(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的バス（１０６）に結合されたグリッド（１１２）と、
前記電気的バス（１０６）に結合され、前記電気的バス（１０６）から受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置（１０８）と、
前記電力変調装置（１０８）に結合され、前記変更された電力出力を受け取って、前記グリッド（１１２）の温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータ（１２０）であって、前記ブロワモータ（１２０）の速度が前記変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく、ブロワモータ（１２０）と、
動作パラメータを受け取るように動作可能であって、前記電力変調装置（１０８）に対して前記変更された電力の量を変化させて、それによって前記動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて前記ブロワモータ（１２０）の速度を制御するように構成されたコントローラ（１２８）と、を含み、
前記ブロワモータ（１２０）は、高くとも前記ブロワモータ（１２０）に電流が供給されない場合より約１５℃だけ高い比較的一定の温度を提供するのに十分な電流が供給される、システム。
【請求項２】
前記グリッド（１１２）は、１つまたは複数の抵抗素子を含み、前記ブロワモータ（１２０）は、動作中に前記抵抗素子を冷却するファンに結合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記グリッド（１１２）は、エネルギー蓄積装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラ（１２８）は、サイクルスキップ発火パターンで前記ブロワモータ（１２０）を動作させるようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ブロワモータ（１２０）は、１／４または１／２の速度で動作する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ブロワモータ（１２０）は、前記ブロワモータ（１２０）を動作するのに十分な電流であるが、前記ブロワモータ（１２０）に電流が供給されない場合より約１５℃高く前記ブロワモータ（１２０）を加熱するには不十分な電流が供給される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記動作パラメータは、周囲温度および周囲湿度レベルの一方または両方を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
制御の方法であって、
電気的バス（１０６）全体の電力の量を生成するステップと、
前記電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、
ブロワ（１１８）のブロワモータ（１２０）に変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいて前記ブロワモータ（１２０）の速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含み、
前記動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方であり、
前記周囲温度および前記周囲湿度レベルは、前記ブロワモータ（１２０）が動作していない場合には、前記ブロワ（１１８）、または前記ブロワモータ（１２０）、または前記ブロワ（１１８）および前記ブロワモータ（１２０）の両方において、あるいは近接して、氷の形成を可能にするかまたは容易にするのに十分である、方法。
【請求項９】
グリッド（１１２）の電気的バス（１０６）全体の前記電力の量を記憶するステップであって、前記動作条件は前記グリッド（１１２）の温度であるステップと、
前記ブロワ（１１８）から前記グリッド（１１２）に空気の流れを供給し、それによって前記グリッド（１１２）を冷却するステップと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記供給された変調された電力は、前記電気的バス（１０６）全体の前記電力の量から独立して制御可能である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記動作条件は、しきい値振動レベルより上の検出された振動を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
変調するステップは、サイクルスキップ動作を含み、前記ブロワモータ（１２０）の最高速度より遅い速度で一定期間前記ブロワモータ（１２０）を動作させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブロワ（１１８）は、前記ブロワ（１１８）からグリッド（１１２）に空気の流れを供給し、それによって前記グリッド（１１２）を冷却するように構成され、前記グリッド（１１２）の温度が周囲温度とほぼ同じである場合に、前記ブロワモータ（１２０）の温度を上昇させて氷の前記形成を低減または防止するのに十分な量の変調された電力を供給することによって、前記ブロワモータ（１２０）の最高速度より遅い速度で前記ブロワ（１１８）を動作させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
変調された電力を供給するステップは、前記ブロワモータ（１２０）に対して、高くとも前記ブロワモータ（１２０）に電流が供給されない場合より約１５℃だけ高い比較的一定の温度を提供するのに十分な電流を供給するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
変調された電力を供給するステップは、サイクルスキップ発火パターンで前記ブロワモータ（１２０）を動作させるステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力の量の少なくとも一部を変調するステップは、電圧レベルおよび周波数の少なくとも一方を調整するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
転送スイッチ（８０６）と、
前記転送スイッチ（８０６）の第１の入力に結合された第１のインバータ（８０２）と、
前記転送スイッチ（８０６）の第２の入力に結合された第２のインバータ（８０４）と、
補助部品ブロワ（１２２）に電力を供給するための、前記転送スイッチ（８０６）の第１の出力に結合された第１の交流ブロワモータ（８０８）と、
走行モータブロワ（１１４）に電力を供給するための、前記転送スイッチ（８０６）の第２の出力に結合された第２の交流ブロワモータ（８１０）と、
グリッドブロワ（１１８）に電力を供給するための、前記転送スイッチ（８０６）の第３の出力に結合された第３の交流ブロワモータ（８１２）と、
コントローラ（１２８）と、を含み、
前記コントローラ（１２８）は、前記転送スイッチ（８０６）に対して、第１の動作モードでは、前記第１のインバータ（８０２）を前記第１の交流ブロワモータ（８０８）に接続させ、前記第２のインバータ（８０４）を前記第２の交流ブロワモータ（８１０）に接続させるように、第２の動作モードでは、前記第１のインバータ（８０２）を前記第１の交流ブロワモータ（８０８）に接続させ、前記第２のインバータ（８０４）を前記第３の交流ブロワモータ（８１２）に接続させるように、第３の動作モードでは、前記第１のインバータ（８０２）を前記第３の交流ブロワモータ（８１２）に接続させ、前記第２のインバータ（８０４）を前記第２の交流ブロワモータ（８１０）に接続させるように構成される、請求項１〜７のいずれか1項に記載のシステム。
【請求項１８】
車両に用いられるシステムであって、
コンバータ（１０４）を駆動するトルク出力を生成するエンジンと、
前記コンバータ（１０４）を介して電気的バス（１０６）に結合されたグリッド（１１２）と、
前記電気的バス（１０６）に結合され、前記電気的バス（１０６）から受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置（１０８）と、
