DE102022206386A1 - Motorantriebseinrichtung - Google Patents

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DE102022206386A1
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Young Seul Lim
Kang Ho Jeong
Jae Hoon SIM
Jung Ik Ha
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Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Seoul National University R&DB Foundation
Kia Corp
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Abstract

Eine Motorantriebseinrichtung beinhaltet: einen ersten Inverter, der beinhaltet: eine Vielzahl erster Schaltelemente, verbunden mit einem ersten Ende jeder der Wicklungen; einen zweiten Inverter, der beinhaltet: eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen, verbunden mit einem zweiten Ende jeder der Wicklungen; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand der Vielzahl von ersten Schaltelementen und der Vielzahl von zweiten Schaltelementen auf Basis eines Antriebsmodus des Motors in einer Abtastperiode zu steuern.

Description

  • HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
  • Gebiet der vorliegenden Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Motorantriebseinrichtung und insbesondere auf eine Motorantriebseinrichtung, die einen Motorantriebsmodus zu einem Y-Verbindungsmotor-Antriebsmodus und einem Offenend-Wicklungsmotor-Antriebsmodus schalten kann, abhängig von einer verlangten Ausgabe des Motors, was die Effizienz eines Inverters zum Antreiben eines Motors verbessert.
  • Beschreibung verwandten Stands der Technik
  • Im Allgemeinen weisen die Wicklungen jeder in einem Motor enthaltenen Phase die einen Enden mit einem Inverter verbunden und die anderen Enden miteinander verbunden auf, um eine Y-Verbindung zu bilden.
  • Wenn der Motor angetrieben wird, wenn ein Schaltelement im Inverter EIN/AUS durch Pulsbreiten-Modulationssteuerung geschaltet wird, wird eine Leitungsspannung an die Wicklungen des Y-verbundenen Motors angelegt, um einen Wechselstrom zu erzeugen, um ein Drehmoment zu erzeugen.
  • Weil die Kraftstoff-Effizienz eines umweltfreundlichen Fahrzeugs, wie etwa eines Elektrofahrzeugs, welches das durch den Motor erzeugte Drehmoment als Leistung verwendet, durch die Stromumwandlungs-Effizienz des Invertermotors bestimmt wird, ist es wichtig, die Stromumwandlungs-Effizienz des Inverters und die Effizienz des Motors zu maximieren, um die Kraftstoff-Effizienz zu verbessern.
  • Die Effizienz des Inverter-Motorsystems wird hauptsächlich durch eine Spannungsverwendungsrate des Inverters bestimmt, und es ist möglich, die Kraftstoff-Effizienz des Fahrzeugs zu verbessern, falls ein Betriebspunkt des Fahrzeugs, welcher durch die Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment des Motors bestimmt ist, in einem Abschnitt gebildet wird, wo die Spannungsverwendungsrate hoch ist.
  • Jedoch, mit wachsender Anzahl von Wicklungen des Motors, um das maximale Drehmoment des Motors zu erhöhen, bewegt sich der Abschnitt, wo die Spannungsverwendungsrate hoch ist, von einer Niederdrehmomentregion, welche der Hauptbetriebspunkt des Fahrzeugs ist, weg, und daher kann das Problem eines Sinkens der Kraftstoff-Effizienz auftreten. Weiterhin, vom Standpunkt der Kraftstoff-Effizienz, falls das Fahrzeug so entworfen ist, dass der Hauptbetriebspunkt in dem Abschnitt enthalten ist, bei dem die Spannungsverwendungsrate hoch ist, kann es ein Grenze beim maximalen Drehmoment des Motors geben, was das Problem des Sinkens von Beschleunigungsstart-Leistung des Fahrzeugs verursacht.
  • Daher ist im Stand der Technik ein Bedarf nach einer Motorantriebs-Technologie gegeben gewesen, die zum Verbessern der Effizienz des Systems in der Lage ist, selbst während sowohl Niederausgangs- als auch Hochausgangs-Abschnitte unter Verwendung eines Motors abgedeckt werden.
  • Die in diesem Hintergrund des vorliegenden Offenbarungsabschnitts enthaltene Information dient nur dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung und soll nicht als Bestätigung jeglicher Form oder Vorschlag angesehen werden, dass diese Information einen Stand der Technik bildet, der Fachleuten auf dem Gebiet bereits bekannt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden gerichtet auf die Bereitstellung einer Motorantriebseinrichtung, die einen Motorantriebsmodus zu einem Y-Verbindungs-Motorantriebsmodus und einem Offenend-Wicklungsmotor-Antriebsmodus schalten kann, abhängig von einer Soll-Ausgabe des Motors, was die Effizienz eines Inverters zum Antreiben eines Motors verbessert.
  • Eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Motorantriebseinrichtung bereitzustellen, die ein Schaltmuster einer Impulsbreiten-Modulationssteuerung enthält, die die Effizienz eines Inverters maximieren kann, wenn ein Motor in einem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  • Als Mittel zum Erzielen der Aufgaben stellt die vorliegende Offenbarung eine Motorantriebseinrichtung bereit, die konfiguriert ist, einen Motor anzutreiben, der eine Vielzahl von Wicklungen entsprechend einer Vielzahl von Phasen enthält, jeweils beinhaltend:
    • einen ersten Inverter, der beinhaltet: eine Vielzahl von ersten Schaltelementen, und verbunden mit einem ersten Ende jeder der Wicklungen;
    • einen zweiten Inverter, der beinhaltet: eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen, und verbunden mit einem zweiten Ende jeder der Wicklungen; und
    • eine Steuerung, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand der zweiten Schaltelemente zu fixieren und die ersten Schaltelemente in einer Abtastperiode zu schalten, um einen Spannungsvektor entsprechend einem Spannungsbefehl zu synthetisieren, wenn der Motor in einem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird, in welchem die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente jeweils in einem räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulationsmodus geschaltet werden, und das Schalten der zweiten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand der zweiten Schaltelemente die Form von Links- und Rechts-Symmetrie aufweist und die Anzahl von Schaltungen jeder Phase die gleiche ist zueinander, in einer Abtastperiode.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Spannungsvektor, welcher den Spannungsbefehl in einer anderen Region als einer Region eines Spannungsvektors, der repräsentiert, dass eine Differenz zwischen einer gemeinsamem Modusspannung des ersten Inverters und einer gemeinsamen Modusspannung des zweiten Inverters nicht Null ist, aus Regionen des Spannungsvektors synthetisieren, der durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbar ist, wenn der Motor in dem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung Ein/Aus-Zustände der zweiten Schaltelemente für jede Region eines Spannungsvektors fixieren, der durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbar ist, und die ersten Schaltelemente schalten, um den Spannungsvektor entsprechend dem Spannungsbefehl zu synthetisieren, wenn der Motor im Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Region des Spannungsvektors sechs Regionen eines internen Hexagons sein, welches durch diagonale Linien des internen Hexagons in dem internen Hexagon unterteilt wird, das als eine Seite eine Linie aufweist, die das Zentrum jeder Seite des Hexagons eines Vektor-Diagramms, der den durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbaren Spannungsvektor zeigt, mit dem Zentrum einer benachbarten Seite desselben verbindet.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Region des Spannungsvektors sechs Regionen entsprechend sechs Dreiecken sein, welche das Zentrum des Hexagons mit einem Punkt verbinden, wo die Schaltzustände des zweiten Inverters, der auf zwei benachbarten Seiten des Hexagons erscheint, die gleichen im Hexagon eines Vektordiagramms sind, welches den Spannungsvektor zeigt, der durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbar ist.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand der zweiten Schaltelemente entsprechend der Region fixieren, wo der Spannungsvektor, der dem Spannungsbefehl entspricht, zugehörig ist, und die ersten Schaltelemente schalten, um den Schaltzustand der ersten Schaltelemente in einem gewissen Muster zu wiederholen, um einen Ziel-Spannungsvektor zu synthetisieren.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand des zweiten Inverters als [011] in einer Abtastperiode fixieren und die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [110], [011] und [101] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 22 π / 12 ≤ α < 2 π ,   0 ≤ α < 2 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0001
    entspricht.
