特許 6594447 自動車における多相電気機械をスイッチオンするための方法

(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】6594447

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】自動車における多相電気機械をスイッチオンするための方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/04 20060101AFI20191010BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20191010BHJP

   H02P 21/06 20160101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   H02P9/04 M

   H02M7/48 E

   H02P21/06

【請求項の数】9

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-557958(P2017-557958)

(86)(22)【出願日】2016年3月21日

(65)【公表番号】特表2018-516051(P2018-516051A)

(43)【公表日】2018年6月14日

(86)【国際出願番号】EP2016056136

(87)【国際公開番号】WO2016177507

(87)【国際公開日】20161110

【審査請求日】2017年11月6日

(31)【優先権主張番号】102015208353.5

(32)【優先日】2015年5月6日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(73)【特許権者】

【識別番号】517405895

【氏名又は名称】エスエーゲー オートモーティヴ ジャーマニー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＧ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ユリアン レースナー

【審査官】 島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１３２１５３０６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１０７６９９９（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ９／０４

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車における多相電気機械（１１０）をスイッチオンするための方法であって、
前記多相電気機械（１１０）は、回転子巻線（１０１）を有する回転子と、多相固定子巻線（１１０ａ）を有する固定子とを備えている、方法において、
ＰＷＭモード（２１０）中に、前記多相固定子巻線（１１０ａ）に、大きさ及び方向に関して磁極ホイール電圧の磁極ホイール電圧ベクトル（Ｕ_ｐ）に対応する相電圧ベクトル（Ｕ_ｓ）を有する相電圧が印加され（２１１）、
前記ＰＷＭモード中に、前記回転子巻線（１０１）に励磁電流（Ｉ_ｆ）が通電され（２１２）、当該励磁電流（Ｉ_ｆ）は前記多相電気機械（１１０）の回転のもとで前記固定子巻線（１１０ａ）において前記磁極ホイール電圧を誘起し、その間に相電圧も対応して追従調整され、それによって相電圧ベクトルは、さらに大きさ及び方向に関して磁極ホイール電圧ベクトルに対応し、
前記磁極ホイール電圧に影響を与える少なくとも１つのパラメータが閾値に達した場合に、前記ＰＷＭモード（２１０）が非活動化され、前記相電圧を印加するバーストモード（２２０）が活動化され、前記閾値は、前記バーストモード（２２０）中に印加すべき前記相電圧の相電圧ベクトル（Ｕ_ｓ）の大きさ又は方向に対応しており、前記バーストモード（２２０）においては、前記多相電気機械（１１０）がスイッチオンされ、前記多相電気機械（１１０）に接続された内燃機関（１０９）を支援することが可能になる、
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記磁極ホイール電圧に影響を与える少なくとも１つのパラメータとして、前記磁極ホイール電圧ベクトル（Ｕ_ｐ）の大きさ及び／又は方向が使用される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記バーストモード（２２０）中に印加すべき前記相電圧の相電圧ベクトル（Ｕ_ｓ）の大きさは、前記多相電気機械（１１０）に接続されている前記自動車の搭載電源網の直流電圧によって設定される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記励磁電流（Ｉ_ｆ）の大きさ及び／又は前記多相電気機械（１１０）の回転数は、前記磁極ホイール電圧に影響を与える少なくとも１つのパラメータとして使用される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記バーストモード（２２０）中に、前記相電圧（Ｕ_ｓ）と前記磁極ホイール電圧との間の所定の磁極ホイール角（θ）の設定を用いてトルクが設定される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記多相電気機械（１１０）は、電動機的に又は発電機的に動作する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

コンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムが計算ユニット（１１２）上で実行されるときに、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法を実施するために構成されていることを特徴とするコンピュータプログラム。

【請求項8】

計算ユニット（１１２）であって、請求項７に記載のコンピュータプログラムを実行するように構成されていることを特徴とする計算ユニット（１１２）。

【請求項9】

機械可読記憶媒体であって、当該機械可読記憶媒体上に記憶された請求項７に記載のコンピュータプログラムを備えていることを特徴とする、機械可読記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車における多相電気機械をスイッチオンするための方法並びにそれを実施するための計算ユニット及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

背景技術
発電機的又は電動機的に動作可能である、自動車における電気機械は公知である。この種の電気機械は、大抵は、励磁電流が通電可能である励磁巻線（回転子巻線）を有する回転子と、相電圧ベクトルを有する多相の相電圧が印加可能である多相固定子巻線を有する固定子とを備えている。

