(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
DC電圧をAC電圧に変換し、AC電圧をDC電圧に変換するための電気的アーキテクチャ(1)であって、前記電気的アーキテクチャ(1)は、電気自動車またはハイブリッド車に搭載されるように構成され、さらに、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気ネットワークによって供給される電力供給電圧を前記電気エネルギー貯蔵ユニットに供給するDC電圧に変換するように構成され、さらに、前記電気エネルギー貯蔵ユニットによって供給されるDC電圧を、車両を推進させるために使用される電気機械の固定子に供給されるAC電圧に変換するように構成され、前記電気的アーキテクチャ(1)は、
-  並列にアセンブルされた複数のアームを備えるDC/AC電圧コンバータ(2)であって、各アームが、直列のかつ中点によって分離される2つの制御可能なスイッチングセル(12)を備え、前記アームが、H-ブリッジ(11)に従って対を成す、DC/AC電圧コンバータ(2)と、
-  各H-ブリッジ(11)について、前記H-ブリッジ(11)のすべての前記スイッチングセル(12)がこの制御ブロック(13)によって制御可能であるような、専用の制御ブロック(13)であって、各制御ブロック(13)が、ポテンシャル障壁(15)を通って同じ遠隔制御ユニット(14)と通信することを目的としている、専用の制御ブロック(13)とを備える、電気的アーキテクチャ(1)。
【請求項２】
各制御ブロック(13)は、第1の電気エネルギー源および前記第1の電気エネルギー源から分離した第2の電気エネルギー源を備える、請求項1に記載のアーキテクチャ。
【請求項３】
各制御ブロック(13)は、
-  前記遠隔制御ユニット(14)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(20)、
-  前記H-ブリッジの少なくとも1つの電気量を測定するためのデバイス、および
-  前記H-ブリッジの温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを含む、請求項1または請求項2に記載のアーキテクチャ。
【請求項４】
各制御ブロック(13)は、前記制御ブロック(13)に共通のかつ前記ポテンシャル障壁(15)を通り抜けるリンク(19)を介して前記遠隔制御ユニット(14)のデジタル処理ユニット(16)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(20)を備え、制御ブロック(13)の前記デジタル処理ユニット(20)の1つは、この通信のためのマスターである、請求項3に記載のアーキテクチャ。
【請求項５】
各制御ブロック(13)は、他の制御ブロック(13)と通信するように構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載のアーキテクチャ。
【請求項６】
高電圧インターフェースおよび低電圧インターフェースを備えるDC/DC電圧コンバータ(70)を備え、前記高電圧インターフェースおよび前記低電圧インターフェースの1つは、前記DC/AC電圧コンバータ(2)に接続される、請求項1から5のいずれか一項に記載のアーキテクチャ。
【請求項７】
前記DC/DC電圧コンバータ(70)は、いくつかのインターリーブされた分岐を備え、各分岐が、
-  前記低電圧インターフェースを規定する2つの端子間に延び、直列のかつ中点(73)によって分離される2つの制御可能なスイッチングセル(71)を備えるアームと、
-  一端を前記分岐の前記中点に接続され、他端を前記高電圧インターフェースの正端子に接続されたコイル(74)とを備える、請求項6に記載のアーキテクチャ。
【請求項８】
前記DC/DC電圧コンバータ(70)は、偶数の分岐を備え、前記分岐は、対を成し、1つの対(75)の1つの分岐のコイル(74)は、前記対(75)のもう1つの分岐のコイル(74)と磁気的に結合している、請求項7に記載のアーキテクチャ。
【請求項９】
分岐の各対(75)について、分岐の前記対(75)のすべての前記スイッチングセル(71)を駆動するのに適した制御ブロックを備える、請求項8に記載のアーキテクチャ。
【請求項１０】
前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)の各制御ブロックは、第1の電気エネルギー源および前記第1の電気エネルギー源から分離している第2の電気エネルギー源を備える、請求項9に記載のアーキテクチャ。
【請求項１１】
前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)の各制御ブロックは、
-  前記遠隔制御ユニット(14)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(77)、
-  分岐の前記対(75)の少なくとも1つの電気量を測定するためのデバイス、および
-  分岐の前記対(75)の温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを備える、請求項10に記載のアーキテクチャ。
【請求項１２】
各制御ブロック(13)は、前記制御ブロック(13)に共通のかつ前記ポテンシャル障壁(15)を通り抜けるリンク(19)を介して前記遠隔制御ユニット(14)のデジタル処理ユニット(16)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(20)を備え、制御ブロック(13)の前記デジタル処理ユニット(20)の1つは、この通信のためのマスターであり、
分岐の対(75)の各制御ブロックは、前記DC/AC電圧コンバータ(2)の前記H-ブリッジ(11)の前記スイッチングセル(12)の前記制御ブロック(13)に共通のかつ前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)の前記スイッチングセル(71)の前記制御ブロックに共通のリンク(19)を介して前記遠隔制御ユニット(14)の前記デジタル処理ユニット(16)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(77)を備え、前記リンク(19)は、前記ポテンシャル障壁(15)を通り抜け、制御ブロックの前記デジタル処理ユニット(20、77)の1つは、この通信のためのマスターである、請求項11に記載のアーキテクチャ。
【請求項１３】
前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の数は、前記DC/AC電圧コンバータ(2)のアームの数に等しく、前記アーキテクチャ(1)は、前記DC/DC電圧コンバータ(70)の前記スイッチングセル(71)を駆動する制御ブロックと同じ数の、前記DC/AC電圧コンバータ(2)の前記スイッチングセル(12)を駆動する制御ブロック(13)を備える、請求項11または請求項12に記載のアーキテクチャ。
【請求項１４】
前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の数は、前記DC/AC電圧コンバータ(2)のアームの数に等しく、H-ブリッジ(11)に専用の各制御ブロック(13)はまた、前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)のすべての前記スイッチングセル(71)を駆動するのにも適している、請求項8に記載のアーキテクチャ。
【請求項１５】
前記DC/AC電圧コンバータ(2)は、6つのアームを備え、前記DC/DC電圧コンバータ(70)は、6つの分岐を備える、請求項13または請求項14に記載のアーキテクチャ。
