(57)【要約】蓄電池としての自給式電力供給源を有する電動車両であって、少なくとも、動力伝達部を経由して、又は動力伝達部なしに、当該車両の複数のホイールに連結する単一の電気モータと、上記の電気モータの速度、及び／又は、トルクを制御するために用いられる単一の又は複数の可逆変換器を含む制御システムと、放電スイッチを有する高容量コンデンサと安定抵抗と、前記制御システムを伴うＤＣ−ＤＣステップアップ／ステップダウン可逆変換器と、二つの電流センサと、二つの電圧センサとを有する電動車両であって、単一の又は複数の変換器は複数の電源端子に直接接続され；コンデンサは、上記の可逆変換器を経由して複数の電源端子に接続され；電流センサ１は電源電流の値と方向の双方を読み出し；電流センサ２は前記可逆変換器の一部となっているインダクタンス・コイルの電流をモニタリングし；電圧センサ１は前記複数の電源端子における電圧を測定し；電圧センサ２は複数のスーパーキャパシタ端子における電圧を測定し；上記複数のセンサの複数の出力部は前記可逆変換器制御システムの複数の入力部に接続され、前記可逆変換器制御システムの複数の出力部は前記可逆変換器及び前記放電スイッチの複数の制御入力部に接続される。外部電源からの充電の点でＥＰＤＶの機能を強化するため、ＥＰＤＶの重量、大きさ、コストを減縮するため、及び、ＥＰＤＶの操作を安全にするため、ＥＰＤＶに導入されたのは三相整流器であり、該三相整流器の複数の入力部は外部電源のコネクタに接続され、出力部は導入される接触器を通じて複数のスーパーキャパシタ端子に接続され；直流的に絶縁された出力部を有する整流器の出力電圧センサは、導入される充電制御ユニットに接続され；充電制御ユニットの他の入力部は、導入される充電レベル状態選択器の複数の出力部に接続され；充電制御ユニットの複数の出力部は上記接触器の制御入力部、上記可逆変換器制御システムの複数の入力部、及び上記電動車両制御システムに接続される。
2015517786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池としての自給式電力供給源を有する電動車両であって、少なくとも、動力伝達部を経由して、又は動力伝達部なしに、当該車両の複数のホイールに連結する単一の電気モータと、前記電気モータの速度、及び／又は、トルクを制御するために用いられる単一の又は複数の可逆変換器を含む制御システムと、放電スイッチを有する高容量コンデンサと安定抵抗と、前記制御システムを伴うＤＣ−ＤＣステップアップ／ステップダウン可逆変換器と、二つの電流センサと、二つの電圧センサとを有する電動車両であって、単一の又は複数の可逆変換器は複数の電源端子に直接接続され；コンデンサは、前記可逆変換器を経由して複数の電源端子に接続され；電流センサ１は電源電流の値と方向を読み出し；電流センサ２は前記可逆変換器の一部となっているインダクタンス・コイルの電流をモニタリングし；電圧センサ１は前記複数の電源端子の電圧を測定し；電圧センサ２は複数のスーパーキャパシタ端子の電圧を測定し；前記複数のセンサの複数の出力部は前記可逆変換器制御システムの複数の入力部に接続され、前記可逆変換器制御システムの複数の出力部は前記可逆変換器と前記放電スイッチの複数の制御入力部に接続される電動車両において、当該電動車両に三相整流器が備わり、該三相整流器の複数の入力部は外部電源のコネクタに接続され、一方で、該三相整流器の複数の出力部は接触器（contactor）を通じて、前記複数のスーパーキャパシタ端子に接続され；前記整流器の出力電圧センサの出力部は、導入される充電制御ユニットの入力部に接続され、該充電制御ユニットの他の入力部は、導入される充電レベル状態選択器の複数の出力部に接続され；該充電制御ユニットの複数の出力部は前記接触器の制御入力部、前記可逆変換器制御システムの複数の入力部、及び、前記電動車両制御システムに接続されることを特徴とする電動車両。