(57)【要約】  動力システム（１２）は、回転出力部材（２４）を備えた動力源（１６）を有する。動力システムにはまた、ロータ（３０）およびステータ（２６）を有する電気機械（１８）を含んでもよい。電気機械のロータは、動力源の回転出力部材に駆動可能に接続してもよい。さらに、動力システムには、ロータの位置およびロータの速度の少なくとも１つに関する信号を供給するように構成されたセンサ（３２）を含んでもよい。動力システムにはまた、信号に依存してステータへの電流供給を制御し、かつ信号に依存して動力源を制御するように構成された動力システム制御装置（２２）を含んでもよい。
2009523098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転出力部材（２４）を有する動力源（１６）と、
電気機械（１８）であって、
動力源の回転出力部材に駆動可能に接続されたロータ（３０）と、
ステータ（２６）と、
を含む電気機械（１８）と、
ロータの位置およびロータの速度の少なくとも１つに関する信号を供給するように構成されたセンサ（３２）と、
動力システム制御装置（２２）であって、
信号に依存してステータへの電流供給を制御するように、
かつ信号に依存して動力源を制御するように構成された動力システム制御装置（２２）と、
を含む動力システム（１２）。
【請求項２】
センサが、少なくともロータの位置に関する信号を供給するように構成され、
信号に依存してステータへの電流供給を制御することが、
ステータに交流電流を選択的に供給することと、
信号に依存して交流電流の位相の制御することと、
を含む、請求項１に記載の動力システム。
【請求項３】
動力システム制御装置が、
信号に依存してステータへの電流供給を制御する前に、
ロータが回転している間に、ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動からロータの位置を決定できるような方法で、ステータへの電流供給を制御することと、
ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動に依存して信号を較正することと、
によって信号を較正するようにさらに構成された、請求項１に記載の動力システム。
【請求項４】
信号が少なくともロータの位置に関連するように、センサが構成され、
信号を較正することが、信号とロータの位置との間の関係を較正することを含む、
請求項３に記載の動力システム。
【請求項５】
信号が少なくともロータの位置に関連するような方法で、センサが構成され、
信号に依存してステータへの電流供給を制御することが、
ステータに交流電流を選択的に供給することと、
信号に依存して交流電流の位相の制御することと、
を含む、請求項１に記載の動力システム。
【請求項６】
信号が少なくともロータの速度に関連するように、センサが構成され、
ロータの回転によってステータに誘導される電気的活動に関する情報を利用して、ロータの速度に信号が正確に関連するかどうかを判定するように、動力システム制御装置がさらに構成された、請求項１に記載の動力システム。
【請求項７】
電気機械（１８）を有する動力システム（１２）を動作させる方法であって、電気機械が、ロータ（３０）およびステータ（２６）を有し、動力システムがまた、ロータの位置およびロータの速度の少なくとも１つに関する信号を供給するように構成されたセンサ（３２）を有し、前記方法が、
ロータが回転している間に、ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動からロータの位置を決定できるような方法で、ステータへの電流供給を制御することと、
ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動に依存して信号を較正することと、
を含む方法。
【請求項８】
電気機械が永久磁石型電気機械である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動からロータの位置を決定できるような方法で、ステータへの電流供給を制御することが、ステータに電流を供給しないことを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
信号を較正することに続き、信号に依存してステータへの電流供給を制御することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、動力システムに関し、特に、１つまたは複数の電気機械を有する動力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの動力システムには、内燃機関などの動力源に駆動可能に接続された、電気モータ／発電機などの電気機械が含まれる。電気モータ／発電機は、電流が、電気モータまたは発電機のステータに供給されるかどうか、およびどのように供給されるかに依存して、電気モータまたは発電機のどちらかとして機能することができる。さらに、電気モータ／発電機によって生成されるトルクまたは電気の量は、電気モータ／発電機のステータに電流が供給される方法に応じてかなり変化する可能性がある。電気モータ／発電機のこれらの広範な動作性能によって、電気モータ／発電機のステータに供給される電流を制御することにより、大きく変化する状況に合わせて動力システムの動作を調整する可能性が提供される。しかしながら、ステータに供給される電流の制御を介して電気モータ／発電機のトルクおよび／または電気生成を有効に制御するには、ロータの位置、速度および／または回転方向の認識を必要とする可能性がある。
