DE102012207697A1

DE102012207697A1 - Elektrisches Fahrzeugsystem

Info

Publication number: DE102012207697A1
Application number: DE102012207697A
Authority: DE
Inventors: Koji Sakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: JP2012244651A; DE102012207697B4; US20120292985A1; US9126485B2; JP5397410B2

Abstract

In einem elektrischen Fahrzeugsystem (1) sind eine erste Motorantriebsvorrichtung (5) und eine zweite Motorantriebsvorrichtung (6) parallel zu einer Gleichspannungsquelle (4) geschaltet. Ein erster Kondensator (30) ist bereitgestellt, um Schwankungen in einer Spannung zu unterdrücken, die sich zwischen der Gleichspannungsquelle und der ersten Motorantriebsvorrichtung (5) entwickelt. Ein zweiter Kondensator (31) ist bereitgestellt, um Schwankungen in einer Spannung zu unterdrücken, die sich zwischen der Gleichspannungsquelle und einer zweiten Motorantriebsvorrichtung (6) entwickelt. Ein Widerstand (33) ist in Reihe zu dem zweiten Kondensator (31) geschaltet. Die Resonanz einer Filterschaltung (7) wird somit unterdrückt, selbst wenn eine Frequenz, die in einem welligen Strom enthalten ist, der von einer Inverterschaltung (10) der ersten Motorantriebsvorrichtung (5) ausgegeben wird, eine Resonanzfrequenz der Filterschaltung (7) überlappt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Fahrzeugsystem, in dem eine erste und eine zweite Motorantriebsvorrichtung parallel zu einer Gleichspannungsquelle geschaltet sind.
Hintergrund
In einem herkömmlichen elektrischen Fahrzeugsystem treibt eine erste Motorantriebsvorrichtung einen Fahrzeugfahrmotor an und eine zweite Motorantriebsvorrichtung treibt einen Fahrzeugklimaanlagenmotor an.
In dem elektrischen Fahrzeugsystem ist ein erster Kondensator zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der ersten Motorantriebsvorrichtung geschaltet und ein zweiter Kondensator ist zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der zweiten Motorantriebsvorrichtung geschaltet, um dadurch Schwankungen in den Spannungen, die von einer Gleichspannungsquelle (Gleichstrom) an die ersten und zweiten Motorantriebsvorrichtungen geliefert werden, zu unterdrücken.
Die Ausgangsantriebsleistung des Fahrmotors ist höher als die des Klimaanlagenmotors. Die elektrische Eingangsleistung, die von der Gleichspannungsquelle an die erste Motorantriebsvorrichtung geliefert wird, ist folglich höher als die, die von der Gleichspannungsquelle an die zweite Motorantriebsvorrichtung geliefert wird. Die Kapazität des zweiten Kondensators ist folglich kleiner als die des ersten Kondensators.
Gemäß JP H02-223301A (Patentdokument 1) ist ein Widerstand parallel zu einer Spule zwischen eine Inverterschaltung und die Gleichspannungsquelle geschaltet, um die Entstehung von Resonanzen zwischen der Inverterschaltung und der Gleichspannungsquelle zu unterdrücken.
Gemäß JP H10-311646A (Patentdokument 2) sind mehrere Spulen parallel zwischen einer Inverterschaltung und einer Gleichspannungsquelle bereitgestellt, und eine der Spulen wird von einem Umschalter selektiv zwischen die Inverterschaltung und die Gleichspannungsquelle geschaltet, um einen harmonischen Strom zu unterdrücken, der zwischen der Inverterschaltung und der Gleichspannungsquelle fließt.
Wenn die Kapazität des zweiten Kondensators gemäß dem elektrischen Fahrzeugsystem kleiner als die des vorstehend beschriebenen ersten Kondensators ist, fließt ein welliger Strom von der ersten Motorantriebsvorrichtung zu der zweiten Kondensatorseite, wenn die erste Motorantriebsvorrichtung den Fahrmotor antreibt. Die Spannung zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen der zweiten Motorantriebsvorrichtung variiert ansprechend darauf.
Es ist möglich, eine Spule zwischen die Gleichspannungsquelle und die zweite Motorantriebsvorrichtung zu schalten, um das Fließen des welligen Stroms von der ersten Motorantriebsvorrichtung zu der zweiten Kondensatorseite zu unterdrücken. Selbst in diesem Fall kann der wellige Strom nicht vollständig unterdrückt werden und fließt daher von der ersten Motorantriebsvorrichtung durch die Spule zu dem zweiten Kondensator.
Die ersten und zweiten Kondensatoren bilden zusammen mit der Spule eine π-Filterschaltung mit einer spezifischen Resonanzfrequenz. In dem Fall, dass die Schaltfrequenz, bei der die erste Motorantriebsvorrichtung den Fahrmotor antreibt, und die Resonanzfrequenz der π-Filterschaltung überlappen, löst der wellige Strom eine Resonanz in der π-Filterschaltung aus. Als ein Ergebnis fließt aufgrund der Resonanz in der π-Filterschaltung ein hoher Strom zu den ersten und zweiten Kondensatoren und beeinflusst die Kondensatoren in nachteiliger Weise.
Es ist auch möglich, einen Widerstand parallel zu einer Spule zwischen die Gleichspannungsquelle und die zweite Motorantriebsvorrichtung zu schalten, wie in dem Patentdokument 1 offenbart. Der Widerstand bewirkt jedoch Verluste in der von der Gleichspannungsquelle an die zweite Motorantriebsvorrichtung gelieferten Leistung.
