(57)【要約】  本発明は、電気機械と接続されている電力系における過電圧を阻止するためのシステムおよび方法に関する。簡単に説明すると、１つの実施形態による方法は、高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）バスにおける動作電圧を検出し、電力系の少なくとも１つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、検出された動作電圧が閾値電圧を上回り、且つコンポーネントが動作状態でない場合には、電力系の電力変換器に信号を伝送し、電気機械の複数の端子を一緒に短絡させることを特徴とする。
2009514499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械に電力を供給する電力系において、
前記電気機械がジェネレータモードにおいて動作している場合には該電気機械から受け取った交流電流（ＡＣ）電力を直流電流（ＤＣ）電力に変換する変換器と、
前記変換器からのＤＣ電力を受け取るようコンフィギュレートされている高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）バスと、
前記電力系を動作させる少なくとも１つのコンポーネントと、
前記コンポーネントの動作状態に対応する状態信号を受信するバックアップ電源を含み、該バックアップ電源は前記ＨＶＤＣバスの検出された動作電圧に対応する電圧信号を受信し、検出された前記動作電圧が閾値電圧よりも大きく、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合に信号を前記電力変換器に伝送することを特徴とする、電力系。
【請求項２】
前記電力変換器は前記信号に応答して、前記電気機械の複数の端子を一緒に短絡させる、請求項１記載の電力系。
【請求項３】
前記電力変換器は複数のトランジスタ装置を含み、前記バックアップ電源から前記電力変換器に伝送される前記信号により、前記電気機械の前記複数の端子が一緒に短絡されるように前記複数のトランジスタ装置８０２の動作状態がセットされる、請求項１記載の電力系。
【請求項４】
前記トランジスタ装置のゲートが制御され、前記電気機械の前記複数の端子が一緒に短絡される場合には、前記電力変換器への信号の伝送の際に、複数のトランジスタ装置への複数のゲート信号が伝送される、請求項１記載の電力系。
【請求項５】
前記コンポーネントは、前記電力変換器を制御するシステムコントローラを含む、請求項１記載の電力系。
【請求項６】
前記コンポーネントは、少なくとも１つのシステムコントローラに電力を供給するハウスキーピング電源を含み、前記システムコントローラは前記電力変換器の動作を制御する、請求項１記載の電力系。
【請求項７】
前記バックアップ電源により生成された電力は前記ハウスキーピング電源により生成された電力とは電気的に分離される、請求項６記載の電力系。
【請求項８】
前記電力変換器を制御するシステムコントローラと、
前記バックアップ電源にテストを行わせる、前記システムコントローラによって形成されたテスト信号を前記バックアップ電源に伝送する第１のコネクションと、
受信した前記テスト信号に応答して、前記バックアップ電源によって形成されたフィードバック信号を前記システムコントローラに伝送する第２のコネクションとをさらに含む、請求項１記載の電力系。
【請求項９】
前記システムコントローラはさらに、前記フィードバック信号に応答して保護ルーチンを実行する、請求項８記載の電力系。
【請求項１０】
前記保護ルーチンを実行する際に電力系の始動が阻止される、請求項９記載の電力系。
【請求項１１】
前記保護ルーチンを実行する際に前記電気機械の動作を通知する、請求項９記載の電力系。
【請求項１２】
受信した前記テスト信号に応答して、前記バックアップ電源を前記電力変換器から分離する出力インタフェースをさらに含む、請求項８記載の電力系。
【請求項１３】
前記テスト信号は電力系が存在する装置の起動に応答して形成される、請求項８記載の電力系。
【請求項１４】
前記テスト信号は電力系の動作中に発生するイベントに応答して形成される、請求項８記載の電力系。
【請求項１５】
受信した前記状態信号および受信した前記電圧信号を分析し、検出された前記動作電圧が閾値電圧よりも大きく、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合を検出し、前記電力変換器への信号形成する少なくとも１つのロジックが記憶されているメモリと、
前記ロジックを検索し実行するプロセッサとをさらに含む、請求項１記載の電力系。
【請求項１６】
電気機械に電力を供給する電力系において、
前記電気機械がジェネレータモードにおいて動作している場合には該電気機械から受け取った交流電流（ＡＣ）電力を直流電流（ＤＣ）電力に変換する変換器と、
前記変換器からのＤＣ電力を受け取るようコンフィギュレートされている高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）バスと、
前記電力系を動作させる少なくとも１つのコンポーネントと、
前記コンポーネントの動作状態に対応する状態信号を受信するバックアップ電源を含み、該バックアップ電源は前記コンポーネントが動作状態でない場合に信号を前記電力変換器に伝送することを特徴とする、電力系。
【請求項１７】
永久磁石電気機器に接続されている電力系における過電圧を阻止する方法において、
高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）バスにおける動作電圧を検出し、
前記電力系の少なくとも１つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、
検出された前記動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合には、前記電力系の電力変換器に信号を伝送し、
前記電気機械の複数の端子を一緒に短絡させることを特徴とする、電力系における過電圧を阻止する方法。
【請求項１８】
さらに、検出された前記動作電圧を前記閾値電圧と比較する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
さらに、テスト信号をバックアップ電源に伝送し、
前記バックアップ電源の動作をテストし、
伝送された前記テスト信号に応答するフィードバック信号を受信し、該フィードバック信号は前記テストのテスト結果に対応し、少なくとも前記バックアップ電源のテスト中には、前記電気機械の複数の端子の一緒の短絡を行わない、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
さらに、前記テスト信号をシステムコントローラから前記バックアップ電源に伝送し、
前記フィードバック信号を前記バックアップ電源から前記システムコントローラに伝送する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記電力系が存在する装置を起動させ、
該装置の起動に応答して前記テスト信号を伝送する、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記電力系の動作中に発生するイベントに応答して前記テスト信号を伝送する、請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める際に、ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項１７記載の方法。
【請求項２４】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める際に、システムコントローラが動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラが動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項１７記載の方法。
【請求項２５】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める際に、
