JP2022550332A - エネルギー変換装置の協調制御方法、記憶媒体及び車両 - Google Patents

エネルギー変換装置の協調制御方法、記憶媒体及び車両 Download PDF

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Abstract

エネルギー変換装置の協調制御方法は、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得するステップと、目標充放電パワーに基づいてモータコイルの第１加熱パワーを取得するステップと、目標駆動パワーに基づいてモータコイルの第２加熱パワーを取得するステップと、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするステップと、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップとを含む。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、ビーワイディー カンパニー リミテッドが２０１９年９月２５日に提出した、名称「エネルギー変換装置の協調制御方法、装置、記憶媒体及び車両」の中国特許出願第「２０１９１０９１２７３１．６」号の優先権を主張するものである。
本願は、車両の技術分野に関し、特にエネルギー変換装置の協調制御方法、装置、記憶媒体及び車両に関する。
電動車両の普及が進むにつれて、ますます多くの電動車両は、社会及び家庭に入り、人々の外出に非常に大きな利便性をもたらす。電動車両の動力電池としては一般的にリチウムイオン電池を用い、リチウムイオン電池の一般的な動作温度は、－２０℃～５５℃である。リチウムイオン電池は、低温で充電することを許可されていない。従来技術においては、低温の電池を加熱する手段は、ＰＴＣヒータ又は電熱線ヒータ又はエンジン又はモータを用いて低温時に電池冷却回路の冷却液を加熱し、冷却液により電池セルを所定の温度に加熱している。電池が低温及び低残量の状態にある場合、例えば、－１９℃及びＳＯＣ＝０の極端な条件では、電池が放電することは許されず、小電流で、かつ、ハイパワーで加熱しながら、ローパワーで充電することのみが許される。電池パワーが０では、加熱されても、充電はパワーが０で開始することが求められる。しかしながら、ＰＴＣヒータは、充電しながら加熱することができないため、電池の充電時間が長くなる。
以上より、従来技術において、低温の状態で加熱装置を用いて動力電池を加熱する場合に、コストが増加し、かつ充放電過程、加熱過程及びトルク出力過程のうちの二者又は三者が協調して動作することができないという課題が存在する。
本願は、低温の状態で加熱装置を用いて動力電池を加熱する場合に、コストが増加し、かつ充放電過程、加熱過程及びトルク出力過程のうちの二者又は三者が協調して動作することができないという課題を解決することができるエネルギー変換装置の協調制御方法、装置、記憶媒体及び車両を提供することを目的とする。
本願は、以下のように実現される。本願の第１態様に係るエネルギー変換装置の協調制御方法は、エネルギー変換装置を含み、前記エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含み、前記可逆ＰＷＭ整流器は、前記モータコイルに接続され、外部の電池の正極端と負極端は、それぞれ前記可逆ＰＷＭ整流器の第１合流端と第２合流端に接続され、外部の充放電ポートの第１端と第２端は、それぞれ、前記モータコイルから引き出された少なくとも１本の中性線と前記可逆ＰＷＭ整流器の第２合流端に接続され、
前記協調制御方法は、
目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得するステップと、
前記目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから前記中性線に出力された目標充放電電流を取得し、かつ前記目標充放電電流に基づいて前記モータコイルの第１加熱パワーを取得するステップと、
前記目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流に基づいて前記モータコイルの第２加熱パワーを取得するステップと、
前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、前記目標駆動パワーに基づいて前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするステップと、
各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記目標充放電電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップと、を含む。
本願の第２態様に係るコンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムが、プロセッサにより実行されると、第１態様に記載の方法のステップを実現することを特徴とする。
本願の第３態様に係るエネルギー変換装置の協調制御装置であって、前記エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含み、前記可逆ＰＷＭ整流器は、前記モータコイルに接続され、外部の電池の正極端と負極端は、それぞれ前記可逆ＰＷＭ整流器の第１合流端と第２合流端に接続され、外部の充放電ポートの第１端と第２端は、それぞれ、前記モータコイルから引き出された少なくとも１本の中性線と前記可逆ＰＷＭ整流器の第２合流端に接続され、
前記協調制御装置は、
目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得するパワー取得モジュールと、
前記目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから出力された目標充放電電流を取得し、かつ前記目標充放電電流に基づいて前記モータコイルの第１加熱パワーを取得する第１加熱パワー計算モジュールと、
前記目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流に基づいて前記モータコイルの第２加熱パワーを取得する第２加熱パワー計算モジュールと、
前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、前記目標駆動パワーに基づいて前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にし、かつ前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定する目標電流取得モジュールと、
各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記目標充放電電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するデューティ比取得モジュールと、を含む。
本願の第４態様に係る車両は、第３態様に記載のエネルギー変換装置の協調制御装置を含む。