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記整流器の出力電圧センサは、電圧降下抵抗を有するオプトロン（optron）からなる直流的に絶縁された出力部を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、充電プロセスの開始時及び終了時に前記接触器の電流に関係ないスイッチング（current-free switching）を実現するために、前記スーパーキャパシタの電圧が、前記整流器の出力部における電圧レベルを超えるレベルに導かれることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、整流器の出力部に一旦適用された電圧が、前記電動車両が前記外部電源の接続されたケーブルによって動くことを防止するために、前記電動車両の駆動部の変換器を不能にすることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気駆動又はハイブリッド駆動を有する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両は、最近、一般的な流行となっている−新たに生産されるクリーンな電気自動車及びハイブリッド車両のパーセンテージ率の数字は、中間解として、安定的に成長している。
【０００３】
電動車両（ＥＰＤＶ）の大規模な利用に直面する必須の課題は、バッテリーの再充電にあり、その工学的及び経済的側面は、そのプロセスの期間と密接に関連する。充電流における増加が、充電期間を顕著に減らすことは周知である。これは、米国の家庭での、１１０Ｖの電力供給源から強力な工業的な充電ユニットへの移行に関して言えば、とりわけ明白である。家に隣接するガレージに、バッテリー充電時間を減らすことが可能なコンセントで充電する特別用途の装置を取り付けるために備わる、将来性のある暫定的な選択肢が存在する（例えば、ハイブリッド車両のシボレー・ヴォルトの場合、１１０Ｖに等しい標準的な電圧を使用する場合の６〜８時間が、２４０Ｖまで増加された電圧を用いると３〜４時間となる）。しかし、そのような装置の購入と設置の双方には、一定の追加コストが伴う（非特許文献１）。
【０００４】
充電ユニットの進歩は、充電ユニットをガソリンスタンドと同じくらい広め、１５〜３０分以内でバッテリーの電力の８０％を取り戻すことを、すぐに可能とするであろう。更に、電気バッテリーは、壁のコンセントから充電可能となりつつある（非特許文献２）。
【０００５】
バッテリーの電力の、早く、費用効率の高い回復の将来性のある方法は、車両に直接積載された充電ユニットを設置することにある。
【０００６】
周知の工学的解決法（特許文献１）によれば、電気モータ・システム（複数のモータ及び複数の変換器）、制御システム、複数の制御要素、及びバッテリを含む電気駆動車両（ＥＰＤＶ）の駆動システムは、ＡＣ電源への接続のための入力部と上記バッテリの出力部に接続される出力部とを有する充電ユニットを伴って広まりつつある。そのような充電ユニットは、当該充電ユニットの状態をモニタリングし、その動作を制御する作動装置も有する。
【０００７】
上記装置の欠点は、以下の通りである：
−限定的な機能−供給ネットワークの単一の電圧値によって動作可能であるように開発されたために、当該装置は、単一レベルの充電率を提供する；
−ＥＰＤＶ上の装置を作動させる変換器と充電ユニットとの設置に起因するＥＰＤＶ電気設備重量及びコストの増加；
−不十分なレベルの安全性−ＡＣ電源に接続される充電ユニットを有する車両の動きを不能にするためになされる準備が存在しない。
【０００８】
