JP2016511626A - Dc電圧をac電圧に変換し、ac電圧をdc電圧に変換するための電気的アーキテクチャ - Google Patents
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Abstract
Description
DC電圧をAC電圧に変換し、AC電圧をDC電圧に変換するための電気的アーキテクチャであって、
- 並列にアセンブルされた複数のアームを備えるDC/AC電圧コンバータであって、各アームが、直列のかつ中点によって分離された2つの制御可能なスイッチングセルを備え、アームが、H-ブリッジに従って対を成す、DC/AC電圧コンバータと、
- 各H-ブリッジについて、前記H-ブリッジのすべてのスイッチングセルが、この制御ブロックによって制御可能であるような、専用の制御ブロックであって、各制御ブロックが、ポテンシャル障壁を通って遠隔制御ユニットと通信することを目的とし、特に通信するように構成される、専用の制御ブロックとを備える、電気的アーキテクチャの助けによりこの必要に応える。
- 遠隔制御ユニットと通信するように構成されるデジタル処理ユニット、
- H-ブリッジの少なくとも1つの電気量、特に電圧または電流を測定するためのデバイス、および
- H-ブリッジの温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを備えることができる。
- 低電圧インターフェースを規定する2つの端子間に延びるアームであって、前記アームが、直列のかつ中点によって分離される2つの制御可能なスイッチングセルを備える、アームと、
- 一端を分岐の中点に接続され、他端を高電圧インターフェースの正端子に接続されたコイルとを備える。
- 遠隔制御ユニットと通信するように構成されるデジタル処理ユニット、
- その対の分岐の少なくとも1つの電気量を測定するためのデバイス、および
- その対の分岐の温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを備えることができる。
- DC/AC電圧コンバータのスイッチングセルのすべてまたはいくつかに、かつ
- DC/DC電圧コンバータのスイッチングセルのすべてまたはいくつかに同時に適用される。
- DC/AC電圧コンバータのH-ブリッジのスイッチングセルの制御ブロックに、かつ
- DC/DC電圧コンバータのその対の分岐のスイッチングセルの制御ブロックにその時共通である上述のリンクを介して行われてもよく、前記リンクは、前記ポテンシャル障壁を通り抜ける。
- その端子にわたるDC電圧を有し、DC/AC電圧コンバータに直接か否かで接続される電気エネルギー貯蔵ユニットと、
- ステータの各電気位相がH-ブリッジの2つの中点間に接続される、多相電気ステータ巻線とをさらに備える、上で規定されたようなアーキテクチャである。
- 第1の制御モードがスイッチングセルに適用されている間に少なくとも1つの故障がアーキテクチャにおいて発生することが、検出され、かつ
- この故障が検出されるとき、第2の制御モードが、生成され、この第2の制御モードが次いで、スイッチングセルのすべてまたはいくつかに適用される、上述のアーキテクチャのための制御方法である。
- DC/AC電圧コンバータ2と、
- 電気エネルギー貯蔵ユニット3と、
- 電気機械の電気ステータ巻線4とを備える。
- 位相ロックループを形成し、クロック信号をマイクロコントローラ16から受け取るモジュール30であって、クロック周波数が例えば10MHzである、モジュール30と、
- リンク19を介してデータを送りかつ受け取ることに関与する半二重モジュール31と、
- 上述の測定手段に接続される複数のアナログ/デジタルコンバータ33であって、これらの手段によって測定されたアナログ値およびそれらのアナログ/デジタル変換を取得することを提供するこれらのコンバータ33と、
- スイッチングセルのドライバに供給する電圧のためのデューティサイクル値を生成するモジュール34と、
- アーキテクチャ1が、車両を推進させるために使用されるとき、DC/AC電圧コンバータ2の動作を制御するように、これらのスイッチングセルを駆動するためにブリッジ11のスイッチングセル12に適用されることになるデューティサイクル値を生成するモジュール35と、
- H-ブリッジ11の状態の診断を行うために、前に述べられた測定手段によって供給されるデジタル測定結果を入力として受け取るモジュール36と、
