(57)【要約】  電気ネットワークによって少なくとも１つの電気エネルギー蓄積ユニット（４）を充電するための電気回路（５）であって、電磁誘導によってエネルギーを交換するために電気ネットワークの誘導セルと相互作用するように構成される誘導セル（６）と、誘導セル（６）の下流側に配置されるとともに、そのプラス出力端子（１７）およびマイナス出力端子（２０）がそれぞれＤＣバス（１９）の導体（１８，２１）に接続される整流器（１３）と、ＤＣバス（１９）の２つの導体（１８，２１）間に装着されるコンデンサ（２２）と、給電ステージ（２５）であって、そのプラス入力端子（２６）およびマイナス入力端子（２７）がそれぞれＤＣバス（１９）の導体（１８，２１）のうちの一方に接続されるとともに、そのプラス入力端子（２６）とそのマイナス入力端子（２７）との間のＤＣ電圧の値を電気エネルギー蓄積ユニット（４）に適合させるように構成され、最大で２つの電圧変換器を備える給電ステージ（２５）と、電気エネルギー蓄積ユニット（４）とを備える電気回路（５）。
2015513886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ネットワーク（２）によって少なくとも１つの電気エネルギー蓄積ユニット（４）を充電するための電気回路（５）であって、
−  電磁誘導によってエネルギーを交換するために前記電気ネットワーク（２）の誘導セル（８）と相互作用するように構成される誘導セル（６）と、
−  前記誘導セル（６）の下流側に配置されるとともに、そのプラス出力端子（１７）およびマイナス出力端子（２０）がそれぞれＤＣバス（１９）の１つの導体（１８，２１）に連結される整流器（１３）と、
−  前記ＤＣバス（１９）の前記２つの導体（１８，２１）間に接続されるコンデンサ（２２）と、
−  給電ステージ（２５）であって、そのプラス入力端子（２６）およびマイナス入力端子（２７）がそれぞれ前記ＤＣバス（１９）の前記導体のうちの一方（１８，２１）に連結されるとともに、その前記プラス入力端子（２６）とその前記マイナス入力端子（２７）との間のＤＣ電圧の値を前記電気エネルギー蓄積ユニット（４）に整合させるように構成され、最大で２つの電圧変換器（２８，２９）を備える給電ステージ（２５）と、
−  前記電気エネルギー蓄積ユニット（４）と
を備える電気回路（５）。
【請求項２】
前記整流器（１３）は、その周波数が１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであるＡＣ電圧を整流するように構成される電子スイッチ（１５）を備える請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記コンデンサ（２２）の端子間の電圧は、前記給電ステージ（２５）の前記入力端子（２６，２７）間の電圧と、前記整流器（１３）の前記出力端子（１７，２０）間の電圧とに等しい請求項１または請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記電気エネルギー蓄積ユニット（４）は、２８０Ｖ〜３５０Ｖ、特に３３０Ｖである公称電圧を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項５】
前記給電ステージ（２５）がＤＣ／ＤＣ電圧変換器である請求項１から４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項６】
前記給電ステージ（２５）は、更なるインバータ（２８）と更なる整流器（２９）との直列の組み合わせによって形成される請求項１から４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項７】
前記整流器（１３）の上流側で前記誘導セル（６）と並列に接続されるコネクタを備え、前記コネクタは、前記電気ネットワーク（２）の更なるコネクタに接続されるように構成される請求項１から６のいずれか一項に記載の回路。
【請求項８】
前記整流器（１３）の前記電子スイッチ（１５）は、その周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度であるＡＣ電圧を整流するように構成される請求項７に記載の回路。
【請求項９】
コネクタおよび別の整流器（３１）を備え、前記コネクタがこの他の整流器（３１）の入力に接続され、前記整流器（３１）の出力は、前記誘導セル（６）の下流側にある前記整流器（１３）の出力と並列に接続される請求項１から６のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１０】
前記他の電流器（３１）は、その周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度である電圧を整流するように構成される電子スイッチを備える請求項９に記載の回路。
【請求項１１】
