(57)【要約】  本発明は、第１の電気化学セル（４１）と、ＤＣ／ＤＣ変換器（３２）と、第２のＤＣ電圧源（３１）とを含むＤＣ電圧電源（２）に関する。−  第１の電気化学セル（４１）は、電気的に直列に接続され、−  ＤＣ／ＤＣ変換器（３２）の出力は、前記第１の電気化学セルと直列に接続され、−  第２のＤＣ電圧源（３１）の電位差は、変換器（３２）の入力に印加される。【選択図】図２
2014533920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの別個の出力端子（Ｐ、Ｎ）を有するＤＣ電圧源（２）であって、
−  電気的に直列に接続されている第１の電気化学セル（４１）と、
−  前記第１の電気化学セルと直列に接続されているＤＣ／ＤＣ変換器（３２）であって、前記電圧源の前記出力端子（Ｐ、Ｎ）間の電位差は、直列に接続された前記電気化学セルの端子における電圧差と、前記変換器の１つの出力インタフェースの端子における電圧差との和に対応している、ＤＣ／ＤＣ変換器（３２）と、
−  変換器（３２）の１つの入力インタフェースに電位差を印加する２次ＤＣ電圧源（３１）とを備えていることを特徴とするＤＣ電圧源（２）。
【請求項２】
直列に接続された前記第１の電気化学セル（４１）の端子における電位差は、２次ＤＣ電圧源（３１）によって前記変換器の入力インタフェースに対して印加される電圧の４〜２０倍であることを特徴とする、請求項１に記載のＤＣ電圧源（２）。
【請求項３】
２次ＤＣ電圧源（３１）は、第１の電気化学セル（４１）と同じ型の、少なくとも１つの第２の電気化学セルを内蔵していることを特徴とする、請求項１または２に記載のＤＣ電圧源（２）。
【請求項４】
前記変換器（３２）は、前記第２の電気化学セル（３１）の放電中には、電圧降圧構造を有することを特徴とする、請求項３に記載のＤＣ電圧源。
【請求項５】
ＤＣ電圧源であって、
−  前記電圧降圧構造は、直列に接続された２つの制御スイッチ（３２１、３２２）を備える電圧降圧スイッチング回路を内蔵し、前記２次ＤＣ電圧源の電位差は、前記制御スイッチの端子に印加され、これにより、前記２つの制御スイッチのそれぞれは、フリーホイールダイオード（３８２）を備え、
−  前記変換器（３２）は、
・電流制限コマンド回路によって制御され、フリーホイールダイオード（３７０）を備え、また第１および第２の端子を備え、前記端子によって、第１の端子が、前記電圧降圧スイッチング回路の制御スイッチ（３２１、３２２）の間の接続ノードに接続されているスイッチ（３７６）と、
・前記ＤＣ電圧源の前記出力端子の中の１つ（Ｎ）と、制御スイッチ（３７６）の第２の端子との間に接続されたフリーホイールダイオード（３７３）と、
・前記制御スイッチの第２の端子と、前記ＤＣ電圧源の他方の端子（Ｐ）との間に接続されたインダクタンス（３７４）とを内蔵していることを特徴とする、請求項４に記載のＤＣ電圧源。
【請求項６】
前記スイッチ（３７６）は、前記接続ノードと前記インダクタンスとの間に、ヘッドツーテール直列に配置された２つのトランジスタを内蔵していることを特徴とする、請求項５に記載のＤＣ電圧源。
【請求項７】
直列に接続された第１の電気化学セル（４１）の端子における電位差は、１００Ｖより高いことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＤＣ電圧源。
【請求項８】
前記２次ＤＣ電圧源の前記端子における電位差は、１００Ｖより低いことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＤＣ電圧源。
【請求項９】
変換器（３２）は、ガルバニック絶縁変成器を内蔵していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＤＣ電圧源。
【請求項１０】
前記第１の電気化学セルは、電気化学アキュムレータ（４１）であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のＤＣ電圧源。
【請求項１１】
前記電気化学アキュムレータは、直列に接続された複数の電池（Ｍｏｄ２、Ｍｏｄ３）に組み込まれ、これにより、各電池は、直列に接続された複数の電気化学アキュムレータを備え、また各電池は、第１および第２の出力電力極を備え、前記ＤＣ電圧源は、
−  安全装置であって、各安全装置は、前記電池のそれぞれに関連づけられ、
・第１および第２のスイッチ（１２１、１２２）であって、前記第１のスイッチは、ノーマリーオープンスイッチであり、前記第２のスイッチは、ノーマリークローズスイッチであり、前記電池（Ｍｏｄ２）からの供給電圧は、コマンド信号として、第２のスイッチ（１２２）のデフォルトの閉鎖のために印加される、第１および第２のスイッチ（１２１、１２２）と、
・前記電池の前記第１および第２の出力電力極（Ｐ１、Ｐ２）の間に並列に接続された第１および第２の分岐であって、前記第１の分岐は、前記電池（前記Ｍｏｄ２）と、直列に接続されたノーマリーオープンスイッチ（１２１）とを内蔵し、前記第２の分岐は、ノーマリークローズスイッチ（１２２）によって、選択的に開閉される、第１および第２の分岐とを備える安全装置と、
−  前記ＤＣ電圧源によって供給されるべき電圧レベルを決定し、決定した電圧レベルを供給するために活性化されるべき安全装置の数Ｎを決定し、決定したＮ個の安全装置の中で、前記第１のスイッチの閉鎖と前記第２のスイッチの開放を無効にするためのコマンド回路とを備えていることを特徴とする、請求項１０に記載のＤＣ電圧源。
【請求項１２】
前記変換器（３２）に接続され、前記変換器に対して、その出力インタフェースの上の電位差に対する設定値信号を印加するようになっているコマンド回路を備えていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＤＣ電圧源。
【請求項１３】
前記変換器は、
−  直列に接続された第１および第２のスイッチ（３２１、３２２）と、
−  前記第１、および第２のスイッチの間の接続ノードに接続されたインダクタンス（３２３）とを備え、
これにより、前記コマンド回路は、前記変換器の前記出力電圧を規定するデューティー比で、前記第１のスイッチを開放状態に、また同時に前記第２スイッチを閉鎖状態にする
ようになっていることを特徴とする、請求項１２に記載のＤＣ電圧源。
【請求項１４】
−  接触器（３５Ａ、３６Ａ、３５Ｂ、３６Ｂ）によって並列に接続された、請求項１２に記載の、複数のＤＣ電圧源（３Ａ、４Ａ、３Ｂ、４Ｂ）と、
−  前記ＤＣ電圧源のそれぞれに対して同じ値の電圧設定値を供給し、前記接触器の開閉を行うようになっている監視回路（６）とを備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
