(57)【要約】【課題】技術の現状と比べて嵩を抑えた動力ラインを提案しつつ、抑止されたインバータの上流側でPMMモータにより生じる起電力の揺り戻しが起こるのを防ぐための方法を提供する。【解決手段】車両、特にバスの動力システムにおける永久磁石モータ(20)の電力供給ラインのインバータ(10)の抑止方法であって、インバータは複数の分岐(11，12，13)を含んでおり、それぞれの分岐はローサイドスイッチ(11B，12B，13B)およびハイサイドスイッチ(11H，12H，13H)を備え、スイッチは制御装置(60)によって開閉を制御される方法において、複数の分岐のそれぞれの分岐のローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチのうちの一方のスイッチが開き、同じ分岐の他方のスイッチが閉じる所定のホールドバック状態をインバータが取るように、制御装置(60)がそれぞれのスイッチを制御することによってインバータを抑止する抑止ステップを含むことを特徴とする方法。【選択図】図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両、特にバスの動力システムにおける永久磁石モータ(20)の電力供給ラインのインバータ(10)の抑止方法であって、前記インバータは複数の分岐(11，12，13)を含んでおり、それぞれの分岐はローサイドスイッチ(11B，12B，13B)およびハイサイドスイッチ(11H，12H，13H)を備え、前記スイッチは制御装置(60)によって開閉を制御される方法において、前記複数の分岐のそれぞれの分岐のローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチのうちの一方のスイッチが開き、同じ分岐の他方のスイッチが閉じる所定のホールドバック状態を前記インバータが取るように、前記制御装置(60)がそれぞれのスイッチを制御することによって前記インバータを抑止する抑止ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記インバータの抑止を必要とする故障の種類にかかわらず、前記ホールドバック状態が共通である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記制御装置(60)の入力部に故障信号が印加されると、前記インバータがそれに応答して抑止される、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記故障信号が前記インバータ内部の故障に関連した故障信号であり、かつ/または前記故障信号が前記インバータ外部の故障に関連した故障信号である、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記ホールドバック状態が、すべてのローサイドスイッチが閉じ、すべてのハイサイドスイッチが開くような第1のホールドバック状態であるか、または、前記ホールドバック状態が、すべてのローサイドスイッチが開き、すべてのハイサイドスイッチが閉じるような第2のホールドバック状態である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記制御装置の入力部に外部故障に関連した故障信号が印加されると、前記ホールドバック状態が前記第1のホールドバック状態および前記第2のホールドバック状態のいずれか一方から選ばれ、前記制御装置の入力部に内部故障に関連した故障信号が印加されると、前記ホールドバック状態が前記第1のホールドバック状態および前記第2のホールドバック状態の他方から選ばれる、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記ホールドバック状態が所定のすべてのホールドバック状態の中から選ばれており、前記インバータが前記ホールドバック状態にあることによって一旦抑止されているとき、前記制御装置(60)の入力部に故障信号を受けると、前記制御装置(60)が、前記インバータ(10)が前記所定のすべてのホールドバック状態の中から別のホールドバック状態を取るように各スイッチを制御する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記別のホールドバック状態が、前記インバータ(10)の抑止の原因となった故障に見合ったものであるように、前記所定のすべてのホールドバック状態の中から選択される、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記所定のすべてのホールドバック状態が、すべての前記ローサイドスイッチが閉じ、すべての前記ハイサイドスイッチが開くような第1のホールドバック状態と、すべての前記ローサイドスイッチが開き、すべての前記ハイサイドスイッチが閉じるような第2のホールドバック状態とからなる、請求項7または請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
