DE112012004810T5

DE112012004810T5 - Stromrichtervorrichtung

Info

Publication number: DE112012004810T5
Application number: DE112012004810.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Automotive System Nawa Masamichi; c/o Hitachi Automotive Systems Itsuji Takayuki
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-08-07
Also published as: US20140239870A1; JP2013110821A; DE112012004810T8; US9667169B2; JP5731360B2; WO2013073612A1

Abstract

Eine Stromrichtervorrichtung umfasst ein Stromrichterelement; einen Kondensator; eine Steuerschaltung, die ein Steuersignal ausgibt, um einen Betrieb des Stromrichterelements zu der Zeit des Betreibens eines Verbrauchers zu steuern; eine Entladungssteuereinheit, die ein Entladungssteuersignal ausgibt, um den Betrieb des Stromrichterelements zu der Zeit des Entladens des Kondensators zu steuern; eine Stromversorgungsschaltung, die eine Stromversorgungsspannung auf der Basis einer Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators erzeugt; und eine Ansteuereinheit, die ein Ansteuersignal ausgibt, um auf der Basis des Steuersignals oder des Entladungssteuersignals das Stromrichterelement zu betreiben. Das Stromrichterelement wird gemäß dem Entladungssteuersignal betrieben, ein Strom fließt von dem Kondensator durch das Stromrichterelement zu dem Verbraucher und der Kondensator wird entladen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromrichtervorrichtung, die Gleichstrom, der von einer Gleichstromversorgung geliefert wird, in Wechselstrom umwandelt.
Hintergrund
Im Stand der Technik ist ein Glättungskondensator in einer Stromrichtervorrichtung, die Gleichstrom, der von einer Gleichstromversorgung geliefert wird, in Wechselstrom umwandelt, vorgesehen, der eine Spannungsvariation der Gleichstromleistung unterdrückt, die aufgrund eines Schaltbetriebs zu der Zeit des Umwandelns erzeugt wird, und die Gleichstromleistung glättet. Eine Technologie zum Entladen von Ladungen, die sich in dem Glättungskondensator sammeln, wenn eine Hochspannungs-Gleichstromseite in der Stromrichtervorrichtung getrennt ist, ist bekannt.
Zum Beispiel ist in PTL 1 eine Technologie offengelegt worden, die zulässt, dass ein Motorsteuermechanismus in einem Mikrocomputer ein Schaltelement einer Wechselrichterschaltung schaltet, das einen Strom zu einem externen Verbraucher fließen lässt und Ladungen entlädt, die in einem Glättungskondensator gesammelt sind, wenn ein Hauptkontaktgeber ausgeschaltet wird.
Zusätzlich ist in PTL 2 eine Technologie offengelegt worden, um einen externen Entladungswiderstand und ein Schaltelement zwischen den beiden Enden eines Glättungskondensators anzuschließen, eine elektrische Kontinuität mit dem Schaltelement herzustellen und eine Entladung entsprechend einer Entladungssignalausgabe nur dann zu beginnen, wenn die Entladung notwendig ist.
Entgegenhaltungsliste
Patentdokument(e)

PTL 1: JP 11-308704 A
PTL 2: JP 2010-206909 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist jedoch gemäß der Technologie, die in PTL 1 offengelegt ist, die Entladung des Glättungskondensators deaktiviert, wenn eine Stromversorgung des Mikrocomputers verloren geht. Unterdessen ist es gemäß der Technologie, die in PTL 2 offengelegt ist, notwendig, einen externen Entladungswiderstand und ein Schaltelement zu montieren, die kostspielig sind und einer hohen Stromstärke standhalten können, die zu der Zeit der Entladung des Glättungskondensators fließt, und es ist notwendig, eine Struktur bereitzustellen, um die Wärme, die von dem externen Entladungswiderstand zu der Zeit der Entladung in der Stromrichtervorrichtung erzeugt wird, abzuleiten. Aus diesem Grund steigen die Kosten der Stromrichtervorrichtung.
Die Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik gemacht worden und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Stromrichtervorrichtung mit einer billigen Schaltungsanordnung zu realisieren, in der die Entladungssteuerung eines Glättungskondensators selbst dann aktiviert ist, wenn eine Steuerstromversorgung verloren geht.
Lösung des Problems
Eine Stromrichtervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Stromrichterelement, das Gleichstromleistung, die von einer Gleichstromversorgung geliefert wird, in Wechselstromleistung umwandelt und die Wechselstromleistung an einen Verbraucher liefert; einen Kondensator, der die Gleichstromleistung glättet; eine Steuerschaltung, die ein Steuersignal ausgibt, um den Betrieb des Stromrichterelements zu der Zeit des Betreibens des Verbrauchers zu steuern; eine Entladungssteuereinheit, die ein Entladungssteuersignal ausgibt, um den Betrieb des Stromrichterelements zu der Zeit des Entladens des Kondensators zu steuern; eine Stromversorgungsschaltung, die eine Stromversorgungsspannung erzeugt, um die Entladungssteuereinheit auf der Basis einer Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators zu betreiben; und eine Ansteuereinheit, die ein Ansteuersignal ausgibt, um auf der Basis des Steuersignals oder des Entladungssteuersignals das Stromrichterelement zu betreiben, wobei das Stromrichterelement gemäß dem Entladungssteuersignal betrieben wird, ein Strom von dem Kondensator zu dem Verbraucher durch das Stromrichterelement fließt und der Kondensator entladen wird.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Stromrichtervorrichtung, in der die Entladungssteuerung eines Glättungskondensators selbst dann aktiviert ist, wenn eine Steuerstromversorgung verloren geht, mit einer billigen Schaltungsanordnung realisiert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Steuerblockdiagramm eines Hybridfahrzeugs, an dem eine Stromrichtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
2 ist ein Blockdiagramm der Stromrichtervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Steuereinheit in einem ersten Beispiel darstellt.
4 ist ein Diagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Steuereinheit in einem zweiten Beispiel darstellt.
5 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal zu der Zeit der normalen Entladung in dem ersten Beispiel dar.
6 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal zu der Zeit einer Kontaktgeber-Unregelmäßigkeit in dem ersten Beispiel dar.
7 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal zu der Zeit eines Verlustes der Steuerstromversorgung in dem ersten Beispiel dar.
8 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal zu der Zeit eines Verlustes der Steuerstromversorgung und einer Kontaktgeber-Unregelmäßigkeit in dem ersten Beispiel dar.
9 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal in dem zweiten Beispiel dar.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Stromrichtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann auf eine Stromrichtervorrichtung angewendet werden, die an einem Fahrzeug angebracht ist und Gleichstromleistung, die von einer an dem Fahrzeug angebrachten Batterie geliefert wird, in Wechselstromleistung umwandelt. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung für eine Stromrichtervorrichtung geeignet, die Wechselstromleistung nach einer Umwandlung an einen Hilfsmaschinenantriebsmotor oder einen Fahrzeugantriebsmotor in einem elektrischen Hilfsantriebsmaschinensystem oder einem elektrischen Fahrzeugantriebsmaschinensystem, das an einem Hybridfahrzeug, einem Steckdosenhybridfahrzeug und einem reinen Elektrofahrzeug angebracht ist, abgibt. Die vorliegende Erfindung kann aber außer auf Stromrichtervorrichtungen, die an Fahrzeugen angebracht sind, auch auf Stromrichtervorrichtungen jeglicher Form angewendet werden, die Gleichstromleistung, die von einer Gleichstromversorgung geliefert wird, in Wechselstromleistung umwandeln.
Nachfolgend wird als stellvertretendes Beispiel einer Stromrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Beispiel des Falls, in dem die vorliegende Erfindung auf eine Stromrichtervorrichtung, die an einem Fahrzeug angebracht ist, angewendet wird, beschrieben.
In einem gewöhnlichen Hybridfahrzeug werden ein Motor und eine Brennkraftmaschine zu einer Hauptantriebsquelle und einer oder mehrere Motoren sind als der Motor montiert. Die Stromrichtervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird als eine an einem Fahrzeug angebrachte Stromrichtervorrichtung in einem an einem Fahrzeug angebrachten Elektromaschinensystem, das an einem Hybridfahrzeug angebracht ist, insbesondere als ein Fahrzeugantriebswechselrichter verwendet. Eine Fahrzeugantriebswechselrichtervorrichtung ist als eine Steuervorrichtung umfasst, um das Antreiben eines Fahrzeugantriebsmotors in einem elektrischen Fahrzeugantriebsmaschinensystem zu steuern. Die Fahrzeugantriebswechselrichtervorrichtung wandelt Gleichstromleistung, die von einer an dem Fahrzeug angebrachten Batterie oder von einer an dem Fahrzeug angebrachten Stromerzeugungsvorrichtung, die eine an dem Fahrzeug angebrachte Stromversorgung darstellen, geliefert wird, in eine vorgegebene Wechselstromleistung um, liefert die erhaltene Wechselstromleistung an den Fahrzeugantriebsmotor und steuert das Antreiben des Fahrzeugantriebsmotors. Zusätzlich hat, da der Fahrzeugantriebsmotor auch als ein Generator fungiert, die Fahrzeugantriebswechselrichtervorrichtung zudem die Funktion, Wechselstromleistung, die von dem Fahrzeugantriebsmotor erzeugt wird, gemäß einem Betriebsmodus in Gleichstromleistung umzuwandeln. Die umgewandelte Gleichstromleistung wird an die an dem Fahrzeug angebrachte Batterie geliefert.
