(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transkript

1 (12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. B60L 11/18 (06.01) H02J 7/04 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet (86) Europeisk søknadsnr (86) Europeisk innleveringsdag (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato () Prioritet , FR, (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR (73) Innehaver Renault S.A.S., 13-1 quai Le Gallo, 9 Boulogne-Billancourt, FR-Frankrike (72) Oppfinner LOUDOT, Serge, 17 rue de Bartillat, F Villiers-le-Bâcle, FR-Frankrike BRIANE, Benoît, 2 rue de la Princesse de Clèves, F Guyancourt, FR- Frankrike PLOIX, Olivier, 8 résidence du Parc des Bordes, F Jouars-Pontchartrain, FR- Frankrike VILLENEUVE, Arnaud, 24 allée des Pommiers, F-7840 Vernouillet, FR-Frankrike (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse Hurtigladeanordning for et elektrisk kjøretøy (6) Anførte publikasjoner EP-A EP-A WO-A-93/0160

2 1 Beskrivelse [0001] Oppfinnelsen angår lading av et batteri til et elektrisk kjøretøy, og mer spesielt en ladeanordning, innebygget i kjøretøyet, for å gjøre det mulig å lade batteriet direkte fra et 1-fas eller 3-fas strømforsyningsnett. [0002] Én av de større ulempene med elektriske kjøretøy angår deres tilgjengelighet. I praksis er det elektriske kjøretøy ikke tilgjengelig i hele ladetiden, som kan strekker seg over flere timer når batteriet er tomt. 1 [0003] For å redusere batteriladetiden er det kjent å øke ladeeffekten ved å øke strømmen som tas fra nettet. Det har også blitt foreslått å ta denne strømmen fra et 3- fas-nett heller enn et 1-fas-nett, siden ladeeffekten er større når strømmen er tatt fra et 3-fas strømforsyningsnett. [0004] Dokumentet JP beskriver en anordning som gjør det mulig å lade et batteri direkte fra et 1-fas-nett. Denne anordningen tillater opplading uten bruk av en kontaktor. Det fremstilles derfor ved å bruke få komponenter. For eksempel kan det brukes to dioder og en induktans. 2 3 [000] Imidlertid kan induktansen som passeres av strømmen fra strømforsyningsnettet bli signifikant for høyere ladeeffekter. Det er da nødvendig å bruke en induktans med økt kapasitet. Men for en gitt teknologi øker volumet av induktansen når dens verdi øker. Bruk av denne type anordning involverer følgelig et vist antall større ulemper, særlig pga det faktum at det har et større fotavtrykk for høye ladeeffekter. Videre må, når anordningen opererer på et 1-fas-nett, spenningen fra batteriet som skal lades være større enn den av det likerettede nett. [0006] Det japanske dokument 02/ beskriver en innebygget 3-faslader. Imidlertid er en kontaktor fortsatt nødvendig for å svitsje fra kjøremodus til lademodus for det elektrisk kjøretøyets batteri. Denne laderen bruker også en diodelikeretter for 3-fasnettet som genererer en mengde strømharmoniske som ligger utenfor grensene satt av de fleste elektisitetsfordelingsaktører. [0007] Den europeiske patentsøknaden EP angir et apparat for å lade et batteri som omfatter et likeretterinngangstrinn konstruert til å være koplet til et strømforsyningsnett og et inverter-inngangstrinn utformet til å bli koblet til batteriet.

3 2 [0008] Patentsøknad WO93/0160 fremlegger en ladeanordning for batteriet til et elektrisk kjøretøy. Hovedstrømforsyningen er koplet til inverteren som styrer motoren til det elektriske kjøretøy. Uttakene av inverteren opererer som styrte likerettere slik at spenningen over kapasitansen av den mellomliggende likespenningen alltid ligger ovenfor toppspenningen av hovedstrømforsyningen. [0009] Målet med oppfinnelsen er derfor å løse de ovenfor nevnte ulemper, og særlig å foreslå en innebygget ladeanordning som gjør det mulig å lade et motorkjøretøybatteri direkte fra et 1-fas- eller 3-fas-nett, og gjøre det uten å bruke noen kontaktor. 1 [00] Gjenstanden i oppfinnelsen er derfor, i henhold til et første aspekt, en anordning for å lade et batteri som omfatter et likeretterinngangstrinn konstruert til å være koplet til et strømforsyningsnett og et inverterutgangstrinn konstruert til å bli koblet til batteriet. 2 [0011] Denne anordningen omfatter midler for å regulere den gjennomsnittlige strømmen fremskaffet fra inngangstrinnet til en strømverdi beregnet i henhold til den maksimale strømmen tilført av strømforsyningsnettet og i henhold til en koeffisient som er større enn et forhold mellom den maksimale spenningen som skal likerettes av inngangstrinnet og batterispenningen. [0012] Fortrinnsvis omfatter anordningen forbindelsesmidler som er i stand til direkte å forbinde likeretterinngangstrinnet til et 3-fas strømforsyningsnett eller til et 1-fas strømforsyningsnett. [0013] Det er også mulig å forbinde likeretterinngangstrinnet til et veklselstrøms eller likestrøms 1-fas strømforsyningsnett. 3 [0014] Inngangstrinnet omfatter med fordel minst én friløpsdiode. [001] Friløpsdioden, mens den kan være funksjonell eliminert til fordel for en kortslutning av en arm av inngangstrinnet, tilbyr fordelen med å redusere energitapene. I praksis er tapet i én diode mye mindre enn når strømmen må sirkulere i to dioder og to transistorer i serie. Det tilbyr også en fordel ved driftssikkerhetsnivået i tilfelle av enhver drift eller styringstap. I praksis er prosedyren begrenset til å ordne en blokkering av alle transistorene, og strømmen fra statorviklingene kan deretter fortsette å sirkulere gjennom denne dioden.