前記コネクタおよび前記誘導セル（６）のうちのいずれが前記電気ネットワーク（２）からエネルギーを受けるのかを検出するとともに、前記電気ネットワーク（２）から前記電気エネルギー蓄積ユニット（４）を充電するために前記コネクタまたは前記誘導セル（６）のうちの給電される方を前記電気回路（５）の残りの部分に連結するように構成される充電モード選択ユニット（３３）を備える請求項７から１０のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載の充電モード選択ユニット（３３）を備える電気回路（５）を使用して電気ネットワーク（２）によって電気エネルギー蓄積ユニット（４）を充電するための方法であって、
−  前記誘導セル（６）および前記コネクタのうちの一方が前記電気ネットワーク（２）により給電されることが検出され、
−  前記誘導セル（６）および前記コネクタのうちの前記ネットワーク（２）によって給電される方が前記電気回路（５）の残りに連結され、前記電気回路（５）の電子スイッチは、前記電気ネットワーク（２）から前記電気エネルギー蓄積ユニット（４）を充電するように制御される、
方法。
【請求項１３】
電気充電ステーション（３）によって車両（１）を特定するための方法であって、前記電気充電ステーション（３）は、
−  誘導セル（８）と、
−  データをやりとりするためのシステムと
を備え、
前記車両（１）は、
−  電気エネルギー蓄積ユニット（４）と、
−  電磁誘導によってエネルギーを交換するために前記充電ステーション（３）の前記誘導セル（８）と相互作用するように構成される誘導セル（６）と、
−  データをやりとりするためのシステムと、
を備える方法において、
前記誘導セル（６，８）間での電磁誘導によるエネルギーの交換の前に、前記車両を特定するために前記ステーション（３）と前記車両（１）との間でデータのやりとりが行われる、方法。
【請求項１４】
充電ステーション（３）に対する車両（１）の位置決めを支援するための方法であって、前記車両（１）は、電磁誘導によって電気エネルギー蓄積ユニット（４）を充電するための電気回路（５）を備え、前記回路（５）は、電磁誘導によってエネルギーを交換するために前記ステーション（３）の誘導セル（８）と相互作用するように構成される誘導セル（６）を備える方法において、
前記車両（１）のユーザには、前記充電ステーション（３）の前記誘導セル（８）に対する前記電気回路（５）の前記誘導セル（６）の位置を表す情報の項目が与えられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ネットワークによって少なくとも１つの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための電気回路に関する。
【０００２】
本発明は、特に、電磁誘導による電気エネルギー蓄積ユニットの充電に適用されるが、これに限定されない。この電気エネルギー蓄積ユニットは、車両を駆動させる電気モータに給電することができる。
【背景技術】
【０００３】
電磁誘導によって車両バッテリーを充電することが既知のやり方である。図１は、電磁誘導によって充電するための既知の回路１００を示す。この回路１００は、その周波数が例えば５０Ｈｚまたは６０ＨｚであるＡＣ電圧を供給する電気ネットワーク１０１から電磁誘導によってエネルギーを受けるように構成される。電磁誘導によるこの充電を果たすために、ネットワーク１０１の電圧は、整流器１０２によって整流された後、インバータ１０３によって１４０ｋＨｚにほぼ等しい周波数のＡＣ電圧へと変換される。その後、インバータ１０３の出力電圧は、誘導セル１０４、この場合にはアンテナに給電し、また、電気ネットワーク１０１によるこのセル１０４の給電は、電磁場を生成する。
【０００４】
回路１００は、誘導セル１０５、例えばコイルを備え、また、この誘導セル１０５がセル１０４により生成される磁場に晒されると、１４０ｋＨｚにほぼ等しい周波数のＡＣ電圧がセル１０５の端子間に誘導される。このＡＣ電圧は、整流器１０６によって整流された後、整流器１０６の出力電圧を電気ネットワーク１０１の周波数にほぼ等しい周波数のＡＣ電圧へと変換するインバータ１０７に印加される。その後、この電圧は、随意的にフィルタ１０８を通った後、従来の充電回路１０９の入力で受けられる。この充電回路１０９は、通常は、接続ポイントを介して電気ネットワーク１０１に接続されるように構成される。したがって、整流器１０６およびインバータ１０７は、従来の有線充電回路１０９の上流側に配置される付加的なステージを形成する。
【０００５】
このように、従来技術の回路１００は、電気ネットワーク１０１により有線態様で伝えられる電気信号と同じ特徴を有する電気信号を車両の内側で再現しようとする。
【０００６】
そのような回路１００を用いると、従来の有線充電回路１０９の電圧変換器に加えて、誘導セル１０５の下流側に２つの更なる電圧変換器、すなわち、整流器１０６およびインバータ１０７を車両に搭載しなければならない。車両に搭載される変換器のこの数の多さは、コストおよび体積に関してマイナスの結果をもたらす。更に、これらの電圧変換器のそれぞれは、特定量の過熱をもたらす可能性があり、したがって、車両における電圧変換器の数の多さが加熱に関して問題を引き起こす可能性があり、そのため、効率に関して問題を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記欠点の全てあるいは一部を改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的はこの必要性を満たすことであり、これは、本発明の態様のうちの１つによれば、電気ネットワークによって少なくとも１つの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための電気回路であって、
