DE112016004202T5 - Elektrischer energieumsetzer und antriebsvorrichtung - Google Patents

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Matahiko Ikeda
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Abstract

Es wird ein elektrischer Energieumsetzer angegeben, der Folgendes aufweist: eine Umwandlungseinheit für elektrische Energie, die eine bidirektionale Umwandlung einer Spannung zwischen einer DC-Energiequelle und einem Motor durchführt und die Spannung ausgibt, eine erste Spannungs-Detektionseinheit, die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle der Umwandlungseinheit für elektrische Energie detektiert, eine zweite Spannungs-Detektionseinheit, die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite der Umwandlungseinheit für elektrische Energie detektiert, und eine Steuerungseinheit, die den Betrieb der Umwandlungseinheit für elektrische Energie steuert, wobei der elektrische Energieumsetzer dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungseinheit Folgendes aufweist: eine erste Berechnungseinheit, die eine Haupt-Einschaltdauer auf der Basis einer Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten des Motors berechnet, und eine zweite Berechnungseinheit, die eine Unter-Einschaltdauer auf der Basis der Haupt-Einschaltdauer, der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle berechnet, die von der zweiten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und dass die Steuerungseinheit einen Einschaltdauer-Wert zum Betreiben der Umwandlungseinheit für elektrische Energie auf der Basis der Haupt-Einschaltdauer und der Unter-Einschaltdauer berechnet. Die Zielfolgemöglichkeit der Steuerung kann sogar dann verbessert werden, wenn eine Totzeit die Ausgangsspannung zum Schwanken veranlasst.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Energieumsetzer, der eine Spannung umsetzt, die von außerhalb angelegt wird, und der dann elektrische Energie überträgt, sowie eine Antriebsvorrichtung, die einen solchen elektrischen Energieumsetzer verwendet.
  • Stand der Technik
  • In verschiedenen Arten von Anwendungen, wie z. B. Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen, wird ein elektrischer Energieumsetzer verwendet, der elektrische Energie derart bidirektional übertragen kann, dass er einen Leistungsbetrieb zum Umsetzen einer elektrischen DC-Energie-Spannung durchführt, die von einer DC-Energiequelle, wie z. B. einer Batterie zugeführt wird, um die Spannung einem Motor zuzuführen, und derart, dass er einen Regenerationsbetrieb zum Zuführen von von dem Motor erzeugter elektrischer DC-Energie an die DC-Energiequelle durchführt.
  • Die Ausgangsspannung, die aus dem elektrischen Energieumsetzer an den Motor ausgegeben wird, schwankt infolge von verschiedenen Faktoren, wie z. B. der Schwankung der Sollspannung, einer Lastschwankung des Motors und der Totzeit. Hinsichtlich dieser Schwankungen der Ausgangsspannung ist bereits eine Steuerungsvorrichtung für einen Unterstützungswandler bekannt (siehe beispielsweise die PTL 1), der die Verstärkung bei der Rückführungsregelung und der Vorwärtsregelung der Ausgangsspannung auf der Basis der Differenz zwischen der Sollspannung und der Ausgangs spannung sowie der Veränderungsrate der Sollspannung einstellt.
  • Literaturverzeichnis
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2013-17302 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei einem elektrischen Energieumsetzer, der elektrische Energie bidirektional überträgt, tritt der Zustand, in welchem die Ladeströme und Entladeströme einer Batterie zu Null werden, dann auf, wenn vom Leistungsbetrieb in den Regenerationsbetrieb umgeschaltet wird oder wenn vom Regenerationsbetrieb in den Leistungsbetrieb umgeschaltet wird. Die oben genannten Schwankungen der Ausgangsspannung infolge einer Totzeit treten auf, wenn die Ladeströme und Entladeströme der Batterie ungefähr Null sind. Bei einem herkömmlichen Unterstützungswandler wird ein Steuerungsverfahren verwendet, bei welchem die Ladeströme und Entladeströme einer Batterie detektiert werden und dann ein Totzeit-Korrekturwert auf der Basis dessen bestimmt wird, ob der detektierte Strom positiv oder negativ ist.
  • Um zu verhindern, dass sich die Steuerbarkeit der Ausgangsspannung infolge der Totzeit verschlechtert, ist es notwendig, eine dahingehende Bestimmung genau durchzuführen, ob der Ladestrom der Batterie positiv oder negativ ist, und zwar in der Nähe von Null. In der Praxis ergibt sich jedoch das Problem, dass die Bestimmung nicht korrekt durchgeführt wird, und zwar infolge eines Fehlers der Strom-Mess-Funktion oder einer fehlerhaften Detektion mittels der Messeinheit, und demzufolge verschlechtert sich die Steuerbarkeit der Ausgangsspannung weiter.
  • Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die vorgenannten Probleme zu lösen. Es ist ihre Aufgabe, einen elektrischen Energieumsetzer anzugeben, der die Zielfolgemöglichkeit der Steuerung selbst dann erhöht, wenn eine Totzeit zu Schwankungen bei der Ausgangsspannung führt.
  • Lösung des Problems
  • Ein elektrischer Energieumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Energiequellenvorrichtung, deren einer Anschluss mit einer DC-Energiequelle verbunden ist und deren anderer Anschluss mit einem Motor verbunden ist; Der elektrische Energieumsetzer weist Folgendes auf: eine Umwandlungseinheit für elektrische Energie, die eine bidirektionale Umwandlung einer Spannung zwischen der DC-Energiequelle und dem Motor durchführt, um elektrische Energie zu übertragen; eine erste Spannungs-Detektionseinheit, die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle der Umwandlungseinheit für elektrische Energie detektiert; eine zweite Spannungs-Detektionseinheit, die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite der Umwandlungseinheit für elektrische Energie detektiert; und eine Steuerungseinheit, die einen Umwandlungsvorgang der Umwandlungseinheit für elektrische Energie steuert; wobei der elektrische Energieumsetzer dadurch gekennzeichnet ist,
    dass die Steuerungseinheit eine erste Berechnungseinheit aufweist, die eine Haupt-Einschaltdauer berechnet, und zwar auf der Basis einer vorbestimmten Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die von der ersten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und eine zweite Berechnungseinheit aufweist, die eine Unter-Einschaltdauer berechnet, und zwar auf der Basis der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die berechnet wird aus der Haupt-Einschaltdauer, die von der ersten Berechnungseinheit berechnet wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die von der ersten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die von der zweiten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und
    dass die Steuerungseinheit einen Einschaltdauer-Wert zum Betreiben der Umwandlungseinheit für elektrische Energie auf der Basis der Haupt-Einschaltdauer und der Unter-Einschaltdauer berechnet.
  • Eine Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: eine DC-Energiequelle; einen Motor; und einen elektrischer Energieumsetzer, dessen einer Anschluss mit der DC-Energiequelle verbunden ist und dessen anderer Anschluss mit einem Motor verbunden ist; wobei die Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
    dass der elektrische Energieumsetzer Folgendes aufweist: eine Umwandlungseinheit für elektrische Energie, die eine bidirektionale Umwandlung einer Spannung zwischen der DC-Energiequelle und dem Motor durchführt, um elektrische Energie zu übertragen; eine erste Spannungs-Detektionseinheit, die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle der Umwandlungseinheit für elektrische Energie detektiert; eine zweite Spannungs-Detektionseinheit, die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite der Umwandlungseinheit für elektrische Energie detektiert; und eine Steuerungseinheit, die einen Umwandlungsvorgang der Umwandlungseinheit für elektrische Energie steuert,
    dass die Steuerungseinheit eine erste Berechnungseinheit aufweist, die eine Haupt-Einschaltdauer berechnet, und zwar auf der Basis einer vorbestimmten Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die von der ersten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und eine zweite Berechnungseinheit aufweist, die eine Unter-Einschaltdauer berechnet, und zwar auf der Basis der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die berechnet wird aus der Haupt-Einschaltdauer, die von der ersten Berechnungseinheit berechnet wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die von der ersten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die von der zweiten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird, und
    dass die Steuerungseinheit einen Einschaltdauer-Wert zum Betreiben der Umwandlungseinheit für elektrische Energie auf der Basis der Haupt-Einschaltdauer und der Unter-Einschaltdauer berechnet.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ein elektrischer Energieumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, eine Steuerung mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit für einen Abweichungswert der Totzeit durchzuführen. Demzufolge kann die Zielfolgemöglichkeit der Steuerung der Ausgangsspannung für die Wirkung der Totzeit erhöht werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen elektrischen Energieumsetzer und eine Antriebsvorrichtung darstellt, die bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben sind;
    • 2 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Steuerungseinheit in dem elektrischen Energieumsetzer darstellt, der bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 3 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einem Gate-Signal und einem Strom darstellt, der in einer Drosselspule fließt, und zwar in dem elektrischen Energieumsetzer, der bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 4 ist ein Diagramm, das die Wellenformen eines Stroms und dergleichen in einem herkömmlichen elektrischen Energieumsetzer darstellt;
    • 5 ist ein Diagramm, das die Wellenformen eines Stroms und dergleichen in dem elektrischen Energieumsetzer darstellt, der bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Steuerungseinheit in einem elektrischen Energieumsetzer darstellt, der bei der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 7 ist ein Ablaufdiagramm zum Berechnen eines Koeffizienten in der Steuerungseinheit des elektrischen Energieumsetzers, der bei der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 8 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Steuerungseinheit in einem elektrischen Energieumsetzer darstellt, der bei der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 9 ist ein Ablaufdiagramm zum Berechnen eines Unter-Einschaltdauer-Werts in der Steuerungseinheit des elektrischen Energieumsetzers, der bei der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 10 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen elektrischen Energieumsetzer und eine Antriebsvorrichtung darstellt, die bei der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben sind;
    • 11 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Steuerungseinheit in dem elektrischen Energieumsetzer darstellt, der bei der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Steuerungseinheit in einem elektrischen Energieumsetzer darstellt, der bei der Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
    • 13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen elektrischen Energieumsetzer und eine Antriebsvorrichtung darstellt, die bei der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung beschrieben sind;
    • 14 ist ein Diagramm, das die Relation zwischen einem Gate-Signal und einem Strom darstellt, der in einer Drosselspule fließt, und zwar in dem elektrischen Energieumsetzer, der bei der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung beschrieben ist; und
    • 15 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration von jeder der Steuerungseinheiten darstellt, die bei der Ausführungsformen 1 bis 6 der vorliegenden Erfindung beschrieben sind.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsform 1
  • Ein elektrischer Energieumsetzer und eine Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen elektrischen Energieumsetzer und eine Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerungseinheit darstellt. Eine Antriebsvorrichtung, die in 1 dargestellt ist, ist mit einer DC-Energiequelle 10, einem elektrischen Energieumsetzer 20 und einem Motor 30 versehen. Der elektrische Energieumsetzer 20 ist mit einer Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie und einer Steuerungseinheit 300 versehen. Die DC-Energiequelle 10 ist mit dem einen Anschluss der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie verbunden, und der Motor 30 ist mit deren anderen Anschluss verbunden.