車両、特にバスの動力システムにおける永久磁石モータ(20)の電力供給ラインのインバータ(10)のコントロール装置(60)であって、前記インバータは複数の分岐(11，12，13)を含んでおり、それぞれの分岐はローサイドスイッチ(11B，12B，13B)およびハイサイドスイッチ(11H，12H，13H)を備え、前記スイッチは前記制御装置(60)によって開閉を制御される装置において、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を実施するのに適したものであることを特徴とする装置(60)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特にバスの動力システムにおける永久磁石モータの電力供給ラインの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術の現状によれば、供給ラインは、インバータと永久磁石モータ(以下ではPMMモータと呼ぶ)との間を切り離すように配置された開閉装置を備える。
【０００３】
故障が検出されると、インバータは、PMMモータに対する供給電流の発生を中止するように抑止され得る。
【０００４】
インバータの抑止は、以下で「OFF」値またはゼロ値と呼ぶ値を取る、適合された制御信号を印加することにより、インバータに備わるスイッチそれぞれを制御して開路動作させることからなる。
【０００５】
開閉装置は、インバータ抑止時に、PMMモータのインバータを電気的に遮断できるようにすることができる。実際、PMMモータは、勢いで動き続ける車両の車輪にその回転子が連結されているために回転し続けることから、起電力を生じる。インバータがPMMモータから遮断されないならば、インバータに印加される起電力は、抑止されたインバータのダイオードによって整流され、それによってインバータの上流側にある構成要素にストレスを生じることになる。
【０００６】
しかし、PMMモータは、車両への設置を容易にする目的で動力システムにおける空間的な利得を実現するために選ばれることがよくある。そのため、供給ラインに開閉装置を追加すると、期待されていたその利得が失われることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、技術の現状と比べて嵩を抑えた動力ラインを提案しつつ、抑止されたインバータの上流側でPMMモータにより生じる起電力の揺り戻しが起こるのを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、車両、特にバスの動力システムにおける永久磁石モータの電力供給ラインのインバータの抑止方法であって、インバータは複数の分岐を含んでおり、それぞれの分岐はローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチを備え、スイッチは制御装置によって開閉を制御される方法において、複数の分岐のそれぞれの分岐のローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチのうちの一方のスイッチが開き、同じ分岐の他方のスイッチが閉じる所定のホールドバック状態をインバータが取るように、制御装置がそれぞれのスイッチを制御することによってインバータを抑止する抑止ステップを含むことを特徴とする方法を対象とする。
【０００９】
本発明によれば、それは、インバータ上流側の電圧の揺り戻しを防ぐことができる特定のホールドバック状態へと、インバータそのものを駆動することにほかならない。この解決法は、供給ラインに追加的な遮断手段を設ける必要をなくすことができる。
【００１０】
具体的な実施形態によれば、この方法は、それぞれ単独で採り入れるか、または可能なあらゆる技術的組合せに従うことにより、以下の特徴の1つまたは複数を含む。
-  インバータの抑止を必要とする故障の種類にかかわらず、ホールドバック状態は共通である。
-  制御装置の入力部に故障信号が印加されると、インバータはそれに応答して抑止される。
-  故障信号はインバータ内部の故障に関連した故障信号であり、かつ/または故障信号はインバータ外部の故障に関連した故障信号である。
-  ホールドバック状態は、すべてのローサイドスイッチが閉じ、すべてのハイサイドスイッチが開くような第1のホールドバック状態であるか、または、ホールドバック状態は、すべてのローサイドスイッチが開き、すべてのハイサイドスイッチが閉じるような第2のホールドバック状態である。
-  制御装置の入力部に外部故障に関連した故障信号が印加されると、ホールドバック状態は第1のホールドバック状態および第2のホールドバック状態のいずれか一方から選ばれ、制御装置の入力部に内部故障に関連した故障信号が印加されると、ホールドバック状態は第1のホールドバック状態および第2のホールドバック状態の他方から選ばれる。
-  ホールドバック状態が所定のすべてのホールドバック状態の中から選ばれており、インバータがそのホールドバック状態にあることによって一旦抑止されているとき、制御装置の入力部に故障信号を受けると、制御装置は、インバータが所定のすべてのホールドバック状態の中から別のホールドバック状態を取るように各スイッチを制御する。