−  電磁誘導によってエネルギーを交換するために電気ネットワークの誘導セルと相互作用するように構成される誘導セルと、
−  誘導セルの下流側に配置されるとともに、そのプラス出力端子およびマイナス出力端子がそれぞれＤＣバスの１つの導体に連結される整流器と、
−  ＤＣバスの２つの導体間に接続されるコンデンサと、
−  給電ステージであって、そのプラス入力端子およびマイナス入力端子がそれぞれＤＣバスの導体のうちの一方に連結されるとともに、そのプラス入力端子とそのマイナス入力端子との間のＤＣ電圧の値を電気エネルギー蓄積ユニットに整合させるように構成され、最大で２つの電圧変換器を備える給電ステージと、
−  電気エネルギー蓄積ユニットと
を備える電気回路を使用して達成される。
【０００９】
上記回路によれば、誘導セルの端子間に誘導されるＡＣ電圧を電気エネルギー蓄積ユニットに充電するＤＣ電圧へと変換するには、最大で３つの電圧変換器、すなわち、整流器と、給電ステージの最大で２つの電圧変換器とを必要とする。
【００１０】
上記本発明の態様は、従来の有線充電回路を改善すること、および、図１に関連して説明した例とは異なり、この改善された回路を電気ネットワークと電気エネルギー蓄積ユニットとの間で使用することにあり、従来の充電回路の上流側に更なるステージが必要とされる。
【００１１】
したがって、誘導セルと電気エネルギー蓄積ユニットとの間に少なくとも４つの電圧変換器が必要とされる図１に係る回路に関連する変換器の数を減らすことができ、それにより、コストおよび／または体積および／または過熱に関して利点を得ることができる。
【００１２】
以下の本文において、用語「電気ネットワーク」は、オペレータによって管理されかつ共同体、地域、１つ以上の州にわたって展開される産業電気ネットワーク、または、ローカルおよび／または独立ネットワーク、特にプライベートネットワークを意味する。
【００１３】
電気エネルギー蓄積ユニットは、例えば、１つのバッテリー、あるいは、直列または並列に接続される幾つかのバッテリー、あるいは、直列のバッテリーの幾つかの平行なアームであり、また、この電気エネルギー蓄積ユニットの端子間の公称電圧は、２８０Ｖ〜３５０Ｖとなり得、特に３３０Ｖ程度である。一変形では、例えば超コンデンサを使用できる。バッテリーまたは超コンデンサ以外の要素を使用することができる。
【００１４】
誘導セルは、例えば、それが磁場に晒されるときにその端子間に１００ｋＨｚ〜１８０ｋＨｚ、特に１４０ｋＨｚ程度の周波数のＡＣ電圧が生成されるように構成される。このセルは共振器セルであってもよい。そのような磁場は、電磁適合性および高調波汚染に関する要件を順守する電磁誘導によるエネルギーの伝達を可能にする。
【００１５】
整流器は、その周波数が１００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、例えば１４０ｋＨｚであるＡＣ電圧を整流するように構成される電子スイッチを備えることができる。これらの電子スイッチは、制御可能であってもよく、特にトランジスタ、例えば電界効果トランジスタであってもよく、あるいは、これらの電子スイッチは、制御不可能であってもよく、例えばダイオードであってもよい。これらのスイッチは、整流されるべき電圧の周波数に等しい周波数で通常のスイッチングによって動作できる。これらの電子スイッチが制御可能であるときには、それらのスイッチは、整流されるべき電圧の周波数の値の２倍に等しい周波数でスイッチングされるように制御され得る。
【００１６】
コンデンサの端子間の電圧は、給電ステージの入力端子間の電圧と、整流器の出力端子間の電圧とに等しくなり得る。すなわち、コンデンサは、整流器の出力と給電ステージの入力とに直接に連結され得る。
【００１７】
本発明の例示的な実施によれば、給電ステージがＤＣ／ＤＣ電圧変換器によって形成される。この例では、２つの電圧変換器だけが誘導セルと電気エネルギー蓄積ユニットとの間に介挿される。
【００１８】
本発明の別の例示的な実装によれば、給電ステージは、更なるインバータと更なる整流器との直列の組み合わせによって形成される。この例では、３つの電圧変換器が誘導セルと電気エネルギー蓄積ユニットとの間に介挿される。
【００１９】
言及してきた本発明の２つの例示的な実施において、給電ステージの電圧変換器は、制御可能な電子スイッチ、例えばトランジスタ、特に電界効果トランジスタを備えることができる。
【００２０】
電気回路は、専ら、電磁誘導によって電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために設けられ得る。
【００２１】