【請求項１６】
-  その端子にわたるDC電圧を有し、前記DC/AC電圧コンバータ(2)に直接か否かで接続される電気エネルギー貯蔵ユニット(3)と、
-  電気ステータ巻線(4)であって、前記電気ステータ巻線(4)の各電気位相が、H-ブリッジ(11)の2つの中点間に接続される、電気ステータ巻線(4)と、
-  前記遠隔制御ユニット(14)とをさらに備える、請求項1から15のいずれか一項に記載のアーキテクチャ(1)。
【請求項１７】
単一のマイクロコントローラだけを備え、前記マイクロコントローラは、前記遠隔制御ユニット(14)の一部を形成し、いくつかのプログラマブル論理回路(20)(FPGA)、特に3つまたは6つのプログラマブル論理回路(20)(FPGA)は、前記H-ブリッジ(11)の前記制御ブロック(13)のデジタル処理ユニット(20)を形成する、請求項16に記載のアーキテクチャ。
【請求項１８】
-  第1の制御モードが前記スイッチングセル(12、71)に適用されている間に少なくとも1つの故障が前記アーキテクチャ(1)において発生することが、検出され、かつ
-  この故障が検出されるとき、第2の制御モードが、生成され、この第2の制御モードが次いで、前記スイッチングセル(12、71)のすべてまたはいくつかに適用される、請求項16または請求項17に記載のアーキテクチャ(1)のための制御方法。
【請求項１９】
前記第1の制御モードは、前記電気エネルギー貯蔵ユニット(3)から前記電気ステータ巻線(4)への電力供給を可能にし、特に電力供給に対応し、前記電気ステータ巻線(4)は、多相であり、適用される前記第2の制御モードは、前記巻線(4)の前記電気位相のすべてまたはいくつかを短絡させることを提供し、特に短絡させることに対応する、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記第1の制御モードは、前記電気エネルギー貯蔵ユニット(3)から前記電気ステータ巻線(4)への電力供給を可能にし、特に電力供給に対応し、前記電気ステータ巻線(4)は、多相であり、前記故障が、前記電気ステータ巻線(4)の1つの位相の制御にだけ関係することが、検出され、適用される前記第2の制御モードは、前記電気ステータ巻線(4)の他の電気位相を短絡させることを提供し、特に短絡させることに対応し、または前記故障が発生する制御中の前記電気位相を一時的に抑制することを提供し、特にその一時的抑制に対応する、請求項18に記載の方法。
【請求項２１】
前記第1の制御モードは、他の事項の中でも前記電気ステータ巻線(4)を通って電気ネットワークから前記電気エネルギー貯蔵ユニット(3)の充電を可能にし、特に充電に対応し、適用される前記第2の制御モードは、前記充電を中断することを提供し、特にその中断に対応し、またはその性能レベルを低減することを提供し、または特にその性能レベルの低減に対応する、請求項18に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、DC電圧をAC電圧に変換し、AC電圧をDC電圧に変換するための電気的アーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
このアーキテクチャは、電気自動車またはハイブリッド車に搭載されていることもあり、電気エネルギー貯蔵ユニットを充電するために、電気ネットワークによって供給される電力供給電圧を電気エネルギー貯蔵ユニットに供給するDC電圧に変換するために使用されることもある。変形として、アーキテクチャは、この電気エネルギー貯蔵ユニットによって供給されるDC電圧を、車両を推進させるために使用される電気機械のステータに供給するAC電圧にまたは多相電気ネットワークに転送されるAC電圧に変換するために使用されることもある。
【０００３】
車両へのそのような適用のためには、車両が動いているときに電気エネルギー貯蔵ユニットからのモータの電気供給にかかわる任意のコンポーネント内で発生することもある1つまたは複数の故障が、車両の使用者または他の人々の安全に影響を及ぼさないであろうことを保証することが、必要である。
【０００４】
同様に、電気ネットワークからの電気エネルギー貯蔵ユニットの充電にかかわる任意のコンポーネント内で発生することもある1つまたは複数の故障もまた、車両の近くに位置する人々の安全に影響を及ぼさないであろうことを保証することが、必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】フランス出願番号12 59180
【特許文献２】WO2010/057893
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
それ故に、DC電圧のAC電圧への変換およびAC電圧のDC電圧への変換を可能にするアーキテクチャから恩恵を受ける必要があり、それは、実施するのが比較的簡単でかつあまり複雑でないのに、上述の安全要件を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その態様の1つによると、本発明は、
DC電圧をAC電圧に変換し、AC電圧をDC電圧に変換するための電気的アーキテクチャであって、
-  並列にアセンブルされた複数のアームを備えるDC/AC電圧コンバータであって、各アームが、直列のかつ中点によって分離された2つの制御可能なスイッチングセルを備え、アームが、H-ブリッジに従って対を成す、DC/AC電圧コンバータと、
-  各H-ブリッジについて、前記H-ブリッジのすべてのスイッチングセルが、この制御ブロックによって制御可能であるような、専用の制御ブロックであって、各制御ブロックが、ポテンシャル障壁を通って遠隔制御ユニットと通信することを目的とし、特に通信するように構成される、専用の制御ブロックとを備える、電気的アーキテクチャの助けによりこの必要に応える。
【０００８】
上記のアーキテクチャによると、各H-ブリッジは、前記ブリッジに専用の制御ブロックから恩恵を受ける。アーキテクチャはそれ故に、互いに関して比較的独立しているいくつかの区画に分けられ、各区画は、特にH-ブリッジおよびそれに専用の制御ブロックを備える。この比較的独立した区画化に起因して、1つの区画内で発生した故障は、その他の区画の動作に影響を及ぼさず、その結果アーキテクチャの動作および/またはその近くに位置する人々の安全は、保証可能である。
【０００９】
ハイブリッド車または電気自動車への本発明の適用の場合には、各区画はさらに、車両を推進させるために使用される電気機械の電気ステータ巻線の1つの位相を備えることができる。
【００１０】
この後、「低電圧」は、12V以下の電圧を示し、「高電圧」は、60V以上の電圧を示す。
【００１１】
アーキテクチャは、遠隔制御ユニットを備えることができる。この場合、遠隔制御ユニットは、低電圧環境にあり、一方H-ブリッジのコンバータおよび制御ブロックは、高電圧環境にあり、これらの2つの環境は、ポテンシャル障壁によって分離される。
【００１２】
例えば、電気機械の電気ステータ巻線の1つの位相の制御上の失敗、すなわち前記位相に専用のH-ブリッジ上のまたは前記ブリッジのスイッチングセルの制御ブロック上の失敗は、このモータによる車両の推進の継続または電気エネルギー貯蔵ユニットの充電の継続を、この充電動作が電気機械の電気ステータ巻線を再利用するときは、妨げない。
【００１３】
各制御ブロックは、第1の電気エネルギー源および第1の電気エネルギー源から分離した第2の電気エネルギー源を備えることができる。電力供給のための2つの分離したエネルギー源の利用可能性のおかげで、エネルギー源の1つに影響を及ぼすどんな故障も、制御ブロックの動作を妨げず、制御ブロックはその時、もう1つの電気エネルギー源によって供給されてもよい。これは、アーキテクチャのより信頼できる動作を保証することができる。
【００１４】
