DE102015106211A1

DE102015106211A1 - Drehende elektrische Maschine, die zum Erkennen einer Fehlfunktion in einem Schalter geeignet ist

Info

Publication number: DE102015106211A1
Application number: DE102015106211.9A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Maruyama; Takatoshi Inokuchi; Masaya NAKANISHI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-10-29
Also published as: US20150311848A1; CN105048906B; US9716456B2; CN105048906A; JP2015208174A; JP6183282B2

Abstract

Bei einer drehenden elektrischen Maschine erzeugt ein Modulationssignalgenerator ein Modulationssignal, das Informationen aufweist, die eine Drehung eines Rotors basierend auf einer Änderung einer Spannung an einem Ausgangsende einer Statorwicklung anzeigen, und gibt das Modulationssignal aus. Eine gleichrichtende Einheit schaltet einen Schalter abwechselnd ein und aus, um die Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung gleichzurichten, sodass eine gleichgerichtete Spannung erzeugt wird. Eine mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung ist über eine Kommunikationsleitung mit dem Modulationssignalgenerator kommunikationsfähig verbunden, und startet eine Versorgung der Erregungswicklung des Rotors mit einem Erregungsstrom, um in der Statorwicklung ein drehendes magnetisches Feld zu induzieren, wenn das Modulationssignal, das von dem Modulationssignalgenerator ausgegeben wird, über die Kommunikationsleitung in dieselbe eingegeben wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung 2014-088727 , eingereicht am 23. April 2014, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist, und beansprucht das Vorrecht der Priorität derselben.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf drehende elektrische Maschinen zum Erzeugen einer elektrischen Leistung und/oder zum Bewegen von Leistung und insbesondere auf solche drehende elektrische Maschinen, die fähig sind, eine Fehlfunktion, das heißt eine Abnormität, bei einem Schalter zu erfassen.
HINTERGRUND
Ein Typ von drehenden elektrischen Maschinen weist eine Statorwicklung mindestens einer Phase, eine Feldwicklung eines Rotors, einen Gleichrichter, der mindestens ein Schaltelement als mindestens ein gleichrichtendes Element aufweist, und einen Regler auf, mit dem ein Ausgangsende der Statorwicklung mindestens einer Phase verbunden ist. Der Regler führt beispielsweise eine Leistungserzeugungsaufgabe wie folgt durch. Der Regler speist genauer gesagt die Feldwicklung des Rotors, um Pole des Rotors zu magnetisieren, wenn sich der Rotor dreht, sodass ein drehendes magnetisches Feld erzeugt wird. Das drehende magnetische Feld induziert in der Statorwicklung mindestens einer Phase eine Wechselstromleistung mindestens einer Phase. Der Regler steuert Ein-aus-Betriebsvorgänge des mindestens einen Schaltelements, sodass die Wechselstromleistung mindestens einer Phase in eine Gleichstromleistung gleichgerichtet wird, sodass die Gleichstromleistung ausgegeben wird.
Ein Regler einer drehenden elektrischen Maschine dieses Typs, der in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2012-90454 offenbart ist, erfasst insbesondere basierend auf der Spannung mindestens einer Phase über der Statorwicklung mindestens einer Phase eine Drehung des Rotors und steuert basierend auf den erfassten Resultaten einer Drehung des Rotors, wie die Feldwicklung zu speisen ist. Der Regler ist über eine Kommunikationsleitung mit einer ECU, die als eine externe Steuerung dient, verbunden. Diese Verbindung lässt zu, dass die ECU den Regler anweist,

(1) die Leistungserzeugungsaufgabe zu starten,
(2) einen Pegel der Gleichstromleistung, die von der drehenden elektrischen Maschine während der Leistungserzeugungsaufgabe ausgegeben wird, zu steuern.

