JP6250683B2 - 自動車バッテリを充電するシステム - Google Patents

Description

本発明は、自動車バッテリの充電についての技術分野に関し、特に、電気自動車の牽引バッテリの充電についての技術分野に関する。

さまざまな種類の電気ネットワーク（異なる相数、変動出力）に接続可能な充電システムが存在する。

しかしながら、各ネットワークの制約には、あまり互換性が無く、各種の電気ネットワークに対して良好なエネルギー性能を得ることは非常に困難である。

例えば、仏国特許出願公開第２９４３１８８号明細書では、電力供給ネットワークへの接続が意図される整流器入力段および、バッテリへの接続が意図されるインバータ出力段を備える、バッテリ充電デバイスが開示される。本デバイスは、電力供給ネットワークによって供給される最大電流から得られる電流値前後の入力段を起因とし、入力段によって整流される最大電圧とバッテリ電圧との間の比に少なくとも等しい係数に基づく、平均電流を調節する手段を備える。

このデバイスは、三相ネットワークまたは単相ネットワークで動作することができる。しかし、低電力単相ネットワークでは、良好な性能をもたらさない。電気自動車のほとんどのプライベートユーザは、三相システムを有しておらず、例えば、フランスでは、周波数が５０Ｈｚ、電圧が２３０Ｖの単相電気ネットワークに接続していることは、まったくもって好ましく無い。

上記を考慮して、本発明の目的の１つは、上述の欠点に少なくとも部分的に対処する、バッテリを充電するためのシステムを提供することである。

特に、本発明の目的は、異なる電気ネットワークで、特に、三相ネットワークおよび単相ネットワークで、良好な性能を有して動作することが可能な、充電システムを提供することである。

本発明の目的は、さまざまな種類の電力供給ネットワークで良好な互換性を提供することである。

本発明の他の目的はまた、充電システムのエネルギー効率を向上することである。

第１の態様によれば、本発明の主題は、電力供給ネットワークに接続されることを意図される自動車バッテリを充電するシステムであり、前記電力供給ネットワークは、第１の多相電力供給ネットワークまたは第１のネットワークより電力が低い、第２の多相もしくは単相電力供給ネットワークであり、
−複数のコンデンサを備えるフィルタリング段と、
−複数のスイッチを備える第１の整流器段と、
−バッテリに接続されることを意図されるインバータ段とを備える、一般的な特徴により、本充電システムは、
−複数のスイッチを備える第２の整流器段を備え、前記第２の整流器段は、前記電力供給ネットワークとバッテリとの間に、フィルタリング段と、第１の整流器段の少なくとも一部と並列に接続されることを意図され、
本充電システムはさらに、
−キャパシタンスがフィルタリング段のコンデンサよりも低く、２つの位相の間に、または位相と第２の電力供給ネットワークの中点との間に接続される、コンデンサを備える。

したがって、フィルタリング段および多相高電力電力供給ネットワーク専用の第１の整流器段に加え、本充電システムは、第２の整流器段およびフィルタリングコンデンサを提供する。本明細書での高電力とは、例えば、３ｋＷよりも高電力であることを意味し、低電力とは、例えば、３ｋＷより低電力であることを意味することが理解される。

フィルタリング段および第１の整流器段は、多相高電力電源装置システムのために調整される。調整は、低電力および／または非三相（例えば、単相）電源装置システムのために最適化されない。整流器段およびフィルタリング段と並列に接続することによって、第２の整流器段およびコンデンサは、低電力非三相ネットワークにさらに整合し、充電システムの性能は、この電力供給ネットワークを使用する場合、向上する。これら２つの構成要素は、整流器段およびフィルタリング段を補い、フィルタリング段または第１の整流器段を通ることなく、低電力非三相ネットワークを起点とする電流の処理を可能にする。

さらに、電力供給ネットワークの２つの位相、または位相と中点との間に比較的低い値のフィルタリングコンデンサを配置することによって、充電システムのフィルタリングキャパシタンスは減少し、無効電流の著しい低減を可能にし、したがって、力率の向上を可能にする。

一実施形態によれば、第２の整流器段のスイッチは、第２の電力供給ネットワークに対して調整された電子部品を備える。

第２の整流器段の構成要素は、例えば、電力が３ｋＷ未満の電力供給ネットワークのために調整してもよい。

高電力電気ネットワークでの整流器で電流を引き込むために、２つの半導体セルからなるスイッチを設けなければならない。第２の整流器段は、低電力および／または単相電気ネットワークで電流の引き込み専用であるため、２つの半導体セルは、もはや必要無い。低電力のために調整された第２の整流器段スイッチを使用することによって、伝導損を低減させることができる。

