(57)【要約】【課題】電源、ＤＣバスコンデンサ、または電力スイッチが損傷を受けることを回避する。【解決手段】例示的なモータ駆動システムは、電源、駆動回路、コントローラ、モータ、および保護回路を含む。駆動回路は、電源に結合された少なくとも１つのスイッチングデバイスを含む。モータは、複数の巻線を含む。モータは、駆動回路に結合され、駆動回路により駆動される。コントローラは、正常モードにおいて駆動回路の少なくとも１つのスイッチングデバイスに第１のスイッチ信号を付与するように構成される。保護回路は、コントローラに結合され、故障モードにおいて故障信号に少なくとも部分的に基づいて第２のスイッチ信号を発生させるように構成され、かつ、駆動回路と複数の巻線との間で回路ループを再構築するように、駆動回路の少なくとも１つのスイッチングデバイスに第２のスイッチ信号を付与するように構成される。【選択図】図１
2014180197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源、
前記電源に結合される駆動回路であって、少なくとも１つのスイッチングデバイスを備える駆動回路、
前記駆動回路に結合されるモータであって、複数の巻線を備え、前記駆動回路により駆動されるモータ、
正常モードにおいて前記駆動回路の前記少なくとも１つのスイッチングデバイスに第１のスイッチ信号を付与するように構成されるコントローラ、および、
前記コントローラに結合され、故障モードにおいて故障信号に少なくとも部分的に基づいて第２のスイッチ信号を発生させるように構成され、かつ、前記駆動回路と前記複数の巻線との間で回路ループを再構築するように、前記駆動回路の前記少なくとも１つのスイッチングデバイスに前記第２のスイッチ信号を付与するように構成される保護回路
を備えるモータ駆動システム。
【請求項２】
前記モータが永久磁石（ＰＭ）モータを備え、前記故障モードが制御不能発生（ＵＣＧ）モードを含み、前記保護回路により付与される前記第２のスイッチ信号が、前記モータの逆起電力（ＥＭＦ）電圧を低下させるために使用される、請求項１記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記故障信号が、モータ速度が所定の速度より高いとき有効である、請求項２記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
前記駆動回路が、複数のブリッジ脚部を備えるＤＣ／ＡＣインバータを備え、各々のブリッジ脚部が、上部スイッチおよび下部スイッチを備え、前記複数の上部スイッチが、前記電源の高電圧端子に共通に結合され、前記複数の下部スイッチが、前記電源の低電圧端子に共通に結合され、前記上部スイッチと前記下部スイッチとの間の対応する接合部が、前記モータの対応する巻線に結合される、請求項２記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
前記モータ駆動システムが、前記電源に直列に結合される少なくとも１つの接触器を備え、有効故障信号が前記保護回路により受信され、
前記コントローラにより付与される前記第１のスイッチ信号が遮断され、
前記保護回路により生成される前記第２のスイッチ信号が、第１のターンオン信号、第２のターンオン信号、および開放信号を含み、
前記第１のターンオン信号が前記上部スイッチに付与され、回路ループが前記上部スイッチと前記モータとの間で形成され、
前記開放信号が、前記モータから前記電源を切断するために前記少なくとも１つの接触器に付与され、
前記第２のターンオン信号が前記下部スイッチに付与され、回路ループが前記下部スイッチと前記モータとの間で形成される、
請求項４記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
前記モータ駆動システムが、前記電源に直列に結合される少なくとも１つの接触器を備え、有効故障信号が前記保護回路により受信され、
前記コントローラにより付与される前記第１のスイッチ信号が遮断され、
前記保護回路により生成される前記第２のスイッチ信号が、第１のターンオン信号、第２のターンオン信号、および開放信号を含み、
前記第１のターンオン信号が前記下部スイッチに付与され、回路ループが前記下部スイッチと前記モータとの間で形成され、
前記開放信号が、前記ＰＭから前記電源を切断するために前記少なくとも１つの接触器に付与され、
前記第２のターンオン信号が前記上部スイッチに付与され、回路ループが前記上部スイッチと前記モータとの間で形成される、
請求項４記載のモータ駆動システム。
【請求項７】
前記駆動回路が、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣインバータを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、Ｈブリッジ、第１のインダクタ、および第２のインダクタを備え、
前記Ｈブリッジが、左ブリッジ脚部内で直列に結合される第１の上部スイッチおよび第１の下部スイッチ、ならびに、右ブリッジ脚部内で直列に結合される第２の上部スイッチおよび第２の下部スイッチを備え、
前記第１のインダクタが、前記電源の高電圧端子と、前記第１の上部スイッチと前記第１の下部スイッチとの間の接合部との間に結合され、
前記第２のインダクタが、前記電源の前記高電圧端子と、前記第２の上部スイッチと前記第２の下部スイッチとの間の接合部との間に結合される、
請求項２記載のモータ駆動システム。
【請求項８】
前記モータ駆動システムが、前記電源に直列に結合される少なくとも１つの接触器を備え、有効故障信号が前記保護回路により受信され、
前記コントローラにより付与される前記第１のスイッチ信号が遮断され、
前記保護回路により発生させられる前記第２のスイッチ信号が、ターンオフ信号、開放信号、およびターンオン信号を含み、
前記ターンオフ信号が、前記ＤＣ／ＡＣインバータのスイッチに付与され、
前記開放信号が、前記少なくとも１つの接触器に付与され、
前記ターンオン信号が、前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタを前記モータの前記巻線と導通するように、前記Ｈブリッジの前記第１の上部スイッチおよび前記第２の下部スイッチの両方に、または、前記第２の上部スイッチおよび前記第１の下部スイッチの両方に付与される、
請求項７記載のモータ駆動システム。
【請求項９】
前記駆動回路が、それぞれ前記モータの前記巻線に結合される複数の独立したＤＣ／ＤＣコンバータを備え、各々のＤＣ／ＤＣコンバータが、上部スイッチ、下部スイッチ、インダクタ、およびコンデンサを備え、各々の上部スイッチが、前記モータの対応する巻線に結合され、前記下部スイッチが、前記電源の低電圧端子に共通に結合され、各々のインダクタが、前記電源と、各々の上部スイッチと各々の下部スイッチとの間の対応する接合部との間に結合され、各々のコンデンサが、各々の上部スイッチおよび前記低電圧端子に結合される、請求項２記載のモータ駆動システム。
【請求項１０】
前記モータ駆動システムが、前記電源に直列に結合される少なくとも１つの接触器を備え、有効故障信号が前記保護回路により受信され、
前記コントローラにより付与される前記第１のスイッチ信号が遮断され、
前記保護回路により生成される前記第２のスイッチ信号が、ターンオン信号、開放信号、およびターンオフ信号を含み、
