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▶ ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥールの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024086697
(43)【公開日】2024-06-27
(54)【発明の名称】電圧コ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 20070101AFI20240620BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023212291
(22)【出願日】2023-12-15
(31)【優先権主張番号】2213531
(32)【優先日】2022-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(71)【出願人】
【識別番号】508075579
【氏名又は名称】ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール
(74)【代理人】
【識別番号】100120031
【弁理士】
【氏名又は名称】宮嶋 学
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100198029
【弁理士】
【氏名又は名称】綿貫 力
(72)【発明者】
【氏名】ヒシャム、ラービル
(72)【発明者】
【氏名】ピエール、ファブロール
【テーマコード（参考）】
5H770
【Ｆターム（参考）】
5H770BA02
5H770CA06
5H770DA03
5H770DA41
5H770EA01
5H770GA17
5H770GA19
5H770HA03W
5H770HA07Z
5H770LA05X
5H770LB05
(57)【要約】 （修正有）
【課題】スイッチに作用する負荷を低減する制御システム及び電気機械を提供する。
【解決手段】制御システム（２）を備える制御ユニット（１）において、制御モジュール（２２）は、２つの端子（Ｂ＋、Ｂ－）間に接続されるＤＣ電圧源の電圧（Ｖ）を測定するための第１モジュール（２０）と、測定された電圧（Ｖ）と第１安全閾値（ＯＶ１）とを比較するためのモジュール（２１）と、回転電気機械（Ｍ）の回転速度（Ω）を測定するための第２測定モジュール（２３）と、ＤＣ電圧源の測定された電圧（Ｖ）の経時変化（ｄＶ＊）が第１安全変化未満である場合及び第２測定モジュール（２３）により測定された回転速度（Ω）が第１安全速度未満である場合、第１グループのスイッチを開くコマンドと第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される開回路コマンドを生成する制御モジュール（２２）と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】制御システム（２）を備える制御ユニット（１）において、制御モジュール（２２）は、２つの端子（Ｂ＋、Ｂ－）間に接続されるＤＣ電圧源の電圧（Ｖ）を測定するための第１モジュール（２０）と、測定された電圧（Ｖ）と第１安全閾値（ＯＶ１）とを比較するためのモジュール（２１）と、回転電気機械（Ｍ）の回転速度（Ω）を測定するための第２測定モジュール（２３）と、ＤＣ電圧源の測定された電圧（Ｖ）の経時変化（ｄＶ＊）が第１安全変化未満である場合及び第２測定モジュール（２３）により測定された回転速度（Ω）が第１安全速度未満である場合、第１グループのスイッチを開くコマンドと第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される開回路コマンドを生成する制御モジュール（２２）と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電圧コンバータ（Ｏ）を制御するためのシステム（２）であって、
前記電圧コンバータ（Ｏ）は、回転電気機械（Ｍ）をＤＣ電圧源（Ｂ）に、特に車載ネットワークに接続するように構成され、前記電圧コンバータ（Ｏ）は、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を備え、各アームは、前記回転電気機械（Ｍ）に接続するように構成された中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）と少なくとも１つのローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）とを備え、前記ハイサイドスイッチは、ハイグループ（ＨＳ）を形成し、前記ローサイドスイッチは、ローグループ（ＬＳ）を形成し、
前記制御システム（２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の電圧（Ｖ）を測定するための第１モジュール（２０）と、
‐測定された前記電圧（Ｖ）と第１安全閾値（ＯＶ１）とを比較するためのモジュール（２１）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）の回転速度（Ω）を測定するように構成された第２測定モジュール（２３）と、
‐前記比較モジュール（２１）が、測定された前記電圧（Ｖ）が第１安全閾値（ＯＶ１）よりも大きいことを示す場合、第１短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＬＳ）を生成する制御モジュール（２２）であって、前記第１短絡コマンドは、前記ハイグループと前記ローグループとの間で選択された第１グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループを形成しない前記ハイグループの前記スイッチまたは前記ローグループの前記スイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、制御モジュール（２２）と、
を備え、
前記制御モジュール（２２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の経時変化（ｄＶ＊）が第１安全変化未満である場合、および、
‐前記第２測定モジュール（２３）により測定された前記回転速度（Ω）が第１安全速度未満である場合、
開回路コマンドを生成し、前記開回路コマンドは、前記第１グループのスイッチを開くコマンドと前記第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とするシステム（２）。
前記電圧コンバータ（Ｏ）は、回転電気機械（Ｍ）をＤＣ電圧源（Ｂ）に、特に車載ネットワークに接続するように構成され、前記電圧コンバータ（Ｏ）は、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を備え、各アームは、前記回転電気機械（Ｍ）に接続するように構成された中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）と少なくとも１つのローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）とを備え、前記ハイサイドスイッチは、ハイグループ（ＨＳ）を形成し、前記ローサイドスイッチは、ローグループ（ＬＳ）を形成し、
前記制御システム（２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の電圧（Ｖ）を測定するための第１モジュール（２０）と、
‐測定された前記電圧（Ｖ）と第１安全閾値（ＯＶ１）とを比較するためのモジュール（２１）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）の回転速度（Ω）を測定するように構成された第２測定モジュール（２３）と、
‐前記比較モジュール（２１）が、測定された前記電圧（Ｖ）が第１安全閾値（ＯＶ１）よりも大きいことを示す場合、第１短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＬＳ）を生成する制御モジュール（２２）であって、前記第１短絡コマンドは、前記ハイグループと前記ローグループとの間で選択された第１グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループを形成しない前記ハイグループの前記スイッチまたは前記ローグループの前記スイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、制御モジュール（２２）と、
を備え、
前記制御モジュール（２２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の経時変化（ｄＶ＊）が第１安全変化未満である場合、および、
‐前記第２測定モジュール（２３）により測定された前記回転速度（Ω）が第１安全速度未満である場合、
