(57)【要約】【課題】  改良された電気駆動システムを備えた電気自動車を提供する。【解決手段】装置は、エネルギソースと、該エネルギソースに接続された駆動システムとを含む。駆動システムは、エネルギソースから受け取った電力を変換して、変換した電力を少なくとも１つの負荷を駆動するために供給するようになっている。駆動システムは、第１のコンバータ、第２のコンバータ、及び第１のコンバータの出力及び第２のコンバータの出力に接続される第１のスイッチモジュールを含む。装置が第１のモードで作動している場合、第１のスイッチモジュールは、第１のコンバータから供給される第１の出力電力と、第２のコンバータから供給される第２の出力電力とを組み合わせて、組み合わされた出力電力で第１の負荷を駆動することを可能にする第１の状態を取るように切替えられる。【選択図】      図１
2014183734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのエネルギソースと、
前記少なくとも１つのエネルギソースに接続される駆動システムと、
を備える装置であって、
前記駆動システムは、前記少なくとも１つのエネルギソースから受け取った電力を変換して、少なくとも１つの負荷を駆動するために変換電力を供給するように構成され、
前記駆動システムは、
第１のコンバータと、
第２のコンバータと、
前記第１のコンバータの出力及び前記第２のコンバータの出力に接続される第１のスイッチモジュールと、
を備え、
前記装置が第１のモードで作動している場合、前記第１のスイッチモジュールは、前記第１のコンバータから供給される第１の出力電力と、前記第２のコンバータから供給される第２の出力電力とを組み合わせて、該組み合わされた出力電力で第１の負荷を駆動することを可能にする第１の状態を取るように切替えられることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記装置が第２のモードで作動している場合、前記第１のスイッチモジュールは、前記第１のコンバータから供給される前記第１の出力電力と前記第２のコンバータから供給される第２の出力電力を別々に供給して前記第１の負荷及び第２の負荷をそれぞれ駆動することを可能にする第２の状態を取るように切替えられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動システムは、前記第２のコンバータと前記第２の負荷との間に接続される第２のスイッチモジュールを更に備え、前記第１のスイッチモジュールが前記組み合わされた出力電力を前記第１の負荷に供給できるように作動する場合、前記第２のスイッチモジュールは、前記第２の負荷を前記第２のコンバータから切り離すように作動する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の負荷は補助電気モータを備え、前記第２のスイッチモジュールは、前記補助電気モータの過速度運転状態が検出された場合、前記補助電気モータを前記第２のコンバータから切り離すよう作動するように更に構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのエネルギソースは、
前記第１のコンバータに接続され、第１の入力電力を前記第１のコンバータに供給するように構成される、第１のエネルギソースと、
前記第２のコンバータに接続され、第２の入力電力を前記第２のコンバータに供給するように構成される第２のエネルギソースと、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記駆動システムは、
第３のコンバータと、
前記第２のコンバータの出力及び前記第３のコンバータの出力に接続される第２のスイッチモジュールと、
をさらに備え
前記装置が第１のモードで作動している場合、前記第２のスイッチモジュールは、第１の状態を取るように切替えられて、前記第１の負荷及び前記第２の負荷を、前記第１のコンバータ及び前記第２のコンバータで別々に駆動できる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が第２のモードで作動している場合、前記第１のスイッチモジュールは、第２の状態を取るように切替えられ、前記第２のスイッチモジュールは、第１の状態を取るように切替えられ、第１の負荷を第１のコンバータ及び第３のコンバータの両方で駆動できる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記装置が第３のモードで作動している場合、前記第１のスイッチモジュールは、第１の状態を取るように切替えられ、第１の負荷を前記第１のコンバータだけで駆動することができ、前記第２のスイッチモジュールは、第２の状態を取るように切替えられ、前記第２の負荷を第２のコンバータ及び第３のコンバータの両方で駆動することができる、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのエネルギソースは、
前記第１のコンバータに接続され、第１の入力電力を前記第１のコンバータに供給するように構成される第１のエネルギソースと、
前記第２のコンバータ及び前記第３のコンバータの両方に接続され、第２の入力電力を前記第２のコンバータ及び前記第３のコンバータの両方に供給するように構成される第２のエネルギソースと、
を備える、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記駆動システムは、前記第１のコンバータ及び前記第２のコンバータに接続される制御装置を更に備え、該制御装置は、第１及び第２のコンバータが電力変換を行うことを可能にする制御信号を送るように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の負荷は牽引電気モータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の負荷は、前記装置に関連する少なくとも１つの手段の運動を引き起こすように構成される動力取出（ＰＴＯ）電気モータを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
第１の直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）コンバータと、
第２のＤＣ−ＡＣコンバータと、
前記第１のＤＣ−ＡＣコンバータ及び前記第２のＤＣ−ＡＣコンバータに接続され、前記第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータの電力変換を可能にする制御信号を前記第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータのそれぞれに送るように構成される、制御装置と、
前記第１のＤＣ−ＡＣコンバータに接続される第１の電気モータと、
前記第２のＤＣ−ＡＣコンバータに接続される第２の電気モータと、
を備える自動車であって、
前記自動車が第１のモードで作動している場合、前記第１の電気モータは前記第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータの両方で駆動され、前記第２の電気モータは非作動状態であり、
前記自動車が第２のモードで作動している場合、前記第１の電気モータ及び前記第２の電気モータは、第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータによって別々に駆動されることを特徴とする自動車。
【請求項１４】
前記自動車は、前記第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータの両方の出力に接続され、オン又はオフに切替えられて前記第２のＤＣ−ＡＣコンバータから生じる電力を前記第１の電気モータに供給するか又は供給中止するように構成される、第１のスイッチモジュールをさらに備える、請求項１３に記載の自動車。
【請求項１５】
前記自動車は、前記第２のＤＣ−ＡＣコンバータに接続され、オン又はオフに切替えられて前記第２のＤＣ−ＡＣコンバータから生じる電力を前記第２の電気モータに供給するか又は供給中止するように構成される、第２のスイッチモジュールをさらに備える、請求項１３に記載の自動車。
【請求項１６】
前記第１の電気モータ及び前記第２の電気モータは三相ＡＣモータを備える、請求項１３に記載の自動車。
【請求項１７】
第１のコンバータと、
第２のコンバータと、
第３のコンバータと、
前記第１、第２、及び第３のコンバータに接続され、前記第１、第２、及び第３のコンバータの電力変換を可能にする制御信号を前記第１、第２、及び第３のコンバータのそれぞれに送るように構成される制御装置と、
前記第１のコンバータに接続される第１の電気モータと、
前記第２のコンバータに接続される第２の電気モータと、
を備える自動車であって、