前記電力変調装置（１０８）に結合され、前記変更された電力出力を受け取って、前記グリッド（１１２）の温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータ（１２０）であって、前記ブロワモータ（１２０）の速度が前記変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく、ブロワモータ（１２０）と、
前記車両の可聴ノイズレベルを受け取るように動作可能であって、前記電力変調装置（１０８）に対して前記変更された電力の量を変化させて、それによって前記可聴ノイズレベルに基づいて前記ブロワモータ（１２０）の速度を制御するように構成されたコントローラ（１２８）と、を含むシステム。
【請求項１９】
車両のエンジンの制御の方法であって、
電気的バス（１０６）全体の電力の量を生成するステップと、
前記電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、
ブロワ（１１８）のブロワモータ（１２０）に変調された電力を供給して、前記車両の可聴ノイズレベルに基づいて前記ブロワモータ（１２０）の速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される発明の主題の実施形態は、ブロワシステムおよび関係する動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
推進システムは、１つまたは複数のモータを含んでもよい。例えば、１つまたは複数の走行モータを有する推進システムは、鉱業用途、機関車用途、船舶用途、自動車用途、またはドリリング用途に利用することができる。一例では、走行モータを搭載した車両は、車両を減速するために発電制動を行うことができる。発電制動動作中には、走行モータは、グリッド（エネルギー蓄積装置など）に送電することができる電力を生成することができ、グリッドは、その要素の特定の電気抵抗に部分的に起因して、供給される電力に応じて発熱する。グリッドを冷却するために、ブロワは、強制空気を提供することができる。使用していない時には、ブロワは、氷または破片を蓄積するのに十分なほど低温になる場合があり、それはブロワの性能または始動を損なうおそれがある。凍結を避けるために単に常時ブロワを動作させることは、エネルギーを消費し、ノイズが多く、部品を摩耗させてしまう。上述した構成では、様々な他の問題が生じる可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
一態様では、電気的バスに結合されたグリッドと、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力することができる電力変調装置と、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取ることができ、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供することができるブロワモータと、コントローラと、を含むシステムが提供される。ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づくことができる。コントローラは、動作パラメータを受け取ることができ、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させることによりそのパラメータに応答する。ブロワモータ速度は、動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて制御することができる。
【０００４】
電気的バス全体の電力の量を生成するステップを含む制御方法が提供される。電力の量の少なくとも一部は、変調される。さらに、変調された電力は、ブロワのモータに供給されて、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御する。
【０００５】
以下の添付の図面を参照しつつ、非限定的な実施形態についての以下の説明を読むことで、本発明を理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】車両システムの概略図である。
【図２】グリッドブロワ駆動装置の構成の一実施形態の概略図である。
【図３】グリッドブロワ駆動装置の構成の別の実施形態の概略図である。
【図４】グリッドブロワ駆動装置の構成のさらに別の実施形態の概略図である。
【図５】図２のグリッドブロワ駆動装置の構成に接続されたグリッドブロワと、高い空気密度環境でグリッドの抵抗素子の両端に直接接続されたグリッドブロワとの性能を比較する折れ線グラフを示す図である。
【図６】図２のグリッドブロワ駆動装置の構成に接続されたグリッドブロワと、低い空気密度環境でグリッドの抵抗素子の両端に直接接続されたグリッドブロワとの性能を比較する折れ線グラフを示す図である。
【図７】可聴ノイズレベル制御方法のフローチャートを示す図である。
【図８】インバータ・モータ結合構成の一実施形態の概略図である。
【図９】図８のインバータ・モータ結合構成を利用する例示的な配電方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書で開示される主題は、グリッドを冷却するのに有用なブロワに関連し得る。実施形態は、熱を放散する機構に関連し得る。好適な電力消費装置は、車両システム、例えば電気自動車もしくはハイブリッド電気自動車、またはディーゼル電気機関車に配置することができる。
【０００８】
本明細書で使用されるように、抵抗素子、グリッド、および、エネルギー蓄積装置（集合的に「グリッド」と呼ぶ）は、発電制動動作モードでモータによって生成された電気的エネルギーの消費、蓄積、または廃棄をすることができる任意の装置を意味する。さらに、そのようなプロセスにおいて、装置の温度が上昇することがある。サイクルスキップという用語は、１つまたは複数のサイリスタが、モータへの交流電流の供給源を結合し、適切な時点で切り換えられて、交流電源電流の基本周波数成分を生成することができる技術を指す。
【０００９】
一実施形態では、コントローラは、電源ラインのＡＣ電圧のいくつかの連続する正の半周期中に交流電源の位相ラインについてサイリスタをトリガすることができ、電源電圧の１つまたは複数の周期についてはサイリスタはトリガされない。次に、サイリスタは、電源ライン電圧のいくつかの連続する負の半周期中にトリガすることができる。このパターンは、各パターン間の１つまたは複数の周期の一時停止を伴って繰り返すことができる。３相回路の他の２つの位相ラインのサイリスタは、同一のパターンであるが位相が１２０度ずれて点弧されてもよい。このパターンは、ＡＣ電源周波数の数分の１である有効周波数を有するモータに電流を印加することができる。モータは、この低い周波数に同期して、遅い速度で回転する。サイクルスキップは、比較的精巧なＡＣ周波数変換装置に置き換えることができる。このように、いくつかの実施形態では、周波数変換装置を用いることができる。
【００１０】
一実施形態によれば、システムは、グリッド、電気的バス、電力変調装置、ブロワモータ、およびコントローラを含むことができる。グリッドは、電気的バスに結合される。電力変調装置は、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力することができる。ブロワモータは、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取ることができ、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供することができる。ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づくことができる。コントローラは、動作パラメータを受け取ることができ、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させることによりそのパラメータに応答する。ブロワモータ速度は、動作パラメータに少なくとも部分的に基づいて制御することができる。
【００１１】