【０００３】
オカダ（Ｏｋａｄａ）らの（特許文献１）は、エンジンに駆動可能に接続された電気モータおよびロータ位置センサを備えた動力システムを有する車両を示す。（特許文献１）に示された動力システムの電気モータは、遊星歯車セットおよび複数の平歯車によってエンジンに駆動可能に接続される。ロータ位置センサは、電気モータのロータに隣接して配置されて、ロータ位置センサが、ロータの位置を検出し、それに関する信号を生成できるようにする。（特許文献１）の動力システムにはまた、エンジンの速度を検出するためのエンジン速度センサが含まれる。
【０００４】
（特許文献１）の車両にはまた、エンジン制御装置および車両制御装置が含まれる。エンジン制御装置は、エンジン速度センサから信号を受信し、その信号に依存してエンジンを制御する。車両制御装置は、ロータ位置センサから信号を受信し、その信号に依存して電気モータを制御する。いくつかの状況下では、車両制御装置は、電気モータを発電機として動作させ、かつ発生した電気を車両バッテリに導くことによって、移動機械を電気的に制動する。
【０００５】
（特許文献１）の動力システムには、電気モータのロータの位置を検出するためのセンサが含まれるが、ある不都合が存在する。たとえば、電気モータのロータの位置およびエンジンの速度を検出するために別個の専用センサを用いることは、不必要な費用を伴う場合がある。さらに、車両バッテリのエネルギ容量は限られている場合があるので、車両の電気制動において発生された電気の唯一のシンクとして車両バッテリを用いることは、バッテリの過充電なしに行える電気制動の量を制限する可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，９６８，２６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の動力システムは、上述の問題の１つまたは複数を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示された一実施形態は、回転出力部材を備えた動力源を有する動力システムに関する。動力システムにはまた、ロータおよびステータを有する電気機械を含んでもよい。電気機械のロータは、動力源の回転出力部材に駆動可能に接続してもよい。さらに、動力システムには、ロータの位置およびロータの速度の少なくとも１つに関する信号を供給するように構成されたセンサを含んでもよい。動力システムにはまた、信号に依存してステータへの電流供給を制御し、かつ信号に依存して動力源を制御するように構成された動力システム制御装置を含んでもよい。
【０００９】
別の実施形態は、動力システムを動作させる方法に関する。動力システムには、ロータおよびステータを有する電気機械を含んでもよい。さらに、動力システムには、ロータの位置およびロータの速度の少なくとも１つに関する信号を供給するように構成されたセンサを含んでもよい。この方法には、ロータが回転している間に、ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動からロータの位置を決定できるような方法で、ステータへの電流供給を制御することを含んでもよい。さらに、この方法には、ロータの回転によってステータに誘導された電気的活動に依存して信号を較正することを含んでもよい。
【００１０】
開示されたさらなる実施形態は、動力を受け取り、かつその動力を利用して移動機械を推進させるように構成された１つまたは複数の推進装置を有する移動機械に関する。移動機械にはまた、移動機械を推進させるために１つまたは複数の推進装置に動力を選択的に供給するように構成された動力システムを含んでもよい。動力システムには、回転出力部材を有する内燃機関と、内燃機関の回転出力部材に駆動可能に接続された第１の電気機械と、第２の電気機械と、を含んでもよい。動力システムにはまた、移動機械が動いている間に、推進装置の１つまたは複数から動力を受け取り、その動力を利用して発電することによって、第２の電気機械に移動機械を選択的に制動させるように構成された動力システム制御装置を含んでもよい。さらに、動力システム制御装置は、第２の電気機械に移動機械を制動させている間に、第１の電気機械に電気モータとして選択的に動作させて、内燃機関の回転出力部材を駆動するように構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本開示による動力システム１２を有する機械１０の一実施形態を示す。機械１０は、移動機械であってもよく、機械１０には、動力システム１２に加えて１つまたは複数の推進装置１４を含んでもよい。