電子スイッチのスイッチング周波数における高い値に起因して、放熱手段を設けることができる。そのような手段は、例えば、自然対流または強制対流による冷却を可能にする手段である。熱交換器などの空気冷却式または水冷却式ヒートシンクを使用できる。
【００２２】
また、本発明は、充電回路が電磁誘導によって、または有線接続ポイントによって、すなわち、異なる充電モードにしたがって電気エネルギー蓄積ユニットの充電を可能にするように構成されるケースも網羅する。
【００２３】
このケースにおいて、電気回路は、整流器の上流側で誘導セルと並列に接続されるコネクタを備え、前記コネクタは、電気ネットワークにおける相補的タイプのコネクタに接続されるように構成される。
【００２４】
この場合、整流器の電子スイッチは、その周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度であるＡＣ電圧を整流するように構成され得る。この場合、電子スイッチは、整流されるべき電圧の周波数に等しい周波数で通常のスイッチングによって動作し得る。電子スイッチが制御可能であるときには、それらのスイッチは、整流されるべき電圧の周波数の値の少なくとも２倍に等しい周波数でスイッチングするように制御され得る。
【００２５】
この場合、このケースでは誘導セルの端子間に誘導された電圧を整流することにも関与する整流器のこれらのスイッチは、５０Ｈｚと３６０ｋＨｚとの間のスイッチング周波数の動作範囲を有することができ、この範囲のスイッチング周波数値により、電子スイッチは、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度の周波数を伴うＡＣ信号における場合と同様の満足できる整流を１４０ｋＨｚ程度の周波数を伴うＡＣ信号に与えることができる。この例によれば、従来の有線充電回路の一般的な構造が保たれるが、この回路の特定の構成要素、例えばコンデンサの上流側の整流器の電子スイッチが変更される。
【００２６】
一変形において、電気回路が電気ネットワークからの有線充電をもたらすこともできる可能性は、前記ネットワークと低周波整流器とに接続されるように構成されるコネクタを使用して得られ、該コネクタは、低周波整流器の入力に接続され、この低周波整流器の出力は、誘導セルの下流側の整流器の出力と並列に接続され、この場合、誘導セルの下流側の整流器は高周波整流器と呼ばれる。
【００２７】
低周波整流器は、その周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度である電圧を整流するように構成される電子スイッチを備えることができる。
【００２８】
この変形例では、２つの整流器、すなわち、その電子スイッチが特に１００ｋＨｚ〜１８０ｋＨｚの周波数を伴う電圧を整流するように選択される高周波整流器と、その電子スイッチが、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度の周波数を伴う電圧を整流するように選択される低周波整流器とがコンデンサの上流側で並列に接続される。
【００２９】
しかしながら、用語「高周波」および「低周波」はそれぞれ、上記周波数値に限定されてはならない。
【００３０】
低周波整流器のスイッチの制御は、いわゆる「力率修正器（Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ：ＰＦＣ）」機能を与えるように行われ得る。
【００３１】
この変形において、各整流器は、それが整流しなければならない電圧に整合され、また、各整流器は最適に動作できる。この場合、従来の充電回路の構成要素は変更されないが、電磁誘導による充電に専用の部品が従来の有線充電回路に加えられる。
【００３２】
電気回路は、電気ネットワークから電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、コネクタおよび誘導セルのうちのいずれが電気ネットワークからエネルギーを受けるのかを検出するとともに、コネクタおよび誘導セルのうちの給電される方を電気回路の残りの部分に連結するように構成される充電モード選択ユニットを備えることができる。この充電モード選択ユニットを充電用の電気回路の残りの部分から遠隔にすることができる。
【００３３】
電気回路は、回路の電子スイッチのための制御ユニットを備えることができる。この制御ユニットは、電気エネルギー蓄積ユニットが適切な値の電圧を受けているようにすることを可能にし得る。制御ユニットは、例えば、充電を行うために整流器および／または給電ステージのうちの一方の電子スイッチを制御できる。随意的に、電子スイッチのこの制御は、バッテリーの充電の状態に応じて行われ得る。
【００３４】
電気ネットワークは、多相、特に三相ネットワークであってもよく、あるいは、単相ネットワークであってもよい。
【００３５】
本発明の別の主題は、本発明の別の態様によれば、電気ネットワークによって少なくとも１つの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための電気回路であって、