1 ist ein Steuerblockdiagramm eines Hybridfahrzeugs, an dem eine Stromrichtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist. In 1 ist ein hybridelektrisches Fahrzeug (hiernach als das ”HEV” bezeichnet) 110 ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug und weist zwei Fahrzeugantriebssysteme auf. Eines der zwei Fahrzeugantriebssysteme ist ein Kraftmaschinensystem, das eine Kraftmaschine 120, die eine Brennkraftmaschine sein soll, als eine Triebkraftquelle verwendet. Das Kraftmaschinensystem wird hauptsächlich als eine Triebkraftquelle und eine Stromerzeugungsquelle des HEV 110 verwendet. Das andere System ist ein an dem Fahrzeug angebrachtes Elektromaschinensystem, dass die Motorgeneratoren 192 und 194 als eine Triebkraftquelle verwendet. Das an dem Fahrzeug angebrachte Elektromaschinensystem wird hauptsächlich als eine Antriebsquelle des HEV 110 und eine Stromerzeugungsquelle des HEV 110 verwendet. Die Motorgeneratoren 192 und 194 sind z. B. Synchronmaschinen oder Induktionsmaschinen, und da die Motorgeneratoren 192 und 194 gemäß einem Betriebsmodus als Motoren oder Generatoren betrieben werden, werden die Motorgeneratoren 192 und 194 hier als Motorgeneratoren beschrieben. Als der Motorgenerator sind im Allgemeinen ein oder zwei Motorgeneratoren montiert. Es können jedoch zwei oder mehr Motorgeneratoren montiert sein.
Eine Vorderradachse 114 wird schwenkbar von einem Vorderabschnitt des Fahrzeugkörpers getragen, so dass sie drehbar ist. Ein Paar Vorderräder 112 ist an beiden Enden der Vorderradachse 114 vorgesehen. Eine Hinterradachse (in den Zeichnungen nicht dargestellt) wird schwenkbar von einem Rückabschnitt des Fahrzeugkörpers getragen, so dass sie drehbar ist. Ein Paar Hinterräder ist an beiden Enden der Hinterradachse vorgesehen. In dem HEV gemäß dieser Ausführungsform wird ein sogenanntes Vorderradantriebsverfahren, bei dem die Haupträder, die von der Treibkraft angetrieben werden, als die Vorderräder 112 festgelegt sind, und die angetriebenen Räder, die mitgedreht werden, als die Hinterräder festgelegt sind, angewendet. Es kann aber auch ein Antriebsverfahren, das dem Vorderradantriebsverfahren entgegengesetzt ist, d. h. ein Hinterradantriebsverfahren, angewendet werden.
In einem Mittelabschnitt der Vorderradachse 114 ist ein vorderradseitiges Differenzialgetriebe (hiernach als das ”vorderradseitige DEF” bezeichnet) 116 vorgesehen. Die Vorderradachse 114 ist mechanisch mit einer Ausgangsseite des vorderradseitigen DEFs 115 verbunden. Eine Ausgangsschwingung eines Getriebes 118 ist mechanisch mit einer Eingangsseite des vorderradseitigen DEFs 116 verbunden. Das vorderradseitige DEF 116 ist ein Differenzialtriebkraftverteilmechanismus zum Verteilen einer Drehantriebskraft, die durch das Getriebe 118 umgewandelt und an die linke und die rechte Seite der Vorderradachse 114 übertragen wird. Ausgangsseiten der Motorgeneratoren 192 und 194 und der Kraftmaschine 120 sind mechanisch mit einer Eingangsseite des Getriebes 118 verbunden. Das Getriebe 118 weist einen Triebkraftverteilmechanismus auf und die Ausgangsseite der Kraftmaschine 120 und die Ausgangsseiten der Motorgeneratoren 192 und 194 sind dadurch verbunden. Eine Triebkraftverteilfunktion des Getriebes 118 hat eine Funktion des mechanischen Verbindens oder Trennens der Kraftmaschine 120 und der Motorgeneratoren 192 und 194. Gemäß Getriebearten können die Motorgeneratoren 192 und 194 in dem Getriebe montiert sein.
Die Motorgeneratoren 192 und 194 sind Synchronmaschinen, die einen Permanentmagneten in einem Rotor aufweisen, oder Induktionsmaschinen, die eine Ankerwicklung aufweisen. Wechselstromleistung, die an eine Ankerwicklung eines Stators geliefert wird, wird durch Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 gesteuert, so dass ein Antreiben der Motorgeneratoren 192 und 194 gesteuert wird. Eine Batterie 136 ist elektrisch mit den Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 verbunden und Energie kann zwischen der Batterie 136 und den Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 ausgetauscht werden.
Das an dem Fahrzeug angebrachte Elektromaschinensystem der oben beschriebenen 1 weist zwei Stromerzeugungseinheiten auf: eine erste Stromerzeugungseinheit, die den Motorgenerator 192 und die Wechselrichtervorrichtung 140 umfasst, und eine zweite Stromerzeugungseinheit, die den Motorgenerator 194 und die Wechselrichtervorrichtung 142 umfasst, die wahlweise entsprechend einem Betriebszustand des HEV 110 verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Antriebsdrehmoment des HEV 110 durch eine Triebkraft der Kraftmaschine 120 unterstützt wird, wird die zweite Stromerzeugungseinheit als eine Stromerzeugungseinheit verwendet, um Strom durch die Triebkraft der Kraftmaschine 120 zu erzeugen und die erste Stromerzeugungseinheit wird durch Strom, der durch die Stromerzeugung erhalten wird, als eine elektrische Einheit betrieben. Zusätzlich wird, wenn beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit des HEV 110 unterstützt wird, die erste Stromerzeugungseinheit als eine Stromerzeugungseinheit verwendet, um Strom durch die Triebkraft der Kraftmaschine 120 zu erzeugen und die zweite Stromerzeugungseinheit wird durch Strom, der durch die Stromerzeugung erhalten wird, als eine elektrische Einheit betrieben.
Zusätzlich betreibt das an dem Fahrzeug angebrachte Elektromaschinensystem von 1 die erste Stromerzeugungseinheit oder die zweite Stromerzeugungseinheit durch den Strom der Batterie 136 als die elektrische Einheit, um die Motorgeneratoren 192 und 194 als den Motor zu betreiben, und kann als ein Ergebnis davon das HEV 110 mittels der erzeugten Triebkraft antreiben. Zu dieser Zeit fungieren die Motorgeneratoren 192 und 194 als Verbraucher für die Batterie 136. Zusätzlich betreibt das an dem Fahrzeug angebrachte Elektromaschinensystem die erste Stromerzeugungseinheit oder die zweite Stromerzeugungseinheit durch die Triebkraft der Kraftmaschine 120 oder die Triebkraft von den Vorderrädern 112 als die Stromerzeugungseinheit, um die Motorgeneratoren 192 und 194 als den Generator zu betreiben, und kann als ein Ergebnis davon das Laden der Batterie 136 mittels des erzeugten Stroms ausführen. Zu dieser Zeit fungieren die Motorgeneratoren 192 und 194 als Stromversorgungsquellen für die Batterie 136.
Die Batterie 136 wird zudem als eine Stromversorgung verwendet, um einen Motor 195 für eine Hilfsmaschine anzutreiben. Der Motor 195 für die Hilfsmaschine ist z. B. ein Motor zum Antreiben eines Kompressors einer Klimaanlage oder ein Motor zum Antreiben einer hydraulischen Pumpe zur Steuerung. Gleichstromleistung wird von der Batterie 136 an eine Wechselrichtervorrichtung 144 geliefert, durch die Wechselrichtervorrichtung 144 in Wechselstromleistung umgewandelt und die Wechselstromleistung wird an den Motor 195 geliefert. Die Wechselrichtervorrichtung 144 hat die gleiche Funktion wie die Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 und steuert eine Phase, eine Frequenz und eine Leistung eines Wechselstroms, der an den Motor 195 geliefert wird. Zum Beispiel wird die Wechselstromleistung mit einer vorauseilenden Phase mit Bezug auf die Drehung des Rotors des Motors 195 von der Wechselrichtervorrichtung 144 an den Motor 195 geliefert, so dass der Motor 195 ein Drehmoment erzeugt. Auf der anderen Seite wird die von der Wechselrichtervorrichtung 144 an den Motor 195 gelieferte Wechselstromleistung mit einer nacheilenden Phase erzeugt, so dass der Motor 195 als der Generator fungiert und in einem Bremsnutzzustand arbeitet. Die Steuerfunktion der Wechselrichtervorrichtung 144 ist die gleiche wie die Steuerfunktion der Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142. Da die Kapazität des Motors 195 kleiner ist als die Kapazitäten der Motorgeneratoren 192 und 194, ist die maximale Umwandlungsleistung der Wechselrichtervorrichtung 144 kleiner als die maximale Umwandlungsleistung der Wechselrichtervorrichtungen 140 oder 142, aber die Schaltungsanordnung der Wechselrichtervorrichtung 144 ist im Grunde die gleiche wie die Schaltungsanordnung der Wechselrichtervorrichtungen 140 oder 142.
Ein Kondensatormodul 130 ist zwischen den Wechselrichtervorrichtungen 140, 142 und 144 und der Batterie 136 angeschlossen. Das Kondensatormodul und die Wechselrichtervorrichtungen haben eine enge elektrische Beziehung miteinander und üblicherweise ist eine Gegenmaßnahme gegen Wärmeerzeugung für das Kondensatormodul und die Wechselrichtervorrichtungen notwendig. Im Allgemeinen ist es erwünscht, in der Stromrichtervorrichtung ihr Volumen zu minimieren. Aus diesen Gründen sind die Wechselrichtervorrichtungen 140, 142 und 144 und das Kondensatormodul 130 in einer Stromrichtervorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform, die weiter unten im Einzelnen beschrieben werden soll, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Durch diese Anordnung kann eine Stromrichtervorrichtung verwirklicht werden, die eine kleine Größe und eine hohe Zuverlässigkeit besitzt. Eine Schaltvorrichtung (in den Zeichnungen nicht dargestellt) ist zwischen der Wechselrichtervorrichtung 140 und der Batterie 136 montiert, um die Gleichstromleistung von der Batterie 136 zu liefern oder zu unterbrechen. Diese Schaltvorrichtung ist beispielsweise ein Kontaktgeber.