4 3 [0016] Anordningen kan med fordel omfatte første midler for å styre inngangstrinnet og andre midler for å styre utgangstrinnet som er i stand til å styre utgangstrinnet, hvor de første midlene for å styre likeretterinngangstrinnet er uavhengige av de andre midlene for å styre inverterutgangstrinnet. [0017] De første styremidler omfatter med fordel midler for å styre puls/pauseforholdet av et svitsjestyringssignal for inngangstrinnet eller en reguleringsløkke [0018] For eksempel tilsvarer puls/pause-forholdet med hvilket likeretterinngangstrinnet kan styres, puls/pause-forholdet for transistoraktiveringen. [0019] Anordningen for å lade et batteri er konstruert til å anbringes i et motorkjøretøy som omfatter minst én elektrisk traksjonsanordning, det vil si et apparat som omfatter minst en elektrisk motor og en inverter. Inverterutgangstrinnet til anordningen for å lade et batteri kan med fordel være utformet av et invertertrinn av kjøretøyets fremdriftssystem. [00] På denne måten er ladeanordningen helt innebygget i kjøretøyet og krever ikke bruk av et ytterlig inverterutgangstrinn, forutsatt at invertertrinnet som allerede foreligger i kjøretøyet brukes. Derfor er det mulig å utforme infrastrukturens ladepunkter billig, hvor ladepunktene kun er strømforsyningsnettets utmatingsplugger. Videre er kostnaden for infrastrukturnettet redusert, som medfører muligheten for å øke spredningen av ladepunktene, for å tilveiebringe en bedre dekning for kjøretøybrukerne. [0021] Med fordel kan anordningen omfatte filtermidler innebygget i kjøretøyet som er i stand til å filtrere strømmen fra strømforsyningsnettet som brukes av anordningen. [0022] Strømmen som tas fra 3-fas-strømforsyningnettet kan hovedsakelig filtreres av inngangskondensatorer og med et elektromagnetisk kompatibilitetsfilter (EMC) slik at denne strømmen tilfredsstiller nettverkstilkoblingsbegrensningenes harmoniske-krav. [0023] Induktansen av statorspolene til det elektriske kjøretøy kan også brukes som et energibufferfilter. I praksis, når ladeeffekten er høy, ville det krevde volum og vekten av en slik induktans og/eller kapasitivt filter bli hindrende for montering

5 4 1 ombord et motorkjøretøy. For eksempel kan vekten av en induktans og/eller kapasitivt filter komme opp i omkring kilogram og ville oppta et volum på omtrent liter i kjøretøyet, for en 63A (63 A) anordning for å lade batterier på et 400 V 3-fas nettverk og for batterispenninger fra til 400 V. [0024] I en annen aspekt foreslås i én utførelse en batteriladefremgangsmåte. [002] Denne fremgangsmåten omfatter en regulering av den gjennomsnittlige strømmen fremskaffet fra et likeretterinngangstrinn omkring en strømverdi generert fra den maksimale strømmen tilført av et strømforsyningsnett og i henhold til en koeffisient som er minst lik et forhold mellom den maksimale spenningen likerettet av et likeretterinngangstrinn og en batterispenning. [0026] Med fordel er inngangstrinnet direkte koblet til et 3-fas strømforsyningsnett eller til et 1-fas strømforsyningsnett. 2 [0027] Med andre ord er inngangstrinnet koblet til et 3-fas eller 1-fas strømforsyningsnett uten bruk av kontaktor. Det er så mulig å sikre drift i lade- og fremdriftsmodi uten å måtte bruke kontaktorer for å svitsje fra én konfigurasjon til den andre. [0028] I tillegg kan inngangstrinnet være direkte koblet til et likestrøms 1-fas strømforsyningsnett. [0029] Strømmen fra inverterutgangstrinnet kan med fordel sirkulere i minst én friløpsdiode. [00] Derfor kan strømutmatingen fra statorspolene fortsette å sirkulere i friløpsdiodene. 3 [0031] Fortrinnsvis styres likeretterinngangstrinnet ved styring av puls/pauseforholdet av et svitsjestyringssignal for inngangstrinnet eller ved hjelp av en reguleringsløkke, hvor styringen av likeretterinngangstrinnet er uavhengig av styringen av inverterutgangstrinnet. [0032] Strømmen absorbert fra strømforsyningsnettet kan så styres med pulssyklene, dvs strømvarigheter, som vil bli anvendt ved styringen av transistorene i likeretterinngangstrinnet.

