特許 6111331 車両を動作させるための電力供給システム、車両及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6111331

(24)【登録日】2017年3月17日

(45)【発行日】2017年4月5日

(54)【発明の名称】車両を動作させるための電力供給システム、車両及び方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 9/18 20060101AFI20170327BHJP

   H02J 50/00 20160101ALI20170327BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20170327BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20170327BHJP

【ＦＩ】

   B60L9/18 J

   H02J50/00

   B60L7/14

   H02M7/48 K

【請求項の数】18

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-519202(P2015-519202)

(86)(22)【出願日】2013年7月3日

(65)【公表番号】特表2015-528269(P2015-528269A)

(43)【公表日】2015年9月24日

(86)【国際出願番号】EP2013063990

(87)【国際公開番号】WO2014006072

(87)【国際公開日】20140109

【審査請求日】2016年5月19日

(31)【優先権主張番号】1211864.2

(32)【優先日】2012年7月3日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】508352595

【氏名又は名称】ボンバルディアー トランスポーテーション ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100095614

【弁理士】

【氏名又は名称】越川 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】ロベルト ツァインスキ

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル モウラーズ

【審査官】 大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−３２２４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４６０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−６５５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−３０５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３２６３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−３９８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２１１６９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ９／００− ９／３２

Ｂ６０Ｌ ７／００− ７／２８

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の電力供給システムであり、インバータ（３）と、電気機械（４）と、交番電磁界を受け取り、電磁気誘導により交番電流を生成するようになっている受け取りデバイス（５）と、前記インバータ（３）と前記電気機械（４）と前記受け取りデバイス（５）とを接続するようになっている受動的電気回路構成（８）であって、前記受け取りデバイス（５）と前記電気機械（４）との間に電気エネルギーを伝送する第１の伝送回路と、前記受け取りデバイス（５）と前記インバータ（３）との間に電気エネルギーを伝送する第２の伝送回路と、前記インバータ（３）と前記電気機械（４）との間に電気エネルギーを伝送する第３の伝送回路と、を備える前記受動的電気回路構成（８）と、を備える前記電力供給システム（１）であって、
前記受動的電気回路構成（８）は、所与の充電周波数において、前記第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第１の遮断インピーダンスより高く、前記第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の通過インピーダンスより低いように設計されることを特徴とする電力供給システム。

【請求項2】

前記受動的電気回路構成（８）は、所与の動作周波数において、前記第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いように設計される、請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記受動的電気回路構成（８）は、所与の動作周波数において、前記第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の遮断インピーダンスより高く、且つ／または前記第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが別の所定の第１の遮断インピーダンスより高いように設計される、請求項２に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記第２の伝送回路は回路誘導性素子（Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）を備え、前記回路誘導性素子（Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）のインダクタンスは、前記充電周波数において、前記第２の伝送回路によって提供される前記インピーダンスが前記所定の第２の通過インピーダンスより低く、且つ／または所与の動作周波数において、前記第２の伝送回路によって提供される前記インピーダンスが前記所定の第２の遮断インピーダンスより高いように選択される、請求項１〜３の何れか１項に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記第２の伝送回路の前記回路誘導性素子（Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）も前記第３の伝送回路の一部である、請求項４に記載の電力供給システム。

【請求項6】

前記第１の伝送回路は回路容量性素子（Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６）を備え、前記回路容量性素子（Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６）のキャパシタンスは、前記充電周波数において、前記第１の伝送回路によって提供される前記インピーダンスが前記所定の第１の遮断インピーダンスより高く、且つ／または前記動作周波数において、前記第１の伝送回路によって提供される前記インピーダンスが別の所定の第１の遮断インピーダンスより高いように選択される、請求項１〜５の何れか１項に記載の電力供給システム。

【請求項7】

前記第１の伝送回路は並列共振回路を備える、請求項６に記載の電力供給システム。

【請求項8】

前記並列共振回路の誘導性素子は前記電気機械（４）のモータのインダクタンスである、請求項７に記載の電力供給システム。

【請求項9】

前記第１の伝送回路はＲＣ並列フィルタ（ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３）を備える、請求項６に記載の電力供給システム。

【請求項10】

前記回路容量性素子（Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６）は前記第３の伝送回路の一部である、請求項６〜９の何れか１項に記載の電力供給システム。

【請求項11】

前記受け取りデバイス（５）は、前記電磁誘導によって前記交番電流の１つの位相を生成する導電材料によって形成される少なくとも１つの誘導性素子（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を備える、請求項１〜１０の何れか１項に記載の電力供給システム。

【請求項12】

前記受け取りデバイス（５）は、前記交番電流の１つの位相を生成するために前記誘導性素子（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）に接続される少なくとも１つの追加の電気素子を備える、請求項１１に記載の電力供給システム。

【請求項13】

請求項１〜１２の何れか１項に記載の電力供給システムを備える車両。

【請求項14】

電気エネルギーを使用して、車両を動作させる方法であり、充電モードにおいて、
− 交番電磁界が、受け取りデバイス（５）によって受け取られ、電磁界誘導によって交番電流を生成するために使用され、
− 電気エネルギーが第２の伝送回路を介して前記受け取りデバイス（５）からインバータ（３）へ伝送される、方法であって、
− 第１の伝送回路を介しての前記受け取りデバイス（５）から前記電気機械（４）への電気エネルギーの伝送は前記第１の伝送回路のインピーダンスによって遮断されることを特徴とする方法。

【請求項15】

動作モードにおいて、
− 電気エネルギーが第３の伝送回路を介して前記インバータ（３）から前記電気機械（４）へ、または前記電気機械（４）から前記インバータ（３）へ伝送され、
− 前記第２の伝送回路を介しての前記インバータ（３）から前記受け取りデバイス（５）への電気エネルギーの伝送は、前記第２の伝送回路のインピーダンスによって遮断され、且つ／または
− 前記第１の伝送回路を介しての前記電気機械（４）から前記受け取りデバイス（５）への電気エネルギーの伝送は、前記第１の伝送回路のインピーダンスによって遮断される、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

