(57)【要約】  バッテリによってそれ自体給電される変換器によって給電される負荷を統御する方法、およびそれに対応するシステムを提供する。切り換えることができる複数のモジュールを備えるバッテリによってそれ自体給電される変換器によって給電される負荷を統御する方法およびそれに対応するシステムにおいて、コンデンサがバッテリと変換器との間に配置されている。方法は、切換えコマンドを検出すること（Ｅ０１）と、切換えコマンドが検出された場合、変換器が負荷に低電力を供給すること（Ｅ０２）と、切換えを実行すること（Ｅ０３）と、切換えが実行された場合、変換器が負荷に正規の電力を供給すること（Ｅ０４）とを含む。本発明は、電気またはハイブリッド牽引機構を有する自動車の駆動系の統御に適用できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り換えることができる複数のモジュールを備えるバッテリによってそれ自体給電される変換器によって給電される負荷を統御する方法であって、コンデンサが前記バッテリと前記変換器との間に配置されている、方法において、
切換えコマンドが検出され（Ｅ０１）、
切換えコマンドが検出された場合、前記変換器が前記負荷に低電力を供給し（Ｅ０２）、
前記切換えが実行され（Ｅ０３）、
前記切換えが実行された場合、前記変換器が前記負荷に正規の電力を供給する（Ｅ０４）
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記変換器が前記負荷に零電力を供給する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記負荷に零電力を供給するために、前記変換器の複数のスイッチが開かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記負荷に零電力を供給するために、前記コンデンサと前記変換器との間に配置されたスイッチが開かれる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記負荷が、電気またはハイブリッド駆動機構を有する自動車駆動系の電気機械である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
切り換えることができる複数のモジュールを備えるバッテリ（１）によってそれ自体給電される変換器（４）によって給電される負荷（５）を統御するシステムであって、コンデンサ（２）が前記バッテリと前記変換器との間に配置されているシステムにおいて、
切換えコマンドを検出するように構成された手段（９）と、
切換えコマンドを検出するように構成された前記手段によって制御される、前記負荷に低電力を供給するように構成された手段（１１、１２、１５）と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
前記負荷に低電力を供給するように構成された前記手段が、前記負荷に零電力を供給するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記負荷に低電力を供給するように構成された前記手段が、前記負荷に零電力を供給するように構成され、前記変換器の複数のスイッチを開くように構成された手段を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記コンデンサと前記変換器との間に配置されたスイッチをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
電気またはハイブリッド駆動機構を有する自動車であって、前記負荷を形成する駆動系電気機械を備え、請求項６から９のいずれか一項に記載のシステムを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを装備したシステム、特に、直列に配置されたバッテリモジュールによって形成されたバッテリを装備したシステムに関し、特に、電気またはハイブリッド駆動機構を有する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、これらシステムでは、電気変換器が、直流から電力を負荷に供給するために使用され、その直流はバッテリによって供給することができる。詳細には、正弦波電流、たとえば３相電流を電気モータに供給するインバータなどの変換器が使用される。変換器およびモータが駆動系を形成する。
【０００３】