開回路コマンドを生成し、前記開回路コマンドは、前記第１グループのスイッチを開くコマンドと前記第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とするシステム（２）。
【請求項2】
前記比較モジュール（２１）は、測定された前記電圧（Ｖ）と前記第１安全閾値（ＯＶ１）よりも大きい第２安全閾値（ＯＶ２）とを比較し、
前記制御モジュール（２２）は、測定された前記電圧（Ｖ）が前記第２安全閾値（ＯＶ２）以上である場合、第２短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＨＳ）を生成し、前記第２短絡コマンドは、前記第２グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
前記制御モジュール（２２）は、測定された前記電圧（Ｖ）が前記第２安全閾値（ＯＶ２）以上である場合、第２短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＨＳ）を生成し、前記第２短絡コマンドは、前記第２グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項3】
前記制御モジュールは、
‐測定された前記回転速度（Ω）が第２安全速度未満である場合、および、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の前記経時変化（ｄＶ＊）が第２安全変化未満である場合、
前記開回路コマンドを生成する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム（２）。
‐測定された前記回転速度（Ω）が第２安全速度未満である場合、および、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の前記経時変化（ｄＶ＊）が第２安全変化未満である場合、
前記開回路コマンドを生成する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム（２）。
【請求項4】
前記第１安全速度は、前記回転電気機械の起電力が所定の電圧、例えば４８Ｖ未満となる速度である、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項5】
前記第１安全変化は、特に－０．２Ｖ／μｓ未満の負である、ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の制御システム（２）。
【請求項6】
前記第１グループのスイッチは、前記ローグループである、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の制御システム（２）。
【請求項7】
前記第１測定モジュールにより測定される前記電圧（Ｖ）は、前記ＤＣ電圧源（Ｂ）に接続するように構成された前記電圧コンバータ（Ｏ）の２つの端子（Ｂ＋、Ｂ－）間の前記電圧である、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の制御システム（２）。
【請求項8】
‐ＤＣ電圧源（Ｂ）、特に自動車のバッテリに接続するように構成された第１電力供給端子（Ｂ＋）および第２電力供給端子（Ｂ－）と、
‐少なくとも３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を有するステータを備える回転電気機械（Ｍ）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）に前記ＤＣ電圧源（Ｂ）から給電するための電圧コンバータ（Ｏ）であって、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であって、各アーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）およびローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）を備え、各中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）は、前記回転電気機械（Ｍ）の少なくとも１つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続する切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチの制御ユニット（１）であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御システム（２）を備える制御ユニット（１）と、を備える電圧コンバータ（Ｏ）と、
を備える電気システム（ＳＥ）。
‐少なくとも３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を有するステータを備える回転電気機械（Ｍ）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）に前記ＤＣ電圧源（Ｂ）から給電するための電圧コンバータ（Ｏ）であって、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であって、各アーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）およびローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）を備え、各中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）は、前記回転電気機械（Ｍ）の少なくとも１つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続する切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチの制御ユニット（１）であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御システム（２）を備える制御ユニット（１）と、を備える電圧コンバータ（Ｏ）と、
を備える電気システム（ＳＥ）。
【請求項9】
前記制御ユニット（１）は、
‐前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するように構成されたコントローラ（５）と、
‐前記車両の電子制御ユニットから、前記回転電気機械（Ｍ）をモータモードに切り替えるか、または前記回転電気機械（Ｍ）をオルタネータモードに切り替えるかのいずれかの命令を受信するように構成された機械制御モジュール（３）であって、この命令を前記電圧コンバータ（Ｏ）の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するためのコマンドに変換するように配置される機械制御モジュール（３）と、
‐前記機械制御モジュール（３）により発信された前記コマンドよりも、前記制御システム（２）により発信された前記コマンドを優先するためのロジックモジュール（４）であって、前記コントローラ（５）に、前記機械制御モジュール（３）または前記制御システム（２）のいずれかにより受信された前記スイッチに対するコマンドを送信するロジックモジュール（４）と、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項８に記載の電気システム（ＳＥ）。
‐前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するように構成されたコントローラ（５）と、
‐前記車両の電子制御ユニットから、前記回転電気機械（Ｍ）をモータモードに切り替えるか、または前記回転電気機械（Ｍ）をオルタネータモードに切り替えるかのいずれかの命令を受信するように構成された機械制御モジュール（３）であって、この命令を前記電圧コンバータ（Ｏ）の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するためのコマンドに変換するように配置される機械制御モジュール（３）と、
‐前記機械制御モジュール（３）により発信された前記コマンドよりも、前記制御システム（２）により発信された前記コマンドを優先するためのロジックモジュール（４）であって、前記コントローラ（５）に、前記機械制御モジュール（３）または前記制御システム（２）のいずれかにより受信された前記スイッチに対するコマンドを送信するロジックモジュール（４）と、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項８に記載の電気システム（ＳＥ）。
【請求項10】
請求項８～９のいずれか一項に記載の電気システム（ＳＥ）を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車用の回転電気機械であって電圧コンバータにより制御される機械を備える電気システムに関する。より具体的には、本発明は、電圧コンバータを制御するためのシステム、および、回転電気機械とこのような制御システムとを備える電気機械に関する。