  • [xyz] bezieht sich auf den Schaltzustand des Inverters, wobei sich x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase a des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z können jeweils 1 oder 0 sein, 1 bezieht sich auf einen Zustand, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 bezieht sich auf einen Zustand, wo die oberen Schaltelemente AUS sind und die unteren Schaltelemente EIN sind, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [011], [101], [110], [011], [110], [101], und [011] in der einen Abtastperiode erscheint.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand des zweiten Inverters als in [001] in einer Abtastperiode fixieren und die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [100], [010] und [001] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo ein elektrischer Motorwinkel (α), 2 π / 12 ≤ α < 6 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0002
    entspricht.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [001], [100], [010], [001], [010], [100], und [001] in der einen Abtastperiode erscheint.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand des zweiten Inverters als [101] in einer Abtastperiode fixieren und die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [010], [011] und [101] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 6 π / 12 ≤ α < 10 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0003
    entspricht.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [101], [110], [011], [101], [011], [110], und [101] in der einen Abtastperiode erscheint.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand des zweiten Inverters als [100] in einer Abtastperiode fixieren und die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [100], [010] und [001] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 10 π / 12 ≤ α < 14 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0004
    entspricht.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [100], [010], [001], [100], [001], [010], und [100] in der einen Abtastperiode erscheint.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand des zweiten Inverters als [110] in einer Abtastperiode fixieren und die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [110], [011] und [101] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 14 π / 12 ≤ α < 18 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0005
    entspricht.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [110], [011], [101], [110], [101], [011], und [110] in der einen Abtastperiode erscheint.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung den Schaltzustand des zweiten Inverters als [010] in einer Abtastperiode fixieren und die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [100], [010] und [001] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 18 π / 12 ≤ α < 22 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0006
    entspricht.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die ersten Schaltelemente so steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [010], [001], [100], [010], [100], [001], und [010] in der einen Abtastperiode erscheint.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Schaltverlust der ersten Schaltelemente kleiner als ein Schaltverlust der zweiten Schaltelemente sein.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die ersten Schaltelemente ein Feldeffekttransistor (FET) sein, der auf einem SiC-Material basiert, und können die zweiten Schaltelemente ein IGBT sein, der auf einem Si-Material basiert.
  • Gemäß der Motorantriebseinrichtung ist es möglich, die Eigenfahrzeug des gesamten Drehmomentabschnitts im Vergleich zur konventionellen Technologie des Antreibens des üblichen Y-Verbindungsmotors unter Verwendung eines Inverters zu verbessern, was zur Verbesserung bei der Kraftstoff-Effizienz des Fahrzeugs beiträgt.
  • Weiterhin ist es gemäß der Motorantriebseinrichtung während des Antreibens im Offenend-Wicklungsmodus, in welchem der Motor durch simultanes Betreiben von zwei Invertern, die mit beiden Enden der Motorspule verbunden sind, angetrieben wird, möglich, den Schaltverlust zu reduzieren und die Effizienz des Systems durch die Klammersteuerung zu verbessern, welche das Umschalten des Inverters, der das Schaltelement mit dem großen Schaltungsverlust aufweist, minimiert, und zu gestatten, dass das Schalten durch den Inverter durchgeführt wird, der die Schaltelemente einsetzt, die den relativ kleinen Schaltungsverlust haben, wenn der Spannungsvektor für die räumliche Vektor-Impulsbreiten-Modulation synthetisiert wird.
  • Gemäß der Motorantriebseinrichtung ist es möglich, das optimale Schaltmuster der Impulsbreiten-Modulationssteuerung für die Klammersteuerung bereitzustellen, was die Verbesserung bei der Effizienz des Systems durch die Klammersteuerung maximiert.
  • Die Effekte, die aus der vorliegenden Offenbarung erhalten werden können, sind nicht auf die vorgenannten Effekte beschränkt, und andere Effekte, die nicht erwähnt werden, können für Fachleute auf dem Gebiet, zu welchem die vorliegende Offenbarung gehört, aus der nachfolgenden Beschreibung verstanden werden.
  • Die Verfahren und Einrichtungen der vorliegenden Offenbarung weisen andere Merkmale und Vorteile auf, die ersichtlich werden aus oder detaillierter dargestellt werden in den beigefügten Zeichnungen, die hierin inkorporiert sind, und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, gewisse Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu erklären.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Motorantriebseinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist ein Diagramm, das eine Drehzahl (Umdrehungen pro Minute, UPM)-Drehmomentkurve und eine Hocheffizienzregion für jeden Motorantriebsmodus der Motorantriebseinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 3 ist ein Diagramm, das einen Spannungsvektor zeigt, der durch zwei Inverter synthetisiert wird, die an einen Offenend-Wicklungsmotor angelegt werden.
    • 4 ist ein Diagramm, das einen Spannungsvektor zeigt, der durch zwei Inverter synthetisiert wird, wenn der Motor in einem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
    • 5 ist ein Vektordiagramm, welches schematisch den Restspannungsvektor zeigt, außer hinsichtlich des Spannungsvektors, der eine Differenz zwischen gemeisamen Modusspannungen der zwei Inverter aus dem in 4 gezeigten Vektordiagramm verursacht.
    • 6 ist ein Diagramm, das ein Schaltbeispiel des ersten Inverters und eines zweiten Inverters für jede in 5 gezeigte Region zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das einen Schaltzustand eines Schaltelementes im ersten Inverter und einen Schaltzustand eines Schaltelements im zweiten Inverter gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 8 ist ein Diagramm, das einen Schaltzustand des Schaltelements im ersten Inverter und den Schaltzustand des Schaltelements im zweiten Inverter zeigt, wenn ein Motor in einem konventionellen Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
    • 9 und 10 zeigen Beispiele von Schaltwellenformen des ersten Inverters, der durch die Motorantriebseinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der ersten Region von 6 implementiert werden kann.
    • 11 zeigt Schaltwellenformen des zweiten Inverters, der durch die Motorantriebseinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der ersten Region von 6 implementiert werden kann.
    • 12, 13, 14, 15, 16 und 17 Sind Diagramme, welche die Schaltwellenformen des ersten Inverters während einer Abtastperiode in jeder Region der in 5 und 6 gezeigten Klammersteuerung zeigen.
  • Es versteht sich, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstäblich sind, wobei sie eine etwas vereinfachte Repräsentation verschiedener Merkmale präsentieren, welche für die Basisprinzipien der vorliegenden Offenbarung illustrativ sind. Die spezifischen Design-Merkmale der vorliegenden Offenbarung, wie hierin offenbart, einschließlich beispielsweise spezifische Abmessungen, Orientierungen, Orte und Formen werden teils durch die besonderen beabsichtigten Anwendungen und Verwendungsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich Bezugszeichen auf dieselben oder äquivalente Teile der vorliegenden Offenbarung in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESHREIBUNG DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
  • Nunmehr wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung(en), von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen illustriert und unten beschrieben sind. Während die vorliegende Offenbarung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird/werden, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung(en) auf jene zu beschränken, die beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind. Andererseits ist nicht beabsichtigt, dass die vorliegenden Offenbarung(en) nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die innerhalb des Geists und Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sein mögen, wie durch die angehängten Ansprüche definiert.
  • Nachfolgend wird eine Motorantriebseinrichtung gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Motorantriebseinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezug nehmend auf 1, kann eine Motorantriebseinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung als die Motorantriebseinrichtung, die konfiguriert ist, eine Antriebsleistung einem Motor 40 zuzuführen, der jeweils eine Vielzahl von Wicklungen (C1 bis C3) entsprechend einer Vielzahl von Phasen enthält, einen ersten Inverter 10 enthalten, der beinhaltet: eine Vielzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16), und verbunden mit einem ersten Ende jeder der Wicklungen des Motors 40, einen zweiten Inverter 20, der beinhaltet: eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26), und mit einem zweiten Ende jeder der Wicklungen des Motors 40 verbunden, eine Vielzahl von dritten Schaltelementen 30 (S31 bis S33), beinhaltend eine Enden, die mit einem zweiten Ende jeder der Wicklungen des Motors 40 verbunden sind, und die anderen Enden, die miteinander verbunden sind, und eine Steuerung 100, die konfiguriert ist, EIN/AUS-Zustände der ersten Schaltelemente (S11 bis S16), der zweiten Schaltelemente (S21 bis S26) und der dritten Schaltelemente (S31 bis S33) auf Basis der Soll-Ausgabe des Motors 40 zu steuern.
