特表 2022-503711 電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-12

(54)【発明の名称】電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20220104BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20220104BHJP

   G01R 31/56 20200101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

H02M3/28 C

G01R31/56

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021514351

(86)(22)【出願日】2019-09-11

(85)【翻訳文提出日】2021-04-30

(86)【国際出願番号】 IB2019057635

(87)【国際公開番号】W WO2020053771

(87)【国際公開日】2020-03-19

(31)【優先権主張番号】102018000008576

(32)【優先日】2018-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505005038

【氏名又は名称】メタ システム エス．ピー．エー．

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＴＡ ＳＹＳＴＥＭ Ｓ．Ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】ラサグニ，チェーザレ

【テーマコード（参考）】

2G014

5H730

【Ｆターム（参考）】

2G014AA15

2G014AB02

2G014AB24

5H730AS17

5H730BB21

5H730CC04

5H730XX03

5H730XX11

5H730XX23

5H730XX50

(57)【要約】

電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステム（Ｓ）は、電気自動車用の高電圧コンバータ（ＣＮＶ）の監視される少なくとも１つのライン（Ｌ１～Ｌｎ）に接続され、コンバータ（ＣＮＶ）のアース端子（Ｃ）に接続される、少なくとも１つの電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）と、電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に動作可能に接続される少なくとも１つの電流検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）であって、場合により、電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に存在するいずれかの電流を検出し、電流を検出した場合、警告信号を発生させるように構成される、少なくとも１つの電流検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステム（Ｓ）であって、
電気自動車用の高電圧コンバータ（ＣＮＶ）の監視される少なくとも１つのライン（Ｌ１～Ｌｎ）に接続され、前記コンバータ（ＣＮＶ）のアース端子（Ｃ）に接続される、少なくとも１つの電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）と、
前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に動作可能に接続される少なくとも１つの電流検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）であって、場合により、前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に存在するいずれかの電流を検出し、前記電流を検出した場合、少なくとも１つの警告信号を発生させるように構成される、少なくとも１つの電流検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）と、
を備えることを特徴とする、システム（Ｓ）。

【請求項2】

前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）は直流電圧発生器であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項3】

前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）は絶縁及び制限された直流電圧発生器であることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項4】

前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）は方形波交流電圧発生器であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項5】

検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）は、電流計（Ｍ）、電圧計、抵抗計の少なくとも１つを備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項6】

前記電流計（Ｍ）は、前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）によって吸収される電流を測定するように構成される電流吸収計測器であることを特徴とする、請求項５に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項7】

検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）は、電流計（Ｍ）に動作可能に接続され、前記検出電流の値を少なくとも１つの所定の閾値と比較するように構成される、少なくとも１つの比較及び信号伝達ユニット（Ａ）を備え、前記比較及び信号伝達ユニット（Ａ）は、前記電流値が前記閾値よりも大きい場合、前記警告信号を送信するように構成されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項8】

前記比較及び信号伝達ユニット（Ａ）は前記閾値を記憶するように構成されるプログラム可能記憶装置を備えることを特徴とする、請求項７に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項9】

前記システム（Ｓ）は、前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に動作可能に接続される少なくとも１つの絶縁変圧器（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ）を備えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載のシステム（Ｓ）。

【請求項10】

電気自動車用のコンバータ（ＣＮＶ）であって、外部電源ライン（Ｌ１～Ｌｎ）に接続可能な少なくとも１つの入力、少なくとも１つの電圧変換ユニット（ＤＣ／ＤＣ）、及び電気自動車の負荷に接続可能な少なくとも１つの出力ライン（Ｌ１～Ｌｎ）を備え、
前記電気自動車用のコンバータ（ＣＮＶ）は、
監視される少なくとも１つのライン（Ｌ１～Ｌｎ）に接続され、前記コンバータ（ＣＮＶ）のアース端子（Ｃ）に接続される、少なくとも１つの電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）と、
前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に動作可能に接続される少なくとも１つの電流検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）であって、場合により、前記電圧発生器（Ｇ，Ｇ１，Ｇ２）に存在するいずれかの電流を検出し、前記電流を検出した場合、少なくとも１つの警告信号を発生させるように構成される、少なくとも１つの電流検出ユニット（Ｕ，Ｕ１，Ｕ２）と、
を備えることを特徴とする、システム（Ｓ）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特に自動車分野に関して、一般的に電気自動車の内側に実装される充電器またはＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力装置の使用は既知である。