-  その別のホールドバック状態は、インバータの抑止の原因となった故障に見合ったものであるように、所定のすべてのホールドバック状態の中から選択される。
-  所定のすべてのホールドバック状態は、すべてのローサイドスイッチが閉じ、すべてのハイサイドスイッチが開くような第1のホールドバック状態と、すべてのローサイドスイッチが開き、すべてのハイサイドスイッチが閉じるような第2のホールドバック状態とからなる。
【００１１】
本発明は、前述の抑止方法を実施するのに適したインバータのコントロール装置も対象とする。
【００１２】
本発明およびその利点については、添付の図面を参照しながら、もっぱら説明のために限定的でない例として挙げる具体的な実施形態について以下に行う詳細な説明を読むことによって、よりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】永久磁石モータの電力供給システムの概略図である。
【図２】インバータが抑止されて第1のホールドバック状態にあるときの、図1のラインの概略図である。
【図３】抑止されたインバータが第2のホールドバック状態にあるときの、図2に相当する図である。
【図４】本発明による方法の第1の実施形態を実施したときの、各種信号と時間tの関係を示した時系列図である。
【図５】本発明による方法の第1の実施形態の変形形態を実施したときの、時系列図である。
【図６】本発明による方法の第2の実施形態を実施したときの、時系列図である。
【図７】本発明による方法の第2の実施形態の変形形態を実施したときの、時系列図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図1は、バッテリ50などの電源に発し、フィルタ装置30およびインバータ10を介した、永久磁石モータ20の供給ライン1であって、車両、好ましくは電気バスの動力システムにおける供給ラインを示したものである。
【００１５】
変形形態では、電源は、当業者に既知のその他あらゆる電源である。電源は直流電流の供給に適したものである。
【００１６】
フィルタ装置30は四端子回路であり、その2つの入力端子はバッテリ50の端子に接続され、2つの出力端子はインバータ10の入力端子に接続される。フィルタ装置30は、たとえばインダクタンス31およびコンデンサ32を備え、コンデンサ32は出力端子と並列に配置される。
【００１７】
供給システム1は、電源50をフィルタ装置30の入力端子から遮断することができる全体スイッチ40を、フィルタ装置30の上流側に備える。
【００１８】
インバータは、2つの入力端子とM個の出力線とを備える。ここで、Mは給電するモータの相の数である。モータ20は、たとえば3つの相を有しており、その場合にはインバータ10は、モータ20の各相にそれぞれ接続された3つの出力線を有する。
【００１９】
インバータ10は、電源50によって供給される直流電流から三相電流を作り出すのに適しており、それぞれの出力線には、その三相電流の各相成分i1、i2またはi3が流れる。
【００２０】
周知のとおり、インバータ10は、その入力端子間に並列に接続された分岐11、12および13を備える。
【００２１】
それぞれの分岐は、互いに直列をなすローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチを備える。すなわち、分岐11はローサイドスイッチ11Bおよびハイサイドスイッチ11Hを備え、分岐12はローサイドスイッチ12Bおよびハイサイドスイッチ12Hを備え、分岐13はローサイドスイッチ13Bおよびハイサイドスイッチ13Hを備える。
【００２２】
それぞれの出力線は、対応する分岐の中間点に接続される。
【００２３】
好ましくは、制御されるスイッチは、IGBTトランジスタなどのパワートランジスタである。
【００２４】
ダイオードがそれぞれのスイッチと並列に、すなわち対応するスイッチのドレインとソースとの間に取り付けられることに留意する必要がある。
【００２５】
制御されるそれぞれのスイッチのゲートは、スイッチを開く「OFF」値の開路制御信号、またはスイッチを閉じる「ON」(単位)値の閉路制御信号をそのゲートに印加するのに適した制御装置60に連結される。
【００２６】
装置60は、記憶手段および計算手段を備えた計算機である。記憶手段は、計算手段で実行することによってインバータ10の駆動および本発明による抑止方法の実施を可能にするコンピュータプログラムの命令などを保存する。
【００２７】
抑止方法は、装置60が受け取る1つまたは複数の故障信号の値に応じて実行されることが好ましい。
【００２８】
それは、インバータ10の監視ユニット70によって生成される内部故障信号DEF_int、および/または少なくとも1つの別の監視装置によって生成される外部故障信号DEF_extであることができる。そのため、たとえば、信号DEF_intは、スイッチおよび/または実施のためのその付帯回路、すなわちイグナイタ(allumeur)の動作状態が良好であるか、すなわち、スイッチの端子電圧は受けた制御と整合しているか、イグナイタの給電レベルは低すぎないか、などが確認されることによって生成される。また、たとえば、信号DEF_extは、システム全体の動作の量をもとに生成される。すなわち、モータの各相の電流は閾値を超えているか、インバータのDC供給電圧は閾値を超えているか、などである。