前記ターンオン信号が、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の上部スイッチに付与され、
前記開放信号が、前記電源を切断するために前記少なくとも１つの接触器に付与され、
前記ターンオフ信号が、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の下部スイッチに付与される、
請求項９記載のモータ駆動システム。
【請求項１１】
前記コントローラが、電圧制御ループにおいて比例共振（ＰＲ）制御アルゴリズムを履行するように構成される、請求項１０記載のモータ駆動システム。
【請求項１２】
モータ駆動システムを動作させるための方法であって、
正常モードにおいて駆動回路に第１のスイッチ信号を付与するステップ、および、
故障モードにおいて前記駆動回路とモータとの間で回路ループを再構築するために、前記駆動回路に第２のスイッチ信号を付与するステップ
を含む方法。
【請求項１３】
前記故障モードがＵＣＧモードを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のスイッチ信号によって前記モータを動作させるとき、前記モータの逆ＥＭＦ電圧を低下させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
コントローラにより生成される前記第１のスイッチ信号を遮断するステップ、および、
モータ速度が前記故障モードにおいて所定の速度より高いとき、保護回路を使用可能にするステップ
を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
ＤＣ／ＡＣインバータの上部スイッチまたは下部スイッチに第１のターンオン信号を付与するステップ、
電源を切断するために少なくとも１つの接触器に開放信号を付与するステップ、および、
前記ＤＣ／ＡＣインバータの下部スイッチまたは上部スイッチに第２のターンオン信号を付与するステップ
を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のターンオン信号を付与するステップ、および、前記開放信号を付与するステップが、実質的に同時に履行される、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
ＤＣ／ＡＣインバータのスイッチにターンオフ信号を付与するステップ、
前記電源を切断するために少なくとも１つの接触器に開放信号を付与するステップ、ならびに、
第１のインダクタおよび第２のインダクタを導通するように、第１の上部スイッチおよび第２の下部スイッチの両方にターンオン信号を付与し、または、第２の上部スイッチおよび第１の下部スイッチの両方に前記ターンオン信号を付与するステップ
を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の上部スイッチにターンオン信号を付与するステップ、
前記電源を切断するために前記少なくとも１つの接触器に開放信号を付与するステップ、および、
各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の下部スイッチにターンオフ信号を付与するステップ
を含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
電圧制御ループにおいて比例共振（ＰＲ）制御アルゴリズムを履行するステップを含む、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般には、モータの故障保護のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石（ＰＭ）モータは様々な分野で広く使用されており、例えばＰＭモータは、電気車両（ＥＶ）システムで使用されている。逆起電力（ＥＭＦ）電圧が、ＰＭモータを動作させる際に生成される。ＰＭモータが高速度で稼働しているとき、逆ＥＭＦ電圧は、ＤＣリンク上の電圧を上回ることになる。コントローラがこの局面でクラッシュまたは誤動作する場合、ＰＭモータは、制御不能発生（ｕｎｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）（ＵＣＧ）モードにおいて作動することになる。適切な制御または保護の処置を、電源、ＤＣバスコンデンサ、または電力スイッチが損傷を受けることを回避するためにとるべきである。
【０００３】
したがって、上記で述べた問題の少なくとも１つに対処するためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で開示する１つの実施形態によれば、モータ駆動システムが提供される。モータ駆動システムは、電源、駆動回路、コントローラ、モータ、および保護回路を含む。駆動回路は、電源に結合された少なくとも１つのスイッチングデバイスを含む。モータは、複数の巻線を含む。モータは、駆動回路に結合され、駆動回路により駆動される。コントローラは、正常モードにおいて駆動回路の少なくとも１つのスイッチングデバイスに第１のスイッチ信号を付与するように構成される。保護回路は、コントローラに結合され、故障モードにおいて故障信号に少なくとも部分的に基づいて第２のスイッチ信号を発生させるように構成され、かつ、駆動回路と複数の巻線との間で回路ループを再構築するように、駆動回路の少なくとも１つのスイッチングデバイスに第２のスイッチ信号を付与するように構成される。
【０００５】
本明細書で開示する別の実施形態によれば、モータ駆動システムを動作させるための方法が提供される。方法は、正常モードにおいて駆動回路に第１のスイッチ信号を付与するステップを含む。方法は、故障モードにおいて駆動回路とモータとの間で回路ループを再構築するために、駆動回路に第２のスイッチ信号を付与するステップを含む。
【０００６】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して類似の符号が類似の部分を表す付随する図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで、より良く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の１つの例示的な実施形態によるモータ駆動システムのブロック図である。
【図２】本開示の１つの例示的な実施形態による、ＤＣ／ＡＣインバータが図１に示す駆動回路内にあるモータ駆動システムの概略図である。
【図３】本開示の別の例示的な実施形態による、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣインバータが図１に示す駆動回路内にあるモータ駆動システムの概略図である。
【図４】本開示の１つの例示的な実施形態による、図３の故障モードにおいて形成される回路ループを例示する図である。
【図５】本開示の別の例示的な実施形態による、複数の独立したＤＣ／ＤＣコンバータが図１に示す駆動回路内にあるモータ駆動システムの概略図である。
【図６】本開示の１つの例示的な実施形態による、ＰＲアルゴリズムを履行することにより図５の各々のＤＣ／ＤＣコンバータを制御する際に使用される制御ブロック図である。
【図７】本開示の１つの例示的な実施形態による、図５のモータ駆動システムにおいて使用される図６に示すＰＲコントローラにより発生させられるボード線図である。