【００１２】
動力システム１２には、電気機械１８、電気機械２０、動力源１６、動力システム制御装置２２、ならびに１つまたは複数のエネルギ源および／もしくはシンクを含んでもよい。各電気機械１８および２０には、限定するわけではないが、永久磁石型モータ／発電機およびスイッチドリラクタンス型モータ／発電機を始めとする電気モータおよび／または発電機として動作するように構成された任意のタイプの構成要素であってもよい。電気機械１８には、ステータ２６およびロータ３０を含んでもよい。ハウジング（図示せず）が、静止位置におけるステータ２６を支持してもよい。さらに、ハウジングは、ロータ３０がロータ回転軸４１を中心に回転できるようにする方法で、ロータ３０を支持してもよい。電気機械２０は、電気機械１８のステータ２６、ロータ３０と同様に構成され、かつ互いに関連したステータ６２、ロータ６４を有してもよい。
【００１３】
ロータ３０は、ロータ回転軸４１の回りに多数の極を有してもよい。たとえば、電気機械１８が、永久磁石型電気機械である実施形態において、ロータ３０は、ロータ３０の上および／または内部に取り付けられた多数の永久磁石によって画定された磁極を有してもよい。同様に、電気機械１８が、スイッチドリラクタンス型電気機械である実施形態において、ロータ３０は、幾何学的な特徴によって画定された極を有してもよい。
【００１４】
ステータ２６は、電気機械１８が電気モータまたは発電機として動作する場合に、電気を利用および／または生成するように構成してもよい。ステータ２６は、電流を受信および／または供給するための電気端子６８、６９、７０を有してもよい。ステータ２６は、端子６８〜７０に接続されたステータ巻線（図示せず）を有してもよい。端子６８、６９、７０に接続された各ステータ巻線は、複数の極を有してもよく、これらの極は、ロータ３０の極と数が等しくても等しくなくてもよい。さらに、電気機械１８が永久磁石型電気機械であるいくつかの実施形態など、実施形態によっては、ステータ巻線は、電気機械１８の動作中に、多相交流電流を利用し、かつ／または多相交流電流を生成するように構成された多相巻線であってもよい。たとえば、ステータ巻線は、３相ステータ巻線で、巻線の各相が端子６８〜７０の１つに接続されてもよい。いくつかの実施形態において、ステータ６２には、端子８０〜８２に接続され、同様に構成されたステータ巻線を含んでもよい。さらに、電気機械１８および／または電気機械２０がスイッチドリラクタンス型電気機械であるいくつかの実施形態など、実施形態によっては、ステータ２６および／またはステータ６２のステータ巻線は、単方向電流を利用および／または発生するように構成してもよい。
【００１５】
動力源１６は、限定するわけではないが、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、気体燃料駆動エンジンおよびタービンを始めとして、動力を生成するように構成された任意のタイプの構成要素であってもよい。動力源１６には、クランクシャフトなどの回転出力部材２４を含んでもよい。図１に示すように、回転出力部材２４は、一定の速度比でロータ３０に、一時的または永続的に駆動可能に接続してもよい。
【００１６】
動力源１６には、位置／速度センサ３２を含んでもよいが、このセンサ３２は、回転出力部材２４の位置および／または速度に関する信号を供給するように構成された任意のタイプの装置であってもよい。たとえば、位置／速度センサ３２は、回転部材のある位置に対応するパルスを生成するように構成されたホール効果装置であってもよい。いくつかの実施形態において、位置／速度センサ３２は、回転出力部材２４の位置および／または速度に加えて、その回転方向に関する信号を供給するように構成してもよい。図１に示すように、位置／速度センサ３２は、回転出力部材２４の位置および／または速度を直接検出するように配置してもよい。代替として、位置／速度センサ３２は、一定の速度比で回転出力部材２４に駆動可能に接続された任意の回転部材の位置および／または速度を検出するように配置してもよい。さらに、回転出力部材２４が一定の速度比でロータ３０に駆動可能に接続された、図１に示す実施形態などの実施形態において、位置／速度センサ３２によって供給される信号はまた、ロータ３０の位置、速度および／または回転方向に関連してもよい。
【００１７】
動力システム制御装置２２には、運転者制御装置３３、コントローラ３６、３８、３９、および電力伝送システム３４を含んでもよい。運転者制御装置３３には、機械１０の他の構成要素に運転者の入力を伝達するように構成された任意のタイプの構成要素を含んでもよい。たとえば、運転者制御装置３３には、運転者からの加速および制動要求を受けるためのアクセル３５およびブレーキペダル３７を含んでもよく、運転者制御装置３３には、これらおよび他の要求を動力システム１２の他の構成要素に伝達するための様々な他の構成要素を含んでもよい。
【００１８】
