JP2014528232A - バッテリ充電器の容量性フィルタの監視方法 - Google Patents

Abstract

三相または単相の電力供給網（３）にもとづいてバッテリ（２）、特に、電動自動車のバッテリを充電するための装置（１）であって、容量アセンブリ（５ｂ）を備えるフィルタ処理段（５）であって、電力供給網（３）へと接続されるように意図されているフィルタ処理段を備える装置。この装置（１）は、前記フィルタ処理段（５）の入力端子（Ｂｌｓ、Ｂ２、Ｂ３）において測定される電圧および電流にもとづいて前記容量アセンブリ（５ｂ）の少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）の容量値の変化を検出することができる前記容量アセンブリ（５ｂ）を監視するための手段（８）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、電動の自動車について、単相または三相の電力供給網からの高電圧バッテリ充電装置の入力電流をフィルタ処理するための手段に関し、さらに詳しくは、フィルタ処理手段の状態の監視に関する。

高電圧のバッテリ充電システムにおいては、電力網からの電力が、２つのコンバータ、すなわち降圧コンバータ（「バック」）および昇圧コンバータ（「ブースト」）を順に通ってバッテリへともたらされる。これら２つのコンバータは、それぞれ、一連のスイッチを所望の出力電流および／または出力電圧の関数として制御される周波数で連続的に開閉することによって、自身の入力端子と出力端子との間の電圧比を小さくし、あるいは大きくする。

そのような充電システムが、例えば三相または単相の回路から車両のバッテリを充電することを可能にする自動車用の組み込みの充電システムに関する仏国特許出願第２ ９４３ １８８号明細書に記載されており、この充電回路は、電流の生成または車両の推進などの他の機能ももたらす電気機械のコイルを取り入れている。

電力供給網から得られる電流のチョッピングにより、取り出される電流に高周波成分、すなわち一般的には５０Ｈｚである配電網の基本波よりも高次の高調波が生じる。

電気エネルギの供給業者が、取り出される電流の高調波について基準を課しているため、このような充電システムも、バック入力段にＲＬＣ（抵抗−誘導−容量）方式のフィルタ処理手段を備える。

フィルタ処理手段は、通常は、電磁適合性（ＥＭＣ）フィルタならびに配電網の各相間のフィルタ処理をもたらすための「スター」配置のフィルタ処理コンデンサを備える容量式のフィルタを備える。ＥＭＣフィルタは、例えば、充電システムのバック段およびブースト段のトランジスタによって生成される電流パルスのフィルタ処理を可能にするコモンモードインダクタンスおよびキャパシタンスを有するフィルタである。したがって、フィルタ処理手段が、電流が配電網の運営者が課す高調波に関する配電網の接続の制約および自動車の分野の制約を満たすように、吸収される電流をフィルタ処理することを可能にする。

中性点を含む構成においては、容量性フィルタが、中性線とフィルタ処理コンデンサの共有点との間に配置された中性点フィルタ処理コンデンサをさらに備える。この後者のコンデンサは、中性線と各相との間のフィルタ処理を実行可能にする。

しかしながら、このような容量性フィルタは、１つ以上のコンデンサの劣化または老化によって性能が低下する可能性がある。そのような容量性フィルタの性能低下により、フィルタ処理の効果が失われ、配電網の不安定につながる可能性がある。

容量性フィルタを監視するために、バッテリに接続された容量性フィルタの監視を実行するシステムを記載している米国特許第４ ４１９ ６２１号明細書を参照することができる。該監視システムは、信号の周波数分析を使用している。しかしながら、そのような装置は、単純な故障の検出にとってきわめて複雑である。

また、稼働中の電解コンデンサについて診断の実行を可能にする装置が、米国特許第５ ８８０ ５８９号明細書から知られている。

さらに、システムの各々のコンデンサの値を正確に計算することを可能にする特定の式の使用を記載している米国特許出願公開第２０１０／０３２１０３８号明細書を参照することができる。しかしながら、そのような装置も、単純な故障の検出にとってきわめて複雑であり、高価である。