  • Gemäß 1 ist der Motor 30 ein Motor, der die Achse eines Automobils antreibt und dreht und der als ein Elektroenergie-Generator betrieben werden kann. Wenn der Motor 30 angetrieben wird, wird eine elektrische Energieübertragung (Leistungsbetrieb) von der DC-Energiequelle 10 zum Motor 30 durchgeführt; wenn der Motor 30 elektrische Energie erzeugt, wird eine elektrische Energieübertragung (Regenerationsbetrieb) vom Motor 30 zur DC-Energiequelle 10 durchgeführt.
  • Das heißt, die bei der Ausführungsform 1 beschriebene Antriebsvorrichtung ist ein System, das die elektrische Energie der Batterie und die mechanische Energie des Motors bidirektional übertragen kann. Nachstehend erfolgt die Beschreibung unter der Annahme, dass der Motor 30 dazu verwendet wird, die Achse eines Automobils, eines Schienenfahrzeugs oder dergleichen anzutreiben und in Drehbewegung zu versetzen, und zwar gemäß dem Fahrtzustand des Automobils oder des Schienenfahrzeugs, wobei der Leistungsbetrieb und der Regenerationsbetrieb nach Anforderung wechselseitig umgeschaltet werden.
  • In 1 ist die DC-Energiequelle 10 eine Batterie. Wenn der Leistungsbetrieb durchgeführt wird, werden die elektrischen Ladungen der Batterie in den Motor 30 entladen, während die an den Motor 30 anzulegende Spannung gesteuert wird. Wenn der Regenerationsbetrieb durchgeführt wird, so wird die Batterie mit elektrischer DC-Energie geladen, die von dem Motor 30 erzeugt wird, während die an den Motor 30 anzulegende Spannung gesteuert wird. Die DC-Energiequelle 10 ist nicht auf eine Batterie beschränkt, und sie kann eine beliebige Einrichtung sein, solange sie eine Schaltung oder eine Vorrichtung ist, die elektrische DC-Energie empfangen und ausgeben kann.
  • Der elektrische Energieumsetzer 20 ist mit der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie und der Steuerungseinheit 300 ausgestattet. Die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ist eine bidirektionale Umwandlungsschaltung für elektrische Energie, die eine bidirektionale Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Niederspannungsseite und der Hochsspannungsseite durchführen kann, und sie weist einen ersten Anschluss 100a, einen zweiten Anschluss 100b, einen dritten Anschluss 100c und einen vierten Anschluss 100d auf. Der erste und zweite Anschluss 100a und 100b, die Anschlüsse auf der Niederspannungsseite darstellen, sind mit den jeweiligen Enden der DC-Energiequelle 10 verbunden. Der dritte und vierte Anschluss 100c und 100d, die Anschlüsse auf der Hochspannungsseite sind, sind mit den jeweiligen Enden des Motors 30 verbunden.
  • Die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ist eine aufwärtswandelnde Zerhackerschaltung, die Folgendes aufweist: einen Eingangskondensator (C1) 101, eine Drosselspule (L1) 102, eine erste Schalteinrichtung (Q1) 103, eine zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 und einen Ausgangskondensator (C2) 105.Die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ist auch mit zwei Spannungs-Detektionsschaltungen ausgestattet.
  • Folgende Komponenten sind vorgesehen: Eine Eingangsspannungs-Detektionseinheit (eine erste Spannungs-Detektionseinheit) 201, die die Spannung über den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle 10 detektiert, d. h. die Spannung über dem Eingangskondensator (C1) 101 (nachfolgend als Eingangsspannung Vin bezeichnet), und eine Ausgangsspannungs-Detektionseinheit (eine zweite Spannungs-Detektionseinheit) 202, die die Spannung über den Anschlüssen auf Seiten des Motors 30 detektiert, d. h. die Spannung über dem Ausgangskondensator (C2) 105 (nachfolgend als eine Ausgangsspannung Vout bezeichnet).
  • Der Eingangskondensator (C1) 101 ist parallel zu der DC-Energiequelle 10 geschaltet, und einer der Anschlüsse der Drosselspule (L1) 102 ist mit dem Eingangskondensator (C1) 101 verbunden. Der eine der Anschlüsse des Ausgangskondensators (C2) 105 ist mit dem Drain der zweiten Schalteinrichtung (Q2) 104 verbunden, und dessen anderer Anschluss ist mit dem Eingangskondensator (C1) 101 verbunden.
  • Das Drain der ersten Schalteinrichtung (Q1) 103 ist mit dem anderen der Anschlüsse der Drosselspule (L1) 102 verbunden, und ihre Source ist mit dem anderen der Anschlüsse des Eingangskondensators (C1) 101 verbunden. Die Source der zweiten Schalteinrichtung (Q2) 104 ist mit dem Verbindungsbereich zwischen der Drosselspule (L1) 102 und der ersten Schalteinrichtung (Q1) verbunden. Als jeweilige von der ersten Schalteinrichtung (Q1) 103 und der zweiten Schalteinrichtung (Q2) 104, die Schalt-Halbleiter sind, wird ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), ein MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder dergleichen verwendet.
  • Die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 führen ein komplementäres Schalten auf der Basis der Gate-Signale durch, die von einer Gatesignal-Ausgabeeinheit in der Steuerungseinheit 300 erzeugt werden. Um ein Kurzschließen zu vermeiden, das von dem Phänomen herrührt, dass sowohl die erste Schalteinrichtung (Q1) 103, als auch die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 eingeschaltet werden, ist ein Zeitraum (Totzeit) vorgesehen, in welchem sowohl die erste Schalteinrichtung (Q1) 103, als auch die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 ausgeschaltet sind.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201, die über den Eingangskondensator (C1) 101 hinweg angeschlossen ist, ist ein Spannungssensor, der die Eingangsspannung Vin des elektrischen Energieumsetzers 20 detektiert. Die Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202, die über den Ausgangskondensator (C2) 105 hinweg angeschlossen ist, ist ein Spannungssensor, der die Ausgangsspannung Vout des elektrischen Energieumsetzers 20 detektiert.
  • Um eine fehlerhafte Detektion zu verhindern, die von einer Rippelspannung oder einer Störung entsprechend einer Schaltfrequenz herrührt, hat jede dieser Detektionsschaltungen eine angemessene Tiefpassfilterschaltung. Es ist nicht unbedingt notwendig, dass die Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201 und die Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202 in der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ausgebildet sind. Sie können auch außerhalb der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ausgebildet sein.
  • Die Steuerungseinheit 300 ist eine Steuerungseinheit, die die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie steuert. Das heißt, auf der Basis der Eingangsspannung Vin, die von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201 detektiert wird, der Ausgangsspannung, die von der Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202 detektiert wird, und einer Sollspannung Vout* bestimmt die Steuerungseinheit 300 einen Einschaltdauer-Wert und gibt dann an die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie Gate-Signale zum Steuern der ersten Schalteinrichtung (Q1) 103 und der zweiten Schalteinrichtung (Q2) 104 aus.
  • 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das die detaillierte Konfiguration der Steuerungseinheit 300 darstellt. Die Steuerungseinheit 300 hat eine erste Berechnungseinheit 310, die einen Haupt-Einschaltdauerwert Dmain unter Verwendung der Ausgangsspannung Vout und der Sollspannung Vout* berechnet, eine zweite Berechnungseinheit 320, die einen Unter-Einschaltdauerwert Dsub unter Verwendung des Haupt-Einschaltdauerwerts Dmain, der von der ersten Berechnungseinheit 310 berechnet wird, der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout berechnet, sowie einen Addierer 330 der Dmain und Dsub addiert und so einen Einschaltdauer-Wert berechnet.
  • Die Ausgangsspannung (Vout) wird derart gesteuert, dass sie der Sollspannung Vout* folgt, die vorläufig mittels einer nicht dargestellten externen Vorrichtung oder dergleichen gemäß dem Fahrtzustand eingestellt wird. Die Steuerungseinheit 300 berechnet die jeweiligen Einschaltdauer-Werte für die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie, und sie führt dann eine Steuerung auf der Basis der berechneten Einschaltdauer-Werte durch, indem sie die Gate-Signale verwendet. Im Ergebnis kann beispielsweise die Motoreffizienz gesteigert werden.
  • Die erste Berechnungseinheit 310 hat einen Subtrahierer 311, der die Differenz zwischen der Sollspannung Vout* und der Ausgangsspannung Vout berechnet, und eine erste Steuerung 312, die einen Haupt-Einschaltdauerwert (Dmain) aus einem Differenzwert (Verr) berechnet, der von dem Subtrahierer 311 erhalten wird. Die zweite Berechnungseinheit 320 hat einen Subtrahierer 321, der die Differenz zwischen „1“ und Dmain berechnet, das mittels der ersten Berechnungseinheit 310 erhalten worden ist, einen Multiplizierer 322, der den Differenzwert, der mittels des Subtrahierers 321 erhalten worden ist, mit der Ausgangsspannung Vout multipliziert, einen Subtrahierer 323, der die Differenz zwischen dem Wert, der mittels des Multiplizierers 322 erhalten worden ist, und der Eingangsspannung Vin erhält, eine zweite Steuerung 324, die eine Berechnungsverarbeitung unter Verwendung des Werts durchführt, der mittels des Subtrahierers 323 erhalten worden ist, und einen Teiler 325, der den Quotienten des Werts, der mittels der zweiten Steuerung 324 erhalten wird, geteilt durch die Ausgangsspannung Vout berechnet.
  • Der Motor 30 hat eine Wechselrichterschaltung, die in 1 nicht dargestellt ist. Eine DC-Spannung, die dem Motor 30 zugeführt wird, wird in eine AC-Spannung umgerichtet, um eine Antriebseinheit für den Motor 30 anzutreiben und in Drehbewegung zu versetzen. Die jeweiligen Einschaltzeit-Verhältnisse der ersten Schalteinrichtung (Q1) 103 und der zweiten Schalteinrichtung (Q2) 104 werden so gesteuert, dass eine Sollspannung an die DC-Einheit der Wechselrichterschaltung angelegt wird und dadurch der Motor 30 angetrieben werden kann.