【背景技術】
【0002】
電圧コンバータ等の電気機器の場合、電圧源、例えばＤＣ電圧源を、パワーモジュールを用いて電気機械、例えば回転電気機械に接続することが知られている。その役割は、エネルギー源から電気機械に伝達される電気エネルギーの性質および量を安全に制御することである。
【0003】
パワーモジュールのうち、制御可能なスイッチ、例えば、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（頭文字を使用してＭＯＳＦＥＴとも称される）、あるいはシリコン金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（頭文字を使用してＳｉ ＭＯＳＦＥＴとも称される）、あるいは炭化ケイ素金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（頭文字を使用してＳｉｃ ＭＯＳＦＥＴとも称される）、あるいは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（頭文字を使用してＩＧＢＴとも称される）、あるいは窒化ガリウム電界効果トランジスタ（頭文字を使用してＧａＮ ＦＥＴとも称される）等のトランジスタスイッチが知られている。
【0004】
スイッチは、車両の車載ネットワークに電気的に給電するバッテリからモータモードで、または車載ネットワークに給電して車両のバッテリを再充電するオルタネータモードで、ステータの相に給電することができる。ステータに３つの相を備える電子機械の場合、電圧コンバータは、各々が３つの相のうちの１つと接地とに接続する３つのローサイドスイッチと、各々が３つの相のうちの１つと自動車の車載ネットワークに対応する正端子とに接続する３つのハイサイドスイッチとを備える。
【0005】
車載ネットワークに接続した自動車の電子機器のアイテムが故障すると、車載ネットワークに過電圧が発生し得る。すなわち、車載ネットワークに、このネットワークの公称電圧よりはるかに高い電圧が現れ得る。例えば、このような過電圧は、電圧コンバータのスイッチの不具合、すなわち制御システムがスイッチに閉状態または開状態に切り替わるようにそれぞれ指令しているのに、スイッチが開状態または閉状態のままであるという場合に生じ得る。
【0006】
このような過電圧は、回転電機、電圧コンバータ、およびその制御システムだけでなく、例えばＤＣ－ＤＣコンバータ、カーラジオ等の車載ネットワークに接続するあらゆる電気機器にダメージを与え得る、または信頼性を低下させ得る。
【0007】
過電圧を制限する、または停止させるために電気機械の制御システムが電圧検出器を備え、識別された故障の関数として他のスイッチの閉鎖および開放を、過電圧を制限する、または停止させるために制御することが知られている。例えば、閉じた状態のままのハイサイドスイッチの場合、検出器は、このスイッチが閉じた状態のままであるという故障を検出し、この故障の検出に関する情報を、制御システムの制御モジュールに送信するであろう。制御システムは、他の２つのハイサイドスイッチを閉じることをコマンドすることにより、ステータのすべての相を同電位に設定する、すなわち、相を短絡させることによって回転電気の安全を図るであろう。
【0008】
このように、制御システムは、過電圧が検出された場合に、同一側のすべてのスイッチをシステマチックに閉じることにより、電圧コンバータおよび回転電気機械を保護する。このため、このようなシステムは、各スイッチに故障検出識別手段を設置する必要がない。したがって、他の制御システムよりも嵩張らず、安価である。
【0009】
しかしながら、このようなシステムは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ等のスイッチを、短絡時にこれらを流れる電流の強度を理由として高負荷にさらし、必然的にそれらの温度を上昇させてしまう。これらの電流とその結果生じる温度は、トランジスタの寿命、ひいては電圧コンバータの寿命に悪影響をもたらす。また、電圧コンバータの効率が低下する。
【0010】
したがって、本発明の目的は、スイッチに作用する負荷を低減する動作を特に提案することにより、従来技術の欠点を解決することである。
【発明の概要】
【0011】
本発明の第１態様によれば、本発明は、電圧コンバータを制御するためのシステムであって、
電圧コンバータは、回転電気機械をＤＣ電圧源に、特に車載ネットワークに接続するように構成され、前記電圧コンバータは、並列に接続した複数の切り替えアームを備え、各アームは、前記回転電気機械に接続するように構成された中間点で互いに接続する少なくとも１つのハイサイドスイッチと少なくとも１つのローサイドスイッチとを備え、前記ハイサイドスイッチは、ハイグループを形成し、前記ローサイドスイッチは、ローグループを形成し、
前記制御システムは、
‐前記ＤＣ電圧源の電圧を測定するための第１モジュールと、
‐測定された前記電圧と第１安全閾値とを比較するためのモジュールと、
‐前記回転電気機械の回転速度を測定するように構成された第２測定モジュールと、
‐前記比較モジュールが、測定された前記電圧が第１安全閾値よりも大きいことを示す場合、第１短絡コマンドを生成する制御モジュールであって、前記第１短絡コマンドは、前記ハイグループと前記ローグループとの間で選択された第１グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループを形成しない前記ハイグループの前記スイッチまたは前記ローグループの前記スイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、制御モジュールと、を備えるシステムに関する。
電圧コンバータは、回転電気機械をＤＣ電圧源に、特に車載ネットワークに接続するように構成され、前記電圧コンバータは、並列に接続した複数の切り替えアームを備え、各アームは、前記回転電気機械に接続するように構成された中間点で互いに接続する少なくとも１つのハイサイドスイッチと少なくとも１つのローサイドスイッチとを備え、前記ハイサイドスイッチは、ハイグループを形成し、前記ローサイドスイッチは、ローグループを形成し、
前記制御システムは、
‐前記ＤＣ電圧源の電圧を測定するための第１モジュールと、
‐測定された前記電圧と第１安全閾値とを比較するためのモジュールと、
‐前記回転電気機械の回転速度を測定するように構成された第２測定モジュールと、
‐前記比較モジュールが、測定された前記電圧が第１安全閾値よりも大きいことを示す場合、第１短絡コマンドを生成する制御モジュールであって、前記第１短絡コマンドは、前記ハイグループと前記ローグループとの間で選択された第１グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループを形成しない前記ハイグループの前記スイッチまたは前記ローグループの前記スイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、制御モジュールと、を備えるシステムに関する。
【0012】
制御システムは、以下の点で注目される。
前記制御モジュールは、
‐前記ＤＣ電圧源の測定された前記電圧の経時変化が第１安全変化未満である場合、および、
‐前記第２測定モジュールにより測定された前記回転速度が第１安全速度未満である場合、
開回路コマンドを生成し、前記開回路コマンドは、前記第１グループのスイッチを開くコマンドと前記第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される。
前記制御モジュールは、
‐前記ＤＣ電圧源の測定された前記電圧の経時変化が第１安全変化未満である場合、および、
‐前記第２測定モジュールにより測定された前記回転速度が第１安全速度未満である場合、
開回路コマンドを生成し、前記開回路コマンドは、前記第１グループのスイッチを開くコマンドと前記第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される。
【0013】
ハイサイドスイッチまたはローサイドスイッチは、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）タイプ、あるいはＭＯＳＦＥＴの頭文字でも知られる金属酸化物電界効果トランジスタタイプの電子電力供給スイッチを意味すると理解される。
【0014】
このような特徴の組み合わせにより、このような開回路スイッチ制御モジュールは、測定電圧が安定したときに、電圧コンバータにおける電流の流れを遮断することができる。これにより、ハイグループのスイッチおよびローグループのスイッチに対する負荷持続時間を短縮し、短絡が回避される。ジュール効果によるスイッチからの発熱は、このようにして、電圧コンバータ全体で低減される。
【0015】
電圧の経時変化および回転速度に関する基準が確認されると、すぐに第１短絡コマンドが中断されて、開回路コマンドが選択される。基準のうちの一方が満たされなくなると、すぐに開回路コマンドが中断される。