【図８】本開示の１つの例示的な実施形態による、図５の故障モードにおいて形成される回路ループを例示する図である。
【図９】本開示の１つの例示的な実施形態による、図１のモータ駆動システムを動作させるための方法のフローチャートである。
【図１０】本開示の１つの例示的な実施形態による、図９に示す第２のスイッチ信号を付与するサブステップを例示するフローチャートである。
【図１１】本開示の別の例示的な実施形態による、図９に示す第２のスイッチ信号を付与するサブステップを例示するフローチャートである。
【図１２】本開示の別の例示的な実施形態による、図９に示す第２のスイッチ信号を付与するサブステップを例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
これらの実施形態の合理的に簡明な説明を提供するために、実際の実装形態のすべての特徴を、１つまたは複数の特定の実施形態において説明するとは限らない。別段の定義がない限り、本明細書で使用する技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者が共通して理解するのと同じ意味を有する。用語「第１の」、「第２の」、「第３の」等々は、本明細書では、何らかの順序、量、または重要性を示すものではなく、むしろ、１つの要素を別の要素と区別するために使用される。さらに用語「ａ」および「ａｎ」は、量の限定を示すものではなく、むしろ、参照する項目の少なくとも１つの存在を示す。用語「または、もしくは」は、包含的であり、列挙する項目のいずれか、いくつか、またはすべてのいずれかを意味するように定められたものである。「含む」、「備える」、または「有する」、およびそれらの変化形の使用は、本明細書では、その後に列挙する項目およびそれらの等価物、ならびに追加的な項目を包含するように定められたものである。用語「結合される」は、直接または間接の様式であり得る、電気的な接続または結合を説明するために使用される。用語「回路」は、能動および受動の／能動または受動のいずれかの部品であり、説明する機能を提供するために、場合によっては結合され得る、そうでなければ一体に結合され得る、単一の部品または複数の部品のいずれかを含み得る。
【０００９】
本明細書では用語「する場合がある」、「し得る」、「される場合がある」、および「され得る」は、１組の状況の範囲内での出現、指定の特質、特性、もしくは機能の所有の可能性を指示し、かつ／または、意味が修飾される動詞に関連する能力、性能、もしくは可能性のうちの１つもしくは複数を表現することにより別の動詞の意味を修飾する。したがって「する場合がある」、「し得る」、「される場合がある」、および「され得る」の使用法は、一部の状況では、修飾される用語が、時には適切でない、性能がない、または適していない場合があるということを考慮しながら、修飾される用語が、指示する潜在能力、機能、または使用法に関して、明らかに適切である、性能がある、または適しているということを指示する。例えば一部の状況では、ある事象または潜在能力が予期され得るが、一方で他の状況では、その事象または潜在能力が出現しない場合がある。この相違が、用語「する場合がある」、「し得る」、「される場合がある」、および「され得る」によりとらえられる。
【００１０】
図１は、本開示の１つの例示的な実施形態によるモータ駆動システム１０のブロック図である。モータ駆動システム１０は、電源１１、駆動回路１７、モータ１９、コントローラ２１、および保護回路２３を含む。
【００１１】
電源１１は、電力を付与するためのＤＣ電源またはＡＣ電源を含み得る。一部の実施形態ではモータ１９は、複数の巻線を伴う永久磁石（ＰＭ）モータを含む。一部の実施形態ではモータ１９は、誘導モータ（ＩＭ）などの他の種類のモータを含む。
【００１２】
例示する実施形態では駆動回路１７は、電源１１とモータ１９との間に結合される。駆動回路１７は、ある決まったアーキテクチャを組成するように配置構成される少なくとも１つのスイッチングデバイス１８を含む。駆動回路１７は、電源１１により付与される電力を、モータ１９に付与するための適正な電力に変換するように構成される。駆動回路１７内の少なくとも１つのスイッチングデバイス１８は、モータ速度を制御するようにターンオンまたはターンオフされることに関しての性能がある。
【００１３】
例示する実施形態ではスイッチドライバ（図示せず）は、スイッチングデバイス１８に統合された内部部品である。他の実施形態ではスイッチドライバは、スイッチングデバイス１８に結合された外部部品である。スイッチドライバは、スイッチングデバイス１８を駆動するように構成される。
【００１４】
スイッチングデバイス１８の非限定的な例は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、および任意の他の適したデバイスを含み得る。
【００１５】
コントローラ２１は、制御信号を供給するために電源１１、駆動回路１７、およびモータ１９のうちの少なくとも１つと電気的に通信する。一部の実施形態ではコントローラ２１は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、および特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの、任意の適したプログラマブルな回路またはデバイスを含み得る。一部の実施形態ではコントローラ２１は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせの形式で実装され得る。１つの実施形態ではコントローラ２１は、第１のスイッチ信号２２および故障信号２４を発生させるように構成される。
【００１６】
モータ速度は、正常モードにおいてコントローラ２１により付与される第１のスイッチ信号２２によって駆動回路１７を動作させることにより調節される。故障が、故障モードにおいてモータ駆動システム１０内で起こるとき、損傷が、電源１１、駆動回路１７、および／またはモータ１９にもたらされる場合がある。例えばモータ速度が高い方のしきい値速度より高いとき、モータ駆動システム１０内の１つまたは複数の部品が、超過速度状態のもとでモータ１９を動作させることにより引き起こされる大きな電圧／電流および／または高温に起因して損傷を受ける場合がある。したがって保護回路２３を、安全な様式でモータ１９を動作させるためにこの実施形態において提案している。
【００１７】
正常モードにおいて故障信号２４は、故障がモータ駆動システム１０内で起こらないことを指示する無効である。保護回路２３は、無効故障信号２４を受信し、第１のスイッチ信号２２を、駆動回路１７の少なくとも１つのスイッチングデバイス１８に直接付与することを可能にするための導体として機能を果たす。第１のスイッチ信号２２は、モータ速度を制御するように、駆動回路１７の少なくとも１つのスイッチングデバイス１８をターンオンまたはターンオフするために使用される。
【００１８】
故障モードにおいて故障信号２４は、少なくとも１つの故障がモータ駆動システム１０内で起こることを指示する有効である。故障は、超過速度状態、過電流状態、過電圧状態、または、モータ１９に制御を失わせる場合がある任意の他の異常状態を含み得る。
【００１９】