  • Als nächstes wird der Betrieb des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 erläutert. Als Betriebszustand des elektrischen Energieumsetzers 20 gibt es zwei Betriebselemente, nämlich einen Zustand (Leistungsbetrieb), in welchem elektrische Energie von der DC-Energiequelle 10 zum Motor 30 zugeführt wird, so dass der Motor angetrieben wird, und einen Zustand (Regenerationsbetrieb), in welchem elektrische Energie, die von dem Motor 30 in einem Energieerzeugungszustand erzeugt wird, der DC-Energiequelle 10 zugeführt wird.
  • 3 stellt die jeweiligen Wellenformen der Gate-Signal-Spannungen für die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 sowie die jeweiligen Wellenformen der Drosselspulen-Ströme IL dar, die in der Drosselspule (L1) 102 fließen. In 3 geben 3(a) und 3(b) die Wellenform des Gate-Signals für die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 bzw. die Wellenform des Gate-Signals für die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 an.
  • Jede der Schalteinrichtungen führt einen Einschalt-/Ausschaltvorgang gemäß einem eingegebenen Gate-Signal durch. Jede von 3(c) bis 3(e) stellt die Wellenform des Stroms dar, der in der Drosselspule (L1) 102 fließt. Es ist die Wellenform dargestellt, die dem Wert des durchschnittlichen Stroms IL_ave in der Drosselspule L1 entspricht. Wenn Ir den Rippelstrom in der Drosselspule L1 angibt, stellen (C), (d) und (e) den Fall, in welchem [IL_ave ≥ Ir/2] gilt, den Fall, in welchem [-Ir/2 < IL_ave < Ir/2] gilt, bzw. den Fall dar, in welchem [IL_ave ≤ -Ir/2] gilt.
  • Im Leistungsbetrieb überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104, so dass die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 betrieben werden. Während die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 so ausgebildet sind, dass sie wiederholt den Einschalt-/Ausschaltvorgang durchführen können und demzufolge die über den Motor 30 hinweg anzulegende Spannung auf eine Sollspannung aufwärts gewandelt wird, wird die zugeführte elektrische Energie aus der DC-Energiequelle 10 an den Motor 30 übertragen.
  • Im Motor 30, in welchen die elektrische DC-Energie durch den elektrischen Energieumsetzer 20 eingegeben wird, richtet die interne Wechselrichterschaltung die elektrische DC-Energie in elektrische AC-Energie um, so dass die Antriebseinheit des Motors 30 angetrieben und rotiert wird.
  • In 3 wird in dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 ausgeschaltet ist und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 eingeschaltet ist, die von der DC-Energiequelle 10 in den elektrischen Energieumsetzer 20 eingegebene Energie im Ausgangskondensator 105 akkumuliert. In dem Zeitraum wiederum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 eingeschaltet ist und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 ausgeschaltet ist, wird die im Ausgangskondensator 105 akkumulierte Energie entladen.
  • Das Zeitverhältnis (der Einschaltdauer-Wert mit dem Wert zwischen 0 und 1) des Zeitraums, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 eingeschaltet ist, wird geeignet eingestellt, so dass die Ausgangsspannung Vout zwischen dem dritten Anschluss 100c und dem vierten Anschluss 100d so gesteuert wird, dass sie eine beliebige Spannung ist.
  • In dieser Situation bestimmt die Steuerungseinheit 300 den Einschaltdauer-Wert. Auf Basis des bestimmten Einschaltdauer-Werts überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die Schalteinrichtungen und steuert so die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie. Das Verfahren zum Berechnen des Einschaltdauer-Werts wird später noch beschrieben.
  • Als nächstes wird der Regenerationsbetrieb beschrieben, d. h. der Fall, in welchem [IL_ave < 0] gilt. Wie im Fall mit dem Leistungsbetrieb überträgt auch im Regenerationsbetrieb die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104, so dass die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 betrieben werden.
  • Während die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 und die zweite Schalteinrichtung (Q2) 104 so ausgebildet sind, dass sie wiederholt den Einschalt-/Ausschaltvorgang durchführen können und demzufolge die über den Motor 30 hinweg anzulegende Spannung auf eine Sollspannung aufwärts gewandelt wird, wird die zugeführte elektrische Energie von dem Motor 30 an die DC-Energiequelle 10 übertragen, so dass die DC-Energiequelle 10 mit der elektrischen DC-Energie geladen wird.
  • In 3 wird in dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q1) ausgeschaltet ist und die zweite Schalteinrichtung (Q2) eingeschaltet ist, die im Ausgangskondensator 105 akkumulierte Energie entladen. In dem Zeitraum wiederum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q1) eingeschaltet ist und die zweite Schalteinrichtung (Q2) ausgeschaltet ist, wird die vom Motor 30 eingegebene Energie im Ausgangskondensator 105 akkumuliert. Wie im Fall des Leistungsbetriebs werden die Zeitverhältnisse (die Einschaltdauer-Werte) dieser Betriebsmodi geeignet eingestellt, so dass die Ausgangsspannung Vout zwischen dem dritten Anschluss 100c und dem vierten Anschluss 100d so gesteuert wird, dass sie eine beliebige Spannung ist. In dieser Situation bestimmt die Steuerungseinheit 300 die Einschaltdauer-Werte.
  • Dann überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie, so dass der Betrieb auf der Basis der berechneten Einschaltdauer-Werte durchgeführt werden kann. Das Verfahren zum Berechnen des Einschaltdauer-Werts wird später noch beschrieben.
  • In dieser Situation wird das Verfahren erläutert, in welchem die Steuerungseinheit 300 den Einschaltdauer-Wert berechnet. Die Steuerungseinheit 300 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie den Haupt-Einschaltdauerwert (Dmain) und den Unter-Einschaltdauer-wert (Dsub) auf der Basis der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout, die von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201 bzw. der Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202 berechnet werden, die in der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ausgebildet sind, und einer Sollspannung Vout* berechnet, und dass sie den Einschaltdauer-Wert unter Verwendung des berechneten Haupt-Einschaltdauerwerts (Dmain) und des Unter-Einschaltdauerwerts (Dsub) berechnet.
  • Der Steuerungsvorgang wird kontinuierlich durchgeführt oder wiederholt durchgeführt, und zwar zu jedem festgelegten Zeitpunkt (z. B. alle paar Mikrosekunden), so dass ein geeigneter Einschaltdauer-Wert beibehalten werden kann. Die Einzelheiten werden unten erläutert.
  • Wenn der Steuerungsvorgang für den Einschaltdauer-Wert implementiert ist, empfängt die Steuerungseinheit 300 die Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung Vout, die von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201 bzw. der Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202 detektiert werden. In der ersten Berechnungseinheit 310 berechnet der Subtrahierer 311 den Differenzwert Verr zwischen der Sollspannung Vout*, der ein Wert ist, der im Voraus gemäß dem Fahrtzustand und dergleichen bestimmt wird, und der Ausgangsspannung Vout.
  • Die erste Steuerungseinheit 312 berechnet den Haupt-Einschaltdauerwert (Dmain) unter Verwendung des Differenzwerts (Verr). Das heißt, der Haupt-Einschaltdauerwert (Dmain) wird derart bestimmt, dass sich der Differenzwert (Verr) Null annähert.Die erste Steuerung 312 bestimmt den Haupt-Einschaltdauerwert (Dmain), beispielsweise mittels P-Steuerung, PI-Steuerung, PID-Steuerung oder dergleichen. Die erste Berechnungseinheit 310 stellt das Ansprechverhalten auf eine Veränderung der Ausgangsspannung Vout sicher.
  • Außerdem kann selbst dann, wenn infolge einer steilen Schwankung des Motors 30 die Ausgangsspannung Vout von der Sollspannung Vout* abweicht, die erste Berechnungseinheit 310 derart betrieben werden, dass die Ausgangsspannung Vout der Sollspannung Vout* folgt, und zwar durch das Ansprechverhalten, das mittels der Steuerungseinheit 300, der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie und der Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202 bestimmt wird.
  • Die zweite Berechnungseinheit 320 wiederum berechnet den Unter-Einschaltdauer-wert (Dsub) unter Verwendung des Haupt-Einschaltdauerwerts (Dmain), der mittels der ersten Berechnungseinheit 310 berechnet wird, der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout. Genauer gesagt: Der Subtrahierer 321 berechnet (1-Dmain), und dann berechnet der Multiplizierer 322 (1-Dmain) mit der detektierten Ausgangsspannung Vout. Das Ergebnis ist ein Eingangsspannungs-Schätzwert Vincal. Die Gleichung (1) ist eine Berechnungsformel, die zum Verarbeiten im Subtrahierer 321 und im Multiplizierer 322 vorgesehen ist. ( 1 − Dmain ) × Vout=Vincal
    Figure DE112016004202T5_0001
  • Der Subtrahierer 323 berechnet den Differenzwert zwischen Vincal, das vom Multiplizierer 322 erhalten wird, und der Eingangsspannung Vin, die von der Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201 detektiert wird, und sie gibt den berechneten Differenzwert dann an die zweite Steuerung 324 aus. Die zweite Steuerungseinheit 324 führt eine Berechnungsverarbeitung durch, beispielsweise mittels P-Steuerung, PI-Steuerung, PID-Steuerung oder dergleichen.
  • Bei der Ausführungsform 1 wird angenommen, dass jede der Verstärkungen der Steuerungen einen festen Wert hat. Es kann jedoch auch jede der Verstärkungen einen variablen Wert haben. Der Teiler 325 teilt das mittels der zweiten Steuerung 324 erhaltene Ergebnis durch die detektierte Ausgangsspannung Vout, so dass ein Wert erhalten wird, der dem Einschaltdauer-Wert entspricht. Dieses Ergebnis ist der Unter-Einschaltdauerwert Dsub.
  • Die erste Berechnungseinheit 310 berechnet Dmain, so dass sich die Differenz zwischen der Sollspannung Vout* und der detektierten Ausgangsspannung Vout Null annähert. Unterdessen berechnet die zweite Berechnungseinheit 320 Dsub, so dass der Einschaltdauer-Wert beibehalten wird, der der Differenz zwischen dem Eingangsspannungs-Schätzwert Vincal, der durch eine Idealberechnung erhalten wird, und der detektierten Eingangsspannung Vin entspricht.
  • Die erste Steuerung 312 und die zweite Steuerung 324 haben unterschiedliche Steuerungseinrichtungen oder unterschiedliche Verstärkungen, so dass die Ansprechgeschwindigkeit auf der Basis des Einschaltdauer-Werts für die Differenz zwischen der Sollspannung Vout* und der detektierten Ausgangsspannung Vout und die Ansprechgeschwindigkeit zu der Zeit, wenn eine Abweichung vom Idealzustand auftritt und sich demzufolge die Einschaltdauer plötzlich verändert, auf die jeweiligen individuellen Ansprechgeschwindigkeiten eingestellt werden können.
