特許 5989663 自動車の多相電気モータに電力を供給する電圧インバータを制御するためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5989663

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】自動車の多相電気モータに電力を供給する電圧インバータを制御するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20160825BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 E

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-546639(P2013-546639)

(86)(22)【出願日】2011年11月23日

(65)【公表番号】特表2014-501483(P2014-501483A)

(43)【公表日】2014年1月20日

(86)【国際出願番号】EP2011070785

(87)【国際公開番号】WO2012089426

(87)【国際公開日】20120705

【審査請求日】2014年11月7日

(31)【優先権主張番号】1061315

(32)【優先日】2010年12月28日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】クレギュー， サミュエル

(72)【発明者】

【氏名】マルシリア， マルコ

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−３１２３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３３３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６０６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３３５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６５０７０８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車の多相電気モータに電力を供給するための電圧インバータ（１２）を制御するためのシステムであって、前記電気モータの各相の電力供給電圧値を、前記電力供給電圧の振幅値と共に生成する手段（１）を備えており、
デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）によって生成されたデューティサイクルの前記電圧インバータ（１２）への送信を、前記電気モータの各相の前記電力供給電圧値及び前記電力供給電圧の振幅値に応じて恊働して制御する相スプライシング決定手段（１９）及び相スプライシング制御手段（２１）を備え、
前記相スプライシング制御手段（２１）は、前記電力供給電圧の振幅値と、スプライシング許可閾値及びスプライシング不許可閾値との比較に応じて、前記相スプライシングを可能とするための信号を生成するよう設計される、ことを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記相スプライシング決定手段（１９）は、相電圧信号を生成するようそれぞれ設計された相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）を備え、
前記相スプライシング決定手段（１９）は更に、ゼロではない前記相電圧信号の出力と等しい出力で相識別信号を生成するように設計される、
請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

前記相スプライシング決定手段（１９）及び前記相スプライシング制御手段（２１）から受信した前記信号に応じて、前記各相の前記デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）から受信したデューティサイクル信号の中からの信号の生成を制御するよう設計されたスイッチを備えている、請求項１又は２に記載の制御システム。

【請求項4】

前記各相の前記デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）は、ゼロ電位に保持する手段を少なくとも１つ備え、
前記手段は、ある相の前記デューティサイクルに定数のシフトを加えることにより前記相の前記デューティサイクルをキャンセルし、他の相の前記デューティサイクルを同じ定数だけシフトするよう設計される、
請求項３に記載の制御システム。

【請求項5】

前記各相の前記デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）は、ＤＣ電位に保持する手段を少なくとも１つ備え、
前記手段は、定数のシフトを加えることによりある相の前記デューティサイクルを値１に固定し、他の相の前記デューティサイクルを同じ定数だけシフトするよう設計される、
請求項３又は４に記載の制御システム。

【請求項6】

前記各相の前記デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）は、スカラー制御手段（２８）を少なくとも１つ備え、
前記手段（２８）は、同じ定数を加えることにより全ての前記デューティサイクルをシフトするよう設計される、
請求項３から５のいずれか１項に記載の制御システム。

【請求項7】

前記各相の前記デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）は、前記ゼロ電位に保持する手段及び前記ＤＣ電位に保持する手段を、前記多相電気モータの前記相の数と同数備える、請求項６に記載の制御システム。

【請求項8】

自動車の多相電気モータに電力を供給するための電圧インバータ（１２）を制御するための方法であって、
前記電気モータの各相の電力供給電圧値を、前記電力供給電圧の振幅値と共に生成し、
前記電気モータの各相の前記電力供給電圧値及び前記電力供給電圧の振幅値に応じてデューティサイクルを決定し、
相スプライシングを決定し、
前記電力供給電圧の振幅値と、スプライシング許可閾値及びスプライシング不許可閾値との比較に応じて、前記相スプライシングを可能とするための信号を生成することによって、相スプライシングコマンドを生成して、前記電圧インバータ（１２）への前記デューティサイクルの送信を制御する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車用多相電気モータの制御という技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車の巻き上げ機は、ＤＣ電圧から単相交流電圧を生成するよう設計されたトランジスタシステムによって電力供給される。この電力エレクトロニクスシステムは、電圧インバータと呼ばれる。電圧インバータが含むスイッチの制御は、パルス幅で変調された（ＰＷＭ、ｐｕｌｓｅ-ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎの略）信号によって実施される。パルス幅変調は、固定周波数において可変幅を有する一連のパルスを生成することからなり、可変幅の平均値は、適用される設定値に対応する。

