(57)【要約】      （修正有）【課題】電池により、インバータを介してモータに給電し、自動車の停止時に、電池を充電するようになっている電気自動車に適用する高周波ノイズを減少しうる充電装置の提供。【解決手段】充電装置は、外部幹線１１に接続されるモータと、モータの全部の相に接続されたインバータ２と、インバータ２と一体化された切替手段４であって、インバータ２からモータへの給電を可能にする、およびインバータ２から蓄電手段５への充電を可能にするように構成された切替手段４とを備えている。この充電装置は、モータの各相に関して、一方がモータの相の中点１６に接続され、他方がグラウンドに接続されたＲＬＣローパスフィルタ１８をさらに有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電手段（５）に対する充電装置であって、
幹線（１１）に接続されているモータ（６）と、
前記モータ（６）の全部の相に接続されたインバータ（２）と、
前記インバータ（２）と一体化された切替手段（４）であって、前記インバータ（２）から前記モータ（６）への給電を可能にするように、および前記インバータ（２）から前記蓄電手段（５）への充電を可能にするように構成された前記切替手段（４）とを備え、
前記モータ（６）の各相に関して、前記モータ（６）の前記相の中点（１６）、グラウンド、および前記外部幹線の１相にそれぞれに接続された３つの端子を備えるＲＬＣローパスフィルタ（１８）を、さらに有することを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記ＲＬＣローパスフィルタ（１８）は、
前記モータ（６）の前記相の中点（１６）に、第１の端部（２０ａ）によって接続されたインダクタ（２０）であって、その第２の端部（２０ｂ）が、前記外部幹線の１相に接続されるインダクタ（２０）と、
キャパシタ（２２）の第１の端部（２２ａ）が、前記インダクタ（２０）の前記第２の端部（２０ｂ）に接続されたキャパシタ（２２）と、
抵抗（２４）の第１の端部（２４ａ）が、前記キャパシタ（２２）の第２の端部（２２ｂ）に接続され、その第２の端部（２２ｂ）が、グラウンドに接続された抵抗（２４）とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記切替手段（４）は、前記モータ（６）の各相に関して、それぞれが２つのスイッチ（１２）を備える２つのスイッチングアーム（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）を、各Ｈブリッジ構造（３、３’、３”）が有するようなＨブリッジ構造（３、３’、３”）を備え、前記モータ（６）の関連する相は、前記２つのスイッチングアーム（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の前記４つのスイッチ（１２）の間に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項４】
前記切替手段（４）は、それぞれ、少なくとも１つのトランジスタと、少なくとも１つのダイオードを並列に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項５】
前記切替手段（４）と前記蓄電手段（５）との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を設けてあることを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項６】
前記モータ（６）は、３相モータであることを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項７】
前記モータ（６）に給電するモードから、前記蓄電手段（５）に充電するモードに移行させるため、およびその逆に移行させるために、前記切替手段（４）を制御するように構成された制御回路（９）を有することを特徴とする、請求項１に記載の充電装置。
【請求項８】
前記制御回路（９）は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御信号を送信するように構成されていることを特徴とする、請求項７に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置に関し、二次電池が給電するモータまたはオルタネータの分野に属する。本発明は、電池により、インバータを介してモータに給電しうる分野、並びに自動車の停止時に、電池を充電しうるようになっている電気自動車の分野に有利に適用することができるものである。
【０００２】
しかし、上記のような分野における適用を特に意図しているけれども、本発明装置および関連する方法は、他の分野、特に風力式または水力式のエネルギー生成装置にも適用しうるものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、電気自動車は、ＤＣ電流をインバータに流す高電圧の電池を備えており、このインバータは、ＤＣ電流をＡＣ電流に変換して電気モータに給電する。車を動かすためには、ＡＣ電流が使用される。
【０００４】
この高電圧電池を充電するために、ブリッジレスＰＦＣ（力率補正器、Power Factor Corrector）としても知られているブリッジレス電力制御コンバータを備える充電装置を、電気自動車に装備することが知られている。
【０００５】