KURZFASSUNG
Das Ausgangsende der Statorwicklung mindestens einer Phase ist mit dem Regler der drehenden elektrischen Maschine, der in dem Patentdokument 2012-90454 offenbart ist, verbunden. Diese Verbindung lässt zu, dass der Regler eine Drehung des Rotors erfasst und basierend auf den erfassten Resultaten einer Drehung des Rotors steuert, wie die Feldwicklung gespeist wird.
Ein abwechselndes Ein- und Ausschalten des mindestens einen Schaltelements des Gleichrichters kann eine hohe Spannung, das heißt einen Spannungsstoß, erzeugen, der einer Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung mindestens einer Phase überlagert werden kann. Ein übermäßig hoher Spannungsstoß aufgrund eines abwechselnden Ein- und Ausschaltens des mindestens einen Schaltelements kann verursachen, dass der Regler fehlerhaft funktioniert.
Eine zufällige Kommunikationsstörung oder ein Kommunikationsrauschen kann die externe Steuerung, wie zum Beispiel eine ECU, unfähig machen, entweder die Leistungserzeugungsaufgabe zu starten oder einen Pegel der Gleichstromleistung, die von der drehenden elektrischen Maschine während der Leistungserzeugungsaufgabe ausgegeben wird, zu steuern.
Angesichts der im Vorhergehenden dargelegten Umstände wird bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung danach gestrebt, drehende elektrische Maschinen zu schaffen, die entworfen sind, um sich den Punkten, die verbessert werden sollten, und die im Vorhergehenden dargelegt sind, zu widmen.
Bei einem alternativen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird genauer gesagt darauf abgezielt, solche drehende elektrische Maschinen zu schaffen, die fähig sind, die Versorgung einer Statorwicklung mit einem Erregungsstrom zuverlässig zu starten, um eine Leistungserzeugungsaufgabe ohne externe Anweisungen zu starten, mit einem geringen Einfluss eines Spannungsstoßes, der während der Leistungserzeugungsaufgabe auftritt.
Gemäß einem exemplarischen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine drehende elektrische Maschine geschaffen. Die drehende elektrische Maschine weist eine Statorwicklung, die ein Ausgangsende hat, einen Rotor, der eine Erregungswicklung aufweist, einen Schalter, der mit dem Ausgangsende der Statorwicklung verbunden ist, und einen Modulationssignalgenerator auf. Der Modulationssignalgenerator ist konfiguriert, um ein Modulationssignal, das Informationen, die eine Drehung des Rotors basierend auf einer Änderung einer Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung anzeigen, aufweist, zu erzeugen und das Modulationssignal auszugeben. Die drehende elektrische Maschine weist eine gleichrichtende Einheit auf, die konfiguriert ist, um den Schalter abwechselnd ein- und auszuschalten, um die Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung gleichzurichten, sodass eine gleichgerichtete Spannung erzeugt wird. Die drehende elektrische Maschine weist eine mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung auf, die über eine Kommunikationsleitung mit dem Modulationssignalgenerator kommunikationsfähig verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Versorgung der Erregungswicklung des Rotors mit einem Erregungsstrom zu starten, um in der Statorwicklung ein drehendes magnetisches Feld zu indizieren, wenn das Modulationssignal, das von dem Modulationssignalgenerator ausgegeben wird, über die Kommunikationsleitung in dieselbe eingegeben wird.
Die mit einem Erregungsstrom versorgende Einheit der drehenden elektrischen Maschine ist konfiguriert, um eine Versorgung der Erregungswicklung des Rotors mit dem Erregungsstrom zu starten, wenn das Modulationssignal, das von dem Modulationssignalgenerator ausgegeben wird, über die Kommunikationsleitung in dieselbe eingegeben wird. Diese Konfiguration eliminiert die Notwendigkeit, das Ausgangsende der Statorwicklung direkt mit der mit einem Erregungsstrom versorgenden Einheit zu verbinden; das Ausgangsende der Statorwicklung besitzt ein hohes Risiko einer Überlagerung von Spannungsstößen aufgrund eines Schaltens des Schalters. Diese Eliminierung verhindert, dass die mit einem Erregungsstrom versorgende Einheit aufgrund von solchen Spannungsstößen fehlerhaft funktioniert.
Die vorhergehenden und/oder andere Charakteristiken und/oder Vorteile von verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung sind angesichts der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser zu beurteilen. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung können unterschiedliche Charakteristiken und/oder Vorteile, wo anwendbar, umfassen und/oder ausschließen. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung können zusätzlich eine oder mehrere Charakteristiken von anderen Ausführungsbeispielen, wo anwendbar, kombinieren. Die Beschreibung von Charakteristiken und/oder Vorteilen von besonderen Ausführungsbeispielen sollte nicht als andere Ausführungsbeispiele oder die Ansprüche begrenzend aufgefasst werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
1 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration eines Leistungsgenerators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
2 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Struktur eines Gleichrichtermoduls für eine U-Phasen-Wicklung, die in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt;
3 ein Blockdiagramm, das eine Kommunikationsschaltung des Gleichrichtermoduls, das in 2 dargestellt ist, schematisch darstellt;
4 eine Ansicht, die ein Beispiel eines ersten PWM-Signals, das durch die Kommunikationsschaltung erzeugt wird, schematisch darstellt;
5 eine Ansicht, die ein Beispiel eines zweiten PWM-Signals, das durch die Kommunikationsschaltung erzeugt wird, schematisch darstellt;
6 eine grafische Darstellung, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Frequenz von jedem der ersten und zweiten PWM-Signale und einer Drehgeschwindigkeit eines Rotors des Leistungsgenerators schematisch darstellt;
7 eine Ansicht, die ein Beispiel eines dritten PWM-Signals, das durch die Kommunikationsschaltung erzeugt wird, schematisch darstellt;
8 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Struktur eines Gleichrichtermoduls für jede von V- und W-Phasen-Wicklungen, die in 1 dargestellt sind, schematisch darstellt;
9 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Struktur eines Reglers, der in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt;
10 eine Ansicht, die ein Beispiel eines vierten PWM-Signals, das durch die Kommunikationsschaltung erzeugt wird, schematisch darstellt;
11 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer eine Kurzschlussfehlfunktion erfassenden Routine, die durch einen Bestimmer des Reglers, der in 9 dargestellt ist, ausgeführt wird, schematisch darstellt;
12 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration eines Leistungsgenerators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
13 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Struktur eines Gleichrichtermoduls für eine U-Phasen-Wicklung, die in 12 dargestellt ist, schematisch darstellt;
14 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration eines Leistungsgenerators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
15 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Struktur eines ersten Gleichrichtermoduls für U- und V-Phasen-Wicklungen, die in 12 dargestellt ist, schematisch darstellt;
16 eine grafische Darstellung, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Tastfaktor eines zweiten PWM-Signals und einer Temperatur eines ausgewählten von MOS-Transistoren eines Gleichrichtermoduls gemäß einer Modifikation von jedem der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele schematisch darstellt; und
17 eine Ansicht, die ein Beispiel eines ersten PWM-Signals, das durch eine Kommunikationsschaltung gemäß einer anderen Modifikation von jedem der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele erzeugt wird, schematisch darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden identische Bezugszeichen genutzt, um entsprechende identische Komponenten zu identifizieren.
Erstes Ausführungsbeispiel
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1, ist ein Dreiphasenleistungsgenerator 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dargestellt; der Leistungsgenerator 1 ist ein Beispiel von drehenden elektrischen Maschinen. Der Leistungsgenerator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in einem Motorfahrzeug eingebaut.
Der Leistungsgenerator 1 weist einen Rotor 2M, der eine Feldwicklung, das heißt eine Erregungswicklung, 2 aufweist, Statorwicklungen 3, einen Gleichrichter 4, einen Regler 5 zum Steuern einer Speisung der Feldwicklung 2, reihengeschaltete Zeer-Dioden 6 und einen Kondensator 7 auf.
Der Leistungsgenerator 1 ist betriebsfähig, um eine Wechselstrom-(AC-; AC = alternating-current)Spannung, die in den Statorwicklungen 3 induziert wird, über den Gleichrichter 4 in eine Gleichspannung zu wandeln, und über eine Ladeleitung 12 und einen Ausgangsanschluss B eine Batterie 9 mit der Gleichspannung zu versorgen und dieselbe darin zu laden, und/oder elektrische Lasten 10, die in dem Motorfahrzeug eingebaut sind, über die Ladeleitung 12 und den Ausgangsanschluss B mit der Gleichspannung zu versorgen.
Der Leistungsgenerator 1 ist ferner betriebsfähig, um eine Gleichspannung, mit der von der Batterie 9 versorgt wird, über den Gleichrichter 4 in eine Dreiphasenwechselspannung zu wandeln und die Dreiphasenwechselspannung an die Statorwicklungen 3 anzulegen, um dadurch eine Drehleistung (ein Drehmoment) zu erzeugen, um den Rotor 2M zu drehen. Der Rotor 2M ist beispielsweise über einen Riemen mit einer Kurbelwelle einer internen Verbrennungsantriebsmaschine bzw. einer Antriebsmaschine mit einer internen Verbrennung, auf die einfach als eine Antriebsmaschine Bezug genommen ist, und die in dem Motorfahrzeug eingebaut ist, direkt oder indirekt gekoppelt, sodass die erzeugte Drehleistung die Kurbelwelle der Antriebsmaschine rotiert.
Die Statorwicklungen 3 sind beispielsweise Dreiphasenstatorwicklungen als ein Beispiel von Mehrphasenstatorwicklungen. Die Statorwicklungen 3 sind in und um einen zylindrischen Statorkern gewickelt. Der Statorkern hat beispielsweise in dem lateralen Querschnitt desselben eine ringförmige Form und eine Mehrzahl von Nuten, die durch denselben gebildet und umfangsmäßig in gegebenen Teilungen angeordnet sind. Die Statorwicklungen 3 sind in den Nuten des Statorkerns gewickelt. Die Statorwicklungen 3 und der Statorkern bilden einen Stator des Leistungsgenerators 1.
Die Statorwicklungen 3 bestehen aus U-, V- und W-Phasen-Wicklungen, die beispielsweise in eine Sternkonfiguration geschaltet sind. Die U-, V- und W-Phasen-Wicklungen haben jeweils ein Ende, das mit einem gemeinsamen Knoten (neutralen Punkt) verbunden ist, und das andere Ende dient als ein Ausgangsende.
Der Rotor 2M ist an beispielsweise einer drehenden Welle (nicht gezeigt) befestigt und beispielsweise innerhalb des Statorkerns drehbar angeordnet. Ein Ende der drehenden Welle ist mit der Kurbelwelle der Antriebsmaschine direkt oder indirekt verknüpft, derart, dass der Rotor 2M und die drehende Welle durch die Antriebsmaschine drehbar angetrieben werden. Eine Drehung des Rotors 2M kann mit anderen Worten als eine Drehleistung zu der Kurbelwelle der Antriebsmaschine übertragen werden, sodass die Kurbelwelle durch die Drehleistung gedreht werden kann.
Der Rotor 2M weist eine Mehrzahl von Feldpolen, die angeordnet sind, um der inneren Peripherie des Statorkerns zugewandt zu sein, und die Feldwicklung 2, die in den und um die Feldpole gewickelt ist, auf. Die Feldwicklung 2 ist über Schleifringe und dergleichen mit dem Regler 5 elektrisch verbunden. Wenn dieselbe durch den Regler 5 gespeist wird, magnetisiert die Feldwicklung 2 die Feldpole mit abwechselnden Nordund Südpolaritäten, während sich der Rotor 2M dreht, um dadurch ein drehendes magnetisches Feld zu erzeugen. Es sei bemerkt, dass als der Rotor 2M ein Rotor, der Permanentmagnete aufweist, oder ein Einzelpolrotor zum Erzeugen eines drehenden magnetischen Felds verwendet werden kann. Das drehende magnetische Feld induziert in den Statorwicklungen 3 eine Wechselspannung.
Der Gleichrichter 4 ist mit den Statorwicklungen 3 verbunden und zwischen den Statorwicklungen 3 und der Batterie 9 angeordnet. Der Gleichrichter 4 ist als ein Dreiphasenvollwellen- bzw. Zweiweg-Gleichrichter (Brückenschaltung) als Ganzes aufgebaut. Der Gleichrichter 4 ist betriebsfähig, um Dreiphasenwechselspannungen, das heißt Dreiphasenwechselströme, die in den Statorwicklungen induziert werden, in eine Gleichspannung, das heißt einen Gleichstrom, zu wandeln.
Der Gleichrichter 4 weist eine Zahl, wie zum Beispiel drei, von Gleichrichtermodulen 41, 42 und 43, die der Zahl von Phasen der Statorwicklungen 3 entspricht, auf. Das Gleichrichtermodul 41 ist mit dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung bei den Statorwicklungen 3 verbunden, das Gleichrichtermodul 42 ist mit dem Ausgangsende der V-Phasen-Wicklung bei den Statorwicklungen 3 verbunden, und das Gleichrichtermodul 43 ist mit dem Ausgangsende der W-Phasen-Wicklung bei den Statorwicklungen 3 verbunden.
Jedes der drei Gleichrichtermodule 41, 42 und 43 und der Regler 5 sind miteinander über eine Kommunikationsleitung RC, die als eine erste Kommunikationsleitung dient, kommunikationsfähig verbunden.
Der Regler 5 hat einen Anschluss F, der mit der Feldwicklung 2 verbunden ist. Der Regler 5, der als eine mit einem Erregungsstrom versorgende Einheit entworfen ist, steuert einen Erregungsstrom, das heißt einen Feldstrom, mit dem die Feldwicklung 2 zu versorgen ist, gemäß einer gleichgerichteten Ausgangsspannung des Gleichrichters 4, sodass eine Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1, das heißt eine Ausgangsspannung jedes Gleichrichtermoduls, auf eine Zielregelspannung Vreg geregelt wird, die beispielsweise eingestellt ist, um höher als eine Batteriespannung, das heißt eine Gleichspannung, die von der Batterie 9 ausgegeben wird, zu sein.
Wenn beispielsweise die Ausgangsspannung Vb höher als die Zielregelspannung Vreg wird, stoppt der Regler 5 die Versorgung der Feldwicklung 2 mit dem Erregungsstrom, oder reduziert den Wert des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird. Wenn die Ausgangsspannung Vb niedriger als die Zielregelspannung Vreg wird, startet der Regler 5 die Versorgung der Feldwicklung 2 mit dem Feldstrom neu, oder erhöht den Wert des Feldstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird. Diese Betriebsvorgänge des Reglers 5 regeln die Ausgangsspannung Vb auf die Zielregelspannung Vreg.
Der Regler 5 ist über eine Kommunikationsleitung und einen Kommunikationsanschluss L des Leistungsgenerators 1 mit einer ECU, das heißt einer externen Steuerung, 8 kommunikationsfähig verbunden. Der Regler 5 ist betriebsfähig, um serielle bidirektionale Kommunikationsvorgänge, wie zum Beispiel Kommunikationsvorgänge eines lokalen Zwischenverbindungsnetzes (LIN; LIN = local interconnect network) gemäß LIN-Protokollen, mit der ECU 8 auszuführen, sodass Kommunikationsnachrichten zu der ECU 8 übermittelt und/oder von derselben empfangen werden. Der Regler 5 kann entworfen sein, um Kommunikationsnachrichten gemäß einem von anderen Kommunikationsprotokollen, wie zum Beispiel Steuerungsbereichsnetz-(CAN-; CAN = controller area network)Protokollen, zu der ECU 8 zu übermitteln und/oder von derselben zu empfangen.
Die reihengeschalteten Zener-Dioden 6 sind zwischen den Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 und eine gemeinsame Signalmasse des Leistungsgenerators 1 parallel zu jedem Gleichrichtermodul 41, 42 und 43 geschaltet.
Die Kathode der reihengeschalteten Zener-Dioden 6 ist genauer gesagt mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden, und die Anode derselben ist mit der gemeinsamen Signalmasse verbunden. Die reihengeschalteten Zener-Dioden 6 sind betriebsfähig, um einen momentan hohen Spannungsstoß aufgrund von beispielsweise einem Lastabwurf zu absorbieren, sodass die Gleichrichtermodule 41, 42 und 43 geschützt werden.
Der Kondensator 7 ist zwischen den Ausgangsanschluss B und die gemeinsame Signalmasse des Leistungsgenerators 1 parallel zu jedem Gleichrichtermodul 41, 42 und 43 geschaltet. Der Kondensator 7 ist betriebsfähig, um ein Rauschen, das in dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 auftritt, zu unterdrücken oder zu absorbieren.
Ein Beispiel der Struktur von jedem der Gleichrichtermodule 41, 42 und 43 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Detail im Folgenden beschrieben.
Bezug nehmend auf 2 weist das Gleichrichtermodul 41 für die U-Phasen-Wicklung erste und zweite MOS-Transistoren 60 und 61, die als ein Schalter dienen, erste und zweite Temperatursensoren 62 und 63, eine Gleichrichtungssteuerung 64 und einen Stromsensor 69 auf.
Die Source des ersten MOS-Transistors 60 ist mit dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung verbunden, und die Drain ist über die Ladeleitung 12 (siehe 1) mit einem positiven Anschluss der Batterie 9 und den elektrischen Lasten 10 verbunden. Mit der Verbindung des ersten MOS-Transistors 60 mit dem positiven Anschluss der Batterie 9 dient der erste MOS-Transistor 60 als ein Schaltelement eines oberen Zweigs, das heißt einer hohen Seite.
Die Drain des zweiten MOS-Transistors 61 ist zusätzlich mit dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung verbunden, und die Source ist über die gemeinsame Signalmasse des Leistungsgenerators 1 mit einem negativen Anschluss der Batterie 9 verbunden. Mit der Verbindung des zweiten MOS-Transistors 61 mit dem negativen Anschluss der Batterie 9 dient der zweite MOS-Transistor 61 als ein Schaltelement eines unteren Zweigs, das heißt einer niedrigen Seite.
Eine intrinsische Diode, mit anderen Worten eine Körperdiode, 60a ist in dem ersten MOS-Transistor 60 intrinsisch vorgesehen, um zu dem ersten MOS-Transistor 60 antiparallel geschaltet zu sein. Das heißt, die Anode der intrinsischen Diode 60a ist mit der Source des ersten MOS-Transistors 60 verbunden, und die Kathode ist mit der Drain desselben verbunden.
Eine intrinsische Diode, mit anderen Worten eine Körperdiode, 61a ist in dem zweiten MOS-Transistor 61 intrinsisch vorgesehen, um zu dem zweiten MOS-Transistor 61 antiparallel geschaltet zu sein. Das heißt, die Anode der intrinsischen Diode 61a ist mit der Source des zweiten MOS-Transistors 61 verbunden, und die Kathode ist mit der Drain desselben verbunden.
Die ersten und zweiten MOS-Transistoren 60 und 61 sind mit anderen Worten über einen verbindenden Punkt miteinander in Reihe geschaltet, und das Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung ist mit dem verbindenden Punkt zwischen der Source des ersten MOS-Transistors 60 und der Drain des zweiten MOS-Transistors 61 verbunden.
Es sei bemerkt, dass eine zusätzliche Diode zu jedem der ersten und zweiten MOS-Transistoren 60 und 61 antiparallel geschaltet sein kann. Ein Schaltelement, das sich hinsichtlich des Typs von dem MOS-Transistor-Typ unterscheidet, kann als mindestens einer der ersten und zweiten MOS-Transistoren 60 und 61 verwendet werden. Bei dieser Modifikation ist eine Diode hinzugefügt, die zum dem Schaltelement antiparallel zu schalten ist.
Der erste Temperatursensor 62 ist angeordnet, um dem ersten MOS-Transistor 60 nahe zu sein, und misst die Temperatur des ersten MOS-Transistors 60. Der erste Temperatursensor 62 kann hinsichtlich des ersten MOS-Transistors 60 als eine diskrete Komponente angeordnet sein oder kann zusammen mit dem ersten MOS-Transistor 60 verpackt sein.
Der zweite Temperatursensor 63 ist angeordnet, um dem zweiten MOS-Transistor 61 nahe zu sein, und misst die Temperatur des zweiten MOS-Transistors 61. Der zweite Temperatursensor 63 kann hinsichtlich des zweiten MOS-Transistors 61 als eine diskrete Komponente angeordnet sein oder kann zusammen mit dem zweiten MOS-Transistor 61 verpackt sein.
Jeder der ersten und zweiten Temperatursensoren 62 und 63 gibt zu jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 ein Signal aus, das die gemessene Temperatur anzeigt.
Der Stromsensor 69 ist betriebsfähig, um zu bestimmen, ob ein Strom, das heißt ein U-Phasen-Strom, durch die U-Phasen-Wicklung fließt, und/oder um einen Wert des U-Phasen-Stroms zu messen. Der Stromsensor 69 hat beispielsweise einen Nebenschlusswiderstand, der zwischen die Source des zweiten MOS-Transistors 61 und die gemeinsame Signalmasse des Leistungsgenerators 1 geschaltet ist. Der Stromsensor 69 misst eine Spannung über dem Nebenschlusswiderstand. Der Stromsensor 69 bestimmt dann, ob der U-Phasen-Strom durch die U-Phasen-Wicklung fließt, und misst basierend auf der gemessenen Spannung einen Wert des U-Phasen-Stroms. Der Stromsensor 69 gibt ein Signal aus, das Informationen aufweist, die anzeigen, ob der U-Phasen-Strom durch die U-Phasen-Wicklung fließt, und den Wert des U-Phasen-Stroms zu beispielsweise jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 anzeigen.
Die Gleichrichtungssteuerung 64 weist beispielsweise einen U-Phasen-Spannungsdetektor 65, einen Betriebsspannungsgenerator 66, eine Kommunikationsschaltung 67 und eine MOS-Steuerschaltung 68 auf.
Der U-Phasen-Spannungsdetektor 65 ist betriebsfähig, um eine U-Phasen-Spannung Vu an dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung zu messen. Der U-Phasen-Spannungsdetektor 65 weist eine Leistungsversorgungsschaltung 65A, einen Spannungsvergleicher 65B und einen Widerstand R1 auf.
Die Leistungsversorgungsschaltung 65A ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 und dem Spannungsvergleicher 65B verbunden. Die Leistungsversorgungsschaltung 65A erzeugt basierend auf einer Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 eine Betriebsspannung für den Spannungsvergleicher 65B und eine vorbestimmte Schwellenspannung Vr.
Der Spannungsvergleicher 65B hat einen ersten Eingangsanschluss, der mit der Leistungsversorgungsschaltung 65A verbunden ist, einen zweiten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss, der mit dem Betriebsspannungsgenerator 66 verbunden ist. Der Spannungsvergleicher 65B ist basierend auf der Betriebsspannung, mit der von der Leistungsversorgungsschaltung 65A versorgt wird, in Betrieb, um die Schwellenspannung Vr, mit der von der Leistungsversorgungsschaltung 65A über den ersten Eingangsanschluss versorgt wird, mit der U-Phasen-Spannung Vu an dem zweiten Eingangsanschluss zu vergleichen.