6 [0033] Fremgangsmåten omfatter også en filtrering av strømmen fra strømforsyningsnettet absorbert av anordningen ved å bruke innebyggede filtermidler [0034] Andre fordeler og trekk av oppfinnelsen skal bli tydelig fra å lese den detaljerte beskrivelsen av én utførelsesform av oppfinnelsen, som på ingen måte er begrensende, og å studere de vedføyde tegninger, hvor: figur 1 representerer i diagramform en batteriladeanordning i henhold til én utførelsesform; figur 2 illustrerer én utførelsesform av en batteriladeanordning; figur 3A presenterer et eksemplarisk reguleringsmiddel; figur 3B presenterer et eksemplarisk reguleringsmiddel; figur 4 representerer i diagramform en ladeanordning for et batteri energi-forsynt av et 1-fas strømforsyningsnett; figur representerer i diagramform en batteriladeanordning energi-forsynt av en likespenning; figur 6 representerer en annen implementering av en batteriladeanordning; figur 7 presenterer et flytdiagram av en fremgangsmåte til å lade et batteri, i henhold til én implementering. [003] Figur 1 representerer i diagramform en anordning 1 for å lade et kjøretøybatteri 2 med elektrisk fremdriftssystem, energi-forsynt av et strømforsyningsnett 3. [0036] Denne ladeanordningen 1 er en innebygget anordning, som betyr anbrakt ombord kjøretøyet. Den er konstruert til å ta seg av oppladingen av batteriet for å levere energien nødvendig for fremdrift. Den er også konstruert til å sikre lading av batteriet enten fra et 1-fas strømforsyningsnett, eller fra et 3-fas strømforsyningsnett. [0037] Ladeanordningen 1 omfatter forbindelsesmidler 4 som gjør det mulig å koble ladeanordningen 1 til strømforsyningsnettet 3. For eksempel kunne et egnet forbindelsesmiddel være en 63A PK-serie industriell plugg kommersielt tilgjengelig fra Schneider-Electric. Andre liknende plugger kunne også være passende. Den omfatter også filtermidler som gjør det mulig å filtrere strømmen fra strømforsyningsnettet som tas inn av anordningen 1. [0038] Anordningen omfatter i tillegg et likeretterinngangstrinn 6 koblet til utgangen av filtreringsmidlene og som gjør det mulig å likerette vekselstrømmen fremskaffet fra strømforsyningsnettet 3, og et inverterutgangstrinn 7 koblet til batteriet 2.

7 6 Inngangstrinnet 6 og utgangstrinnet 7 blir styrt av første og andre respektive styremidler 8 og [0039] I en første utførelsesform kan inngangstrinnet 6 og utgangstrinnet 7 styres med henholdsvis første og andre styremidler 8 og 9 på en avhengig måte. Dette oppnås ved å synkronisere driverspenningen til transistorene 12 av inngangstrinnet 6 med driverspenningen til transistorene 16 av utgangstrinnet 7. [0040] I en andre utførelsesform kan det første og andre styringsmiddel 8 og 9 styres uavhengig. På denne måten kan både inngangstrinnet 6 og utgangstrinnet 7 styres uavhengig av sine egne respektive styremidler 8 og 9. [0041] Det første styremiddel 8 er fortrinnsvis den typen av reguleringsmidlene som vist i figur 3A. Det andre styringsmiddel 9 kan være av typen av reguleringsmidlene som vist i figur 3B. Begge typer reguleringsmidler kommer til å bli beskrevet senere i beskrivelsen. [0042] De første styremidler 8 av inngangstrinnet 6 mottar som innmating et signal fremskaffet fra en modul for å måle ut-strømmen fra inngangstrinnet 6. [0043] Figur 2 viser en detaljert representasjon av en utførelsesform av en anordning 1 for å lade et batteri 2. Anordningen 1 omfatter tre tilgjengelige faser. De tre fasene kan kobles til et 3-fas strømforsyningsnett, eller et 1-fas strømforsyningsnett. I det sistnevnte tilfelle er de to tilgjengelige fasene koblet til fasen og nøytral av 1-fas strømforsyningsnettet, og den tredje tilgjengelige fasen brukes ikke. [0044] Som en kan se i figur 2 omfatter filtreringsmidlene et elektromagnetisk kompatibilitetsfilter a (EMC), og filterkondensatorer b. EMCfilteret a er for eksempel et filter med induktanser og fellesmodus-kondensatorer som gjør det mulig å filtrere strømpulsene generert av transistorene av inngangs- 6 og utgangstrinn 7 av anordningen 1. Filtreringsmidlene gjør det mulig å filtrere strømmen absorbert slik at strømmen tilfredsstiller nettverkstilkoblingsbegrensningene utøvd av nettverksoperatørene når det gjelder harmoniske, så vel som de i motorkjøretøy-domenet. [004] I stedet for et såkalt "stjerne"-oppsett av kondensatorene, er det også mulig å ha kondensatorer b i henhold til et såkalt "delta"-arrangement (ikke vist), som