【００２９】
監視ユニット70は、インバータ10内で測定された様々な量から、インバータ10の内部故障を表す信号DEF_intを発生させることができる。
【００３０】
本発明によれば、インバータ10が抑止されなければならないとき、制御装置60は、インバータが図2に示す第1のホールドバック状態か、または図3に示す第2のホールドバック状態となるように、インバータ10の各スイッチに制御信号を印加する。
【００３１】
第1のホールドバック状態では、ローサイドスイッチ11B、12Bおよび13Bは閉位置となる一方、ハイサイドスイッチ11H、12Hおよび13Hは開位置となる。
【００３２】
第2のホールドバック状態では、ローサイドスイッチ11B、12Bおよび13Bは開位置となる一方、ハイサイドスイッチ11H、12Hおよび13Hは閉位置となる。
【００３３】
すなわち、第2のホールドバック状態は、第1のホールドバック状態の「反対」になる。
【００３４】
第1のホールドバック状態(あるいは第2のホールドバック状態)では、ローサイド(あるいはハイサイド)スイッチの導通(閉路状態)およびハイサイド(あるいはローサイド)スイッチの開路によって、モータ20とインバータ10の上流側の回路30との一切のエネルギー交換が妨げられる。
【００３５】
インバータ10が一旦いずれかのホールドバック状態になると、モータ20は「対称短絡」の状態となる。この状態は、先験的にモータ20自体および/またはモータの供給ラインを損傷する危険のあるものではない。これは、この短絡状態となるのが、車両が停止するまでのわずかな時間であるためである。たとえば、電気バスの場合、インバータの抑止が必要とされる事象の発生後に車両が停止するために必要な時間は、およそ1分と推定される。
【００３６】
次に図4を参照しながら、抑止方法の第1の実施形態について説明する。
【００３７】
ユニット70は、インバータ10の内部で測定した複数の量から、インバータ10の故障信号DEF_intの値を周期的に判定する。それらの量とは、たとえばスイッチの端子電圧、イグナイタの給電レベルなどである。
【００３８】
デフォルトでは、信号DEF_intは、値「1」を取るものと取り決める。
【００３９】
ユニット70がインバータ10の抑止を必要とする故障を検出すると、信号DEF_intは、一時的に値「0」となる。これは、図4で、それまで値「1」であった信号DEF_intが瞬間u1において値「0」を取ることとして表されている。信号DEF_intは、瞬間u1と瞬間u2との間のあらかじめ定められた期間にわたって値「0」を取った後、デフォルト状態「1」に戻る。
【００４０】
コントロール装置60は、瞬間u1において信号DEF_intの値の変化を検出して、インバータ10の抑止を決定する。そこで、コントロール装置は、インバータ10が第1のホールドバック状態となるように、インバータの各スイッチを制御する。
【００４１】
それにより、瞬間u3以降は、ローサイドスイッチ11B、12Bおよび13Bの各々は、単位値(「ON」)の制御信号SBを受け取り、それと同時にハイサイドスイッチ11H、12Hおよび13Hの各々は、ゼロ値(「OFF」)の制御信号SHを受け取る。
【００４２】
瞬間u3より先は、インバータ10は、第1のホールドバック状態に置かれる。
【００４３】
有利には、図5に示すように、第1の実施形態による方法は以下のようにして続く。
【００４４】
インバータ10を第1のホールドバック状態にした後、信号DEF_intが過渡的に再び値「0」になった場合(図5で瞬間u4以降に示されているもの)、インバータ10を第1のホールドバック状態にしても、検出された故障に対処できていないことが監視ユニット70によって確認されると、コントロール装置60は、抑止されたインバータ10を第1のホールドバック状態から第2のホールドバック状態に切り換える。そこで、装置60は、瞬間u6以降は、インバータのハイサイドスイッチに単位値(「ON」)の制御信号SHを、インバータのローサイドスイッチにゼロ値(「OFF」)の制御信号SBを印加する。瞬間u6より先は、インバータ10は、第2のホールドバック状態となる。
【００４５】
このように、第1の実施形態のこの変形形態は、インバータをまず2つのホールドバック状態のいずれか一方の状態にし、それでも障害が解消されない場合には、インバータを他方のホールドバック状態にすることからなる。
【００４６】
次に図6を参照しながら、抑止方法の第2の実施形態について説明する。
【００４７】
ユニット60は、第1の実施形態と同じDEF_int信号のほか、他の装置(図示せず)によって生成される故障信号DEF_extを受け取る。その装置は、信号DEF_extの生成のために、たとえばモータの各相の電流、インバータのDC供給電圧などを用いる。
【００４８】
デフォルトでは、信号DEF_extは、値「1」を取るものと取り決める。
