(57)【要約】      （修正有）【課題】電力回収および制動方法を改良した装置、車両及び方法を提供する。【解決手段】エネルギー源１０２、第１のモーター１０６、第２のモーター、および制御システムを含む装置である。第１のモーター１０６は第１の負荷システム１０３を駆動するように構成し、第２のモーターは第２の負荷を駆動するように構成する。制御システムは、エネルギー源１０２、ならびに第１および第２のモーターに結合する。制御システムは、第１の負荷システム１０３によって生成された制動電力を、第１の制動コマンドに従って少なくとも部分的に第１のモーター１０６でダンピングする。制御システムは、第２の負荷によって生成された制動電力を、第２の制動コマンドに従って少なくとも部分的に第２のモーターでダンピングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電動作モードの間に電力を提供し、充電動作モードの間に電力を受け取るように構成されるエネルギー源（１０２）と、
電気駆動システム（１０１）と、を含み、
前記電気駆動システム（１０１）は、
前記エネルギー源（１０２）に結合され、前記エネルギー源（１０２）から受け取った前記電力を駆動電力に変換するように構成され、前記エネルギー源（１０２）を充電するために再生電力を充電電力に変換するように構成されるコンバータ（１０４）と、
前記コンバータ（１０４）に結合され、駆動動作モードにおいて、前記コンバータ（１０４）から提供される前記駆動電力を受け取り、少なくとも１つの負荷（１０３）を駆動するための機械的動力を提供するように構成され、再生動作モードにおいて、前記負荷（１０３）からの機械的動力を前記再生電力に変換するように構成される少なくとも１つのモーター（１０６）と、
前記エネルギー源（１０２）、前記コンバータ（１０４）、および前記少なくとも１つのモーター（１０６）に結合され、前記エネルギー源（１０２）の充電状態を示す少なくとも１つの第１のパラメータ（１２８）を受け取るように構成され、前記少なくとも１つのモーター（１０６）の動作条件を示す少なくとも１つの第２のパラメータ（１３２）を受け取るように構成されるコントローラ（１１６）と、を含み、
前記コントローラ（１１６）は、前記電気駆動システム（１０１）が前記再生電力に起因する損失電力を制御可能に生成するために、制動コマンド、前記少なくとも１つの第１のパラメータ（１２８）、および前記少なくとも１つの第２のパラメータ（１３２）に少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）に制御信号（１３４）を送るように構成される、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのモーター（１０６）は、前記再生電力に起因する損失電力を制御可能に生成するように構成されるブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モーターを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのモーター（１０６）は、走行モーター（１０６）を含み、前記負荷（１０３）は、前記走行モーター（１０６）に結合される少なくとも１つの駆動ホイール（１１２、１１４）を含み、前記装置は、前記少なくとも１つの駆動ホイール（１１２、１１４）に取り付けられる少なくとも１つの機械的制動装置（１３５、１３６）をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラ（１１６）は、
ＴＭ目標制動トルク（２０２）およびＴＭフィードバック速度（２０６）に従って、ＴＭ目標制動電力（２０８）を計算するように構成される走行モーター（ＴＭ）制動電力計算ユニット（２０４）と、
前記ＴＭ目標制動電力（２０８）を、前記機械的制動装置（１３５、１３６）のための目標機械的制動電力（２４６）およびＴＭ目標損失電力（２２６）と目標エネルギー源（ＥＳ）充電電力（２２４）との組み合わせである副目標制動電力（２１４）に分配するように構成されるプリセット電力分配ユニット（２１２）と、
前記副目標制動電力（２１４）から前記目標ＥＳ充電電力（２２４）を減算することによって前記ＴＭ目標損失電力（２２６）を計算するように構成される計算ユニット（２１６）と、を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラ（１１６）は、
前記目標ＴＭ損失電力（２２６）に少なくとも部分的に基づいて、ＴＭ電流振幅コマンド（２３２）を生成するように構成される電流参照計算ユニット（２２８）と、
前記ＴＭフィードバックトルク（２３４）およびＴＭ目標トルク（２１７）に少なくとも部分的に基づいて、ＴＭ電流位相遅延コマンド（２３８）を生成するように構成されるＴＭトルク調整ユニット（２３６）と、
前記ＴＭ電流振幅コマンド（２３２）および前記ＴＭ電流位相遅延コマンド（２３８）に少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）のための前記制御信号（２４４）を生成するように構成されるＴＭモーター制御ユニット（２４２）と、を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラ（１１６）は、前記副目標制動電力（２１４）および前記ＴＭフィードバック速度（２０６）に少なくとも部分的に基づいて、前記ＴＭ目標トルク（２１７）を計算するように構成されるＴＭ目標トルク計算ユニット（２１５）を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラ（１１６）は、前記エネルギー源（１０２）の充電状態（ＳＯＣ）パラメータ（２１８）に少なくとも部分的に基づいて、前記目標ＥＳ充電電力（２２４）を生成するように構成される充電電力計算ユニット（２２２）を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラ（１１６）は、
最大電力限界および最小電力限界に従って、前記目標ＴＭ損失電力（２２６）を制限するように構成される制限素子（２５２）と、
前記目標ＴＭ損失電力（２２６）の無制限のバージョンから前記目標ＴＭ損失電力（２２６）の制限されたバージョンを減算し、前記機械的制動装置（２４８）に付加的な機械的制動電力を提供するように構成される総和素子（２５６）と、を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのモーター（１０６）は、動力取り出し（ＰＴＯ）モーター（１４８）を含み、前記負荷（１０３）は、前記ＰＴＯモーター（１４８）に結合される少なくとも１つの装置（１５２）を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記コントローラ（１１６）は、
ＰＴＯ目標制動トルク（３０２）およびＰＴＯフィードバック速度（３０６）に従って、ＰＴＯ目標制動電力（３０８）を計算するように構成されるＰＴＯ制動電力計算ユニット（３０４）と、
前記ＰＴＯ目標制動電力（３０８）から目標ＥＳ充電電力（２２４）を減算することによってＰＴＯ目標損失電力（３１４）を計算するように構成される計算ユニット（３１２）と、を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記コントローラ（１１６）は、
前記ＰＴＯ目標損失電力（３１４）に少なくとも部分的に基づいて、ＰＴＯ電流振幅コマンド（３１８）を生成するように構成される電流参照計算ユニット（３１６）と、
前記ＰＴＯフィードバックトルク（３２２）およびＰＴＯ目標トルク（３０２）に少なくとも部分的に基づいて、ＰＴＯ電流位相遅延コマンド（３２６）を生成するように構成されるＰＴＯトルク調整ユニット（３２４）と、
前記ＰＴＯ電流振幅コマンド（３１８）および前記ＰＴＯ電流位相遅延コマンド（３２６）に少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）のための前記制御信号（３３２）を生成するように構成されるＰＴＯモーター制御ユニット（３２８）と、を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は、前記ＰＴＯ装置（１５２）に関連して取り付けられる少なくとも１つのダンプ抵抗器（１５６）を含み、前記コントローラ（１１６）は、前記ＰＴＯ目標制動電力（３０８）を、前記少なくとも１つのダンプ抵抗器（１５６）のための目標ダンピング電力（３３８）およびＰＴＯ目標損失電力（３１４）と前記目標エネルギー源充電電力（２２４）との組み合わせである副目標制動電力（３３６）に分配するように構成されるプリセット電力分配ユニット（３３４）を含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記コントローラ（１１６）は、前記副目標制動電力（３３６）および前記ＰＴＯフィードバック速度（３０６）に少なくとも部分的に基づいて、前記ＰＴＯ目標トルク（３１７）を計算するように構成されるＰＴＯ参照トルク計算ユニット（３１５）を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
放電動作モードの間に電力を提供し、充電動作モードの間に電力を受け取るように構成されるエネルギー源（１０２）と、
前記エネルギー源（１０２）に結合され、前記エネルギー源（１０２）から受け取った前記電力を駆動電力に変換するように構成され、前記エネルギー源（１０２）を充電するために再生電力を充電電力に変換するように構成されるコンバータ（１０４）と、
前記コンバータ（１０４）に結合され、前記コンバータ（１０４）から提供される前記駆動電力を受け取り、少なくとも１つの負荷（１０３）を駆動するための機械的動力を提供するように構成され、前記負荷（１０３）からの機械的動力を前記再生電力に変換するように構成される少なくとも１つのモーター（１０６）と、
前記エネルギー源（１０２）、前記コンバータ（１０４）、および前記少なくとも１つのモーター（１０６）に結合されるコントローラ（１１６）と、を含み、
前記コントローラ（１１６）は、第１の制動コマンドに対応する第１の目標制動電力が前記エネルギー源（１０２）に単独で充電され得るように、前記第１の制動コマンドに少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）に第１の制御信号を送るように構成され、
前記コントローラ（１１６）は、前記第２の制動コマンドに対応する第２の目標制動電力が、前記エネルギー源（１０２）に部分的に充電され、前記少なくとも１つのモーター（１０６）によって部分的に消費され得るように、第２の制動コマンドに少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）に第２の制御信号を送るようにさらに構成される、車両（１００）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのモーター（１０６）に関係して取り付けられる少なくとも１つの機械的制動装置（１３５、１３６）をさらに含み、前記コントローラ（１１６）は、第３の制動コマンドに対応する第３の目標制動電力が、前記エネルギー源（１０２）に部分的に充電され、前記少なくとも１つのモーター（１０６）によって部分的に消費され、前記機械的制動装置（１３５、１３６）によって部分的に消費され得るように、前記第３の制動コマンドに少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）に第３の制御信号を送るようにさらに構成される、請求項１４に記載の車両（１００）。
【請求項１６】