電気エネルギー源の1つは、例えば1つまたは複数の電池を使用して形成され、一方もう1つの電気エネルギー源は、アーキテクチャにおいて利用可能な高電圧または低電圧を使用して得られる。例えば、第2の電気エネルギー源は、電気モータに供給する電気エネルギー貯蔵ユニット、およびこの電気エネルギー貯蔵ユニットの端子にわたる電圧の値を制御ブロックのための電力供給に適合する値に適応させることを提供するDC/DC電圧コンバータを備える。特に、これは、例えば番号12 59180の下で2012年9月28日にフランスで提出された出願の中で述べられるような、可逆的DC/DC電圧コンバータである。
【００１５】
第1の電圧源は例えば、アーキテクチャが車両に搭載されて適合されるときの搭載ネットワークの電気エネルギー源などの低電圧源である。もし必要ならば、DC/DC電圧コンバータが、この低電圧源によって供給される電圧の値を下げるために使用されてもよい。低電圧源は、例えばすべての制御ブロックに供給する。DC/DC電圧コンバータが、この低電圧源によって供給される電圧の値を下げるために使用されるとき、制御ブロックがあるのと同じ数のそのようなコンバータがあってもよい。上述の第1および第2のソースは、例えばすべての制御ブロックに共通である。
【００１６】
各制御ブロックは、
-  遠隔制御ユニットと通信するように構成されるデジタル処理ユニット、
-  H-ブリッジの少なくとも1つの電気量、特に電圧または電流を測定するためのデバイス、および
-  H-ブリッジの温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを備えることができる。
【００１７】
デジタル処理ユニットは、例えばH-ブリッジの温度および/または電気量の測定結果を利用するように構成される。もし必要ならば、こうして利用されるこれらの測定結果は、遠隔制御ユニットに送られ、その結果遠隔制御ユニットは、一旦各制御ブロックによって受け取られかつ処理されると、各制御ブロックがH-ブリッジに専用のスイッチを駆動することを可能にすることになる設定点を生成することができる。
【００１８】
これらの測定結果は、アーキテクチャの各区画における1つまたは複数の故障の発生を検出することを提供することができ、これらの測定結果に基づいて生成される設定点は、上述の安全関連の制約を満たすことを提供する。これらの設定点は、例えばスイッチングセルの制御可能なスイッチに適用されるべきデューティサイクル値である。
【００１９】
アーキテクチャにおける1つまたは複数の故障の検出より前に、第1の制御モードが、スイッチングセルに適用されてもよく、故障または複数の故障の検出に起因して、第2の制御モードが、生成され、次いで上述の安全要件を満たすためにスイッチングセルのすべてまたはいくつかに適用されてもよい。
【００２０】
第2の制御モードは、一般的とすることができ、故障がアーキテクチャにおいて検出されるとすぐに、同じ設定点が、この故障の性質と独立して適用される。
【００２１】
変形として、第2の制御モードは、検出される故障に適合されてもよく、すなわち適用される設定点は、検出される故障の性質に応じてかつ/または故障の数に応じて異なってもよい。
【００２２】
DC/AC電圧コンバータのH-ブリッジの各制御ブロックは、前記コンバータの他のH-ブリッジの他の制御ユニットと通信することができる。
【００２３】
各制御ブロックのデジタル処理ユニットは、制御ブロックに共通のかつ前記ポテンシャル障壁を通り抜けるリンクを介して遠隔制御ユニットのデジタル処理ユニットと通信するように構成されてもよい。
【００２４】
制御ブロックのデジタル処理ユニットの1つは好ましくは、この通信のためのマスターであり、遠隔制御ユニットのデジタル処理ユニットおよび他の制御ブロックの他のデジタル処理ユニットはその時、スレーブである。本出願の意味では、処理ユニットは、リンクを介して通信を引き起こす主導権を有するときはマスターである。
【００２５】
もし必要ならば、もしマスターである制御ブロックのデジタル処理ユニットが、故障を起こすならば、他の制御ブロックの処理ユニットの別のものが、その代わりにマスターになる。
【００２６】
遠隔制御ユニットが位置する低電圧環境とDC/AC電圧コンバータが位置する高電圧環境との間の通信は、H-ブリッジの制御ブロックの主導で行われるという事実のおかげで、遠隔制御ユニットにおけるまたは低電圧環境の任意の他のコンポーネントにおける障害または故障の場合に、H-ブリッジの制御ブロックは、動作し続けることができ、遠隔制御ユニットとの相互作用を必要としない動作モードを適用することによってDC/AC電圧コンバータのスイッチングセルを駆動することができる。
【００２７】
アーキテクチャの上述の区画化はさらに、高電圧環境のコンポーネントに発生する故障をある程度は克服することを提供する。各H-ブリッジの制御は、アーキテクチャの他のH-ブリッジの制御から独立させることができる。
【００２８】
遠隔制御ユニットとDC/AC電圧コンバータの制御ブロックとの間の通信を可能にするリンクは、全二重同期シリアルリンクとすることができる。それは、シリアルペリフェラルインターフェース(SPI)型リンクとすることができる。リンクは、ポテンシャル障壁を通り抜けることができる。
【００２９】
もし必要ならば、単一ポテンシャル障壁が、遠隔制御ユニットとコンバータのH-ブリッジの制御ブロックとの間に置かれてもよい。
【００３０】
各スイッチングセルは、双方向電流スイッチ、例えばダイオードが逆並列に取り付けられた電界効果トランジスタまたはIGBT型トランジスタを使用して作成されてもよい。
【００３１】
本発明の第1の例示的実施によると、アーキテクチャは、電気エネルギー貯蔵ユニットとDC/AC電圧コンバータとの間に置かれるDC/DC電圧コンバータを欠いており、その結果このDC/AC電圧コンバータのDCインターフェースは、電気エネルギー貯蔵ユニットの端子に接続されてもよい。
【００３２】
制御ブロックのデジタル処理ユニットは、プログラマブル論理回路(FPGA)とすることができ、遠隔制御ユニットのデジタル処理ユニットは、マイクロコントローラとすることができる。
【００３３】
制御ブロックのデジタル処理ユニットが、プログラマブル論理回路(FPGA)であり、遠隔制御ユニットが、マイクロコントローラを使用するとき、アーキテクチャはその時、コンバータのスイッチングセルの全制御を行うために3つのFPGAおよび1つのマイクロコントローラを使用する。
【００３４】
変形として、本発明の第2の例示的実施によると、アーキテクチャは、高電圧インターフェースおよび低電圧インターフェースを備えるDC/DC電圧コンバータを備えることができ、高電圧インターフェースおよび低電圧インターフェースからの1つは、DC/AC電圧コンバータに接続される。
【００３５】
本発明のこの第2の例示的実施によると、DC/DC電圧コンバータは、いくつかのインターリーブされた分岐を備えることができ、各分岐は、
-  低電圧インターフェースを規定する2つの端子間に延びるアームであって、前記アームが、直列のかつ中点によって分離される2つの制御可能なスイッチングセルを備える、アームと、
-  一端を分岐の中点に接続され、他端を高電圧インターフェースの正端子に接続されたコイルとを備える。
【００３６】
いくつかのインターリーブされた分岐を使用するDC/DC電圧コンバータのこの実施は、様々な分岐間で電力をより良く分配することを提供することができ、それ故にこのコンバータのスイッチングセルの寿命を長くすることを提供することができる。
【００３７】
DC/DC電圧コンバータのスイッチングセルは、双方向電流スイッチを使用して得られることもありまたは得られないこともある。これらのスイッチングセルは、例えばDC/AC電圧コンバータのそれらと同一である。
【００３８】