本願に係るエネルギー変換装置の協調制御方法、装置、記憶媒体及び車両の技術的効果は以下のとおりである。可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含むエネルギー変換装置を用いることにより、該エネルギー変換装置が、外部の電池に接続され、かつ充放電ポートを介して電源又は電気設備に接続される場合、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得し、目標充放電パワーに基づいて第１加熱パワーを取得し、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、上記第１横軸電流及び上記第１直軸電流に基づいて上記モータコイルの第２加熱パワーを取得し、さらに、第１加熱パワーと上記第２加熱パワーとの和と、上記目標加熱パワーとの間の関係に基づいて、第１横軸電流及び第１直軸電流を調整して目標横軸電流及び目標直軸電流を得て、その後、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、上記ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算し、デューティ比に基づいてＰＷＭ整流器の各相ブリッジアーム上のスイッチ素子のオン及びオフを制御して、外部の電池又は電源から出力された電流がモータコイルを流れて熱量を発生させることを実現することにより、モータコイルの冷却管を流れる冷却液を加熱し、該冷却液は、動力電池を流れるときに動力電池を加熱し、追加の動力電池加熱装置を省略し、装置全体のコストを削減し、電池の低温の状態での充放電を保証するとともに、充放電過程、加熱過程及びトルク出力過程のうちの二者又は三者が協調して動作することを実現することができる。
本願の追加の態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか又は本願の実施により把握される。
本願の上記及び／又は追加の様態及び利点は、以下の図面を参照して実施例を説明することにより、明らかになり、容易に理解される。
本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の概略構成図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ２０のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法における３次元空間変換図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法における座標変換図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるトルク曲線図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０１のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０２のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０２の別のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０３のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法におけるステップＳ６０のフローチャートである。 本願の実施例２に係るエネルギー変換装置の協調制御方法のフローチャートである。 本願の実施例３に係るエネルギー変換装置の協調制御方法のフローチャートである。 本願の実施例４に係るエネルギー変換装置の協調制御方法のフローチャートである。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法のベクトル制御図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法の別のベクトル制御図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法の別のベクトル制御図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の協調制御方法の別のベクトル制御図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の回路図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の回路図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の電流流れ方向図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の電流流れ方向図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の電流流れ方向図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の電流流れ方向図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の電流流れ方向図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の電流流れ方向図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置のモータコイルの概略構成図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の回路図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の回路図である。 本願の実施例１に係るエネルギー変換装置の別の回路図である。 本願の実施例７に係る車両の概略構成図である。
以下、本願の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例は図面に示され、全体を通して同一又は類似の符号は、同一又は類似の部品、或いは、同一又は類似の機能を有する部品を示す。以下、図面を参照しながら説明される実施例は、例示的なものに過ぎず、本願を解釈するためのものであり、本願を限定するためのものであると理解すべきではない。
本願の技術手段を説明するために、以下、具体的な実施例により説明する。
本願の実施例１は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、図１に示すように、エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器１０２及びモータコイル１０３を含み、可逆ＰＷＭ整流器１０２は、モータコイル１０３に接続され、外部の電池１０１の正極端と負極端は、それぞれ可逆ＰＷＭ整流器１０２の第１合流端と第２合流端に接続され、外部の充放電ポート１０４の第１端と第２端は、それぞれ、モータコイル１０３から引き出された少なくとも１本の中性線と可逆ＰＷＭ整流器１０２の第２合流端に接続される。
モータは、同期モータ（ブラシレス同期機を含む）であっても非同期モータであってもよく、モータコイル１０３の相数は、２以上であり、モータ巻線のセット数は、１以上（例えば、２重３相モータ、３相モータ、６相モータ、９相モータ、１５相など）であり、かつモータコイル１０３の接続点により形成された中性点から中性線を引き出し、モータコイル１０３の中性線は、１本又は複数本引き出されてよく、具体的なモータコイル１０３の接続点の数は、モータ内部の巻線の並列接続構造に依存し、モータコイル１０３のモータ内部での並列接続点の数と、接続点により形成された中性点から引き出された中性線の数とは、実際の解決手段の使用状況に応じて決定され、可逆ＰＷＭ整流器１０２におけるＰＷＭは、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）であり、可逆ＰＷＭ整流器１０２は、多相ブリッジアームを含み、多相ブリッジアームは、共通接続されて第１合流端及び第２合流端を形成し、ブリッジアームの数は、モータコイル１０３の相数に応じて設定され、各相インバータブリッジアームは、２つのパワースイッチユニットを含み、パワースイッチユニットは、トランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、ＳｉＣトランジスタなどのタイプの素子であってよく、ブリッジアームにおける２つのパワースイッチユニットの接続点は、モータにおける１相コイルに接続され、可逆ＰＷＭ整流器１０２におけるパワースイッチユニットは、外部の制御信号に基づいてオン及びオフを実現することができ、外部の充放電ポート１０４は、直流充放電ポートであり、直流充放電ポートは、直流電源又は直流電気設備に接続され、直流電源から出力された電流を受信したり直流電気設備に電流を出力したりすることができ、外部の電池１０１は、車両内の電池、例えば動力電池などであってよい。