−  請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＤＣ電圧源と、
−  前記２つの出力端子間のインダクタンス（３７４）と直列に接続された回路切断器であって、これにより、電流制限コマンド回路によって制御されるスイッチ（３７６）は、回路切断器に流れる電流が、この回路切断器の切断容量より低い値に制限されるように制御されるようになっている回路切断器とを備えていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電力のＤＣ電圧源に関し、具体的には、電気化学セルを組み込んだＤＣ電圧源に関する。この型の大容量電圧源は、具体的には、電気化学アキュムレータ電池、または燃料電池である。これらは、例えば、電気推進、またはハイブリッド推進の分野において、さらには車載電力システムにおいて使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド内燃／電気車両、または電気車両には、特に、大容量の電池が内蔵されている。さらに、燃料電池車両には、大容量の燃料電池が組み込まれている。この種の電圧源は、インバータを介して、交流電気モータを駆動するために使用される。この型のモータのために必要な電圧レベルは、数１００ボルト程度（典型的には、４００ボルト程度）である。
【０００３】
大電力および大容量定格を得るために、複数のグループのアキュムレータが、直列に配置される。段数（アキュムレータのグループの数）、および各段の中で並列に接続されるアキュムレータの数は、電池に対して要求される電圧、電流、および容量に応じて変化する。複数のアキュムレータを組み合わせたものは、アキュムレータ電池と呼ばれている。車両に使用されるこの型の電気化学アキュムレータは、限られた重量および体積で、高いエネルギー蓄積能力を有するという理由で、一般に、リチウムイオン型である。リチウムイオン／リン酸鉄（ＬｉＦｅＰＯ４）電池技術は、エネルギー蓄積密度を多少犠牲にしても、本質的に高い安全性を達成するべく、顕著な技術開発が行われている。電気化学アキュムレータは、一般的に、次に示す程度の大きさの定格電圧を有している。
リチウムイオン／リン酸鉄（ＬｉＦｅＰＯ４の）技術の場合３．３Ｖ、
酸化コバルトに基づくリチウムイオン技術の場合４．２Ｖ。
【０００４】
大容量の燃料電池もまた、個人所有のモータ車両、または公共輸送車両のためのＤＣ電圧源として想定されている。燃料電池は、化学エネルギーを直接に電気エネルギーに変換する電気化学装置である。燃料電池で使用される燃料は水素ガスである。水素ガスは、セルの一方の電極において酸化され、大気中の酸素分子は、セルの別の電極上で還元される。その結果得られる化学反応によって、水が生成される。燃料電池の主な利点は、発電を行う個所での有害物質の発生が回避されることである。
【０００５】
燃料電池は、直列に配置された、複数のセルのスタックを備えている。各セルは、１ボルト程度の電圧を発生し、それらの積み重ねは、例えば、１００ボルト、または数１００ボルト程度の、高いレベルの供給電圧を生成することができる。
【０００６】
図１は、電源としての電池１２を組み込んだ、従来技術における車両１の１つの例を示す。電池１２は、必要な電圧、および使用されるアキュムレータの型に応じて、直列に接続された電気化学アキュムレータ１２１（例えば、４０〜１５０個のアキュムレータ）を内蔵している。電池１２は、第１の端子に電圧＋Ｖｂａｔ、および第２の端子に電圧−Ｖｂａｔを印加する。アキュムレータ１２１は、電力接続を介して、直列に接続されている。電池１２の端子は、インバータ１６のＤＣインタフェースに接続されている。電動モータ１７は、インバータ１６のＡＣインタフェースに接続されている。
【０００７】
電池１２の端子と、インバータ１６のＤＣインタフェースとの接続は、保護回路１３、および電力結合回路１５によって行われる。保護回路１３は、ヒューズ１３１および１３２を備え、これらのヒューズは、短絡が生じた場合に接続を開放するようになっている。保護回路１３はまた、遮断器１３３、１３４を備え、これらの遮断器は、電池１２を遮断し、これにより、電池が安全な状態にあって、車両１の操作を行うことができることを、安全に、かつ目視できる様式で確認することができる。
【０００８】
電力結合回路１５は、スイッチ１５１、１５２を備え、これらのスイッチによって、インバータ１６のＤＣインタフェースに対する電池１２の端子を、選択的に接続／切断することができる。スイッチ１５１および１５２の開閉は、コマンド回路１８によって制御され、このコマンド回路１８は、電池１２の動作を監視するためのコンピュータの形態になっている。コマンド回路１８は、車両が発進しようとするときにだけ、スイッチ１５１および１５２を閉じる。スイッチ１５１および１５２は、障害時に、モータに対する電力供給を中断させるために使用することもできる。コマンド回路１８は、典型的には、車両１の車載システムに電力を供給する電源電池１９１によって電力が供給される。この電源電池の電圧定格は、電池１２の電圧定格よりも相当に低い値である。
【０００９】
ＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）は、電池１２の電圧を、車両１の車載システムの電圧に変換する。車載システムの電圧は、一般的には、１２Ｖに近い値である。
【００１０】
インバータ１６は、ＩＧＢＴ型の６つのトランジスタを内蔵し、これらのトランジスタは、３つのスイッチアーム３を形成している。電気モータ１７には、このインバータ１６によって、直接に電力が供給される。数１００マイクロファラッドの定格を有する結合解除キャパシタ１９が、インバータ１６と並列に配置されている。このキャパシタ１９は、開閉時のＩＧＢＴの高速スイッチング動作に対応する電源電圧の変動を最小限に抑えるために、電圧を減結合するために使用される。
【００１１】
キャパシタ１９に蓄えられるエネルギーは、Ｉ／２・ＣＵ２である。従って、インバータ１６に対して、直接に接触器１５１および１５２を閉じることはできない。これは、キャパシタ１９が存在するために、放電時には、最初に、数１０００アンペアの電流が発生すると考えられるからである。この大きさの過電流は、ケーブル配線の浮遊インダクタンスによって、キャパシタ１９、およびインバータ１６のＩＧＢＴ上に過電圧を発生させるので、これにより、機器に対して危険な過電圧が誘発される危険性がある。
【００１２】
従って、車両１は、キャパシタ１９の充電電流を制限するために、事前充電システムを備え、これにより、接触器１５１および１５２は、キャパシタ１９が充電されるまで閉鎖されることはない。接触器１５２は、電流が流れない初期に閉鎖される。事前充電システムは、接触器１５１と並列に配置され、抵抗器と接触器とを備えている。抵抗器は、例えば、ガラス化コイル状事前充電抵抗器、または巻線抵抗体であり、キャパシタの充電時に急激に負荷を増加させるものである。この抵抗器は、熱の形で失われる熱エネルギーを蓄積することと、このエネルギーを放散するようになっていなければならない。