動作中、電力の量は、電気的バス全体に供給される。電力の量の少なくとも一部は、変調される。さらに、変調された電力は、ブロワのモータに供給されて、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御することができる。センサなどは、周囲条件を動作条件として決定することができる。適切な動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方を含むことができる。これらの動作条件は、直接的なセンサ読み取り値から来てもよいし、または推定もしくは暗示してもよい。すなわち、寒冷地の冬季には、例えば、温度センサがなくても凍結の可能性を示すことができる。
【００１２】
モータが冷えており、および／または動作していない場合には、周囲温度および／または周囲湿度レベルは、ブロワ、またはモータ、またはブロワおよびモータの両方において、あるいは近接して、氷の形成を可能にするかまたは容易にするのに十分である。そうであれば、コントローラは、モータの温度を上昇させ、および／またはブロワのファンを動かして、氷の形成を低減または防止するのに十分な量の変調された電力をブロワに供給することができる。グリッドの温度が周囲温度と同程度の場合であっても、コントローラは、着氷を回避するためにモータを動作させることができる。すなわち、グリッドを冷却する必要がない場合には、ブロワが正常に回転しないことにより、耐用年数が摩耗する。
【００１３】
モータがグリッドを冷却するためではなくモータを加熱するために動作することは、モータの最高速度よりも遅い速度で達成することができる。一実施形態では、着氷を回避するためにブロワを動作させることは、モータの最高動作速度の約１％から約１０％の範囲の速度でモータを動作させることを含んでもよい。他の速度は、モータの種類、周囲の動作条件、および機器の耐用年数を延長する要望のレベルに基づいて選択することができる。モータは、高くともモータに電流が供給されない場合（すなわち、周囲温度）より約１５℃だけ高い比較的一定の温度を提供するのに十分な電流が供給されてもよい。
【００１４】
図１は車両システム１００の一例を概略的に示す。車両システムは、コンバータ１０４を駆動するトルク出力を生成することができるエンジン１０２を含む。コンバータは、電気的バス１０６によって種々の電気部品に供給することができる電力を生成することができる。いくつかの実施形態では、コンバータは、交流（ＡＣ）電力を生成する１つまたは複数の交流発電機を含むことができる。いくつかの実施形態では、コンバータは、直流（ＤＣ）電力を生成する１つまたは複数の整流器を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、コンバータは、１つもしくは複数の交流発電機および１つもしくは複数の整流器の両方を含むことができる。それに対応して、いくつかの実施形態では、電気的バスはＤＣ電気バスであってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、電気的バスはＡＣ電気的バスであってもよい。
【００１５】
１つまたは複数の電力変調装置１０８は、電気的バスから電力を受け取ることができる。電力変調装置は、電気的バスから受け取った電力を車両システムの電気部品に提供するのに適した形式に変更することができる。電力変調装置は、例えば電圧または周波数などの電力のパラメータを変更することができる。いくつかの実施形態では、電力変調装置はインバータを含んでもよい。一実施例では、他の変形例の中で、インバータはＤＣ電力をＡＣ電力に変換する。いくつかの実施形態では、電力変調装置はコンバータを含んでもよい。一実施例では、コンバータは、ＤＣ電気部品にＤＣ電力を供給するために、ＤＣ電気的バスからのＤＣ電力の電圧を異なる電圧に変更する。
【００１６】
図示した走行モータ１１０などのモータは、電力変調装置から電力を受け取って、車両を推進させるための牽引力を提供することができる。説明を簡単にするため、１つのモータのみが示されており、それが走行モータである。複数の走行モータは、電気的バスから供給された電力を用いて、車両を推進させるための牽引力を提供することができる。モータは、車両を減速するための発電制動を提供する発電機として機能することができる。発電制動中に、走行モータは、車両の回転方向とは逆方向のトルクを与えることができ、電気的バスを介してグリッド１１２に送ることができる電力を発生する。一実施形態では、電力は、グリッドの複数の抵抗素子を流れることができ、グリッドは、電気的バスに直列に接続された抵抗素子の１つの素子またはスタックを含むことができる。別の実施形態では、グリッドは、電池やウルトラキャパシタなどの１つまたは複数を含むエネルギー蓄積装置であり、そのようにして、電力がグリッド内に蓄積される。いずれの場合でも、グリッド温度が上昇し、発生した熱が放散される必要がある。
【００１７】
いくつかの実施形態では、電気的バスは、電力の送電を制御するために調整され得る１つまたは複数のスイッチ（図示せず）を含むことができる。発電制動中に、走行モータにより発電された電力を送電するために、スイッチの状態を１つの位置から別の位置に変更することができる。一態様では、電力をグリッドまたは補助電力システムまたは後処理再生装置などに送ることができる。あるいは、グリッドは、構成要素として抵抗素子およびエネルギー蓄積装置の両方を含むことができ、そのようにして、スイッチは、１つの、他の、または両方のグリッド構成要素に選択的に電力を送信することができる。
【００１８】
車両の運転中に、グリッドおよび走行モータの温度が上昇することがある。それに応じて、グリッドおよび走行モータを強制空冷することができる。走行モータブロワ１１４は、走行モータを冷却するために空気を吹き付けることができる。走行モータブロワは、走行モータブロワモータによって動力を供給することができ、走行モータブロワモータは、電気的バスから受け取った電力を変更する電力変調装置１０８から電力を受け取るように構成されている。同様に、グリッドブロワ１１８は、グリッド１１２を冷却するために空気を吹き付けることができる。グリッドブロワ１１８は、グリッドブロワモータ１２０によって動力を供給することができ、グリッドブロワモータ１２０は、電気的バスから受け取った電力を変更する電力変調装置から電力を受け取る。車両システムは、１つまたは複数のグリッドを冷却する複数のグリッドブロワを含んでもよい。
【００１９】
車両システムの他の部品を強制空冷することができる。補助ブロワ１２２は、補助部品１２４を冷却するために空気を吹き付けることができる。補助ブロワは、補助ブロワモータ１２６によって動力を供給することができ、補助ブロワモータ１２６は、電気的バスから受け取った電力を変更する電力変調装置から電力を受け取るように構成されている。いくつかの実施形態では、補助部品は、電気的バスから電力を受け取ることができる。例えば、補助部品は、過給器やターボ過給器などの吸入空気を圧縮するように構成された圧縮機を含んでもよい。しかし、補助部品は、電力を受け取る必要はない。例えば、補助部品は、ディーゼルエンジンを冷却するためのラジエータを含んでもよい。補助ブロワは、エンジン効率を向上させるために、圧縮機に流入する前に吸入空気を冷却するために使用することができる。
【００２０】
車両システムは、複数の異なる電力変調装置を含んでもよく、それらの各々は異なる部品に電力を供給してもよい。代わりに、または必要に応じて、車両システムは、スイッチに接続された異なる部品に電力を選択的に供給するように制御され得るスイッチに接続された１つまたは複数の電力変調装置を含んでもよい。
【００２１】
車両は、特定の部品、例えばエンジンや走行モータやブロワ駆動装置などを制御するコントローラ１２８を含むことができる。コントローラは、プログラムを実行し、較正および制御データを記憶するための、プロセッサおよび電子記憶媒体を有するマイクロコンピュータを含むことができる。コントローラは、車両システムの部品に結合されたセンサからの信号を受け取り、その信号に基づいてフィードバック／フィードフォワード制御を行うことができる。コントローラによって受け取ることができる信号の例としては、エンジン速度、モータ速度、ブロワ速度、エンジン温度、モータ温度、グリッド温度、周囲温度、エンジン負荷、モータ負荷、電圧、電流などが挙げられる。さらに、コントローラは、ブロワモータに電力を供給する電力変調装置の状態を調整することにより、様々な動作条件に基づいて、ブロワ速度を変化させることができる。具体的には、電力変調装置は複数のスイッチを含むことができ、それらスイッチの状態をトグルして電力を変調することができる。例えば、電力変調装置は、電圧を上昇／降下させたり、周波数を増加／減少させたり、位相を調整したりするように制御することができる。