【0003】

自動車における電気機械の使用には、電気機械のスイッチオンとスイッチオフとが頻繁に必要になる可能性がある。特に高回転時の電気機械のスイッチオンは、問題になることが分かっている。この場合、最初に相電圧がスイッチオンされると、相電流の過度に大きいオーバーシュートが生じる可能性がある。最初に励磁電圧がスイッチオンされると、固定子において最初に磁極ホイール電圧ベクトルを有する磁極ホイール電圧が誘起され、この磁極ホイール電圧には、遅れてスイッチオンされる相電圧とのマイナス的な相互作用の可能性がある。このことは、電気機械にとって、過度に大きい電気的及び機械的負荷につながりかねない。

【0004】

独国特許出願公開第１０２０１３２１５３０６号明細書（ＤＥ１０２０１３２１５３０６Ａ１）においては、高回転時に電気機械をスイッチオンするための方法が開示されており、ここでは、相電圧が、正確に磁極ホイール電圧に対応してからスイッチオンが行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１３２１５３０６号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

発明の開示
本発明によれば、独立請求項の特徴を備えている、自動車における多相電気機械をスイッチオンするための方法並びにそれを実施するための計算ユニット及びコンピュータプログラムが提案されている。有利な実施形態は、従属請求項、及び、以下の明細書の態様である。

【0007】

この電気機械は、回転子巻線を有する回転子と、多相固定子巻線を有する固定子とを備えている。この固定子巻線には、特に電力変換器が後置接続されている。この電力変換器を介して電気機械は、特に搭載電源網に接続され、特に直流電圧搭載電源網に接続されている。

【0008】

本発明は、好ましくは、既に励磁電流のスイッチオンと立ち上がりとの間において、大きさ及び方向に関して磁極ホイール電圧ベクトルに対応する（磁極ホイール角＝０°）相電圧ベクトルを有している相電圧を、ＰＷＭモードにおいて固定子巻線に印加する手段を用いている。磁極ホイール電圧ベクトルが、最終的に、大きさ及び方向に関してバーストモード中に印加すべき相電圧の相電圧ベクトルに達すると、バーストモードに切り替えられる。

【0009】

発明の利点
この方法の過程においては、電気機械をスイッチオンするための最適なスイッチング時点が決定される。ＰＷＭモードにより、相電圧は、特に磁極ホイール電圧に対応して印加可能となり、そのため実質的に０Ａの相電流が生じる。磁極ホイール電圧に影響を与える少なくとも１つのパラメータの評価により、ＰＷＭモードとバーストモードとの間で切り替わり、それに伴って電気機械がスイッチオンされる、即ち、電動機的に動作するか又は発電機的に動作する最適な時点が決定される。この時点は、不所望な電流ピークが生じないように決定される。それにより、電気機械のスイッチオンの際の高い電気的及び機械的負荷が回避される。

【0010】

電気機械を、自動車の電気機械及び／又は内燃機関の回転数に依存することなくスイッチオンすることが可能である。特に高回転時において、電気機械を保護するような方法でスイッチオンすることが可能である。

【0011】

この方法は、電気機械の発電機的動作に対しても、電動機的動作に対しても同様に適しており、さらに、自動車及び商用車の全てのタイプ、特にハイブリッド車両に対しても同様に適している。

【0012】

特に、電気機械を電動機的に動作させること、及び、内燃機関を支援することが可能である。高回転時でも、この電気機械は問題なく、大きい負荷なしでスイッチオンすることができる。その場合、例えば、電気機械をスイッチオンするために、回転数が許容限界値を下回るまで待機する必要はない。電気機械は、合目的的に最良の時点でスイッチオンすることができる。

【0013】

本発明に係る計算ユニット、例えば自動車の制御機器は、特にプログラミング技術によって、本発明に係る方法を実施するように構成されている。

【0014】

コンピュータプログラムの形態の方法の実施は有利である。なぜなら、これには非常に僅かなコストしか掛からないからである。特に、実施する制御機器がさらに別のタスクにも使用され、それ故、いずれにせよ既存のものである場合には、なおさらである。コンピュータプログラムの提供に適したデータ媒体は、特に磁気的、光学的及び電気的メモリであり、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＶＤ等である。また、コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネット等）経由でプログラムをダウンロードすることも可能である。