バッテリは、直列に配置された複数のバッテリモジュールから構成することができ、それらモジュールを、個々に直列にすることもしないこともでき、すなわち切り換えることができる。言い換えれば、負荷に供給したい電圧に応じて、稼働するバッテリモジュールの数が増減される。したがって、バッテリ端子での電圧をシステムの作動中に変化させることができる。
【０００４】
従来、コンデンサがバッテリと負荷との間に配置され、それによって、変換器に入る高周波電流ならびに突入電流を平滑化する。たとえば始動中に車両内で、バッテリ（すなわちモジュールのアセンブリ）が、リレーを用いて変換器に接続されたとき、強力な突入電流が生じ、構成要素、たとえばコンデンサ、使用されているリレー、さらにはパワースイッチまでも損傷することがある。さらに、バッテリ端子での電圧が変化するとき、バッテリおよびコンデンサが共に電圧源として働くので、電流が生じ得る。
【０００５】
さらに、バッテリ端子で電圧が変化したとき、モータが発生させる急変動が生じることがある。
【０００６】
結果として、コンデンサは、通例、コンデンサの端子での電圧が、変化後のバッテリ端子での電圧に等しくなるように、充電される。
【０００７】
欧州特許出願公開第２，３６１，７９９号明細書を参照することができ、同明細書は、駆動系に接続する前にコンデンサの端子での電圧を増加させるシステム、すなわちコンデンサ用のプリチャージシステムを記載する。この文書は、特に、コンデンサを充電するためにＲＣタイプ回路を形成する抵抗の使用を提案する。このシステムの欠点は、充電時間が長過ぎて、コンデンサを完全に充電することができないことである。このシステムの別の欠点は、システムに直列に抵抗を追加することである。したがって、このシステムは、この抵抗のために、車両の始動時しか使用することができない。したがって、このシステムは、車両の作動中にバッテリモジュールを作動開始させることに、または作動停止させることに適していない。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１２／００２５７６８号明細書を参照することができ、同明細書は、コンデンサの事前充電を改善するために、低値の抵抗と、スイッチのアセンブリとを備える、コンデンサを事前充電するシステムを記載する。このシステムは、やはり、車両の作動中には使用できない。
【０００９】
国際公開出願第２００９／０７７６６８号パンフレットは、スイッチがコンデンサに直列に接続され、このスイッチがパルス幅変調信号によって制御され、その信号のデューティサイクルが変化する、コンデンサ用のプリチャージシステムを記載する。この解決策の欠点は、コンデンサを備える分枝のインピーダンスを増加させることである。
【００１０】
最後に、仏国特許出願公開第２，９２３，９６２号明細書を参照することができ、同明細書は、ブーストタイプの電力変換器を使用するコンデンサ事前充電用システムを記載するが、このシステムも、コンデンサを備える分枝のインピーダンスを増加させるという欠点を有する。したがって、インピーダンスの増加によって生じる極めて大きい損失のために、車両の作動中にこのシステムを使用することは不可能である。
【発明の概要】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、バッテリのモジュールを切り換えるときの、時には過電流として知られる高電流の発生を抑制すること、およびこれら切換え中に発生し得る急変動を防止することである。
【００１２】
第１の実施形態によれば、本発明の主題は、切り換えることができる複数のモジュールを備えるバッテリによってそれ自体給電される変換器によって給電される負荷を統御する方法であって、コンデンサがバッテリと変換器との間に配置されている方法である。
【００１３】
その方法の全般的特徴によれば、
−  切換えコマンドが検出され、
−  切換えコマンドが検出された場合、変換器が負荷に低電力を供給し、
−  切換えが実行され、
−  切換えが実行された場合、変換器が負荷に正規の電力を供給する。
【００１４】
正規の電力とは、詳細には、制約されていない電力であって、たとえば自動車では、運転者の所望のコマンドに対応する電力と理解されたい。言い換えれば、変換器が正規電力を負荷に供給すると、変換器が既に低電力で作動する（車両が低速度で動く）ようになされていない限り、もはや負荷に低電力は供給されない。
【００１５】
切り換えることができる複数のモジュールを備えるバッテリは、追加のモジュールをいつでも直列に繋ぐことができ、または切り離すこともできるバッテリである。参考までに、これら切換えはバッテリ管理システム（ＢＭＳ）によって制御される。これら切換えは、たとえば、車両内でいつでも実行され得、車両の移動中、充電中、さらには回生制動フェーズ中でも実行され得る。
