FR2945685B1 - Convertisseur de puissance pour vehicule - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un convertisseur de puissance de véhicule qui comprend une pluralité d'éléments de commutation ayant des diodes connectées en parallèle et constituant un circuit de pont multi-phase et un contrôleur pour conduire l'élément de commutation correspondant à chaque diode en synchronisation avec un état de conduction de la diode concernée pour effectuer un redressement synchrone et est connecté entre un moteur générateur de puissance (102) entraîné de l'extérieur pour générer un courant alternatif multi-phase et un équipement de courant continu, comprenant en outre une unité de détection d'état de charge pour détecter un état de charge du moteur-générateur de puissance (102) lorsque le courant alternatif multi-phase survient, dans lequel un passage du redressement par diodes au redressement synchrone ou vice-versa est effectué en fonction d'une sortie de l'unité de détection.
Description
CONVERTISSEUR DE PUISSANCE POUR VEHICULE
CONTEXTE DE L'INVENTION
Domaine de 1'invention
La présente invention concerne un convertisseur de puissance de véhicule qui est connecté entre un moteur-générateur de courant alternatif et une alimentation de courant continu.
Description de l'art connexe
Un convertisseur de puissance de véhicule pour effectuer une conversion de puissance entre un courant continu et un courant alternatif est utilisé pour un moteur-générateur de véhicule qui est monté dans un véhicule et commandé pour démarrer un moteur et génère de l'énergie électrique après que le moteur est entraîné.
En général, un tel convertisseur de puissance de véhicule est connecté entre un moteur-générateur de puissance et une batterie, et il comprend une pluralité d'éléments de commutation et d'éléments de diodes connectés aux éléments de commutation respectifs en parallèle (par exemple, des diodes parasites annexées aux éléments de commutation). Lorsque le moteur-générateur de puissance fonctionne comme un moteur électrique, le courant continu de la batterie est converti en courant alternatif en activant/désactivant les éléments de commutation. Par ailleurs, lorsque le moteur-générateur de puissance fonctionne comme un générateur de puissance, le courant alternatif généré par le moteur-générateur de puissance est redressé par les diodes pour être converti en courant continu. Néanmoins, le redressement synchrone sur la base d'éléments de commutation a été récemment utilisé à la place du redressement par diodes en raison de son rendement supérieur et de la moindre génération de chaleur des éléments. Selon le redressement synchrone, en synchronisation avec un état de conduction des diodes respectives, les éléments de commutation correspondant aux diodes concernées sont conduits de l'un à l'autre. Par exemple, un convertisseur de puissance de véhicule divulgué dans JP-A-2008-228 450 effectue une opération de redressement synchrone en activant/désactivant les éléments de commutation en synchronisation avec le minutage (timing) auguel les diodes sont mises sous tension.
Normalement, ce type de système de commande contrôle le moteur-générateur de puissance de sorte gue lorsgue le courant de génération de puissance généré par le moteur-générateur de puissance est faible, le redressement par diodes est effectué par les diodes connectées aux éléments de commutation en parallèle, puis lorsgue le courant de génération de puissance ainsi généré augmente, le redressement par diodes passe au redressement synchrone. JP-A-2008-228 450 décrit en détail des moyens pour mettre en œuvre le redressement synchrone, mais aucune divulgation ne porte sur une condition de passage pour le passage du redressement par diodes au redressement synchrone et pour le passage du redressement synchrone au redressement par diodes. Par conséquent, le procédé de JP-A-2008-228 450 présente le problème suivant. Lorsque le style de redressement est passé du redressement par diodes au redressement synchrone dans un état à faible rotation et à faible charge, la tension induite est abaissée en raison de l'exécution du redressement synchrone, et ainsi la synchronisation et la désynchronisation des diodes pour comparer la tension induite et une tension Vp à une borne de côté positif P pour la génération ne peuvent pas être calculées avec précision, d'où le risque d'échec du redressement synchrone.
Sous l'effet de l'augmentation de la valeur de tension d'une tension de génération de puissance, un plus grand courant de génération de puissance (courant de charge) est nécessaire pour faire passer le style de redressement du redressement par diodes au redressement synchrone. Il y a donc un problème en ce que la zone de fonctionnement dans laquelle le redressement synchrone peut être effectué est étroite lorsque la tension de génération de puissance est élevée.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention est proposée pour résoudre les problèmes susmentionnés, et elle a pour objet de fournir un convertisseur de puissance de véhicule pour effectuer une conversion entre un courant continu et un courant alternatif, dans lequel une condition de passage pour le passage du redressement par diodes au redressement synchrone et le passage du redressement synchrone au redressement par diodes est réglée, et la condition de passage est rendue variable en fonction d'une tension de génération de puissance, de telle manière que le redressement synchrone puisse être effectué même dans un état de faible charge et une zone de fonctionnement pour un redressement synchrone à fort rendement puisse être élargie.