【0003】

このような変調を得るために一般的に使用される、様々な方法が存在する。

【0004】

正弦波法によって、ゼロ又は極めて低い電圧のＰＷＭを供給することができる。

【0005】

３次高調波の注入によって、１次高調波の振幅を増大させることができる。この方法は主として、リニア電圧範囲を増大させるために開発された。しかしながらこの方法は、電流のｒｍｓ値を上昇させ、これによって電力エレクトロニクス及びモータの両方における損失を増大させるという欠点を有する。

【0006】

空間ベクトル変調は、リニア電圧範囲を増大させながら、同時に高調波注入によって引き起こされる電流の増大を回避するために開発された。

【0007】

不連続な方法によって、トランジスタにおけるスイッチング損失を最小化しながら、同時に利用可能な電圧の良好な使用及び電流の制限を維持することができる。この方法の主要な欠点は、実装が困難であることと、現実のデューティサイクル限界に適合させるのが容易ではないことである。その理由は、トランジスタのスイッチング時間の分散により、電圧インバータは、デューティサイクル値を制限するために不動作時間を含まなければならないことである。

【0008】

特許文献１には、自動車の電気モータに電力を供給する電圧インバータを制御するための方法が記載されている。記載されている方法は、可変であり得るチョッピング周波数の場合の、デューティサイクルの禁止範囲への制限を考慮に入れている。この方法は、空間ベクトル変調型である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第２００９／０１７９６０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の１つの主題は、電圧インバータのトランジスタにおけるスイッチング損失を最小化しながら、同時に利用可能な電圧の良好な使用及び電流の制限を維持し、電圧インバータに不動作時間を強制することのないよう設計された制御システムである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

１つの実施形態では、制御システムは、特に自動車の多相電気モータに電力を供給するための電圧インバータのために提供される。制御システムは、電気モータの各相のための電力供給電圧値を、電力供給電圧の振幅値と共に生成する手段を備える。

【0012】

更に制御システムは、デューティサイクルを決定する手段によって生成されたデューティサイクルの、電圧インバータへの送信を、電気モータの各相のための電力供給電圧値及び電力供給電圧の振幅値に応じて恊働して制御するための、相スプライシング決定手段及び相スプライシング制御手段を備える。

【0013】

ここで、「相スプライシング」とは、インバータの１つのアームにおいて、チョッピング期間に等しい期間だけスイッチングが存在しないことを意味していると理解され、従って、この期間中、アームのトップスイッチが閉状態かつアームのボトムスイッチが開状態のままである場合は、１での保持が実装され；相の電位はＤＣバスの高電位ポイントに固定される。これと対称的に、アームのボトムスイッチが閉状態かつアームのトップスイッチが開状態のままである場合は、０での保持が実装され；相の電位はＤＣバスの低電位ポイントに固定される。

【0014】

制御システムは、スイッチング損失を２／３の比率まで低減するという利点を有する。

【0015】

相スプライシング決定手段は、各々が相電圧信号を生成するよう設計された相スプライシング決定手段を備えることができ、相スプライシング決定手段は更に、ゼロではない相電圧信号の出力と等しい出力で相識別信号を生成するように設計される。

【0016】

このように、モジュール型設計により、制御システムは実装がより容易である。

【0017】

相スプライシング制御手段は、電力供給電圧の振幅値と、スプライシング許可閾値及びスプライシング不許可閾値との比較に応じて、相スプライシングを可能とするための信号を生成するよう設計してよい。

【0018】

こうして、制御システムの動作を、許可及び不許可閾値の選択によって最適化する。これら閾値は、例えばアナログ／デジタル又はデジタル／アナログコンバータの精度及び定量化等、エレクトロニクスの特性に応じて決定される。

【0019】

制御システムは、相スプライシング決定手段から及び相スプライシング制御手段から受信した信号に応じて、各相のデューティサイクルを決定する手段から受信したデューティサイクル信号の中からの信号の送信を制御するよう設計された、スイッチを備えることができる。

【0020】

各相のデューティサイクルを決定する手段は、ゼロ電位に保持する手段を少なくとも１つ備えることができ、この手段は、ある相のデューティサイクルに定数のシフトを加えることによりその相のデューティサイクルをキャンセルし、他の相のデューティサイクルを同じ定数だけシフトするよう設計される。