  • Als nächstes wird die Wirkung beschrieben. Zunächst wird die Schwankung der Ausgangsspannung Vout infolge einer Totzeit, die mittels der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, auf der Basis der Wellenformen in 4 und 5 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das die Wellenformen betreffend einen herkömmlichen elektrischen Energieumsetzer darstellt. 5 ist ein Diagramm, das die Wellenformen betreffend den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen elektrischen Energieumsetzer darstellt. In jeder von 4 und 5 gilt Folgendes.
  • 4(a) und 5(a) zeigen ein Diagramm, das die Wellenform des durchschnittlichen Werts (IL_ave) eines Stroms darstellt, der in der Drosselspule (L1) fließt; wenn der Betriebsmodus des elektrischen Energieumsetzers 20 vom Leistungsbetrieb in den Regenerationsbetrieb wechselt, verändert sich IL_ave von einem positiven Wert in einen negativen Wert; 4(b) und 5(b) zeigen ein Diagramm, das einen Einschaltdauer-Wert darstellt, der von der Steuerungseinheit 300 eingestellt werden soll; 4(c) und 5(c) zeigen ein Diagramm, das die Ausgangsspannung Vout des elektrischen Energieumsetzers 20 darstellt.
  • Für den Fall, in welchem die Steuerung unter Verwendung der Ausgangsspannung Vout der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie und der Sollspannung Vout* durchgeführt wird, kann die Wirkung einer Totzeit die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vout und der Sollspannung Vout* vergrößern, wie in 4 dargestellt. Wenn die Bezeichnungen don, T, td, IL_ave und Ir jeweils den Einschaltdauer-Wert für die erste Schalteinrichtung (Q1) 103, den Schaltzeitraum, die Totzeit, den durchschnittlichen Strom in der Drosselspule L1, und den Rippelstrom in der Drosselspule L1 angeben, dann überlappen sich der Totzeitraum und die Einschaltzeit der ersten Schalteinrichtung (Q1) 103 nicht, wenn [IL_ave ≧ Ir/2] erfüllt ist. Demzufolge ist das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout in Form der Gleichung (2) gegeben. ( 1 − Dmain ) × Vout = Vincal
    Figure DE112016004202T5_0002
  • Wenn hingegen [-Ir/2 < IL_ave < Ir/2] erfüllt ist, überlappen sich die eine Seite des Totzeitraums und die Einschaltzeit der ersten Schalteinrichtung (Q1) 103. Demzufolge ist das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout durch Gleichung (3) gegeben. V o u t = 1 1 − ( d o n + t d T ) V i n
    Figure DE112016004202T5_0003
  • Wenn [IL_ave ≤ -Ir/2] erfüllt ist, überlappen jede der beiden Seiten des Totzeitraums und der Einschaltzeit der ersten Schalteinrichtung einander. Demzufolge ist das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout durch die Gleichung (4) gegeben. V o u t = 1 1 − ( d o n + 2 t d T ) V i n
    Figure DE112016004202T5_0004
  • Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Selbst wenn das Antreiben mit einem und dem gleichen Einschaltdauer-Wert erfolgt, führt die Wirkung der Totzeit dazu, dass die Ausgangsspannung Vout von Gleichung (2) abweicht, welches die Verhältnisgleichung eines idealen Unterstützungswandlers ist, in welchem die Totzeit keine Wirkung zeigt.
  • In dieser Situation werden auf der Basis von 4 die Wellenformen zu einer Zeit erläutert, wenn eine Steuerungseinheit keine zweite Berechnungseinheit 320 hat, sondern nur die erste Berechnungseinheit 310 ausgebildet ist.
  • Wenn der Betriebsmodus des elektrischen Energieumsetzers vom Leistungsbetrieb in den Regenerationsbetrieb wechselt, dann geht das Verhältnis zwischen dem durchschnittlichen Strom IL_ave des Drosselspulen-Stroms und dem Rippelstrom Ir aus der vorgenannten Gleichung (2) in Gleichung (3) und Gleichung (4) über, und zwar in dieser Reihenfolge. Die Totzeit td wird oberflächlich zum Einschaltdauer-Wert für die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 addiert; demzufolge nimmt in dem Fall, in welchem der Einschaltdauer-Wert, der von der Steuerungseinheit berechnet wird, dem Einschaltdauer-Wert don für die erste Schalteinrichtung (Q1) 103 entspricht, das Dmain, das von der ersten Berechnungseinheit 310 berechnet wird, um die Totzeit td ab, und zwar jedes Mal, in welchem der Zustand übergeht. In dem Fall, in welchem die zweite Berechnungseinheit 320 nicht ausgebildet ist, wird Dmain ein Einschaltdauer-Wert zum Steuern der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie.
  • In einem Übergangszeitraum, in welchem der Zustand von Gleichung (2) zu Gleichung (3) übergeht, und in einem Übergangszeitraum, in welchem der Zustand von Gleichung (3) zu Gleichung (4) übergeht, ist die Wellenform des Stroms in der Drosselspule L1 diskontinuierlich, und demzufolge spiegelt sich der Einschaltzeitwert-Betriebswert auf der Basis der Rückführungsregelung nicht in der Wirkung wieder, die sich in der Ausgangsspannung zeigt.
  • Im Ergebnis folgt die Ausgangsspannung Vout der Sollspannung Vout* nicht, und es tritt ein Überschwingen auf. Für den Fall, dass die Verstärkung der ersten Steuerung 312 zu hoch ist, tritt ein Unterschwingen auf, und zwar kontinuierlich in dem Augenblick, wenn der Zustand endet, in welchem der Strom diskontinuierlich ist. Für den Fall, dass die Verstärkung der ersten Steuerung 312 zu niedrig ist, nimmt der Wert des Überschwingens zu. Für den Fall, dass der Betriebsmodus des Systems vom Regenerationsbetrieb in den Leistungsbetrieb wechselt, folgt auf ähnliche Weise die Ausgangsspannung Vout der Sollspannung Vout* nicht, und es tritt ein Unterschwingen auf.
  • Auf der Basis von 5 werden als nächstes die Wellenformen beschrieben, die mit dem elektrischen Energieumsetzer zusammenhängen, der die zweite Berechnungseinheit 320 aufweist, die kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist.
  • Die zweite Berechnungseinheit 320 berechnet den Unter-Einschaltdauerwert Dsub auf der Basis des Werts der Abweichung vom idealen Zustand, wie durch die Gleichung (1) ausgedrückt. Für den Fall, dass die zweite Steuerung 324 eine P-Regelung durchführt, ist der Strom in der Drosselspule L1 diskontinuierlich, und die zweite Berechnungseinheit 320 ändert Dsub proportional zur Differenz, wenn ein Überschwingen auftritt. Da der Wert, der dem Zeitverhältnis (Td/fsw) der Totzeit entspricht, gemäß jedem Betriebszustand berechnet wird, tritt in dem Zustand kein Unterschwingen auf, wie mit der Gleichung (3) angezeigt, und zwar zu einem Zeitpunkt, wenn der diskontinuierliche Zustand endet.
  • Demzufolge wird es ermöglicht, dass die erste Berechnungseinheit 310 derart konzipiert ist, dass sie eine ausreichende Ansprechgeschwindigkeit für Schwankungen der Sollspannung hat, und dass die zweite Berechnungseinheit 320 derart konzipiert ist, dass sie mit einer hohen Ansprechgeschwindigkeit einen Abweichungswert berechnet, der von der Totzeit verursacht wird. Demzufolge wird es ermöglicht, dass mit einem einzelnen Einschaltdauer-Wert ein geeignetes Ansprechverhalten gegenüber verschiedenen Störungen gewährleistet wird.
  • Der elektrische Energieumsetzer und die Antriebsvorrichtung, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben sind, sind wie oben beschrieben konfiguriert. Selbst in dem Fall, in welchem sich in der Situation, in welcher zwischen dem Leistungsbetrieb und dem Regenerationsbetrieb umgeschaltet wird, der Wert des Stroms, der in der inneren Drosselspule fließt, Null annähert, kann demzufolge eine Verschlechterung der Steuerbarkeit unterbunden werden, und demzufolge kann die Zielfolgemöglichkeit der Steuerung erhöht werden, und zwar auch für eine Schwankung der Ausgangsspannung, die durch die Totzeit verursacht wird.
  • Ausführungsform 2
  • Bei dem bei der Ausführungsform 1 beschriebenen elektrischen Energieumsetzer wird der Einschaltdauer-Wert eingestellt, während die Verstärkung von jeder der Steuerungen in der Steuerungseinheit festgelegt ist. Hinsichtlich des bei der Ausführungsform 2 beschriebenen elektrischen Energieumsetzers wird jedoch der Fall beschrieben, in welchem die Verstärkung einer Steuerung variabel ist. Die Konfigurationen eines elektrischen Energieumsetzers und einer Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung, die in 1 dargestellt sind. Daher werden die Erläuterungen dafür weggelassen.
  • 6 stellt die Konfiguration einer Steuerungseinheit 300 gemäß Ausführungsform 2 dar. Die Konfiguration der Steuerungseinheit 300 gemäß Ausführungsform 2 ist die gleiche wie diejenige der Steuerungseinheit gemäß Ausführungsform 1. Der Betrieb einer zweiten Steuerung 324a ist jedoch unterschiedlich. Die diesbezüglichen Einzelheiten werden nachstehend beschrieben.
  • Die Betriebsvorgänge des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, mit Ausnahme des Einstellverfahrens für den Einschaltdauer-Wert in der Steuerungseinheit 300. Daher werden die diesbezüglichen Erläuterungen weggelassen. Das Einstellverfahren für den Einschaltdauer-Wert ist das gleiche wie bei der Ausführungsform 1, ausgenommen des Einstellverfahrens für den Einschaltdauer-Wert in der zweiten Steuerung 324a.
  • Wie im Fall mit der Steuerungseinheit, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist, wendet die zweite Steuerung 324a eine Berechnungsverarbeitung auf das Ergebnis an, das im Subtrahierer 323 erhalten wird. Im Unterschied zu dem bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Fall ist jedoch dessen Verstärkung variabel. Wenn y das Berechnungsergebnis in der zweiten Steuerung 324a angibt, dann wendet die zweite Steuerung 324a die Berechnungsverarbeitung an, die durch die nachstehende Gleichung (5) angegeben ist, und zwar auf das Berechnungsergebnis (x) im Subtrahierer 323. y = Kd · x
    Figure DE112016004202T5_0005
  • Das Einstellverfahren für den Wert eines Koeffizienten Kd, mit welchem das Berechnungsergebnis x im Subtrahierer 323 multipliziert wird, wird unter Verwendung von 7 beschrieben. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das das Einstellverfahren für den Koeffizienten Kd in der zweiten Steuerung 324a darstellt. Im Schritt S101 wird bestimmt, ob oder ob nicht der gegenwärtige Betriebszustand der Unterstützungs-Betriebszustand oder der Aufwärtswandlungs-Betriebszustand ist, und zwar auf der Basis der Sollspannung Vout* und der Eingangsspannung Vin. Für den Fall, dass das Bestimmungsergebnis von [Vout* > Vin] NEIN ist, ist der gegenwärtige Betriebszustand nicht der Unterstützungs-Betriebszustand, und demzufolge zeigt die Totzeit keine Wirkung. Folglich wird Kd auf „0“ im Schritt S104 eingestellt.