【0015】

本発明のさらなる利点及び実施形態は、以下の説明、及び、添付の図面から明らかとなる。

【0016】

添付の図面には、本発明の実施形態が概略的に示されており、以下においては、これらの図面を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】内燃機関と、本発明の実施形態を実施するように構成されている自動車の電気機械とからなる配置構成の概略図。

【図2】本発明の実施形態を実施するように構成されている自動車の五相電気機械の回路図。

【図3】図２による五相電気機械の単相等価回路概略図。

【図4】電気機械をスイッチオンするための本発明に係る方法の好ましい実施形態を概略的に示したブロック図。

【図5】本発明の実施形態の過程において決定され得る概略的ベクトル図。

【図6】本発明に係る方法の好適な実施形態の過程において存在する、相電圧及び相電流の成分の経時的変化の概略図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

発明の実施形態
図１は、自動車の構成要素を概略的に示している。この自動車は、電気機械１１０を備えており、これは、以下においては、例えば他励式同期発電機を起点とするものとする。電気機械１１０は、自動車の内燃機関１０９を介して、例えば発電機的に動作させることが可能である。この電気機械１１０は、相応の結合手段、例えばベルトドライブ又はシャフトの形態の機械的接続部１０８を介して、内燃機関１０９と、トルクが伝達されるように接続されている（以下においては、トルク伝達結合とも称する）。また、代替的に、この電気機械１１０は、電動機的にも動作可能であり、その際には、内燃機関１０９を支援することができる。

【0019】

電気機械１１０は、電力変換器１０６と電気的に接続されており、ここでは、複数の相端子１０７が設けられている。この電力変換器は、整流器として、及び、インバータとして、動作させることができる。複数の相端子１０７は、電気機械１１０の固定子の多相固定子巻線の相端子である。直流電圧側においては、界磁制御器１０２を介して電気機械１１０の回転子巻線１０１が接続されている。この界磁制御器１０２は、回転子巻線１０１の駆動制御に対する権限を有している。直流電圧端子１０３を介して、エネルギー蓄積器、例えば車両バッテリ１０５は、電力変換器１０６の直流側に接続することができる。スイッチング素子１０４を介して、車両バッテリ１０５は、電力変換器１０６の直流電圧側に電気的に接続可能であり、さらに、そこから電気的に分離可能である。

【0020】

制御機器１１２として構成されている計算ユニットは、特にプログラミング技術によって、本発明に係る方法の実施形態を実施するように構成されている。特に、制御機器１１２は、界磁制御器１０２及び電力変換器１０６を、本発明に応じて駆動制御する。

【0021】

図２には、電気機械１１０が配線図のように示されている。電気機械１１０は、この特定の例においては、五相電気機械として示されている。この電気機械１１０は、五相固定子巻線１１０ａを有する固定子を備えている。電力変換器１０６は、複数の電気的スイッチング素子を有し、それらは、この特定の例において、ＭＯＳＦＥＴ（金属−酸化物−半導体−電界効果トランジスタ）１０６ａとして構成されている。これらのＭＯＳＦＥＴは、回路技術的に、トランジスタ、及び、阻止方向に接続されたインバースダイオードに相応している。これらのＭＯＳＦＥＴ１０６ａは、例えば、一方がバスバーを介して固定子巻線１１０ａに接続され、他方は、直流電圧端子１０３に接続されている。

【0022】

電気機械１１０が、発電機モードで動作する場合には、固定子巻線１１０ａ内において五相の交流電圧、いわゆる相電圧が生成される。ＭＯＳＦＥＴ１０６ａの合目的的にクロック制御された駆動制御により、これらの五相の交流電圧が直流電圧に整流される。この変換された直流電圧を用いることにより、例えば、車両バッテリ１０５を充電することができる。

【0023】

電気機械１１０が、電動機モードで動作するならば、ＭＯＳＦＥＴ１０６ａの合目的的にクロック制御された駆動制御により、車両バッテリ１０５の直流電圧が、回転する相電圧ベクトルを有する五相の相電圧に変換される。この場合、ＭＯＳＦＥＴ１０６ａの合目的的にクロック制御された駆動制御は、それぞれ制御機器１１２によって行われる。

【0024】

なお、本発明は、五相電気機械に限定されるべきものではなく、むしろ、合目的的な数の相端子１０７を有する電気機械に適していることに留意されたい。

【0025】

以下においては、電気機械１１０をスイッチオンするための方法の好ましい実施形態を、図３、図４、図５及び図６を参照して説明する。さらに、この説明は、電気機械１１０の電動機的動作に特定した例に基づいて行われる。特に、本発明に係る方法の好ましい実施形態は、制御機器１１２によって実施される。この制御機器は、その過程において、特に界磁制御器１０２及び電力変換器１０６を相応に駆動制御し、また、任意にスイッチング素子１０４も相応に駆動制御する。