Selon la présente invention, un convertisseur de puissance de véhicule qui comprend une pluralité d'éléments de commutation comportant des diodes qui leur sont connectées en parallèle et constituant un circuit de pont multi-phase et un contrôleur pour conduire l'élément de commutation correspondant à chaque diode en synchronisation avec un état de conduction de la diode concernée pour effectuer un redressement synchrone et est connecté entre un moteur-générateur de puissance entraîné de l'extérieur pour générer un courant alternatif multi-phase et un équipement de courant continu comprend en outre une unité de détection d'état de charge pour détecter un état de charge du moteur-générateur de puissance lorsque le courant alternatif multi-phase survient, et un style de redressement est passé du redressement par diodes au redressement synchrone ou du redressement synchrone au redressement par diodes en fonction d'une sortie de l'unité de détection d'état de charge.
Selon le contrôleur pour le moteur-générateur de puissance de la présente invention, une condition de charge est utilisée comme condition de passage du redressement par diodes au redressement synchrone et/ou du redressement synchrone au redressement par diodes, de manière à empêcher l'échec du redressement synchrone au moment du passage. En outre, une tension de génération de puissance est ajoutée à la condition de passage, de telle manière gue le redressement synchrone puisse être effectué dans une plage large même lorsgue la tension de génération de puissance varie. En conséguence, un convertisseur de puissance de véhicule à fort rendement peut être fourni.
Avantageusement une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone gui correspondent à un état de charge du moteur générateur de puissance sont réglées de manière à être espacées l'une de l'autre d'un intervalle prédéterminé, et une largeur d'hystérésis prédéterminée est fournie au passage du redressement par diode au redressement synchrone ou au passage du redressement synchrone au redressement par diode.
Avantageusement l'unité de détection d'état de charge détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone en utilisant une vitesse de rotation et une intensité de champ du moteur-générateur de puissance en tant gue paramètres.
Avantageusement l'unité de détection d'état de charge détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone en utilisant une vitesse de rotation, une intensité de champ et une tension de génération de puissance du moteur-générateur de puissance en tant gue paramètres.
Avantageusement l'unité de détection d'état de charge détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone en utilisant une tension de génération de puissance du moteur générateur de puissance et un angle de synchronisation d'une diode de reflux en tant que paramètres.
Avantageusement l'unité de détection d'état de charge détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone en utilisant l'intensité de génération de puissance du moteur-générateur de puissance en tant que paramètre.
Avantageusement la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone utilisent des valeurs de graphique qui sont obtenues de manière expérimentale à partir des paramètres de celle-ci à 1'avance.
Avantageusement l'unité de détection d'état de charge compare l'une de la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et de la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone lues à partir du graphique à l'un des paramètres pour générer un signal de permission ou d'interdiction de la génération du signal de permission.
Les objets, caractéristiques, aspects et avantages précédents ainsi que d'autres objets, caractéristiques, aspects et avantages de la présente invention vont devenir plus apparents à partir de la description détaillée suivante de la présente invention en référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un schéma représentant la construction globale d'un système de véhicule utilisant un convertisseur de puissance de véhicule selon la présente invention ; la figure 2 est un schéma représentant la construction d'un moteur-générateur de puissance comportant le convertisseur de puissance de véhicule selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 3 est un schéma représentant la construction d'un contrôleur pour le convertisseur de puissance de véhicule selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 4 est un organigramme représentant le fonctionnement du contrôleur pour le moteur-générateur de puissance selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 5 est un schéma représentant le passage entre le redressement par diodes et le redressement synchrone du contrôleur pour le moteur-générateur de puissance selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 6 est un schéma représentant la construction d'une unité de détection d'état de charge dans le contrôleur pour le moteur-générateur de puissance selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 7 est un organigramme représentant le fonctionnement de l'unité de détection d'état de charge représentée sur la figure 6 ; la figure 8 est un schéma représentant une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone selon le premier mode de réalisation de la présente invention ; la figure 9 est un schéma représentant la construction d'une unité de détection d'état de charge dans un contrôleur pour un moteur-générateur de puissance selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 10 est un organigramme représentant le fonctionnement de l'unité de détection d'état de charge représentée sur la figure 9 ; la figure 11 est un schéma représentant une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 12 est un schéma représentant un état de fonctionnement du moteur-générateur de puissance selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 13 est un schéma représentant la construction d'une unité de détection d'état de charge dans un contrôleur pour un moteur-générateur de puissance selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 14 est un organigramme représentant le fonctionnement de l'unité de détection d'état de charge représentée sur la figure 13 ; la figure 15 est un schéma représentant une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone selon le troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 16 est un schéma représentant un taux d'occupation d'une baisse de tension de diode d'une tension induite générée dans le moteur-générateur de puissance selon le troisième mode de réalisation de la présente invention ; la figure 17 est un schéma représentant la construction d'une unité de détection d'état de charge dans un contrôleur pour un moteur-générateur de puissance selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention ; et la figure 18 est un organigramme représentant le fonctionnement de l'unité de détection d'état de charge représentée sur la figure 17.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
Premier mode de réalisation
Un convertisseur de puissance de véhicule selon un premier mode de réalisation de l'invention va être décrit ci-après en détail.
