可能な整流器入力段６、及びバッテリ２に接続されたインバータ出力段７を有する。入力段６及び出力段７は、それぞれ第１及び第２制御手段８、９によって制御される。
【００３８】
第１実施例では、入力段６及び出力段７は、第１及び第２のそれぞれの制御手段８、９によって相互依存式に制御可能である。これは、入力段６のトランジスタ１２の駆動電圧を、出力段７のトランジスタ１６の駆動電圧と同期させることで達成される。
【００３９】
第２実施例では、第１及び第２の制御手段８、９は独立制御可能である。よって入力段６及び出力段７の各々は、それぞれの制御手段８、９によって独立制御可能である。
【００４０】
第１の制御手段８は、好ましくは、図３Ａに示されるタイプの調整手段である。第２の制御手段９は、図３Ｂに示されるタイプの調整手段とすることができる。以下、両タイプの調整手段について明細書中で説明する。
【００４１】
入力段６の第１の制御手段８は、入力段６の出力電流を測定するためのモジュール１０から得られた信号を入力として受け取る。
【００４２】
図２は、バッテリ２の充電装置１の実施例を詳細に示す図である。装置１は、利用可能な３つの相を有する。３つの相は、三相電力供給ネットワーク又は単相電力供給ネットワークに結合可能である。後者の場合、利用可能な２つの相は単相電力供給ネットワークの相と中性線に結合され、利用可能な３つ目の相は使用されない。
【００４３】
図２に示すように、フィルタリング手段５は、電磁環境両立性（ＥＭＣ）フィルタ５ａ及びフィルタリング・コンデンサ５ｂからなる。ＥＭＣフィルタ５ａは、例えば、装置１の入力及び出力段６、７のトランジスタによって生じた電流パルスをフィルタリングすることを可能にするインダクタンスとコモンモード・コンデンサとを備えたフィルタである。フィルタリング手段５は、このようにして吸収された電流のフィルタリングを可能とし、よって電流は、自動車の分野だけでなく、高調波に関してネットワーク・オペレータによって課されたネットワーク接続制約も満たす。
【００４４】
コンデンサのいわゆる「星形」配置の代わりに、いわゆる「デルタ」配置（図示せず）に従って、すなわち各相とＥＭＣフィルタリング手段５ａの出力の中性線の間にコンデンサを配置することによって、コンデンサ５ｂを有することも可能である。したがって、それらを通過する電流値は減少する。
【００４５】
整流器入力段６は、トランジスタ１２と直列結合されたダイオード１１からなる整流回路を含む。整流回路は、互いに並列結合された３つの枝路を備え、枝路の各々が、１つのダイオード１１、２つのトランジスタ１２、１つのダイオード１１を順に有する直列アセンブリを含む。２つのダイオード１１は、同じ通過方向に取り付けられている。各枝路も相に結合され、結合は２つのトランジスタ１２の間で行われている。
【００４６】
整流回路は、少なくとも１つのフリーホイール・ダイオード１３に並列結合されている。
【００４７】
整流器入力段６は、アンメータのような入力段６からの電流を測定するためのモジュール１０への出力に結合されて、整流器入力段６を制御することによりこの電流を調整する。
【００４８】
インバータ出力段７は、３つの固定子コイル１４を介して測定モジュール１０の出力に結合されている。各固定子コイル１４は、入力で、測定モジュール１０に結合されている。したがって、整流器入力段６からの電流は、インバータ出力段７の回路の３つの枝路へと分割される。
【００４９】
インバータ出力段７はまた、実際には、並列結合された３つの枝路からなる回路を有する。各枝路は、それぞれ並列結合されたダイオード１５とトランジスタ１６とからなる２つのアセンブリの直列結合からなる。同一の枝路の２つのダイオード１６は、同じ通過方向に取り付けられている。
【００５０】
各コイル１４は、インバータ出力段７の回路の枝路に結合されている。結合は２つの直列結合アセンブリの間で行われている。
【００５１】
インバータ出力段７は、最後に、出力でバッテリ２に結合されている。
【００５２】
装置１の最適化は、常に又は定期的に、例えば１００マイクロセカンドのサンプリング・レートで、バッテリ電圧に応じて整流器入力段６の最小平均出力電流を調整することを含み、この電流を最高値に放置することをしない。よって整流器入力段６の効率は、低電流をスイッチするトランジスタ１２のスイッチングのロスを減らすことで改善される。
【００５３】
こうした条件で、整流器入力段６の出力、言い換えればフリーホイール・ダイオード１３の端子における平均電圧が得られ、これは少なくとも出力段７の上側ダイオードの接続点の電圧低下によって、バッテリ２からの電圧よりも低い。トラクション・インバータからなるインバータ出力段７及び固定子コイル１４は、このようにして制御可能である。