コンバータをカットすることによって発生するコモンモード電流は、電子機器が車体に対して有するか、またはエンジンが車体に対して有するか、さもなければ、電池が車体に対して有する寄生容量に流れ込む。この電流は、車体を通って一巡して元に戻る。グラウンド線が幹線の中性点に接続されており、幹線上の高周波ノイズの放射は、基準によって制限されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
受動的フィルタリング解決手段が、問題解決に役立つと思われる。この手段は、例えば、充電器の入力側へのコモンモードフィルタの設置を含んでいる。このようにすると、コモンモード電流は、幹線に伝わる代わりに、フィルタを通って一巡して戻される。しかし、フィルタの欠点は、その費用と容積はさておき、幹線とグラウンドとの間に、低周波（約５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の漏洩電流を発生させることである。
【０００７】
従って、本発明の目的は、幹線上の高周波ノイズを減少しうる充電装置を提供することによって、先行技術における上記の欠点を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的のために、本発明の例示的実施形態は、蓄電手段を充電するための電気装置を提供するもので、この電気装置は、
外部幹線に接続されているモータと、
モータの全部の相に接続されているインバータと、
インバータと一体化され、インバータからモータに給電するのを可能にするように、また、インバータから蓄電手段に充電するのを可能にするように構成されている切替手段とを備え、
この電気装置は、モータの各相に関して、モータの相の中点、グラウンド、および外部幹線の１相に接続されたＲＬＣローパスフィルタを、さらに備えていることを特徴としている。
【０００９】
各ＲＬＣローパスフィルタは、モータの相の中点、グラウンド、および外部幹線の１つの相にそれぞれ接続されている３つの端子を備えているのがよい。
【００１０】
このようなパッシブフィルタは、幹線とグラウンドとの間に漏洩電流を発生させることなしに、高周波ノイズを弱めることを可能にする。
【００１１】
この充電装置は、さらに次の特徴の１つ以上を、個別に、また組み合わせて備えているのがよい。
−次の要素を備えるＲＬＣローパスフィルタ。
・モータの相の中点に、第１の端部が接続されたインダクタであって、このインダクタの第２の端部は、外部幹線の１相に接続され、これら第１および第２の端部は、好ましくはＲＬＣローパスフィルタの２つの端子であるインダクタ。
・キャパシタの第１の端部が、インダクタの第２の端部に接続されているキャパシタ。
・第１の端部が、キャパシタの第２の端部に接続され、第２の端部が、グラウンドに接続され、かつ第２の端部は、好ましくはＲＬＣローパスフィルタの第３の端子である抵抗。
切替手段は、モータの各相に関して、それぞれのスイッチングアームが２つのスイッチを備える２つのスイッチングアームを有するＨブリッジ構造を備え、モータの関連する相は、２つのスイッチングアームの４つのスイッチの間に接続されている。
切替手段は、それぞれ、少なくとも１つのトランジスタと、少なくとも１つのダイオードを並列に備えている。
切替手段と蓄電手段との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータを有する。
モータは、３相モータである。
モータに給電するモードから蓄電手段に充電するモードに移行させるため、およびその逆に移行させるために、切替手段を制御するように構成された制御回路を有する。
制御回路は、ＰＷＭ（パルス幅変調、Pulse Width Modulation）制御信号を送信するように構成されている。
【００１２】
変形形態では、ＲＬＣローパスフィルタは、モータの相の中点に第１の端部が接続されたインダクタで、その第２の端部は、モータの第２のコイルの半分に接続されたインダクタを備え、ＲＬＣローパスフィルタの抵抗およびキャパシタは、依然として上記のように構成されている。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、限定を意味しない単なる例を示す以下の説明を読むことにより明らかになると思う。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】自動車用の３相幹線を有する３相充電装置を示す概略図である。
【図２】図１の充電装置の一部を、より詳細に示す図である。
【図３】図１の充電装置のローパスフィルタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各図および以下の説明において、同一の要素には同じ符号を使用する。
【００１６】
図１および図２は、本発明の例示的実施形態である例えばハイブリッド車、または電気自動車などの自動車Ｖの電池Ｂを充電するための装置１を概略的に示す。
【００１７】
この充電装置１は、
インバータ２、およびインバータ２と一体化され、かつ３つのＨブリッジ３、３’、３”を備える切替手段４と、
中点を有するＡＣ３相モータ６であって、そのコイル７がインダクタの役割を果たすようになっているＡＣ３相モータ６と、
コネクタ８と、
制御回路９とを備えている。
【００１８】
充電装置１は、インバータ２と電池Ｂの蓄電手段５との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータ１０も有していてもよい。
【００１９】
各Ｈブリッジ３、３’、３”は、Ａ〜Ｆとして示す６つのアーム上に分散された４つのスイッチ１２を備えている。従来の３相ブリッジに対するＨブリッジの１つの利点は、それを使用することにより、所与の電圧に関して、モータ６の相に印加される電圧が２倍になることである。従って、この装置では、スイッチ１２の数は２倍であるが、相電流が２の係数で減少するので、Ｈブリッジで使用されるシリコンエリアは、従来の３相ブリッジと同じである。