仏国特許出願第２ ９４３ １８８号 米国特許第４ ４１９ ６２１号 米国特許第５ ８８０ ５８９号 米国特許出願公開第２０１０／０３２１０３８号

本発明の目的は、単相または三相の配電網に接続された容量性フィルタのコンデンサのうちの１つ以上について生じうる変化を検出し、充電性能のレベルを下げるとともに、ユーザに容量性フィルタの交換の必要性を知らせ、あるいはこの劣化がきわめて大きい場合には電気自動車のバッテリの充電を防止することをも可能にする単純かつ安価な監視装置および方法を提案することによって、上述の欠点を軽減することにある。

一態様によれば、一実施形態において、三相または単相の電力供給網からバッテリ、とりわけ電動の自動車のバッテリを充電するための装置であって、容量アセンブリを備えるフィルタ処理段であって、電力供給網へと接続されるように意図されているフィルタ処理段を備える装置が提案される。一実施形態においては、この装置が、前記フィルタ処理段へと接続されたバック段と、バッテリへと接続されるように意図され、前記バック段へと接続されたブースト段とを備えることができる。

全体的な特徴によれば、この装置が、前記フィルタ処理段の入力において測定される電圧および電流から前記容量アセンブリの少なくとも１つのコンデンサの容量値の変化を検出することができる前記容量アセンブリの監視のための手段を備える。

好ましくは、前記監視手段が、前記測定される電圧および電流の特性値を設定するための手段と、前記電圧および電流の特性値から前記容量アセンブリの少なくとも１つの代表パラメータを計算するための手段と、前記計算された代表パラメータから前記容量アセンブリのコンデンサの状態を判断するための手段と、制御信号および／または前記容量アセンブリの劣化をユーザに知らせるための警報信号を伝達するために適した処理手段とを備える。

前記電圧および電流の特性値は、例えば、これらの電圧および電流のｒｍｓ値であってよい。

一実施形態においては、前記制御信号が、バッテリの充電性能レベルの制限を生じさせることができる。

有利には、前記コンデンサの状態を判断するための手段が、前記代表パラメータと容量定数との間の差の絶対値を計算することができる少なくとも１つの計算モジュールと、前記計算された絶対値を変動しきい値と比較することができる少なくとも１つの比較モジュールとを備える。

前記監視手段は、前記装置が電力供給網へと接続されているときかつバッテリの充電が始まる前に、前記監視手段を起動させることができる起動手段をさらに備えることができ、前記代表パラメータが、前記監視手段がバッテリの充電が始まる前に起動させられたときに、第１の相のｒｍｓ電流値と、周波数に前記第１の相と他の相との間のｒｍｓ電圧の値を掛けた積との間の比に比例する。

好ましくは、前記監視手段が、バッテリが単相の電力供給網において充電中であるときにこの監視手段を起動させることができる充電中起動手段を備えることができ、前記代表パラメータが、前記監視手段が単相の電力供給網における充電の開始後に起動させられたときに、一方と他方との間の比に相当し、前記一方は、電力供給の電流のｒｍｓ値の平方の２倍と、前記バック段の入力における電流のｒｍｓ値の平方との間の差であり、前記他方は、電力供給網の端子におけるｒｍｓ電圧と電力供給網の周波数との積である。

別の態様によれば、駆動輪に連結された電気機械と、バッテリから前記電気機械に電力を供給することができるインバータ段とを備え、少なくとも部分的に電動である自動車であって、バッテリを充電するための上述のとおりの装置を備えることを特徴とする自動車が提案される。

別の態様によれば、一実施例において、三相または単相の電力供給網からバッテリ、とりわけ電動の自動車のバッテリを充電するための装置を制御するための方法であって、前記電力供給網からの少なくとも１つの入力電圧が、容量アセンブリを備えるフィルタ処理段を使用してフィルタ処理され、前記フィルタ処理段の入力における電力供給の電流が測定され、前記フィルタ処理段の入力における電力供給の電圧が測定される方法が提案される。

