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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Entladungssteuerungsvorrichtung
(Vorrichtung zur Steuerung einer elektrischen Entladung), ein elektrisches Entladungssteuerungsverfahren
(Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Entladung) und ein zugehöriges Programm.
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In
einer Fahrzeugantriebseinheit, die an einem Elektroauto als elektrisch
betätigtes
Fahrzeug angebracht ist und das Drehmoment eines Antriebsmotors,
d.h. ein Antriebsmotordrehmoment erzeugt und das Antriebsmotordrehmoment
auf ein Antriebsrad überträgt, wird
der Antriebsmotor herkömmlich während des
Motorbetriebs (während
der Antriebszeit, der Energiezuführungszeit)
durch Aufnahme eines Gleichstroms aus einer Batterie betrieben und
erzeugt der Antriebsmotor das Antriebsmotordrehmoment. Während des
regenerativen Betriebs (Generatorbetriebs) empfängt der Antriebsmotor ein Drehmoment
durch das Trägheitsmoment
des Elektroautos und erzeugt den Gleichstrom und führt diesen
Gleichstrom der Batterie zu.
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Weiterhin
ist eine Planetengetriebeeinheit mit einem Sonnenrad, einem Ringzahnrad
und einem Träger
in einer Fahrzeugantriebseinheit angeordnet, die an einem Hybridfahrzeug
als elektrisch betätigtes
Fahrzeug angebracht ist und einen Teil des Drehmoments einer Brennkraftmaschine,
d.h. ein Maschinendrehmoment auf einen elektrischen Generator (elektrischen
Generator-Motor) überträgt und das
restliche Maschinendrehmoment auf ein Antriebsrad überträgt. Der
Träger
und die Brennkraftmaschine sind miteinander verbunden. Das Ringzahnrad,
der Antriebsmotor und das Antriebsrad sind miteinander verbunden.
Das Sonnenrad und der elektrische Generator sind miteinander verbunden. Eine
von dem Ringzahnrad und dem Antriebsmotor abgegebene Rotation wird
auf das Antriebsrad übertragen,
wobei die Antriebskraft erzeugt wird.
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In
jedem der Fahrzeugantriebseinheiten ist ein Umrichter zwischen dem
Antriebsmotor und einer Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung angeordnet. Der
Umrichter wird entsprechend einem aus der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung
gesendeten Antriebssignal betrieben. Die elektrischen U-, V- und W-Phasenströme werden
durch Empfang des Gleichstroms aus der Batterie erzeugt. Die elektrischen
Ströme
der jeweiligen Phasen werden dem Antriebsmotor zugeführt, wobei
der Antriebsmotor angetrieben wird. Weiterhin ist in dem Hybridfahrzeug
der Umrichter ebenfalls zwischen dem elektrischen Generator und
einer (nachstehend als Generatorsteuerungsvorrichtung bezeichneten)
Vorrichtung zur Steuerung des elektrischen Generators angeordnet.
Der Umrichter wird entsprechend einem aus der Generatorsteuerungsvorrichtung
gesendeten Antriebs bzw. Ansteuerungssignal betrieben, betreibt
den elektrischen Generator und erzeugt den Gleichstrom. Der Gleichstrom
wird der Batterie zugeführt,
wobei die Batterie geladen wird. Die elektrischen Ströme der U-,
V- und W-Phasen werden durch Empfang des Gleichstroms aus der Batterie
erzeugt. Die elektrischen Ströme
der jeweiligen Phasen werden dem elektrischen Generator zugeführt, wodurch
der elektrische Generator betrieben wird.
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Daher
weist der Umrichter eine Vielzahl von Transistoren, beispielsweise
sechs Transistoren auf. Dementsprechend wird, wenn ein Antriebssignal
zu jedem Transistor in einem vorbestimmten Muster gesendet wird,
der entsprechende Transistor ein- und ausgeschaltet, werden die
elektrischen Ströme
der jeweiligen Phasen erzeugt und wird der elektrische Strom erzeugt.
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Wenn
die Zufuhr des elektrischen Stroms aus der Batterie zu dem Umrichter
unterbrochen wird und der Antrieb des Antriebsmotors gestoppt wird, beispielsweise,
wenn das Fahren des Elektroautos beendet wird und ein Zündschalter
ausgeschaltet wird, wird eine elektrische Ladung entsprechend einer
elektrostatischen Kapazität
in einem zwischen der Batterie und dem Umrichter angeordneten Kondensator
akkumuliert. Wenn eine Energieversorgung der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung
ausgeschaltet wird, während
die elektrische Ladung in dem Kondensator akkumuliert wird, wird
das Antriebssignal zu jedem Transistor vorübergehend (transient) in einen
ungesteuerten Zustand versetzt. Als Ergebnis gibt es einen Fall,
in dem der Transistor eingeschaltet wird und ein Kurzschlussstrom
derart fließt,
dass die Haltbarkeit der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung reduziert
wird.