特許文献２の出願における解決法は、技術的本質の点で、本発明に最も近接するものである。上記の装置は、モータ・ダイナモを有する内燃機関；各々前部及び後部の車軸の複数のホイールに接続され、関連する変換器、及び当該関連する変換器を通じて共通の複数のバスに接続するバッテリ及び記憶装置（二重の電気層、及び／又は、単一のフライホイールを有するスーパーキャパシタ）によって駆動される二つのモータ；制御モジュール、及び、充電ユニットであって、その入力部が、整合変成器を通じて外部のＡＣ電源に接続されてもよく、複数の出力端子が上記の共通の複数のバス（＋）及び（−）に接続される充電ユニットを含む。
【０００９】
上記装置の欠点は、以下の通りである：
−限定的な機能−当該充電ユニットは、上記の変換器によって整合され、上記の複数の電源バスにおける電圧よりも値が高い、電力供給線のＡＣ電圧でのみ動作しても良い；
−ＥＰＤＶ上の装置を作動させる変換器と充電ユニットとの設置に起因するＥＰＤＶ電気設備重量及びコストの増加；
−不十分なレベルの安全性−ＡＣ電源に接続される充電ユニットを有する車両の動きを不能にするためになされる準備が存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許５４１８４３７号
【特許文献２】米国公開公報ＵＳ２００７／００６８７１４Ａ１
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】D.M. Etkin "Certain Engineering and Economic Aspects of Electrifying Production Cars in the USA", Journal of Automotive Engineers 2(61) and 4(63), 2010
【非特許文献２】A.MILOVZOROV "It's getting trendy to refuel from wall socket" http://www.utro.ru/articles/2010/11/24/939328.shtml
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
（発明の開示）
本発明が目的とするのは、上記の複数の装置において見出される多くの欠点の排除、すなわち、外部電源からの充電の点におけるＥＰＤＶ機能の強化、ＥＰＤＶの重量、大きさ、コストの削減、及び、ＥＰＤＶの動作をより安全にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的は、ここで提案するオンボード充電ユニットを有する電動車両において達成される。当該車両は、少なくとも、動力伝達部を経由して、又は、当該動力伝達部なしに、当該車両の複数のホイールに連結する単一の電気モータと、上記電気モータの速度、及び／又は、トルクを制御する一つ又は複数の可逆変換器を含む制御システムと、バッテリと、高容量コンデンサ（複数のスーパーキャパシタの層（bank）（ＢＳＣ））と、当該回収器（recuperator）の制御システムを有するＤＣ−ＤＣステップアップ／ステップダウン可逆変換器（回収器（recuperator）, Ｒｅ）と、二つの電流センサと、二つの電圧センサと、電源（蓄電池、ＳＢ）の複数の端子に直接接続される一つ又は複数の変換器を含む；前記コンデンサは前記複数のＳＢ端子に上記可逆変換器を通じて接続される；第一の電流センサは、前記ＳＢの電流の値及び方向を決定する；第二の電流センサは、前記可逆変換器の一部となっているインダクタンス・コイルの電流をモニタリングする；第一の電圧センサは、前記複数のＳＢ端子の電圧を測定する；第二の電圧センサは、前記複数のスーパーキャパシタ端子の層の電圧を測定する；上記複数のセンサの複数の出力部は、前記可逆変換器制御システムの複数の入力部に接続され、前記可逆変換器制御システムの複数の出力部は、前記可逆変換器の複数のスイッチ及び放電スイッチの複数の制御入力部に接続される。
【００１４】