システムコントローラが動作状態であるかを求め、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求め、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラまたは前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項１７記載の方法。
【請求項２６】
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回る場合、且つ前記システムコントローラおよび前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記トランジスタ装置のゲートが制御され、前記電気機械の前記複数の端子が一緒に短絡される場合には、前記電力変換器への信号の伝送の際に、複数のトランジスタ装置に複数のゲート信号を伝送する、請求項１７記載の方法。
【請求項２８】
電気機器に接続されている電力系における過電圧を阻止するシステムにおいて、
高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）バスにおける動作電圧を検出する手段と、
前記電力系の少なくとも１つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求める手段と、
検出された前記動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合には、前記電力系の電力変換器に信号を伝送する手段と、
前記信号が伝送されると、前記電気機械の複数の端子を一緒に短絡させる手段とを含むことを特徴とする、電力系における過電圧を阻止するシステム。
【請求項２９】
さらに、検出された前記動作電圧を前記閾値電圧と比較する手段を含む、請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める手段は、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める手段をさらに含み、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項２８記載のシステム。
【請求項３１】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める手段は、
システムコントローラが動作状態であるかを求める手段をさらに含み、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラが動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項２８記載のシステム。
【請求項３２】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める手段はさらに、
システムコントローラが動作状態であるかを求める手段と、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める手段とを含み、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラまたは前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項２８記載のシステム。
【請求項３３】
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回る場合、且つ前記システムコントローラおよび前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】
テスト信号をバックアップ電源に伝送する手段と、
前記バックアップ電源の動作をテストする手段と、
伝送された前記テスト信号に応答するフィードバック信号を受信する手段とをさらに含み、該フィードバック信号は前記テストのテスト結果に対応し、少なくとも前記バックアップ電源のテスト中には、前記電気機械の複数の端子の一緒の短絡は行われない、請求項２８記載のシステム。
【請求項３５】
前記テスト信号をシステムコントローラから前記バックアップ電源に伝送する手段と、
前記フィードバック信号を前記バックアップ電源から前記システムコントローラに伝送する手段とをさらに含む、請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】
前記電力系が存在する装置を起動させる手段と、
該装置の起動に応答して前記テスト信号を伝送する手段とをさらに含む、請求項３４記載のシステム。
【請求項３７】
前記電力系の動作中に発生するイベントに応答して前記テスト信号を伝送する手段をさらに含む、請求項３４記載のシステム。
【請求項３８】
高電圧直流電流バスにおける動作電圧を検出し、
電力系の少なくとも１つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、
検出された前記動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ前記コンポーネントが動作状態でない場合には、前記電力系の電力変換器に信号を伝送し、電気機械の複数の端子を一緒に短絡させることにより、該電気機器に接続されている前記電力系における過電圧を阻止する、プロセッサに対する命令が記憶されていることを特徴とする、プロセッサ読み出し可能媒体。
【請求項３９】
さらに、検出された前記動作電圧を前記閾値電圧と比較させる命令を含む、請求項３８記載の媒体。
【請求項４０】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令は、ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する命令をさらに含む、請求項３８記載の媒体。
【請求項４１】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令は、システムコントローラが動作状態であるかを求め、検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラが動作状態でない場合には、前記信号を前記電力変換器に伝送する命令をさらに含む、請求項３８記載の媒体。
【請求項４２】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令はさらに、
システムコントローラが動作状態であるかを求める命令と、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める命令とを含み、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラまたは前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項３８記載の媒体。
【請求項４３】
前記コンポーネントが動作状態であるかを求める命令はさらに、
システムコントローラが動作状態であるかを求める命令と、
ハウスキーピング電源が動作状態であるかを求める命令とを含み、
検出された前記動作電圧が前記閾値電圧を上回り、且つ前記システムコントローラおよび前記ハウスキーピング電源が動作状態でない場合には、前記信号が前記電力変換器に伝送される、請求項３８記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
技術分野
本発明は概して電気的な電力系に関し、より詳細にはＤＣ電力バスシステムにおける過電圧の制御に適した電力系アーキテクチャに関する。
【０００２】
関連技術の説明
交流電流（ＡＣ）電気機械は双方向電力変換器装置を介して直流電流（ＤＣ）系に接続することができる。ＡＣ電気機械がモータとして動作している場合には、変換器はＤＣ電力源から受け取ったＤＣ電力をＡＣ電力に変換することによりＡＣ電気機械に電力を提供する。このＡＣ電力はＡＣ電気機械に供給される。さらには、変換器はＡＣ電気機械の種々の動作態様、例えば速度および／またはトルクを制御することができる。