  • Der erste Inverter 10 und der zweite Inverter 20 können den in einer Batterie 200 gespeicherten Gleichstrom in DreiPhasen-Wechselstrom konvertieren, um ihn dem Motor 40 bereitzustellen, oder Regenerativ-Bremsenergie, die durch das Regenerativ-Bremsmoments des Motors 40 während des Regenerativbremsens erzeugt werden, in einen Gleichstrom umwandeln, um ihn der Batterie 200 bereitzustellen. Die vorliegende Umwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom kann durch die Impulsbreiten-Modulation der Vielzahl von ersten Schaltelementen (S11 bis S16) und der Vielzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26) durchgeführt werden, die im ersten Inverter 10 bzw. im zweiten Inverter 20 vorgesehen sind.
  • Der erste Inverter 10 kann beinhalten: eine Vielzahl von Beinen (11 bis 13), mit denen eine in einem Gleichstrom-Verbinderkondensator 300, der zwischen beiden Enden der Batterie 200 verbunden ist, gebildete Spannung angelegt wird. Die entsprechenden Beine (11 bis 13) können jeder der Phasen des Motors 40 entsprechen, um die elektrische Verbindung zu bilden.
  • Ein erstes Bein 11 enthält zwei Schaltelemente (S11 bis S12), die in Reihe zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Kondensators 300 verbunden sind, und ein Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (S11, S12) kann mit einem Ende einer Wicklung C1 einer Phase im Montage 40 so verbunden sein, dass der Wechselstrom, der einer der Vielzahl von Phasen entspricht, eingegeben/ausgegeben wird. Gleichermaßen beinhaltet ein zweites Bein 12 zwei Schaltelemente (S13, S15), die in Reihe zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Kondensators 300 verbunden sind, und ein Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (S13, S14) kann mit einem Ende einer Wicklung C2 einer Phase im Motor 40 so verbunden sein, dass der, einer der Vielzahl von Phasen entsprechende Wechselstrom eingegeben/ausgegeben wird. Weiterhin beinhaltet ein drittes Bein 13 zwei Schaltelemente (S15, S16), die in Reihe zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Kondensators 300 verbunden sind, und ein Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (S15, S16) kann mit einem Ende einer Wicklung C3 einer Phase im Motor 40 so verbunden sein, dass der einer der Vielzahl von Phasen entsprechende Wechselstrom eingegeben/ausgegeben wird.
  • Der zweite Inverter 20 kann auch eine Konfiguration ähnlich zu der des ersten Inverters 10 aufweisen. Der zweite Inverter 20 kann eine Vielzahl von Beinen (S21 bis S23) beinhalten, an welche die in dem Gleichstrom-Verbinderkondensator 300, der zwischen beiden Enden der Batterie 200 verbunden ist, gebildete Gleichstromspannung angelegt wird. Die entsprechenden Beine (S21 bis S23) können jeder der Phasen des Motors 40 entsprechen, um die elektrische Verbindung zu bilden.
  • Das erste Bein 21 beinhaltet zwei Schaltelemente (S21 bis S22), die in Reihe zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Kondensators 300 verbunden sind, und ein Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (S21, S22) kann mit dem anderen Ende der Wicklung C1 einer Phase in dem Motor verbunden sein, so dass der, einer der Vielzahl von Phasen entsprechende Wechselstrom eingegeben/ausgegeben wird. Gleichermaßen beinhaltet ein zweites Bein 22 zwei Schaltelemente (S23, S24), die in Reihe zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Kondensators 300 verbunden sind, und ein Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (S23, S24) kann mit dem anderen Ende der Wicklung C2 der einen Phase des Motors 40 so verbunden sein, dass der, einer der Vielzahl von Phasen entsprechende Wechselstrom eingegeben/ausgegeben wird. Weiterhin beinhaltet ein drittes Bein 23 zwei Schaltelemente (S25, S26), die in Reihe zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Kondensators 300 verbunden sind, und ein Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (S25, S26) kann mit einem Ende einer Wicklung C3 einer Phase im Motor 40 so verbunden sein, dass der, einer der Vielzahl von Phasen entsprechende Wechselstrom eingegeben/ausgegeben wird.
  • Der erste Inverter 10 ist mit den einen Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 verbunden und der zweite Inverter 20 ist mit den anderen Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 verbunden. Mit anderen Worten können beide Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 mit der elektrischen Verbindung in einem Offenend-Wicklungsmodus gebildet werden, verbunden mit dem ersten Inverter 10 bzw. dem zweiten Inverter 20.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Vielzahl von dritten Schaltelementen 30 die einen Enden mit dem anderen Ende jeder der Wicklungen (C1 bis C3), die im Motor 40 enthalten sind, aufweisen, und die anderen Enden miteinander verbunden.
  • In der vorliegenden Verbindungsstruktur, falls das dritte Schaltelement 30 eingeschaltet wird, bilden die anderen Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 die elektrische Verbindung miteinander und daher weist der Motor 40 eine Y-verbundene Wicklungsstruktur auf. Daher, in dem Zustand, bei dem die Vielzahl von dritten Schaltelementen 30 eingeschaltet sind, kann der Motor 40 durch Inaktivieren des zweiten Inverters 20 (Ausschalten aller der Vielzahl von zweiten Schaltelementen (S21 bis S26)) - und Umschalten nur der ersten Schaltelemente (S11 bis S16) des ersten Inverters 10 durch die Impulsbreiten-Modulationssteuerung angetrieben werden.
  • Falls das dritte Schaltelement 30 ausgeschaltet werden, gehen beide Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 zu einem Zustand, in dem sie mit dem ersten Inverter 10 bzw. dem zweite Inverter 20 verbunden sind. Daher, in dem Zustand, bei dem die Vielzahl von dritten Schaltelementen 30 ausgeschaltet ist, kann der Motor 40 durch Aktivieren sowohl des ersten Inverters 10 als auch des zweiten Inverters 20 angetrieben werden, alle der ersten Schaltelemente (S11 bis S16) und der zweiten Schaltelemente (S21 bis S26) durch die Impulsbreiten-Modulationssteuerung zu schalten.
  • In dem Stand der Technik kann ein Modus, in welchem der Motor 40 durch Einschalten des dritten Schaltelements 30 zum Verbinden der anderen Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 und Aktivieren nur des ersten Inverters 10 angetrieben wird, als ein Geschlossenend-Wicklungs-(CEW)-Modus oder ein Y-Verbindungsmodus bezeichnet werden, und kann ein Modus, in welchem der Motor 40 durch Ausschalten des dritten Schaltungsmodus 30 und Aktivieren sowohl des ersten Inverters 10 als auch des zweiten Inverters 20, die mit beiden Enden der Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 verbunden sind, angetrieben wird, jeweils als ein Offenend-Wicklungs-(OEW)-Modus bezeichnet werden.
  • Verschiedene im Stand der Technik bekannte Schaltelemente, wie etwa ein MOSFET, ein isolierter Gatter-Bipolar-Transistor (IGBT), ein Thyristor und ein Relais können als die dritten Schaltelemente (S31 bis S33) eingesetzt werden.
  • Die Steuerung 100 ist grundsätzlich ein Element des Schaltens der Schaltelemente (S11 bis S16, S21 bis S26), die im ersten Inverter 10 und im zweiten Inverter 20 enthalten sind, durch die Impulsbreiten-Modulationssteuerung, so dass der Motor 40 basierend auf der für den Motor 40 erforderten Soll-Ausgabe angetrieben wird. Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung 100 einen Antriebsmodus des Motors auf Basis der Befehlsausgabe des Motors 40 bestimmen, die Ein/Aus-Zustände des dritten Schaltelements 30 unabhängig vom Modus bestimmen und das Schaltelement des Wandlers schalten, der abhängig vom Modus aktiviert wird, durch die Impulsbreiten-Modulationssteuerung.
  • Falls die für den Motor 40 angeforderte Ausgabe kleiner als der voreingestellte Referenzwert ist, betreibt die Steuerung 100 den zweiten Inverter 20 nicht und kann den Geschlossenend-Wicklungsmodus ausführen, in welchem der Motor 40 durch Durchführen der Impulsbreiten-Modulationssteuerung für die Schaltelemente (S11 bis S16) des ersten Inverters 10 angetrieben wird. Zum gegebenen Zeitpunkt kann die Steuerung 100 die dritten Schaltelemente (S31 bis S33) steuern, in einem EIN-Zustand zu sein. Daher können die anderen Enden der jeweiligen Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 miteinander elektrisch verbunden sein, um die Y-Verbindung zu bilden.