【００５４】
具体的には、平均電圧は、その間その端子における電圧がダイオード１３の接続点の電圧低下範囲内で事実上ゼロとなるフリーホイール・ダイオード１３のフリーホイール相、すなわち導電相によって制御される。フリーホイール相が長いほど、平均電圧は低くなる。
【００５５】
こうして、入力段の第１の制御手段８のおかげで、フリーホイール相によって整流器入力段６の各トランジスタ１２を順次制御可能である。したがって、トランジスタ１２のスイッチング信号のデューティサイクルを調整することで、整流器入力段６を直接制御することが可能であり、すなわちテスト中に事前に計算された開ループシステムにより、応答時間を短縮することが可能である。あるいは、整流器入力段６は、基準パラメータと整流器入力段６の測定出力電流の間の誤差を減じる傾向のある調整ループを用いて直接制御することができ、これは正確な制御をもたらすが、例えばＰＩ又はＰＩＤ構造によれば反応時間が遅い。またあるいは、整流器入力段６は、調整ループを用いて、図３Ｂで説明した調整と同様のやり方で、ただし正確かつ迅速な反応時間をもたらすことが可能な他のパラメータを用いてスイッチング信号のデューティサイクルを調整することで、直接制御可能である。
【００５６】
例えば、電力供給ネットワーク高調波のレベルを最小とすることで、フリーホイール・ダイオード１３の端子における電圧スペクトルを最適化することが可能である。この電圧は、電気自動車の固定子によってさらにフィルタリングされる。
【００５７】
スイッチングの数を減らすことで、整流器入力段６によって生じるロスを減らすことも可能である。スイッチングの数が減るほどロスもさらに減る。一方、この場合に生じる電圧は、低周波数の高調波を含み、よってこれは固定子コイルによってあまりフィルタリングされない。
【００５８】
入力段の第１の制御手段８は、整流器入力段６のトランジスタ１２の制御電極に与えられる電流パルスのデューティサイクルによって、三相電力供給ネットワークから受け取った電流を制御する。
【００５９】
インバータ出力段７は、電気自動車のトラクションに特有の要素を有する。言い換えれば、この場合のトラクション・システムのインバータ段は、充電装置の出力段７を構成する。したがって自動車は、バッテリ２とトラクション装置の間に第２のインバータ段を必要としない。
【００６０】
この出力段７の機能は、整流器入力段６から得られた調整電流から、バッテリに対して規定の充電電流を供給することであり、この電流は、必然的に整流器入力段６から得られる平均電流よりも小さい。充電電流は、電力供給ネットワークで利用可能な電力及びバッテリ電圧に基づいて規定される。例えば、電力供給ネットワークが４３ｋＷの電力を供給し、放電時にバッテリ電圧が２００Ｖなら、充電電流の上限は最大で２００Ａとすることができる。
【００６１】
バッテリを循環する電流の高調波スペクトルを制限するために、インバータ出力段７の回路の各枝路を、入力段の制御手段８から独立可能な第２の制御手段９で制御することも可能である。電流の許容可能な高調波スペクトルは、バッテリに適切な信頼性を与えるために、使用されるバッテリに関するテスト手続きによって規定されるべきである。インバータ出力段７の回路の各枝路の駆動電圧パルスは、例えば３つの枝路を用いる回路の場合、互いに３分の１周期ずれている。受け入れ可能なずれの範囲は、枝路の数次第であり、よってずれは、０〜枝路の数に対する周期の比の範囲である。
【００６２】
インバータ出力段７の回路の各枝路は、特有の調整ループを用いて個別に、あるいは集合的に、すなわち各枝路の制御に同じデューティサイクルを適用して駆動可能である。
【００６３】
図３Ａは、整流器入力段６の第１の制御手段８に含まれる代表的な調整手段２０を示す。
【００６４】
調整手段２０は、入力で、整流器入力段６から出力されて測定モジュール１０によって測定された電流ＩＤＣを受け取る。次いで比較手段２１が、入力段６から出力されて正しく測定された電流ＩＤＣと、電流ＩＤＣを調整することが望まれる基準電流値ＩＤＣ＿ｒｅｆとの差を特定する。比較手段２１は、電流の２つの値の差を求めるために好適なデジタル計算器、あるいは、代わりに減算器などのアナログ回路を有するものとすることができる。
【００６５】