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Daher
ist eine (nachstehend als Entladungssteuerungsvorrichtung bezeichnete)
Vorrichtung zur Steuerung einer elektrischen Entladung vorgesehen und
wird der Kondensator durch die Entladungssteuerungsvorrichtung elektrisch
entladen. Die Entladungssteuerungsvorrichtung stellt einen Magnetisierungsstrombefehlswert,
beispielsweise einen d-Achsen-Strombefehlswert
id* auf ungleich Null (einem vorbestimmten Wert außer Null
(0)) und stellt ebenfalls im Wesentlichen einen Drehmomenterzeugungsstrombefehlswert,
beispielsweise ein q-Achsen-Strombefehlswert iq* auf Null ein. Somit
wird der Antriebsmotor ohne Erzeugung des Antriebsmotordrehmoments
angetrieben, und die in dem Kondensator akkumulierte elektrische
Ladung wird innerhalb des Antriebsmotors verbraucht (vgl. beispielsweise JP-A-9-70196).
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Wenn
weiterhin der Antriebsmotor angetrieben wird, führt eine andere Entladungssteuerungsvorrichtung
eine nicht-positionssynchrone
elektrische Stromsteuerung (position non-synchronous electric current
control) durch Addieren eines Signalverlaufs mit höheren Harmonischen
zu dem d-Achsen-Strombefehlswert
id* und dem q-Achsen-Strombefehlswert iq*
aus. Die Antriebsmotordrehmomente heben sich gegenseitig innerhalb
des Antriebsmotors auf, die in dem Kondensator akkumulierte elektrische
Ladung wird in dem Antriebsmotor verbraucht, und auf die Antriebswelle
wird kein Antriebsmotordrehmoment übertragen (vgl. beispielsweise
JP-A-9-215102).
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Jedoch
ist es bei jeder der beschriebenen herkömmlichen Entladungssteuerungsvorrichtungen notwendig,
den Antriebsmotor anzutreiben. In diesem Fall ist es notwendig,
den Phasenstrom durch einen elektrischen Stromsensor zu erfassen.
Daher kann, wenn aus irgendeinem Grund eine Anormalität in dem
Stromsensor erzeugt wird, keine elektrische Ladung des Kondensators
entladen werden.
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Somit
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entladungssteuerungsvorrichtung,
ein Entladungssteuerungsverfahren und ein zugehöriges Programm anzugeben, um
zuverlässig die
elektrische Ladung des Kondensators zu entladen, indem die Probleme
der herkömmlichen
Entladungssteuerungsvorrichtungen gelöst werden.
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Daher
weist eine Entladungssteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung auf: eine elektrisch
betriebene Maschine mit einem Rotor und einem Stator, einen Umrichter
zum Empfang eines aus einer Gleichstromquelle zugeführten Gleichstroms
und zur Erzeugung eines Wechselstroms und Zufuhr des Wechselstroms
zu der elektrisch betriebenen Maschine, einen Kondensator, der zwischen
der Gleichstromquelle und dem Umrichter angeordnet ist, eine Spannungsbefehlswert-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung
zur Erzeugung eines Spannungsbefehlwerts zum Antrieb der elektrisch
betriebenen Maschine, eine Entladungs-Steuerungsverarbeitungseinrichtung zur
Erzeugung eines Spannungsbefehlswerts für die elektrische Entladung,
und eine Antriebssignal-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung zur Erzeugung
eines Antriebssignals auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts
zum Antrieb, während
der Gleichstrom aus der Gleichstromquelle zu dem Umrichter zugeführt wird,
und zur Erzeugung des Antriebssignals auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts
für die
elektrische Entladung, wenn die Zufuhr des elektrischen Stroms unterbrochen
ist, und zur Zufuhr des Antriebssignals zu dem Umrichter.
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Weiterhin
erzeugt die Entladungs-Steuerungsverarbeitungseinrichtung
den Spannungsbefehlswert für
die elektrische Entladung auf der Grundlage einer Differenz zwischen
einer Sollgleichspannung, die einen Sollwert der Gleichspannung
angibt, und einer Gleichspannung, die durch einen Gleichstromspannungserfassungsabschnitt
erfasst wird.
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In
diesem Fall wird, wenn die Zufuhr des elektrischen Stroms aus der
Gleichstromquelle unterbrochen ist, das Antriebssignal (Ansteuerungssignal) auf
der Grundlage des Spannungsbefehlswerts für die elektrische Entladung (Entladungs-Spannungsbefehlswerts)
erzeugt, der auf der Grundlage der Differenz zwischen der Soll-Gleichspannung,
die den Sollwert der Gleichspannung angibt, und der durch den Gleichspannungserfassungsabschnitt
erfassten Gleichspannung erzeugt wird. Dieses Antriebssignal wird
dem Umrichter zugeführt.
Dementsprechend kann der Wechselstrom als der Spannungsbefehlswert
der elektrische betriebenen Maschine ohne Verwendung eines Stromsensors
zugeführt
werden. Somit kann eine in dem Kondensator akkumulierte elektrische
Ladung innerhalb der elektrisch betriebenen Maschine verbraucht
werden, und kann die elektrische Ladung des Kondensators zuverlässig entladen werden.
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Gemäß dem Entladungssteuerungsverfahren
gemäß der Erfindung
wird ein Spannungsbefehlswert zum Antrieb einer elektrisch betriebenen Maschine
mit einem Rotor und einem Stator erzeugt, wird ein Spannungsbefehlswert
für die
elektrische Entladung erzeugt, wird ein Antriebssignal auf der Grundlage
des Spannungsbefehlswerts für
den Antrieb während
der Zufuhr eines Gleichstroms aus einer Gleichstromquelle zu einem
Umrichter (40) erzeugt, wobei das Antriebsignal auf der
Grundlage des Spannungsbefehlswerts für die elektrische Entladung
erzeugt wird, wenn die Zufuhr des Gleichstroms unterbrochen ist,
und das Antriebsignal zu dem Umrichter zugeführt wird.