車両を製造する方法であって、次のステップ：
− 交番電磁界を受け取り電磁気誘導により交番電流を生成するようになっている受け取りデバイス（５）を設けることと、
− インバータ（３）を設けることと、
− 電気機械（４）を設けることと、
− 所与の充電周波数において、受動的電気回路構成（８）の第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第１の遮断インピーダンスより高く、且つ前記受動的電気回路構成（８）の第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の通過インピーダンスより低いような前記受動的電気回路構成（８）を設けることと、
− 前記受動的電気回路構成（８）によって前記受け取りデバイス（５）と前記インバータ（３）と前記電気機械（４）とを電気的に接続することと、ここで、前記受動的電気回路構成（８）は、前記受け取りデバイス（５）と前記電気機械（４）との間に電気エネルギーを伝送する前記第１の伝送回路と、前記受け取りデバイス（５）と前記インバータ（３）との間に電気エネルギーを伝送する前記第２の伝送回路と、前記インバータ（３）と前記電気機械（４）との間に電気エネルギーを伝送する第３の伝送回路と、を備える、を含む方法。

【請求項17】

次のステップ：
− 所与の動作周波数において、前記第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いような前記受動的電気回路構成（８）を設けること、が実行される、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

次のステップ：
− 前記所与の動作周波数において、前記第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の遮断インピーダンスより高く、且つ／または前記第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが別の所定の第１の遮断インピーダンスより高いような前記受動的電気回路構成（８）を設けること、が実行される、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気エネルギーを用いる、車両、具体的にはトラックに拘束された車両及び／または道路用自動車の電力供給システム、具体的には牽引システムに関し、該システムは、交番電磁界を受け取り電磁誘導により交番電流を生成する（すなわち、磁気誘導が電磁界により引き起こされ、該誘導が電気エネルギーを生成する）ようになっている受け取りデバイスと、交番電流を直流電流に変換するようになっているインバータと、車両を推進するようになっている電気機械と、該インバータと該電気機械と該受け取りデバイスとを接続するようになっている受動的電気回路構成と、を備える。

【0002】

更に、本発明は本構成を備える車両に関する。本発明は該車両を製造する方法及び該車両を動作させる方法にも関する。

【背景技術】

【0003】

特許文献１は電気エネルギーを車両、特にトラックに拘束される車両へ供給する構成を開示しており、ここで、該構成は交番電磁界を受け取り電磁誘導により交番電流を生成するようになっている受け取りデバイスを備える。受け取りデバイスは、導電性材料の複数の巻き線及び／またはコイルを備え、各巻き線またはコイルは交番電流の別々の位相を生成するようになっている。

【0004】

本発明は、任意の陸上用の（一時的にのみ陸上にいる任意の車両を含むが、好ましくは含まない）車両、特に、鉄道車両（例えば、路面電車）のようなトラックに拘束される車両だけでなく、個人用（自家用）乗用車のような道路用自動車または公共交通車両（例えば、トラックに拘束される車両でもあるトロリーバスを含むバス）にも適用されることができる。好ましくは、交番電磁界を生成する１次側導体構成は、１次側導体構成の電線が、車両が走行する道路またはトラックの表面に略平行である平面内に延在するように、車両のトラックまたは道路内に一体化される。特許文献１にも記載されているように、受け取りデバイスは、車両の下部に配置されることができ、スラブまたは板の形体のような強磁性体によって覆われることができる。適切な材料はフェライトである。強磁性体は磁界の磁力線を束にして且つ方向を変え、それ故に、強磁性体の上の磁界強度をほぼゼロにまで低減する。しかしながら、１次側導体構成の他の構成、配置及び／または向きが可能である。例えば、１次側導体構成は車両の横に配置することができる。

【0005】

いずれにしても、１次側と２次側との間の無線エネルギー伝送の効率はより大きいギャップほどより小さいので、１次側導体構成と受け取りデバイスの少なくとも１つのインダクタンスとの間のギャップはできるだけ小さくすべきである。同じ理由で、その少なくとも１つのインダクタンスに誘起される電圧はギャップの大きさに依存する。システムの２次側における変動電圧に対処する１つの方法は、電圧に対して許容な、すなわち、電圧の広い範囲で動作可能な電力消費するものにのみ電気エネルギーを供給することである。

【0006】

本発明を適用できる別の例は、エネルギー貯蔵モジュール、例えば、牽引用電池を充電するために受け取りデバイスの出力交番電流を直流電流に変換するインバータに受け取りデバイスを接続する電力供給網を備える鉄道車両の牽引システムである。インバータは、車両の少なくとも１つの牽引モータを動作させるために直流電流を交番電流にも変換することができる。従って、電力供給網は、インバータを車両の牽引モータにも接続することができる。しかしながら、この場合、受け取りデバイスから電力供給システムを介して牽引モータへ電流の流れが存在する可能性があり、それは牽引モータの望ましくない動作、ひいては車両の望ましくない動きを引き起こす可能性がある。例えば、静止充電時、受け取りデバイスは、車両が停止中の間、牽引電池を充電するために出力交番電流を生成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０３１５９５（Ａ２）号