前記車両（１００）は、前記少なくとも１つのモーター（１０６）に関係して取り付けられる少なくとも１つのダンプ抵抗器（１５６）を含み、前記コントローラ（１１６）は、第３の制動コマンドに対応する第３の目標制動電力が、前記エネルギー源（１０２）に部分的に充電され、前記少なくとも１つのモーター（１０６）によって部分的に消費され、前記少なくとも１つのダンプ抵抗器（１５６）によって部分的に消費され得るように、前記第３の制動コマンドに少なくとも部分的に基づいて、前記コンバータ（１０４）に第３の制御信号を送るようにさらに構成される、請求項１４に記載の車両（１００）。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのモーター（１０６）は、前記制動電力を消費するように構成することができる走行モーター（１０６）または動力取り出し（ＰＴＯ）モーター（１４８）を含む、請求項１４に記載の車両（１００）。
【請求項１８】
車両（１００）を動作させる方法であって、
前記車両（１００）のモーター（１０６）のための目標制動トルク（２０２）を受け取るステップと、
前記目標制動トルク（２０２）に少なくとも部分的に基づいて、目標制動電力（２０８）を生成するステップと、
前記車両（１００）のエネルギー蓄積の充電状態に応じて、前記目標制動電力（２０８）を目標損失電力（２２６）へ分配するステップと、
前記目標損失電力（２２６）に少なくとも部分的に基づいて、参照コマンド（２３２）を計算するステップと、
前記目標損失電力（２２６）が前記車両（１００）の電気駆動システム（１０１）によって消費され得るように、前記参照コマンド（２３２）に少なくとも部分的に基づいて、制御信号（２４４）を生成するための制御を実行するステップと、を含む方法。
【請求項１９】
前記車両（１００）は、機械的制動装置（２４８）を含み、前記方法は、前記目標制動電力（２０８）を前記機械的制動装置（２４８）のための目標機械的制動電力（２４６）へ分配するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記車両（１００）は、ダンプ抵抗器（１５６）を含み、前記方法は、前記目標制動電力（２０８）を前記ダンプ抵抗器（１５６）のための目標ダンピング電力へ分配するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般的には装置、車両、および方法に関し、特に電気トラクター、電気フォークリフト、および他の車両で用いられる電力回収および制動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動する機械として、車両は一般的に設計され、特に人々または貨物を１つの場所から別の場所へ輸送するように構成される。典型的な車両は、自転車、モーターサイクル、自動車／セダン、トラック、牽引モーター、トラクター、フォークリフト、バス、船舶、および航空機などを含む。従来においては、車両の少なくともいくつかは、例えば動作中にディーゼル、ガソリン、または天然ガスの燃料を燃焼させ、燃焼する燃料によって生成されるパワーを、車両を駆動させる機械的駆動力の形に変換させる内燃機関などのエンジンによって動力が提供される。しかし、ディーゼル、ガソリン、天然ガス、および他の資源を用いることにはいくつかの問題があり、それは再生不可能であること、より高いコスト、および環境への悪影響を含む。したがって、例えば、純粋な電気車両、ハイブリッド電気車両、プラグインハイブリッド電気車両、純粋な電気トラクター、純粋な電気フォークリフトなどの電気駆動車両を開発することが、徐々に注目される研究になっている。
【０００３】
上述した車両の多様性の範囲を改善するために、車両で用いられる電気モーターは一般的に複数のモードで動作するように構成される。例えば、１つの動作モードは通常駆動モードであり、別の動作モードは回生制動モードである。特に、回生制動モードでは、電気モーターは、車両走行機械的動力／トルクを電力に変換するように構成することができ、それから制御システムの効果で、エネルギー源（例えば、再充電可能電池、スーパーキャパシタなど）が車両で充電され、そのようにして電力の一部が再生される。一方、現在の既存の技術では、いくつかの動作環境（例えば十分な電気）において、車両のエネルギー源が回生制動によって生成される全ての電力を受け取ることができるわけではない。この状況では、例えば機械的動力を消費する機械的制動装置などの他の物理的制動装置が一般に使用される。ここで、以下のような問題が生じる。すなわち、エネルギー源の充電の様々な状態に対して、この機械的制動装置に様々な制動力を供給することが必要となり、車両操作を悪化させる。そのうえ、例えば満充電エネルギー源の場合などいくつかの場合では、例えば中立位置制動または電力出力装置急速制動などの動作回生制動は、安全上の問題をもたらすおそれもある。
【０００４】
したがって、上述した現在の既存の車両の技術的問題または技術的要求の少なくとも１つを解決するために、改良された装置、車両、および方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
装置が提供される。装置は、エネルギー源および電気駆動システムを含む。エネルギー源は、放電動作モードの間に電力を提供し、充電動作モードの間に電力を受け取るように構成される。電気駆動システムは、コンバータ、少なくとも１つのモーター、およびコントローラを含む。コンバータは、エネルギー源に結合される。コンバータは、エネルギー源から受け取った電力を駆動電力に変換するように構成され、エネルギー源を充電するために再生電力を充電電力に変換するように構成される。モーターは、コンバータに結合される。モーターは、駆動動作モードにおいて、コンバータから提供される駆動電力を受け取り、少なくとも１つの負荷を駆動するための機械的動力を提供するように構成され、再生動作モードにおいて、負荷からの機械的動力を再生電力に変換するように構成される。コントローラは、エネルギー源、コンバータ、およびモーターに結合される。コントローラは、エネルギー源の充電状態を示す少なくとも１つの第１のパラメータを受け取るように構成され、少なくとも１つのモーターの動作条件を示す少なくとも１つの第２のパラメータを受け取るように構成される。コントローラは、電気駆動システムが再生電力に起因する損失電力を制御可能に生成するために、制動コマンド、少なくとも１つの第１のパラメータ、および少なくとも１つの第２のパラメータに少なくとも部分的に基づいて、コンバータに制御信号を送るように構成される。
【０００６】
車両が提供される。車両は、コンバータ、少なくとも１つのモーター、およびコントローラを含む。エネルギー源は、放電動作モードの間に電力を提供し、充電動作モードの間に電力を受け取るように構成される。コンバータは、エネルギー源に結合される。コンバータは、エネルギー源から受け取った電力を駆動電力に変換するように構成され、エネルギー源を充電するために再生電力を充電電力に変換するように構成される。モーターは、コンバータに結合される。モーターは、コンバータから提供される駆動電力を受け取り、少なくとも１つの負荷を駆動するための機械的動力を提供するように構成され、負荷からの機械的動力を再生電力に変換するように構成される。コントローラは、エネルギー源、コンバータ、および少なくとも１つのモーターに結合される。コントローラは、第１の制動コマンドに対応する第１の目標制動電力がエネルギー源に単独で充電され得るように、第１の制動コマンドに少なくとも部分的に基づいて、コンバータに第１の制御信号を送るように構成される。コントローラは、第２の制動コマンドに対応する第２の目標制動電力が、エネルギー源に部分的に充電され、少なくとも１つのモーターによって部分的に消費され得るように、第２の制動コマンドに少なくとも部分的に基づいて、コンバータに第２の制御信号を送るようにさらに構成される。
【０００７】
車両を動作させる方法が提供される。本方法は、車両のモーターのための目標制動トルクを受け取るステップと、目標制動トルクに少なくとも部分的に基づいて、目標制動電力を生成するステップと、車両のエネルギー蓄積の充電状態に応じて、目標制動電力を目標損失電力へ分配するステップと、を含む。本方法は、目標損失電力に少なくとも部分的に基づいて、参照コマンドを計算するステップと、目標損失電力が車両の電気駆動システムによって消費され得るように、参照コマンドに少なくとも部分的に基づいて、制御信号を生成するための制御を実行するステップと、をさらに含む。
【０００８】
本発明のこれらの、ならびに他の特徴および態様は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による車両の模式的なブロック図である。
【図２】別の実施形態による車両の模式的なブロック図である。
【図３】別の実施形態による車両の模式的なブロック図である。
【図４】別の実施形態による車両の模式的なブロック図である。
【図５】別の実施形態による車両の模式的なブロック図である。
【図６】一実施形態による回生制動モードで動作する車両の走行モーターの制御ブロック図である。
【図７】別の実施形態による回生制動モードで動作する車両の走行モーターの制御ブロック図である。
【図８】一実施形態による回生制動モードで動作する車両の動力取り出しモーターの制御ブロック図である。
【図９】別の実施形態による回生制動モードで動作する車両の動力取り出しモーターの制御ブロック図である。
【図１０】別の実施形態による回生制動モードで動作する車両の動力取り出しモーターの制御ブロック図である。
【図１１】一実施形態による車両を制御するための方法のフローチャートである。
【図１２】別の実施形態による車両を制御するための方法のフローチャートである。
【図１３】別の実施形態による車両を制御するための方法のフローチャートである。
【図１４】別の実施形態による車両を制御するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
最初に、本開示の実施形態は、一般的には、車両または自動車の改良された駆動システムに関し、あるいは、より具体的には、車両または自動車に用いられる改良された電気制動特性を有する駆動システムに関する。特に、いくつかの実施形態では、本発明は、新規な「電気制動制御方法」または新規な「電気制動電力回収分配方法」を提案し、それは、動作中の車両のいくつかの構成要素の動作モードに従って、回生制動モードで動作するモーターによって生成されるエネルギーを分配することができる。例えば、目標制動電力は充電状態に従って分配することができる。いくつかの場合において、エネルギー源が低電力を有するときには、回生制動により生成される電力の全部または一部はエネルギー源に充電される。いくつかの他の場合、例えばエネルギー源が満充電の場合には、目標制動電力は目標損失電力に少なくとも部分的に分配され、それは車両または自動車の電気駆動システムにより生じる損失電力であり得る。例えば、一実施形態では、目標損失電力はモーターの損失電力であり得るし、特定の実施形態では、それは、目標モーター損失電力に基づいて、例えば基準電流振幅などの所望のモーター制御量を生成することができ、さらに、それはまた、基準電流振幅および電流位相遅延に基づいてモーター制御を少なくとも動作させるように、モータートルク制御回路による所望のモーター電流位相遅延を生成して、モーターで目標制動電力を部分的に消費するようにモーターを制御する。他の実施形態では、目標損失電力は、電気駆動システムのコンバータまたはコントローラにより損失電力を生成することができる。
【００１１】
いくつかのより具体的な実施形態では、この提案された電気制動制御方法は走行モーター（ＴＭ）を用いて実行することができる。すなわち、車両または自動車がＴＭ制動コマンドを受け取ると、エネルギー源の充電状態に従って、それはＴＭの目標制動電力をＴＭ損失電力に少なくとも部分的に分配することができる。