−  電磁誘導によってエネルギーを交換するために電気ネットワークの誘導セルと相互作用するように構成される誘導セル、および、誘導セルの下流側に配置されるとともにそのプラス出力端子およびマイナス出力端子がそれぞれＤＣバスの１つの導体に連結される高周波整流器と、
−  電気ネットワークの更なるコネクタに接続されるように構成されるコネクタ、および、前記コネクタの下流側に配置されるとともにそのプラス出力端子が高周波整流器のプラス出力端子に連結され、かつそのマイナス出力端子が高周波整流器のマイナス出力端子に連結される低周波整流器と、
−  ＤＣバスの２つの導体間に接続されるコンデンサと、
−  給電ステージであって、そのプラス入力端子およびマイナス入力端子がそれぞれＤＣバスの導体のうちの一方に連結されるとともに、そのプラス入力端子とそのマイナス入力端子との間のＤＣ電圧の値を電気エネルギー蓄積ユニットに整合させるように構成される給電ステージと、
−  電気エネルギー蓄積ユニットと
を備える電気回路である。
【００３６】
本発明の別の主題は、本発明の別の態様によれば、上記に開示された充電モード選択ユニットを備える電気回路を使用して電気ネットワークによって電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための方法であって、
−  誘導セルおよびコネクタのうちの一方がネットワークにより給電されることが検出され、
−  誘導セルおよびコネクタのうちのネットワークによって給電される方が電気回路の残りに連結され、この電気回路の電子スイッチは、電気ネットワークから電気エネルギー蓄積ユニットを充電するように制御される
方法である。
【００３７】
本発明の別の主題は、本発明の別の態様によれば、電気充電ステーションによって車両を特定するための方法であって、電気充電ステーションは、
−  誘導セルと、
−  データをやりとりするためのシステムと
を備え、
車両は、
−  電気エネルギー蓄積ユニットと、
−  電磁誘導によってエネルギーを交換するために充電ステーションの誘導セルと相互作用するように構成される誘導セルと、
−  データをやりとりするためのシステムと
を備える方法において、
前記誘導セル間での電磁誘導によるエネルギーの交換の前に、車両を特定するためにステーションと車両との間でデータのやりとりが行われる
方法である。
【００３８】
データのこのやりとりの終わりに、車両の電気エネルギー蓄積ユニットの充電を許容できる。
【００３９】
データのやりとりの際に、車両ユーザまたは車両の識別子を充電ステーションへ伝えることができ、また、この識別子に応じて、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためのエネルギーのステーションによる電磁誘導での送り出しを許容することができる。
【００４０】
また、やりとりされる情報は、電気エネルギー蓄積ユニットの充電のレベルおよび／またはこの電気エネルギー蓄積ユニットの公称電圧に関係し得るため、このやりとりは、充電ステーションが電気充電回路へ送り出さなければならないエネルギースループットを決定することを可能にし得る。
【００４１】
車両と充電ステーションとの間でのデータの交換を無線周波数によって行うことができ、充電ステーションの交換システムおよび車両の交換システムにおいてはＲＦＩＤ技術が特に実装されている。
【００４２】
したがって、やりとりされるデータは、充電ステーションと車両との間のエネルギーの交換および／またはこの充電の請求書作成を自動化することを可能にし得る。
【００４３】
車両と充電ステーションとの間のデータのやりとりに加えて、充電ステーションと車両またはユーザのコンピュータ端末との間でデータのやりとりを行うことができる。データのこのやりとりは、無線周波数によって、または、通信ネットワーク、特に電話またはインターネットを使用して行うことができる。このデータは、進行中の車両の充電に関連することができ、また、以下の情報項目、すなわち、電気エネルギー蓄積ユニットの充電のレベル、残りの充電時間、充電のレベルに応じた車両の自走距離ｋｍ、あるいは、既に行われた充電のコストのうちの少なくとも１つを示す。
【００４４】
電磁誘導による電気エネルギー蓄積ユニットの充電中、コンピュータ端末と充電ステーションとの間で、他の情報、例えば電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために使用されたエネルギーに関する請求書作成に関連するデータをやりとりすることができる。
【００４５】
また、電磁誘導による充電中に、コンピュータ端末は、車両と通信して、この車両の構成要素の事前調整機能を起動させる、例えば、窓を除氷するためのシステム、シートを加熱するためのシステム、エンジンを加熱するためのシステム、あるいは、車室の冷暖房のためのシステムを起動させることができる。
【００４６】
本発明の別の主題は、本発明の別の態様によれば、電気エネルギー充電ステーションに対する車両の位置決めを支援するための方法であって、車両が、電磁誘導によって電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための電気回路を備え、前記回路が、電磁誘導によってエネルギーを交換するために前記ステーションの誘導セルと相互作用するように構成される誘導セルを備える方法において、