【特許文献2】米国特許第６，８７９，８８９（Ｂ２）号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献２は、前輪及び後輪を含みフロント及びリア・サスペンション・システムによって支持される車両フレームと、電気自動車が走行する道路に埋設されている道路送電モジュールから、結合されている電力を受け取る前記車両フレームの下側に取り付けられている車載電力受け取りモジュールと、少なくとも５ｋＷ／ｋｇの比出力を示し、電力を貯蔵し供給する車載エネルギー貯蔵手段と、前記前輪及び後輪を駆動するために前記フロントまたはリア・サスペンション・システムの少なくとも１つに結合されている電動手段と、前記車載電力モジュールから電力を受け取り、それを前記エネルギー貯蔵手段に導き、前記電気自動車に動作電力を供給するために、電気エネルギーを前記エネルギー貯蔵手段から前記電動手段へ選択的に供給する車載電力制御手段と、道路給電電気自動車の位置を決定し、それに応答して位置信号を生成する位置決定システムと、を備える道路給電電気自動車を開示している。牽引システム内の電流の流れは、能動的に制御されるスイッチによって導かれる。スイッチは電気リレー、ソリッド・ステート・スイッチ、ＳＣＲ、及びダイオードであってもよい。提案された解決策の欠点は、車両の充電モードまたは動作モードでのエネルギーの流れまたは電流の流れの制御が能動的制御であり、スイッチング処理が制御の複雑さを増大させ、スイッチング損失が生じるということである。

【0009】

本発明の目的は、エネルギー損失も低減しつつ、充電モード及び動作モード時にエネルギーまたは電流の流れの制御の複雑さを低減する車両の電力供給システム、特に牽引システムを提供することである。本発明の更なる目的は、本構成を備える車両、該車両の動作方法及び該車両の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の基本的な考え方は、スイッチング動作をなくしエネルギー損失を低減しつつ、充電モード及び動作モード時にエネルギーの流れまたは電流の流れを導く車両の電力供給システム、特に牽引システムの様々な要素を接続する受動的電気回路構成を使用することである。

【0011】

車両の電力供給システム、特に牽引システムが提案される。電力供給システムはエネルギー貯蔵モジュール（例えば、電気化学的貯蔵）、例えば、牽引電池と、車両を推進するために使うことができる電気機械、例えば、牽引モータとの間に電気エネルギーを伝送するために使用することができる。

【0012】

具体的には、電力供給システムはインバータ及び電気機械を備える。電気機械は、具体的には、車両を推進するために使われる。例えば、電気機械はモータモード及び任意選択的な発電機モードで動作することができる。モータモードにおいて、電気機械は電気エネルギーを、特に車両を推進するために使われる機械エネルギーに変換する。発電機モードにおいて、電気機械は、移動中の車両によって提供される機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電機モードでの変換は回収と呼ぶこともできる。従って、発電機モードで電気機械を動作させることによってエネルギー貯蔵モジュールを充電することができる。電気機械は３相モータ、例えば、非同期機または同期機とすることができる。

【0013】

更に、電力供給システムは、交番電磁界を受け取り磁気誘導によって交番電流を生成するようになっている受け取りデバイス（一般的な名称：ピックアップ）を備える。受け取りデバイスは変圧器の２次側を提供し、変圧器の１次側は車両が走行するトラック（例えば、道路）に埋設されている電線によって提供することができる。受け取りデバイスは磁気誘導によってトラック側から車両へ電気エネルギーを伝送するために使用される。電気エネルギーは、車両がトラックに対して移動している間及び／または車両が静止もしくは停止している間、トラック側から車両へ伝送することができる。車両が停止している間の電気エネルギーの貯蔵モジュールへの伝送も静止充電と呼ばれる。エネルギー貯蔵モジュールは、受け取りデバイスによって生成される電気エネルギーによってのみ充電できるということが可能である。これは、電気機械が発電機モードで動作できない場合に該当することができる。

【0014】

インバータは、エネルギー貯蔵モジュールに電気的に接続することができる。車両の充電モードにおいて、インバータは、交番電流、例えば、受け取りデバイスによって生成される交番電流を、エネルギー貯蔵モジュールを充電するために使用する直流電流に変換する。車両の動作モードはモータモード及び発電機モードを含む。モータモードでは、電気エネルギーはエネルギー貯蔵モジュールから電気機械に伝送され、インバータは、エネルギー貯蔵モジュールによって供給される直流電流を、電気機械を動作させるために使用する交番電流に変換する。発電機モードでは、電気エネルギーは、電気機械からエネルギー貯蔵モジュールへ伝送され、インバータは、電気機械によって供給される交番電流を、エネルギー貯蔵モジュールを充電するために使用することができる直流電流に変換する。インバータは、３相交番電流を生成する３相インバータとすることができる。

【0015】

更に、電力供給システムは、インバータ、電気機械、及び受け取りデバイスを電気的に接続するようになっている受動的電気回路構成を備える。受動的電気回路は誘導性素子及び／または容量性素子のような受動的電気素子のみを含む。用語「受動的電気素子」は、外部の電気エネルギーが受動素子を動作させるために使用されていないことを意味する。これとは対照的に、電界効果トランジスタのような能動的電気素子は動作のために電気エネルギーが必要である。受動的電気回路構成は、インバータをエネルギー貯蔵モジュールに接続するようにもされることができる。例えば、エネルギー貯蔵モジュールは、インバータの出力（具体的には、ＤＣ側）に電気的に接続することができる。インバータの入力（具体的には、ＡＣ側）は受け取りデバイスの出力に電気的に接続することができる。更に、インバータの入力は電気機械の入力に電気的に接続することができる。そのような構成の範囲内で、受け取りデバイスの出力はまた電気機械の入力に電気的に接続される。

【0016】

受動的電気回路構成は、受け取りデバイスと電気機械との間に電気エネルギーを伝送するための第１の伝送回路を備える。更に、受動的電気回路構成は、受け取りデバイスとインバータとの間に電気エネルギーを伝送するための第２の伝送回路を備える。更に、受動的電気回路構成は、インバータと電気機械との間に電気エネルギーを伝送するための第３の伝送回路を備える。第１、第２及び第３の伝送回路は受動的電気回路構成の一部である。第１の伝送回路の一部は第２及び／または第３の伝送回路の一部であることも可能である。同様に、第２の伝送回路の一部は第１及び／または第３の伝送回路の一部であることもできる。また、第３の伝送回路の一部は第１及び／または第２の伝送回路の一部であることもできる。伝送回路は、エネルギー伝送の経路を提供するので、代替的に「伝送路」と呼ぶことができる。ただし、経路の幾つかは少なくとも特定の動作モードで電力の大部分の伝送を遮断することができる。例えば、第１の伝送回路は、受け取りデバイスによって電気機械へ直接提供される電力の大部分の伝送を遮断することができる。

