DE112020006621T5 - Motorantriebsschaltung - Google Patents

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Abstract

Für den Fall, dass sich ein Schalter, der eine Gleichstromversorgung und einen Umrichter verbindet, öffnet, soll die Spannung eines Gleichspannungszwischenkondensators auf einen bestimmten Spannungspegel gesenkt werden. Eine Motorantriebsvorrichtung 10A umfasst einen Umrichter 20, der Zweige für drei Phasen beinhaltet, die in Reihe ausgebildete obere IGBT 21 und untere IGBT 22 aufweisen, und mit einer Hochspannungsbatterie 12 verbunden ist, einen Drehstrommotor 50, der zwischen die oberen IGBT 21 die unteren IGBT 22 der drei Phasen geschaltet ist, einen parallel zum Umrichter 20 bereitgestellten Gleichspannungszwischenkondensator 16, ein zwischen der Hochspannungsbatterie 12 und dem Gleichspannungszwischenkondensator 16 bereitgestelltes Schütz 14 und eine Umrichtersteuervorrichtung 30, die die oberen IGBT 21 und die unteren IGBT 22 steuert. Für den Fall, dass sich das Schütz 14 öffnet, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 im oberen Zweig den oberen IGBT 21 von einer oder zwei Phasen ein und schaltet alle unteren IGBT 22 mit einer anderen als der einen oder der zwei Phasen ein.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsschaltung.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Für die Antriebskraft von Fahrzeugen wie etwa Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen und dergleichen wird im Allgemeinen ein durch Hochspannung angetriebener Wechselstrommotor benutzt. Als in Elektrofahrzeugen und dergleichen installierte Hochspannungsversorgung wird eine Gleichstromhochspannungsbatterie benutzt, und auf einer Gleichstromseite eines Umrichters ist ein Gleichspannungszwischenkondensator bereitgestellt, der die Gleichspannung glättet. Durch den Gleichspannungszwischenkondensator geglätteter Gleichstrom wird durch den Umrichter, der aus mehreren Schaltelementen ausgebildet ist, beispielsweise in Drehstrom umgewandelt.
  • Zwischen einer Batterie und dem Umrichter ist zudem ein Schütz bereitgestellt, bei dem es sich um eine Öffnungs- und Schließvorrichtung handelt. Das Schütz ist unter Verwendung eines Relais ausgebildet, wobei im Einschaltzustand eines Zündschlüssels des Fahrzeugs ein Kontakt geschlossen ist und die Batterie und der Umrichter elektrisch verbunden sind, während in einem Ausschaltzustand des Zündschlüssels des Fahrzeugs der Kontakt geöffnet ist und die elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Umrichter getrennt ist.
  • Wenn es jedoch während der Drehung des Motors im Einschaltzustand des Zündschlüssels zu einem Ereignis wie einer Störung, einem Aufprall oder dergleichen kommt, wird eine Steuerung ausgeführt, bei der, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen, das Schütz in den geöffneten Zustand gebracht und die Versorgung des Umrichters von der Hochspannungsversorgung angehalten wird. Dabei kann es vorkommen, dass der von der Hochspannungsbatterie getrennte Gleichspannungszwischenkondensator mit Hochspannung von der Hochspannungsbatterie von beispielsweise 200 bis 400 V aufgeladen ist. Für einen solchen Fall ist im Fahrzeug eine Niederspannungsbatterie zum Versorgen einer Umrichtersteuervorrichtung mit elektrischem Strom bereitgestellt, doch wenn Strom vom Gleichspannungszwischenkondensator zu dieser Niederspannungsbatterie fließt, ergibt sich mitunter das Problem, dass die Niederspannungsbatterie beschädigt wird, explodiert oder dergleichen.
  • Als Fahrzeugsteuerung im Falle eines geöffneten Schützes wurde beispielsweise eine Umrichtersteuervorrichtung vorgeschlagen, die für den Fall, dass sich das Schütz bei drehendem Motor öffnet, einen Kondensatoraufladungsmodus, in dem der Gleichspannungszwischenkondensator mit dem durch den Motor erzeugten elektrischen Strom aufgeladen wird, und einen Kondensatorentladungsmodus ausführt, in dem der Gleichspannungszwischenkondensator entladen wird. Beispielsweise ist in Patentdokument 1 eine Umrichtersteuervorrichtung offenbart.
  • DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
  • Patentdokument 1: JP 6201867
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Es besteht jedoch das Problem, dass zwar durch Wiederholen des Aufladungsmodus und des Entladungsmodus das Zirkulieren eines starken Stroms zu den Schaltelementen verhindert und ein Spannungsanstieg im Gleichspannungszwischenkondensator unterbunden werden kann, es hingegen nicht möglich ist, die Hochspannung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator aufgeladen ist, auf einen bestimmten Spannungspegel abzusenken.
  • Daher stellt die vorliegende Erfindung zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe eine Motordrehsteuerungsvorrichtung bereit, mit der es möglich ist, für den Fall, dass sich ein Schalter (Schütz) öffnet, der eine Gleichstromversorgung und einen Umrichter verbindet, Spannung eines Gleichspannungszwischenkondensators auf einen bestimmten Spannungspegel zu senken.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Motorantriebsvorrichtung bereitgestellt, umfassend einen Umrichter, der mit einer Gleichstromversorgung verbunden ist, wobei der Umrichter Zweige für drei Phasen umfasst, wobei die Zweige für die drei Phasen ein oberes erstes Schaltelement und unteres zweites Schaltelement umfassen, die in Reihe ausgebildet sind, einen Drehstrommotor, der zwischen die in Reihe ausgebildeten ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelemente der drei Phasen geschaltet ist, einen parallel zum Umrichter bereitgestellten Gleichspannungszwischenkondensator, eine Gleichstromversorgung und einen zwischen dem Gleichspannungszwischenkondensator und dem Umrichter bereitgestellten Schalter und eine Umrichtersteuervorrichtung, die die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente steuert, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass sich der Schalter öffnet, das erste Schaltelement der ersten Phase oder der zweiten Phase im oberen Zweig einschaltet und die zweiten Schaltelemente aller Phasen, die nicht die erste Phase oder die zweite Phase sind, einschaltet.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Da gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Entladungsweg gebildet werden kann, über den Spannung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator aufgeladen ist, entladen wird, kann auch für den Fall, dass sich der Schalter öffnet, die Spannung des Gleichspannungszwischenkondensators auf eine bestimmte Spannung gesenkt werden.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 ein Blockschaubild, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;
    • 2 eine Ansicht, die einen Stromfluss bei Ausführung einer Hochspannungsentladesteuerung und einer simulierten Aktiv-Kurzschluss-Steuerung veranschaulicht;
    • 3 eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Stromflusswinkel eines Motors und einer Einschalt-/Ausschaltsteuerung von oberen IGBT und von unteren IGBT für den Fall der Ausführung einer ersten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht;
    • 4 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Stromflusswinkel des Motors und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT und der unteren IGBT für den Fall der Ausführung einer zweiten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht;
    • 5 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Stromflusswinkel des Motors und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT und der unteren IGBT für den Fall der Ausführung einer dritten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht;
    • 6 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Stromflusswinkel des Motors und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT und der unteren IGBT für den Fall der Ausführung einer vierten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht; und
    • 7 ein Blockschaubild, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben.