【００１３】
実際には、電池１２の電圧は、放電時に変動することになる。更に、電池１２の中のアキュムレータの障害によって、車両１の故障、およびそれに続く操作不能に陥ることを防ぐために、インバータ１６との結合を解除する必要が生ずることになる。
【００１４】
「プリウス」という車名でトヨタ社から販売されている自動車は、電圧昇圧／降圧変換器を内蔵し、この変換器は、電源電池によって供給される変動する電圧を、安定化させて、インバータの入力に印加する。変換器は、電源電池が、インバータに電力を供給しているときには、電圧昇圧モードで作動し、電気モータが発電機として作動しているときには、電圧降圧モードで作動する。この車両では、コンピュータによって制御され、作動サイクルの大部分に対して、車両に適合された内燃エンジンが作動するので、電源電池は、比較的短い持続期間の間だけ使用される。従って、コンピュータは、変換器の作動の継続時間、およびその間隔の両方を制御することができる。
このような変換器は、冷却に対する要求が高いので、これに関する費用は、比較的低く抑えられる結果になっている。
【００１５】
電気モータを搭載し、内燃エンジンを搭載していない車両に対して、この型の変換器を採用することには問題がある。実際、この型の車両においては、変換器は、電気モータの運転サイクル全体にわたって作動すると考えられる。従って、変換器の冷却システムの効率的な設計に対して、特に注意を払う必要があり、電池において有効に利用される電力のレベルを考慮すれば、変換器は、大型で高価なものになり、電源電池の容積の約３分の１を占めることになる可能性がある。
【００１６】
更に、用途によっては、利用される容量は、１００ｋＷｈを超えることがある。例えば、蓄電池として利用される可能性がある容量の例は、次に示す通りである。バスの推進に対して２００ｋＷｈ、再生可能エネルギー発電に関連する蓄積施設に対して、１００ｋＷｈ〜数ＭＷｈ、熱エネルギープラント、またはＩＴ複合施設の予備蓄積施設に対して、１００ｋＷｈ以上等である。この型の電池では、寸法および質量に対して、一般に、直列、および／または並列に相互接続された独立したモジュールを備え、それによって、異なる様式で、それらの製造および輸送が行われなければならない。この型の電源電池においては、作動状態を保持しながら、１つ以上のモジュールを個別に保守するには、特に問題が多い。種々のモジュールは、異なる特性（その充電状態、製造、経年、または摩耗の差異に関連した）を有すると考えられる。従って、単なる接触器によって、これらを直接に接続することはできない。全てのモジュールを直接に接続する前に、全てのモジュールに対して、等しい充電レベルを達成することは、最善の場合でも、操作が複雑になり、最悪の場合には、その操作は不可能になる。特に、電源電池の作動時には、このことが言える。従って、この型のモジュールには、出力電圧を調節し、それらの相互接続を行うために、それぞれに対して電力変換器を設けなければならない。この型の変換器は、特に、高価で、大型で、複雑なものとなる。更に、この型の変換器は、利用する高いレベルの電力に対する耐力を有する素子を備えていなければならず、そのため、かなり大きな導電損失およびスイッチング損失が生じ、スイッチング周波数も、非常に低いレベルに限定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、上記した欠点のうちの１つ以上を解消することである。具体的には、本発明は、請求項１に記載されているＤＣ電圧源に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しつつ、下記の説明を読むことによって明確になると思う。なお以下の説明は、情報を提供するためのものであって、限定を意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による電池によって、電力が供給される電気モータ車両の一例を示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態におけるＤＣ電圧源の一例を略示する図である。
【図３】変換器の第１の実施形態を示す略図である。
【図４】変換器の第２の実施形態を示す略図である。
【図５】変換器の第３の実施形態を示す略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態における変換器を組み込んだＤＣ電圧源の１つの例を示す略図である。
【図７】変換器の第５の実施形態を示す略図である。
【図８】本発明の更に別の実施形態におけるＤＣ電圧源の１つの例を示す略図である。
【図９】並列に接続された、本発明におけるＤＣ電圧源を組み込んだシステムを示す図である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態におけるＤＣ電圧源の別の例を示す図である。
【図１１】変換器の出力電圧に対するアダプタスイッチの一例を示す図である。
【図１２】変換器の第１の実施形態の別の変形例を示す図である。
【図１３】変換器の第１の実施形態の更に別の変形例を示す図である。
【図１４】スイッチの別の例を示す図である。
【図１５】スイッチの更に別の例を示す図である。
【図１６】電気負荷の点から見た電圧／電流特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ＤＣ電圧電源を提案するものである。この電圧源は、直列に接続された第１の電気化学セルと、ＤＣ／ＤＣ変換器とを備えている。２次ＤＣ電圧源が、変換器の入力に接続されている。変換器の出力は、前記第１の電気化学セルと、直列に電気接続されている。
【００２１】
本発明によると、電池モジュールの電圧を、その電池モジュールと並列に接続される他のモジュールの電圧に適合させることができる。また本発明によると、モジュールの端子における電圧を、極めて低損失で適合させ、費用および容積の要求に対して、最適化することができる。実際、比較的低効率の変換器が使用されたとしても、この低い効率に関わる損失は、変換器によって生成される電力のみに関係するものであり、主電源の電力に対しては、関係しない。例えば、効率定格９０％を有するこの型の変換器であれば、１ｋＷの定格に対しては、１００Ｗの損失が生ずるが、高い電力定格（１００ｋＷ）に対しては、効率は、９８％となり、損失は、２ｋＷになる。
【００２２】