- アーキテクチャ1が、電気エネルギー貯蔵ユニット3を充電するために使用されるとき、DC/AC電圧コンバータ2の動作を制御するように、これらのスイッチングセルを駆動するためにブリッジ11のスイッチングセル12に適用されることになるデューティサイクル値を生成するモジュール37と、
- オプションとして、出力を4つのチャンネルに提示するデジタル/アナログコンバータ38と、
- オプションとして、処理ユニット20の活動を示す視覚モジュール39と、
- 記憶および計算モジュール40とを備える。
- 低電圧環境のコンポーネント、例えば遠隔制御ユニット14の制御の喪失、および
- 受動的電力コンポーネント、例えばキャパシタ6の故障にそれぞれ対応する。
- 管理者、CANリンクとの通信の喪失または劣化、すなわち低電圧環境における故障、
- SPIリンク19のまたはFPGA20のモジュール31の1つにおける喪失または劣化、
- 遠隔制御ユニット14のマイクロコントローラ16の喪失または劣化、
- このマイクロコントローラ16の電力供給の喪失または劣化、
- 電気機械のロータの位置のためのセンサであって、遠隔制御ユニット14と相互作用するこのセンサの電力供給の劣化、またはこのセンサによって供給される位置測定結果の喪失もしくは劣化、
- 電気モータのための緊急停止プログラムの喪失または劣化、
- 電気モータにおける大きな故障、
- EMCフィルタ9、またはHV電池とインバータとの間に配置されるEMCフィルタの喪失、
- キャパシタ6の喪失、
- 制御ブロック13の処理ユニット20の電力供給の喪失または劣化、
- 電気ネルギー貯蔵ユニット3とDC/AC電圧コンバータ2との間に置かれる電力コネクタの正しい切り離しを保証する信号の喪失または劣化、のうちの少なくとも1つが検出されるとき、53による構成を取ることができる。
- ブリッジ11の電流測定チェーンおよび/またはブリッジ11の電圧測定チェーンにおける喪失または誤差、
- 電気ステータ巻線4におけるブリッジ11の接続の喪失、
- 制御ブロック13の処理ユニット20の喪失または劣化、
- 各スイッチングセル12と関連し、処理ユニット20からの設定点をスイッチングセル12に送るドライバの喪失または劣化、
- 制御ブロック13の処理ユニット20の電力供給の喪失または劣化、のうちの1つである。
- キャパシタ6と並列に取り付けられ、制御可能でかつ中点73によって分離される2つのスイッチングセル71を直列に備えるアームと、
- 一端をアームの中点73に接続され、他端を電気エネルギー貯蔵ユニット3の高電圧正端子に接続されたコイル74とを備える。
- それぞれがDC/AC電圧コンバータ2のH-ブリッジ11に専用である、3つの制御ブロック13と、
- それぞれがDC/DC電圧コンバータ70の分岐の対75に専用である、3つの制御ブロックとを備える。
- 対75の電流測定チェーンまたは対75の電圧測定チェーンにおける喪失または誤差、
- 対75の制御ブロックの処理ユニット77の喪失または劣化、
- 各スイッチングセル71と関連し、処理ユニット77からの設定点をスイッチングセル71に送るドライバの喪失または劣化、
- 制御ブロックが電気エネルギー貯蔵ユニット3を使用するときの前記対75の制御ブロックの補助エネルギー源の喪失、を修復することを提供することができる。
- DC/AC電圧コンバータ2の各H-ブリッジ11に専用の制御ブロック13と、
- DC/DC電圧コンバータ70の分岐の各対75に専用の制御ブロックとを、
すなわち全部で6つの制御ブロックを有する代わりに、アーキテクチャ1が3つだけを備えるという事実だけ異なるアーキテクチャ1が、図8および図9を参照して今から述べられる。
2 DC/AC電圧コンバータ
3 電気エネルギー貯蔵ユニット
4 電気ステータ巻線
6 キャパシタ
7 コネクタ
9 フィルタ
10 位相
11 H-ブリッジ
12 スイッチングセル
13 制御ブロック
14 遠隔制御ユニット
15 ポテンシャル障壁
16 マイクロコントローラ
17 CANリンク
18 アイソレータ
19 リンク
20 処理ユニット、FPGA
21 機能ブロック
22 別のブロック
30 モジュール
31 半二重モジュール
33 アナログ/デジタルコンバータ
34 モジュール
35 モジュール
36 モジュール
37 モジュール
38 デジタル/アナログコンバータ
39 モジュール
40 モジュール、列
41 列
42 列
43 列
70 DC/DC電圧コンバータ
71 スイッチングセル
73 中点
74 コイル
75 分岐の対
77 処理ユニット
80 第1の部分
81 第2の部分
82 ワイヤ
84 ワイヤ
200 第1のソース
201 第2のソース
Claims (21)