  • <Erste Ausführungsform>
  • 1 ist ein Blockschaubild, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration einer Motorantriebsvorrichtung 10A gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
  • Wie in 1 gezeigt, handelt es sich bei der Motorantriebsvorrichtung 10A um ein System zum Antreiben eines Drehstrommotors 50, der eine Antriebskraftquelle eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs oder dergleichen bildet. Die Motorantriebsvorrichtung 10A umfasst eine Hochspannungsbatterie 12, ein Schütz 14, einen Gleichspannungszwischenkondensator 16, einen Umrichter 20, eine Umrichtersteuervorrichtung 30, eine Treiberschaltung 32 und den Drehstrommotor 50.
  • Die Hochspannungsbatterie 12 entspricht einem Beispiel der Gleichstromversorgung und weist eine Funktion als Stromversorgung, um den Drehstrommotor 50 über den Umrichter 20 mit elektrischem Strom zu versorgen, und eine Funktion zum Akkumulieren von elektrischem Strom auf, der aus Stromerzeugung durch den Drehstrommotor 50 erlangt wird. Bei der Hochspannungsbatterie 12 handelt es sich beispielsweise um eine Hochspannungsbatterie mit 200 bis 400 V. Als die Hochspannungsbatterie 12 kann beispielsweise eine Sekundärzelle (aufladbare Batterie) wie eine Nickel-Wasserstoff-Batterie oder Lithium-Ionen-Batterie oder ein Doppelschichtkondensator oder dergleichen verwendet werden.
  • Neben der Hochspannungsbatterie 12 ist in dem Fahrzeug auch eine nicht dargestellte Niederspannungsbatterie installiert, die eine Stromversorgung mit niedrigerer Spannung als die Hochspannungsbatterie 12 ist. Die Versorgungsspannung der Niederspannungsbatterie beträgt beispielsweise 12 bis 24 V. Die Niederspannungsbatterie und die Hochspannungsbatterie 12 sind voneinander isoliert. Die Niederspannungsbatterie versorgt eine Steuereinrichtung mit Strom, welche die Umrichtersteuervorrichtung 30 und eine Fahrzeug-ECU 60 und dergleichen steuert.
  • Das Schütz 14 entspricht einem Beispiel für den Schalter, und es handelt es sich um ein Relais, das sich aufgrund von Befehlen von der Fahrzeug-ECU (electronic control unit, elektronische Steuereinheit) 60, welche eine der übergeordneten Steuervorrichtungen des Fahrzeugs ist, öffnet und schließt. Das Schütz 14 ist zwischen der Hochspannungsbatterie 12 und dem Gleichspannungszwischenkondensator 16 angeordnet und schaltet aufgrund von Befehlen von der Fahrzeug-ECU 60 den elektrischen Verbindungszustand zwischen einem Schaltkreis von dem Gleichspannungszwischenkondensator 16 bis zum Drehstrommotor 50 und der Hochspannungsbatterie 12 um. Genauer gesagt schließt das Schütz 14 bei eingeschaltetem Zündschlüssel des Fahrzeugs einen Kontakt und tritt in den Verbindungszustand ein, während es bei ausgeschaltetem Zündschlüssel den Kontakt öffnet und in den geöffneten Zustand eintritt.
  • Der Gleichspannungszwischenkondensator 16 ist zwischen einer Stromversorgungsleitung LH mit hohem Potenzial und einer Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial angeordnet und glättet die Spannung zwischen dem Plus- und dem Minuspol der auf der Gleichstromseite des Umrichters 20 gelegenen Stromversorgungsleitung LH mit hohem Potenzial und der Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial. Außerdem stabilisiert der Gleichspannungszwischenkondensator 16 die aufgrund der variierenden Leistungsaufnahme des Drehstrommotors 50 variierende Gleichspannung.
  • Der Umrichter 20 ist zwischen der Hochspannungsbatterie 12 und dem Drehstrommotor 50 angeordnet und wandelt beispielsweise den am Gleichspannungszwischenkondensator 16 geglätteten Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom um und führt diesen dem Drehstrommotor 50 zu. Der Umrichter 20 weist obere IGBT (insulated gate bipolar transistor, Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) 21, die den mehreren ersten Schaltelementen entsprechen, und untere IGBT 22 auf, die den zweiten Schaltelementen entsprechen. Außer einem IGBT können auch andere Leistungshalbleiterelemente, die zu Hochfrequenzbetrieb in der Lage sind, wie etwa ein Leistungs-MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), SiC-MOSFET (Siliciumcarbid-MOSFET), SiC-SIT (statischer SiC-Induktionstransistor) oder GaN-MOSFET (Galliumnitrid-MOSFET), vorteilhaft als Schaltelement verwendet werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Umrichter 20 durch mehrere Brückenschaltungen ausgebildet, die mehrere Zweige aufweisen, die den einzelnen Phasen des Drehstrommotors 50 entsprechen. Konkret ist der Umrichter 20 ausgebildet, indem ein Zweig der U-Phase, der durch einen oberen IGBT 21U und einen unteren IGBT 22U ausgebildet ist, die zwischen der Stromversorgungsleitung LH mit hohem Potenzial und der Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial in Reihe geschaltet sind, ein Zweig der V-Phase, der durch einen oberen IGBT 21V und einen unteren IGBT 22V ausgebildet ist, die zwischen der Stromversorgungsleitung LH mit hohem Potenzial und der Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial in Reihe geschaltet sind, und ein Zweig der W-Phase, der durch einen oberen IGBT 21W und einen unteren IGBT 22W ausgebildet ist, die zwischen der Stromversorgungsleitung LH mit hohem Potenzial und der Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial in Reihe geschaltet sind, für die drei Phasen parallel geschaltet sind.