La figure 1 est un schéma représentant un système de véhicule utilisant un moteur-générateur de puissance comme machine électrique rotative, la figure 2 est un schéma représentant la construction du moteur-générateur de puissance fourni avec le convertisseur de puissance de véhicule selon le premier mode de réalisation de la présente invention, et la figure 3 est un schéma de principe représentant la construction d'un contrôleur pour le convertisseur de puissance selon le premier mode de réalisation de la présente invention.
Sur la figure 1, un moteur à combustion interne 101 est connecté à un moteur-générateur de puissance 102 par le biais d'une unité de transmission de puissance 104 comme une courroie ou un élément similaire, par exemple, et l'énergie électrigue est chargée dans une batterie 103 par le biais de la conversion de courant alternatif en courant continu du moteur-générateur de puissance 102 au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne 101.
Sur la figure 2, le moteur-générateur de puissance 102 comprend un dispositif de conversion de puissance 110 et une unité de générateur de moteur 200, et le dispositif de conversion de puissance 110 comprend une unité de conversion de puissance 220 et un dispositif de commande 210 pour activer/désactiver les éléments de commutation. L'unité de conversion de puissance 220 comprend un élément de commutation de champ 221 pour soumettre 1 ' intensité de champ à la commande PWM, une diode de roue libre 222 connectée à l'élément de commutation 221 en série, des éléments de commutation de bras supérieur triphasés 223a à 223c contenant respectivement des diodes parasites, et des éléments de commutation de bras inférieur triphasés 224a à 224c contenant respectivement des diodes parasites. Les éléments de commutation de bras supérieur triphasés 223a à 223c sont connectés à une borne P en tant qu'entrée d'alimentation de puissance positive de la batterie 103, et les éléments de commutation de bras inférieur triphasés 224a à 224C sont connectés à une borne N en tant qu'entrée de terre de la batterie 103 et les bornes de phases U, V et W respectives d'une bobine triphasée 201 de l'unité de générateur de moteur 200.
La figure 2 représente un moteur-générateur de puissance de type à bobine de champ triphasée en tant que l'unité de générateur de moteur 200 ayant la bobine triphasée 201 et la bobine de champ 202, néanmoins le nombre de phases et le type de champ (par exemple, aimant permanent ou élément similaire) peuvent être différents. En outre, un moteur-générateur de puissance de type à construction intégrale 102 dans lequel le dispositif de conversion de puissance 110 et l'unité de générateur de moteur 200 sont intégrés l'un à l'autre est utilisé. Néanmoins, un moteur-générateur de puissance de type à construction distincte 102 dans lequel le dispositif de conversion de puissance 110 et le moteur générateur de puissance 200 sont physiquement séparés l'un de l'autre peut être utilisé.
La construction interne du dispositif de commande 210 va être décrite ci-après en référence à la figure 3. Le dispositif de commande 210 comprend une unité de permission de redressement synchrone (circuit H/W) 301, un dispositif de commande de redressement synchrone 302, une unité de redressement synchrone 303 qui est couramment appelée pilote de grille et une unité de détection d'état de charge 305, et le dispositif de commande de redressement synchrone 302 est construit par un micro-ordinateur 304. Le dispositif de commande 210 et le micro-ordinateur 304 ont diverses fonctions du convertisseur de puissance de véhicule en plus des fonctions représentées sur la figure 3, néanmoins uniquement les fonctions relatives à la présente invention vont être décrites ci-après.