【0026】

図３は、一般的には、外部励磁同期機の、特には図２による五相電気機械１１０の概略的な単相等価回路図を示している。回転子巻線１０１は、この等価回路図においては、抵抗Ｒ_ｆに対応する。固定子巻線１１０ａは、この等価回路図においては、抵抗Ｒ_ｓとインダクタンスＬ_ｓとからなる直列回路に対応する。

【0027】

図４には、電気機械１１０をスイッチオンするための本発明に係る方法の好ましい実施形態が、ブロック図で示されている。

【0028】

電動機的動作中に電気機械１１０は、励磁電圧Ｕ_ｆ及び相電圧Ｕ_ｓを供給され、これらの電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換し、それによって、内燃機関１０９を当該機械的エネルギーにより支援している。この相電圧Ｕ_ｓの大きさ又は振幅は、特に電力変換器１０６に供給電圧として印加される車両バッテリ１０５の直流電圧によって設定される。その際、電気機械１１０は、最初はスイッチオフされている。内燃機関１０９とのトルク伝達結合的な接続によって、電気機械は、内燃機関１０９によって設定される回転数ωにおいて回転する。この場合、電気機械のスイッチオンは、本発明に係る方法の好ましい実施形態の過程において行われる。

【0029】

電気機械１１０は、最初にＰＷＭモード２１０において動作する。この場合、ＰＷＭモードのステップ２１１においては、固定子巻線１１０ａに、供給電圧のパルス幅変調により、相電圧ベクトルを有する相電圧が印加される。この相電圧ベクトルは、大きさ及び方向に関して、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐの現在優勢な磁極ホイール電圧ベクトルに対応しており、すなわち、磁極ホイール電圧ベクトルと相電圧ベクトルとの間の磁極ホイール角は、ゼロである。この時点においては、まだ励磁電流は流れないので、磁極ホイール電圧の大きさはゼロであり、そのため、この段階においては、目立った電流通流なしで駆動制御を活動化することが可能である。

【0030】

ステップ２１２においては、界磁制御器１０２を用いて、励磁電圧Ｕ_ｆが回転子巻線１０１に印加され、それによって回転子巻線１０１内で励磁電流Ｉ_ｆが生成される。励磁電流Ｉ_ｆは、特にＰＩ制御器を用いて所望の目標値に閉ループ制御される。この励磁電流Ｉ_ｆは、電気機械の回転のもとで固定子巻線１１０ａにおいて磁極ホイール電圧Ｕ_ｐを誘起する。この磁極ホイール電圧Ｕ_ｐは、この場合、回転数ωと励磁電流Ｉ_ｆの量に依存している。

【0031】

ステップ２１３においては、この磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに影響を与える少なくとも１つのパラメータが決定される。好ましくは、磁極ホイール電圧ベクトルの大きさ及び方向が、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに影響を与えるパラメータとして決定される。代替的又は付加的に、また好ましくは、励磁電流Ｉ_ｆの量及び／又は電気機械１１０の回転数ωを、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに影響を与える少なくともの１つのパラメータとして決定することも可能である。電気機械１１０の回転数ωと励磁電流Ｉ_ｆの量は、ほとんどはいずれにせよ既知であるか、又は、自動車内においていずれ決定されるものである。それ故、ここでは、励磁電流Ｉ_ｆの量及び／又は電気機械１１０の回転数ωを決定するための付加的なコストは不要である。

【0032】

この特定の例においては、最初に磁極ホイール電圧ベクトルの大きさが、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに影響を与えるパラメータとして決定される。その際、この大きさは、特に励磁電流量Ｉ_ｆ及び回転数ωに依存して決定される。この決定は、特に以下の式、
Ｕ_ｐ＝Ψ_Ｒ（２π／６０）ω
に従って行われる。Ψ_Ｒは、励磁電流Ｉ_ｆによって生じた鎖交磁束である。励磁電流Ｉ_ｆと鎖交磁束Ψ_Ｒとの間の関係は、飽和効果に基づいて非線形である。特に、この励磁電流Ｉ_ｆと鎖交磁束Ψ_Ｒとの間の関係は、特性曲線として、又は、補償多項式の形態で、特に制御機器１１２内に格納されている。磁極ホイール電圧ベクトルの方向は、回転子の構造及び現在位置から不規則に生じる。