  • Ein Zwischenpunkt (Verbindungspunkt) P1 des durch den oberen IGBT 21U und den unteren IGBT 22U ausgebildeten Zweigs ist mit einer Statorspule 50U des Drehstrommotors 50 verbunden. Ein Zwischenpunkt P2 des durch den oberen IGBT 21V und den unteren IGBT 22V ausgebildeten Zweigs ist mit einer Statorspule 50V des Drehstrommotors 50 verbunden. Ein Zwischenpunkt P3 des durch den oberen IGBT 21W und den unteren IGBT 22W ausgebildeten Zweigs ist mit einer Statorspule 50W des Drehstrommotors 50 verbunden.
  • An den oberen IGBT 21U, 21V, 21W sind mit einer Richtung vom Minuspol „N“ zum Pluspol „P“ (von unten nach oben) als reguläre Richtung parallele obere Freilaufdioden 26U, 26V, 26W bereitgestellt. An den unteren IGBT 22U, 22V, 22W sind mit der Richtung vom Minuspol „N“ zum Pluspol „P“ als reguläre Richtung parallele untere Freilaufdioden 27U, 27V, 27W bereitgestellt.
  • Die Umrichtersteuervorrichtung 30 beinhaltet Logikschaltungen eines Mikrocomputers oder dergleichen. Die Umrichtersteuervorrichtung 30 erzeugt aufgrund eines Solldrehmoments des Drehstrommotors 50, das von einer anderen Steuervorrichtung wie unter anderem der Fahrzeug-ECU 60 über ein CAN (Controller Area Network) oder dergleichen zugeführt wird, Gate-Ansteuerungssignale zum Steuern der oberen IGBT 21U, 21V, 21W und der unteren IGBT 22U, 22V, 22W und führt sie der Treiberschaltung 32 zu. Die Umrichtersteuervorrichtung 30 schaltet aufgrund eines Rotorpositionssignals, das durch einen Drehungssensor 54 erfasst wird, die oberen IGBT 21U, 21V, 21W und die unteren IGBT 22U, 22V, 22W selektiv ein und aus. Wenn sich das Schütz 14 aufgrund eines Unfalls des Fahrzeugs oder dergleichen während der Drehung des Drehstrommotors 50 öffnet, führt die Umrichtersteuervorrichtung 30 eine Hochspannungsentladesteuerung und eine simulierte Aktiv-Kurzschluss-Steuerung (im Folgenden als „AKS-Steuerung“ bezeichnet) aus, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen. Einzelheiten dazu werden an späterer Stelle beschrieben.
  • Die Treiberschaltung 32 beinhaltet Isolationselemente wie Optokoppler und Transistoren und eine integrierte Treiberschaltung. Indem die Treiberschaltung 32 das von der Umrichtersteuervorrichtung 30 zugeführte Gate-Ansteuerungssignal dem jeweiligen Gate-Anschluss der oberen IGBT 21U, 21V, 21W und dem jeweiligen Gate-Anschluss der unteren IGBT 22U, 22V, 22W zuführt, führt sie eine individuelle Schaltsteuerung des oberen IGBT 21U usw. und des unteren IGBT 22U usw. aus. Beispielsweise erhöht oder unterbricht die Treiberschaltung 32 die Leistung zum Betreiben von nachgeschalteten Schaltungen wie Spannungsamplitude oder Ausgangsstrom oder dergleichen.
  • Der Drehstrommotor 50 ist eine Drehstrommaschine, die eine Antriebskraftquelle eines Fahrzeugs wie etwa eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs oder dergleichen bildet, und umfasst die Statorspulen 50U, 50V, 50W und einen nicht dargestellten Rotor. Der Drehstrommotor 50 ist zwischen die den Umrichter 20 ausbildenden oberen IGBT 21 und unteren IGBT 22 geschaltet und wird auf Grundlage von dreiphasigem Wechselstrom, der vom Umrichter 20 zugeführt wird, drehend angetrieben.
  • Am Drehstrommotor 50 ist eine Stromsensoreinheit 40 bereitgestellt. Die Stromsensoreinheit 40 weist einen Stromsensor 40U zum Erfassen des Stroms der U-Phase, einen Stromsensor 40V zum Erfassen des Stroms der V-Phase und einen Stromsensor 40W zum Erfassen des Stroms der W-Phase auf. Es werden drei Stromsensoren verwendet, doch ist auch eine Konfiguration möglich, bei der je ein Stromsensor für beliebige zwei Phasen bereitgestellt ist und anhand ihrer Differenz der Strom der Phase erfasst wird, für die kein Stromsensor bereitgestellt ist.
  • Zwischen dem Umrichter 20 und dem Drehstrommotor 50 ist ein Drehungssensor 54 bereitgestellt. Der Drehungssensor 54 erfasst Veränderungen der Reaktanz des Stators und des Rotors des Drehstrommotors 50 und erfasst so die Drehzahl (Drehungswinkel). Als der Drehungssensor 54 wird beispielsweise ein Resolver verwendet.
  • (Hochspannungsentladesteuerung und simulierte AKS-Steuerung)
  • 2 ist eine Ansicht, die einen Stromfluss bei Ausführung der Hochspannungsentladesteuerung und der simulierten AKS-Steuerung (im Folgenden mitunter zusammenfassend als „Hochspannungsentladesteuerung usw.“ bezeichnet) veranschaulicht.