前記第３のコンバータは、前記自動車の作動モードに応じて、前記第１の電気モータ又は前記第２の電気モータのいずれかに選択的に電力を供給するよう構成されることを特徴とする自動車。
【請求項１８】
前記自動車は、
前記第１のコンバータ及び前記第３のコンバータの両方の出力に接続される第１のスイッチモジュールと、
前記第２及び第３のコンバータの両方の出力に接続される第２のスイッチモジュールと、
を更に備え、
前記自動車が第１のモードで作動している場合、前記第１及び第２のスイッチモジュールの両方はオフに切替えられ、第１の電気モータを前記第１のコンバータだけで駆動し、前記第２の電気モータを前記第２のコンバータだけで駆動することが可能であり、
前記自動車が第２のモードで作動している場合、前記第１のスイッチモジュールはオンに切替えられ、前記第２のスイッチモジュールはオフに切替えられて、第１の電気モータが前記第１のコンバータ及び前記第３のコンバータの両方で駆動され、前記第２の電気モータが前記第２のコンバータだけで駆動されるようになっており、
前記自動車が第３のモードで作動している場合、前記第１のスイッチモジュールはオフに切替えられ、前記第２のスイッチモジュールがオンに切替えられて、前記第１の電気モータが前記第１のコンバータだけで駆動され、前記第２の電気モータが前記第２のコンバータ及び前記第３のコンバータの両方で駆動されるようになっている、請求項１７に記載の自動車。
【請求項１９】
前記第１のコンバータ、前記第２のコンバータ、及び前記第３のコンバータは、同じ入力電力を受け取るよう構成される、請求項１７に記載の自動車。
【請求項２０】
前記第１のコンバータ、前記第２のコンバータ、及び前記第３のコンバータは、異なる電力源からの入力電力を受け取るよう構成される、請求項１７に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、全体的には電気自動車等の装置に使用する改良された電気駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、乗員及び／又は荷物を１つの場所から他の場所に輸送するように設計され、使用される移動機械である。自動車としては、自転車、乗用車、貨物自動車、機関車、トラクタ、バス、ボート、及び航空機を挙げることができる。従来、少なくとも幾つかかの乗り物は、内燃エンジンといったエンジンで駆動される。内燃エンジンは、ディーゼル、ガソリン、天然ガス等の燃料の燃焼によって作動することができ、乗り物の運動を引き起こすための所用の動力を供給するようになっている。しかしながら、ディーゼル、ガソリン、及び天然ガスの使用に関連する欠乏、コスト、環境への悪影響への問題の高まりとともに、完全／純電気自動車、ハイブリッド電気自動車（例えば、バッテリと内燃エンジンの統合）、及びプラグイン電気自動車の開発に対する関心が高くなっている。
【０００３】
少なくとも幾つか電気自動車は、２つの電気モータのセットを備える。一方は、自動車の運動を引き起こすための牽引動力を供給するために使用される牽引電気モータである。他方は、貨物の持ち上げ、耕地、及び材料の放出といった種々の仕事を行うための駆動力を供給するために使用される補助電気モータである。一般に、牽引電気モータは、第１のコンバータ（例えば、インバータ）により駆動され、第１のコンバータの出力電力は、牽引モータ制御装置によって調整される。補助電気モータは第２のコンバータ（例えば、インバータ）によって駆動され、第２のコンバータの出力電力は牽引モータ制御装置から独立した補助モータ制御装置によって調整される。この別個の制御装置の構成により、第１のコンバータ及び牽引モータ制御装置は、牽引モータが自動車の運動を引き起こすための最大出力牽引動力を供給するように作動できるように、所望の出力電力を供給するように設計する必要がある。同様に、第２のコンバータ及び補助モータ制御装置は、補助モータが特定の仕事を行うための最大出力トルクを供給することができるように、所望の出力電力を供給するように設計する必要がある。しかしながら、電気自動車の通常の作動において、一般に牽引電気モータ及び補助電気モータは、最大出力電力を同時に供給するように作動しない。従って、多くの場合、第１のコンバータ、牽引モータ制御装置、第２のコンバータ、及び補助モータ制御装置から構成される電気駆動システムの全能力は十分に検討されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、改良された電気駆動システムを備えた電気自動車を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つの態様によれば、所定の装置が提供される。この装置は、少なくとも１つのエネルギソースと、該少なくとも１つのエネルギソースに接続された駆動システムとを含む。駆動システムは、少なくとも１つのエネルギソースから受け取った電力を変換して、変換した電力を少なくとも１つの負荷を駆動するために供給するようになっている。駆動システムは、第１のコンバータ、第２のコンバータ、及び第１のコンバータの出力及び第２のコンバータの出力に接続される第１のスイッチモジュールを含む。装置が第１のモードで作動している場合、第１のスイッチモジュールは、第１のコンバータから供給される第１の出力電力と、第２のコンバータから供給される第２の出力電力とを組み合わせて、組み合わされた出力電力で第１の負荷を駆動することを可能にする第１の状態を取るように切替えられる。
【０００６】
本開示の他の態様によれば、自動車が提供される。この自動車は、第１の直流（ＤＣ）−交流（ＡＣ）コンバータ、第２のＤＣ−ＡＣコンバータ、制御装置、第１の電気モータ及び第２の電気モータを含む。制御装置は、第１のＤＣ−ＡＣコンバータ及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータに接続される。制御装置は、それぞれの制御信号を第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータに送るように構成され、第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータは電力変換を行うことができる。第１の電気モータは、第１のＤＣ−ＡＣコンバータに接続される。第２の電気モータは第２のＤＣ−ＡＣコンバータに接続される。自動車が第１のモードで作動する場合、第１の電気モータ及び第２の電気モータは、第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータによって別々に駆動される。自動車が第２のモードで作動する場合、第１の電気モータは、第１及び第２のＤＣ−ＡＣコンバータの両方で駆動され、第２の電気モータは作動しない。
【０００７】
本開示の更に他の態様において、他の自動車が提供される。この自動車は、第１のコンバータ、第２のコンバータ、第３のコンバータ、制御装置、第１の電気モータ、及び第２の電気モータを含む。制御装置は、第１、第２、及び第３のコンバータに接続される。制御装置は、それぞれの制御信号を第１、第２、及び第３のコンバータに送るように構成され、第１、第２、及び第３のコンバータは電力変換を行うことができる。第１の電気モータは、第１のコンバータに接続される。第２の電気モータは、第２のコンバータに接続される。第３のコンバータは、自動車の作動モードに応じて第１の電気モータ又は第２の電気モータのいずれかに電力を選択的に供給するように構成される。
【０００８】
本開示のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の例示的な実施形態による自動車の概略図。
【図２】本開示の例示的な実施形態による第１のモードで作動する図１に示す自動車の概略図。
【図３】本開示の例示的な実施形態による第２のモードで作動する図１に示す自動車の概略図。
【図４】本開示の他の例示的な実施形態による自動車の概略図。
【図５】本開示の他の例示的な実施形態による自動車の概略図。
【図６】本開示の他の例示的な実施形態による自動車の概略図。
【図７】本開示の例示的な実施形態による第１のモードで作動する図６に示す自動車の概略図。
【図８】本開示の例示的な実施形態による第２のモードで作動する図６に示す自動車の概略図。
【図９】本開示の例示的な実施形態による第３のモードで作動する図６に示す自動車の概略図。
【図１０】本開示の他の例示的な実施形態による自動車の概略図。