【００２２】
図２は、本発明のグリッドブロワ駆動装置の構成の一実施形態を概略的に示す。図示した実施形態では、グリッド２００は、ＤＣ電気的バス２０２に直列に接続された３つの抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を含む。グリッドは、熱の形で電力を放散させるために、適切な数の抵抗素子を含むことができる。
【００２３】
発電制動動作モード中には、車両を減速させるトルクを発生する走行モータの結果として、電力を生成することができる。生成された電力は、ＤＣバスを介して走行モータから抵抗素子に伝送することができる。その結果、グリッドの抵抗素子の温度は、例えば約６００℃以上の温度まで上昇することがあり得る。グリッドに空気を吹き付けて熱の放散を助けるために、ブロワ（図示せず）を動作することができる。ブロワは、ＡＣグリッドブロワモータを含むグリッドブロワ駆動装置２０４によって、電力が供給され得る。ＡＣグリッドブロワモータは、インバータ２０６を含むことができる電力用電子回路パッケージに結合することができ、インバータ２０６それ自体は、ＤＣバス上のタップに結合することができる。インバータは、ＡＣグリッドブロワモータ２０８に、可変周波数および／または可変電圧の出力を提供することができる。一例として、インバータは、三相出力を有するＤＣ−三相インバータであってもよい。駆動装置の構成の図示した実施形態では、インバータがＤＣバスに直接接続されているので、グリッドブロワモータは、ＤＣバスの全電圧で駆動することができ、必要に応じて、グリッドブロワを高速に動作させることができる。
【００２４】
ＡＣグリッドブロワモータは、抵抗素子の両端から直接ではなく、インバータから電力を受け取るので、グリッドブロワモータの動作およびそれに応じたグリッドブロワの速度は、グリッド上の電力から分離することができる。グリッドブロワの速度は、グリッド上の電力の量から独立して操作し調整することができる。グリッドブロワモータの独立した速度制御を可能にすることによって、グリッドブロワの加速度および／または速度を、グリッドの電圧レベルに関係なく変化させることができる。その結果、グリッドの冷却を向上させるようにグリッドブロワ速度を制御することができ、グリッドの耐用年数を延長するとともに、制動能力も増大させることができる。
【００２５】
グリッドブロワの可変速度制御に少なくとも部分的に起因して、いくつかの条件の下で、グリッドブロワの速度を実質的に一定の速度に減少または維持することができる。例えば、グリッドブロワの羽根車またはファンブレードの慣性応力を低減して、グリッドブロワの耐用年数を延長するように、グリッドブロワ速度を低下させることができる。別の例として、グリッドブロワの速度は、検出された振動レベルに応答して低下させることができる。一実施形態では、その応答は、グリッドブロワの可聴ノイズレベルを所望の可聴ノイズレベルに低減させることであってもよい。可聴ノイズを管理するためのグリッドブロワ制御方式については、図７を参照して以下でさらに詳細に説明する。さらに、グリッドまたはバス上の電力が遠心力によるグリッドの応力を減少させるために変化しても、グリッドブロワの速度を実質的に一定の速度に維持することができる。
【００２６】
図３は、本発明のグリッドブロワ駆動装置の構成の別の実施形態を概略的に示す。図示した実施形態では、グリッド３００は、ＤＣ電気的バス３０２に直列に接続された３つの抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を含む。グリッドブロワ（図示せず）は、グリッド３００の強制空冷を生成するために設けることができる。グリッドブロワは、グリッド３００の両端のタップに接続され得るインバータ３０６を含むグリッドブロワ駆動装置３０４により電力が供給され得る。インバータ３０６は、インバータ３０６の出力に接続されたＡＣグリッドブロワモータ３０８に、可変周波数および／または可変電圧のＡＣ出力を提供することができる。特定の例として、インバータは、三相ＡＣ出力を有するＤＣ−三相インバータであってもよい。駆動装置の構成の一実施形態では、インバータがグリッドの抵抗素子の両端のタップに接続されているので、インバータおよび／またはグリッドブロワモータに供給される電流の量が増加することができる。さらに、電流が増加するので、異なるＡＣグリッドブロワモータをグリッドの強制空冷に用いることができる。例えば、より大きなおよび／もしくはより強力なＡＣグリッドブロワモータ、低電圧モータ、または標準電圧（絶縁型）モータを用いることができる。
【００２７】
図示した実施形態では、インバータは、インバータおよび／またはグリッドブロワモータの電力処理能力に応じて、グリッドの抵抗素子の１つまたはいくつかの両端に接続することができる。グリッドブロワ駆動装置にＡＣモータを使用することにより、ＤＣモータを使用することに比べて、駆動装置のメンテナンスを減少させることができる。具体的には、ＤＣモータは、日常的なメンテナンスを必要とする整流ブラシを有している。ＡＣモータには整流ブラシがないので、メンテナンスを減少させることができる。さらに、ＡＣモータには整流ブラシがないので、整流ブラシによって機械的に制限され得るＤＣモータと比較して、ブロワは機械的に制限される前により高速で動作することができる。
【００２８】
図４は、本発明のグリッドブロワ駆動装置の構成のさらに他の実施形態を概略的に示す。図示した実施形態では、グリッド４００は、ＤＣ電気的バス４０２に直列に接続された３つの抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を含む。グリッドブロワ（図示せず）は、グリッド４００の強制空冷を生成するために設けることができる。グリッドブロワは、グリッド４００の両端のタップに接続され得るＤＣ−ＤＣコンバータ４０６を含むグリッドブロワ駆動装置４０４により電力が供給され得る。ＤＣ−ＤＣコンバータ４０６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４０６の出力に結合されたＤＣグリッドブロワモータ４０８に可変電圧のＤＣ出力を提供することができる。この例示的な駆動装置の構成は、上述した実施形態に対する低コストの代替例として実施することができるが、それは、コンバータおよび／またはＤＣグリッドブロワモータは、インバータおよび／またはＡＣグリッドブロワモータよりもコストが安いためである。１つのモータを直列に接続するために２本の配線だけを用いているが、並列機械のような非直列機械、または他励モータについては、３本の配線を有する構成を用いることができることに留意されたい。さらに、様々な電圧レベル間のタップ変更（例えば高電圧タップおよび低電圧タップ）は、可変速度制御機能の少なくともいくつかを達成するために利用することができる。
【００２９】
図５は、高い空気密度環境で行われた等馬力グリッドブロワモータの性能比較の一例を示している。第１のモータの速度は、グリッド電圧から独立して制御され、第２のモータの速度は、グリッド電圧に依存する。この例示的な比較では、第１のグリッドブロワモータは図２に示した駆動装置の構成に従って接続され、第２のモータはグリッドの抵抗素子の両端のタップに直接接続された。したがって、第１のモータの動作はグリッド上の電力の量から独立していたが、第２のモータの動作はグリッド上の電力の量に依存していた。折れ線グラフ５００は、グリッドブロワモータの速度を比較しており、Ｘ軸にはＤＣボルトで表す電圧を示し、Ｙ軸には毎分回転数（ＲＰＭ）で表すグリッドブロワモータの速度を示す。第１のグリッドブロワモータの性能を実線で示し、第２のグリッドブロワモータの性能を破線で示している。
【００３０】