【0021】

各相のデューティサイクルを決定する手段は、ＤＣ電位に保持する手段を少なくとも１つ備えることができ、この手段は、ある相のデューティサイクルに定数のシフトを加えることによりその相のデューティサイクルを値１に固定し、他の相のデューティサイクルを同じ定数だけシフトするよう設計される。

【0022】

各相のデューティサイクルを決定する手段は、スカラー制御手段を少なくとも１つ備えることができ、この手段は、同じ定数を加えることにより全てのデューティサイクルをシフトするよう設計される。

【0023】

これらのシフトは、デューティサイクルそれぞれにある定数を単に加える、又はデューティサイクルそれぞれからある定数を単に減じることにより適用され、これは、３つのデューティサイクルの１つを値０に固定するか、３つのデューティサイクルの１つを値１に固定する効果を有する。デューティサイクルの値がどれも０又は１に固定されない場合、０〜１のデューティサイクルを得るために定数シフトを選択する。

【0024】

各相のデューティサイクルを決定する手段は、ゼロ電位に保持する手段及びＤＣ電位に保持する手段を、多相電気モータの相の数と同数備えることができる。

【0025】

本発明はまた、特に自動車の多相電気モータに電力を供給するための電圧インバータを制御するための方法にも関し、この方法は、電気モータの各相の電力供給電圧値を、電力供給電圧の振幅値と共に生成するステップを含む。制御方法は、電気モータの各相のための電力供給電圧値及び電力供給電圧の振幅値に応じて生成されるデューティサイクルを決定し、相スプライシングを決定し、相スプライシングコマンドを生成して、電圧インバータへのデューティサイクルの送信を制御するステップを含む。

【0026】

本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照して、単に非限定的な例として挙げる以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、電圧インバータを制御する手段の主要素、及び対応する電圧インバータの図である。

【図2】図２は、デューティサイクルを計算する手段の主要素の図である。

【図3】図３は、電圧インバータのための制御システムの主要素の図である。

【図4】図４は、相スプライシング決定手段の図である。

【図5】図５は、相検知手段それぞれに共通する構造の図である。

【図6】図６は、相スプライシング制御手段の主要素の図である。

【図7】図７は、スカラー制御手段の主要素の図である。

【図8】図８は、ＤＣ電位に保持する手段の主要素の図である。

【図9】図９は、ゼロ電位に保持する手段の主要素の図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、制御手段１によって制御される電圧インバータ１２を示す。制御手段１は、接続２を介してセンサに接続された測定手段３を備える。測定手段３は、モータの相の電力供給電流及び相間の角度等の、モータの物理的動作パラメータを決定するよう設計される。

【0029】

測定手段３は、接続４を介して、電流を制御する手段５へとこれらの値を通信する。電流を制御する手段５は、受信した測定結果に応じて新しい電圧セットポイントを決定する。

【0030】

本文書ではこれ以降、これら電圧セットポイントを（Ｖａｎ、Ｖｂｎ、Ｖｃｎ）で示す。これらの新しいセットポイントは、モータの各相のための電力供給電圧を（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）で示す換算値として、Ｍｏｄ＿Ｖｄｑで示すこれらの電圧の振幅と共に含む。デューティサイクルを計算する手段８は、各相のための電力供給電圧を接続７を介して、及びこの電圧の振幅Ｍｏｄ＿Ｖｄｑを接続６を介して、受信する。デューティサイクルを計算する手段８は、モータの各相のデューティサイクルＲＣａ、ＲＣｂ及びＲＣｃを、接続９を介して、パルス幅変調信号を生成する手段１０へ送信する。生成手段１０は、受信したデューティサイクルに応じて、パルス幅変調信号をインバータへ送信する。

【0031】

インバータの出力における電圧（Ｖａｏ、Ｖｂｏ、Ｖｃｏ）は、各アーム（ａ、ｂ、ｃ）に適用されるデューティサイクル（ＲＣａ、ＲＣｂ、ＲＣｃ）及びインバータに供給されるＤＣバスの電圧Ｖｄｃへ、以下の等式：
Ｖａｏ＝ＲＣａ＊Ｖｄｃ
Ｖｂｏ＝ＲＣｂ＊Ｖｄｃ
Ｖｃｏ＝ＲＣｃ＊Ｖｄｃ
によって関連付けられる。従って、換算値：
Ｖａ＝Ｖａｎ／Ｖｄｃ
Ｖｂ＝Ｖｂｎ／Ｖｄｃ
Ｖｃ＝Ｖｃｎ／Ｖｄｃ
が使用される。