【0003】

これらの装置は、高電圧ＡＣ電源ラインに対する入力において接続可能であり、１つ以上のＡＣ／ＤＣ及びＤＣ／ＤＣコンバータが設けられ、電気自動車の電池または他のデバイスに対する出力において接続される。

【0004】

一般的に、これらの装置は、適切な変圧器によって、ＡＣ入力とＤＣ出力との間に絶縁がもたらされる。

【0005】

具体的には、ＡＣに関するアースの絶縁または車体の絶縁の損失または減少は、法律によって、全ての電力供給ネットワークに存在する標準の微分システムによって検出される。ＡＣに関するアースの絶縁の損失または減少は、概して、車両の高電圧電池に接続される複雑な専用システムによって、車内で監視される。

【0006】

しかしながら、係る装置は、必ずしも、ＡＣ入力とＤＣ出力との間で専用の電気絶縁部を有するとは限らない、または、いずれの場合、係る装置は、必ずしも、適切な絶縁を確実にすることが可能であるとは限らない。

【0007】

したがって、絶縁の欠如または減少が発生している場合、すぐに信号伝達し及び介入するために、既知の装置の電気絶縁を監視する必要性を感じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の主な目的は、電気絶縁がないことまたは電気絶縁の部分的減少を効率的に検出及び報告することを可能にする、電気自動車用のコンバータの電気接地の絶縁を確認するためのシステムに関する。

【0009】

本発明の別の目的は、使用するのに単純で、合理的で、容易で、効率的な解決策及び低コストの解決策で先行技術の言及した欠点を克服することを可能にする、電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステムを考案することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前述の目的は、請求項１に記載の電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するための本発明のシステムによって達成される。

【0011】

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面の図に暗示的に示されるが、本実施形態に限定されない、電気自動車用のコンバータの電気絶縁を確認するためのシステムの好ましいが非排他的な２つの実施形態の説明からより明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に従ったシステムの第１の可能な実施形態の全体のブロック図である。

【図2】本発明に従ったシステムの第２の可能な実施形態の全体のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

特にこれらの図に関連して、参照文字Ｓは、全体的に、具体的には電気自動車用のコンバータ使用可能な電気絶縁を確認するためのシステムを示す。

【0014】

具体的には、システムＳは、一般的に、充電器またはＤＣ／ＤＣコンバータ等の電気自動車の内側に実装されるコンバータデバイスＣＮＶで使用可能である。

【0015】

利点をもたらすように、システムＳは、電気自動車用の高電圧コンバータＣＮＶの監視される少なくとも１つのラインＬ１～Ｌｎに接続される少なくとも１つの電圧発生器Ｇ１，Ｇ２，Ｇを備える。

【0016】

加えて、電圧発生器Ｇ１，Ｇ２，Ｇは、コンバータＣＮＶのアース端子（接地，ＰＥ）に接続される。

【0017】

ラインＬ１～Ｌｎ及びコンバータＣＮＶのアース端子への電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２の接続は、ラインＬ１～Ｌｎとアースとの間に、コンバータ自体の電気絶縁の欠如を検出することを可能にする。

【0018】

実際に、コンバータＣＮＶの１つ以上のラインＬ１～Ｌｎが電気的に絶縁されていない場合、ラインＬ１～Ｌｎとコンバータ自体のアース端子との間の各々の電圧の印加により、電流の発生をもたらす。次に、この電流は、電気絶縁の欠如を確認し、その欠如を知らせる信号を伝達するために、検出及び測定できる。