【0017】

受動的電気回路構成によって提供される電気接続は、例えば、インバータと受け取りデバイスとの間に追加の電気素子が何も配置されていない直接電気接続とすることができ、または、１つ以上の追加の電気素子、例えば、インダクタまたはキャパシタのような誘導的及び／または容量的素子を含む電気接続とすることができる。

【0018】

具体的には、受動的電気回路構成は、所与の充電周波数において、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスは所定の第１の遮断インピーダンスより高く、第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスは所定の第２の通過インピーダンスより低いように設計される。第１の遮断インピーダンスは第１の伝送回路の所定のインピーダンスを表す。以下では、用語「第１の遮断または通過インピーダンス」は第１の伝送回路のインピーダンスを指し、用語「第２の遮断または通過インピーダンス」は第２の伝送回路のインピーダンスを指す。以下に詳述するように、用語「第３の遮断または通過インピーダンス」は第３の伝送回路のインピーダンスを指す。

【0019】

充電周波数は、充電過程での電気エネルギーの伝送の間、特に静止充電の間に受け取りデバイスによって提供される交番電流の周波数を表す。具体的には、充電周波数は、受け取りデバイスの電気的特性によって、及び／または受け取りデバイスによって受け取られる電磁界の周波数によって与えられる。特に、充電周波数が、任意選択的に本構成の他の部品を含む受け取りデバイスの共振周波数によって与えられる場合、所与の充電周波数は「固有の充電周波数」とも呼ぶことができる。例えば、充電周波数は２０ｋＨｚとすることができる。この周波数において、受け取りデバイスの出力と電気機械の入力との間に配置されている電気素子は、ある特定のインピーダンスを提供する。このインピーダンスは所定の第１の遮断インピーダンスより高い。好ましくは、第１の遮断インピーダンスは、電気機械の入力電流が所定の入力電流より小さい、特にできるだけ小さい、好ましくは０または略０であるように選択される。

【0020】

従って、第１の遮断インピーダンスは高いインピーダンスが選択されるべきである。しかしながら、同時に、受け取りデバイスの出力とインバータの入力との間に配置されている電気素子によって提供されるインピーダンス、例えば、第２の伝送回路に含まれる電気素子によって提供されるインピーダンスは、所定の第２の通過インピーダンスより低い。好ましくは、第２の通過インピーダンスは、インバータの入力電流が所定の入力電流より高いように、好ましくは、できるだけ高いように選択されるべきである。従って、第２の通過インピーダンスは低いインピーダンスとして選択されるべきである。いずれにしても、第１の遮断インピーダンスは、第２の通過インピーダンスより高い、好ましくは、少なくとも１００倍、もっと言えば、少なくとも１０００倍だけより高い。実際には、第１の遮断インピーダンス及び第２の通過インピーダンス（及び、第３の通過インピーダンス、下記参照、のような任意の他の所定のインピーダンス）は、受け取りデバイス、インバータ、電気機械及び受動的電気回路構成を含む電力供給システムの電気的特性（具体的には、キャパシタンス、インダクタンス及び／またはオーム抵抗）によって規定される。

【0021】

従って、受動的電気回路構成は、受け取りデバイス、インバータ及び電気機械の間の受動的スイッチング網を提供する。静止充電の過程の間、受動的電気回路構成は、電流をインバータへ導く一方、電流が受け取りデバイスから電気機械へ流れるのを防止する。このように、静止充電時に伝送される電気エネルギーは主に、好ましくは全てインバータに伝送される。有利にも、例えば、電界効果トランジスタ、電気的リレー、またはソリッド・ステート・スイッチなどの能動的スイッチのような能動的素子は、所望の電流の流れを提供するために必要ではない。電気機械に流れる電流が最小化されるので、受動的電気回路構成は、静止充電時に車両が望ましくない動きをすることも防止する。

【0022】

別の実施形態では、受動的電気回路構成は、所与の動作周波数において、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いように設計される。動作周波数は、モータ動作時にインバータによって供給される交番電流の周波数、または発電機動作時に電気機械によって供給される交番電流の周波数を表す。

【0023】

受動的電気回路構成は、動作周波数の区間の各周波数で、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いように設計されることが可能である。動作周波数／周波数群は通常充電周波数より小さい。例えば、動作周波数は０ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの範囲とすることができる。

【0024】

この実施形態では、インバータと電気機械との間に配置されている電気素子（電気機械の電気的特性、例えば、電気機械の固有インダクタンスを含む）は、これらの素子によって提供されるインピーダンスが所与の動作周波数または所与の周波数群において第３の通過インピーダンスより小さいように選択される。これは、好都合に、モータモード時に電流がインバータから電気機械へ流れ、発電機モード時に電流が電気機械からインバータへ流れることを可能にする。第３の通過インピーダンスは第２の通過インピーダンスに等しくてもよい。あるいは、第２の通過インピーダンスと第３の通過インピーダンスとの差は、その２つのインピーダンスの小さい方の５０％より小さくてもよく、好ましくは、その２つのインピーダンスの小さい方の２０％より小さくてもよい。いずれにしても、第１の遮断インピーダンスは第３の通過インピーダンスより高い、好ましくは、少なくとも１００倍だけより高い、もっと言えば、少なくとも１０００倍だけより高いのが好ましい。好ましくは、第３の通過インピーダンスは、インバータから電気機械へ流れる電流、及び／または電気機械からインバータへ流れる電流が所定の電流より高いように選択される。好ましくは、第３の通過インピーダンスは低いインピーダンスとして選択される。