【００１２】
いくつかのより具体的な実施形態では、この提案された電気制動制御方法は動力取り出し（ＰＴＯ）モーターを用いて実行することができる。すなわち、車両または自動車がＰＴＯモーター制動コマンドを受け取ると、ＰＴＯモーターの充電状態に従って、ＴＭの目標制動電力の少なくとも一部をＰＴＯモーター損失電力に分配することができる。
【００１３】
本発明の改良された電気制動制御方法を実行することによって、多様な技術的効果または技術的利点を得ることができる。そのうちの１つは、制動モードのモーターによって生成されたエネルギーを車両のエネルギー源またはエネルギー蓄積デバイスに最大限に再生することができ、その結果、車両がより長く走ることができるということである。別の技術的効果または技術的利点は、モーター制動により生じるエネルギーを消費するために、エネルギー源の充電状態に従ってモーターを制御することによって、車両の駆動能力が改善されるということである。さらなる技術的効果または技術的利点は、それが、機械的制動装置のサービス寿命を改善するために、機械的制動装置の使用を回避または低減することができるということである。さらなる技術的効果または技術的利点は、電流ダンプ抵抗器を省略してコストを下げることができるということである。この開示が属する技術的分野の当業者にとっては、本発明のこれらの、ならびに他の特徴および態様は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【００１４】
本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態は、以下に示すことができる。最初に、これらの実施形態の具体的な説明では、簡単な説明のために、明細書が実際の実施形態の全ての特性を詳細に記載できるわけではないということである。任意の実施形態の実際の実施においては、任意の工学プロジェクトまたは設計プロジェクトにおける工程と同様に、開発者の具体的な目標を達成するために、またはシステムに関するもしくは取引に関する制約を満たすために、様々な具体的な決定が通常行われ得るが、しかしそれは一実施形態から別の実施形態に変更することができることが理解できる。また、開発の努力は複雑で時間のかかるものであるかもしれないが、この開示に関する技術的分野の当業者にとっては、この開示の技術的内容を基礎とした設計、製造、または生産のようないくつかの変更は通常の技術的手段であって、開示内容が不十分であると理解されてはならないということも理解できる。
【００１５】
特に定義されない限り、本明細書で用いられる技術的および科学的用語は、本開示が属する技術的分野の当業者によって一般的に理解されているものと同じ意味を有する。本明細書で用いられる「第１の」、「第２の」などの用語は、いかなる順序、量、または重要性も意味するものではなく、むしろ１つの要素と別の要素とを区別するために用いられる。本明細書における単数形は量の限定を意味するものではなく、少なくとも１つを有することを意味するにすぎない。「または」という用語は、列挙された対象物のいずれか１つまたは全てを含む。本明細書における「含む」、「備える」、「有する」、または「包含する」、ならびにこれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその均等物ならびに追加の項目を含むことを意味する。「接続される」、「結合される」という用語が物理的もしくは機械的接続または結合を記載するためにしばしば用いられるが、直接的であるか間接的であるかを問わず、それらはそのように限定されるものではなく、電気的接続または結合を含んでもよい。さらにまた、前述の「コントローラ」または「制御システム」は、単一の構成要素、または例えば１つもしくは複数の集積化された回路チップなどの対応する詳細な機能を供給するために直接的もしくは間接的に接続される複数の能動的構成要素もしくは否定的構成要素の組み合わせを含んでもよい。
【００１６】
図１は、一実施形態による車両１００の模式的なブロック図を示す。本明細書において、「車両」という用語は、人々および／もしくは貨物を１つの場所から別の場所へ輸送するように設計された全ての好適な種類の機械、ならびに／または１つもしくは複数の補助機能を動作させる機械を指す。一実施形態では、車両は、路面に対して移動する地上車両、例えば、自転車、モーターサイクル、自動車、セダン、トラック、バン、バス、トラクター、電気バス、電気オムニバス、トラクター、フォークリフト、掘削機、クレーン、ごみ収集トラック、トレーラー、モーターサイクル、電車、地下鉄などであってもよい。また、車両は、水上または水中の乗り物、例えば、ボート、船舶、船、船首、タンカーなどであってもよい。
【００１７】
図１では、車両１００は、エネルギー源１０２と負荷システム１０３との間に結合される電気駆動システム１０１を含む。電気駆動システム１０１は、一方向または双方向のエネルギー変換動作および制御動作を行うように構成される。より具体的には、一実施形態では、車両１００は駆動モードで働くことができ、電気駆動システム１０１は、エネルギー源１０２により供給される入力電力を受け取り、入力電力を負荷システム１０３の要求を満たす機械的駆動エネルギーまたは機械的トルクに変換し、負荷システム１０３を駆動するために、負荷システム１０３に機械的駆動エネルギーまたは機械的トルクを供給するように構成される。一実施形態では、車両１００は、エネルギー回生モードまたは制動モードで働くこともできる。具体的には、電気駆動システム１０１は、負荷システム１０３からの機械的制動動力または機械的トルクを他の形式のパワーに変換するようにさらに構成される。一実施形態では、他の形式のパワーを、例えば充電可能なバッテリーなどのエネルギー源１０２を充電するために用いることができる。他の実施形態では、他の形式のパワーを、例えば車両１００の暖房装置または空調装置に電力を供給するなどの他の目的のために用いることもできる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、エネルギー源１０２によって電気駆動システム１０１に供給される入力電力は、直流電力、交流電力、またはそれらの好適な組み合わせであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、エネルギー源１０２はバッテリーまたはバッテリーパックでもよいが、これらに限らない。本明細書で述べるバッテリーまたはバッテリーパックは、鉛酸バッテリー、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などを含んでもよい。他の実施形態では、バッテリーまたはバッテリーパックは、例えば、水素燃料電池、バイオ燃料電池、ガス燃料電池、フライホイールバッテリー、スーパーキャパシタ、または上記の組み合わせ、ならびに、電気駆動システム１０１に電力を供給することができる様々な他の好適なエネルギー供給機構を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、エネルギー源１０２は車載デバイスであってもよく、それは車両１００と統合することができる。他の実施形態では、エネルギー源１０２は、車両１００の外に設置することができる。例えば、車両１００は、送電網または他の電力機器に電気的に結合される車載エネルギーアクセス（図示せず）を提供することができる。車載エネルギーアクセスは、送電網または他の電力機器から受け取った電力を好適な形式（例えばＤＣ電力）に変換し、変換した電力を電気駆動システム１０１に供給するように構成される。エネルギー源１０２の蓄積エネルギーが少なくとも部分的に消費されている場合には、車載エネルギーアクセスはエネルギー源１０２を充電するように構成することもできる。いくつかの実施形態では、エネルギー源１０２は、車載エネルギー源および車載エネルギーアクセスの組み合わせであってもよい。すなわち、それは、車載エネルギー源により電気駆動システム１０１に電力を供給することができ、また車載エネルギーアクセスにより、またはそれらの組み合わせにより電気駆動システム１０１に電力を供給することもできる。
【００２０】
図示した実施形態では、エネルギー源１０２によって供給される電力はＤＣ電力であり、それはエネルギー源１０２と電気駆動システム１０１との間に接続される回路を通して電気駆動システム１０１へ輸送される。いくつかの実施形態では、ＤＣリンク（図示せず）がエネルギー源１０２および電気駆動システム１０１を接続し、ＤＣリンクは、直列および／または並列の１つまたは複数のキャパシタを含むことができ、エネルギー源１０２によって供給されるＤＣ電力にフィルタをかけ、電気駆動システム１０１に特定の電圧を有するＤＣ電力を供給するように構成される。
【００２１】
さらに図１に示すように、一実施形態では、電気駆動システム１０１は、コンバータ１０４、モーター１０６、およびコントローラ１１６を含む。図示した実施形態では、モーター１０６は、電気駆動システム１０１の内部に配置される。他の実施形態では、モーター１０６は、電気駆動システム１０１の外部に配置されてもよい。さらにまた、いくつかの実施形態では、電気駆動システム１０１は、前述のＤＣリンクなどの他の素子を含んでもよい。
【００２２】
一実施形態では、コンバータ１０４は、双方向エネルギー変換動作を行うように構成される。より具体的には、車両１００が例えば駆動モードなどの第１の動作モードで動作する場合には、コンバータ１０４は、エネルギー源１０２からの第１の電力１２２（例えばＤＣ電力）をモーター１０６に供給される第２の電力１２４（例えばＡＣ電力）に変換するように構成される。他の実施形態では、コンバータ１０４は、エネルギー源１０２とコンバータ１０４との間に配置されるＤＣ−ＤＣコンバータによって変換されたＤＣ電力を受け取るように構成することができる。モーター１０６は、第２の電力１２４の効果で負荷システム１０３に機械的動力または機械的トルクを供給する。特定の実施形態では、モーター１０６は、三相ＡＣモーターとすることができ、あるいはより具体的にはブラシレスＤＣモーターであってもよい。他の実施形態では、モーター１０６は、永久磁石同期モーターなどの他のいかなるタイプのモーターであってもよい。図示する実施形態では、モーター１０６および負荷システム１０３は、モーター１０６の機械的出力トルクまたは速度を調整することができる伝送システム１０８（例えばギアケース）を通して結合される。いくつかの他の実施形態では、伝送システム１０８を取り除くことができる。この図示する実施形態では、具体的な動き（例えば前進、後退、回転など）をするように車両１００を駆動するために、負荷システム１０３は、モーター１０６または伝送システム１０８によって供給される機械的エネルギーまたは機械的トルクの効果で動作する第１の駆動ホイール１１２および第２の駆動ホイール１１４を含む。他の実施形態では、負荷システム１０３は、１つまたは３つ以上の駆動ホイールを含むことができる。また、いくつかの他の実施形態では、負荷システム１０３は、他のタイプの負荷デバイスを含むこともできる。
【００２３】
図１に順次示すように、一実施形態では、車両１００が例えば回生制動モードなどの第２の動作モードで動作する場合には、コンバータ１０４はモーター１０６からの第１の電力１２４（例えば三相ＡＣ電力）を第２の電力１２２（例えばＤＣ電力）に変換するように構成される。第１の電力１２４は、モーター１０６の機械エネルギーまたは機械的トルクを変換することによって得られ、第２の電力１２２は、後に続く駆動モード動作のためのエネルギーの一部を再生するために、例えば充電される充電可能なバッテリーまたはスーパーキャパシタなどのエネルギー源１０２に提供される。明らかに、上述したように、第２の電力１２２は、車両１００の内部の他のデバイス（例えば暖房装置または空調装置など）に電力を供給し、および／または車両１００の外部の他のデバイス（例えば電力網）に電力を供給するように構成することができる。