車両のユーザには、充電ステーションの誘導セルに対する回路の誘導セルの位置を表す情報の項目が与えられる、方法である。
【００４７】
充電ステーションの誘導セルに対する回路の誘導セルの位置を表す情報の項目は、充電ステーションの誘導セルに対する回路の誘導セルの前記位置、または、前記位置を反映する情報の項目であってもよい。
【００４８】
前記位置を反映する情報の項目は、電気ネットワークから車両へのエネルギー伝達効率のレベルであってもよい。前記位置を反映する情報の項目は、例えば、充電ステーションの誘導セルの端子間の電圧の値に対する回路の誘導セルの端子間の電圧の値の比率であってもよい。互いに対する誘導セルの位置に起因するこの比率により、車両のユーザは、ステーションに対する車両の最適な位置に対応する最大値を比率が有するように車両を移動させることができる。
【００４９】
一変形において、前記位置を反映する情報の項目は、回路の誘導セル、充電ステーションの誘導セル、および、回路の誘導セルが電気エネルギーを回収できるステーションの誘導セルの周囲の領域を表す二次元マップであってもよい。随意的に、幾つかの異なる領域をこのマップ上で表すことができ、例えば上記比率の値の範囲がこれらの領域のそれぞれと関連付けられる。
【００５０】
充電ステーションの誘導セルに対する回路の誘導セルの位置を表す情報のこの項目は、電磁誘導によって電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために車両が充電ステーション付近で駐車されるときに車両が自動的に駐車できるようにするシステムによって使用することもできる。
【００５１】
一変形では、ＧＰＳタイプのシステムを車両に設けることができ、また、再充電ステーションの座標をこのシステムに入力でき、または予め記憶できる。この場合、ステーションの誘導セルに対する回路の誘導セルの位置を表す情報の項目は、ＧＰＳタイプのシステムにより供給されるナビゲーションデータの形態で表示できる。
【００５２】
上記方法によれば、充電ステーションの誘導セルに対する電気回路の誘導セルの位置を表す情報の項目は、視覚データ項目または可聴データ項目であってもよい。
【００５３】
本発明は、本発明の非限定的な例示的実施の以下の説明を読むとともに、添付図面を検討すると、より良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】既に説明しており、従来技術の車両を充電するための電気回路および充電ステーションの電気的構造を示す。
【図２】本発明の例示的な実施に係る、充電用の電気回路を備える車両および充電ステーションを概略的に示す。
【図３】本発明の例示的な実施に係る、充電ステーションの電気的構造および充電用の電気回路の一部の一例を図１と同様の態様で示す。
【図４】図３における充電用の電気回路を概略的に示す。
【図５】本発明に係る充電用の電気回路の一例の全体が示される図３に対応する。
【図６】電磁誘導有線充電による充電を可能にする図５における電気回路の一変形を示す。
【図７】電磁誘導有線充電による充電を可能にする図５における電気回路の別の変形を示す。
【図８】図６に示される電気回路に組み込まれ得る充電モード選択ユニットの一例を示す。
【図９】図８におけるパイロット操作ユニットの構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図２は、電気充電回路５によって電気エネルギー蓄積ユニット４を充電するために電気ネットワーク２の充電ステーション３と相互作用する車両１を示す。電気ネットワーク２は、単相または多相、例えば三相の特に５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周波数を伴うＡＣ電圧を分配する。
【００５６】
電気エネルギー蓄積ユニット４は、例えば、並列または直列に接続される１つ以上のバッテリーによって、あるいは、直列に接続されるバッテリーを伴う幾つかの平行アームによって形成される。電気エネルギー蓄積ユニット４は、例えば２８０Ｖ〜３５０Ｖ、特に３３０Ｖ程度の公称電圧を有し、また、電気エネルギー蓄積ユニットは、ハイブリット車または電気自動車を駆動させるための電気モータに給電するために使用される。
【００５７】
充電回路５は誘導セル６を備え、この誘導セル６は、それが磁場に晒されるときにＡＣ電圧を生成するように構成される。考慮中の例では、誘導セル６がコイルである。この誘導セル６は、充電ステーション３の誘導セル８と相互作用する。図３に示されるように、充電ステーション３の電気的構造は、図１に示されるそれと同様となり得る。すなわち、充電ステーションの電気的構造は、ネットワーク２の電圧をＤＣ電圧へと変換する整流器１０と、ＤＣ電圧を例えば１００ｋＨｚ〜１８０ｋＨｚの周波数、例えば１４０ｋＨｚ程度の周波数を有するＡＣ電圧へと変換するインバータ１１とを備える。そのような周波数値は、電磁誘導によるエネルギーの伝達に適合される。このエネルギー伝達のための電磁波は、例えばアンテナである誘導セル８によって生成される。