折れ線グラフ５００は、同一電圧で動作する場合に、第１のグリッドブロワモータは、第２のグリッドブロワモータと比較して、より高い速度を達成することを明確に示しており、したがって、第１のモータは、第２モータがグリッド上の電力に基づいて加速することができるよりもより速く加速されるように制御できることを示している。第１のモータの動作加速度の利点は、グリッドブロワモータの動作速度の性能限界に達するまで（約３４００ＲＰＭおよび１４００ＶＤＣにおいて）ずっと存在する。したがって、より迅速な加速のために、第１のグリッドブロワモータは、第２のグリッドブロワモータ（約１４００ＶＤＣ）と比較して、かなり低い電圧（約８００ＶＤＣ）で最大動作速度に達することができる。したがって、独立して制御されるグリッドブロワは、グリッドの動作寿命を延ばすことができる増強された強制空冷を有することができる。
【００３１】
さらに、第２のグリッドブロワモータと比較して、第１のグリッドブロワモータの動作上の利点は、低い空気密度環境でよりはっきりする場合がある。図６は、低い空気密度環境で行われた図５の等馬力グリッドブロワモータの例示的な性能比較を折れ線グラフ６００で示している。高い空気密度の例と同様に、同じ電圧で動作する場合に、第１のグリッドブロワモータは、第２のグリッドブロワモータと比較してより高い速度を達成することができるが、これはモータ電圧とグリッド抵抗電圧との分離比によるものであり、また第１のグリッドブロワのインバータの周波数制御によるものである。しかし、低い空気密度により、第１のグリッドブロワモータは、第２のグリッドブロワモータよりも高い最高速度を達成することができる。第２のグリッドブロワモータがＤＣモータである特定の場合には、第２のグリッドブロワモータの速度能力は、ＤＣグリッドブロワモータの整流ブラシによって機械的に制限され得るが、第１のモータは整流ブラシなしで動作するＡＣグリッドブロワモータとすることができ、より高い機械的しきい値を有している。したがって、ＡＣグリッドブロワモータは、低い空気密度環境でより大きな動作範囲にわたってＤＣグリッドブロワの動作上の利点を維持することができる。
【００３２】
図５および図６に示す比較は、例である。さらに、上述した駆動装置の構成に従って接続されたＤＣモータの比較は、グリッドに直接接続されたＤＣモータの動作上の利点を有することができることに留意されたい。
【００３３】
グリッドブロワは、グリッドの最大冷却を生成するために可能な限り高い速度で動作させることができる。しかし、いくつかの条件下では、グリッドブロワモータを異なる速度で動作させることが望ましい場合がある。例えば、グリッドブロワモータの速度は、グリッドブロワにより生じる騒音、振動、ハーシュネスの結果として生成された可聴ノイズレベルに基づいて調整することができる。１つの特定の例では、居住地域または山岳路などの異なる地域を走行する際に、車両が可聴ノイズしきい値レベル未満で動作する必要がある。可聴ノイズしきい値を満たすために、グリッドブロワを含む車両の様々な構成要素は、可聴音響レベルを低減するように調整することができる。図７は、グリッドブロワの可聴ノイズ出力能力に基づいて車両の可聴ノイズ出力を制御するための例示的な方法のフローチャートを示す。フローチャート７００はステップ７０２で開始され、本方法は、車両システムの動作条件を評価するステップを含むことができる。評価され得る動作条件の非限定的な例としては、車両走行速度、エンジン回転速度、モータ速度、周囲温度、部品温度、空気密度などが挙げられる。
【００３４】
ステップ７０４で、本方法は、評価された動作条件に基づいて、機関車の部品の全可聴ノイズレベル出力を評価するステップを含むことができる。一例では、機関車の各部品の可聴ノイズレベルは、部品の１つまたは複数の所与の動作パラメータに基づいて決定することができる。具体的には、各部品の可聴ノイズレベルを、メモリに記憶されたルックアップテーブル中の１つまたは複数の動作パラメータにマッピングすることができる。このようにして、各部品のノイズレベルは、ブロワおよび／またはブロワを支持する任意の車両の全可聴ノイズレベルを評価するために、ルックアップテーブルから決定することができる。
【００３５】
ステップ７０６で、本方法は、可聴ノイズしきい値を設定するステップを含むことができる。可聴ノイズしきい値は、機関車の動作によって発生する全可聴ノイズレベルが超えてはならない可聴ノイズのレベルを示すことができる。いくつかの実施形態では、可聴ノイズしきい値は、機関車の位置に基づいて設定することができる。例えば、機関車が田園地帯を走行している場合には、しきい値を高い可聴ノイズレベルに設定することができ、機関車が市街地を走行している場合には、しきい値を低い可聴ノイズレベルに設定することができる。一例では、位置に基づくしきい値レベルを手動で設定することができる。別の例では、位置を機関車の速度に基づいて推定することができ、しきい値を速度に基づいて設定することができる。一例では、可聴ノイズしきい値は、グローバル位置システムの座標情報に基づくことができ、あるいは鉄道の軌道に近接したセンサから送られる拡張された無線周波数信号などの、機関車によって受け取られる別の信号に基づくことができる。例えば、踏切または橋にあるセンサが機関車に信号を送ることができる。さらに別の例では、しきい値は、機関車の構成に基づくことができる。例えば、しきい値は、現在稼動しているグリッドブロワおよび／または他の機器の数に基づいて設定することができる。
【００３６】
ステップ７０８で、本方法は、機関車の全可聴ノイズレベルをしきい値可聴ノイズレベルと比較するステップを含むことができる。機関車の全可聴ノイズレベルがしきい値可聴ノイズレベルを超えていると判定された場合には、フローチャートはステップ７１０に進む。そうでなければ、フローチャートは終了する。
【００３７】
ステップ７１０では、全可聴ノイズレベルがしきい値可聴ノイズレベルを超えている場合には、ノイズレベルを低減しなければならない。したがって、本方法は、グリッドブロワの可聴ノイズレベル調整能力をしきい値可聴ノイズレベルを超える可聴ノイズレベルと比較することができる。この比較は、グリッドブロワ動作の変化が全可聴ノイズレベルをしきい値可聴ノイズレベル未満に低下させることができるかどうかを判定する。グリッドブロワの可聴ノイズレベル調整能力がしきい値可聴ノイズレベルを超える可聴ノイズレベルよりも大きい場合には、フローチャートはステップ７１２に進む。そうでなければ、グリッドブロワの可聴ノイズレベル調整能力はしきい値可聴ノイズレベルを超える可聴ノイズレベル未満であり、フローチャートはステップ７１４に進む。
【００３８】
ステップ７１２で、本方法は、グリッドブロワの可聴ノイズレベルを低減するためにグリッドブロワモータの速度を調整するステップを含むことができ、そのようにして、機関車の全可聴ノイズレベルをしきい値可聴ノイズレベル未満に低減することができる。
【００３９】
ステップ７１４で、グリッドブロワの可聴ノイズレベル調整能力がしきい値可聴ノイズレベルを超える可聴ノイズレベルよりも小さいので、本方法は、機関車の全可聴騒音レベルをしきい値可聴ノイズレベル未満に低減するために、グリッドブロワ以外の機関車の部品の動作を調整するステップを含むことができる。例えば、エンジンおよび／または走行モータの出力を、機関車の可聴ノイズレベルをしきい値可聴ノイズレベル未満に低減するために調整することができる。
【００４０】
グリッドブロワの速度は、グリッド上の電力に依存しないので、種々の動作目的を達成するためにグリッドブロワを調整することができる。具体的には、いくつかの条件の下で、グリッドブロワの動作がグリッド上の電力に依存するとしたら迅速に達成されないであろう強化された強制空冷を提供するために、グリッドブロワの速度を高速に調整することができる。さらに、いくつかの条件の下で、所望の可聴ノイズレベルを満足するように可聴ノイズのレベルを低減するために、グリッドブロワの速度を調整することができる。
【００４１】
図８は、インバータ・モータ駆動装置の結合構成の一例を概略的に示す図である。インバータ・モータ結合構成は、転送スイッチを利用して、動作条件に基づいて、２つの異なるインバータが車両システムの３つの異なるモータのうちの１つに電力をそれぞれ選択的に供給することを可能にする。インバータ・モータ結合構成８００は、転送スイッチ８０６のそれぞれの入力に結合された、補助ブロワインバータ８０２および走行モータブロワインバータ８０４を含む。補助ブロワインバータおよび走行モータブロワインバータ８０４の両方は、ＤＣバスなどのＤＣ電源からＤＣ電圧を受け取ることができる。さらに、補助ブロワインバータおよび走行モータブロワインバータ８０４の両方は、ＤＣ電圧をＡＣ電圧に反転させることができ、いくつかの場合には、周波数および／または電圧をモータの１つに適した形に変化させることができる。