【００２４】
本明細書で述べるコンバータ１０４は、例えばフルブリッジトポロジー構造を有するインバータなどの任意の好適なタイプのコンバータであってもよい。コンバータ１０４は、電気を変換するためにコントローラ１１６の制御信号１３４の効果でオンおよび／またはオフに切り替わる複数のスイッチデバイスを含むことができる。本明細書で述べるスイッチデバイスは、半導体に基づく様々な好適なスイッチデバイスであってもよく、バイポーラトランジスタ、金属酸化物電界効果トランジスタ、ターンオフサイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、ゲートコンバータサイリスタ、およびシリコンカーバイドに基づくデバイスなどを含むがこれらに限定されない。
【００２５】
図１に順次示すように、一実施形態では、コントローラ１１６は、エネルギー源１０２に関する少なくとも１つの第１のパラメータ信号１２８およびモーター１０６に関する少なくとも１つの第２のパラメータ信号１３２を受け取るように構成される。一実施形態では、第１のパラメータ信号１２８は、エネルギー源１０２の充電状態を示すことができ、１つまたは複数のセンサー（図示せず）で測定することができる。他の実施形態では、このエネルギー源１０２の充電状態を反映する第１のパラメータ信号１２８は、エネルギー源１０２に関連するエネルギー管理システム（ＥＭＳ）によって供給され得る。一実施形態では、第２のパラメータ信号１３２はトルクおよび／または速度などであってもよく、それもまた１つまたは複数のセンサー（図示せず）で測定することができる。また、コントローラ１１６は、例えば制動コマンドなどの１つまたは複数のコマンド信号１２６を受け取るように構成される。特に、コントローラ１１６は、少なくとも第１のパラメータ信号１２８、第２のパラメータ信号１３２、およびコマンド信号１２６に基づいて、提案された新規な電気制動制御アルゴリズム１１８を動作させ、回生制動モードでモーター１０６によって生成されるエネルギーを分配するためにコンバータ１０４に制御信号１３４を送るように構成される。より具体的には、様々な入力コマンド信号および第１、第２のパラメータ信号１２８、１３２などに基づいて電気制動制御アルゴリズム１１８を動作させることは、結果として回生制動電力の異なる分配をもたらす。例えば、ある条件では、第１の入力コマンド１２６がモーター１０６に相対的により小さい第１の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がより低い電力を有するかまたは多くの充電電力を受け取ることができる場合には、エネルギー源１０２からの回生制動電力はエネルギー源１０２に戻って再生される。別の条件では、第１の入力コマンド１２６がモーター１０６に第１の制動電力より大きい第２の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がモーター１０６によって生成された全ての回生制動電力を受け取ることができないことをエネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、コンバータ１０４は、モーター１０６に自己制御可能にいくらかのエネルギーを生成させるために、例えば電流振幅を調整して電流位相を遅らせるなどの電力１２４のパラメータをモーター１０６に出力するように制御され、このようにして所望の制動効果を達成する。言い換えれば、回生制動によって得られる損失電力の一部はモーター１０６を制御することによって消費され、エネルギー源１０２の充電状態が制動トルクまたは制動力に影響を及ぼさないようにし、このようにして車両を制御する人により良好な駆動能力を提供する。電気制動制御アルゴリズム１１８についての詳細な実施形態は、下記の図６〜図１２で説明する。
【００２６】
他の実施形態では、コントローラ１１６は、他のデバイスのパラメータを受け取ることもできる。例えば、コンバータ１０４に関連するパラメータを受け取り、制動中にモーター１０６によって生成される電力を合理的に分配するために、受け取ったパラメータに基づいて電気制動制御アルゴリズム１１８を動作させることもできる。より具体的には、代替的実施形態では、制動中にモーター１０６によって生成される電力がいくつかの実施形態のコンバータ１０４で消費されるように、コントローラ１１６は、電流、電圧、および／または温度パラメータを含むコンバータ１０４のための様々なパラメータを受け取ることができる。より具体的に述べると、エネルギー源１０２がモーター１０６によって生成される全ての回生制動電力を受け取るのに十分な容量を有しないことを、エネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、コンバータ１０４は制動電力の一部を消費するように制御される。例えば、コンバータ１０４のスイッチデバイスの一部は、制御可能な伝導性ダンプを生成するように制御される。いくつかの他の実施形態では、モーター１０６によって生成される制動電力の一部は、コントローラ１１６自体を通してコントローラ１１６で消費される。
【００２７】
本明細書で述べるコントローラ１１６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）を含む様々なプログラム可能な回路またはデバイスを含むことができる。本明細書の電気制動制御アルゴリズム１１８は、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせによって実行することができる。
【００２８】
図２は、別の実施形態による車両１１０の模式的なブロック図を示す。図２に示す車両１１０は、図１の車両１００に実質的に類似し、例えば、車両１１０もエネルギー源１０２および電気駆動システム１０１を含み、電気駆動システム１０１もコンバータ１０４、モーター１０６、およびコントローラ１１６を含む。したがって、図２の実施形態に示す同じ符号を付したデバイスは、詳細に説明しない。具体的には、図２の実施形態では、車両１１０は、１つまたは複数の機械的制動装置、例えば第１の制動装置１３５および第２の制動装置１３６を含むこともできる。第１の機械的制動装置１３５は、減速または停止させるために、第２の駆動ホイール１１４の機械的エネルギーに制動力を供給するように様々な現行の構造を介して第１の駆動ホイール１１２に結合される。
【００２９】
図２に順次示すように、コントローラ１１６は、第１のコマンド１２６、第１および第２のパラメータ信号１２８、１３２に少なくとも基づいて、回生制動モードのモーター１０６によって生成される制動電力を分配するために、電気制動制御アルゴリズム１１９を動作させるように構成される。より具体的に述べると、様々な入力コマンド１２６および第１、第２のパラメータ信号１２８、１３２などに従って電気制動制御アルゴリズム１１９を動作させることは、結果として回生制動電力の異なる分配をもたらす。例えば、ある条件では、第１の入力コマンド１２６がモーター１０６に相対的により小さい第１の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がより低い電力を有するかまたは多くの充電電力を受け取ることができる場合には、エネルギー源１０２からの回生制動電力はエネルギー源１０２に戻って再生される。別の条件では、第１の入力コマンド１２６がモーター１０６に第１の制動電力より大きい第２の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がモーター１０６によって生成された全ての回生制動電力を受け取る容量をもたないことをエネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、コンバータ１０４は、モーター１０６に自己制御可能にいくらかのエネルギーを生成させるために、例えば電流振幅を調整して電流位相を遅らせるなどの電力１２４のパラメータをモーター１０６に出力するように制御され、このようにして所望の制動効果を達成する。言い換えれば、回生制動によって得られる損失電力の一部はモーター１０６を制御することによって消費され、エネルギー源１０２の充電状態が制動トルクまたは制動力に影響を及ぼさないようにし、このようにして車両を制御する人により良好な駆動能力を提供する。別の場合では、第１の入力コマンド１２６がモーター１０６に第２の制動電力より大きい第３の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がモーター１０６によって生成される全ての回生制動電力を受け取る容量をもたないことを、このエネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、モーター１０６からの回生制動電力の一部は第１および／または第２の機械的制動装置１３４、１３６で消費されるように制御することができ、残りの回生制動電力の一部はエネルギー源１０２を充電するように構成され、それでも残った回生制動電力はモーター１０６で消費される。
【００３０】
同様に、コントローラ１１６が電気制動制御アルゴリズム１１９を動作させている場合には、制動電力の少なくとも一部はコンバータ１０４および／またはコントローラ１１６で消費される。
【００３１】
図３は、別の実施形態による車両１２０の模式的なブロック図である。車両１２０は、エネルギー源１０２、負荷システム１０３、およびこれらの間に結合される電気駆動システム１０１を含む。特定の実施形態では、車両１２０は、走行するだけでなく、その他の機能も動作するＥトラクターまたはＥフォークリフトまたは他の様々な好適な装置で実施することができる。同様に、また電気駆動システム１０１は、様々なパラメータ信号（例えばエネルギー源１０２の充電状態）および／またはコマンド信号（例えば目標制動トルクなど）などに従って、回生制動モードでモーターの制動電力を合理的に分配するために、改良された回生制動電力分配機構を有するように構成される。
【００３２】
図３に示す実施形態では、電気駆動システム１０１は、ＴＭコンバータ１０４、ＴＭ１０６、ＰＴＯコンバータ、およびコントローラ１１６を含む。一実施形態では、ＴＭコンバータ１０４およびＰＴＯコンバータ１４４の一方または両方は、双方向エネルギー交換動作を行うように構成される。
【００３３】
より具体的には、車両１００が例えば駆動モードなどの第１の動作モードで動作する場合には、ＴＭコンバータ１０４は、エネルギー源１０２からの第１の電力１２２（例えばＤＣ電力）をＴＭ１０６に供給される第２の電力１２４（例えばＡＣ電力）に変換するように構成することができる。他の実施形態では、コンバータ１０４は、エネルギー源１０２とＴＭコンバータ１０４との間に配置されるＤＣ−ＤＣコンバータによって変換されたＤＣ電力を受け取るように構成することができる。ＴＭ１０６は、第２の電力１２４の効果で負荷システム１０３に機械的動力または機械的トルクを供給する。特定の実施形態では、ＴＭ１０６は、三相ＡＣモーターとすることができ、あるいはより具体的にはブラシレスＤＣモーターであってもよい。他の実施形態では、ＴＭ１０６は、永久磁石同期モーターなどの他のいかなるタイプのモーターであってもよい。この図示する実施形態では、モーター１０６および負荷システム１０３は、モーター１０６の機械的出力トルクまたは速度を調整することができる駆動システム１０８（例えばギアケース）を通して結合される。いくつかの他の実施形態では、駆動システム１０８を取り除くことができる。図示する実施形態では、前進および後退など具体的な動きをするように車両１００を駆動するために、負荷システム１０３は、モーター１０６または車両１３０によって供給される機械的エネルギーまたは機械的トルクの効果で動作する、例えば第１の駆動ホイール１１２および第２の駆動ホイール１１４などの第１の負荷を含む。他の実施形態では、負荷システム１０３は、１つまたは３つ以上の駆動ホイールを含むことができる。