  • Der Antrieb des Motors in dem Geschlossenend-Wicklungsmodus kann durch Aufnehmen einer Gleichstromspannung des ersten Inverters 10, eines dem Motor 40 bereitgestellten Phasenstroms, der durch den Stromdetektor 50 detektiert wird, und eines durch einen Motorrotor-Detektor, der am Motor 40 vorgesehen ist, detektierten Motorwinkels erzielt werden, um die Impulsbreiten-Modulations-Steuerung für die ersten Schaltelemente (S11 bis S16) des ersten Inverters 10 durch die Steuereinheit 100 durchzuführen. Bei verschiedenen Techniken zum Antreiben des Motors 40 durch Durchführen der Impulsbreiten-Modulationssteuerung für einen Inverter bereits im Stand der Technik bekannt sind, wird eine weitere detaillierte Beschreibung der Impulsbreiten-Modulationssteuertechnik des Inverters, die in dem Geschlossenend-Wicklungsmodus durchgeführt wird, weggelassen.
  • Derweil, falls die für den Motor 40 geforderte Ausgabe größer als der voreingestellte Referenzwert ist, kann die Steuerung 100 den Motor 40 im Offenend-Wicklungsmodus antreiben, durch Betreiben sowohl des ersten Inverters 10 als auch des zweiten Inverters 20. Zu gegebener Zeit kann die Steuerung 100 die dritten Schaltelemente (S31 bis S33) steuern, in einem AUSZustand zu sein. Daher sind die einen Enden der jeweiligen Wicklungen (C1 bis C3) des Motors 40 mit dem ersten Inverter 20 verbunden, und die anderen Enden derselben mit dem zweiten Inverter 20 verbunden, und kann die Steuerung 100 den Motor 40 durch Durchführen der Impulsbreiten-Mediensteuerung für den ersten Inverter 10 und den zweiten Inverter 20 gemeinsam durchführen.
  • Der Antrieb des Motors in dem Offenend-Wicklungsmodus kann durch Aufnehmen der Gleichspannungen des ersten Inverters 10 und des zweiten Inverters 20, des dem durch den Stromdetektor 50 detektierten dem Motor 40 bereitgestellten Phasenstroms und dem durch den am Motor 40 vorgesehenen Motorrotor-Detektor detektierten Motorwinkel erreicht werden, um die Impulsbreiten-Modulationssteuerung für die ersten Schaltelemente (S11 bis S16) des ersten Inverters 10 und des die zweiten Schaltelemente (S21 bis S26) des zweiten Inverters 20 durch die Steuereinheit 100 durchzuführen.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine neue Technik zum Antreiben des Motors durch Durchführen der Impulsbreiten-Modulationssteuerung für die zwei Inverter 10, 20, die mit beiden Enden der Wicklungen (C1, C2, C3) des Motors 40 verbunden sind, wenn der Motor in dem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird, und stellt eine Technik zum Antreiben des Motors im Offenend-Wicklungsmodus bereit, welche einen Schaltverlust minimieren kann, durch Minimieren der Anzahl von Schaltungen, was die Effizienz des Inverters verbessert.
  • 2 ist ein Diagramm, das eine Motordrehzahl (UPM)-Motordrehmomentkurve und eine Hocheffizienzregion für jeden Motorantriebsmodus der Motorantriebs-Einrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Wie oben beschrieben, wird die Motorantriebs-Einrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durch Steuern des ersten Inverters 10 in dem Geschlossenend-Wicklungsmodus angetrieben, und durch Steuern des ersten Inverters 10 und des zweiten Inverters 20 im Offenend-Wicklungsmodus angetrieben.
  • Wie in 2 gezeigt, falls der Motor 40 auf den Antrieb des Fahrzeugs angewendet wird, erscheinen Hauptfahrzeug-Betriebspunkte als ein Betriebspunkt (Y1) während Stadtfahrt (Niedergeschwindigkeitsfahrt) und ein Betriebspunkt (Y2) während Autobahnfahren (Hochgeschwindigkeitsfahren), und wird eine Steuerung so durchgeführt, dass diese Betriebspunkte (Y1, Y2) in einer Region enthalten sind, wo die Effizienz des Motor-Invertersystems hoch ist. Mit anderen Worten, falls der Motor 40 auf das Fahrzeug angewendet wird, wird der Motor 40 so angetrieben, dass die Region, wo die Effizienz des Motor-Invertersystems hoch ist, die Haupt-Betriebspunkte (Y1, Y2) beinhaltet.
  • Mit anderen Worten, da die Effizienz des Motor-Invertersystems durch eine Spannungsverwendungsrate des Inverters bestimmt ist, wird der Motor 40 so angetrieben, dass die Haupt-Betriebspunkte (Y1, Y2) in einer Region enthalten sein können, wo bestimmt werden kann, dass die Effizienz exzellent ist, weil die Spannungsverwendungsrate des Inverters höher als ein voreingestellter Referenzwert ist.
  • In 2 ist eine Region (R1) eine Region, wo bestimmt werden kann, dass die Spannungsverwendungsrate exzellent ist, wenn der Motor 40 in dem Geschlossenend-Wicklungsmodus angetrieben wird, und ist eine Region (R2) eine Region, wo bestimmt werden kann, dass die Spannungsverwendungsrate exzellent ist, wenn der Motor 40 im Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  • Der Offenend-Wicklungsmodus ist ein Modus, in welchem ein Offenend-Wicklungsmotor angetrieben ist, und es ist bekannt, dass im Offenend-Wicklungsmodus die Ausgabe des Inverters eingestellt werden kann auf etwa √3 Mal höher als in einem Fall, bei dem der Motor der Y-verbundenen Wicklung mit derselben Anzahl von Wicklungen einfach unter Verwendung eines Inverters angetrieben wird. Mit anderen Worten, falls das Offenend-Wicklungsantreiben, welches der Offenend-Wicklungsmodus ist, angewendet wird, ist es möglich, die Anzahl von Wicklungen des Motors um √3 Mal zu steigern, was die Stromausgabe für den Motor zum Erzeugen derselben Ausgabe um √3 Mal reduziert.
  • Daher, falls der Offenend-Wicklungs-Antriebsmodus angewendet wird, ist es möglich, den Strom des Inverters im Vergleich zum Antrieb des Y-Verbindungsmotors zum Erzeugen derselben Ausgabe zu reduzieren, was die Effizienz verbessert, und die Menge an Leistungshalbleitern, die als das Schaltelement eingesetzt werden, zu reduzieren, was die Materialkosten reduziert.
  • Derweil, wie in 2 gezeigt, falls der Geschlossenend-Wicklungsmodus angewendet wird, kann der Motor 40 so gesteuert werden, dass die Haupt-Betriebspunkte (Y1, Y2) in der Region (R1) enthalten sind, wo bestimmt werden kann, dass die Spannungsverwendungsrate des Motor-Invertersystems exzellent ist, aber falls der Offenend-Wicklungsmodus angewendet wird, ist es schwierig, die Haupt-Betriebspunkte (Y1, Y2) in der Region (R2) einzuschließen, wo bestimmt werden kann, dass die Spannungsverwendungsrate des Motor-Invertersystems ausgezeichnet ist, mit steigender Ausgabe des Motors. Daher, wie oben beschrieben, in einer Niederdrehmomentregion, wo die Haupt-Betriebspunkte (Y1, Y2) hin gehören, wird der Motor 40 im Geschlossenend-Wicklungsmodus angetrieben, was die Eigenfahrzeug verbessert, und in einem Abschnitt, wo eine hohe Ausgabe erforderlich ist, wird der Motor 40 im Offenend-Wicklungsmodus angetrieben, um einen Betrieb von relativer Reduktion des Ausgabestroms des Inverters und Reduktion der Menge an verwendeten Leistungshalbleitern durchzuführen.
  • Weiterhin, um die Effizienz des Geschlossen-Wicklungsmodus Wicklungsmodus weiter zu verbessern, der in der Niederdrehmomentregion durchgeführt wird, wo die Haupt-Betriebspunkte (Y1, Y2) zugehören, wird es mehr bevorzugt, dass die Schaltelemente (S11 bis S16), die auf den ersten Inverter 10 angewendet werden, einen aus SiC hergestellten MOSFET einsetzen, welches ein mit einem relativ kleinen Schaltverlust ist. Andererseits verwenden die auf den zweiten Inverter 20, der in der Hochausgaberegion Betriebs-Niveau wird, angewendeten Schaltelemente (S21 bis S26) einen aus Si hergestellten IGBT, das ein preisgünstiges Material ist.