Es ist auch möglich, einen Überlapp der Resonanzfrequenz der π-Filterschaltung und der Schaltfrequenz zu vermeiden, indem man eine der mehreren Spulen, die parallel zwischen die zweite Motorantriebsvorrichtung und die Gleichspannungsquelle geschaltet sind, durch den Umschalter selektiv verbindet. Das Hinzufügen der Spulen und des Umschalters bewirkt jedoch eine Größenzunahme.
Zusammenfassung
Es ist daher eine Aufgabe, eine Resonanz zu unterdrücken, während die Größenzunahme und der Leistungsverlust in einem elektrischen Fahrzeugsystem, in dem eine erste und eine zweite Motorantriebsvorrichtung parallel zu einer Gleichspannungsquelle geschaltet sind, ebenfalls unterdrückt werden, wobei ein erster Kondensator zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der ersten Motorantriebsvorrichtung geschaltet ist und ein zweiter Kondensator zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der zweiten Motorantriebsvorrichtung geschaltet ist.
Ein elektrisches Fahrzeugsystem umfasst einen ersten Motor, eine erste Motorantriebsvorrichtung zum Antreiben des ersten Motors, einen zweiten Motor, eine zweite Motorantriebsvorrichtung zum Antrieben des zweiten Motors und eine Gleichspannungsquelle, mit der die erste Motorantriebsvorrichtung und die zweite Motorantriebsvorrichtung parallel geschaltet sind. Die Gleichspannungsquelle liefert durch die erste Motorantriebsvorrichtung eine höhere elektrische Leistung an den ersten Motor als an den zweiten Motor.
In dem elektrischen Fahrzeugsystem ist ein erster Kondensator zwischen der Gleichspannungsquelle und der ersten Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt und zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der ersten Motorantriebsvorrichtung geschaltet. Ein zweiter Kondensator ist zwischen der Gleichspannungsquelle und der zweite Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt und zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der zweiten Motorantriebsvorrichtung geschaltet. Der zweite Kondensator hat eine kleinere Kapazität als der erste Kondensator. Eine Spule ist zwischen der Gleichspannungsquelle und dem zweiten Kondensator bereitgestellt, um mit dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator eine Filterschaltung zu bilden. Ein Widerstand ist bereitgestellt, um einen Strom zu begrenzen, der zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des zweiten Kondensators fließt, um dadurch eine Resonanz der Filterschaltung zu unterdrücken, die durch den welligen Strom ausgelöst wird, wenn eine Frequenz des von der ersten Motorantriebsvorrichtung ausgegeben welligen Stroms eine Resonanzfrequenz der Filterschaltung überlappt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die. begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher wobei:
1 ein Blockdiagramm eines elektrischen Fahrzeugsystems gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
2 ein Schaltbild eines Teils des in 1 gezeigten elektrischen Fahrzeugsystems ist;
3 ein Diagramm ist, das eine Übertragungskennlinie in einem Fall zeigt, in dem die erste Ausführungsform mit keinem Widerstand versehen ist;
4 ein Diagramm ist, das eine Übertragungskennlinie in einem Fall zeigt, in dem die erste Ausführungsform mit einem Widerstand versehen ist;
5 ein Schaltbild eines Teils einer Filterschaltung eines elektrischen Fahrzeugsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform ist;
6 ein Diagramm ist, das eine Übertragungskennlinie der zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ein Schaltbild eines Teils einer Filterschaltung eines elektrischen Fahrzeugsystems gemäß einer dritten Ausführungsform ist;
8 ein Diagramm ist, das eine Übertragungskennlinie der dritten Ausführungsform zeigt;
9 ein Schaltbild eines Teils einer Filterschaltung eines elektrischen Fahrzeugsystems gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
10 ein Zeitdiagramm ist, das eine Zwischenanschlussspannung, eine Trägerwelle und ähnliches der vierten Ausführungsform zeigt; und
11 ein Blockdiagramm eines elektrischen Fahrzeugsystems gemäß einer fünften Ausführungsform ist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
Ein elektrisches Fahrzeugsystem wird unter Bezug auf seine in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschrieben. In jeder Ausführungsform sind die gleichen oder äquivalente Teile der Kürze halber mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
(Erste Ausführungsform)
Bezug nehmend auf 1 ist ein elektrisches Fahrzeugsystem 1 bereitgestellt, um Dreiphasen-Wechselstrommotoren 2 und 3 durch eine Ausgangsspannung einer Gleichspannungsquelle 4 anzutreiben.
Der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 ist ein erster Motor M1, der für das Fahren des Fahrzeugs verwendet wird. Der Dreiphasen-Wechselstrommotor 3 ist ein zweiter Motor M2, der zum Antreiben eines Kompressors verwendet wird, der ein Kältemittel in der Klimaanlagenvorrichtung komprimiert. Jeder der Dreiphasen-Wechselstrommotoren 2 und 3 kann zum Beispiel ein synchroner Wechselstrommotor sein. Eine (nicht gezeigte) Statorspule jedes der Dreiphasen-Wechselstrommotoren 2 und 3 kann zum Beispiel aus einer U-Phasenspule, einer V-Phasenspule und einer W-Phasenspule ausgebildet sind, die sterngeschaltet sind.
Die Antriebsleistungsausgabe des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 ist höher als die des Dreiphasen-Wechselstrommotors 3. Die Eingangsleistung, die von der Gleichspannungsquelle 4 an den Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 geliefert wird, ist daher größer als die, die von der Gleichspannungsquelle 4 an den Dreiphasen-Wechselstrommotor 3 geliefert wird. Insbesondere ist die elektrische Eingangsleistung des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 um mehr als eine Stelle (das heißt mehr als zehnmal) höher als die des Dreiphasen-Wechselstrommotors 3.