【０００３】
択一的に、ＡＣ電気機械はトルクが機械シャフトに供給される場合にはジェネレータとして動作することができる。例えば、ＡＣ電気機械駆動型の自動車が制動されている場合、慣性により走行している場合、または下り坂を走行している場合には、変換器がＡＣ電気機械によって生成されたＡＣ電力をＤＣ電力に整流することによりＤＣ電力源にＤＣ電力を提供する。この動作モードは、生成された電力が車両の電力系に戻され蓄積されるので、しばしば回生モードと称される。
【０００４】
双方向電力変換器のＤＣ側を高電圧（ＨＶ）ＤＣバスに接続することができる。ＤＣ電力源も含めた他のコンポーネントも典型的にＨＶＤＣバスに接続される。ＤＣ電力源および他のコンポーネントはＨＶＤＣバスにおける最大ＤＣ電圧以下で動作するよう設計されている。ＨＶＤＣバスにおけるＤＣ電圧が最大ＤＣ電圧を上回る場合（以下では「過電圧」状態と称する）には、ＤＣ電力源および／または他のコンポーネントが損傷する恐れがある。
【０００５】
システムコントローラは典型的に、ＨＶＤＣバスにおける電圧が調整（制御）されるように電力変換器の動作を制御するために使用される。システムコントローラの機能のうちの１つは、ＡＣ電気機械がジェネレータモードで動作している場合にＨＶＤＣバスにおける過電圧状態を阻止することである。
【０００６】
システムコントローラは電源を必要とする。電力がシステムコントローラに供給されない場合、システムコントローラは動作不能になるので、電力変換器を介してＨＶＤＣバスにおける電圧を適切に調整することはできない。つまり、幾つかの動作条件下では、ＨＶＤＣバスに不所望な過電圧が生じる可能性がある。
【０００７】
発明の概要
電気機械に接続される電力系における過電圧を阻止するためのシステムおよび方法を説明する。簡潔に説明すると、１つの態様においてある実施形態は、高電圧直流電流バスにおける動作電圧を検出し、電力系の少なくとも１つのコンポーネントが動作状態であるか否かを求め、検出された動作電圧が閾値電圧を上回り、且つコンポーネントが動作状態でない場合には、電力系の電力変換器に信号を伝送し、電気機械の複数の端子を一緒に短絡させる方法に要約することができる。
【０００８】
別の態様において実施形態は、電気機械がジェネレータモードにおいて動作している場合には電気機械から受け取った交流電流（ＡＣ）電力を直流電流（ＤＣ）電力に変換する変換器と、変換器からのＤＣ電力を受け取るようコンフィギュレートされている高電圧直流電流バスと、電力系を動作させる少なくとも１つのコンポーネントと、コンポーネントの動作状態に対応する状態信号を受信するバックアップ電源を含んでいる、電気機械に電力を供給する電力系に要約され、バックアップ電源はＨＶＤＣバスの検出された動作電圧に対応する電圧信号を受信し、また検出された動作電圧が閾値電圧よりも大きく、且つコンポーネントが動作状態でない場合に信号を電力変換器に伝送し、バックアップ電源は信号に応答して電気機械の複数の端子を一緒に短絡させるよう動作する。
【０００９】
図面の簡単な説明
図面において同一の参照番号は同様の構成素子または同様に作用する構成素子を表す。構成素子の大きさおよび相対的な位置は図面において縮尺通りには示されていない。例えば、種々の構成素子の形状および角度は縮尺通りではなく、これらの構成素子のうちの幾つかは任意の大きさに拡大されて示されており、図面が見易くなるよう配置されている。さらには、図示されている構成素子の特定の形状は、特定の構成素子の実際の形状に関する何らかの情報を提供することを意図したものではなく、単に図面における認識を容易にするために選択された形状に過ぎない。
【００１０】
図１は、１つの実施形態による、略示された電気機械および電力系のブロック図である。
【００１１】
図２は、バックアップ電源の実施例をより詳細に示したブロック図である。
【００１２】
図３は、ヒステリシスコンパレータの実施例をより詳細に示したブロック図である。
【００１３】
図４は、上側の閾値および下側の閾値を使用する、図３のヒステリシスコンパレータの動作を示した電圧図である。
【００１４】
図５は、図２に示したバックアップ電源の２つの制御スイッチおよび線形調整器を示したブロック図である。
【００１５】
図６は、図２に示したバックアップ電源の例示的なプッシュプル変換器を示したブロック図である。
【００１６】
図７は、バックアップ電源とトランジスタゲートとの間の４つのインタフェース回路の内の１つを示すブロック図である。
【００１７】
図８は、電力変換器内に存在するトランジスタ装置のブロック図を示す。
【００１８】
図９は、バックアップ電源の実施形態に基づくプロセッサの簡略化されたブロック図である。
【００１９】
図１０は、電気機械に接続された図１のＤＣ電力系における過電圧を阻止するためのプロセスの実施形態を示したフローチャートである。
【００２０】
図１１は、バックアップ電源の実施形態が実施されている装置のブロック図である。
【００２１】
発明の詳細な説明
図１は、電気機械１０２および電力系１０４のブロック図である。電力系１０４は交流電流（ＡＣ）バス１０６を介して交流（ＡＣ）電力を電気機械１０２に供給することができる。ある実施例においては、電気機械１０２が永久磁石（ＰＭ）電気機械である。
【００２２】
電力系１０４は、図示していない他のコンポーネント間において、双方向の電力変換器１０８、主電源１１０、ＨＶＤＣバス１１２、システムコントローラ１１４、ハウスキーピング電源（ＨＫＰＳ）１１６、バッテリ１１８およびバックアップ電源１２０を含む。以下ではシステムの実施形態をより詳細に説明する。
【００２３】
電力変換器１０８のＤＣ側および主電源１１０は高電圧直流電流（ＨＶＤＣ）バス１１２に接続されている。電気機械１０２はＡＣバス１０６を介して電力変換器１０８のＡＣ側に接続されている。
【００２４】
電気機械１０２がモータとして動作している場合には、電力変換器１０８は主電源１１０から受け取った直流（ＤＣ）電力をＡＣ電力に変換することにより電気機械１０２に電力を供給する。
【００２５】
択一的に、電気機械１０２がジェネレータとして動作している場合には、電力変換器１０８は電気機械１０２により生成されたＡＣ電力をＤＣ電力に整流することにより主電源１１０にＤＣ電力を供給する。
【００２６】
例えば、電気機械１０２が自動車を動作させているならば、車両が制動されているか、慣性により走行しているか、下り坂を走行している場合には電気機械１０２はジェネレータモードで動作することができる。通常の動作状態中には、電力変換器１０８をＨＶＤＣバス１１２における動作電圧を調整、制御および／または制限するために起動させることができる。
【００２７】
上述したように、最大ＨＶＤＣ電圧を上回らないようにＨＶＤＣバス１１２の電圧は調整される。動作ＤＣ電圧が最大ＨＶＤＣ電圧を上回ると、上述した１つまたは複数のコンポーネントが損傷する可能性がある。
【００２８】
通常の動作状態中にはシステムコントローラ１１４は、電力変換器１０８内に存在するコンポーネントがＨＶＤＣバス１１２上のＤＣ動作電圧を調整し、電力変換器へのＤＣ動作電圧を制御するように動作するようコネクション部１２２を介して制御信号を供給する。電力はＨＫＰＳ１１６によってコネクション１２４を介してシステムコントローラ１１４に供給される。ＨＫＰＳ１１６は典型的には主電源１１０からコネクション１２６を介して電力を受け取り、受け取った電力をシステムコントローラ１１４の動作に適した電圧および／または電流に変圧および／または変換する。電力が主電源１１０から供給されない場合には、コネクション１２８を介してシステムコントローラ１１４にバックアップ電源の電力を供給するためにバッテリ１１８を使用することができる。付加的には、始動時にＨＫＰＳ１１６はコネクション１２８を介してバッテリ１１８から電力を受け取り、受け取った電力をシステムコントローラ１１４の動作に適した電圧および／または電流に変圧および／または変換することができる。一度主電源１１０が完全に動作できる態になると、ＨＫＰＳ１１６は電力をバッテリ１１８からではなく主電源１１０から受け取ることができる。
【００２９】