【図１１】本開示の他の例示的な実施形態による自動車の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に開示する実施形態は、全体的には改良された自動車用電気駆動システムに関する。自動車用電気駆動システムは、少なくとも１つの牽引モータ及び少なくとも１つの補助モータを駆動するように構成することができる。幾つかの実施形態において、電気駆動システムは、少なくとも第１のコンバータ及び第２のコンバータを含むことができる。第１のコンバータは、特にその最大出力電力が、牽引モータが最大出力牽引トルクを与えるために必要とする電力に満たないように設計されている。従って、一部の作動モードにおいて、牽引モータが最大出力牽引トルクを与えることを要求される場合、第２のコンバータは補助電力を供給するように制御することができ、第１のコンバータから供給される出力電力と組み合わされる。幾つかの実施形態において、少なくとも１つのスイッチング手段は、第１及び第２のコンバータから供給される出力電力を選択的に組み合わせるために用いられる。詳細には、一部の作動モードにおいて、スイッチング手段は、第２のコンバータと牽引モータとの間の電力伝送路を確立して、第１及び第２のコンバータの両方が牽引モータに電力を供給することを可能にする第１の状態を取るように作動することができる。一部の他の作動モードにおいて、スイッチング手段は、第２のコンバータと牽引モータとの間の電力伝送路を切り離すか又は終了させて、牽引モータが第１のコンバータだけで駆動されることを可能にする第２の状態を取るように作動することができる。
【００１１】
幾つかの実施形態において、電気駆動システムは、第３のコンバータを更に含むことができる。この３つのコンバータの構成において、第２のコンバータは、特にその最大出力電力が、補助モータが最大出力トルクを供給するのに必要な電力に満たないように設計することができる。補助モータが、最大出力トルクを供給するよう作動できるように設計される場合、第２のコンバータ及び第３のコンバータから供給される電力は組み合わせるこができ、組み合わされた電力が補助モータに供給される。同様に、他のスイッチング手段は、第３のコンバータと補助モータとの間の電気伝送路を確立又は解除して、第３のコンバータと補助モータとの間の電力伝達を有効又は無効にするように作動できる。
【００１２】
本開示は、種々の技術的効果又は技術的利点を達成することができる。その１つは、定格が所定のモータ出力である同じ牽引モータ及び／又は補助モータに関して、第１のコンバータ及び第２のコンバータの少なくとも１つは、従来のコンバータに比べて小さな出力電力能力をもつように設計できる。第１及び第２の出力コンバータを小さな出力電力能力で設計することで、費用効率が高い電気駆動システムを提供することができる。他の技術的効果又は技術的利点は、当業者であれば、本明細書の詳細な説明及び添付図面を参照することで理解できるはずである。
【００１３】
これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、１つ又はそれ以上の特定の実施形態では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。いずれかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１４】
特に規定されない限り、本明細書において用いられる技術的及び科学的用語は、一般に本開示が帰属する技術の当業者によって理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」及び同様のものは、順序、数量、又は重要度を示すものではなく、むしろある要素を別の用途と区別するために使用される。また、「１つの」といった用語は、本明細書においては数量の限定を表しておらず、言及された品目の少なくとも１つが存在することを表している。用語「又は」は包括的な意味であり、何らかの、幾つかの、又は全ての記載の品目を意味する。本明細書で使用する「含む」、「備える」、又は「有する」、及びその変形形態は。その後に記載の品目、その等価物、並びに追加の品目を包含することを意味する。用語「接続」「結合」は、物理的な又は機械的な接続又は結合に限定されず、直接的な又は間接的な、電気的な接続又は結合を含むことができる。用語「回路」、「電気回路」、及び「制御装置」は、単一の構成要素又は複数の構成要素を含むことができ、これらは、能動的及び／又は受動的な構成要素であり、随意的に一緒に接続又は結合して記載される機能をもたらすことができる。
【００１５】
最初に図１を参照すると、本開示の１つの例示的な実施形態による自動車１００の概略図が示されている。本明細書で用いる場合、「自動車、は、１つの場所から他の場所に乗員及び／又は荷物を運搬するように設計及び使用される何らかの適切な移動機械とすることができる。自動車としては、自転車、乗用車、貨物自動車、機関車、トラクタ、バス、ボート、及び航空機を挙げることができる。本開示の幾つかの実施形態において、自動車１００は、電気モータを用いて自動車の運動を引き起こす駆動力を提供すること及び／又は特定の仕事を行うことができる。例えば、幾つかの実施形態において、自動車１００は、牽引モータ及び動力取出（ＰＴＯ）モータを備えることができる電気トラクタとすることができる。他の実施形態において、自動車１００はフォークリフトを含むこともできる。
【００１６】
図１に示すように、自動車１００は、エネルギソース１０２と負荷系統２０との間に接続される電気駆動システム１０６を含むことができる。１つの態様において、自動車１００が走行モードで作動している場合、電気駆動システム１０６は、エネルギソース１０２から供給される入力電力を受け取り、負荷系統２０を駆動するために入力電力から変換された出力電力を供給するように構成される。他の態様において、負荷系統２０が回生モードで作動しているか又は制動中の場合、電気駆動システム１０６は、更に負荷系統２０から供給される回生電力を回収電力に変換するように構成することができる。１つの実施形態において、回生電力は、エネルギソース１０２を充電するために使用することができる。他の実施形態において、回生電力は、加熱等の他の目的で使用することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態において、エネルギソース１０２から供給される入力電力は、直流（ＤＣ）電力、交流（ＡＣ）電力、及びその組み合わせを含むことができる。例えば、幾つかの実施形態において、限定されるものではないが鉛酸バッテリ、ニッカドバッテリ（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素バッテリ（ＮｉＭＨ）、リチウムイオンバッテリ、リチウムポリマバッテリ等を含む、１つ又はそれ以上のバッテリ又はバッテリパックを使用して電気駆動システム１０６にＤＣ電力を供給することができる。他の実施形態において、水素燃料、バイオ燃料、天然ガス、燃料電池、フライホイール、これらの組み合わせ、及び何らかの他のエネルギ供給手段を使用して、電気駆動システム１０６に電力を供給することができる。
【００１８】
幾つかの実施形態において、エネルギソース１０２は、自動車１００と一体化された車載デバイスとすることができる。他の実施形態において、エネルギソース１０２は自動車１００の外部に配置することができる。例えば、自動車１００は、電力網に電気接続できる車載電力インタフェース（図示せず）を備えることができる。車載電力インタフェースは、電力網から電力を受け取り、受け取った電力を電気駆動システム１００に供給する適切な形式（例えば、ＤＣ電力）に変換するように構成できる。また、車載電力インタフェースは、エネルギソース１０２に蓄積した電力が少なくとも部分的に消耗した場合にはエネルギソース１０２を充電するように構成することができる。さらに幾つかの実施形態において、エネルギソース１０２は、車載エネルギ蓄積デバイスと、外部電源から電力を受け取るために外部電源に電気接続される車載電力インタフェースとの組み合わせとすることができる。
【００１９】
さらに図１を参照すると、図示の実施形態において、エネルギソース１０２から供給される入力電力はＤＣ電力である。ＤＣ電力は、エネルギソース１０２と電気駆動システム１０６との間に接続される第１の電線路１２２及び第２の電線路１２４を経由して電気駆動システム１０６に供給される。幾つかの実施形態において、ＤＣリンク１０４は、エネルギソース１０２と電気駆動システム１０６との間に接続される。ＤＣリンク１０４は、直列又は並列に接続することができる１つ又はそれ以上のキャパシタを含むことができる。ＤＣリンク１０４は、エネルギソース１０２からのＤＣ電力をフィルタ処理して、定電圧のＤＣ電力を電気駆動システム１０６に供給するように構成することができる。説明を容易にするために、ＤＣリンク１０４は、電気駆動システム１０６の外部要素として示される。しかしながら、幾つかの実施形態において、ＤＣリンク１０４は電気駆動システム１０６と一体にすることができる。
【００２０】