エネルギー変換装置は、コントローラをさらに含み、コントローラは、可逆ＰＷＭ整流器１０２に接続され、かつ可逆ＰＷＭ整流器１０２に制御信号を送信し、コントローラは、車両コントローラ、可逆ＰＷＭ整流器１０２の制御回路及びＢＭＳ電池マネージャ回路を含んでよく、三者は、ＣＡＮ線を介して接続され、コントローラにおける異なるモジュールは、取得された情報に基づいて可逆ＰＷＭ整流器１０２におけるパワースイッチユニットのオン及びオフを制御することにより異なる電流回路のオンを実現し、コントローラは、エネルギー変換装置の可逆ＰＷＭ整流器１０２に制御信号を送信することにより、外部の電池１０１、又は充放電ポート１０４に接続された電源から出力された電流は、モータコイル１０３を流れて熱量を発生させて、モータコイル１０３の冷却管を流れる冷却液を加熱し、該冷却液は、動力電池を流れるときに動力電池を加熱する。
図２に示すように、エネルギー変換装置の協調制御方法は、ステップＳ１０～ステップＳ６０を含む。
ステップＳ１０において、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得する。
本ステップにおいて、目標加熱パワーとは、エネルギー変換装置が、外部の電池１０１、又は外部の充放電ポート１０４に接続された電源から電気を取り出し、モータコイル１０３を通って発熱する場合に、発生する必要がある熱量を指し、目標駆動パワーとは、エネルギー変換装置が、外部の電池１０１、又は外部の充放電ポート１０４に接続された電源から電気を取り出し、モータコイル１０３を通る場合、モータにトルクを出力させるときに発生するパワーを指し、目標充放電パワーとは、外部の充放電ポート１０４が電気設備に接続された場合に外部の電池１０１がエネルギー変換装置により電気設備に対して放電を行うことにより発生するパワー、又は外部の充放電ポート１０４が電源に接続された場合に電源がエネルギー変換装置により外部の電池１０１を充電することにより発生するパワーを指す。
目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーの三者のうち、一者がゼロであり、かつ二者がゼロではないようにしてもよく、一者がゼロではなく、かつ両者がゼロであるようにしてもよく、三者がいずれもゼロではないようにしてもよい。
ステップＳ２０において、目標充放電パワーに基づいて、外部の充放電ポートから中性線に出力された目標充放電電流を取得し、かつ目標充放電電流に基づいてモータコイルの第１加熱パワーを取得する。
本ステップにおいて、外部の充放電ポート１０４が外部の電源（例えば、直流電源）に接続される場合、外部の電源の充放電方式に基づいて目標充放電電流を計算する。
本ステップにおいて、目標充放電電流は、外部の電池１０１からモータコイル１０３に出力された電流であってもよい。
１つの実施形態として、図３に示すように、ステップＳ２０における、目標充放電パワーに基づいて、外部の充放電ポートから中性線に出力された目標充放電電流を取得するステップは、ステップＳ２０１～ステップＳ２０３を含む。
ステップＳ２０１において、外部の充放電ポートに接続された外部の電源の充電モードが定電流充放電モードである場合、目標充放電パワーに基づいて外部の電源の目標電圧を取得する。
本ステップにおいて、外部の電池１０１に要求される目標充放電パワーに基づいて、式Ｐ＝Ｕ＊×Ｉに従って外部の電源の目標電圧Ｕ＊を取得し、Ｉは、外部の電源の充電電流である。
ステップＳ２０２において、充放電ポートの実際の電圧を取得し、目標電圧と充放電ポートの実際の電圧に基づいて電圧差を取得する。
ステップＳ２０３において、電圧差に対して閉ループ制御を行って、中性線に出力された目標充放電電流を取得する。
ステップＳ２０２及びステップＳ２０３において、電圧センサにより充放電ポート１０４の実際の電圧を収集し、目標電圧と充放電ポート１０４の実際の電圧との差の演算を行って電圧差を取得し、さらにＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ、ｉｎｔｅｇｒａｌ、ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ、比例‐積分‐微分）制御を行って、目標充放電電流を得る。
本実施形態では、外部の電源の充電モードが定電流充放電モードであることを検出した場合、目標充放電パワーに基づいて外部の電源の目標電圧を取得し、目標電圧と充放電ポート１０４の実際の電圧に基づいて目標充放電電流を計算して取得することにより、定電流充放電モードでの目標充放電電流の取得を実現する。
別の実施形態として、ステップＳ２０における、目標充放電パワーに基づいて、外部の充放電ポートから中性線に出力された目標充放電電流を取得するステップは、外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電圧充放電モードである場合、目標充放電パワーに基づいて、外部の充放電ポート１０４の電流を、外部の充放電ポート１０４から中性線に出力された目標充放電電流として取得するステップを含む。
本ステップにおいて、充電設備は、一定の電圧Ｕを出力し、電池に要求される目標充放電パワーに基づいて、式Ｐ＝Ｕ×ｉｎ＊に従って目標充放電電流ｉｎ＊（すなわち、中性線上の電流）を計算して取得する。
１つの実施形態として、ステップＳ２０における、目標充放電電流に基づいてモータコイルの第１加熱パワーを取得するステップは、以下の式に従ってモータコイルの第１加熱パワーを計算するステップである。
Figure 2022550332000002
 式中、ｍは、モータコイル１０３の相数であり、Ｒｓｎは、中性線に接続された各相巻線分岐回路の相抵抗であり、ｉｎ＊は、目標充放電電流であり、本実施形態では、中性線に接続された各相巻線分岐回路の相抵抗は、いずれも等しい。
ステップＳ３０において、目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ第１横軸電流及び第１直軸電流に基づいてモータコイルの第２加熱パワーを取得する。