Das elektrische Fahrzeugsystem 1 umfasst ferner Motorantriebsvorrichtungen 5 und 6 und eine Filterschaltung 7. Die Motorantriebsvorrichtung 5 ist eine erste Motorantriebsvorrichtung, die eine Inverterschaltung zum Ausgeben eines Dreiphasen-Wechselstroms an die Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 der Gleichspannungsquelle 4 bildet.
Die Motorantriebsvorrichtung 5 ist eine herkömmliche Schaltung, die, wie in einem Schaltbild von 2 gezeigt, aus Transistoren SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6 und Dioden D1, D2, D3, D4, D5, D6 ausgebildet ist.
Die Transistoren SW1, SW2, SW3 sind mit einem positiven Bus 11 verbunden. Der positive Bus 11 ist mit der positiven Elektrode der Gleichspannungsquelle 4 verbunden. Die Transistoren SW4, SW5, SW6 sind mit einem negativen Bus 12 verbunden. Der negative Bus 12 ist mit der negativen Elektrode der Gelichspannungsquelle 4 verbunden.
Ein gemeinsamer Verbindungsanschluss T1 zwischen den Transistoren SW1 und SW4 ist mit der U-Phasenspule der Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungsanschluss T2 zwischen den Transistoren SW2 und SW5 ist mit der V-Phasenspule der Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungsanschluss T3 zwischen den Transistoren SW3 und SW6 ist mit der W-Phasenspule der Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 verbunden.
Eine in 1 gezeigte Steuerschaltung 40 ist konfiguriert, um die Schaltarbeitsgänge der Transistoren SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6 ansprechend auf Befehle von einem (nicht gezeigten) elektronischen Steuergerät zu steuern.
Die Motorantriebsvorrichtung 5 und die Motorantriebsvorrichtung 6 sind parallel zu der Gleichspannungsquelle 4 geschaltet.
Die Motorantriebsvorrichtung 6 ist eine zweite Motorantriebsvorrichtung, die eine Inverterschaltung zum Ausgeben eines Dreiphasen-Wechselstroms an die Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 3 von der Gleichspannungsquelle 4 ist. Die Motorantriebsvorrichtung 6 hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Motorantriebsvorrichtung 5, und folglich wird die Beschreibung davon weggelassen.
Eine Steuerschaltung 50 ist konfiguriert, um Schaltarbeitsgänge der sechs Transistoren der Motorantriebsvorrichtung 6 ansprechend auf Befehle von dem (nicht gezeigten) elektronischen Steuergerät zu steuern.
Die Filterschaltung 7 ist eine π-Filterschaltung und ist aus einem ersten Kondensator 30, einem zweiten Kondensator 31, einer Spule 32 und einem Widerstand (Widerstandselement) 33 ausgebildet. Der Kondensator 30 ist zwischen dem Spannungseingangsanschluss der positiven Seite und dem Spannungseingangsanschluss der negativen Seite der Motorantriebsvorrichtung 5 bereitgestellt. Der Kondensator 30 ist bereitgestellt, um Schwankungen einer Spannung zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen der Motorantriebsvorrichtung 5 zu unterdrücken.
Der Kondensator 31 ist zwischen dem Spannungseingangsanschluss der positiven Seite und dem Spannungseingangsanschluss der negativen Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 bereitgestellt. Der Kondensator 31 ist bereitgestellt, um Spannungsschwankungen zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen der Motorantriebsvorrichtung 6 zu unterdrücken. Die Kapazität des Kondensators 31 ist kleiner als die des Kondensators 30.
Die Spule 32 ist zwischen der positiven Elektrode de Kondensators 30 und der positiven Elektrode des Kondensators 31 bereitgestellt, so dass das Fließen eines welligen Stroms von der Seite der Motorantriebsvorrichtung 5 zu der Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 unterdrückt wird.
Der Widerstand 33 ist in Reihe mit dem Kondensator 31 zwischen den Eingangsanschluss der positiven Seite und den Eingangsanschluss der negativen Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 geschaltet. Der Widerstand 33 ist bereitgestellt, um, wie später beschrieben, das Fließen eines Resonanzstroms in der Filterschaltung 7 zu unterdrücken.
Die Gleichspannungsquelle 4 ist eine Speicherbatterie. Die Gleichspannungsquelle 4 kann alternativ eine Leistungsumwandlungsvorrichtung sein, die eine Gleichspannung ausgibt, indem sie Wechselspannung einer kommerziellen Wechselspannungsquelle in Gleichspannung umwandelt.
Der Betrieb des elektrischen Fahrzeugsystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird als nächstes beschrieben.
Die Steuerschaltung 40 bestimmt Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte entsprechend Befehlen von dem elektronischen Steuergerät und, vergleicht die Dreiphasen-Spannungsbefehlswellen mit einer Trägerwelle, um dadurch die Transistoren SW1 bis SW6 in der Inverterschaltung 11 zu steuern.
Die Trägerwelle in der ersten Ausführungsform ist eine Dreieckswelle, deren Spannung regelmäßig von einem Referenzpotential variiert, so dass sie positive und negativ ist. Die Frequenz der Trägerwelle ist gemäß einem Befehl von dem elektronischen Steuergerät variabel.
Wenn die Transistoren SW1 bis SW6 in der Motorantriebsvorrichtung 5 von der Steuerschaltung 40 gesteuert werden, werden die Dreiphasenströme von den gemeinsamen Verbindungsanschlüssen T1 bis T3 basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 4 an die Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 ausgegeben. Die Statorspule erzeugt ansprechend darauf ein rotierendes Magnetfeld. Ein Rotor rotiert somit synchron mit dem rotierenden Magnetfeld.