  • Wie oben beschrieben, können die Motorantriebseinrichtungen gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gestatten, dass die Haupt-Betriebspunkte des Fahrzeugs in dem Hocheffizienz-Abschnitts des Motor-Invertersystems enthalten sind, basierend auf der Befehlsausgabe des Motors, was die Effizienz des Systems verbessert und hohes Drehmoment mit einem kleinen Strom der Wicklung in dem Hochausgabe-Abschnitt erzielt.
  • Daher können die Motorantriebseinrichtungen gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Effizienz des gesamten Drehmomentabschnitts im Vergleich zur konventionellen Technologie des Antriebs des allgemeinen Y-Verbindungsmodus und Verwendung eines Inverters verbessern, was zum Verbessern der Kraftstoff-Effizienz des Fahrzeugs beiträgt.
  • Andererseits, im Offenend-Wicklungsmodus, das heißt dem Modus, in welchem der Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird, indem alle dritten Schaltelemente (S31 bis S33) geöffnet werden und simultan der ersten Inverter 10 und der zweite Inverter 20 betrieben wird, können die zweiten Schaltelemente (S21 bis S26), die im zweiten Inverter 20 enthalten sind, aus Si etc. hergestellt werden, das einen großen Schaltungsverlust aufweist, was die gesamte Motorantriebs-Effizienz reduziert, und ist es erforderlich, dass die Größen der zweiten Schaltelemente (S21 bis S26) vergrößert werden, um denselben Strom wie jene der ersten Schaltelemente (S11 bis S16) des aus SiC hergestellten ersten Inverters 10 anzutreiben, was einen Anstieg bei den Materialkosten verursacht.
  • Daher gibt es einen Bedarf nach einer Steuertechnik, die zum Reduzieren des Schaltungsverlustes fähig ist, der durch die zweiten Schaltelemente (S21 bis S26) verursacht wird, um Effizienz und Implementierung des Offenend-Wicklungsmodus zu steigern, ohne die Größen der zweiten Schaltelemente (S21 bis S26) zu steigern.
  • Nachfolgend wird der Modus, in welchem der Motor 40 als der Offenend-Wicklungsmotor betrieben wird, durch Öffnen aller dritten Schaltelemente (S31 bis S33) und simultanes Betreiben des ersten Inverters 10 und des zweiten Inverters 20, detaillierter beschrieben.
  • 3 ist ein Diagramm, das einen durch zwei an den Offenend-Wicklungsmotor angelegte Inverter synthetisierten Spannungsvektor zeigt und 4 ist ein Diagramm, das einen durch zwei Inverter, wenn der Motor in einem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird, synthetisierten Spannungsvektor zeigt.
  • In der in 1 gezeigten Schaltungsstruktur beinhalten der erste Inverter 10 und der zweite Inverter 20 ein Paar von Schaltelementen (ein Paar von S11 und S12, ein Paar von S13 und S14, ein Paar von S16 und S16, ein Paar von S21 und S22, ein Paar von S23 und S24 und ein Paar von S25 und S26) in einem Bein entsprechend jeder Phase des Motors, und können die Schaltelemente jedes Beins komplementär betrieben werden.
  • In dem in 3 gezeigten Vektordiagramm repräsentieren die Scheitelpunkte und Ursprünge des Hexagons Spannungsvektoren abhängig von den Zuständen der Schaltelemente jedes Inverters. Beispielsweise repräsentiert ein Punkt, der durch einen Index A angegeben ist, einen Spannungsvektor von [100] des ersten Inverters 10. Hier bedeutet [100] einen Zustand, wo ein oberes Schaltelement S11 der Schaltelemente (S11 und S12), die in einem Bein entsprechend einer Phase 1 des ersten Inverters enthalten sind, EIN ist, und obere Schaltelemente (S13, S15) von den in einem Bein entsprechend der Restphase enthaltenen Schaltelemente AUS sind.
  • Weiterhin entspricht das Zentrum des Hexagons einen Vektor [000] oder [111], was bedeutet, dass alle oberen Schalter jedes Beins des Inverters AUS oder EIN sind.
  • Wie in 3 gezeigt, können insgesamt acht Spannungsvektoren, die durch jeden Inverter synthetisiert werden können, durch Kombinieren der EIN/AUS-Zustände von sechs Schaltelementen erhalten werden.
  • Falls alle der dritten Schaltelemente 30 ausgeschaltet sind und der Motor 40 im Offen-Wicklungsmodus angetrieben wird, ist eine Struktur, in der jedes Bein des ersten Inverters 10 und des zweiten Inverters 20 mit beiden Enden der Motorspule verbunden ist, entsprechend jeder Phase des Motors 40, gebildet wird, und daher eine Phasenspannung jeder an den Motor angelegten Phase als eine Differenz der Phasenspannungen zwischen dem ersten Inverter und dem zweiten Inverter angelegt wird. Weiterhin, weil sowohl der erste Inverter 10 als auch der zweite Inverter 20 unabhängig gesteuert werden, kann der tatsächlich an den Motor angelegte Spannungsvektor insgesamt 64 Spannungsvektoren beinhalten, durch Kombinieren von acht Spannungsvektoren, die durch den ersten Inverter 10 synthetisiert werden können, und acht Spannungsvektoren, die durch den zweiten Inverter 20 synthetisiert werden können, wie in 4 gezeigt.
  • Derweil kann eine gemeinsame Modusspannung in jedem der Inverter 10, 20 als ein Wert definiert werden, der durch Dividieren der Summe der Phasenspannung in jeder Phase durch 3 erhalten wird, und wird ein Spannungsvektor, in welchem eine Differenz zwischen den gemeinsamen Modusspannungen der zwei Inverter nicht 0 ist, nicht beim Antrieb des Motors verwendet, wenn der Motor in dem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird. Dies liegt daran, dass der Fluss des Stroms, welcher durch Differenz zwischen den gemeinsamen Modusspannungen der zwei Inverter 10, 20 erzeugt wird, den Verlust des Motors verursacht.
  • Durch Bezugszeichen „51“ bis „56“ in 4 abgegebene Spannungsvektoren sind Spannungsvektoren, in welchen die Differenz zwischen den gemeinsamen Modusspannungen der zwei Inverter nicht 0 ist.
  • Beispielsweise ist in einem OS-Vektor (13`-Vektor) in 4 der Schaltzustand jedes Inverters [100] und ist der Schaltzustand des zweiten Inverters [010] und kann daher die gemeinsame Modusspannung des ersten Inverters als „{(Vdc /2) +0 + 0}/3 = Vdc/6“ bestimmt werden und kann die gemeinsame Modusspannung des zweiten Inverters als „{0 + (Vdc/2)+ 0}/3 =Vdc/6“ bestimmt werden. Daher wird die Differenz zwischen den zwei gemeinsamen Modusspannungen 0.
  • Andererseits ist in einem OG-Vektor V (14` Vektor) in 4 der Schaltzustand des ersten Inverters [100] und ist der Schaltzustand des zweiten Inverters [011] und kann daher die gemeinsame Modusspannung des ersten Inverters als „{(Vdc/2) + 0 + 0}/3 = Vdc/6" bestimmt werden und kann die gemeinsame Modusspannung des zweiten Inverters als „{0 + (Vdc/2)+ (Vdc/2)}/3 = Vdc/3“ bestimmt werden. Daher wird die Differenz zwischen den zwei gemeinsamen Modusspannungen „-Vdc/6“.
  • Hier kann Vdc eine Gleichstrom-Eingangsspannung des Inverters sein, das heißt eine Spannung der Batterie 200.
  • Wenn die Differenz zwischen den gemeinsamen Modusspannungen der zwei Inverter in derselben Weise wie im obigen Beispiel bestimmt wird, kann bestätigt werden, dass die Spannungsvektoren, die durch 51' bis ‚56‘ in 4 angegeben sind, die Spannungsvektoren sind, in welchen die Differenz zwischen den gemeinsamen Modusspannungen der zwei Inverter nicht 0 ist.
  • 5 ist ein Vektordiagramm, welches schematisch den Restspannungsvektor zeigt, ausschließlich des Spannungsvektors, der eine gemeinsame Modusspannungs-Differenz zwischen zwei Invertern aus dem in 4 gezeigten Vektordiagramm erzeugt.
  • Wie in 5 gezeigt, kann ein Hexagon gebildet werden, wenn die verfügbaren synthetisierten Spannungsvektoren miteinander verbunden sind, außer dem Spannungsvektor, der die Differenz zwischen den gemeinsamen Modusspannungen der zwei Inverter verursacht. Entsprechend der beispielhaften Ausführungsform kann die Steuerung 100 einen Spannungsbefehl entsprechend der Befehlsausgabe der Motoreingabe von außen erzeugen, und einen Spannungsbefehlsvektor entsprechend dem Spannungsbefehl innerhalb der in 5 gezeigten hexagonalen Region synthetisieren.