本願の技術手段は、３つの座標系を含み、それぞれモータのＮ相軸座標系、静止座標系及びモータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系であり、図４及び図５に示すように、モータが３相モータである場合、Ｎ相軸座標系は、Ａ相軸、Ｂ相軸及びＣ相軸を含み、Ａ相軸、Ｂ相軸及びＣ相軸が立体状態である場合に任意の２つの間が９０度異なり、静止座標系にマッピングされた後に１２０度異なり、静止座標系は、α軸及びβ軸を含み、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系は、ｄ－ｑ座標系（直軸－横軸座標系）であり、この座標系は、ロータと同期して回転し、ロータの磁場方向をｄ軸とし、ロータの磁場方向に垂直な方向をｑ軸（ｑ軸がｄ軸よりも９０度進む）とし、Ａ相軸、Ｂ相軸及びＣ相軸の３相交流量の制御を容易にするために、一般的にＡ相軸、Ｂ相軸及びＣ相軸の３相交流量を静止座標系のα軸及びβ軸の交流量に変換し、さらにα軸及びβ軸の交流量を同期回転座標系のｄ軸及びｑ軸の直流量に変換し、ｄ軸及びｑ軸の直流量を制御することによりＡ相軸、Ｂ相軸及びＣ相軸の３相交流量を制御することを実現し、座標変換により、異なる座標系の間の変換を実現することができ、Ｃｌａｒｋ変換によりＮ相軸系から２相静止座標系への変換を実現し、一般的に零軸ベクトルを含まず、逆Ｃｌａｒｋ変換により２相静止座標系からＮ相軸系への変換を実現し、拡張したＣｌａｒｋ変換によりＮ相軸系から２相静止座標系への変換を実現し、零軸ベクトルを含み、ＰＡＲＫ変換により２相静止座標系から同期回転座標系への変換を実現し、一般的に零軸ベクトルを含まず、逆ＰＡＲＫ変換により同期回転座標系から２相静止座標系への変換を実現し、拡張したＰＡＲＫ変換により２相静止座標系から同期回転座標系への変換を実現し、零軸ベクトルを含む。
１つの実施形態として、ステップＳ３０における、目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得するステップは、目標駆動パワーに基づいてトルク出力指令を取得し、トルク出力指令に基づいて所定のトルク曲線図においてテーブルルックアップを行って第１横軸電流及び第１直軸電流を取得するステップを含む。
図６は、トルク曲線図であり、横方向軸と縦方向軸は、それぞれ直軸と横軸である。Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３は、それぞれ定トルク曲線である。電圧楕円の破線は、１つの回転速度ωで、ある電圧値に達するときのｉｄ及びｉｑの値範囲を指す。原点を円心とし、かつｉｄとｉｑの合成電流ベクトルを半径として描かれた円は、それぞれＨ、Ｆ、Ｄ、Ａで定トルク曲線と接し、Ｏ－Ｈ－Ｆ－Ｄ－Ａを結ぶことによりＭＴＰＡ曲線である単位電流当たりの最大トルクの曲線を得て、Ｈ、Ｆ、Ｄ、Ａは、定トルク曲線上のｉｄ及びｉｑの最小値の点に対応する。点Ｃを円心とすることにより、電圧楕円は、それぞれ、Ｂ、Ｅ、Ｇ、Ｉで定トルク曲線と接し、かつ、Ａ、Ｂで合成電流ベクトル及び電圧楕円と交差する。Ｂ－Ｅ－Ｇ－Ｉ－Ｃを結ぶ曲線と、ＡとＢとの間の最大電流円の円弧曲線とを共通接続することによりＭＴＰＶ曲線である単位電圧当たりの最大トルクの曲線を得る。ＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線と定トルク曲線を予め計算し、かつベンチを校正する。一般的にテーブルルックアップ、又はテーブルルックアップと補間との組み合わせ、又は区分的線形フィッティングの方法を用いて、トルクＴｅを回転速度ωと組み合わせることにより、ＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線又は定トルク曲線上の異なる制御横軸電流及び直軸電流を取得する。
ＭＴＰＡ曲線について、モータの動作過程において発生する電磁トルクＴｅは、ｄ、ｑ軸電流ｉｄ及びｉｑによって制御され、かつ以下の方程式を満たす。
Figure 2022550332000003
 式中、Ｔｅは、モータの軸端の出力トルクであり、ｍは、モータコイルの相数であり、Ｐｎは、モータの極対数であり、ψｆは、モータの永久磁石鎖交磁束数を表し、Ｌｄは、直軸インダクタンスであり、Ｌｑは、横軸インダクタンスであり、ｉｄは、直軸電流であり、ｉｑは、横軸電流である。
モータにおいて、ステータ電流の方程式は、以下を満たす。
Figure 2022550332000004
このため、ＭＴＰＡ制御電流を解くことは、式３の極値を解くことと等価である。
Figure 2022550332000005
式３と式４を連立して、ＭＴＰＡ曲線、すなわち図６のトルク曲線図におけるＯ－Ｈ－Ｆ－Ｄ－Ａを解く。
ＭＴＰＶ曲線について、
Figure 2022550332000006
 式中、ωｅは、電気角速度であり、ｒｓは、ステータ巻線抵抗であり、ＬｄとＬｑは、それぞれｄ－ｑ軸座標系における巻線インダクタンスであり、ｕｄとｕｑは、それぞれｄ－ｑ軸座標系における電圧である。
Figure 2022550332000007
図６は、トルク曲線図であり、電流平面において、上記式は、それぞれ、点Ｏ（０，０）を円心とする電流制限円と点Ｃ（－ψｆ／Ｌｄ，０）を円心とする電圧制限楕円として表してよく、モータは、電流制限円と電圧制限楕円との交差領域において動作し、式４と式５を連立すると、ＭＴＰＶ曲線は、図６のトルク曲線図におけるＡ－Ｂ－Ｅ－Ｇ－Ｉ－Ｃ曲線である。
本ステップにおいて、モータコイル１０３で発生する必要があるトルクに基づいて、トルク曲線図におけるＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線のテーブルルックアップを行い、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１直軸電流ｉｄ１＊及び第１横軸電流ｉｑ１＊を取得し、第１直軸電流ｉｄ１＊及び第１横軸電流ｉｑ１＊は、ＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線における最小値であってよい。
１つの実施形態として、ステップＳ３０における、第１横軸電流及び第１直軸電流に基づいてモータコイルの第２加熱パワーを取得するステップは、以下の式に従ってモータコイルの第２加熱パワーを計算するステップを含む。
Figure 2022550332000008
 式中、ｍは、モータコイルの相数であり、Ｒｓは、モータコイルの相抵抗であり、ｉｄ１＊は、第１直軸電流であり、ｉｑ１＊は、第１横軸電流である。
ステップＳ４０において、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にする。
本ステップにおいて、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にないこととは、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和が予め設定された範囲内の値の最大値よりも大きいか又は予め設定された範囲内の値の最小値よりも小さいことを指し、すなわち第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和が大きすぎるか又は小さすぎる場合、第１横軸電流及び第１直軸電流を調整してさらに第２加熱パワーを調整することにより、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にし、目標加熱パワー、第１加熱パワー及び第２加熱パワーは、以下の式を満たす。
Figure 2022550332000009