Ähnlich der Steuerschaltung 40 steuert die Steuerschaltung 50 die Transistoren in der Motorantriebsvorrichtung 6 basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs der Dreiphasen-Spannungsbefehlswelle mit der Trägerwelle, der ansprechend auf den Befehl von dem elektronischen Steuergerät vorgenommen wird.
Wenn die Transistoren in der Motorantriebsvorrichtung 6 von der Steuerschaltung 50 gesteuert werden, werden die Dreiphasenströme von der Motorantriebsvorrichtung 6 basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 4 an die Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 3 ausgegeben. Die Statorspule erzeugt ansprechend darauf ein rotierendes Magnetfeld. Ein Rotor rotiert folglich synchron mit dem rotierenden Magnetfeld.
Wenn die Steuerschaltung 40 die Transistoren SW1 bis SW6 der Motorantriebsvorrichtung 5 steuert, fließt ein welliger Strom durch die Seite des Kondensators 30 der Motorantriebsvorrichtung 5. Der wellige Strom hat eine Frequenz der Trägerwelle, die in der Steuerschaltung 40 verwendet wird.
Da der Kondensator 31 eine kleinere Kapazität als der Kondensator 30 hat, fließt der von der Motorantriebsvorrichtung 6 ausgegebene wellige Strom durch die Spule 32 zu der Seite des Kondensators 31.
Falls angenommen wird, dass die Filterschaltung 7 keinen Widerstand 33 hat, löst der wellige Strom eine Resonanz in der Filterschaltung 7 aus, wenn die Frequenz des von der Motorantriebsvorrichtung 6 ausgegebenen welligen Stroms gleich der Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 ist. Das heißt, in der aus dem Kondensator 30, der Spule 32 und dem Kondensator 31 gebildeten Filterschaltung 7 fließt ein hoher Resonanzstrom.
Da die Filterschaltung 7 gemäß der ersten Ausführungsform den Widerstand 33 hat, wird das Fließen eines Resonanzstroms in der Filterschaltung 7 durch den Widerstand 33 unterdrückt. Die Resonanz in der Filterschaltung 7 wird somit unterdrückt. Das heißt, eine Frequenzkennlinie wird durch Hinzufügen des Widerstands 33 in der Filterschaltung 7 verschlechtert.
In 3 und 4 sind Kennlinien Ga und Gb in Diagrammen gezeigt, wobei die Abszissenachse jeweils eine Frequenz angibt und die Ordinatenachse eine Übertragungskennlinie angibt. Es wird hier angenommen, dass die Übertragungskennlinie als laus/lein definiert ist, wobei laus einen zu dem Kondensator 31 fließenden Strom angibt und lein einen von der Motorantriebsvorrichtung 5 zu der Seite der Filterschaltung 7 fließenden Strom angibt.
Wenn der Widerstand 33 nicht in der Filterschaltung 7 bereitgestellt ist, ändert sich die Kennlinie Ga wie in 3 gezeigt. Wenn der Widerstand 33 in der Filterschaltung 7 bereitgestellt ist, ändert sich die Kennlinie Gb, wie in 4 gezeigt. Die Kennlinie Ga hat eine scharfe Spitzenform bei der Resonanzfrequenz Fr der Filterschaltung 7. Die Kennlinie Ga zeigt somit eine auffallende Resonanz an. Die Kennlinie Gb hat keine scharfe Spitze, sondern hat nur eine sanfte konkave Form bei der Resonanzfrequenz Fr der Filterschaltung 7. Folglich unterdrückt der Widerstand 33 die auffallende Resonanz der Filterschaltung 7. Es ist somit klar, dass die Erzeugung der Resonanz in der Filterschaltung 7 unterdrückt wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Widerstand 33, wie vorstehend beschrieben, in Reihe mit dem Kondensator 31 in der Filterschaltung 7 zwischen die zwei Spannungseingangsanschlüsse der Motorantriebsvorrichtung 6 geschaltet. Es ist somit möglich, die Erzeugung der auffallenden Resonanz in der Filterschaltung 7 zu unterdrücken, auch wenn die Frequenz der in der Motorantriebsvorrichtung 6 verwendeten Trägerwelle die Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 überlappt und die in dem von der Motorantriebsvorrichtung 6 ausgegebenen welligen Strom enthaltene Frequenz die Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 überlappt.
Wenn die Resonanz in der Filterschaltung 7 erzeugt wird, fließt ein hoher Strom zu dem Kondensator 31. Es ist somit wahrscheinlich, dass der Kondensator 31 beschädigt wird. Aus diesem Grund kann die Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 bei der Steuerung der Inverterschaltung 11 nicht als die Frequenz der Trägerwelle verwendet werden.
Da gemäß der ersten Ausführungsform die Erzeugung der Resonanz in der Filterschaltung 7 unterdrückt wird, wird der Kondensator 31 vor einer Beschädigung geschützt. Außerdem kann die Frequenz der Trägerwelle, die für die Steuerung der Motorantriebsvorrichtung 6 verwendet wird, auf eine Frequenz festgelegt werden, die die Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 überlappt. Die in der Motorantriebsvorrichtung 5 verwendete Frequenz kann mit weniger Einschränkung festgelegt werden.