  • Für den Fall, dass das Bestimmungsergebnis im Schritt S101 JA ist, d. h. für den Fall, dass der elektrische Energieumsetzer 20 im Unterstützungs-Betriebszustand ist, wird Kd gemäß der Gleichung (6) im Schritt S102 bestimmt. Kd = − Ca · Vin/Vout * + Cb
    Figure DE112016004202T5_0006
  • In Gleichung (6) sind Ca und Cb beliebige Koeffizienten. Folglich wird Kd ein variabler Wert gemäß zumindest dem Verhältnis der Eingangsspannung Vin zur Sollspannung Vout*. Im Allgemeinen ist der Wert eines Überschwingens, das von einer Totzeit verursacht wird, groß, wenn das Unterstützungsverhältnis (Vout*/Vin) hoch ist, und es ist klein, wenn das Unterstützungsverhältnis (Vout*/Vin) niedrig ist.
  • Wenn angenommen wird, dass die Rückführungsregelung eine dahingehende Eigenschaft hat, dass deren Stabilität hoch ist, wenn das Unterstützungsverhältnis hoch ist, und dass deren Stabilität niedrig ist, wenn das Unterstützungsverhältnis niedrig ist, wird es ermöglicht, dass unter Verwendung des im Schritt S102 zu bestimmenden Berechnungsergebnisses Kd als eine variable Verstärkung verwendet wird.
  • Als Berechnungsverfahren für die variable Verstärkung, die im Schritt S102 verwendet werden soll, kann eine Berechnung auf der Basis der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout oder der Sollspannung Vout*, der Haupt-Einschaltdauerwert Dmain, der Wert des Stroms in der Drosselspule (L1) oder dergleichen verwendet werden. Als das Berechnungsverfahren für die variable Verstärkung im Schritt S101 kann eine lineare Gleichung oder eine quadratische Gleichung verwendet werden.
  • Es kann eine Berechnungsformel zum Berechnen eines geeigneten Werts von Kd verwendet werden, und zwar auf der Basis der Stabilität der Rückführungsregelung, die von den Schaltungskonstanten der ersten Berechnungseinheit, der zweiten Berechnungseinheit und der Umwandlungseinheit für elektrische Energie bestimmt wird. Im Schritt S102 kann ein Verfahren verwendet werden, bei welchem der Wert von Kd nicht unter Verwendung einer Berechnungsformel bestimmt wird, sondern indem ein Kennfeld auf der Basis der Bedingungen der Spannungen, der Ströme und dergleichen zur Verfügung gestellt wird.
  • Der elektrische Energieumsetzer und die Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 sind wie oben beschrieben konfiguriert. Daher können sie eine Wirkung erzielen, die die gleiche ist, die bei der Ausführungsform 1 erzielt wird. Ferner werden als Kd der zweiten Steuerung 324a verschiedene Werte gemäß dem Unterstützungsverhältnis oder dem Drosselspulen-Strom verwendet, so dass es ermöglicht wird, eine Steuerung zu verwirklichen, die eine große Wirkung beim Unterdrücken eines Überschwingens gemäß den verschiedenen Bedingungen hat und die stabil ist.
  • Ausführungsform 3
  • Bei der Ausführungsform 3 wird ein elektrischer Energieumsetzer beschrieben, in welchem ein Begrenzer in der bei der Ausführungsform 2 beschriebenen Steuerungseinheit ausgebildet ist. Die Konfigurationen eines elektrischen Energieumsetzers und einer Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung, die in 1 dargestellt sind. Daher werden die Erläuterungen dafür weggelassen.
  • 8 stellt die Konfiguration einer Steuerungseinheit 300 gemäß Ausführungsform 3 dar. In 8 werden die Erläuterungen der Konfigurationen weggelassen, die die gleichen wie diejenigen in 6 sind. In 8 ist ein Begrenzer 326 eine Berechnungseinheit, die eine Begrenzungsverarbeitung auf das Berechnungsergebnis im Teiler 325 anwendet, so dass dessen variabler Bereich begrenzt wird. Als nächstes wird der Betrieb beschrieben.
  • Die Betriebsvorgänge des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, mit Ausnahme des Einstellverfahrens für den Einschaltdauer-Wert in der Steuerungseinheit 300. Daher werden die diesbezüglichen Erläuterungen weggelassen. Das Einstellverfahren für den Einschaltdauer-Wert ist das gleiche wie bei der Ausführungsform 2, ausgenommen der Begrenzungsverarbeitung, die auf das Berechnungsergebnis im Teiler 325 angewendet wird.
  • In den vorgenannten Ausführungsformen ist das Berechnungsergebnis des Teilers 325 als Unter-Einschaltdauerwert Dsub bezeichnet. Bei der Ausführungsform 3 wird das Berechnungsergebnis des Teilers 325 jedoch der Einfachheit halber mit dem davon verschiedenen Bezugszeichen Dsub' bezeichnet. Der variable Bereich von Dsub wird begrenzt, indem eine Begrenzungsverarbeitung auf Dsub' angewendet wird, das das Berechnungsergebnis des Teilers 325 ist. Durch die Rückführungsregelung mittels der zweiten Berechnungseinheit 320 kompensiert Dsub, das mittels der zweiten Berechnungseinheit 320 berechnet wird, die Schwankungen der Ausgangsspannung, die von der Totzeit verursacht werden.
  • Demzufolge werden die oberen und unteren Grenzwerte durch das Verhältnis der Totzeit zur Schaltfrequenz bestimmt.Für den Fall, dass ein fester Träger verwendet wird, ist die Breite auf „fsw x Td“ eingestellt, und zwar auf der Basis des Verhältnisses zwischen der Totzeit (Td) und dem Schaltzeitraum (1/fsw), und der variable Bereich ist auf „±fsw x Td ÷ 2“ eingestellt. Auf der Basis von 9 wird die Begrenzungsverarbeitung erläutert, und zwar zu einem Zeitpunkt, wenn sich die Schaltfrequenz gemäß der Betriebsbedingung ändert.
  • 9 stellt ein Ablaufdiagramm zum Berechnen des Unter-Einschaltdauerwerts dar. Im Schritt S201 werden der obere Grenzwert (Up_lim) und der untere Grenzwerte (Low_lim) aus der gegenwärtig verwendeten Schaltfrequenz (fsw) und der Totzeit (Td) berechnet. Wenn im Schritt S202 Dsub' kleiner ist als der untere Grenzwert, dann wird im Schritt S205 der untere Grenzwert auf Dsub eingestellt. Wenn im Schritt S202 Dsub' größer ist als der obere Grenzwert, dann wird im Schritt S206 der obere Grenzwert auf Dsub eingestellt.
  • Für den Fall, dass weder die Bedingung im Schritt S202 noch die Bedingung im Schritt S203 erfüllt ist, ist Dsub gleich Dsub'. Der elektrische Energieumsetzer und die Antriebsvorrichtung, die bei der Ausführungsform 3 beschrieben sind, sind wie oben beschrieben konfiguriert. Daher können sie eine Wirkung erzielen, die die gleiche ist, die bei der Ausführungsform 1 erzielt wird.
  • Außerdem ist es gestattet, dass der Unter-Einschaltdauerwert Dsub, der von der zweiten Berechnungseinheit 320 berechnet werden soll, so groß ist wie der Einschaltdauer-Wert, nur um die Totzeit zu korrigieren. Das Einschaltdauer-Verhältnis (Td/fsw) der Totzeit für jede Schaltfrequenz (fsw) wird berechnet, und eine Begrenzungsverarbeitung wird auf das berechnete Einschaltzeit-Verhältnis angewendet, so dass die Stabilität der Rückführungsregelung gewährleistet werden kann.
  • Ausführungsform 4
  • Hinsichtlich des elektrischen Energieumsetzers, der in jeder der obigen Ausführungsformen beschrieben ist, ist eine Konfiguration beschrieben, bei welcher - um den Zustand innerhalb des elektrischen Energieumsetzer festzustellen - eine Spannungs-Detektionseinheit verwendet wird. Hinsichtlich des elektrischen Energieumsetzers gemäß Ausführungsform 4 wird jedoch nun der Fall beschrieben, in welchem ferner eine Strom-Detektionseinheit ausgebildet ist, und in welchem der Unter-Einschaltdauerwert unter Verwendung eines Stroms berechnet wird, der in der Drosselspule fließt.
  • 10 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines elektrischen Energieumsetzers und einer Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 darstellt. In 10 bezeichnen die Einrichtungen oder Schaltungen mit Bezugszeichen, die die gleichen wie diejenigen in 1 sind, die gleichen oder ähnliche Einrichtungen oder Schaltungen. Demzufolge werden die Erläuterungen dafür weggelassen.
  • Eine Strom-Detektionseinheit 110 ist ein Detektor zum Detektieren eines Stroms, der in der Drosselspule (L1) 102 fließt. Beispielsweise ist die Strom-Detektionseinheit 110 ein Detektor, der einen Shunt-Widerstand und einen Verstärker aufweist, oder ein Stromdetektor vom Hall-Typ. Die Hinzufügung der Strom-Detektionseinheit 110 ermöglicht es, den Strom IL in der Drosselspule (L1) zu detektieren.
  • 11 stellt die Konfiguration einer Steuerungseinheit 300 gemäß Ausführungsform 4 dar. Im Vergleich zu der Steuerungseinheit, die in 6 dargestellt ist, ist eine Schaltung zum Berechnen des Unter-Einschaltdauerwerts unter Verwendung des Stroms IL, der mittels der Strom-Detektionseinheit 110 detektiert wird, zur Steuerungseinheit 300 hinzugefügt. Die Einrichtungen oder Schaltungen, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie diejenigen in der in 6 dargestellten Steuerungseinheit, sind die gleichen oder ähnliche Einrichtungen oder Schaltungen in der in 6 dargestellten Steuerungseinheit. Folglich werden die Erläuterungen dafür weggelassen.