【００３４】
一実施形態では、第１の動作モードまたは駆動モードで動作する場合には、ＰＴＯコンバータ１４４およびＰＴＯモーター１４８は、ＰＴＯデバイス１５２に出力機械的エネルギーまたは機械的トルクを供給することを停止するために一時的に動作しないようにすることができる。例えば、電気トラクターは農地を耕し終わった後に農場から帰る。別の実施形態では、ＰＴＯコンバータ１４４およびＰＴＯモーター１４８は、走行しながらローテーションで農地を耕すＥトラクターのように、ＴＭコンバータ１０４およびＴＭ１０６と同時に働くことができる。第１の動作モードでは、ＰＴＯモーター１４８が取り出した動力を供給する場合に、ＰＴＯコンバータ１４４は、エネルギー源１０２の第１の電力１４１（例えばＤＣ電力）を第２の電力１４６（例えばＡＣ電力）に変換して、ＰＴＯモーター１４８に第２の電力１４６を供給するように構成される。他の実施形態では、ＰＴＯコンバータ１４４は、エネルギー源１０２とコンバータ１０４との間に配置されるＤＣ−ＤＣコンバータによって変換されたＤＣ電力を受け取るように構成することもできる。他の実施形態では、ＰＴＯコンバータ１４４および走行コンバータ１０４は、それぞれ設定されたエネルギー源から入力電力を受け取るように構成することができる。すなわち、走行コンバータ１０４は第１の電力源から電力を受け取り、ＰＴＯコンバータ１４４は第２の電力源から電力を受け取る。第２の電力１４６の効果によって、ＰＴＯモーター１４８は、負荷１０３のＰＴＯデバイス１５２に機械的エネルギーまたは機械的トルクを供給する。ＰＴＯデバイス１５２の動作機能は、植物を整備すること、土地を耕すこと、材料をリストすること、材料をシャベルですくうこと、材料を掘り出すこと、材料を注ぐことなどを含むが、これらに限られる。特定の実施形態では、ＰＴＯモーター１４８は、三相ＡＣモーターとすることができ、あるいはより具体的にはブラシレスＤＣモーターであってもよい。他の実施形態では、ＰＴＯモーター１４８は、永久磁石同期モーターなどの他のいかなるタイプのモーターであってもよい。この模式的な実施形態では、ＰＴＯモーター１４８はＰＴＯデバイス１５２に直接結合され、他の実施形態では、ＰＴＯモーター１４８およびＰＴＯデバイス１５２は、動力取り出しモーター１４８の機械的出力トルクまたは速度を調整することができる駆動システム１０８（例えばギアケース）を通して結合される。
【００３５】
図３に順次示すように、一実施形態では、車両１００が例えば回生制動モードなどの第２の動作モードで動作する場合には、ＰＴＯコンバータ１４４は、ＰＴＯモーター１４８からの第１の電力１４６（例えば三相ＡＣ電力）を第２の電力１４１（例えばＤＣ電力）に変換するように構成することもできる。第１の電力１４６は、ＰＴＯモーター１４８の機械的エネルギーまたは機械的トルクを変換することによって得られ、第１の電力１４６は、例えば充電可能なバッテリーまたはスーパーキャパシタなどのエネルギー源１０２を充電するためにそれに提供され、そのようにして、後に続く駆動モード動作のための、または他の補助ＰＴＯを供給するためのいくらかのエネルギーを再生させる。明らかに、上述したように、第２の電力１２２は、車両１００の内部の他のデバイス（例えば暖房装置または空調装置など）に電力を供給し、および／または車両１００の外部の他のデバイス、例えば電力網などに電力を供給するように構成することができる。
【００３６】
一実施形態では、車両１２０が例えば回生制動モードなどの第２の動作モードで動作する場合には、コンバータ１０４はモーター１０６からの第１の電力１２４（例えば三相ＡＣ電力）を第２の電力１２２（例えばＤＣ電力）に変換するように構成することもできる。第２の電力１４１は、例えば充電可能なバッテリーまたはスーパーキャパシタなどのエネルギー源１０２を充電するためにそれに提供され、そのようにして、後に続く駆動モード動作で用いるために、または他の補助ＰＴＯを供給するためにエネルギーの一部を再生させる。明らかに、上述したように、第２の電力１４１は、車両１００の内部の他のデバイス（例えば暖房装置または空調装置など）に電力を供給し、および／または車両１００の外部の他のデバイス、例えば電力網に電力を供給するように構成することができる。
【００３７】
図３に順次示すように、一実施形態では、コントローラ１１６は、エネルギー源１０２に関する少なくとも１つの第１のパラメータ信号１２８、ＴＭ１０６に関する少なくとも１つの第２のパラメータ信号１３２、およびＰＴＯモーター１４８に関する少なくとも１つの第３のパラメータ信号１５４を受け取るように構成される。一実施形態では、第１のパラメータ信号１２８は、エネルギー源１０２の充電状態を示すことができ、１つまたは複数のセンサー（図示せず）で測定することができる。他の実施形態では、このエネルギー源１０２の充電状態を反映する第１のパラメータ信号１２８は、エネルギー源１０２に関連するエネルギー管理システム（ＥＭＳ）によって供給され得る。一実施形態では、第２のパラメータ信号１３２はトルクおよび／または速度などであってもよく、それもまた１つまたは複数のセンサー（図示せず）で測定することができる。また、コントローラ１１６は、少なくとも第１のコマンド信号１２６および第２のコマンド信号１３８を受け取るようにさらに構成される。特に、第１のコマンド信号１２６はＴＭ制動コマンドであってもよく、第２のコマンド信号１３８はＰＴＯモーター制動コマンドであってもよい。
【００３８】
一実施形態では、コントローラ１１６は、第１のコマンド１２６、第１および第２のパラメータ信号１２８、１３２に少なくとも基づいて、回生制動モードのモーター１０６によって生成される制動電力を分配するために、走行電気制動制御アルゴリズム１２１を動作させ、ＴＭコンバータ１０４に制御信号１３４を送るように構成される。より具体的に述べると、様々な入力コマンド１２６および第１、第２のパラメータ信号１２８、１３２などに従って走行電気制動制御アルゴリズム１２１を動作させることは、結果として回生制動電力の異なる分配をもたらす。例えば、ある条件では、第１の入力コマンド１２６がＴＭ１０６に相対的により小さい第１の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がより低い電力を有するかまたは多くの充電電力を受け取ることができる場合には、エネルギー源１０２からの回生制動電力はエネルギー源１０２に戻って再生される。別の条件では、第１の入力コマンド１２６がＴＭ１０６に第１の制動電力より大きい第２の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がモーター１０６によって生成された全ての回生制動電力を受け取る容量をもたないことをエネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、コンバータ１０４は、ＴＭ１０６に自己制御可能にいくらかのエネルギーを生成させるために、例えば電流振幅を調整して電流位相を遅らせるなどの電力１２４のパラメータをＴＭ１０６に出力するように制御され、このようにして所望の制動効果を達成する。言い換えれば、回生制動によって得られる損失電力の一部はＴＭ１０６を制御することによって消費され、エネルギー源１０２の充電状態が制動トルクまたは制動力に影響を及ぼさないようにし、このようにして車両を制御する人により良好な駆動能力を提供する。
【００３９】
一実施形態では、コントローラ１１６は、少なくとも第１のパラメータ信号１２８、第３のパラメータ信号１５４、および第２のコマンド信号１３８などに基づいて、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム１２３を動作させ、ＰＴＯコンバータ１４４に制御信号１４２を送って、回生制動モードでＰＴＯモーター１４８によって生成される制動電力を分配するように構成される。より具体的に述べると、様々な第２の入力コマンド１２６および第１、第３のパラメータ信号１２８、１５４などに従ってＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム１２３を動作させることは、結果として回生制動電力の異なる分配をもたらす。例えば、ある場合には、第２の入力コマンド１３８がＰＴＯモーター１４８に相対的により小さい第１の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２が低電力であるかまたは多くの充電電力を受け取ることができる場合には、ＰＴＯモーター１４８からの全ての回生制動電力はエネルギー源１０２に戻って再生される。別の場合には、第２の入力コマンド１３８がＰＴＯモーター１４８に第１の制動電力より大きい第２の制動電力を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がＰＴＯモーター１４８からの全ての回生制動電力を受け取る容量をもたないことをこのエネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、コンバータ１０４は、ＰＴＯモーター１４８に自己制御可能にいくらかのエネルギーを生成させるために、例えば電流振幅を調整し、または電流位相を遅らせるなどの電力１４６のパラメータをＰＴＯモーター１４８に出力するように制御され、このようにして所望の制動効果を達成する。
【００４０】
同様に、コントローラ１１６がＴＭ電気制動制御アルゴリズム１２１およびＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム１２３を動作させている場合に、ＴＭ１０６およびＰＴＯモーター１４８からの制動エネルギーの少なくとも一部は、走行コンバータ１０４、ＰＴＯコンバータ１４４、および／またはコントローラ１１６で消費される。
【００４１】
図４は、別の実施形態による車両１３０の模式的なブロック図である。図３に示す車両１３０は、図３の車両１２０に実質的に類似し、例えば、車両１３０もエネルギー源１０２および電気駆動システム１０１を含み、電気駆動システム１０１も走行コンバータ１０４、ＴＭ１０６、ＰＴＯコンバータ１４４、ＰＴＯモーター１４８、およびコントローラ１１６を含む。したがって、図４の実施形態に示す同じ符号を付したデバイスは、詳細に説明しない。具体的には、図４の実施形態では、車両１３０は１つまたは複数のダンプ抵抗器または制動抵抗器１５６も含む。ダンプ抵抗器１５６は、様々な既知の構造を通してＰＴＯデバイス１５２に結合されて、ＰＴＯモーター１４８の制動生成エネルギーを消費し、そのようにして減速または停止させる。
【００４２】
一実施形態では、コントローラ１１６は、少なくとも第１のパラメータ信号１２８、第３のパラメータ信号１５４、および第２のコマンド信号１３８などに基づいて、ＰＴＯモーター電気制動制御アルゴリズム１２５を動作させ、このＰＴＯコンバータ１４４に制御信号１４２を送って、回生制動モードでＰＴＯモーター１４８によって生成される制動電力を合理的に分配するように構成される。別の場合では、第２の入力コマンド１３８がＰＴＯモーター１４８に第３の制動電力（図３と関連して述べた第２の制動電力より大きい）を生成するように指示し、かつ、エネルギー源１０２がＰＴＯモーター１４８の全ての回生制動電力を受け取る容量をもたないことを、エネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、ＰＴＯモーター１４８からの回生制動電力の一部はダンプ抵抗器または制動抵抗器１５６でダンプするように制御することができ、残りの回生制動電力の一部はエネルギー源１０２を充電するのに用いられ、それでも残った回生制動電力はＰＴＯモーター１４８で消費される。
