JP2018523962A5

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Publication number: JP2018523962A5
Application number: JP2018503776A
Authority: JP
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2036-07-28

Claims

電気モータのための制動エネルギー回生システムであって、
入力電圧を受けるための入力部、及びＤＣリンク電圧を出力するための出力部を有する第１の調整器と、
前記第１の調整器の前記出力部に結合されたエネルギー蓄積デバイスと、
前記エネルギー蓄積デバイスに結合された入力部、及びモータ駆動信号を前記電気モータへ出力するための出力部を有する第２の調整器と、
前記モータ駆動信号に応じて動作する前記電気モータの特性を感知するための手段と、を備える制動エネルギー回生システムにおいて、当該制動エネルギー回生システムは、
感知された前記特性を受け取り、感知された前記特性に応じてエネルギー管理信号を前記第１の調整器へ出力するためのコントローラを更に備え、
前記エネルギー管理信号は、感知された前記特性を介して決定されたモータ速度及び逆ＥＭＦのうちの少なくとも一方の関数としての時間変化信号を含み、前記第１の調整器は、前記エネルギー管理信号に応答して、前記電気モータの回転運動エネルギー及び直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方と、前記エネルギー蓄積デバイス内に蓄積されたエネルギーとの合計を含むエネルギーバランスを実質的に一定に維持するように前記ＤＣリンク電圧を動的に調整することを特徴とする、
制動エネルギー回生システム。
実質的に一定とは、前記電気モータの前記回転運動エネルギー及び前記直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方の内に包含される総エネルギーのうちで、変動する速度に起因する変化の大きさより小さいことを含む、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記モータ速度は、少なくとも、第１の速度、及び前記第１の速度よりも遅い第２の速度を含み、更に前記第１の速度のために決定されたエネルギー管理信号に応じて、前記ＤＣリンク電圧は第１の電圧レベルを含み、前記第２の速度のために決定されたエネルギー管理信号に応じて、前記ＤＣリンク電圧は、前記第１の電圧レベルよりも高い第２の電圧レベルを含む、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記エネルギー管理信号は、電気モータ速度及びＤＣリンク電圧値のルックアップテーブルに従って決定された電圧調整器設定値、電気モータ速度からＤＣリンク電圧値へのエネルギー管理伝達関数に従って動的に決定された電圧調整器設定値、並びに所定の範囲の電気モータ速度のために前記エネルギー蓄積デバイスに要求される総エネルギー蓄積容量を最小限に抑えるよう動作するアルゴリズムからなる群から選択されるものを含む、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記第１の調整器はステップアップコンバータ及びステップダウンコンバータのうちの少なくとも一方を含み、前記エネルギー管理信号はモータ速度又は逆ＥＭＦの関数としての調整設定値信号を含む、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記第１の調整器は、ブーストコンバータ、及び前記ブーストコンバータに結合されたバックスイッチを含む電圧調整器を更に含み、前記コントローラは、ブースト電力イネーブル信号を前記電圧調整器へ更に出力し、前記ブースト電力イネーブル信号に応じて、前記バックスイッチは前記ブーストコンバータへの入力電圧を有効にする、請求項５に記載の制動エネルギー回生システム。
前記第２の調整器は、電流調整器及び転流スイッチを含むモータ調整器を含み、前記モータ調整器によって受信されたモータ調整器制御信号に応じて、前記電流調整器は電流を前記転流スイッチへ供給し、前記転流スイッチは相依存モータ駆動信号を前記電気モータへ出力する、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記相依存モータ駆動信号は台形モータ駆動信号及び正弦波モータ駆動信号のうちの一方を含む、請求項７に記載の制動エネルギー回生システム。
前記ＤＣリンク電圧の時間依存プロファイルの勾配、及び前記ＤＣリンク電圧の前記時間依存プロファイルと同期された、前記モータ速度若しくは逆ＥＭＦの前記時間依存プロファイルの勾配は、モータ加速期間及びモータ減速期間の間、正又は負の逆の符号をもって互いに実質的に一致する、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