8 7 betyr ved å arrangere kondensatorene mellom hver fase og nøytral ved utgangen av de EMC-filtreringsmidlene a. Strømverdien som går gjennom dem er dermed redusert. 1 [0046] Likeretterinngangstrinnet 6 omfatter en likeretterkrets som omfatter dioder 11 koblet i serie med transistorer 12. Likerettingskretsen omfatter tre grener koblet parallelt til hverandre, hvor hver av grenene omfatter en seriell sammenstilling som omfatter i følge en diode 11, to transistorer 12 og en diode 11. De to diodene 11 er montert i samme gjennomgangsretning. Hver gren er også koblet til en fase, hvor koblingen settes opp mellom de to transistorene 12. [0047] Likeretterkretsen er koblet parallelt med i det minste én friløpsdiode 13. [0048] Likeretterinngangstrinnet 6 er koblet ved utgangen til en modul for å måle strømmen fra inngangstrinnet 6, så som en strømmåler, for å regulere denne strømmen ved å styre likeretterinngangstrinnet 6. [0049] Inverterutgangstrinnet 7 er koblet til utgangen av målemodulen gjennom tre statorviklinger 14. Hver statorvikling 14 er koblet ved inngangen til målemodulen. Derfor er strømmen fra likeretterinngangstrinnet 6 oppdelt i de tre grener av en krets av inverterutgangstrinnet 7. 2 [000] Inverterutgangstrinnet 7 omfatter også i praksis en krets som omfatter tre parallellkoblede grener. Hver gren omfatter en seriekobling av to sammenstillinger hvor hver omfatter en diode 1 og en transistor 16 koblet parallelt. De to diodene 16 av én og den samme grenen er montert i samme gjennomgangsretning. [001] Hver spole 14 er koblet til en gren av kretsen av inverterutgangstrinnet 7. Koblingen er satt opp mellom de to seriekoblede sammenstillinger. 3 [002] Inverterutgangstrinnet 7 er til slutt koblet ved utgangen til batteriet 2. [003] Å optimere anordningen 1 består i kontinuerlig eller periodisk, for eksempel med en takt på 0 mikrosekunder, å justere den minste gjennomsnittlige utgangsstrøm i likeretterinngangstrinnet 6, i henhold til spenningen på batteriet heller enn å la denne strømmen permanent være på sin høyeste verdi. Effektiviteten til likeretterinngangstrinnet 6 er dermed forbedret ved å redusere tapene gjennom å svitsje transistorene 12 som svitsjer en lavere strøm.