基準電流ＩＤＣ＿ｒｅｆの値は、バッテリに充電された電力を、バッテリが放電状態のときの最小バッテリ電圧によって除した商の比と、電力供給ネットワークのピークパルス電流との間の最大値と等しい（又は１０％以上高くない）一定の値とできる。あるいは、基準電流ＩＤＣ＿ｒｅｆの値は、バッテリ電流とバッテリ電圧との積をフリーホイール・ダイオード１３の端子における平均電圧によって除した商に比例するバッテリ電圧に応じて変更可能である（ロバスト設計を持つために、Ｉｄｃ＿ｒｅｆは計算値の約１１５％まで増大可能である）。したがって、入力電力が一定であり、その結果バッテリ電圧Ｖｂａｔｔの比をフリーホイール・ダイオード１３の端子における平均電圧によって割った商が実質的に一定となることにより、ＩＤＣ＿ｒｅｆは、バッテリ電流が減少するにしたがい減少する。
【００６６】
比較手段２１によってこのようにして計算された差は、調整モジュール２２（例えばＰＩＤコントローラ）に伝達され、調整モジュール２２は、電力供給ネットワークからの電流の望ましい振幅を出力に伝達することを可能にする比例積分タイプの補正などの補正を行ない、電力供給ネットワークの電力を反映する。
【００６７】
調整モジュール２２によって正しく伝達された電流振幅は、電子乗算回路として機能する計算手段２３によって、同期手段２４によって予め同期化及び正規化された電力供給ネットワークの電圧と積算される。同期手段２４の出力は、（主にその周波数と位相によって規定された）電圧信号波形であり、その振幅は一定の範囲内で正規化されている。よって電流振幅を与える調整手段２２の出力は、計算手段２３の出力で、波形が電力供給ネットワーク電流信号の波形に適合された基準電流へと変換される。
【００６８】
好適な同期手段２４は、ＰＬＬ（位相ロックループ）回路とすることができる。
【００６９】
この場合、計算手段２３は、出力として、整流器入力段６のトランジスタ１２に対する制御ストラテジを生成可能な制御手段２５に対し、電力供給ネットワークに関する電流設定値（例えば１６、３２、６３アンペア）を伝達する。好適な制御手段２５は、電流空間ベクトルを有するものとすることができる。こうした電流空間ベクトルは、インバータに一般的に使用される電圧空間ベクトルの焼き直しであり、電圧空間ベクトルの場合のようにスイッチング間に無駄時間を持つ代わりに、スイッチングの瞬間に重複期間を有する。
【００７０】
図３Ｂは、整流器出力段７の第２の制御手段９に配置可能な代表的な調整手段２００を示す。
【００７１】
調整手段２００は入力で基準入力バッテリ電流Ｉｂａｔｔ＿ｒｅｆを受け取る。基準バッテリＩｂａｔｔ＿ｒｅｆ電流は、バッテリの求める電流である。Ｉｂａｔｔ＿ｒｅｆは、例えば経年劣化、温度、セル間のバランス、電極の化学組成といったバッテリのさまざまな内部パラメータに基づいて、バッテリ計算器によって計算されて供給される。次いで比較手段２１０は、アンメータによってバッテリ２の入力端子において測定される正規の測定入力バッテリ電流Ｉｂａｔｔと、入力バッテリ電流Ｉｂａｔｔを調整することが望まれる基準入力バッテリ電流値Ｉｂａｔｔ＿ｒｅｆとの差を特定する。比較手段２１０は、電流の２つの値の差を求めるために好適なデジタル計算器、あるいは代わりに、減算器などのアナログ回路を含むことができる。
【００７２】
比較手段２１０によってこのようにして計算された差は、調整モジュール２２０に伝達され、次いで調整モジュール２２０は、比例積分タイプの補正などの補正を行う。
【００７３】
平行して、フィードフォワード手段２５０、例えば一定の値を信号に乗じるように設定された計算器が、基準入力バッテリ電流値Ｉｂａｔｔ＿ｒｅｆを入力で受け取る。次いでフィードフォワード手段２５０が、制御値の主要部分を表す開ループ制御値を計算する。制御値は、バッテリ基準電流の比を測定モジュール１０によって測定された電流によって除した商から得られる。これは一般的に、制御値の少なくとも９０％を示す。
【００７４】
次いで、フィードフォワード手段２５０の出力を調整モジュール２２０の出力に加えることにより、最終的な制御値が得られる。加算機能手段２３０は、２つの値を足すのに好適なデジタル計算器、あるいは代わりに、加算回路などのアナログ回路を有するものとすることができる。
【００７５】
図４は、単相電力供給ネットワーク４０によって電力供給されるバッテリ２の充電装置１を示す。この図面では、それらの要素は先に説明したものと同一であって、同じ参照番号が付与されている。
【００７６】
動作原理は、インバータ出力段７に関しては、三相電力供給ネットワークによって電力供給される装置１のものと同じである。一方、入力段にはトランジスタ１２が４つしかなく、これは入力電流の正弦波吸収をもたらすために切り替わる。充電装置は、三相電力供給ネットワークの電圧レベル及び周波数からは独立しており、例えば４００Ｖ／５０Ｈｚのヨーロッパの電力供給ネットワーク、あるいは２００Ｖ／５０Ｈｚ又は２００Ｖ／６０Ｈｚの日本の電力供給ネットワーク、あるいは２０８Ｖ／６０Ｈｚのアメリカの電力供給ネットワークに適応可能である。