【００１６】
切換えコマンドが適用されると、バッテリの両端子間の電圧が変化し、発明者は、過電流を防止し急変動の発生を回避するために、低電力を負荷に供給することができるように変換器を制御することが特に有利であることに気付いた。負荷に低電力を供給することによって、コンデンサを同時に充電している間に負荷まで流れて行くことができる電流の量が抑制される。切換えコマンドに対応する切換えを実行した後、抑制されていない正規の電力を供給することができる。
【００１７】
さらに、変換器は、負荷に零電力を供給することができる。
【００１８】
負荷に零電力を供給するために、前記変換器の複数のスイッチ、たとえばインバータの全てのスイッチを開くことができる。
【００１９】
変形形態では、負荷に零電力を供給するために、コンデンサと変換器との間に配置されたスイッチを開くことができる。このスイッチは、その後、コンデンサの充電が完了すると、システムの正規の作動を可能にするために閉じることができる。
【００２０】
負荷は、電気またはハイブリッド駆動機構を有する自動車駆動系の電気機械であり得る。
【００２１】
別の態様によれば、本発明の主題は、切り換えることができる複数のモジュールを備えるバッテリによってそれ自体給電される変換器によって給電される負荷を統御するシステムであって、コンデンサがバッテリと変換器との間に配置されているシステムである。
【００２２】
この態様の全般的な特徴によれば、システムは、
−  切換えコマンドを検出するように構成された手段（９）と、
−  負荷に低電力を供給するように構成され、切換えコマンドを検出するように構成された前記手段によって制御される手段（１１、１２、１５）と
を備える。
【００２３】
負荷に低電力を供給するように構成された前記手段を、負荷に零電力を供給するように構成することができる。
【００２４】
負荷に低電力を供給するように構成された前記手段が、負荷に零電力を供給するように構成され、前記変換器の複数のスイッチを開くように構成された手段を備える。
【００２５】
システムは、コンデンサと変換器との間に配置されたスイッチをさらに備えることができる。
【００２６】
さらに別の態様によれば、本発明の主題は、電気またはハイブリッド駆動機構を有する自動車であって、前記負荷を形成する駆動系電気機械を備え、前記システムを備える自動車である。
【００２７】
他の目的、特徴、および利点が、単に非限定的例として示され、添付図面を参照して行われる以下の説明を読むことによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術によるシステムの概略図である。
【図２】本発明を実施する一形態による方法の様々なステップの概略図である。
【図３】本発明の１つの変形形態の概略図である。
【図４】本発明の１つの変形形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に、従来技術による、負荷を統御するシステムが、概略的に示されている。このシステムは、電気またはハイブリッド駆動機構を有する自動車に組み込むことができる。
【００３０】
このシステムは、たとえば、直列に接続することができる複数のバッテリモジュールを備え、それによって、接続されたモジュールのそれぞれの両端子間の電圧の合計に等しい電圧がその両端子間に得られるバッテリ１を具備する。このバッテリのモジュールは切り換えることができる。
【００３１】
システムは、また、コンデンサ２を備え、そのコンデンサの２つの極板は、バッテリ１の正極端子と負極端子とに連結されている。たとえば車両を始動（バッテリ１を接続）する際、またはバッテリモジュールを接続もしくは切り換える際、そのコンデンサおよび他の構成要素を保護するために、従来技術の解決策において事前充電されるのはコンデンサ２である。
【００３２】
コンデンサ２は、また、この場合はインバータである変換器４と、負荷５とを備える駆動系３に連結され、負荷５は、この場合、バッテリまたはバッテリモジュールを接続する際の過度に高い電流の発生で損傷する恐れのある機械部品を備える３相モータである。インバータ段４は、３本の結線７上の３相電流によって負荷５を制御するようになされた複数のスイッチ６、この場合は絶縁ゲートバイポーラトランジスタを備える。ダイオード８が、各スイッチ６と並列に接続されている。
【００３３】
図２は、本発明による、負荷、たとえば電気モータを統御する方法のステップを概略的に示し、その電気モータは、変換器、たとえばインバータ４によって給電され、そのインバータは、切り換えることができるモジュールを備えるバッテリ、たとえばバッテリ１によって給電される。
【００３４】