9 8 [004] Under disse betingelsene oppnås en gjennomsnittlig spenning ved utgangen av likeretterinngangstrinnet 6, med andre ord ved terminalkontaktene til friløpsdioden 13, som er lavere enn spenningen fra batteriet 2, i det minste med spenningsfallet av overgangen til de øvre dioder av utgangstrinnet 7. Inverterutgangstrinnet 7, som består av fremdriftsinverteren, og statorviklingene 14 kan så styres. [00] Mer spesielt styres den gjennomsnittlige spenningen av friløpsfasene, nemlig ledefasene, til friløpsdioden 13, under hvilken spenningen på sine terminaler er i praksis null, til innenfor spenningsfallet av overgangen til dioden 13. Jo lengre friløpsfasene, jo lavere er den gjennomsnittlige spenningen [006] Det er dermed mulig å styre hver transistor 12 i likeretterinngangstrinnet 6 sekvensielt med friløpsfasene, takket være det første styremiddel 8 av inngangstrinnet. Det er derfor mulig direkte å styre likeretterinngangstrinnet 6 ved å justere et puls/pause-forhold av svitsje-signaler for transistorene 12, det vil si et open-loopsystem forhåndsberegnet under testingen vil kunne tilveiebringe en rask svartid. Alternativt kan likeretterinngangstrinnet 6 være direkte styrt ved å bruke en reguleringsløkke som tenderer til å redusere feilen mellom referanseparameteren og den målte utgangsstrømmen i likeretterinngangstrinnet 6, som kunne tilveiebringe en nøyaktig styring men med en saktere svartid, i henhold til en PI eller PID struktur for eksempel. Som et annet alternativ kan likeretterinngangstrinnet 6 være direkte styrt ved å bruke en reguleringsløkke og ved å justere puls/pause-forholdet av svitsjesignalet på en måte liknende reguleringen beskrevet i figur 3B men med andre parametre som kunne tilveiebringe en nøyaktig og rask svartid. [007] Det er for eksempel mulig å optimalisere spekteret til spenningen på terminalkontaktene til friløpsdioden 13 ved å minimere nivået til strømforsyningsnettets harmoniske. Denne spenningen er da bedre filtrert med statoren til det elektriske kjøretøy. [008] Det er også mulig å senke antall svitsjing og dermed tapene generert av likeretterinngangstrinnet 6. Jo lavere antall svitsjing, jo mer minker tapene. På den andre siden inneholder den produserte spenningen i dette tilfellet lav-frekvens harmoniske som vil derfor være mindre filtrert med statorviklingene. [009] De første styremidler 8 av inngangstrinnet styrer strømmen som tas fra 3- fas-strømforsyningnettet med pulssyklene av strømpulsene som er anvendt på styringselektrodene av transistorene 12 til likeretterinngangstrinnet 6.

10 9 [0060] Inverterutgangstrinnet 7 omfatter elementer dedikert til fremdriften av det elektriske kjøretøy. Med andre ord utgjør invertertrinnet av fremdriftssystemet i dette tilfellet utgangstrinnet 7 av ladeanordningen. Derfor krever kjøretøyet ikke et andre invertertrinn mellom batteriet 2 og fremdriftsanordningen. 1 2 [0061] Funksjonen til dette utgangstrinn 7 er å levere en definert ladestrøm til batteriet, som er nødvendigvis mindre enn den gjennomsnittlige strømmen fremskaffet fra likeretterinngangstrinnet 6, fra den regulerte strømmen fremskaffet fra likeretterinngangstrinnet 6. Ladestrømmen defineres basert på effekten tilgjengelig i strømforsyningsnettet og på batterispenningen. For eksempel kan den øvre grensen for ladestrømmen være opp til 0A, med et strømforsyningsnett som leverer en effekt på 43 kw og ved en batterispenning på 0V når det er utladd. [0062] For å begrense det harmoniske spekteret av strømmene som sirkulerer i batteriet kan hver gren av kretsen av inverterutgangstrinnet 7 også styres med andre styremidler 9 som kan være uavhengig av kontrollmidlene 8 av inngangstrinnet. Aksepterbare harmoniske spektre av strømmene bør defineres med testprosedyrer med tanke på batteriet som brukes for å tilveiebringe passende pålitelighet for batteriet. Drivspenningspulsen til hver kretsgren av inverterutgangstrinnet 7 er forskjøvet med, for eksempel en tredjedel av en periode til hverandre for en krets som bruker tre grener. Variasjonsbredden av aksepterbare forskyvninger avhenger av antall grener og dermed er forskyvningene fra 0 til et forhold av en periode til antallet med grener. [0063] Hver gren av kretsen til inverterutgangstrinnet 7 kan drives individuelt med en reguleringsløkke som er spesifikk for den, eller kollektivt, nemlig med det samme puls/pause-forhold anvendt på styringen av hver gren. [0064] Figur 3A viser et eksemplarisk reguleringsmiddel inkludert i det første styremiddel 8 i likeretterinngangstrinnet 6. 3 [006] Reguleringsmidlene mottar ved inngangen strømutmatingen IDC fra likeretterinngangstrinnet 6, målt med målemodulen. Sammenlikningsmidler 21 bestemmer deretter forskjellen mellom den behørig målte strømutmatingen IDC fra inngangstrinnet 6 og en referansestrømverdi I DC_ref til hvilken det er ønskelig til å justere strømmen IDC. Sammenlikningsmidlene 21 kan omfatte en digital kalkulator egnet til å trekke fra to verdier for strøm, eller alternativt omfatte analoge kretser så som subtraherere.