この型の変換器は、比較的低い定格を有しているため、非常に高いスイッチング周波数に対して作動することができる。変換器の中に存在する電圧が、比較的低いレベルであることを考慮すると、この変換器には、低電圧ＭＯＳ型トランジスタ（適用可能であれば）を備えているスイッチを使用することができる。この型のトランジスタは、同じ型の高電圧トランジスタと比較して、かなり効率が高く、低価格であり、高周波スイッチング動作に適している。スイッチング周波数が高いため、インダクタンスやキャパシタ等の受動素子の寸法を、大幅に減小させることができるという利点もある。
【００２３】
図２は、本発明の１つの実施形態におけるＤＣ電圧源２の一例を示す。電圧源２により、端子Ｐと端子Ｎとの間にＤＣ電圧が印加される。電圧源２は、１組の電気化学セルと、電圧調節装置３とを備えている。これらの電気化学セルは、電気的に直列に接続され、主電圧源４を形成している。
【００２４】
この場合、主電圧源４は、電気化学アキュムレータ電池４１からなっている。電池４は、直列に接続された複数のアキュムレータ段と、並列に接続された複数のアキュムレータ列とを備えている。簡単にするために、図示の電池４は、並列に接続された４つの列Ｂｒ１〜Ｂｒ４、および直列に接続された６つの段Ｅｔ１〜Ｅｔ６を備えている。電池４はまた、要求される電圧、および使用されるアキュムレータの型に応じて、直列に接続された多くの（典型的には４０〜１５０）アキュムレータ４１を備えることができる。充電された電池４の端子における電圧は、例えば、車両の推進のための電気モータに対する電力の供給用としては、４００Ｖ程度である。
【００２５】
電池４の端子においては、電力コレクタが、種々の異なる分岐Ｂｒ１〜Ｂｒ４から生成される並列電流を集めて流すように接続されていると有利である。分岐Ｂｒ１〜Ｂｒ４の端子において生成される電圧を、Ｖｐで示してある。
【００２６】
電圧調節装置３は、２次ＤＣ電圧源３１、およびＤＣ／ＤＣ変換器３２を備えている。図２の場合、２次ＤＣ電圧源３１は、電気化学アキュムレータである。モータ車両においては、電気化学アキュムレータは、一般的には、１２Ｖまたは２４Ｖ程度の定格電圧を有する、車載電力システムに電力を供給する電池である。この電気化学アキュムレータは、電気化学アキュムレータ４１と同一の型であってもよい。２次ＤＣ電圧源３１もまた、直列、および／または並列に接続された複数の電気化学アキュムレータを組み込むことができる。２次ＤＣ電圧源３１によって供給される電圧Ｖ３１は、変換器３２の入力に印加される。ＤＣ／ＤＣ変換器３２は、その入力に印加される電圧Ｖ３１を、その出力電圧Ｖｓに変換するようになっている。変換器３２は、その入力に印加される電圧Ｖ３１から、別の電圧Ｖｓを生成するようになっている。
【００２７】
変換器３１の出力は、電池４と電気的に直列に接続されている。従って、電圧源２によって端子ＰおよびＮの間に供給される電圧Ｖ２は、次式のようになる。
Ｖ２＝Ｖｓ＋Ｖｐ
【００２８】
従って、本発明によって、変換器３２が実行する、比較的低い入力電圧Ｖ３１に基づく電圧変換により、出力電圧Ｖ２を調節することができる。変換電圧が比較的低い値であれば、変換器３２は、例えば、比較的低い定格の部品を使用することができ（例えば、その冷却機能に対して、）、妥当な費用、および妥当な寸法のもので、それらを達成することができる。電圧Ｖ２の一部分のみが、変換器３２によって生成されるので、ジュール効果による損失もまた、低減される。
【００２９】
本発明によると、並列に接続される可能性がある種々のＤＣ電圧源に対して、これらの異なる電圧源が異なる特性（その充電状態、生産、経時または摩耗の相違に関連する）を有する場合においても、電圧を調節することもできる。
【００３０】
１次電圧源４の端子の電圧は、２次電圧源３１の端子の電圧と比較して、４〜２０倍であると有利である。これにより、１次電圧源の定格電圧と比較して、低いレベルの電圧範囲で電圧調節を行うことができる。本発明は、１００Ｖより高い定格電圧の１次電圧源４に対して特に有利である。
【００３１】
図３は、変換器３２の第１の実施形態を示す。変換器３２は、２つのスイッチ３２１および３２２を備え、これらのスイッチ３２１および３２２は、直列に接続され、コマンド回路（図示せず）によって制御される。変換器３２は、スイッチ３２１と３２２との間の接続ノードに接続されたインダクタンス３２３を備えている。インダクタンス３２３は、この接続ノードと出力端子Ｐとの間に接続されている。アキュムレータ３１の端子は、それぞれ、スイッチ３２１およびスイッチ３２２を介して、接続ノードに接続されている。出力電圧Ｖｓは、出力端子Ｐと、アキュムレータ３１のアノードとの間に印加される。アキュムレータ３１は、電池４に接続されている。
【００３２】
αは、コマンド回路で規定されるスイッチ３２１のデューティー比（１周期の中で、スイッチが閉状態になる時間率）を表す。コマンド回路は、スイッチ３２２に対しては、（１−α）のデューティー比を定める。コマンド回路は、公知の要領で、スイッチ３２１を開状態、および同時にスイッチ３２２を閉状態に、またはその逆に維持する。
【００３３】
従って、放電モードにあるアキュムレータ３１を使用した場合には、出力電圧Ｖｓは、次式で定義される。
Ｖｓ＝α＊Ｖ３１
【００３４】
コマンド回路は、電圧Ｖｓに対する設定値を定めることもできる。この場合、デューティー比αは、この設定値によって決定される。
【００３５】
従って、変換器３２は、放電モードにあるアキュムレータ３１を使用して、電圧降圧変換器として作動する。電流は、Ｖ３１に対応する電流値からＶｓ対応する電流値に変化する。
【００３６】
従って、変換器３２は、充電モードにあるアキュムレータ３１を使用して、電圧昇圧変換器として作動する。電流は、Ｖｓに対応する電流値からＶ３１対応する電流値に変化する。
【００３７】
図４は、変換器３２の第２の実施形態を示す。変換器３２は、接続ノードと出力端子Ｐとの間に接続されたインダクタンス３２３を備えている。スイッチ３２１は、アキュムレータ３１のカソードと接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３２１は、コマンド回路（図示せず）によって制御される。ダイオード３２５もまた、アキュムレータ３１のカソードと接続ノードとの間に）接続されている（スイッチ３２１と並列に）。ダイオード３２６は、アキュムレータ３１のアノードと接続ノードとの間に接続されている。出力電圧Ｖｓは、出力端子Ｐとアキュムレータ３１のアノードとの間に印加される。アキュムレータ３１は、電池４に接続されている。
【００３８】
この実施形態によると、コマンド回路によって制御されるスイッチの数を低減させることができる。αは、コマンド回路によって規定される、スイッチ３２１のデューティー比を表す。
【００３９】
従って、放電モード（これにより、変換器３２は、外部負荷に電流を供給する）にあるアキュムレータ３１を使用した場合には、出力電圧Ｖｓは、次式のようになる。
Ｖｓ＝α＊Ｖ３１
【００４０】