【0033】

ここにおいて、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに影響を与える少なくとも１つのパラメータとしての磁極ホイール電圧ベクトルの大きさ及び方向が、それぞれ所定の閾値に達しているかどうかが検査される。各閾値は、ここでは、次のように選択される。すなわち、ＰＷＭモード２１０からバーストモード２２０への切り替えの際に、不所望な電流ピークと高い電気的及び機械的負荷とが回避されるように選択される。それ故、各閾値は、特にバーストモード中に印加すべき相電圧Ｕ_ｓに依存して選択される。それに応じて各閾値は、次のように選択される。すなわち、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐが、高い電気的及び機械的負荷をもたらしかねないようなバーストモード中に印加すべき相電圧Ｕ_ｓに抗することのない時点においてバーストモードに切り替えられるように選択される。

【0034】

それ故、好ましくは、各閾値は、バーストモード中に印加すべき相電圧Ｕ_ｓの、バーストモードの活動化直後の相電圧ベクトルの大きさ又は方向に対応している。この相電圧ベクトルは、バーストモードのスイッチオン前に理論上存在するだけのものにすぎないが、「実際の」相電圧ベクトルとも称するものとする。特にこのことは、各閾値に達した場合に、磁極ホイール電圧ベクトルと相電圧ベクトルとが、バーストモードへ切り替わる際に同じ大きさと同じ方向とを有すること、即ち、磁極ホイール角が０°であることを意味する。この実際の相電圧ベクトルの大きさは、車両バッテリ１０５から電力変換器１０６に印加される直流電圧によって設定される。

【0035】

ＰＷＭモード中の磁極ホイール電圧Ｕ_ｐが、この相電圧ベクトルの大きさよりも小さい限り、相電流Ｉ_ｓがインバースダイオードを介して電力変換器１０６のＭＯＳＦＥＴ１０６ａに流れることは不可能である。

【0036】

磁極ホイール電圧ベクトルの大きさは、励磁電流Ｉ_ｆを介して生じ得る。符号２１４で表されているように、この励磁電流Ｉ_ｆは、磁極ホイール電圧ベクトルの大きさがその閾値に達するまでの間は増加させられる。その間に相電圧も対応して追従調整され、それによって相電圧ベクトルは、さらに大きさ及び方向に関して磁極ホイール電圧ベクトルに対応する（これも、符号２１４によって表す）。

【0037】

即ち、磁極ホイール電圧ベクトルの大きさと方向とがそれらの各閾値に達すると、磁極ホイール電圧ベクトル及び相電圧ベクトルは、バーストモードのスイッチオン直後に同じ大きさと同じ方向とを有し（磁極ホイール角＝０°）、ＰＷＭモード２１０は非活動化され、バーストモード２２０が活動化される。この場合、ステップ２２１により、特に電力変換器１０６によって、供給電圧がバースト状に固定子巻線１１０ａに印加される。

【0038】

ステップ２２１において、バーストモードに切り替わることにより、電気機械１１０は、スイッチオンされ、内燃機関１０９を支援することが可能になる。好ましくは、ここで、ステップ２２２において、電気機械１１０又は内燃機関１０９のトルクが設定される。この場合、このトルクは、磁極ホイール角θの変更によって設定され、この磁極ホイール角も、相電圧ベクトルの方向によって設定され、この方向も、電力変換器の相応の駆動制御によって設定される。磁極ホイール角θは、所望のトルクが設定されるように、合目的的な制御回路を介して変更される。

【0039】

以下においては、相電圧Ｕ_ｓと、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐと、相電流Ｉ_ｓと、励磁電流Ｉ_ｆとの間の関係、及び、それに伴う本発明に係る方法の理論的背景を、図５に基づいて詳細に説明する。

【0040】

この場合、図５において、外部励磁同期機の、特に図２による五相電気機械１１０のベクトル図又はｄｑ線図５０１乃至５０３は、回転磁界の固定されたｄｑ座標系において、それらが本発明の実施形態の過程においてどのように決定され得るかを例示的に示している。