  • Das in 5 gezeigte Hexagon kann eine hexagonale Form aufweisen, die auf einer Seite eine Linie aufweist, die das Zentrum jeder Seite des Hexagons mit dem Zentrum der benachbarten Seite im Hexagon von 4 verbindet, das das Spannungsvektor-Diagramm zeigt, das angewendet werden kann, wenn der erste Inverter 10 und der zweite Inverter 20 simultan angetrieben werden.
  • Im in 5 gezeigten Hexagon kann bestätigt werden, dass, wenn man auf die Spannungsvektoren blickt, die den Scheitelpunkten von sechs Regionen entsprechen, die durch diagonale Linien des Hexagons dividiert sind, das heißt die jeweiligen als ein Dreieck erscheinenden Regionen, die Schaltzustände des zweiten Inverters zueinander gleich sind und der Schaltzustand des ersten Inverters zu drei geändert werden kann. Mit anderen Worten kann in jeder der sechs Regionen ein Spannungsvektor innerhalb der entsprechenden Region synthetisiert werden, indem der Schaltzustand des zweiten Inverters fixiert wird und nur der Schaltzustand des ersten Inverters verändert wird. Die vorliegende Umschaltsteuerung kann in jeder Abtastperiode der Steuerung 100 durchgeführt werden.
  • Beispielsweise ist eine in 5 gezeigte erste Region eine Region, in der ein elektrischer Motorwinkel Lenksteuerbetrags-Korrekturkoeffizienten (α)' 22π/12≤ α < 2π, 0 ≤ α < 2π/12, entspricht und der Schaltzustand des zweiten Inverters als 4' implementiert werden kann, das heißt [011].
  • Weiterhin ist eine zweite Region eine Region, wo der elektrische Motorwinkel (α), 2π/12 ≤ α < 6π/12, entspricht und der Schaltzustand des zweiten Inverters als 5' implementiert werden kann, das heißt [001].
  • Weiterhin ist eine dritte Region eine Region, wo der elektrische Motorwinkel (α), 6π/12 < α < 10π/12, entspricht und der Schaltzustand des zweiten Inverters als 6' implementiert werden kann, das heißt [101].
  • Weiterhin ist eine vierte Region eine Region, wo der elektrische Motorwinkel (α), >10π/12< α <14π/12, entspricht und der Schaltzustand des zweiten Inverters als 1' implementiert werden kann, das heißt [100].
  • Weiterhin ist eine fünfte Region eine Region, wo der elektrische Motorwinkel (α), 14π/12≤ α <18π/12, entspricht und der Schaltzustand des zweiten Inverters als 2' implementiert werden kann, das heißt [110].
  • Weiterhin ist eine sechste Region eine Region, wo der elektrische Motorwinkel (α), 18π/12 ≤ α < 22π/12, entspricht und der Schaltzustand des zweiten Inverters als 3' implementiert werden kann, das heißt [010].
  • Unter Erwägung des vorliegenden Punkts wird gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, um den Schaltverlust des zweiten Inverters zur Verwendung des aus Si hergestellten Schaltelements, das den großen Schaltungsverlust beinhaltet, zu minimieren, ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements des zweiten Inverters , kontinuierlich den Schaltzustand aufrecht zu erhalten, der der entsprechenden Region für jede Region entspricht, und Umschalten des Schaltelements des ersten Inverters 10 synthetisiert. Wie oben beschrieben, kann eine Steuertechnik zum Steuern des Schaltelements des zweiten Inverters 20 zum kontinuierlichen Aufrechterhalten des Schaltzustands, der für jede der Regionen bestimmt wird, die abhängig von dem elektrischen Motorwinkel unterteilt sind, und Umschalten des Schaltelements des ersten Inverters 10, als eine Klammersteuerung bezeichnet werden.
  • Durch die vorliegende Klammersteuerung ist es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, maximal das Schalten des Schaltelementes mit dem großen Schaltverlust zu unterdrücken, um den Schaltverlust zu minimieren, was die Effizienz des Systems verbessert.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Schaltbeispiel des ersten Inverters und des zweiten Inverters für jede in 5 gezeigte Region zeigt.
  • Bezug nehmend auf 6, falls der Spannungsvektor in der ersten Region von 5 während der räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulation zum Antreiben des Motors 40 zu synthetisieren ist, kann ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements im zweiten Inverter (INV2) zum Aufrechterhalten des Zustands [011] synthetisiert werden, welches der Schaltzustand entsprechend 4' ist, und Umschalten des Schaltelements im ersten Inverter (INV1) zum Ausgeben der Schaltzustände entsprechend 2, 4, 6. Eine Schaltlast jeder Phase im ersten Inverter kann angemessen abhängig von der Position der zu synthetisierten Spannung justiert werden.
  • Ähnlich, falls der Spannungsvektor in der zweiten Region von 5 während der räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulation zum Antreiben des Motors 40 zu synthetisieren ist, kann ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements im zweiten Inverter (INV2) synthetisiert werden, um den Zustand [001] aufrecht zu erhalten, welches ein Schaltzustand entsprechend 5' ist, und Schalten des Schaltelementes im ersten Inverter (INV1) zum Ausgeben der Schaltzustände entsprechend 1, 3, 5.
  • Gleichermaßen, falls der Spannungsvektor in der dritten Region von 5 während der räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulation zum Antreiben des Motors 40 zu synthetisieren ist, kann ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements im zweiten Inverter (INV2) synthetisiert werden, um den Zustand [101] aufrecht zu erhalten, welches ein Schaltzustand entsprechend 6' ist, und Schalten des Schaltelementes im ersten Inverter (INV1) zum Ausgeben der Schaltzustände entsprechend 2, 4, 6.
  • Falls der Spannungsvektor in der vierten Region von 5 während der räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulation zum Antreiben des Motors 40 zu synthetisieren ist, kann ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements im zweiten Inverter (INV2) synthetisiert werden, um den Zustand [100] aufrecht zu erhalten, welches ein Schaltzustand entsprechend 1' ist, und Schalten des Schaltelementes im ersten Inverter (INV1) zum Ausgeben der Schaltzustände entsprechend 1, 3, 5.
  • Falls der Spannungsvektor in der fünften Region von 5 während der räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulation zum Antreiben des Motors 40 zu synthetisieren ist, kann ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements im zweiten Inverter (INV2) synthetisiert werden, um den Zustand [110] aufrecht zu erhalten, welches ein Schaltzustand entsprechend 2' ist, und Schalten des Schaltelementes im ersten Inverter (INV1) zum Ausgeben der Schaltzustände entsprechend 2, 4, 6.
  • Falls der Spannungsvektor in der vierten Region von 5 während der räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulation zum Antreiben des Motors 40 zu synthetisieren ist, kann ein gewünschter Spannungsvektor durch Steuern des Schaltelements im zweiten Inverter (INV2) synthetisiert werden, um den Zustand [100] aufrecht zu erhalten, welches ein Schaltzustand entsprechend 1' ist, und Schalten des Schaltelementes im ersten Inverter (INV1) zum Ausgeben der Schaltzustände entsprechend 1, 3, 5.
  • 7 ist ein Diagramm, das einen Schaltzustand eines Schaltelements im ersten Inverter und einen Schaltzustand des Schaltelements im zweiten Inverter gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 8 ist ein Diagramm, das einen Schaltzustand des Schaltelements im ersten Inverter und den Schaltzustand des Schaltelements im zweiten Inverter zeigt, wenn ein Motor in dem konventionellen Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  • Wie in 7 gezeigt, kann bestätigt werden, dass das Schalten des zweiten Inverters signifikant reduziert ist, entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Dies kann klarer bestätigt werden, indem auf die Schaltzustände gesehen wird, wenn der Motor in dem konventionellen Offenend-Wicklungsmodus von 8 angetrieben wird.
  • Wie in 8 gezeigt, weist beim Antreiben des Motors im konventionellen Offenend-Wicklungsmodus das Schaltelement im zweiten Inverter auch einen Hochgeschwindigkeitsschaltabschnitt (b2) auf. Falls der zweite Inverter als ein Schaltelement mit großem Schaltungsverlust implementiert wird, wie etwa das ein Si-Material einsetzendes Schaltelement, kann der durch das Schalten des zweiten Inverters verursachte Schaltverlust stark ansteigen, was die Gesamt-Effizienz des Systems senkt.