  • Ein Multiplizierer 328 ist eine Berechnungseinheit, die den Strom IL in der Drosselspule 102, der von der Strom-Detektionseinheit 110 detektiert wird, mit Lm/Ts multipliziert. Hierbei ist Lm der Induktivitätswert der Drosselspule 102. Im Falle einer zeitkontinuierlichen Steuerung ist Ts zu „1“ gesetzt, und im Fall einer zeitdiskreten Steuerung mittels eines Mikrocomputers oder dergleichen ist Ts die Abtastzeit. Ein Addierer 327 ist eine Berechnungsschaltung zum Addieren des Ergebnisses, das von dem Subtrahierer 323 erhalten wird, zu dem Ergebnis, das von dem Multiplizierer 328 erhalten wird.
  • Als nächstes wird der Betrieb beschrieben.
  • Die Betriebsvorgänge des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, mit Ausnahme des Einstellverfahrens für den Einschaltdauer-Wert in der Steuerungseinheit 300. Daher werden die diesbezüglichen Erläuterungen weggelassen. Bis zur Berechnung mittels des Subtrahierers 323 wird die Einstellung des Einschaltdauer-Werts auf die gleiche Weise durchgeführt, wie die Steuerungseinheit 300, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist, die Einstellung des Einschaltdauer-Werts vornimmt.
  • Der Multiplizierer 328 multipliziert den Stromwert IL in der Drosselspule (L1) 102, der von der Strom-Detektionseinheit 110 detektiert wird, mit Lm/Ts. In einem Addierer wird das Berechnungsergebnis im Subtrahierer 327 zum Berechnungsergebnis im Multiplizierer 328 addiert. Im Falle der zeitkontinuierlichen Steuerung ist Ts des Multiplizierers 328 zu „1“ gesetzt, und im Falle der zeitdiskreten Steuerung mittels eines Mikrocomputers oder dergleichen wird eine Abtastzeit als Ts verwendet.
  • Als Lm wird der Induktivitätswert der Drosselspule 102 verwendet. Es können jedoch auch der Minimalwert, der Maximalwert oder der Nominalwert des Induktivitätswerts einer Drosselspule, die verwendet werden sollen, als Lm angenommen werden. In einer zweiten Berechnungseinheit 340 wird auf der Basis des Berechnungsergebnisses im Addierer 327 der Unter-Einschaltdauerwert unter Verwendung der zweiten Steuerung 324a und des Teilers 325 berechnet.
  • Der elektrische Energieumsetzer und die Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 sind wie oben beschrieben konfiguriert. Daher können sie eine Wirkung erzielen, die die gleiche ist wie diejenige des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben sind. Ferner wird auch die Berechnung der Totzeit auf der Basis des Drosselspulen-Stroms durchgeführt. Folglich kann der Wert des Unter-Einschaltdauerwerts Dsub noch genauer berechnet werden, und demzufolge kann auch die Wirkung erzielt werden, dass der Wert eines Überschwingens, das von der Totzeit verursacht wird, weiter unterbunden werden kann.
  • Ausführungsform 5
  • Bei der Ausführungsform 5 wird ein elektrischer Energieumsetzer beschrieben, der einen Unter-Einschaltdauerwert unter Verwendung einer Steuerungseinheit berechnet, die verschieden von der bei der Ausführungsform 4 beschriebenen Steuerungseinheit konfiguriert ist. Die Konfigurationen eines elektrischen Energieumsetzers und einer Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung, die in 1 dargestellt sind. Daher werden die Erläuterungen dafür weggelassen. 12 stellt die Konfiguration einer Steuerungseinheit 300 dar. In 12 ist die erste Berechnungseinheit 310 die gleiche wie diejenige, die in 2 beschrieben ist.
  • Wie im Fall mit der zweiten Berechnungseinheit, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist, berechnet eine zweite Berechnungseinheit 350 den Unter-Einschaltdauerwert (Dsub) unter Verwendung des Haupt-Einschaltdauerwerts (Dmain), der von der ersten Berechnungseinheit 310 bestimmt wird. Die zweite Berechnungseinheit 350 weist Folgendes auf: den Subtrahierer 321, der (1-Dmain) unter Verwendung des Haupt-Einschaltdauerwerts (Dmain) berechnet, einen Teiler 329, der die Eingangsspannung Vin durch die Ausgangsspannung Vout teilt, den Subtrahierer 323, der die Differenz zwischen dem Berechnungsergebnis im Subtrahierer 321 und dem Berechnungsergebnis im Teiler 329 berechnet, eine zweite Steuerung 324a, die eine Berechnungsverarbeitung auf das Berechnungsergebnis im Subtrahierer 323 anwendet, und den Begrenzer 326, der eine Begrenzungsverarbeitung auf das Berechnungsergebnis in der zweiten Steuerung 324a anwendet.
  • Als nächstes wird der Betrieb beschrieben.
  • Die Betriebsvorgänge des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 sind die gleichen wie diejenigen des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, mit Ausnahme des Einstellverfahrens für den Einschaltdauer-Wert in der Steuerungseinheit 300. Daher werden die diesbezüglichen Erläuterungen weggelassen.
  • Hinsichtlich des Einstellverfahrens für den Einschaltdauer-Wert unterscheiden sich die Betriebsvorgänge der bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Steuerungseinheit und der zweiten Berechnungseinheit 350 voneinander. Folglich werden nachfolgend die Unterschiede beschrieben. In der zweiten Berechnungseinheit 350 berechnet der Subtrahierer 321 einen Schätzwert (1-Dmain) für den Einschaltdauer-Wert unter Verwendung des Haupt-Einschaltdauerwerts Dmain, der von der ersten Berechnungseinheit 310 berechnet wird.
  • Der Teiler 329 berechnet Vin/Vout. Dann berechnet der Subtrahierer 323 die Differenz zwischen Vin/Vout, das von dem Teiler 329 berechnet wird, und dem Schätzwert (1-Dmain) des Einschaltdauer-Werts, der von dem Subtrahierer 321 berechnet wird. Der Differenzwert ist derjenige, auf welchen die Berechnungsverarbeitung in der zweiten Steuerung 324a angewendet wird. Dieser Wert ist derjenige, der durch Teilen des Eingangsspannungs-Schätzwerts Vincal, wie bei der Ausführungsform 1 beschrieben, durch die Ausgangsspannung Vout erhalten wird.
  • Die zweite Steuerung 324a multipliziert das Berechnungsergebnis im Subtrahierer 323 mit dem Wert von Kd. Der Wert von Kd wird beispielsweise mittels einer P-Regelung, einer PI-Regelung, einer PID-Regelung oder dergleichen berechnet. In dieser Situation kann als Kd entweder ein fester Wert oder ein variabler Wert verwendet werden, wie bei der Ausführungsform 2 beschrieben. Bei der Ausführungsform 5 wird aus Gründen der Einfachheit das Berechnungsergebnis in der zweiten Steuerung 324a als der Unter-Einschaltdauerwert Dsub' betrachtet.
  • Der Begrenzer 326 wendet eine geeignete Begrenzungsverarbeitung auf das erhaltene Dsub' an, um dessen Wert zu begrenzen, so dass der Unter-Einschaltdauerwert Dsub berechnet wird. Der elektrische Energieumsetzer und die Antriebsvorrichtung, die bei der Ausführungsform 5 beschrieben sind, sind wie oben beschrieben konfiguriert. Daher kann eine Wirkung erzielt werden, die die gleiche ist wie diejenige des elektrischen Energieumsetzers und der Antriebsvorrichtung, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben sind.
  • Verglichen mit dem elektrischen Energieumsetzer und der Antriebsvorrichtung, die in jeder der Ausführungsformen 1 und 3 beschrieben ist, kann die Schaltung für die zweite Berechnungseinheit 320 weggelassen werden. Im Fall der Implementierung in SW (Software) eines Mikrocomputers oder dergleichen kann die Berechnungsverarbeitung in der zweiten Berechnungseinheit 320 weggelassen werden.
  • Ausführungsform 6
  • Hinsichtlich des elektrischen Energieumsetzers, der bei der Ausführungsform 1 beschrieben ist, wird eine Konfiguration beschrieben, bei welcher als Umwandlungseinheit für elektrische Energie ein DC/DC-Umsetzer verwendet wird, der mit zwei Schalteinrichtungen versehen ist. Hinsichtlich des elektrischen Energieumsetzers, der bei der Ausführungsform 6 beschrieben wird, wird jedoch eine Konfiguration beschrieben, bei welcher als die Umwandlungseinheit für elektrische Energie ein Mehrpegel-Umsetzer verwendet wird.
  • 13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Konfigurationen eines elektrischen Energieumsetzers und einer Antriebsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 darstellt. In 13 sind die DC-Energiequelle 10 und der Motor 30 die gleichen wie diejenigen bei der Ausführungsform 1. Demzufolge werden die Erläuterungen dafür weggelassen. Als Steuerungseinheit 300 im elektrischen Energieumsetzer 20 kann irgendeine der Steuerungseinheiten verwendet werden, die bei den vorgenannten Ausführungsformen beschrieben sind.
  • Die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ist eine aufwärtswandelnde Zerhackerschaltung, die Folgendes aufweist: den Eingangskondensator (C1) 101, die Drosselspule (L1) 102, eine erste Schalteinrichtung (Q3) 106, eine zweite Schalteinrichtung (Q4) 107, eine dritte Schalteinrichtung (Q5) 108, eine vierte Schalteinrichtung (Q6) 109, einen Ausgangskondensator (C2) 105 und einen fliegenden Kondensator (flying capacitor, C0) 111. Folgende Komponenten sind dazu angeordnet: Die Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201, die Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202, und eine Spannungs-Detektionseinheit 203 für den fliegenden Kondensator, die die Spannung über den jeweiligen Kondensatoren detektiert.
  • Der Eingangskondensator (C1) 101 ist parallel zu der DC-Energiequelle 10 geschaltet, und einer der Anschlüsse der Drosselspule (L1) 102 ist mit dem Eingangskondensator (C1) 101 verbunden. Der eine der Anschlüsse des Ausgangskondensators (C2) 105 ist mit dem Drain der vierten Schalteinrichtung (Q6) 109 verbunden, und dessen anderer Anschluss ist mit dem Eingangskondensator (C1) 101 verbunden. Die jeweiligen Anschlüsse des fliegenden Kondensators (C0) 111 sind mit dem Verbindungspunkt zwischen der ersten und zweiten Schalteinrichtung und dem Verbindungspunkt zwischen den dritten und vierten Schalteinrichtung verbunden.
  • Das Drain der ersten Schalteinrichtung (Q3) 106 ist mit der Source der zweiten Schalteinrichtung (Q4) 107 verbunden, und deren anderer Anschluss ist mit dem Eingangskondensator (C1) 101 verbunden. Das Drain der zweiten Schalteinrichtung (Q4) 107 ist mit dem anderen Anschluss der Drosselspule (L1) 102 verbunden. Einer der Anschlüsse des fliegenden Kondensators (C0) 111 ist mit dem Verbindungsbereich zwischen der ersten Schalteinrichtung (Q3) 106 und der zweiten Schalteinrichtung (Q4) 107 verbunden.