第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの差の演算を行って差を取得し、該差が予め設定された範囲内にない場合、目標駆動パワーに基づいて出力トルクを取得し、トルク曲線図において該出力トルクに対応する定トルク曲線をルックアップし、図６のトルク曲線図における定トルク曲線Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３を参照すると、Ｔｅ１＞Ｔｅ２＞Ｔｅ３であり、トルク曲線図における定トルク曲線を予め計算し、かつベンチを校正してよく、一般的にテーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いてトルクにより制御電流指令を取得し、予め設定された範囲は、予め設定された上限範囲と予め設定された下限範囲を含み、予め設定された上限範囲は、ゼロよりも大きい値であり、予め設定された下限範囲は、ゼロよりも小さい値である。まず、ＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線によりトルク指令を満たす目標直軸電流ｉｄ＊及び目標横軸電流ｉｑ＊を探し出し、目標直軸電流ｉｄ＊及び目標横軸電流ｉｑ＊を式８に代入して、要求される加熱パワーを満たすか否かをチェックする。第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの差が予め設定された下限範囲よりも小さい場合、定トルク曲線に沿ってスライドし、（（ｉｄ＊）２＋（ｉｑ＊）２）が増大する方向に向かって移動し、ｉｄ＊が正半軸に向かって増大する方向に移動してもよく、ｉｄ＊が負半軸に向かって減少する方向に移動してもよく、好ましくは、ｉｄ＊が正半軸に向かって増大する方向に移動することを選択し、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの差が予め設定された上限範囲よりも大きい場合、定トルク曲線に沿ってスライドし、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの差が予め設定された上限範囲よりも小さくなるまで、（（ｉｄ＊）２＋（ｉｑ＊）２）が減少する方向に向かって移動し、現在トルク及び電圧での（（ｉｄ＊）２＋（ｉｑ＊）２）の最小点、すなわちＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線上のトルク指令を満たす目標直軸電流及び目標横軸電流までスライドするとき、差が依然として予め設定された上限範囲よりも大きければ、現在の電流点を目標直軸電流及び目標横軸電流として保持する。
式８を満たすか又は式８により規定された誤差範囲内にあるまで上記反復を行わればよく、加熱パワーを予め計算し、かつベンチを校正してよく、テーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いて、加熱パワーにより、条件を満たす目標直軸電流ｉｄ＊及び目標横軸電流ｉｑ＊を取得する。
本実施形態の技術的効果は、目標駆動パワーに基づいて出力トルクを取得し、出力トルクに基づいてトルク曲線図において定トルク曲線をルックアップし、定トルク曲線に基づいて直軸電流及び横軸電流を取得し、選択された直軸電流及び横軸電流に基づいて第２加熱パワーを取得し、さらに目標加熱パワーと第１加熱パワー及び第２加熱パワーとの間の関係に基づいて直軸電流及び横軸電流を調整することにより、第１加熱パワー及び第２加熱パワーを目標加熱パワーにマッチングさせて、トルク出力過程と加熱過程及び充電過程との間の協調動作を実現することである。
さらに、該協調制御方法は、目標駆動パワーが第１目標駆動パワーから第２目標駆動パワーに変換される場合、第１目標駆動パワーに対応する目標横軸電流及び目標直軸電流に基づいて合成電流ベクトル振幅値を取得するステップと、所定のトルク曲線図における原点を円心とし、かつ合成電流ベクトル振幅値を半径とする円と、第２目標駆動パワーに対応するトルク曲線とで形成された第１交点座標及び第２交点座標を取得するステップと、第１交点座標と目標横軸電流及び目標直軸電流で形成された座標点との間の第１距離、並びに第２交点座標と上記目標横軸電流及び上記目標直軸電流で形成された座標点との間の第２距離をそれぞれ取得するステップと、第１距離と第２距離のうちの小さい値に対応する交点座標を上記第２目標駆動パワーの目標直軸電流及び目標横軸電流として決定するステップと、をさらに含む。
特に、加熱パワーにより、条件を満たす目標直軸電流ｉｄ＊及び目標横軸電流ｉｑ＊を取得した後、例えば、第１目標駆動パワーが第２目標駆動パワーに変化した場合、第２目標駆動パワーに基づいて現在トルク出力指令を取得し、現在トルク値の定トルク曲線において、半径（（ｉｄ＊）２＋（ｉｑ＊）２）の目標電流円と交差する点であって、ｉｄ＊及びｉｑ＊に最も近い電流点を、現在トルク値の目標直軸電流ｉｄ＊及び目標横軸電流ｉｑ＊として探し出し、出力トルクが変化した後のトルク出力過程と加熱過程及び充電過程との間の協調動作を実現する。
ステップＳ５０において、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定する。
本ステップにおいて、トルク曲線図におけるＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線により、トルク指令を満たす第１直軸電流ｉｄ１＊及び第１横軸電流ｉｑ１＊を取得し、第１直軸電流ｉｄ１＊及び第１横軸電流ｉｑ１＊を式８に代入して、要求される加熱パワーを満たすか否かをチェックし、第１加熱パワー及び第２加熱パワーが目標加熱パワーの誤差の予め設定された範囲内にある場合、第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として直接的に設定する。
ステップＳ６０において、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算する。
本ステップにおいて、第１の実施形態として、図７に示すように、ステップＳ６０は、ステップＳ６０１～ステップＳ６０４を含む。
ステップＳ６０１において、各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、モータコイル１０３の同期回転座標系に基づく実際の零軸電流ｉ０を取得し、かつ各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、各セットの巻線の実際の横軸電流ｉｑ及び実際の直軸電流ｉｄを取得する。
ステップＳ６０１において、モータコイル１０３の同期回転座標系に基づく零軸とは、同期回転座標系のｄ－ｑ座標系に垂直な軸を指し、実際の零軸電流とは、各相コイルのサンプリング電流値を零軸に換算した電流値を指す。
１つの実施形態として、ステップＳ６０１における、各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、同期回転座標系に基づく実際の零軸電流ｉ０を取得するステップは、
Figure 2022550332000010
 という計算式に基づいて同期回転座標系における実際の零軸電流ｉ０を取得するステップを含み、
式中、ｉａ、ｉｂ……ｉｍは、各相コイルのサンプリング電流値であり、ｍは、モータの相数である。
零軸電流は、各相コイルがいずれも有する電流と見なされてよく、その数値は、全てのコイルのサンプリング電流値の平均値であってよく、それと中性線上の電流との間に線形関係がある。
１つの実施形態として、図８に示すように、ステップＳ６０１における、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて実際の横軸電流ｉｑ及び実際の直軸電流ｉｄを取得するステップは、ステップＳ６０１１及びステップＳ６０１２を含む。
ステップＳ６０１１において、各相コイルのサンプリング電流値に対してｃｌａｒｋ座標変換を行って静止座標系における電流値ｉα、ｉβを得る。
本ステップにおいて、モータコイル１０３上の３相又は多相電流を静止座標系における２相電流ｉα、ｉβに変換し、一般的にはｃｌａｒｋ座標変換を用いてＮ相軸座標系を２相静止座標系に変換する。
多相モータの拡張したＣｌａｒｋ（２／ｍは、定振幅値Ｃｌａｒｋであり、定パワー変換は類似する）変換式は以下のとおりである。
Figure 2022550332000011
多相モータの拡張した逆Ｃｌａｒｋ（定振幅値Ｃｌａｒｋ）変換式は以下のとおりである。