従って、変換器３２は、放電モードにあるアキュムレータ３１を使用して、電圧降圧変換器として作動する。
【００４１】
充電モードにあるアキュムレータ３１を使用した場合には、出力電圧Ｖｓは、次式のようになる。
Ｖｓ＝Ｖ３１
【００４２】
フリーホイールダイオード３２６は、回路が短絡した場合に破壊されないように、そのパラメータＩ２ｔ値が、電圧源２と直列に配置されたいずれのヒューズのパラメータＩ２ｔ値よりも、高い値を有していると有利である。
【００４３】
アキュムレータ３１がアキュムレータ４１と同じ型である場合には、変換器３２の入力におけるそれらの接続では、充電および放電のレベルは、アキュムレータ４１における値とは、異なる値となる。実際、スイッチ３２１のデューティー比αが１と異なる場合には、電圧Ｖ３１は、各段Ｅｔ１〜Ｅｔ６の端子における電圧とは異なる値となる。変換器３２では、電圧Ｖ２は、要求されるレベルに調節されるようになっているので、この負荷の不平衡は、問題にはならない。
【００４４】
図５は、変換器３２の第３の実施形態を示す。変換器３２は、接続ノードと出力端子Ｐとの間に接続されたインダクタンス３２３を備えている。スイッチ３２１は、アキュムレータ３１のカソードと接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３２２は、アキュムレータ３１のアノードと接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３２１および３２２は、コマンド回路（図示せず）によって制御される。ダイオード３２４は、出力端子Ｐとアキュムレータ３１のアノードとの間に接続されている。キャパシタ３２７は、ダイオード３２４と並列に接続されていることが有利である。キャパシタ３２７によって、出力電圧Ｖｓをフィルタリングすることができる。ダイオード３２４によって、電池４による強い負電圧の発生を防止することができる。従って、キャパシタ３２７の寸法は、出力電圧Ｖｓのみによって決定することができる。
【００４５】
コマンド回路は、スイッチ３２１に対するデューティー比αを規定する。コマンド回路は、スイッチ３２２に対するデューティー比を（１−α）と規定する。コマンド回路は、公知の要領で、スイッチ３２１を開状態に、また同時にスイッチ３２２を閉状態に、およびその逆に、維持する。
【００４６】
フリーホイールダイオード３２４は、回路が短絡した場合に破壊されないように、そのパラメータＩ２ｔ値が、電圧源２と直列に配置されたいずれのヒューズのパラメータＩ２ｔ値よりも高い値を有していると有利である。
【００４７】
図６は、変換器３２の第４の実施形態を示す。変換器３２は、接続ノードと出力端子Ｐとの間に接続されたインダクタンス３２３を備えている。スイッチ３２１は、アキュムレータ３１のカソードと接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３２２は、アキュムレータ３１のアノードと接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３２１および３２２は、コマンド回路（図示せず）によって制御される。キャパシタ３２７は、出力端子ＰとＮとの間に接続されていると有利である。キャパシタ３２７によって、出力電圧Ｖ２のフィルタリングを行うことができる。
【００４８】
コマンド回路は、スイッチ３２１に対するデューティー比αを規定する。コマンド回路は、スイッチ３２２に対するデューティー比を（１−α）と規定する。コマンド回路は、公知の要領で、スイッチ３２１を開状態に、また同時にスイッチ３２２を閉状態に、およびその逆に、維持する。
【００４９】
図３〜図６に示す実施形態においては、変換器３２は、放電モードにあるアキュムレータ３１を使用して、電圧降圧変換器として作動する。従って、放電モードにおいては、本発明における、並列接続されたＤＣ電圧源の間の調節は、降圧によって達成される。この型の変換器３２は、電圧調節の際に、アキュムレータ３１の装荷を低減するために、好適であると考えられる。
【００５０】
図７は、変換器３２の第５の実施形態を示す。この変換器３２は、放電モードにある関連するアキュムレータ３１を使用して、電圧昇圧変換器として作動する。変換器３２は、アキュムレータ３１のカソードと接続ノードとの間に接続されたインダクタンス３２３を備えている。スイッチ３２１は、接続ノードと端子Ｐとの間に接続されている。ダイオード３２５は、スイッチ３２１と並列に接続されている。スイッチ３２２は、接続ノードとアキュムレータ３１のアノードとの間に接続されている。ダイオード３２６は、スイッチ３２２と並列に接続されている。スイッチ３２１および３２２は、コマンド回路（図示せず）によって制御される。
【００５１】
コマンド回路は、スイッチ３２１に対するデューティー比αを規定する。コマンド回路は、スイッチ３２２に対するデューティー比を（１−α）と規定する。コマンド回路は、公知の要領で、スイッチ３２１を開状態に、また同時にスイッチ３２２を閉状態に、およびその逆に維持する。
【００５２】
従って、放電モードにおいては、本発明における、並列に接続されたこの型のＤＣ電圧源の間における電圧を調節は、電圧昇圧によって達成される。
【００５３】
従って、充電モードにおいては、本発明における、並列に接続されたこの型のＤＣ電圧源の間における電圧を調節は、電圧降圧によって達成される。
【００５４】
図示の変換器３２の実施形態においては、インダクタンス３２３によって、回路短絡の場合のいずれの電流変動も抑制することができる。飽和を防止するために、インダクタンス３２３は、空芯型のものであると有利であると考えられる。
【００５５】
変換器３２は、ガルバニック絶縁変成器を内蔵していると有利である。この型の変換器３２の１つの例を、図８に示す。この変換器３２は、ＤＣ電圧源に一体化されている。この型の変成器は、モータ車両の中の車載の電源システムの電池によって形成されたアキュムレータ３１に対して使用されることが有利である。ガルバニック絶縁変成器は、アキュムレータ３１に接続された１次側、および電池４に接続された２次側を備えている。
【００５６】
１次側には、インダクタンス３３５が組み込まれており、インダクタンス３３５は、１次巻線で形成され、１次巻線は、第１の接続ノードと第２の接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３３１は、第１の接続ノードとアキュムレータ３１のカソードとの間に接続されている。スイッチ３３２は、第１の接続ノードとアキュムレータ３１のアノードとの間に接続されている。スイッチ３３３は、第２の接続ノードとアキュムレータ３１のカソードとの間に接続されている。スイッチ３３４は、第２の接続ノードとアキュムレータ３１のアノードとの間に接続されている。
【００５７】