上述のＤＣ電力系１０４の信頼性が問題になる可能性がある。例えば、ＤＣ電力系１０４は、モータの信頼性が非常に高いことが所望される機械を作動させる電気機械１０２に給電することができる。したがって、ＨＫＰＳ１１６が動作不能になると、ＨＶＤＣバス１１２におけるＤＣ電圧が最大ＨＶＤＣ電圧を上回る場合には、バックアップ電源１２０の種々の実施形態がＨＶＤＣバス１１２におけるＤＣ電圧を制限するよう動作する。
【００３０】
バックアップ電源１２０の実施形態は通常の動作状態中は停止される。この停止されたモードを「スリープ」モードと称する。ＨＶＤＣバス１１２の電圧が少なくとも最大ＨＶＤＣ電圧を下回っている限りにおいて、もしくは少なくともＨＶＤＣ電圧閾値以下である限りにおいて、バックアップ電源１２０の実施形態はスリープモードにとどまる。ＨＶＤＣ電圧閾値は、少なくとも選択されたマージンだけ最大ＨＶＤＣ電圧以下である値に選択される（幾つかの実施形態においてはＨＶＤＣ電圧閾値を最大ＨＶＤＣ電圧に等しく規定することができる）。
【００３１】
上述したように、幾つかの動作状態中にはＨＶＤＣバス１１２における動作電圧がＨＶＤＣ電圧閾値を上回る可能性がある。例えば、ＨＫＰＳ１１６が動作不能になり、且つ電気機械１０２がジェネレータモードで動作している場合には、ＨＶＤＣ１１２における動作電圧が不所望に増大し、制御不能になる可能性がある。そのような動作状態においては、以下において説明するように、ＨＶＤＣバス１１２における動作電圧がＨＶＤＣ電圧閾値を越えて上昇するとバックアップ電源１２０を起動させることができる。
【００３２】
バックアップ電源１２０の実施形態はコネクション１３０を介してＨＶＤＣバス１１２の電圧を監視する。便宜上「ＨＶ＿ｄｃ」と記す状態信号、または他の状態信号がコネクション１３０を介して主電源１１０から供給される。ＨＶ＿ｄｃはＨＶＤＣバス１１２の動作電圧に対応する。別の実施形態においてバックアップ電源１２０は、ＨＶＤＣバス１１２の動作電圧を直接的に監視するようコンフィギュレートされているコンポーネントを含む。さらに別の実施形態においては、別の装置がＨＶ＿ｄｃ信号をバックアップ電源１２０に供給することができる。択一的な実施形態においては、状態信号ＨＶ＿ｄｃがＨＶＤＣバス１１２の動作電圧はＨＶＤＣ電圧閾値（または実施形態に応じて、上側ＨＶＤＣ電圧閾値および下側ＨＶＤＣ電圧閾値によって規定されるＨＶＤＣ電圧閾値範囲）を上回っているか下回っているかに対応する。すなわち、ＨＶＤＣバス１１２の電圧がＨＶＤＣ電圧閾値と比較され、ＨＶＤＣバス１１２の電圧がＨＶＤＣ電圧閾値よりも大きいか小さいか（および／または等しいか）が示される。
【００３３】
バックアップ電源１２０の幾つかの実施形態は、バックアップ電源１２０のオペラビリティをテストする手段および／またはバックアップ電源１２０の状態をシステムコントローラ１４０に示す手段を有する。例えば、システムコントローラ１１４は周期的に（例えばシステム起動時に）、バックアップ電源１２０の動作状態をテストするために、例えば「ＳＣ＿Ｔｅｓｔ」と表す適切な信号をコネクション１３４を介して送信する。バックアップ電源１２０は自己診断を実施し、例えば「ＢＰ＿ＦＢ」と表される適切なフィードバック信号をシステムコントローラ１１４に送信することによってシステムコントローラ１１４に応答する。種々の実施形態において、信号ＢＰ＿ＦＢを特定の通信スキーマおよび／または使用される信号フォーマットに依存して、コネクション１３５、コネクション１３４または他の適切なコネクションを介して伝送することができる。バックアップ電源１２０が動作状態でなく、ＳＣ＿Ｔｅｓｔ信号に適切に応答しない場合には、システムコントローラ１１４は適切な調整アクションおよび／または予防アクション（例えば、車両の始動を許可しない、および／または、ドライバに警告する）を行うための保護ルーチンを実行することができる。１つの例示的なシナリオにおいては、ＨＫＰＳ１１６が入力電力をシステムコントローラ１１４に供給できない場合、システムコントローラ１１４が動作不能になる可能性がある。例えば、ＨＫＰＳ１１６は（主電源１１０および／またはバッテリ１１８からの）電力が不足することによって、または内部コンポーネントのエラーによって動作不能になる可能性がある。このシナリオにおいては、ＨＰＫＳ１１６の動作状態を示している、例えば「ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ」と表される適切な状態信号または同様の信号がコネクション１３２を介して供給される。したがって、システムＨＫＰＳ１１６が故障すると、バックアップ電源１２０によって故障した状態が検出される。
【００３４】
別のシナリオにおいては、例えばシステムコントローラ１１４のコンポーネントが故障したような場合にはシステムコントローラ１１４自体が動作不能になる可能性がある。この場合、システムコントローラ１１４の動作状態を表す適切な状態信号または同様の信号がシステムコントローラ１１４から供給される。したがって、システムコントローラ１１４が故障すると、バックアップ電源１２０によって故障した状態が検出される。
【００３５】
バックアップ電源１２０の上述の実施形態はＨＫＰＳ１１６の動作状態を検出する。例として、ＨＫＰＳ１１６の動作状態を監視する実施形態を上記において説明した。関心のある他の装置および／またはそれらのコンポーネントの動作状態をバックアップ電源１２０の択一的な実施形態によって監視することができる。
【００３６】
ＨＫＰＳ１１６または監視される他の装置および／またはそのコンポーネントが動作不能になったことが検出されると、バックアップ電源１２０はコネクション１３６を介して電力変換器１０８内のコンポーネントに信号を供給し、電気機械１０２の端子が電気的に短絡される。電気機械１０２の端子を電気的に短絡させる少なくとも１つの効果はＨＶＤＣバス１１２の電圧を低下させることである。
【００３７】
電力変換器１０８は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、酸化金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のような複数のトランジスタ装置８０２（図８を参照されたい）および関連する逆並列ダイオードを含むが、これらに制限されるものではない。そのようなトランジスタ装置８０２を「電力半導体デバイス」とも称する。したがってコネクション１３６における信号は、電気機械１０２の端子が電気的に短絡され、これによりＨＶＤＣバス１１２の動作電圧が低減されるように電力変換器１０８内のトランジスタを作動させるようコンフィギュレートされている。１つの実施形態においては、トランジスタ装置８０２のゲートが制御されると、電気機械の複数の端子が一緒に短絡されるように、少なくとも１つのゲート信号が形成され、および／または、コネクション１３６を介して複数のトランジスタ装置に伝送される。特定の実施形態を以下においてより詳細に説明する。
【００３８】
以下では、図２から図７に示されている、選択された実施例を詳細に説明する。以下説明する実施例は、上述のバックアップ電源１２０（図１を参照されたい）の選択された実施形態を使用する、例示的なＤＣ電力系１０４の動作の種々の原理を表すものである。以下説明するシステム、装置および／またはコンポーネントは代替的なシステム、装置および／またはコンポーネントを使用して実現しても良い。その種のシステム、装置および／またはコンポーネントは同様の動作および／または機能を有することができる。択一的に、その種のシステム、装置および／またはコンポーネントを、図２から図７に示されているものとは異なるようにコンフィギュレートすることができる。さらに、異なる動作および／または機能を有している（ここでは説明しない、または簡潔のために図２から図７には示されていない）他のシステム、装置および／またはコンポーネントを使用してもよい。
【００３９】
図２は、バックアップ電源１２０の選択された実施例をより詳細に示したブロック図である。バックアップ電源１２０に対する２つの入力１３２および１３４はそれぞれＨＫＰＳ１１６（ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ入力）およびシステムコントローラ１１４（ＳＣ＿Ｔｅｓｔ）に由来する。バックアップ電源１２０の出力１３６は、電力変換器１０８（図１および図８を参照されたい）内に存在するトランジスタ装置８０２（図８を参照されたい）のゲートに送信される。択一的な実施形態においては、コネクション１３５（ＢＰ＿ＦＰ）を介してシステムコントローラ１１４（図１を参照されたい）へのフィードバックが供給される。