さらに図１を参照すると、電気駆動システム１０６は、第１のコンバータ１１０、第２のコンバータ１１２、制御装置１０８、第１のスイッチモジュール１１４、及び第２のスイッチモジュール１１６を含むことができる。図示の実施形態において、第１のコンバータ１１０及び第２のコンバータ１１２は、ＤＣリンク１０４を経由して共通のエネルギソース１０２に接続される。２つのコンバータ１１０、１１２にはエネルギソース１０２から同じ入力電力が供給される。第１のコンバータ１１０及び第２のコンバータ１１２は、同じ構成又は異なる構成で設定することができる。例えば、幾つかの実施形態において、第１及び第２のコンバータ１１０、１１２の両方はフルブリッジ構成で設定することができる。図１に示すように、第１及び第２のコンバータ１１０、１１２の各々は、制御装置１０８から供給される制御信号に応じてオン及び／又はオフして電力変換を行うことができる６つのスイッチを有する。本明細書で用いる場合、電力変換を行うためにオン／オフすることができるスイッチは、任意の適切な形式の半導体ベースのスイッチングデバイスを含むことができ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ゲート転流型サイリスタ（ＧＣＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）ベースデバイスを挙げることができる。他の実施形態において、第１及び第２のコンバータ１１０、１１２は、マルチレベルトポロジ、中性点クランプ形トポロジ、フライングキャパシタ、及びＨブリッジトポロジ等の他の構成で設定することができる。
【００２１】
さらに図１を参照すると、第１のコンバータ１１０は単方向又は双方向の電力変換を行うように構成することができる。図示の実施形態において、第１のコンバータ１１０は、三相ＤＣ−ＡＣコンバータ（三相インバータと呼ぶこともできる）を備えることができる。第１のコンバータ１１０は、エネルギソース１０２から受け取った入力ＤＣ電力を第１の三相ＡＣ電力に変換するように構成される。第１の三相ＡＣ電力は、少なくとも第１の電線路１２６、第２の電線路１２８、及び第３の電線路１３０に沿って負荷系統２０に伝達される。また、第１のコンバータ１１０は、第１の三相ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成することができる。従って、エネルギソース１０２はＤＣ電力で充電することができる。
【００２２】
第２のコンバータ１１２は、第１のコンバータ１１０と同じ三相ＤＣ−ＡＣコンバータ又はインバータを備えることができる。第２のコンバータ１１２は、エネルギソース１０２から受け取った入力ＤＣ電力を第２の三相ＡＣ電力に変換するように構成される。第２の三相ＡＣ電力は、少なくとも第４の電線路１３２、第５の電線路１３４、及び第６の電線路１３６に沿って負荷系統２０に伝達される。また、第２のコンバータ１１２は、エネルギソース１０２を充電するために第２の三相ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するように構成できる。
【００２３】
第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力は、制御装置１０８から供給される第１の制御信号１４２に応じて調整することができる。第２のコンバータ１１２から供給される第２の三相ＡＣ電力は、制御装置１０８から供給される第２の制御信号１４４に応じて調整することができる。本明細書で用いる場合、制御装置１０８は、デジタル・シグナル・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）、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の任意の適切なプログラマブル回路又はデバイスを含むことができる。制御装置１０８は、コマンド信号（例えば、トルクコマンド）及び／又はフィードバック信号（例えば、モータフィードバック電圧及び／又はモータフィードバック電流）等の種々の入力信号１４６に応答して１つ又はそれ以上のソフトウェアプログラム又はアルゴリズムを実行することで、第１の制御信号１４２及び第２の制御信号１４４を生成するように構成することができる。
【００２４】
さらに図１を参照すると、第１のコンバータ１１０は、第１、第２、及び第３の電線路１２６、１２８、１３０経由で負荷系統２０の第１の負荷１１８に対する固定電力伝送路を有するように構成される。図示の実施形態において、第１の負荷１１８は、自動車１００の運動を引き起こす駆動力（例えば、牽引トルク）を提供するように構成される牽引モータである。固定電力伝送路を用いて、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力は、第１の負荷１１８に供給することができる。特定の実施形態において、第１のコンバータ１１０は、特にその最大出力電力が、第１の負荷１１８が最大駆動力を与えるために必要とする最大電力に満たないように設計されている。従って、１の負荷１１８の牽引モータが最大駆動力を提供するように設計される場合、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力は、第２のコンバータ１１２で補うことができる。
【００２５】
さらに図１を参照すると、第２のコンバータ１１２の出力は、第１のスイッチモジュール１１４を介して第１のコンバータ１１０の出力に電気接続される。第１のスイッチモジュール１１４は、第１の状態（例えば、オンにする又は閉鎖する）を取るように切替わり、第２のコンバータ１１２と第１の負荷１１８との間の電力伝送路を確立するように構成される。従って、第２の三相ＡＣ電力は、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力と組み合わせることができ、組み合わされた三相ＡＣ電力は、第１の負荷１１８に供給することができ、第１の負荷１１８は牽引トルク等の主駆動力を提供することができる。第１のスイッチモジュール１１４は、さらに第２の状態（例えば、オフにする又は開放する）を取るように切替わり、第２のコンバータ１１２と第１の負荷１１８との間の電力伝送路を切り離すか又は解除するように構成される。従って、第１の負荷１１８だけが第１のコンバータ１１０によって駆動される。本明細書で用いる場合、「オフにする」及び「開放する」は、スイッチの作動で高インピーダンスが作り出されるスイッチの「オフ」状態を呼ぶ。
【００２６】
特定の実施形態において、第１のスイッチモジュール１１４は、３つのサブスイッチを含むことができ、各サブスイッチは電線路ペアに関連する。例えば、第１のサブスイッチ１１１は、第１の電線路ペア１２６、１３２の間で電気接続し、第２のサブスイッチ１１３は、第２の電線路ペア１２８、１３４の間に電気接続し、第３のサブスイッチ１１５は、第３の電線路ペア１３０、１３６の間に電気接続する。１つの実施形態において、３つのサブスイッチ１１１、１１３、１１５は制御装置１０８から供給される第１の切替え信号１３８に応答して同時にオン及び／又はオフすることができる。他の実施形態において、３つのサブスイッチ１１１、１１３、１１５は独立してオン及び／又はオフすることができる。さらに幾つかの実施形態において、３つのサブスイッチ１１１、１１３、１１５は、電力伝送路を確立及び／又は解除するために手動操作することができる。
【００２７】
さらに図１を参照すると、第２のコンバータ１１２は、第２のスイッチモジュール１１６を経由して第２の負荷１２０に電気接続する。第２のスイッチモジュール１１６は、第１の状態（例えば、オンにする又は閉鎖する）を取るように切替わり、第２のコンバータ１１２と第２の負荷１２０との間の電力伝送路を確立するように構成される。従って、第２の三相ＡＣ電力は、３つの電線路１３２、１３４、１３６を経由して第２の負荷１２０に供給することができる。本明細書で用いる場合、「閉鎖する」は、スイッチの作動で低インピーダンスが作り出されるスイッチの「オン」状態を呼ぶことができる。第２のスイッチモジュール１１６は、さらに第２の状態（例えば、オフにする又は開放する）を取るように切替わり、第２のコンバータ１１２と第２の負荷１２０との間の電力伝送路を解除するように構成される。この場合、第２の負荷１２０と第２のコンバータ１２０との接続を断つことが有用である。例えば、第２の負荷１２０の補助モータは、補助モータ１２０の過速度運転が検出された場合に保護することができる。同様に、第２のスイッチモジュール１１６は、制御装置１０８から供給される第２の切替え信号１４０に応答してオンする及び／又はオフする３つのサブスイッチを含むことができる。
【００２８】
さらに図１を参照すると、第１の負荷１１８は、自動車１００の運動を引き起こす主駆動力（例えば、牽引トルク）を提供するように作動できる三相ＡＣモータ等の牽引モータを含むことができる。第２の負荷１２０は、耕地、材料の持ち上げ、材料のすくい取り、材料の掘削、及び材料の放出等の特定の仕事を行うための補助駆動力を供給するために使用できる、三相ＡＣモータ等の補助モータ（ＰＴＯモータと呼ぶこともできる）を含むことができる。牽引モータ１１８及び補助モータ１２０の両方は、自動車１００の異なる作動モード又は要求に応じて異なる牽引トルクを提供するように制御することができる。