２次側には、インダクタンス３４５が組み込まれている。インダクタンス３４５は、２次巻線で形成され、２次巻線は、第３の接続ノードと第４の接続ノードとの間に接続されている。スイッチ３４１は、第３の接続ノードとインダクタンス３４６の第１の端子との間に接続されている。インダクタンス３４６の第２端子は、キャパシタ３２７の第１の電極に接続されている。スイッチ３４２は、第３の接続ノードとキャパシタ３２７の第２の電極との間に接続されている。スイッチ３４３は、第４の接続ノードと、インダクタンス３４６の第１の端子との間に接続されている。スイッチ３４４は、第４の接続ノードとキャパシタ３２７の第２電極との間に接続されている。
【００５８】
電圧昇圧型変換器３２も考えることができる。これにより、最大で、電圧Ｖ３１の４倍の電圧Ｖｓを達成することができる。この場合には、インダクタンス３４６は、入力側に配置され、アキュムレータ３１のカソードと、スイッチ３３１および３３３の共通点との間に接続されていると有利である。
【００５９】
図９は、並列に接続された、本発明におけるＤＣ電圧源を組み込んだシステムを示す。第１のＤＣ電圧源は、電圧調節装置３Ａと、直列に接続された電池４Ａとを備えている。第２のＤＣ電圧源は、電圧調節装置３Ｂと、直列に接続された電池４Ｂとを備えている。これらのＤＣ電圧源は、接触器３５Ａ、３６Ａ、３５Ｂ、および３６Ｂを介して、端子Ｂ１、およびＢ２に並列に接続されている。監視回路６は、接触器３５Ａ、３６Ａ、３５Ｂおよび３６Ｂの開閉を制御する。監視回路６はまた、第１および第２の電圧源に電圧設定値を供給する。第１および第２の電圧源のコマンド回路は、第１および第２の電圧源の出力電圧が、監視回路によって供給される電圧設定値に対応するように、電圧調節装置３Ａ、および３Ｂを制御する。そのために、コマンド回路は、それぞれの電圧源の端子における電圧の測定機能を備えている。
【００６０】
図示の例においては、２次電圧源３１は、電気化学アキュムレータであり、１次電圧源４は、電気化学アキュムレータ電池である。次に示すオプションも想定することができる。
−  １次電圧源には、直列に接続された複数のモジュールを組み込んであり、各モジュールは、直列に接続された複数のアキュムレータを備えている。
−  ２次電圧源には、少なくとも１つのモジュール（例えば、直列に接続されたモジュールと同一の型の）を組み込んであり、モジュールは、直列に接続された複数のアキュムレータを備えている。
【００６１】
図１０に示す例では、システム７は、複数のモジュールＭｏｄ１、Ｍｏｄ２、およびＭｏｄ３を備えている。各モジュールは、直列に接続された複数のアキュムレータを備えている。モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３は、直列に接続され、１次電圧源を形成している。モジュールＭｏｄ１は、２次電圧源として使用される。
【００６２】
モジュールＭｏｄ２は、極Ｐ２と極Ｐ３との間に接続され、モジュールＭｏｄ３は、極Ｐ３と極Ｐ４との間に接続されている。システムは、モジュールＭｏｄ２、Ｍｏｄ３のそれぞれに対する分離回路、およびモジュールＭｏｄ１に対する電圧調節器３２を備えている。
【００６３】
各分離回路は、並列に接続された２つの分岐を備えている。第１の分岐は、スイッチを内蔵し、スイッチは、モジュールＭｏｄと直列に配置され、ノーマリーオープンになっている。第２のタップオフ分岐は、ノーマリークローズになっているスイッチを内蔵している。
【００６４】
従って、Ｍｏｄ２は、極Ｐ２とＰ３との間の第１の分岐の中のスイッチ１２１と直列に接続され、第２のタップオフ分岐は、スイッチ１２２を内蔵している。モジュールＭｏｄ３は、極Ｐ３とＰ４との間の第１の分岐の中のスイッチ１３１と直列に接続され、第２タップオフ分岐は、スイッチ１３２を内蔵している。
【００６５】
スイッチ１２１および１３１は、それぞれ、モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３を含む分枝を選択的に開閉するようになっている。スイッチ１２２および１３２は、タップオフ分岐を選択的に開閉するようになっている。スイッチ１２１、および１３１の閉鎖は、コマンド回路（図示せず）によって制御される。コマンド回路によって印加されるコマンド信号が存在しない場合には、スイッチ１２１、および１３１は、故障の場合に、それぞれのモジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３に対する自動分離機能のために、開放位置に維持される。スイッチ１２２と１３２は、モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３の各端子間の電圧により、デフォルトで閉鎖するように制御される。従って、モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３の端子間に存在する通常の電圧によって、スイッチ１２２および１３２は、閉鎖状態に維持される。これにより、誤動作の場合には、モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３は、確実に短絡される。スイッチ１２２および１３２の開放は、コマンド回路によって、能動的にコマンドされ、各モジュールの電圧が、それぞれの極の間に印加され、前記モジュールは、別のモジュールと直列に接続される。
【００６６】
図示の構成では、モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３が誤作動していない場合には、モジュールＭｏｄ２およびＭｏｄ３は、スイッチ１２１、１３１の閉鎖、およびスイッチ１２２、１３２の開放によって、直列に接続されることになる。
【００６７】
変換器３２は、接続ノードと極Ｐ１との間に接続されたインダクタンス３２３を備えている。ノーマリーオープンスイッチ１１１は、モジュールＭｏｄ１のカソードと接続ノードとの間に接続されている。ノーマリークローズスイッチ１１２は、モジュールＭｏｄ１のアノードと接続ノードとの間に接続されている。スイッチ１１１、および１１２は、コマンド回路（図示せず）によって制御される。ダイオード３２４は、極Ｐ１とモジュールＭｏｄ１（極Ｐ２に接続されている）のアノードとの間に接続されている。キャパシタ３２７は、ダイオード３２４と並列に接続されていると有利である。キャパシタ３２７によって、変換器３２の出力電圧のフィルタリングを行うことができる。ダイオード３２４によって、電池４による強い負電圧の発生を防止することができる。従って、キャパシタ３２７の寸法は、変換器３２の出力電圧のみによって決定することができる。
【００６８】