【００５８】
図１と図３とを比較することにより分かるように、本発明の態様のうちの１つは、整流器１０６およびインバータ１０７により形成される付加的なステージを必要とすることなく、従来の有線充電回路１０９を適合させてそれを誘導セル６の出力で直接に使用することにある。
【００５９】
図４は、電気ネットワーク２から電気エネルギー蓄積ユニット４を充電するための充電回路５の一例を概略的に示す。
【００６０】
図示のように、誘導セル６の端子間に誘導される電圧は、電子スイッチ１５を含む整流器１３に印加される。図示の例では、これらのスイッチ１５がダイオードであるが、図示しない変形例では、制御可能なスイッチを整流器１３のために使用できる。これらの電子スイッチ１５は、整流器１３に印加される電圧を整流するように構成され、その電圧の周波数は１００ｋＨｚ〜１８０ｋＨｚとなり得る。随意的に、誘導セル６と整流器１３との間にコンデンサ１６を介挿することができる。コンデンサ１６は、特に、共振での動作を確保するために、誘導セル６と整流器１３の入力との間でインピーダンス整合を行うことができるようにする。
【００６１】
整流器１３のプラス端子１７は、ＤＣバス１９の第１の導体１８に連結され、一方、整流器１３のマイナス端子２０は、ＤＣバス１９の第２の導体２１に連結される。
【００６２】
第１の導体１８と第２の導体２１との間にはコンデンサ２２が接続され、このコンデンサ２２は１５００μＦ〜２５００μＦの静電容量を有することができる。コンデンサ２２は、図示の例では、整流器１３の入力および給電ステージ２５の入力と並列に接続される。この給電ステージ２５は、最大で２つの電圧変換器を備え、コンデンサ２２の端子間のＤＣ電圧の値を電気エネルギー蓄積ユニット４に整合させるように構成される。
【００６３】
給電ステージ２５は、ＤＣバス１９の導体１８に連結されるプラス入力端子２６と、ＤＣバス１９の導体２１に連結されるマイナス入力端子２７とを有することができる。
【００６４】
給電ステージ２５はＤＣ／ＤＣ電圧変換器によって形成され得る。給電ステージは、例えば、直列チョッパまたは並列チョッパであってもよい（それぞれバックコンバータおよびブーストコンバータとも呼ばれる）。
【００６５】
一変形では、図５に示されるように、給電ステージ２５がインバータ２８を備えることができ、該インバータ２８の出力が整流器２９の入力を形成する。この場合、電気エネルギー蓄積ユニット４を充電するための電気回路３は３つの電圧変換器を備えるが、給電ステージ２５がＤＣ／ＤＣ電圧変換器によって形成される場合には、電気回路が２つの電圧変換器のみを備える。
【００６６】
図３〜図５の例において、充電回路５は、電磁誘導によってのみ電気エネルギー蓄積ユニット４の充電を可能にする。しかしながら、本発明は、これらの例に限定されず、以下から分かるように、２つの充電モード間、すなわち、電磁誘導による充電と有線充電との間で切り換えることができるようにする。考慮中の全ての例では、電圧変換器の電子スイッチのパイロット操作を、図示しないパイロット操作ユニットによって行うことができ、パイロット操作ユニットは、例えば１つ以上のマイクロコントローラを備える。
【００６７】
図６における例では、充電モード選択ユニット３３が整流器１３の上流側に配置され、整流器１３の入力がユニット３３の出力に対応するようになっている。図８から分かるように、充電モード選択ユニット３３は、誘導セル６に連結される入力３５と、コネクタに連結される入力３６とを備え、前記コネクタは、電気エネルギー蓄積ユニット４の有線充電をもたらすために電気ネットワーク２の更なるコネクタ、例えばプラグに接続されるように構成される接続ポイントである。図８に示されるように、接地導体３９が充電モード選択ユニット３３を迂回することができる。
【００６８】
車両１の車載ネットワーク４０によって充電モード選択ユニット３３に給電することができ、車載ネットワーク４０は、ユニット３３のための電力供給および制御供給としての役目を果たす、例えば１２Ｖ程度の電圧を供給する。ユニット３３の詳細な例示的実施が図９に示される。
【００６９】
図示のように、充電モード選択ユニット３３は複数のセル４２を備えることができる。セル４２を対にすることができ、１つの同じ対４３の２つのセルが充電モード選択ユニット３３の１つの同じ出力に連結されるが、対４３のセルのうちの一方が誘導セル６に連結されるその入力を有し、また、前記対のセルのうちの他方がコネクタに連結されるその入力を有する。
【００７０】
各セル４２は２つの電気配線４６，４７を備えることができ、各電気配線は、セル４２の入力および出力をそれぞれ形成する２つの端部間で延びる。各配線の端部間にスイッチ４８を配置することができる。また、各セル４２はコイル４９を含み、該コイルは、それが給電されると、セルのスイッチ４８の位置を変更する。したがって、各セル４２は、電気機械式リレーを形成できるとともに、少なくとも３２Ａの電流を運ぶことができる。
【００７１】