【００４３】
図５は、別の実施形態による車両１４０の模式的なブロック図である。図５に示す車両１４０は、図３および図４の車両１２０および１３０に実質的に類似し、例えば、車両１４０もエネルギー源１０２および電気駆動システム１０１を含み、電気駆動システム１０１も走行コンバータ１０６、ＰＴＯモーター１４８、およびコントローラ１１６を含む。したがって、図５の実施形態に示す同じ符号を付したデバイスは、詳細に説明しない。図５の実施形態では、電気駆動システム１０１は、エネルギー源１０２、ＴＭ１０６、およびＰＴＯモーター１４８に電気的に結合される統合化されたコンバータ１５８を含み、それはコントローラ１１６からの制御信号１３４の効果で双方向エネルギー変換動作を行うことができる。すなわち、エネルギー源１０２の第１の電力１２２は、ＴＭ１０６のための第２の電力１２４およびＰＴＯモーター１４８のための第３の電力１４６に変換される。回生制動モードでは、ＴＭ１０６からの第２の電力１２４およびＰＴＯモーター１４８からの第３の電力１４６は、エネルギー源１０２を充電するための第１の電力１２２に変換される。統合化されたコンバータ１５８についての具体的な詳細は、出願日が２０１３年３月１５日で出願番号がＣＮ２０１３００８４０９０．２である、共同出願人に譲渡された中国特許出願を参照することができる。上記出願の全文は、参照として本明細書において参照される。
【００４４】
図５に示す実施形態では、コントローラ１１６は、少なくとも第１のパラメータ信号１２８、第２のパラメータ信号１３２、および第１のコマンド信号１２６に基づいて、電気制動制御アルゴリズム１２１を動作させ、統合化されたコンバータ１５８に制御信号１３４を送って、回生制動モードでＴＭ１０６によって生成される制動電力を分配するように構成される。より具体的に述べると、様々な入力コマンド１２６および第１、第２のパラメータ信号１２８、１３２などに従って電気制動制御アルゴリズム１２１を動作させることは、結果として回生制動電力の異なる分配をもたらす。特に、いくつかの場合では、ＰＴＯモーター１４８がいくつかのタスクを実行するためにＰＴＯデバイス１５２を制御するように正常に働く場合には、コントローラ１１６は、例えば電流振幅および電流位相遅延などの第２の電力１２４および第３の電力１４６のパラメータを調整するために、統合化されたコンバータ１５８に制御信号１３４を送り、そのようにして、制動時にＴＭ１０６によって生成されるエネルギーの一部はＴＭ１０６で消費され、さらにエネルギーの他の部分はＰＴＯモーター１４８で消費される。いくつかの他の実施形態では、制動時にＴＭ１０６によって生成されるエネルギーの一部は、機械的制動装置１３５および１３６で消費される。
【００４５】
図５に示す実施形態では、コントローラ１１６は、少なくとも第１のパラメータ信号１２８、第２のパラメータ信号１３２、および第１のコマンド信号１２６に基づいて、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム１２５を動作させ、この統合化されたコンバータ１５８に制御信号１３４を送って、回生制動モードでＰＴＯモーター１４８によって生成される制動電力を分配するように構成される。より具体的に述べると、様々な入力コマンド１３８および第１、第２のパラメータ信号１２８、１３２などに従って電気制動制御アルゴリズム１２５を動作させることは、結果として回生制動電力の異なる分配をもたらす。特に、いくつかの場合では、ＴＭ１０６が負荷１１２および１１４に機械的トルクを出力するように正常に働き、かつ、エネルギー源１０２が制動時のＰＴＯモーター１４８からの全てのエネルギーを受け取ることができない場合には、コントローラ１１６は、例えば電流振幅および電流位相遅延などの第２の電力１２４および第３の電力１４６のパラメータを調整するために、統合化されたコンバータ１５８に制御信号１３４を送ることができ、そのようにして、制動時にＰＴＯモーター１４８によって生成されるエネルギーの一部はＴＭ１０６で消費され、さらに他の部分はＰＴＯモーター１４８で消費される。いくつかの他の実施形態では、制動時にＰＴＯモーター１４８によって生成されるエネルギーの一部はダンプ抵抗器１５６で消費される。
【００４６】
図６は、一実施形態による回生制動モードの車両のＴＭのエネルギーを分配する走行電気制動制御アルゴリズム２１０の制御ブロック図である。走行電気制動制御アルゴリズム２１０は、ソフトウェアにより、またはハードウェアにより、またはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせによって実行することができる。
【００４７】
図６に示すように、走行電気制動制御アルゴリズム２１０は、ＴＭ制動電力計算ユニット２０４、プリセット電力分配ユニット２１２、充電エネルギー計算ユニット２２２、ＴＭ目標ダンプ計算ユニット２１６、電流参照計算ユニット２２８、ＴＭ制御ユニット２４２、および走行トルク調整ユニット２３６を含む。
【００４８】
ＴＭ制動電力計算ユニット２０４は、ＴＭ目標制動トルク信号２０２およびＴＭフィードバック速度２０６を受け取り、公式Ｅ＝Ｔ×Ｖに基づいてＴＭのＴＭ目標制動電力２０８を計算するように構成される。ここで、ＥはＴＭ目標制動電力、ＴはＴＭ目標制動トルク、ＶはＴＭの実際の速度である。
【００４９】
プリセット電力分配ユニット２１２は、ＴＭ制動電力計算ユニット２０４によって計算されたＴＭ目標制動電力２０８を受け取り、予め設定された規則に従ってＴＭ目標制動電力２０８を分配する。一実施形態では、プリセット電力分配ユニット２１２は、ＴＭ目標制動電力２０８をエネルギー源１０２に優先的に再生するように構成される。また、すなわち、エネルギー源１０２が全てのＴＭ目標制動電力２０８を受け取ることができる場合には、プリセット電力分配ユニット２１２は、機械的制動装置２４８に分配される目標機械的制動電力２４６をゼロに設定し、分配ユニットで生成される副目標制動電力２１４の全てをエネルギー源１０２に戻すことができる。一実施形態では、エネルギー源１０２が全ての目標制動電力２０８を受け取るのに十分な容量をもたないことを、エネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、プリセット電力分配ユニット２１２は、可能な限りエネルギー源１０２に目標制動電力２０８を再生し、ＴＭ目標制動電力２０８の残りをＴＭ１０６および機械的制動装置２４８で消費する。いくつかの実施形態では、ＴＭ目標制動電力２０８がエネルギー源１０２に再生された後の残りの電力が、ＴＭ１０６によって生成される最大ダンピング電力より小さい場合には、また、すなわち、ＴＭ目標制動電力２０８がエネルギー源１０２を充電した後にＴＭ１０６が残りのエネルギーに耐えることができる場合には、プリセット電力分配ユニット２１２は機械的制動装置２４８に分配される目標機械的制動電力２４６をゼロに設定することができる。
【００５０】
ＴＭ目標ダンプ計算ユニット２１６は、プリセット電力分配ユニット２１２からの副目標制動電力２１４とエネルギー源目標充電電力（またはエネルギー源充電可能電力）２２４との間の減算によりＴＭ目標損失電力２２６を取得するように構成される。一実施形態では、エネルギー源目標充電電力（またはエネルギー源充電可能電力）２２４は、エネルギー源１０２の充電状態を示す信号２１８に従って充電エネルギー計算ユニット２２２によって計算される。ＴＭ目標損失電力２２６は、参照電流振幅信号２３２を計算するために、参照電流計算ユニット２２８によって用いられる。参照電流振幅信号２３２は、ＴＭコンバータ１０４からＴＭ１０６への電流の所望の振幅値を示す。参照電流振幅信号２３２は、ＴＭ制御ユニット２４２に提供される。一実施形態では、ＴＭ制御ユニット２４２は、少なくとも参照電流振幅信号２３２および走行トルク調整ユニット２３６からの電流位相遅延コマンド２３８に基づいて制御信号２４４を生成して、ＴＭコンバータ１０４からＴＭ１０６への電力出力のパラメータを変化または調整するようにＴＭコンバータ１０４を制御し、このようにしてＴＭ１０６の回生制動電力が合理的に分配される。
【００５１】
図６に示す実施形態では、電流位相遅延コマンド２３８は、ＴＭフィードバックトルク信号２３４および参照制動トルク信号２１７に従って、走行トルク調整ユニット２３６によって生成することができる。図６の実施形態では、ＴＭ電気制動制御アルゴリズム２１０は、参照走行トルク計算ユニット２１５をさらに含む。参照走行トルク計算ユニット２１５は、参照制動トルク信号２１７を得るために、副目標制動電力２１４およびＴＭフィードバック速度２０６を分割することができる。
【００５２】
図７は、別の実施形態による回生制動モードの車両のＴＭのエネルギーを分配する走行電気制動制御アルゴリズム２１０の制御ブロック図である。図７に示すＴＭ電気制動アルゴリズム２２０は、図６に示すＴＭ電気制動アルゴリズム２１０に類似する基本構成を有し、したがって、同じ符号を付した構成要素またはモジュールはここでは詳述しない。
【００５３】
図７の実施形態では、ＴＭ電気制動アルゴリズム２２０は、振幅制限デバイス２５２および総和デバイス２５６をさらに含む。振幅制限デバイス２５２は、ＴＭ目標ダンプ計算ユニット２１６と参照電流計算ユニット２２８との間に結合される。振幅制限ユニット２５２は、ＴＭ１０６に関する最大および最小モーター損失値に基づいて目標損失電力２２６を制限し、参照電流計算ユニット２２８に制限目標損失電力値２５４を供給するように構成される。一実施形態では、総和ユニット２５６は、電力偏差信号または余分の目標損失電力２５８を得るために、非制限目標損失電力２２６と制限目標損失電力２５４との間の減算をするように構成される。電力偏差信号２５８が正である場合には、それは目標損失電力２２６がＴＭ１０６によって生成される最大損失電力より大きいことを意味する。したがって、一実施形態では、余分の目標損失電力が機械的制動装置２４８によって消費されるように、電力偏差信号２５８は、制動力を生成するために機械的制動装置２４８を制御するように構成される。
【００５４】
さらに、図７に示す実施形態では、ＴＭ電気制動アルゴリズム２２０は、総和ユニット２１３および参照走行トルク計算ユニット２１５も含む。総和ユニット２１３は、混成エネルギー値２１１を得るために、充電電力計算ユニット２２２および制限目標損失電力２５４からのエネルギー源目標充電エネルギー（またはエネルギー源充電可能エネルギー）２２４を加算する。参照走行トルク計算ユニット２１５は、混成電力値２１１をＴＭフィードバック速度２０６で割り、そのようにしてＴＭ参照トルク２１７を取得するように構成される。ＴＭ参照トルク２１７およびフィードバック走行トルク信号２３４は、電流位相遅延コマンド２３８を生成するために、走行トルク調整ユニット２３６によって用いられる。
【００５５】
図８は、一実施形態による回生制動モードの車両のＰＴＯモーターから回生制動電力を分配するＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３１０の制御ブロック図である。ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３１０は、ソフトウェアにより、ハードウェアにより、またはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせによって達成することができる。
【００５６】