DC/DC電圧コンバータは、偶数の分岐を備えることができ、その分岐は、対を成してもよく、一対の1つの分岐のコイルは、前記対のもう1つの分岐のコイルと磁気的に結合している。
【００３９】
本発明のこの第2の例示的実施の第1のサブモードによると、アーキテクチャは、分岐の各対について、分岐の前記対のすべてのスイッチングセルを駆動するのに適した制御ブロックを備えることができる。
【００４０】
このサブモードによると、DC/DC電圧コンバータおよびその制御は、区画化され、区画ごとにある程度の独立性がある。各区画は、一対の分岐および関連する制御ブロックを備える。それ故に、1つの区画におけるどんな故障も、その他の区画に影響を及ぼさない。
【００４１】
なおこのサブモードによると、DC/DC電圧コンバータの一対の分岐の各制御ブロックは、第1の電気エネルギー源および第1の電気エネルギー源から分離した第2の電気エネルギー源を備えることができる。H-ブリッジに専用の制御ブロックの電気ネルギー供給に関して前に述べられたように、利用可能なこの二重電力供給は、制御ブロックの電力供給故障のリスクを低減することを提供する。
【００４２】
なおこのサブモードによると、DC/DC電圧コンバータの一対の分岐の各制御ブロックは、
-  遠隔制御ユニットと通信するように構成されるデジタル処理ユニット、
-  その対の分岐の少なくとも1つの電気量を測定するためのデバイス、および
-  その対の分岐の温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを備えることができる。
【００４３】
利用可能な二重電力供給はそれ故に、これらの測定および処理動作がもし必要なら実行されることになるということを保証することを提供することができる。
【００４４】
上述の測定は、DC/DC電圧コンバータのスイッチングセルの第1の制御モードが適用されている間に、その対の分岐における1つまたは複数の故障の発生を検出することを提供することができる。この故障が、検出されるとき、DC/AC電圧コンバータとの関連ですでに述べられているそれと同様に、第2の制御モードが、生成され、次いで前記コンバータのスイッチングセルのすべてまたはいくつかに適用されてもよい。
【００４５】
もし必要ならば、第2の制御モードおよび第1の制御モードは、
-  DC/AC電圧コンバータのスイッチングセルのすべてまたはいくつかに、かつ
-  DC/DC電圧コンバータのスイッチングセルのすべてまたはいくつかに同時に適用される。
【００４６】
一対の分岐の各制御ブロックは、遠隔制御ユニットのデジタル処理ユニットと通信するように構成されるデジタル処理ユニットを備えることができ、この通信は、
-  DC/AC電圧コンバータのH-ブリッジのスイッチングセルの制御ブロックに、かつ
-  DC/DC電圧コンバータのその対の分岐のスイッチングセルの制御ブロックにその時共通である上述のリンクを介して行われてもよく、前記リンクは、前記ポテンシャル障壁を通り抜ける。
【００４７】
制御ブロックのデジタル処理ユニットの少なくとも1つは、好ましくはこの通信のためのマスターである。
【００４８】
上ですでに説明されたように、高電圧環境のスイッチングセルを駆動することに割り当てられたデジタル処理ユニットが、マスターとして動作するとき、低電圧環境において発生する1つまたは複数の故障のコンバータへの影響は、低減される。
【００４９】
制御ブロックのデジタル処理ユニットは、プログラマブル論路回路(FPGA)とすることができ、遠隔制御ユニットのデジタル処理ユニットは、マイクロコントローラとすることができる。
【００５０】
制御ブロックのこれらのデジタル処理ユニットが、FPGAであり、遠隔制御ユニットが、マイクロコントローラを使用するとき、アーキテクチャはその時、コンバータのスイッチングセルの全制御を行うために6つのFPGAおよび1つのマイクロコントローラを使用する。
【００５１】
なおこのサブモードによると、DC/DC電圧コンバータの分岐の数は、DC/AC電圧コンバータのアームの数に等しくすることができ、アーキテクチャはその時、DC/DC電圧コンバータのスイッチングセルを駆動する制御ブロックと同じ数の、DC/AC電圧コンバータのスイッチングセルを駆動する制御ブロックを備える。
【００５２】
本発明の第2の例示的実施の第2のサブモードによると、DC/DC電圧コンバータの分岐の数は、DC/AC電圧コンバータのアームの数に等しく、H-ブリッジに専用の各制御ブロックはまた、DC/DC電圧コンバータの一対の分岐のすべてのスイッチングセルも駆動する。
【００５３】
この第2のサブモードによると、制御ブロックは、本発明の第1の例示的実施によるDC/DC電圧コンバータを欠くアーキテクチャの制御ブロックの役割および今しがた述べられた本発明の第2の例示的実施の第1のサブモードによるアーキテクチャの分岐の対のスイッチングセルの制御ブロックの役割を同時に果たす。
【００５４】
制御ブロックのデジタル処理ユニットは、プログラマブル論理回路(FPGA)とすることができ、遠隔制御ユニットのデジタル処理ユニットは、マイクロコントローラとすることができる。
【００５５】
各制御ブロックが、FPGAである処理ユニットを備え、遠隔制御ユニットが、マイクロコントローラを使用するとき、アーキテクチャは、コンバータのスイッチングセルの全制御を行うために3つのFPGAおよび1つのマイクロコントローラを、すなわちDC/DC電圧コンバータは存在するけれども、それがない場合と同じ数の処理コンポーネントを使用する。この第2のサブモードによると、アーキテクチャは、サイズおよびコストが低減して、より効果的である。
【００５６】
これらのサブモードのどちらか一方によると、DC/AC電圧コンバータは、6つのアームを備えることができ、DC/DC電圧コンバータは、6つの分岐を備えることができる。
【００５７】
本発明の別の例示的実施によると、アーキテクチャは、DC/AC電圧コンバータを欠き、DC/DC電圧コンバータは、電気ネットワークに接続するのに適したコネクタと電気エネルギー貯蔵ユニットとの間に置かれ、DC/DC電圧コンバータの分岐の各対は、この対に専用でかつこの対のすべてのスイッチングセルを駆動することを提供する制御ブロックと関連付けられる。
【００５８】
その前にあるすべてにおいて、アーキテクチャは、1つだけのマイクロコントローラを備えることができ、マイクロコントローラは、遠隔制御ユニットの一部を形成し、いくつかのFPGA、特に3つまたは6つのFPGAは、H-ブリッジの制御ブロックのデジタル処理ユニットを形成する。
【００５９】
その前にあるすべてにおいて、電気機械のロータの位置のためのセンサおよび/または電気モータの中の温度、例えばステータの温度のためのセンサは、低電圧環境に配置され、高電圧環境のコンポーネントの仲介なしに、遠隔制御ユニットと直接相互作用することができる。単一位置センサはそれ故に、遠隔制御ユニットと相互作用することができ、遠隔制御ユニットは特に、上で述べられたように、マイクロコントローラを使用する。
【００６０】
本発明の別の目的は、その態様の別のものによると、
-  その端子にわたるDC電圧を有し、DC/AC電圧コンバータに直接か否かで接続される電気エネルギー貯蔵ユニットと、
-  ステータの各電気位相がH-ブリッジの2つの中点間に接続される、多相電気ステータ巻線とをさらに備える、上で規定されたようなアーキテクチャである。
【００６１】
アーキテクチャは、コネクタを介して外部電気ネットワークに接続するのに適した電力供給ラインを備えることができ、電力供給ラインは、電気ステータ巻線の位相の数に等しい数の導体を備え、各導体は、電気ステータ巻線の位相の中間点に接続された一端を有する。前記位相の中間点は、中点とすることができる。
【００６２】
電気ネットワークは、オペレータによって管理される産業用電気ネットワークとすることができる。例えば、それは、50Hzまたは60Hzの周波数の電圧を供給する電気ネットワークである。