【0025】

更なる実施形態では、受動的電気回路構成は、所与の動作周波数（具体的には、前の段落で述べた所与の動作周波数または所与の動作周波数群の１つ）で、第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の遮断インピーダンスより高いように設計される。この場合、インバータと受け取りデバイスの出力との間に配置された電気素子は、これらの素子によって提供されるインピーダンスが所定の第２の遮断インピーダンスより高いように選択される。好ましくは、第２の遮断インピーダンスは、インバータから受け取りデバイスへ流れる電流が小さい、好ましくは、０または略０であるように選択される。それ故に、第２の遮断インピーダンスは高インピーダンスとして選択される。いずれにしても、第２の遮断インピーダンスは、第２の通過インピーダンス及び／または第３の通過インピーダンスより高い、好ましくは、少なくとも１００倍だけ、もっと言えば、少なくとも１０００倍だけより高いのが好ましい。

【0026】

代替的にまたは追加的に、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスは、所与の動作周波数で、別の所定の第１の遮断インピーダンスより高い。受け取りデバイスの出力と電気機械の入力との間に配置されている前述の電気素子は、動作周波数／周波数群でのこれらの素子によって提供されるインピーダンスが他の第１の遮断インピーダンスより高いように、追加的に設計または選択される。他の第１の遮断インピーダンスは前述の第１の遮断インピーダンスに等しいことができる。第１の遮断インピーダンスは、充電周波数での第１の伝送回路のインピーダンスを表し、受け取りデバイスから電気機械へ流れる電流が充電モードで小さいように選択される。他の第１の遮断インピーダンスも第１の伝送回路のインピーダンスを表す。しかしながら、他の第１の遮断インピーダンスは、所与の動作周波数での第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスであり、電気機械から受け取りデバイスへ流れる電流が発電機モードで小さいように選択される。

【0027】

これにより、有利にも、モータモード時に、インバータから受け取りデバイスへ流れる電流を最小にし、該当する場合は、発電機モードで電気機械から受け取りデバイスへ流れる電流を最小にすることができる。これは、結果的に、モータモード及び発電機モードで電気エネルギーの最適な伝送を確実にする。

【0028】

更なる実施形態では、第２の伝送回路は回路誘性導素子を含み、ここで、回路誘導性素子のインダクタンスは、充電周波数で第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の通過インピーダンスより低く、且つ／または、所与の動作周波数で第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の遮断インピーダンスより高いように選択される。回路誘導性素子はインバータからまたはインバータへ流れる電流に対してフィルタ回路を提供する。回路誘導性素子は第３の伝送回路の一部であることもできる。回路誘導性素子は、モータモードで受け取りデバイスから、インバータによって提供される矩形の高頻度交番電流電圧をデカップリングするために使用することができ、これは、この交番電流出力電圧のスペクトルが受け取りデバイスの共振周波数を含む可能性があり、それ故に、高い共振電流を生成することもあり得るからである。提案の電力供給システムの電気機械の設計時に、回路誘導性素子のインダクタンスを考慮する必要がある。

【0029】

これにより、有利にも、モータモード時に、インバータを受け取りデバイスからデカップリングするために受動的誘導性素子を使用することができる。これはまた、第２の伝送回路の設計、結果的に、受動的電気回路構成全体の設計を簡単にする。

【0030】

別の実施形態では、第２の伝送回路の回路誘導性素子は、第３の伝送回路の一部でもある。それ故に、回路誘導性素子、特に誘導性素子のインダクタンスは、充電周波数、及び／または動作周波数での第３の伝送回路の前述の要求事項が満たされるように選択されなければならない。具体的には、回路誘導性素子のインダクタンスは、所与の動作周波数で、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いように選択される。

【0031】

回路誘導性素子を第２の伝送回路及び第３の伝送回路の一部として同時に使用することは、有利にも、受動的電気構成の複雑性を生じさせ、その結果、コストも低減する。

【0032】

別の実施形態では、第１の伝送回路は、回路容量性素子を備え、回路容量性素子の容量は、充電周波数では、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第１の遮断インピーダンスより高く、且つ／または動作周波数では、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが別の所定の第１の遮断インピーダンスより高いように選択される。回路容量性素子は、第１の伝送回路の一部とすることができ、且つ同時に第３の伝送回路の一部とすることができる。この場合、回路容量性素子の容量は、動作周波数で、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いように選択される。回路容量性素子の統合は、有利にも、提案の受動的回路構成を容易に入手可能な電気素子で構築することを可能にする。

【0033】

好ましい実施形態では、第１の伝送回路は並列共振回路を備える。前述の回路容量性素子は並列共振回路の一部とすることができる。更に、並列共振回路は容量性素子に並列に接続される誘導性素子を備えることができる。並列共振回路の電気素子、例えば、誘導性素子及び／または容量性素子は、充電周波数では、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第１の遮断インピーダンスより高く、且つ、並列共振回路が第３の伝送回路の一部でもある場合、動作周波数で、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いように選択される。並列共振回路は、静止充電の場合に高いインピーダンスを提供する。従って、静止充電時に受け取りデバイスから電気機械への電流の流れは無いかまたはごくわずかである。

【0034】

別の実施形態では、並列共振回路の誘導性素子は電気機械のモータのインダクタンスである。同期モータや非同期モータなどの電気機械は、モータのインダクタンス、具体的には、電気機械の位相ごとに１つのインダクタンスを備える。この誘導性素子は前述の容量性素子に平行に接続することができる。これにより、有利にも、受動的電気回路構成をより少ない電気素子で構築することが可能となる。この場合、特にモータの要求条件の結果モータのインダクタンスが固定または予め決定されている場合、容量性素子の容量は、並列共振回路が静止充電時に高インピーダンスを提供するように選択される。