全体的な特徴によれば、前記容量アセンブリのコンデンサの状態が、前記フィルタ処理段の入力端子において測定される電圧および電流からの前記容量アセンブリの少なくとも１つの代表パラメータの変化にもとづいて監視される。

好ましくは、この方法が、前記測定される電圧および電流のｒｍｓ値を設定することと、前記ｒｍｓ電圧および電流値から前記容量アセンブリの少なくとも１つの代表パラメータを計算することと、前記計算された代表パラメータから前記容量アセンブリのコンデンサの状態を判断することと、バッテリの充電性能レベルを制限するための制御信号および前記容量アセンブリの劣化をユーザに知らせるための警報信号を伝達することとを含む。

前記容量アセンブリのコンデンサの状態を判断することは、有利には、容量定数と前記容量アセンブリの前記代表パラメータのうちの１つとの間の差の絶対値の少なくとも１つの計算と、前記計算された減算の結果の変動しきい値との比較とを含むことができる。

好ましくは、前記代表パラメータが、前記監視手段がバッテリの充電が始まる前に起動させられたときに、第１の相のｒｍｓ電流値と、周波数に前記第１の相と他の相との間のｒｍｓ電圧の値を掛けた積との間の比に対応し、前記監視手段が単相の電力供給網における充電の開始後に起動させられたときに、一方と他方との間の比に対応し、前記一方は、電力供給の電流のｒｍｓ値の平方の２倍と、前記バック段の入力における電流のｒｍｓ値の平方との間の差であり、前記他方は、電力供給網の端子におけるｒｍｓ電圧と電力供給網の周波数との積である。

本発明の他の利点および特徴が、決して本発明を限定するものではない実施例および実施形態についての詳細な説明ならびに添付の図面を検討することによって、明らかになるであろう。

自動車のバッテリを充電するための一実施形態による装置を概略的に示している。 図１の充電装置の一実施形態をさらに詳しく示している。 図１の充電装置を監視するための手段をさらに詳しく示している。 一実施例による充電装置を制御するための方法のフロー図を示している。

図１は、バッテリ２を充電するために三相または単相の電力供給網３へと接続されるように意図された自動車のバッテリ２を充電するための装置１を概略的に示している。

装置１は、充電装置１を電力供給網３へと接続することを可能にする接続手段４と、装置１によって取り出された電力供給網３からの電流をフィルタ処理するためのフィルタ処理段５と、フィルタ処理段５の出力に接続され、電力供給網３から得られた交流の整流を可能にするバック段６と、バック段６とバッテリ２との間に接続されたブースト段７とを備える。

フィルタ処理手段５は、電磁適合性（ＥＭＣ）フィルタ５ａおよび容量アセンブリ５ｂを備える。ＥＭＣフィルタ５ａは、例えば、装置１のバック段６およびブースト段７のトランジスタによって生成される電流パルスのフィルタ処理を可能にするするコモンモードインダクタンスおよびキャパシタンスを有するフィルタである。フィルタ処理手段５が、電流が配電網の運営者が課す高調波に関する配電網の接続の制約および自動車の分野の制約を満たすように、正しく吸収された電流をフィルタ処理することを可能にする。

容量アセンブリ５ｂは、各相の間に２つのコンデンサが接続されるよう、いわゆる「スター」配置に接続されたコンデンサを備える。コンデンサのいわゆる「スター」配置の代わりに、コンデンサ５ｂをいわゆる「デルタ」配置（図示せず）に配置することも可能であり、すなわちコンデンサをＥＭＣフィルタ処理手段５ａの出力において各相と中性点との間に配置することも可能である。これにより、コンデンサを通過する電流の値が小さくなる。