Der Spannungsvergleicher 65B gibt basierend auf den Vergleichsresultaten ein Signal eines hohen Pegels aus, wenn die U-Phasen-Spannung Vu gleich oder höher als die Schwellenspannung Vr ist. Der Spannungsvergleicher 65B gibt ferner basierend auf den Vergleichsresultaten ein Signal eines niedrigen Pegels aus, wenn die U-Phasen-Spannung Vu niedriger als die Schwellenspannung Vr ist. Die Schwellenspannung Vr wird basierend auf einer Restmagnetisierung in den Polen des Rotors 2M, während kein Erregungsstrom durch die Feldwicklung 2 fließt, auf einen Wert bestimmt, der dafür ausreichend ist, dass der Spannungsvergleicher 65B einen winzigen Wert der U-Phasen-Spannung Vu erfasst, um dadurch das Signal eines hohen Pegels auszugeben, wenn der Rotor 2M damit startet, sich zu drehen.
Die U-Phasen-Spannung, die eine periodische Wechselspannung ist, verursacht, dass die Amplitude derselben periodisch die Schwellenspannung Vr überschreitet. Diese periodische Amplitude der U-Phasen-Spannung verursacht, dass sich die Ausgabe des Spannungsvergleichers 65B periodisch zwischen dem Signal eines niedrigen Pegels und dem Signal eines hohen Pegels ändert; die periodische Änderung der Ausgabe des Spannungsvergleichers 65B hängt von den U/min Na des Rotors des Rotors 2M, das heißt der Drehgeschwindigkeit des Rotors 2M, ab. Der Widerstand R1 ist zwischen das Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung und die gemeinsame Signalmasse des Leistungsgenerators 1 geschaltet. Der Widerstand R1 dient als beispielsweise ein Herunterzieh-(englisch: pull-down)Widerstand, um die Ausgabe des Spannungsvergleichers 65B auf das Signal eines niedrigen Pegels einzustellen, wenn kein winziger Wert der U-Phasen-Spannung an dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung erscheint.
Der Betriebsspannungsgenerator 66 weist beispielsweise Transistoren 66A bis 66E, einen Kondensator 66F, Widerstände R2 bis R9 und Zener-Dioden Z1 und Z2 auf. NPN-Transistoren werden beispielsweise als die jeweiligen Transistoren 66A, 66C und 66E verwendet, und PNP-Transistoren werden als die jeweiligen Transistoren 66B und 66D verwendet.
Die Basis, das heißt ein Steueranschluss, des Transistors 66A ist mit dem Ausgangsanschluss des Spannungsvergleichers 65B verbunden. Der Kollektor, das heißt ein erster Anschluss, des Transistors 66A ist mit einem ersten Ende von reihengeschalteten Widerständen R2 und R3 verbunden, und der Emitter, das heißt ein zweiter Anschluss, des Transistors 66A ist mit der gemeinsamen Signalmasse verbunden. Ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, der reihengeschalteten Widerstände R2 und R3 ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R2 und R3 ist mit der Basis, das heißt einem Steueranschluss, des Transistors 66B verbunden. Der Emitter, das heißt ein erster Anschluss, des Transistors 66B ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden, und der Kollektor, das heißt ein zweiter Anschluss, des Transistors 66B ist mit einer ersten Elektrode des Kondensators 66F verbunden. Eine zweite Elektrode, die der ersten Elektrode zugewandt ist, ist mit der gemeinsamen Signalmesse des Leistungsgenerators 1 verbunden.
Eine Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor des Transistors 66B und der ersten Elektrode des Kondensators 66F ist mit einem ersten Ende von reihengeschalteten Widerständen R4 und R5 verbunden. Ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, der reihengeschalteten Widerstände R4 und R5 ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen den reihengeschalteten Widerständen R4 und R5 ist mit der Basis, das heißt einem Steueranschluss, des Transistors 66C verbunden. Ein erstes Ende des Widerstands R6 ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, des Widerstands R6 ist mit der Kathode der Zener-Diode Z1 verbunden. Die Anode der Zener-Diode Z1 ist mit einem ersten Anschluss des Transistors 66C verbunden. Der Emitter, das heißt ein zweiter Anschluss, des Widerstands 66C ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden.
Ein erstes Ende des Widerstands R7 ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, des Widerstands R7 ist mit dem Emitter, das heißt einem ersten Anschluss, des Transistors 66D verbunden. Die Basis, das heißt ein Steueranschluss, des Widerstands 66D ist mit einem Punkt, der sich zwischen dem zweiten Ende des Widerstands R6 und der Kathode der Zener-Diode Z1 befindet, verbunden. Der Kollektor, das heißt ein zweiter Anschluss, des Transistors 66D ist mit der MOS-Steuerschaltung 68 und der Kommunikationsschaltung 67 verbunden.
Eine Verbindungsleitung zwischen dem ersten Ende der reihengeschalteten Widerstände R2 und R3 und dem ersten Anschluss des Transistors 66A ist mit dem Kollektor, das heißt einem ersten Anschluss, des Transistors 66E verbunden. Der Emitter, das heißt ein zweiter Anschluss, des Transistors 66E ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden. Die Basis, das heißt ein Steueranschluss, des Transistors 66E ist mit einem ersten Ende des Widerstands R8 verbunden. Ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, des Widerstands R8 ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen der Basis des Transistors 66E und dem ersten Ende des Widerstands R8 ist mit der Anode der Zener-Diode Z2 verbunden. Die Kathode der Zener-Diode Z2 ist mit einem ersten Ende des Widerstands R9 verbunden, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, des Widerstands R9 ist mit der Kommunikationsleitung RC, die zwischen den Gleichrichter 41 und den Regler 5 geschaltet ist, verbunden.
Betriebsvorgänge des Betriebsspannungsgenerators 66 sind als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Ein Eingeben des Signals eines hohen Pegels von dem Spannungsvergleicher 65B in die Basis des Transistors 66A schaltet den Transistor 66A ein. Das Einschalten des Transistors 66A verursacht, dass ein Basisstrom von der Basis des Transistors 66B über den Transistor 66A zu der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 fließt, was den Transistor 66B einschaltet. Das Einschalten des Transistors 66B verbindet den Kondensator 66F mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1, was basierend auf der Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 den Kondensator 66F lädt. Das heißt, eine periodische Erfassung der U-Phasen-Spannung Vu, die gleich oder höher als die Schwellenspannung Vr ist, verursacht, dass der Kondensator 66F in der gleichen Periode geladen wird, was in einer allmählichen Erhöhung einer Spannung über dem Kondensator 66F resultiert. Die Spannung über dem Kondensator 66F, die einen vorbestimmten Wert erreicht, verursacht, dass ein Basisstrom zu der Basis des Transistors 66C fließt, was den Transistor 66C einschaltet.
Wenn die Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 höher als eine Zener-Spannung der Zener-Diode Z1 mit dem Einschalten des Transistors 66C wird, fließt ein Basisstrom von der Basis des Transistors 66D zu der gemeinsamen Signalmasse über die Zener-Diode Z1, was den Transistor 66D einschaltet. Das Einschalten des Transistors 66D verursacht, dass die MOS-Steuerschaltung 68 und die Kommunikationsschaltung 67 über einen Ausgangsanschluss (siehe ein Bezugszeichen M) basierend auf der Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 mit einer Spannung als eine Betriebsspannung Vcc versorgt werden.
Eine Verbindung der Zener-Diode Z2 mit der Kommunikationsleitung RC über den Widerstand R9 lässt zusätzlich zu, dass eines von vorbestimmten PWM-Signalen als ein Beispiel von Modulationssignalen, die erste bis dritte PWM-Signale, die später beschrieben sind, aufweisen, in die Zener-Diode Z2 von der Außenseite des Gleichrichtermoduls 41 über den Widerstand R9 eingegeben wird. Ein PWM-Signal ist ein zyklisches Pulssignal, das einen steuerbaren Tastfaktor hat; der Tastfaktor ist als ein Verhältnis, das heißt ein Prozentsatz, einer Dauer eines hohen Pegels zu der Gesamtdauer, das heißt einer Dauer eines hohen und eines niedrigen Pegels, jedes Zyklus ausgedrückt. Der hohe Pegel von jedem der vorbestimmten PWM-Signale ist eingestellt, um höher als eine Zener-Spannung der Zener-Diode Z2 zu sein.
Ein Eingeben von einem der vorbestimmten PWM-Signale in die Zener-Diode Z2 von der Außenseite des Gleichrichtermoduls 41 über den Widerstand R9 schaltet genauer gesagt den Transistor 66E während jeder Dauer eines hohen Pegels eines der vorbestimmten PWM-Signale ein. Ein Einschalten des Transistors 66E verursacht, dass ein Basisstrom von der Basis des Transistors 66B zu der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 über den Transistor 66E fließt, was den Transistor 66B einschaltet. Das Einschalten des Transistors 66B verbindet den Kondensator 66F mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1, was basierend auf der Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 den Kondensator 66F lädt.
Das heißt, ein zyklisches Auftreten des hohen Pegels von einem der vorbestimmten PWM-Signale verursacht, dass der Kondensator 66F in dem gleichen Zyklus geladen wird, was in einer allmählichen Erhöhung einer Spannung über dem Kondensator 66F resultiert. Die Spannung über dem Kondensator 66F, die einen vorbestimmten Wert erreicht, verursacht, dass ein Basisstrom zu der Basis des Transistors 66C fließt, was den Transistor 66C einschaltet.
Wenn die Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 gleich oder höher als die Zener-Spannung der Zener-Diode Z1 mit dem Einschalten des Transistors 66C wird, fließt ein Basisstrom von der Basis des Transistors 66D zu der gemeinsamen Signalmasse über die Zener-Diode Z1, was den Transistor 66D einschaltet. Das Einschalten des Transistors 66D verursacht, dass basierend auf der Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 die MOS-Steuerschaltung 68 und die Kommunikationsschaltung 67 über den Ausgangsanschluss M mit einer Spannung als die Betriebsspannung Vcc versorgt werden.
Die Kommunikationsschaltung 67 wird basierend auf der Betriebsspannung Vcc, mit der dieselbe von dem Betriebsspannungsgenerator 66 versorgt wird, aktiviert. Wenn dieselbe aktiviert ist, übermittelt die Kommunikationsschaltung 67, die als ein Modulationssignalgenerator dient, ein PWM-Signal gemäß dessen, wie der Rotor 2M rotiert wird und/oder wie Dreiphasenwechselspannungen in den Statorwicklungen 3 induziert werden, und/oder empfängt dasselbe und bestimmt, ob es eine Fehlfunktion in mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 gibt.
Bezug nehmend auf 3 weist beispielsweise die Kommunikationsschaltung 67 einen PWM-Signalgenerator 67A, einen Sendeempfänger 67B, einen Temperaturfehlfunktionsdetektor 67C, einen Fehlfunktionsbestimmer 67D und einen Schutzbestimmer 67E auf. Die Kommunikationsschaltung 67 kann beispielsweise als eine Mikrocomputereinheit (programmierte Logikeinheit) entworfen sein, die mindestens eine CPU und einen Speicher aufweist, und diese Betriebsblöcke 67A bis 67E können durch Laufenlassen mindestens eines Programms, das in dem Speicher gespeichert ist, durch die CPU implementiert sein. Als ein anderes Beispiel kann die Kommunikationsschaltung 67 als eine Hardwareschaltung, die Hardwareeinheiten aufweist, die jeweils den Betriebsblöcken 67A bis 67E entsprechen, oder als eine Hardware-/Software-Hybridschaltung entworfen sein, wobei einige dieser Funktionsblöcke durch einige Hardwareeinheiten implementiert sind, und die verbleibenden Funktionsblöcke durch Software implementiert sind, die durch die CPU laufen zu lassen ist.
An den PWM-Signalgenerator 67A ist die U-Phasen-Spannung Vu angelegt. Der PWM-Signalgenerator 67A erzeugt das erste PWM-Signal, wenn die U-Phasen-Spannung Vu eine erste Schwellenspannung Vth1 überschreitet; das erste PWM-Signal hat abhängig von der periodischen Änderung der U-Phasen-Spannung Vu eine Frequenz.
Das erste PWM-Signal wird genauer gesagt verwendet, um basierend auf einem winzigen Wert der U-Phasen-Spannung Vu eine Drehung des Rotors 2M zu erfassen, wenn der Rotor 2M damit startet, sich basierend auf einer Restmagnetisierung in den Polen des Rotors 2M, während kein Erregungsstrom durch die Feldwicklung 2 fließt, zu drehen. Der erste Schwellenwert Vth1 wird als ein Wert bestimmt, der dafür ausreichend ist, dass der PWM-Signalgenerator 67A eine Drehung des Rotors 2M basierend auf einer Restmagnetisierung in den Polen des Rotors 2M, während kein Erregungsstrom durch die Feldwicklung 2 fließt, erfasst.
4 stellt ein Beispiel des ersten PWM-Signals dar. Das erste PWM-Signal, das in 4 dargestellt ist, ist ein Pulssignal, das eine Frequenz, die proportional zu der Frequenz der U-Phasen-Spannung Vu variiert, einen Tastfaktor von 50% und einen hohen Pegel von 5 V der Pulshöhe hat.
Wie es später beschrieben ist, startet, wenn das erste PWM-Signal erfasst wird, der Regler 5 eine Speisung der Feldwicklung 2. Der Regler 5 startet beispielsweise damit, die Feldwicklung 2 mit dem Erregungsstrom zu versorgen, und erhöht den Erregungsstrom für beispielsweise mehrere Sekunden, bis die Ausgangsspannung Vb die Zielregelspannung Vreg erreicht.
Der PWM-Signalgenerator 67A erzeugt ferner das zweite PWM-Signal, wenn die U-Phasen-Spannung Vu eine zweite Schwellenspannung Vth2 überschreitet, oder ein U-Phasen-Strom erzeugt wird, um denselben von dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung auszugeben. Der PWM-Signalgenerator 67A ist beispielsweise fähig, basierend auf dem Signal, das von dem Stromsensor 69 ausgegeben wird, eine Erzeugung des U-Phasen-Stroms zu erfassen. Der PWM-Signalgenerator 67A kann konfiguriert sein, um eine Drain-Source-Spannung von jedem der MOS-Transistoren 60 und 61 zu messen und eine Erzeugung des U-Phasen-Stroms basierend auf den gemessenen Drain-Source-Spannungen der jeweiligen MOS-Transistoren 60 und 61 zu erfassen.
Das zweite PWM-Signal hat abhängig von der periodischen Änderung der U-Phasen-Spannung Vu eine Frequenz. Das zweite PWM-Signal wird genauer gesagt verwendet, um zu bestimmen, ob der Leistungsgenerator 1 normale, das heißt typische, Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge gestartet hat. Der zweite Schwellenwert Vth2 wird auf einen höheren Wert als die erste Schwellenspannung Vth1 bestimmt. Der zweite Schwellenwert Vth2 wird beispielsweise auf einen Wert von etwa der Hälfte der Ausgangsspannung Vb eingestellt, die von dem Leistungsgenerator 1 ausgegeben werden sollte, während der Leistungsgenerator 1 die normalen Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durchführt, das heißt, dass der Leistungsgenerator 1 Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durchführt, während keine Abnormitäten, das heißt keine Fehlfunktionen, in dem Leistungsgenerator 1 aufgetreten sind.
5 stellt ein Beispiel des zweiten PWM-Signals dar. Das zweite PWM-Signal, das in 5 dargestellt ist, ist ein Pulssignal, das eine Frequenz, die proportional zu der Frequenz der U-Phasen-Spannung Vu ist, einen Tastfaktor von 50% und einen hohen Pegel hat, der auf die Ausgangsspannung Vb hinsichtlich der Pulshöhe eingestellt ist.
Die Pulshöhe, die einen Spannungsvariationsbereich bedeutet, des zweiten PWM-Signals unterscheidet sich von derselben des ersten PWM-Signals. Dies liegt daran, dass die Batteriespannung eingestellt ist, um höher als 5 V zu sein, und die Zielregelspannung Vreg eingestellt ist, um höher als die Batteriespannung zu sein, während der Leistungsgenerator 1 die normalen Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durchführt, sodass die Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1 an dem Ausganganschluss B höher als 5 V ist.
Bezug nehmend auf 6 variiert die Frequenz von jedem der ersten und zweiten PWM-Signale kontinuierlich innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs zwischen einer unteren Grenze f0 und einer oberen Grenze f1 einschließlich; der Frequenzbereich stimmt mit einem Drehgeschwindigkeitsbereich der U/min Na des Rotors 2M zwischen Na(0) bis Na(1) einschließlich überein.
Wie im Folgenden beschrieben ist, startet, wenn das zweite PWM-Signal erfasst wird, der Regler 5 damit, eine Erregungsstromsteueraufgabe zum Stabilisieren der Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1, die durch den Gleichrichter 4 gleichgerichtet wird, durchzuführen.
Der PWM-Signalgenerator 67A erzeugt ferner das dritte PWM-Signal, wenn es eine oder mehrere Fehlfunktionen, das heißt Abnormitäten, bei mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 gibt. Fehlfunktionen bei mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 weisen beispielsweise eine Fehlfunktion aufgrund einer abnormalen Änderung der Temperatur von mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 und eine Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses über mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 auf.
7 stellt ein Beispiel des dritten PWM-Signals dar. Das dritte PWM-Signal, das in 7 dargestellt ist, weist einen Puls, auf den als ein erster Identifizierungspuls Bezug genommen ist, dessen modulierte Breite (modulierte Dauer) t0 beispielsweise länger als die maximale Periode von jedem der ersten und zweiten PWM-Signale ist, auf; die maximale Periode ist der Kehrwert der unteren Grenze f0 der Frequenz von jedem der ersten und zweiten PWM-Signale. Der Kehrwert der unteren Grenze f0 der Frequenz von jedem der ersten und zweiten PWM-Signale ist als 1/f0 dargestellt. Der erste Identifizierungspuls stellt das Auftreten einer Fehlfunktion bei mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 dar.
Das dritte PWM-Signal weist ferner nach dem ersten Identifizierungspuls mindestens entweder eine Folge von zweiten Identifizierungspulsen oder eine Folge von dritten Identifizierungspulsen auf.
Jeder zweite Identifizierungspuls identifiziert, dass es eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs gibt, und hat beispielsweise eine Periode, die mit der Dauer t0 des ersten Identifizierungspulses übereinstimmt, einen Tastfaktor, der auf einen Wert, wie zum Beispiel 20%, der weniger als 50% ist, eingestellt ist, und einen hohen Pegel, der hinsichtlich der Pulshöhe auf die Ausgangsspannung Vb eingestellt ist.
Jeder dritte Identifizierungspuls identifiziert, dass es eine Fehlfunktion in dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs gibt, und hat beispielsweise eine Periode, die mit der Dauer t0 des ersten Identifizierungspulses übereinstimmt, einen Tastfaktor, der auf einen Wert, wie zum Beispiel 80%, der mehr als 50% ist, eingestellt ist, und einen hohen Pegel, der hinsichtlich der Pulshöhe auf die Ausgangsspannung Vb eingestellt ist.
Der Sendeempfänger 67B der Kommunikationsschaltung 67 des Gleichrichtermoduls 41 empfängt das erste PWM-Signal, das zweite PWM-Signal oder das dritte PWM-Signal, das von dem PWM-Signalgenerator 67A ausgegeben wird, und sendet das empfangene erste, zweite oder dritte PWM-Signal über die Kommunikationsleitung RC. Der Sendeempfänger 67B empfängt ferner das zweite PWM-Signal oder das dritte PWM-Signal, das von einem anderen Gleichrichtermodul ausgegeben wird, über die Kommunikationsleitung RC, oder empfängt ein viertes PWM-Signal, das von dem Regler 5 zu der Kommunikationsleitung RC übermittelt wird. Mehr Informationen über das vierte PWM-Signal sind später beschrieben.
Wenn beispielsweise das erste oder zweite PWM-Signal, das durch den PWM-Signalgenerator 67A erzeugt wird, empfangen wird, überwacht der Sendeempfänger 67B die Kommunikationsleitung RC und prüft basierend auf den Überwachungsresultaten, ob keine PWM-Signale über die Kommunikationsleitung RC von einem anderen Gleichrichtermodul gesendet werden. Nach einem Bestimmen, dass keine PWM-Signale über die Kommunikationsleitung RC von einem anderen Gleichrichtermodul gesendet werden, sendet der Sendeempfänger 67B das erste oder zweite PWM-Signal, das durch den PWM-Signalgenerator 67A erzeugt wird, über die Kommunikationsleitung RC. Diese überwachenden und prüfenden Betriebsvorgänge des Sendeempfängers 67B verhindern, dass ein PWM-Signal, das von demselben gesendet wird, mit einem anderen PWM-Signal, das von einem anderen Gleichrichtermodul gesendet wird, kollidiert. Wenn zusätzlich das dritte PWM-Signal, das durch den PWM-Signalgenerator 67A erzeugt wurde, empfangen wird, analysiert der Sendeempfänger 67B das dritte PWM-Signal und identifiziert, wo in dem Gleichrichtermodul 41 eine Fehlfunktion aufgetreten ist, das heißt, ob eine Fehlfunktion bei mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 aufgetreten ist. Der PWM-Signalgenerator 67A gibt dann Informationen, die das identifizierte Resultat, das heißt, welcher der MOS-Transistoren 60 und 61 eine Fehlfunktion gehabt hat, anzeigen, zu dem Schutzbestimmer 67E aus.
Der Sendeempfänger 67B sendet ferner eine Mitteilung, wie zum Beispiel eine Nachricht, die den Empfang des zweiten PWM-Signals anzeigt, wenn das zweite PWM-Signal empfangen wird, das von dem PWM-Signalgenerator 67A ausgegeben wurde, zu dem Fehlfunktionsbestimmer 67D.
Der Temperaturfehlfunktionsdetektor 67C überwacht die Signale, die von den jeweiligen ersten und zweiten Temperatursensoren 62 und 63 ausgegeben werden, und bestimmt, ob die gemessene Temperatur von mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 eine vorbestimmte obere Grenze, bis zu der der mindestens eine der MOS-Transistoren 60 und 61 normal in Betrieb sein kann, überschritten hat. Wenn bestimmt wird, dass die gemessene Temperatur von mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 die vorbestimmte obere Grenze überschritten hat, erfasst der Temperaturfehlfunktionsdetektor 67C, dass eine Temperaturfehlfunktion bei dem mindestens einen der MOS-Transistoren 60 und 61 aufgetreten ist. Der Temperaturfehlfunktionsdetektor 67C gibt dann das erfasste Resultat zu dem Fehlfunktionsbestimmer 67D aus.
Der Fehlfunktionsbestimmer 67D überwacht die U-Phasen-Spannung Vu nach einem Bestimmen, dass der Leistungenerator 1 normale Leistungerzeugungsbetriebsvorgänge gestartet hat, das heißt nach einem Empfangen der Mitteilung, die von dem Sendeempfänger 67B gesendet wurde. Der Fehlfunktionsbestimmer 67D bestimmt, ob der Wert der U-Phasen-Spannung Vu