【0035】

代替的な実施形態では、第１の伝送回路はＲＣ並列フィルタを備える。ＲＣ並列フィルタは容量性素子及び誘導性素子に平行に接続される誘導性素子を備える。しかしながら、ＲＣ並列フィルタは電気機械に直列に、特に電気機械のモータのインダクタンスを提供する素子に直列に接続される。ＲＣフィルタの第１の伝送回路への統合によって、静止充電時に受け取りデバイスから電気機械への電流の流れを更に最小化することが可能となる。

【0036】

別の実施形態では、容量性素子も第３の伝送回路の一部である。前述の並列共振回路または前述のＲＣ並列フィルタも第３の伝送回路の一部であることも可能である。これにより、有利に、受動的電気回路構成を構築するために使用される電気素子の量が低減される。

【0037】

別の実施形態では、受け取りデバイスは、電磁気誘導によって交番電流の１つの位相を生成する導電材料によって形成される少なくとも１つの誘導性素子を備える。受け取りデバイスは、静止充電時に受動的電気回路構成内で定電圧源を提供する。定電圧源とは、受け取りデバイスによって提供される交番電圧の有効値または二乗平均平方根値が一定であることを意味する。

【0038】

誘導性素子は力率補正または無効電力補正の目的で使用することができる。この場合、第１及び／または第２及び／または第３の伝送回路の電気素子は、受け取りデバイスの誘導性素子のインダクタンスに基づいて選択することができる。受け取りデバイスの誘導性素子は第１の及び／または第２の伝送回路の一部であることも可能である。

【0039】

受動的電気回路構成の設計時での、受け取りデバイスの誘導性素子の、第１の及び／または第２の伝送回路への統合により、または受け取りデバイスの誘導性素子の考慮によって、受動的電気回路構成をより少ない電気素子で構築することが可能となり、更に静止充電時にインバータから電気機械への電流の流れを最小化することも可能である。

【0040】

別の実施形態では、受け取りデバイスは、交番電流の１つの位相を生成するために誘導性素子に接続される少なくとも１つの追加電気素子を備える。追加電気素子は力率補正及び無効電力補正のためにも使用される容量性素子であることも可能である。これにより、有利に、静止充電時に受け取りデバイスの出力電圧または電流の品質が更に改善される。更に、追加電気素子は第１の及び／または第２の伝送回路の一部であることも可能である。これにより、有利に、提案の受動的電気回路構成をより少ない電気素子で構築することが可能である。

【0041】

更に、上記に提案した電力供給網の１つを備える車両が提案される。車両はトラックに拘束される車両または道路用車両とすることができる。特に、本発明は、任意の陸上用の車両、つまり、一時的にのみ陸上にいる任意の車両を含むが、好ましくは含まない車両、具体的には、鉄道車両（例えば、路面電車）のようなトラックに拘束される車両だけでなく、個人用（自家用）乗用車のような道路用自動車または公共交通車両（例えば、トラックに拘束される車両でもあるトロリーバスを含むバス）にも適用されることができる。好ましくは、交番電磁界を生成する１次側導体構成は、１次側導体構成の電線が、車両が走行する道路またはトラックの表面に略平行である平面内に延在するように、車両のトラックまたは道路内に一体化される。受け取りデバイスは、車両の下部に配置することができ、板の形体等の強磁性体で覆ってもよい。好適な材料はフェライトである。強磁性体は磁界の磁力線を束にして且つ方向を変え、それ故に、強磁性体の上の磁界強度をほぼゼロにまで低減する。しかしながら、１次側導体構成の他の構成、配置及び／または向きが可能である。

【0042】

更に、電気エネルギーを使用して車両、特にトラックに拘束される車両及び／または道路用車両を動作させる方法が提案される。充電モードにおいて、交番電磁界は受け取りデバイスによって受け取られ、電磁誘導によって交番電流を生成するために使用される。充電モードは、具体的には静止充電モードであり、車両は充電時に停止または静止している。更に、電気エネルギーは、第２の伝送回路を介して受け取りデバイスからインバータへ伝送される。インバータは、（静止）充電時に受け取りデバイスによって生成される交番電流を、エネルギー貯蔵モジュール、例えば、車両の牽引電池を充電するために使用することができる直流電流に変換する。

【0043】

本発明によれば、第１の伝送回路を介しての受け取りデバイスから電気機械への電気エネルギーの伝送は、第１の伝送回路のインピーダンスによって遮断される。第１の伝送回路は、受け取りデバイス、インバータ及び電気機械を接続する受動的電気回路構成の一部である。

【0044】

静止充電時の受け取りデバイスの交番電流の周波数（充電周波数）は、例えば２０ｋＨｚであり、第１の伝送回路のインピーダンスは、この充電周波数では所定の第１の遮断インピーダンスより高い。その結果、静止充電時に受け取りデバイスから電気機械への電流の流れは無いかまたはごくわずかである。具体的には、第１の伝送回路を備える受動的電気回路構成は、所与の充電周波数において、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第１の遮断インピーダンスより高く、これも受動的電気回路構成の一部である第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の通過インピーダンスより低いように設計される。

【0045】

別の実施形態では、電気エネルギーは、動作モードにおいて第３の伝送回路を介してインバータから電気機械へまたは電気機械からインバータへ伝送される。第３の伝送回路も受動的電気回路構成の一部である。モータモードにおいて電気エネルギーはインバータから電気機械へ伝送される。この場合、第２の伝送回路を介してのインバータから受け取りデバイスへの電気エネルギーの伝送は、動作周波数での第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスによって遮断される。具体的には、動作周波数での、または動作周波数区間の周波数での第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスは、第２の遮断インピーダンスより高くできる。