装置１は、容量アセンブリ５ｂの少なくとも１つのコンデンサの値の変化を検出することができる容量アセンブリ５ｂの監視のための手段８をさらに備える。

図２は、図１の充電装置をさらに詳しく示している。

ブースト段７が、図において誘導コイルＬｄに直列に配置された抵抗Ｒｄによって記号的に表されている誘導素子９を介してバック段６へと接続されている。

装置１は、三相および単相の両方の電源に接続できるため、接続手段４は、フィルタ処理段５の入力に接続され、電力供給網３へと接続されることができる３つの端子Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３を備える。三相の充電モードにおいては、３つの端子Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３が、三相の電力供給網へと接続される。単相の充電モードにおいては、入力Ｂ_１およびＢ_２だけが、入力電圧Ｖｉおよび入力電流Ｌを伝達する単相の電力供給網へと接続される。各々の入力端子Ｂ_１、Ｂ_２、およびＢ_３が、ＥＭＣフィルタ５ａのフィルタ処理ブランチへと接続される。ＥＭＣフィルタ５ａの各々のフィルタ処理ブランチは、２つの並列なブランチを備え、一方が値Ｌ_２のコイルを有し、他方が値Ｌｉのコイルおよび値Ｒの抵抗を直列に有する。

これら２つのフィルタ処理ブランチの各々の出力が、ＥＭＣフィルタ５ａのフィルタ処理ブランチの各々についてそれぞれＤ_１、Ｄ_２、Ｄ_３と称される地点において、接地にも接続された容量アセンブリ５ｂの容量Ｃのコンデンサへと接続されている。容量Ｃの種々のコンデンサがいずれも、図２においてＮで示されている共有点または中性点へと接続されている。値Ｒの抵抗、値ＬｉまたはＬ_２のコイル、および容量Ｃのコンデンサの集まりが、バック段３の入力におけるＲＬＣ形式のフィルタを構成している。

単相の充電モードにおいては、端子Ｂ_３が、電力供給網に接続されない。端子Ｂ_３へと接続されたブランチは、三相の充電の場合にしか考慮されないため、破線によって示されている。破線によって表されている電気回路の残りの素子は、三相の電力供給網への接続の状況においてのみ使用される素子である。

バック段６は、地点Ｄ_１、Ｄ_２、およびＤ_３によってフィルタ処理段５へと接続される。バック段６は、各々が制御ユニット１２によって制御される２つのスイッチＳ_i、Ｓ_２、またはＳ_３を有する３つの並列なブランチ６ａ、６ｂ、および６ｃを備える。

ブランチ６、７、および８の共通の端部が、バック段６の２つの出力端子を構成している。一方の端子が、バッテリ２の「−」端子およびブースト段７の第１の入力１０へと接続されている。他方の端子は、電気機械９の第１の端子へと接続され、電気機械９の他方の端子は、ブースト段７の第２の入力１１へと接続されている。

ブースト段７は、制御ユニット１２によって別個独立に駆動することができる２つのスイッチＳ_４およびＳ_５を備える。これら２つのスイッチＳ_４およびＳ_５は、ブースト段７の第１の入力１０とバッテリ２の「＋」端子とを接続しているブランチに位置している。電気機械９が接続されたブースト段７の第２の入力１１は、２つのスイッチＳ_４およびＳ_５の間に接続され、スイッチＳ_４が、第２の入力１１とバッテリ２の「＋」端子との間に接続され、スイッチＳ_５が、第１の入力１０と第２の入力１１との間に接続されている。

装置１は、第１の端子Ｂ_１へと接続されたブランチを循環する電流Ｌ、第２の端子Ｂ_２へと接続されたブランチを循環する電流Ｉ_２、および第３の端子Ｂ_３へと接続されたブランチを循環する電流Ｉ_３をそれぞれ測定することができる第１の電流センサ１３、第２の電流センサ１４、および第３の電流センサ１５を備える。

さらに装置は、第１の端子Ｂｉと第２の端子Ｂ_２との間の電圧Ｖｉ、第２の端子Ｂ_２と第３の端子Ｂ_３との間の電圧Ｖ_２、および第１の端子Ｂｉと第３の端子Ｂ_３との間の電圧Ｖ_３をそれぞれ測定することができる第１の電圧センサ１６、第２の電圧センサ１７、および第３の電圧センサ１８を備える。