  • Andererseits ist es gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie in „b1“ gezeigt, welches eine Region entsprechend der „b2“ von 8 ist, möglich, das Schalten des zweiten Inverters, der das Schaltelement mit dem großen Schaltverlust einsetzt, zu minimieren, und den ersten Inverter mit dem Schaltelement, das aus SiC etc. hergestellt ist, das den relativ kleinen Schaltverlust aufweist, anzutreiben, was die Gesamt-Effizienz des Systems verbessert.
  • 9 und 10 zeigen Beispiele von Schaltwellenformen des ersten Inverters, der durch die Motorantriebseinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in der ersten Region von 6 implementiert werden kann, und 11 zeigt Schaltwellenformen des zweiten Inverters, welche durch die Motorantriebseinrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in der ersten Region von 6 implementiert werden kann.
  • Wie oben beschrieben, ist die erste Region eine Region, wo der elektrische Motorwinkel (α), 22π/12 ≤ α < 2π, 0 ≤ α < 2π/12, entspricht, und während der Klammersteuerung der Schaltzustand des zweiten Inverters als 4` implementiert werden kann, das heißt [011], und für den Schaltzustand des ersten Inverters das Schalten zwischen [010], [011] und [101] durchgeführt werden kann, welches die Schaltzustände entsprechend den Scheiteln 2, 4, 6 des Hexagons von 3 sind. 11 zeigt, dass der Schaltzustand des zweiten Inverters als [011] aufrechterhalten wird.
  • 9 zeigt ein Beispiel der Steuerung des ersten Inverters, so dass der Spannungsvektor des ersten Inverters 10 sequentiell die Schaltzustände repräsentiert, die den Scheitelpunkten 6, 4, 2, 4, 2, 4, 6 des Hexagons in der einmaligen Abtastperiode (Tsamp) repräsentiert, und 10 zeigt ein Beispiel der Steuerung des ersten Inverters so, dass der Spannungsvektor des ersten Inverters 10 sequentiell die Schaltzustände entsprechend den Schaltungen 4, 2, 6, 4, 6, 2, 4 des Hexagons in der einmaligen Abtastperiode (Tsamp) repräsentiert. 9 und 10 zeigen alle Beispiele, in welchen die Wellenformen in einer Form der Links-Rechts-Symmetrie in Bezug auf den zentralen Zeitpunkt der Abtastperiode (Tsamp) in einer Abtastperiode (Tsamp) repräsentiert werden.
  • In dem in 9 gezeigten Beispiel treten insgesamt vier Schaltungen für die Phase a auf, insgesamt zwei Schaltungen treten für die Phase b auf und insgesamt vier Schaltungen treten für die Phase c auf. Andererseits treten im in 10 gezeigten Beispiel insgesamt vier Schaltungen für alle von Phase a, Phase b und Phase c auf.
  • Zusätzlich zu den in 9 und 10 gezeigten Beispielen können verschiedene Typen von Schaltmustern erzeugt werden. Jedoch, wie in 10 gezeigt, ist es möglich, die Impulsbreiten-Modulation mit den Schaltmustern zu implementieren, welche die Form der Links- und Rechts-Symmetrie in Bezug auf den zentralen Zeitpunkt eine Abtastperiode aufweisen können, und die Zahl der Schaltungen der Schaltelemente jeder Phase gleich gebildet in einer Abtastperiode aufweisen, durch angemessenes Anordnen von drei Schaltzuständen, die im ersten Inverter 10 erscheinen, während der Klammersteuerung in jeder Schaltregion.
  • 12, 13, 14, 15, 16 und 17 sind Diagramme, welche die Schaltwellenformen des ersten Inverters während einer Abtastperiode in jeder Region der in 5 und 6 gezeigten Klammersteuerung zeigen.
  • 12, 13, 14, 15, 16 und 17 zeigen die Schaltmuster, welche die Form der Links- und Rechts-Symmetrie aufweisen können und die Anzahl von Schaltungen jeder Phase gleich in einer Schaltperiode gebildet aus den Schaltwellenformen des ersten Inverters 10 aufweisen, der in jeder ersten Region bis sechsten Region erscheinen kann, gezeigt in und beschrieben unter Bezugnahme auf 5 und 6.
  • Falls die Schaltmuster wie in 12 bis 17 gezeigt, bestimmt werden, können die Schaltmuster der Form der Links- und Rechts-Symmetrie aufweisen und die Anzahl von Schaltungen jeder Phase gleich in einer Schaltperiode gebildet aufweisen, was leicht die Impulsbreiten-Modulation implementiert und verhindert, dass eine übermäßige Last in dem Schaltelement einer spezifischen Phase akkumuliert wird.
  • Weiterhin bezieht sich der sich auf eine Steuervorrichtung wie etwa „Steuerung“, „Steuereinrichtung“, „Steuereinheit“, „Steuervorrichtung“, „Steuermodul“ oder „Server“ beziehende Ausdruck auf eine Hardware-Vorrichtung, die einen Speicher und einen Prozessor beinhaltet, der konfiguriert ist, einen oder mehrere Schritte auszuführen, die als eine Algorithmus-Struktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmus-Schritte und der Prozessor führt die Algorithmus-Schritte zum Durchführen eines oder mehrerer Prozesse eines Verfahrens gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aus. Die Steuervorrichtung gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher implementiert werden, der konfiguriert ist, Algorithmus zum Steuern des Betriebs verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs oder von Daten zu Software-Befehlen zum Ausführen der Algorithmen konfiguriert ist, und einen Prozessor, der konfiguriert ist, den oben zu beschreibenden Betrieb unter Verwendung der in dem Speicher gespeicherten Daten durchzuführen. Der Speicher und der Prozessor können individuelle Chips sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor in einen einzelnen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessoren implementiert sein. Der Prozessor kann verschiedene Logikschaltungen und Betriebsschaltungen beinhalten, kann Daten gemäß einem aus dem Speicher bereitgestellten Programm prozessieren und kann ein Steuersignal gemäß dem Verarbeitungsresultat erzeugen.
  • Die Steuervorrichtung kann zumindest ein Mikroprozessor sein, der durch ein vorbestimmtes Programm betrieben wird, das eine Reihe von Befehlen zum Ausführen des Verfahrens, das in den vorgenannten verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, enthalten kann.
  • Die vorstehende Erfindung kann auch als computerlesbare Codes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium ausgeführt sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist jegliche Datenspeicher-Vorrichtung, die Daten speichern kann, die nahe durch ein Computersystem eingelesen werden, und Programmanweisungen speichern und ausführen, die nachfolgend durch ein Computersystem gelesen werden können. Beispiele des computerlesbaren Aufzeichnungsmediums beinhalten Festplattenlaufwerk (HDD), Solid State Laufwerk (SSD), Silizium-Disk-Laufwerk (SDD), Nurlesespeicher (ROM), Wahlfreizugriffsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Floppy-Discs, optische Datensammlungsvorrichtungen etc., und Implementierung als Trägerwellen (zum Beispiel Übertragung über das Intention). Beispiele der Programmanweisungen beinhalten Maschinensprachen-Code wie etwa jene durch einen Compiler erzeugten, wie auch Hochsprachen-Code, der durch einen Computer unter Verwendung eines Interpreters oder dergleichen ausgeführt werden kann.
  • In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann jede oben beschriebene Operation durch eine Steuervorrichtung durchgeführt werden und kann die Steuervorrichtung durch mehrere Steuervorrichtungen oder eine integrierte einzelne Steuervorrichtung konfiguriert sein.
  • In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Steuervorrichtung in Form von Hardware oder Software implementiert werden oder kann in einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden.
  • Weiterhin bedeuten die Ausdrücke wie etwa „Einheit“, „Modul“, etc., die in der Spezifikation enthalten sind, Einheiten zum Prozessieren zumindest einer Funktion oder Operation, die durch Hardware, Software oder eine Kombination davon implementiert werden kann.
  • Für die Bequemlichkeit der Erläuterung und genaue Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oberer“, „unterer“, „innerer“, „äußerer“, „auf“, „ab“, „aufwärts“, „abwärts“, „Front“, „Heck“, „Rück“, „Innenseite“, „Außenseite“, „einwärts“, „auswärts“, „innen“, „außen“, „intern“, „extern“, „vorwärts“ und „rückwärts“ verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Positionen solcher Merkmale, wie in den Figuren angezeigt, zu beschreiben. Es versteht sich weiter, dass der Ausdruck „verbinden“ oder seine Derivate sich sowohl direkt als auch indirekte Verbindung beziehen.