各コントローラ３６、３８、３９は、機械１０の様々な構成要素を制御するための１つまたは複数のアルゴリズムを実行するように構成された任意のタイプの装置であってもよい。各コントローラ３６、３８、３９には、１つまたは複数のプロセッサ（図示せず）およびメモリ装置（図示せず）を含んでもよい。図１に示すように、コントローラ３６を動力源１６に動作可能に接続して、コントローラ３６が動力源１６の動作の１つまたは複数の態様を制御するようにしてもよい。コントローラ３６は、動力源１６を制御するための専用コントローラであってもよく、またはコントローラ３６は、機械１０のもう１つの他の構成要素を監視および／または制御するように動作可能であってもよい。図１に示すように、コントローラ３８、３９を電力レギュレータ４０、４２にそれぞれ動作可能に接続して、コントローラ３８、３９が電力レギュレータ４０、４２の動作の１つまたは複数の態様を制御するようにしてもよい。コントローラ３８、３９は、電力レギュレータ４０、４２の動作をそれぞれ制御するための専用コントローラであってもよく、またはコントローラ３８、３９の１つもしくは両方は、機械１０の１つまたは複数の他の構成要素を監視および／もしくは制御するように構成してもよい。
【００１９】
コントローラ３６、３８、３９のそれぞれは、動力源１６、電力レギュレータ４０、および電力レギュレータ４２をそれぞれ制御する際に用いる情報をコントローラに３６、３８、３９を供給するように構成された様々な構成要素に動作可能に接続してもよい。たとえば、図１に示すように、コントローラ３６、３８は、両方とも位置／速度センサ３２に動作可能に接続してもよく、コントローラ３６、３８、３９は、それぞれ、運転者制御装置３３に動作可能に接続してもよい。さらに、動力システム制御装置２２には情報チャネル８６〜８８を含んでもよいが、これらのチャネル８６〜８８は、ステータ６２の端子６８〜７０に接続されたステータ巻線における電圧および／または電流に関する情報をコントローラに３８に供給するように構成されている。さらに、動力システム制御装置２２には情報チャネル９０および情報チャネル９１を含んでもよいが、これらのチャネル９０および９１は、電力線４９および電力線５６における電圧および／または電流に関する情報をそれぞれコントローラに３８に供給するように構成されている。さらに、コントローラ３６、３８、３９のそれぞれは、様々な他のセンサ、コントローラ、および／または図１に示していない他の情報源に動作可能に接続してもよい。
【００２０】
電力伝送システム３４には、電気機械１８、２０を接続する電力レギュレータ４０、４２および電力線４６〜５７を含んでもよい。各電力線４６〜５７には、２つのポイント間で電気を伝送するように動作できる任意の構成要素または構成要素システムを含んでもよい。
【００２１】
電力レギュレータ４０は、コントローラ３８の制御下で、電気機械１８と電力線４９、５６との間における電力伝達の１つまたは複数の態様を規制するように動作できる任意のタイプの装置であってもよい。たとえば、電力レギュレータ４０は、電力線４６〜４９、５６における電圧を規制することなどによって、ステータ２６の端子６８〜７０と電力線４９、５６との間の電力伝達の方向およびレートを規制するように動作可能にすることができる。さらに、電力レギュレータ４０は、ステータ２６の端子６８〜７０へ、またはそこから流れる交流電流の位相および／または周波数など、電気機械１８へ、またはそこから流れる電流の１つまたは複数のタイミング態様を規制するように動作可能にすることができる。さらに、いくつかの実施形態において、電力レギュレータ４０は、電力線４９、５６から／へ流れる直流電流と、ステータ２６の端子６８〜７０へ／から流れる交流電流との間で電力を変換するように動作可能にすることができる。
【００２２】
電力レギュレータ４２は、コントローラ３９の制御下で、電気機械２０と電力線５０、５７との間における電力伝達の１つまたは複数の態様を規制するように動作可能な任意のタイプの装置であってもよい。いくつかの実施形態において、電力レギュレータ４２は、電力レギュレータ４０がステータ２６および電力線４９、５６に対して動作するのと同様の方法で、ステータ６２および電力線５０、５７に対して動作するように構成してもよい。
【００２３】
上述のように、動力システム１２には、１つまたは複数のエネルギ源および／またはシンクを含んでもよい。たとえば、図１に示すように、動力システム１２には、電力線５４および５５を介して電力伝送システム３４に接続された蓄電装置２１を含んでもよい。蓄電装置２１は、電気機械１８、２０などの、動力システム１２の１つまたは複数の装置から電流を受信し、かつ電流エネルギの少なくともいくらかを、動力システム１２の１つまたは複数の装置に電流を供給する際に後で用いるために蓄積するように構成された任意のタイプの装置であってもよい。たとえば、蓄電装置２１は、バッテリまたはキャパシタであってもよい。
【００２４】