充電モード選択ユニット３３は、並列に接続される２つのメインセル５０を更に備える。これらのメインセル５０のうちの一方は、その配線４６，４７が誘導セル６に連結されるセルの全てのコイル４９への電力の供給を制御し、一方、他方のメインセル５０は、その配線４６，４７がコネクタに連結されるセル４２の全てのコイル４９への電力の供給を制御する。
【００７２】
また、各メインセル５０は、図示の例では、車載ネットワーク４０と各セル４２のコイル４９との間に介挿されるスイッチ５１も備える。また、各メインセル５０は、この例では、選択にしたがって車載ネットワーク４０により給電され得るコイル５３も備える。メインセル５０のコイル５３が給電されると、該コイルが前記セルからスイッチ５１を移動させ、それにより、その位置にしたがって、前記スイッチの下流側の全てのコイル４９へ電力を供給することができ、または供給することができない。
【００７３】
充電モード選択ユニット３３が図９に示されるように形成されるか否かにかかわらず、充電モード選択ユニットは以下の特性を有する。
【００７４】
−  コネクタに連結されて図８に見える接地導体３９を切り換えない、
−  一方の充電モードから他方の充電モードへ移行するための、例えば数秒程度の待ち時間を導入する、
−  車両が駐車されて充電が進行中でないときの電気エネルギー蓄積ユニットの自己放電現象を減少させる、
−  電気ネットワーク２を保護する。
【００７５】
図６に示される例において、整流器１３は、１００ｋＨｚ〜１８０ｋＨｚの周波数を伴うＡＣ電圧または、例えば５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの周波数を伴うＡＣ電圧のいずれかを整流するように構成される。整流されるべきＡＣ電圧の周波数の値が何であろうと満足に動作できるように、整流器１３のスイッチは、電子スイッチ１５がダイオードであるときには、通常のスイッチングによる動作の場合に、５０Ｈｚから１８０ｋＨｚにまで及ぶ値の範囲内の任意の周波数でスイッチングすることができる。
【００７６】
電子スイッチ１５が制御できる場合、電子スイッチは、電子スイッチが例えば５０または６０Ｈｚの電圧あるいは１４０ｋＨｚの電圧を整流するかどうかにしたがって、例えば１００Ｈｚから３６０ｋＨｚにまで及ぶ値の範囲内の任意の周波数でスイッチングするように制御され得る。これを行うために使用され得る電子スイッチの一例は、ＭＡＧＮＡＴＥＣ（登録商標）社により販売されるＩＲＦ１５０Ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタの直列または並列の組み合わせである。
【００７７】
電気エネルギー蓄積ユニットの充電モードにしたがって、パイロット操作ユニット−図示せず−は、電気エネルギー蓄積ユニット４に整合される値のＤＣ電圧を供給するように、電気回路５の電子スイッチ、例えば給電ステージ２５の電子スイッチを制御できる。
【００７８】
図７に示される変形において、電気回路５は、有線充電に専用の更なるステージ３０を備え、このステージ３０は、図示しないコネクタ、例えば図６に関連して説明した接続ポイントと同様の接続ポイントと、整流器３１とを備える。この整流器３１は、電気ネットワーク２によりコネクタを介して供給されるＡＣ電圧、すなわち、その周波数が例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ程度である信号を整流するように構成される。この例では、整流器１３を「高周波整流器」と呼ぶことができ、一方、整流器３１を「低周波整流器」と呼ぶことができる。ただし、このことは、各整流器によって整流される信号の周波数範囲の値を限定的に制限するものではない。
【００７９】
したがって、この変形では、各整流器が１つの充電モードに専用のものとなる。整流器１３または３１を起動させるために充電モード選択ユニットを設けることができ、この整流器の入力に、電気ネットワーク２による給電に起因する電圧が印加される。整流器１３または３１の入力６１または６２はそれぞれ、この充電モード選択ユニットの出力となり得る。
【００８０】
上述した全ての例に係る電気回路５は、図１における従来の有線充電のための回路１０９と同じエネルギー性能を有することができるが、異なる動作ステーションを有する。この回路は、電気ネットワーク２における全高調波歪みを保証することができる。この回路５は、約６時間を超える充電により３．５ｋＷ程度の電力を電気エネルギー蓄積ユニット４に供給できるようにし得る。
【００８１】
本発明は、これまで説明してきた例に限定されない。
【００８２】
表現「１つの〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａ）」は、表現「少なくとも１つの〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」の同義語であると理解されなければならない。ただし、逆のことが明記される場合を除く。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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