(1) gleich oder höher als ein erster Bezugswert für eine erste vorbestimmte Periode ist,
(2) gleich oder niedriger als ein zweiter Bezugswert für eine zweite vorbestimmte Periode ist.

Der erste Bezugswert ist auf einen Wert eingestellt, der dem Fehlfunktionsbestimmer 67D ermöglicht, einen Kurzschluss über dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs zuverlässig zu erfassen. Der erste Bezugswert kann beispielsweise eingestellt sein, um leicht niedriger als die Batteriespannung zu sein. Der zweite Bezugswert ist auf einen Wert eingestellt, der zulässt, dass der Fehlfunktionsbestimmer 67D einen Kurzschluss über dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs zuverlässig erfasst. Die zweite Bezugsspannung kann beispielsweise eingestellt sein, um leicht höher als die Massespannung zu sein.
Wenn bestimmt wird, dass der Wert der U-Phasen-Spannung Vu gleich oder höher als der erste Bezugswert für die erste vorbestimmte Periode ist, bestimmt der Fehlfunktionsbestimmer 67D, dass eine Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses über dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs aufgetreten ist. Wenn bestimmt wird, dass der Wert der U-Phasen-Spannung Vu gleich oder niedriger als der zweite Bezugswert für die zweite vorbestimmte Periode ist, bestimmt der Fehlfunktionsbestimmer 67D, dass eine Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses über dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs aufgetreten ist.
Wenn bestimmt wird, dass eine Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses über dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs aufgetreten ist, oder das erfasste Resultat empfangen wird, das darstellt, dass eine Temperaturfehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 aufgetreten ist, und das von dem Temperaturfehlfunktionsdetektor 67C übermittelt wird, teilt der Fehlfunktionsbestimmer 67D sowohl dem PWM-Signalgenerator 67A als auch dem Schutzbestimmer 67E die ersten Informationen mit, die das Auftreten einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 anzeigen.
Wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, erzeugt, wenn die ersten Informationen, die durch den Fehlfunktionsbestimmer 67D mitgeteilt werden, empfangen werden, der PWM-Signalgenerator 67A das dritte PWM-Signal, das den ersten Identifizierungspuls und nach dem ersten Identifizierungspuls den dritten Identifizierungspuls hat, der eine Periode hat, die mit der Dauer t0 des ersten Identifizierungspulses übereinstimmt, wobei der Tastfaktor eingestellt ist, um ein Wert von mehr als 50% zu sein, und der hohe Pegel eingestellt ist, um hinsichtlich der Pulshöhe die Ausgangsspannung Vb zu sein.
Wenn ähnlicherweise bestimmt wird, dass eine Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses über dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs aufgetreten ist, oder das erfasste Resultat empfangen wird, das darstellt, dass eine Temperaturfehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 aufgetreten ist, und das von dem Temperaturfehlfunktionsdetektor 67C übermittelt wird, teilt der Fehlfunktionsbestimmer 67D sowohl dem PWM-Signalgenerator 67A als auch dem Schutzbestimmer 67E zweite Informationen mit, die das Auftreten einer Fehlfunkton bei dem MOS-Transistor 61 anzeigen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erzeugt, wenn die zweiten Informationen, die durch den Fehlfunktionsbestimmer 67D mitgeteilt werden, empfangen werden, der PWM-Signalgenerator 67A das dritte PWM-Signal, das den ersten Identifizierungspuls und nach dem ersten Identifizierungspuls den zweiten Identifizierungspuls hat, der eine Periode hat, die mit der Dauer t0 des ersten Identifizierungspulses übereinstimmt, wobei der Tastfaktor auf einen Wert eingestellt ist, der weniger als 50% ist, und der hohe Pegel hinsichtlich der Pulshöhe auf die Ausgangsspannung Vb eingestellt ist.
Der Schutzbestimmer 67E ist mit der MOS-Steuerschaltung 68 verbunden. Der Schutzbestimmer 67E bestimmt gemäß Informationen, die von dem Fehlfunktionsbestimmer 67D übermittelt werden, und/oder einem PWM-Signal, das von dem Sendeempfänger 67B übermittelt wird, ob und wie ein Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 durchzuführen ist.
Der Schutzbestimmer 67E identifiziert beispielsweise, dass bei dem MOS-Transistor 60 eine Fehlfunktion aufgetreten ist, wenn entweder

1. die ersten Informationen, die durch den Fehlfunktionsbestimmer 67D mitgeteilt werden, oder
2. der dritte Identifizierungspuls, den das dritte PWM-Signal in sich aufweist, empfangen werden oder wird.

Der Schutzbestimmer 67E weist dann die MOS-Steuerschaltung 68 an, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 durchzuführen.
Der Schutzbestimmer 67E identifiziert ferner, dass eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 aufgetreten ist, wenn entweder

1. die zweiten Informationen, die durch den Fehlfunktionsbestimmer 67D mitgeteilt werden, oder
2. der zweite Identifizierungspuls, den das dritte PWM-Signal in sich aufweist, empfangen werden oder wird.

Der Schutzbestimmer 67E weist dann die MOS-Steuerschaltung 68 an, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 durchzuführen.
Der Schutzbestimmer 67E identifiziert zusätzlich, dass eine Fehlfunktion bei einem System, das die Feldwicklung 2, den MOS-Transistor 50 und andere Komponenten, die erforderlich sind, um die Feldwicklung 2 zu erregen, aufweist, aufgetreten ist, wenn das vierte PWM-Signal empfangen wird. Auf das System, das erforderlich ist, um die Feldwicklung 2 zu erregen, ist im Folgenden als ein Erregungssystem Bezug genommen. Der Schutzbestimmer 67E weist dann die MOS-Steuerschaltung 68 an, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem Erregungssystem durchzuführen.
Die MOS-Steuerschaltung 68 ist mit dem Gate von jedem der MOS-Transistoren 60 und 61, mit jedem der ersten und zweiten Temperatursensoren 62 und 63 und dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung verbunden.
Die MOS-Steuerschaltung 68 kann beispielsweise als eine Mikrocomputereinheit (programmierte Logikeinheit) entworfen sein, die mindestens eine CPU und einen Speicher aufweist. Als ein anderes Beispiel kann die MOS-Steuerschaltung 68 als eine Hardwareschaltung oder als eine Hardware-/Software-Hybridschaltung entworfen sein.
Die MOS-Steuerschaltung 68, die als eine gleichrichtende Einheit dient, berechnet basierend auf beispielsweise der Frequenz von mindestens einem der ersten und zweiten PWM-Signale, die durch den PWM-Signalgenerator 67A erzeugt werden, die U/min Na des Rotors 2M. Die MOS-Steuerschaltung 68, die als eine gleichrichtende Einheit dient, führt gemäß Zeitpunkten, die basierend auf den berechneten U/min Na des Rotors 2M bestimmt werden, eine synchrone Gleichrichtung durch, die die MOS-Transistoren 60 und 61 abwechselnd ein- und ausschaltet. Ein Beispiel eines Verfahrens zum Durchführen der synchronen Gleichrichtung ist in beispielsweise dem US-Patent Nr. 8570004 beschrieben, dessen Anmelderin dieselbe wie bei dieser Anmeldung ist und das der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2011-151903 entspricht. Die Offenbarung des US-Patents ist hierin durch Bezugnahme gänzlich aufgenommen.
Die MOS-Steuerschaltung 68 führt ferner eine Aufgabe zum Begrenzen der Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durch den Leistungsgenerator 1 durch, wenn dies durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird; auf die Aufgabe ist als eine eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe im Folgenden Bezug genommen. Ein Beispiel der Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe ist in beispielsweise dem US-Patent Nr. 8710807 beschrieben, dessen Anmelderin dieselbe wie bei dieser Anmeldung ist und das der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2012-090454 entspricht. Die Offenbarung des US-Patents ist hierin gänzlich durch Bezugnahme aufgenommen.
Wenn beispielsweise durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs des Gleichrichtermoduls 41 durchzuführen, führt die MOS-Steuerschaltung 68 des Gleichrichtermoduls 41 als die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe eine erste eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe durch, um

(1) die MOS-Transistoren 60 eines oberen Zweigs von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 einzuschalten oder ein zu halten,
(2) die MOS-Transistoren 61 eines unteren Zweigs von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 auszuschalten oder aus zu halten, und
(3) der Kommunikationsschaltung 67 anzuweisen, das dritte PWM-Signal, das den ersten Identifizierungspuls und den dritten Identifizierungspuls aufweist, zu der Kommunikationsleitung RC zu senden.

Eine Ausführung der ersten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe resultiert darin, dass die Ausgangsenden der U-, V- und W-Phasen-Wicklungen im Wesentlichen kurzgeschlossen sind, und dass die U-, V- und W-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen U-, V- und W-Phasen-Wicklungen fließen, im Wesentlichen die gleichen Amplituden haben. Eine Ausführung der ersten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe resultiert ferner darin, dass ein Effektivwert von jedem der U-, V- und W-Phasen-Ströme kleiner als derselbe des U-Phasen-Stroms ist, wenn es eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs des Gleichrichtermoduls 41 ohne eine Ausführung der ersten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe gibt.
Wenn durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs von einem anderen der Gleichrichtermodule 42 und 43 basierend auf dem dritten PWM-Signal, das über die Kommunikationsleitung RC übermittelt wird, durchzuführen, führt die MOS-Steuerschaltung 68 des entsprechenden Gleichrichtermoduls 42 oder 43 die erste eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe auf eine ähnliche Art und Weise wie die MOS-Steuerschaltung 68 des Gleichrichtermoduls 41 durch.
Wenn zusätzlich durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs des Gleichrichtermoduls 41 durchzuführen, führt die MOS-Steuerschaltung 68 des Gleichrichtermoduls 41 als die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe eine zweite eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe durch, um

(1) die MOS-Transistoren 61 eines unteren Zweigs von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 einzuschalten oder ein zu halten,
(2) die MOS-Transistoren 60 eines oberen Zweigs von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 auszuschalten oder aus zu halten, und
(3) die Kommunikationsschaltung 67 anzuweisen, das dritte PWM-Signal, das den ersten Identifizierungspuls und den zweiten Identifizierungspuls aufweist, zu der Kommunikationsleitung RC zu senden.