したがって、例えば、第２の整流器段スイッチのために、例えば、単一セルからなるＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴトランジスタ（当業者には周知の用語である）を選択すると、伝導損は、整流器段を流れる電流の値に比例して、容易に下げることができる。伝導損のこの低減による性能のゲインは、ネットワークの電力が低くなる場合、整流器段を流れる電流の値と、電気ネットワークの電流の値との間の比が増加するという点で、さらにより重要である。

一実施形態によれば、第２の整流器段は、２つの分岐を備え、第１の分岐は、第２の電力供給ネットワークの位相に接続され、第２の分岐は、第２の電力供給ネットワークの中点に接続される。

したがって、充電システムは、単相ネットワークで使用することができる。

一実施形態によれば、第２の整流器段は２つの分岐を備え、第１の分岐は、第２の電力供給ネットワークの第１の位相に接続され、第２の分岐は、第２の電力供給ネットワークの第２の位相に接続される。

したがって、充電システムは、二相ネットワークで使用することができる。

他の実施形態によれば、第２の整流器段の第１の分岐は、フィルタリング段のコンデンサの１つを介して、第２の電力供給ネットワークの１つの位相に接続される。

この分岐は、直列の２つのコンデンサの合成容量を計算するための法則をもたらすため好適であり、合成容量は、さらに、比較的低いキャパシタンスコンデンサのものと比較して低減する。

さらなる実施形態によれば、第２の整流器段は、少なくとも２つの分岐を備え、第１の分岐は、第１の整流器段の分岐によって形成される。

したがって、第２の整流器段を作り出すために、４つのスイッチおよび２つの分岐を使用する必要はもはや無い。これにより、費用削減が可能となる。

一実施形態によれば、充電システムは、第１の電力供給ネットワークの電流をフィルタリング段および、第１の整流器段に切り替えるよう構成され、さらに第２の電力供給ネットワークの電流を第２の整流器段に切り替えるよう構成される、スイッチング手段を備える。

したがって、電流は、第１の電力供給ネットワークから、低電力単相ネットワーク専用の整流器段に切り替えることができる。

接続された電力供給ネットワークが、第１の電力供給ネットワークか第２の電力供給ネットワークかを判断するために、充電システムは、接続された電力供給ネットワークの電力を測定する手段と、電力供給ネットワークの位相の数を判断する手段とを備えてもよい。一実施形態によれば、電力が、ある閾値（例えば、３ｋＷ）未満であり、判断された位相の数が、厳密に３未満である場合、接続された電力供給ネットワークは、第２の電力供給ネットワークであると判断される。逆に、これら２つの条件の１つが満たされない場合、接続された電力供給ネットワークは、第１の電力供給ネットワークであると判断される。

この実施形態の特徴によれば、スイッチング手段は、
−前記電力供給ネットワークとフィルタリング段とに直列に接続されることを意図されるスイッチを備え、前記スイッチは、第１の電力供給ネットワークが接続されると「オン」状態になり、第２の電力供給ネットワークが接続されると「オフ」状態になり、
スイッチング手段はさらに、
−第２の整流器段のスイッチを備え、前記スイッチは、第１の電力供給ネットワークが接続されると「オフ」状態になり、第２の電力供給ネットワークが接続されると「オン」状態になる。

この実施形態の他の特徴によれば、スイッチング手段は、
−第１の整流器段のスイッチの一部を備え、第１の整流器段のスイッチの前記一部は、第２の電力供給ネットワークが接続されると「オフ」状態になり、
スイッチング手段はさらに、
−第２の整流器段のスイッチの一部を備え、第２の整流器段のスイッチの前記一部は、第１の電力供給ネットワークが接続されると「オフ」状態になる。

切り替えのための専用スイッチを設けることは、もはや必要無く、第１および第２の整流器段のスイッチが再利用される。

本発明の他の特徴および利点は、実施形態の詳細な、非制限の説明、および添付図面で精密に明らかになるであろう。

先行技術による、バッテリを充電するシステムを示す模式図である。 本発明による、バッテリを充電するためのシステムの実施形態を示す図である。 本発明による、バッテリを充電するためのシステムの実施形態を示す図である。 本発明による、バッテリを充電するためのシステムの実施形態を示す図である。