Figure 2022550332000012
式中、モータの相数は、ｍであり、α＝２π／ｍであり、各セットの巻線のうちの隣接する２相巻線が異なる電気角度であり、例えば、３相４線式モータを実施例として説明すると、ｍ＝３、α＝１２０、
Figure 2022550332000013
 であり、３相コイルにおける３相電流ｉａ、ｉｂ及びｉｃを測定し、
Figure 2022550332000014
 に基づいてｉ０を計算し、電流（ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）をクラーク（定振幅値Ｃｌａｒｋ）変換により２相静止座標系における電流値ｉα、ｉβに変換し、
Figure 2022550332000015
 であり、Ｃｌａｒｋ座標変換式は以下のとおりである。
Figure 2022550332000016
ステップＳ６０１２において、静止座標系における電流値ｉα、ｉβ及びモータロータ位置に基づいて、ｐａｒｋ座標変換を行って実際の横軸電流ｉｑ及び実際の直軸電流ｉｄを得る。
本ステップにおいて、静止座標系における２相電流値ｉα、ｉβを、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における横軸電流及び直軸電流に変換し、モータロータ位置は、モータロータ直軸とモータコイル１０３のＡ相巻線との間の電気角度θであってよく、非同期モータであれば、θ＝（ロータの回転速度Ｗｒ＋スリップＷｓ）＊ｔであり、ロータリーエンコーダー又は他の位置センサ又はポジションレスセンサによりロータ位置を読み取り、θを得る。
以下のｐａｒｋ座標変換により実際の横軸電流ｉｑ及び実際の直軸電流ｉｄを取得することができる。
Figure 2022550332000017
拡張したｐａｒｋ座標変換は以下のとおりである。
Figure 2022550332000018
拡張した逆ｐａｒｋ座標変換は以下のとおりである。
Figure 2022550332000019
θは、モータロータ位置である。
Ｓ６０２において、目標横軸電流ｉｑ＊と実際の横軸電流ｉｑ、及び目標直軸電流ｉｄ＊と実際の直軸電流ｉｄに基づいて、それぞれ閉ループ制御を行って直軸基準電圧と横軸基準電圧を取得し、直軸基準電圧、横軸基準電圧及びモータロータ位置に基づいて、各相ブリッジアームの第１デューティ比Ｄ１１、Ｄ１２…Ｄ１ｍを取得し、ｍは、相数であり、Ｄ１ｍは、第ｍ相モータコイル１０３のデューティ比を表す。
１つの実施形態として、図９に示すように、ステップＳ６０２における、目標横軸電流ｉｑ＊と実際の横軸電流ｉｑ、及び目標直軸電流ｉｄ＊と実際の直軸電流ｉｄに基づいて、それぞれ閉ループ制御を行って直軸基準電圧と横軸基準電圧を取得するステップは、目標横軸電流ｉｑ＊と実際の横軸電流ｉｑに対して演算を行って横軸電流差を得て、かつ目標直軸電流ｉｄ＊と実際の直軸電流ｉｄに対して演算を行って直軸電流差を得るステップＳ６０２１と、横軸電流差と直軸電流差に対してそれぞれ制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って、横軸基準電圧Ｕｑ及び直軸基準電圧Ｕｄを得るステップＳ６０２２と、を含む。
上記２つのステップにおいて、目標横軸電流ｉｑ＊から実際の横軸電流ｉｑを減算し、さらに制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って、横軸基準電圧Ｕｑを取得し、同様に、目標直軸電流ｉｄ＊から実際の直軸電流ｉｄを減算し、さらに制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って、直軸基準電圧Ｕｄを得る。
１つの実施形態として、図１０に示すように、ステップＳ６０２における、直軸基準電圧、横軸基準電圧及びモータロータ位置に基づいて、各相ブリッジアームの第１デューティ比Ｄ１１、Ｄ１２…Ｄ１ｍを取得するステップは、ステップＳ６０２３及びステップＳ６０２４を含む。
ステップＳ６０２３において、横軸基準電圧Ｕｑ、直軸基準電圧Ｕｄ及びモータロータ位置に対して逆ｐａｒｋ座標変換を行って静止座標系における電圧Ｕα、Ｕβを得る。
本ステップにおいて、以下の逆ｐａｒｋ座標変換式により静止座標系における電圧Ｕα、Ｕβを取得することができる。
Figure 2022550332000020
ステップＳ６０２４において、静止座標系における電圧Ｕα、Ｕβに対して空間ベクトルパルス幅変調変換を行って各相ブリッジアームの第１デューティ比を得る。
本ステップにおいて、静止座標系における電圧Ｕα、Ｕβに対してＳＶＰＷＭ（Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、空間ベクトルパルス幅変調変換）アルゴリズムを行って可逆ＰＷＭ整流器１０２のブリッジアームのデューティ比Ｄ１１、Ｄ１２…Ｄ１ｍを得る。
ステップＳ６０３において、目標充放電電流ｉｎ＊及び実際の零軸電流ｉ０に基づいて各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０を取得し、各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０に基づいて第２デューティ比Ｄ０を取得する。
１つの実施形態として、図１１に示すように、ステップＳ６０３における、目標充放電電流ｉｎ＊及びモータコイル１０３上の実際の零軸電流ｉ０に基づいて各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０を取得するステップは、ステップＳ６０３１及びステップＳ６０３２を含む。
ステップＳ６０３１において、目標充放電電流ｉｎ＊及びモータの相数に基づいて、モータコイル１０３の目標零軸電流ｉ０＊を計算する。
ステップＳ６０３２において、モータコイル１０３上の実際の零軸電流ｉ０とモータコイル１０３の目標零軸電流ｉ０＊に対して演算を行い、さらに制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って、各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０を得る。
上記ステップにおいて、目標充放電電流ｉｎ＊と目標零軸電流ｉ０＊との間に比例関係があり、比例係数は、モータの相数であり、モータコイル１０３上の実際の零軸電流ｉ０とモータコイル１０３の目標零軸電流ｉ０＊に対して減算演算を行って電流差を取得し、さらに制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行うと、各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０を得ることができる。
１つの実施形態として、ステップＳ６０３における、各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０に基づいて第２デューティ比Ｄ０を取得するステップは、電圧調整値Ｕ０及びバス電圧を変調して第２デューティ比Ｄ０を得るステップを含む。
ステップＳ６０３において、各相ブリッジアームの第１デューティ比Ｄ１１、Ｄ１２…Ｄ１ｍ及び各相ブリッジアームの第２デューティ比Ｄ０に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を計算して取得する。
本ステップにおいて、第１デューティ比と第２デューティ比とを加算又は減算する方式により各相ブリッジアームのデューティ比を得ることができる。