Wie oben beschrieben sind die Wechselrichtervorrichtungen 140, 142 und 144 und das Kondensatormodul 130 als eine Stromrichtervorrichtung 100 in dem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, so dass eine Verdrahtungsvereinfachung und eine Lärmreduktion verwirklicht werden kann. Zusätzlich kann, da die Induktivität der Verbindungsschaltung zwischen dem Kondensatormodul 130 und den Wechselrichtervorrichtungen 140, 142 und 144 verringert werden kann, eine Spitzenspannung verringert werden und eine Verringerung der Wärmeerzeugung und eine Verbesserung der Wärmeabstrahlungseffizienz können verwirklicht werden.
Als nächstes wird eine elektronische Schaltungsanordnung der Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 oder der Wechselrichtervorrichtung 144 beschrieben. Hier wird der Fall, in dem die Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 oder die Wechselrichtervorrichtung 144 individuell angeordnet sind, als ein Beispiel beschrieben. Die Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 oder die Wechselrichtervorrichtung 144 führen die gleiche Tätigkeit mit der gleichen Anordnung aus und besitzen die gleiche Funktion. Aus diesem Grund wird die Wechselrichtervorrichtung 140 nachfolgend als ein stellvertretendes Beispiel beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm der Stromrichtervorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Stromrichtervorrichtung 100 umfasst die Wechselrichtervorrichtung 140 und das Kondensatormodul 130. Die Wechselrichtervorrichtung 140 besitzt eine Leistungsmoduleinheit 203 und eine Steuereinheit 204. Die Leistungsmoduleinheit 203 besitzt mehrere Ober- und Unterzweigreihenschaltungen 240 (in einem Beispiel von 2 drei Ober- und Unterzweigreihenschaltungen, die einzelnen Phasenwicklungen der Ankerwicklung des Motorgenerators 192 entsprechen, der ein dreiphasiger Wechselstrommotor sein soll). Jede Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 umfasst einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) 210 und eine Diode 211, die auf einer Hochspannungsseite in Bezug auf die Batterie 136 angeordnet sind und als ein oberer Zweig fungieren, und einen IGBT 220 und eine Diode 221, die auf einer Niederspannungsseite angeordnet sind und als ein unterer Zweig fungieren. Ein Zwischenabschnitt von jeder Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 ist mit einer Wechselstromleitung verbunden, die durch einen Wechselstromanschluss zu dem Motorgenerator 192 führt. Die Steuereinheit 204 besitzt eine Ansteuerschaltung 202, die ein Ansteuersignal ausgibt, um ein Ansteuern der Leistungsmoduleinheit 203 zu steuern, und eine Steuerschaltung 201, die ein Steuersignal liefert, um die Ansteuerschaltung 202 zu veranlassen, das Ansteuersignal durch eine Motorgeneratoransteuersignalleitung 252 auszugeben.
Jeder IGBT 210 des oberen Zweigs und jeder IGBT 220 des unteren Zweigs, die jede Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 bilden, ist ein Leistungshalbleiterelement zum Schalten. Das Leistungshalbleiterelement führt einen Schaltvorgang gemäß einer Ansteuersignalausgabe von der Steuereinheit 204 aus, so dass eine Gleichstromleistung von der Batterie 136 in eine dreiphasige Wechselstromleistung umgewandelt wird. Die umgewandelte Leistung wird an die Ankerwindung des Motorgenerators 192 geliefert. Anstatt des IGBT kann als das Leistungshalbleiterelement ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) verwendet werden. In diesem Fall sind die Dioden 211 und 221 nicht erforderlich.
Das Kondensatormodul 130 bildet eine Glättungsschaltung, um eine Variation der Gleichstromspannung, die durch den Schaltbetrieb der IGBT 210 und 220 erzeugt wird, zu unterdrücken. Eine positive Elektrodenseite der Batterie 136 ist elektrisch mit einer Kondensatorelektrode auf einer positiven Elektrodenseite des Kondensatormoduls 130 durch einen Gleichstromanschluss (in den Zeichnungen nicht dargestellt) verbunden und eine negative Elektrodenseite der Batterie 136 ist elektrisch mit einer Kondensatorelektrode auf einer negativen Elektrodenseite des Kondensatormoduls 130 durch den Gleichstromanschluss verbunden. Dadurch ist das Kondensatormodul 130 elektrisch mit der Batterie 136 und der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 verbunden und mit diesen parallel geschaltet.
In der Steuereinheit 204 erzeugt die Steuerschaltung 201 Steuersignale gemäß der Zeiteinteilung des Schaltbetriebs der IGBT 210 und 220 zu der Zeit des Ansteuerns des Motorgenerators 192 auf der Basis von Eingabeinformationen von anderen Steuervorrichtungen oder Sensoren und gibt die Steuersignale an die Ansteuerschaltung 202 aus. Die Ansteuerschaltung 202 erzeugt Ansteuersignale, um die IGBT 210 und 220 dazu zu veranlassen, den Schaltbetrieb auf der Basis der Steuersignale, die von der Steuerschaltung 201 ausgegeben werden, auszuführen und gibt die Ansteuersignale an die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 der Leistungsmoduleinheit 203 aus.
Die Steuerschaltung 201 umfasst einen Mikrocomputer um die Schaltzeiteinteilung der IGBT 210 und 220 rechnerisch zu verarbeiten. Ein Zieldrehmomentwert oder ein Zieldrehzahlwert, der für den Motor 192 erforderlich ist, ein Wert einer Stromstärke, die von jeder Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 an die Ankerwicklung des Motorgenerators 192 geliefert wird, und eine Position des Magnetpols des Rotors des Motorgenerators 192 werden als die Eingabeinformationen in den Mikrocomputer eingegeben. Der Zieldrehmomentwert oder der Zieldrehzahlwert basiert auf einer Befehlssignalausgabe von einer oberen Steuervorrichtung, die nicht in den Zeichnungen dargestellt ist. Alternativ kann ein Wert, der in dem Mikrocomputer berechnet wird, als der Zieldrehmomentwert oder der Zieldrehzahlwert verwendet werden. Der Stromstärkewert wird auf der Basis einer Detektionssignalausgabe von einem Stromstärkesensor 231 ausgegeben. Die Magnetpolposition wird auf der Basis einer Detektionssignalausgabe von einem Drehmagnetpolsensor 230 in dem Motorgenerator 192 geliefert. In dieser Ausführungsform ist der Fall, in dem die Stromstärkewerte für die drei Phasen detektiert werden, als das Beispiel beschrieben worden. Es können aber Stromstärkewerte für zwei Phasen detektiert werden.
Der Mikrocomputer in der Steuerschaltung 201 berechnet einen d-Achsenvektor- und einen q-Achsenvektor-Stromstärkebefehl des Motorgenerators 192 auf der Basis des Zieldrehmomentwerts oder des Zieldrehzahlwerts, der als die Eingabeinformation eingegeben wird. Als nächstes berechnet der Mikrocomputer einen d-Achsenvektor- und einen q-Achsenvektor-Spannungsbefehl auf der Basis einer Differenz zwischen dem berechneten d-Achsenvektor- und q-Achsenvektor-Stromstärkebefehl und einem d-Achsenvektor- und einen q-Achsenvektor-Stromstärkewert, der durch den Stromstärkesensor 231 detektiert wird. Zusätzlich wandelt der Mikrocomputer den berechneten d-Achsenvektor- und einen q-Achsenvektor-Spannungsbefehl in Spannungsbefehlswerte einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase auf der Basis der durch den Drehmagnetpolsensor 230 detektierten Magnetpolposition um. Der Mikrocomputer führt eine Pulsumwandlung auf einer Grundschwingung (Sinusschwingung) basierend auf den Spannungsbefehlswerten der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, die auf die oben beschriebene Weise erhalten werden, auf der Basis einer vorgegebenen Trägerschwingung aus, um eine Pulsmodulationsschwingung zu erzeugen, und gibt die erzeugte Pulsmodulationsschwingung als ein Pulsbreitenmodulations-Steuersignal (PWM-Steuersignal) von einer Motorgeneratoransteuersignalleitung 252 an die Ansteuerschaltung 202 aus. Hier ist das Steuerverfahren des Motors, das auf dem allgemeinen PWM-Modulationsverfahren basiert, als das Beispiel beschrieben worden. Das Steuersignal zum Ansteuern des Motorgenerators 192 ist aber nicht auf eine Erzeugung, die auf dem PWM-Modulationsverfahren basiert, beschränkt und kann auf der Basis eines beliebigen Steuerverfahrens erzeugt werden.
Wenn die Ansteuerschaltung 202 den unteren Zweig ansteuert, verstärkt die Ansteuerschaltung 202 das PWM-Steuersignal von der Steuerschaltung 201 und gibt das PWM-Steuersignal als ein Ansteuersignal an eine Gate-Elektrode des IGBT 220 des unteren Zweigs aus. Zusätzlich verschiebt die Ansteuerschaltung 202, wenn die Ansteuerschaltung 202 den oberen Zweig ansteuert, ein Niveau eines Referenzpotenzials auf ein Niveau eines Referenzpotenzials des oberen Zweigs, verstärkt das PWM-Steuersignal von der Steuerschaltung 201 und gibt das PWM-Steuersignal als ein Ansteuersignal an eine Gate-Elektrode des IGBT 220 des oberen Zweigs aus. Dadurch führen die einzelnen IGBT 210 und 220 den Schaltbetrieb gemäß den Eingabeansteuersignalen aus.