Falls die Filterschaltung 7 in der ersten Ausführungsform ohne die Spule 32 aufgebaut wird, wirkt eine Verdrahtung, die die Filterschaltung 7 bildet, als eine Spule. Selbst wenn die Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 mit der in der Motorantriebsvorrichtung 6 verwendeten Frequenz zusammenfällt, kann der Widerstand 33 aufgrund einer Variation in der Länge des Kabelstrangs die Erzeugung der auffallenden Resonanz in der Filterschaltung 7 unterdrücken.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform wird der zweite Kondensator 31 als ein Beispiel verwendet, um Schwankungen in der Spannung zwischen dem Spannungseingangsanschluss der positiven Seite und dem Spannungseingangsanschluss der negativen Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 zu unterdrücken. Alternativ werden in einer in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform zwei Kondensatoren 31a und 31b verwendet, um Schwankungen in der Spannung zwischen den Spannungseingangsanschlüssen der Motorantriebsvorrichtung 6 zu unterdrücken.
Die Kondensatoren 31a und 31b ersetzen einen in 1 gezeigten Teil A (Kondensator 31 und Widerstand 33). Das heißt, in der zweiten Ausführungsform werden die Kondensatoren 31a und 31b anstelle des in 1 gezeigten Kondensators 31 verwendet. Die Kondensatoren 31a und 31b sind in einer parallelen Beziehung zwischen die zwei Spannungseingangsanschlüsse der Motorantriebsvorrichtung 6 geschaltet.
Der Kondensator 31a kann zum Beispiel ein Folienkondensator sein. Der Kondensator 31b kann ein Aluminiumelektrolytkondensator sein.
Die Kondensatorkennlinie ändert sich im Allgemeinen mit der Temperatur. Der Aluminiumelektrolytkondensator ist nicht für niedrige Temperaturen geeignet. Sein ESR (äquivalenter Reihenwiderstand) nimmt unter niedrigen Temperaturen zu und bewirkt eine Verschlechterung einer Frequenzkennlinie ebenso wie der Spannungsschwankung. Wenn die Temperatur des Folienkondensators steigt, bewirkt das eine Abnahme des Isolationswiderstands, Änderungen in der statischen Kapazität und eine Änderung in der dielektrischen Verlusttangente.
In der zweiten Ausführungsform wird der durch die Temperatur bewirkte Einfluss durch vorteilhaftes Verwenden der Kondensatorkennlinie jedes Kondensators verringert.
Insbesondere unterscheiden sich die Innenwiderstände um eine Stelle (mehr als das Zehnfache) zwischen dem Aluminiumelektrolytkondensator und dem Folienkondensator. Der Innenwiderstand des Aluminiumelektrolytkondensators ist weit größer als der des Folienkondensators. Es ist notwendig, die Frequenzkennlinie der Seite des Kondensators 31a der Filterschaltung 7 zu schwächen, indem eine Widerstandskomponente hinzugefügt wird; der Widerstand 33 wird zusätzlich auf der Seite des Kondensators (Folienkondensator) 31a bereitgestellt.
Das heißt, der Kondensator 31a und der Widerstand 33 sind in Reihe zwischen die zwei Spannungseingangsanschlüsse der Motorantriebsvorrichtung 6, das heißt parallel zu dem Kondensator 31b, geschaltet.
Hier wird eine Summe (R1 + R2) eines Widerstands R1 des Innenwiderstands des Kondensators 31a und eines Widerstands R2 des Widerstands 33 gleich einem Widerstand R3 des Innenwiderstands des Kondensators 31b unter Normaltemperatur gesetzt. Folglich wird die Frequenzkennlinie einer Schaltung, die aus dem Kondensator 31a und dem Widerstand 33 gebildet wird, im Allgemeinen die gleiche wie die Frequenzkennlinie des Kondensators 31b. Eine gute Frequenzkennlinie wird bereitgestellt, wenn die Kapazität des Kondensators 31a, der der Folienkondensator ist, auf eine Kapazität festgelegt wird, die in erster Linie bei niedrigen Temperaturen erforderlich ist.
Eine Kennlinie Gb der zweiten Ausführungsform ist in einem Diagramm von 6 gezeigt, in dem die Abszissenachse eine Frequenz angibt und die Ordinatenachse eine Übertragungskennlinie laus/lein angibt.
Wie aus der in 6 gezeigten Kennlinie Gb zu erkennen, wird die auffallende Resonanzkennlinie im Vergleich zu der in 3 gezeigten Kennlinie Ga, bei welcher der Widerstand 33 nicht bereitgestellt ist, unterdrückt. Die Kennlinie Gb in 6 hat eine geringfügige Spitze bei der Resonanzfrequenz Fr. Jedoch kann diese Spitze durch die Einstellung der Kapazität des Kondensators 31a unterdrückt werden.
In der zweiten Ausführungsform wird als ein Beispiel der Folienkondensator als der Kondensator 31a verwendet. Der Kondensator 31a kann ein anderer Kondensator, wie etwa ein Keramikkondensator sein, sofern der Kondensator einen kleineren Innenwiderstand als der Kondensator 31b hat. Außerdem ist der Kondensator 31b nicht auf den Aluminiumelektrolytkondensator beschränkt, sondern kann ein anderer Kondensator sein, sofern er einen höheren Innenwiderstand als der Kondensator 31a hat.
(Dritte Ausführungsform)
In der Filterschaltung 7 gemäß einer dritten Ausführungsform ist, wie in 7 gezeigt, die eine Anordnung des Widerstands 33, der Diode Da und des Kondensators 31a zeigt, welche den in 1 gezeigten Teil A ersetzen, eine Diode Da zusätzlich parallel zu dem Widerstand 33 geschaltet.
Der Widerstand 33 und die Diode Da sind parallel zwischen die positive Elektrode des Kondensators 31 und die positive Elektrode der Gleichspannungsquelle 4 geschaltet.
Die Diode Da umgeht den Widerstand 33. Sie liefert den Strom von der Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 an den Kondensator 31, um elektrische Ladung in dem Kondensator 31 zu speichern, wenn jeder Transistor, der die Motorantriebsvorrichtung 6 bildet, schaltgesteuert wird, um ein- und ausgeschaltet zu werden.