【００２９】
図１に示すように、第１の負荷１１８（例えば、牽引モータ）及び第２の負荷１２０（例えば、補助モータ）は、電気駆動システム１０６の外部要素として示されている。幾つかの実施形態において、第１の負荷１１８及び第２の負荷１２０の一方又は両方は、電気駆動システム１０６に組み込んでモジュールを形成することができる。
【００３０】
次に図２を参照すると、これは自動車が第１の作動モードで作動している場合の図１に示す電気駆動システム１０６の第１の構成を示す。１つの実施形態において、第１の作動モードは、牽引モータ１１８が最大牽引トルクを提供するように作動すること、及び補助モータ１２０が作動しないことができる発進モード又は加速モードとすることができる。この場合、図２に示すように、第１のスイッチモジュール１１４はオンになるか又は閉鎖することができ、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力と第２のコンバータ１１２から供給される第２の三相ＡＣ電力を組み合わせるようになっている。組み合わされた三相ＡＣ電力は牽引モータ１１８に供給され、最大牽引トルクを提供することが可能になる。更に、第１の作動モードの下で、第２のスイッチモジュール１１６はオフになるか又は開放することができ、補助モータ１２０と第２のコンバータ１１２との接続を断つようになっている。
【００３１】
図３を参照すると、これは自動車が第２の作動モードで作動している場合の図１に示す電気駆動システム１０６の第２の構成を示す。１つの実施形態において、第２の作動モードの下で、自動車１００は、耕地又は材料の持ち上げ等の特定の仕事を行うように構成することができる。この場合、牽引モータ１１８は、比較的小さな主駆動力を提供するように作動する必要があり、補助モータ１２０は、大きな補助駆動力を提供するように作動する必要がある。図３に示すように、第１のスイッチモジュール１１４はオフになっているか又は開放しているので、牽引モータ１１８と第２のコンバータ１１２の出力との間には電力伝送路がない。従って、牽引モータ１１８は、第１のコンバータ１１０だけで駆動される。第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力量は、制御装置１０８から供給される第１の制御信号１４２に応じて調整することができる。その結果、牽引モータ１１８は、自動車１００の運動を維持するための比較的小さな牽引トルクを提供することになる。
【００３２】
さらに図３を参照すると、さらに第２の作動モードの下で、第２のスイッチモジュール１１６がオンになっているか又は閉じているので、第２のコンバータ１１２と補助モータ１２０との間に電力伝送路が確立する。補助モータ１２０は第２のコンバータ１１２だけで駆動される。補助モータ１２０に供給される第２の三相ＡＣ電力量は、制御装置１０８から供給される第２の制御信号１４４に応じて調整することができる。従って、第２の三相ＡＣ電力を変えることができ、補助モータ１２０は可変の補助駆動力を提供して特定の仕事を行うことができる。
【００３３】
図４は、本開示の他の例示的な実施形態による自動車１０５の概略図を示す。図４に示す自動車１０５の全体構成は、図１を参照して図示及び説明した自動車１００と実質的に同じである。従って、図１に示す要素と同じ要素は図４では同じ参照番号が付記される。
【００３４】
図４に示すように、エネルギソース１０２から直接、第１及び第２のコンバータ１１０、１１２に電力を供給する図１に示す自動車１００とは異なり、自動車１０５は、エネルギソース１０２から引き出された電力を間接的に自動車１０５の１つ又はそれ以上のコンバータに供給することができる。１つの実施形態において、自動車１０５は、入力が第１の電線路１０２及び第２の電線路１０４を介してエネルギソース１０２に接続され、出力が第１のコンバータ１１０及び第２のコンバータ１１２に接続される前段コンバータ１０３をさらに含む。１つの実施形態において、前段コンバータ１０３は、Ｄエネルギソース１０２から供給される第１のＤＣ電力を第２のＤＣ電力に変換するＣ／ＤＣコンバータ１０３である。第２のＤＣ電力は、第１のコンバータ１１０及び第２のコンバータ１１２の両方に供給される。
【００３５】
幾つかの実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、双方向の電力変換を行うように構成することもできる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、エネルギソース１０２を充電するために、第１のコンバータ１１０又は第２のコンバータ１１２から供給される第１のＤＣ電力を第２のＤＣ電力に変換するように構成することができる。
【００３６】
幾つかの実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、制御装置１０８から供給される制御信号１０７に応じて、第１及び第２のコンバータ１１０、１２に供給されるＤＣ電力、又はエネルギソース１０２に供給されるＤＣ電力を調整するように構成することができる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、エネルギソース１０２から受け取った第１のＤＣ電力のＤＣ電圧レベルよりも高いＤＣ電圧レベルを有する第２のＤＣ電力を供給するように構成することができる（つまり、ＤＣ電力の昇圧）。他の実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、第１のコンバータ１１０又は第２のコンバータ１１２から受け取った第１のＤＣ電力のＤＣ電圧レベルよりも低いＤＣ電圧レベルを有する第２のＤＣ電力を供給するように構成することができる（つまり、ＤＣ電力の降圧）。
【００３７】
図５は、本開示の他の例示的な実施形態による自動車２００の概略図を示す。図５に示す自動車２００の全体構成は、図１を参照して図示及び説明した自動車１００と実質的に同じである。従って、図１に示す要素と同じ要素は図５では同じ参照番号が付記される。
【００３８】
図１に示す自動車１００と対比して、図５に示す自動車２００の１つの相違点は、第１のコンバータ１１０及び第２のコンバータ１１２が、それぞれ第１のエネルギソース１０２及び第２のエネルギソース１５０に接続されている点である。詳細には、第１のコンバータ１１０は、第１及び第２の入力電線路１２２、１２４を経由して第１のエネルギソース１０２に電気接続する。幾つかの実施形態において、第１のＤＣリンク１０４は、第１のコンバータ１１０に供給される第１のＤＣ電力を一定電圧に維持するために、第１のエネルギソース１０２と第１のコンバータ１１０との間に接続される。幾つかの実施形態において、第１のコンバータ１１０は、第１のエネルギソース１０２から供給される第１のＤＣ電力を第１の出力電力に変換するように構成される。図示の実施形態において、第１の出力電力は三相ＡＣ電気モータを駆動するために供給される三相ＡＣ電力である。他の実施形態において、第１の出力電力は、それぞれ単相又は複相電気モータを駆動するために供給される単相又は複相電力とすることができる。幾つかの実施形態において、第１のコンバータ１１０は双方向コンバータを含むことができる。例えば、自動車２００が回生モードで作動している場合、第１のコンバータ１１０は、さらに牽引モータ１１８から供給される三相ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するよう構成することができる。ＤＣ電力は、第１のエネルギソース１０２を充電するために又は加熱等の任意の他の目的で使用することができる。
【００３９】
第２のコンバータ１１２は、第３又は第４の入力電線路１５２、１５４を経由して第２のエネルギソース１５０に電気接続する。幾つかの実施形態において、第２のＤＣリンク１６６は、第２のコンバータ１１２に供給される第２のＤＣ電力を一定電圧に維持するために、第２のエネルギソース１５０と第２のコンバータ１１２との間に接続することができる。幾つかの実施形態において、第２のコンバータ１１２は、第２のエネルギソース１５０から供給される第２のＤＣ電力を第２の出力電力に変換するよう構成される。図示の実施形態において、第２の出力電力は三相ＡＣ電気モータを駆動するために供給される三相ＡＣ電力である。他の実施形態において、第２の出力電力は、それぞれ単相又は複相電気モータを駆動するために供給される単相又は複相電力とすることができる。幾つかの実施形態において、第２のコンバータ１１２は双方向コンバータを含むことができる。例えば、自動車２００が回生モードで作動している場合、第２のコンバータ１１２は、さらに補助モータ１２０から供給される三相ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するよう構成することができる。ＤＣ電力は、エネルギソース１０２を充電するために又は加熱等の任意の他の目的で使用することができる。