Zusätzlich führt die Ansteuerschaltung 202 eine Unregelmäßigkeitsdetektion (einer Überstromstärke, einer Überspannung, einer zu hohen Temperatur und dergleichen) in der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 aus und schützt die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240. Wenn die Ansteuerschaltung 202 eine Art Unregelmäßigkeit detektiert, hält die Ansteuerschaltung 202 den Betrieb der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 an und schützt die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 vor der Unregelmäßigkeit. Zusätzlich sendet die Ansteuerschaltung 202 ein vorgegebenes Unregelmäßigkeitssignal 201 durch eine Unregelmäßigkeitssignalleitung 251 an den Mikrocomputer der Steuerschaltung, um die Unregelmäßigkeitsdetektion an den Mikrocomputer zu melden.
Als nächstes wird die Entladungssteuerung des Kondensatormoduls 130 in der Stromrichtervorrichtung 100, die wie oben beschrieben angeordnet ist, beschrieben. Wenn die Stromrichtervorrichtung 100 von der Batterie 136 getrennt ist und die Gleichstromleistung unterbrochen ist, führt die Stromrichtervorrichtung 100 die Entladungssteuerung aus, um das Kondensatormodul 130 in der Steuereinheit 204 zu entladen. Nachfolgend werden Schaltungsanordnungsbeispiele der Steuereinheit 204 zum Realisieren der Entladungssteuerung als ein erstes und ein zweites Beispiel beschrieben.
(Erstes Beispiel)
3 ist ein Diagramm, das eine Schaltungsanordnung in einem ersten Beispiel der Steuereinheit 204 darstellt. Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die Steuerschaltung 201 in der Steuereinheit 204 einen Mikrocomputer 303, um die Schalteinteilung der IGBT 210 und 220 rechnerisch zu verarbeiten. Der Mikrocomputer 303 führt den oben beschriebenen Rechenprozess aus und erzeugt ein PWM-Steuersignal mit Bezug auf den oberen und unteren Zweig von jeweils der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase. Jedes PWM-Steuersignal, das in dem Mikrocomputer 303 erzeugt wird, wird von dem Mikrocomputer 303 an die Ansteuerschaltung 202 durch sechs Motorgeneratoransteuersignalleitungen 252 ausgegeben.
Wenn ein Schlüsselschalter des HEV 110 ausgeschaltet wird, steuert der Mikrocomputer 303 oder ein oberer Controller (nicht in den Zeichnungen dargestellt), der an dem HEV 110 angebracht ist, den Betrieb der oben beschriebenen Schaltvorrichtung so, dass die Stromrichtervorrichtung 100 von der Batterie 136 getrennt wird und die Gleichstromleistung unterbrochen wird. Zu dieser Zeit gibt der Mikrocomputer 303 ein gepulstes Entladungsbefehlssignal durch die Entladungsbefehlssignalleitung 311 an die Ansteuerschaltung 202 aus. Das Entladungsbefehlssignal ist ein Signal, um die Ansteuerschaltung 202 anzuweisen, eine Entladung des Kondensatormoduls 130 auszuführen, und zeigt eine Freigabe oder ein Verbot der Entladung durch eine Änderung einer Pulsfolge an. Wenn beispielsweise die Gleichstromleistung von der Batterie 136 geliefert wird, wird kontinuierlich eine Pulsfolge mit einem Tastgrad von 60% (60% EIN und 40% AUS) mit einer vorgegebenen Pulsbreite als ein Entladungsbefehlssignal ausgegeben, das das Verbot der Entladung anzeigt. Wenn unterdessen die Gleichstromleistung von der Batterie 136 unterbrochen ist, wird kontinuierlich eine Pulsfolge mit einem Tastgrad von 40% (40% EIN und 60% AUS) mit einer vorgegebenen Pulsbreite als ein Entladungsbefehlssignal ausgegeben, das die Freigabe der Entladung anzeigt. Da die hier beschriebene Pulsfolge nur beispielhaft ist, kann eine Freigabe und ein Verbot der Entladung mittels anderer Pulsfolgen als Entladungsbefehlssignal angezeigt werden.
Zusätzlich ist wie vorher bei 2 beschrieben das Steuersignal, das von der Steuerschaltung 201 an die Ansteuerschaltung 202 ausgegeben wird, um den Motorgenerator 192 anzusteuern, nicht auf das Signal, das auf dem PWM-Modulationsverfahren basiert, beschränkt und kann jegliche Art von Signal sein. 3 stellt ein Schaltungsanordnungsbeispiel dar, in dem die sechs Arten von PWM-Steuersignalen, die durch die Steuerschaltung 201 erzeugt werden, an die Ansteuerschaltung 202 durch die sechs Motorgeneratoransteuersignalleitungen 252 ausgegeben werden, wenn der Motorgenerator 192 ein dreiphasiger Wechselstrommotor ist. Der Motorgenerator 192 kann jedoch ein einphasiger Wechselstrommotor oder ein anderer mehrphasiger Wechselstrommotor als der dreiphasige Wechselstrommotor sein. In diesem Fall kann das Steuersignal, das durch die Steuerschaltung 201 erzeugt wird, und die Anzahl der Motorgeneratoransteuersignalleitungen 252 entsprechend der Anzahl der Phasen des Motorgenerators 192 geändert werden.
Die Ansteuerschaltung 202 umfasst sechs Photokoppler 312, die für die einzelnen Motorgeneratoransteuersignalleitungen 252 vorgesehen sind, eine Logikschaltung 301, eine Leistungsansteuerung 302, einen Entlade-Mikrocomputer 304, eine Stromversorgungsschaltung 306, einen Spannungsteilerwiderstand 307, einen Photokoppler 305, der für die Entladungsbefehlssignalleitung 311 vorgesehen ist, und einen Photokoppler 308, der für eine Unregelmäßigkeitssignalleitung 251 vorgesehen ist.
Jedes PWM-Steuersignal, das von dem Mikrocomputer 303 der Steuerschaltung 201 in die Ansteuerschaltung 202 durch die Motorgeneratoransteuersignalleitung 252 eingegeben wird, wird durch den Photokoppler 312 in die Logikschaltung 301 eingegeben. In der Logikschaltung 301 sind jeweils sechs UND-Schaltungen und sechs ODER-Schaltungen auf einer Vorderstufenseite und einer Hinterstufenseite vorgesehen, die den einzelnen PWM-Steuersignalen entsprechen. Jede UND-Schaltung der Vorderstufenseite führt eine logische Operation aus, um jedes PWM-Steuersignal gemäß einem Entladungsschaltsignal, das von dem Entladungsmikrocomputer 304 durch eine Entladungsschaltsignalleitung 310 ausgegeben wird, weiterzuleiten oder abzufangen. Jede ODER-Schaltung der Hinterstufenseite führt eine logische Operation aus, um jedes PWM-Steuersignal, dass die UND-Schaltung der Vorderstufenseite passiert hat, und jedes Entladungssteuersignal, das von dem Entladungsmikrocomputer 304 ausgegeben wird, durch eine Entladungssteuersignalleitung 313 an die Leistungsansteuerung 302 auszugeben.
Die Leistungsansteuerung 302 umfasst beispielsweise eine IC und verstärkt jedes PWM-Steuersignal oder jedes Entladungssteuersignal, das von der Logikschaltung 301 ausgegeben wird, und erzeugt ein Ansteuersignal. Die einzelnen Ansteuersignale, die durch die Leistungsansteuerung 302 erzeugt werden, werden jeweils an die IGBT 210 und 220 der einzelnen Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 ausgegeben.
In 3 ist das Beispiel, in dem die Leistungsansteuerung 302 aus einer IC besteht, dargestellt. Die Leistungsansteuerung 302 kann jedoch für jede Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 einzeln bereitgestellt sein. In diesem Fall sind, wenn der Motorgenerator 192 der in 3 dargestellte dreiphasige Wechselstrommotor ist, die drei Leistungsansteuerungen 302 in der Ansteuerschaltung 202 angeordnet. Die Leistungsansteuerung 302 kann für jeden der IGBT 210 und 220 einzeln bereitgestellt sein. In diesem Fall sind sechs Leistungsansteuerungen 302 in der Ansteuerschaltung 202 angeordnet.
Unterdessen wird das Entladungsbefehlssignal, das von dem Mikrocomputer 303 der Steuerschaltung 201 in die Ansteuerschaltung 202 durch die Entladungsbefehlssignalleitung 311 eingegeben wird, durch den Photokoppler 305 in den Entladungsmikrocomputer 304 eingegeben. Das Entladungsbefehlssignal ist das oben beschriebene gepulste Signal. Daher wird das gepulste Entladungsbefehlssignal so verwendet, dass eine Unregelmäßigkeit des Mikrocomputers 303 durch den Entladungsmikrocomputer 304 erkannt werden kann, wenn der Mikrocomputer 303 aus einem Grund wie z. B. einem Stromversorgungsverlust in der Steuerschaltung 201 nicht normal betrieben wird und kontinuierlich ein nicht-gepulstes Signal einer konstanten Spannung als ein Entladungsbefehlssignal von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben wird. Das heißt, dass der Entladungsmikrocomputer 304 einen Betriebszustand der Steuerschaltung 201 auf der Basis des Entladungsbefehlssignals von dem Mikrocomputer 303 bestimmt. Als Folge gibt der Entladungsmikrocomputer 304 ein Entladungssteuersignal aus, wenn bestimmt wird, dass die Steuerschaltung 201 nicht normal betrieben wird.