蓄電装置２１に加えてかまたはその代わりに、動力システム１２には、様々な他のタイプのエネルギ源および／またはシンクを含んでもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、動力システム１２には、油圧または空気ポンプなどのポンプ（図示せず）に駆動可能に接続された追加電気機械（図示せず）、およびポンプに接続された水力だめまたはエアタンクなどの流体エネルギ蓄積装置（図示せず）を含んでもよい。かかる実施形態において、動力システム１２は、電気機械１８、２０などの装置により生成された電流からのエネルギを、流体エネルギ蓄積装置の中へ流体をポンプで注入するために電流を用いることによって、選択的に蓄積してもよい。さらに、いくつかの実施形態において、動力システム１２は、運動エネルギを蓄積するためのフライホイール（図示せず）または他の類似装置に駆動可能に接続された追加電気機械（図示せず）を含んでもよい。かかる実施形態において、動力システム１２は、追加電気機械を選択的に利用して、電気機械１８、２０からの電気エネルギをフライホイールにおける運動エネルギし変換し、かつ続いてフライホイールにおける運動エネルギを逆に電気エネルギに変換するように動作可能にすることができる。さらに、いくつかの実施形態において、動力システム１２には、電気トロリーシステム（図示せず）などの１つまたは複数の外部電源に動力システム１２を接続するための装備（図示せず）を含んでもよい。たとえば、動力システム１２は、蓄電装置２１に加えてかまたはその代わりに、電気トロリーシステムに電力線５４、５５を接続する装備を有してもよい。さらに、動力システム１２は、蓄電装置２１に加えてかまたはその代わりに、電力伝送システム３４に接続された１つまたは複数の電気抵抗器を有してもよく、また動力システム制御装置２２は、電気機械１８、２０の１つまたは両方によって生成された電流をこれらの抵抗器の１つまたは複数を通して導くことによって、エネルギを選択的に消散させるように構成してもよい。
【００２５】
各推進装置１４は、動力システム１２から動力を受け取り、かつ機械１０を囲む環境にその動力を伝達することによって機械１０を推進させるように構成された任意のタイプの構成要素であってもよい。たとえば、図１に示すように、推進装置１４は、車輪であってもよい。代替として、推進装置１４は、軌道装置、動力をグランドに伝達するように構成された他のタイプの装置、プロペラ、または機械１０を推進させるために流体を移動させるように構成された他のタイプの装置であってもよい。図１に示すように、推進装置１４は、電気機械２０のロータ６４に駆動可能に接続してもよい。
【００２６】
図２は、動作機械１０の第２の実施形態を示す。図２に示す動作機械１０の実施形態において、コントローラ３８は、直接には位置／速度センサ３２に動作可能に接続されていない。この実施形態において、コントローラ３６は、回転出力部材２４の位置および／または速度に関する信号を位置／速度センサ３２から受信し、その信号またはその信号の派生物をコントローラ３８に送るように構成してもよい。図１に示す実施形態におけるように、ロータ３０が、一定の速度比で回転出力部材２４に駆動可能に接続されるので、位置／速度センサ３２によって供給される信号およびコントローラ３６からコントローラ３８に送られる信号は、ロータ３０の位置および／または速度に関連する。
【００２７】
図３は、動作機械１０の第３の実施形態を示す。図３に示す動作機械１０の実施形態において、コントローラ３８は、位置／速度センサ９２に動作可能に接続される。位置／速度センサ９２は、ロータ３０の位置および／または速度を直接検出し、かつロータ３０の位置および／または速度に関する信号をコントローラ３８に供給するように配置してもよい。異なる位置に取り付けられることを除いて、位置／速度センサ９２は、速度位置センサ３２と同様に構成してもよい。さらに、図３に示す実施形態において、動力源１６は、回転出力部材２４の位置および／または速度に関する信号をコントローラに３６を供給するように構成された位置／速度センサ４５を有してもよい。
【００２８】
機械１０は、図１、２および３に示す構成に限定されない。たとえば、動力源１６、電気機械１８、電気機械２０および推進装置１４は、異なる方法で接続してもよい。図１は、ロータ３０に直接接続された回転出力部材２４を示すが、動力システム１２には、シャフト、ギア、クラッチ、ベルトおよび滑車、ならびに／またはスプロケットおよびチェーンなど、回転出力部材２４とロータ３０との間に接続される様々な動力伝達構成要素を含んでもよい。さらに、回転出力部材２４および／またはロータ３０は、推進装置１４に直接または間接的に駆動可能に接続してもよい。さらに、動力システム制御装置２２には、コントローラ３６、３８、３９に加えて１つまたは複数の他のコントローラを含んでもよく、かつ／または動力システム制御装置２２は、コントローラ３６、３８、３９の１つまたは複数を省略してもよい。さらに、動力システム制御装置２２には、ハードワイヤード電気論理回路などの様々な他のタイプの論理システムを含んでもよい。さらに、いくつかの実施形態において、機械１０は、推進装置１４および／または電気機械２０を省略してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
機械１０は、１つまたは複数の作業を実行するために動力が必要とされる場合にはいつでも適用することができる。本明細書において下記で機械１０の動作を説明する。
【００３０】