【0046】

発電機モードにおいて、電気エネルギーは、回収によって生成され、電気機械からインバータへ伝送される。この場合、第１の伝送回路を介しての電気機械から受け取りデバイスへの電気エネルギーの伝送は、動作周波数での第１の伝送回路により提供されるインピーダンスによって遮断される。具体的には、動作周波数、または動作周波数区間の周波数での第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスは、別の所定の第１の遮断インピーダンスより高くできる。

【0047】

この方法により、有利に、モータモードにおいてインバータから受け取りデバイスへの、または発電機モードにおいて電気機械から受け取りデバイスへの電流の流れを最小にすることが可能となる。

【0048】

更に、車両、特にトラックに拘束される車両及び／または道路用自動車を製造する方法が提案される。その方法は次のステップを備える：
− 交番電磁界を受け取り電磁気誘導により交番電流を生成するようになっている受け取りデバイスを設けること、
− エネルギー貯蔵モジュールを設けること、
− インバータを設けること、
− 電気機械を設けること、
− 所与の充電周波数において、受動的電気回路構成の第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第１の遮断インピーダンスより高く、受動的電気回路構成の第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の通過インピーダンスより低いような受動的電気回路構成を設けること。

【0049】

更に、その方法は、受動的電気回路構成によって受け取りデバイス、インバータ及び電気機械を電気的に接続するステップを備え、受動的電気回路構成は、電気エネルギーを受け取りデバイスと電気機械との間で伝送する第１の伝送回路と、電気エネルギーを受け取りデバイスとインバータとの間で伝送する第２の伝送回路と、電気エネルギーをインバータと電気機械との間で伝送する第３の伝送回路と、を備える。

【0050】

そのような車両内で、静止充電時及び／または動作時のエネルギーの流れは、静止充電時の受け取りデバイスから電気機械へのエネルギーの流れがゼロであるかまたは最小化され、一方車両の動作時、例えば、モータモードにおいてまたは発電機モードにおいて動作時の受け取りデバイスへのエネルギーの流れがゼロであるかまたは最小化されるように設計される受動的電気回路構成によって有利に導かれる。

【0051】

別の実施形態では、次のステップが追加的に実行される：
− 所与の動作周波数において、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第３の通過インピーダンスより低いような受動的電気回路構成を設けること。

【0052】

別の実施形態では、次のステップが追加的に実行される：
− 所与の動作周波数において、第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の遮断インピーダンスより高く、且つ／または第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが別の第１の遮断インピーダンスより高いような受動的電気回路構成を設けること。

【0053】

添付の図を参照して本発明の例を以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】最新技術による電力供給システムの回路図を示す。

【図2】本発明の第１の実施形態による電力供給システムの回路配置を示す。

【図3】本発明の第２の実施形態による電力供給システムの回路図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0055】

図１は最新技術による車両（図示なし）の電力供給システム１を示す。電力供給システム１は車両の牽引システムとすることができる。電力供給システム１は、牽引電池２、インバータ３、及びモータのインダクタンスを表すモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３を備える電気機械４を備える。更に、電力供給システム１は受け取りデバイス５を備える。受け取りデバイス５（車両のピックアップと呼ぶこともできる）は、交番電磁界を受け取り、電磁気誘導により交番電流出力電圧を生成するようになっている。受け取りデバイス５の出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３も図１に示されている。受け取りデバイスは電磁気誘導によって交番電流電圧を生じさせるまたは生成する電圧源Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を含む。更に、受け取りデバイス５は、それぞれ直列に接続される容量性素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及び誘導性素子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を備える。

【0056】

図１は３相を含む３相網を示す。例えば、受け取りデバイス５への第１の電圧源Ｖ１、第１の容量性素子Ｃ１及び第１の誘導性素子Ｌ１が第１の位相の交番電流出力電圧を生成する。電力供給システム１は更に能動的電気回路構成６を備える。能動的電気回路構成６はインバータ３、電気機械４及び受け取りデバイス５を接続するようになっている。能動的電気回路構成６は３つのスイッチ７、位相毎に１つのスイッチ７、を備える。これらのスイッチ７は能動的素子であり、これは、外部のエネルギーがこれらのスイッチ７を動作させるために使用されるということを意味する。スイッチ７の第１の位置において、インバータ３と電気機械４の間の電気的接続が提供される。スイッチ７の第２の位置において、インバータ３と受け取りデバイス５の間の電気接続が提供される（図１には示されていない）。スイッチは、例えば、ＭＯＳＦＥＴのような電界効果トランジスタとすることができる。この場合、スイッチ７を、制御電圧、例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間電圧を制御することによって動作させることができる。スイッチ７の操縦または制御信号Ｓも示されている。制御信号Ｓは周波数依存の制御信号Ｓとすることができる。例えば、２０ｋＨｚの充電周波数において、制御信号Ｓは、スイッチ７を、スイッチ７が第２の位置（静止充電）にあるように制御する。１０ｋＨｚまでの動作周波数において、制御信号Ｓはスイッチ７を、スイッチ７が第１の位置（動作モード）にあるように制御する。

【0057】

図２は本発明の第１の実施形態による３相電力供給システム１の回路図を示す。牽引電池２、インバータ３、電気機械４及び受け取りデバイス５のような電気要素に関しては、図１の説明を参照できる。受け取りデバイス５に関して、容量性素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及び誘導性素子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の直列接続は、力率補正または無効電力補償のために使われる。また、受け取りデバイス５は一定の有効値またはＲＭＳ値を有する交番電流出力電圧を提供する。