【００６３】
電気ネットワークは、120Vから240Vの間の電圧を供給する単相ネットワークまたは多相ネットワーク、例えば三相、特に208Vから416Vの間の電圧を供給する三相ネットワークとすることができる。
【００６４】
本発明の別の目的は、その態様の別のものによると、
-  第1の制御モードがスイッチングセルに適用されている間に少なくとも1つの故障がアーキテクチャにおいて発生することが、検出され、かつ
-  この故障が検出されるとき、第2の制御モードが、生成され、この第2の制御モードが次いで、スイッチングセルのすべてまたはいくつかに適用される、上述のアーキテクチャのための制御方法である。
【００６５】
第1の制御モードが、電気エネルギー貯蔵ユニットから電気ステータ巻線への電力供給を可能にし、電気ステータ巻線が、多相であるとき、第2の制御モードは、特に低電圧環境における故障の場合または遠隔制御ユニットとの通信を可能にするリンク上の故障の場合には、前記巻線の電気位相のすべてまたはいくつかを短絡させることを提供することができる。故障が、電気ステータ巻線の1つの位相の制御にだけ、すなわち前記位相に専用のH-ブリッジにまたは前記ブリッジのスイッチングセルの制御ブロックに関連するとき、第2の制御モードは、電気ステータ巻線の他の電気位相を短絡させることを提供することができまたは問題になっている電気位相を一時的に抑制することを提供することができる。電気位相のこの一時的抑制は特に、前記位相および/または前記位相に専用のH-ブリッジのスイッチングセルと関連する制御ブロックへの供給を停止することを含む。第1の制御モードが、他の事項の中でも電気ステータ巻線を通って電気ネットワークから電気エネルギー貯蔵ユニットの充電を可能にするとき、第2の制御モードは、充電を中断することを提供することができまたは低減した性能レベルで充電が実行されることを可能にすることができる。
【００６６】
充電は特に、電気ネットワークとDC/AC電圧コンバータとの間に置かれた1つまたは複数のリレーを開くことによって中断される。
【００６７】
特に、充電動作は、第2の制御モードによると、第1の制御モードによる前記電流のための設定点値よりも小さい、電気エネルギー貯蔵ユニットの電流のための設定点値を課すことによって、低減した性能レベルで実行される。
【００６８】
本発明は、本発明の限定されない例示的実施の次の説明を読み、添付の図面を調べることでより良く理解されることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第1の例示的実施による電気的アーキテクチャを部分的に表す図である。
【図２】本発明の第1の例示的実施によるアーキテクチャを機能的に表す図である。
【図３】図1のアーキテクチャのDC/AC電圧コンバータのH-ブリッジに専用の制御ブロックのデジタル処理ユニットを機能的に表す図である。
【図４】故障が本発明のこの第1の例示的実施によるアーキテクチャにおいて発生するときに生じるシナリオのブロック図の形での表現である。
【図５】故障が本発明のこの第1の例示的実施によるアーキテクチャにおいて発生するときに生じるシナリオのブロック図の形での表現である。
【図６】本発明の第2の例示的実施の第1のサブモードによる電気的アーキテクチャを部分的に表す図である。
【図７】図6のアーキテクチャのDC/DC電圧コンバータの一対の分岐に専用の制御ブロックのデジタル処理ユニットを機能的に表す図である。
【図８】本発明の第2の例示的実施の第2のサブモードによる電気的アーキテクチャを部分的に表す図である。
【図９】本発明の第2の例示的実施の第2のサブモードによるアーキテクチャの機能的表現である。
【図１０】制御ブロックの二重電気供給の例を概略的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
本発明の例示的実施による電気的アーキテクチャ1が、図1で表される。電気的アーキテクチャ1は、
-  DC/AC電圧コンバータ2と、
-  電気エネルギー貯蔵ユニット3と、
-  電気機械の電気ステータ巻線4とを備える。
【００７１】
DC/AC電圧コンバータ2は、この例では電気エネルギー貯蔵ユニット3と電気巻線4との間で電気エネルギーの交換を提供するように電気エネルギー貯蔵ユニット3と電気巻線4との間に配置される。
【００７２】
電気機械は、検討しているこの例ではハイブリッド車または電気自動車を駆動するために使用される。これは、例えば永久磁石同期モータを含む。電気機械は、例えば10Wから10MWの間、特に100Wから200kWの間の公称電力定格を提示する。この例では、電気ステータ巻線4は、三相である。
【００７３】
電気エネルギー貯蔵ユニット3は、電池、スーパーキャパシタまたは電池もしくはスーパーキャパシタの任意のアセンブリとすることができる。例えば、直列接続された電池のいくつかの並列分岐が、含まれる。電気エネルギー貯蔵ユニット3は、60Vから800Vの間、特に200Vから450Vの間または600Vから800Vの間の公称電圧定格を有することができる。
【００７４】
キャパシタ6は、電気ネルギー貯蔵ユニット3と並列に取り付けられてもよい。
【００７５】
図1で表されるように、アーキテクチャ1は、50Hzまたは60Hzの電圧を配送する産業用電気ネットワークに接続するのに適したコネクタ7を備えることができる。
【００７６】
このコネクタ7は例えば、電磁妨害を除去するように構成されるフィルタ9を介して、電気ステータ巻線4の各位相10の中間点に接続される。これは例えば、出願WO2010/057893の中で教示されるように、位相についての中点である。
【００７７】
コンバータ2はこの例では、車両の推進を可能にするために、電気エネルギー貯蔵ユニット3の端子にわたるDC電圧を電気ステータ巻線4に供給する三相AC電圧に変換する。
【００７８】
逆に、コンバータ2は、電気エネルギー貯蔵ユニット3の充電を提供するために、ネットワークによって供給され、電気ステータ巻線4を通り抜けるAC電圧を電気エネルギー貯蔵ユニット3に供給するDC電圧に変換することができる。コネクタ7はその時、電気ネットワークの端子に接続される。
【００７９】
コンバータ2はここでは、3つのH-ブリッジ11を備え、各H-ブリッジは、電気エネルギー貯蔵ユニット3の端子間に並列に取り付けられた2つのアームによって形成される。各アームはこの例では、直列に取り付けられた2つの可逆的スイッチングセル12を提示する。スイッチングセル12は例えば、トランジスタおよびダイオードの逆平行取り付けによって形成され、ダイオードは、もし必要ならトランジスタの固有ダイオードである。トランジスタは、電界効果、IGBTまたはバイポーラとすることができる。
【００８０】
各H-ブリッジ11は、ブリッジ11のすべてのスイッチングセル12の動作を駆動する制御ブロック13と関連付けられる。各スイッチングセル12がトランジスタを備える場合については、この制御ブロック13は、トランジスタの状態を変えることを提供するゲートまたはベース電流を注入する。
【００８１】
アーキテクチャ1は、図2で表されるように、全二重同期シリアルリンク、例えばSPIとすることができるリンク19を介して各制御ブロック13とデータを交換する遠隔制御ユニット14を備える。このデータ交換は、図1および図2の例では、リンク19が通り抜ける単一ポテンシャル障壁15を通って行われてもよい。このポテンシャル障壁15は例えば、特に変圧器またはオプトカプラを使用して、ガルバニック絶縁を提供する。この障壁15は、遠隔制御ユニット14が属する低電圧環境を制御ブロック13、DC/AC電圧コンバータ2、電気エネルギー貯蔵ユニット3および電気ステータ巻線4が属する高電圧環境から分離する。
【００８２】