電圧センサ１６〜１８および電流センサ１３〜１５は、装置の監視手段８へと接続されている。単相の電力供給網における充電の場合には、第１の電流センサ１３からの測定値および第１の電圧センサ１６からの測定値だけが、容量アセンブリ５ｂの容量Ｃのコンデンサの状態の監視に使用される。電流センサ１４からの測定値を、電流センサ１３の故障の場合に電流センサ１３からの測定値の代わりに使用できることに、注意すべきである。

図３は、図１のバッテリ２を充電するための装置１の監視手段８をさらに詳しく示している。

監視手段８は、装置が電力供給網３へと接続されたとき、充電の開始前に監視手段８を起動させることができる起動手段１９を備える。

監視手段８は、第１、第２、および第３の電圧センサ１６、１７、１８によってそれぞれ測定される電圧Ｖｉ、Ｖ_２、Ｖ_３の値ならびに第１、第２の、および第３の電流センサ１３、１４、１５によってそれぞれ測定される電流の強度Ｉｉ、Ｉ_２、Ｉ_３を入力として受け取るｒｍｓ値を設定するための手段２０を備える。ｒｍｓ値を設定するための手段２０は、出力として、電圧Ｖ_ｉ、Ｖ_２、Ｖ_３のｒｍｓ値Ｖ_１ｅ、Ｖ_２ｅ、Ｖ_３ｅならびに電流Ｌ、Ｉ_２、Ｉ_３のｒｍｓ値Ｉ_１ｅ、Ｉ_２ｅ、Ｉ_３ｅを伝達する。

起動手段１９は、電力供給網３の充電装置１への接続に対応する電流の測定値が電流センサ１３〜１５のうちの１つによって設定手段２０へと伝達されるとすぐに、起動手段が設定手段２０を起動するように、設定手段２０へと接続されている。

監視手段８は、容量アセンブリ５ｂの少なくとも１つの代表パラメータを計算するための計算手段２１を備え、この計算手段２１の出力が、計算された代表パラメータから容量アセンブリ５ｂの容量Ｃのコンデンサの状態を判断するための手段２２へと接続されている。

計算手段２１は、ｒｍｓの電圧値Ｖ_１ｅ、Ｖ_２ｅ、Ｖ_３ｅおよび電流値Ｉ_１ｅ、Ｉ_２ｅ、Ｉ_３ｅを入力として受け取り、各相について、すなわち端子Ｂ_１、Ｂ_２、またはＢ_３へと接続された各々のブランチについて、容量アセンブリ５ｂの少なくとも１つの代表パラメータを計算する。

充電装置１が三相の電力供給網３へと接続される場合、監視手段８が、起動手段１９によってバッテリ２の充電の開始に先立って起動させられる。この時点で、Ｌ＝Ｉ_ｃ１、Ｉ_２＝Ｉ_ｃ２、Ｉ_３＝Ｉ_ｃ３である（特に、図２を参照）。容量アセンブリ５ｂが平衡な系を構成しているので、すなわち２つの相の間に接続されたコンデンサが、他の各組の相の間に接続されたコンデンサと同じ値を有するので、以下の関係が各相について成立する。

ここで、/は電力供給網３から分配される電流の（測定による）周波数であり、Ｉ_ｅは、相の電流のｒｍｓ値（すなわち、Ｉ_ｅ１、Ｉ_ｅ２、またはＩ_ｅ３）であり、Ｖ_ｅは、この相を含む２つの相の間の電圧のｒｍｓ値であり、ｋは、ＥＭＣフィルタ５ａに依存する係数であり、Ｃは、２つの相の間に接続された等価静電容量の値である。平衡な系においては、すべての静電容量が等しく、項_ｋπＣが、コンデンサが不良にならない限りは一定である。したがって、項_ｋπＣは、容量定数と呼ばれる。この項は、準備段階における較正によって得られる。