【0041】

磁極ホイール電圧Ｕ_ｐは、この場合、定義に従ってｑ軸上にあり、第１のベクトルとして示されている。ｑ軸は、いわゆる励磁軸を形成する。ｄ軸は、この場合、ｑ軸と電気的に直交する。相電圧Ｕ_ｓは、第２のベクトルとして示されており、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに対して磁極ホイール角θ分だけシフトしている。この磁極ホイール角θは、負荷角とも称される。電気機械１１０の発電機的動作において、磁極ホイール角θは正の値をとり、磁極ホイール又は励磁器は、「先走る」。図５に示されているように、電気機械１１０の電動機的動作においては、磁極ホイール角θは負の値をとり、磁極ホイール又は励磁器は、「遅れをとる」。

【0042】

バーストモードにおいては、相電圧Ｕ_ｓの高さは、電力変換器１０６に印加される車両バッテリ１０５の直流電圧によって設定される。それ故に、この相電圧Ｕ_ｓは、バーストモードにおいては、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに関するその位相位置においてのみ可変であり、即ち、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに対するその磁極ホイール角θを介して可変である。この位相位置又は磁極ホイール角θは、電力変換器１０６を用いて合目的的に設定することが可能である。

【0043】

相電流Ｉ_ｓは、ｄｑ座標系において第３のベクトルとして示される。ここでは、相電流ベクトルが生じ、その軌跡は、磁極ホイール角が０°乃至３６０°変化した場合に図示の円に対応する。

【0044】

図５ａには、第１のｄｑ線図５０１が示されており、この場合、磁極ホイール電圧に影響を与える少なくとも１つのパラメータとしての磁極ホイール電圧ベクトルＵ_ｐは閾値に達していない。ここでは、いずれの磁極ホイール角θに対しても相電流Ｉ_ｓがゼロにならないことがわかる。ここでは、オーバーシュートを生じさせることなく電気機械１１０をスイッチオンすることは不可能である。

【0045】

図５ｂには、第２のｄｑ線図５０２が示されており、この場合、励磁電流Ｉ_ｆは、スイッチオフされている。即ち、値ゼロを有する。それに応じて、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐも値ゼロを有する。ここでも、いずれの磁極ホイール角θに対しても相電流Ｉ_ｓがゼロにならないことがわかる。このケースにおいても、オーバーシュートを生じさせることなく電気機械１１０をスイッチオンすることはできない。

【0046】

図５ｃには、第３のｄｑ線図５０３が示されており、この場合、磁極ホイール電圧に影響を与える少なくとも１つのパラメータとしての磁極ホイール電圧ベクトルＵ_ｐは、閾値に達している。ここでは、磁極ホイール角θは０°であり、そのため、相電圧Ｕ_ｓの位相位置は、磁極ホイール電圧Ｕ_ｐの位相位置に対応している。相電圧Ｕ_ｓと磁極ホイール電圧Ｕ_ｐとは、大きさ及び方向に関しては同等であるので、ここでは、相電流Ｉ_ｓは生じない。

【0047】

ＰＷＭモード２１０において、相電圧は、磁極ホイール電圧に対応して印加され、そのため、実質的に０Ａの相電流が生じる。このことは、大きさ及び方向に関して、実際の磁極ホイール電圧Ｕ_ｐに正確に対応する電圧ベクトルを、位相に印加することによって達成される。この駆動制御は、フィールド指向の閉ループ制御を用いた閉ループ制御によって行うことが可能であり、その場合には、相電流に対する目標値として、ｄｑ座標系において、値Ｉ_ｄ＝０及びＩ_ｑ＝０が設定される。しかしながら、またこの駆動制御は、開ループ制御によって行うことも可能である。なぜなら、電圧目標値は、簡単な方法で、Ｕ_ｄ＝０、Ｕ_ｑ＝Ｕ_ｐにつながるからである。

【0048】

図６には、本発明に係る方法の好適な実施形態の過程において存在する、相電圧及び相電流の成分の経時的変化が概略的に示されている。

【0049】

ここでは、それぞれスイッチオンの過程で固定子巻線に印加される三相の相電圧の３つの成分のうちのそれぞれ２つＵ_Ａ及びＵ_Ｂ、並びに、それによって固定子巻線に発生する三相の相電流の３つの成分のうちのそれぞれ２つＩ_Ａ及びＩ_Ｂが示されている。図から分かるように、成分Ｕ_Ａ及びＵ_Ｂは、ＰＷＭモード２１０の間においてはパルス幅変調され、バーストモード２２０においてはブロック状の電圧に移行している。相電流の成分Ｉ_Ａ及びＩ_Ｂは、最初のＰＷＭモード２１０の間はほぼゼロであり、バーストモードにおいては、ほぼオーバーシュートなしでスイッチオンされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図6】