【0032】

３つの信号｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ｝を含む３次元ベクトルをＶａｂｃで示す。３つの信号｛ ＲＣａ、ＲＣｂ、ＲＣｃ｝を含む３次元ベクトルをＲＣａｂｃで示す。

【0033】

３つの信号｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ｝のベクトル和のノルムをＭｏｄ＿Ｖｄｑで表す。

【0034】

信号Ｖａｂｃ及びＭｏｄ＿Ｖｄｑは、電源内蔵型電気光学システム内の電流の閉ループ制御のための手段５によって送信される。電源内蔵型システムは通常、電気モータ又は静止形コンバータであってよい。信号ＲＣａｂｃは、デューティサイクルをパワーブリッジの６つのスイッチのそれぞれを対称とする論理信号に変換することにより、電圧インバータのパワーブリッジを駆動する役割を果たす、電子モジュール１０に送信される。

【0035】

図２は、制御システム１３及びフィルタリングモジュール１５等のデューティサイクルを計算する手段８の主要素を示す。制御システム１３は、その入力において接続７及び６に接続され、その出力において、接続１４を介してフィルタリングモジュール１５に接続される。フィルタリングモジュール１５は、その出力において接続９に接続される。

【0036】

フィルタリングモジュール１５により、不動作時間及びスイッチング時間による歪みを考慮することができる。フィルタリングモジュール１５は、デューティサイクルの値がゼロ及び１に近づくのを妨げる。この目的のためにパラメータα_ｍｉｎが定義され、これは最小デューティサイクルを定義し、また対称的に最大デューティサイクル（１−α_ｍｉｎ）を定義する。パラメータα_ｍｉｎは、除去されたデューティサイクル（０〜α_ｍｉｎ）に対応する期間が、電圧インバータのトランジスタのスイッチング時間に等しくなるように固定される。例えば、２０ｋＨｚのチョッピング周波数に関して、ＭＯＳトランジスタは３μｓのスイッチング時間を示す。そして、パラメータα_ｍｉｎ＝０．１はトランジスタのＯＮ信号の最小幅３．５μｓに対応する。０〜０．１の範囲のデューティサイクルを排除することにより、スイッチング時間による歪みは除去される。

【0037】

図３は、電圧インバータのための制御システムの主要素を示す。これら主要素のうち、デジタルフィルタリング手段１７により、入力において受信される信号Ｖａｂｃに存在し得るノイズを抑制することができる。これは特に、５００Ｈｚの通過帯域を有する２次ローパスフィルタとすることができる。

【0038】

相スプライシング決定手段１９は、接続１８を介してデジタルフィルタリング手段１７に接続される。相スプライシング決定手段１９により、デジタルフィルタリング手段１７から受信した、フィルタリングされた信号に応じて、相信号を生成することができる。相信号は、１〜６で変動する不連続な整数値に限定される。相スプライシング決定手段１９については、図４及び５の説明においてより十分に説明する。

【0039】

相スプライシング制御手段２１は、相のスプライシングの許可又は不許可を実装する。相スプライシング制御手段２１については、図６の説明においてより詳細に説明する。

【0040】

第１のスイッチ２５は、その第１の入力により、接続２０を介して相スプライシング決定手段１９に接続されており、その第２の入力により、接続２４を介して値ゼロを含むメモリ２３に接続されている。第１のスイッチ２５は、相スプライシング制御手段２１から受信した信号が１に等しい場合、その出力において、相スプライシング決定手段１９から受信した値を生み出す。そうでない場合、第１のスイッチはその出力において、メモリ２３が含む値ゼロを生み出す。従って、第１のスイッチ２５の出力における信号は、ゼロ〜６の範囲の整数値を取る。

【0041】

制御システムは、デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）を備え、これにより、様々な場合においてデューティサイクルを計算することができる。ある場合は、ゼロスカラーコマンドに対応する。他の場合は、相信号が取る様々な値に関する相スプライシングに対応する。これらの様々な手段については、これ以降で、図８、９及び１０の説明において説明する。