- DC電圧をAC電圧に変換し、AC電圧をDC電圧に変換するための電気的アーキテクチャ(1)であって、
- 並列にアセンブルされた複数のアームを備えるDC/AC電圧コンバータ(2)であって、各アームが、直列のかつ中点によって分離される2つの制御可能なスイッチングセル(12)を備え、前記アームが、H-ブリッジ(11)に従って対を成す、DC/AC電圧コンバータ(2)と、
- 各H-ブリッジ(11)について、前記H-ブリッジ(11)のすべての前記スイッチングセル(12)がこの制御ブロック(13)によって制御可能であるような、専用の制御ブロック(13)であって、各制御ブロック(13)が、ポテンシャル障壁(15)を通って同じ遠隔制御ユニット(14)と通信することを目的としている、専用の制御ブロック(13)とを備える、電気的アーキテクチャ(1)。 - 各制御ブロック(13)は、第1の電気エネルギー源および前記第1の電気エネルギー源から分離した第2の電気エネルギー源を備える、請求項1に記載のアーキテクチャ。
- 各制御ブロック(13)は、
- 前記遠隔制御ユニット(14)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(20)、
- 前記H-ブリッジの少なくとも1つの電気量を測定するためのデバイス、および
- 前記H-ブリッジの温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを含む、請求項1または請求項2に記載のアーキテクチャ。 - 各制御ブロック(13)は、前記制御ブロック(13)に共通のかつ前記ポテンシャル障壁(15)を通り抜けるリンク(19)を介して前記遠隔制御ユニット(14)のデジタル処理ユニット(16)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(20)を備え、制御ブロック(13)の前記デジタル処理ユニット(20)の1つは、この通信のためのマスターである、請求項3に記載のアーキテクチャ。
- 各制御ブロック(13)は、他の制御ブロック(13)と通信するように構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載のアーキテクチャ。
- 高電圧インターフェースおよび低電圧インターフェースを備えるDC/DC電圧コンバータ(70)を備え、前記高電圧インターフェースおよび前記低電圧インターフェースの1つは、前記DC/AC電圧コンバータ(2)に接続される、請求項1から5のいずれか一項に記載のアーキテクチャ。
- 前記DC/DC電圧コンバータ(70)は、いくつかのインターリーブされた分岐を備え、各分岐が、
- 前記低電圧インターフェースを規定する2つの端子間に延び、直列のかつ中点(73)によって分離される2つの制御可能なスイッチングセル(71)を備えるアームと、
- 一端を前記分岐の前記中点に接続され、他端を前記高電圧インターフェースの正端子に接続されたコイル(74)とを備える、請求項6に記載のアーキテクチャ。 - 前記DC/DC電圧コンバータ(70)は、偶数の分岐を備え、前記分岐は、対を成し、1つの対(75)の1つの分岐のコイル(74)は、前記対(75)のもう1つの分岐のコイル(74)と磁気的に結合している、請求項7に記載のアーキテクチャ。
- 分岐の各対(75)について、分岐の前記対(75)のすべての前記スイッチングセル(71)を駆動するのに適した制御ブロックを備える、請求項8に記載のアーキテクチャ。
- 前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)の各制御ブロックは、第1の電気エネルギー源および前記第1の電気エネルギー源から分離している第2の電気エネルギー源を備える、請求項9に記載のアーキテクチャ。
- 前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)の各制御ブロックは、
- 前記遠隔制御ユニット(14)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(77)、
- 分岐の前記対(75)の少なくとも1つの電気量を測定するためのデバイス、および