Dans l'unité de permission de redressement synchrone 301, le potentiel de la borne de côté négatif N de l'unité de conversion de puissance 220 est pris comme référence, la tension Vp à la borne de côté positif P et les tensions Vu, Vv et Vw aux bornes triphasées respectives U, V, W sont entrées, et il est détecté à partir de la tension Vp et des tensions de bornes triphasées respectives Vu, Vv et Vw si un courant direct s'écoule à travers la diode parasite dans l'état dans lequel l'élément de commutation n'est pas activé. En ce qui concerne cette sortie détectée, des angles de synchronisation sont délivrés des bras supérieur et inférieur de toutes les phases pendant qu'un état d'activation dans lequel le courant direct s'écoule à travers la diode parasite est réglé au niveau haut Hi et un état de désactivation dans lequel aucun courant direct ne s'écoule à travers la diode parasite est réglé au niveau bas Low.
Une technique bien connue peut être utilisée pour détecter l'état d'activation/désactivation de la diode de l'unité de permission de redressement synchrone 301, et par exemple, la sortie de l'unité de permission de redressement synchrone 301 peut être générée en utilisant le procédé divulgué dans JP-A-2008-228 450. L'état d'activation/désactivation de la diode parasite peut être détecté en utilisant d'autres techniques bien connues, et cela est applicable aux modes de réalisation suivants. Dans ce cas, lorsque l'angle de synchronisation est réglé au niveau haut Hi, l'état d'activation est réglé, et lorsque l'angle de synchronisation est réglé au niveau bas Low, l'état de désactivation est réglé. Néanmoins, le réglage de ces états peut être inversé. L'état d'activation peut être réglé lorsqu'une entrée de front montant est détectée par la détection de front alors que l'état de désactivation est réglé lorsqu'une entrée de front descendant est détectée par la détection de front. En tous cas, toute entrée peut être adoptée dans la mesure où l'état d'activation et l'état de désactivation peuvent être différenciés.
Dans l'unité de commande de redressement synchrone 302, les minutages d'activation/désactivation des éléments de commutation supérieurs et inférieurs de toutes les phases sont calculés sur la base du minutage d'activation en tant que sortie de l'unité de permission de redressement synchrone 301, et les minutages d'activation/désactivations sont délivrés à l'unité de redressement synchrone 303 lorsque la sortie de l'unité de détection de redressement d'état de charge 305 est réglée au niveau haut Hi (le redressement synchrone est permis). L'unité de redressement synchrone 303 génère des signaux d'activation/désactivation pour des instructions de grille des éléments de commutation UH223a, VH223b, WH223c, UL224a, VL224b et WL224c du convertisseur de puissance de véhicule 220 sur la base de la sortie de l'unité de commande de redressement synchrone 302, et entre ces signaux d'activation/désactivation sur les grilles de ces éléments de commutation.
La figure 4 est un organigramme représentant le fonctionnement lorsque le redressement synchrone du dispositif de commande 210 décrit en référence à la figure 3 est exécuté. A l'étape S101, le minutage d'activation de la diode parasite de chaque élément de commutation du dispositif de conversion de puissance 110 est obtenu par un micro-ordinateur. A l'étape S102, les instructions de synchronisation de grille de redressement synchrone des éléments de commutation de bras supérieur et inférieur 223 de toutes les phases sont calculées sur la base des minutages d'activation des diodes. A l'étape S103, la sortie de l'unité de détection d'état de charge 305 est obtenue, et la permission de redressement synchrone est déterminée lorsque la sortie est réglée au niveau haut Hi alors que l'interdiction du redressement synchrone est déterminée lorsque la sortie est réglée au niveau bas Low. A l'étape S104, lorsque la permission du redressement synchrone est déterminée sur la base de la sortie de l'unité de détection d'état de charge 305, le traitement passe à l'étape S105. A l'étape S105, l'instruction de synchronisation de grille de redressement synchrone est délivrée à l'unité de redressement synchrone 303. Lorsque l'interdiction de redressement synchrone est déterminée à l'étape S104, le traitement passe à l'étape S106 pour délivrer une instruction de désynchronisation de grille à l'unité de redressement synchrone 303. L'unité de détection d'état de charge 305 va être décrite ci-après.
La figure 5 est un schéma représentant le passage du redressement par diodes au redressement synchrone et vice-versa en fonction de l'état de charge selon le premier mode de réalisation. Dans le cas où l'état de charge du moteur-générateur de puissance 102 est supérieur à une valeur de seuil de permission de redressement synchrone, le style de redressement est changé par le redressement synchrone lorsque le redressement par diodes est effectué (par exemple, lorsque l'intensité de génération de puissance augmente pendant que la tension est constante, le style de redressement passe à la partie (1) de la figure 5). Par ailleurs, dans le cas où l'état de charge est inférieur à une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le style de redressement passe au redressement par diodes lorsque le redressement synchrone est effectué (par exemple, lorsque l'intensité de génération de puissance diminue pendant que la tension reste constante, le style de redressement passe à la partie (2) de la figure 5) . La partie (3) de la figure 5 correspond à une partie d'hystérésis dans laquelle le redressement par diodes et le redressement synchrone existent. En fournissant 1'hystérésis comme condition de passage comme cela a été décrit ci-dessus, le redressement synchrone peut être exécuté continuellement même si l'état de charge diminue lorsque le redressement par diodes passe au redressement synchrone.