  • Wenn die Umrichtersteuervorrichtung 30 während der Drehung des Drehstrommotors 50 urteilt, dass sich das Schütz 14 in geöffnetem Zustand befindet, führt es die Hochspannungsentladesteuerung usw. aus. Die Beurteilung dessen, ob das Schütz 14 geöffnet ist, kann beispielsweise auf Grundlage von Kommunikationsinhalt von der Fahrzeug-ECU 60 erfolgen oder auf Grundlage des Erfassungsergebnisses der Spannung an der Strommesseinheit 40 erfolgen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die simulierte AKS-Steuerung eine Steuerung, die für den Fall, dass sich das Schütz 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 öffnet, die oberen IGBT 21 des oberen Zweigs oder die unteren IGBT 22 des unteren Zweigs einschaltet und die Phasen des Drehstrommotors 50 mit der Masse oder der Seite der Hochspannungsbatterie 12 verbindet, um ein Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 zu erzwingen und eine gegenelektromotorische Spannung der Phasen des Drehstrommotors 50 zu reduzieren.
  • Die Hochspannungsentladesteuerung ist eine Steuerung, die für den Fall, dass sich das Schütz 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 öffnet, die oberen IGBT 21 des oberen Zweigs oder die unteren IGBT 22 des unteren Zweigs einschaltet und die Hochspannung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, bis auf einen bestimmten sicheren Spannungspegel entlädt.
  • Wenn die Umrichtersteuervorrichtung 30 während der Drehung des Drehstrommotors 50 urteilt, dass sich das Schütz 14 in geöffnetem Zustand befindet, wie in 2 gezeigt, setzt sie durch eine Schaltsteuerung, bei der der untere IGBT 22V und der untere IGBT 22W eingeschaltet werden, die AKS-Steuerung an der V-Phase und der W-Phase des unteren Zweigs des Umrichters 20 um.
  • Konkret werden durch Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W ein Weg, der durch die Statorspule 50V, den unteren IGBT 22V und die Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial verläuft, und ein Weg, der durch die Statorspule 50W, den unteren IGBT 22W und die Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial verläuft, gebildet, wie durch die gestrichelten Pfeile in 2 gezeigt. Diese beiden Wege werden im Folgenden als Aktiv-Kurzschluss-Wege (AKS-Wege) bezeichnet. Indem auf diese Weise AKS-Wege gebildet werden, kann ein Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 erzwungen und gegenelektromotorische Spannung des Drehstrommotors 50 reduziert werden.
  • Wenn die Umrichtersteuervorrichtung 30 während der Drehung des Drehstrommotors 50 urteilt, dass sich das Schütz 14 in geöffnetem Zustand befindet, wie in 2 gezeigt, setzt sie gleichzeitig mit dem Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W die Hochspannungsentladesteuerung um, indem sie den oberen IGBT 21U einschaltet und dadurch die Ladung des Gleichspannungszwischenkondensators 16 vom oberen Zweig des Umrichters 20 über den unteren Zweig entlädt. Anstelle einer Einschaltsteuerung des oberen IGBT 21U kann auch eine PWM-Schaltsteuerung erfolgen, um die Entladungszeit zu regulieren und eine Beschädigung der Schaltelemente durch Überstrom zu verhindern. Wenn in der nachstehend beschriebenen 3 usw. in der Tabelle Ein/PWM nebeneinander angegeben ist, bedeutet dies, dass eine beliebige Schaltsteuerung von Einschaltsteuerung und PWM-Steuerung erfolgen kann.
  • Konkret werden bei der Hochspannungsentladesteuerung ein Weg, der durch den oberen IGBT 21U, die Statorspule 50U, die Statorspule 50V, den unteren IGBT 22V und die Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial verläuft, und ein Weg, der durch den oberen IGBT 21U, die Statorspule 50U, die Statorspule 50W, den unteren IGBT 22W und die Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial verläuft, gebildet, wie durch die strichpunktierten Pfeile in 2 gezeigt ist. Diese beiden Wege werden im Folgenden als Hochspannungsentladungswege bezeichnet.
  • Dadurch fließt vom Pluspol des Gleichspannungszwischenkondensator 16 über den oberen IGBT 21U und die Statorspule 50U Strom iu der U-Phase zum Neutralpunkt Pc der Statorspule. Der zum Neutralpunkt Pc geflossene Strom iu der U-Phase verzweigt sich von dem Neutralpunkt Pc aus in Strom iv der V-Phase und Strom iw der W-Phase. Der Strom iv der V-Phase fließt vom Neutralpunkt Pc über die Statorspule 50V und den unteren IGBT 22V zur Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial. Der Strom iw der W-Phase fließt vom Neutralpunkt Pc über die Statorspule 50W und den unteren IGBT 22W zur Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial. Der zur Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial geflossene Strom iv der V-Phase und Strom iw der W-Phase fließt zum Minuspol der Hochspannungsbatterie 12. Indem auf diese Weise die Hochspannungsentladungswege gebildet werden, kann die Ladung des Gleichspannungszwischenkondensators 16 über die Hochspannungsentladungswege entladen werden, sodass die Hochspannung des Gleichspannungszwischenkondensators 16 bis auf einen sicheren Spannungspegel gesenkt werden kann.
  • (Erste Steuerung der Hochspannungsentladesteuerung usw.)
  • 3 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 für den Fall der Ausführung einer ersten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht. Bei der ersten Steuerung wird die AKS-Steuerung nur am unteren Zweig des Umrichters 20 ausgeführt, und die Steuerung erfolgt derart, dass sich bei Ausführung der Hochspannungsentladesteuerung usw. der Drehstrommotor 50 in einer Richtung, nämlich im Uhrzeigersinn, drehen kann.
  • Wie in 3 gezeigt, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 den oberen IGBT 21U, den unteren IGBT 22V und den unteren IGBT 22W ein und den oberen IGBT 21V, den oberen IGBT 21W und den unteren IGBT 22U aus, wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei geöffnetem Schütz 14 0° bis unter 90° und 330° bis unter 360° beträgt.
  • Durch Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird im unteren Zweig der in 2 gezeigte AKS-Weg gebildet. Daher dreht sich der Drehstrommotor 50 im Uhrzeigersinn, wodurch ein Übergang von dem Stromflusswinkel zum Zeitpunkt des Öffnens des Schützes 14 zu einem Stromflusswinkel von 90° erfolgt und am Stromflusswinkel von 90° ein Halt erzwungen wird. Durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 bei dem Stromflusswinkel von 90° wird die der Drehgeschwindigkeit des Drehstrommotors 50 entsprechende gegenelektromotorische Kraft des Drehstrommotors 50 reduziert.