- 分岐の前記対(75)の温度を測定するためのデバイスの中から少なくとも1つを備える、請求項10に記載のアーキテクチャ。 - 分岐の対(75)の各制御ブロックは、前記DC/AC電圧コンバータ(2)の前記H-ブリッジ(11)の前記スイッチングセル(12)の前記制御ブロック(13)に共通のかつ前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)の前記スイッチングセル(71)の前記制御ブロックに共通のリンク(19)を介して前記遠隔制御ユニット(14)の前記デジタル処理ユニット(16)と通信するように構成されるデジタル処理ユニット(77)を備え、前記リンク(19)は、前記ポテンシャル障壁(15)を通り抜け、制御ブロックの前記デジタル処理ユニット(20、77)の1つは、この通信のためのマスターである、請求項4および11に記載のアーキテクチャ。
- 前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の数は、前記DC/AC電圧コンバータ(2)のアームの数に等しく、前記アーキテクチャ(1)は、前記DC/DC電圧コンバータ(70)の前記スイッチングセル(71)を駆動する制御ブロックと同じ数の、前記DC/AC電圧コンバータ(2)の前記スイッチングセル(12)を駆動する制御ブロック(13)を備える、請求項11または請求項12に記載のアーキテクチャ。
- 前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の数は、前記DC/AC電圧コンバータ(2)のアームの数に等しく、H-ブリッジ(11)に専用の各制御ブロック(13)はまた、前記DC/DC電圧コンバータ(70)の分岐の対(75)のすべての前記スイッチングセル(71)を駆動するのにも適している、請求項8に記載のアーキテクチャ。
- 前記DC/AC電圧コンバータ(2)は、6つのアームを備え、前記DC/DC電圧コンバータ(70)は、6つの分岐を備える、請求項13または請求項14に記載のアーキテクチャ。
- - その端子にわたるDC電圧を有し、前記DC/AC電圧コンバータ(2)に直接か否かで接続される電気エネルギー貯蔵ユニット(3)と、
- 電気ステータ巻線(4)であって、前記ステータの各電気位相が、H-ブリッジ(11)の2つの中点間に接続される、電気ステータ巻線(4)と、
- 前記遠隔制御ユニット(14)とをさらに備える、請求項1から15のいずれか一項に記載のアーキテクチャ(1)。 - 単一のマイクロコントローラだけを備え、前記マイクロコントローラは、前記遠隔制御ユニット(14)の一部を形成し、いくつかのプログラマブル論理回路(20)(FPGA)、特に3つまたは6つのプログラマブル論理回路(20)(FPGA)は、前記H-ブリッジ(11)の前記制御ブロック(13)の前記デジタル処理ユニットを形成する、請求項16に記載のアーキテクチャ。
- - 第1の制御モードが前記スイッチングセル(12、71)に適用されている間に少なくとも1つの故障が前記アーキテクチャ(1)において発生することが、検出され、かつ
- この故障が検出されるとき、第2の制御モードが、生成され、この第2の制御モードが次いで、前記スイッチングセル(12、71)のすべてまたはいくつかに適用される、請求項16または請求項17に記載のアーキテクチャ(1)のための制御方法。 - 前記第1の制御モードは、前記電気エネルギー貯蔵ユニット(3)から前記電気ステータ巻線(4)への電力供給を可能にし、特に電力供給に対応し、前記電気ステータ巻線(4)は、多相であり、適用される前記第2の制御モードは、前記巻線(4)の前記電気位相のすべてまたはいくつかを短絡させることを提供し、特に短絡させることに対応する、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の制御モードは、前記電気エネルギー貯蔵ユニット(3)から前記電気ステータ巻線(4)への電力供給を可能にし、特に電力供給に対応し、前記電気ステータ巻線(4)は、多相であり、前記故障が、前記電気ステータ巻線(4)の1つの位相の制御にだけ関係することが、検出され、適用される前記第2の制御モードは、前記電気ステータ巻線(4)の他の電気位相を短絡させることを提供し、特に短絡させることに対応し、または前記故障が発生する制御中の前記電気位相を一時的に抑制することを提供し、特にその一時的抑制に対応する、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の制御モードは、他の事項の中でも前記電気ステータ巻線(4)を通って電気ネットワークから前記電気ネルギー貯蔵ユニット(3)の充電を可能にし、特に充電に対応し、適用される前記第2の制御モードは、前記充電を中断することを提供し、特にその中断に対応し、またはその性能レベルを低減することを提供し、または特にその性能レベルの低減に対応する、請求項18に記載の方法。
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