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Weiterhin
wird der Spannungsbefehlswert für
die elektrische Entladung auf der Grundlage einer Differenz zwischen
einer einen Sollwert einer Gleichspannung angebenden Sollgleichspannung
und der durch einen Gleichspannungserfassungsabschnitt erfassten
Gleichspannung erzeugt wird.
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In
dem Programm eines Entladungssteuerungsverfahrens gemäß der Erfindung
arbeitet ein Computer als Spannungsbefehlswert-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung
zu Erzeugung eines Spannungsbefehlswerts zum Antrieb einer elektrisch
betriebenen Maschine mit einem Rotor und einem Stator, Entladungssteuerungsverarbeitungseinrichtung zur
Erzeugung eines Spannungsbefehlswerts für die elektrische Entladung,
Antriebssignal-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung
zu Erzeugung eines Antriebssignals auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts
für den
Antrieb, während
Gleichstrom aus einer Gleichstromquelle zu einem Umrichter zugeführt wird,
und zur Erzeugung des Antriebsignals auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts
für die elektrische
Entladung, wenn die Zufuhr des Gleichstroms unterbrochen ist, und
zum Zuführen
des Antriebsignals zu dem Umrichter.
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Weiterhin
erzeugt die Entladungssteuerungsverarbeitungseinrichtung den Spannungsbefehlswert
für die
elektrische Entladung auf der Grundlage einer Differenz zwischen
einer Sollgleichspannung, die einen Sollwert einer Gleichspannung
angibt, und der durch einen Gleichspannungserfassungsabschnitt erfassten
Gleichspannung.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist eine Entladungssteuerungsvorrichtung eine
elektrisch betriebene Maschine mit einem Rotor und einem Stator,
einen Umrichter zum Empfang eines aus einer Gleichstromquelle zugeführten Gleichstroms
und zur Erzeugung eines Wechselstroms und Zufuhr des Wechselstroms
zu der elektrisch betriebenen Maschine, einen Kondensator, der zwischen
der Gleichstromquelle und dem Umrichter angeordnet ist, und ein
Steuerungselement auf, das einen Spannungsbefehlwert zum Antrieb
der elektrisch betriebenen Maschine erzeugt, einen Spannungsbefehlswert für die elektrische
Entladung erzeugt, ein Antriebssignal auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts zum
Antrieb (Antriebs-Spannungsbefehlswerts)
erzeugt, während
der Gleichstrom aus der Gleichstromquelle zu dem Umrichter zugeführt wird,
und das Antriebssignal auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts
für die
elektrische Entladung (Entladungs-Spannungsbefehlswerts) erzeugt,
wenn die Zufuhr des elektrischen Stroms unterbrochen ist, und das
Antriebssignal zu dem Umrichter zuführt, wobei die Entladungs-Steuerungsverarbeitungseinrichtung
den Spannungsbefehlswert für
die elektrische Entladung auf der Grundlage einer Differenz zwischen
einer Sollgleichspannung, die einen Sollwert der Gleichspannung
angibt, und einer Gleichspannung erzeugt, die durch einen Gleichstromspannungserfassungsabschnitt
erfasst wird.
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Die
Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Entladungssteuerungsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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2 eine
Konzeptdarstellung einer Fahrzeugantriebseinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist nachstehend in Zusammenhang mit einem Elektroauto
als elektrisch betriebenes Fahrzeug beschrieben.
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In
den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung, die
als Computer entsprechend verschiedenen Arten von Programmen, Daten
usw. arbeitet und eine CPU sowie eine (nicht gezeigte) Aufzeichnungseinrichtung
wie ein RAM, ein ROM usw. aufweist. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet
einen Antriebsmotor als elektrisch betriebene Maschine. Ein bürstenloser Gleichstromantriebsmotor
wird als Antriebsmotor 31 verwendet. Der Antriebsmotor 31 weist
einen (nicht gezeigten) drehbaren Rotor und einen (nicht gezeigten)
Stator auf, der radial außerhalb
des Rotors angeordnet ist. Der Rotor weist einen Rotorkern auf,
der an eine (nicht gezeigte) Welle des Antriebsmotors 31 angebracht
ist. Permanentmagnete sind in einer Vielzahl von Abschnitten in
Umlaufsrichtung des Rotorkerns angeordnet. Beispielsweise sind die
Permanentmagnete in zwölf
Abschnitten in Umlaufsrichtung des Rotorkerns derart angeordnet,
dass die N- und S-Pole abwechselnd zu der äußeren umlaufenden Fläche gerichtet
sind. Auf diese Weise sind sechs Magnetpolpaare gebildet.
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Der
Stator weist einen (nicht gezeigten) Statorkern sowie Statorspulen 11 bis 13 der
U-, V- und W-Phasen auf, die um den Statorkern gewickelt sind. Zähne sind
in einer Vielzahl von Abschnitten in Umlaufsrichtung des Statorkerns
derart gebildet, dass sie in radialer Richtung nach innen vorspringen.