  • Gleichzeitig mit dem Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird der obere IGBT 21U eingeschaltet, sodass der in 2 gezeigte Hochspannungsentladungsweg gebildet wird. In dem Zustand des Übergangs vom Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei Öffnen des Schützes 14 zum Stromflusswinkel von 90° fließt daher die Ladung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, über den Hochspannungsentladungsweg an den Minuspol der Hochspannungsbatterie 12, sodass der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird. Infolgedessen sinkt die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Pegel, sodass der Umrichter 20 in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.
  • Wenn die Umrichtersteuervorrichtung 30 urteilt, dass die Drehung des Drehstrommotors 50 angehalten hat und die gegenelektromotorische Spannung des Drehstrommotors 50 reduziert wurde und die Ladung des Gleichspannungszwischenkondensators 16 auf einen bestimmten Pegel (auf oder unter einen Schwellenwert) gesunken ist, also wenn sie urteilt, dass sich der Umrichter 20 im sicheren Zustand befindet, führt sie eine Abschaltsteuerung aus, indem sie den oberen IGBT 21U, den unteren IGBT 22V und den unteren IGBT 22W ausschaltet. Für die Beurteilung, ob die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf oder unter den Schwellenwert gesunken ist, kann eine bekannte Technik angewandt werden, und sie kann beispielsweise auf Grundlage des Erfassungsergebnisses eines Spannungssensors ausgeführt werden.
  • Bei der ersten Steuerung wird, wie in 3 gezeigt, immer wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei 120° ist und unter den drei Phasen die Stromwellenform von zwei Phasen auf der negativen Seite des Amplitudenmittelpunkts gleich ist, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet. Konkret wird, wenn beim Öffnen des Schützes 14 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 in dem Bereich von 0° bis unter 90° und 330° bis unter 360°, dem Bereich von 90° bis unter 210° oder dem Bereich von 210° bis unter 330° liegt, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet. Wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 beim Öffnen des Schützes 14 beispielsweise 91° usw. beträgt und also der Stromflusswinkel zum Anhalten des Drehstrommotor 50 geringfügig überschritten wird, kann auch eine Steuerung erfolgen, die den Drehstrommotor 50 in umgekehrter Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Gleiches gilt für die an späterer Stelle beschriebene dritte Steuerung.
  • Gemäß der ersten Steuerung wird die AKS-Steuerung am unteren Zweig des Umrichter 20 umgesetzt, während zugleich der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen werden kann, indem die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 durch Drehen des Drehstrommotors 50 in einer Richtung entladen wird.
  • (Zweite Steuerung der Hochspannungsentladesteuerung usw.)
  • 4 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 für den Fall der Ausführung einer zweiten Steuerung bei der Hochspannungsentladungssteuerung usw. veranschaulicht. Bei der zweiten Steuerung wird die AKS-Steuerung nur am unteren Zweig des Umrichters 20 ausgeführt, und die Steuerung erfolgt derart, dass sich bei Ausführung der Hochspannungsentladesteuerung usw. der Drehstrommotor 50 in beiden Richtung, also im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn, drehen kann. Inhalte, die der ersten Steuerung entsprechen, beispielsweise die Beurteilung des sicheren Zustands, werden nicht ausführlich beschrieben.
  • Wie in 4 gezeigt, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 den oberen IGBT 21U, den unteren IGBT 22V und den unteren IGBT 22W ein und den oberen IGBT 21V, den oberen IGBT 21W und den unteren IGBT 22U aus, wenn beim Öffnen des Schützes 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 im Bereich von 30° bis unter 150° liegt.
  • Durch Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird im unteren Zweig der in 2 gezeigte AKS-Weg gebildet. Der Drehstrommotor 50 dreht sich im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch ein Übergang von dem Stromflusswinkel zum Zeitpunkt des Öffnens des Schützes 14 zu einem Stromflusswinkel von 90° erfolgt und am Stromflusswinkel von 90° ein Halt erzwungen wird. Konkret dreht sich der Drehstrommotor 50 im Uhrzeigersinn bis zu einem Stromflusswinkel von 90° weiter, wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 30° bis unter 90° beträgt. Wenn dagegen der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 mehr als 90° und unter 150° beträgt, dreht sich der Drehstrommotor 50 entgegen dem Uhrzeigersinn und kehrt zum Stromflusswinkel von 90° zurück. Durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 bei dem Stromflusswinkel von 90° wird die der Drehgeschwindigkeit des Drehstrommotors 50 entsprechende gegenelektromotorische Kraft des Drehstrommotors 50 reduziert.
  • Gleichzeitig mit dem Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird der obere IGBT 21U eingeschaltet, sodass der in 2 gezeigte Hochspannungsentladungsweg gebildet wird. In dem Zustand des Übergangs vom Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei Öffnen des Schützes 14 zum Stromflusswinkel von 90° fließt daher die Ladung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, über den Hochspannungsentladungsweg an den Minuspol der Hochspannungsbatterie 12, sodass der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird. Infolgedessen sinkt die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Pegel, sodass der Umrichter 20 in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.
  • Bei der zweiten Steuerung wird, wie in 4 gezeigt, immer wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei 120° ist und unter den drei Phasen die Stromwellenform von zwei Phasen auf der negativen Seite des Amplitudenmittelpunkts gleich ist, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet. Konkret wird, wenn beim Öffnen des Schützes 14 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 in dem Bereich von 30° bis unter 150°, dem Bereich von 150° bis unter 270°, dem Bereich von 270° bis unter 360° und dem Bereich von 0° bis unter 30° liegt, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet.
  • Da gemäß der zweiten Steuerung die AKS-Steuerung sowohl im Uhrzeigersinn und als auch entgegen dem Uhrzeigersinn, also in zwei Richtungen, umgesetzt wird, kann im Vergleich zur ersten Steuerung das Drehungsmaß des Rotors des Drehstrommotors 50 bis zum Umsetzen der AKS-Steuerung verringert werden, sodass in kurzer Zeit ein AKS-Weg für den sicheren Zustand gebildet und die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen werden kann.