ＥＰＤＶ上に導入されるのは、複数の入力部が外部電源のコネクタの複数の端子に接続され、一方で、複数の出力部が、導入される伝導体（接触器（contactor）、サイリスタ（thyristor））を経由して、ＢＳＣの複数の端子に接続される、三相の整流器であった。これとは別に、更に整流器の出力部に接続されるのは、直流的に絶縁された出力部を有する電圧センサ（例えば、電圧降下抵抗を有するオプトロン（optron）であって、出力部は導入される充電制御ユニットの入力部に接続され、充電制御ユニットの他の複数の入力部は、充電レベル状態選択器（ＣＬＳ）の複数の出力部に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、提案する電動車両の電気回路図である。
【図２】図２は、上記電気回路の動作アルゴリズムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（発明の詳細な説明）
図１をご参照頂きたい。提案する電動車両の電気回路は、複数の端子１及び２を有する電源を含み、そこでの電圧は、電圧センサ１ＶＳによって測定され、一方でそこでの電流は、電流センサ１ＣＳによって測定される。端子１及び２に接続されるのは、（バイパス・ダイオードＤが分路され）直列接続された安定抵抗Ｒ及び放電スイッチＤＳ；及び可逆変換器ＲＴ１…ＩＴＰｉであって、図面には示されない動力伝達部を通じて、又は、（モータ・イン・ホイールを用いることにより）動力伝達部なしにＥＰＤＶの複数のホイールに連結する複数の電気モータＥＭ１…ＥＭ１の速度、及び／又は、トルクを制御するために用いられる可逆変換器ＲＴ１…ＩＴＰｉである。
【００１７】
当該回路は更に、複数のスーパーキャパシタの層を含み、そこでの電圧はセンサ２ＶＳによって計測される。当該層は、可逆変換器の出力端子４及び２に接続され、その入力端子３及び２は、電源の端子１及び２に接続される。可逆変換器は、インダクタンス・コイルＬのバイパス・ダイオードＤ１…Ｄ４によって分路される４つのトランジスタ・スイッチからなり、その電流は、センサ２ＣＳによって計測される。可逆変換器制御システムに接続されるのは、上記センサの複数の出力部である。当該制御システムの複数の出力部は、Ｒｅ及びＤＳの複数の制御入力部に接続される。
【００１８】
ＥＰＤＶのトップ・レベルの制御システム（ＬＣＳ）は、ステアリング角、アクセル・ペダルの位置（速度の必要性、及び／又は、電気モータのトルク）、ブレーキ・ペダルの位置（ブレーキ・モーメントの設定）、ハンド・ブレーキ（サイド・ブレーキ）、モード・スイッチ（前方、後方、等）の（図示しない）センサによって発せられる複数の信号を、ＭＳ１…ＩＴＰｉに結びつけるであろう。
【００１９】
当該回路にはまた、三相整流器Ｒ、外部電源ＥＰＳのためのコネクタＣ、接触器（contactor）Ｃｏ、３ＶＳの出力電圧センサＢ、充電制御ユニットＣＣＵ、充電レベル状態選択器（ＣＬＳ）が補完される。同時に、Ｂの入力部は、コネクタＣに接続され、接触器Ｃを通じて出力されるＰの正の出力部は、４ＣＫの正の出力部に接続され、Ｂの負の出力部は共通バス（端子２）に接続される。（電圧降下抵抗を有するオプトロン（optron）を代替品として用いることが可能な）直流的に絶縁された３ＶＳの出力部はＣＣＵの入力部に接続され、ＣＣＵのその他の複数の入力部は、ＣＬＳの複数の出力部に接続される。ＣＣＵの複数の出力部は、ＬＣＳ及び回収器（recuperator）制御システム（ＲｅＣＳ）に連結する。
【００２０】
提案する装置は、以下のように、図２に示すアルゴリズムに従って動作する。
【００２１】
ＥＰＳはコネクタＰを介してＥＰＤＶ電気設備回路に接続する。ＥＰＳとして用いることが可能なのは、単相又は三相のＡＣネットワーク；風力発電機又はソーラー・パネル；水素燃料電源のいずれかであって、それらは、（当該装置の特定の設計に依存して）ＤＣ又はＡＣの１００−３８０Ｖの出力電圧を有する。ＣＬＳは、充電モード（充電流の最大レベル）、すなわち、通常、加速、強制（各々、Ｎ、Ａ、Ｆ）を、無条件状態（as-is situation）及びＥＰＳの電力に依存して、制御するために用いられる。