La figure 6 représente la construction fonctionnelle de l'unité de détection d'état de charge 305. Comme cela va être décrit en détail ci-après, l'unité de détection d'état de charge 305 détecte l'état de charge du moteur-générateur de puissance sur la base de l'intensité de champ If et de la vitesse de rotation Nmg du moteur générateur de puissance 102 en tant qu'entrées de celle-ci.
La figure 7 est un organigramme représentant le fonctionnement de l'unité de détection d'état de charge 305. A l'étape S201, l'intensité de champ If du moteur générateur de puissance 102 est entrée. A l'étape S202, la vitesse de rotation Nmg du moteur générateur de puissance 102 est entrée. A l'étape S203, sur la base de la vitesse de rotation Nmg du moteur générateur de puissance, une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone qui sont représentées par l'intensité de champ If sont lues sur un graphique (figure 8) dans lequel sont stockées les valeurs obtenues dans le cadre d'une expérience ou d'une manière similaire à l'avance. A l'étape S204, la valeur de seuil de permission de redressement synchrone lue à l'étape S203 est comparée à l'intensité de champ entrée. Lorsque l'intensité de champ entrée est supérieure à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone à l'étape S204, le traitement passe à l'étape S205, et l'unité de détection d'état de charge 305 délivre un niveau haut Hi (1) représentant la permission de redressement synchrone. Par ailleurs, lorsque l'intensité de champ entrée est inférieure à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone à l'étape S204, le traitement passe à l'étape S206, et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone lue à l'étape S203 est comparée à l'intensité de champ entrée. Lorsque l'intensité de champ entrée est inférieure à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S207, et l'unité de détection d'état de charge 305 délivre un niveau bas Low (0) représentant l'interdiction de redressement synchrone. Par ailleurs, lorsque l'intensité de champ entrée est supérieure à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone à l'étape S206, le traitement arrive à sa fin sans exécuter d'autres étapes.
Comme cela a été décrit ci-dessus, selon le premier mode de réalisation, en fournissant 1'hystérésis à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, lorsque le redressement par diode est passé au redressement synchrone, la perte provoquée par la baisse de tension au niveau de la diode est éliminée et la tension de génération de puissance augmente en conséquence. Même lorsque l'intensité de champ est réduite par le contrôle de tension pour maintenir la tension de génération de puissance constante, il est évité que l'intensité de champ ne soit inférieure ou égale à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, ce qui permet d'exécuter continuellement le redressement synchrone.
Deuxième mode de réalisation
Un deuxième mode de réalisation selon la présente invention va être décrit en référence aux dessins annexés.
La figure 9 représente la construction de l'unité de détection d'état de charge 305 pour mettre en œuvre le contrôleur pour le moteur de générateur de puissance selon le deuxième mode de réalisation. La différence entre ce mode de réalisation et le premier mode de réalisation réside dans le fait qu'une tension de génération de puissance Vb du moteur générateur de puissance 102 est entrée dans l'unité de détection d'état de charge 305.
Dans le premier mode de réalisation, la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone dépendent de la vitesse de rotation, mais la tension de génération de puissance n'est pas réglée en tant que paramètre. En fait, lorsque la tension de génération de puissance est basse, l'intensité de génération de puissance pour le passage du redressement par diodes au redressement synchrone peut être réduite. Néanmoins, lorsque la tension de génération de puissance augmente, l'intensité de génération de puissance pour le passage du redressement par diodes au redressement synchrone augmente également. Par conséquent, si la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone lorsque la tension de génération de puissance est basse sont adoptées, cela signifie que le redressement synchrone est exécuté dans l'état dans lequel une génération de puissance suffisante n'est pas exécutée lorsque la tension de génération de puissance est haute, et ainsi le redressement synchrone échoue.
