(57)【要約】【課題】大電流を要求する車両の機器に、短い応答時間で電流を供給することのできる自動車に搭載された機器のための電源装置を提供する。【解決手段】可逆回転機械によりエネルギが回収され、補助エネルギ蓄積ユニット（４）に蓄積される回生ブレーキモードとして機能できるマイクロハイブリッドシステムを備える自動車に搭載された機器の電源装置において、マイクロハイブリッドシステムは、一方が車両のバッテリ（３）を供給するための低電圧（Ｖｂ）であり、他方が前記補助エネルギ蓄積ユニットの端子における非接地電圧（Ｖｂ＋Ｘ）である二重電圧回路網を備えている。本発明によれば、非接地電圧（Ｖｂ＋Ｘ）は、車両に搭載された機器を動的に機能させるために、短い周期で大電流を要求する前記機器の電源として使用される。本発明は、特に電動アシストターボチャージャの電源として有用である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車において、マイクロハイブリッドシステムと車両に搭載された機器との組み合わせからなり、
前記マイクロハイブリッドシステムは、回生ブレーキモードで動作可能であり、少なくとも可逆回転電気機械（１）と、ＡＣ／ＤＣコンバータ（２）と、補助エネルギ蓄積ユニット（４）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（５）とを備え、
前記マイクロハイブリッドシステムは、補助エネルギ蓄積ユニット（４）を備え、前記自動車に備えられている回生ブレーキのモードの間、前記車両のバッテリ（３）に供給する低電圧（Ｖｂ）と、前記補助エネルギ蓄積ユニット（４）の端子における前記低電圧よりも高い非接地電圧（Ｖｂ＋Ｘ）とを、二重電圧回路網において生成することができ、
前記搭載された機器（８、９）が、動的に機能することにより、短い周期の大電流を消費することができ、また前記非接地電圧（Ｖｂ＋Ｘ）が、短い応答時間で前記機器に供給されるようになっていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記搭載された機器は、前記自動車のエンジンに関連付けられた電動アシストターボコンプレッサ（９）またはスーパチャージャであり、前記電動アシストターボコンプレッサ（９）または前記スーパチャージャには、チョッパ（８）からパルスモードで供給され、前記チョッパ（８）には、前記非接地電圧が供給されるようになっていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記補助エネルギ蓄積ユニット（４）および前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（５）は、前記チョッパ（８）が組み込まれた前記マイクロハイブリッドシステムのパワーパック（Ｐ）を構成していることを特徴とする請求項２記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の分野に関し、回生ブレーキシステムを備えた車両における電子機器の電源装置に関する。
【０００２】
本発明は、回生ブレーキシステムに関連する特定の電源回路網の利用に関し、その対象は、短い周期の電流で動作する機器にとって特に好適な電源システムであり、また、前記機器を動的に機能させるために、短い応答時間で供給される必要のある電源装置である。さらに、本発明の対象は、この電源システムを実装するために設計されたマイクロハイブリッドシステムである。
【背景技術】
【０００３】
車両において、短い応答時間の電源を要求するタイプの機器は、例えば次のものを備えている。
−電動アシストターボコンプレッサ、いわゆる「イーターボ（e-turbo）」、または、スーパーチャージャ、いわゆる「イーチャージャ(e-charger)」。
これらの機器は、一般に１〜２ｓの継続時間で１〜２ｋＷの電力のレベルが必要である。この電力のレベルおよび継続時間は、それぞれ、３ｋＷおよび３ｓを超えない範囲で、より大きくかつ長くすることがある。電源の応答時間は、一般的には、数１０ｍｓよりも短くなければならない。
−変動状態において、１〜２ｍｓの継続時間で、２５〜１００Ａの電流を消費する電動アシストステアリング。
−約２００ｍｓの継続時間で、約１００Ａの電流を要求する電動ポンプユニット。
−１〜１４０ｍｓの継続時間で、約４０Ａの電流を要求する電磁制御弁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の自動車の電源回路網は、通常、２つの電源、すなわち電池（一般には、鉛蓄電池）とオルタネータとを備えている。しかしながら、これらの電源は、大電流または高電圧を要求する電子機器に、短い時間で供給するのには適していない。
【０００５】
実際、従来のオルタネータの応答時間は、約１００ｍｓであり、上記の要求を満足させるには長すぎる。
【０００６】