Falls die Frequenzkennlinie verschlechtert ist, indem einfach wie in der ersten Ausführungsform der Widerstand 33 hinzugefügt wird, bewirkt der Widerstand 33 einen Leistungsverlust darin und eine Verschlechterung der Leistung.
Folglich wird in der dritten Ausführungsform der Strom durch die Diode Da an den Kondensator 31 geliefert, ohne durch den Widerstand 33 zu gehen, um dadurch elektrische Ladung in dem Kondensator 31 zu speichern. Folglich wird der Leistungsverlust in dem Widerstand 33 unterdrückt. Die Übertragungskennlinie in der dritten Ausführungsform wird durch die Kennlinie Gb in 8 angegeben. Die Kennlinie Gb ist im Allgemeinen ähnlich der in 4 gezeigten.
(Vierte Ausführungsform)
In einem Beispiel wird als eine vierte Ausführungsform in einem Fall, in dem die Filterschaltung 7 aus dem Kondensator 31 und Widerstand 33, die wie in der ersten Ausführungsform miteinander in Reihe geschaltet sind, gebildet wird, eine Spannung zwischen dem Spannungseingangsanschluss der positiven Seite und der Spannungseingangsanschluss der negativen Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 erfasst.
Wenn der Widerstand 33 in der Filterschaltung 7, wie in der ersten Ausführungsform beispielhaft gezeigt, in Reihe mit dem Kondensator 31 geschaltet ist, fließt ein Strom zu dem Widerstand 33, wenn zum Beispiel die Leistung von der Motorantriebsvorrichtung 6 auf die Seite des Kondensators 31 übertragen wird. Die Spannung zwischen dem Spannungseingangsanschluss der positiven Seite und dem Spannungseingangsanschluss der negativen Seite der Motorantriebsvorrichtung 6 variiert ansprechend darauf.
Aus diesem Grund ist, wie in 9 gezeigt, ein Spannungssensor 22 bereitgestellt, um die Spannung zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen der Motorantriebsvorrichtung 6 zu erfassen. Die Steuerschaltung 50 bekommt die von dem Spannungssensor 22 erfasste Spannung mit zu einer Zeit, zu der die Spannung zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen (Zwischenanschlussspannung) der Motorantriebsvorrichtung 6 wenig variiert. Das in 9 gezeigte elektrische Fahrzeugsystem 1 hat in Bezug auf den sonstigen Aufbau, der in 9 nicht gezeigt ist, den gleichen Aufbau wie den in 1 gezeigten.
Die Beziehungen zwischen der Zwischenanschlussspannung und dem Betriebszeitablauf jedes Transistors in der Motorantriebsvorrichtung 6 wird unter Bezug auf (a) bis (h) in 10 beschrieben.
In 10 zeigt (a) die Zwischenanschlussspannung, (b) zeigt die Trägerwelle K, eine U-Phasenspannungsbefehlswelle Ua, eine V-Phasenspannungsbefehlswelle Va und eine W-Phasenspannungsbefehlswelle Wa. Obwohl die in (b) gezeigten Spannungsbefehlswellen Ua, Va und Wa sinusförmige Wellen sind, sind die Wellen als Spannungen aufgrund des Maßstabs der Zeitachse (Abszissenachse) mit festem Pegel gezeigt. In 10 zeigen (c) bis (h) Ein-Aus-Zeitabläufe der Transistoren der Motorantriebsvorrichtung 6.
Insbesondere entsprechen 10(c) bis (h) jeweils Schaltarbeitsgängen eines U-Phasenzweigs der hohen Seite (U-SW1), eines U-Phasenzweigs der niedrigen Seite (U-SW4), eines V-Phasenzweigs der hohen Seite (U-SW2), eines V-Phasenzweigs der niedrigen Seite (U-SW5), eines W-Phasenzweigs der hohen Seite (U-SW3) und eines W-Phasenzweigs der niedrigen Seite (U-SW6).
Der U-Phasenzweig der hohen Seite ist ein Transistor (SW1), der ein Transistor der zwei Transistoren ist, die der U-Phase und der positiven Busseite entsprechen. Der U-Phasenzweig der niedrigen Seite ist ein Transistor (SW4), der der andere Transistor der zwei Transistoren ist, die der U-Phase und der negativen Busseite entsprechen. Der V-Phasenzweig der hohen Seite ist ein Transistor (SW2), der ein Transistor der zwei Transistoren ist, die der V-Phase und der positiven Busseite entsprechen. Der V-Phasenzweig der niedrigen Seite ist ein Transistor (SW5), der der andere Transistor der zwei Transistoren ist, die der U-Phase und der negativen Busseite entsprechen. Der W-Phasenzweig der hohen Seite ist ein Transistor (SW3), der ein Transistor der zwei Transistoren ist, die der W-Phase und der positiven Busseite entsprechen. Der W-Phasenzweig der niedrigen Seite ist ein Transistor (SW6), der der andere Transistor der zwei Transistoren ist, die der W-Phase und der negativen Busseite entsprechen.
Wie aus (a) und (c) bis (h) in 10 zu erkennen, kann die Zwischenanschlussspannung zwischen einem Fall, in dem der Transistor des Hochseitenzweigs einschaltet und der Transistor des Niederseitenzweigs ausschaltet, und einem Fall, in dem der Transistor des Hochseitenzweigs ausschaltet und der Transistor des Niederseitenzweigs einschaltet, variieren. Dies liegt daran, dass ein Strom zwischen dem Kondensator 31 und der Motorantriebsvorrichtung 6 fließt.