図１は、自動車バッテリ４を充電するためのシステムを図示する。この充電システムは、フィルタリング段２、整流器段３、誘導段５、およびインバータ段６を備える。充電システムは、フィルタリング段２を介して、電力供給ネットワーク１ａ／１ｂに接続されることを意図される。この電力供給ネットワークは、第１の多相高電力（３ｋＷ超）電力供給ネットワーク１ａまたは第２の単相もしくは多相低電力（３ｋＷ未満）電力供給ネットワーク１ｂとしてもよい。充電システムは、電力供給ネットワーク１ａに接続されるものとして示される。本明細書で示す電力供給ネットワーク１ａは、３つの位相１１、１２、および１３、および中点１４を備える。電力供給ネットワーク１ｂは、図示しないが、例えば、位相１３および中点１４を備える単相ネットワークである。充電システムはまた、インバータ段６を介してバッテリ４に接続されることを意図される。フィルタリング段２、整流器段３、誘導段５、およびインバータ段６はすべて、電力供給ネットワーク１ａ／１ｂとバッテリ４との間に、この順序で、直列に接続される。

フィルタリング段２は、３つのコンデンサ２１、２２、および２３から成り、電力供給ネットワークの位相のそれぞれに対して１つであり、位相１１、１２、および１３のそれぞれと、中点２４との間に、星形結線で接続される。フィルタリング段２を使用して、接続された電力供給ネットワークから引き出された電圧をフィルタリングし、その結果、整流器段およびインバータ段によって生成された電流パルスが吸収される。実際に、ネットワークで吸収される電流は、電気ネットワークオペレータによって課される接続制約を満たさなければならない。

整流器段３は、３つの分岐からなり、それぞれが、電力供給ネットワークの各位相のためのものである。

第１の分岐は、電力供給ネットワーク１ａの位相１１に接続される。第１の分岐は、上部に、ダイオード３１と直列に接続されたスイッチ３７、および下部に、スイッチ４０と直列に接続されたダイオード３４を備える。

第２の分岐は、電力供給ネットワーク１ａの位相１２に接続される。第２の分岐は、上部に、ダイオード３２と直列に接続されたスイッチ３８、および下部に、スイッチ４１と直列に接続されたダイオード３５を備える。

第３の分岐は、電力供給ネットワーク１ａの位相１３に接続される。第３の分岐は、上部に、ダイオード３３と直列に接続されたスイッチ３９、および下部に、スイッチ４２と直列に接続されたダイオード３６を備える。

整流器段３の３つの分岐の上部は、整流器段３の第１の出力端子４３に合流する。同様に、３つの分岐の下部は、整流器段３の第２の出力端子４４に合流する。端子４４は、バッテリ４に接続されることを意図される。一方、端子４３は、誘導段５に接続される。

誘導段５は、入力で出力端子４３に接続される３つのコイル５１、５２、および５３を備える。これらのコイルは、自動車の電動機の固定子のものである。それらは、さらなる構成要素を追加することなく、バッテリの充電中に、誘導フィルタリングをもたらすために再利用される。したがって、充電システムは、自動車に組み込まれる。

インバータ段６は、３つの分岐を備える。３つのコイル５１、５２、および５３のそれぞれは、出力で、インバータ段６の分岐に接続される。

インバータ段６の第１の分岐は、誘導段５のコイル５１に接続される。第１の分岐は、上部に、ダイオード６７と並列に接続されたスイッチ６１、および下部に、ダイオード７０と並列に接続されたスイッチ６４を備える。

インバータ段６の第２の分岐は、誘導段５のコイル５２に接続される。第２の分岐は、上部に、ダイオード６８と並列に接続されたスイッチ６２、および下部に、ダイオード７１と並列に接続されたスイッチ６５を備える。

インバータ段６の第３の分岐は、誘導段５のコイル５３に接続される。第３の分岐は、上部に、ダイオード６９と並列に接続されたスイッチ６３、および下部に、ダイオード７２と並列に接続されたスイッチ６６を備える。

インバータ段６の３つの分岐の上部は、インバータ段６の第１の出力端子７３に合流する。端子７３は、バッテリ４の第１の端子に接続されることを意図される。

３つの分岐の下部は、インバータ段６の第２の出力端子７４に合流する。端子７４は、端子４４に接続され、バッテリ４の第２の端子に接続されることを意図される。

整流器段３のスイッチ３７から４２のそれぞれおよびインバータ段６のスイッチ６１から６６のそれぞれの「オン」および「オフ」状態は、制御可能であり、接続された電力供給ネットワーク（１ａ、１ｂ）から引き込まれ、バッテリ４に供給される電圧および電流を制御する。