  • Die Source der dritten Schalteinrichtung (Q5) 108 ist mit dem Verbindungsbereich zwischen der Drosselspule (L1) 102 und der zweiten Schalteinrichtung (Q4) 107 verbunden, und deren Drain ist mit dem anderen Anschluss des fliegenden Kondensators (C0) 111 verbunden. Die Source der vierten Schalteinrichtung (Q6) 109 ist mit dem Drain der dritten Schalteinrichtung (Q5) 108 verbunden, und deren Drain ist mit dem Ausgangskondensator (C2) 105 verbunden. Der andere Anschluss des Ausgangskondensators (C2) 105 ist mit dem Verbindungsbereich zwischen dem Eingangskondensator (C1) 101 und der ersten Schalteinrichtung (Q3) 106 verbunden.
  • Jede von der ersten Schalteinrichtung (Q3) 106, der zweiten Schalteinrichtung (Q4) 107, der dritten Schalteinrichtung (Q5) 108, und der vierten Schalteinrichtung (Q6) 109 ist ein Schalt-Halbleiter; beispielsweise wird ein IGBT, ein MOSFET oder dergleichen verwendet. Die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 und die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 führen ein komplementäres Schalten auf der Basis von Gate-Signalen durch, die von der Steuerungseinheit 300 erzeugt werden. Die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 führen ein komplementäres Schalten auf der Basis von Gate-Signalen durch, die von der Steuerungseinheit 300 erzeugt werden.
  • Ferner sind die jeweiligen Phasen der Gate-Signale der ersten Schalteinrichtung (Q3) 103 und der zweiten Schalteinrichtung (Q4) 104 um 180° zueinander versetzt, und zwar in Bezug auf die Schaltfrequenz (fsw). Um ein Kurzschließen zu vermeiden, das von dem Phänomen herrührt, dass sowohl die erste als auch die vierte Schalteinrichtung eingeschaltet werden, ist ein geeigneter Totzeitraum vorgesehen, während dessen sowohl die erste als auch die vierte Schalteinrichtung ausgeschaltet sind; Um ein Kurzschließen zu vermeiden, das von dem Phänomen herrührt, dass sowohl die zweite, als auch die dritte Schalteinrichtung eingeschaltet werden, ist ein geeigneter Totzeitraum vorgesehen, während dessen sowohl die zweite, als auch die dritte Schalteinrichtung ausgeschaltet sind.
  • Die Eingangsspannungs-Detektionseinheit 201, die über den Eingangskondensator (C1) 101 hinweg angeschlossen ist, ist ein Spannungssensor, der die Eingangsspannung Vin des elektrischen Energieumsetzers 20 detektiert. Die Ausgangsspannungs-Detektionseinheit 202, die über den Ausgangskondensator (C2) 105 hinweg angeschlossen ist, ist ein Spannungssensor, der die Ausgangsspannung Vout des elektrischen Energieumsetzers 20 detektiert. Die Spannungs-Detektionseinheit 203 für den fliegenden Kondensator ist über den fliegenden Kondensator (C0) 111 hinweg verbunden.
  • Um eine fehlerhafte Detektion zu verhindern, die von einer Rippelspannung oder einer Störung entsprechend einer Schaltfrequenz herrührt, hat jede dieser Detektionsschaltungen eine angemessene Tiefpassfilterschaltung. Es ist nicht unbedingt notwendig, dass diese Detektionseinheiten in der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie ausgebildet sind. Sie können auch außerhalb der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie angebracht sein. Als nächstes wird der Betrieb beschrieben.
  • Das Berechnungsverfahren für den Einschaltdauer-Wert des elektrischen Energieumsetzers gemäß Ausführungsform 6 kann irgendeines der Verfahren sein, die bei den obigen Ausführungsformen 1 bis 5 beschrieben sind. Der Betrieb jeder der Schalteinrichtungen wird auf der Basis des berechneten Einschaltdauer-Werts gesteuert.
  • 14 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen den Gate-Signalen und den Strömen darstellt, die in der Drosselspule im elektrischen Energieumsetzer fließen. Die jeweiligen Gate-Signale für die erste bis vierte Schalteinrichtung Q3, Q4, Q5 und Q6 in der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie und die Drosselspulen-Ströme werden auf der Basis von 14 beschrieben. In 14 stellen 14(a), 14(b), 14(c) und 14(d) die Wellenform des Gate-Signals für die erste Schalteinrichtung (Q3) 106, die Wellenform des Gate-Signals für die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109, die Wellenform des Gate-Signals für die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 bzw. die Wellenform des Gate-Signals für die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 dar.
  • Jede der Schalteinrichtungen führt einen Einschalt-/Ausschaltvorgang gemäß einem eingegebenen Gate-Signal durch. Jedes von den 14(e) bis 14(g) stellt die Wellenform des Stroms dar, der in der Drosselspule (L1) 102 fließt. Es ist die Wellenform dargestellt, die dem Wert des durchschnittlichen Stroms IL_ave in der Drosselspule L1 entspricht. Wenn Ir den Rippelstrom in der Drosselspule L1, angibt, stellen 14(e), 14(f) und 14(g) den Fall, in welchem [IL_ave ≥ Ir/2] gilt, den Fall, in welchem [-Ir/2 < IL_ave < Ir/2] gilt, bzw. den Fall dar, in welchem [IL_ave ≤ -Ir/2] gilt.
  • Zunächst wird der Leistungsbetrieb beschrieben, d. h. der Fall, in welchem der durchschnittliche Wert (IL_ae) des Stroms, der in der Drosselspule (L1) 102 fließt, größer als „0“ ist.Im Leistungsbetrieb überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die erste bis vierte Schalteinrichtung 106 bis 109 so dass jede der Schalteinrichtungen zum Durchführen des Einschalt-/Ausschaltvorgangs veranlasst wird. Während jede der Schalteinrichtungen dazu veranlasst wird, dass sie wiederholt den Einschalt-/Ausschaltvorgang durchführt und demzufolge die über den Motor 30 hinweg anzulegende Spannung auf eine Sollspannung aufwärts gewandelt wird, wird die zugeführte elektrische Energie aus der DC-Energiequelle 10 an den Motor 30 übertragen.
  • Im Motor 30 an welchen die elektrische DC-Energie durch den elektrischen Energieumsetzer 20 übertragen wird, richtet die interne Wechselrichterschaltung die elektrische DC-Energie in elektrische AC-Energie um, so dass die Antriebseinheit des Motors 30 angetrieben und rotiert wird.
  • In 14 wird in dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 eingeschaltet ist, die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 ausgeschaltet ist, die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 eingeschaltet ist und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 ausgeschaltet ist, die im Ausgangskondensator 105 akkumulierte Energie entladen.
  • In dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 eingeschaltet ist, die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 ausgeschaltet ist, die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 ausgeschaltet ist und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 eingeschaltet ist, wird die im Ausgangskondensator 105 akkumulierte Energie entladen, und Energie, die aus der DC-Energiequelle 10 in den elektrischen Energieumsetzer 20 eingegeben wird, wird im fliegenden Kondensator 111 akkumuliert.
  • In dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 ausgeschaltet ist, die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 eingeschaltet ist, die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 eingeschaltet ist und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 ausgeschaltet ist, wird die aus der DC-Energiequelle 10 in den elektrischen Energieumsetzer 20 eingegebene Energie im fliegenden Kondensator 111 und im Ausgangskondensator 105 akkumuliert.
  • Das Zeitverhältnis (Einschaltdauer-Wert) des Zeitraums, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 eingeschaltet ist, wird geeignet eingestellt, so dass die Ausgangsspannung Vout zwischen dem dritten Anschluss 100c und dem vierten Anschluss 100d so gesteuert werden kann, dass sie eine beliebige Spannung annimmt. In dieser Situation bestimmt die Steuerungseinheit 300 den Einschaltdauer-Wert. Auf Basis des bestimmten Einschaltdauer-Werts überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die Schalteinrichtungen und steuert so die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie.
  • Als nächstes wird der Regenerationsbetrieb beschrieben, d. h. der Fall, in welchem [IL_ave < 0] gilt. Wie im Fall mit dem Leistungsbetrieb überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die erste bis vierte Schalteinrichtung 106 bis 109 auch im Regenerationsbetrieb, so dass jede der Schalteinrichtungen dazu veranlasst wird, zu arbeiten.
  • Während jede der Schalteinrichtungen dazu veranlasst wird, dass sie wiederholt den Einschalt-/Ausschaltvorgang durchführt und demzufolge die über den Motor 30 hinweg anzulegende Spannung auf eine Sollspannung aufwärts gewandelt wird, wird die zugeführte elektrische Energie aus dem Motor 30 auf die DC-Energiequelle 10 übertragen, und es wird elektrische DC-Energie in die DC-Energiequelle 10 geladen.
  • In 14 wird in dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 eingeschaltet ist, die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 ausgeschaltet ist, die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 eingeschaltet ist und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 ausgeschaltet ist, die von dem Motor 30 zugeführte Energie im Ausgangskondensator 105 akkumuliert.
  • In dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 eingeschaltet ist, die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 ausgeschaltet ist, die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 ausgeschaltet ist und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 eingeschaltet ist, wird die vom Motor 30 zugeführte Energie im Ausgangskondensator 105 akkumuliert, und die Energie im fliegenden Kondensator 111 wird zur DC-Energiequelle 10 hin entladen.
  • In dem Zeitraum, in welchem die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 ausgeschaltet ist, die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 eingeschaltet ist, die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 eingeschaltet ist und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 ausgeschaltet ist, wird die im Ausgangskondensator 105 akkumulierte Energie in die DC-Energiequelle 10 entladen, und es wird Energie im fliegenden Kondensator 111 akkumuliert.
  • Wie im Fall des Leistungsbetriebs werden die Zeitverhältnisse (die Einschaltdauer-Werte) dieser Betriebsmodi geeignet eingestellt, so dass die Ausgangsspannung Vout zwischen dem dritten Anschluss 100c und dem vierten Anschluss 100d so gesteuert werden kann, dass sie eine beliebige Spannung ist. In dieser Situation bestimmt die Steuerungseinheit 300 die Einschaltdauer-Werte. Dann überträgt die Steuerungseinheit 300 die jeweiligen Gate-Signale an die Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie, so dass der Betrieb auf der Basis der berechneten Einschaltdauer-Werte durchgeführt werden kann.