保護回路２３は、有効故障信号２４を受信し、使用可能にされる。保護回路２３は、第１のスイッチ信号２２を遮断し、第２のスイッチ信号２６を発生させるように構成される。第２のスイッチ信号２６は、駆動回路１７の少なくとも１つのスイッチングデバイス１８に付与される。第２のスイッチ信号２６は、駆動回路１７とモータ１９の巻線との間で回路ループを再構築するために使用される。一部の実施形態では回路ループは、具体的には、超過速度故障により引き起こされる過電圧、過電流、および／または高温の問題が軽減され得るように、１つまたは複数の短絡回路が形成される様式で再構築される。次いでモータ駆動システム１０は、故障モードから正常モードに復旧し得る。
【００２０】
より具体的には、モータ速度がしきい値より低い値に下がるときに、第１のスイッチ信号２２は、保護回路２３を通って駆動回路１７に進み、少なくとも１つのスイッチングデバイス１８を駆動することになる。一部の実施形態ではモータ１９は、第１のスイッチ信号２２によって安全な様式で停止され得る。
【００２１】
保護回路２３は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせの形式で実装され得る。一部の実施形態では保護回路２３は、コントローラ２１に結合される独立した回路である。一部の実施形態では保護回路２３は、コントローラ２１の内部モジュールである。第２のスイッチ信号２６の形式は、駆動回路１７のアーキテクチャに少なくとも部分的に基づく。第１のスイッチ信号２２および第２のスイッチ信号２６がどのように発生させられるかに関する具体的な詳細を、以下で考察する。
【００２２】
図２は、本開示の１つの例示的な実施形態による、ＤＣ／ＡＣインバータが図１の駆動回路内にあるモータ駆動システムの概略図である。図２の実施形態ではモータ駆動システム１００は、蓄電池１１１、駆動回路１７、ＰＭモータ１９１、コントローラ２１、および保護回路２３を含む。
【００２３】
例示する実施形態では蓄電池１１１は、電源１１として使用される。他の実施形態では、フライホイール、ウルトラキャパシタ、および燃料電池が、電源１１として使用され得る。蓄電池１１１は、高電圧端子１１２および低電圧端子１１４を介して駆動回路１７に結合される。ＰＭモータ１９１は、モータ１９として使用される。蓄電池１１１は、駆動回路１７を介して、ＰＭモータ１９１に電力を付与する、または、ＰＭモータ１９１から電力を受け取るために使用される。１つの実施形態では駆動回路１７は、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１、コンデンサ１７３、および少なくとも１つの接触器１７５を含む。コンデンサ１７３は、蓄電池１１１に並列に結合される。
【００２４】
より具体的には、この実施形態ではＰＭモータ１９１は、第１の巻線１９５、第２の巻線１９６、および第３の巻線１９７が共通点Ｎに結合される三相ＰＭモータを含む。
【００２５】
例示する実施形態ではＤＣ／ＡＣインバータ１７１は、３つのブリッジ脚部を含む三相ＤＣ／ＡＣインバータであり、各々のブリッジ脚部は、２つのスイッチングデバイスを含む。ＤＣ／ＡＣインバータ１７１は、蓄電池１１１から付与されるＤＣ電力を、ＰＭモータ１９１に供給される三相ＡＣ電力に変換するように構成される。他の実施形態ではＤＣ／ＡＣインバータ１７１は、単相または多相のＡＣ電力をＰＭモータ１９１に付与するように構成される、単相または多相のインバータを含み得る。
【００２６】
各々のスイッチングデバイスは、逆並列ダイオードに結合される。第１のブリッジ脚部は、第１のスイッチＱ1および第２のスイッチＱ2を含む。第２のブリッジ脚部は、第３のスイッチＱ3および第４のスイッチＱ4を含む。第３のブリッジ脚部は、第５のスイッチＱ5および第６のスイッチＱ6を含む。第１の、第３の、第５のスイッチＱ1、Ｑ3、およびＱ5（集団的に上部スイッチと呼ぶ）は、高電圧端子１１２に共通に結合される。第２の、第４の、第６のスイッチＱ2、Ｑ4、およびＱ6（集団的に下部スイッチと呼ぶ）は、低電圧端子１１４に共通に結合される。第１の巻線１９５は、第１のブリッジ脚部内の第１のスイッチＱ1と第２のスイッチＱ2との間の第１の接合部１７０に結合される。第２の巻線１９６は、第２のブリッジ脚部内の第３のスイッチＱ3と第４のスイッチＱ4との間の第２の接合部１７２に結合される。第３の巻線１９７は、第３のブリッジ脚部内の第５のスイッチＱ5と第６のスイッチＱ6との間の第３の接合部１７４に結合される。
【００２７】
少なくとも１つの接触器１７５は、蓄電池１１１とＤＣ／ＡＣインバータ１７１との間に直列に結合される。少なくとも１つの接触器１７５は、図２に示す高電圧端子１１２に結合される単一の接触器を含む。一部の実施形態では少なくとも１つの接触器１７５は、それぞれ蓄電池１１１の高電圧端子１１２および低電圧端子１１４に結合される、第１の接触器および第２の接触器を含み得る。故障モードにおいて、少なくとも１つの接触器１７５は、蓄電池１１１が保護され得るように、蓄電池１１１とＰＭモータ１９１との間の電気的接続を切断するために手動または自動でトリップされ得る。
【００２８】
正常モードにおいて第１のスイッチ信号２２は、ＰＷＭ変調アルゴリズムなどの１つまたは複数の制御アルゴリズムを履行することにより発生させられる。第１のスイッチ信号２２は、ＰＭモータ１９１に付与される電圧および／または電流を調節するように、複数のスイッチＱ1、Ｑ3、Ｑ5、Ｑ2、Ｑ4、およびＱ6をターンオンまたはターンオフするために使用される。正常モードにおいて、故障信号２４は無効である。無効故障信号２４を受信した後、保護回路２３は、第１のスイッチ信号２２をＤＣ／ＡＣインバータ１７１に付与することを可能にするための導体として動作させられる。
【００２９】
故障モード、特にＵＣＧモードにおいて、ＰＭモータ１９１の速度が所定またはしきい値の速度より高いとき、故障信号２４は有効である。保護回路２３は、有効故障信号２４を受信した後、使用可能にされる。次いで保護処理が、以下の手順で履行される。コントローラ２１から付与される第１のスイッチ信号２２が遮断される。第２のスイッチ信号２６が、保護回路２３により発生させられる。図２のこの実施形態では第２のスイッチ信号２６は、第１のターンオン信号２６１、開放信号２６２、および第２のターンオン信号２６３を含む。
【００３０】
第１のターンオン信号２６１は、ＤＣ／ＡＣインバータの第１の半分に付与される。一部の実施形態では第１のターンオン信号２６１は、複数のターンオン信号の形式で実装され得るものであり、複数のターンオン信号の各々は、各々の対応するスイッチングデバイスに送出され得る。例えば１つの実施形態では第１のターンオン信号２６１は、上部スイッチＱ1、Ｑ3、およびＱ5に付与される（または、下部スイッチＱ2、Ｑ4、およびＱ6に付与される）。第１の短絡回路ループが、Ｑ1、Ｑ3、およびＱ5、ならびにＰＭモータ１９１の間で（または、Ｑ2、Ｑ4、およびＱ6、ならびにＰＭモータ１９１の間で）形成される。すなわち、各々のブリッジ脚部内の１つのスイッチが、ＰＭモータ１９１と短絡電流を共有する。
【００３１】
開放信号２６２は、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１から蓄電池１１１を切断するために少なくとも１つの接触器１７５に付与される。一部の実施形態では、第１のターンオン信号２６１および開放信号２６２は、それぞれ第１の半分のスイッチおよび少なくとも１つの接触器１７５に実質的に同時に付与される。
【００３２】