また、鉛蓄電池は、繰り返し放電により、劣化が加速するため、高いピーク電流を、短い応答時間で周期的に供給するのには適していない。他のタイプの電池には、この要求を満足させるものもあるが、量産される自動車に搭載するには、高価過ぎる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴としては、回生ブレーキモードで動作できるマイクロハイブリッドシステムを備える車両において、動的に機能させるために比較的大きな電流を要求する車両の機器に、短い応答時間で電流を供給するため、この動作モードに関連した特定の電源回路網を利用することを提案するものである。
【０００８】
例えば、オルタネータ・スタータを備えるマイクロハイブリッドシステムは、公知の方法により、車両の燃料消費量を減少させることが可能であり、また、回生ブレーキモードとしても動作する。このシステムは、一般的には、可逆回転電気機械、可逆ＡＣ／ＤＣコンバータ、補助エネルギ蓄積ユニット、可逆ＤＣ／ＤＣコンバータ、およびこれらの部品を電子的に制御する機器を備えている。補助エネルギ蓄積ユニットは、好ましくは、「スーパーキャパシタ」として知られている非常に大きな容量を有する複数の基本的な容量セルを統合して構成されている。補助エネルギ蓄積ユニット、および可逆ＤＣ／ＤＣコンバータは、マイクロハイブリッドシステムの「パワーパック」を構成している。
【０００９】
また、可逆回転電気機械によって回生される電気エネルギは、公知の方法により、例えば、システムが回生ブレーキモードで動作しているとき、補助エネルギ蓄積ユニットに蓄えられる。回生ブレーキを有するマイクロハイブリッドシステムは、第１に、補助エネルギ蓄積ユニットの端子から得られる非接地直流電圧を供給することが可能であり、第２に、鉛蓄電池の端子から得られる直流低電圧を供給可能である二重電圧回路網を提供する。電圧（１４＋Ｘ）として知られる非接地直流電圧は、公知の要領により１２Ｖの電源回路網を供給する鉛蓄電池の端子電圧よりも高い。
【００１０】
補助エネルギ蓄積ユニットの容量要素は、短い周期で、大電流を供給することができ、また、車両の特定の電子機器に対して、非常に短い応答時間で供給することができる電流源とすることができる。
【００１１】
本発明の好適な実施形態によれば、この電圧（１４＋Ｘ）は、例えば、ターボコンプレッサを補助するための電気モータ、または、車両の熱機関のスーパーチャージャに供給するために利用される。
【００１２】
公知のように、ターボコンプレッサは、通常、エンジンの燃焼によって得られる高温ガスにより回転させられるタービンを備えており、タービンは、同軸に装着されたコンプレッサを駆動するようになっている。次いで、コンプレッサによって圧縮された空気は、燃焼のためにエンジンのシリンダ内に射出される。
【００１３】
ターボコンプレッサの動作を最適化するために、応答時間を短縮し、（エンジンの高速および低速の）動作範囲を拡大する。例えば、タービンを可変構造とするか、または、液体がコンプレッサに導入される前に回転モーメントを分散させる機構的方法に加えて、このタイプのターボコンプレッサの最適動作範囲を広げることを可能とする適切な電気モータを、タービンとコンプレッサとの間に設ける電動アシスト方法が知られている。このタイプのターボコンプレッサは、「電動アシストターボコンプレッサ」と呼ばれている。
【００１４】
しかし、このアシストを可能とする電気モータには、周期的に大電流を供給することができ、また、高周波電源の良好な応答が要求される過渡現象を含む動的な機能を許容するような、応答時間を最小限まで減少させることのできる電源が必要である。上述した電圧（１４＋Ｘ）の回路網は、このタイプの利用によく適している。
【００１５】
特に、ターボコンプレッサをアシストするための電気モータの電源は、一般的には、車両の直流電圧が供給されるチョッパによって生成されるパルス電源である。
【００１６】
本発明の他の特徴は、チョッパが、先に示した電圧（１４＋Ｘ）の回路網のパワーパックに組み込まれ、電圧（１４＋Ｘ）の回路網の非接地直流電圧として直接供給されることである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好適な一実施形態のための処理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を、好適な実施形態、および図１に示す好適な一実施形態の処理図によって、詳細に説明する。図１は、好適な一実施形態のための処理図である。
【００１９】
図１は、回生ブレーキモードで動作することのできるマイクロハイブリッドシステムＭＨの各要素を概略的に示す。
【００２０】
マイクロハイブリッドシステムＭＨは、車両の熱機関Ｍに機械的に連結された可逆回転電気機械１を備えている（図１において、連結は、不連続ライン１００によって概略的に示されている。）。可逆回転電気機械１、またはオルタネータ・スタータは、可逆ＡＣ／ＤＣコンバータ２に接続されている（接続２００）。
【００２１】
可逆回転電気機械１が、オルタネータモードで動作するときには、可逆ＡＣ／ＤＣコンバータ２は、三相電圧を直流電圧に変換し、この電圧に基づき、補助エネルギ蓄積ユニット４のスーパーキャパシタおよび鉛蓄電池３が充電される。