遠隔制御ユニット14は、1つまたは複数の処理システム、例えば1つまたは複数のマイクロコントローラ16を備えることができる。遠隔制御ユニット14は、CANリンク17を介して管理者と通信することができる。車両への適用においては、管理者は、車両のエンジン電子制御ユニット(ECU)とすることができる。制御ユニット14は、ブリッジ11の各アームの電流およびブリッジ11のアームの端子にわたる電圧について設定点値を生成することに関与することができる。
【００８３】
リンク19を介した通信という文脈においては、制御ブロック13の1つは、後で見られるように、マスターとすることができ、すなわちこのリンク19を介した通信は、この制御ブロック13によって管理される。もし必要ならば、遠隔制御ユニット14は、電気機械のステータの温度を測定することを提供する測定ユニットおよび電気機械のロータの位置を決定することを提供する測定ユニットと関連付けられる。
【００８４】
各制御ブロック13は、図2を参照してより詳細に今から述べられる。各制御ブロック13は、この場合H-ブリッジごとに同一である。
【００８５】
各制御ブロック13は、関連するH-ブリッジ11の状態についての情報を受け取り、もし必要ならば遠隔制御ユニット14から受け取る設定点に基づいて、ブリッジ11のスイッチングセル12を駆動するための制御信号を生成するように配置されるデジタル処理ユニット20を備える。
【００８６】
処理ユニット20は、プログラマブル論理回路(すなわちFPGA)とすることができる。この場合、遠隔制御ユニット14による処理が、マイクロコントローラを使用するとき、リンク19を介した通信は、FPGA20とマイクロコントローラ16との間で行われる。FPGA20は、マスターとすることができ、マイクロコントローラは、スレーブとすることができる。
【００８７】
図2において表されるように、ブリッジ11のスイッチングセル12を駆動するための制御信号は、処理ユニット20の機能ブロック21によって生成されてもよく、この機能ブロック21は、ブリッジ11における1つまたは複数の故障の場合に適用すべき様々な方策に関与する別のブロック22と協力する。
【００８８】
制御ブロック13はまた、検討している例では、ブリッジ11の状態の診断を確立するための手段も備える。これらの手段は例えば、ブリッジ11のアームの端子にわたる電圧、例えば分路による、ブリッジ11のアームの電流、またはブリッジ11の2つのアーム間に位置する点における温度を測定することを提供する。
【００８９】
これらの手段によって測定された値は次いで、処理ユニット20に送られる。もし必要ならば、これらの値は、処理ユニット20によって自律的に分析されてもよく、処理ユニット20は、ブリッジ11のスイッチングセル12を駆動するための制御信号を生成することができる。変形として、これらの値は、遠隔制御ユニット14が、設定点を生成し、それが次いで、スイッチングセル12を駆動する制御信号を生成するために、処理ユニット20によって使用されることになるように、リンク19を介して遠隔制御ユニット14に送られる。
【００９０】
制御ブロック13は、検討している例では、図10において分かるように、二重電気エネルギー供給装置を備える。この二重供給装置は、第1のソース200および第2のソース201によって形成される。
【００９１】
第1のソース200は、例えば搭載ネットワークの電気エネルギー源であり、その電気エネルギー源はそれ故に、例えば12V程度の低電圧を配送する。制御ブロック13の各第1のソース200は、制御ブロックに共通の1つのソースからもたらされてもよく、この共通のソースは、特に上で述べられたように、車両の搭載ネットワークの電気エネルギー源である。
【００９２】
もし必要ならば、DC/DC電圧コンバータが、搭載ネットワークの電気エネルギー源によって供給される電圧の値を下げることを提供するために、搭載ネットワークの電気エネルギー源と各制御ブロック13との間に置かれてもよい。12V未満、例えば6V以下の値を有する電圧を使用して各制御ブロック13に電気的に供給することが、例えば好ましい。
【００９３】
この第1の電気エネルギー源200は、制御ブロック13の様々なコンポーネントに供給することを提供することができ、ソース200は、稼働中はそれを維持し、もはやそれを動かす必要がないときにまたは安全上の理由でそれを中断する、ソース200を作動させるための手段を設けられてもよい。
【００９４】
第2のソース201は、この例では、アーキテクチャ1の一部を形成するまたはそれからアクセス可能である、すでに利用可能な高電圧源を使用する。
【００９５】
検討しているこの例では、第2のソース201は、電気エネルギー貯蔵ユニット3によって供給される電圧を使用する。DC/DC電圧コンバータ、例えば番号12 59180の下で2012年9月28日にフランスで提出された出願の中で述べられるものは、電気ネルギー貯蔵ユニット3の端子にわたる電圧を制御ブロック13の電力供給に適合する低電圧に変換することを提供することができる。
【００９６】
図2の処理ユニット20は、図3において機能的に表される。このユニット20は、
-  位相ロックループを形成し、クロック信号をマイクロコントローラ16から受け取るモジュール30であって、クロック周波数が例えば10MHzである、モジュール30と、
-  リンク19を介してデータを送りかつ受け取ることに関与する半二重モジュール31と、
-  上述の測定手段に接続される複数のアナログ/デジタルコンバータ33であって、これらの手段によって測定されたアナログ値およびそれらのアナログ/デジタル変換を取得することを提供するこれらのコンバータ33と、
-  スイッチングセルのドライバに供給する電圧のためのデューティサイクル値を生成するモジュール34と、
-  アーキテクチャ1が、車両を推進させるために使用されるとき、DC/AC電圧コンバータ2の動作を制御するように、これらのスイッチングセルを駆動するためにブリッジ11のスイッチングセル12に適用されることになるデューティサイクル値を生成するモジュール35と、
-  H-ブリッジ11の状態の診断を行うために、前に述べられた測定手段によって供給されるデジタル測定結果を入力として受け取るモジュール36と、
-  アーキテクチャ1が、電気エネルギー貯蔵ユニット3を充電するために使用されるとき、DC/AC電圧コンバータ2の動作を制御するように、これらのスイッチングセルを駆動するためにブリッジ11のスイッチングセル12に適用されることになるデューティサイクル値を生成するモジュール37と、
-  オプションとして、出力を4つのチャンネルに提示するデジタル/アナログコンバータ38と、
-  オプションとして、処理ユニット20の活動を示す視覚モジュール39と、
-  記憶および計算モジュール40とを備える。
【００９７】
上記の様々なモジュール間の相互作用が、今から述べられる。アナログ/デジタルコンバータ33によって受け取られた情報は、モジュール40を通った後、モジュール31によって遠隔制御ユニット14に送られる。遠隔制御ユニット14は、少なくともこの情報に基づいて、リンク19を介してモジュール31に送られ、次いでモジュール40を通った後、モジュール34および35に送られる設定点を生成する。
【００９８】
ブリッジ11の状態について診断を確立することに関与するモジュール36から来る情報は、モジュール35および37に送られ、またモジュール40および31を介して遠隔制御ユニット14にも送られる。もし必要ならば、この情報は、上で説明されたように、その後モジュール34および35に送られる設定点を生成するために、遠隔制御ユニット14によって考慮される。
【００９９】
第1の制御モードが適用されたが、故障がアーキテクチャにおいて検出されるとき、様々な制御ブロック13によるDC/AC電圧コンバータ2の第2の制御モードの例が、図4および図5を参照して今から述べられる。
【０１００】