【0016】
有利には、制御モジュールは、測定された電圧が第１制限値未満である、特に第１安全閾値の１１０％よりも大きい場合、開回路コマンドを生成する。
【0017】
有利には、前記比較モジュールは、測定された前記電圧と前記第１安全閾値よりも大きい第２安全閾値とを比較し、前記制御モジュールは、測定された前記電圧が前記第２安全閾値以上である場合、第２短絡コマンドを生成する。前記第２短絡コマンドは、前記第２グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループのスイッチを開くコマンドとで構成される。
【0018】
このような制御システムにより、電圧コンバータのスイッチのうちの１つが短絡したり開回路になっても、すぐに電圧コンバータを安全にすることができる。
【0019】
有利には、前記制御モジュールは、
‐測定された前記回転速度が第２安全速度未満である場合、および、
‐前記ＤＣ電圧源の測定された前記電圧の前記経時変化が第２安全変化未満である場合、
前記開回路コマンドを生成する。
‐測定された前記回転速度が第２安全速度未満である場合、および、
‐前記ＤＣ電圧源の測定された前記電圧の前記経時変化が第２安全変化未満である場合、
前記開回路コマンドを生成する。
【0020】
有利には、制御モジュールは、測定された電圧が第２限界値未満である、特に第２安全閾値に等しい場合、開回路コマンドを生成する。
【0021】
電圧の経時変化および回転速度に関する基準が確認されると、すぐに第２短絡コマンドが中断されて、開回路コマンドが選択される。基準のうちの一方が満たされなくなると、すぐに開回路コマンドが中断される。
【0022】
測定された電圧が第２安全閾値未満である場合、第２短絡コマンドは中断されずに第１短絡コマンドが選択される。
【0023】
有利には、開回路コマンドは第１短絡コマンドに続く。有利には、開回路コマンドは第２短絡コマンドに続く。
【0024】
有利には、制御モジュールは、測定された電圧が第３限界値未満である、特に第１安全閾値に等しい場合、例えば回転電気機械のモータモードにおける、例えば回転電気機械の発電機モードにおける通常動作コマンドを生成する。その後、制御システムは、再び有効になる。
【0025】
有利には、第１安全閾値は、コンバータに給電するＤＣ電圧源の公称電圧Ｖの１１０％～１２５％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１２０％である。例えば、公称電力供給電圧は４８Ｖに等しく、第１安全閾値は、５３Ｖ～５６Ｖの範囲にある。
【0026】
有利には、第２安全閾値は、電圧コンバータのＤＣ電圧源の公称電圧Ｖの１２０％～１４５％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１３３％である。例えば、公称電力供給電圧は４８Ｖに等しく、第１安全閾値は、５８Ｖ～６７Ｖの範囲にある。
【0027】
有利には、前記第１安全速度および／または前記第２安全速度は、前記回転電気機械の起電力が所定の電圧、例えば４８Ｖ未満となる速度である。有利には、第１安全速度は、第２安全速度に等しい。このような構成において、例えば車両の速度を低下させるという車両のドライバーによる、または電気機械を制御システムから接続解除して速度を低下させるためのシステムの存在による決定に伴い回転機械の回転速度が低いときのみ、制御モジュールがハイグループおよびローグループを開くことをコマンドすることが保証される。
【0028】
有利には、前記第１安全変化は、特に－０．２Ｖ／μｓ未満の負である。有利には、第２安全変化は、特に－０．２Ｖ／μｓ未満の負である。有利には、第１安全変化は、第２安全変化に等しい。この安全変化よりも大きい変化は、例えば負荷降下を原因として電圧コンバータで過電圧が発生した可能性を反映する。
【0029】
有利には、第１限界値は、第１安全閾値よりも大きい。第１限界値は、電圧コンバータのＤＣ電圧源の公称電圧の１１０％～１２５％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１３３％であり得る。
【0030】
有利には、第２限界値は、第２安全閾値未満である。第２限界値は、第２安全閾値よりも大きい。第２限界値は、電圧コンバータのＤＣ電圧源の公称電圧の１２０％～１５０％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１３３％であり得る。
【0031】
有利には、第３限界値は、第１安全閾値未満である。第３限界値は、電圧コンバータのＤＣ電圧源の公称電圧の１００％～１２５％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１１５％であり得る。
【0032】
有利には、前記第１グループのスイッチは、前記ローグループである。
【0033】
有利には、第１グループのスイッチは、ハイサイドスイッチのグループである。
【0034】
有利には、前記第１測定モジュールにより測定される前記電圧は、前記ＤＣ電圧源に接続するように構成された前記電圧コンバータの２つの端子間の前記電圧である。
【0035】
本発明の別の態様によれば、本発明は、
‐ＤＣ電圧源、特に自動車のバッテリに接続するように構成された第１電力供給端子および第２電力供給端子と、
‐少なくとも３つの相を有するステータを備える回転電気機械と、
‐前記回転電気機械に前記ＤＣ電圧源から給電するための電圧コンバータであって、並列に接続した複数の切り替えアームであって、各アームは、中間点で互いに接続するハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを備え、各中間点は、前記回転電気機械の少なくとも１つの相に接続する切り替えアームと、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチの制御ユニットであって、上述の制御システムを備える制御ユニットと、を備える電圧コンバータと、
を備える電気システムに関する。
‐ＤＣ電圧源、特に自動車のバッテリに接続するように構成された第１電力供給端子および第２電力供給端子と、
‐少なくとも３つの相を有するステータを備える回転電気機械と、
‐前記回転電気機械に前記ＤＣ電圧源から給電するための電圧コンバータであって、並列に接続した複数の切り替えアームであって、各アームは、中間点で互いに接続するハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを備え、各中間点は、前記回転電気機械の少なくとも１つの相に接続する切り替えアームと、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチの制御ユニットであって、上述の制御システムを備える制御ユニットと、を備える電圧コンバータと、
を備える電気システムに関する。
【0036】
有利には、前記制御ユニットは、
‐前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するように構成されたコントローラと、
‐前記車両の電子制御ユニットから、前記回転電気機械をモータモードに切り替えるか、または前記回転電気機械をオルタネータモードに切り替えるかのいずれかの命令を受信するように構成された機械制御モジュールであって、この命令を前記電圧コンバータの前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するためのコマンドに変換するように配置される機械制御モジュールと、
‐前記機械制御モジュールにより発信された前記コマンドよりも、前記制御システムにより発信された前記コマンドを優先するためのロジックモジュールであって、前記コントローラに、前記機械制御モジュールまたは前記制御システムのいずれかにより受信された前記スイッチに対するコマンドを送信するロジックモジュールと、
をさらに備える。
‐前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するように構成されたコントローラと、
‐前記車両の電子制御ユニットから、前記回転電気機械をモータモードに切り替えるか、または前記回転電気機械をオルタネータモードに切り替えるかのいずれかの命令を受信するように構成された機械制御モジュールであって、この命令を前記電圧コンバータの前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するためのコマンドに変換するように配置される機械制御モジュールと、
‐前記機械制御モジュールにより発信された前記コマンドよりも、前記制御システムにより発信された前記コマンドを優先するためのロジックモジュールであって、前記コントローラに、前記機械制御モジュールまたは前記制御システムのいずれかにより受信された前記スイッチに対するコマンドを送信するロジックモジュールと、
をさらに備える。
【0037】