【００４０】
バックアップ電源１２０を条件に応じて、上述の入力１３２，１３４のいずれかによって作動させることができる。この条件は、ＨＶ＿ｄｃ信号に対応するＨＶＤＣバス１１２（図１を参照されたい）の動作電圧が少なくとも閾値電圧を上回っていなければならいということである。この実施例においては、電圧閾値は３００Ｖｄｃに設定されている。ＤＣ電源およびＨＶＤＣバス１１２において予定される動作電圧範囲の設計要件に基づいたあらゆる適切な電圧閾値を選択することができる。
【００４１】
種々の動作状態において、バックアップ電源１２０をコネクション１３４における適切な信号（ＳＣ＿Ｔｅｓｔ）によって作動させることができる。そのような動作状態は、電気機械１０２の端子を電気的に短絡させることなく、バックアップ電源１２０の動作信頼性を検査するために使用することができる種々のテストを含むが、本願はこれに制限されるものではない。つまり、バックアップ電源がテストされる場合（ＳＣ＿Ｔｅｓｔ信号が存在する）、（ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ信号およびＨＶ＿ｄｃバス信号が同時に存在しない限りにおいて。下記の表１を参照されたい）端子の短絡を生じさせる上述の信号は電力変換器１０８に伝送されない。
【００４２】
したがって、出力インタフェース２１６内に存在するスイッチ１１０４（図１１を参照されたい）は、バックアップ電源１２０が電力変換器１０８に接続されないように操作される。テストがコネクション１３４におけるＳＣ＿Ｔｅｓｔ信号に応答して行われる場合には、テスト結果に対応するフィードバック信号（ＢＰ＿ＦＢ）がコネクション１３５を介してシステムコントローラ１１４に伝送される。
【００４３】
例えば、システムコントローラ１１４はコネクション１３４を介してＳＣ＿Ｔｅｓｔ信号をバックアップ電源１２０に伝送することができるが、本願はこれに制限されるものではない。バックアップ電源１２０の出力が適切である場合（それ以外の場合には、種々の実施形態においては出力インタフェース２１６におけるスイッチ１１０４が開かれることなく、バックアップ電源１２０の出力がコネクション１３６に伝送される）、適切なフィードバック信号（ＢＰ＿ＦＰ）を形成することができ、またコネクション１３５を介してシステムコントローラ１１４に伝送される。システムコントローラ１１４はバックアップ電源の動作信頼性を評価するためにフィードバック信号を分析する。多数のタイプのテスト、またその対応するフィードバック信号が存在し、これらはバックアップ電源１２０および／またはその内部に存在するコンポーネントにおいて実施することができ、またそのようなテストおよびフィードバック信号は都合良く説明するには数が多すぎる。その種の全てのテストおよびフィードバック信号は本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【００４４】
テストは種々の状態に依存して開始される。例えば、電力系１０４の起動中にバックアップ電源１２０のテストを開始することが望ましい。幾つかの実施形態においては、バックアップ電源１２０のテストを周期的に実施することが望ましい。したがって、タイマ１３８または同様のものをシステムコントローラ１１４に接続することができるか、システムコントローラ１１４内に設けることができ、これによりタイマ１３８はテストを周期的に開始するために信号または同様のものを周期的に形成することができる。バックアップ電源１２０のテストを開始することが望ましい他の例示的な状況を以下において説明する。
【００４５】
２つの入力１３２および１３４（ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔおよびＳＣ＿Ｔｅｓｔ）およびＨＶ＿ｄｃバス（検出された動作電圧は３００Ｖｄｃ電圧閾値を上回る）に関する論理的なレベルはアクティブローとし、またフィードバックおよび出力はアクティブハイであるとする。表１は１つの実施例に関する入力／出力の真理表である。
【表１】
2009514499.tif 000003
【００４６】
表１は、ＨＶＤＣバス１１２の動作電圧が３００Ｖｄｃを下回る場合（論理的に１）、バックアップ電源１２０は起動されないことを示す（最初の４つの状態）。したがって、他の入力の状態を問わず、バックアップ電源１２０からの出力またはフィードバック信号はない。ＨＶＤＣバス１１２の動作電圧が３００Ｖｄｃを上回る場合（論理的に０）、いずれかの入力または両方の入力がアクティブローであれば（論理的に０）コネクション１３５におけるフィードバック信号が形成される。ＨＶＤＣバス１１２の動作電圧が３００Ｖｄｃを上回る場合（論理的に０）、ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ入力がアクティブローであれば（論理的に０）コネクション１３６における出力信号が形成される。例えば、ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ入力信号がアクティブローであり（論理的に０）且つＨＶＤＣバス１１２の動作電圧が３００Ｖｄｃを上回る場合（論理的に０）には、バックアップ電源１２０からの出力信号が形成される。
【００４７】
バックアップ電源１２０は少なくとも以下の機能ブロックを含む。入力論理ゲートおよびアイソレーション２０２、ヒステリシスコンパレータ２０４、分圧器および電圧調整器２０６、線形調整器２０８、第１の制御スイッチ２１０、第２のスイッチ２１２，プッシュプル変換器２１４（ｄｃ／ｄｃコンバータとも称する）および出力インタフェース２１６。以下ではこれらのコンポーネントの動作を選択された実施例に関して詳細に説明する。
【００４８】
入力論理ゲートおよびアイソレーション２０２ブロックは論理ＡＮＤゲートを介して２つの入力信号（ＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ入力およびＳＣ＿Ｔｅｓｔ）を受け取り、光アイソレータ（図示せず）を通過させる。２つの入力１３２，１３４のいずれかがアクティブローである場合には、出力２１８が論理的にロー状態である（イネーブル）。両方の入力１３２，１３４がインアクティブである場合には、出力２１８は高インピーダンス状態になる（ディスエーブル状態）。
【００４９】
図３は、ヒステリシスコンパレータ２０４の考えられる１つの実施形態を示すブロック図である。ヒステリシスコンパレータ２０４ブロックはヒステリシス電圧コンパレータである。ヒステリシスコンパレータ２０４に対する入力は分圧器および電圧調整器２０６に由来する。入力２２０は入力論理ゲートおよびアイソレーション２０２のブロック（イネーブル／ディスエーブル回路；図示せず）の出力２１８によって制御される（イネーブル／ディスエーブル）。例示的なヒステリシスコンパレータ２０４は入力論理ゲート３００、５ボルト（５Ｖ）の基準電圧へのコネクション３０２および５つの抵抗（Ｒ１〜Ｒ５）を有する。入力論理ゲートおよびアイソレーション２０２（図１を参照されたい）の２つの入力１３２，１３４の一方または両方がアクティブである場合には、ヒステリシスコンパレータ２０４への入力２２０はイネーブルになる（イネーブル／ディスエーブル回路；図示せず）。
【００５０】
図４は、上側閾値電圧および下側閾値電圧を使用するヒステリシスコンパレータ２０４（図３を参照されたい）の動作を説明するための電圧図４００である。ヒステリシスコンパレータ２０４の出力２２２はＨＶＤＣバス１１２の電圧を測定することにより求められる。ＨＶＤＣバス１１２の電圧が上側閾値（ＶTH）を上回る場合には、ヒステリシスコンパレータ２０４の出力２２２はハイになる。ＨＶＤＣバス１１２の電圧が下側閾値（ＶTL）を下回る場合には、ヒステリシスコンパレータ２０４の出力２２２はローになる。図３の例示的なコンパレータにおいては、上側閾値および下側閾値が次式により定義される。
【数１】