【００４２】
ＡＣ補助ブロワモータ８０８、ＡＣ走行モータブロワモータ８１０、およびＡＣグリッドブロワモータ８１２は、転送スイッチのそれぞれの出力に結合することができる。ＡＣ補助ブロワモータは、強制空冷を提供するための補助ブロワに電力を提供することができる。強制空冷は、補助ブロワによって提供され、車両システムの補助部品を冷却することができる。例えば、補助部品は、車両システムのラジエータを冷却するラジエータブロワを含むことができる。別の例として、補助部品は、圧縮装置による圧縮のために吸入された吸気を冷却する吸気冷却器を含むことができる。ＡＣ走行モータブロワモータは、走行モータに強制空冷を提供する走行モータブロワに電力を提供することができる。ＡＣグリッドブロワモータ８１２は、グリッドに強制空冷を提供するグリッドブロワに電力を提供することができる。
【００４３】
走行モータブロワインバータは、主として走行モータブロワモータに電力を供給するように指定されてもよいし、またいくつかの条件の下では、転送スイッチ８０６に接続された他のモータのうちの１つに電力を提供してもよい。同様に、補助ブロワインバータは、主として車両システムの補助部品の補助ブロワモータに電力を供給するように指定されてもよいし、またいくつかの条件の下で、転送スイッチに接続された他のモータのうちの１つに電力を提供してもよい。
【００４４】
以上説明した構成は、本発明の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数のスイッチを介して選択的に接続された追加のブロワモータおよび／またはインバータを含むように変更することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のＡＣブロワモータは、チョッパまたは速度制御回路に接続されたＤＣモータに置き換えることができる。
【００４５】
図９は、車両システムの動作条件に基づいて、図８の転送スイッチを制御することにより、電力を分配するための例示的な方法のフローチャートを示す。より具体的には、電力は、車両システムの動作モードに基づいて、インバータからモータへ選択的に分配することができる。フローチャート９００はステップ９０２で開始され、本方法は、動作条件を評価するステップを含むことができる。動作条件を評価するステップは、センサから信号を受け取るステップと、センサからの信号に基づいて様々な動作パラメータを算出するステップと、を含むことができる。動作パラメータは、限定はしないが、エンジン負荷、走行モータ負荷、放熱グリッド負荷などを含むことができる。さらに、動作パラメータを評価するステップは、現在のシステム構成に鑑みて実行することができる。システム構成は、走行モータに電力を伝送するエンジン、グリッドに電力の少なくとも一部を伝送するエンジン、およびグリッドに電力の少なくとも一部を供給する走行モータを含むことができる。評価された動作条件は、車両システムの動作モードを検出するために用いることができる。
【００４６】
ステップ９０４で、本方法は、車両システムが運転モードなどの第１のモードで動作しているかどうかを検出するステップを含むことができる。運転モードは、走行モータ用の電力を生成するためのエンジンの動作を含むことができ、その結果、走行モータは車両システムを推進させるトルク出力を生成することができる。運転モードが検出された場合には、フローチャートはステップ９０６に進む。そうでなければ、運転モードは検出されず、フローチャートはステップ９１０に進む。
【００４７】
ステップ９０６で、本方法は、補助ブロワインバータを補助ブロワモータに接続するステップを含むことができる。補助ブロワの動作は、いくつかの実施例では、エンジン動作に対応することができる。一実施例では、運転モード中に、補助ブロワは、エンジン動作中のエンジンの熱を放熱するのに使用できるラジエータなどの補助部品の強制空冷に用いることができる。別の実施例では、運転モード中に、補助ブロワは、エンジンの燃焼効率を向上させるために、吸気を冷却するために使用することができる。
【００４８】
ステップ９０８で、本方法は、走行モータブロワインバータを走行モータブロワモータに接続するステップを含むことができる。運転モード中には、走行モータが動作しているので、走行モータに強制空冷を提供するための電力が走行モータブロワに提供され得る。運転モード中には、エンジンおよび走行モータが動作しており、電力はほとんどまたはまったくグリッドに提供されないので、エンジンおよび走行モータに関係するブロワの動作は、グリッドブロワよりも優先することができる。
【００４９】
ステップ９１０で、本方法は、車両システムが発電制動モードなどの第２のモードで動作しているかどうかを検出するステップを含むことができる。発電制動モードは、車両を減速させるトルク出力を生成するための走行モータの動作を含むことができる。このトルク出力は、グリッドに提供され得る電力を生成することができる。発電制動モードが検出された場合には、フローチャートはステップ９１２に進む。そうでなければ、発電制動モードは検出されず、フローチャートはステップ９１６に進む。
【００５０】
ステップ９１２では、本方法は、補助ブロワインバータをグリッドブロワモータに接続するステップを含むことができる。発電制動モード中に、走行モータによって生成されてグリッドの抵抗を流れる電力によって、グリッドの温度が上昇することがあり得る。したがって、グリッドブロワには、グリッドに強制空冷を提供するための電力が提供され得る。
【００５１】
ステップ９１４で、本方法は、走行モータブロワインバータを走行モータブロワモータに接続するステップを含むことができる。発電制動モード中には走行モータが動作しているので、走行モータブロワには走行モータに強制空冷を提供するための電力が提供され得る。発電制動モード中には、走行モータが動作しており、電力がグリッドに提供されているので、走行モータおよびグリッドに関係するブロワの動作は、補助ブロワよりも優先することができる。
【００５２】
ステップ９１６で、本方法は、車両システムが自己ローディングモードなどの第３のモードで動作しているかどうかを検出するステップを含むことができる。自己ローディングモードは、例えば診断目的のために車両システムをロードするための電力を生成するエンジンの動作を含むことができる。自己ローディングモード中には、エンジン運転の結果として生成された電力は、グリッドに提供することができ、走行モータにはほとんどまたはまったく提供され得ない。自己ローディングモードが検出された場合には、フローチャートはステップ９１８に進む。そうでなければ、自己ローディングが検出されず、フローチャートは終了する。
【００５３】
あるいは、第３のモードは、少なくとも一部の電力がインバータを介してグリッドブロワに供給されるが、実質的にグリッドには電力が供給されない、別の動作モードであってもよい。第３の動作モードは、寒冷気候でグリッドを除氷する目的で、ならびにベアリングの潤滑膜が有効であるように、抗ブリネリング目的でグリッドブロワのベアリングを動かすために、実行することができる。一実施例では、グリッドブロワは潤滑硬度レベルに基づいて動作することができ、そのようにして、グリッドブロワは、ベアリングの潤滑が所定の硬度レベルに到達することを防止するために、グリッドブロワのベアリングを動かすように動作することができる。
【００５４】
さらに、この第３の動作モードは、制動動作の後に行うことができ、グリッドの素子の温度が増加し、グリッドで電力が放散されていなくても、グリッドブロワが素子を冷却するために動作することができる。十分な気流がなくても、絶縁装置は電力供給時よりも高い温度まで発熱し、次いで室温に冷却する場合がある。この種の材料は高温で劣化する可能性があるので、過渡温度が高いほど、高い不良率を引き起こす可能性がある。この第３の動作モードでは、気流が維持されているので、これは起こらず、温度は上昇せずに、不良モードは低減または除去される。
【００５５】