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Eine
Batterie 14 als Gleichstromquelle und ein Umrichter 40 sind
angeordnet, um das Elektroauto durch Antrieb des Antriebsmotors 31 zum
Fahren zu bringen. Der Gleichstrom wird aus der Batterie 14 dem
Umrichter 40 zugeführt,
und der Umrichter 40 wandelt den Gleichstrom in elektrische
Ströme
Iu, Iv und Iw der U-, V- und W-Phasen als Wechselströme um. Die
elektrischen Ströme
Iu, Iv und Iw der jeweiligen Phasen werden jeweils dem Antriebsmotor 31, d.h.
den jeweiligen Statorspulen 11 bis 13 zugeführt.
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Daher
weist der Umrichter (mit dem Bezugszeichen 40) Transistoren
Tr1 bis Tr6 als eine Vielzahl von Schaltelementen, beispielsweise
sechs Schaltelemente auf. Der Umrichter 40 empfängt Impulsbreitenmodulationssignale
Su, Sv und Sw als Antriebssignale aus der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10.
Die Ströme
Iu, Iv und Iw der jeweiligen Phasen werden durch wahlweises Ein- und Ausschalten
der jeweiligen Transistoren Tr1 bis Tr6 erzeugt. Transistormodule,
die jeweils aus einem Paar der Transistoren aufgebaut sind, ein
IPM (ein intelligentes Leistungsmodul, Intelligent Power Module),
das in einer Antriebsschaltung eingebaut ist, usw. können ebenfalls
als Umrichter 40 verwendet werden.
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Ein
Kondensator 17 zur Glättung
ist zwischen dem Umrichter 40 und der Batterie 14 parallel zu
dem Umrichter 40 angeordnet. Eine elektrische Ladung entsprechend
einer elektrostatischen Kapazität
wird in dem Kondensator 17 akkumuliert. Weiterhin ist ein
Zündschalter 18 zwischen
dem Kondensator 17 und der Batterie 14 zum Ein-
und Ausschalten einer Energieversorgung des Elektroautos angeordnet.
Ein Resolver 43 als Magnetpolpositionserfassungsabschnitt
ist an der Welle des Antriebsmotors 31 angebracht. Eine
Magnetpolposition θ des
Rotors wird durch den Resolver 43 erfasst. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird der Resolver 43 als Magnetpolpositionserfassungsabschnitt
verwendet, jedoch kann stattdessen ein Hall-Element (das nicht gezeigt
ist) anstelle des Resolvers 43 verwendet werden. In diesem
Fall erzeugt das Hall-Element ein Positionserfassungssignal zu jedem
vorbestimmten Winkel entsprechend der Rotation des Rotors. Wenn eine
(nicht gezeigte) Magnetpolpositionserfassungsschaltung das Positionserfassungssignal
empfängt, erfasst
die Magnetpolpositionserfassungsschaltung die Magnetpolposition θ auf der
Grundlage einer Kombination von Signalpegeln des Positionserfassungssignals.
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Eine
elektrische Stromerfassungseinrichtung 44 ist zur Steuerung
der elektrischen Ströme
Iu, Iv und Iw der jeweiligen Phasen angeordnet. Die Stromerfassungseinrichtung 44 ist
in Leitungsdrähten
der Statorspulen 11 bis 13 angeordnet und wird
durch elektrische Stromsensoren 33 bis 35 als
Stromerfassungsabschnitt zur Erfassung der elektrischen Ströme Iu, Iv
und Iw der jeweiligen Phasen bereitgestellt. Die Stromsensoren 33 bis 35 senden
die erfassten elektrischen Ströme,
d.h. die Erfassungsströme
iu, iv und iw zu der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10.
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Die
Statorspulen 11 bis 13 sind als Stern geschaltet.
Dementsprechend ist, wenn die Werte des elektrischen Stroms zweier
Phasen unter den jeweiligen Phasen bestimmt sind, der Wert des elektrischen Stroms
der restlichen einen Phase ebenfalls bestimmt. Dementsprechend sind
beispielsweise die elektrischen Stromsensoren lediglich in den Statorspulen 11 und 12 angeordnet,
und die Erfassungsströme
iu und iv werden durch die Stromsensoren erfasst, wobei der Erfassungsstrom
iw des elektrischen Stroms Iw als Strom der restlichen Phase ebenfalls berechnet
werden kann.
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Ein
Batteriespannungssensor 21 als ein erster Gleichspannungserfassungsabschnitt
und Batteriespannungserfassungsabschnitt ist benachbart zu der Batterie 14 angeordnet,
um die Spannung der Batterie 14, d.h. die Batteriespannung
Vb zu erfassen. Ein Umrichterspannungssensor 22 als zweiter Gleichspannungserfassungsabschnitt
und Umrichterspannungserfassungsabschnitt sind benachbart zu dem
Kondensator 17 zur Erfassung der Spannung an der Einlassseite 40,
d.h. der Umrichterspannung Vin angeordnet. Die durch den Batteriespannungssensor 21 erfasste
Batteriespannung Vb und die durch den Umrichterspannungssensor 22 erfasste Umrichterspannung
Vin werden der Motorsteuerungsvorrichtung 10 als Gleichspannungen
zugeführt.
Da der Umrichterspannungssensor 22 benachbart zu dem Kondensator 17 angeordnet
ist, ist die Spannung des Kondensators 17, d.h. die Kondensatorspannung
durch die Umrichterspannung Vin angegeben.