ステップＥ０１では、切換えコマンド、たとえばＢＭＳタイプのシステム、またはバッテリモジュールの切り換えを制御することができるあらゆる他のシステムによって発行されたコマンドを検出する。
【００３５】
そのようなコマンドが検出された場合、変換器が負荷に低電力を供給するステップＥ０２を実行することができる。変換器は、また、たとえば１つまたは複数のスイッチを開いて負荷へ電流が流れることを阻止することによって、負荷に零電力を供給することができる。
【００３６】
電力を完全に下げ、または印加電力を零にする前に、供給する電力を次第に減少させることが可能であることに留意されたい。例として、ある電流閾値と交わったら、加える電力を下げる（または零にする）ことができる。このために、電流を測定するように構成された手段を使用することができる。
【００３７】
続いて、電流または過電流の発生に注意を払うことなく切換えを実行すること（Ｅ０３）が可能になる。
【００３８】
１つまたは複数のモジュールの切換え時間を確定することができ、この時間は一般に固定される。有利には、長い切換え時間、特に変換器の従属動作（slaving）より長い時間を選択することが可能である。それによって、急変動が発生しないので、車両の運転者には知覚できない切換えが達成される。
【００３９】
さらに、負荷に低電力が供給される時間が、切換えを実行するのに必要な時間より長い。その一方で、この時間は、運転者には気付かれないほどに十分に短い。したがって、駆動系が抑制的に作動し、または切り離されていることに車両の運転者が気付くことなく、十分に迅速にステップＥ０２を実行できる構成要素が使用されるべきである。
【００４０】
切換え後、正規の電力を負荷に供給することができる（ステップＥ０４）。
【００４１】
図３は、変換器４（この場合はインバータ）によって給電される負荷５（この場合は電気モータ）を統御するシステムＳＹＳを示す。同じ参照番号を付けられた要素は、図１の要素と同一である。
【００４２】
システムＳＹＳは、車両のコンピュータ内に、たとえば電子制御ユニット内に組み込むことができる。システムＳＹＳは、切換えコマンドを検出するように構成された手段９を備える。手段９は、図２を参照して説明したステップＥ０１を実行することができる。
【００４３】
さらに、システムＳＹＳは、スイッチ１２を制御しステップＥ０２を実行するように構成された手段１１を備え、この場合、スイッチを開くことによって変換器の電力供給が切断されるので、負荷に零電力が供給される。スイッチを制御する手段１１は、電気結線１３によって手段９と通信し、スイッチを制御する手段は電気結線１４によってスイッチを制御する。
【００４４】
スイッチ１２は、切換えコマンドが検出されたとき開かれるように制御され、それによって、負荷に電力を供給せずにコンデンサ２を充電することができる。コンデンサ２が充電され、切換えを実行し終わると、スイッチ１２を閉じて駆動系３の正規の作動を可能にすることができる（ステップＥ０４）。
【００４５】
図３を参照して説明した実施形態は、切換えコマンドが検出されるとすぐに駆動系を完全に分離することを可能にする。車両の使用中は、スイッチ１２が開かれるとすぐにモータがフリーホイール状態で作動することに留意されたい。
【００４６】
図４を参照して説明する実施形態は、バッテリ１の両端子間の電圧が変化している間、駆動系３がバッテリおよびコンデンサから完全には切り離されていない点で、図３を参照して説明した実施形態とは異なる。
【００４７】
図４には、変換器４のスイッチ６を制御するように構成された手段を手段９が制御することができるシステムＳＹＳ’が示されている。電気結線１６のアセンブリが、スイッチ６を制御することを可能にする。
【００４８】
切換えコマンドを検出すると、全てのスイッチ６を開くことができ、または、その変形として、極めて低い電力をモータ５に供給することができる（すなわち、極低トルク設定点）。それによって、コンデンサ２を充電している間、モータに向かって流れる電流の量が制約される。
【００４９】
システムＳＹＳ’は、車両に既存のコンピュータ、たとえば変換器４を制御するコンピュータ内に組み込むことができる。
【００５０】
本発明によって、バッテリモジュールを切り換えるときに発生し得る電流スパイクが大幅に減らされる。さらに、本発明の利点は、使用する追加の構成要素の数が減ることであり、かつ、その結果、利点として、本発明がコスト低減される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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