電気モータを更に含み、前記電気モータは、ブラシレス電気モータ及びブラシ付き電気モータからなる群から選択されるモータを含む、
請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記電気モータは、空気流を発生させるよう動作可能な羽根車を含む医療用人工呼吸器のための送風機ユニットのパーツを形成し、前記電気モータの回転運動エネルギー及び直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方は、更に、前記電気モータ、前記羽根車、及び結合された他の回転又は直線運動パーツのうちの１つ又は複数のパーツの回転運動エネルギー及び直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
前記電気モータは、パワートレイン及び車輪を含むモータ車両のためのドライブトレインのパーツを形成し、前記電気モータの回転運動エネルギー及び直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方は、更に、前記電気モータ、前記パワートレイン、前記車輪、及び結合された他の回転又は直線運動パーツのうちの１つ又は複数のパーツの回転運動エネルギー及び直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の制動エネルギー回生システム。
電気モータのための制動エネルギー回生システムを組み込んだ医療用人工呼吸器であって、
前記電気モータ、及び空気流を発生させるよう動作可能な羽根車を含む送風機ユニットと、
請求項１、５、又は６に記載の制動エネルギー回生システムと、を備える、
医療用人工呼吸器。
サイクル負荷を用いたエネルギー回生のための方法であって、前記方法は、
電力を電力源から受けるための入力部、及び調整された電力出力を出力するための出力部を有するコンバータを提供するステップと、
前記コンバータの前記出力部に結合されたエネルギー蓄積貯蔵器を提供するステップと、
負荷調整器を提供するステップであって、前記エネルギー蓄積貯蔵器に結合された入力部、及び、前記負荷調整器への少なくとも正のサイクル指令に応じて駆動エネルギーを前記サイクル負荷へ出力し、前記負荷調整器への少なくとも負のサイクル指令に応じて帰還エネルギーを前記サイクル負荷から受けるための出力部を有する前記負荷調整器を提供するステップと、
前記駆動エネルギーに応じて動作する前記サイクル負荷の特性を、負荷エネルギーセンサを介して感知するステップと、を有する方法において、当該方法は、
コントローラを介して、感知された前記特性を受け取り、前記コントローラを介して、感知された前記特性に応じてエネルギー管理信号を前記コンバータへ出力するステップを更に有し、
前記エネルギー管理信号は、感知された前記特性を介して決定された前記サイクル負荷の少なくとも１つの時間変化パラメータの関数としての時間変化信号を含み、前記コンバータは、前記エネルギー管理信号に応答して、前記サイクル負荷の少なくとも運動エネルギーと、前記エネルギー蓄積貯蔵器内に蓄積されたエネルギーとの合計を含むエネルギーバランスを実質的に一定に維持するように前記電力出力を動的に調整することを特徴とする、
方法。
前記サイクル負荷を用いたエネルギー回生が、電気モータを用いた制動エネルギー回生を含み、
前記コンバータを提供するステップは、更に、入力電圧を受けるための入力部、及びＤＣリンク電圧を出力するための出力部を有する第１の調整器を提供するステップを有し、
前記エネルギー蓄積貯蔵器を提供するステップは、更に、前記第１の調整器の前記出力部に結合されたエネルギー蓄積デバイスを提供するステップを有し、
前記負荷調整器を提供するステップは、前記エネルギー蓄積デバイスに結合された入力部、及びモータ駆動信号を前記電気モータへ出力するための出力部を有する第２の調整器を提供するステップを更に有し、
前記感知するステップは、更に、前記モータ駆動信号に応じて動作する前記電気モータの特性を感知することを有し、
前記感知された特性を受け取るステップは、更に、前記コントローラを介して、前記感知された特性を受け取り、前記コントローラを介して、前記感知された特性に応じて前記エネルギー管理信号を前記第１の調整器へ出力するステップを有し、
前記エネルギー管理信号は、前記感知された特性を介して決定されたモータ速度及び逆ＥＭＦのうちの少なくとも一方の関数としての時間変化信号を含み、前記第１の調整器は、前記エネルギー管理信号に応答して、前記電気モータの回転運動エネルギー及び直線運動エネルギーのうちの少なくとも一方と、前記エネルギー蓄積デバイス内に蓄積されたエネルギーとの合計を含む前記エネルギーバランスを実質的に一定に維持するように前記ＤＣリンク電圧を動的に調整する、
請求項１４に記載の方法。