Il faut donc utiliser la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone lorsque la tension de génération de puissance est haute. Lorsque la tension de génération de puissance est basse, le redressement par diodes ne peut pas passer au redressement synchrone même dans une zone où le redressement synchrone peut être effectué. Selon le deuxième mode de réalisation, la sortie de l'unité de détection d'état de charge est donc changée en fonction de la tension de génération de puissance pour élargir la zone de fonctionnement dans laquelle le redressement synchrone peut être effectué, et l'intensité de génération de puissance pour le passage du redressement par diodes au redressement synchrone est réglée pour être constante.
La figure 10 est un organigramme représentant le fonctionnement de l'unité de détection d'état de charge 305 selon le deuxième mode de réalisation. Sur la figure 10, à l'étape S301, l'intensité de champ If du moteur-générateur de puissance est entrée. A l'étape S302, la vitesse de rotation Nmg du moteur-générateur de puissance est entrée. A l'étape S303, la tension de génération de puissance Vb du moteur-générateur de puissance est entrée. A l'étape S304, sur la base de la vitesse de rotation et de la tension de génération de puissance du moteur-générateur de puissance, une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone qui sont représentées par l'intensité de champ sont lues à partir d'un graphique (figure 11) dans lequel les valeurs obtenues dans le cadre d'une expérience ou d'une manière similaire sont stockées à 1'avance. A l'étape S305, la valeur de seuil de permission de redressement synchrone lue à l'étape S304 est comparée à l'intensité de champ entrée. Lorsque 1'intensité de champ entrée est supérieure à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S306, et l'unité de détection d'état de charge 305 délivre un niveau haut Hi (1) représentant la permission de redressement synchrone. Lorsque l'intensité de champ entrée est inférieure à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone à l'étape S305, le traitement passe à l'étape S307 pour comparer la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone lue à l'étape S304 à l'intensité de champ entrée. Lorsque l'intensité de champ entrée est inférieure à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S308, et l'unité de détection d'état de charge 305 délivre un niveau bas Low (0) représentant l'interdiction de redressement synchrone. Lorsque 1 ' intensité de champ entrée est supérieure à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone à l'étape S307, le traitement arrive à sa fin sans exécuter d'autres étapes.
Dans le deuxième mode de réalisation, la tension de génération de puissance est entrée dans l'unité de détection d'état de charge 305, et elle est utilisée en tant que paramètre pour la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et pour la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone. Il est donc possible de passer du redressement par diodes au redressement synchrone avec une intensité constante de génération de puissance même lorsque la tension de génération de puissance est différente comme cela est représenté sur la figure 12, et la plage de fonctionnement du redressement synchrone ayant un grand rendement de génération de puissance peut être élargie.
Troisième mode de réalisation
Un troisième mode de réalisation selon la présente invention va être décrit ci-après en référence aux dessins annexés.
La figure 13 représente la construction de l'unité de détection d'état de charge pour mettre en œuvre le contrôleur du moteur-générateur de puissance selon le troisième mode de réalisation. La différence entre ce mode de réalisation et les deux premiers modes de réalisation réside dans le fait qu'un angle de synchronisation θοη de la diode et une tension de génération de puissance Vb sont entrés dans l'unité de détection d'état de charge 305. L'angle de synchronisation est obtenu en détectant une position rotationnelle (angle) d'un capteur de position rotationnelle (résolveur ou codeur) indiquant la position rotationnelle du moteur générateur de puissance ou d'un élément similaire. L'angle de synchronisation de la diode signifie ici un angle de mise sous tension (passage du courant) (ne dépassant pas 180°) auquel la diode est activée.
Dans le premier mode de réalisation, la vitesse de rotation et l'intensité de champ sont entrés dans l'unité de détection d'état de charge 305, et dans le deuxième mode de réalisation la tension de génération de puissance, la vitesse de rotation et l'intensité de champ sont entrés dans l'unité de détection d'état de charge 305. Néanmoins, dans le troisième mode de réalisation, l'angle de synchronisation de la diode parasite est entré dans l'unité de détection d'état de charge 305. L'angle de synchronisation de la diode parasite peut être déterminé à partir de la tension Vp à la borne de côté positif et de chacune des tensions de borne Vu, Vv et Vw des trois phases (U, V, W) avec le potentiel de la borne de côté négatif N de l'unité de conversion de puissance 220 réglée en tant que référence en utilisant la technique divulguée dans JP-A-2008-228 450. L'angle de synchronisation peut être obtenu en utilisant d'autres techniques bien connues. L'angle de synchronisation est ici détecté sur la base des tensions induites Vu, Vv, Vw et de la tension Vp, et la tension induite dépend de l'intensité de champ traversant le moteur générateur de puissance et de la vitesse de rotation comme dans le cas du deuxième mode de réalisation. L'angle de synchronisation représente l'état de charge du moteur générateur de puissance.