接触器１７５がトリップされた後、第２のターンオン信号２６３が、スイッチングデバイスの他方の半分に付与される。一部の実施形態では第２のターンオン信号２６３は、複数のターンオン信号の形式で実装され得るものであり、複数のターンオン信号の各々は、各々の対応するスイッチングデバイスに送出され得る。例えば第２のターンオン信号２６３は、下部スイッチＱ2、Ｑ4、およびＱ6（または、上部スイッチＱ1、Ｑ3、およびＱ5）に付与される。次いで、上部スイッチＱ1、Ｑ3、およびＱ5、ならびに下部スイッチＱ2、Ｑ4、およびＱ6は、ＰＭモータ１９１と第２の短絡回路ループを形成する。すなわち、各々のブリッジ脚部内の２つのスイッチの両方が、ＰＭモータ１９１と短絡電流を共有する。
【００３３】
１つまたは複数のターンオンされたスイッチおよびモータ巻線によって形成される、１つまたは複数の短絡回路によって、ＰＭモータ１９１の誤った動作に起因して発生させられたエネルギーを消費することが可能になり得る。結果として、逆ＥＭＦ電圧は低下させられ得る。ＰＭモータ１９１の速度がしきい値速度より低い値に低下した後、逆ＥＭＦ電圧は、そのことに対応して安全な値に低下することになる。この局面において、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１内のすべてのスイッチは安全にターンオフされ得る。
【００３４】
図３は、本開示の別の例示的な実施形態による、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７７およびＤＣ／ＡＣインバータ１７１が図１の駆動回路１７内にあるモータ駆動システム２００の概略図である。図２に示すモータ駆動システム１００と比較すると、同様に、蓄電池１１１が電源１１として使用され、ＰＭモータ１９１がモータ１９として使用されており、したがって、蓄電池１１１およびＰＭモータ１９１の詳細な説明を、ここでは省略する。
【００３５】
これに対してモータ駆動システム２００の駆動回路１７は、蓄電池１１１とＰＭモータ１９１との間の電力変換を遂行するための２段構造を用いる。より具体的には、モータ駆動システム２００の駆動回路１７は、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７７、少なくとも１つの接触器１７５、およびコンデンサ１７３を含む。例示する実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１７７は、電力変換を遂行するように構成される双方向性ＤＣ／ＤＣコンバータを含む。他の実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１７７は、一方向性ＤＣ／ＤＣコンバータを含み得る。
【００３６】
例示する実施形態ではＤＣ／ＤＣコンバータ１７７は、Ｈブリッジ、第１のインダクタ１７９、および第２のインダクタ１８１を含む。Ｈブリッジは、左ブリッジ脚部内で直列に結合される第１の上部スイッチＳ1および第１の下部スイッチＳ2を含む。Ｈブリッジは、右ブリッジ脚部内で直列に結合される第２の上部スイッチＳ3および第２の下部スイッチＳ4を含む。上部スイッチＳ1およびＳ3は、共通点１６０に結合される。下部スイッチＳ2およびＳ4は、低電圧端子１１４に共通に結合される。第１のインダクタ１７９は、高電圧端子１１２と、第１の上部スイッチＳ1と第１の下部スイッチＳ2との間の接合部１７６との間に結合される。第２のインダクタ１８１は、高電圧端子１１２と、第２の上部スイッチＳ3と第２の下部スイッチＳ4との間の接合部１７８との間に結合される。
【００３７】
この実施形態のＤＣ／ＡＣインバータは、図２に示すＤＣ／ＡＣインバータ１７１と同様である。ただし上部スイッチ（Ｑ1、Ｑ3、およびＱ5）は、共通点１６０に共通に結合される。したがってＤＣ／ＡＣインバータ１７１の詳細な説明を、ここでは省略する。コンデンサ１７３は、一方の端子が共通点１６０に結合され、他方の端子が低電圧端子１１４に結合された状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７７とＤＣ／ＡＣインバータ１７１との間に結合される。少なくとも１つの接触器１７５は、蓄電池１１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１７７との間に直列に結合される。
【００３８】
正常モードにおいて第１のスイッチ信号２２は、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１の複数のスイッチおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１７７の複数のスイッチをターンオンまたはターンオフするために、ＰＷＭ変調アルゴリズムによって発生させられる。次いでＤＣ／ＤＣコンバータ１７７は、蓄電池１１１により付与されるＤＣ電力を、コンデンサ１７３の２つの端子での適正なＤＣ電力に変換するように制御される。ＤＣ／ＡＣインバータ１７１は、適正なＤＣ電力を、ＰＭモータ１９１に付与するためのＡＣ電力に変換するように制御される。最終的には、ＰＭモータ１９１に付与される電圧および／または電流が調節され得るとともに、ＰＭモータ１９１の速度が制御され得る。正常動作において故障信号２４は、故障が起こっていないことを指示する無効である。無効故障信号２４を受信した後、保護回路２３は、第１のスイッチ信号２２を、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７７に直接付与することを可能にするための導体として動作させられる。
【００３９】
故障モード、特にＵＣＧモードにおいて、ＰＭモータ１９１の速度が所定の速度より高いとき、故障信号２４は有効である。保護回路２３は、有効故障信号２４を受信した後、使用可能にされる。次いで保護処理が、以下の手順で履行される。コントローラ２１から付与される第１のスイッチ信号２２が、駆動回路１７に供給されないように遮断される。第２のスイッチ信号２６が、保護回路２３により発生させられる。図３のこの実施形態では第２のスイッチ信号２６は、ターンオフ信号２６４、開放信号２６２、およびターンオン信号２６５を含む。
【００４０】
ターンオフ信号２６４は、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１をフルブリッジ整流器として挙動させるために、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１のすべてのスイッチに付与される。一部の実施形態ではターンオフ信号２６４は、複数のターンオフ信号の形式で実装され得るものであり、複数のターンオフ信号の各々は、各々の対応するスイッチングデバイスに送出され得る。開放信号２６２は、ＰＭモータ１９１から蓄電池１１１を切断するために少なくとも１つの接触器１７５に付与される。
【００４１】
ターンオン信号２６５は、第１のインダクタ１７９および第２のインダクタ１８１を導通するように、Ｓ1およびＳ4に、またはＳ2およびＳ3に付与される。一部の実施形態ではターンオン信号２６５は、複数のターンオン信号の形式で実装され得るものであり、複数のターンオン信号の各々は、各々の対応するスイッチングデバイスに送出され得る。短絡回路ループが、第１のインダクタ１７９、第２のインダクタ１８１、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１、およびＰＭモータ１９１の間で形成され得る。一部の実施形態では、ターンオフ信号２６４、開放信号２６２、およびターンオン信号２６５は、実質的に同時に駆動回路１７に付与される。