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Eine
Antriebsmotordrehzahl-Berechnungsverarbeitungseinrichtung
der CPU der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 führt eine Antriebsmotordrehzahlberechnungsverarbeitung durch
und liest die Magnetpolposition θ und
berechnet die Winkelgeschwindigkeit ω des Antriebsmotors 31 auf
der Grundlage der Magnetpolposition θ. Weiterhin berechnet die Antriebsmotordrehzahl-Berechnungsverarbeitungseinrichtung
die Drehzahl des Antriebsmotors 31, d.h. die Antriebsmotordrehzahl
NM. Weiterhin führt
eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsverarbeitungseinrichtung
der CPU eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsverarbeitung durch
und berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage der
Winkelgeschwindigkeit ω und
sendet die Fahrzeuggeschwindigkeit V zu einer (nicht gezeigten)
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs des Elektroautos.
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Die
Fahrzeugsteuerungsvorrichtung arbeitet als Computer entsprechend
verschiedenen Arten von Programmen, Daten usw. und weist eine CPU sowie
eine Aufzeichnungseinrichtung wie ein RAM, ein ROM usw. auf. Ein
Befehlswerterzeugungsabschnitt der CPU der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung berechnet
ein Fahrzeuganforderungsdrehmoment auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit
V, einer durch einen (nicht gezeigten) Fahrpedalsensor erfasste
Fahrpedalöffnung
(Fahrpedalbetätigungsgrad)
und einer durch einen (nicht gezeigten) Bremssensor erfassten Bremsbetätigungsausmaßes. Der Befehlswerterzeugungsabschnitt
erzeugt dann ein Antriebsmotorsolldrehmoment TM*, das einen Sollwert
eines Antriebsmotordrehmoments TM angibt, entsprechend dem Fahrzeuganforderungsdrehmoment
und sendet das Antriebsmotorsolldrehmoment TM* zu der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10.
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In
der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 wird eine Regelung
in einem d-q-Achsenmodell durchgeführt, in dem eine d-Achse in
der Richtung (Magnetflussrichtung) eines Magnetpolpaars des Rotors
eingestellt ist und eine q-Achse
in der Richtung (der Richtung, die 90° in positiver Rotationsrichtung des
Antriebsmotors 31 in Bezug auf die d-Achse voreilt) senkrecht
zu der d-Achse eingestellt ist. Daher führt eine (nicht besonders gezeigte) Antriebsmotorsteuerungsverarbeitungseinrichtung der
CPU eine Antriebsmotorsteuerungsverarbeitung durch und liest das
Antriebsmotorsolldrehmoment TM*, die Winkelgeschwindigkeit ω und die
Umrichterspannung Vin. Die Antriebsmotorsteuerungsverarbeitungseinrichtung
bestimmt dann einen d-Achsen-Strombefehlswert id*, der den d-Achsen-Anteil eines
Strombefehlswerts "is" angibt, der durch
einen Vektor dargestellt ist, und einen q- Achsen-Strombefehlswert iq*, der eine
q-Achsen-Komponente angibt, auf der Grundlage des Antriebsmotorsolldrehmoments
TM*, der Winkelgeschwindigkeit ω und
der Umrichterspannung Vin unter Bezugnahme auf ein in der Aufzeichnungseinrichtung
aufgezeichnetes Strombefehlswertkennfeld.
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Ein
Dreiphasen-/Zweiphasenwandler 61 als erste Umwandlungsverarbeitungseinrichtung
der CPU führt
eine Dreiphasen-/Zweiphasenumwandlungsverarbeitung als erste Umwandlungsverarbeitung
durch und liest und wandelt die Erfassungsströme iu, iv, und iw sowie die
Magnetpolposition θ in
einen d-Achsen-Strom id und einen q-Achsen-Strom iq als vorbestimmte
elektrische Ströme
um.
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Der
d-Achsen-Strombefehlswert id*, der q-Achsen-Strombefehlswert iq*, der d-Achsen-Strom id
und der q-Achsen-Strom
iq werden zu einem Regelungssteuerungsabschnitt 64 als
Spannungsbefehlswert-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung
der CPU gesendet. Der Stromregelungsabschnitt 64 führt eine
Spannungsbefehlswerterzeugungsverarbeitung durch und erzeugt einen
d-Achsen-Spannungsbefehlswert vd* und einen q-Achsen-Spannungsbefehlswert
vq* als Spannungsbefehlswerte zum Antrieb des Antriebsmotors 31 wie
nachstehend beschrieben auf der Grundlage des d-Achsen-Strombefehlswerts id*, des q-Achsen-Strombefehlswerts iq*,
des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms
iq: vd* = (R + dLd/dt)id* + ω(–Lq·iq), vq*
= (R + dLq/dt)iq* + ω(Mif
+ Ld·id).
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Der
Stromregelungsabschnitt 64 sendet den d-Achsen-Spannungsbefehlswert
vd* und den q-Achsen- Spannungsbefehlswert
vq* zu einem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 als
zweite Umwandlungsverarbeitungseinrichtung und Phasenspannungsbefehlswert-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung
durch einen Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 als
Spannungsbefehlswertschalteinrichtung.