La figure 14 est un organigramme représentant le fonctionnement du troisième mode de réalisation. A l'étape S401, l'angle de synchronisation θοη est obtenu. A l'étape S402, la tension de génération de puissance Vb est obtenue. A l'étape S403, la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone sont lues à partir d'un graphique dans lequel les valeurs obtenues dans le cadre d'une expérience ou d'une manière similaire sont stockées à l'avance. A l'étape S404, l'angle de synchronisation obtenu à l'étape S401 est comparé à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone lu à l'étape S403. Lorsque l'angle de synchronisation est supérieur à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S405, et l'unité de détection d'état de charge 305 délivre un niveau haut Hi pour permettre le redressement synchrone. Lorsque l'angle de synchronisation est inférieur à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone à l'étape S404, le traitement passe à l'étape S406 pour comparer l'angle de synchronisation à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone. Lorsque l'angle de synchronisation est inférieur à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S407, et l'unité de détection d'état de charge délivre un niveau bas Low pour interdire le redressement synchrone. Lorsque l'angle de synchronisation est supérieur à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le traitement arrive à sa fin sans exécuter d'autres étapes.
La figure 15 est un schéma dans lequel la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone sont représentées en utilisant l'angle de synchronisation. Une tension induite qui est supérieure de la quantité correspondant à la baisse de tension de la diode est nécessaire pendant le redressement par diode, et par conséquent une plus grande quantité d'intensité de champ est amenée à s'écouler pendant le redressement par diode que pendant le redressement synchrone. Cela signifie que la tension fixe est maintenue et l'intensité de champ diminue donc après le passage au redressement synchrone. La tension induite qui est survenue depuis le redressement par diode diminue, et l'angle de synchronisation calculé à partir des tensions induites Vu, Vv, Vw et de la tension Vp après le passage au redressement synchrone est inférieur à l'angle de synchronisation pendant le redressement par diode. En conséquence, la largeur de 1'hystérésis de la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et de la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone peut être réglée pour être supérieure à 1'angle de réduction de l'angle de synchronisation, et la valeur de seuil de permission de redressement synchrone peut être réglée pour être supérieure à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone.
La figure 16 est un schéma représentant un taux d'occupation de la baisse de tension de diode à la tension induite survenant dans le moteur générateur de puissance dans le cas ci-dessus. A la charge ayant la même condition que celle représentée sur la figure 16, lorsque la tension de génération de puissance est basse (VI), la tension induite survenant dans le moteur-générateur de puissance est relativement plus petite que celle lorsque la tension de génération de puissance est haute (V2). Le taux (=B1/A1) de la baisse de tension survenant dans la diode au cours du passage du redressement par diode au redressement synchrone à la tension induite lorsque la génération de puissance est basse est supérieur à celui lorsque la tension de génération de puissance est haute (=B2/A2). Par conséquent, la diminution de l'angle de synchronisation lorsque la tension de génération de puissance est haute est inférieure à la diminution de l'angle de synchronisation lorsque la tension de génération de puissance est basse. Comme cela est représenté sur la figure 15, lorsque la tension de génération de puissance est basse, la largeur d'hystérésis peut être accrue, et lorsque la tension de génération de puissance est haute, la largeur d'hystérésis peut être réduite.
La largeur d'hystérésis de la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et de la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone est réglée en fonction de la tension de génération de puissance, de telle manière que le style de redressement puisse être changé du redressement par diode au redressement synchrone avec sensiblement la même intensité de génération de puissance même lorsque la tension de génération de puissance varie, et la zone de fonctionnement du redressement synchrone à fort rendement peut être élargie.
Dans le troisième mode de réalisation, l'angle de synchronisation est calculé sur la base de la position rotationnelle (angle). Néanmoins, le temps de l'angle de synchronisation peut être mesuré par la fonction de temporisation d'un micro-ordinateur avec une entrée de l'angle de synchronisation en tant que déclenchement, et la conversion à l'angle de synchronisation peut être exécutée sur la base du temps de synchronisation et de la vitesse de rotation.
Quatrième mode de réalisation
Un quatrième mode de réalisation selon la présente invention va être décrit ci-après en référence aux dessins.
La figure 17 représente la construction de l'unité de détection d'état de charge pour mettre en œuvre le dispositif de commande pour le moteur-générateur de puissance selon un quatrième mode de réalisation. La différence entre ce mode de réalisation et les deux premiers modes de réalisation réside dans le fait que l'unité de détection d'état de charge 305 entre uniquement l'intensité de génération de puissance Idc.