図4は、コンバータ2が、車両を推進させるように、電気エネルギー貯蔵ユニット3から電気ステータ巻線4に供給するためのインバータとして動作する間に、故障がアーキテクチャ1において検出される場合に対応する。
【０１０１】
列40は、検討している場合にアーキテクチャにおいて発生する可能性がある故障に対応し、一方列41は、この故障がどのように検出されるかを示し、列42は、スイッチングセル12による第2の制御モードの適用に起因してコンバータ2が取る構成を示し、列43は、この第2の制御モードの適用に起因する車両の推進状態を示す。
【０１０２】
ブロック50および51は、
-  低電圧環境のコンポーネント、例えば遠隔制御ユニット14の制御の喪失、および
-  受動的電力コンポーネント、例えばキャパシタ6の故障にそれぞれ対応する。
【０１０３】
これらの故障は、遠隔制御ユニット14のマイクロコントローラ16および/またはFPGA20によって52に従って検出される。安全予防措置として、第2の制御モードが、生成され、次いでスイッチングセル12に適用され、この第2の制御モードは、コンバータ2が、電気ステータ巻線4の3つの位相が短絡している53による構成を取るようなものである。
【０１０４】
結果として、モータトルクは、ゼロになり、その結果車両はもはや、電気モータによって推進されず、54に従ってゆっくりと減速する。ブロック55は、故障がリンク19において発生する場合に対応する。この故障は、FPGA20によって56に従って検出される。第2の制御モードは、制御ブロック13によって生成され、その後コンバータ2を53によるのと同じ構成にシフトさせるように、スイッチングセル12に適用され、その結果ブロック54に対応する状態が、達せられる。
【０１０５】
ブロック58は、高電圧環境のコンポーネントの、例えばブリッジ11のスイッチングセル12のドライバにおける制御の喪失に対応する。この故障は、遠隔制御ユニット14および/またはFPGA20によって59に従って検出される。第2の制御モードが、次いで遠隔制御ユニット14および/またはFPGA20によって生成され、次いでスイッチングセル12に適用される。この第2の制御モードは、それが適用されるとき、コンバータ2が、電気ステータ巻線4の2つの位相が短絡している60による構成を取るようなものである。
【０１０６】
結果として、モータトルクは、ゼロになり、その結果車両は、もはや電気モータによって推進されず、なお54に従ってゆっくり減速する。
【０１０７】
変形として、遠隔制御ユニット14またはFPGA20が、59に従って故障を検出するとき、生成される第2の制御モードは、それがスイッチングセル12に適用されるとき、コンバータ2が、ブリッジ11が短絡している構成61を取るようなものであり得、その結果電気ステータ巻線4の2つの位相だけが、なお使用される。2つのH-ブリッジ11だけが、その時機能している。その結果、電気モータの性能レベルは、低減され、すなわちモータが供給することができる最大出力は、低減され、モータは、62による状態に終わる。
【０１０８】
ブロック63は、H-ブリッジの能動的電力コンポーネントに発生する故障に対応する。この故障は、遠隔制御ユニット14および/またはFPGA20によって59に従って検出され、その結果コンバータはその時、60または61による構成に終わる。
【０１０９】
要約すると、DC/AC電圧コンバータ2は、次の故障、
-  管理者、CANリンクとの通信の喪失または劣化、すなわち低電圧環境における故障、
-  SPIリンク19のまたはFPGA20のモジュール31の1つにおける喪失または劣化、
-  遠隔制御ユニット14のマイクロコントローラ16の喪失または劣化、
-  このマイクロコントローラ16の電力供給の喪失または劣化、
-  電気機械のロータの位置のためのセンサであって、遠隔制御ユニット14と相互作用するこのセンサの電力供給の劣化、またはこのセンサによって供給される位置測定結果の喪失もしくは劣化、
-  電気モータのための緊急停止プログラムの喪失または劣化、
-  電気モータにおける大きな故障、
-  EMCフィルタ9、またはHV電池とインバータとの間に配置されるEMCフィルタの喪失、
-  キャパシタ6の喪失、
-  制御ブロック13の処理ユニット20の電力供給の喪失または劣化、
-  電気ネルギー貯蔵ユニット3とDC/AC電圧コンバータ2との間に置かれる電力コネクタの正しい切り離しを保証する信号の喪失または劣化、のうちの少なくとも1つが検出されるとき、53による構成を取ることができる。
【０１１０】
構成60または61は、1つまたは複数の故障が、アーキテクチャ1の単一コンポーネント内で、すなわち検討している例では単一制御ブロック13内でまたは単一H-ブリッジ11内で発生するときに達せられてもよい。
【０１１１】
この故障は、少なくとも、
-  ブリッジ11の電流測定チェーンおよび/またはブリッジ11の電圧測定チェーンにおける喪失または誤差、
-  電気ステータ巻線4におけるブリッジ11の接続の喪失、
-  制御ブロック13の処理ユニット20の喪失または劣化、
-  各スイッチングセル12と関連し、処理ユニット20からの設定点をスイッチングセル12に送るドライバの喪失または劣化、
-  制御ブロック13の処理ユニット20の電力供給の喪失または劣化、のうちの1つである。
【０１１２】
図5は、コンバータ2が、電気ステータ巻線4を通って電気ネットワークから電気エネルギー貯蔵ユニット3を充電するための整流器として動作し、第1の制御モードが、スイッチングセル12に適用される間に、故障がアーキテクチャ1において検出される場合に対応する。
【０１１３】
ブロック50、51、55、58および63による同じ故障が、発生し、ブロック65に従って遠隔制御ユニット14またはFPGA20によって検出されてもよい。
【０１１４】
2つの第2の代替制御モードが、次いで生成され、この場合はコンバータ2のブリッジ11のスイッチングセル12によって適用されてもよい。
【０１１５】
これらの第2の制御モードの1つは、スイッチングセル12の制御が制御ブロック13の電気供給の停止に起因して中断される、67による構成にコンバータ2をシフトさせ、この構成は、電気ネットワークによる電気エネルギー貯蔵ユニットの充電がない、アーキテクチャ1の状態68に対応する。
【０１１６】
もう1つの第2の制御モードは、劣化した充電が起こる、69による構成にコンバータ2をシフトさせる。この劣化した充電は、例えば電気エネルギー貯蔵ユニット3の電流について低減した設定点値を用いた充電に対応する。アーキテクチャ1はその時、電気エネルギー貯蔵ユニット3の充電が、低減した性能レベルで実行され、充電時間が著しくより長い、状態66にある。
【０１１７】
ブリッジ11の状態の分析または診断および故障がこのブリッジ11において検出されるかどうかによる適用すべき方策の決定はそれ故に、もし必要なら遠隔制御ユニット14からリンク19によって送られる情報を使用して、問題になっているブリッジの処理ユニット20によって実行されてもよい。
【０１１８】
今しがた述べられた例では、アーキテクチャ1は、コンバータ2と電気エネルギー貯蔵ユニット3との間に置かれるDC/DC電圧コンバータを欠いており、その結果コンバータ2のDCインターフェースの電圧は、電気エネルギー貯蔵ユニット3の端子にわたる電圧に実質的に等しい。本発明はしかしながら、今から見られるように、それに限定されない。
【０１１９】
図6は、本発明の第2の例示的実施によるアーキテクチャ1を表す。このアーキテクチャ1は、キャパシタ6と電気エネルギー貯蔵ユニット3との間に置かれたDC/DC電圧コンバータ70をさらに備える、すなわちコンバータ70もまた、前記ユニット3とDC/AC電圧コンバータ2との間に配置されるという事実に起因して、図1から図5を参照して今しがた述べられたアーキテクチャと異なる。