Eine Ausführung der zweiten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe resultiert darin, dass die Ausgangsenden der U-, V- und W-Phasen-Wicklungen im Wesentlichen kurzgeschlossen sind, und dass die U-, V- und W-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen U, V- und W-Phasen-Wicklungen fließen, im Wesentlichen die gleichen Amplituden haben. Eine Ausführung der ersten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe resultiert ferner darin, dass ein Effektivwert von jedem der U-, V- und W-Phasen-Ströme kleiner als derselbe des U-Phasen-Stroms ist, wenn es eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs des Gleichrichtermoduls 41 ohne eine Ausführung der zweiten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe gibt.
Wenn durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird, den Schutzbetrieb für den Leistungsgenerator 1 aufgrund des Auftretens einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs eines anderen der Gleichrichtermodule 42 und 43 basierend auf dem dritten PWM-Signal, das über die Kommunikationsleitung RC übermittelt wird, durchzuführen, führt die MOS-Steuerschaltung 68 des entsprechenden Gleichrichtermoduls 42 oder 43 die zweite eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe auf eine ähnliche Art und Weise wie die MOS-Steuerschaltung 68 des Gleichrichtermoduls 41 durch.
Wenn durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird, ansprechend auf ein Empfangen des vierten PWM-Signals den Schutzbetrieb durchzuführen, ist die MOS-Steuerschaltung 68 fähig, eine der ersten und zweiten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgaben durchzuführen.
Es sei bemerkt, dass, wenn durch den Schutzbestimmer 67E angewiesen wird, den Schutzbetrieb ansprechend auf ein Empfangen des vierten PWM-Signals durchzuführen, es bevorzugt wird, dass die MOS-Steuerschaltung 68 Zeitpunkte bestimmen sollte, bei denen jeweils die MOS-Steuerschaltung 68 die erste oder zweite eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe durchführt, um alle MOS-Transistoren 60 eines oberen Zweigs ein- oder auszuschalten, und alle Schaltelemente 61 eines unteren Zweigs aus- oder einzuschalten, derart, dass es nicht wahrscheinlich ist, dass Spannungsstöße bei jedem der Zeitpunkte auftreten.
Die MOS-Steuerschaltung 68E sollte vorzugsweise Ausführungszeitpunkte der ersten oder zweiten eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe steuern, um Ein-/Aus-Betriebsvorgänge des MOS-Transistors 60 oder 61 eines oberen oder unteren Zweigs zu verhindern, während eine bestimmte Menge eines Stroms, das heißt eine große Menge eines Stroms, im Begriff ist, durch den entsprechenden MOS-Transistor 60 oder 61 eines oberen oder unteren Zweigs zu fließen oder fließt. Diese Steuerung reduziert das Risiko eines Spannungsstoßes, der aufgrund von Ein-/Aus-Betriebsvorgängen der MOS-Transistoren 60 und 61 auftritt.
Die Struktur von jedem der Gleichrichtermodule 42 und 43 ist ähnlich zu derselben des Gleichrichtermoduls 41. Bezug nehmend auf 8 weist genauer gesagt das Gleichrichtermodul 42 für die V-Phasen-Wicklung erste und zweite MOS-Transistoren 60 und 61, erste und zweite Temperatursensoren 62 und 63, eine Gleichrichtungssteuerung 164 und einen Stromsensor 69 auf. Die ersten und zweiten MOS-Transistoren 60 und 61, die ersten und zweiten Temperatursensoren 62 und 63 und der Stromsensor 69, die das Gleichrichtermodul 42 in sich aufweist, unterscheiden sich von jenen, die das Gleichrichtermodul 41 in sich aufweist, in dem folgenden Punkt. Die Komponenten 60 bis 64 und 69, die das Gleichrichtermodul 42 in sich aufweist, sind genauer gesagt betriebsmäßig der V-Phasen-Wicklung zugeordnet, die Komponenten 60 bis 64 und 69, die das Gleichrichtermodul 41 in sich aufweist, sind jedoch betriebsmäßig der U-Phasen-Wicklung zugeordnet. Die Betriebsvorgänge der Komponenten 60 bis 64 und 69, die das Gleichrichtermodul 42 in sich aufweist, sind somit im Wesentlichen identisch zu denselben der Komponenten 60 bis 64 und 69, die das Gleichrichtermodul 41 in sich aufweist, sodass detaillierte Beschreibungen der Komponenten 60 bis 64 und 69, die das Gleichrichtermodul 42 in sich aufweist, weggelassen sind.
Die Gleichrichtungssteuerung 164 weist beispielsweise einen V-Phasen-Spannungsdetektor 165, einen Betriebsspannungsgenerator 66, eine Kommunikationsschaltung 67 und eine MOS-Steuerschaltung 68 auf. Die Strukturen und Betriebsvorgänge des Betriebsspannungsgenerators 66, der Kommunikationsschaltung 67 und der MOS-Steuerschaltung 68, die die Gleichrichtungssteuerung 164 in sich aufweist, sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Betriebsspannungsgenerators 66, der Kommunikationsschaltung 67 und der MOS-Steuerschaltung 68, die die Gleichrichtungssteuerung 64 in sich aufweist. Aus diesem Grund sind Beschreibungen von zwischen den Gleichrichtungssteuerungen 64 und 164 im Wesentlichen identischen Teilen 66, 67 und 68, denen identische Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen.
Von der Gleichrichtungssteuerung 64 unterscheidet sich die Gleichrichtungssteuerung 164 lediglich dahingehend, dass der U-Phasen-Spannungsdetektor 65 durch einen V-Phasen-Spannungsdetektor 165 ersetzt ist. Zwischen den Gleichrichtungssteuerungen 64 und 164 identische Komponenten, denen identische Bezugsziffern zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen.
Der V-Phasen-Spannungsdetektor 165 ist betriebsfähig, um eine V-Phasen-Spannung Vv an dem Ausgangsende der V-Phasen-Wicklung zu messen. Der V-Phasen-Spannungsdetektor 165 weist beispielsweise eine Zener-Diode 165 und reihengeschaltete Widerstände 165B und 165C auf. Die Anode der Zener-Diode 165A ist mit einem ersten Ende der reihengeschalteten Widerstände 165B und 165C verbunden, die Kathode der Zener-Diode 165A ist mit dem Ausgangsende der V-Phasen-Wicklung verbunden, und ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, der reihengeschalteten Widerstände 165B und 165C ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden. Ein Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 165B und 165C ist mit der Basis des Transistors 66A verbunden.
Eine Anpassung der Zener-Spannung der Zener-Diode 165A und von Widerständen der jeweiligen Widerstände 165B und 165C macht es möglich, den Transistor 66A jedes Mal einzuschalten, wenn eine V-Phasen-Spannung Vv an dem Ausgangsende der V-Phasen-Wicklung die zweite PWM-Spannung Vth2 überschreitet. Das heißt, der Transistor 66A des Betriebsspannungsgenerators 66 ist konfiguriert, um intermittierend eingeschaltet zu werden.
Das Gleichrichtermodul 43 für die W-Phasen-Wicklung hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie dieselbe des Gleichrichtermoduls 42, sodass detaillierte Beschreibungen des Gleichrichtermoduls 43 weggelassen sind.
Ein Beispiel der Struktur des Reglers 5 ist als Nächstes im Detail im Folgenden beschrieben.
Bezug nehmend auf 9 hat der Regler 5 den Anschluss F und weist einen MOS-Transistor 50, eine Schwungraddiode 51, eine Leistungsversorgungsschaltung 53, eine Spannungssteuerschaltung 54, einen Gate-Treiber 55, einen Bestimmer 56 und eine LIN-Kommunikationsschaltung 57 auf.
Die Drain des MOS-Transistors 50 ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden, und die Source ist über den Anschluss F mit einem ersten Ende der Feldwicklung 2 verbunden, sodass der MOS-Transistor 50 mit der Feldwicklung 2 in Reihe geschaltet ist.
Die Anode der Schwungraddiode 51 ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden, und die Kathode ist über den Anschluss F mit dem ersten Ende der Feldwicklung 2 verbunden. Ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, der Feldwicklung 2, ist mit der gemeinsamen Signalmasse des Leistungsgenerators 1 verbunden, sodass die Schwungraddiode 51 zu der Feldwicklung 2 parallel geschaltet ist.
Die LIN-Kommunikationsschaltung 57 ist betriebsfähig, um serielle bidirektionale Kommunikationsvorgänge, das heißt LIN-Kommunikationsvorgänge, gemäß den LIN-Protokollen mit der ECU 8 auszuführen. Die LIN-Kommunikationsschaltung 57 ist fähig, als Kommunikationsnachrichten Anweisungen, die eine Leistungserzeugungsstartanweisung aufweisen, und Datenstücke, die Daten aufweisen, die beispielsweise die Zielregelspannung Vreg aufweisen, die von der ECU 8 übermittelt werden, zu empfangen.
Die Leistungsversorgungsschaltung 53 ist mit dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 verbunden und mit jedem Element des Reglers 5 verbunden. Die Leistungsversorgungsschaltung 53 ist betriebsfähig, um jedes Element des Reglers 5 basierend auf der Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 mit einer Betriebsspannung zu versorgen.
Die Spannungssteuerschaltung 54 ist mit der LIN-Kommunikationsschaltung 57, dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1, dem Gate-Treiber 55 und dem Bestimmer 56 verbunden.
Die Spannungssteuerschaltung 54 führt verschiedene Aufgaben, die eine Anfangserregungsaufgabe, eine normale Leistungserzeugungsstartaufgabe, eine normale Leistungserzeugungssteueraufgabe und eine eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe aufweisen, durch.
Die Spannungssteuerschaltung 54 führt beispielsweise ansprechend darauf die Anfangserregungsaufgabe durch, wenn die LIN-Kommunikationsschaltung 57 die Leistungserzeugungsstartanweisung empfängt.
Die Anfangserregungsaufgabe ist entworfen, um einen steuerbaren Tastfaktor zum zyklischen Durchführen von Ein-aus-Betriebsvorgängen des MOS-Transistors 50 zu bestimmen. Das heißt, der MOS-Transistor 50, der durch den bestimmten Tastfaktor gesteuert wird, verursacht, dass der Erregungsstrom, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird, einen Wert, wie zum Beispiel 0,5 A, hat, der weniger als ein vorbestimmter Wert des Erregungsstroms ist; die Feldwicklung 2 wird mit dem Erregungsstrom des vorbestimmten Werts versorgt, während der Leistungsgenerator 1 die normalen Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durchführt. Eine Ausführung der Anfangserregungsaufgabe resultiert darin, dass die Amplitude von jeder der U-, V- und W-Phasen-Spannungen, die durch eine Drehung des Rotors 2M induziert wird, größer als dieselbe einer entsprechenden von U-, V- und W-Phasen-Spannungen ist, die durch eine Drehung des Rotors 2M basierend auf lediglich einer Restmagnetisierung bei den Polen des Rotors 2M induziert wird. Dies macht es möglich, dass das Gleichrichtermodul 41 eine Drehung des Rotors 2M selbst dann erfasst, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 2M verglichen mit einem Fall, in dem das Gleichrichtermodul 41 eine Drehung des Rotors 2M basierend auf lediglich einer Restmagnetisierung bei den Polen des Rotors 2M erfasst, innerhalb eines unteren Bereichs ist.
Wenn der Bestimmer 56 das erste PWM-Signal erfasst, das von dem Gleichrichtermodul 41 zu der Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, während die Spannungssteuerschaltung 54 die Anfangserregungsaufgabe durchführt, schaltet die Spannungssteueraufgabe 54 die Anfangserregungsaufgabe zu der normalen Leistungserzeugungsstartaufgabe. Die Spannungssteuerschaltung 54 führt dann die normale Leistungserzeugungsstartaufgabe durch, die den Erregungsstrom erhöht, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird.
Wenn der Bestimmer 56 das erste PWM-Signal erfasst, das von dem Gleichrichtermodul 41 zu der Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, während keine Anfangserregungsaufgabe durchgeführt wird, startet die Spannungssteuerschaltung 54 die normale Leistungserzeugungsstartaufgabe, die die Versorgung der Feldwicklung 2 mit einem Erregungsstrom startet.
Wenn danach der Bestimmer 56 das zweite PWM-Signal, das von einem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 zu der Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, erfasst, schaltet die Spannungssteuerschaltung 54 die normale Leistungserzeugungsstartaufgabe zu der normalen Leistungserzeugungssteueraufgabe. Die normale Leistungserzeugungssteueraufgabe vergleicht die Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1, die die Spannung an dem Ausgangsanschluss B des Leistungsgenerators 1 ist, mit der Zielregelspannung Vreg, die von der ECU 8 über die LIN-Kommunikationsschaltung 57 übermittelt wird. Die Spannungssteuerschaltung 54 gibt beispielsweise ein Signal eines hohen Pegels aus, wenn die Zielregelspannung Vreg gleich oder höher als die Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1 ist, und gibt ein Signal eines niedrigen Pegels aus, wenn die Zielregelspannung Vreg niedriger als die Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1 ist. Um eine steile Änderung in einem Ausgangsstrom des Leistungsgenerators 1 zu unterdrücken, kann die Spannungssteuerung 54 den Gate-Treiber 55 steuern, um die Menge des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird, pro Schaltzyklus des MOS-Transistors 50 allmählich zu andern.
Der Gate-Treiber 55 erzeugt ein PWM-Signal, das ein zyklisches Pulssignal ist, das einen steuerbaren Tastfaktor hat, der abhängig von der Ausgabe, das heißt dem Vergleichsresultat, der Spannungssteuerschaltung 54 bestimmt wird. Das heißt, während der MOS-Transistor 50 ein ist, wird basierend auf der Ausgangsspannung Vb mit dem Erregungsstrom versorgt, um durch die Feldwicklung 2 zu fließen, und während der MOS-Transistor 50 aus ist, wird mit keinem Erregungsstrom versorgt, um durch die Feldwicklung 2 zu fließen. Die Menge, das heißt ein gemittelter Wert, des Erregungsstroms, der durch die Feldwicklung 2 pro Schaltzyklus des MOS-Transistors 50 fließt, kann somit durch den Tastfaktor angepasst werden, und daher wird die Ausgangsspannung Vb basierend auf der angepassten Menge des Erregungsstroms rückkopplungsgesteuert.
Wenn der Bestimmer 56 das dritte PWM-Signal, das von einem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 zu der Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, erfasst, oder der Bestimmer 56 bestimmt, dass eine Fehlfunktion bei dem Erregungssystem aufgetreten ist, führt die Spannungssteuerschaltung 54 die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe durch. Die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe passt den Tastfaktor für den MOS-Transistor 50 an, um dadurch die Menge des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird, pro Schaltzyklus des MOS-Transistors 50 zu reduzieren oder die Versorgung der Feldwicklung 2 mit dem Erregungsstrom zu stoppen.
Der Bestimmer 56 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem MOS-Transistor 50, dem Gate-Treiber 55, der Feldwicklung 2 und der Schwungraddiode 51 mit der LIN-Kommunikationsschaltung 57, mit der Kommunikationsleitung RC und der Spannungssteuerschaltung 54 verbunden. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erfasst der Bestimmer 56 jedes der ersten bis dritten PWM-Signale, wenn ein entsprechendes der ersten bis dritten PWM-Signale über die Kommunikationsleitung RC gesendet wird. Der Bestimmer 56 berechnet basierend auf beispielsweise der Frequenz von mindestens einem der ersten und zweiten PWM-Signale, die dadurch erfasst werden, die U/min Na des Rotors 2M. Der Bestimmer 56 überwacht ferner, wie die U-, V- und W-Phasen-Spannungen basierend auf den zweiten PWM-Signalen, die von den jeweiligen Gleichrichtermodulen 41, 42 und 43 übermittelt werden, erzeugt werden. Der Bestimmer 56 bestimmt ferner basierend auf dem dritten PWM-Signal, das von einem entsprechenden mindestens einen der Gleichrichtermodule 41 bis 43 übermittelt wird, ob es eine Fehlfunktion bei mindestens einem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 gibt.
Der Bestimmer 56 überwacht zusätzlich eine Spannung VF an dem Anschluss F oder einen Strom, der durch den Anschluss F fließt, um dadurch zu bestimmen, ob eine Fehlfunktion bei dem Erregungssystem, wie zum Beispiel eine Kurzschlussfehlfunktion über dem MOS-Transistor 50 und eine Kurzschlussfehlfunktion über der Feldwicklung 2, aufgetreten ist. Wenn bestimmt, wird, dass eine Fehlfunktion bei dem Erregungssystem aufgetreten ist, erzeugt der Bestimmer 56 das vierte PWM-Signal, das das Auftreten einer Fehlfunktion bei dem Erregungssystem, das im Vorhergehenden dargelegt ist, anzeigt, und sendet das vierte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung RC.
10 stellt ein Beispiel des vierten PWM-Signals dar. Das vierte PWM-Signal, das in 10 gezeigt ist, behält die Ausgangsspannung Vb für die Dauer t0 bei, behält danach eine vorbestimmte Spannung, wie zum Beispiel 5 V, die niedriger als die Ausgangsspannung Vb ist, für die nächste Dauer t0 bei, und behält danach die Ausgangsspannung Vb während der nächsten Dauer t0 bei. Nach einem Verstreichen der letzten Dauer t0 wird das vierte PWM-Signal als ein Pulssignal entworfen, das einen konstanten Zyklus von t0 und einen vorbestimmten Tastfaktor hat.
Es sei bemerkt, dass der Bestimmer 56 das dritte PWM-Signal, das den zweiten Identifizierungspuls oder den dritten Identifizierungspuls, die in 7 dargestellt sind, aufweist, anstelle des vierten PWM-Signals erzeugen kann.
Der Bestimmer 56 ist insbesondere konfiguriert, um das vierte PWM-Signal zu erzeugen, wenn die LIN-Kommunikationsschaltung 57 eine Anweisung zum Durchführen der eine Leistungserzeugung begrenzenden Aufgabe, die im Vorhergehenden dargelegt ist, oder eine Anweisung zum Erzeugen eines Drehmoments empfängt, und um das vierte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung RC zu senden. Diese Konfiguration erlaubt, dass die ECU 8 über den Regler 5 jedes der Gleichrichtermodule 41 bis 43 anweist, die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe oder eine Aufgabe, auf die als eine Drehmomenterzeugungsaufgabe Bezug genommen ist, zum Erzeugen eines Drehmoments durchzuführen, während ein übermäßiger Anstieg der Ausgangsspannung Vb des Leistungsgenerators 1, die durch den Gleichrichter 4 gleichgerichtet wird, ohne zusätzliche Drähte zwischen dem Regler 5 und der ECU 8 verhindert wird. Die Drehmomenterzeugungsaufgabe steuert die Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durch den Leistungsgenerator 1, um dadurch ein Drehmoment, das als eine Last einer Drehung des Rotors 2, das heißt der Kurbelwelle der Antriebsmaschine, dient, anzupassen. Eine Anpassung des Drehmoments, auf das als ein Lastdrehmoment Bezug genommen ist, kann eine Drehung der Kurbelwelle der Antriebsmaschine bei einer gewünschten Position zwangsweise stoppen.
Ein Beispiel, wie der Bestimmer 56 bestimmt, ob eine Kurzschlussfehlfunktion bei dem MOS-Transistor 50 aufgetreten ist, und das vierte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung RC sendet, ist als Nächstes im Folgenden unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Der Bestimmer 56 führt beispielsweise zyklisch die eine Kurzschlussfehlfunktion erfassende Routine durch, die einen Satz von Anweisungen, die in 11 dargestellt sind, aufweist.
Der Bestimmer 56 weist genauer gesagt bei einem Schritt S100 den Gate-Treiber 55 an, einen Ausschaltbetrieb des MOS-Transistors 50 zum Ausschalten des MOS-Transistors 50 durchzuführen, und bestimmt bei einem Schritt S102, ob die überwachte Spannung VF an dem Anschluss F höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung VthF ist. Die Schwellenspannung Vth dient dazu, um zu bestimmen, ob die Spannung VF an dem Anschluss F nach einem Senden der Ausschaltanweisung zu dem Gate-Treiber 55 normal fällt, ob mit anderen Worten der MOS-Transistor 50 aufgrund der Kurzschlussfehlfunktion desselben kontinuierlich ein ist, statt der Ausschaltbetriebsvorgänge des MOS-Transistors 50 durch den Gate-Treiber 55, sodass die Spannung VF an dem Anschluss F weiter höher als die Schwellenspannung VthF ist.
Wenn bestimmt wird, dass die überwachte Spannung VF an dem Anschluss F gleich oder niedriger als die Schwellenspannung VthF ist (NEIN bei dem Schritt S102), beendet der Bestimmer 56 die eine Kurzschlussfehlfunktion erfassende Routine.
Wenn sonst bestimmt wird, dass die überwachte Spannung VF an dem Anschluss F höher als die Schwellenspannung VthF ist (JA bei dem Schritt S102), bestimmt der Bestimmer 56 bei einem Schritt S104, ob die Ausgangsspannung Vb höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung Vthb ist. Die Schwellenspannung Vthb dient dazu, um zu bestimmen, ob die Ausgangsspannung Vb aufgrund des Kurzschlusses des MOS-Transistors 50 eine Überspannung ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vb gleich oder niedriger als die Schwellenspannung Vthb ist (NEIN bei dem Schritt S104), beendet der Bestimmer 56 die eine Kurzschlussfehlfunktion erfassende Routine.
Wenn sonst bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vb höher als die Schwellenspannung Vthb ist (JA bei dem Schritt S104), erzeugt der Bestimmer 56 das vierte PWM-Signal und gibt bei einem Schritt S106 das vierte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung RC aus.
Der Bestimmer 56 bestimmt bei einem Schritt S108 als Nächstes, ob die Ausgangsspannung Vb niedriger als eine Schwellenspannung ist (Vthb – dV), während das vierte PWM-Signal kontinuierlich zu der Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird. Die Schwellenspannung (Vthb – dV) ist eingestellt, um um einen Wert dV niedriger als die Schwellenspannung Vthb zu sein.
Wenn bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vb gehalten wird, um gleich oder höher als die Schwellenspannung (Vthb – dV) zu sein (NEIN bei dem Schritt S108), kehrt der Bestimmer 56 zu dem Schritt S106 zurück und gibt bei dem Schritt S106 das vierte PWM-Signal kontinuierlich aus.
Wenn sonst bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vb niedriger als die Schwellenspannung (Vthb – dV) ist (JA bei dem Schritt S108), stoppt der Bestimmer 56 bei einem Schritt S110 die Ausgabe des vierten PWM-Signals zu der Kommunikationsleitung RC. Nach dem Betrieb bei dem Schritt S110 kehrt der Bestimmer zu dem Schritt S104 zurück und bestimmt, ob die Ausgangsspannung Vb höher als die Schwellenspannung Vthb ist.
Die LIN-Kommunikationsschaltung 57 ist fähig, zu der ECU 8 Informationen, die die U/min Na des Rotors 2M, die durch den Bestimmer 56 berechnet werden, anzeigen, und Informationen, die anzeigen, wie jede der U-, V- und W-Phasen-Spannungen erzeugt wird, auszugeben. Die LIN-Kommunikationsschaltung 57 ist ferner fähig, wenn eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 oder 61, den eines der Gleichrichtermodule 41 bis 43 in sich aufweist, aufgetreten ist, sodass der Bestimmer 56 das dritte PWM-Signal bestimmt hat, ein Signal auszugeben, das