図１に示したものなどの充電システムの問題の１つは、フィルタリング段２および整流器段３が、高電力三相ネットワークである第１の電力供給ネットワーク１ａに対して調整されることである。この調整は、この充電システムが、第２のネットワーク１ｂと共に使用される場合、エネルギー効率を悪くする。また、第２のネットワーク１ｂは、個々が、通常、接続される単相ネットワークに対応し、例えば、フランスでは、２３０Ｖｏｌｔ／５０Ｈｚ単相ネットワークである。

エネルギー効率のこの低減は、それ自体既知の物理現象のためである。ＡＣネットワークによって電力供給されるどんなシステムも、このネットワークから皮相電力を引き込む。この皮相電力は、電気システムによって実際に使用される能動電力と、使用することができず、能動電力で位相の外の無効電流によって搬送される、無効電力とからなる。皮相電力、能動電力、および無効電力間の関係を説明するために、当業者に周知の、”ｃｏｓ ｐｈｉ”と呼ばれるファクタを使用する。このファクタは、０から１の間であり、その値が値１に近づくと、能動電力がネットワークから得られた皮相電力に近づく。

したがって、第２の電力供給ネットワーク１ｂと共に第１の電力供給ネットワーク１ａに対して調整されたフィルタリング段のコンデンサ２１、２２、および２３を使用することで、著しい無効電流を生成する。第２の電力供給ネットワーク１ｂでの”ｃｏｓ ｐｈｉ”は、およそ０．８である。その場合、バッテリ４の充電時間は、”ｃｏｓ ｐｈｉ”が１である理想的な場合と比較して、２０％増加する。

同様に、整流器段３の分岐は、第１の電力供給ネットワーク１ａの場合での”ｃｏｓ ｐｈｉ”に対して補償する単一方向トポロジーで高電力に対して調整される。したがって、２つの半導体セルは、各スイッチに対して使用される。その場合、各スイッチ３７から４２に対する伝導損は、２つの半導体を流れる誘導段電流の伝導損と等しい。したがって、これらの損失は、誘導段５の電流に比例する。

しかしながら、高電力で、誘導段５の電流が、電力供給ネットワーク１ａから引き込まれる電流の値に近い値である場合、単相での低電力では、誘導段５の電流は、電力供給ネットワーク１ｂから引き込まれる電流よりも１０倍高くなる。したがって、伝導損と皮相電力との間の比は、第２の電力供給ネットワーク１ｂのような単相低電力（３ｋＷ未満）電気ネットワークでは、第１の電力供給ネットワーク１ａのような三相高電力電気ネットワークよりも１０倍高くなる。その場合、整流器段３のカットアウトスイッチ３７から４２での伝導損は、充電システム全体の性能において、大部分を占める。

図２は、非三相および／または低電力ネットワークを使用する場合の、エネルギー効率のこれらの問題点を解決することを目的とする、バッテリを充電するためのシステムを図示する。

図１の充電システムと同様に、図２における充電システムは、電力供給ネットワーク１ａ／１ｂに接続されることを意図される。この電力供給ネットワークは、第１の多相高電力（３ｋＷ超）電力供給ネットワーク１ａまたは第２の単相もしくは多相低電力（３ｋＷ未満）電力供給ネットワーク１ｂとしてもよい。

ここでの電力供給ネットワーク１ｂは、２つの能動位相１１および１３を備える。電力供給ネットワーク１ｂおよび関係する充電システムの部分は、ここでは、実線で示される。

ここでの電力供給ネットワーク１ａは、３つの能動位相１１、１２、および１３を備える。電力供給ネットワーク１ａおよび関係する充電システムの部分は、図２では、実線および点線の両方で示される。

上記と同様に段２、３、５、および６に加え、充電システムは、接続された電力供給ネットワーク１ａ／１ｂの位相１１と、コンデンサ２１の接続点の前の整流段３の第１の分岐との間に直列に接続されたスイッチ９を備える。さらに、位相１１と位相１３との間に接続されるコンデンサ７、ならびに位相１１および位相１３にそれぞれ接続される２つの端子８５および８６を有する第２の整流器段８を備える。

コンデンサ７および第２の整流器段８およびスイッチ９の接続は、ここでは、２つの能動位相１１および１３を有する電力供給ネットワーク１ｂの場合で図示する。位相１１、１２、１３から他の２つの能動位相を有する第２の電力供給ネットワーク１ｂの場合での、または能動な位相１１、１２、１３の１つおよび中点１４への接続を有する第２の電力供給ネットワーク１ｂの場合での、これらの接続を、当業者は容易に応用することができるであろう。