コントローラ３６の制御下で、動力源１６は、回転部材２４を回転させ、それによって電気機械１８のロータ３０を回転させてもよい。動力源１６のかかる動作中に、コントローラ３６は、運転者制御装置３３、コントローラ３８、３９、および様々なセンサなどの様々なソースからの入力に依存して、動力源１６の様々なシステムの動作を制御してもよい。コントローラ３６は、位置／速度センサ３２、４５によって供給される信号に依存して、たとえば燃料噴射システム（図示せず）および／または点火システム（図示せず）など、動力源１６の様々なシステムを制御してもよい。
【００３１】
動力源１６が電気機械１８のロータ３０を回転させている間、コントローラ３８および電力レギュレータ４０は、ステータ２６のステータ巻線への電流供給を制御することによって、電気機械１８の動作を制御してもよい。電気機械１８が同期型電気機械である実施形態において、電気機械１８は、交流電流がステータ２６を流れる場合に電気モータまたは発電機として動作することができる。具体的には、ステータ２６を通って流れる交流電流が、ロータ３０と同じ速度でロータ回転軸４１の回りを回転する１つまたは複数の磁界を生成するような周波数を有する場合に、電気モータ１８は、モータとして動作するかまたは発電することができる。ステータ２６によって生成された回転磁界とロータ３０の極との間の位相関係が、電気機械１８がモータとして動作するかまたは発電するかどうかということ、および電気機械１８によって生成されるトルクまたは電流に影響する。
【００３２】
したがって、電気機械１８が同期型電気機械である実施形態において、コントローラ３８は、ステータ２６における交流電流の周波数および位相を効果的に制御するために、ロータ３０の速度および位置に関する情報を必要とする可能性がある。コントローラ３８は、ロータ３０の位置および速度に関する情報を位置／速度センサ３２、９２から受信してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、位置／速度センサ３２、９２によって供給される信号と、ロータ３０の位置および速度との間の正確な関係が、最初は分からない場合があり、かつ／またはこの関係が経時的に変化する可能性がある。
【００３３】
したがって、いくつかの実施形態において、動力システム制御装置２２は、位置／速度センサ３２、９２によって供給された信号を較正する方法を実行するように構成してもよい。いくつかのかかる方法にはまた、位置／速度センサ３２、９２によって供給された速度および／または方向情報の妥当性をチェックすることを含んでもよい。いくつかの実施形態において、動力システム制御装置２２は、周期的にか、または動力源１６の動作が開始されるたびなどの所定のイベントに応じて、位置／速度センサからの信号を自動的に較正および確認するように構成してもよい。
【００３４】
図４には、動力システム制御装置２２が、位置／速度センサ３２、９２からの信号を較正および確認するために利用可能な一方法を示すフローチャートが含まれる。図４が示す方法には、初期データ収集段階９４が含まれる。この段階において、動力システム制御装置２２が、動力源１６にロータ３０を回転させる（ステップ９６）ことができる一方で、コントローラ３８および電力レギュレータ４０は、ステータ２６に誘導された電気的活動からロータ３０の位置を決定できるような方法で、ステータ２６への電流供給を制御する（ステップ９８）。データ収集段階９４において、コントローラ３８はまた、ステータ２６に誘導された電気に関する情報を受信してもよい（ステップ１００）。コントローラ３８は、情報チャネル８６〜８８を介して、そのようにしてもよい。同時に、コントローラ３８は、位置／速度センサ３２、９２によって生成された信号を受信してもよい（ステップ１０２）。以下で論じるように、コントローラ３８は、それが、位置／速度センサ３２、９２によって供給された信号を較正および確認するために十分なデータを収集するまで、データ収集段階９４に留まってもよい。
【００３５】
ステータ２６に誘導される電気的活動からロータ３０の位置を決定できるようにするためにステータ２６への電流供給を制御する方法は、電気機械１８の構成に依存する可能性がある。電気機械１８が永久磁石型電気機械である実施形態において、ロータ３０は、それが回転するときに、ロータ３０の極およびステータ２６の極の相対的位置に応じて交番する電圧を誘導することができる。ステータ２６への電流供給は、ロータ３０を回転させることによって誘導された交流電圧のパターンの１つまたは複数の態様を用いて、ある時間におけるロータ３０の位置を識別できるような方法で、制御してもよい。たとえば、コントローラ３８および電力レギュレータ４０は、ステータ２６に電流を供給しなくてもよく、これによって、端子６８、６９、７０において誘導される電圧がゼロの場合などに、様々な時間にロータ３０の位置を決定することが可能になる。
【００３６】