【0042】

デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）はそれぞれ、接続（２９、３２、３５、３８、４１、４４、４７）を介して第２のスイッチ４８に接続される。第２のスイッチはまたその制御入力より、接続２６を介して、第１のスイッチ４５に接続される。第２のスイッチ４８はその出力において、接続１４を介して、第１のスイッチ２５から受信した信号から取った値に応じて、デューティサイクルを決定する手段（２８、３１、３４、３７、４０、４３、４６）から受信した値の１つ又はその他を生み出す。第１のスイッチ２５によって生み出された信号は、ゼロ〜６の範囲の値を取ることができる。

【0043】

図４に示す相スプライシング決定手段１９により、デジタルフィルタリング手段１７から受信した、フィルタリングされた値｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ｝に応じて、別個の相信号を生成することができる。フィルタリングされた値｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ｝を、ベクトル形式又は多重化形式で受信してよい。続いて、値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを得るために、多重分離手段４９によってスカラー値の抽出又は多重分離を実行する必要があり得る。

【0044】

値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）に送信する。乗算器（５４、５７、６０）は、分岐線（５３、５６、５９）を介して、値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを伝達する接続（５０、５１、５２）にそれぞれ接続され、これにより、対向値-Ｖａ、-Ｖｂ及び-Ｖｃを生成する。対向値-Ｖａ、-Ｖｂ及び-Ｖｃは、接続（５５、５８、６１）を介して相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）に送信される。各相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）は、その出力において、１〜６の範囲の整数又は値ゼロに対応する値を生み出す。

【0045】

各相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）は、その出力において、スイッチ（１１６、１１４、１１２、１１０、１０８、１０６）に接続される。スイッチは第１の入力、第２の入力、及び、これら２つの入力のうちいずれを出力に接続するかを選択することができる制御入力を備える。

【0046】

相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）は、その出力により、対応するスイッチ（１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６）の第１の入力及び制御入力に接続される。スイッチの第２の入力は、先行するスイッチの出力に接続される。スイッチの出力は、後続のスイッチの第２の入力に接続される。

【0047】

ｎ番目のスイッチは、その第２の入力によって（ｎ-１）番目のスイッチに接続され、その出力によって（ｎ＋１）番目のスイッチに接続される。第３のスイッチ１０６の第２の入力は、接続１０５を介して、値ゼロを含むメモリ１０４に接続される。第８のスイッチ１１６の出力は、相スプライシング決定手段１９の出力２０に接続される。

【0048】

よって、第３のスイッチ１０６はその出力において、相検知手段１０２から受信した値がゼロでない場合は受信した値を生み出し、それ以外の場合はメモリ１０４が含む値ゼロを生み出す。

【0049】

第４のスイッチ１０８はその出力において、相検知手段９４から受信した値がゼロでない場合は受信した値を生み出し、それ以外の場合は第３のスイッチ１０６から受信した値ゼロを生み出す。第５のスイッチ１１０、第６のスイッチ１１２、第７のスイッチ１１４及び第８のスイッチ１１６は、第４のスイッチ１０８と同様の挙動を示す。

【0050】

図５は、各相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）に共通する構造を示す。相検知手段はその入力において値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃ並びに対向値-Ｖａ、-Ｖｂ及び-Ｖｃを受信し、その出力において相値を生み出す。

【0051】

相検知手段は第１の比較器１１７を備え、この第１の比較器１１７は、その入力において、入力で受信した値のうち５つを受信し、その出力において、入力で受信した値のうち最大値を生み出す。第１の比較器１１７の出力は、接続１１８を介して、第２の比較器１１９の入力に接続され、この第２の比較器１１９は、相検知手段の入力において受信された第６の値を更に受信する。第２の比較器１１９はその出力において、第６の値が第１の比較器１１７から来る値より大きい場合は１に等しい値を生み出し、それ以外の場合はゼロ値を生み出す。第２の比較器１１９から来る値は、接続１２０を介して乗算器１２１が受信する。乗算器１２１の出力は相検知手段の出力６３に対応する。