有利には、制御ユニットは、少なくとも１つの故障検出モジュール、例えば、相電流方向故障モジュールをさらに備える。故障モジュールが故障を検出すると、制御ユニットは、第１短絡コマンドまたは第２短絡コマンド、あるいは第１短絡コマンドの後に第２短絡コマンドを生成する。
【0038】
本発明の別の態様によれば、本発明は、上述の電気システムを備える移動体に関する。
【0039】
本発明の別の態様によれば、本発明は、上述の電圧コンバータを制御するためのシステムを制御するための方法に関する。前記電圧コンバータは、回転電気機械に、およびＤＣ電圧源に、特に車載ネットワークに接続する。前記方法は、
‐前記ＤＣ電圧源の電圧を測定する第１測定モジュールと、
‐前記電気機械の回転速度を測定する第２測定モジュールと、
‐測定された前記電圧と第１安全閾値とを比較するとともに、測定された前記電圧の経時変化と安全変化とを比較する測定モジュールと、
‐測定された前記回転速度と安全速度とを比較することと、
‐前記比較モジュールが測定された前記電圧が第１安全閾値よりも大きいことを示す場合、および前記ＤＣ電圧源の測定された前記電圧の経時変化が安全変化未満である場合、および前記第２測定モジュールにより測定された前記回転速度が安全速度未満である場合、ハイサイドスイッチのグループおよびローサイドスイッチのグループから選択された第１グループのスイッチを開くコマンドを生成する前記制御モジュールと、
を備える。
‐前記ＤＣ電圧源の電圧を測定する第１測定モジュールと、
‐前記電気機械の回転速度を測定する第２測定モジュールと、
‐測定された前記電圧と第１安全閾値とを比較するとともに、測定された前記電圧の経時変化と安全変化とを比較する測定モジュールと、
‐測定された前記回転速度と安全速度とを比較することと、
‐前記比較モジュールが測定された前記電圧が第１安全閾値よりも大きいことを示す場合、および前記ＤＣ電圧源の測定された前記電圧の経時変化が安全変化未満である場合、および前記第２測定モジュールにより測定された前記回転速度が安全速度未満である場合、ハイサイドスイッチのグループおよびローサイドスイッチのグループから選択された第１グループのスイッチを開くコマンドを生成する前記制御モジュールと、
を備える。
【0040】
本発明は、単に例示としてなされる以下の説明を読み、非限定的な例として提供される添付図面を参照することで、より良く理解されるであろう。図面において、同一の参照符号が、類似する物体に付される。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【発明を実施するための形態】
【0042】
図面は、本発明を実施可能とするため本発明を詳細に開示しているが、限定するものではないことに留意すべきである。前記図面は、特に必要に応じて本発明をより明確に定義するために使用される。
【0043】
図１は、第１電力供給端子Ｂ＋および第２電力供給端子Ｂ－を備える電気システムＳＥを示す。第１電力供給端子Ｂ＋および第２電力供給端子Ｂ－は、例えば自動車のバッテリであるＤＣ電源Ｂに接続していることにより、車両の他の電気機器（図示せず）のアイテムが車載ネットワークにより給電され得る。ＤＣ電圧源Ｂの端子Ｂ＋、Ｂ－間での電圧は、例えば４８Ｖである。これは、「低電圧」適用例に対応する。この場合、第２端子Ｂ－は、電気システムＳＥの接地である。
【0044】
電気システムＳＥは、少なくとも３つの相Ｕ、Ｖ、Ｗを有するステータとステータに巻かれた３つのコイルｕ、ｖ、ｗとを備える回転電気機械Ｍを備えている。本例において、コイルｕ、ｖ、ｗは、スター構成で接続している。そして、各々が、その出力に、対応する相Ｕ、Ｖ、Ｗをそれぞれ備えている。
【0045】
電気システムＳＥは、前記ＤＣ電圧源Ｂから回転電気機械Ｍに給電するための電圧コンバータＯをさらに備えている。このような構成において、電気機械Ｍの相Ｕ、Ｖ、Ｗは、電圧コンバータにより三相交流で給電される。
【0046】
電圧コンバータＯは、端子Ｂ＋と端子Ｂ－との間で並列に接続した複数の切り替えアームを備えている。電圧コンバータＯは、回転電気機械Ｍが有する相と同数のアームを備えている。この場合、本明細書で説明する例において、電圧コンバータＯは、３つのアームを備えている。したがって、電圧コンバータＯは、第１アームＸ、第２アームＹ、および第３アームＺを備えている。
【0047】
各アームＸ、Ｙ、Ｚは、ハイサイドスイッチＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚと、ローサイドスイッチＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚと、を備えている。アームＸ、Ｙ、Ｚの各ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチは、中間点ＰＸ、ＰＹ、ＰＺで互いに接続している。ハイサイドスイッチは、ハイグループＨＳと称されるスイッチグループを形成している。同様に、ローサイドスイッチは、ローグループＬＳと称されるスイッチグループを形成している。ローグループＬＳのスイッチおよびハイグループＨＳのスイッチは、この場合、金属－酸化膜－半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
【0048】
本明細書で説明する例において、各ハイサイドスイッチまたはローサイドスイッチは、各々がフライバックダイオードを備える金属酸化物電界効果トランジスタである。
【0049】
この場合、本例において、したがって、第１中間点ＰＸにより第１ローサイドスイッチＬＳ＿Ｘに接続する第１ハイサイドスイッチＨＳ＿Ｘが第１アームＸに存在し、第２中間点ＰＹにより第２ローサイドスイッチＬＳ＿Ｙに接続する第２ハイサイドスイッチＨＳ＿Ｙが第２アームＹに存在し、第３中間点ＰＺにより第３ローサイドスイッチＬＳ＿Ｚにそれぞれ接続する第３ハイサイドスイッチＨＳ＿Ｚが存在する。
【0050】
各中間点ＰＸ、ＰＹ、ＰＺは、前記回転電気機械Ｍの少なくとも１つの相Ｕ、Ｖ、Ｗに接続している。したがて、この場合、本例において、第１中間点ＰＸは相Ｕに接続し、第２中間点ＰＹは相Ｖに接続し、第３中間点Ｚは相Ｗに接続している。
【0051】
電圧コンバータＯは、ハイサイドＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿ＺスイッチおよびローサイドＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚスイッチを制御するためのユニット１をさらに備えている。したがって、前記制御ユニット１は、各スイッチについて、対応するスイッチのコマンドに接続する出力を備えている。図１に負荷をかけ過ぎないように、制御ユニット１の出力と第３ローサイドスイッチＬＳ＿Ｚのコマンド、および制御ユニット１の別の出力と第２ハイサイドスイッチＨＳ＿Ｙのコマンドとの接続のみが示されている。
【0052】
制御ユニット１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を介して、各アームＸ、Ｙ、Ｚのスイッチを制御する。
【0053】
【0054】
制御ユニット１は、ＤＣ電圧源Ｂの電圧を測定するための第１モジュール２０を備える制御システム２を備えている。本明細書で説明する例において、測定モジュール２０は、端子Ｂ＋と端子Ｂ－間での電圧Ｖを測定する。換言すれば、本明細書で説明する例において、第１測定モジュール２０は、この場合４８Ｖの公称電圧を有するＤＣ電圧源Ｂの電圧を測定する。
【0055】
制御システム２は、測定モジュール２０で測定された電圧Ｖに関する情報を受信するように構成された比較モジュール２１を備えている。比較モジュール２１は、測定された電圧Ｖと第１安全閾値ＯＶ１とを比較する。第１安全閾値ＯＶ１は、例えば、比較モジュール２１の不揮発性メモリに記憶されている。電圧Ｖが比較される第３限界値も、比較モジュール２１の不揮発性メモリに記憶されている。第３限界値の値は、この場合、第１安全閾値の値に等しい。
【0056】
制御システム２は、電気機械Ｍの回転速度Ωを測定するように構成された第２測定モジュール２３を備えている。第２測定モジュール２３は、設定可能な継続時間に応じて、例えば１００ｍｓ毎に、完了した測定を更新する。
【0057】
第１安全閾値ＯＶ１は、特に、コンバータＯに給電するＤＣ電圧源Ｂの公称電圧Ｖの１１０％～１２５％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１２０％である。この場合、第１安全閾値ＯＶ１は、５６Ｖに等しい。
【0058】
また、比較モジュール２１は、測定された電圧Ｖと第１安全閾値ＯＶ１よりも高い第２安全閾値ＯＶ２とを比較するように構成されている。第２安全閾値ＯＶ２は、例えば、比較モジュール２１の不揮発性メモリに記憶されている。また、比較モジュール２１は、電圧Ｖの２つの連続する測定値から電圧Ｖの経時変化ｄＶ＊を計算するように構成されている。電圧Ｖが比較される第２限界値も、比較モジュール２１の不揮発性メモリに記憶されている。この場合、第２限界値の値は、第２安全閾値の値に等しい。
【0059】