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Dabei
gibt R einem Widerstandswert jeweils der Statorspulen 11 bis 13 an
und gibt Ld eine d-Achsen-Induktivität an. Weiterhin
gibt Lq eine q-Achsen-Induktivität an und
gibt Mif eine gegenelektromotorische Spannungskonstante an.
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Darauffolgend
führt der
Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 eine Zweiphasen-/Dreiphasenumwandlungsverarbeitung
als zweite Umwandlungsverarbeitung und zweite Spannungsbefehlswerterzeugungsverarbeitung
durch und wandelt den d-Achsen-Spannungsbefehlswert vd* und den
q-Achsen-Spannungsbefehlswert
vq* in Spannungsbefehlswerte vu*, vv* und vw* der jeweiligen Phasen
als Phasenspannungsbefehlswerte auf der Grundlage des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts
vd*, des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts
vq* und der Magnetpolposition θ um.
Der Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 sendet dann die Spannungsbefehlswerte vu*,
vv* und vw* zu einem Impulsbreitenumwandlungsabschnitt 68 als
Antriebssignal-Erzeugungsverarbeitungseinrichtung.
Der Impulsbreitenumwandlungsabschnitt 68 führt eine
Antriebssignalerzeugungsverarbeitung durch und erzeugt Impulsbreitenmodulationssignale
Su, Sv und Sw der jeweiligen Phasen auf der Grundlage der Spannungsbefehlswerte
vu*, vv* und vw* der jeweiligen Phasen und der Umrichterspannung
Vin und sendet die Impulsbreitenmodulationssignale Su, Sv und Sw
zu dem Umrichter 40.
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Ein
erster Spannungsbefehlswert wird durch den d-Achsen-Spannungsbefehlswert
vd* und dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert
vq* bereitgestellt, und ein zweiter Spannungsbefehlswert wird durch die
Spannungsbefehlswerte vu*, vv* und vw* der jeweiligen Phasen bereitgestellt.
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Als
Ergebnis werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die elektrischen
Ströme
Iu, Iv und Iw der jeweiligen Phasen den Statorspulen 11 bis 13 zugeführt. Somit
kann das Elektroauto durch Antrieb des Antriebsmotors 31 gefahren
werden.
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Der
d-Achsen-Spannungsbefehlswert vd* kann ebenfalls auf der Grundlage
der Stromdifferenz Δid
zwischen dem d-Achsen-Strom
id, der dem Antriebsmotor 31 zugeführt wird und dem d-Achsen-Strombefehlswert
id* zugeführt
wird, und der q-Achsen-Spannungsbefehlswert vq* kann ebenfalls auf
der Grundlage der Stromdifferenz Δiq
zwischen dem dem Antriebsmotor 31 zugeführten q-Achsen-Strom iq und
dem q-Achsen-Strombefehlswert iq* erzeugt werden, indem ein Stromregelungsabschnitt
als Spannungsbefehlswertverarbeitungseinrichtung angeordnet wird.
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Wenn
die Fahrt des Elektroautos beendet wird und beispielsweise der Zündschalter 18 ausgeschaltet
wird, wird die Zufuhr des elektrischen Stroms aus der Batterie 14 zu
dem Umrichter 40 in Zusammenhang mit dem Ausschalten unterbrochen,
und der Antrieb des Antriebsmotors 31 wird gestoppt. Zu dieser
Zeit wird eine elektrische Ladung entsprechend der elektrostatischen
Kapazität
in dem Kondensator 17 akkumuliert. Wenn die Energieversorgung
der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 ausgeschaltet
wird, während
die elektrische Ladung in dem Kondensator 17 akkumuliert
ist, erreichen die jeweiligen Impulsbreitenmodulationssignale Su,
Sv und Sw, die den Transistoren Tr1 bis Tr6 zugeführt werden,
vorübergehend
(transient) einen nicht gesteuerten Zustand. Als Ergebnis gibt es
einen Fall, in dem die Transistoren Tr1 bis Tr6 eingeschaltet sind, wodurch
ein Kurzschlussstrom fließt.
Somit wird die Haltbarkeit der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 reduziert.
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Daher
ist ein elektrischer Entladungssteuerungsabschnitt 71 als
Entladungs-Steuerungsverarbeitungseinrichtung mit dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 durch
den Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 verbunden. Dieser
Entladungssteuerungsabschnitt 71 führt eine Entladungssteuerungsverarbeitung
durch und erzeugt einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vdg* und einen
q-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vqg* als Spannungsbefehlswerte für
die elektrische Entladung durch und sendet diese Befehlswerte zu
dem Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65.
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Beispielsweise
kann die Entladungs-Steuerungsverarbeitungseinrichtung
den d-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vdg* auf der Grundlage einer Differenz zwischen einer Sollgleichspannung
Vdc*, die einen Sollwert eines Gleichstroms angibt, und der durch
den Gleichspannungserfassungsabschnitt erfassten Gleichspannung
erzeugen.