コンデンサ７は、位相１１および１３の間に接続され、充電システムキャパシタンスの値は、コンデンサ７のキャパシタンスに対応する電力供給ネットワーク１ｂによって見られる。このコンデンサ７を使用して、接続された電力供給ネットワークから引き出された電圧をフィルタリングし、その結果、第２の整流器段およびインバータ段によって生成された電流パルスが吸収される。

さらに、コンデンサ７は、コンデンサ２１、２２、および２３のキャパシタンス未満のキャパシタンスを有する。例えば、コンデンサ７のキャパシタンスは、コンデンサ２１、２２、および２３のそれぞれのキャパシタンスの１０分の１である。したがって、電力供給ネットワークから引き込まれる無効電流の値は、さらに減少する。

第２の整流器段８は、２つの分岐を備える。第１の分岐は、電力供給ネットワーク１ｂの位相１３に、端子８５を介して接続される。第１の分岐は、上部に、スイッチ８１を備え、下部に、スイッチ８３を備える。第２の分岐は、電力供給ネットワーク１ｂの位相１１に、端子８６を介して接続される。第２の分岐は、上部に、スイッチ８２を備え、下部に、スイッチ８４を備える。整流器段８の２つの分岐の上部は、整流器段８の第１の出力端子８７に合流する。同様に、２つの分岐の下部は、整流器段８の第２の出力端子８８に合流する。端子８７は、第１の整流器段３の端子４３に接続される。一方、端子８８は、第１の整流器段３の端子４４に接続される。一実施形態によれば、第２の整流器段８のスイッチ（８１から８４）は、低電力単相ネットワークに対して調整される。この場合、スイッチ、例えば、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（当業者には周知の用語である金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）またはＩＧＢＴ（当業者には周知の用語である絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）型のトランジスタは、スイッチに対する単一の半導体セルを使用して生成される。したがって、伝導損が減少する。

したがって、第２の整流器段８は、スイッチ９、フィルタリング段２、および第１の整流器段３によって構成される組立体と並列に接続される。

スイッチ９および第２の整流器段８のスイッチの「オン」または「オフ」状態は、接続されたネットワーク（１ａ、１ｂ）に従って制御可能である。

より正確には、電力供給ネットワーク１ａが接続された場合、すなわち、例えば、接続された電力供給ネットワークが多相であるか、または所与の閾値（例えば、３ｋＷ）よりも高い電力を有する単相である場合、スイッチ９は、「オン」状態になり、第２の整流器段８のスイッチ８１から８４は、「オフ」状態になる。したがって、まず、電力供給ネットワーク１ａからの電流は、フィルタリング段２によってフィルタリングされた後、整流器段３を流れる。次いで、第２の整流器段８に向けて方向づけられた電力供給ネットワーク１ａの電流は、スイッチ８１から８４によって遮断される。さらに、コンデンサ２１、２２、および２３と並列のコンデンサ７の接続、およびコンデンサ７のキャパシタンスの値が、コンデンサ２１、２２、および２３の値よりも低くなることを所与として、電力供給ネットワーク１ａによって見られる合成容量は、コンデンサ２１、２２、２３のもの程度を維持することになる。

電力供給ネットワーク１ｂが接続された場合、すなわち、例えば、接続された電力供給ネットワークが、前記所与の閾値（例えば、３ｋＷ）未満の電力を有する単相である場合、スイッチ９は、「オフ」状態になり、第２の整流器段８のスイッチ８１から８４は、電力供給ネットワーク１ｂからある程度の電圧およびある程度の電流を引き込むよう順序づけられる。したがって、電力供給ネットワーク１ｂからの電流は、フィルタリング段または整流器段３を通って流れることができず、第２の整流器段８に向けて直接方向づけられる。さらに、あるキャパシタンス値、例えば、コンデンサ２１から２３のキャパシタンス値の１０分の１であるコンデンサ７が、２つの位相１１および１３の間に接続される場合、電力供給ネットワーク１ｂで送達される無効電流の値は、さらに減少する。

したがって、スイッチ９および第２の整流器段８の組立体は、第１の電力供給ネットワーク１ａの電流をフィルタリング段２および第１の整流器段３に切り替えるよう構成され、さらに第２の電力供給ネットワーク１ｂの電流を第２の整流器段８に切り替えるよう構成される、スイッチング手段を形成する。

接続された電力供給ネットワークがタイプ１ａかタイプ１ｂかを判断するために、充電システムは、接続された電力供給ネットワークの電力を測定する手段と、この電力供給ネットワークの位相の数を判断する手段とを備えてもよい。