  • (Dritte Steuerung der Hochspannungsentladesteuerung usw.)
  • 5 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 für den Fall der Ausführung einer dritten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht. Bei der dritten Steuerung kann die AKS-Steuerung am oberen Zweig und am unteren Zweig des Umrichters 20 ausgeführt werden, und die Steuerung erfolgt derart, dass sich bei Ausführung der Hochspannungsentladesteuerung usw. der Drehstrommotor 50 in einer Richtung, nämlich im Uhrzeigersinn, drehen kann. Inhalte, die der ersten Steuerung entsprechen, beispielsweise die Beurteilung des sicheren Zustands, werden nicht ausführlich beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 den oberen IGBT 21U, den unteren IGBT 22V und den unteren IGBT 22W ein und den oberen IGBT 21V, den oberen IGBT 21W und den unteren IGBT 22U aus, wenn beim Öffnen des Schützes 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 im Bereich von 30° bis unter 90° liegt.
  • Durch Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird im unteren Zweig der in 2 gezeigte AKS-Weg gebildet. Daher dreht sich der Drehstrommotor 50 im Uhrzeigersinn, wodurch ein Übergang von dem Stromflusswinkel zum Zeitpunkt des Öffnens des Schützes 14 zu einem Stromflusswinkel von 90° erfolgt und am Stromflusswinkel von 90° ein Halt erzwungen wird. Durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 bei dem Stromflusswinkel von 90° wird die der Drehgeschwindigkeit des Drehstrommotors 50 entsprechende gegenelektromotorische Kraft des Drehstrommotors 50 reduziert.
  • Gleichzeitig mit dem Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird der obere IGBT 21U eingeschaltet, sodass der in 2 gezeigte Hochspannungsentladungsweg gebildet wird. In dem Zustand des Übergangs vom Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei Öffnen des Schützes 14 zum Stromflusswinkel von 90° fließt daher die Ladung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, über den Hochspannungsentladungsweg an den Minuspol der Hochspannungsbatterie 12, sodass der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird. Infolgedessen sinkt die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Pegel, sodass der Umrichter 20 in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.
  • Wie in 5 gezeigt, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 den oberen IGBT 21U, den oberen IGBT 21V und den unteren IGBT 22W ein und den oberen IGBT 21W, den unteren IGBT 22U und den unteren IGBT 22V aus, wenn beim Öffnen des Schützes 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 im Bereich von 90° bis unter 150° liegt.
  • Durch Einschalten des oberen IGBT 21U und des oberen IGBT 21V wird der AKS-Weg im oberen Zweig des Umrichters 20 gebildet. Daher dreht sich der Drehstrommotor 50 im Uhrzeigersinn, wodurch ein Übergang von dem Stromflusswinkel zum Zeitpunkt des Öffnens des Schützes 14 zu einem Stromflusswinkel von 150° erfolgt und am Stromflusswinkel von 150° ein Halt erzwungen wird. Durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 bei dem Stromflusswinkel von 150° wird die der Drehgeschwindigkeit des Drehstrommotors 50 entsprechende gegenelektromotorische Kraft des Drehstrommotors 50 reduziert.
  • Gleichzeitig mit dem Einschalten des oberen IGBT 21U und des oberen IGBT 21V wird der untere IGBT 22W eingeschaltet, sodass ein Hochspannungsentladungsweg gebildet wird. In dem Zustand des Übergangs vom Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei Öffnen des Schützes 14 zum Stromflusswinkel von 150° fließt daher die Ladung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, über den Hochspannungsentladungsweg an den Minuspol der Hochspannungsbatterie 12, sodass der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird. Infolgedessen sinkt die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Pegel, sodass der Umrichter 20 in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.
  • Bei der dritten Steuerung wird, wie in 5 gezeigt, immer wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei 60° ist und unter den drei Phasen die Stromwellenform von zwei Phasen auf der positiven oder negativen Seite des Amplitudenmittelpunkts gleich ist, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet. Konkret wird, wenn beim Öffnen des Schützes 14 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 in dem Bereich von 30° bis unter 90°, dem Bereich von 90° bis unter 150°, dem Bereich von 150° bis unter 210°, dem Bereich von 210° bis unter 270°, dem Bereich von 270° bis unter 330°, dem Bereich von 330° bis unter 360° und dem Bereich von 0° bis unter 30° liegt, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet.
  • Da gemäß der zweiten Steuerung die AKS-Steuerung sowohl am oberen Zweig als auch am unteren Zweig des Umrichters 20 umgesetzt wird, kann im Vergleich zur ersten Steuerung das Drehungsmaß des Rotors des Drehstrommotors 50 bis zum Umsetzen der AKS-Steuerung verringert werden, sodass in kurzer Zeit ein AKS-Weg für den sicheren Zustand gebildet und die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen werden kann.
  • (Vierte Steuerung der Hochspannungsentladesteuerung usw.)
  • 6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen dem Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 und der Einschalt-/Ausschaltsteuerung der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 für den Fall der Ausführung einer vierten Steuerung bei der Hochspannungsentladesteuerung usw. veranschaulicht. Bei der vierten Steuerung kann die AKS-Steuerung am oberen Zweig und am unteren Zweig des Umrichters 20 ausgeführt werden, und die Steuerung erfolgt derart, dass sich bei Ausführung der Hochspannungsentladesteuerung usw. der Drehstrommotor 50 in beiden Richtungen, also im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn, drehen kann. Inhalte, die der ersten Steuerung entsprechen, beispielsweise die Beurteilung des sicheren Zustands, werden nicht ausführlich beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 den oberen IGBT 21U, den oberen IGBT 21W und den unteren IGBT 22V ein und den oberen IGBT 21V, den unteren IGBT 22U und den unteren IGBT 22W aus, wenn beim Öffnen des Schützes 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 im Bereich von 0° bis unter 60° liegt.