第２安全閾値ＯＶ２は、特に、電圧コンバータＯのＤＣ電圧源Ｂの公称電圧Ｖの１２０％～１４０％の範囲にあり、例えば、ＤＣ電圧源の公称電圧の１３３％である。この場合、第２安全閾値ＯＶ２は、６４Ｖに等しい。
【0060】
制御システム２は、制御モジュール２２をさらに備えている。本明細書で説明する例において、制御モジュール２２は、ロジックゲートに基づいて作製されている。代替実施形態として、制御モジュール２２は、マイクロコンピュータであり得る。
【0061】
比較モジュール２１は、制御モジュール２２に、第１安全閾値ＯＶ１に関する情報を、例えば測定された電圧Ｖが第１安全閾値ＯＶ１よりも大きい場合には高ロジックレベル、そうでない場合には低ロジックレベルの形態で送信する。
【0062】
比較モジュール２１は、制御モジュール２２に、第２安全閾値ＯＶ２に関する情報を、例えば測定された電圧Ｖが第２安全閾値ＯＶ２よりも大きい場合には高ロジックレベル、そうでない場合には低ロジックレベルの形態で送信する。
【0063】
第１安全閾値ＯＶ１に対応する情報を受信すると、制御モジュール２２は、ハイサイドスイッチのグループ、すなわちハイグループＨＳ、またはローサイドスイッチのグループ、すなわちローグループＬＳのうちから選択された第１グループのスイッチＬＳ、ＨＳを閉じるコマンドと、第１グループを形成しないハイグループのスイッチまたはローグループのスイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される第１短絡コマンドを発信する。説明例において、第１グループのスイッチはローグループＬＳであり、第２グループのスイッチはハイグループＨＳである。第１短絡コマンドＡＳＣ＿ＬＳは、ローグループＬＳのすべてのスイッチを閉じるコマンド、およびローグループＬＳのすべてのスイッチを閉じるコマンドである。
【0064】
また、制御モジュール２２は、電圧変化ｄＶ＊に関する情報を比較モジュール２１から、そして速度Ωに関する情報を第２測定モジュール２３から受信する。
【0065】
ローグループＬＳのすべてのスイッチが閉じており、ハイグループＨＳのすべてのスイッチが開いている状態から開始する。電圧変化ｄＶ＊が第１安全変化未満であり、回転速度Ωが第１安全速度未満である場合、制御モジュール２２は、ローグループＬＳのすべてのスイッチおよびハイグループＨＳのすべてのスイッチを開くコマンドで構成される開回路コマンドを生成する。
【0066】
スイッチをこのように構成することにより、測定された電圧が安定していると考えられるとき、電圧コンバータＯを開回路状態にして電圧コンバータＯにおける電流の流れを瞬間的に遮断することができる。これにより、スイッチの負荷持続時間が短縮され、短絡が回避される。ジュール効果によるスイッチからの発熱は、このようにして、電圧コンバータ全体で低減される。
【0067】
第１安全変化は、好適には、－０．２Ｖ／μｓ未満である。第１安全速度は、電気機械Ｍの起電力が４８Ｖ未満となる速度である。
【0068】
第２安全閾値ＯＶ２を超過したことに対応する情報を受信すると、制御モジュール２２は、第２短絡コマンドＡＳＣ＿ＨＳを発信する。この場合、第２短絡コマンドは、第２グループ、この場合ハイグループＨＳのスイッチを閉じるコマンドと、第１グループ、この場合ローグループＬＳのスイッチを閉じるコマンドとで構成される。
【0069】
制御モジュール２２は、電圧変化ｄＶ＊に関する情報を比較モジュール２１から、そして速度Ωに関する情報を第２測定モジュール２３から再び受信する。
【0070】
ローグループＬＳのすべてのスイッチが開いており、ハイグループＨＳのすべてのスイッチが閉じている状態から開始する。測定された電圧Ｖが第２安全閾値ＯＶ２未満であり、電圧変化ｄＶ＊が第２安全変化未満であり、回転速度Ωが第２安全速度未満である場合、制御モジュール２２は、開回路コマンドを生成する。
【0071】
説明例において、第２変化の値は、第１変化の値に等しい。この場合、－０．２Ｖ／μｓ。説明例において、第２安全速度は、第１安全速度に等しい。
【0072】
選択的に、制御モジュール１２は、エラー情報、例えば車載ネットワークの過度に低い電圧（アンダー電圧（ＵＶ））に関するエラー情報を受信するように配置された１つ以上の入力ＡＥも備え得る。１つ以上の入力ＡＥのエラー情報を受信すると、制御モジュール１２は、第１グループのスイッチを閉じるコマンド、および選択的に第２グループのスイッチを開くコマンドを同様に発信する。
【0073】
本明細書で説明する実施形態において、制御ユニット１は、機械制御モジュール３と、ロジックモジュール４と、「ドライバ」とも称されるコントローラ５と、をさらに備えている。
【0074】
機械制御モジュール３は、車両の電子制御ユニットから、回転電気機械Ｍを供給トルク値に応じてモータモードに切り替えるか、または、車両のＤＣ電圧源を再充電するように抵抗トルクに応じてオルタネータモードの切り替えるかのいずれかの命令を受信するための入力（図示せず）を備えている。機械制御モジュール３は、この命令をハイサイドＨＳスイッチおよびローサイドＬＳスイッチに対するコマンドに変換し、前記コマンドは、ロジックモジュール４およびコントローラ５を介して送信される。換言すれば、機械制御モジュール３とロジックモジュール４とコントローラ５とにより、ハイサイドスイッチＨＳおよびローサイドスイッチＬＳは、コマンドを、例えばパルス幅変調ＰＷＭ＿ＨＳ、ＰＷＭ＿ＬＳを介して各々受信して、開くまたは閉じる。
【0075】
特にロジックモジュール３は、機械制御モジュール２が発信したコマンドよりも、制御システム２が発信したコマンドを優先するように構成されている。換言すれば、制御システム２は、機械制御モジュール３に対して優先される。機械制御モジュール３がマイクロプロセッサである場合、および制御モジュール２２およびロジックモジュール４がロジックゲートを使用して作製されている場合、機械制御モジュール３の反応時間（通常１０マイクロ秒程度）は、制御モジュール２１の反応時間（通常１マイクロ秒程度）よりも長い。したがって、ロジックモジュールが実施する優先順位付けにより、電圧コンバータＯおよび回転電気機械Ｍの安全性が、より迅速に確保される。
【0076】
【0077】
図３のヒストグラムでは、第１期間に亘って、この場合、タイミングＴ０とタイミングＴ２との間において、電圧コンバータＯは、車両の電子制御ユニットからの命令に従って、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを正常に制御している。この期間中、測定された電圧Ｖは第１安全閾値ＯＶ１よりも低く、特に第１持続時間の間、ＤＣ電圧源Ｂの公称電圧、この場合４８ボルトに等しい。タイミングＴ１で、回転電気機械が発電機モードにある間に、第１ＤＣ電源Ｂが車載ネットワークから接続解除する。この接続解除により、車載ネットワークに過電圧を引き起こす負荷ダンプ効果が生じる。この接続解除に続き、タイミングＴ２で、測定された電圧Ｖが、第１安全閾値ＯＶ、この場合５６ボルトを超える。制御システム２の比較モジュール２１は、制御モジュール２１に、測定された電圧Ｖが第１安全閾値ＯＶ１よりも大きいことを示す情報を送信する。このコマンドを受信すると、制御モジュール２２は、第１短絡コマンドＡＳＣ＿ＬＳを生成し、第１グループのスイッチを閉じ、第２グループのスイッチを開くことをコマンドする。この場合、本例において、制御モジュール２２は、ロジックモジュール４に、相を接地するようにローサイドスイッチを閉じるコマンド、およびハイサイドスイッチを開くコマンドを送信する。ロジックモジュール４は、機械制御モジュール３が同様に送信したコマンドとは無関係に、ローグループＬＳのスイッチを閉じ、ハイグループＨＳのスイッチを開くことをコマンドするために、これらのコマンドをコントローラ５に再送信する。
【0078】
比較モジュール２１は、変化ｄＶ＊を計算し、これを第１安全変化と比較する。図３において、変化ｄＶ＊は、電圧信号Ｖの傾きに対応する。電圧Ｖが第１安全閾値ＯＶ１と第２安全閾値ＯＶ２との間で安定するまで、変化ｄＶ＊は正であるように見える。そして、変化ｄＶ＊は、タイミングＴ３で負となる。タイミングＴ３は、変化ｄＶ＊が第１安全変化未満となるタイミングである。同時に、または連続して、制御モジュール２２は、回転電気機械Ｍの回転速度Ωと第１安全速度とを比較する。図３において、タイミングＴ３の後、回転速度Ωは、電気機械の第１安全速度未満である。したがってタイミングＴ３で、制御モジュール２２は、開回路コマンドを生成し、第１グループのスイッチを開き、第２グループのスイッチを開くことをコマンドする。この場合、本例において、制御モジュール２２は、ロジックモジュール４に、ローサイドスイッチを開くコマンド、および必要であればハイサイドスイッチを開くコマンドを送信する。ロジックモジュール４は、機械制御モジュール３が同様に送信したコマンドとは無関係に、ローグループＬＳのスイッチおよびハイグループＨＳのスイッチを開くことをコマンドするために、これらのコマンドをコントローラ５に再送信する。
【0079】