(1) das Auftreten einer solchen Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 oder 61, den eines der Gleichrichtermodule 41 bis 43 in sich aufweist, aufweist, und
(2) aufweist, wo eine solche Fehlfunktion aufgetreten ist.

Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist der Regler 5 des Leistungsgenerators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um eine Erregung der Feldwicklung 2 zu starten, um zu verursachen, dass der Leistungsgenerator 1 normale Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge startet, wenn

1. die Leistungserzeugungsstartanweisung, die von der ECU 8 über die LIN-Kommunikationsschaltung 57 übermittelt wird, empfangen wird, und
2. das erste PWM-Signal, das über die LIN-Kommunikationsschaltung 57 von dem Gleichrichtermodul 41 übermittelt wird, empfangen wird.

Diese Konfiguration eliminiert die Notwendigkeit, das Ausgangsende von jeder der Statorwicklungen 3 direkt mit dem Regler 5 zu verbinden; für das Ausgangsende jeder der Statorwicklungen 3 besteht ein hohes Risiko einer Überlagerung von Spannungsstößen aufgrund eines Schalten der Transistoren, die die Gleichrichtermodule 41 bis 43 in sich aufweisen. Diese Eliminierung verhindert, dass der Regler 5 aufgrund solcher Spannungsstöße fehlerhaft funktioniert.
Einer von typischen Reglern ist entworfen, um zu bestimmen, dass ein entsprechender Leistungsgenerator in einen Modus gestellt wurde, bei dem der Leistungsgenerator normale Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge durchführt, wenn eine Phasenspannung, die von jeder Phasenstatorwicklung ausgegeben wird, eine Schwellenspannung, das heißt einen Zwischenwert, überschreitet. Die Schwellenspannung wird vorausgehend innerhalb eines Spannungsbereichs von einem Wert, der als die Subtraktion von 10 V von der Hälfte einer Zielregelspannung definiert ist, zu einem Wert, der als die Summe von 10 V und der Hälfte der Zielregelspannung definiert ist, eingestellt. Dieser Entwurf kann jedoch eine Anpassung der Zwischenspannungen für die jeweiligen Statorwicklungen erfordern, da sich, wie die Zwischenspannungen für die jeweiligen Statorwicklungen erzeugt werden, voneinander unterscheiden kann.
Der Regler 5 des Leistungsgenerators 1 ist im Gegensatz dazu konfiguriert, um die Phasenspannung der jeweiligen Statorwicklungen 3 nicht direkt zu erfassen, und um zu bestimmen, ob der Leistungsgenerator 1 in einen Modus gestellt wurde, bei dem der Leistungsgenerator normale Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge gemäß den zweiten PWM-Signalen, die von den jeweiligen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 übermittelt werden, durchführt. Diese Konfiguration eliminiert daher die Notwendigkeit, die zweiten Schwellenspannungen Vth2, die den Zwischenspannungen entsprechen, anzupassen, sodass die Vielseitigkeit des Reglers 5 verbessert wird.
Alle Gleichrichtermodule 41 bis 43 und der Regler 5 sind über die Kommunikationsleitung RC miteinander verbunden, und der Leistungsgenerator 1 ist konfiguriert, um zu verhindern, dass das erste oder zweite PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung RC von jedem von mindestens zwei unterschiedlichen Gleichrichtermodule gleichzeitig ausgegeben wird. Diese Konfiguration verhindert, dass PWM-Signale, die von anderen Gleichrichtermodulen ausgegeben werden, miteinander auf der Kommunikationsleitung RC kollidieren, sodass der Regler 5 die PWM-Signale, die von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 ausgegeben werden, zuverlässig erfasst.
Jedes der Gleichrichtemodule 41 bis 43 ist konfiguriert, um das dritte PWM-Signal, das sich von den ersten und zweiten PWM-Signalen unterscheidet, zu den anderen Gleichrichtermodulen und dem Regler 5 über die gemeinsame Kommunikationsleitung RC auszugeben, wenn eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 oder 61 des entsprechenden Gleichrichtermoduls aufgetreten ist. Diese Konfiguration macht es für jedes Gleichrichtermodul möglich, um über die gemeinsame Kommunikationsleitung RC die anderen Gleichrichtermodule und den Regler 5 über sowohl Informationen, die die entsprechende Phasenspannung und die berechnete Drehgeschwindigkeit des Rotors 2M anzeigen, als auch Informationen, die das Auftreten einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 oder 61 anzeigen, zu informieren.
Jedes der Gleichrichtermodule 41 bis 43 ist konfiguriert, um, nachdem das zweite PWM-Signal, das von einem anderen Gleichrichtermodul übermittelt wurde, empfangen wurde,

(1) zu bestimmen, ob eine Kurzschlussfehlfunktion über dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs aufgetreten ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert der Phasenspannung an dem Ausgangsende einer entsprechenden Phasenwicklung, die damit verbunden ist, gleich oder höher als der erste Bezugswert für die erste vorbestimmte Periode ist,
(2) zu bestimmen, ob eine Kurzschlussfehlfunktion über dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs aufgetreten ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert der Phasenspannung an dem Ausgangsende einer entsprechenden Phasenwicklung, die damit verbunden ist, gleich oder niedriger als der zweite Bezugswert für die zweite vorbestimmte Periode ist.

Diese Konfiguration macht es für jedes Gleichrichtermodul möglich, zuverlässig zu bestimmt, ob und wo eine Kurzschlussfehlfunktion darin aufgetreten ist.
Jedes der Gleichrichtermodule 41 bis 43 ist konfiguriert, um das dritte PWM-Signal zu erzeugen und dasselbe zu den anderen Gleichrichtermodulen und dem Regler 5 über die Kommunikationsleitung RC auszugeben, wenn eine oder mehrere Fehlfunktionen darin aufgetreten sind; die einen oder mehreren Fehlfunktionen weisen eine Fehlfunktion aufgrund einer abnormen Änderung der Temperatur von mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 und eine Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses über mindestens einem der MOS-Transistoren 60 und 61 auf. Dies ermöglicht einem der anderen Gleichrichtermodule oder dem Regler 5, sich einer oder mehreren Maßnahmen gegen die eine oder die mehreren Fehlfunktionen zu widmen.
Jedes der Gleichrichtermodule 41 bis 43 ist konfiguriert, um basierend auf der Betriebsspannung Vcc, die erzeugt wird, wenn die Spannung an dem Ausgangsende einer entsprechenden Phasenwicklung, die damit verbunden ist, gleich oder höher als die Schwellenspannung Vr ist, oder eines der ersten bis dritten PWM-Signale, das von einem anderen Gleichrichtermodul übermittelt wird, darin über die Kommunikationsleitung RC eingegeben wird, aktiviert zu werden.
Diese Konfiguration macht es für jedes Gleichrichtermodul möglich, basierend auf der Eingabe eines der ersten bis dritten PWM-Signale, das von einem anderen Gleichrichtermodul übermittelt wird, aktiviert zu werden, selbst wenn die entsprechende Phasenspannung aufgrund einer Fehlfunktion des MOS-Transistors 60 oder 61 nicht ansteigt. Diese Aktivierung jedes Gleichrichtermoduls lässt zu, dass das Gleichrichtermodul die Fehlfunktion erfasst.
Wenn eine Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs oder dem MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs bei einem Gleichrichtermodul aufgetreten ist, ist das Gleichrichtermodul konfiguriert, um

(1) das dritte PWM-Signal zu dem Regler 5 zu senden, sodass der Regler 5 die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe durchführt, um die Menge des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird, pro Schaltzyklus des MOS-Transistors 50 zu reduzieren, und
(2) die MOS-Transistoren eines oberen oder unteren Zweigs von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43, die dem fehlerhaft funktionierenden MOS-Transistor entsprechen, einzuschalten oder ein zu halten, während alle MOS-Transistoren eines anderen Zweigs von allen Gleichrichtermodulen 41 bis 43 ausgeschaltet oder aus gehalten werden.