  • Durch Einschalten des oberen IGBT 21U und des oberen IGBT 21W wird der AKS-Weg im oberen Zweig des Umrichters 20 gebildet. Der Drehstrommotor 50 dreht sich daher im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch ein Übergang von dem Stromflusswinkel zum Zeitpunkt des Öffnens des Schützes 14 zu einem Stromflusswinkel von 30° erfolgt und am Stromflusswinkel von 30° ein Halt erzwungen wird. Konkret dreht sich der Drehstrommotor 50 im Uhrzeigersinn bis zu einem Stromflusswinkel von 30° weiter, wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 0° bis unter 30° beträgt. Wenn dagegen der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 mehr als 30° und unter 60° beträgt, dreht sich der Drehstrommotor 50 entgegen dem Uhrzeigersinn und kehrt zum Stromflusswinkel von 30° zurück. Durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 bei dem Stromflusswinkel von 30° wird die der Drehgeschwindigkeit des Drehstrommotors 50 entsprechende gegenelektromotorische Kraft des Drehstrommotors 50 reduziert.
  • Gleichzeitig mit dem Einschalten des oberen IGBT 21U und des oberen IGBT 21W wird der untere IGBT 22V eingeschaltet, sodass ein Hochspannungsentladungsweg gebildet wird. In dem Zustand des Übergangs vom Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei Öffnen des Schützes 14 zum Stromflusswinkel von 30° fließt daher die Ladung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, über den Hochspannungsentladungsweg an den Minuspol der Hochspannungsbatterie 12, sodass der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird. Daher sinkt die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Pegel, sodass der Umrichter 20 in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.
  • Wie in 6 gezeigt, schaltet die Umrichtersteuervorrichtung 30 den oberen IGBT 21U, den unteren IGBT 22V und den unteren IGBT 22W ein und den oberen IGBT 21V, den oberen IGBT 21W und den unteren IGBT 22U aus, wenn beim Öffnen des Schützes 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 im Bereich von 60° bis unter 120° liegt.
  • Durch Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird im unteren Zweig der in 6 gezeigte AKS-Weg gebildet. Der Drehstrommotor 50 dreht sich daher im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch ein Übergang von dem Stromflusswinkel zum Zeitpunkt des Öffnens des Schützes 14 zu einem Stromflusswinkel von 90° erfolgt und am Stromflusswinkel von 90° ein Halt erzwungen wird. Konkret dreht sich der Drehstrommotor 50 im Uhrzeigersinn bis zu einem Stromflusswinkel von 90° weiter, wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 60° bis unter 90° beträgt. Wenn dagegen der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 mehr als 90° und unter 120° beträgt, dreht sich der Drehstrommotor 50 entgegen dem Uhrzeigersinn und kehrt zum Stromflusswinkel von 90° zurück. Durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 bei dem Stromflusswinkel von 90° wird die der Drehgeschwindigkeit des Drehstrommotors 50 entsprechende gegenelektromotorische Kraft des Drehstrommotors 50 reduziert.
  • Gleichzeitig mit dem Einschalten des unteren IGBT 22V und des unteren IGBT 22W wird der obere IGBT 21U eingeschaltet, sodass der in 6 gezeigte Hochspannungsentladungsweg gebildet wird. In dem Zustand des Übergangs vom Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei Öffnen des Schützes 14 zum Stromflusswinkel von 90° fließt daher die Ladung, mit welcher der Gleichspannungszwischenkondensator 16 aufgeladen ist, über den Hochspannungsentladungsweg an den Minuspol der Hochspannungsbatterie 12, sodass der Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird. Daher sinkt die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Pegel, sodass der Umrichter 20 in einen sicheren Zustand gebracht werden kann.
  • Bei der vierten Steuerung wird, wie in 6 gezeigt, immer wenn der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 bei 60° ist und unter den drei Phasen die Stromwellenform von zwei Phasen auf der positiven oder negativen Seite des Amplitudenmittelpunkts gleich ist, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet. Konkret wird, wenn beim Öffnen des Schützes 14 der Stromflusswinkel des Drehstrommotors 50 in dem Bereich von 0° bis unter 60°, dem Bereich von 60° bis unter 120°, dem Bereich von 120° bis unter 180°, dem Bereich von 180° bis unter 240°, dem Bereich von 240° bis unter 300° und dem Bereich von 300° bis unter 360° liegt, der Ein-/Ausschaltzustand der oberen IGBT 21 und der unteren IGBT 22 umgeschaltet.
  • Da gemäß der vierten Steuerung die AKS-Steuerung sowohl am oberen Zweig als auch am unteren Zweig des Umrichters 20 und sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn umgesetzt wird, kann im Vergleich zur ersten bis dritten Steuerung das Winkelverlagerungsmaß des Rotors des Drehstrommotors 50 bis zum Umsetzen der AKS-Steuerung verringert werden, sodass in kurzer Zeit ein AKS-Weg für den sicheren Zustand gebildet und die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der ersten Ausführungsform für den Fall, dass sich das Schütz 14 während der Drehung des Drehstrommotors 50 öffnet, die AKS-Steuerung und die Hochspannungsentladesteuerung ausgeführt. Dadurch wird wenigstens an einem von dem oberen Zweig und dem unteren Zweig des Umrichters 20 ein AKS-Weg gebildet, sodass durch Anhalten der Drehung des Drehstrommotors 50 die gegenelektromotorische Kraft reduziert werden kann, und zugleich kann durch Entladen der Ladung des Gleichspannungszwischenkondensators 16 über den oberen Zweig und den unteren Zweig des Umrichters 20 die Spannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 auf einen bestimmten Spannungspegel gesenkt werden. Selbst wenn es zu einem Unfall des Fahrzeugs oder einer Störung oder dergleichen kommt, kann auf diese Weise die Motorantriebsvorrichtung 10A rasch in einen sicheren Zustand gebracht werden.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • 7 ist ein Blockschaubild, das ein Beispiel einer Systemkonfiguration einer Motorantriebsvorrichtung 10B gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Aufbauelemente mit im Wesentlichen gleicher Funktion wie bei der Motorantriebsvorrichtung 10A der ersten Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre erneute Beschreibung entfällt.