【００２０】
Ｈブリッジを使用しているため、スイッチングが引き起こす損失を減少させることが可能である。
【００２１】
各スイッチングアームＡ〜Ｆは、図２に示すように、上方の第１のスイッチ１２と、下方の第２のスイッチ１２との、２つのスイッチ１２を備えている。
【００２２】
コネクタ８は、モータ６を３相幹線１１のコンセントに接続するためのものである。例えば、モータ６の各相に関して、幹線１１の端子１５は、インダクタ２０を介して、モータ６の相の２つのコイル７の中点１６に接続されている。
【００２３】
さらに、コネクタ８は、万一装置１が電圧不足の場合、幹線コンセントへのアクセスを防止するロック手段（図示せず）を有していてもよい。コネクタ８は、給電モード中に、ユーザが導体（この時、これは電圧不足）にアクセスするのを防止する第２のロック手段（図示せず）と組み合わされていてもよい。
【００２４】
制御回路９自体は、スイッチ１２を制御する働きをする。図では、制御回路９とスイッチ１２との間の結線は、理解し易くするために示されていない。
【００２５】
図の例では、充電装置１は、２つのモードで動作するようになっている。
電池Ｂによって、モータ６にＡＣ電流を供給する給電モードと、接地された幹線１１から、モータ６のコイル７をインダクタとして用いて、電池Ｂに充電する充電モードである。
【００２６】
給電モードから充電モードへの切り替えは、制御回路９により制御される。
【００２７】
一例として、制御回路９は、給電モードでは、アームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのすべてを制御し、標準的な制御ユニットと同様に３相電流を生成する。充電モードでは、アームＢ、Ｄ、Ｅだけを制御し、電気機械のモータ６のコイル７を用いて、電圧を上昇させる。
【００２８】
もっと正確に言えば、この例では、制御回路９は、以下のようにアームＡ〜Ｆを制御する。
給電モードにおいて、Ｈブリッジのそれぞれは、モータの対応する相にＡＣ電流を流すように制御される。モータの３相のＡＣ電流は、モータが回転するように従来どおりに調整されている。ブランチＡおよびＢのスイッチ１２（この例ではパワートランジスタ）は、従来の正弦波ＰＷＭ制御装置で制御されてもよい。他の２つのＨブリッジは、同様だがそれらブリッジの間に位相シフトを有して制御され、３相モータの場合は１２０°の位相シフトが好ましい。
３相充電モードにおいて、アームＡ、Ｃ、Ｅのそれぞれの２つのスイッチはオープンであるのに対して、アームＢ、Ｄ、Ｆのスイッチは、ＡＣ電流が各インダクタ７を流れ、ＰＦＣ（力率補正、Power Factor Correction）機能がすべての相で行われるように、３相充電器用の従来の代替制御装置を使用して制御される。
【００２９】
図１を再度参照すると、インバータ２と蓄電手段５との間に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータを使用することにより、電圧を適合させることが可能となり、その結果として、効率を悪くすることなしに、インバータのサイズを最適化することが可能になる。実際のところ、蓄電手段５の電圧は、その充電につれて変わり、その変化は、１倍から２倍の変動までに及ぶ。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の使用により、インバータ２をより低い電圧に合わせて作ることが可能になる。このインバータは、半分の量の電流を通過させる必要がある。
【００３０】
一例を挙げると、このコンバータ１０は、蓄電手段５に接続されたインダクタ１０１と、そのインダクタ１０１に２つのスイッチの中点が接続された２つのスイッチ１０２と、２つのスイッチ１０２の端子に接続されたキャパシタ１０３とを備えている。
【００３１】
さらに、図２で示すように、充電装置１は、モータ６の各相に関して、一方が中点１６に接続され、他方がグラウンドに接続されたＲＬＣローパスフィルタ１８（図３の方がより明白）も有する。
【００３２】
もっと正確に言えば、ＲＬＣローパスフィルタ１８は、インダクタ２０の第１の端部２０ａによって中点１６に接続され、その第２の端部２０ｂが、幹線の１相に接続されているインダクタ２０と、キャパシタ２２の第１の端部２２ａが、インダクタ２０の第１の端部２０ａに接続されたキャパシタ２２と、抵抗２４の第１の端部２４ａが、キャパシタ２２の第２の端部２２ｂに接続され、その第２の端部２４ｂが、グラウンドに接続されている抵抗２４とを備えている。
【００３３】
従ってこのＲＬＣローパスフィルタは、高周波ノイズの減少に効果的であり、かつサイズの小さいコンポーネントの使用を可能にする。
【００３４】
もちろん、上述の３相充電装置１は、多相システムとして一般化できる。
【符号の説明】
【００３５】
１  充電装置
２  インバータ
３  Ｈブリッジ
４  切替手段
５  蓄電手段
６  モータ
７  コイル
８  コネクタ
９  制御回路
１０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１  幹線
１２  スイッチ
１５  端子
１６  中点
１８  ＲＬＣローパスフィルタ
２０  インダクタ
２０ａ  端部
２２  キャパシタ
２２ｂ  端部
２４  抵抗
２４ａ  端部
２４ｂ  端部
１０１  インダクタ
１０２  スイッチ
Ｂ  電池
【図１】
2012085510.tif 000003
【図２】
2012085510.tif 000004
【図３】
2012085510.tif 000005
【外国語明細書】
2012085510000001.pdf