【００４９】
インバータ10の抑止を必要とする外部故障が検出されると、信号DEF_extは、値「0」となる。これは、図6で、それまで値「1」であった信号DEF_extが瞬間t1において値「0」を取ることとして表されている。
【００５０】
並行して、信号DEF_intは、そのデフォルトの単位値のまま推移する。
【００５１】
コントロール装置60は、瞬間t1において信号DEF_extの値の変化を検出して、インバータ10の抑止を決定する。そこで、コントロール装置は、インバータ10が第1のホールドバック状態となるように、その各スイッチを制御する。
【００５２】
それにより、瞬間t2以降は、ローサイドスイッチ11B、12Bおよび13Bの各々は、単位値(「ON」)を取る制御信号SBを受け取り、それと同時にハイサイドスイッチ11H、12Hおよび13Hの各々は、低値(「OFF」)を取る制御信号SHを受け取る。
【００５３】
瞬間t2より先は、インバータ10は、第1のホールドバック状態に置かれる。
【００５４】
有利には、図7に示すように、第2の実施形態による方法は以下のようにして続く。
【００５５】
インバータ10を第1のホールドバック状態にした後、信号DEF_intが過渡的に値「0」になり(図7で瞬間t3からt4までに示されているもの)、インバータ10を第1のホールドバック状態にした結果として内部故障を生じたことが監視ユニット70によって確認されると、コントロール装置60は、抑止されたインバータ10を第1のホールドバック状態から第2のホールドバック状態に切り換える。そこで、装置60は、瞬間t5以降は、インバータのハイサイドスイッチに単位値(「ON」)の制御信号SHを、インバータのローサイドスイッチにゼロ値(「OFF」)の制御信号SBを印加する。瞬間t5より先は、インバータ10は、第2のホールドバック状態となる。
【００５６】
このように、第2の実施形態のこの変形形態は、外部故障に対処するためにインバータをまず2つのホールドバック状態のいずれか一方の状態にし、その後それによって内部故障が生じる場合には、インバータを他方のホールドバック状態にすることからなる。
【００５７】
変形形態では、インバータ10の抑止を制御するためにその他の原因を考慮に入れることができる。しかし、インバータの抑止の決定をもたらす事象は、多くの場合、給電ラインの内部の障害または外部の障害の検出である。
【００５８】
図4および図6の第1の実施形態および第2の実施形態によれば、インバータ10は、検出される故障の種類(内部または外部)にかかわらず、あらかじめ定められた同じホールドバック状態となることは、強調しておく必要がある。
【００５９】
有利には、図5および図7の第1の実施形態および第2の実施形態の変形形態によれば、インバータのホールドバック状態を変更してインバータを別のホールドバック状態にすることが選ばれる場合があるにしても、それはあくまでもインバータの抑止が一旦行われてからのことである。
【００６０】
第1の実施形態または第2の実施形態の変形形態は、有利には、インバータを万一の障害に対応できるホールドバック状態に置くことを可能にする。そのため、電源50のプラス端子とモータ各相のいずれか1つとの間の短絡の場合、それに対応可能なホールドバック状態は、第2のホールドバック状態である。それに対して、電源50のマイナス端子とモータ各相のいずれか1つとの間の短絡の場合は、それに対応可能なホールドバック状態は、第1のホールドバック状態である。
【００６１】
この戦略が機能するのは、共通故障モードを除外することが可能であり、複数トラブルの確率が低い状況にある場合であることは、明らかである。
【００６２】
本発明の実施形態がどのようなものであるかにかかわらず、制御装置60は、障害、特に外部または内部の障害が検出されたときに、インバータを直ちに第1のホールドバック状態または第2のホールドバック状態で系統的に駆動するのに適している。
【００６３】
換言すれば、制御装置60は、障害、特に外部または内部の障害が検出されると、その後5秒未満、好ましくは100ms未満の間に、有利には電気的量の測定を補足して行うことなく、第1のホールドバック状態または第2のホールドバック状態でインバータを系統的に駆動するのに適している。
【符号の説明】
【００６４】
1  供給ライン
10  インバータ
11，12，13  分岐
11B，12B，13B  ローサイドスイッチ
11H，12H，13H  ハイサイドスイッチ
20  永久磁石モータ
30  フィルタ装置
31  インダクタンス
32  コンデンサ
40  全体スイッチ
50  バッテリ
60  制御装置
70  監視ユニット
【図１】
2020205744.tif 000003
【図２】
2020205744.tif 000004
【図３】
2020205744.tif 000005
【図４】
2020205744.tif 000006
【図５】
2020205744.tif 000007
【図６】
2020205744.tif 000008
【図７】
2020205744.tif 000009
【外国語明細書】
2020205744000001.pdf