Die Steuerschaltung 50 erfasst folglich die Zwischenanschlussspannung durch den Spannungssensor 22 zu Zeiten, die anders als die Zeit sind, zu der die Zwischenanschlussspannung sich ändert, unter den Ein-Aus-Zeiten jedes Transistors der Motorantriebsvorrichtung 6, wenn der Schaltbetrieb jedes Transistors der Motorantriebsvorrichtung 6 gesteuert wird. Die Steuerschaltung 50 ist aufgebaut, um zu prüfen, ob die Erfassungsspannung des Spannungssensors 22 unnormal ist, und die Schaltsteuerung für jeden Transistor der Motorantriebsvorrichtung 6 zu beenden, wenn die erfasste Spannung des Spannungssensors 22 als unnormal bestimmt wird.
Gemäß der vierten Ausführungsform führt die Steuerschaltung 50 wiederholt die Spannungserfassung durch den Spannungssensor 22 zu der Zeit durch, bei der die Zwischenanschlussspannung sich bei der Schaltsteuerung jedes Transistors der Motorantriebsvorrichtung 6 nicht so sehr ändert. Folglich kann die Spannung zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen der Motorantriebsvorrichtung 6 genau erfasst werden.
(Fünfte Ausführungsform)
In den ersten bis vierten Ausführungsformen wird angenommen, dass die Motorantriebsvorrichtungen 5 und 6 aus den Inverterschaltungen gebildet sind, welche die Dreiphasen-Wechselströme von der Gleichspannungsquelle 4 an die Dreiphasen-Wechselstrommotoren 2 und 3 ausgeben. Alternativ kann, wie in 11 gezeigt, die Motorantriebsvorrichtung 5 aus einer Inverterschaltung 10 und einer Verstärkungsschaltung 15 ausgebildet sein, und die Motorantriebsvorrichtung 6 kann aus einer Inverterschaltung 20 und einer Verstärkungsschaltung 25 aufgebaut sein.
Die Verstärkerschaltung 15 ist eine herkömmliche Schaltung, die aus einer Spule, einem Transistor und ähnlichem aufgebaut ist. Wenn der Transistor schaltgesteuert wird, speichert die Spule basierend auf der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 4 Energie. Basierend auf der gespeicherten Energie wird eine höhere Spannung als die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 4 ausgegeben. Die Inverterschaltung 10 gibt den Dreiphasen-Wechselstrom basierend auf der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 15 an die Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 aus.
Die Verstärkerschaltung 25 ist wie auch die Verstärkerschaltung 15 auch eine herkömmliche Schaltung, die aus einer Spule, einem Transistor und ähnlichem ausgebildet ist. Wenn der Transistor schaltgesteuert wird, wird eine höhere Spannung als die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 4 ausgegeben. Die Inverterschaltung 20 gibt basierend auf der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 25 den Dreiphasen-Wechselstrom an die Statorspule des Dreiphasen-Wechselstrommotors 3 aus.
In der fünften Ausführungsform wird ein welliger Strom erzeugt, wenn der Transistor der Verstärkerschaltung 15 schaltgesteuert wird. Der wellige Strom umfasst eine Frequenz der Schaltsteuerung und fließt von der Motorantriebsvorrichtung 6 zu der Seite des Kondensators 30.
Wenn die Filterschaltung 7 nicht mit dem Widerstand 33 versehen ist, löst der wellige Strom die Resonanz der Filterschaltung 7 aus, wenn die Frequenz des von der Motorantriebsvorrichtung 6 ausgegebenen welligen Stroms mit der Resonanzfrequenz der Filterschaltung 7 zusammenfällt.
In der fünften Ausführungsform wird eine auffallende Resonanz der Filterschaltung 7 jedoch durch den in der Filterschaltung 7 bereitgestellten Widerstand 33 in ähnlicher Weise wie in der ersten Ausführungsform unterdrückt.
(Andere Ausführungsformen)
In der ersten Ausführungsform ist der Widerstand 33 extern mit dem Kondensator 31 verbunden. Dieser außerhalb des Kondensators 31 bereitgestellte Widerstand 33 kann weggelassen werden. Stattdessen kann der Kondensator 31 modifiziert werden, indem sein Komponentenmaterial geändert wird, so dass es eine Widerstandskomponente hat, die als ein Widerstandselement wirkt.
Alternativ kann ein Widerstand in dem Kondensator 31 integriert sein. Ferner kann der Kondensator 31 modifiziert werden, so dass er für einen erhöhten Innenwiderstand weniger effektive Stromflussfläche hat.
In der zweiten Ausführungsform ist der Widerstand 33 extern mit dem Kondensator 31a verbunden. Der außerhalb des Kondensators 31 bereitgestellte Widerstand 33 kann weggelassen werden. Stattdessen kann der Kondensator 31 modifiziert werden, indem sein inneres Komponentenmaterial geändert wird, so dass er eine Widerstandskomponente hat, die als ein Widerstandselement wirkt.
In der vierten Ausführungsform ist die Steuerschaltung 50 beispielhaft konfiguriert, um die Spannung durch den Spannungssensor 22 zu der Zeit zu erfassen, wenn die Zwischenanschlussspannung sich nicht ändert, und basierend auf der erfassten Spannung zu prüfen, ob die Spannung zwischen den Spannungseingangsanschlüssen unnormal ist. Es ist auch möglich, die Zwischenanschlussspannung eine Anzahl von Malen abzutasten und basierend auf einem Mittelwert der Anzahl abgetasteter Spannungen zu prüfen, ob die Spannung zwischen den Spannungseingangsanschlüssen unnormal ist. Es ist ferner möglich, die Zwischenanschlussspannung zu überwachen und zu prüfen, ob sie steigt. Wenn bestimmt wird, dass die Spannung steigt, kann eine derartige Spannung beim Prüfen, ob die Spannung unnormal ist, ignoriert werden.