2009514499.tif 000004
【００５１】
この実施例では以下のパラメータが適用される。ＶTH＝２．９８１ＶおよびＶTL＝２．４８１Ｖに設定し、２０ｋのＲ３を選択すると、Ｒ４は２００ｋになり、８４．５ｋのＲ２を選択するとＲ１は１００ｋになる。図３におけるＲ５は１０ｋ（Ｒ４＞＞Ｒ５）に設定され、外部プルアップとして使用される。ＶCCは給電電圧である。上記の式（１）および（２）中のＶTHおよびＶTLはＨＶＤＣバス１１２閾値（下記を参照されたい）のスケーリングされた形である。
【００５２】
ヒステリシスコンパレータ２０４の入力２２０はＨＶＤＣバス１１２を介して接続されている分圧器および電圧調整器２０６に由来する。この実施例においては、分圧器のスケーリングファクタは０．９９％である。２．４８１Ｖの下側閾値においては、対応するｄｃバスは２５１Ｖである。２．９８１Ｖの上側閾値においては、対応するｄｃバスは３０１Ｖである。５Ｖの基準電圧が抵抗および電圧調整器を備えたＨＶＤＣバスからタップされる。入力論理ゲートおよびアイソレーション２０２、ヒステリシスコンパレータ２０４および制御スイッチ２１０ブロックには５Ｖが給電される。
【００５３】
図５は、図２に示されている、２つの制御スイッチ２１０，２１２および線形調整器２０８を説明するためのブロック図である。一方のスイッチＱ１はＨＶＤＣバスに線形調整器２０８（図２を参照されたい）を接続するため、またＨＶＤＣバスを線形調整器２０８から切断するために使用される。他方のスイッチＱ２はプッシュプル変換器２１４に線形調整器２０８を接続するため、またプッシュプル変換器２１４を線形調整器２０８から切断するために使用される。制御スイッチの入力２２２はヒステリシスコンパレータ２０４の出力に由来する。ヒステリシスコンパレータ２０４がＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔおよびＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力のうちの一方または両方によりイネーブルにされ、且つヒステリシスコンパレータ２０４入力が上側閾値（３００ＶＤＣバスと等価）を上回る場合には、その出力２２２はハイになる。図２および図５はヒステリシスコンパレータ２０４からのハイ出力がスイッチＱ１およびＱ２をオンにすることを示す。
【００５４】
さらに図５はＨＶＤＣバス電圧が、ツェナーダイオードＺ１を備えた線形調整器２０８によって１５Ｖに調整されることを示す。制御スイッチ２１０，２１２がオンされない場合には、ストレージキャパシタＣ１はバイパス抵抗Ｒ１０を介して、調整された電圧１５Ｖに充電される。電流制限抵抗Ｒ７およびＲ８は、２５０ＶのＤＣバスにおいてプッシュプル変換器２１４が少なくとも２０ｍＡを受け取ることができるように選択されている。２０ｍＡはこの実施例に関してプッシュプル変換器２１４から要求される入力電流である。
【００５５】
図６は、例示的なプッシュプル変換器２１４を説明するためのブロック図である。例示的なプッシュプル変換器２１４は線形調整器２０８からの１５Ｖｄｃ（参照番号２２６）を２００ｋＨｚのスイッチング周波数を有する１５Ｖａｃ出力６１０に変換する。プッシュプル変換器２１４はパルストランス６０２、２つのスイッチング装置Ｑ３およびＱ４、２つの比較器６０４および６０６、基準電圧部６１２（種々の実施形態における分圧器（図示せず）により１５Ｖｄｃ（参照番号２２６）から導出される）および三角波生成器６０８から構成されている。１５Ｖｄｃコネクション２２６の用途に基づき、三角波生成器６０８の出力がコネクション６１２における基準電圧と比較される。比較器６０４および６０６の出力の極性は常に反対である。２つのスイッチ装置Ｑ３およびＱ４のゲートにおける逆の極性により、スイッチ装置Ｑ３およびＱ４のうちの一方はいつでもオンになる。
【００５６】
三角波生成器６０８は電圧比較器およびＲＣ充電／放電回路（図示せず）から構成されている。トランス巻線の基準点は、入巻線が出巻線により生成されたトランス芯内の磁界を自動的にリセットするように割り当てられる。
【００５７】
図７は、バックアップ電源１２０とトランジスタ装置８０２（図８を参照されたい）との間の４つのインタフェース回路のうちの１つを説明するためのブロック図である。プッシュプル変換器２１４のコネクション６１０における出力は４つの同一のトランス７０２を並行して駆動させる。整流後にトランス７０２の出力側は光学スイッチ７１０を介して電力変換器１０８（図１を参照されたい）におけるトランジスタ装置８０２のゲート８０４、例えばＩＧＢＴゲートにコネクション７０４を介して接続される。
【００５８】
この実施形態においては、コネクション７１４におけるＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力信号が存在する場合（図７に示されている実施形態においてはＳＣ＿Ｔｅｓｔ信号がアクティブなハイ信号である）、バックアップ電源はトランジスタ装置８０２（図８を参照されたい）のゲート８０４に接続されない。別の実施形態においては、ハウスキーピング電源が故障し、且つＨＶ＿ｄｃ電圧が所定の閾値を上回る場合には（上記の表１を参照されたい）、ＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力の状態を問わず、バックアップ電源はトランジスタ装置８０２（図８を参照されたい）のゲート８０４に接続される。バックアップ電源が利用可能である場合には、トランジスタ装置８０２のゲート８０４へのバックアップ電源のコネクションを問わず、コネクション７０８におけるバックアップ電源フィードバック（ＢＰ＿ＦＰ）信号は常に利用可能である。コネクション７０８におけるＢＰ＿ＦＰ信号は、システムコントローラ１１４がテスト信号（ＳＣ＿Ｔｅｓｔ１３４）をバックアップ電源１２０に送信する場合には、このシステムコントローラ１１４に情報を供給する。
【００５９】
図７に示されているように、バックアップ電源とトランジスタ装置８０２のゲートとのコネクションは光学スイッチ７１０の導通により定められる。光学スイッチ７１０の導電は光学制御部７１２が導通されていないことにより定められる。つまりＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力７１４は存在しない。ＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力７１４が存在する場合には、光学制御部７１２が導通される。これによりＭＯＳＦＥＴＱ５のゲートが短絡される。この場合、光学スイッチ７１０は導通されず、バックアップ電源はトランジスタ装置８０２（図８を参照されたい）のゲート８０４には接続されない。ＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力が存在しない場合には、光学制御部７１２が導通される。
【００６０】
下部トランジスタ装置８０２ｂに対しては、バックアップ電力は利用可能になると即座に供給される。上部トランジスタ装置８０２ａに対しては、バックアップ電力は（タイマ７０６により）約１４０μｓ後に供給されることになる。タイマ７０６の導入により、バックアップ電力に関する時間は段階的に増分される。上部の３つのトランジスタ装置８０２ａが前後して動作されることを回避するために、バックアップ電力は完全に形成されるまでトランジスタゲートには供給されない。下部の３つのトランジスタ装置８０２ｂへのバックアップ電力の供給（スイッチオフ）はシュートスルーを阻止することに役立つ。
【００６１】
電力変換器１０８（図１を参照されたい）の１つのタイプにおいては、上部の３つのトランジスタ装置８０２ａの各ゲート８０４ａは固有のバックアップ電源を有する。下部の３つのトランジスタ装置８０２ｂのゲート８０４ｂは同じバックアップ電力を共有する。上部の３つのトランジスタ装置８０２ａの３つのゲート８０４ａのためのインタフェースはタイマ７０６を有する。バックアップ電力のフィードバックは下部の３つのトランジスタ装置８０２ｂへのインタフェースからタップされる。
【００６２】