図４のヒストグラムでは、図３のヒストグラムと異なり、電圧Ｖは、タイミングＴ２で達する第１安全閾値ＯＶ１とタイミングＴ２’で達する第２安全閾値ＯＶ２との間で安定していない。この場合、制御モジュール２２は、第１短絡コマンドＡＳＣ＿ＬＳ、次いで、第１グループのスイッチを開き第２グループのスイッチを閉じるコマンドで構成される第２短絡コマンドＡＳＣ＿ＨＳを連続的に生成する。この場合、本例において、制御モジュール２２は、ロジックモジュール４に、ローサイドスイッチを開くコマンド、およびハイサイドスイッチを閉じるコマンドを送信する。ロジックモジュール４は、機械制御モジュール３が同様に送信したコマンドとは無関係に、ローグループＬＳのスイッチを開きハイグループＨＳのスイッチを閉じることをコマンドするために、これらのコマンドをコントローラ５に再送信する。
【0080】
そして、電圧Ｖは、第２安全閾値ＯＶ２を超えた値で安定する。車両のドライバーは、車両の速度を低下させることを促す信号を受信する。この結果、車両の速度、ひいては回転電気機械Ｍの速度が低下する。代替的に、車両は、回転電気機械Ｍの速度を低下させ得る変速システムから接続解除するための装置を備えている。この安定化は、過電圧を発生させた故障のタイプについて、電圧コンバータＯの切り替えアームを短絡させるための正しい戦略が適用されたことを示す。
【0081】
したがって、回転電気機械Ｍの回転速度が安全速度未満である場合、制御システム２は、ＤＣ電圧源Ｂの端子間で測定された電圧が第２安全閾値ＯＶ２を下回ったとき開回路に戻るように、開回路コマンドを生成し、ハイグループおよびローグループを開くことをコマンドする。これを図４に示す。
【0082】
図４において、電圧Ｖが第２安全閾値ＯＶ２を超えて安定するまで、変化ｄＶ＊は正である。そして、変化ｄＶ＊は、タイミングＴ３で負となる。タイミングＴ３は、変化ｄＶ＊が第１安全変化未満となるタイミングである。また、制御モジュール２２は、回転電気機械Ｍの回転速度Ωと第１安全速度とを比較する。図４において、タイミングＴ３の後、回転速度Ωは、電気機械の第１安全速度未満である。タイミングＴ４で、電圧Ｖは、第２安全閾値ＯＶ２を下回る。タイミングＴ４で、３つの条件が満たされ、制御モジュール２２は、開回路コマンドを生成し、第１グループのスイッチを開き、第２グループのスイッチを開くことをコマンドする。
【0083】
図３および図４において、電圧Ｖは、タイミングＴ５で、第１安全閾値ＯＶ１を再び下回り、制御モジュール２２は、例えば回転電気機械のモータモードにおける、例えば回転電気機械の発電機モードにおける通常運転のためのコマンドを再び生成する。その後、制御システムは、再び有効になる。
【0084】
また、本発明は上述の実施形態に限定されないことに留意すべきである。実際に、当業者であれば、開示した教示に照らして、上述の実施形態に様々な変更を加えることができることが明らかであろう。
【0085】
したがって、上述の実施形態において、第１グループのスイッチはローサイドスイッチであり、第２グループのスイッチはハイサイドスイッチであるが、代替実施形態として、第１グループのスイッチはハイサイドスイッチであってもよく、第２グループのスイッチはローサイドスイッチであってもよい。
【0086】
同様に、上述の回転機械は、三相機械である。代替実施形態として、回転電気機械は、より一般的にｎ個の相を有し得る。例えば、六相機械では、ｎ＝６である。この場合、電圧コンバータＯも、ｎ個の切り替えアームを備える。
【0087】
同様に、上述の実施形態において、コイルｕ、ｖ、ｗは、スター構成で接続している。代替実施形態として、コイルｕ、ｖ、ｗは、デルタ構成で接続し得る。
【0088】
同様に、上述の実施形態において、ロジックモジュール４、制御モジュール２１、および機械制御モジュール３は、別個のものとして作製されている。代替実施形態として、ロジックモジュール４、制御モジュール２１、および機械制御モジュール３は、例えば単一のもの、例えばＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲイト・アレイ）タイプのプログラマブルロジック回路を備えるマイクロコントローラとして作製され得る。
【0089】
上述の発明の詳細な説明において使用した用語は、本発明を本明細書に開示した実施形態に限定するものとして解釈されるべきではなく、当業者が、その一般的な知識を適用して、開示された教示を実施することによって想到し得るすべての等価物を含むものとして解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電圧コンバータ（Ｏ）を制御するためのシステム（２）であって、
前記電圧コンバータ（Ｏ）は、回転電気機械（Ｍ）をＤＣ電圧源（Ｂ）に、特に車載ネットワークに接続するように構成され、前記電圧コンバータ（Ｏ）は、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を備え、各アームは、前記回転電気機械（Ｍ）に接続するように構成された中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）と少なくとも１つのローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）とを備え、前記ハイサイドスイッチは、ハイグループ（ＨＳ）を形成し、前記ローサイドスイッチは、ローグループ（ＬＳ）を形成し、
前記制御システム（２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の電圧（Ｖ）を測定するための第１モジュール（２０）と、
‐測定された前記電圧（Ｖ）と第１安全閾値（ＯＶ１）とを比較するためのモジュール（２１）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）の回転速度（Ω）を測定するように構成された第２測定モジュール（２３）と、
‐前記比較モジュール（２１）が、測定された前記電圧（Ｖ）が第１安全閾値（ＯＶ１）よりも大きいことを示す場合、第１短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＬＳ）を生成する制御モジュール（２２）であって、前記第１短絡コマンドは、前記ハイグループと前記ローグループとの間で選択された第１グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループを形成しない前記ハイグループの前記スイッチまたは前記ローグループの前記スイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、制御モジュール（２２）と、
を備え、
前記制御モジュール（２２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の経時変化（ｄＶ＊）が第１安全変化未満である場合、および、
‐前記第２測定モジュール（２３）により測定された前記回転速度（Ω）が第１安全速度未満である場合、
開回路コマンドを生成し、前記開回路コマンドは、前記第１グループのスイッチを開くコマンドと前記第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とするシステム（２）。
前記電圧コンバータ（Ｏ）は、回転電気機械（Ｍ）をＤＣ電圧源（Ｂ）に、特に車載ネットワークに接続するように構成され、前記電圧コンバータ（Ｏ）は、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を備え、各アームは、前記回転電気機械（Ｍ）に接続するように構成された中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）と少なくとも１つのローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）とを備え、前記ハイサイドスイッチは、ハイグループ（ＨＳ）を形成し、前記ローサイドスイッチは、ローグループ（ＬＳ）を形成し、
前記制御システム（２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の電圧（Ｖ）を測定するための第１モジュール（２０）と、
‐測定された前記電圧（Ｖ）と第１安全閾値（ＯＶ１）とを比較するためのモジュール（２１）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）の回転速度（Ω）を測定するように構成された第２測定モジュール（２３）と、
‐前記比較モジュール（２１）が、測定された前記電圧（Ｖ）が第１安全閾値（ＯＶ１）よりも大きいことを示す場合、第１短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＬＳ）を生成する制御モジュール（２２）であって、前記第１短絡コマンドは、前記ハイグループと前記ローグループとの間で選択された第１グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループを形成しない前記ハイグループの前記スイッチまたは前記ローグループの前記スイッチを備える第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、制御モジュール（２２）と、
