[发明专利]电池的充电设备和方法

说明书

本发明涉及电池的充电设备和方法，更具体地涉及用于配有至少一个电池和车载计算机的交通工具的快速充电终端。

因为电动交通工具实际上在城区，所以其电池的充电通过现有能量插座和/或要被安装在公路上或在容易访问的位置（公园，工作间等）的新基础设施（充电终端）进行。

目前设计了两种充电模式：

－通过直连（正常充电或快速充电），

－非接触式。

最简单的充电借助于在正常插座上的直连进行，其给出220至240V的16A或者大约3.7kVA的交流电流。交流电流被车载充电器转换为直流电流。完全充电要花6至10小时。

可以基于传统民用插座进行的该类型充电的优点在于不需要任何新基础设施，至少对于拥有车库或停车位的个人完全如此。该类型充电的优点还有提供在夜间在能量消耗最小的时间在几个小时期间对交通工具充电的可能性。

快速的直连充电需要特殊的充电终端，其给出当前介于20和500V之间的电压下的几安培的电流，直接施加到电动交通工具的电池。建立的功率是50kVA的量级。

该类充电原则上每分钟充电提供3至5km的续驶里程，条件是电池能够无损失地吸收高电流。由一方面在电动交通工具上而另一方面在快速充电终端上的智能元件对充电的共同管理是必需的。

快速充电终端包括由三相网络供电的充电器-整流器。

至于非接触式充电，力求找到两种不同的充电方法：

－通过微波传送能量，

－通过感应耦合。

在后一种方法中，从通常在地面上的第一绕组向安装在交通工具上的第二绕组传送能量。

使用这些设备，使用者不再需要进行连接。

电动交通工具数量的增长强烈提出了管理可用于短时充电的电能的问题。

电动交通工具消耗的能量主要取决于其效率和行驶距离。在设计为平均每天40km的情况下，电动交通工具每24小时的需要在4和25kWh之间，这给出介于1500kWh和9000kWh之间的年消耗。根据由法国GIFAM（家用设备器具制造商行业组织）和l’INSEE给出的不同来源，电动交通工具的潜在用户的平均民用消耗上升到8000kWh并且该消耗在美国上升到10000kWh。

因此，电动交通工具可能增加家庭消耗20％到50％。

如果大多数用户在白天给交通工具充电，则电气中心的安装功率将增长超过合理值。

此外，通常需要50kVA的在几十分钟期间的快速充电不仅导致电气中心的容量过大，还导致电气线路的改变。

相反，夜间充电要求约3kW的功率（6至10h完成充电），这容易由现有设备支持。

然而，发现用于电动交通工具的快速充电终端目前完全由单一能量源供电：通常是输电网。

大量电池的同时充电所消耗的能量和所要求的功率不仅导致电气中心的容量过大，并且还导致电气线路的改变。

因此，该额外电力需求对以下有负面影响：

－每kWh电力的CO₂排放（随发电模式不同：核电，水电，热电……）；

－输电网的管理、构造和操控；

－电消耗点的管理并且尤其是对快速充电的影响；

－电网的局部强化。

本发明旨在通过提出这样的充电设备和方法来克服各种缺陷：该设备和方法在设计和操作模式上简单，从而允许保证以快速和经济的方式进行电池的充电。

本发明的另一目的是允许通过减少对输电网的功率需求来降低电力需求对网络的影响的充电设备和方法。其效果是：

－降低电动交通工具充电所需的每kWh电力的CO₂排放量；

－使电能消耗平滑并因此便于生产预测；

－由于到电网的连接功率降低而提供了这样的可能性：能够将快速充电端子连接到更多的电网连接点，而这些连接点过去是不能连接的。

本发明的目的是减小输电网的连接点的功率而根本不会降低快速充电终端的性能。

为此，本发明的目的是一种对交通工具电池充电的设备，所述设备包括主能量供给源和第一电路，主能量供给源能够给出充电功率Pc₁，第一电路用于把由所述主能量供给源给出的供电电流或电压转换为用于所述电池的充电电流或电压。

根据本发明，该设备包括：

－至少一个辅助能量供给源，能够给出充电功率Pc₂，