【００４０】
さらに図５を参照すると、自動車２００の作動モードに応じて、第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力は、牽引モータ１１８だけに供給すること、又は第２のコンバータ１１２からの第２の出力電力と組み合わせて牽引モータ１１８に供給することができる。例えば、自動車２００が第１の作動モード（例えば、発進モード又は加速モード）で作動するよう指示される場合、第１のスイッチモジュール１１４は、制御装置１０８から供給される第１の切替え信号１３８に応答して、第２のコンバータ１１２と牽引モータ１１８との間の電気伝送路を確立するためにオンになること又は閉じることができる。第２のコンバータ１１２から供給される第２の出力電力は、電気伝送路を通じて伝達して第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力と組み合わせることができる。次に、組み合わされた電力は牽引モータ１１８に供給することができ、主駆動力（例えば、最大牽引トルク）を提供することができる。さらに第１の作動モードにおいて、第２のスイッチモジュール１１６は、制御装置１０８から供給される第２の切替え信号１４０に応答してオフにすること又は開放することができ、補助モータ１２０と第２のコンバータ１１２の接続を断つか、又は補助モータ１２０が作動停止するようになっている。
【００４１】
さらに図５を参照すると、自動車２００が第２の作動モード（例えば、耕地）で作動するよう指示される場合、第１のスイッチモジュール１１４は、制御装置１０８から供給される第１の切替え信号１３８に応答して、第２のコンバータ１１２と牽引モータ１１８との間の電気伝送路を解除するためにオフになること又は開放することができる。この場合、牽引モータ１１８だけが第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力を受け取り、自動車２００の運動を引き起こすために必要な主駆動力を提供する。第２の作動モードの下で、第２のスイッチモジュール１１６は、第２のコンバータ１１２と補助モータ１２０との間の電力伝送路を確立するためにオンにすること又は閉じることができる。次に、補助モータ１２０は、第２のコンバータ１１２から供給される第２の電力を受け取ることができ、耕地又は材料の持ち上げ等の特定の仕事を行うのに必要な補助駆動力を提供することができる。幾つかの実施形態において、第２の作動モードの下で、第２のスイッチモジュール１１６は、補助モータ１２０を異常状態から保護するためにオフにすること又は開放することができる。例えば、第２のスイッチモジュール１１６は、補助モータ１２０の過速度の運転状態が検出された場合に開放することができる。
【００４２】
図６は、本開示の他の例示的な実施形態による自動車３００の概略図を示す。図６に示す自動車３００の全体構成は、図１を参照して図示及び説明した自動車１００と実質的に同じである。従って、図１に示す要素と同じ要素は図６に示す自動車３００では同じ参照番号が付記される。
【００４３】
図１を参照して図示及び説明した自動車１００と同様に、自動車３００は、電気駆動システム１０６の複数のコンバータに電力を供給するために単一のエネルギソース１０２を利用する。詳細には、図６に示す実施形態において、電気駆動システム１０６は、少なくとも第１のコンバータ１１０、第２のコンバータ１１２、及び第３のコンバータ１５６を含む。第１、第２、及び第３のコンバータ１１０、１１２、１５６は第１の電線路１２２及び第２の電線路１２４を経由して共通のエネルギソース１０２に接続される。幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のキャパシタから構成されるＤＣリンク１０４は、エネルギソース１０２と３つのコンバータ１１０、１１２、１５６との間に電気接続することができる。ＤＣリンク１０４は、３つのコンバータ１１０、１１２、１５６の入力に一定電圧のＤＣ電力を供給するように機能する。
【００４４】
第１のコンバータ１１０は、単方向又は双方向の電力変換を行うよう構成することができる。１つの実施形態において、第１のコンバータ１１０は、エネルギソース１０２から供給される入力電力を第１の出力電力に変換するよう構成される。１つの実施形態において、入力電力はＤＣ電力であり、第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力は三相ＡＣ電力である。三相ＡＣ電力は、第１の電線路セット１２６、１２８、１３０を経由して第１の負荷又は牽引モータ１１８に供給される。他の実施形態において、第１の出力電力は、第１の電力で駆動される負荷の形式に応じて単相又は複相電力とすることができる。第１の出力電力は、単に負荷系統２０に供給すること、又は他のコンバータから供給される出力電力と組み合わせることができる。
【００４５】
特定の実施形態において、図６に示す第１のコンバータ１１０は、第１のコンバータ１１０が供給できる最大出力電力が、第１の負荷１１８（例えば、牽引モータ）が最大主駆動力を提供するために必要とする電力に満たないように特に設計されている。第１の負荷又は牽引モータ１１８が最大主駆動力を提供するように設計される場合、第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力は、１つ又はそれ以上の他の電力コンバータによって選択的に補うことができる。
【００４６】
また、第２のコンバータ１１２は、単方向又は双方向の電力変換を行うよう構成することができる。１つの実施形態において、第２のコンバータ１１２は、エネルギソース１０２から供給される入力電力を第２の出力電力に変換するよう構成される。１つの実施形態において、第２のコンバータ１１２から供給される第２の出力電力は三相ＡＣ電力であり、第２の出力電線路１３２、１３４、１３６を経由して第２の負荷又は補助モータ１２０に供給される。他の実施形態において、第２の出力電力は、第２の電力で駆動される負荷の形式に応じて単相又は複相電力とすることができる。第２の出力電力は、単に第２の負荷系統１２０（例えば、補助モータ）に供給すること、又は第２の負荷又は補助モータ１２０に供給する前に他のコンバータから供給される出力電力と組み合わせることができる。
【００４７】
実施形態において、図６に示す第２のコンバータ１１２は、第２のコンバータ１１２が供給できる最大出力電力が、補助モータ１２０が最大補助駆動力を提供するために必要とする電力に満たないように特に設計されている。第２の負荷又は補助モータ１２０が最大補助駆動力を提供するように設計される場合、第２のコンバータ１１２から供給される第２の電力は、１つ又はそれ以上の他のコンバータによって選択的に補うことができる。
【００４８】
第３のコンバータ１５６は、エネルギソース１０２から供給される入力電力を第３の出力電力に変換するよう構成される。第３の出力電力は、第１のスイッチモジュール１１４を経由して第１の負荷又は牽引モータ１１８に選択的に供給することができる。また、第３の出力電力は、第２のスイッチモジュール１７２を経由して第２の負荷又は補助モータ１２０に選択的に供給することができる。１つの実施形態において、第３のコンバータ１５６から供給される第３の出力電力は三相ＡＣ電力であり、第３の出力電線路セット１５８、１６２、１６４を経由して第１の負荷１１８又は第２の負荷１２０のいずれかに供給される。他の実施形態において、第３の出力電力は、第３の電力で駆動される負荷の形式に応じて単相又は複相電力とすることができる。更に、１つの実施形態において、第３のコンバータ１５６から供給される第３の出力電力は、制御装置１０８から供給される第３の制御信号１４５の少なくとも一部に基づいて調整することができる。
【００４９】
詳細には、図６に示すように、電気駆動システム１０６は、さらに第１のスイッチモジュール１１４及び第２のスイッチモジュール１７２を含むことができる。第１のスイッチモジュール１１４は、第１のコンバータ１１０及び第３のコンバータ１５６の各出力の間に電気接続される。第１のスイッチモジュール１１４は、第１の状態を取るよう切替わるように構成され、第１及び第３のコンバータ１１０、１５６からの組み合わされた出力電力を第１の負荷１１８に供給することができる。また、第１のスイッチモジュール１１４は、第２の状態を取るよう切替わるように構成され、第１の出力電力は、第１の負荷１１８にだけ供給することができる。第２のスイッチモジュール１７２は、第２のコンバータ１１２及び第３のコンバータ１５６の各出力の間に電気接続される。第２のスイッチモジュール１７２は、第１の状態を取るよう切替わるように構成され、第２及び第３のコンバータ１１２、１５６からの組み合わされた出力電力を第２の負荷１２０に供給することができる。また、第２のスイッチモジュール１７２は、第２の状態を取るよう切替わるように構成され、第２のコンバータ１１２から供給される第２の出力電力は、第２の負荷１２０にだけ供給することができる。