ステップ９１８で、本方法は、補助ブロワインバータを補助ブロワモータに接続するステップを含むことができる。補助ブロワをエンジン動作に関連づけることができ、エンジンが第３のモード中に動作することができるので、補助ブロワに強制空冷を提供するための電力を提供することができる。
【００５６】
ステップ９２０で、本方法は、走行モータブロワインバータをグリッドブロワモータに接続するステップを含むことができる。第３のモード中には、グリッドまたは電力バスが電力を受け取っているので、強制空冷、除氷、抗ブリネリングなどを提供するために、グリッドブロワを動作させる電力をグリッドブロワに提供することができる。第３のモード中には、エンジンが動作することができ、電力をグリッドに提供することができるので、エンジンおよびグリッドに関係するブロワの動作は、走行モータブロワよりも優先することができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、種々の動作モード中に、グリッドブロワの吸気がデブリにより遮断された場合などに吸気清浄の目的で、グリッドブロワモータが一時的に逆方向に動作することができる。ブロワモータをインバータに接続することができるので、ブロワモータの動作なしで電力をグリッドに印加することができる。例えば、軽負荷状態の間、低可聴ノイズ出力状態の間、またはグリッド上の水分／氷の形成を防止するために、送風動作を行わずにグリッドに電力を供給することができる。
【００５８】
以上の方法で説明したようにモータとインバータとの接続は、車両システムのコントローラなどによって、転送スイッチの状態を制御することによって達成することができる。インバータおよびモータを転送スイッチに接続して、車両システムの動作モードに基づいて転送スイッチの状態を制御することにより、特定の動作モード中に動作する部品に対して電力の分配を優先させることができる。したがって、モータと共に使用するためのインバータの量を低減することができ、車両システムの製造コストを低減することができる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のＡＣブロワモータおよびそれらのインバータは、チョッパまたは速度制御回路を介して接続されたＤＣモータに置き換えることができる。さらに、転送スイッチは、動作モードに基づいて、ＤＣモータをチョッパ回路に選択的に接続するように制御することができる。
【００６０】
本明細書に含まれる例示的な制御および推定のルーチンおよび／または方法は、様々なシステム構成と共に使用することができる。本明細書に記載した特定のルーチンは、イベント駆動、割り込み駆動、マルチタスク、マルチスレディングなどの多くの処理方式のうちの１つまたは複数を表すことができる。そのようなものとして、図示された様々な操作、動作、または機能は、図示した順番で実行することも、並列に実行することも、場合によっては省略することもできる。同様に、処理の順番は必ずしも必要ではない。図示した操作、機能、または動作のうちの１つまたは複数が、使用される特定の方式に応じて繰り返して実行されてもよい。さらに、記載した動作、機能、および／または操作は、制御システムのコンピュータ可読記憶媒体の中にプログラムされるコードを図式的に表現することができる。
【００６１】
一実施形態では、システムは、電気的バスに結合されたグリッドと、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置と、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取って、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータと、を含む。
【００６２】
ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく。システムは、動作パラメータを受け取るように動作可能であって、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させて、それによって動作パラメータに少なくとも部分的に基づいてブロワモータの速度を制御するように構成されたコントローラをさらに含む。
【００６３】
一実施形態では、システムは、電気的バスに結合されたグリッドと、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置と、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取って、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータと、を含む。
【００６４】
ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく。システムは、動作パラメータを受け取るように動作可能であって、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させて、それによって動作パラメータに少なくとも部分的に基づいてブロワモータの速度を制御するように構成されたコントローラをさらに含む。グリッドは、１つまたは複数の抵抗素子を含み、ブロワモータは、動作中に抵抗素子を冷却するファンに結合される。
【００６５】
一実施形態では、システムは、電気的バスに結合されたグリッドと、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置と、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取って、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータと、を含む。
【００６６】
ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく。システムは、動作パラメータを受け取るように動作可能であって、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させて、それによって動作パラメータに少なくとも部分的に基づいてブロワモータの速度を制御するように構成されたコントローラをさらに含む。グリッドは、エネルギー蓄積装置を含む。
【００６７】
一実施形態では、システムは、電気的バスに結合されたグリッドと、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置と、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取って、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータと、を含む。
【００６８】
ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく。システムは、動作パラメータを受け取るように動作可能であって、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させて、それによって動作パラメータに少なくとも部分的に基づいてブロワモータの速度を制御するように構成されたコントローラをさらに含む。コントローラは、サイクルスキップ発火パターンでブロワモータを動作させるようにさらに構成される。一実施形態では、例えば、ブロワモータは、１／４または１／２の速度で動作する。別の実施形態では、別の例として、ブロワモータは、高くともブロワモータに電流が供給されない場合より約１５℃だけ高い比較的一定の温度を提供するのに十分な電流が供給される。別の実施形態では、別の例として、ブロワモータは、ブロワモータを動作するのに十分な電流であるが、ブロワモータに電流が供給されない場合より約１５℃高くブロワモータを加熱するには不十分な電流が供給される。
【００６９】
一実施形態では、システムは、電気的バスに結合されたグリッドと、電気的バスに結合され、電気的バスから受け取った変更された電力を出力するように構成された電力変調装置と、電力変調装置に結合され、変更された電力出力を受け取って、グリッドの温度に影響を与えるために空気の流れを提供するように構成されたブロワモータと、を含む。
【００７０】