【０１２０】
DC/DC電圧コンバータ70は、電気エネルギー貯蔵ユニット3の端子にわたる電圧の値を電気ステータ巻線4に供給するのに適した電圧の値に適応させ、逆も同様にすることを提供する。このコンバータ70は、この場合はインターリーブされ、いくつかの分岐を備える。各分岐は、この例では、
-  キャパシタ6と並列に取り付けられ、制御可能でかつ中点73によって分離される2つのスイッチングセル71を直列に備えるアームと、
-  一端をアームの中点73に接続され、他端を電気エネルギー貯蔵ユニット3の高電圧正端子に接続されたコイル74とを備える。
【０１２１】
検討している例では、コンバータ70の分岐の数は、コンバータ2のアームの数、すなわち6に等しく、分岐は、対を成しており、1つの対75の1つの分岐のコイル74は、前記対75のもう1つの分岐のコイル74と磁気的に結合している。
【０１２２】
この例では、分岐の各対75は、この図において表されずかつこの対75のすべてのスイッチングセル71を駆動することに関与する制御ブロックと関連付けられる。各制御ブロックは、分岐の1つの対75に専用であり、それは、前に述べられたコンバータ2のブリッジ11の制御ブロック13とあらゆる点か否かで同一とすることができる。分岐の対75に専用の各制御ブロックは特に、前に述べられたデジタル処理ユニット20と同様のまたは同一のデジタル処理ユニット77を備える。
【０１２３】
この処理ユニット77は、例えばFPGAを使用して実施され、それは、モジュール37の欠如だけ図3を参照して述べられたそれと異なることもある。各処理ユニット77はその時、リンク19を介して遠隔制御ユニット14と通信し、リンク19は、制御ブロック13の処理ユニット20と共用される。リンク19は、例えばいくつかのワイヤを備え、1つは、処理ユニット20と遠隔制御ユニット14との間のデータ交換に割り当てられ、一方別のワイヤは、処理ユニット77と遠隔制御ユニット14との間のデータ交換に割り当てられる。
【０１２４】
前に述べられたそれと同様に、各処理ユニット20および各処理ユニット77が、FPGAを使用して実施され、遠隔制御ユニット14による処理が、マイクロコントローラを使用するとき、リンク19を介した通信は、FPGAとマイクロコントローラ16との間で行われ、FPGAの1つは、マスターである。
【０１２５】
図6の例では、アーキテクチャ1は、6つの制御ブロック、すなわち、
-  それぞれがDC/AC電圧コンバータ2のH-ブリッジ11に専用である、3つの制御ブロック13と、
-  それぞれがDC/DC電圧コンバータ70の分岐の対75に専用である、3つの制御ブロックとを備える。
【０１２６】
それ故に、このアーキテクチャにおいては、3つの処理ユニット20および3つの処理ユニット77があり、すなわち各処理ユニット20または77が、FPGAを使用して実施されるとき、6つのFPGAがある。
【０１２７】
コンバータ70の分岐の各対75に専用の制御ブロックの存在は、前記対75内でまたは前記対75の制御ブロック内で発生する次の故障、
-  対75の電流測定チェーンまたは対75の電圧測定チェーンにおける喪失または誤差、
-  対75の制御ブロックの処理ユニット77の喪失または劣化、
-  各スイッチングセル71と関連し、処理ユニット77からの設定点をスイッチングセル71に送るドライバの喪失または劣化、
-  制御ブロックが電気エネルギー貯蔵ユニット3を使用するときの前記対75の制御ブロックの補助エネルギー源の喪失、を修復することを提供することができる。
【０１２８】
今しがた述べられたアーキテクチャとは、
-  DC/AC電圧コンバータ2の各H-ブリッジ11に専用の制御ブロック13と、
-  DC/DC電圧コンバータ70の分岐の各対75に専用の制御ブロックとを、
すなわち全部で6つの制御ブロックを有する代わりに、アーキテクチャ1が3つだけを備えるという事実だけ異なるアーキテクチャ1が、図8および図9を参照して今から述べられる。
【０１２９】
図8で表されるように、この例示的実施によると、制御ブロック13は、DC/AC電圧コンバータ2のH-ブリッジ11のスイッチングセル12を駆動することに加えて、またDC/DC電圧コンバータ70の分岐の対75のスイッチングセル71も駆動する。図1から図5を参照して述べられた処理ユニット20は従ってまた、図6および図7を参照して述べられた処理ユニット77の役割も果たす。
【０１３０】
図9は、図8のアーキテクチャについての図2のそれに似た表現である。図から分かるように、各処理ユニット20は、機能的に2つの部分に分けられ、第1の部分80は、DC/AC電圧コンバータ2のH-ブリッジ11のスイッチングセル12を駆動することに割り当てられ、この部分80は、図1から図5を参照して述べられた処理ユニット20のタスクを実行し、一方第2の部分81は、DC/DC電圧コンバータ70の分岐の対75のスイッチングセル71を駆動することに割り当てられ、この部分81は、図6および図7を参照して述べられた処理ユニット77のタスクを実行する。
【０１３１】
この例におけるリンク19は、DC/DC電圧コンバータ70のスイッチングセル71の駆動と関連があるデータ、およびDC/AC電圧コンバータ2のスイッチングセル12の駆動と関連があるデータの両方を遠隔制御ユニット14と制御ブロック13との間で伝達することを提供する。リンク19のワイヤ82は、例えば遠隔制御ユニット14と第1の部分80との間でのデータ交換に専用であり、一方別のワイヤ84は、遠隔制御ユニット14と第2の部分81との間でのデータ交換に専用である。
【０１３２】
遠隔制御ユニットとコンバータ2および70との間にポテンシャル障壁15を提供する2つの別個のアイソレータ18はそれぞれ、それを通るワイヤ82または84の1つを有することができる。変形として、それを通るワイヤ82および84を有する、単一の多チャンネルアイソレータ18が、使用されてもよい。
【０１３３】
遠隔制御ユニット14によるコンバータ2および70からのデータの処理が、マイクロコントローラを使用し、各制御ブロック13が、FPGAを備えるとき、図8および図9によるアーキテクチャ1は、4つのデジタル処理コンポーネントだけを使用しながら、前に述べられた安全関連の利点を提示する。
【０１３４】
本発明は、今しがた述べられた例に限定されない。
【０１３５】
表現「1つを備える」は、他に特に指定されるときを除き、「少なくとも1つを備える」ことを意味すると理解すべきである。
【符号の説明】
【０１３６】
1  アーキテクチャ
2  DC/AC電圧コンバータ
3  電気エネルギー貯蔵ユニット
4  電気ステータ巻線
6  キャパシタ
7  コネクタ
9  フィルタ
10  位相
11  H-ブリッジ
12  スイッチングセル
13  制御ブロック
14  遠隔制御ユニット
15  ポテンシャル障壁
16  マイクロコントローラ
17  CANリンク
18  アイソレータ
19  リンク
20  処理ユニット、FPGA
21  機能ブロック
22  別のブロック
30  モジュール
31  半二重モジュール
33  アナログ/デジタルコンバータ
34  モジュール
35  モジュール
36  モジュール
37  モジュール
38  デジタル/アナログコンバータ
39  モジュール
40  モジュール、列
41  列
42  列
43  列
70  DC/DC電圧コンバータ
71  スイッチングセル
73  中点
74  コイル
75  分岐の対
77  処理ユニット
80  第1の部分
81  第2の部分
82  ワイヤ
84  ワイヤ
200  第1のソース
201  第2のソース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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