【0058】

図１に示す電力供給システム１とは対照的に、図２の電力供給システム１は受動的電気回路構成８を備える。

【0059】

受動的電気回路構成８は、回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、具体的には、位相毎に１つの回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を備える。回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、受け取りデバイス５の出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３とインバータ３との間に電気的に配置される。更に、受動的電気回路構成８は回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６を備える。回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の一方の端子は、受け取りデバイス５の出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に電気的に接続される。回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６の他の端子は中性点ＳＴに接続される。１つの回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６は、３相システムの各位相に割り当てられる。具体的には、回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６は、電気機械４の入力端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３に平行に配置される。モータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３及び回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６は、それぞれ並列共振回路を提供する。

【0060】

出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対して、受動的電気回路構成８の一部である第１の伝送回路は、回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３で提供される並列共振回路を備える。更に出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対して、これも受動的電気回路構成８の一部である第２の伝送回路は、回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６を含む。これも受動的電気回路構成８の一部である第３の伝送回路は、モータ誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６と、回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３で提供される前述の並列共振回路と、を含む。

【0061】

本発明によれば、回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンス及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３のインダクタンスは、２０ｋＨｚの充電周波数において、第１の伝送回路によって提供されるインピーダンスが第１の遮断インピーダンスより高いように選択される。同時に、回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンスは、充電周波数において、第２の伝送回路によって提供されるインピーダンスが所定の第２の通過インピーダンスより低いように選択される。更に、モータ誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンス、回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンス及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３のインダクタンスは、０ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの範囲の動作周波数において、第３の伝送回路によって提供されるインピーダンスが第３の通過インピーダンスより低いように選択される。回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６のインダクタンスは、第２の伝送回路のインピーダンスが動作周波数において、第２の遮断インピーダンスより高いように選択されなければならない。更に、回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６のキャパシタンス及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３のインダクタンスは、第１の伝送回路のインピーダンスが動作周波数において、別の第１の遮断インピーダンスより高いように選択されなければならない。

【0062】

図示の電力供給システム１によって、インバータ２、受け取りデバイス５及び電気機械４間のエネルギーの流れまたは電流の流れを、受動的に、例えば、スイッチ７（図１参照）またはパワースイッチのような追加の能動的素子を用いずに、制御するまたは導くことが有利に可能となる。エネルギーの流れまたは電流の流れの制御は、受動的電気回路構成８の設計及び電気素子によって制御される。モータモードにおいて、電気エネルギーはインバータ３を介して牽引電池２から電気機械４へ伝送される。インバータ３は、１０ｋＨｚまでの動作周波数を有し、矩形波電圧であり得る交番電流出力電圧を生成する。回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３が直列に接続されているので、この矩形波電圧及びその結果生じる矩形波電流はほぼ正弦波電流に変換される。回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、動作モードでのインバータの出力電圧、例えば矩形波電圧、を受け取りデバイス５からデカップリングするためにも使用される。

【0063】

停止している車両への誘導による充電（静止充電）の場合、電気エネルギーは受け取りデバイス５からインバータ３へ伝送される。受け取りデバイス５は、前述の誘導性素子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及び補償キャパシタとも呼ぶことができる容量性素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を備える。これらの電気素子及び回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は所定の伝送周波数を有する直列共振回路を形成する。静止充電時に、受け取りデバイス５の出力電圧の一部は電気機械４の入力端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３に亘って印加される。回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３で形成される並列共振回路は、充電周波数の周波数範囲内の電圧に対して高いインピーダンスを提供する。従って、電気機械への電流の流れは無いかまたはごく僅かである。

【0064】

モータモードでの車両の動作時に電気エネルギーがインバータ３から電気機械４へ伝送される場合、電流は、並列共振回路がその共振周波数で動作していないので、インバータ３から電気機械４へ自由に流れる。同時に、前述の直列共振回路のために、インバータ３から受け取りデバイス５への電気エネルギーの伝送は無いかまたはごく僅かである。

【0065】

モータモードで動作するインバータ３の出力電圧の幾つかの周波数、特に直列共振接続の共振周波数の範囲内にある周波数は、受け取りデバイス５で共振電流を生成する可能性がある。回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６はこの影響を最小化する。車両にブレーキをかけている間、例えば、回収の間、車両は発電機モードで動作させることができる。発電機モードで電気機械４によって生成される出力電圧は、正弦波の出力電圧であり、受け取りデバイス５の共振周波数より低い周波数を有する。従って、電気機械４から受け取りデバイス５への電流の流れは無いかまたはほんの僅かであろう。同時に、しかしながら、電気機械４からインバータ３へのエネルギーの流れは影響を受けない。

【0066】

本提案の発明が正しく機能するためには、それぞれの伝送回路の共振周波数間に十分な周波数間隔が設けられなければならないということは明らかである。

【0067】

図３に、電力供給システム１の代替的な実施形態が示されている。回路容量性素子Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６（図２参照）及びモータ誘導性素子ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３を含む並列共振回路の代わりに、受動的電気回路構成８は、ＲＣ並列フィルタＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３を備え、それらは受け取りデバイス５の出力端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と電気機械４の入力端子ＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３との間に電気的に配置される。同時に、ＲＣ並列フィルタＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３は、インバータ３と電気機械４との間に、回路誘導性素子Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６に直列に配置される。ＲＣ並列フィルタＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３は、受動的電気回路構成８の第１の伝送回路及び第３の伝送回路の一部である。各ＲＣ並列フィルタＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３は、容量性素子及び該容量性素子に並列に接続されている誘導性素子を備える。ＲＣ並列フィルタＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３は、もっぱら受動的電気回路構成８の一部であり、電気機械４の素子ではない。更に、３相システムの位相毎に１つのＲＣ並列フィルタＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３が存在する。受動的電気回路構成８の提案の設計によって、動作モード時に、例えば、モータモードまたは発電機モードでの動作時に、インバータ３と電気機械４との間に電流の流れを可能にしながら、静止充電時に受け取りデバイス５から電気機械４への電流の流れを更に最小化することを有利に可能にする。

【図1】

【図2】

【図3】