La figure 18 est un organigramme représentant le fonctionnement du quatrième mode de réalisation. A l'étape S501, l'intensité de génération de puissance du moteur-générateur de puissance est obtenue. Ensuite, à l'étape S502, la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone sont lues à partir d'un graphique dans lequel les valeurs obtenues dans le cadre d'une expérience ou de manière similaire sont stockées à l'avance. Ensuite, à l'étape S503, l'intensité de génération de puissance obtenue à l'étape S501 est comparée à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone lue à l'étape S502. Lorsque la valeur d'intensité de génération de puissance est supérieure à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S504, et l'unité de détection d'état de charge 305 délivre un niveau haut Hi pour permettre le redressement synchrone. Lorsque l'intensité de génération de puissance est inférieure à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone à l'étape S503, le traitement passe à l'étape S505 pour comparer l'intensité de génération de puissance à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone. Lorsque l'intensité de génération de puissance est inférieure à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le traitement passe à l'étape S506, et l'unité de détection d'état de charge délivre un niveau bas Low pour interdire le redressement synchrone. Lorsque l'angle de synchronisation est supérieur à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, le traitement arrive à sa fin sans exécuter d'autres étapes.
Comme cela a été décrit ci-dessus, selon le quatrième mode de réalisation, l'intensité de génération de puissance du moteur-générateur de puissance est mesurée, et elle est comparée à la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et à la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone, de telle manière que le style de redressement puisse passer du redressement par diode au redressement synchrone avec la même intensité de charge indépendamment de la tension de génération de puissance, et la zone de fonctionnement du redressement synchrone à fort rendement peut être élargie.
Claims (2)
- REVENDICATIONS1. Convertisseur de puissance de véhicule caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'éléments de commutation comportant des diodes qui leur sont connectées en parallèle et constituant un circuit de pont multi-phase et un contrôleur pour conduire l'élément de commutation correspondant à chaque diode en synchronisation avec un état de conduction de la diode concernée pour effectuer un redressement synchrone et est connecté entre un moteur-générateur de puissance (102) entraîné de l’extérieur pour générer un courant alternatif multi-phase et un équipement de courant continu, comprenant en outre une unité de détection d’état de charge (305) pour détecter un état de charge du moteur-générateur de puissance (102) lorsque le courant alternatif multi-phase survient, et en ce qu'un passage du redressement par diodes au redressement synchrone ou un passage du redressement synchrone au redressement par diodes est effectué en fonction d'une sortie de l'unité de détection, d’état de charge (305), une valeur de seuil de permission de redressement synchrone et une valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone qui correspondent à un état de charge du moteur générateur de puissance (102) étant réglées de manière à être espacées l’une de l’autre d'un intervalle prédéterminé, et une largeur d'hystérésis prédéterminée étant fournie au passage du redressement par diode au redressement synchrone ou au passage du redressement synchrone au redressement par diode. 2. Convertisseur de puissance de véhicule selon la revendication 1, dans lequel l’unité de détection d’état de charge (305) détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d’interdiction de redressement synchrone en utilisant une vitesse de rotation et une intensité de champ du moteur-générateur de puissance (102) en tant que paramètres. 3. Convertisseur de puissance de véhicule selon la revendication 1, dans lequel l'unité de détection d’état de charge (305) détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d’interdiction de redressement synchrone en utilisant une vitesse de rotation, une intensité de champ et une tension de génération de puissance du moteur-générateur de puissance (102) en tant que paramètres. 4. Convertisseur de puissance de véhicule selon la revendication lf dans lequel l'unité de détection d’état de charge (305) détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d’interdiction de redressement synchrone en utilisant une tension de génération de puissance du moteur générateur de puissance (102) et un angle de synchronisation d’une diode de reflux en tant que paramètres. 5. Convertisseur de puissance de véhicule selon la revendication 1, dans lequel l’unité de détection d’état de charge (305) détermine la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d'interdiction de redressement synchrone en utilisant l’intensité de génération de puissance du moteur-générateur de puissance (102) en tant que paramètre.
- 6. Convertisseur de puissance de véhicule selon la revendication 1, dans lequel la. valeur de seuil de permission de redressement synchrone et la valeur de seuil d’interdiction de redressement synchrone utilisent des valeurs de graphique qui sont obtenues de manière expérimentale à partir des paramètres de celles-ci à l'avance. 7. Convertisseur de puissance de véhicule selon la revendication 6, dans lequel l’unité de détection d’état de charge (305) compare l’une de la valeur de seuil de permission de redressement synchrone et de la valeur de seuil d’interdiction de redressement synchrone lues à partir du graphique à l’un des paramètres pour générer un signal de permission ou d'interdiction de la génération du signal de permission.
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