充放電ポートから中性点に流入する充電電流を正方向とし、多相の相電流の方向は、電流のモータ相端子への流入を正方向とし、電流のモータ相端子からの流出を負方向とし、直流電源が充放電ポートを介して外部の電池を充電する場合、各相ブリッジアームの第１デューティ比からそれぞれデューティ比Ｄ０を減算して各相ブリッジアームのデューティ比を計算して取得する。
ステップＳ６０の第１実施形態は、ステップＳ６０１、ステップＳ６０２及びステップＳ６０３を含み、本実施形態では、多相モータのパラメータ値を同期回転座標系に計算して閉ループ制御を行うことにより、加熱過程、充放電過程及びトルク出力過程の協調動作を実現する。
ステップＳ６０について、第２実施形態として、図１２に示すように、各相コイルのサンプリング電流値及びロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器１０２の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップは、ステップＳ６１１～ステップＳ６１３を含む。
ステップＳ６１１において、目標横軸電流、目標直軸電流、モータロータ位置及び目標充放電電流に基づいて、各相コイルの目標電流値を取得し、１つの実施形態として、ステップＳ６１１は、目標充放電電流ｉｎ＊を線形に変化させて各セットの巻線の目標零軸電流ｉ０＊を取得し、目標横軸電流ｉｑ＊、目標直軸電流ｉｄ＊、ロータ位置及び目標零軸電流ｉ０＊に基づいて、拡張した逆ｐａｒｋ及び拡張した逆ｃｌａｒｋ座標変換を行って各相コイルの目標電流値を取得するステップを含む。
ステップＳ６１２において、各相コイルのサンプリング電流値及び各相コイルの目標電流値に基づいて、各相ブリッジアームの基準電圧を取得する。
ステップＳ６１３において、各相ブリッジアームの基準電圧に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を取得する。
上記２つのステップにおいて、各相コイルのサンプリング電流値及び各相コイルの目標電流値に対して閉ループ調整を行い、閉ループ調整の方式は、ＰＩＤ制御又はＰＲ制御又はスライディングモード制御などであってよい。
本実施形態は、多相モータのパラメータ値を相軸座標系に計算して閉ループ制御を行うことにより、加熱過程、充放電過程及びトルク出力過程の協調動作を実現するという点で上記実施形態と相違する。
ステップＳ６０について、第３実施形態として、図１３に示すように、ステップＳ６０は、目標横軸電流ｉｑ＊、目標直軸電流ｉｄ＊及びロータ位置に基づいて、モータの静止座標系における目標α軸電流及び目標β軸電流を取得するステップＳ６２１と、各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、各セットの巻線の実際の零軸電流ｉ０を取得し、かつ各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、モータの静止座標系における実際のα軸電流及び実際のβ軸電流を取得するステップＳ６２２と、目標α軸電流、目標β軸電流、実際のα軸電流及び実際のβ軸電流に基づいて、制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行ってモータコイル１０３の静止座標系における基準電圧Ｕα、Ｕβを取得するステップＳ６２３と、静止座標系における基準電圧Ｕα、Ｕβに対して空間ベクトル変調変換を行って各相ブリッジアームの第１デューティ比を得るステップＳ６２４と、目標充放電電流ｉｎ＊及び実際の零軸電流ｉ０に基づいて、制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０を取得し、電圧調整値Ｕ０及びバス電圧を変調して第２デューティ比を得るステップＳ６２５と、各相ブリッジアームの第１デューティ比及び各相ブリッジアームの第２デューティ比に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を計算して取得するステップＳ６２６と、を含む。
本実施形態は、多相モータのパラメータ値を静止座標系に計算して閉ループ制御を行うことにより、加熱過程、充放電過程及びトルク出力過程の協調動作を実現するという点で上記実施形態と相違する。
本願の実施例１は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、可逆ＰＷＭ整流器１０２及びモータコイル１０３を含むエネルギー変換装置を用いることにより、該エネルギー変換装置が、外部の電池１０１に接続され、かつ充放電ポート１０４を介して電源又は電気設備に接続される場合、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得し、目標充放電パワーに基づいて第１加熱パワーを取得し、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、第１横軸電流及び第１直軸電流に基づいてモータコイル１０３の第２加熱パワーを取得し、さらに、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの間の関係に基づいて、第１横軸電流及び第１直軸電流を調整して目標横軸電流及び目標直軸電流を得て、その後、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算し、デューティ比に基づいてＰＷＭ整流器の各相ブリッジアーム上のスイッチ素子のオン及びオフを制御して、外部の電池１０１又は電源から出力された電流がモータコイル１０３を流れて熱量を発生させることを実現することにより、モータコイル１０３の冷却管を流れる冷却液を加熱し、該冷却液は、動力電池を流れるときに動力電池を加熱し、かつ電池自体の充電又は放電による発熱と組み合わせて動力電池を加熱し、追加の動力電池加熱装置を省略し、装置全体のコストを削減し、電池の低温の状態での充放電を保証するとともに、充放電過程、加熱過程及びトルク出力過程の三者の協調動作、すなわち外部の電源（例えば、充電パイル）の放電による電池の充電過程、モータの加熱過程及びモータトルク出力過程の三者の協調動作、又は電池の放電による外部の電気設備（例えば、車両）への給電、モータの加熱過程及びモータトルク出力過程の三者の協調動作を実現することができる。
本願の実施例２は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、図１４に示すように、目標充放電パワーがゼロである場合、目標充放電電流及び第１加熱パワーは、ゼロであり、協調制御方法は、目標加熱パワー及び目標駆動パワーを取得するステップＳ１１と、目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ第１横軸電流及び第１直軸電流に基づいて、モータコイルの第２加熱パワーを取得するステップＳ２１と、第２加熱パワーと目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、第２加熱パワーと目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするステップＳ３１と、第２加熱パワーと目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定するステップＳ４１と、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップＳ５１と、を含む。