【００５０】
図７は、本開示の例示的な実施形態による自動車３００が第１の作動モードの下で作動している場合の図６に示す自動車３００の第１の構成を示す。幾つかの実施形態において、第１の作動モードは、第１の負荷又は牽引モータ１１８が大きな主駆動力を必要とし、第２の負荷又は補助モータ１２０が小さな補助駆動力を必要とする、牽引モードとすることができる。幾つかの実施形態において、第１のモード又は牽引モードでは、第１のコンバータ１１０は、第１の負荷又は牽引モータ１１８の電力要件を満たすことができない。この場合、第１のスイッチモジュール１１４をオンにして又は閉じて牽引モータ１１８と第３のコンバータ１５６との間の電力伝送路を確立する。第３のコンバータ１５６から供給される第３の出力電力は、電力伝送路を通じて伝達されて第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力と組み合わされる。組み合わされた電力は、第１の負荷又は牽引モータ１１８に供給されて、第１の負荷又は牽引モータ１１８に主駆動力を提供できる。
【００５１】
幾つかの実施形態において、組み合わされた電力量は変更することができ、牽引モータ１１８から提供される主駆動力が可変となる。組み合わされた電力の変更は、制御装置１０８から供給される第１の制御信号１４２に応答して第１の出力電力を調整すること、制御装置１０８から供給される第３の制御信号１４４に応答して第３の出力電力を調整すること、又はこれらを組み合わせることで実現することができる。
【００５２】
さらに第１の作動モードにおいて、第２のスイッチモジュール１７２をオフにするか又は開放して、第２のコンバータ１１２と、第２の負荷又は補助モータ１２０との間の電力伝送路を解除するようになっている。従って、第２の負荷又は補助モータ１２０は、第２のコンバータ１１２からの第２の出力電力だけを受け取り、対応した所定の補助駆動力を提供する。
【００５３】
図８は、本開示の例示的な実施形態による図６に示す自動車３００の第２の作動モードを示す。幾つかの実施形態において、第２の作動モードは補助モードとすることができ、このモードでは、第２の負荷又は補助モータ１２０は大きな補助駆動力を提供しようとするが、第１の負荷又は牽引モータ１１８は小さな主駆動力を提供しようとする。幾つかの実施形態において、第２のコンバータ１１２は、最大出力電力が、補助モータ１２０が最大補助駆動力を提供するために必要な電力に適合しないように設計することができる。この場合、第２のスイッチモジュール１７２はオンになるか又は閉じて、第３のコンバータ１５６と補助モータ１２０との間の電力伝送路を確立することができる。従って、第３のコンバータ１５６から供給される第３の出力電力は、電力伝送路を通じて伝達して、第２のコンバータ１１２から供給される第２の電力と組み合わせることができる。組み合わされた電力は補助モータ１２０に供給され、補助モータ１２０が相対的に大きな補助駆動力を提供することが可能になる。
【００５４】
さらに第２の作動モード又は補助モードにおいて、第１のスイッチモジュール１１４はオフになるか又は開いて、第３のコンバータ１５６と牽引モータ１１８との間の電力伝送路を解除するようになっている。従って、牽引モータ１１８は、第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力だけを受け取り、対応する相対的に小さな主駆動力を提供する。
【００５５】
図９は、本開示の例示的な実施形態による図６に示す自動車３００の第３の作動モードを示す。幾つかの実施形態において、第３の作動モードは独立した作動モードとすることができ、このモードでは、第１のコンバータ１１０は第１の負荷又は牽引モータ１１８に対して十分な電力を供給することができ、第２のコンバータ１１２は第２の負荷又は補助モータ１２０に対して十分な電力を供給することができる。この場合、第１のスイッチモジュール１１４は、第３のコンバータ１５６と、第１の負荷又は牽引モータ１１８との間の電力伝送路を解除するために、オフにすること又は開放することができる。第１の負荷又は牽引モータ１１８は、第１のコンバータ１１０から供給される第１の出力電力だけを受け取り、自動車３００の運動を引き起こすために必要な主駆動力を提供するようになっている。
【００５６】
さらに３の作動モードにおいて、第３のコンバータ１１２と、第２の負荷又は補助モータ１２０との間の電力伝送路を解除するために、第２のスイッチモジュール１７２をオフにするか又は開放する。従って、第２の負荷又は補助モータ１２０は、第２のコンバータ１１２から供給される第２の電力だけを受け取り、耕地及び材料の持ち上げ等の特定の作業を行うのに必要な補助駆動力を提供する。
【００５７】
図１０は、本開示の他の例示的な実施形態による自動車４００の概略図を示す。図１０に示す自動車４００の全体構成は、図６を参照して図示及び説明した自動車３００と実質的に同じである。従って、図６に示す要素と同じ要素は図１０に示す自動車４００では同じ参照番号が付記される。
【００５８】
図６に示す自動車３００に対する図１０に示す自動車４００の１つの相違点は、電気駆動システム１０６が少なくとも第１のエネルギソース１０２及び第２のエネルギソース１６８によって駆動されるよう構成される点である。詳細には、第１のエネルギソース１０２は、第１の入力電線路１２２及び第２の入力電線路１２４を経由して第１のコンバータ１１０に電気接続される。第１のコンバータ１１０は、第１のエネルギソース１０２から供給されるＤＣ電力を第１の三相ＡＣ電力に変換するよう構成される、ＤＣ−ＡＣコンバータ（インバータと呼ぶ場合もある）を含むことができる。第２のエネルギソース１６８は、第３の入力電線路１５２及び第４の入力電線路１５４を経由して第２のコンバータ１１２及び第３のコンバータ１５６の両方に電気接続する。第２のコンバータ１１２は、第２のエネルギソース１６８から供給される第２のＤＣ電力を第２の三相ＡＣ電力に変換するよう構成される、ＤＣ−ＡＣコンバータとすることができる。また、第３のコンバータ１５６は、第２のエネルギソース１６８から供給される第２のＤＣ電力を第３の三相ＡＣ電力に変換するよう構成されるＤＣ−ＡＣコンバータとすることができる。幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のキャパシタから構成される第２のＤＣリンク１６６は、第２のエネルギソース１６８、第２及び第３のコンバータ１１２、１５６の間に接続することができる。
【００５９】
さらに図１０を参照すると、電気駆動システム１０６は、さらに第１のスイッチモジュール１１４及び第２のスイッチモジュール１７２を含む。第１のスイッチモジュール１１４は、第１及び第３のコンバータ１１０、１５６の出力に電気接続される。第１のスイッチモジュール１１４は、電力伝送路を確立及び解除するためにオン及び／又はオフに切替わるように構成され、三相ＡＣ電力を第１の負荷又は牽引モータ１１８に選択的に供給できるようになっている。第２のスイッチモジュール１７２は、第２及び第３のコンバータ１１２、１５６の出力に電気接続される。第２のスイッチモジュール１１２は、電力伝送路を確立又は解除するためにオン及び／又はオフに切替わるように構成され、第３のコンバータ１５６から供給される第３の電力を第２の負荷又は補助モータ１２０に選択的に供給できるようになっている。
【００６０】
図６−８を参照して前述したのと同様に、第１及び第２のスイッチモジュール１１４、１７２は、自動車４００が異なる作動モードで作動できるようにオン及び／又はオフに切替わることができる。例えば、自動車４００が第１の作動モードで作動している場合、第１のスイッチモジュール１１４はオンになるか又は閉じ、第２のスイッチモジュール１７２はオフになるか又は開放する。この場合、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力及び第３のコンバータ１５６から供給される第３の三相ＡＣ電力は組み合わされる。組み合わされた三相電力は、第１の負荷又は牽引モータ１１８に供給され、牽引モータ１１８は、大きな駆動力（例えば、大きな牽引トルク）を提供することができる。第１の作動モードにおいて、第２の負荷又は補助モータ１２０は、第２のコンバータ１１２から供給される第２の三相ＡＣ電力だけで駆動されるの、補助モータ１２０は、耕地及び材料の持ち上げ等の特定の仕事を行うために必要な補助駆動力を提供することができる。
【００６１】