【００４２】
故障モードまたはＵＣＧモードにおいて動作する図３のモータ駆動システム２００の等価回路を図４に示す。図３に示す第２のスイッチ信号２６が駆動回路１７に付与された後、ダイオード（Ｄ1からＤ6）、第１のインダクタ１７９、第２のインダクタ１８１、コンデンサ１７３、およびＰＭモータ１９１が、モータ駆動システム２００内で短絡回路ループを形成する。
【００４３】
図４に示すようにＵＣＧモードにおいて、ＰＭモータ１９１からの電力は、第１のインダクタ１７９および第２のインダクタ１８１内に流れ得る。したがって、高い逆ＥＭＦ電圧により生成される大きな電力は、第１のインダクタ１７９および第２のインダクタ１８１において消費され得る。ＰＭモータ１９１の速度がしきい値速度に低下した後、逆ＥＭＦ電圧は、そのことに対応して安全な値に低下することになり、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７７内のすべてのスイッチは、安全にターンオフされ得る。
【００４４】
図５は、本開示の別の例示的な実施形態による、独立したＤＣ／ＤＣコンバータが図１の駆動回路内にあるモータ駆動システム３００の概略図である。図２に示すモータ駆動システム１００と比較すると、同様に、蓄電池１１１が電源１１として使用され、ＰＭモータ１９１がモータ１９として使用されており、したがって、蓄電池１１１およびＰＭモータ１９１の詳細な説明を、ここでは省略する。
【００４５】
これに対して図５においての駆動回路１７は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１８５、および第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１８７、ならびに少なくとも１つの接触器１７５を含む。第１の、第２の、および第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、１８５、１８７は集団的に、蓄電池１１１から付与されるＤＣ電力をＤＣ電力に変換する、および、ＤＣ電力の電圧レベルを昇圧する性能を有するように構成される、単一段コンバータとして機能を果たす。
【００４６】
第１の、第２の、および第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、１８５、１８７の各々は、ＰＭモータ１９１の対応する巻線に結合される。第１の、第２の、および第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、１８５、１８７の各々は、上部スイッチ（例えばＳa1）、下部スイッチ（例えばＳa2）、インダクタ（例えば１８２）、およびコンデンサ（例えば１９２）を含む。各々の上部スイッチは、ＰＭモータ１９１の対応する巻線に結合される。下部スイッチは、低電圧端子１１４に共通に結合される。各々のインダクタは、蓄電池１１１と、各々の上部スイッチと各々の下部スイッチとの間の対応する接合部との間に結合される。各々のコンデンサは、各々の上部スイッチおよび低電圧端子１１４に結合される。複数の独立したＤＣ／ＤＣコンバータを使用することにより、ＰＭモータ１９１の各々の巻線が独立して制御され得る。少なくとも１つの接触器１７５は、蓄電池１１１と独立したＤＣ／ＤＣコンバータ（１８３、１８５、および１８７）との間に直列に結合される。
【００４７】
正常モードにおいて第１のスイッチ信号２２は、駆動回路１７の複数のスイッチ（Ｓa1、Ｓa2、Ｓb1、Ｓb2、Ｓc1、およびＳc2）をターンオンまたはターンオフするために、ＰＷＭ変調アルゴリズムによって発生させられる。各々のコンデンサの端子が理想的に負う電圧（位相電圧）は、２つの相違する成分、すなわちＤＣバイアス成分（各々の位相に対して同じ）およびＡＣ成分からなる。各々の位相に対するＡＣ成分は同じ振幅を有し、各々のＡＣ成分は、他の位相でのＡＣ成分に対する１２０度の偏移を含む。各々のコンデンサの端子上の電圧は、以下の式のように表現され得る。
【００４８】
【数１】
2014180197.tif 000003
【００４９】
【数２】
2014180197.tif 000004
【００５０】
【数３】
2014180197.tif 000005
【００５１】
ここでＶph#A、Ｖph#B、およびＶph#Cは、それぞれコンデンサ１９２、１９４、および１９８の端子上の電圧を指す。ＶbiasはＤＣバイアス電圧を指す。ＶmはＡＣ成分の振幅を指す。コントローラ２１は、それぞれＶph#A、Ｖph#B、およびＶph#Cを取得するために対応する基準を追尾するように、独立したＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、１８５、および１８７に付与するための第１のスイッチ信号２２を発生させるように構成される。すなわち、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの基準は１２０度の偏移を有する。基準はＤＣ値またはＡＣ値であり得る。ＶmがＶbiasより小さいとき、基準はＤＣ電圧である。そうでなければ、基準はＡＣ電圧である。
【００５２】
次いで、出力線間電圧が以下の式のように取得され得る。
【００５３】
【数４】
2014180197.tif 000006
【００５４】
【数５】
2014180197.tif 000007
【００５５】
【数６】
2014180197.tif 000008
【００５６】
ここでＶAB、ＶBC、およびＶCAは、それぞれ、線Ａと線Ｂとの間の、線Ｂと線Ｃとの間の、および線Ｃと線Ａとの間の電圧を指す。したがって、第１の、第２の、および第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、１８５、および１８７は、蓄電池１１１により付与されるＤＣ電力を、独立してＰＭモータ１９１に付与するためのＡＣ電力に変換するために使用され得る。最終的には、ＰＭモータ１９１に付与される電圧および／または電流が調節され得るとともに、ＰＭモータ１９１の速度は制御状態にある。正常モードにおいて、故障信号２４は無効である。無効故障信号２４を受信した後、保護回路２３は、第１のスイッチ信号２２を、複数の独立したＤＣ／ＤＣコンバータに直接付与することを可能にするための導体として動作させられる。
【００５７】
図６は、本開示の１つの例示的な実施形態による、ＰＲアルゴリズムを履行することにより図５の各々のＤＣ／ＤＣコンバータを制御する際に使用される制御ブロック図５００である。制御方法は、各々の位相駆動モジュールにおいて使用される。例えば第１の位相駆動モジュールは、蓄電池１１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８３、および第１の巻線１９５から構成される。いくつかのセンサが、コンデンサ１９２の電圧およびインダクタ１８２の電流を測定し、次いで、コンデンサ電圧信号ＶC５２３およびインダクタンス電流信号ＩL５２５をそれぞれ出力するために使用される。制御ブロック図５００は、ＶC５２３が電圧コマンド信号ＶC#cmd５０１を追尾することを可能にするために使用される。