図８に示すように、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３１０は、ＰＴＯ制動電力計算ユニット３０４、充電電力計算ユニット２２２、ＰＴＯ目標ダンプ計算ユニット３１２、電流参照計算ユニット３１６、ＰＴＯモーター制御ユニット３２８、およびＰＴＯトルク調整ユニット３２４を含む。
【００５７】
ＰＴＯ制動電力計算ユニット３０４は、ＰＴＯ目標制動トルク信号３０２およびＰＴＯフィードバック速度信号３０６を受け取り、公式Ｅ＝Ｔ×Ｖに基づいてＰＴＯ目標制動電力３０８を計算するように構成される。ここで、ＥはＰＴＯ目標制動電力、ＴはＰＴＯ目標制動トルク、ＶはＰＴＯの実際の速度である。
【００５８】
一実施形態では、ＰＴＯ目標ダンプ計算ユニット３１２は、ＰＴＯ制動電力計算ユニット３０４からのＰＴＯ目標制動電力３０８とエネルギー源目標充電電力（またはエネルギー源充電可能電力）２２４との間の減算によりＰＴＯ目標損失電力３１４を取得するように構成される。一実施形態では、エネルギー源目標充電電力（またはエネルギー源充電可能電力）２２４は、エネルギー源１０２の充電状態を示す信号２１８に従って充電電力計算ユニット２２２によって計算される。ＰＴＯ目標損失電力３１４は、ＰＴＯコンバータ１４４からＰＴＯモーター１４８への電流の所望の振幅値を指示する参照電流振幅信号３１８を計算するために、電流参照計算ユニット３１６によって用いられる。参照電流振幅信号３１８は、ＰＴＯモーター制御ユニット３２８に提供される。一実施形態では、ＰＴＯモーター制御ユニット３２８は、少なくとも参照電流振幅信号３１８およびＰＴＯトルク調整ユニット３２４からの電流位相遅延コマンド３２６に基づいて制御信号３２２を生成して、ＰＴＯモーター１４８に移送される電力のパラメータを変化または調整するようにＰＴＯコンバータ１４４を制御し、このようにしてＰＴＯモーター１４８の回生制動電力が合理的に分配される。
【００５９】
図９は、別の実施形態による回生制動モードの車両のＰＴＯモーターから回生制動電力を分配するＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３２０の制御ブロック図である。図９に示すＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３２０は、図８のＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３１０に類似する基本構成を有し、したがってこの実施形態において同じ符号を付した素子またはモジュールは詳細に説明しない。
【００６０】
図９の実施形態では、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３２０は、プリセット電力分配ユニット３３４をさらに含む。プリセット電力分配ユニット３３４は、ＰＴＯ制動電力計算ユニット３０４によって計算されたＰＴＯ目標制動電力３０８を受け取り、予め設定された規則に従ってＰＴＯ目標制動電力３０８を分配する。一実施形態では、プリセット電力分配ユニット３３４は、ＰＴＯ目標制動電力３０８をエネルギー源１０２に優先的に再生するように構成される。また、すなわち、エネルギー源１０２が全てのＰＴＯ目標制動電力３０８を受け取ることができる場合には、プリセット電力分配ユニット３３４は、ダンプまたは制動抵抗器３４２に分配される目標ダンピング電力３３８をゼロに設定し、分配ユニットで生成される全ての副目標制動電力３３６をエネルギー源１０２に戻す。一実施形態では、エネルギー源１０２が全てのＰＴＯ目標制動電力３０８を受け取るのに十分な容量をもたないことを、エネルギー源１０２の充電状態が示す場合には、プリセット電力分配ユニット３３４は、エネルギー源１０２にＰＴＯ目標制動電力３０８を再生した後に、ＰＴＯモーター１４８およびダンプもしくは制動抵抗器３４２で残りの電力を消費する。いくつかの実施形態では、ＰＴＯ目標制動電力３０８がエネルギー源１０２に再生された後の残りの電力が、ＰＴＯモーター１４８によって生成される最大損失電力より小さい場合には、また、すなわち、ＰＴＯ目標制動電力３０８がエネルギー源１０２を充電した後にＰＴＯモーター１４８が残りのエネルギーに耐えることができる場合には、プリセット電力分配ユニット３３４はダンプもしくは制動抵抗器３４２に分配される目標ダンピング電力３３８をゼロに設定する。
【００６１】
さらに、図９に示す実施形態では、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３２０は参照ＰＴＯトルク計算ユニット３１５も含む。参照ＰＴＯトルク計算ユニット３１５は、副目標制動電力３３６をＰＴＯフィードバック速度３０６で割り、そのようにしてＰＴＯ参照トルク３１７を得るように構成される。ＰＴＯトルク調整ユニット３２４は、ＰＴＯ参照トルク３１７およびＰＴＯフィードバックトルク信号３２２に従って、電流位相遅延コマンド３２６を計算する。
【００６２】
図１０は、別の実施形態による回生制動モードの車両のＰＴＯモーターから回生制動電力を分配するＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３３０の制御ブロック図である。図１０に示すＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３３０は、図９のＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３２０に類似する基本構成を有し、したがってこの実施形態において同じ符号を付した素子またはモジュールは詳細に説明しない。
【００６３】
図１０の実施形態では、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３２０は、振幅制限デバイス３４６および総和ユニット３５２をさらに含む。振幅制限デバイス３４６は、ＰＴＯ目標損失電力計算ユニット３１２と参照電流計算ユニット３１６との間に結合される。振幅制限ユニット３４６は、ＰＴＯモーター１４８に関する最大および最小モーター損失値に従って目標損失電力３１４を制限し、電流参照計算ユニット３１６に制限目標損失電力３４８を供給するように構成される。一実施形態では、総和ユニット３５２は、非制限目標損失電力３１４と制限目標損失電力３４８との間の減算により、電力偏差信号または余分の目標ダンピング電力３５８を得るように構成される。電力偏差信号３５８が正である場合には、それは目標損失電力３１４がＴＭ１０６によって生成される最大損失電力より大きいことを意味する。したがって、一実施形態では、電力偏差信号３５８は、制動力を生成するために制動抵抗器３４２を制御するように用いられ、余分の目標損失電力は制動抵抗器３４２によって消費される。
【００６４】
さらに、図１０に示す実施形態では、ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム３３０は、総和ユニット３５４参照ＰＴＯトルク計算ユニット３１５も含む。総和ユニット３５４は、混成電力３５６を得るために、充電電力計算ユニット２２２のエネルギー源目標充電電力（またはエネルギー源充電可能電力）２２４を制限目標損失電力３４８に加算するように構成される。参照ＰＴＯトルク計算ユニット３１５は、混成電力３５６をＰＴＯモーターフィードバック速度信号３０６で割り、そのようにしてＰＴＯ参照トルク３１７を得るように構成される。ＰＴＯ参照トルク３１７およびＰＴＯフィードバックトルク３２２は、電流位相遅延コマンド３２６を生成するために、ＰＴＯトルク調整ユニット３２４によって用いられる。
【００６５】
図１１〜図１４は、車両を制御するための方法１１００、１２００、１３００および１４００のフローチャートである。理解されるように、本明細書における方法１３００、１４００は、上述した車両１００、１１０、１２０、１３０および１４０によって実行することが少なくとも可能である。これらのフローチャートを簡便に記述するために、以下の詳細な説明における方法１１００、１２００、１３００および１４００の全てのステップは、主に車両１２０の１つまたは複数の要素と関連して導入されるが、しかし、当業者にとっては、これらの方法１１００、１２００、１３００、１４００の全てのステップは、ここで述べる１つまたは複数の部分に限定されない。さらに、留意すべきことであるが、方法１１００、１２００、１３００、１４００のステップの少なくとも一部は、コマンドまたはコンピュータソフトウェアをプログラムするようにプログラムすることができ、コンピュータまたはプロセッサに読み込み可能な記憶媒体に保存することができる。プログラムコマンドがコンピュータまたはプロセッサによって実行されると、それはフローチャートの方法１１００、１２００、１３００および１４００として全てのステップを達成することができる。理解できるように、コンピュータ可読媒体は、任意の方法または技術で達成される揮発性および不揮発性の、移動可能および移動不可能な媒体を含むことができる。より具体的には、コンピュータ可読媒体は、これらに限らないが、ランダムアクセスメモリ、読出し専用メモリ、電気的消去可能な読出し専用メモリ、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、ならびにＣＤ―ＲＯＭ、デジタル光ディスク記憶装置、または光学的記憶装置の他の形式、ならびに磁気カセット、磁気テープ、ディスク、または磁気メモリの他の形式、ならびに、コマンドオペレーティングシステムによってアクセス可能な保存情報を格納するように構成される記憶媒体の任意の他の形式を含む。
【００６６】
図１３に示すように、方法１１００はＴＭ目標制動トルクを受け取るステップ１１０２を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１１６（図３に示す）は第１のコマンド１２６を受け取り、それは、同様に、ＴＭ１０６に対応して取得されることが望ましい制動トルクを指示する。異なる動作条件では、第１のコマンド１２６は異なる値を有してもよく、例えば、車両１２０が高速で走行している場合には、それは比較的より大きい値を有する制動トルクコマンドを入力することができるが、車両１２０が低速の場合には、それは比較的より小さい値を有する制動トルクコマンドを入力することができる。
【００６７】
一実施形態では、方法１１００は、ステップ１１０２からのＴＭ目標制動トルクに少なくとも基づいてＴＭ目標制動電力を生成するステップ１１０４をさらに含む。例えば、一実施形態では、コントローラ１１６がＴＭ電気制動制御アルゴリズム１１８を実行しているときに、ＴＭ目標制動トルク２０２およびＴＭフィードバック速度２０６に基づいてＴＭ目標制動電力を計算するために、図６のＴＭ制動電力計算ユニット２０４を用いることができる。
【００６８】
一実施形態では、方法１１００は、ステップ１１０４で計算されたＴＭ目標制動電力を予め設定された規則に従って分配するステップ１１０６をさらに含む。一実施形態では、ステップ１１０６を実行するときに、エネルギーはエネルギー源１０２の充電状態に従って分配される。例えば、エネルギー源１０２が全てのＴＭ目標制動電力を受け取ることができる場合には、その間に、ＴＭは、目標制動トルクに従って生成される全ての目標制動電力をエネルギー源１０２に転送することができる。別の実施形態では、ステップ１１０６を実行するときに、それはＴＭ１０６により生成される損失電力に従ってエネルギーを分配することもできる。例えば、エネルギー源１０２が全てのＴＭ目標制動電力２０８を受け取るのに十分な容量をもたないことをエネルギー源１０２の充電状態が示し、かつ、ＴＭ目標制動電力２０８がエネルギー源１０２に再生された後の残りの電力がＴＭ１０６の最大損失電力より小さい場合には、また、すなわち、ＴＭ目標制動電力２０８がエネルギー源１０２を充電した後にＴＭ１０６が残りのエネルギーに耐えることができる場合には、それはＴＭ目標制動電力２０８の一部をエネルギー源１０２に戻して再生することができ、残りの部分はＴＭ１０６で消費される。別の実施形態では、エネルギー源１０２が全てのＴＭ目標制動電力２０８を受け取るのに十分な容量をもたないことをエネルギー源１０２の充電状態が示し、かつ、ＴＭ目標制動電力２０８がエネルギー源１０２に再生された後の残りの電力がＴＭ１０６の最大損失電力より大きい場合には、また、すなわち、ＴＭ目標制動電力２０８がエネルギー源１０２を充電した後にＴＭ１０６が残りのエネルギーに耐えることができない場合には、ＴＭ目標制動電力２０８の一部は機械的制動装置で消費される。