  • Die Motorantriebsvorrichtung 10B umfasst, wie in 7 gezeigt, außer der Hochspannungsbatterie 12, dem Schütz 14, dem Gleichspannungszwischenkondensator 16, dem Umrichter 20, der Umrichtersteuervorrichtung 30 (siehe 1) und dem Drehstrommotor 50 auch einen Widerstand 18 und einen Schalter 19, die als Entladungsschaltung dienen.
  • Der Widerstand 18 und der Schalter 19 sind zwischen der Stromversorgungsleitung LH mit hohem Potenzial und der Stromversorgungsleitung LL mit niedrigem Potenzial angeordnet und parallel zu dem Gleichspannungszwischenkondensator 16 und dem Umrichter 20 bereitgestellt. Der Widerstand 18 begrenzt den Wert von Strom, der über das Schütz 14 zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Gleichspannungszwischenkondensators 16 fließt. Der Schalter 19 entspricht einem Beispiel des dritten Schaltelements und ist beispielsweise durch einen IGBT ausgebildet, und er stellt eine Verbindung zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Gleichspannungszwischenkondensators 16 her und öffnet diese.
  • Wenn die Umrichtersteuervorrichtung 30 während der Drehung des Drehstrommotors 50 urteilt, dass sich das Schütz 14 in geöffnetem Zustand befindet, führt es die Hochspannungsentladesteuerung usw. aus. Die Hochspannungsentladesteuerung und die AKS-Steuerung entsprechen der ersten Ausführungsform, und ihre ausführliche Beschreibung entfällt. Bei der Motorantriebsvorrichtung 10B wird, wie in 7 durch die zweifach punktierte Linie gezeigt, ein zweiter Hochspannungsentladungsweg gebildet, der vom Pluspol des Gleichspannungszwischenkondensators 16 über den Widerstand 18 und den Schalter 19 zum Minuspol der Hochspannungsbatterie 12 verläuft.
  • Gemäß der zweiten Ausführungsform kann somit, während über den in der ersten Ausführungsform beschriebenen ersten Hochspannungsentladungsweg aus 2 Hochspannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen wird, zugleich auch über den zu diesem parallelen zweiten Hochspannungsentladungsweg Hochspannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 entladen werden. Dadurch kann die Hochspannung am Gleichspannungszwischenkondensator 16 innerhalb kurzer Zeit entladen werden, sodass eine noch sicherere Motorantriebsvorrichtung 10B bereitgestellt werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren wurden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausführlich beschrieben, doch ist der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Es liegt auf der Hand, dass ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Offenbarung innerhalb des technischen Grundgedankens, der in den Patentansprüchen dargelegt ist, zu verschiedenen Abwandlungsbeispielen oder Änderungsbeispielen gelangen kann, die ebenfalls in den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10A, 10B
    Motorantriebsvorrichtung
    12
    Hochspannungsbatterie (Gleichstromversorgung)
    14
    Schütz (Schalter)
    16
    Gleichspannungszwischenkondensator
    18
    Widerstand
    19
    Schalter (drittes Schaltelement)
    20
    Umrichter
    21
    oberer IGBT (erstes Schaltelement)
    22
    unterer IGBT (zweites Schaltelement)
    30
    Umrichtersteuervorrichtung
    50
    Drehstrommotor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 6201867 [0006]

Claims (10)

  1. Motorantriebsvorrichtung, umfassend einen Umrichter, der mit einer Gleichstromversorgung verbunden ist, wobei der Umrichter Zweige für die drei Phasen umfasst, wobei die Zweige für die drei Phasen ein oberes erstes Schaltelement und unteres zweites Schaltelement umfassen, die in Reihe ausgebildet sind, einen Drehstrommotor, der zwischen die in Reihe ausgebildeten ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelemente der drei Phasen geschaltet ist, einen parallel zum Umrichter bereitgestellten Gleichspannungszwischenkondensator, eine Gleichstromversorgung und einen zwischen dem Gleichspannungszwischenkondensator und dem Umrichter bereitgestellten Schalter und eine Umrichtersteuervorrichtung, die die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente steuert, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass der Schalter geöffnet wird, das erste Schaltelement der ersten Phase oder der zweiten Phase im oberen Zweig einschaltet und die zweiten Schaltelemente aller Phasen, die nicht die erste Phase oder die zweite Phase sind, einschaltet.
  2. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Umrichtersteuervorrichtung die Spannung der einzelnen Phasen des Drehstrommotors erfasst und entsprechend der Spannung der einzelnen Phasen die ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelement selektiv einschaltet und ausschaltet.
  3. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umrichtersteuervorrichtung im oberen Zweig das erste Schaltelement einer beliebigen Phase einschaltet oder einer PWM-Steuerung unterzieht und im unteren Zweig das zweite Schaltelement zweier Phasen, die sich von der ersten Phase unterscheiden, einschaltet.
  4. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umrichtersteuervorrichtung im unteren Zweig das erste Schaltelement einer beliebigen Phase einschaltet oder einer PWM-Steuerung unterzieht und im oberen Zweig das zweite Schaltelement zweier Phasen, die sich von der ersten Phase unterscheiden, einschaltet.
  5. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass unter den drei Phasen eine Stromwellenform von zwei Phasen auf der negativen Seite eines Amplitudenmittelpunkts gleich ist, die Einschaltung und Ausschaltung der ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelement umschaltet.
  6. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass unter den drei Phasen eine Stromwellenform von zwei Phasen auf der positiven Seite eines Amplitudenmittelpunkts gleich ist, die Einschaltung und Ausschaltung der ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelement umschaltet.
  7. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass unter den drei Phasen eine Stromwellenform von zwei Phasen auf der positiven Seite und der negativen Seite eines Amplitudenmittelpunkts gleich ist, die Einschaltung und Ausschaltung der ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelement umschaltet.
  8. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass unter den drei Phasen eine Stromwellenform von einer Phase in Bezug auf den Amplitudenmittelpunkt null ist, die Einschaltung und Ausschaltung der ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelement umschaltet.
  9. Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein drittes Schaltelement und ein Widerstand parallel mit dem Umrichter angeordnet sind.
  10. Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Umrichtersteuervorrichtung für den Fall, dass die Spannung des Gleichspannungszwischenkondensators auf oder unter einen Schwellenwert sinkt, die ersten Schaltelemente und zweiten Schaltelemente ausschaltet.
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