【００２２】
電圧Ｕ３は、（３ＶＳ）からなる、導入される電圧モニタリング回路を通じて、一旦、整流器の出力部に適用されると、ＳＢ・ＣＣＵの充電回路を作動させる。すなわち、
１．ＬＣＳを経由して、（イグニッション・スイッチのように）ＥＰＤＶ制御回路のスイッチを入れる。
【００２３】
２．ＥＰＤＶ電気駆動を不能にし、それによって、ＥＰＤＶがＥＰＳケーブルと接続されることによって動くことを防ぐ。
【００２４】
３．Ｒｅによって発せられる付加的な命令が、複数のスーパーキャパシタの層（ＢＳＣ）の電圧を、Ｕ・ＢＳＣｍａｘの最大値にする。
【００２５】
４．ＢＳＣの電圧をモニタリングする電圧センサ２ＶＳが、電気設備回路接触器Ｃｏを作動させるために、整流器Ｂの正の出力部を、ＢＳＣの正の端子に結びつける命令を与える。
【００２６】
５．上記接触器Ｃｏによって与えられた命令が、ＥＰＤＶの制御パネル上、及び／又は、ＥＰＳを連結するために用いられるコネクタＰを把持する仕切りのカバーの下に位置するＣＬＳによって設定される充電モードＮ、Ａ、又はＦにおいて、ＢＳＣからＳＢへの充電を開始する。
【００２７】
６．ＵＢＳＣからＵ３のレベルへの電圧降下が、整流器Ｂの複数のダイオードを開き、ＥＰＳからＳＢへの充電を開始し、同時にＢＳＣは、フィルタリング・キャパシタとして作動する。
【００２８】
７．ＳＢ電圧センサ１ＶＳによってモニタリングされるＳＢの電圧が、一旦所定のレベルに達するか、又は、ＳＢ電流センサ１ＣＳによってモニタリングされるＳＢの充電率が、一旦所定のレベル未満まで落ちるかした場合は、ＳＢ充電完了命令が形成される。
【００２９】
８．上記の命令は、層（ＢＳＣ）の値が最大電圧値Ｕ・ＢＳＣｍａｘとなるように、ＳＢからの充電を開始する。
【００３０】
９．ＢＳＣの電圧をモニタリングするために用いられる電圧センサによって与えられる命令は、整流器の正の出力部を、ＢＳＣの正の端子に接続するために用いられる接触器（contactor）を切断し、ＳＢ充電完了を指示するために用いられるＣＣＵトリガを保証する。
【００３１】
１０．接続されたＥＰＳケーブルによるＥＰＤＶの動きを防止するために用いられる複数のＥＰＤＶ電気駆動部（請求項２）のロックは、開放されない。
【００３２】
ロックを開放し、ＥＰＤＶを作動させるためには、常に、ＥＰＳケーブルをコネクタから外す必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
車両の電気回路への上記複数の要素の導入、及び、提案するアルゴリズムの使用は、ＥＰＤＶ電気設備の現存する主要回路に基づいて、ＥＰＳの複数のパラメータの点における広い複数の選択肢によって、ＥＰＤＶに積載される充電ユニットを改良することが可能であり、ＥＰＳケーブルが接続されることによるＥＰＤＶの動きを防止することによって、ＥＰＤＶの動作の高レベルの安全性を保障する。
【符号の説明】
【００３４】
１  端子
２  端子
３  端子
４  端子
ＥＰＤＶ  電動車両
ＢＳＣ  層
Ｒｅ  回収器（recuperator）
ＳＢ  蓄電池
ＶＳ  センサ
ＣＳ  センサ
ＤＳ  スイッチ
ＲＴ１  可逆変換器
ＩＴＰｉ  可逆変換器
ＥＭ１  電気モータ
Ｌ  インダクタンス・コイル
Ｄ１  ダイオード
Ｄ２  ダイオード
Ｄ３  ダイオード
Ｄ４  ダイオード
ＬＣＳ  制御システム
ＥＰＳ  外部電源
Ｃ  コネクタ
Ｃｏ  接触器（contactor）
Ｂ  センサ
ＣＣＵ  充電制御ユニット
ＣＬＳ  充電レベル状態選択器
Ｐ  コネクタ
【図１】
2015517786.tif 000003
【図２】
2015517786.tif 000004
【国際調査報告】
2015517786.tif 000005
2015517786.tif 000006