電気機械１８がスイッチドリラクタンス型電気機械である実施形態において、ステータ２６に誘導される電気的活動からロータ２６の位置を決定できるようにする方法でステータ２６への電流供給を制御することには、端子６８〜７０の１つまたは複数にパルス電流を供給することを含んでもよい。かかる実施形態において、ロータ３０が回転している間に、電力レギュレータ４０が、端子６８〜７０の１つまたは複数にパルス電流を供給する場合には、その端子６８〜７０に装着されたステータ巻線における電流は、ロータ３０の極およびそのステータ巻線の極の相対的地位に依存したレートで上昇する。したがって、ある時間におけるロータ３０の位置は、端子６８〜７０における電流に関する情報を用いて決定してもよい。
【００３７】
図４が示す方法には、データ収集段階９４に加えて、較正および確認段階１０４を含んでもよい。この段階において、コントローラ３８は、前に収集されたデータを利用して、位置／速度センサ３２、９２から受信した信号とロータ３０の位置との間の関係を決定してもよい（ステップ１０６）。たとえば、位置／速度センサ３２、９２がパルスを生成する実施形態において、コントローラ３８は、ある時間における、位置／速度センサ３２、９２から受信したパルスとロータ３０の位置との間の関係を決定してもよい。次に、コントローラ３８は、位置／速度センサ３２、９２からの信号を、この信号とロータ３０の位置との間の関係に依存して較正してもよい（ステップ１０８）。コントローラ３８は、位置／速度センサ３２、９２から受信した信号をコントローラ３８が処理する方法を調節することによって、位置／速度センサ３２、９２からの信号を較正してもよい。さらに、いくつかの実施形態において、動力システム制御装置２２のコントローラ３８および／または他の構成要素は、位置／速度センサ３２、９２を調節することによって、および／または他のやり方で、信号が生成される方法を調節することによって、位置／速度センサ３２、９２からの信号を較正するように動作可能であってもよい。
【００３８】
コントローラ３８はまた、位置／速度センサ３２、９２によって供給された信号がロータ３０の速度を正確に示すかどうかを判定してもよい。コントローラ３８は、ロータ３０を回転させることによってステータ２６に誘導された電気的活動に関連して受信した情報を利用して、ある時間にロータ３０が回転していた速度を決定してもよい（ステップ１１０）。たとえば、コントローラ３８は、ステータ２６に誘導された電気的活動に関する情報を用いて２つの時間におけるロータ３０の位置を決定し、内部クロックを用いて２つの時間の間の時間経過を決定し、かつこの情報を用いてロータ３０の速度を計算してもよい。次に、コントローラ３８は、１つまたは複数の時間におけるロータ３０の計算された速度を、それらの１つまたは複数の時間における位置／速度センサ３２、９２によって示されたロータの速度と比較してもよい（ステップ１１２）。異なるソースによって示されたロータ３０の速度間に差異があるとコントローラ３８が判定した場合には、コントローラ３８は、位置／速度センサ３２、９２が誤作動していることを示す内部または外部信号を生成してもよい（ステップ１１４）。
【００３９】
位置／速度センサ３２、９２が、ロータ３０の回転方向に関する信号を供給するように構成される実施形態において、コントローラ３８はまた、位置／速度センサ３２、９２によって供給された信号がロータ３０の回転方向を正確に示すかどうかを判定してもよい。コントローラ３８は、ロータ３０の回転によってステータ２６に誘導された電気的活動に関する情報からロータ３０の回転方向を決定してもよい（ステップ１１６）。たとえば、電気機械１８が永久磁石型電気機械で、ステータ２６が多相ステータ巻線を有する実施形態において、コントローラ３８は、ステータ２６のそれぞれの相巻線に誘導された交流電圧の位相関係からロータ３０の回転方向を決定してもよい。次に、コントローラ３８は、そのように決定されたロータ３０の回転方向を、位置／速度センサ３２によって示されたロータ３０の回転方向と比較してもよい（ステップ１１８）。差異に応じて、コントローラ３８は、位置／速度センサ３２、９２が誤作動していることを示す内部または外部信号を生成してもよい（ステップ１１４）。
【００４０】
位置／速度センサ３２、９２からの信号を較正および確認する方法は、図４に関連して上述した実施形態に限定されない。たとえば、較正および確認と別個の段階でデータを収集する代わりに、コントローラ３８は、同時にデータを収集、較正および確認してもよい。さらに、いくつかの実施形態において、位置／速度センサ３２、９２によって供給された信号を較正することと、位置／速度センサ３２、９２によって示された速度の正確さを検証することと、位置／速度センサ３２、９２によって示された方向の正確さを検証することと、の動作の１つまたは複数を省略してもよい。さらに、コントローラ３８に加えて、他の論理装置および／またはシステムが、位置／速度センサ３２、９２からの信号を較正および／または確認する方法のいくつかまたは全てを実行してもよい。さらに、これらの方法は、手動で実行してもよい。
【００４１】