Die Reduzierung des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird, verhindert eine Überhitzung in dem fehlerhaft funktionierenden MOS-Transistor.
Diese Konfiguration resultiert zusätzlich darin, dass die Ausgangsenden der U-, V- und W-Phasen-Wicklungen im Wesentlichen kurzgeschlossen sind, und die U-, V- und W-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen U-, V- und W-Phasen-Wicklungen fließen, im Wesentlichen gleiche Amplituden haben. Dies verhindert, dass ein Überstrom durch den fehlerhaft funktionierenden MOS-Transistor konzentriert fließt.
Der Regler 5 ist konfiguriert, um das vierte PWM-Signal zu erzeugen und dasselbe zu der Kommunikationsleitung RC auszugeben, wenn bestimmt wird, dass eine Fehlfunktion bei dem Erregungssystem aufgetreten ist. Jedes der ersten bis dritten Gleichrichtermodule 41 bis 43 ist konfiguriert, um den MOS-Transistor eines oberen oder eines unteren Zweigs einzuschalten oder ein zu halten, während der MOS-Transistor eines anderen Zweigs ausgeschaltet oder aus gehalten wird, wenn das vierte PWM-Signal empfangen wird. Diese Konfigurationen verhindern, dass sich die Ausgangsspannung Vb, die durch den Gleichrichter 4 gleichgerichtet wird, übermäßig erhöht, selbst wenn eine Kurzschlussfehlfunktion über dem MOS-Transistor 50 aufgetreten ist, durch den die Feldwicklung 2 mit dem Erregungsstrom versorgt wird.
Jedes der Gleichrichtermodule 41 bis 43 ist konfiguriert, um den MOS-Transistor eines oberen oder unteren Zweigs einzuschalten oder ein zu halten, während der MOS-Transistor des anderen Zweigs ausgeschaltet oder aus gehalten wird, um dadurch Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge bei jedem von vorbestimmten Zeitpunkten zu begrenzen, wenn wahrscheinlich keine Spannungsstöße auftreten. Jedes der Gleichrichtermodule 41 bis 43 ist beispielsweise konfiguriert, um den MOS-Transistor eines oberen oder eines unteren Zweigs einzuschalten oder ein zu halten, während der MOS-Transistor des anderen Zweigs ausgeschaltet oder aus gehalten wird, um dadurch Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge bei jedem von vorbestimmten Zeitpunkten zu begrenzen, wenn keiner oder wenig Strom durch den MOS-Transistor eines unteren Zweigs fließt. Diese Konfiguration verhindert, dass die ECU 8 und die elektrischen Lasten 10 aufgrund von Spannungsstößen fehlerhaft funktionieren.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein Leistungsgenerator 1A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben.
Die Struktur und/oder Funktionen des Leistungsgenerators 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von jenen des Leistungsgenerators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten. Die sich unterscheidenden Punkte sind somit hauptsächlich im Folgenden beschrieben, und daher sind Beschreibungen von zwischen den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen gleichen Teilen, denen dieselben Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen oder vereinfacht.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind alle Gleichrichtermodule 41 bis 43 und der Regler 5 über die Kommunikationsleitung RC kommunikationsfähig miteinander verbunden.
Der Leistungsgenerator 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz dazu konfiguriert, derart, dass ein Gleichrichtermodul 41A für die U-Phasen-Wicklung, das aus den Gleichrichtermodulen 41A, 42 und 43 ausgewählt ist, typischerweise über die Kommunikationsleitung RC mit dem Regler 5 verbunden ist, und die Gleichrichtermodule 41A, 42 und 43 über eine Kommunikationsleitung C, die als eine zweite Kommunikationsleitung dient (siehe 12), miteinander verbunden sind.
Das Gleichrichtermodul 41A, das typischerweise über die Kommunikationsleitung RC mit dem Regler 5 verbunden ist, weist zusätzlich eine PWM-Sendeschaltung 167 auf, die zwischen die Kommunikationsleitung RC und eine Leitung geschaltet ist, die die MOS-Steuerschaltung 68 und den Kollektor des Transistors 66D verbindet. Die PWM-Sendeschaltung 167 ist mit der Kommunikationsschaltung 67 verbunden, und die Kommunikationsschaltung 67 ist mit der Kommunikationsleitung C und der Leitung, die zwischen die MOS-Steuerschaltung 68 und den Kollektor des Transistors 66D geschaltet ist, verbunden. Die PWM-Sendeschaltung 167 ist mit anderen Worten zwischen der Kommunikationsleitung RC und den Kommunikationsschaltungen 67 der Gleichrichtermodule 41 bis 43, die über die Kommunikationsleitung C kommunikationsfähig miteinander verbunden sind, eingefügt.
Die Kommunikationsschaltung 67 gibt das erste, zweite oder dritte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung C aus, wenn das erste, zweite oder dritte PWM-Signal dadurch erzeugt wird. Die PWM-Sendeschaltung 167 des Gleichrichtermoduls 41A empfängt das erste, zweite oder dritte PWM-Signal, das durch die Kommunikationsleitung C ausgegeben wird, und überträgt das erste, zweite oder dritte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung RC, um dadurch dasselbe zu dem Regler 5 zu senden. Die PWM-Sendeschaltung 167 des Gleichrichtermoduls 41A empfängt zusätzlich das dritte oder vierte PWM-Signal, das durch die Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, und überträgt das dritte oder vierte PWM-Signal zu der Kommunikationsleitung C, um dadurch dasselbe zu den anderen Gleichrichtermodulen 42 und 43 zu senden.
Diese Konfiguration des Leistungsgenerators 1A verhindert, das Kommunikationsvorgänge zwischen dem Regler 5 und dem Gleichrichtermodul 41A mit Kommunikationsvorgängen zwischen den Gleichrichtermodulen 41 bis 43 in Konflikt geraten.
Diese Konfiguration lässt zu, dass das dritte PWM-Signal, das zu der Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, als eine Anweisung, um die Anfangserregungsaufgabe, das heißt eine eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe, zu starten, an den Regler 5 verwendet wird. Das heißt, wenn das dritte PWM-Signal durch die Kommunikationsleitung RC ausgegeben wird, dass der Regler 5 die Anfangserregungsaufgabe, das heißt die eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe, durchführt, um die Menge des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 pro Schaltzyklus des MOS-Transistors 50 versorgt wird, zu reduzieren, während eine Drehung des Rotors 2M gestoppt wird, und eine Kommunikationsnachricht, die beispielsweise das Auftreten einer Fehlfunktion bei dem MOS-Transistor 60 oder 61 anzeigt, zu übermitteln.
Drittes Ausführungsbeispiel
Ein Leistungsgenerator 1B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 14 und 15 beschrieben.
Die Struktur und/oder Funktionen des Leistungsgenerators 1B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von jenen des Leistungsgenerators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den folgenden Punkten. Die sich unterscheidenden Punkte sind somit hauptsächlich im Folgenden beschrieben, und daher sind redundante Beschreibungen von zwischen den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen gleichen Teilen, denen dieselben Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen oder vereinfacht.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Leistungsgenerator 1 die Gleichrichtermodule 41 bis 43, die für die jeweiligen Phasen der Statorwicklungen 3 vorgesehen sind, auf.
Der Leistungsgenerator 1B weist im Gegensatz dazu ein erstes Gleichrichtermodul 40 für Wicklungen von zwei Phasen, das heißt die U- und V-Phasen-Wicklungen, und das Gleichrichtermodul 43, das als ein zweites Gleichrichtermodul für die Wicklung der verbleibenden Phase, wie zum Beispiel die W-Phasen-Wicklung (siehe 14), dient, auf.
Bezug nehmend auf 15 weist genauer gesagt das erste Gleichrichtermodul 40 erste und zweite MOS-Transistoren 60U und 61U für die U-Phasen-Wicklung, erste und zweite Temperatursensoren 62U und 63U für die U-Phasen-Wicklung, erste und zweite MOS-Transistoren 60V und 61V für die V-Phasen-Wicklung, erste und zweite Temperatursensoren 62V und 63V für die V-Phasen-Wicklung, eine Gleichrichtungssteuerung 264, einen Stromsensor 69U für die U-Phasen-Wicklung und einen Stromsensor 69V für die V-Phasen-Wicklung auf.
Die ersten und zweiten MOS-Transistoren 60U und 61U, die ersten und zweiten Temperatursensoren 62U und 63U und der Stromsensor 69U sind hinsichtlich der Konfiguration im Wesentlichen identisch zu den jeweiligen MOS-Transistoren 60 und 61, den Temperatursensoren 62 und 63 und dem Stromsensor 69 des Gleichrichtermoduls 41 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die ersten und zweiten MOS-Transistoren 60V und 61V, die ersten und zweiten Temperatursensoren 62V und 63V und der Stromsensor 69V sind hinsichtlich der Konfiguration im Wesentlichen identisch zu den jeweiligen MOS-Transistoren 60 und 61, den Temperatursensoren 62 und 63 und dem Stromsensor 69 des Gleichrichtermoduls 42 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Bezugszeichen 60Ua und 61Ua stellen intrinsische Dioden der jeweiligen ersten und zweiten MOS-Transistoren 60U und 61U dar, und Bezugszeichen 60Va und 61Va stellen intrinsische Dioden der jeweiligen ersten und zweiten MOS-Transistoren 60V und 61V dar.
Die Gleichrichtungssteuerung 264 weist anstelle der MOS-Steuerschaltung 68 eine erste MOS-Steuerschaltung 68U für die U-Phasen-Wicklung und eine zweite MOS-Steuerschaltung 68V für die V-Phasen-Wicklung auf.
Die erste MOS-Steuerschaltung 68U ist hinsichtlich der Konfiguration identisch zu der MOS-Steuerschaltung 68 des Gleichrichtermoduls 41 für die U-Phasen-Wicklung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und die zweite MOS-Steuerschaltung 68V ist hinsichtlich der Konfiguration identisch zu der MOS-Steuerschaltung 68 des Gleichrichtermoduls 42 für die V-Phasen-Wicklung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Gleichrichtungssteuerung 264 weist anstelle des U-Phasen-Spannungsdetektors 65 ferner einen UV-Phasen-Spannungsdetektor 265 auf. Der UV-Phasen-Spannungsdetektor 265 weist anstelle des Spannungsvergleichers 65B einen Differenzverstärker 65D auf.
Der Differenzverstärker 65D hat einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsende der U-Phasen-Wicklung verbunden ist, einen zweiten Eingangsanschluss, der mit dem Ausgangsende der V-Phasen-Wicklung verbunden ist, und ein Ausgangsende, das sowohl mit dem Betriebsspannungsgenerator 66 als auch mit der Kommunikationsschaltung 67 verbunden ist.
Der Differenzverstärker 65D ist basierend auf der Betriebsspannung, mit der von der Leistungsversorgungsschaltung 65A versorgt wird, in Betrieb, um die Differenz, das heißt eine U-V-Leitungsspannung, der V-Phasen-Spannung Vv von der U-Phasen-Spannung Vu zu verstärken und die verstärkte Differenz, das heißt die verstärkte U-V-Leitungsspannung, zu sowohl dem Betriebsspannungsgenerator 66 als auch der Kommunikationsschaltung 67 zu übermitteln.
Das Eingeben der verstärkten U-V-Leitungsspannung, die höher als eine vorbestimmte Spannung ist, in den Betriebsspannungsgenerator 66 verursacht, dass der Betriebsspannungsgenerator 66 Betriebsvorgänge durchführt, um die Betriebsspannung Vcc auf eine Art und Weise wie der Betriebsspannungsgenerator 66 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erzeugen.
Der PWM-Signalgenerator 67A der Kommunikationsschaltung 67 erzeugt jedes der ersten und zweiten PWM-Signale für die U-Phasen-Wicklung unter Verwendung der verstärkten U-V-Leitungsspannung. Der PWM-Signalgenerator 67A der Kommunikationsschaltung 67 erzeugt ferner jedes der ersten und zweiten PWM-Signale für die V-Phasen-Wicklung unter Verwendung der verstärkten U-V-Leitungsspannung.
Diese Konfiguration des Leistungsgenerators 1B erzeugt unter Verwendung der verstärkten U-V-Leitungsspannung die ersten und zweiten PWM-Signale für jede der U- und V-Phasen-Wicklungen. Diese Konfiguration reduziert ungünstige Effekte aufgrund der Schwankungen von U- und/oder V-Phasen-Spannungen Vu und Vv aufgrund von Leckströmen und anderen Faktoren auf die ersten und zweiten PWM-Signale. Diese Konfiguration resultiert in einer Erfassung mit einer hohen Genauigkeit einer Drehung des Rotors 2M basierend auf der U-V-Leitungsspannung ohne zusätzliche Drähte.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die im Vorhergehenden erwähnten Ausfuhrungsbeispiele begrenzt und kann innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung modifiziert sein.
Jeder der Leistungsgeneratoren 1, 1A und 1B gemäß den jeweiligen ersten bis dritten Ausführungsbeispielen ist mit einem einzelnen Satz der Statorwicklung 3 und einem einzelnen Satz der Gleichrichtermodule 41 bis 43, die für die jeweiligen Statorwicklungen 3 vorgesehen sind, versehen, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Jeder der Leistungsgeneratoren 1, 1A und 1B kann genauer gesagt mit mindestens zwei Sätzen der Statorwicklungen 3 und entsprechenden mindestens zwei Sätzen der Gleichrichtermodule 41 bis 43 versehen sein; die Gleichrichtermodule 41 bis 43 von jedem der mindestens zwei Sätze sind für die Statorwicklungen 3 eines entsprechenden der mindestens zwei Sätze vorgesehen.
Die ersten bis dritten Ausführungsbeispiele verwenden die sterngeschalteten Dreiphasenstatorwicklungen 3, können jedoch eine Einzelphasenstatorwicklung, Mehrphasenstatorwicklungen, deltageschaltete Mehrphasenstatorwicklungen oder stern-delta-geschaltete Mehrphasenstatorwicklungen verwenden.
Jedes der ersten bis dritten Gleichrichtermodule gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen kann eine Halbbrückenschaltung, die eine Diode als ein gleichrichtendes Glied eines oberen Zweigs anstelle des MOS-Transistors 60 eines oberen Zweigs und den MOS-Transistor 61 eines unteren Zweigs, der als ein Schalter dient, aufweist, oder eine Halbbrückenschaltung, die aus dem MOS-Transistor 60 eines oberen Zweigs, der als ein Schalter dient, und einer Diode als ein gleichrichtendes Element eines unteren Zweigs anstelle des MOS-Transistors 61 eines unteren Zweigs zusammengesetzt ist, verwenden. Das heißt, es reicht für jedes der ersten bis dritten Gleichrichtermodule gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen aus, mindestens einen Schalter aufzuweisen.
Der PWM-Signalgenerator 67A von jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen erzeugt das zweite PWM-Signal zum Mitteilen von Informationen, die darstellen, dass der entsprechende Leistungsgenerator normale Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge gestartet hat, dem Regler 5 oder einem anderen Gleichrichtermodul. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Konfiguration begrenzt.
Der PWM-Signalgenerator 67A von jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 gemäß einer Modifikation kann genauer gesagt ein modifiziertes zweites PWM-Signal mit einem Tastfaktor erzeugen, der sich abhängig von der Temperatur von beispielsweise einem ausgewählten der MOS-Transistoren 60 und 61 ändert.
Bezug nehmend auf 16 ist genauer gesagt der Tastfaktor des modifizierten zweiten PWM-Signals auf 50% eingestellt, wenn bei dem ausgewählten MOS-Transistor keine Temperaturfehlfunktionen aufgetreten sind, sich mit anderen Worten die Temperatur des ausgewählten MOS-Transistors innerhalb eines normalen Temperaturbereichs befindet. Der Tastfaktor des modifizierten zweiten PWM-Signals ändert sich innerhalb des Bereichs von 50% bis 90% proportional zu der Temperatur des ausgewählten MOS-Transistors, wenn sich die Temperatur des ausgewählten MOS-Transistors innerhalb eines Bereichs befindet, der eine Begrenzung der Leistungserzeugungsbetriebsvorgänge notwendig macht. Der Tastfaktor des modifizierten zweiten PWM-Signals ist auf 100% eingestellt, wenn eine Temperaturfehlfunktion in dem ausgewählten MOS-Transistor aufgetreten ist, sich mit anderen Worten die Temperatur des ausgewählten MOS-Transistors innerhalb eines abnormen Temperaturbereichs befindet. Das modifizierte zweite PWM-Signal kann einen ersten Puls, dessen Tastzyklus sich abhängig von der Temperatur des MOS-Transistors 60 gemäß 16 ändert, und einen zweiten Puls aufweisen, dessen Tastzyklus sich abhängig von der Temperatur des MOS-Transistors 61 gemäß 16 ändert.
Ein Erzeugen des modifizierten zweiten PWM-Signals, das zu dem Regler 5 gesendet wird, lässt zu, dass der Regler 5 die im Vorhergehenden dargelegte eine Leistungserzeugung begrenzende Aufgabe ohne zusätzliche Drähte zwischen dem Regler 5 und jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 durchführt. Der Regler 5 ist beispielsweise fähig, die Menge des Erregungsstroms, mit dem die Feldwicklung 2 versorgt wird, pro Schaltzyklus des MOS-Transistors 50 abhängig von einer allmählichen Erhöhung der Temperatur des ausgewählten MOS-Transistors allmählich zu reduzieren.
Der PWM-Signalgenerator 67A von jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen erzeugt das zweite PWM-Signal, das eine Pulshöhe, das heißt einen Spannungsvariationsbereich, hat, die sich von der Pulshöhe des ersten PWM-Signals unterscheidet, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Der PWM-Signalgenerator 67A von jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 gemäß einer anderen Modifikation kann genauer gesagt ein modifiziertes zweites PWM-Signal mit einem Tastfaktor erzeugen, der sich von dem Tastfaktor des ersten PWM-Signals unterscheidet. Bezug nehmend auf 17 kann beispielsweise der PWM-Signalgenerator 67A von jedem der Gleichrichtermodule 41 bis 43 gemäß dieser Modifikation das erste PWM-Signal erzeugen, wobei der hohe Pegel auf die Ausgangsspannung Vb eingestellt ist, mit einem Tastfaktor eines Werts, wie zum Beispiel 25%, der niedriger als ein Tastfaktor von 50% ist, und das zweite PWM-Signal erzeugen, das einen Tastfaktor von 50% hat. Diese Konfiguration resultiert darin, dass die ersten und zweiten PWM-Signale ohne Weiteres unterscheidbar sind.
Bei jedem der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele sind die ersten bis vierten PWM-Signale ein Beispiel von Modulationssignalen, die jeweils mindestens ein Informationsstück aufweisen.
Obwohl die darstellenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung hierin beschrieben sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, weist jedoch eines und alle Ausführungsbeispiele auf, die Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (zum Beispiel von Aspekten über verschiedene Ausführungsbeispiele hinweg), Anpassungen und/oder Abwechslungen haben, wie es für Fachleute basierend auf der vorliegenden Offenbarung offensichtlich ist. Die Begrenzungen in den Ansprüchen sind basierend auf der Sprache, die in den Ansprüchen genutzt ist, breit zu interpretieren und nicht auf Beispiele begrenzt, die in der vorliegenden Beschreibung oder während der Verfolgung der Anmeldung beschrieben werden, wobei diese Beispiele als nicht ausschließlich aufzufassen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-088727 [0001]
JP 2012-90454 [0004]
US 8570004 [0115]
JP 2011-151903 [0115]
US 8710807 [0116]
JP 2012-090454 [0116]