Wenn das Entladungsbefehlssignal, das das Verbot der Entladung anzeigt, von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben wird, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304, dass das Entladungsschaltsignal, das durch die Entladungsschaltsignalleitung 310 an die Logikschaltung 301 ausgegeben wird, zu EIN wird. Wenn indes das Entladungsbefehlssignal, das die Freigabe der Entladung anzeigt, von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben wird, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304, dass das Entladungsschaltsignal, das durch die Entladungsschaltsignalleitung 310 an die Logikschaltung 301 ausgegeben wird, zu AUS wird und gibt das Entladungssteuersignal mit Bezug auf die oberen und unteren Zweige von sowohl der U-Phase, der V-Phase als auch der W-Phase durch die sechs Entladungssteuersignalleitungen 313 an die Logikschaltung 301 aus. In der Logikschaltung 301 wird die oben beschriebene logische Operation für jedes PWM-Steuersignal auf der Basis der Entladungsschaltsignale und der Entladungssteuersignal ausgeführt.
Als ein Ergebnis davon, dass durch das Bestimmen des Betriebszustands der Steuerschaltung 201 auf die oben beschriebene Weise erhalten wird, führt der Entladungsmikrocomputer 304, wenn bestimmt wird, dass das gepulste Entladungsbefehlssignal nicht von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben wird und die Steuerschaltung 201 nicht normal betrieben wird, den gleichen Vorgang aus, wie in dem Fall, in dem die Entladung freigegeben ist. Das heißt, dass der Entladungsmikrocomputer 304 veranlasst, dass das Entladungsschaltsignal zu AUS wird, und das Entladungssteuersignal an die Logikschaltung 301 ausgibt.
Eine Stromversorgungspannung zum Betreiben des Entladungsmikrocomputers 304 wird durch die Stromversorgungsschaltung 306 auf der Basis einer Spannung erzeugt, die durch das Aufteilen einer Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 durch den Spannungsteilerwiderstand 307 erhalten wird. Aus diesem Grund kann während einer Zeitdauer, bis das Kondensatormodul 130 entladen ist und die Spannung zwischen den beiden Enden eine konstante Spannung oder weniger wird, der Entladungsmikrocomputer 304 betrieben werden und die Entladungssteuerung ausgeführt werden, sogar nachdem die Gleichstromleistung von der Batterie 136 unterbrochen worden ist.
Eine LED 232, die mit dem Kondensatormodul 130 parallel geschaltet ist, ist zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 angeordnet. Die LED 232 wird verwendet, um zu melden, ob das Kondensatormodul 130 entladen ist. Das heißt, dass die LED 232 Licht emittiert, wenn die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist. Dadurch wird eine Nicht-Entladung gemeldet. Wenn indes die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 kleiner als der vorgegebene Wert ist, emittiert die LED 232 kein Licht. Daher wird ein Entladungsabschluss gemeldet. Zusätzlich kann mittels eines anderen lichtemittierenden Elements als der LED 32 gemeldet werden, ob das Kondensatormodul 130 entladen ist.
Der Entladungsmikrocomputer 304 führt die Unregelmäßigkeitsdetektion auf der Basis des Abtastens von Informationen, die von der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 ausgegeben wird, aus. Zum Beispiel werden Informationen über einen Strom, der zu einer Emitterelektrode in den IGBT 210 und 220 von jeder Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 fließt, von einem Signal-Emitterelektrodenanschluss, der in den IGBT 210 und 220 vorgesehen ist, ausgegeben und als Abtastinformationen in den Entladungsmikrocomputer 304 eingegeben. Der Entladungsmikrocomputer 304 führt die Überstromstärkedetektion auf der Basis der Abtastinformationen aus. Wenn die Überstromstärke in einem beliebigen IGBT detektiert wird, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304, dass ein Entladungsschaltsignal zu AUS wird. Dementsprechend wird das PWM-Steuersignal in der Logikschaltung 301 abgefangen, um die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 vor der Überstromstärke zu schützen.
Zusätzlich werden Informationen über die Spannung, die durch den Spannungsteilerwiderstand 307 geteilt wird, als Abtastinformationen in den Entladungsmikrocomputer 304 eingegeben. Der Entladungsmikrocomputer 304 berechnet die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 auf der Basis der Informationen und führt eine Überspannungsdetektion auf der Basis eines Berechnungsergebnisses davon aus. Wenn die Überstromstärke detektiert wird, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304, dass ein Entladungsschaltsignal zu AUS wird. Dementsprechend wird das PWM-Steuersignal in der Logikschaltung 301 abgefangen, um die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 vor der Überstromstärke zu schützen.
Ein Temperatursensor (nicht in den Zeichnungen dargestellt) ist in der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 vorgesehen und Informationen über eine Temperatur der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240, die durch den Temperatursensor detektiert wird, werden als Abtastinformationen in den Entladungsmikrocomputer 304 eingegeben. Der Entladungsmikrocomputer 304 führt auf der Basis der Informationen eine Temperaturüberscheitungsdetektion aus. Wenn die Temperaturüberscheitung detektiert wird, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304, dass ein Entladungsschaltsignal zu AUS wird. Dementsprechend wird das PWM-Steuersignal in der Logikschaltung 301 abgefangen, um die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 vor der Temperaturüberscheitung zu schützen.
Wenn die Unregelmäßigkeit detektiert wird, führt der Entladungsmikrocomputer 304 den oben beschriebenen Betrieb aus, um die Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240 (und die gesamte Stromrichtervorrichtung 100 einschließlich der Ober- und Unterzweigreihenschaltung 240) vor der Unregelmäßigkeit, wie z. B. der Überstromstärke, der Temperaturüberscheitung und der Überspannung, zu schützen. Zusätzlich gibt der Entladungsmikrocomputer 304 ein Unregelmäßigkeitssignal durch den Photokoppler 308 und die Unregelmäßigkeitssignalleitung 251 an den Mikrocomputer 303 der Steuerschaltung 201 aus, wodurch die Entstehung der Unregelmäßigkeit gemeldet wird.
Zusätzlich bestimmt der Entladungsmikrocomputer 304 auf der Basis der Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 während der Entladung, die auf der Basis der Informationen über die Spannung, die als Abtastinformationen in den Entladungsmikrocomputer 304 eingegeben werden, bestimmt wird, ob die Entladung normal ausgeführt wird. Als Ergebnis beendet der Entladungsmikrocomputer 304 die Ausgabe des Entladungssteuersignals und hält die Entladung an, wenn bestimmt wird, dass die Entladung nicht normal ausgeführt wird.
Die Funktion des oben beschriebenen Entladungsmikrocomputers 304 kann mittels einer anderen IC als dem Mikrocomputer verwirklicht werden. Der Entladungsmikrocomputer 304 und die Logikschaltung 301 können als eine integrierte Anordnung, wie z. B. eine feldprogrammierbare Gate-Anordnung (FPGA) oder eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD), verwirklicht werden.
Beispiele von Zeiteinteilungsdiagrammen gemäß einer Entladeabfolge in dem ersten Beispiel der Steuereinheit 204, das oben beschrieben ist, sind in den 5 bis 8 dargestellt. In diesen Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 401 ein Entladungsbefehlssignal von den Mikrocomputer 303 und die Bezugszeichen 402 und 403 bezeichnen jeweils ein Entladungsschaltsignal und ein Entladungssteuersignal von dem Entladungsmikrocomputer 304. Zusätzlich bezeichnet das Bezugszeichen 404 eine Kondensatorspannung, d. h. eine Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 und das Bezugszeichen 405 bezeichnet einen Kontaktgeber-Zustand, d. h. einen Versorgungszustand der Gleichstromleistung von der Batterie 136.
In den einzelnen Zeiteinteilungsdiagrammen von 5 bis 8 wird angenommen, dass das Entladungsbefehlssignal 401 wie oben beschrieben das Verbot der Entladung durch ein Pulsfolgensignal mit einem Tastgrad von 60% (60% EIN und 40% AUS) anzeigt. Zusätzlich wird auf der anderen Seite angenommen, dass das Entladungsbefehlssignal 401 die Freigabe der Entladung durch ein Pulsfolgensignal mit einem Tastgrad von 40% (40% EIN und 60% AUS) anzeigt.
5 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms dar, wenn die Entladung normal ausgeführt wird. Wenn in 5 die Gleichstromleistung von der Batterie 136 geliefert wird, wird das Entladungsbefehlssignal 401 von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben, das das Verbot der Entladung anzeigt. Gemäß dem Entladungsbefehlssignal veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304, dass das Entladungsschaltsignal 402 zu EIN wird und dass das Entladungssteuersignal zu AUS wird. Dadurch wird das PWM-Steuersignal von der Steuerschaltung 201 von der Logikschaltung 301 an die Leistungsansteuerung 302 ausgegeben und jeder der IGBT 210 und 220 führt den Schaltbetrieb gemäß dem PWM-Steuersignal aus. Zu dieser Zeit wird die Kondensatorspannung 404 Hoch, da Ladungen in dem Kondensatormodul 130 angesammelt werden. Zusätzlich wird der Kontaktgeber-Zustand GESCHLOSSEN.
Zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 501 bezeichnet wird, ändert sich der Kontaktgeber-Zustand von GESCHLOSSEN zu OFFEN, wenn die Schaltvorrichtung geöffnet wird und die Gleichstromleistung von der Batterie 136 unterbrochen ist. Dann ändert der Entladungsmikrocomputer 304 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 502 bezeichnet wird das Entladungsschaltsignal von EIN zu AUS, wenn das Entladungsbefehlssignal von dem Mikrocomputer 303 sich dementsprechend von dem Verbot der Entladung zu der Freigabe der Entladung ändert. Dadurch wird das PWM-Steuersignal von der Steuerschaltung 201 in der Logikschaltung 301 unterbrochen und nicht an die Leistungsansteuerung 302 ausgegeben. Der Entladungsmikrocomputer 304 veranlasst, dass das Entladungssteuersignal zu EIN wird. Zu dieser Zeit ist das ausgegebene Entladungssteuersignal 403 ein Signal, dass sowohl den IGBT 210 als auch den IGBT 220 veranlasst, den Schaltbetrieb auszuführen, so dass der Strom der durch die in dem Kondensatormodul 130 gesammelten Ladungen fließt in dem Motorgenerator 192 verbraucht wird, während ein Zustand, in dem der Motorgenerator 192 nicht angetrieben wird, aufrechterhalten wird. Zum Beispiel kann ein Hochgeschwindigkeits-PWM-Signal, dem der Motorgenerator 192 nicht folgen kann, als das Entladungssteuersignal 403 von dem Entladungsmikrocomputer 304 mit Bezug auf sowohl die U-Phase, die V-Phase als auch die W-Phase ausgegeben werden. Die Erzeugung des Hochgeschwindigkeits-PWM-Signals kann beispielsweise durch Vergleichen einer Grundschwingung, die sich zyklisch mit einer Frequenz, die schneller (höher) ist als die maximale Drehzahl des Motorgenerators 192, ändert, und einer Trägerschwingung einer vorgegebenen Frequenz verwirklicht werden.
Das oben beschriebene Entladungssteuersignal wird von dem Entladungsmikrocomputer 304 ausgegeben, so dass der Strom von dem Kondensatormodul 130 durch sowohl den IGBT 210 als auch den IGBT 220 zu dem Motorgenerator 192 fließen kann, ohne den Motorgenerator 192 anzutreiben. Als Ergebnis kann das Kondensatormodul 130 durch den Motorgenerator 192 entladen werden, ohne das Verhalten des HEV 110 zu ändern.
Wie oben beschrieben sinkt die Kondensatorspannung 404 dann, wenn das Entladungssteuersignal 403 zu EIN wird und die Entladung des Kondensatormoduls 130 beginnt, allmählich von Hoch auf Tief. Zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 503 bezeichnet ist, kann dann, wenn die Kondensatorspannung 404 kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung wird, keine Leistung von der Stromversorgungsschaltung 306 an den Entladungsmikrocomputer 304 geliefert werden und der Entladungsmikrocomputer 304 verliert eine Stromversorgung und hält seinen Betrieb an. Dadurch wird das Entladungssteuersignal 403 zu AUS und die Entladung des Kondensatormoduls 130 endet.
6 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal dann dar, wenn der Kontaktgeber unregelmäßig ist. Hier wird der Fall angenommen, in dem die Schaltvorrichtung durch die Kontaktgeber-Unregelmäßigkeit aufgrund der Verschweißung nicht normal betrieben werden kann und die Gleichstromleistung von der Batterie 136 nicht unterbrochen werden kann. In 6 ist jeder Signalzustand der gleiche wie in 5, wenn die Gleichstromleistung von der Batterie 136 geliefert wird.
Wenn der Kontaktgeber unregelmäßig ist, ändert sich das Entladungsbefehlssignal von dem Mikrocomputer 303 von dem Verbot der Entladung zu der Freigabe der Entladung zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 601 bezeichnet wird, selbst wenn der Kontaktgeber-Zustand 405 sich nicht von GESCHLOSSEN auf OFFEN ändert. Dementsprechend ändert der Entladungsmikrocomputer 304 das Entladungsschaltsignal 402 von EIN auf AUS, veranlasst, dass das Entladungssteuersignal 403 zu EIN wird und beginnt die Entladung des Kondensatormoduls 130 ähnlich wie in 5. Im Unterschied zu 5 verringert sich die Kondensatorspannung 404, da der Kontaktgeber-Zustand 405 sich nicht von GESCHLOSSEN ändert, aber nur für einen Moment von Hoch, aber sinkt nicht auf Tief. Daher bestimmt der Entladungsmikrocomputer 304, wenn bestimmt wird, dass die Kondensatorspannung 404 sich nicht verringert, selbst wenn das Entladungssteuersignal veranlasst wird, zu EIN zu werden, dass die Entladung in dem Kondensatormodul 130 nicht normal ausgeführt wird. In diesem Fall wird zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 602 bezeichnet ist, das Entladungssteuersignal dazu veranlasst, zu AUS zu werden, und die Entladung des Kondensatormoduls 130 wird angehalten.
Nachdem eine konstante Zeitdauer seit dem oben beschriebenen Anhalten der Entladung verstrichen ist, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 603 bezeichnet ist, das Entladungssteuersignal 403 dazu, wieder zu EIN zu werden. Auf diese Weise führt der Entladungsmikrocomputer 304 die Entladung des Kondensatormoduls 130 nach einer konstanten Zeitdauer wieder aus, so dass die IGBT 210 und 211 nicht durch eine hohe Temperatur beschädigt werden. Wenn der Kontaktgeber-Zustand 405 aber immer noch GESCHLOSSEN ist, bestimmt der Entladungsmikrocomputer 304 ähnlich wie in dem vorherigen Fall, dass die Entladung in dem Kondensatormodul 130 nicht normal ausgeführt wird. Als Ergebnis wird das Entladungssteuersignal 403 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 604 bezeichnet ist, veranlasst, zu AUS zu werden und die Entladung des Kondensatormoduls 130 wird angehalten. Der Entladungsmikrocomputer 304 wiederholt den obigen Vorgang bis die Entladung des Kondensatormoduls 130 normal ausgeführt wird.
7 zeigt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms, wenn eine Stromversorgung verloren geht. Hier wird der Fall angenommen, in dem eine Stromversorgung der Steuerschaltung 201 durch eine Ursache wie eine Unterbrechung verloren geht und der Betrieb des Mikrocomputers 303 angehalten wird, bevor die Entladung des Kondensatormoduls 130 beginnt. In 7 ist jeder Signalzustand der gleiche wie in den 5 und 6, während der Mikrocomputer 303 normal arbeitet.
Zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 701 bezeichnet ist, geht dann, wenn die Stromversorgung der Steuerschaltung 201 verloren geht, das Entladungsbefehlssignal 401, das bis dann von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben wird und das Verbot der Entladung anzeigt, zu einem AUS-Zustand über. Zu dieser Zeit öffnet der an dem HEV 110 montierte obere Controller, wenn bestimmt wird, dass die Stromversorgung der Steuerschaltung 201 verloren gegangen ist, zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 702 bezeichnet ist, die Schaltvorrichtung, ändert den Kontaktgeber-Zustand von GECHLOSSEN zu OFFEN und unterbricht die Gleichstromleistung von der Batterie 136. Wenn indes bestimmt wird, dass das Entladungsbefehlssignal 401 zu AUS wird, ändert der Entladungsmikrocomputer 304 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 703 bezeichnet ist, das Entladungsschaltsignal 402 von EIN zu AUS, veranlasst, dass das Entladungssteuersignal 403 zu EIN wird und beginnt die Entladung des Kondensatormoduls 130. In diesem Fall sinkt die Kondensatorspannung 404 wie in dem Fall von 5 allmählich von Hoch auf Tief. Dann wird die Kondensatorspannung 404 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 704 bezeichnet ist, kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung, die Stromversorgung von der Stromversorgungsschaltung für den Entladungsmikrocomputer 304 wird deaktiviert und der Entladungsmikrocomputer 304 verliert die Stromversorgung und hält seinen Betrieb an. Dadurch wird das Entladungssteuersignal zu AUS, und die Entladung des Kondensatormoduls 130 endet.
8 zeigt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms von jedem Signal, wenn die Stromversorgung verloren geht und der Kontaktgeber unregelmäßig ist. Hier wird der Fall angenommen, in dem die Stromversorgung der Steuerschaltung 201 ähnlich wie in 7 verloren geht und die Kontaktgeber-Unregelmäßigkeit ähnlich wie in 6 entsteht, bevor die Entladung des Kondensatormoduls 130 beginnt. In 8 ist jeder Signalzustand der gleiche wie in den 5 bis 7, während der Mikrocomputer 303 normal arbeitet.
Zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 801 bezeichnet ist, geht dann, wenn die Stromversorgung der Steuerschaltung 201 verloren geht, ähnlich wie in 7 das Entladungsbefehlssignal, das bis dann von dem Mikrocomputer 303 ausgegeben wird und das Verbot der Entladung anzeigt, zu einem AUS-Zustand über. Im Unterschied zu dem Fall von 7 ändert sich der Kontaktgeber-Zustand 405 aufgrund der Kontaktgeber-Unregelmäßigkeit nicht von GESCHLOSSEN auf OFFEN. Wenn indes bestimmt ist, dass das Entladungsbefehlssignal 401 zu AUS wird, ändert der Entladungsmikrocomputer 304 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 802 bezeichnet ist, das Entladungsschaltsignal 402 von EIN zu AUS, veranlasst, dass das Entladungssteuersignal 403 zu EIN wird, und beginnt die Entladung des Kondensatormoduls 130. Wie in dem Fall von 6 verringert sich die Kondensatorspannung 404, da der Kontaktgeber-Zustand 405 sich nicht von GESCHLOSSEN ändert, aber nur für einen Moment von Hoch, aber sinkt nicht auf Tief. Wenn dies detektiert wird, bestimmt der Entladungsmikrocomputer 304 wie in 6 beschrieben, dass die Entladung nicht normal ausgeführt wird. Zusätzlich wird zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 803 bezeichnet ist, das Entladungssteuersignal 403 dazu veranlasst, zu AUS zu werden, und die Entladung des Kondensatormoduls 130 wird angehalten.