【0052】

第１の相検知手段６２は、第６の値として値Ｖａを受信し、乗算器１２１による信号の処理の間に１に等しい利得を印加する。

【0053】

第２の相検知手段７０は、第６の値として値Ｖｂを受信し、乗算器１２１による信号の処理の間に２に等しい利得を印加する。

【0054】

第３の相検知手段７８は、第６の値として値Ｖｃを受信し、乗算器１２１による信号の処理の間に３に等しい利得を印加する。

【0055】

第４の相検知手段８６は、第６の値として値-Ｖａを受信し、乗算器１２１による信号の処理の間に４に等しい利得を印加する。

【0056】

第５の相検知手段９４は、第６の値として値-Ｖｂを受信し、乗算器１２１による信号の処理の間に５に等しい利得を印加する。

【0057】

第６の相検知手段１０２は、第６の値として値-Ｖｃを受信し、乗算器１２１による信号の処理の間に６に等しい利得を印加する。

【0058】

このように、各相検知手段（６２、７０、７８、８６、９４、１０２）が生み出す値は、１〜６の範囲の整数に対応することがわかる。これらの値は、図４を参照して上述した一連のスイッチによって処理される。各比較器内において、第１の入力の値がゼロでない場合、第１の入力は出力に接続され、それ以外の場合は第２の入力が出力に接続される。一連のスイッチの出力に対応する相スプライシング決定手段１９の出力において生み出される相値は、導入部で説明したように、ゼロ〜６の範囲の整数値を取ることができる。

【0059】

図６に示す相スプライシング制御手段２１はその入力において、３つの信号｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ｝の振幅に対応する信号Ｍｏｄ＿Ｖｄｑを受信する。相スプライシング制御手段２１はその出力において、値ゼロ又は１に等しい値を取ることができる論理値Ａｃｔ＿Ｃｏｌを生み出す。

【0060】

相スプライシング制御手段２１に含まれる第３の比較器１２２は、入力において接続６を介して受信した値Ｍｏｄ＿Ｖｄｑが、第１のメモリ１２３に含まれ、かつ接続１２４を介して受信されるスプライシング許可閾値の値より大きいか、又はこれに等しいかを決定する。

【0061】

相スプライシング制御手段２１が含む第４の比較器１２７は、その入力において接続６の分岐線１２６を介して受信した値Ｍｏｄ＿Ｖｄｑが、第２のメモリ１２８が含みかつ接続１２９を介して受信されるスプライシング不許可閾値の値より厳密に小さいかどうかを決定する。

【0062】

スプライシング許可及びスプライシング不許可のための値は、振幅Ｍｏｄ＿Ｖｄｑに応じて選択される。例えば、スプライシング許可のための値として値０．２５を選択することができ、スプライシング不許可のための値として値０．１５を選択することができる。

【0063】

Ｓ−Ｒフリップフロップ１３１はその入力Ｓ（Ｓｅｔの略）において、接続１２５を介して、第３の比較器１２２の出力において生み出された値を受信する。Ｓ-Ｒフリップフロップ１３１はその入力Ｒ（Ｒｅｓｅｔの略）において、接続１３０を介して、第４の比較器１２７の出力において生み出された値を受信する。

【0064】

Ｓ-Ｒフリップフロップ１３１は出力Ｑ及び出力！Ｑを備える。出力Ｑは、相スプライシング制御手段２１の出力２２に接続される。出力！Ｑは、接続１３２を介して終端器１３３に接続される。出力Ｑによって生み出される信号は、入力Ｓ及びＲで受信した値に応じて、値ゼロ又は１に等しい値を取ることができる。出力Ｑは、上述の値Ａｃｔ＿Ｃｏｌに対応する。

【0065】

図７は、図３を参照して上で言及したスカラー制御手段２８を示す。スカラー制御手段２８はその入力において、接続２７を介して値Ｖａｂｃを受信し、その出力において、接続２９を介して値ＲＣａｂｃを生み出す。値Ｖａｂｃは、分解手段１３４によって、ベクトル−スカラー変換又は多重分離により３つの値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃへと変換される。

【0066】

分解手段とは、入力において受信したベクトルを、入力において受信したベクトルより低い次元の１つ以上のベクトルに変換し、これを出力において生み出すよう設計された手段を意味するものと理解される。出力ベクトルは、出力ベクトルのサイズが１に等しい場合、スカラーとすることができる。

【0067】

第１の加算器１３６は、入力において接続１３５を介して受信した値Ｖａを、入力において接続１３８を介して受信した第３のメモリ１３７からの値に加算する。メモリは０．５に等しい値を含む。第１の加算器１３６の出力は、接続１３９を介して第１の飽和手段１４０に接続される。