この測定および判断の手段を有する一実施形態によれば、電力が、ある閾値（例えば、３ｋＷ）未満であり、判断された位相の数が、厳密に３未満である場合、接続された電力供給ネットワークは、第２のタイプ１ｂの電力供給ネットワークであると判断される。逆に、これら２つの条件の１つが満たされない場合、接続された電力供給ネットワークは、第１のタイプ１ａの電力供給ネットワークであると判断される。

さらに、図１に示す充電器の場合と同様に、インバータ段６のスイッチのそれぞれ（６１から６６）の、および整流器段３のスイッチのそれぞれ（３７から４２）の、「オン」または「オフ」状態は、制御可能であり、電力供給ネットワーク１ａから引き込まれ、バッテリ４に供給される、電圧および電流を制御する。

したがって、三相ネットワークを有するか、またはより少ない位相を備える他の電力の小さなネットワークを有する、優れた性能条件で動作可能な汎用充電器が得られる。

図３は、バッテリ充電システムの他の実施形態を図示する。

図２の充電システムと同様に、図３における充電システムは、電力供給ネットワーク１ａ／１ｂに接続されることを意図される。

ここでの電力供給ネットワーク１ｂは、１つの能動位相１３および中点１４を備える。電力供給ネットワーク１ｂおよび関係する充電システムの部分は、ここでは、実線で示される。

ここでの電力供給ネットワーク１ａは、３つの能動位相１１、１２、および１３を備える。電力供給ネットワーク１ａおよび関係する充電システムの部分は、図３では、実線および点線の両方で示される。

図３に示す充電システムは、第２の整流器段８の端子８６が、電力供給ネットワークの中点１４に接続される点、第２の整流器段８の端子８５が、フィルタリング段２のコンデンサ２３を介して、位相１３に接続される点、およびコンデンサ７が、第２の整流器段８の２つの端子８５および８６の間に接続される点が、図２と異なる。充電システムは、もはや、スイッチ９を備えない。

コンデンサ７および第２の整流器段８の接続は、ここでは、１つの能動位相１３および中点１４を有する第２の電力供給ネットワーク１ｂの場合で図示する。当業者は、位相１１および１２から他の能動位相を有する第２の電力供給ネットワーク１ｂの場合に、これらの接続を容易に応用することができるであろう。

コンデンサ７の新しい接続の場合、電力供給ネットワーク１ｂによって見られる充電システムのキャパシタンスは、コンデンサ２３と直列のコンデンサ７の合成容量に等しい。コンデンサを組み合わせるための法則によれば、合成容量の逆数は、コンデンサ７のキャパシタンスの逆数と、コンデンサ２３のキャパシタンスの逆数との和に等しい。したがって、コンデンサ７のキャパシタンスが、コンデンサ２３のキャパシタンスの１０分の１であると仮定すると、合成容量は、コンデンサ２３のキャパシタンスの１１分の１である。したがって、電力供給ネットワーク１ｂで伝達される無効電流の値は、さらに減少する。コンデンサ２３と直列のコンデンサ７を使用して、接続された電力供給ネットワーク１ｂから引き出された電圧をフィルタリングし、その結果、第２の整流器段およびインバータ段によって生成された電流パルスが吸収される。

第１の整流器段３のスイッチ３７から４２の、および第２の整流器段８のスイッチ８１から８４の、「オン」または「オフ」状態は、接続されたネットワーク（１ａ、１ｂ）に従って制御可能である。

より正確には、電力供給ネットワーク１ａが接続される場合、すなわち、例えば、接続された電力供給ネットワークが多相であるか、所与の閾値（例えば、３ｋＷ）超の電力を有する単相である場合、第１の整流器段３のスイッチ３７から４２は、電力供給ネットワーク１ａからある程度の電圧および電流を引き込むよう順序づけられ、第２の整流器段８のスイッチ８１から８４は、「オフ」状態になる。したがって、まず、電力供給ネットワーク１ａからの電流は、フィルタリング段２によってフィルタリングされた後、整流器段３を流れる。次いで、第２の整流器段８に向けて方向づけられた電力供給ネットワーク１ａの電流は、スイッチ８１から８４によって遮断される。