【0019】

可能な実施形態に従って、電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２はＤＣ電圧発生器である。

【0020】

具体的には、この可能な実施形態に従って、電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２は、絶縁され、制限されるＤＣ電圧発生器から成る。

【0021】

しかしながら、様々な実施形態を無視できない。例えば、さらなる可能な実施形態に従って、電圧発生器Ｇ１～Ｇｎは、方形波交流電圧発生器から成り得る。

【0022】

好都合に、電流制限は２つの目的があり、それらの目的は、発生器自体への損傷を回避することと、Ｌ１～Ｌｎとアースとの間で大電流の循環を回避することである。

【0023】

具体的には、図１に示される第１の可能な実施形態を参照すると、コンバータＣＮＶは、入力ＡＣ ＩＮを介して外部電源ラインＡＣに接続される力率補正ユニットＰＦＣが設けられた充電器と、ユニットＰＦＣに接続され、具体的には、電気自動車の電池Ｂから成る外部負荷に接続される２つの出力ラインＬ１及びＬ２が設けられたＤＣ／ＤＣ変換ユニットとから成る。

【0024】

この特定の適用を参照すると、システムＳは、複数の電圧発生器Ｇ１及びＧ２（具体的には、各々、コンバータＣＮＶのラインＬ１及びＬ２に接続される２つの電圧発生器Ｇ１及びＧ２）を備える。

【0025】

加えて、電圧発生器Ｇ１及びＧ２のそれぞれは、コンバータＣＮＶ自体の外部金属筐体Ｃに接続される。

【0026】

代替として、一般的に筐体Ｃが車両の接地に接続されるため、電圧発生器Ｇ１，Ｇ２のそれぞれは接地に接続できる。

【0027】

他方では、図２に示される第２の可能な実施形態を参照すると、システムＳは単一の電圧発生器Ｇを備え、電圧発生器Ｇは、複数の電圧を発生させるように構成され、各々、監視される複数のラインＬ１～Ｌｎ及び接地に接続できる複数の接続部が設けられている。

【0028】

図２に示されるこの可能な実施形態に従って、電圧発生器は、監視される各々のラインＬ１～Ｌｎに接続される複数の電圧発生器Ｇ１～Ｇｎを備える。

【0029】

可能であるさらなる実施形態に従って、電圧発生器は、電源ラインのニュートラル端子と接地との間に接続できる。このように、ニュートラル端子の電流の存在は、他のラインの絶縁の欠如も監視することを可能にする。

【0030】

利点をもたらすように、システムＳは、少なくとも１つの電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２に動作可能に接続される少なくとも１つの電流検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２を備え、少なくとも１つの電流検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２は、
－場合により、電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２に存在するいずれかの電流を検出し、
－係る電流を検出した場合、少なくとも１つの警告信号を発生させるように構成される。

【0031】

具体的には、図１に示される実施形態を参照すると、本システムは、複数の電流検出ユニットＵ１，Ｕ２（具体的には、各々の電圧発生器Ｇ１及びＧ２に動作可能に接続される２つの電流検出ユニットＵ１，Ｕ２）を備える。

【0032】

この構成では、検出ユニットＵ１及びＵ２のそれぞれは、各々の電圧発生器Ｇ１及びＧ２によって発生される可能性がある電流を検出することが可能である。

【0033】

したがって、検出ユニットＵ１及びＵ２のそれぞれは、各々のラインＬ１及びＬ２の電気絶縁の欠如を知らせる信号を伝達することが可能である。

【0034】

他方では、図２に示される代替の実施形態を参照すると、システムＳは、単一の電圧発生器Ｇに動作可能に接続される単一の電流検出ユニットＵを備える。

【0035】

この構成では、電流検出ユニットＵは、一般的な電流を検出するように構成される。

【0036】

したがって、この特定の構成を参照すると、電流検出ユニットＵは、絶縁の損失をもたらす個々の特定の監視されるラインにかかわらず、一般的な絶縁の損失を検出することが可能である。