【0068】

第２の加算器１４３は、入力において接続１４２を介して受信した値Ｖｂを、入力において接続１４５を介して受信した第４のメモリ１４４からの値に加算する。メモリは０．５に等しい値を含む。第２の加算器１４３の出力は、接続１４７を介して第２の飽和手段１４８に接続される。

【0069】

第３の加算器１５１は、入力において接続１５０を介して受信した値Ｖｃを、入力において接続１５３を介して受信した第５のメモリ１５２からの値に加算する。メモリは０．５に等しい値を含む。第３の加算器１５１の出力は、接続１５５を介して第３の飽和手段１５６に接続される。

【0070】

デューティサイクルＲＣａを有する第１の飽和手段１４０の出力、デューティサイクルＲＣｂを有する第２の飽和手段１４８の出力、及びデューティサイクルＲＣｃを有する第３の飽和手段１５６の出力は、接続（１４１、１４９、１５７）を介して再構成手段１５８に接続されており、この再構成手段１５８は、値ＲＣａ、ＲＣｂ及びＲＣｃから開始して値ＲＣａｂｃを生成するよう設計されている。再構成手段１５８は出力２９に接続される。

【0071】

再構成手段とは、入力において受信した１つ以上のベクトルを、入力において受信したベクトルのサイズより大きなサイズのベクトルに変換し、これを出力において生み出すよう設計された手段を意味するものと理解される。入力ベクトルは、入力ベクトルのサイズが１に等しい場合、スカラーとすることができる。

【0072】

ここで、値ＲＣａｂｃは、再構成手段１５８によって、ベクトル−スカラー変換又は多重分離により３つの値ＲＣａ、ＲＣｂ及びＲＣｃから開始して生成される。

【0073】

図８は、図３を参照して上述された、ＤＣ電位に保持する手段３１を示す。

【0074】

ＤＣ電位に保持する手段３１はその入力において、接続３０を介して、値Ｖａｂｃを受信し、その出力において、接続３２を介して、値ＲＣａｂｃを生み出す。値Ｖａｂｃは、分解手段１６０によって、ベクトル−スカラー変換又は多重分離により３つの値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃへと変換される。

【0075】

ＤＣ電位に保持する手段３１が含む第４の加算器１６３は、その入力において接続１６２を介して受信した値Ｖｂを、その入力において接続１６５を介して受信した、第６のメモリ１６４が記憶している１に等しい値に加算する。

【0076】

第５の加算器１７４は、その入力において接続１７１を介して受信した値Ｖｃを、その入力において接続１７３を介して受信した、第７のメモリ１７２が記憶している１に等しい値に加算する。

【0077】

第１の減算器１６７は、その入力において接続１６１を介して受信した値Ｖａを、接続１６６を介して受信した、第４の加算器１６３から来る値から差し引く。第１の減算器１６７の出力は、接続１６８を介して第４の飽和手段１６９に接続される。第４の飽和手段１６９は、その出力において、接続１７０を介して、値ＲＣｂを生み出す。

【0078】

第２の減算器１７７はその入力において、接続１６１の分岐線１６１ａを介して受信した値Ｖａを、接続１７６を介して受信した、第５の加算器１７４から来る値から差し引く。第２の減算器１７７の出力は、接続１７８を介して第５の飽和手段１７９に接続される。第５の飽和手段１７９はその出力において、接続１８０を介して、値ＲＣｃを生み出す。

【0079】

１に等しい値を含む第８のメモリ１８１は、接続１８２を介して、第６の飽和手段１８３に接続される。第６の飽和手段１８３はその出力において、接続１８４を介して、値ＲＣａを生み出す。

【0080】

第４の飽和手段１６９、第５の飽和手段１７９及び第６の飽和手段１８３は、接続（１７０、１８０、１８４）を介して再構成手段１８５にそれぞれ接続され、この再構成手段１８５は、値ＲＣａ、ＲＣｂ及びＲＣｃから開始して信号ＲＣａｂｃを形成するよう設計されている。

【0081】

第２のＤＣ電位に保持する手段３４及び第３のＤＣ電位に保持する手段３７は、第１のＤＣ電位に保持する手段３１と同様の手段、同様の接続を備える。しかしながら、第２のＤＣ電位に保持する手段３４及び第３のＤＣ電位に保持する手段３７は、第１のＤＣ電位に保持する手段３１において接続（１６１、１６２、１７１）により伝達される信号Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃが、第２のＤＣ電位に保持する手段３４においては信号Ｖｂ、Ｖｃ及びＶａを、第３のＤＣ電位に保持する手段３７においては信号Ｖｃ、Ｖａ及びＶｂを伝達するという点において、第１のＤＣ電位に保持する手段３１と異なる。