図１０に示す自動車４００が第２の作動モードで作動している場合、第１のスイッチモジュール１１４はオフであり、第２のスイッチモジュール１７２はオンである。この場合、第１の負荷又は牽引モータ１１８は、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力だけを受け取り、対応する駆動力の所定量を提供する。第２の負荷又は補助モータ１２０は、第２のコンバータ１１２から供給される第２の三相ＡＣ電力と、第３のコンバータ１５６から供給される第３の三相ＡＣ電力とを組み合わせた電力を受け取る。場合によっては、第２の負荷又は補助モータ１２０は、耕地及び材料の持ち上げ等の特定の仕事を行うための最大補助パワーを提供することができる。
【００６２】
図１０に示す自動車４００が第３の作動モードで作動している場合、第１及び第２のスイッチモジュール１１４、１７２は、オフになるか又は開放される。この場合、第１の負荷又は牽引モータ１１８は、第１のコンバータ１１０から供給される第１の三相ＡＣ電力だけを受け取り、対応する主駆動力の所定量を提供する。第２の負荷又は補助モータ１２０は、第２のコンバータ１１２から供給される第２の三相ＡＣ電力だけを受け取り、耕地及び材料の持ち上げ等の特定の仕事を行うために必要な補助駆動力を提供する。
【００６３】
図１１は、本開示の他の例示的な実施形態による自動車５００の概略図を示す。図１１に示す自動車５００の全体構成は、図６を参照して図示及び説明した自動車３００と実質的に同じである。従って、図６に示す要素と同じ要素は図１１に示す自動車５００では同じ参照番号が付記される。
【００６４】
図６に示す自動車３００に対する図１１に示す自動車５００の１つの相違点は、電気駆動システム１０６が少なくとも第１のエネルギソース１０２、第２のエネルギソース１６８、及び第３のエネルギソース１８２で駆動される点である。幾つかの実施形態において、第１、第２、及び第３のエネルギソース１０２、１６８、１８２は、同じ形式のエネルギ供給手段とすることができる。例えば、第１、第２、及び第３のエネルギソース１０２、１６８、１８２の全ては、電力を電気駆動システム１０６に供給するためのバッテリ又はバッテリパックを利用することができる。他の実施形態において、第１、第２、及び第３のエネルギソース１０２、１６８、１８２は、異なる形式のエネルギ供給手段とすることができる。例えば、第１及び第２のエネルギソース１０２、１６８は、バッテリ又はバッテリパックを利用して電力を供給することができ、第３のエネルギソース１８２は、ウルトラキャパシタを利用して電力を供給することができる。
【００６５】
第１のエネルギソース１０２は、第１の入力電線路１２２及び第２の入力電線路１２４を経由して第１のコンバータ１１０に電気接続される。幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のキャパシタから構成される第１のＤＣリンク１０４は、第１のエネルギソース１０２と第１のコンバータ１１０との間に電気接続される。第１のコンバータ１１０は、第１のエネルギソース１０２から供給される第１の入力電力（例えば、第１のＤＣ電力）を第１の出力電力（例えば、第１の三相ＡＣ電力）に変換するよう構成される。１つの実施形態において、第１の三相ＡＣ電力は、第１の電線路セット１２６、１２８、１３０を通じて第１の負荷又は牽引モータ１１８に伝達される。
【００６６】
第２のエネルギソース１６８は、第３の入力電線路１５２及び第４の入力電線路１５４を経由して第２のコンバータ１１２に電気接続される。幾つかの実施形態において、１つ又はそれ以上のキャパシタから構成される第２のＤＣリンク１６６は、第２のエネルギソース１６８と第２のコンバータ１１２との間に電気接続される。第２のコンバータ１１２は、２の入力電力（例えば、第２のＤＣ電力）を第２の出力電力（例えば、第２の三相ＡＣ電力）に変換するよう構成される。図１１に示すように、第２の三相ＡＣ電力は、第２の出力電線路セット１３２、１３４、１３６を通じて第２の負荷又は補助モータ１２０に伝達することができる。
【００６７】
第３のエネルギソース１８２は、第５の入力電線路１７４及び第６の入力電線路１７６を経由して第３のコンバータ１５６に電気接続される。幾つかの実施形態において、第３のＤＣリンク１７８は、第３のエネルギソース１８２と第３のコンバータ１５６との間に接続することができる。第３のコンバータ１５６は、コンバータ第３の入力電力（例えば、第３のＤＣ電力）を第３の出力電力（例えば、第３の三相ＡＣ電力）に変換するよう構成される。自動車５００の作動モードに応じて、第３の三相ＡＣ電力は、第１のスイッチモジュール１１４及び第２のスイッチモジュール１７２をそれぞれ作動させることで、牽引モータ１１８又は補助モータ１２０に選択的に伝達することができる。
【００６８】
詳細には、第１の作動モードにおいて、第１のスイッチモジュール１１４は、オンにするか又は閉じることができ、第３の三相ＡＣ電力を少なくとも第３の出力電線路セット１５８、１６２、１６４を経由して牽引モータ１１８に供給することができる。従って、牽引モータ１１８は、第１及び第３三相ＡＣ電力を組み合わせた電力による牽引トルク等の大きな駆動力を提供するように作動できる。一方で、第２のスイッチモジュール１７２は、オフにすること又は開放することができ、補助モータ１２０を第２のコンバータ１１２だけで駆動することができる。その結果、補助モータ１２０は、依然として特定の仕事を行う補助駆動力を提供するよう作動可能である。
【００６９】
第２の作動モードにおいて、第２のスイッチモジュール１７２は、オンにすること又は閉じることができ、第３の三相ＡＣ電力を少なくとも第３の出力電線路セット１５８、１６２、１６４を経由して補助モータ１２０に供給することができる。従って、補助モータ１２０は、耕地又は材料の持ち上げ等の特定の仕事を行うための大きな補助駆動力を提供するように作動できる。一方で、第１のスイッチモジュール１１４は、オフにすること又は開放することができ、牽引モータ１１８を第１のコンバータ１１０だけで駆動することができる。
【００７０】
第３の作動モードにおいて、第１及び第２のスイッチモジュール１１４、１７２の両方をオフにすること又は開放することができ、第３のコンバータ１５６は第３の三相ＡＣ電力の供給を停止する。この場合、牽引モータ１１８は第１のコンバータ１１０だけで駆動され、補助モータ１２０は第２のコンバータ１１２だけで駆動される。
【００７１】
好ましい実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ且つ本発明の要素を均等物で置き換えることができる点は理解されるであろう。更に、当業者であれば、様々な実施形態による種々の特徴部に互換性があるとは理解されるであろう。同様に、当業者であれば、本開示の原理に基づいて、開示された種々の方法ステップ及び特徴、並びにこの方法ステップ及び特徴に関する他の公知の均等物を組み合わせるか又は適合させて追加の組立体及び技術を構築することができる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本開示は、本開示を実施するよう企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示は請求項の範囲に属する全ての実施形態を含むことになるものとする。
【符号の説明】
【００７２】
１００  自動車
１０５  自動車
２００  自動車
３００  自動車
４００  自動車
５００  自動車
１０２  エネルギソース
１０４  ＤＣリンク
１０６  電気駆動システム
１０８  制御装置
１１０  第１のコンバータ
１１２  第２のコンバータ
１１４  第１のスイッチモジュール
１１６  第２のスイッチモジュール
１１１  第１のサブスイッチ
１１３  第２のサブスイッチ
１１５  第３のサブスイッチ
１１８  第１の負荷
１２０  第２の負荷
２０  負荷系統
１２２  第１の電線路
１２４  第２の電線路
１２６  第１の電線路
１２８  第２の電線路
１３０  第３の電線路
１３２  第４の電線路
１３４  第５の電線路
１３６  第６の電線路
１３８  第１の切替え信号
１４０  第２の切替え信号
１４２  第１の制御信号
１４４  第２の制御信号
１４６  入力信号
１０３  前段  コンバータ
１０７  制御信号
１５０  第２のエネルギソース
１５２  第３の入力電線路
１５４  第４の入力電線路
１６６  第２のＤＣリンク
１５６  第３のコンバータ
１５８  第３の出力電線路セット
１６２  第３の出力電線路セット
１６４  第３の出力電線路セット
１４５  第３の制御信号
１７２  第２のスイッチモジュール
１６８  第２のエネルギソース
１７４  第５の入力電線路
１７６  第６の入力電線路
１７８  第３のＤＣリンク
１８２  第３のエネルギソース
【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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