【００５８】
図６の例示する実施形態では第１の差分信号５０５が、総和要素５０３によるＶC#cmd５０１およびＶC５２３の減算により発生させられる。第１の差分信号５０５は、ＰＲコントローラ５０７によって調節される。ＰＲアルゴリズムは、以下の伝達関数により表現され得る。
【００５９】
【数７】
2014180197.tif 000009
【００６０】
ここでＫpは比例係数を指す。ＫRは共振係数を指す。ω0は共振周波数を指す。次いで、ＰＲコントローラ５０７により発生させられた信号が、電流コマンド信号ＩL#cmd５０９として使用される。
【００６１】
第２の差分信号５１３が、総和要素５１１によるＩL#cmd５０９およびＩL５２５の減算により発生させられる。第２の差分信号５１３は、ＰＩコントローラ５１５によって調節される。一部の実施形態ではＰＩコントローラ５１５は、他の制御アルゴリズムにより置換され得る。次いでＰＩコントローラ５１５の出力が、第１のスイッチ信号２２を得るために変調器５１７に送出される。第１のスイッチ信号２２は、駆動回路１７（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１８３）に付与される。
【００６２】
図７は、ＰＲコントローラのボード線図である。式（７）で例示するＰＲアルゴリズムの部分
【００６３】
【数８】
2014180197.tif 000010
【００６４】
の関数に起因して、Ｇ（ｓ）の利得応答は、共振周波数ω0で無限大の値に達し得るものであり、利得は、ω0を除いて全く減衰しない、または小さく減衰する。Ｇ（ｓ）の周波数応答は、ω0で急激に低下する。したがってＰＲコントローラは、モータ駆動システム３００の利得または帯域幅を増大し、位相余裕を調節して、モータ駆動システム３００が、適正な共振周波数ω0を選定することにより安定的に制御され得ることを確実にするために使用され得る。
【００６５】
故障モード、特にＵＣＧモードにおいて、ＰＭモータ１９１の速度が所定の速度より高いとき、故障信号２４は有効である。保護回路２３は、有効故障信号２４を受信した後、使用可能にされる。次いで保護処理が、以下の手順で履行される。第１のスイッチ信号２２が、コントローラ２１から遮断される。第２のスイッチ信号２６が、保護回路２３により発生させられる。図５のこの実施形態では第２のスイッチ信号２６は、ターンオン信号２６６、開放信号２６２、およびターンオフ信号２６７を含む。
【００６６】
ターンオン信号２６６は、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の上部スイッチに付与される。一部の実施形態ではターンオン信号２６６は、複数のターンオン信号の形式で実装され得るものであり、複数のターンオン信号の各々は、各々の対応するスイッチングデバイスに送出され得る。開放信号２６２は、ＰＭモータ１９１から蓄電池１１１を切断するために少なくとも１つの接触器１７５に付与される。ターンオフ信号２６７は、各々のコンバータの各々の下部スイッチに付与される。一部の実施形態ではターンオフ信号２６７は、複数のターンオフ信号の形式で実装され得るものであり、複数のターンオフ信号の各々は、各々の対応するスイッチングデバイスに送出され得る。短絡回路ループが、インダクタ１８２、１８４、１８６、およびＰＭモータ１９１の間で形成され得る。一部の実施形態では、ターンオン信号２６６、開放信号２６２、およびターンオフ信号２６７は、実質的に同時に駆動回路１７に付与される。
【００６７】
故障モードにおいての図５のモータ駆動システムの等価回路を図８に示す。図５に示す第２のスイッチ信号２６が駆動回路１７に付与された後、インダクタ１８２、１８４、１８６、およびＰＭモータ１９１が、モータ駆動システム３００内で短絡回路ループを形成する。
【００６８】
ＵＣＧモードにおいて、ＰＭモータ１９１からの電力は、インダクタ１８２、１８４、および１８６に付与され得る。したがって、高い逆ＥＭＦ電圧により生成される大きな電力は、インダクタ１８２、１８４、および１８６において消費され得る。ＰＭモータ１９１の速度がしきい値速度より低い値に低下した後、逆ＥＭＦ電圧は、そのことに対応して安全な値に低下することになり、すべてのスイッチは安全にターンオフされ得る。
【００６９】
図９は、本開示の１つの例示的な実施形態による、図１のモータ駆動システムを動作させるための方法のフローチャートである。図１のモータ駆動システム１０と結び付けると、方法はブロック１００１から開始し得る。ブロック１００１ではセンサが、電圧、電流、またはモータ速度を検出し、コントローラ２１に付与するためのフィードバック信号を出力するために使用される。
【００７０】
故障信号２４が、フィードバック信号を所定の値と比較することにより決定される。例えば、速度センサがモータ速度を測定するために使用されるとき、フィードバック速度信号が所定の速度と比較される。フィードバック速度信号が所定の速度より高いとき、コントローラ２１は有効故障信号２４を出力する。そうでなければ、コントローラ２１は無効故障信号２４を出力する。有効故障信号２４は故障モードを表し、無効故障信号２４は正常モードを表す。故障モードは、モータ速度が高すぎ、大きな逆ＥＭＦ電圧が、特にＰＭモータに関してモータ１９内に存在するとき、ＵＣＧモードを含む。
【００７１】
故障信号２４が無効である、すなわちモータ駆動システム１０が正常モードにおいて動作させられるとき、処理はブロック１００３に進む。ブロック１００３では、コントローラ２１により付与される第１のスイッチ信号２２が駆動回路１７に送出される。保護回路２３が、第１のスイッチ信号２２を、駆動回路１７に直接付与することを可能にするための導体として動作させられる。次いでモータ速度が、駆動回路１７の少なくとも１つのスイッチングデバイス１８をターンオンまたはターンオフすることによって、モータ１９に付与される電圧および／または電流を調節することにより制御され得る。第１のスイッチ信号２２は、駆動回路１７の複数のアーキテクチャによって発生させられる。
【００７２】
故障信号が有効である、すなわちモータ駆動システム１０が故障モードにおいて動作させられるとき、処理はブロック１００５に進む。ブロック１００５では、保護回路２３が、有効故障信号２４を受信した後、使用可能にされ、コントローラ２１により生成される第１のスイッチ信号２２が遮断される。次いで処理はブロック１００７に進み、ブロック１００７では、保護回路２３により発生させられる第２のスイッチ信号２６が、駆動回路１７とモータ１９の巻線との間で回路ループを再構築するために駆動回路１７に付与される。第２のスイッチ信号２６は、駆動回路１７の複数のアーキテクチャによって発生させられる。
【００７３】
図１０は、本開示の１つの例示的な実施形態による、図９に示す第２のスイッチ信号を付与するサブステップを例示するフローチャートである。図２に示すモータ駆動システム１００と結び付けると、第２のスイッチ信号２６によってモータ駆動システム１００を動作させるための方法は、以下の手順を含む。
【００７４】
ブロック１１０１では、第１のターンオン信号２６１が、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１の上部スイッチまたは下部スイッチに、上部スイッチまたは下部スイッチとＰＭモータ１９１の巻線との間で第１の短絡回路ループを形成するために付与される。ブロック１１０３では、開放信号２６２が、ＰＭモータ１９１から蓄電池１１１を切断するために少なくとも１つの接触器１７５に付与される。一部の実施形態では、ブロック１１０１およびブロック１１０３のステップは、実質的に同じ時間に履行される。