【0082】

同様に、第２及び第３のＤＣ電位に保持する手段は、第１のＤＣ電位に保持する手段３１において接続１８４、１７０、１８０により伝達される信号ＲＣａ、ＲＣｂ及びＲＣｃが、第２のＤＣ電位に保持する手段３４においては信号ＲＣｂ、ＲＣｃ及びＲＣａを、第３のＤＣ電位に保持する手段３７においては信号ＲＣｃ、ＲＣａ及びＲＣｂを伝達するという点において、第１のＤＣ電位に保持する手段３１と異なる。

【0083】

図９はゼロ電位に保持する手段を示す。第１のゼロ電位に保持する手段４０はその入力において、接続３９を介して、値Ｖａｂｃを受信し、その出力において、接続４１を介して、値ＲＣａｂｃを生み出す。値Ｖａｂｃは、分解手段１８６によって、ベクトル−スカラー変換又は多重分離により３つの値Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃへと変換される。

【0084】

第３の減算器１８９は、接続１８７から受信した値Ｖｃを、接続１８８から受信した値Ｖａから差し引く。第３の減算器１８９はその出力において、接続１９０を介して、第７の飽和手段１９１に接続される。第７の飽和手段１９１はその出力において、接続１９１ａを介して、値ＲＣａを生み出す。第４の減算器１９４は、接続１８７の分岐線１９２から受信した値Ｖｃを、接続１９３から受信した値Ｖｂから差し引く。第４の減算器１９４はその出力において、接続１９５を介して、第８の飽和手段１９６に接続される。第８の飽和手段１９６はその出力において、接続１９７を介して、値ＲＣｂを生み出す。ゼロ値を含む第９のメモリ１９８は、接続１９９を介して、第９の飽和手段２００に接続される。第９の飽和手段２００はその出力において、接続２０１を介して、値ＲＣｃを生み出す。

【0085】

様々な飽和手段は、入力において受信する信号の振幅をゼロ〜１の範囲の値に制限する。これらの値が範囲を超える場合は、切り捨てる。

【0086】

第２のゼロ電位に保持する手段４３及び第３のゼロ電位に保持する手段４６は、第１のゼロ電位に保持する手段４０と同様の手段、同様の接続を備える。しかしながら、第２のゼロ電位に保持する手段４３及び第３のゼロ電位に保持する手段４６は、第１のゼロ電位に保持する手段４０において接続１８８、１９３、１８７により伝達される信号Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃが、第２のゼロ電位に保持する手段４３においては信号Ｖｂ、Ｖｃ及びＶａを、第３のゼロ電位に保持する手段４６においては信号Ｖｃ、Ｖａ及びＶｂを伝達するという点において、第１のゼロ電位に保持する手段４０と異なる。同様に、第２のゼロ電位に保持する手段４３及び第３のゼロ電位に保持する手段４６は、第１のゼロ電位に保持する手段４０において接続１９１ａ、１９７、２０１により伝達される信号ＲＣａ、ＲＣｂ及びＲＣｃが、第２のゼロ電位に保持する手段４３においては信号ＲＣｂ、ＲＣｃ及びＲＣａを、第３のゼロ電位に保持する手段４６においては信号ＲＣｃ、ＲＣａ及びＲＣｂを伝達するという点において、第１のゼロ電位に保持する手段４０と異なる。

【0087】

この制御システムによって、スイッチング損失を大幅に減らすことができる。この制御システムはまた、２つの閾値を用いるだけの簡単な制御によって、相スプライシングを可能にする。最後に、この制御システムは、電圧インバータのトランジスタのスイッチング時間及び不動作時間を考慮に入れることで、電気モータに供給する、生成された電圧の歪みを制限する。

【0088】

電圧インバータを制御するための方法、即ち自動車の多層電気モータに電力を供給するための方法は、電気モータの各相のための電力供給電圧値を、電力供給電圧の振幅値と共に生成する手段を備える。

【0089】

電気モータの各相のための電力供給電圧値及び電力供給電圧の振幅値に応じて生成されるデューティサイクルが決定される。次に相スプライシングが決定され、相スプライシングを制御するステップが続く。最後に、生成されたデューティサイクルは電圧インバータに送信される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】