  • Sowohl im Leistungsbetrieb, als auch im Regenerationsbetrieb führen die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 und die vierte Schalteinrichtung (Q6) 109 ein komplementäres Schalten durch, und es wird die Totzeit (Td) zum Verhindern eines Kurzschließens vorgesehen. Die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 und die dritte Schalteinrichtung (Q5) 108 führen ebenfalls ein komplementäres Schalten durch, und die Totzeit (Td) ist zum Verhindern des Kurzschließens vorgesehen.
  • Die erste Schalteinrichtung (Q3) 106 und die zweite Schalteinrichtung (Q4) 107 führen ein jeweilige Schaltvorgänge durch, deren Phasen um 180° zueinander verschoben sind. Jede der Einschaltzeiten der ersten und zweiten Schalteinrichtungen Q3 und Q4 ist die Multiplikation des Einschaltdauer-Werts, der mittels der Steuerungseinheit berechnet wird, mit dem Schaltzeitraum (1/tsw = fsw).
  • Die Spannung Vcf über dem fliegenden Kondensator (C0) 111 wird derart gesteuert, dass sie stets halb so hoch wird wie Vout. Die Wellenform des Drosselspulen-Stroms in dieser Situation wird dargestellt. Wie im Fall von Ausführungsform 1 verändert sich die Schalteinrichtung, die während der Totzeit (Td) eingeschaltet wird, in Abhängigkeit davon, ob die Drosselspule (L1) positiv oder negativ ist.
  • Demzufolge ist es notwendig, den Einschaltdauer-Wert zu verändern. In einem Fall, wenn das Schalten unter Verwendung der Umwandlungseinheit 100 für elektrische Energie, die bei der Ausführungsform 6 beschrieben ist, und des in 14 dargestellten Gate-Signals durchgeführt wird, wird die Frequenz des Drosselspulen-Stroms doppelt so hoch wie die Schaltfrequenz, und die an die Drosselspule 102 angelegte Spannung wird halb so hoch wie bei der Ausführungsform 1.
  • Da im elektrischen Energieumsetzer und der Antriebsvorrichtung, die bei der Ausführungsform 6 beschrieben sind, die Schaltfrequenz des Drosselspulen-Stroms verdoppelt wird, tritt der Zustand, in welchem ein diskontinuierlicher Strom durch die Totzeit hervorgerufen wird, doppelt so häufig auf wie der Zustand bei der Ausführungsform 1. Folglich zeigt sich die Wirkung viel stärker, dass die zweite Berechnungseinheit 320 ausgebildet ist. Da ein Mehrpegel-Umsetzer als Umwandlungseinheit für elektrische Energie verwendet wird, kann außerdem die Drosselspule 102 verkleinert werden.
  • Der elektrische Energieumsetzer, der bei der Ausführungsform 6 beschrieben ist, ist derart konfiguriert, dass ein Mehrpegel-Umsetzer mit zwei Pegeln verwendet wird. Es versteht sich jedoch, dass auch ein Mehrpegel-Umsetzer mit drei oder mehr Pegeln verwendet werden kann.
  • Jede der Berechnungsschaltungen der Steuerungseinheiten, die bei den Ausführungsformen 1 bis 6 beschrieben sind, kann entweder in Hardware oder in Software verwirklicht werden. Wenn sie in Software verwirklicht werden, kann die Berechnungsschaltung unter Verwendung einer Speichereinrichtung und einer Verarbeitungseinrichtung realisiert werden, wie in 15 gezeigt. Die Verarbeitungseinrichtung (Prozessor) liest und implementiert ein Programm, das in der Speichereinrichtung (Speicher) gespeichert ist, so dass die Berechnungsschaltung verwirklicht werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    DC-Energiequelle
    20
    elektrischer Energieumsetzer
    30
    Motor
    100
    Umwandlungseinheit für elektrische Energie
    100a - 100d
    Anschluss
    101
    Eingangskondensator
    102
    Drosselspule
    103
    erste Schalteinrichtung
    104
    zweite Schalteinrichtung
    105
    Ausgangskondensator
    106
    erste Schalteinrichtung
    107
    zweite Schalteinrichtung
    108
    dritte Schalteinrichtung
    109
    vierte Schalteinrichtung
    201
    Eingangsspannungs-Detektionseinheit
    202
    (erste Spannungs-Detektionseinheit) Ausgangsspannungs-Detektionseinheit (zweite Spannungs-Detektionseinheit)
    300
    Steuerungseinheit
    310
    erste Berechnungseinheit
    311
    Subtrahierer
    312
    erste Steuerung
    320
    zweite Berechnungseinheit
    321
    Subtrahierer
    322
    Multiplizierer
    323
    Subtrahierer
    324
    zweite Steuerung
    325
    Teiler
    326
    Begrenzer
    330
    Addierer
    340
    zweite Berechnungseinheit
    350
    zweite Berechnungseinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013017302 A [0004]

Claims (8)

  1. Elektrischer Energieumsetzer, dessen einer Anschluss mit einer DC-Energiequelle (10) verbunden ist und deren anderer Anschluss mit einem Motor (30) verbunden ist, wobei der elektrische Energieumsetzer Folgendes aufweist: eine Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie, die eine bidirektionale Übertragung von elektrischer Energie zwischen der DC-Energiequelle (10) und dem Motor (30) durchführt; eine erste Spannungs-Detektionseinheit (201), die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle der Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie detektiert; eine zweite Spannungs-Detektionseinheit (202), die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite der Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie detektiert; und eine Steuerungseinheit (300), die den Betrieb der Umwandlungseinheit für elektrische Energie steuert, wobei die Steuerungseinheit Folgendes aufweist: eine erste Berechnungseinheit (310), die einen Haupt-Einschaltdauerwert auf der Basis einer vorbestimmten Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite berechnet, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, und eine zweite Berechnungseinheit (320), die einen Unter-Einschaltdauerwert auf der Basis des Haupt-Einschaltdauerwerts, der mittels der ersten Berechnungseinheit (310) berechnet wird, der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle berechnet, die mittels der zweiten Spannungs-Detektionseinheit berechnet wird, und wobei die Steuerungseinheit einen Einschaltdauer-Wert zum Betreiben der Umwandlungseinheit für elektrische Energie auf der Basis des Haupt-Einschaltdauerwerts und des Unter-Einschaltdauerwerts berechnet.
  2. Elektrischer Energieumsetzer nach Anspruch 1, wobei die erste Berechnungseinheit (310) den Haupt-Einschaltdauerwert auf der Basis der Differenz zwischen der vorbestimmten Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite berechnet, die mittels der zweiten Spannungs-Detektionseinheit (202) detektiert wird, und wobei die zweite Berechnungseinheit (320) einen Schätzwert der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle berechnet, und zwar auf der Basis des Haupt-Einschaltdauerwerts, der mittels der ersten Berechnungseinheit (310) berechnet worden ist, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die mittels der zweiten Spannungs-Detektionseinheit (202) detektiert wird, und wobei sie dann den Unter-Einschaltdauerwert auf der Basis des Schätzwerts und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle berechnet, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird.
  3. Elektrischer Energieumsetzer nach Anspruch 2, wobei die zweite Berechnungseinheit (320) einen Unter-Einschaltdauerwert berechnet, indem sie einen Differenzwert zwischen dem Schätzwert und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, mit einem variablen Koeffizienten multipliziert, der auf der Basis der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite bestimmt wird, die mittels der zweiten Spannungs-Detektionseinheit detektiert wird.
  4. Elektrischer Energieumsetzer nach Anspruch 1, wobei die erste Berechnungseinheit (310) den Haupt-Einschaltdauerwert auf der Basis der Differenz zwischen der vorbestimmten Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite berechnet, die mittels der zweiten Spannungs-Detektionseinheit (202) detektiert wird, und wobei die zweite Berechnungseinheit (320) einen Schätzwert des Einschaltdauer-Werts berechnet, und zwar auf der Basis des Haupt-Einschaltdauerwerts, der mittels der ersten Berechnungseinheit (310) berechnet worden ist, und wobei sie dann den Unter-Einschaltdauerwert auf der Basis des Schätzwerts, der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite berechnet, die mittels der zweiten Spannungs-Detektionseinheit (202) detektiert wird.
  5. Elektrischer Energieumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Berechnungseinheit einen Begrenzer hat, der eine Begrenzungsverarbeitung auf den Unter-Einschaltdauerwert anwendet.
  6. Elektrischer Energieumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner eine Strom-Detektionseinheit (110) aufweist, die einen Strom detektiert, der in einer Drosselspule fließt, die in der Umwandlungseinheit für elektrische Energie ausgebildet ist, wobei die zweite Berechnungseinheit (320) einen Unter-Einschaltdauerwert auf der Basis des Stroms berechnet, der mittels der Strom-Detektionseinheit (110) detektiert wird.
  7. Elektrischer Energieumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie eine bidirektionale Übertragung elektrischer Energie zwischen der DC-Energiequelle und dem Motor unter Verwendung eines Mehrpegel-Umsetzers durchführt.
  8. Antriebsvorrichtung, die eine DC-Energiequelle (10), einen Motor (30) und einen elektrischen Energieumsetzer (20) aufweist, dessen einer Anschluss mit der DC-Energiequelle verbunden ist und dessen anderer Anschluss mit dem Motor verbunden ist, wobei der elektrische Energieumsetzer (20) Folgendes aufweist: eine Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie, die eine bidirektionale Übertragung von elektrischer Energie zwischen der DC-Energiequelle (10) und dem Motor (30) durchführt; eine erste Spannungs-Detektionseinheit (201), die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle der Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie detektiert; eine zweite Spannungs-Detektionseinheit (202), die eine Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite der Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie detektiert; und eine Steuerungseinheit (300), die den Umwandlungsbetrieb der Umwandlungseinheit für elektrische Energie steuert, wobei die Steuerungseinheit (300) Folgendes aufweist: eine erste Berechnungseinheit (310), die einen Haupt-Einschaltdauerwert auf der Basis einer vorbestimmten Sollspannung und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite berechnet, die mittels der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, und eine zweite Berechnungseinheit (320), die eine Unter-Einschaltdauer berechnet, und zwar auf der Basis der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die berechnet wird aus der Haupt-Einschaltdauer, die von der ersten Berechnungseinheit (310) berechnet wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf der Motorseite, die von der ersten Spannungs-Detektionseinheit (201) detektiert wird, und der Spannung zwischen den Anschlüssen auf Seiten der DC-Energiequelle, die von der zweiten Spannungs-Detektionseinheit (202) detektiert wird, und wobei die Steuerungseinheit einen Einschaltdauer-Wert zum Betreiben der Umwandlungseinheit (100) für elektrische Energie auf der Basis des Haupt-Einschaltdauerwerts und des Unter-Einschaltdauerwerts berechnet.
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