電流Ｉ_ｉが循環する第１の相と中性点との間に接続されたコンデンサの状態を点検するために、計算手段２１が、以下の代表パラメータの組を計算する。

同様に、電流Ｉ_２が循環する第２の相と接地との間に接続されたコンデンサの状態を点検するために、計算手段２１が、以下の代表パラメータの組を計算する。

電流Ｉ_３が循環する第３の相と中性点との間に接続されたコンデンサの状態を点検するために、計算手段２１が、以下の代表パラメータの組を計算する。

容量アセンブリ５ｂの状態を表すこれら３組のパラメータが、容量アセンブリ５ｂのコンデンサＣの状態を判断するための手段２２へと送信される。各相についての代表パラメータの組を使用することで、容量アセンブリ５ｂのどのコンデンサが不良であるかを判断することが可能になる。

判断手段２２は、受信される各々の代表パラメータについて、代表パラメータと容量定数ｋπＣとの間の差の結果の絶対値、すなわち下記を出力として伝達する計算モジュール２３を備える。

各相について、絶対値の組がこのようにして得られ、比較器２４へと伝達される。組の各々の絶対値が、変動しきい値と比較される。結果のうちの少なくとも１つの絶対値が変動しきい値よりも大きい場合、この相と中性点との間に接続されたコンデンサCが劣化している。

３つの比較器２４の出力が、バッテリ２の充電性能レベルを制限するための制御信号ならびにユーザに容量アセンブリ５ｂの劣化および交換の必要性を知らせる警報信号を出力として伝達することができる処理モジュール２５へと接続される。

充電装置１が端子ＢｉおよびＢ_２によって単相の電力供給網３へと接続される場合、ただ１つの代表パラメータが計算手段２１によって計算される。

この代表パラメータが、下記の絶対値を計算するために計算モジュール２３へと計算手段２１によって伝達される。

正しく計算された絶対値が、変動しきい値との比較のために比較器２４へと伝達される。絶対値が変動しきい値よりも小さい場合、２つの相の間に接続された静電容量Ｃのコンデンサは、劣化していないと考えられる。そうでない場合、充電の制限およびユーザへの警報を制御するための信号が処理モジュール２５へと伝達される。

装置が単相の電力供給網３へと接続される場合、バッテリ２の充電中に監視を実行することも可能である。このために、監視手段が、計算手段２１を制御することができる充電中起動モジュール２６を備える。

バッテリ２が充電中であるとき、以下の関係が成立する。

ここで、Ｉ_ｆは、地点Ｄｉとバック段６との間を循環する電流であり、Ｕ_ｃは、端子ＢｉおよびＢ_２の間に接続された２つのコンデンサの端子における電圧である。制御ユニット１２が、Ｕ_ｃおよびＩ_ｆが同相であるようにバッテリの充電を駆動する。Ｉ_ｆが駆動されるとき、その値は既知であり、ソフトウェアデータに対応する。

電流Ｉ_ｆおよび電圧Ｕ_ｃが同相であるため、先の関係を以下のように記述することができ
る。

ここで、φはＥＭＣフィルタに起因する位相オフセットであり、Ｕ_ｃ＝ｋＶｉと近似されている。

ここから、ｒｍｓの電流および電圧値を考慮することにより、以下の式を導出することができる。

ここで、/は単相の電力供給網３によって分配される電流の周波数であり、Ｉｕは、フィルタ処理手段５の入力における電流のｒｍｓ値であり、Ｖｕは、２つの端子ＢｉおよびＢ_２の間の電圧のｒｍｓ値であり、ｋは、ＥＭＣフィルタ５ａに依存した係数である。

単相の電力供給網３からの充電の最中に容量アセンブリ５ｂの状態を監視するために、充電中起動モジュール２６によって起動させられた計算手段２１が、以下の代表パラメータを計算する。

次いで、この代表パラメータが、下記の絶対値を計算する計算モジュール２３へと伝達される。

正しく計算された絶対値が、変動しきい値との比較のために比較器２４へと伝達される。絶対値が変動しきい値よりも大きい場合、２つの端子ＢｉおよびＢ_２の間に接続されたコンデンサＣのうちの１つが劣化している。

コンデンサの劣化が少なくとも１つの比較器２４によってこのように検出されるとき、処理モジュール２５が、バッテリ２の充電性能レベルを制限するための制御信号ならびに容量アセンブリ５ｂの劣化および交換の必要性をユーザに知らせる警報信号を、出力として伝達する。