電力供給ネットワーク１ｂが接続された場合、すなわち、例えば、電力供給ネットワーク１ｂが、前記所与の閾値（例えば、３ｋＷ）未満の電力を有する単相である場合、第１の整流器段３のスイッチは、「オフ」状態になり、第２の整流器段８のスイッチ８１から８４は、電力供給ネットワーク１ｂからある程度の電圧およびある程度の電流を引き込むよう順序づけられる。したがって、電力供給ネットワーク１ｂからの電流は、フィルタリング段３を通って流れることができず、第２の整流器段８に向けて直接方向づけられる。さらに、電気ネットワーク１ｂによって見られるキャパシタンスが、コンデンサ２１から２３のキャパシタンスの１１分の１である場合、電力供給ネットワーク１ｂで伝達される無効電流の値が、さらに減少する。

したがって、第１の整流器段３および第２の整流器段８の組立体は、第１の電力供給ネットワーク１ａの電流をフィルタリング段２および第１の整流器段３に切り替えるよう構成され、さらに第２の電力供給ネットワーク１ｂの電流を第２の整流器段８に切り替えるよう構成される、スイッチング手段を形成する。

接続された電力供給ネットワークがタイプ１ａかタイプ１ｂかを判断するために、図２で説明した充電システムと同一の方法で、充電システムは、接続された電力供給ネットワークの電力を測定する手段と、この電力供給ネットワークの位相の数を判断する手段とを備えてもよい。この測定および判断の手段を使用して、第１または第２の電力供給ネットワークは、次いで、図２に示した充電システムと同一の方法で判断することができる。

図４は、バッテリ充電システムの他の実施形態を図示する。

図２または図３の充電システムと同様に、図４における充電システムは、電力供給ネットワーク１ａ／１ｂに接続されることを意図される。

ここでの電力供給ネットワーク１ｂは、１つの能動位相１３および中点１４を備える。電力供給ネットワーク１ｂおよび関係する充電システムの部分は、ここでは、実線で示される。

ここでの電力供給ネットワーク１ａは、３つの能動位相１１、１２、および１３を備える。電力供給ネットワーク１ａおよび関係する充電システムの部分は、図４では、実線および点線の両方で示される。

図４で図示する充電システムは、第２の整流器８の第１の分岐が、第１の整流器段３の第３の分岐によって形成される点で、図３のものと異なる。したがって、第１の整流器段のスイッチ３９および４２を使用して、スイッチ８１および８３を形成する。したがって、第２の整流器段が得られ、その伝導損は、１つの分岐に対してのみ減少するが、低コストである。

図３の充電システムと同様に、第１の整流器段３のスイッチ３７から４２の、および第２の整流器段８のスイッチ８１から８４の、「オン」または「オフ」状態は、接続されたネットワーク（１ａ、１ｂ）に従って制御可能である。

より正確には、電力供給ネットワーク１ａが接続される場合、すなわち、例えば、接続された電力供給ネットワークが多相であるか、所与の閾値（例えば、３ｋＷ）超の電力を有する単相である場合、第１の整流器段３のスイッチ３７から４２は、電力供給ネットワーク１ａからある程度の電圧および電流を引き込むよう順序づけられ、第２の整流器段８のスイッチ８２および８４は、「オフ」状態になる。したがって、まず、電力供給ネットワーク１ａからの電流は、フィルタリング段２によってフィルタリングされた後、整流器段３を流れる。次いで、第２の整流器段８に向けて方向づけられた電力供給ネットワーク１ａからの電流は、スイッチ８２および８４によって遮断される。

電力供給ネットワーク１ｂが接続された場合、すなわち、例えば、接続された電力供給ネットワークが、前記所与の閾値（例えば、３ｋＷ）未満の電力を有する単相である場合、第１の整流器段３のスイッチ３７、３８、４０、４１は、「オフ」状態になり、第２の整流器段８のスイッチ８２、８４、３９、および４２は、電力供給ネットワーク１からある程度の電圧およびある程度の電流を引き込むよう順序づけられる。したがって、電力供給ネットワークからの電流は、整流器段３の第３の分岐のみを流れる。さらに、電気ネットワークによって見られるキャパシタンスが、コンデンサ２１から２３のキャパシタンスの１１分の１である場合、電力供給ネットワーク１ｂで伝達される無効電流の値が、さらに減少する。

したがって、図３の充電システムと同様の方法で、第１の整流器段３および第２の整流器段８の組立体は、第１の電力供給ネットワーク１ａの電流をフィルタリング段２および第１の整流器段３に切り替えるよう構成され、さらに第２の電力供給ネットワーク１ｂの電流を第２の整流器段８に切り替えるよう構成される、スイッチング手段を形成する。