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Daher
führt eine
(nicht besonders gezeigte) Spannungsbefehlswert-Berechnungsverarbeitungseinrichtung
für die
elektrische Entladung in dem Entladungssteuerungsabschnitt 71 eine Spannungsbefehlswertberechnungsverarbeitung
für die elektrische
Entladung durch und liest die Umrichterspannung Vin. Die Spannungsbefehlswert-Berechnungsverarbeitungseinrichtung
für die elektrische
Entladung berechnet dann die Differenz ΔVdc: ΔVdc = Vdc* – Vin,zwischen
der Umrichterspannung Vin und einer Sollgleichspannung Vdc*, um
die Umrichterspannung Vin auf eine Gleichspannung einzustellen,
die einen vorab eingestellten Sollwert angibt, d.h. auf die Sollgleichspannung
Vdc*. In diesem Fall wird die Umrichterspannung Vin in der Entladungssteuerungsverarbeitung
schließlich
derart eingestellt, dass sie gleich der Sollgleichspannung Vdc*
wird. Dementsprechend wird die Sollgleichspannung Vdc* ausreichend niedrig
eingestellt, damit die Haltbarkeit der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 nicht
reduziert wird, selbst wenn die Transistoren Tr1 bis Tr6 eingeschaltet
werden und der Kurzschlussstrom fließt.
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Darauffolgend
führt die
Spannungsbefehlswert-Berechnungsverarbeitungseinrichtung
für die elektrische
Entladung eine PI-Regelung auf der Grundlage der Differenz ΔVdc durch
und berechnet einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vdg*: Vdg* = Kp·ΔVdc + Ki·ΣΔVdc.
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Dabei
ist Kp eine Verstärkung
für eine
Proportionalberechnung, ist Ki eine Verstärkung für eine Integralberechnung und
ist ΣΔVdc ein Integralwert der
Differenz ΔVdc.
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Weiterhin
stellt die Spannungsbefehlswert-Berechnungsverarbeitungseinrichtung
für die elektrische
Entladung den q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vqg* auf Null ein, um
den q-Achsen-Strom iq auf Null einzustellen. Der q-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vqg* wird nicht notwendigerweise auf Null eingestellt, um den q-Achsen-Strom iq auf Null
einzustellen, sondern kann ebenfalls erzeugt werden durch: Vqg* = ω·Mif,auf
der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω und der gegenelektromotorischen
Spannungskonstanten Mif.
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Der
Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 ist durch Schalter
SW1 und SW2 bereitgestellt. Wenn der Zündschalter 18 eingeschaltet
ist, ist der Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 in
einen ersten Schaltzustand versetzt und verbindet den Stromregelungsabschnitt 64 mit
dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 und
trennt den Entladungssteuerungsabschnitt 71 und den Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 voneinander.
Im Gegensatz dazu ist, wenn der Zündschalter 18 ausgeschaltet
ist, der Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 in einen
zweiten Schaltzustand versetzt, und trennt den Stromregelungsabschnitt 64 und
den Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 voneinander
und verbindet den Entladungssteuerungsabschnitt 71 und
den Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67.
Dementsprechend werden, wenn der Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 in
den ersten Schaltzustand versetzt ist, der d-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vd* und der q-Achsen-Spannungsbefehlwert
Vq* zu dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 gesendet.
Im Gegensatz dazu werden, wenn der Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 in
den zweiten Schaltzustand versetzt ist, der d-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vdg* und der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vqg*
zu dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 gesendet.
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Der
Spannungsbefehlswertschaltabschnitt 65 ist in den zweiten
Schaltzustand versetzt, jedoch werden der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vdg* und
der q-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vqg* zu dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 gesendet. Jedoch
wandelt, da der q-Achsen-Spannungsbefehlswert
Vqg* Null ist, der Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 den
d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vdg*
und die Magnetpolposition θ in
die Spannungsbefehlswerte vu*, vv* und vw* der jeweiligen Phasen als
Phasenspannungsbefehlswerte für
die elektrische Entladung um und sendet die Spannungsbefehlswerte
vu*, vv* und vw* zu dem Impulsbreitenumwandlungsabschnitt 68.
Der Impulsbreitenumwandlungsabschnitt 68 erzeugt die Impulsbreitenmodulationssignale
Su, Sv und Sw der jeweiligen Phasen für die elektrische Entladung
auf der Grundlage der Spannungsbefehlswerte vu*, vv* und vw* der
jeweiligen Phasen und der Umrichterspannung Vin und sendet die Impulsbreitenmodulationssignale
Su, Sv und Sw zu dem Umrichter 40.
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Als
Ergebnis wird die d-Achsen-Spannung Vd an die Statorspulen 11 bis 13 angelegt,
und werden die elektrischen Ströme
Iu, Iv und Iw entsprechend dem d-Achsen-Strom
id zugeführt.
In diesem Fall werden keine Spannungsbefehlswerte vu*, vv* und vw*
entsprechend dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vqg* in dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 erzeugt
und werden keine Impulsbreitenmodulationssignale Su, Sv und Sw entsprechend dem
q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vqg* in dem Impulsbreitenumwandlungsabschnitt 68 erzeugt. Dementsprechend
werden keine elektrischen Ströme Iu,
Iv und Iw entsprechend dem q-Achsen-Strom den Statorspulen 11 bis 13 zugeführt.
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Energie
E proportional zu dem Quadrat der elektrischen Ströme Iu, Iv
und Iw: E = Iu2Ru + Iv2Rv + Iw2Rw,wird
in dem Antriebsmotor 31 verbraucht. Ru, Rv und Rw sind
jeweils Widerstandswerte der Statorspulen 11 bis 13.