図４は、一実施例による充電装置（１）を制御するための方法のフロー図を概略的に示している。

第１のステップ４００において、電力供給網３への充電装置の接続が、電流センサ１３〜１５および電圧センサ１６〜１８によって生成される装置１の入力端子Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３における電流および電圧の測定値によって検出される。

次のステップ４１０において、電圧および電流の測定値から、接続された電力供給網３が単相の電力供給網であるか、三相の電力供給網であるかが判断される。

次のステップ（単相の電力供給網の場合には４２０、三相の電力供給網の場合には４２０’）において、バッテリ２の充電が始まったか否かが判断される。始まっていない場合、次のステップ（単相の電力供給網の場合には４３０、三相の電力供給網の場合には４３０’）において、監視手段８が起動させられ、電力供給網３が単相である場合には代表パラメータが計算され、電力供給網３が三相である場合には３組の代表パラメータが計算される。

次のステップ（単相の電力供給網の場合には４４０、三相の電力供給網の場合には４４０’）において、代表パラメータと容量定数との間の差の絶対値が計算される。

次のステップ（単相の電力供給網の場合には４５０、三相の電力供給網の場合には４５０’）において、コンデンサの劣化の存在が、計算された絶対値と変動しきい値との比較から検出される。

単相の電力供給網の場合には、計算された絶対値が変動しきい値よりも大きい場合に、次のステップ４６０において、容量アセンブリ５ｂの少なくとも１つのコンデンサが劣化しており、バッテリ２の充電性能レベルを制限するための制御信号が伝達される。ユーザに容量アセンブリ５ｂの劣化を知らせる警報信号が伝達される。

三相の電力供給網の場合には、代表パラメータの組のうちの少なくとも１つの絶対値が変動しきい値よりも大きい場合に、該当の相と中性点との間に接続された容量アセンブリ５ｂのコンデンサが劣化している。次のステップ４６０’において、バッテリ２の充電性能レベルを制限するための制御信号が伝達され、ユーザに容量アセンブリ５ｂの劣化を知らせる警報信号が伝達される。

不良が検出されない場合、信号は送信されない。

ステップ４２０において、バッテリ２の充電がすでに始まっていることが検出される場合、充電中起動手段２６による充電中監視の起動が待機される。三相の電力供給網への接続の場合（ステップ４２０’）、充電中監視は実行されない。

このようにして、本発明は、単相または三相の配電網に接続された容量性フィルタのコンデンサのうちの１つ以上について生じうる変化を検出し、充電性能のレベルを下げるとともに、ユーザに容量性フィルタの交換の必要性を知らせ、あるいはこの劣化がきわめて大きい場合に電気自動車のバッテリの充電を防止することをも可能にする単純かつ安価な監視装置および方法を提案する。

Claims (13)