In den ersten bis fünften Ausführungsformen wird der Dreiphasen-Wechselstrommotor beispielhaft als die ersten und zweiten Motoren M1 und M2 verwendet. Alternativ können Gleichstrommotoren oder synchrone N-Phasen-Wechselstrommotoren (N ≥ 4) verwendet werden. Ferner können die ersten, und zweiten Motoren Induktionsmotoren sein.
In den zweiten und vierten Ausführungsformen kann die in 7 gezeigte Diode Da bereitgestellt werden. In den zweiten und dritten Ausführungsformen können der Spannungssensor 22 und die Steuerschaltung 50, die in 9 gezeigt sind, bereitgestellt werden. Das heißt, die Steuerschaltung 50 wiederholt Spannungserfassungen durch den Spannungssensor 22 zu anderen Zeiten als der Zeit, zu der die Zwischenanschlussspannung sich ändert, unter den Ein-Aus-Zeiten jedes Transistors der Motorantriebsvorrichtung 6, wenn der Schaltarbeitsgang jedes Transistors der Motorantriebsvorrichtung 6 gesteuert wird.
In den ersten bis fünften Ausführungsformen wird der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 beispielhaft als der Fahrzeugfahrmotor verwendet. Ohne auf dieses Beispiel beschränkt zu sein, kann der Dreiphasen-Wechselstrommotor anders als der Fahrzeugantriebsmotor als ein Motor verwendet werden. Der Dreiphasen-Wechselstrommotor 3 kann anders als der Kompressorantriebsmotor der Fahrzeugklimaanlage verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 02-223301 A [0005]
JP 10-311646 A [0006]

Claims

Elektrisches Fahrzeugsystem, das umfasst: einen ersten Motor (M1, 2) und eine erste Motorantriebsvorrichtung (5) zum Antreiben des ersten Motors; einen zweiten Motor (M2, 3) und eine zweite Motorantriebsvorrichtung (6) zum Antreiben des zweiten Motors; eine Gleichspannungsquelle (4), mit welcher die erste Motorantriebsvorrichtung und die zweite Motorantriebsvorrichtung parallel verbunden sind, wobei die Gleichspannungsquelle durch die erste Motorantriebsvorrichtung eine höhere elektrische Leistung an den ersten Motor als an den zweiten Motor liefert; einen ersten Kondensator (30), der zwischen der Gleichspannungsquelle und der ersten Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt ist und zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der ersten Motorantriebsvorrichtung geschaltet ist; einen zweiten Kondensator (31, 31a, 31b), der zwischen der Gleichspannungsquelle und der zweiten Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt ist und zwischen zwei Spannungseingangsanschlüsse der zweiten Motorantriebsvorrichtung geschaltet ist, wobei der zweite Kondensator eine kleinere Kapazität als der erste Kondensator hat; eine Spule (32), die zwischen der Gleichspannungsquelle und dem zweiten Kondensator bereitgestellt ist, um mit dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator eine Filterschaltung (7) zu bilden; und einen Widerstand (33), der bereitgestellt ist, um einen Strom zu begrenzen, der zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des zweiten Kondensators fließt, um dadurch eine Resonanz der Filterschaltung zu unterdrücken, die durch den welligen Strom ausgelöst wird, wenn eine Frequenz des von der ersten Motorantriebsvorrichtung ausgegebenen welligen Stroms eine Resonanzfrequenz der Filterschaltung überlappt.
Elektrisches Fahrzeugsystem gemäß Anspruch 1, wobei: die erste Motorantriebsvorrichtung (5) einen Fahrzeugfahrmotor antreibt, der als der erste Motor verwendet wird; und die zweite Motorantriebsvorrichtung (6) einen Fahrzeugklimaanlagenmotor antreibt, der als der zweite Motor verwendet wird.
Elektrisches Fahrzeugsystem gemäß Anspruch 2, wobei: der zweite Motor (6) einen Kompressor der Fahrzeugklimaanlage antreibt.
Elektronisches Fahrzeugsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der Widerstand (33) und der zweite Kondensator (31) zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode der Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltet sind.
Elektrisches Fahrzeugsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der zweite Kondensator (31) wenigstens zwei Kondensatoren (31a, 31b) umfasst, die parallel zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode der Gleichspannungsquelle geschaltet sind; ein Kondensator (31b) der zwei Kondensatoren einen höheren Innenwiderstand als der andere kondensator (31a) der zwei Kondensatoren hat; der Widerstand (33) und der andere Kondensator (31a) in Reihe zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode der Gleichspannungsquelle geschaltet sind; und der Widerstand (33) einen Widerstand hat, der eine Frequenzkennlinie des anderen Kondensators und eine Frequenzkennlinie einer Schaltung, die aus dem anderen Kondensator und dem Widerstand gebildet ist, ungefähr gleich einer Frequenzkennlinie des einen Kondensators macht.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner umfasst: eine Spannungserfassungseinrichtung (22) zum Erfassen einer Spannung zwischen den zwei Spannungseingangsanschlüssen der zweiten Motorantriebsvorrichtung (6); und eine Steuerschaltung (50) zum Durchführen einer Spannungserfassung durch die Spannungserfassungseinrichtung zu einer anderen Zeit als einer Zeit, zu der die elektrische Leistung ansprechend auf einen Betrieb der zweiten Motorantriebsvorrichtung (6) zwischen dem zweiten Kondensator und der zweiten Motorantriebsvorrichtung übertragen wird.