  • Die vorstehende Beschreibung spezifischer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind für die Zwecke von Illustration und Beschreibung präsentiert worden. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die vorliegende Offenbarung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken und ersichtlicher Weise sind viele Modifikationen und Variationen im Hinblick auf die obige Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um gewisse Prinzipien der vorliegenden Offenbarung und ihre praktische Anwendung zu erklären, um anderen Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu machen und einzusetzen, wie auch verschiedene Alternativen und Modifikationen derselben. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung durch die hier angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.

Claims (20)

  1. Motorantriebseinrichtung, um einen Motor anzutreiben, der eine Vielzahl von Wicklungen jeweils entsprechend einer Vielzahl von Phasen enthält, wobei die Motorantriebseinrichtung umfasst: einen ersten Inverter, der eine Vielzahl von ersten Schaltelementen, und verbunden mit einem ersten Ende jeder der Wicklungen, beinhaltet; einen zweiten Inverter, der eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen, und verbunden mit einem zweiten Ende jeder der Wicklungen, beinhaltet; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, einen Schaltzustand der zweiten Schaltelemente zu fixieren und die ersten Schaltelemente in einer Abtastperiode zu schalten, um einen Spannungsvektor entsprechend einem Spannungsbefehl zu synthetisieren, wenn der Motor in einem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird, in welchem die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente jeweils in einem räumlichen Vektor-Impulsbreiten-Modulationsmodus geschaltet werden, und das Schalten der zweiten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand der zweiten Schaltelemente die Form von Links- und Rechts-Symmetrie aufweist und die Anzahl von Schaltungen jeder Phase die gleiche ist zueinander, in einer Abtastperiode.
  2. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Spannungsvektor, welcher den Spannungsbefehl in einer anderen Region als einer Region eines Spannungsvektors, der repräsentiert, dass eine Differenz zwischen einer gemeinsamem Modusspannung des ersten Inverters und einer gemeinsamen Modusspannung des zweiten Inverters nicht Null ist, aus Regionen des Spannungsvektors zu synthetisieren, der durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbar ist, wenn der Motor in dem Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  3. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung konfiguriert ist, Ein/Aus-Zustände der zweiten Schaltelemente für jede Region eines Spannungsvektors zu fixieren, der durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbar ist, und die ersten Schaltelemente schaltet, um den Spannungsvektor entsprechend dem Spannungsbefehl zu synthetisieren, wenn der Motor im Offenend-Wicklungsmodus angetrieben wird.
  4. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Region des Spannungsvektors sechs Regionen eines internen Hexagons ist, welches durch diagonale Linien des internen Hexagons in dem internen Hexagon unterteilt wird, das als eine Seite eine Linie aufweist, die das Zentrum jeder Seite des Hexagons eines Vektor-Diagramms, der den durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbaren Spannungsvektor zeigt, mit dem Zentrum einer benachbarten Seite desselben verbindet.
  5. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Region des Spannungsvektors sechs Regionen entsprechend sechs Dreiecken ist, welche das Zentrum des Hexagons mit einem Punkt verbinden, wo die Schaltzustände des zweiten Inverters, der auf zwei benachbarten Seiten des Hexagons erscheint, die gleichen im Hexagon eines Vektordiagramms sind, welches den Spannungsvektor zeigt, der durch den ersten Inverter und den zweiten Inverter synthetisierbar ist.
  6. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand der zweiten Schaltelemente entsprechend der Region zu fixieren, wo der Spannungsvektor, der dem Spannungsbefehl entspricht, zugehörig ist, und die ersten Schaltelemente schaltet, um den Schaltzustand der ersten Schaltelemente in einem gewissen Muster zu wiederholen, um einen Ziel-Spannungsvektor zu synthetisieren.
  7. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand des zweiten Inverters als [011] in einer Abtastperiode zu fixieren, und konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [110], [011] und [101] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 22 π / 12 ≤ α < 2 π ,   0 ≤ α < 2 π / 12
    Figure DE102022206386A1_0007
    entspricht, wobei sich in [xyz] x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase eins des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z jeweils 1 oder 0 sind, 1 sich auf einen Zustand bezieht, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 sich auf einen Zustand bezieht, wo das obere Schaltelement AUS ist und das untere Schaltelemente EIN ist, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  8. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [011], [101], [110], [011], [110], [101], und [011] in der einen Abtastperiode erscheint.
  9. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand des zweiten Inverters als [001] in einer Abtastperiode zu fixieren, und konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [100], [010] und [001] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo ein elektrischer Motorwinkel (α), 2π/12 ≤ α < 6π/12 entspricht, wobei sich in [xyz] x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase eins des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z jeweils 1 oder 0 sind, 1 sich auf einen Zustand bezieht, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 sich auf einen Zustand bezieht, wo das obere Schaltelement AUS ist und das untere Schaltelemente EIN ist, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  10. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [001], [100], [010], [001], [010], [100], und [001] in der einen Abtastperiode erscheint.
  11. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand des zweiten Inverters als [101] in einer Abtastperiode zu fixieren, und konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [010], [011] und [101] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 6π/12 ≤ α < 10π/12 entspricht, wobei sich in [xyz] x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase eins des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z jeweils 1 oder 0 sind, 1 sich auf einen Zustand bezieht, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 sich auf einen Zustand bezieht, wo das obere Schaltelement AUS ist und das untere Schaltelemente EIN ist, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  12. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [101], [110], [011], [101], [011], [110], und [101] in der einen Abtastperiode erscheint.
  13. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand des zweiten Inverters als [100] in einer Abtastperiode zu fixieren, und konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [100], [010] und [001] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 10π/ 12 ≤ α < 14π/12 entspricht, wobei sich in [xyz] x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase eins des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z jeweils 1 oder 0 sind, 1 sich auf einen Zustand bezieht, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 sich auf einen Zustand bezieht, wo das obere Schaltelement AUS ist und das untere Schaltelemente EIN ist, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  14. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [100], [010], [001], [100], [001], [010], und [100] in der einen Abtastperiode erscheint.
  15. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand des zweiten Inverters als [110] in einer Abtastperiode zu fixieren, und konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [110], [011] und [101] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 14π/12 ≤ α < 18π/12 entspricht, wobei sich in [xyz] x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase eins des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z jeweils 1 oder 0 sind, 1 sich auf einen Zustand bezieht, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 sich auf einen Zustand bezieht, wo das obere Schaltelement AUS ist und das untere Schaltelemente EIN ist, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  16. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [110], [011], [101], [110], [101], [011], und [110] in der einen Abtastperiode erscheint.
  17. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung konfiguriert ist, den Schaltzustand des zweiten Inverters als [010] in einer Abtastperiode zu fixieren, und konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters als [100], [010] und [001] in der einen Abtastperiode erscheint, wenn die Region des Spannungsvektors eine Region ist, wo der elektrische Motorwinkel (α), 18π/12 ≤ α < 22π/12 entspricht, wobei sich in [xyz] x auf einen Schaltzustand im Inverter entsprechend einer Phase eins des Motors bezieht, y sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase b des Motors bezieht, und z sich auf einen Schaltzustand des Inverters entsprechend einer Phase c des Motors bezieht, x, y, z jeweils 1 oder 0 sind, 1 sich auf einen Zustand bezieht, bei dem ein oberes Schaltelement EIN ist und ein unteres Schaltelement AUS ist, von den in einem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen, und 0 sich auf einen Zustand bezieht, wo das obere Schaltelement AUS ist und das untere Schaltelemente EIN ist, aus den in dem Bein der entsprechenden Phase enthaltenen Schaltelementen.
  18. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die ersten Schaltelemente so zu steuern, dass der Schaltzustand des ersten Inverters in einer Reihenfolge von [010], [001], [100], [010], [100], [001], und [010] in der einen Abtastperiode erscheint.
  19. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Schaltverlust der ersten Schaltelemente kleiner als ein Schaltverlust der zweiten Schaltelemente ist.
  20. Motorantriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten Schaltelemente ein Feldeffekttransistor (FET) sind, der auf einem SiC-Material basiert, und die zweiten Schaltelemente ein Isoliergatter-Bipolartransistor (IGBT) sind, der auf einem Si-Material basiert.
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