1. 三相または単相の電力供給網（３）からバッテリ（２）、とりわけ電動の自動車のバッテリを充電するための装置（１）であって、容量アセンブリ（５ｂ）を備えるフィルタ処理段（５）であって、電力供給網（３）へと接続されるように意図されているフィルタ処理段を備え、前記フィルタ処理段（５）の入力（Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３）において測定される電圧および電流から前記容量アセンブリ（５ｂ）の少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ）の容量値の変化を検出することができる前記容量アセンブリ（５ｂ）を監視するための手段（８）を備えることを特徴とする装置。
2. 前記フィルタ処理段（５）へと接続されたバック段（６）と、バッテリ（２）へと接続されるように意図され、また前記バック段（６）へと接続されたブースト段（７）とをさらに備える請求項１に記載の装置。
3. 前記監視手段（８）が、前記測定される電圧および電流の特性値を設定するための手段（２０）と、前記電圧および電流の特性値から前記容量アセンブリの少なくとも１つの代表パラメータを計算するための手段（２１）と、前記代表パラメータから前記容量アセンブリ（５ｂ）のコンデンサの状態を判断するための手段（２２）と、制御信号および／または前記容量アセンブリ（５ｂ）の劣化をユーザに知らせるための警報信号を伝達するために適した処理手段（２５）とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の装置（１）。
4. 前記特性値がｒｍｓ値である請求項３に記載の装置。
5. 前記制御信号がバッテリの充電性能レベルを制限することができる請求項３または４に記載の装置。
6. 前記コンデンサの状態を判断するための手段（２２）が、前記代表パラメータと容量定数との間の差を計算することができる少なくとも１つの計算モジュール（２３）と、前記計算される差を変動しきい値と比較することができる少なくとも１つの比較モジュール（２４）とを備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の装置（１）。
7. 前記監視手段（８）が、装置（１）が電力供給網（３）へと接続されているときかつバッテリ（２）の充電が始まる前に、該監視手段（８）を起動させることができる起動手段（１９）を備え、前記代表パラメータが、前記監視手段（８）がバッテリ（２）の充電が始まる前に起動させられたときに、第１の相のｒｍｓ電流値と、該周波数に前記第１の相と他の相との間のｒｍｓ電圧の値を掛けた積との間の比に比例する請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 前記監視手段（８）が、バッテリ（２）が単相の電力供給網（３）において充電中であるときに前記監視手段（８）を起動させることができる充電中起動手段（２６）を備え、前記代表パラメータが、前記監視手段（８）が単相の電力供給網（３）における充電の開始後に起動させられたときに、一方と他方との間の比に相当し、前記一方は、電力供給の電流のｒｍｓ値の平方の２倍と、前記バック段の入力における電流のｒｍｓ値の平方との間の差であり、前記他方は、電力供給網の端子におけるｒｍｓ電圧と電力供給網の周波数との積である請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 駆動輪に連結された電気機械と、バッテリ（２）から前記電気機械に電力を供給することができるインバータ段とを備え、少なくとも部分的に電動である自動車であって、バッテリ（２）を充電するための請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（１）を備えることを特徴とする自動車。
10. 三相または単相の電力供給網（３）からバッテリ（２）、とりわけ電動の自動車のバッテリを充電するための装置（１）を制御するための方法であって、前記電力供給網（３）からの少なくとも１つの入力電圧が、容量アセンブリ（５ｂ）を備えるフィルタ処理段（５）を使用してフィルタ処理され、前記フィルタ処理段（５）の入力（Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３）における電力供給の電流が測定され、前記フィルタ処理段（５）の入力（Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３）における電力供給の電圧が測定される方法であり、前記容量アセンブリ（５ｂ）のコンデンサの状態が、前記フィルタ処理段（５）の入力端子（Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３）において測定される電圧および電流からの前記容量アセンブリ（５ｂ）の少なくとも１つの代表パラメータの変化にもとづいて監視されることを特徴とする方法。
11. 前記測定された電圧および電流のｒｍｓ値を設定することと、前記ｒｍｓ電圧および電流値から前記容量アセンブリの少なくとも１つの代表パラメータを計算することと、前記計算された代表パラメータから前記容量アセンブリ（５ｂ）のコンデンサの状態を判断することと、バッテリの充電性能レベルを制限するための制御信号および前記容量アセンブリ（５ｂ）の劣化をユーザに知らせるための警報信号を伝達することとを含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記容量アセンブリ（５ｂ）のコンデンサの状態を判断することが、容量定数と前記容量アセンブリ（５ｂ）の前記代表パラメータとの間の差の絶対値の少なくとも１つの計算と、前記計算された絶対値の変動しきい値との比較と、を含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記代表パラメータが、前記監視手段がバッテリの充電の開始前に起動させられたときに、第１の相のｒｍｓ電流値と、該周波数に前記第１の相と他の相との間のｒｍｓ電圧の値を掛けた積との間の比に対応し、前記監視手段が単相の電力供給網における充電の開始後に起動させられたときに、一方と他方との間の比に対応し、前記一方は、電力供給の電流のｒｍｓ値の平方の２倍と、前記バック段の入力における電流のｒｍｓ値の平方との間の差であり、前記他方は、電力供給網の端子におけるｒｍｓ電圧と電力供給網の周波数との積である、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。

Images