図８は、電力変換器１０８内に設けられているトランジスタ装置８０２のブロック図である。そのようなトランジスタ装置は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、酸化金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）でよいが、それらに制限されるものではない。あらゆる適切なトランジスタ装置または同様の動作機能を有する制御可能な装置を電力変換器１０８において使用することができる。ここでは６個のトランジスタ装置８０２、すなわち上部の３つのトランジスタ装置８０２ａおよび下部の３つのトランジスタ装置８０２ｂが電力変換器１０８内に設けられている。それぞれのゲート８０４に信号が印加されることによりトランジスタ装置８０２が起動される。したがって、バックアップ電源１２０から電力変換器１０８に伝送される信号により、電気機械の複数の端子が一緒に短絡されるように複数のトランジスタ装置８０２の動作状態がセットされる。
【００６３】
ここで説明する実施例においては、利用できるバックアップ電力（１５Ｖａｃおよび１５Ｖｄｃ）に関する条件は、ＨＶＤＣバス１１２における電圧が３００Ｖであるかそれ以上であり、またＨＫＰＳ＿ｌｏｓｔ入力およびＳＣ＿Ｔｅｓｔのいずれかまたは両方が存在することである。バックアップ電源をトランジスタ装置８０２のゲート８０４に接続するための条件は、バックアップ電源が利用可能であり、且つＳＣ＿Ｔｅｓｔ入力が存在しないことである。
【００６４】
上述のバックアップ電源の実施例は電力系において使用される一例に過ぎず、したがって制限的なものではない。種々の択一的な複数の実施形態も考えられる。図９は、バックアップ電源の実施形態を基礎としたプロセッサの簡略化されたブロック図である。このバックアップ電源の実施例は、少なくとも１つのプロセッサ９０２およびメモリ９０４（または他の適切なコンピュータ読み取り可能媒体またはプロセッサ読み取り可能媒体）を有する、プロセッサベースのシステム９００において実現される。バックアップ電源の上述の機能を実施するためのロジック９０６はメモリ９０４内に設けられている。ロジック９０６をプログラムとして実現することができる。したがって、プロセッサ９０２によるロジック９０６の実行により、選択されたコンポーネント９０８の動作状態およびＨＶＤＣバス１１２（図１を参照されたい）の動作電圧が検出され、動作電圧が閾値電圧を上回り、且つ選択されたコンポーネント９０８が動作不能になる場合には電気機械１０２の端子が短絡される。
【００６５】
図１０は、電気機械１０２に接続されているＤＣ電力系１０４（図１を参照されたい）における過電圧を阻止するための処理の実施形態を説明するフローチャート１０００である。図１０のフローチャート１０００は、動作電圧が電圧閾値を上回り、且つ選択されたコンポーネント９０８が動作不能になると、電気機械１０２の端子が短絡されるロジック９０６（図９を参照されたい）を実施するための実施形態のアーキテクチャ、機能および動作を示す。択一的な実施形態は、状態マシンとしてコンフィギュレートされているハードウェアを用いてフローチャート１０００のロジックを実行する。この点に関して、各ブロックはコードのモジュール、セグメントまたは一部を表し、特定の論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能な命令を含む。択一的な実施形態においては、ブロック内に記載されている機能を図１０に示されている順序通りに行われなくて良い、または付加的な機能を含んでいてもよいことを言及しておく。例えば以下において詳細に説明するように、含まれる機能に依存して、図１０において連続的に示されている２つのブロックを実際には同時的に実施することができ、ブロックを時には逆の順序で実行することができ、もしくは幾つかのブロックは毎回実施する必要はない。その種の全ての修正形態およびヴァリエーションは本発明の範囲に含まれることが意図されている。
【００６６】
プロセスはブロック１００２において開始される。ブロック１００４においては、高電圧力直流電流（ＨＶＤＣ）バスにおける動作電圧が検出される。ブロック１００６においては、電力系の少なくとも１つのコンポーネントが作動状態であるか否かが求められる。ブロック１００８においては、検出された動作電圧が閾値電圧より大きい場合、且つコンポーネントが動作状態でない場合には、電力系の電力変換器に信号が伝送される。ブロック１０１０においては、電気機械の複数の端子が一緒に短絡される。プロセスはブロック１０１２において終了する。
【００６７】
図１１は、バックアップ電源１２０の実施形態が実現される装置１１０２のブロック図である。上述したように種々の動作状態において、バックアップ電源１２０をコネクション１３４（図１を参照されたい）における適切な信号（ＳＣ＿Ｔｅｓｔ）により起動させることができる。そのような動作状態は、電気機械１０２の端子を電気的に短絡させることなく、バックアップ電源１２０の動作信頼性を検査するために使用することができる種々のテストを含むが、これらに制限されるものではない。したがって出力インタフェース２１６内に設けられているスイッチ１１０４は、テストが実施されている場合、および／または、テストがバックアップ電源１２０は誤動作している、または、所期のように動作していないことを示す場合、バックアップ電源１２０が電力変換器１０８に接続されないように作動される。テストがコネクション１３４におけるＳＣ＿Ｔｅｓｔ信号に応答して行われる場合には、１つまたは複数のテスト結果に対応するフィードバック信号（ＢＰ＿ＦＢ）がコネクション１３５を介してシステムコントローラ１１４に伝送される。
【００６８】
例えば、電力系１０４が（装置１１０２としての）電気自動車を作動させるために使用される場合には、バックアップ電源１２０のテストが電気自動車の動作中に実行されることも考えられる。そのような状況においては、出力インタフェース２１６内に存在するスイッチは、バックアップ電源１２０が電力変換器１０８に接続されないように操作される。つまり、出力信号がコネクション１３６を介して電力変換器１０８にまだ伝送されていないにもかかわらず、電気機械１０２の端子が電気的に短絡されるように、バックアップ電源１２０をテストすることができる。したがって、主電源１１０は電力変換器１０８を介して電気機械１０２に電力を供給し続け、電気自動車の動作は同時にバックアップ電源１２０がテストされながらも継続される。コネクション１３６を介して信号を電力変換器１０８に伝送することなくバックアップ電源１２０のテストが所望される数多くの状況が存在することは明らかであり、ここで適切に説明するには数が多すぎる。その種の全ての状況は本発明の範囲に含まれることが意図されている。
【００６９】
システムコントローラ１１４がバックアップ電源１２０の動作を評価するために上述のテストを実行する場合には、システムコントローラは適切なレポートまたは他の指示を電力系１０４の他のコンポーネントおよび／または電力系１０４を有する装置のコンポーネントに出力することができる。例えば、ディスプレイなどのようなユーザインタフェース装置１１０６はシステムコントローラ１１４からバックアップ電源１２０のテストの結果を表す情報を受信することができる。したがって、システムコントローラ１１４は形成されたテストレポートを適切なフォーマットの信号を用いてユーザインタフェース装置１１０６にコネクション１１１０を介して伝送するようコンフィギュレートされた適切なインタフェース１１０８を有する。別の実施形態においては、ユーザインタフェース１１０６があらゆるタイプの適切なテスト装置、例えばメータなどでよい、もしくはコネクション１１１０を介してテストの結果に対応する情報を受信するようコンフィギュレートされた特別なタイプの装置であってもよい。
【００７０】
別の実施形態においては、バックアップ電源１２０が故障している、および／または、所期のように動作しないことをテストが示す場合には適切なアクションを実施することができる。したがって、適切な信号がインタフェース１１０８からコネクション１１１４を介してアクション装置１１１２に伝送される。例えば、アクション装置１１１２は電力系１０４を有する装置の動作を阻止するために起動させることができる安全装置、スイッチなどでよいが、これらに制限されるものではない。もしくはアクション装置１１１２は警報装置などでもよい。