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Weiterhin
kann die elektrische Ladung des Kondensators 17 zuverlässig entladen
werden. In diesem Fall entsprechen die elektrischen Ströme Iu, Iv
und Iw dem d-Achsen-Strom id, und keine q-Achsen-Spannung Vq wird
an die Statorspulen 11 bis 13 angelegt, und kein
q-Achsen-Strom iq für
die Drehmomenterzeugung wird zugeführt. Dementsprechend wird,
da die elektrischen Ströme
Iu, Iv und Iw entsprechend dem q-Achsen-Strom iq den Statorspulen 11 bis 13 zugeführt werden,
der Antriebsmotor 31 nicht angetrieben und wird kein Antriebsmotordrehmoment
TM erzeugt.
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Wenn
der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vqg* auf ω·Mif eingestellt ist, wird
die q-Achsen-Spannung Vq an die Statorspulen 11 bis 13 angelegt,
jedoch wird kein q-Achsen-Strom
iq zugeführt.
Dementsprechend wird in diesem Fall der Antriebsmotor 31 ebenfalls
nicht angetrieben und wird wiederum kein Antriebsmotordrehmoment
TM erzeugt.
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Somit
werden, wenn der Zündschalter 18 ausgeschaltet
ist, die aus dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vdg* und dem q- Achsen-Spannungsbefehlswert
Vqg* berechneten elektrischen Ströme Iu, Iv und Iw, die keine
Größe entsprechend dem
q-Achsen-Strom iq
aufweisen, den Statorspulen 11 bis 13 zugeführt, und
die Energie E wird in dem Antriebsmotor 31 verbraucht.
Dementsprechend kann die in dem Kondensator 17 akkumulierte
elektrische Ladung innerhalb des Antriebsmotors 31 verbraucht
werden. Somit wird keine Energiequelle der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 ausgeschaltet,
während
die elektrische Ladung in dem Kondensator 17 akkumuliert
wird. Daher fließt
kein Kurzschlussstrom zu der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10,
selbst wenn jeder der Transistoren Tr1 bis Tr6 eingeschaltet ist.
Als Ergebnis kann die Haltbarkeit der Antriebsmotorsteuerungsvorrichtung 10 verbessert
werden.
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Weiterhin
wird kein Antriebsmotordrehmoment TM auf die Antriebswelle übertragen,
da kein Antriebsmotordrehmoment TM erzeugt wird, während die
in dem Kondensator 17 akkumulierte elektrische Ladung innerhalb
des Antriebsmotors 31 verbraucht wird.
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Weiterhin
ist es in dem Zweiphasen-/Dreiphasenwandler 67 nicht notwendig,
den d-Achsen-Spannungsbefehlswert vd* auf der Grundlage des d-Achsen-Stroms
id und des d-Achsen-Strombefehlswerts
id* zu erzeugen, und den q-Achsen-Spannungsbefehlswert
vq* auf der Grundlage des q-Achsen-Stroms
iq und des q-Achsen-Strombefehlswerts iq* zu erzeugen. Daher sind
der d-Achsen-Strom id und der q-Achsen-Strom
iq nicht erforderlich. Daher kann, da keine Erfassungsströme iu, iv
und iw erforderlich sind, die elektrische Ladung des Kondensators 17 zuverlässig ohne
Verwendung der Stromsensoren 33 bis 35 entladen
werden, selbst falls eine Anormalität in den Stromsensoren 33 bis 35 erzeugt wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
begrenzt, sondern kann in verschiedenerlei Weise auf der Grundlage
der Merkmale der Erfindung ohne Verlassen des Umfangs der Erfindung
modifiziert werden.
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Wie
es vorstehend beschrieben worden ist, kann die elektrische Ladung
eines Kondensators zuverlässig
entladen werden. Daher weist eine Entladungssteuerungsvorrichtung
eine elektrisch betriebene Maschine 31, einen Umrichter 40,
einen Kondensator 17, einen Spannungsbefehlswerterzeugungsprozessor 64 zur
Erzeugung eines Spannungsbefehlswerts für den Antrieb, einen Entladungssteuerungsprozessor 67 zur
Erzeugung eines Spannungsbefehlswerts für die elektrische Entladung
und einen Antriebssignalerzeugungsprozessor 68 auf. Wenn
elektrischer Strom aus einer Gleichstromquelle zu dem Umrichter
zugeführt
wird, erzeugt der Antriebssignalerzeugungsprozessor ein Antriebssignal
auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts für den Antrieb. Wenn die Zufuhr
des elektrischen Stroms aus der Gleichstromquelle zu dem Umrichter
unterbrochen ist, erzeugt der Antriebssignalerzeugungsprozessor
das Antriebssignal auf der Grundlage des Spannungsbefehlswerts für die elektrische
Entladung und führt
das Antriebssignal dem Umrichter zu. Der Entladungssteuerungsprozessor erzeugt
den Spannungsbefehlswert für
die elektrische Entladung auf der Grundlage der Differenz zwischen
einer Sollgleichspannung und einer Gleichspannung Vin, die durch
einen Gleichspannungserfassungsabschnitt 22 erfasst wird.
Wenn die Zufuhr des elektrischen Stroms aus der Gleichstromquelle zu
dem Umrichter unterbrochen ist, wird das Antriebssignal auf der
Grundlage des Spannungsbefehlswerts für die elektrische Entladung
erzeugt und wird dem Umrichter zugeführt.