11 1 2 3 [0066] Verdien av referansestrømmen I DC_ref kan være en konstant verdi som er lik (eller ikke mer enn % høyere enn) den maksimale verdien mellom forholdet av effekten ladd inn i batteriet delt på den minste batterispenning når batteriet er i en utladingstilstand og toppulsstrømmen fra strømforsyningsnettet. Alternativt kan verdien av referansestrømmen I DC_ref bli modifisert i henhold til batterispenningen som er proporsjonal til batteristrømmen ganger batterispenningen delt på den gjennomsnittlige spenningen ved terminalkontaktene til friløpsdioden 13 (for å ha et robust design, kan I DC_ref økes til omkring 11% av den beregnede verdien). Derfor minker I DC_ref når batteristrømmen minker pga konstant inn-effekt som resulterer i at forholdet av batterispenningen V batt delt på den gjennomsnittlige spenningen ved terminalkontaktene til friløpsdioden 13 i all hovedsak er konstant. [0067] Forskjellen beregnet på denne måten med sammenlikningsmidlene 21 leveres til en reguleringsmodul 22 (for eksempel, en PID-styreenhet) som da anvender en korrigering, så som en korrigering av proporsjonal, integral typen som gjør det mulig å levere til utgangen den ønskede amplituden av strømmen fra strømforsyningsnettet, som gjenspeiler effekten av strømforsyningsnettet. [0068] Strømamplituden behørig levert av reguleringmodulen 22 multipliseres med beregningsmidlene 23, som virker som en elektronisk multiplikatorkrets, med spenningen til strømforsyningsnettet som ble tidligere synkronisert og normalisert av synkroniseringsmidlene 24. Utmatingen av synkroniseringsmidlene 24 er spenningssignalbølgeformen (definert hovedsakelig gjennom sin frekvens og fase) hvor amplituden er normalisert innenfor et konstant område. Derfor er utmatingen av reguleringsmidlene 22 som gir strømamplituden, omformet ved utgangen av beregningsmidlene 23 til referansestrømmen hvor bølgeformen er tilpasset bølgeformen til strømforsyningsnettets strømsignal. [0069] Et egnet synkroniseringsmiddel 24 kan være en PLL- (Phase Locked Loop) -krets. [0070] Beregningsmidlene 23 leverer deretter som utmating et settpunkt for strømmen (for eksempel 16, 32, 63 A) for strømforsyningsnettet til styremidler 2 som kan generere en styringsstrategi for transistorene 12 til likeretterinngangstrinnet 6. Et egnet styremiddel 2 kunne omfatte en strømromvektor. En slik strømromvektor er en adapsjon av en spenningsromvektor vanligvis benyttet i invertere, men i stedet for å ha

12 11 dødtider mellom svitsjing som i spenningsromvektoren, som har overlappingsperioder i svitseøyeblikket. [0071] Figur 3B viser et eksemplarisk reguleringsmiddel 0 som kan være i det andre styringsmiddel 9 av likeretterutgangstrinnet 7. 1 [0072] Reguleringsmidlene 0 mottar ved sin inngang en referanseinnmatingsbatteristrøm I batt_ref. Referansebatteristrømmen I batt_ref er strømmen som batteriet ønsker. I batt_ref er beregnet og gitt av batterikalkulatoren på grunnlag av ulike interne batterietparameter for eksempel aldringen, temperatur, balanse mellom cellene, kjemisk sammensetning av elektrodene osv... Sammenlikningsmidler 2 bestemmer deretter forskjellen mellom den behørig målte batteriinngangsstrømmen I batt som er målt ved inngangsterminalen til batteriet 2 med en strømmåler og en referanseinnmatingsbatteristrømverdi I batt_ref til hvilken det er ønskelig å justere batteriinngangsstrømmen I batt. Sammenlikningsmidlene 2 kan omfatte en digital kalkulator egnet til å trekke fra to verdier for strøm, eller alternativt analoge kretser så som subtraherere. [0073] Forskjellen beregnet på denne måten med sammenlikningsmidlene 2 leveres til en reguleringsmodul 2 som da utfører en korrigering, så som en korrigering av proporsjonal, integral typen. 2 3 [0074] Samtidig mottar fremmatingsmiddelet, for eksempel en kalkulator innrettet til å multiplisere et signal med en konstant verdi, ved sin inngang referanseinngangsbatteristrømverdien I batt_ref. Fremmatingsmiddelet beregner så en åpenløkke-styringsverdi som representerer hoveddelen av styringsverdien. Styringsverdien fremskaffes fra forholdet mellom batterireferansestrømmen delt på strømmen målt med målemodulen. Den utgjør generelt minst 90% av styringsverdien. [007] Den endelige styringsverdien blir så realisert ved å legge til utmatingen fra fremmatingsmiddelet til reguleringsmodulens 2 utmating. Adderingsfunksjonsmidlene 2 kan omfatte en digital kalkulator egnet til å addere to verdier, eller alternativt omfatte analoge kretser så som addisjonskretser. [0076] Figur 4 viser en anordning 1, energi-forsynt av et 1-fas strømforsyningsnett 40 til å lade et batteri 2. I denne figuren gis elementer som er de samme som de beskrevet tidligere de samme numeriske henvisningene.