Wenn eine konstante Zeitdauer nach dem Anhalten der Entladung verstrichen ist, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304 ähnlich wie in 6 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 804 bezeichnet ist, das Entladungssteuersignal 403 dazu, wieder zu EIN zu werden und führt die Entladung des Kondensatormoduls 130 wieder aus. Da der Kontaktgeber-Zustand 405 aber immer noch GESCHLOSSEN ist, bestimmt der Entladungsmikrocomputer 304, dass die Entladung in dem Kondensatormodul 130 nicht normal ausgeführt wird. Zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 805 bezeichnet ist, veranlasst der Entladungsmikrocomputer 304 das Entladungssteuersignal 403 dazu, zu AUS zu werden, und hält die Entladung des Kondensatormoduls 130 an. Dann wiederholt der Entladungsmikrocomputer 304 den obigen Vorgang.
In dem ersten Beispiel führt die Steuereinheit 204 die Entladungssteuerung des Kondensatormoduls 130 durch die oben beschriebene Schaltungsanordnung und Entladeabfolge aus.
(Zweites Beispiel)
Als nächstes wird ein zweites Beispiel der Steuereinheit 204 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das eine Schaltanordnung in dem zweiten Beispiel der Steuereinheit 204 darstellt. Wenn die 3 und 4 miteinander verglichen werden, unterscheidet sich das zweite Beispiel dadurch von dem ersten Beispiel, dass eine Entladungs-IC 420 und eine Logikschaltung 421 anstelle des Entladungsmikrocomputers 304 und der Logikschaltung 301 von 3 vorgesehen sind. Die anderen Abschnitte sind die gleichen wie die in dem ersten Beispiel.
Im Unterschied zu dem Entladungsmikrocomputer 304 kann die Entladungs-IC 420 keine der oben beschriebenen Hochgeschwindigkeits-PWM-Signale als Entladungssteuersignale ausgeben. Stattdessen gibt die Entladungs-IC 420 Entladungssteuersignale durch vorgegebene konstante Signalmuster jeweils durch die Entladungssteuersignalleitungen 431, 432, 433 und 434 aus. Die Signalmuster der Entladungssteuersignale werden unten im Einzelnen mit Bezug auf 9 beschrieben. Ein Entladungsschaltsignal, das durch eine Entladungsschaltsignalleitung 310 ausgegeben wird, ist das gleiche wie das bei dem Entladungsmikrocomputer 304.
Die Logikschaltung 421 ist insofern die gleiche wie die Logikschaltung 301, dass sechs UND-Schaltungen auf der Vorderstufenseite vorgesehen sind. Die Logikschaltung 421 unterscheidet sich von der Logikschaltung 301 allerdings dadurch, dass die Anzahl der ODER-Schaltungen auf der Hinterstufenseite vier ist. Von diesen Schaltungen sind drei ODER-Schaltungen dazu vorgesehen, den einzelnen IGBT 210 der oberen Zweige in einzelnen Phasen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase zu entsprechen. Die übrige ODER-Schaltung ist dazu vorgesehen, einem IGBT 220 eines unteren Zweigs in entweder der U-Phase, der V-Phase oder der W-Phase zu entsprechen. Die Entladungssteuersignale, die von der Entladungs-IC 420 durch die Entladungssteuersignalleitungen 431, 432, 433 und 434 ausgegeben werden, werden jeweils in die vier ODER-Schaltungen eingegeben.
9 stellt ein Beispiel eines Zeiteinteilungsdiagramms gemäß einer Entladungsabfolge in dem zweiten Beispiel der oben beschriebenen Steuereinheit 204 dar. In 9 werden die einzelnen Entladungssteuersignale, die von der Entladungs-IC 420 durch die Entladungssteuersignalleitungen 431, 432, 433 und 434 ausgegeben werden, jeweils durch die Bezugszeichen 411, 412, 413 und 414 bezeichnet. Zusätzlich wird eine Stromstärke, die durch einen Motorgenerator 192 fließt, durch ein Bezugszeichen 910 bezeichnet und eine Kondensatorspannung, d. h. eine Spannung zwischen den beiden Enden eines Kondensatormoduls 130, wird durch ein Bezugszeichen 404 bezeichnet.
Wenn eine Schaltvorrichtung geöffnet wird und die Gleichstromleistung von der Batterie 136 unterbrochen wird, ändert die Entladungs-IC 420 die Entladungssteuersignale 411 und 414 zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 901 bezeichnet ist, von AUS zu AN. In diesem Fall werden der IGBT 210 des oberen Zweigs in einer Phase aus der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase und der IGBT 220 in einer anderen Phase mit Strom versorgt, das Kondensatormodul 130 wird entladen und ein Strom fließt zu dem Motorgenerator 192. Dadurch erhöht sich eine Motorgeneratorstromstärke 910 und die Kondensatorspannung 404 sinkt allmählich.
Dann ändert die Entladungs-IC 420, bevor die Motorgeneratorstromstärke 910 größer ist als eine zulässige Stromstärke der IGBT 210 und 220, zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 902 bezeichnet ist, die übrigen Entladungssteuersignale 412 und 413 von AUS zu EIN und ändert das Entladungssteuersignal 414 von EIN zu AUS. In diesem Fall haben die IGBT 210 des oberen Zweigs in sowohl der U-Phase, der V-Phase als auch der W-Phase elektrische Kontinuität hergestellt und der Motorgeneratorstrom 910 fließt zurück in den Motorgenerator 192. Als Ergebnis wird die Motorgeneratorstromstärke 910 allmählich durch eine Widerstandskomponente und eine Induktivitätskomponente des Motorgenerators 192 verringert und sinkt auf 0 A im quadratischen Mittel zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 903 bezeichnet ist.
Indessen verbraucht die Stromversorgungsschaltung 306 Energie, die in dem Kondensatormodul 130 angesammelt ist, um die Entladungs-IC 420 mit Strom zu versorgen, so dass die Kondensatorspannung 404 allmählich von Hoch auf Tief sinkt. Als Ergebnis wird zu einer Zeiteinteilung, die mit dem Bezugszeichen 904 bezeichnet ist, wenn die Kondensatorspannung 404 kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung wird, die Stromversorgung von der Stromversorgungsschaltung 306 für die Entladungs-IC 420 deaktiviert und die Entladungs-IC 420 verliert die Stromversorgung und beendet ihren Betrieb. Dadurch werden die Entladungssteuersignale 411 und 413 zu AUS und die Entladung des Kondensatormoduls 130 endet.
In dem zweiten Beispiel steuert die Steuereinheit 204 die Entladung des Kondensatormoduls 130 durch die oben beschriebene Schaltungsanordnung und Entladeabfolge.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen können die folgenden Funktionen und Effekte erzielt werden.

(1) Die Stromrichtervorrichtung 100 umfasst die IGBT 210 und 220, die die Gleichstromleistung, die von der Batterie 136 geliefert wird, in Wechselstromleistung umwandelt und die Wechselstromleistung an den Motorgenerator 192 liefert, der ein Verbraucher sein soll; das Kondensatormodul 130, das die Gleichstromleistung von der Batterie 136 glättet; die Steuerschaltung 201, die die Steuersignale, um den Betrieb der IGBT 210 und 220 zu steuern, zu der Zeit des Antreibens des Motorgenerators 192 ausgibt; den Entladungsmikrocomputer 304 oder die Entladungs-IC 420, die die Entladungssteuersignale zum Steuern des Betriebs der IGBT 210 und 220 zu der Zeit des Entladens des Kondensatormoduls 130 ausgibt; die Stromversorgungsschaltung 306, die die Stromversorgungsspannung erzeugt, um den Entladungsmikrocomputer 304 oder die Entladungs-IC 420 auf der Basis der Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 zu betreiben; und die Leistungsansteuerung 302, die ein Ansteuersignal ausgibt, um die IGBT 210 und 220 auf der Basis der Steuersignale oder der Entladungssteuersignale zu betreiben. Zusätzlich werden die IGBT 210 und 220 entsprechend den Entladungssteuersignalen und den Stromflüssen von dem Kondensatormodul 130 durch die IGBT 210 und 220 zu dem Motorgenerator 192 betrieben, wodurch das Kondensatormodul 130 entladen wird. Auf diese Weise kann die Stromrichtervorrichtung 100 die Entladungssteuerung des Kondensatormoduls 130 ausführen, selbst wenn die Stromversorgung der Steuerschaltung 201 verloren geht. Zusätzlich sind der externe Entladungswiderstand und das Schaltelement, das teuer ist und einer großen Stromstärke, die zu der Zeit der Entladung fließt, standhalten kann, nicht erforderlich und die Struktur zum Ableiten der von dem externen Entladungswiderstand erzeugten Wärme ist nicht erforderlich. Daher kann eine billige Schaltungsanordnung verwirklicht werden.
(2) Die Logikschaltungen 301 und 421 unterbrechen die Ausgaben der Steuersignale von der Steuerschaltung 201 an die Leistungsansteuerung 302 gemäß den Entladungsschaltsignalen, die von dem Entladungsmikrocomputer 304 oder der Entladungs-IC 420 ausgegeben werden, wenn die Entladungssteuersignale ausgegeben werden. Auf diese Weise können die IGBT 210 und 220 dann, wenn das Kondensatormodul 130 entladen wird, sicher gemäß den Entladungssteuersignalen von dem Entladungsmikrocomputer 304 oder der Entladungs-IC 420 betrieben werden und es kann verhindert werden, dass diese Elemente irrtümlich gemäß den Steuersignalen von der Steuerschaltung 201 betrieben werden.