【００７５】
ブロック１１０５では、第２のターンオン信号２６３が、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１の下部スイッチまたは上部スイッチに、下部スイッチまたは上部スイッチとＰＭモータ１９１の巻線との間で第２の短絡回路ループを形成するために付与される。次いで、ＰＭモータ１９１に蓄積される電力が、第１および第２の短絡回路ループにおいて消費され得るものであり、ＰＭモータ１９１は、モータ速度の低下、およびそのことに対応した逆ＥＭＦ電圧の低下によって、安全な様式で停止され得る。
【００７６】
図１１は、本開示の別の例示的な実施形態による、図９に示す第２のスイッチ信号を付与するサブステップを例示するフローチャートである。図３に示すモータ駆動システム２００と結び付けると、第２のスイッチ信号２６によってモータ駆動システム２００を動作させるための方法は、以下の手順を含む。
【００７７】
ブロック１２０１では、ターンオフ信号２６４が、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１をフルブリッジ整流器として挙動させるために、ＤＣ／ＡＣインバータ１７１のスイッチに付与される。ブロック１２０３では、開放信号２６２が、ＰＭモータ１９１から蓄電池１１１を切断するために少なくとも１つの接触器１７５に付与される。ブロック１２０５では、ターンオン信号２６５が、第１のインダクタ１７９および第２のインダクタ１８１を導通するように、第１の上部スイッチＳ1および第２の下部スイッチＳ4の両方に、または、第２の上部スイッチＳ3および第１の下部スイッチＳ2の両方に付与される。
【００７８】
一部の実施形態では、ブロック１２０１、ブロック１２０３、およびブロック１２０５のステップは、実質的に同じ時間に履行される。短絡回路ループが、第１のインダクタ１７９、第２のインダクタ１８１、およびＰＭモータ１９１の間で形成される。ＰＭモータ１９１は、モータ速度の低下、およびそのことに対応した逆ＥＭＦ電圧の低下によって、安全な様式で停止され得る。
【００７９】
図１２は、本開示の別の例示的な実施形態による、図９に示す第２のスイッチ信号を付与するサブステップを例示するフローチャートである。図５に示すモータ駆動システム３００と結び付けると、第２のスイッチ信号２６によってモータ駆動システム３００を動作させるための方法は、以下の手順を含む。
【００８０】
ブロック１３０１では、ターンオン信号２６６が、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の上部スイッチに付与される。ブロック１３０３では、開放信号２６２が、ＰＭモータ１９１から蓄電池１１１を切断するために少なくとも１つの接触器１７５に付与される。ブロック１３０５では、ターンオフ信号２６７が、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの各々の下部スイッチに、上部スイッチおよびインダクタがＰＭモータ１９１の巻線と短絡回路ループを形成することを可能にするために付与される。
【００８１】
一部の実施形態では、ブロック１３０１、ブロック１３０３、およびブロック１３０５のステップは、実質的に同じ時間に履行される。ＰＭモータ１９１は、モータ速度の低下、およびそのことに対応した逆ＥＭＦ電圧の低下によって、安全な様式で停止され得る。
【００８２】
当業者であれば異なる実施形態からの様々な特徴の互換性を認識するであろうことを、ならびに、説明した様々な特徴および各々の特徴に対する他の知られている等価物が、本開示の原理による追加的なシステムおよび技法を構築するために当業者により組み合わされ得ることを理解されたい。したがって添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内に含まれるようなすべての修正および変更を網羅することが意図されることを理解されたい。
【００８３】
さらに当業者により理解されるように、本発明は、本発明の趣旨または本質的な特性から逸脱することなく他の特定の形式で実施され得る。したがって本明細書での開示および説明は、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲に関して、例示的であるが限定的ではないことが意図される。
【符号の説明】
【００８４】
１０  モータ駆動システム
１１  電源
１７  駆動回路
１８  スイッチングデバイス
１９  モータ
２１  コントローラ
２２  第１のスイッチ信号
２３  保護回路
２４  故障信号
２６  第２のスイッチ信号
１００  モータ駆動システム
１１１  蓄電池
１１２  高電圧端子
１１４  低電圧端子
１６０  共通点
１７０  第１の接合部
１７１  ＤＣ／ＡＣインバータ
１７２  第２の接合部
１７３  コンデンサ
１７４  第３の接合部
１７５  少なくとも１つの接触器
１７６  接合部
１７７  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１７８  接合部
１７９  第１のインダクタ
１８１  第２のインダクタ
１８２  インダクタ
１８３  第１のＤＣ／ＤＣコンバータ
１８４  インダクタ
１８５  第２のＤＣ／ＤＣコンバータ
１８６  インダクタ
１８７  第３のＤＣ／ＤＣコンバータ
１９１  ＰＭモータ
１９２、１９４  コンデンサ
１９５  第１の巻線
１９６  第２の巻線
１９７  第３の巻線
１９８  コンデンサ
２００  モータ駆動システム
２６１  第１のターンオン信号
２６２  開放信号
２６３  第２のターンオン信号
２６４  ターンオフ信号
２６５、２６６  ターンオン信号
２６７  ターンオフ信号
３００  モータ駆動システム
５００  制御ブロック図
５０１  電圧コマンド信号ＶC#cmd
５０３  総和要素
５０５  第１の差分信号
５０７  ＰＲコントローラ
５０９  電流コマンド信号ＩL#cmd
５１１  総和要素
５１３  第２の差分信号
５１５  ＰＩコントローラ
５１７  変調器
５２３  コンデンサ電圧信号ＶC
５２５  インダクタンス電流信号ＩL
１００１、１００３、１００５、１００７、１１０１、１１０３、１１０５、１２０１、１２０３、１２０５、１３０１、１３０３、１３０５  ブロック
Ｄ1、Ｄ6  ダイオード
Ｎ  共通点
Ｑ1  第１のスイッチ、上部スイッチ
Ｑ2  第２のスイッチ、下部スイッチ
Ｑ3  第３のスイッチ、上部スイッチ
Ｑ4  第４のスイッチ、下部スイッチ
Ｑ5  第５のスイッチ、上部スイッチ
Ｑ6  第６のスイッチ、下部スイッチ
Ｓ1  第１の上部スイッチ
Ｓ2  第１の下部スイッチ
Ｓ3  第２の上部スイッチ
Ｓ4  第２の下部スイッチ
Ｓa1  上部スイッチ、スイッチ
Ｓa2  下部スイッチ、スイッチ
Ｓb1、Ｓb2、Ｓc1、Ｓc2  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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