ブロワモータの速度は、変更された電力の量に少なくとも部分的に基づく。システムは、動作パラメータを受け取るように動作可能であって、電力変調装置に対して変更された電力の量を変化させて、それによって動作パラメータに少なくとも部分的に基づいてブロワモータの速度を制御するように構成されたコントローラをさらに含む。動作パラメータは、周囲温度および周囲湿度レベルの一方または両方を含む。
【００７１】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００７２】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００７３】
本方法は、グリッドの電気的バス全体の電力の量を記憶するステップであって、動作条件はグリッドの温度であるステップと、ブロワからグリッドに空気の流れを供給し、それによってグリッドを冷却するステップと、をさらに含む。
【００７４】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００７５】
供給された変調された電力は、電気的バス全体の電力の量から独立して制御可能である。
【００７６】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００７７】
動作条件は、しきい値振動レベルより上の検出された振動を含む。
【００７８】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００７９】
変調するステップは、サイクルスキップ動作を含むことができ、モータの最高速度より遅い速度で一定期間モータを動作させるステップをさらに含むことができる。
【００８０】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００８１】
動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方を含む。
【００８２】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００８３】
動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方を含む。周囲温度および周囲湿度レベルは、モータが動作していない場合には、ブロワ、またはモータ、またはブロワおよびモータの両方において、あるいは近接して、氷の形成を可能にするかまたは容易にするのに十分である。
【００８４】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００８５】
動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方を含む。周囲温度および周囲湿度レベルは、モータが動作していない場合には、ブロワ、またはモータ、またはブロワおよびモータの両方において、あるいは近接して、氷の形成を可能にするかまたは容易にするのに十分である。ブロワは、ブロワからグリッドに空気の流れを供給し、それによって前記グリッドを冷却するように構成され、グリッドの温度が周囲温度とほぼ同じである場合に、モータの温度を上昇させて氷の形成を低減または防止するのに十分な量の変調された電力を供給することによって、モータの最高速度より遅い速度でブロワを動作させるステップをさらに含む。別の実施形態では、代替的にまたは追加的に、ブロワを動作させることは、モータの最高動作速度の約１％から約１０％の範囲の速度でモータを動作させることを含む。
【００８６】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００８７】
動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方を含む。周囲温度および周囲湿度レベルは、モータが動作していない場合には、ブロワ、またはモータ、またはブロワおよびモータの両方において、あるいは近接して、氷の形成を可能にするかまたは容易にするのに十分である。変調された電力を供給するステップは、モータに対して、高くともブロワモータに電流が供給されない場合より約１５℃だけ高い比較的一定の温度を提供するのに十分な電流を供給するステップを含む。
【００８８】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００８９】
動作条件は、周囲温度、または周囲湿度レベル、または両方を含む。周囲温度および周囲湿度レベルは、モータが動作していない場合には、ブロワ、またはモータ、またはブロワおよびモータの両方において、あるいは近接して、氷の形成を可能にするかまたは容易にするのに十分である。変調された電力を供給するステップは、サイクルスキップ発火パターンでモータを動作させるステップを含む。
【００９０】
別の実施形態では、方法は、電気的バス全体の電力の量を生成するステップと、電力の量の少なくとも一部を変調するステップと、ブロワのモータに変調された電力を供給して、動作条件に少なくとも部分的に基づいてモータの速度および方向の少なくとも一方を制御するステップと、を含む。
【００９１】
電力の量の少なくとも一部を変調するステップは、電圧レベルおよび周波数の少なくとも一方を調整するステップを含む。
【００９２】
別の実施形態では、システム（例えば、鉄道車両または他の車両のためのブロワモータ切換駆動システム）は、転送スイッチと、転送スイッチの第１の入力に結合された第１のインバータと、転送スイッチの第２の入力に結合された第２のインバータと、補助部品ブロワに電力を供給するための第１の交流ブロワモータ（転送スイッチの第１の出力に結合された第１の交流ブロワモータ）と、走行モータブロワに電力を供給するための第２の交流ブロワモータ（転送スイッチの第２の出力に結合された第２の交流ブロワモータ）と、グリッドブロワに電力を供給するための第３の交流ブロワモータ（転送スイッチの第３の出力に結合された第３の交流ブロワモータ）と、コントローラと、を含む。
【００９３】
コントローラは、転送スイッチに対して、第１の動作モードでは、第１のインバータを第１の交流ブロワモータに接続させ、第２のインバータを第２の交流ブロワモータに接続させるように、第２の動作モードでは、第１のインバータを第１の交流ブロワモータに接続させ、第２のインバータを第３の交流ブロワモータに接続させるように、第３の動作モードでは、第１のインバータを第３の交流ブロワモータに接続させ、第２のインバータを第２の交流ブロワモータに接続させるように、構成される。
【００９４】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、当業者が本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、想到することができるその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００９５】
１００  車両システム
１０２  エンジン
１０４  コンバータ
１０６  電気的バス
１０８  電力変調装置
１１０  走行モータ
１１２  グリッド
１１４  走行モータブロワ
１１８  グリッドブロワ
１２０  グリッドブロワモータ
１２２  補助ブロワ
１２４  補助部品
１２６  補助ブロワモータ
１２８  コントローラ
２００  グリッド
２０２  ＤＣ電気的バス
２０４  グリッドブロワ駆動装置
２０６  インバータ
２０８  ＡＣグリッドブロワモータ
３００  グリッド
３０２  ＤＣ電気的バス
３０４  グリッドブロワ駆動装置
３０６  インバータ
３０８  ＡＣグリッドブロワモータ
４００  グリッド
４０２  ＤＣ電気的バス
４０４  グリッドブロワ駆動装置
４０６  ＤＣ−ＤＣコンバータ
４０８  ＤＣグリッドブロワモータ
５００  折れ線グラフ
６００  折れ線グラフ
７００  フローチャート
７０２〜７１４  ステップ
８００  インバータ・モータ結合構成
８０２  補助ブロワインバータ
８０４  走行モータブロワインバータ
８０６  転送スイッチ
８０８  ＡＣ補助ブロワモータ
８１０  ＡＣ走行モータブロワモータ
８１２  ＡＣグリッドブロワモータ
９００  フローチャート
９０２〜９２０  ステップ
【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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