【００７１】
さらに別の実施形態においては、アクション装置１１１２はバックアップ電源１２０のテストを自身で開始することができる。例えば、電力系または装置１１０２の始動中に、別の機能を有するスイッチなどをシステムコントローラ１１４によって受信された信号のコネクション１１１４への伝送のために作動させることができる。それに応答して、システムコントローラ１１４はバックアップ電源１２０のテストを開始する。例えば、電力系１０４の実施形態を有する車両がドライバによって始動される時にそのようなテストが開始されるが、これに制限されるものではない。したがってアクション装置はスタータスイッチ自体、車両の始動に基づき起動される別の装置または車両の始動を検知するよう動作する装置でよい。
【００７２】
別の実施形態においては、出力インタフェース２１６におけるスイッチ１１０４がコネクション１３５またはコネクション１３６に接続されるようにコネクション１３５がコネクション１３６に対応してもよい。コネクション１３５に接続される場合、システムコントローラ１１４はバックアップ電源１２０の上述の出力を直接的に分析するようコンフィギュレートされる。
【００７３】
上述の種々の実施形態においてバックアップ電源１２０（図１を参照されたい）は、制御動作についての指示を記憶する関連するメモリ、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的に消去可能なリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）または他のメモリ装置を備えた、マイクロプロセッサ、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）および／または駆動ボードまたは駆動回路を使用することができる。バックアップ電源１２０は電力系１０４の他のコンポーネントと共にハウジングすることができる、または他のコンポーネントとは別個にハウジングすることができる、または部分的に他のコンポーネントと一緒にハウジングすることができる。
【００７４】
要約書に記載されている事項も含む上述の実施形態は本発明を網羅することを意図しておらず、もしくは本発明を記載した正確な形態に制限するものではない。説明のために特定の実施形態および実施例を記載したが、当業者であれば本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の等価の修正を行えることが分かる。
【００７５】
明細書および請求項において使用されているように術語「トランジスタ装置」および／または「電力半導体デバイス」は、標準の半導体に関して大電流、高電圧および／または大量の電力を処理するよう設計された半導体装置、例えば電力半導体スイッチ装置、電力半導体ダイオードまた電力分配において使用される他のその種の装置、例えば用途に関連付けられたグリッドまたは伝送を含む。
【００７６】
上記においてはブロック図、スキーマおよび例を用いて装置および／またはプロセスの種々の実施形態を詳細に説明した。その種のブロック図、スキーマおよび例が１つまたは複数の機能および／または動作を含む限りにおいて、当業者であればそのようなブロック図、フローチャートまたは例における各機能および／または各動作を個別におよび／または一緒に、広範な範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたは仮想的なそれらのあらゆる組み合わせによって実施することができる。１つの実施形態においては、本発明の対象を特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）によって実現することができる。しかしながら当業者であれば、本明細書に記載されている実施形態の全てまたは一部を標準的な集積回路で、１つまたは複数のコンピュータにおいて実行される１つまたは複数のコンピュータプログラムとして（例えば１つまたは複数のコンピュータシステムにおいて実行される１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のコントローラ（例えばマイクロコントローラ）において実行される１つまたは複数のプログラムとして、１つまたは複数のプロセッサ（例えばマイクロプロセッサ）において実行される１つまたは複数のプログラムとして、ファームウェアとして、または仮想的なそれらのあらゆる組み合わせとして同等に実施することができることが分かり、また回路の設計およびソフトウェアおよび／またはファームウェアのためのコードの記述も当業者であれば本明細書を考慮して十分になすことができる。
【００７７】
さらに当業者であれば、本明細書において説明した制御メカニズムを種々の形態のプログラム製品として頒布することができ、また同様に、使用される特定タイプの信号搬送媒体を考慮せずに図面に示した実施形態を実際に頒布することができることが分かる。信号搬送媒体の例にはフロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ  ＲＯＭ、ディジタルテープおよびコンピュータメモリのような記録可能なタイプの媒体、またＴＤＭまたはＩＰベースの通信コネクション（例えばパケットコネクション）を使用するディジタルおよびアナログの通信コネクションのような伝送タイプの媒体が含まれるが、本願はこれらに制限されるものではない。
【００７８】
コンテクストが別の要求をしない限りにおいて、明細書および請求項に記載されている「含む」またはそれに類似する表現「含んでいる」などは、「含むが、〜制限されるものではない」といった意味も含めて広く解釈されるべきである。
【００７９】
本明細書における「１つの実施形態」または「ある実施形態」という表記は、実施形態と関連させて説明した特定の特徴、構造または特性が本発明によるシステムおよび方法の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。したがって、本明細書全体にわたる種々の箇所における「１つの実施形態において」または「ある実施形態において」という表現は同一の実施形態全てを参照している必要は無い。さらには、特定の特徴、構造または特性を１つまたは複数の実施形態において適切に組み合わせることができる。
【００８０】
上記の記載からは、本明細書において本発明の特定の実施形態は説明を目的として記載されており、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更を行えることが分かる。したがって本発明は付属の請求項に記載されている事項以外では制限されない。
【００８１】
上述の種々の実施形態をさらなる実施形態を提供するために組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】１つの実施形態による、略示された電気機械および電力系のブロック図である。
【図２】バックアップ電源の実施例をより詳細に示したブロック図である。
【図３】ヒステリシスコンパレータの実施例をより詳細に示したブロック図である。
【図４】上側の閾値および下側の閾値を使用する、図３のヒステリシスコンパレータの動作を示した電圧図である。
【図５】図２に示したバックアップ電源の２つの制御スイッチおよび線形調整器を示したブロック図である。
【図６】図２に示したバックアップ電源の例示的なプッシュプル変換器を示したブロック図である。
【図７】バックアップ電源とトランジスタゲートとの間の４つのインタフェース回路の内の１つを示すブロック図である。
【図８】電力変換器内に存在するトランジスタ装置のブロック図を示す。
【図９】バックアップ電源の実施形態に基づくプロセッサの簡略化されたブロック図である。
【図１０】電気機械に接続された図１のＤＣ電力系における過電圧を阻止するためのプロセスの実施形態を示したフローチャートである。
【図１１】バックアップ電源の実施形態が実施されている装置のブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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