接続された電力供給ネットワークがタイプ１ａかタイプ１ｂかを判断するために、図２または図３で説明した充電システムと同一の方法で、充電システムは、この接続された電力供給ネットワークの電力を測定する手段と、電力供給ネットワークの位相の数を判断する手段とを備えてもよい。この測定および判断の手段を使用して、第１または第２の電力供給ネットワークは、次いで、図２または図３に示した充電システムと同一の方法で判断することができる。

Claims (9)

1. 電力供給ネットワークに接続されることを意図され、前記電力供給ネットワークが、第１の多相電力供給ネットワーク（１ａ）、以下、第１の電力供給ネットワーク（１ａ）と呼ぶ、であるか、または当該第１の電力供給ネットワーク（１ａ）の電力より低い電力を有する、第２の多相もしくは単相電力供給ネットワーク（１ｂ）、以下、第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）と呼ぶ、である、自動車バッテリ（４）を充電するためのシステム、以下、充電システム、と呼ぶ、であって、当該充電システムは、
   −複数のコンデンサ（２１、２２、２３）を備えるフィルタリング段（２）と、
   −複数のスイッチを備える第１の整流器段（３）と、
   −前記バッテリ（４）に接続されることを意図されるインバータ段（６）と、を備え、
   前記充電システムは、
   −複数のスイッチを備える第２の整流器段（８）を備え、前記第２の整流器段は、前記電力供給ネットワーク（１ａ、１ｂ）と前記バッテリ（４）との間に、前記フィルタリング段（２）および前記第１の整流器段（３）の少なくとも一部と並列に接続されることが意図され、
   前記充電システムはさらに、
   −キャパシタンスが前記フィルタリング段（２）のコンデンサ（２１、２２、２３）のキャパシタンス未満であり、２つの位相（１１、１３）の間か、または前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の位相（１３）と中点（１４）との間に接続される、コンデンサ（７）を備える、システム。
2. 前記第２の整流器段（８）の前記スイッチは、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）に対して調整された電子部品を備える、請求項１に記載の充電システム。
3. 前記第２の整流器段（８）は、第１の分岐（８１、８３）と、第２の分岐（８２、８４）と、からなる２つの分岐を備え、当該第１の分岐（８１、８３）は、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の１つの位相（１３）に接続され、前記第２の分岐（８２、８４）は、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の前記中点（１４）に接続される、請求項１または２に記載の充電システム。
4. 前記第２の整流器段（８）は、２つの分岐を備え、前記第１の分岐（８１、８３）は、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の第１の位相（１３）に接続され、前記第２の分岐（８２、８４）は、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の第２の位相（１１）に接続される、請求項１または２のいずれか一項に記載の充電システム。
5. 前記第２の整流器段（８）の前記第１の分岐（８１、８３）は、前記フィルタリング段（２）の前記コンデンサ（２３）の１つを介して、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の位相（１３）に接続される、請求項３または４に記載の充電システム。
6. 前記第２の整流器段（８）は、少なくとも２つの分岐を備え、その前記第１の分岐（８１、８３）は、前記第１の整流器段（３）の分岐（３９、４２）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充電システム。
7. 前記第１の電力供給ネットワークの電流を前記フィルタリング段（２）および前記第１の整流器段（３）に切り替えるよう構成され、さらに前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）の電流を前記第２の整流器段（８）に切り替えるよう構成される、スイッチング手段を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の充電システム。
8. 前記スイッチング手段は、
   −前記電力供給ネットワーク（１ａ、１ｂ）と前記フィルタリング段（２）とに直列に接続されることを意図されるスイッチ（９）を備え、前記スイッチ（９）は、前記第１の電力供給ネットワーク（１ａ）が接続されると「オン」状態になり、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）が接続されると「オフ」状態になり、
   前記スイッチング手段はさらに、
   −前記第２の整流器段（８）の前記スイッチを備え、前記スイッチは、前記第１の電力供給ネットワーク（１ａ）が接続されると「オフ」状態になり、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）が接続されると「オン」状態になる、請求項７に記載の充電システム。
9. 前記スイッチング手段は、
   −前記第１の整流器段（３）の前記スイッチの一部を備え、前記第１の整流器段（３）の前記スイッチの前記一部は、前記第２の電力供給ネットワーク（１ｂ）が接続されると「オフ」状態になり、
   前記スイッチング手段はさらに、
   −前記第２の整流器段（８）のスイッチの一部を備え、前記第２の整流器段（８）のスイッチの前記一部は、前記第１の電力供給ネットワーク（１ａ）が接続されると「オフ」状態になる、請求項７または８に記載の充電システム。

Images