コマンド回路により、スイッチ１１１に対するデューティー比αが定められる。コマンド回路は、スイッチ１１２に対するデューティー比を、（１−α）と定める。コマンド回路は、公知の要領で、スイッチ開１１１を開状態に、また同時にスイッチ１１２を閉状態に、およびその逆に、維持する。
【００６９】
同じ型（直列接続する同数のアキュムレータ、並列接続する同数の分岐、同じ型のアキュムレータ）のモジュールＭｏｄ１、Ｍｏｄ２、およびＭｏｄ３を使用することにより、トランジスタ１１１、１２１、および１３１、および、トランジスタ１１２、１２２、および１３２を使用することができる。スイッチ１１１、１２１、１３１、１１２、１２２、および１３２は、ＭＯＳＦＥＴ型トランジスタであってもよい。これらのトランジスタは、比較的低い費用で、適切な定格のものとすることができる。トランジスタ１１１、１２１、１３１、１１２、１２２、および１３２は、ｎＭＯＳ型であってもよい。
【００７０】
１１個のモジュールが直列に接続されたシステム７を例として考えてみる。このシステム７は、１つのモジュールを内蔵する調節装置を有し、各モジュールは、８個のリチウムイオンリン酸鉄セルを備えている。各モジュールは、定格電圧２６．４Ｖ（リチウムイオンリン酸鉄型のリチウムイオンセルの定格電圧を３．３Ｖとする）を生成すると考えられ、これにより、システムの定格電圧は、３１７Ｖになる。セル電圧の最小値を２．５Ｖとするならば、システム７の最小電圧は、２４０Ｖになる。従って、充電状態および放電状態にあるシステムの間の電圧差は、７７Ｖ、または電圧調節装置の中に組み入れられているモジュールの電圧の２．９倍になる。従って、関連するモジュールにおける電圧昇圧比が最大４である電圧昇圧型変換器は、動作電圧における差異を解消するのに適している。実際、半導体表面（ＭＯＦＥＴトランジスタの製造に使用される）を効率よく使用するためには、電圧昇圧変換器に対する昇圧比４は、最適な値と考えられる。更に高い昇圧比に対しては、変成器に基づく変換器が好適であると考えられる。
【００７１】
利用可能な電気機械ＤＣ回路切断器は、最大遮断容量が１００ｋＡである。極めて高い定格容量を有するシステム構成では、並列に配置されたリチウムイオン電池は、それらの非常に低い内部抵抗ゆえに、実質的に、より高い短絡電流を生成する可能性がある。
【００７２】
従って、短絡電流の安全な開放を確保するためには、電池内を流れる短絡電流が、電池と直列に配置された回路遮断器の許容値より低い値に保持されることが不可欠である。
更に、配電システムにおける選択性を維持しながら様々な構成要素を保護するためには、短絡電流は、迅速かつ確実に開放されなければならない。
【００７３】
電気負荷が、異なった電流定格の複数の回路切断器を有するツリー・ネットワークで構成されている配電システムを含む場合には、異なる定格電流レベルの管理は、それぞれの回路切断器の規格に関わってくる問題であり、これは、特に繊細な配慮を必要とする問題である。サービスの継続性を確保するためには、システムの欠陥部分に関連する回路切断器だけを開放にする必要がある。動作不良を起こしていない設備部分の作動を継続させるためには、上流遮断器は、開放されてはならない。
【００７４】
図１２および図１３は、この問題を解決するようになっている第１の実施形態を示す。これらの実施形態においては、変換器３２は、直列に接続された２つのスイッチ３２１および３２２（ノーマリーオープン型スイッチが望ましい）を内蔵しており、これらの２つのスイッチは、コマンド回路によって制御され、ＭＯＳトランジスタを備えている。変換器３２はまた、スイッチ３２１と３２２との間の接続ノードに接続されたアキュムレータ３１の端子を備えている。図３に示されている変換器の場合のように、変換器によって供給される出力電圧は、スイッチ３２１のデューティー比αによって定められる。
【００７５】
図１１は、スイッチ３２１および３２２に対する構成の１つの例を示す。スイッチ３２１および３２２は、それぞれ、トランジスタ３８１（この場合には、ＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、このトランジスタの並列寄生ダイオードは、符号３８２で示されている）を備えている。
【００７６】
図１２に示す例では、変換器３２は、インダクタンス３７４を備えている。インダクタンス３７４は、制御スイッチ３７６（ノーマリークローズ型であることが望ましい）を介して、接続ノードと出力端子Ｐとの間に接続されている。制御スイッチ３７６は、第１に、トランジスタ３７１（この場合には、バイポーラトランジスタ、またはＩＧＢＴ）と、逆並列接続されたダイオード３７０とを備えている。インダクタンス３７４の寸法は、インダクタンスが、短絡電流に対して飽和しないか、または、低い値の調節電流に対しては少しだけ飽和を示し、さらに、少しの飽和が生じた後には、短絡電流に対して、更に少しだけ飽和するというようになっている。
【００７７】
変換器３２は、フリーホイールダイオード３７３を備えている。フリーホイールダイオード３７３のアノードは、出力端子Ｎに接続され、フリーホイールダイオード３７３のカソードは、インダクタンス３７４とスイッチ３７６を接続しているノードに接続されている。変換器３２はまた、電流プローブ３７２を備え、スイッチ３７６またはインダクタンス３７４に流れる電流を測定する。
【００７８】
通常の条件下では、スイッチ３７６は、閉じたままになっており、従って、動作は、図３における変換器３２に対して説明した場合と同じである。スイッチ３２１および３２２の規格は、これらのスイッチの端子における電圧がアキュムレータ３１の電圧だけに対応しているので、図３における変換器３２と変わらないと考えられる。
【００７９】
短絡状態では、コマンド回路は、プローブ３７２によって、電流の上昇を検出する。その後、コマンド回路は、短絡モードに切り替わる。従って、コマンド回路は、パルス幅変調によってトランジスタ３７１を制御し、端子Ｐに供給される電流を調節する。トランジスタ３７１の開放段階の間は、フリーホイールダイオード３７３は導電性であると考えられる。回路切断器３７５に流れる電流は、例えば、コマンド回路によって、回路切断器３７５の遮断容量よりも低いレベルに維持される。短絡電流制限機能を実現するために使用されるこの型のスイッチ３７６の構成は、特に簡単であり、ダイオード３７３およびスイッチ３７６の定格が、端子ＰとＮとの間の電位差を受け入れるのに十分であることが要求されるだけである。
【００８０】
この型の変換器３２は、比較的低い散逸損失で、この機能を実行することができる。第１に、低電圧スイッチ３２１、および３２２の損失は、比較的低い。第２に、スイッチ３７６は、閉じられたままになっており、スイッチ３７６が閉状態にあり、フリーホイールダイオード３７３が非導通状態にあるという公称条件下では、スイッチ３７６における損失は、比較的低い。
【００８１】