を備え、
前記制御モジュール（２２）は、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の経時変化（ｄＶ＊）が第１安全変化未満である場合、および、
‐前記第２測定モジュール（２３）により測定された前記回転速度（Ω）が第１安全速度未満である場合、
開回路コマンドを生成し、前記開回路コマンドは、前記第１グループのスイッチを開くコマンドと前記第２グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とするシステム（２）。
【請求項2】
前記比較モジュール（２１）は、測定された前記電圧（Ｖ）と前記第１安全閾値（ＯＶ１）よりも大きい第２安全閾値（ＯＶ２）とを比較し、
前記制御モジュール（２２）は、測定された前記電圧（Ｖ）が前記第２安全閾値（ＯＶ２）以上である場合、第２短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＨＳ）を生成し、前記第２短絡コマンドは、前記第２グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
前記制御モジュール（２２）は、測定された前記電圧（Ｖ）が前記第２安全閾値（ＯＶ２）以上である場合、第２短絡コマンド（ＡＳＣ＿ＨＳ）を生成し、前記第２短絡コマンドは、前記第２グループのスイッチを閉じるコマンドと前記第１グループのスイッチを開くコマンドとで構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項3】
前記制御モジュールは、
‐測定された前記回転速度（Ω）が第２安全速度未満である場合、および、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の前記経時変化（ｄＶ＊）が第２安全変化未満である場合、
前記開回路コマンドを生成する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム（２）。
‐測定された前記回転速度（Ω）が第２安全速度未満である場合、および、
‐前記ＤＣ電圧源（Ｂ）の測定された前記電圧（Ｖ）の前記経時変化（ｄＶ＊）が第２安全変化未満である場合、
前記開回路コマンドを生成する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム（２）。
【請求項4】
前記第１安全速度は、前記回転電気機械の起電力が所定の電圧、例えば４８Ｖ未満となる速度である、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項5】
前記第１安全変化は、特に－０．２Ｖ／μｓ未満の負である、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項6】
前記第１グループのスイッチは、前記ローグループである、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項7】
前記第１測定モジュールにより測定される前記電圧（Ｖ）は、前記ＤＣ電圧源（Ｂ）に接続するように構成された前記電圧コンバータ（Ｏ）の２つの端子（Ｂ＋、Ｂ－）間の前記電圧である、ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム（２）。
【請求項8】
‐ＤＣ電圧源（Ｂ）、特に自動車のバッテリに接続するように構成された第１電力供給端子（Ｂ＋）および第２電力供給端子（Ｂ－）と、
‐少なくとも３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を有するステータを備える回転電気機械（Ｍ）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）に前記ＤＣ電圧源（Ｂ）から給電するための電圧コンバータ（Ｏ）であって、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であって、各アーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）およびローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）を備え、各中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）は、前記回転電気機械（Ｍ）の少なくとも１つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続する切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチの制御ユニット（１）であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御システム（２）を備える制御ユニット（１）と、を備える電圧コンバータ（Ｏ）と、
を備える電気システム（ＳＥ）。
‐少なくとも３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を有するステータを備える回転電気機械（Ｍ）と、
‐前記回転電気機械（Ｍ）に前記ＤＣ電圧源（Ｂ）から給電するための電圧コンバータ（Ｏ）であって、並列に接続した複数の切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）であって、各アーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）で互いに接続するハイサイドスイッチ（ＨＳ＿Ｘ、ＨＳ＿Ｙ、ＨＳ＿Ｚ）およびローサイドスイッチ（ＬＳ＿Ｘ、ＬＳ＿Ｙ、ＬＳ＿Ｚ）を備え、各中間点（ＰＸ、ＰＹ、ＰＺ）は、前記回転電気機械（Ｍ）の少なくとも１つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続する切り替えアーム（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチの制御ユニット（１）であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御システム（２）を備える制御ユニット（１）と、を備える電圧コンバータ（Ｏ）と、
を備える電気システム（ＳＥ）。
【請求項9】
前記制御ユニット（１）は、
‐前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するように構成されたコントローラ（５）と、
‐前記車両の電子制御ユニットから、前記回転電気機械（Ｍ）をモータモードに切り替えるか、または前記回転電気機械（Ｍ）をオルタネータモードに切り替えるかのいずれかの命令を受信するように構成された機械制御モジュール（３）であって、この命令を前記電圧コンバータ（Ｏ）の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するためのコマンドに変換するように配置される機械制御モジュール（３）と、
‐前記機械制御モジュール（３）により発信された前記コマンドよりも、前記制御システム（２）により発信された前記コマンドを優先するためのロジックモジュール（４）であって、前記コントローラ（５）に、前記機械制御モジュール（３）または前記制御システム（２）のいずれかにより受信された前記スイッチに対するコマンドを送信するロジックモジュール（４）と、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項８に記載の電気システム（ＳＥ）。
‐前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するように構成されたコントローラ（５）と、
‐前記車両の電子制御ユニットから、前記回転電気機械（Ｍ）をモータモードに切り替えるか、または前記回転電気機械（Ｍ）をオルタネータモードに切り替えるかのいずれかの命令を受信するように構成された機械制御モジュール（３）であって、この命令を前記電圧コンバータ（Ｏ）の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチを制御するためのコマンドに変換するように配置される機械制御モジュール（３）と、
‐前記機械制御モジュール（３）により発信された前記コマンドよりも、前記制御システム（２）により発信された前記コマンドを優先するためのロジックモジュール（４）であって、前記コントローラ（５）に、前記機械制御モジュール（３）または前記制御システム（２）のいずれかにより受信された前記スイッチに対するコマンドを送信するロジックモジュール（４）と、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項８に記載の電気システム（ＳＥ）。
【請求項10】
請求項８に記載の電気システム（ＳＥ）を備えることを特徴とする移動体。
【外国語明細書】