位置／速度センサ３２、９２からの信号は、それが較正された後で、動力システム制御装置２２が、ステータ２６の極に対するロータ３０の極の正確な位置を知ることができるようにする。したがって、その後、動力システム制御装置２２は、ステータ３０における電気的活動からロータ３０の位置を決定できるかどうかに関係なく、ステータ２６に供給される電流を制御してもよい。したがって、動力システム制御装置２２は、様々な他の目的を満たすためにステータ２６に供給される電流を制御してもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、動力システム制御装置２２は、電気機械１８を制御して、電力線４９、５６における電圧をほぼ一定に維持してもよい。したがって、電力線４９、５６における電圧が降下した場合には、コントローラ３８および電力レギュレータ４０は、電気機械１８に発電させるような方法で、ステータ２６における電流を制御してもよい。これは、たとえば、以下で論じるように、コントローラ３９および電力レギュレータ４２が、電気機械２０に電気モータとして動作させている場合に生じる可能性がある。
【００４３】
反対に、いくつかの実施形態において、電力線４９、５６における電圧が目標電圧より上に増加した場合には、コントローラ３８および電力レギュレータ４０は、電気機械１８に、電気モータとして動作させ、かつ動力源１６の回転出力部材２４を駆動するように、ステータ２６における電流を制御してもよい。たとえば、コントローラ３８および電力レギュレータ４０は、電気機械２０が、機械１０を制動するために発電機として動作し、かつ蓄電装置２１が、電気機械２０によって発生された電気エネルギを全ては蓄積できない場合には、このように電気機械１８を動作させてもよい。動力源１６を駆動することにより電気エネルギを消散するために電気機械２０を用いることによって、蓄電装置２１を過充電することなく、動力システム２２が移動機械２２のために提供できる電気制動の大きさを増加させることができる。動力源１６が内燃機関である実施形態において、動力源のポンプ損失および摩擦を克服する際に、かなりの電気エネルギが消散される可能性がある。さらに、電気制動を介して回復された電気エネルギを用いて動力源１６を駆動することによって、動力システム制御装置２２は、動力源１６の燃料消費を低減することが可能になる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、動力システム制御装置２２は、運転者の入力に依存して、機械１０を加速および減速させるために電気機械２０を操作してもよい。たとえば、運転者が、運転者制御装置３３を介して加速要求を伝達した場合には、コントローラ３９および電力レギュレータ４２は、電気機械２０に機械１０を推進させる電気モータとして動作させるような方法で、ステータ６２に供給される電流を制御してもよい。電気機械２０をそのように動作させるための電気エネルギは、蓄電装置２１、電気機械１８によって発生される電気、電気トロリーシステムなどの外部電源からの電気、および／または電力伝送システム３４に接続可能な他の電源から来てもよい。さらに、運転者からの減速要求に応じて、コントローラ３９および電力レギュレータ４２は、電気機械２０に発電させてもよく、この電気は、蓄電装置２１に蓄積するか、または上述のように電気機械１８が用いてもよい。
【００４５】
開示された実施形態は、動力システム制御装置２２が、ロータ３０の位置、速度および／または回転方向についての正確な情報を受信することを保証する費用効果的な方法を提供することができる。動力システム１２が組み立てられた後で位置／速度センサ３２、９２からの信号を較正および確認することによって、組み立て中にロータ３０と位置／速度センサ３２、９２との間の正確な物理的関係を確立するために高価で精密な製造方法を利用する必要性を回避することができる。さらに、ロータ３０と位置／速度センサ３２との間で正確な物理的関係を確立する必要がないので、動力システム制御装置２２は、位置／速度センサ３２によって供給される信号を利用してもよい。これによって、動力源１６および電気機械１８用の別個の位置／速度センサの必要を除去することができる。さらに、動力源の位置／速度センサは、一つには、それらが環境からよく保護されていることが多いので、典型的には非常に信頼できる。
【００４６】
本開示の範囲から逸脱せずに、動力システムおよび方法において様々な修正および変更をなし得ることが、当業者には明白であろう。開示された動力システムおよび方法の他の実施形態が、本明細書に開示された動力システムおよび方法の明細および働きを考慮することによって、当業者には明白になるであろう。明細および例が単に例示的なものとして考慮され、本開示の真の範囲が、添付の特許請求の範囲およびその等価物によって示されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本開示による機械の第１の実施形態の概略図である。
【図２】本開示による機械の第２の実施形態の概略図である。
【図３】本開示による機械の第３の実施形態の概略図である。
【図４】センサによって生成された信号を較正および確認する方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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