【0037】

可能な実施形態に従って、検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２は、電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２に動作可能に接続される少なくとも１つの電流計Ｍを備える。

【0038】

好ましくは、電流計Ｍは、電圧発生器Ｇ，Ｇ１，Ｇ２によって吸収される電流を測定するように構成される電流吸収計測器である。

【0039】

加えて、検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２は、電流計Ｕに動作可能に接続される少なくとも１つの比較及び信号伝達ユニットＡを備え、信号伝達ユニットＡは、
－電流計Ｍによって検出された電流値を少なくとも１つの所定の閾値と比較し、
－検出電流の値が所定の閾値よりも大きい場合、警告信号を送信するように構成される。

【0040】

好都合に、閾値はプログラム可能である。

【0041】

具体的には、比較及び信号伝達ユニットＡは所定の閾値を記憶するように構成されるプログラム可能記憶装置を備える。

【0042】

しかしながら、検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２が電流値と異なるが技術的に同等である値を測定する、代替の実施形態を無視できない。

【0043】

例えば、検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２は、監視されるライン間で検出された電圧の測定または抵抗値の測定を行うことができる。

【0044】

したがって、検出ユニットＵ，Ｕ１，Ｕ２は、電流計、電圧計、抵抗計の少なくとも１つを備える。

【0045】

好都合に、図１に示されるように、第１の可能な実施形態を参照すると、システムＳは、電圧発生器Ｇ１及びＧ２のそれぞれと、検出ユニットＵ１及びＵ２のそれぞれとの間に動作可能に設置される、各々の絶縁変圧器Ｔ１及びＴ２を備え得る。

【0046】

加えて、図２に示されるように、第２の実施形態を参照して、システムＳは、一般的な電圧発生器Ｇの電圧発生器Ｇ１～Ｇｎのそれぞれに接続される絶縁変圧器Ｔを備える。

【0047】

具体的には、システムＳが相互から絶縁される必要があるラインＬ１～Ｌｎの間で電圧を実際に印加するため、絶縁変圧器Ｔ、Ｔ１、及びＴ２の使用が望まれる。

【0048】

図１の第１の実施形態を参照すると、検出ユニットＵ１及びＵ２の電流計Ｍは、各々の変換器Ｔ１及びＴ２の上流及び下流の両方に配置できる。

【0049】

図２の第２の実施形態を参照すると、一般的な検出ユニットＵだけの電流計Ｍは、必ず、変圧器Ｔの上流に設置される必要がある。コンバータＣＮＶは、具体的には、自動車分野での使用に適切であり、電気自動車またはハイブリッド車の車内に設置されたパワーエレクトロニクス装置から成る。

【0050】

例えば、コンバータＣＮＶは、ＯＢＣ（車載充電器）充電器またはＤＣ－ＤＣコンバータから成り得る。

【0051】

具体的には、コンバータＣＮＶは、外部電源ラインに接続可能に入力される少なくとも１つのＡＣ ＩＮ、少なくとも１つのＤＣ／ＤＣ電圧変換ユニット、及び電気自動車の負荷Ｂに接続可能な少なくとも１つの出力ラインＬ１～Ｌｎを備える。

【0052】

利点をもたらすように、コンバータＣＮＶは、上記に説明した電気絶縁を確認するためのシステムＳを備える。

【0053】

実際には、説明される本発明は意図された目的を達成していることが発見されている。

【0054】

具体的には、本発明に従って電気絶縁を確認するためのシステムは、電気自動車用のコンバータの電気絶縁の欠如を検出し、効率的に信号伝達することを可能にすることを強調する。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】