【００２２】
可逆回転電気機械１がスタータモードとして動作するときには、補助エネルギ蓄積ユニット４の端子に出力される直流電圧に基づき、可逆ＡＣ／ＤＣコンバータ２により生成された三相電圧が選択的に供給される。
【００２３】
可逆回転電気機械１がオルタネータモードとして動作するとき、可逆ＡＣ／ＤＣコンバータ２から供給される整流された直流電圧に基づき、また同様に、補助エネルギ蓄積ユニット４の端子から出力される電圧に基づき、可逆ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、車両の鉛蓄電池３の充電に使用する直流電圧Ｖｂを得ることができる。鉛蓄電池３の端子の直流電圧Ｖｂは、車両に搭載された複数の電子機器に供給される。
【００２４】
補助エネルギ蓄積ユニット４、および可逆ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、マイクロハイブリッドシステムＭＨのパワーパックＰを構成している。
【００２５】
さらに、補助エネルギ蓄積ユニット４に蓄積されたエネルギは、電圧（Ｖｂ＋Ｘ）の回路網として知られる非接地直流電圧回路網に供給される。この非接地直流電圧は、バッテリ電圧Ｖｂよりも高い。通常、バッテリ充電電圧は、慣習的には、約１４Ｖであり、（Ｖｂ＋Ｘ）電圧回路網は、既に述べたように、当業者において、（１４＋Ｘ）回路網として知られている。このタイプは、鉛蓄電池電源回路網や、回生ブレーキを有するマイクロハイブリッドシステムＭＨに組み込まれた非接地直流電圧回路網に何ら限定されるものではないことに留意すべきである。
【００２６】
エンジンの動作制御、および動作指令を行う電子ユニット７に組み込む場合、電子ユニット６が、マイクロハイブリッドシステムＭＨの全ての要素を管理する。
【００２７】
本発明によれば、電圧（Ｖｂ＋Ｘ）は、車両の特定の機器を動的に機能させるため、短い周期の大電流を短い応答時間で供給することを要求する車両の特定の機器に使用される。
【００２８】
本発明の好適な実施形態によれば、図１に概略的に示すように、電圧（Ｖｂ＋Ｘ）は、パルス電力モードにおいて、図に符号９で概略的に示すターボコンプレッサを補助する電気モータに電流を供給するチョッパ８に供給される。
【００２９】
既に述べたように、補助エネルギ蓄積ユニット４のスーパーキャパシタは、短い応答時間でピーク電流を供給するのに適している。
【００３０】
本発明の他の特徴は、図１の実施形態に示すように、ターボコンプレッサ９をアシストする電気モータに電流を供給するチョッパ８が、補助エネルギ蓄積ユニット４、および可逆ＤＣ／ＤＣコンバータ５を備えるパワーパックＰに組み込まれていることである。このことはまた、システムを小型にすることを可能としている。
【００３１】
このように、本発明は、応答時間の短い有用な電源を提供し、また、短い周期で大電流を供給することと両立する。この電源は、マイクロハイブリッドシステムが装備された車両において、部品をいささかも追加する必要がなく、回生ブレーキモードで動作する。このことは、車両における大きな電力消費の抑制を可能とする。その一方で、図１に概略的に示す本発明の好適な実施形態において、電気的なアシストによって性能のレベルが最適化されるターボコンプレッサを装着することにより、前記車両による電力消費のさらなる最適化が達成される。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、如何なる同等の手段、およびこれらの手段の如何なる技術的処理の結合にも拡張できることに留意すべきである。特に本発明は、ターボコンプレッサ９、または電動スーパーチャージャへ供給するためのマイクロハイブリッドシステムＭＨに関連する電圧（１４＋Ｘ）の利用に限定されるものではない。本発明は、動的に機能させるために短い応答時間で電源の供給を要求する車両の如何なる電子機器の電源としても実装することができる。非限定的な一例として、本発明は、電動アシストステアリング装置、電磁制御弁、および自動車内の液体の循環を確実に実行する電気ポンプユニットの電源として実施することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  可逆回転電気機械
２  可逆ＡＣ／ＤＣコンバータ
３  鉛蓄電池
４  補助エネルギ蓄積ユニット
５  可逆ＤＣ／ＤＣコンバータ
６、７  電子ユニット
８  チョッパ
９  ターボコンプレッサ
１００  不連続ライン
２００  接続
ＭＨ  マイクロハイブリッドシステム
Ｐ  パワーパック
【図１】
2011504080.tif 000003
【国際調査報告】
2011504080.tif 000004
2011504080.tif 000005
2011504080.tif 000006
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