13 12 1 [0077] Funksjonsprinsippet er det samme som det til anordningen 1 energi-forsynt av et 3-fas strømforsyningsnett for inverterutgangstrinnet 7. Inngangstrinnet har på den andre siden bare fire transistorer 12 som svitsjer for å tilveiebringe en sinusoidal absorbsjon av inngangsstrømmen. Ladeanordningen er uavhengig av spenningsnivået og frekvens av 3-fas-strømforsyningnettet, og kan tilpasse seg for eksempel til et 400V/0 Hz europeisk strømforsyningsnett, eller til et 0V/0 Hz eller 0V/60 Hz japansk strømforsyningsnett, eller til det 8V/60 Hz US strømforsyningsnettet. [0078] Figur viser en anordning 1 energi-forsynt av en likespenning 0 for å lade et batteri 2. I denne figuren gis elementene som er de samme som de beskrevet tidligere de samme numeriske referanser. [0079] Inverterutgangstrinnet 7 beholder det samme styringsprinsipp som utgangstrinnet av anordningen i figur 4. Det involverer derfor i denne utførelsesformen hovedsakelig å anvende en likespenning på inngangen av anordningen i stedet for 1- fas strømforsyningen. [0080] Profilen forblir sammenhengende mens amplituden forblir parameteren utledet fra reguleringen. Ladeanordningen er uavhengig av spenningnivået til likestrømsforsyningsnettet. 2 3 [0081] Figur 6, hvor elementene som er identiske med de i figurene 2 til gis de samme henvisningsbetegnelser, viser en annen utførelsesform av en anordning 1 for å lade et batteri 2. [0082] Ved denne utførelsesformen benevnes de tre fasene P1, P2 og P3 og nøytral benevnes N. En kobling tilføyes for nøytral-ledningen N av 3-fas-strømforsyningsnettet. I dette tilfellet tilføyes en andre friløpsdiode 17 til likeretterinngangstrinnet 6, så vel som en kondensator c for å filtrere nøytral anordnet mellom ledningen til nøytral N og fellespunktet C til filterkondensatorene b. Sistnevnte kondensator c gjør det mulig å tilveiebringe filtrering mellom nøytral-ledningen og fasene. Denne andre friløpsdiode 17 er seriekoblet før den første friløpsdioden 13 i gjennomgangsretningen. Nøytral-ledningen er koblet til grenen behørig dannet av de to friløpsdiodene 13 og 17 sammenkoblet i serie, hvor koblingen er tilveiebrakt mellom de to friløpsdiodene 13 og 17.

14 13 [0083] Som et alternativ kan filterkondensatorene b anbringes i et såkalt "delta"-arrangement som forklart i forhold til utførelsesformen detaljert i figur 2. Det behøves ikke å tilveiebringe nøytralfiltreringskondensatoren c. 1 [0084] Det er også mulig å benytte ladeanordningen 1 produsert ifølge denne utførelsesformen med et 1-fas strømforsyningsnett ved å koble nøytral-ledningen av 1- fas strømforsyningsnettet til den dedikerte inngangen koblet til grenen som omfatter de to friløpsdiodene 13 og 17. [008] Ladeanordningen er uavhengig av spenningsnivået og frekvens av 1-fas strømforsyningsnettet, og kan tilpasse seg for eksempel til et 2V/0 Hz europeisk strømforsyningsnett, eller til et 0V/0 Hz eller 0V/60 Hz japansk strømforsyningsnett, eller til det 1V/60 Hz US strømforsyningsnett [0086] Figur 7 viser et flytdiagram av en fremgangsmåte til lading av et batteri til et elektrisk kjøretøy. [0087] I et første trinn 701 er likeretterinngangstrinnet 6 til anordningen 1 for å lade et batteri 2 koblet til et strømforsyningsnett 3 gjennom filtermidler og forbindelsesmidler 4. Ingen kontaktor er nødvendig for tilkoblingen. 2 [0088] I et neste trinn 702 filtreres strømmen fra strømforsyningsnettet absorbert ved å bruke filtermidler som omfatter et EMC-filter a og kondensatorer b slik at strømmen tilfredsstiller den harmoniske-masken til tilkoblingsbetingelsene til strømforsyningsnettet. 3 [0089] I et neste trinn 703 måles strømmen I DC ved utgangen av likeretterinngangstrinnet 6. Fra denne målingen reguleres i et neste trinn 704 strømutmatingen I DC fra inngangstrinnet ved å styre transistorene 12 av inngangstrinnet 6. [0090] Til slutt - i trinn 70 - stanses ladingen av batteriet 2 til det elektriske kjøretøy når ladespenningen til batteriet 2 er ved sitt maksimum. [0091] Den beskrevne ladeanordningen 1 gjør det derfor mulig å overvinne begrensningen som krever at spenningen på batteriet skal være permanent større enn den maksimale spenningen på strømforsyningsnettet.