Der Entladungsmikrocomputer 304 kann die PWM-Signale basierend auf der Grundschwingung, die sich zyklisch mit einer Periode, die schneller ist als die maximale Drehzahl des Motorgenerators 192, ändert, als das Entladungssteuersignal ausgeben. Auf diese Weise kann der Strom von dem Kondensatormodul 130 zu dem Motorgenerator 192 fließen, während ein Zustand, in dem der Motorgenerator 192 nicht angetrieben wird, aufrechterhalten wird. Aus diesem Grund kann das Kondensatormodul 130 entladen werden, ohne das Verhalten des HEV 110 zu beeinflussen.

(4) Die Entladungs-IC 420 gibt die Signale des vorgegebenen Musters als die Entladungssteuersignale aus, um einen beliebigen der IGBT 210 der oberen Zweige und einen beliebigen der IGBT 220 der unteren Zweige dazu zu veranlassen, elektrische Kontinuität herzustellen, und dann all IGBT 210 des oberen Zweigs oder alle IGBT des unteren Zweigs dazu zu veranlassen, elektrische Kontinuität herzustellen. Auf diese Weise kann der Strom von dem Kondensatormodul 130 zu dem Motorgenerator 192 fließen und das Kondensatormodul 130 kann entladen werden, ohne die Hochgeschwindigkeits-PWM-Signale als Entladungssteuersignale zu verwenden.
(5) Die Steuerschaltung 201 gibt die Entladungsbefehlssignale durch den Mikrocomputer 303 aus, um den Entladungsmikrocomputer 304 oder die Entladungs-IC 420 anzuweisen, das Kondensatormodul 130 zu entladen. Der Entladungsmikrocomputer 304 oder die Entladungs-IC 420 geben die Entladungssteuersignale gemäß den Entladungsbefehlssignalen aus. Auf diese Weise können dann, wenn das Kondensatormodul 130 entladen wird, die Entladungssteuersignale sicher von dem Entladungsmikrocomputer 304 oder der Entladungs-IC 420 gemäß den Befehlen von der Steuerschaltung 201 ausgegeben werden.
(6) Der Entladungsmikrocomputer 304 und die Entladungs-IC 420 bestimmen den Betriebszustand der Steuerschaltung 201 auf der Basis der Entladungsbefehlssignale, und wenn bestimmt wird, das die Steuerschaltung 201 nicht normal betrieben wird, geben der Entladungsmikrocomputer 304 und die Entladungs-IC 420 die Entladungssteuersignale aus. Auf diese Weise kann das Kondensatormodul 130 sicher entladen werden, wenn die Steuerschaltung 201 nicht normal betrieben wird.
(7) Der Entladungsmikrocomputer 304 und die Entladungs-IC 420 berechnen die Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensatormoduls 130 und führen eine Überspannungsdetektion auf der Basis des Berechnungsergebnisses aus. Dadurch kann dann, wenn die Überspannung in der Stromrichtervorrichtung 100 erzeugt wird, die Erzeugung der Überspannung detektiert werden und die Stromrichtervorrichtung 100 kann geschützt werden.
(8) Da die LED 232 meldet, ob das Kondensatormodul 130 entladen ist, ist es möglich, visuell und einfach zu bestimmen, ob das Kondensatormodul 130 entladen ist.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Entladungssteuersignale von der Steuerschaltung 201 zu der Leistungsansteuerung 302 durch die Logikschaltung 301 oder die Logikschaltung 421 gemäß den Entladungsschaltsignalen, die von dem Entladungsmikrocomputer 304 oder der Entladungs-IC 420 ausgegeben werden, geliefert oder abgefangen. Der Schaltbetrieb kann aber auch mittels anderer Elemente als der Logikelemente 301 und 421 verwirklicht werden. Zum Beispiel ist ein Schaltvorgang gemäß dem Entladungsschaltsignal vorgesehen und das Entladungssteuersignal der Steuerschaltung 201 kann durch den Schalter geliefert oder unterbrochen werden. Zusätzlich kann der Schaltbetrieb der Entladungssteuersignale zu der Zeiteinteilung des Entladens des Kondensatormoduls 130 mittels vielfältiger Schaltungen, die gemäß den Entladungsschaltsignalen arbeiten, verwirklicht werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Beispiel des Falles, in dem die drei ODER-Schaltungen in der Logikschaltung 421 dazu vorgesehen sind, den einzelnen IGBT 210 der oberen Zweige der einzelnen Phasen zu entsprechen, und eine ODER-Schaltung dazu vorgesehen ist, dem IGBT 220 des unteren Zweigs in einer beliebigen Phase zu entsprechen, als das zweite Beispiel beschrieben worden. Zusätzlich ist das Beispiel des Falles, in dem die IGBT der oberen Zweige in allen Phasen mit Strom versorgt werden und der Strom von dem Kondensatormodul 130 zurück in den Motorgenerator 192 fließt, so dass das Kondensatormodul 130 entladen wird, beschrieben worden. Die oberen und die unteren Zweige können aber verändert werden. Selbst in diesem Fall, können die gleichen Funktionen und Effekte wie in dem obigen Fall erzielt werden.
Die Ausführungsformen, die Beispiele und die vielfaltigen Abwandlungen, die weiter oben beschrieben sind, sind nur beispielhaft und die vorliegende Erfindung ist nicht auf den obigen Inhalt beschränkt, solange kein Merkmal der Erfindung Schaden erleidet.
Vielfältige Ausführungsformen und Abwandlungen sind beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf den obigen Inhalt beschränkt. Andere Aspekte, von denen angenommen wird, dass sie in dem Bereich der technischen Idee der vorliegenden Erfindung sind, sind auch in dem Bereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die vorliegende Erfindung enthält Inhalt, der sich auf das bezieht, was in der Japanischen Prioritätspatentanmeldung JP 2011-252807 offenbart worden ist, die am 18. November 2011 beim Japanischen Patentamt eingereicht worden ist und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.

Claims

Stromrichtervorrichtung, die umfasst: ein Stromrichterelement, das Gleichstromleistung, die von einer Gleichstromversorgung geliefert wird, in Wechselstromleistung umwandelt und die Wechselstromleistung an einen Verbraucher liefert; einen Kondensator, der die Gleichstromleistung glättet; eine Steuerschaltung, die ein Steuersignal ausgibt, um einen Betrieb des Stromrichterelements zu der Zeit des Betreibens des Verbrauchers zu steuern; eine Entladungssteuereinheit, die ein Entladungssteuersignal ausgibt, um den Betrieb des Stromrichterelements zu der Zeit des Entladens des Kondensators zu steuern; eine Stromversorgungsschaltung, die eine Stromversorgungsspannung erzeugt, um die Entladungssteuereinheit auf der Basis einer Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators zu betreiben; und eine Ansteuereinheit, die ein Ansteuersignal ausgibt, um auf der Basis des Steuersignals oder des Entladungssteuersignals das Stromrichterelement zu betreiben, wobei das Stromrichterelement gemäß dem Entladungssteuersignal betrieben wird, ein Strom von dem Kondensator zu dem Verbraucher durch das Stromrichterelement fließt und der Kondensator entladen wird.
Stromrichtervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Schaltkreis, der eine Ausgabe des Steuersignals von der Steuerschaltung zu der Ansteuereinheit gemäß einem Entladungsschaltsignal, das von der Entladungssteuereinheit ausgegeben wird, abfängt, wenn das Entladungssteuersignal ausgegeben wird.
Stromrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbraucher ein Wechselstrommotor ist und wobei die Entladungssteuereinheit ein PWM-Signal basierend auf einer Grundschwingung, die sich zyklisch mit einer Periode ändert, die schneller ist als eine maximale Drehzahl des Wechselstrommotors, als das Entladungssteuersignal ausgibt.
Stromrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbraucher ein Wechselstrommotor ist, das Stromrichterelement mehrere Stromrichterelemente eines oberen Zweigs, die auf einer Hochspannungsseite angeordnet sind, und mehrere Stromrichterelemente eines unteren Zweigs, die auf einer Niederspannungsseite angeordnet sind, aufweist, und die Entladungssteuereinheit ein Signal eines vorgegebenen Musters als das Entladungssteuersignal ausgibt, um ein beliebiges der Stromrichterelemente des oberen Zweigs und ein beliebiges der Stromrichterelemente des unteren Zweigs dazu zu veranlassen, elektrische Kontinuität herzustellen und dann alle Stromrichterelemente des oberen Zweigs oder alle Stromrichterelemente des unteren Zweigs dazu zu veranlassen, elektrische Kontinuität herzustellen.
Stromrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerschaltung ein Entladungsbefehlssignal ausgibt, um die Entladungssteuereinheit anzuweisen, den Kondensator zu entladen, und wobei die Entladungssteuereinheit das Entladungssteuersignal gemäß dem Entladungsbefehlssignal ausgibt.
Stromrichtervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Entladungssteuereinheit einen Betriebszustand der Steuerschaltung auf der Basis des Entladungsbefehlssignals bestimmt, und wobei die Entladungssteuereinheit dann, wenn bestimmt wird, dass die Steuerschaltung nicht normal betrieben wird, das Entladungssteuersignal ausgibt.
Stromrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Entladungssteuereinheit eine Spannung zwischen den beiden Enden des Kondensators berechnet und eine Überspannungsdetektion auf der Basis von einem Berechnungsergebnis davon ausführt.
Stromrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner umfasst: eine Meldeeinheit, die meldet, ob der Kondensator entladen ist.
Stromrichtervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Meldeeinheit ein lichtemittierendes Element umfasst.