【００７７】
図５は、ＤＣ電圧５０によって電力供給されるバッテリ２の充電装置１を示す。この図面では、それらの要素は先に説明したものと同一であって、同じ参照番号が付与されている。
【００７８】
インバータ出力段７は、図４の装置の出力段と同じ制御原理を保持している。したがって本実施例では、主に、単相電力供給の代わりに、装置の入力にＤＣ電圧を供給する。
【００７９】
プロファイルは連続しているが、振幅は依然、調整から得られるパラメータである。充電装置はＤＣ電力供給ネットワークの電圧レベルからは独立している。
【００８０】
図６は、バッテリ２の充電装置１の他の実施例を示す。図示の要素は図２〜５のものと同一であって、同じ参照番号が付与されている。
【００８１】
この実施例では、３つの相がＰ１、Ｐ２、Ｐ３で示され、中性相がＮで示されている。結合が、三相電力供給ネットワークの中性線Ｎに対して追加されている。この場合、第２のフリーホイール・ダイオード１７が整流器入力段６に追加されており、ならびに中性相をフィルタリングするためのコンデンサ５ｃが、中性相Ｎの線とフィルタリング・コンデンサ５ｂの共通点Ｃとの間に配置されている。後者のコンデンサ５ｃは、中性線と相の間でフィルタリングを行うことを可能とする。第２のフリーホイール・ダイオード１７は、通過方向において、第１のフリーホイール・ダイオード１３の前に直列結合されている。中性線は、直列に接続された２つのフリーホイール・ダイオード１３、１７によって正しく形成された枝路に結合され、結合は２つのフリーホイール・ダイオード１３、１７の間で行われている。
【００８２】
あるいは、フィルタリング・コンデンサ５ｂを、図２で詳述した実施例に関して説明したように、いわゆる「デルタ」配置で取り付けることもできる。その場合、中性相フィルタリング・コンデンサ５ｃを設ける必要はない。
【００８３】
本実施例に従って作られた充電装置１は、単相電力供給ネットワークの中性線を２つのフリーホイール・ダイオード１３、１７からなる枝路に結合された専用入力に結合することによって、単相電力供給ネットワークで用いることも可能である。
【００８４】
充電装置は、単相電力供給ネットワークの電圧レベル及び周波数からは独立しており、例えば２３０Ｖ／５０Ｈｚのヨーロッパの電力供給ネットワーク、あるいは１００Ｖ／５０Ｈｚ又は１００Ｖ／６０Ｈｚの日本の電力供給ネットワーク、あるいは１２０Ｖ／６０Ｈｚのアメリカの電力供給ネットワークに適応可能である。
【００８５】
図７は、電気自動車のバッテリ充電方法のフローチャートを示す。
【００８６】
最初のステップ７０１では、バッテリ２の充電装置１の整流器入力段６を、フィルタリング手段５及び接続手段４を介して電力供給ネットワーク３に接続する。接続には接触器は必要ない。
【００８７】
次のステップ７０２では、電流が、電力供給ネットワーク接続制約の高調波マスクを満足させるように、ＥＭＣフィルタ５ａとコンデンサ５ｂとを含むフィルタリング手段５を用いて吸収された電力供給ネットワークからの電流をフィルタリングする。
【００８８】
次のステップ７０３では、整流器入力段６の出力における電流ＩＤＣを測定する。この測定に基づいて、次のステップ７０４において、入力段６のトランジスタ１２を制御することによって入力段から出力された電流ＩＤＣを調整する。
【００８９】
最後にステップ７０５において、電気自動車のバッテリ２の充電を、バッテリ２の充電電圧が最大となったところで停止する。
【００９０】
上述のように説明した充電装置１は、バッテリの電圧が電力供給ネットワークの最大電圧よりも常に大きいことを要求する制約を克服することができる。
【００９１】
装置はまた、エネルギ・バッファ・フィルタとして充電装置１の固定子コイル１４のインダクタンスのみを用いることを可能とする。実際、充電電力が大きいとき、そうした誘導性及び／又は容量性フィルタの占有体積及び重量は、自動車に搭載するには大きすぎるものとなる。
【００９２】
装置はまた、動作モード間の切り替えに接触器を使う必要なしに、充電モード又はトラクション・モードで動作できる可能性を有する。
【００９３】
最後に、装置はバッテリ２の急速充電を可能とする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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