Claims

Drehende elektrische Maschine (1, 1A, 1B) mit: einer Statorwicklung (3), die ein Ausgangsende hat; einem Rotor (2M), der eine Erregungswicklung (2) aufweist; einem Schalter (60, 61), der mit dem Ausgangsende der Statorwicklung (3) verbunden ist; einem Modulationssignalgenerator (67), der konfiguriert ist, um ein Modulationssignal, das Informationen, die eine Drehung des Rotors basierend auf einer Änderung einer Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung (3) anzeigen, aufweist, zu erzeugen; und das Modulationssignal auszugeben; und einer gleichrichtenden Einheit (68), die konfiguriert ist, um den Schalter (60, 61) abwechselnd ein- und auszuschalten, um die Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung (3) gleichzurichten, sodass eine gleichgerichtete Spannung erzeugt wird; und einer mit einem Erregungsstrom versorgenden Schaltung (5), die über eine Kommunikationsleitung (RC) mit dem Modulationssignalgenerator (67) kommunikationsfähig verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Versorgung der Erregungswicklung (2) des Rotors (2M) mit einem Erregungsstrom zu starten, um in der Statorwicklung (3) ein drehendes magnetisches Feld zu induzieren, wenn das Modulationssignal, das von dem Modulationssignalgenerator (67) ausgegeben wird, über die Kommunikationsleitung (RC) in dieselbe eingegeben wird.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulationssignalgenerator (67) konfiguriert ist, um ein erstes Modulationssignal, das das Modulationssignal ist, auszugeben, wobei das erste Modulationssignal einen Tastfaktor und einen Signalvariationsbereich hat; das Ausgangsende der Statorwicklung zu überwachen; ein zweites Modulationssignal zu erzeugen, wenn ein Resultat des Überwachens entweder die Spannung an dem Ausgangsende der Statorwicklung (3), die gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert wird, oder eine Erfassung eines Stroms, der durch das Ausgangsende der Statorwicklung (3) fließt, darstellt; und das zweite Modulationssignal zu der Kommunikationsleitung (RC) auszugeben; wobei das zweite Modulationssignal ein Pulssignal ist, das einen Tastfaktor und einen Signalvariationsbereich hat, wobei sich mindestens entweder der Tastfaktor oder der Signalvariationsbereich des zweiten Modulationssignals von einem entsprechenden mindestens entweder Tastfaktor oder Signalvariationsbereich des ersten Modulationssignals unterscheidet, und die mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung (5) konfiguriert ist, um die Versorgung der Erregungswicklung (2) des Rotors (2M) mit dem Erregungsstrom zu starten, wenn dies extern angewiesen wird; und die Versorgung der Erregungswicklung (2) des Rotors (2M) mit dem Erregungsstrom zu steuern, um die gleichgerichtete Spannung zu stabilisieren, wenn das zweite Modulationssignal, das von dem Modulationssignalgenerator (67) ausgegeben wird, in dieselbe eingegeben wird.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) Mehrphasenstatorwicklungen (3) aufweist, wobei jede der Mehrphasenstatorwicklungen ein Ausgangsende hat; der Schalter (60, 61) eine Mehrzahl von Schaltern (60, 61), die mit den jeweiligen Mehrphasenstatorwicklungen (3) verbunden sind, aufweist; der Modulationssignalgenerator (67) eine Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43), die für die jeweiligen Mehrphasenstatorwicklungen (3) vorgesehen sind, aufweist; die Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) und die mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung (5) über die Kommunikationsleitung (RC) miteinander kommunikationsfähig verbunden sind; und lediglich einer (67, 41) der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) konfiguriert ist, um die ersten und zweiten Modulationssignale zu erzeugen und das erste und das zweite Modulationssignal zu der Kommunikationsleitung (RC) auszugeben.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) Mehrphasenstatorwicklungen (3) aufweist, wobei jede der Mehrphasenstatorwicklungen ein Ausgangsende hat; der Schalter (60, 61) eine Mehrzahl von Schaltern (60, 61), die mit den jeweiligen Mehrphasenstatorwicklungen (3) verbunden sind, aufweist; der Modulationssignalgenerator (67) eine Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43), die für die jeweiligen Mehrphasenstatorwicklungen (3) vorgesehen sind, aufweist; einer (67, 41) der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) mit der mit einem Erregungsstrom versorgenden Schaltung (5) über eine erste Kommunikationsleitung (RC), die die Kommunikationsleitung (RC) ist, kommunikationsfähig verbunden ist; und einer (67, 41) der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) mit den verbleibenden Modulationssignalgeneratoren (67, 42, 43) in der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren über eine zweite Kommunikationsleitung (C), die sich von der ersten Kommunikationsleitung (RC) unterscheidet, kommunikationsfähig verbunden ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) konfiguriert ist, um ein drittes Modulationssignal zu erzeugen und das dritte Modulationssignal zu der mit einem Erregungsstrom versorgenden Schaltung (5) und den anderen Modulationssignalgeneratoren auszugeben, wenn es eine Fehlfunktion bei einem entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) gibt, sich das dritte Modulationssignal von den ersten und zweiten Modulationssignalen unterscheidet und Informationen aufweist, die mindestens ein Auftreten der Fehlfunktion bei einem entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) anzeigen.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) ein erstes Schaltelement (60) und ein zweites Schaltelement (61) aufweist; und jeder der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) konfiguriert ist, um das dritte Modulationssignal zu erzeugen, wenn es eine Fehlfunktion bei einem der ersten und zweiten Schaltelemente (60, 61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) gibt, wobei das dritte Modulationssignal zweite Informationen aufweist, die anzeigen, ob die Fehlfunktion bei dem ersten Schaltelement (60) oder dem zweiten Schaltelement (61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) aufgetreten ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) konfiguriert ist, um zu bestimmen, dass es eine Kurzschlussfehlfunktion als die Fehlfunktion über dem ersten Schaltelement (60) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) gibt, wenn das zweite Modulationssignal von einem alternativen der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) in denselben eingegeben wird, und die Spannung an dem Ausgangsanschluss einer entsprechenden der Mehrzahl von Statorwicklungen (3) gleich oder höher als ein erster Bezugswert für eine erste vorbestimmte Periode ist; und zu bestimmen, dass es eine Kurzschlussfehlfunktion als die Fehlfunktion über dem zweiten Schaltelement (61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) gibt, wenn das zweite Modulationssignal von einem alternativen der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) in denselben eingegeben wird, und die Spannung an dem Ausgangsanschluss einer entsprechenden der Mehrzahl von Statorwicklungen (3) gleich oder niedriger als ein zweiter Bezugswert für eine zweite vorbestimmte Periode ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) konfiguriert ist, um das dritte Modulationssignal zu erzeugen, wenn es eine Kurzschlussfehlfunktion gibt, die die Fehlfunktion über einem der ersten und zweiten Schaltelemente (60, 61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) ist; und das dritte Modulationssignal zu erzeugen, wenn es eine Temperaturfehlfunktion gibt, die die Fehlfunktion bei einem der ersten und zweiten Schaltelemente (60, 61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) ist.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, mit ferner: einer Mehrzahl von aktivierenden Schaltungen (66, 41, 42, 43), die jeweils konfiguriert sind, um einen entsprechenden der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) zu aktivieren, wenn entweder eine erste Bedingung oder eine zweite Bedingung erfüllt ist, wobei die erste Bedingung darin besteht, dass eines der ersten und zweiten Modulationssignale in dieselbe von einem alternativen der Mehrzahl von Modulationssignalgeneratoren (67, 41, 42, 43) eingegeben wird, und die zweite Bedingung darin besteht, dass die Spannung an dem Ausgangsende einer entsprechenden der Mehrzahl von Statorwicklungen höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung wird.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das dritte Modulationssignal in die mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung (5) eingegeben wird, dieselbe konfiguriert ist, um einer externen Schaltung Informationen, die ein Auftreten einer Fehlfunktion anzeigen, mitzuteilen; und einen Wert des Erregungsstroms, mit dem die Erregungswicklung des Rotors versorgt wird, zu reduzieren; und wobei die gleichrichtende Einheit (68) eine Mehrzahl von gleichrichtenden Einheiten (68) aufweist, die jeweils konfiguriert sind, um das erste Schaltelement (60) und das zweite Schaltelement (61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) abwechselnd ein- oder auszuschalten, und jede der Mehrzahl von gleichrichtenden Einheiten (68) konfiguriert ist, um ein ausgewähltes von dem ersten Schaltelement 60) und dem zweiten Schaltelement (61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) einzuschalten, während das andere derselben ausgeschaltet wird, wobei die Fehlfunktion in dem ausgewählten von dem ersten Schaltelement (60) und dem zweiten Schaltelement (61) aufgetreten ist.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung (5) ein Erregungssystem zum Versorgen mit dem Erregungsstrom aufweist und konfiguriert ist, um zu verursachen, dass das Erregungssystem die Versorgung der Erregungswicklung (2) des Rotors (2M) mit dem Erregungsstrom steuert, um dadurch die gleichgerichtete Spannung an eine Zielregelspannung anzupassen, und konfiguriert ist, um ein viertes Modulationssignal zu erzeugen, wenn die gleichgerichtete Spannung aufgrund einer Fehlfunktion bei dem Erregungssystem höher als eine vorbestimmte Schwellenspannung wird, wobei die vorbestimmte Schwellenspannung eingestellt ist, um höher als die Zielregelspannung zu sein; und das vierte Modulationssignal zu der Kommunikationsleitung (RC) auszugeben; und wobei jede der Mehrzahl von gleichrichtenden Einheitern (68) konfiguriert ist, um ein ausgewähltes von dem ersten Schaltelement (60) und dem zweiten Schaltelement (61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) einzuschalten, während das andere derselben ausgeschaltet wird.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Mehrzahl von gleichrichtenden Einheiten (68) konfiguriert ist, um einen Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem das ausgewählte von dem ersten Schaltelement (60) und dem zweiten Schaltelement (61) eines entsprechenden der Mehrzahl von Schaltern (60, 61) eingeschaltet wird, während das andere derselben ausgeschaltet wird, derart, dass wahrscheinlich keine Spannungsstöße zu dem vorbestimmten Zeitpunkt auftreten.
Drehende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung (5) konfiguriert ist, um das vierte Modulationssignal zu der Kommunikationsleitung (RC) auszugeben, wenn eine vorbestimmte Anweisung, die eine Ausgabe des vierten Modulationssignals anzeigt, in dieselbe eingegeben wird.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) mindestens eine erste Statorwicklung und eine zweite Statorwicklung aufweist, wobei sowohl die erste als auch die zweite Statorwicklung ein Ausgangsende haben; der Schalter (60), 61) mindestens einen ersten Schalter (60U, 61U), der mit dem Ausgangsanschluss der ersten Statorwicklung (3) verbunden ist, und einen zweiten Schalter (60V, 61V), der mit dem Ausgangsanschluss der zweiten Statorwicklung (3) verbunden ist, aufweist; die gleichrichtende Einheit (68) konfiguriert ist, um sowohl den ersten Schalter als auch den zweiten Schalter abwechselnd ein- und auszuschalten, um die Spannung an dem Ausgangsende von jeder der ersten und zweiten Statorwicklungen (3) gleichzurichten, sodass die gleichgerichtete Spannung erzeugt wird; und der Modulationssignalgenerator (67) konfiguriert ist, um eine Leitungsspannung zwischen der Spannung an dem Ausgangsende der ersten Statorwicklung (3) und der Spannung an dem Ausgangsende der zweiten Statorwicklung (3) zu erfassen und das Modulationssignal, das die Informationen, die eine Drehung des Rotors basierend auf einer Änderung der Leitungsspannung anzeigen, aufweist, zu erzeugen.
Drehende elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulationssignalgenerator (67) konfiguriert ist, um abhängig von einer Temperatur des Schalters (60, 61) das zweite Modulationssignal zu modifizieren, derart, dass das modifizierte zweite Modulationssignal eine Änderung der Temperatur des Schalters (60, 61) aufweist, und um das modifizierte zweite Modulationssignal als das zweite Modulationssignal zu der Kommunikationsleitung (RC) auszugeben; und die mit einem Erregungsstrom versorgende Schaltung (5) konfiguriert ist, um die Versorgung der Erregungswicklung (2) des Rotors (2M) mit dem Erregungsstrom gemäß der Änderung der Temperatur des Schalters (60, 61), die in dieselbe über die Kommunikationsleitung (RC) eingegeben wird, zu steuern.