公称条件下での実際の場合の損失の計算に対する１つの例を考えてみる。最初に、４００〜４０ｋＷ級（従って、定格電流は１００Ａ）の１次電圧源４を仮定する。１次電圧源４は、直列に接続された約１０個の４ｋＷモジュールを備えている。１つの４ｋＷモジュールを、アキュムレータ３１として使用する。４ｋＷ定格の変換器３２の推定効率を約９０％とすると、変換器３２の損失は、４００Ｗ程度になる。この場合には、スイッチ３７６は、トランジスタ３７１およびダイオード３７０の代わりに、１つのＩＧＢＴを搭載している。公称条件下でのスイッチ３７６の損失は、２００Ｗ（ＩＧＢＴの場合は典型的に、１００Ａで２Ｖ）程度であると考えられる。従って、公称条件下での損失は、６００Ｗになる。
【００８２】
比較すると、４０ｋＷ定格の従来技術における変換器の効率は、９５％と推定され、この値に対する損失は、２ｋＷになる。
【００８３】
スイッチ３７６の選択は、１次電圧源４の定格電流レベルによって決められると有利である。具体的には、大容量の電流供給を必要としない１次電圧源に対しては、使用するＩＧＢＴに対して、定格を大きくしたＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用することが望ましい。そのようにすれすれば、このトランジスタは、一定の電圧降下を示す。
【００８４】
この型の変換器３２はまた、端子ＰおよびＮに接続されたインバータの中のキャパシタの事前充電に対するオプションも提供する。このインバータでは、事前充電段階で、スイッチ３７６と、スイッチングモードにあるフリーホイールダイオード３７３とを使用する。
【００８５】
図１１および図１２に示す例では、ダイオード３７０および３８２とは、同じ方向に配向されている。
【００８６】
図１３に示す実施形態によって、端子ＰおよびＮから生じる可能性がある電流を遮断することができる。この電流は、例えば、充電器から生成される充電電流である。この目的のために、この場合のスイッチ３７６は、逆並列に配置された内部ダイオードを有する２つのトランジスタ３７１ａ、および３７１ｂ（この場合には、ＭＯＳＦＥＴトランジスタである）を備えている。これらのトランジスタは、ヘッドツーテールに直列に接続されている。トランジスタ３７１ｂによって、１次電圧源４の間にどのような電圧差があっても、１次電圧源４の間に流れる電流を遮断することができる。しかしながら、この追加的安全確保の機能は、公称条件下で、より高い損失を伴う。この型のスイッチ３７６は、１次電圧源４に供給される電気負荷のエネルギーを、選択的に回収するために使用されるのが有利である。
【００８７】
図１４および図１５は、図１３におけるスイッチ３７６の、単純化した２つの実施形態を示す。図１４に示す例においては、トランジスタ３７１ｂは、ダイオード３７７に置き換えられ、トランジスタ３７１ａは、バイポーラトランジスタまたはＩＧＢＴ３７１に置き換えられている。図１５に示す例においては、トランジスタ３７１ｂは、ダイオード３７７に置き換えられ、トランジスタ３７８は、トランジスタ３７１ａと同一である。これらの実施形態においては、電気負荷からの１次電圧源４の再充電は不可能であるが、簡単な構成になっている。
【００８８】
図１６は、図１２および図１３を参照して、電力供給を受ける電気負荷の観点から描いた、変換器の動作の電圧／電流特性を示す。第１の動作ゾーンＺ１は、１次電圧源４の公称動作に対応している。従って、スイッチ３２１および３２２は、パルス幅変調によって制御され、スイッチ３７６は、閉状態に維持される。第２の動作ゾーンＺ２は、定電流の過渡状態に対応し、ここでは、電圧は、例えば、端子ＰおよびＮの間に接続されたインバータの中のキャパシタの充電に対して、変化する。従って、スイッチ３７６は、パルス幅変調によって制御される。第３の動作ゾーンＺ３は、回路短絡の条件に対応しており、この場合には、電圧は、実質的にゼロであり、放電電流は、限定される。従って、スイッチ３７６は、パルス幅変調によって制御される。
【００８９】
以上本発明を、電気化学アキュムレータ型の電気化学セルを参照して説明してきたが、本発明は、燃料電池型等の、他の電気化学セルに対しても、適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  車両
２  ＤＣ電圧源
３  電圧調節装置
３Ａ、３Ｂ  電圧調節装置
４  １次ＤＣ電圧源
４Ａ、４Ｂ  電池
６  監視回路
７  システム
１２  電源電池
１３  保護回路
１４  
１５  電力結合回路
１６  インバータ
１７  電気モータ
１８  コマンド回路
１９  結合解除キャパシタ
３１  ２次ＤＣ電圧源
３２  ＤＣ／ＤＣ変換器、電圧調節器
３５Ａ、３５Ｂ  ３６Ａ、３６Ｂ  接触器  
４１  電気化学アキュムレータ電池
１１１、１１２、１２１、１２２、１３１、１３２  スイッチ
１２１  電気化学アキュムレータ
１３１、１３２  ヒューズ
１３３、１３４  遮断器
１５１、１５２  スイッチ
１９１  電源電池
３２１、３２２  スイッチ
３２３  インダクタンス
３２４、３２５、３２６  ダイオード
３２７  キャパシタ
３３１、３３２  ３３３  ３３４  スイッチ
３３５  インダクタンス
３４１、３４２、３４３、３４４  スイッチ
３４５、３４６  インダクタンス
３７０  ダイオード
３７１、３７１ａ、３７１ｂ  トランジスタ
３７２  電流プローブ
３７３  フリーホイールダイオード
３７４  インダクタンス
３７５  回路遮断器
３７６  制御スイッチ
３７７  ダイオード
３７８  トランジスタ
３８１  トランジスタ
３８２  並列寄生ダイオード
【図１】
2014533920.tif 000003
【図２】
2014533920.tif 000004
【図３】
2014533920.tif 000005
【図４】
2014533920.tif 000006
【図５】
2014533920.tif 000007
【図６】
2014533920.tif 000008
【図７】
2014533920.tif 000009
【図８】
2014533920.tif 000010
【図９】
2014533920.tif 000011
【図１０】
2014533920.tif 000012
【図１１】
2014533920.tif 000013
【図１２】
2014533920.tif 000014
【図１３】
2014533920.tif 000015
【図１４】
2014533920.tif 000016
【図１５】
2014533920.tif 000017
【図１６】
2014533920.tif 000018
【国際調査報告】
2014533920.tif 000019
2014533920.tif 000020
2014533920.tif 000021
2014533920.tif 000022