15 14 [0092] Den gjør det også mulig å bruke kun induktansen av statorviklingene 14 av ladeanordningen 1 som energibufferfilter. I praksis ville, ved høy ladeeffekt, fotavtrykket og vekten av et slikt induktivt og/eller kapasitivt filter bli hindrende for montering i et motorkjøretøy. [0093] Den tilbyr også muligheten for anordningen å operere i lademodus eller i fremdriftsmodus uten å måtte bruke kontaktorer for å bytte mellom driftsmodi. [0094] Til slutt tillater den en raskere opplading av batteriet 2.

16 1 Patentkrav 1 1 Anordning (1) for å lade et batteri (2) som omfatter et likeretterinngangstrinn (6) konstruert til å bli koblet til et strømforsyningsnett (3) og et inverterutgangstrinn (7) konstruert til å bli koblet til batteriet (2), karakterisert ved at det omfatter midler () for å regulere den gjennomsnittlige strømmen fremskaffet fra inngangstrinnet (6) rundt en strømverdi beregnet i henhold til den maksimale strømmen tilført fra strømforsyningsnettet (3) og i henhold til en koeffisient som er større enn et forhold mellom den maksimale spenningen likerettet av inngangstrinnet (6) til batterispenningen (2). 2 Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter forbindelsesmidler (4) som er i stand til direkte å koble inngangstrinnet (6) til et 3-fas strømforsyningsnett eller til et 1-fas strømforsyningsnett. 3 Anordning ifølge ett av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at inngangstrinnet (6) omfatter minst én friløpsdiode (13) Anordning ifølge et hvilket som helst ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det omfatter første midler (8) for å styre inngangstrinnet (6) og andre midler (9) for å styre utgangstrinnet (7) i stand til å styre likeretterutgangstrinnet (7), hvor det første middel (8) for å styre inngangstrinnet (6) er uavhengige av det andre middel (9) for å styre inverterutgangstrinnet. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at det første styremiddel (8) omfatter midler for å styre puls/pauseforholdet av et svitsjestyringssignal for inngangstrinnet eller en reguleringsløkke. 6 Anordning ifølge et hvilket som helst ett av kravene 1 til, hvor anordningen (1) er konstruert til å anbringes i et motorkjøretøy med elektrisk fremdriftssystem, karakterisert ved at inverterutgangstrinnet (7) dannes av et invertertrinn av kjøretøyets fremdriftssystem. 7 Anordning ifølge ett av kravene 1 til 6, karakterisert ved at den omfatter filtermidler () innebygget i kjøretøyet som er i stand til å filtrere strømmen fra strømforsyningsnettet (3) absorbert av anordningen (1).

17 Batteriladefremgangsmåte, karakterisert ved at den omfatter en regulering av den gjennomsnittlige strømmen fremskaffet fra et likeretterinngangstrinn (6) omkring en strømverdi generert fra den maksimale strømmen tilført av et strømforsyningsnett (3) og i henhold til en koeffisient som er minst lik et forhold mellom en maksimal spenning likerettet av et likeretterinngangstrinn (6) og en batterispenning. 9 Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at inngangstrinnet (6) er direkte koblet til et 3-fas strømforsyningsnett eller til et 1-fas strømforsyningsnett. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 eller 9, karakterisert ved at strømmen fra inverterutgangstrinnet (7) har lov til å sirkulere i minst én friløpsdiode (13) Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 til, karakterisert ved at likeretterinngangstrinnet (6) styres ved styring av puls/pauseforholdet av et svitsjestyringssignal for inngangstrinnet eller ved hjelp av en reguleringsløkke, hvor styringen av likeretterinngangstrinnet (6) er uavhengig av styringen av inverterutgangstrinnet (7). 12 Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 8 til 11, karakterisert ved at den omfatter en filtrering av strømmen fra strømforsyningsnettet (3) absorbert av anordningen (1) ved å bruke innebyggede filtermidler ().

18 18 NO/EP

19 19 NO/EP

20 NO/EP

21 21 NO/EP

22 22 NO/EP

23 23 NO/EP

24 24 NO/EP