【００６９】
一実施形態では、方法１１００は、エネルギー分配規則を実行するステップ１１０６に従ってＴＭ目標損失電力を生成するステップ１１０８をさらに含む。上記のように、ＴＭ目標損失電力は、異なる条件では異なる値を有する。
【００７０】
一実施形態では、方法１１００は、少なくとも参照電流信号に従ってＴＭ目標損失電力を生成するステップ１１１０をさらに含む。一実施形態では、図６の参照電流計算ユニット２２８は、ＴＭ目標ダンプ２２６に従って参照電流振幅２３２を計算するように構成することができる。
【００７１】
一実施形態では、方法１１００は、ステップ１１１０で生成された電流コマンド（例えば参照電流振幅信号）および別の制御回路の電流位相遅延コマンドに少なくとも部分的に基づいてモーター制御を実行するステップ１１１２をさらに含む。一実施形態では、図６のＴＭ制御ユニット２４２は、ＴＭコンバータ１０４からＴＭ１０６へ転送される電力１２４を制御するために、電流振幅基準信号２３２および電流位相遅延コマンド２３８に従って制御信号２４４を生成するように構成され、そのようにして、制動時のＴＭ１０６からの電力は合理的に分配される。
【００７２】
理解できるように、図１１の車両を制御する方法１１００は、具体的なやり方で変更することができる。例えば、図１２は、別の実施形態による車両を制御するための方法１３００のフローチャートである。図１２の方法１２００は、図１１の方法１１００に実質的に類似する。例えば、図１２も、ステップ１１０２、１１０４、１１０６および１１０８などを含む。特に、図１２の実施形態では、方法１２００は、ステップ１１０８の後にステップ１１０９をさらに含み、そこでは、ステップ１１０８の目標損失電力がＴＭの最大損失値を超えることを回避するように目標損失電力を制限する。図７に示す実施形態では、振幅制限素子２５２は、ＴＭ１０６に関する最大モーター損失値および最小モーター損失値に従って、目標損失電力値２２６を制限するように構成される。その後、ステップ１１１０で、例えば参照電流振幅コマンドなどの参照電流コマンドが制限目標損失電力に基づいて生成される。
【００７３】
図１３は、別の実施形態による車両１３００を制御するための方法のフローチャートである。特に、方法１３００は、制動時に車両のＰＴＯモーターによって生成されるエネルギーを分配するように構成される。
【００７４】
一実施形態では、本方法は、ＰＴＯ目標制動トルクを受け取るステップ１３０２を含む。いくつかの実施形態では、コントローラ１１６（図３に示す）は、ＰＴＯモーター１４８に対応して望ましく取得する制動トルクを指示する第２のコマンド１３８を受け取る。異なる動作条件では、第２のコマンド１３８は異なる値を有してもよい。例えば、いくつかの場合では、安全を考えて、ＰＴＯモーター１４８によって駆動されるＰＴＯデバイス１５２（例えば回転カッター）が異常に働く場合には、相対的に大きい値を有する制動トルクコマンドが急速に制動するために入力される。そして、ＰＴＯデバイス１５２が正常に働く場合には、小さい値を有する制動トルクコマンドが入力される。
【００７５】
一実施形態では、方法１３００は、ステップ１３０２からのＰＴＯ目標制動トルクに少なくとも部分的に基づいてＰＴＯ目標制動電力を生成するステップ１３０４をさらに含む。例えば、一実施形態では、コントローラ１１６がＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム１２３を実行する場合に、ＰＴＯモーター目標制動トルク３０２およびＰＴＯモーターフィードバック速度３０６に従ってＰＴＯ目標制動電力を計算するために、図１０のＰＴＯ制動電力計算ユニット３０４が用いられる。
【００７６】
一実施形態では、方法１３００は、ＰＴＯ目標損失電力を生成するステップ１３０６をさらに含む。一実施形態では、ＰＴＯモーター目標制動電力３０８をエネルギー源目標充電エネルギー（またはエネルギー源充電可能エネルギー）２２４から減算してＰＴＯモーター目標損失電力３１４を得るために、図１０のＰＴＯ目標損失電力計算ユニット３１２を用いることができる。
【００７７】
一実施形態では、方法１３００は、ステップ１３０６からのＰＴＯモーター目標損失電力に少なくとも部分的に基づいて参照電流信号（または電流コマンド）を生成するステップ１３０８をさらに含む。一実施形態では、ＰＴＯモーター目標損失電力３１４に従って参照電流振幅信号３１８を計算するために、図１０の参照電流計算ユニット３１６を用いることができる。
【００７８】
一実施形態では、方法１３００は、ステップ１３０８からの参照電流信号（例えば参照電流振幅信号）および別の制御回路の電流位相遅延コマンドに少なくとも部分的に基づいてモーター制御を実行するステップ１３１０をさらに含む。一実施形態では、図１０のＰＴＯモーター制御ユニット３２８は、ＰＴＯモーターコンバータ１４４からＰＴＯモーター１４８へ転送される電力１２４を制御するために、電流振幅参照信号３１８および電流位相遅延コマンド３２６に従って制御信号３３２を生成するために用いられ、そのようにして、制動時のＰＴＯモーター１４８からのエネルギーは合理的に分配される。
【００７９】
理解できるように、図１３で実行される車両を制御する方法１３００は、具体的なやり方で変更することができる。例えば、図１４は、別の実施形態による車両を制御するための方法１４００のフローチャートである。図１４の方法１４００は、図１３の方法１３００に実質的に類似する。例えば、図１４も、ステップ１３０２、１３０４、１３０６、１３０８および１３１０を含む。特に、図１４の実施形態では、方法１４００はステップ１３０４の後にステップ１３０５をさらに含み、そこではステップ１３０４からのＰＴＯモーター目標制動電力を予め設定された規則で分配する。一実施形態では、ステップ１３０５を実行するときに、電力がエネルギー源１０２の充電状態に従って分配される。例えば、エネルギー源１０２が全てのＰＴＯ目標制動電力を受け取ることができる場合には、目標制動トルクに従ってＰＴＯモーターにより生成された全てのＰＴＯ目標制動電力はエネルギー源１０２へ転送される。エネルギー源１０２が全てのＰＴＯ目標制動電力を受け取ることができない場合には、ＰＴＯモーター目標制動電力がエネルギー源１０２に供給された後の残りのエネルギーはＰＴＯモーター１４８で消費することができる。別の実施形態では、ＰＴＯモーター目標制動電力がエネルギー源１０２に供給された後の残りの電力の一部は、ＰＴＯモーター１４８で消費され、他の部分はダンプまたは制動抵抗器３４２で消費される。
【００８０】
さらに、いくつかの実施形態では、ＴＭ電気制動制御方法を実行するのと同様に、ステップ１３０６の後の方法１４００は、ＰＴＯモーターの最大モーター損失値および最小モーター損失値に従ってＰＴＯ目標損失電力が制限されるステップを含むこともできる。ＰＴＯ目標損失値がＰＴＯモーターから生成される最大モーター損失値より大きい場合には、一実施形態では、余分のエネルギーを消費するために制動抵抗器を用いることができる。
【００８１】
本発明の特定の特徴だけを典型的な実施形態に関連して本明細書に図示し記載しているが、多くの改変および変形が当業者に想到されるであろう。したがって、添付した特許請求の範囲は、本発明の真の要旨および範囲に含まれるこのような全ての改変および変形を包含することを意図していることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００８２】
１００  車両
１０１  電気駆動システム
１０２  エネルギー源
１０３  負荷システム
１０４  コンバータ
１０６  モーター
１０８  伝送システム
１１０  車両
１１２  第１の駆動ホイール
１１４  第２の駆動ホイール
１１６  コントローラ
１１８  電気制動制御アルゴリズム
１１９  電気制動制御アルゴリズム
１２０  車両
１２１  走行電気制動制御アルゴリズム
１２２  電力
１２３  ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム
１２４  電力
１２５  ＰＴＯモーター電気制動制御アルゴリズム
１２６  第１の入力コマンド
１２８  第１のパラメータ信号
１３０  車両
１３２  第２のパラメータ信号
１３４  制御信号
１３５  第１の機械的制動装置
１３６  第２の機械的制動装置
１３８  第２の入力コマンド
１４０  車両
１４１  電力
１４２  制御信号
１４４  ＰＴＯコンバータ
１４６  電力
１４８  ＰＴＯモーター
１５２  ＰＴＯデバイス
１５４  第３のパラメータ信号
１５６  制動抵抗器（ダンプ抵抗器）
１５８  統合化されたコンバータ
２０２  ＴＭ目標制動トルク信号
２０４  ＴＭ制動電力計算ユニット
２０６  ＴＭフィードバック速度
２０８  ＴＭ目標制動電力
２１０  走行電気制動制御アルゴリズム
２１１  混成エネルギー値
２１２  プリセット電力分配ユニット
２１３  総和ユニット
２１４  副目標制動電力
２１５  参照走行トルク計算ユニット
２１６  ＴＭ目標ダンプ計算ユニット
２１７  参照制動トルク信号（ＴＭ参照トルク）
２１８  充電状態を示す信号
２２０  ＴＭ電気制動アルゴリズム
２２２  充電エネルギー計算ユニット
２２４  エネルギー源目標充電電力（エネルギー源充電可能電力）
２２６  ＴＭ目標損失電力
２２８  参照電流計算ユニット
２３２  参照電流振幅信号
２３４  ＴＭフィードバックトルク信号
２３６  走行トルク調整ユニット
２３８  電流位相遅延コマンド
２４２  ＴＭ制御ユニット
２４４  制御信号
２４６  目標機械的制動電力
２４８  機械的制動装置
２５２  振幅制限デバイス
２５４  制限目標損失電力
２５６  総和デバイス
２５８  余分の目標損失電力（電力偏差信号）
３０２  ＰＴＯ目標制動トルク信号
３０４  ＰＴＯ制動電力計算ユニット
３０６  ＰＴＯフィードバック速度信号
３０８  ＰＴＯ目標制動電力
３１０  ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム
３１２  ＰＴＯ目標損失電力計算ユニット（ＰＴＯ目標ダンプ計算ユニット）
３１４  ＰＴＯ目標損失電力
３１５  参照ＰＴＯトルク計算ユニット
３１６  電流参照計算ユニット
３１７  ＰＴＯ参照トルク
３１８  参照電流振幅信号
３２０  ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム
３２２  ＰＴＯフィードバックトルク信号
３２４  ＰＴＯトルク調整ユニット
３２６  電流位相遅延コマンド
３２８  ＰＴＯモーター制御ユニット
３３０  ＰＴＯ電気制動制御アルゴリズム
３３２  制御信号
３３４  プリセット電力分配ユニット
３３６  副目標制動電力
３３８  目標ダンピング電力
３４２  制動抵抗器
３４６  振幅制限デバイス
３４８  制限目標損失電力
３５２  総和ユニット
３５４  総和ユニット
３５６  混成電力
３５８  余分の目標ダンピング電力（電力偏差信号）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2015062331000001.pdf