本願の実施例２は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、目標充放電パワーがゼロであり、モータコイルを加熱するように制御することとモータがトルクを出力するように制御することとを同時に行うという点で実施例１と相違し、可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含むエネルギー変換装置を用いることにより、該エネルギー変換装置が、外部の電池に接続され、かつ充放電ポートを介して電源又は電気設備に接続される場合、目標加熱パワー及び目標駆動パワーを取得し、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、第１横軸電流及び第１直軸電流に基づいてモータコイルの第２加熱パワーを取得し、さらに、第２加熱パワーと目標加熱パワーとの間の関係に基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を調整して目標横軸電流及び目標直軸電流を得て、その後、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算し、デューティ比に基づいてＰＷＭ整流器の各相ブリッジアーム上のスイッチ素子のオン及びオフを制御して、外部の電池又は電源から出力された電流がモータコイルを流れて熱量を発生させることを実現することにより、モータコイルの冷却管を流れる冷却液を加熱し、該冷却液は、動力電池を流れるときに動力電池を加熱し、追加の動力電池加熱装置を省略し、装置全体のコストを削減し、電池の低温の状態での充放電を保証するとともに、加熱過程とトルク出力過程の二者の協調動作を実現することができる。
本願の実施例３は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、図１５に示すように、目標加熱パワーがゼロである場合、協調制御方法は、目標充放電パワー及び目標駆動パワーを取得するステップＳ１２と、目標充放電パワーに基づいて、外部の充放電ポートから中性線に出力された目標充放電電流を取得するステップＳ２２と、目標駆動パワーに基づいて、第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定するステップＳ３２と、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップＳ４２と、を含む。
本願の実施例３は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、目標加熱パワーがゼロであり、モータコイルが充放電するように制御することとモータがトルクを出力するように制御することとを同時に行うという点で実施例１と相違し、目標充放電パワーに基づいて目標充放電電流を取得し、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、第１横軸電流及び第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定し、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算することにより、充放電過程とトルク出力過程の二者の協調動作を実現する。
本願の実施例４は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、図１６に示すように、目標駆動パワーがゼロである場合、協調制御方法は、目標加熱パワー及び目標充放電パワーを取得するステップＳ１３と、目標充放電パワーに基づいて、外部の充放電ポートから中性線に出力された目標充放電電流を取得し、かつ目標充放電電流に基づいて、モータコイルの第１加熱パワーを取得するステップＳ２３と、目標加熱パワー及び第１加熱パワーに基づいて、目標横軸電流及び目標直軸電流を取得するステップＳ３３と、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップＳ４３と、を含む。
本願の実施例４は、エネルギー変換装置の協調制御方法を提供し、目標駆動パワーがゼロであり、モータコイルが電池を充放電するように制御することとモータコイルを加熱するように制御することとを同時に行うという点で実施例１と相違し、目標充放電パワーに基づいて目標充放電電流を取得し、目標充放電電流に基づいてモータコイルの第１加熱パワーを取得し、目標加熱パワーと第１加熱パワーとの間の関係に基づいて目標横軸電流及び目標直軸電流を取得し、このとき、目標横軸電流がゼロであり、さらに目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算することにより、加熱過程と充放電過程の二者の協調動作を実現するとともに、ゼロトルク出力を実現する。
以下、具体的なベクトル制御図により本願を具体的に説明する。
図１７は、本願のｎ相モータのベクトル制御ブロック図であり、多相モータのベクトル制御に関するものであり、多相モータのベクトルを同期回転座標系に計算して閉ループ制御を行い、図１８は、図１７に対応して３相モータを例として３相モータのベクトル制御システムのブロック図を例示する。制御過程において、コントローラは、充放電指令、トルク出力指令及び加熱パワー指令を受信し、充放電指令は、所定の電圧値又は所定の電流値であり、充放電指令に基づいて電圧目標を取得し、充電ポートの電圧を取得し、かつそれと電圧目標に対して閉ループ制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って、目標充放電電流ｉｎ＊を得て、出力トルクと加熱パワー及び目標充放電電流ｉｎ＊に基づいて指令計算過程を行って目標横軸電流ｉｑ＊及び目標直軸電流ｉｄ＊を得て、３相電流値ｉａ、ｉｂ、ｉｃをサンプリングし、座標変換により同期回転座標系に換算して実際の直軸電流ｉｄと実際の横軸電流ｉｑを得て、それぞれ目標直軸電流ｉｄ＊と目標横軸電流ｉｑ＊から減算した後、制御（例えば、ＰＩＤ制御）によりＵｄ目標値及びＵｑ目標値を出力し、Ｕｄ及びＵｑの逆Ｐａｒｋ変換によりＵα及びＵβを得て、Ｕα及びＵβを空間ベクトルパルス幅変調アルゴリズム（ＳＶＰＷＭ）に伝送してインバータの３相ブリッジアームのデューティ比Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃを得る。要求される電流値ｉｎ＊により、要求されるｉ０＊と実際のｉ０（電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃをサンプリングすることにより、拡張したＣｌａｒｋ座標変換によりｉ０を抽出する）の電流値を計算し、閉ループ制御を行って、要求されるデューティ比Ｄ０を得て、Ｄａ、Ｄｂ、ＤｃとＤ０との減算をそれぞれ行って３相ブリッジアームの実際のデューティ比を得て、閉ループ電流制御を行う。
図１９は、本願のｎ相モータの別の制御ブロック図であり、多相モータのベクトル制御に関するものであり、多相モータのベクトルをＮ相軸座標系に計算して閉ループ制御を行う。図２０は、図１９に対応して３相モータを例として３相モータのベクトル制御システムのブロック図を例示する。制御過程において、コントローラは、充放電指令、トルク出力指令及び加熱パワー指令を受信し、充放電指令は、所定の電圧値又は所定の電流値であり、充放電指令に基づいて電圧目標を取得し、充電ポートの電圧を取得し、かつそれと電圧目標に対して閉ループ制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って、目標充放電電流ｉｎ＊を得て、出力トルクと加熱パワー及び目標充放電電流ｉｎ＊に基づいて指令計算過程を行って目標横軸電流ｉｑ＊及び目標直軸電流ｉｄ＊を得て、目標横軸電流ｉｑ＊及び目標直軸電流ｉｄ＊に対して拡張した逆Ｐａｒｋ－Ｃｌａｒｋ座標変換を行い、目標値をステータ巻線軸系ＡＢＣに計算してＩａ＊、Ｉｂ＊、Ｉｃ＊を得て、ステータ巻線軸系における目標値Ｉａ＊、Ｉｂ＊、Ｉｃ＊とサンプリングにより得られた実際の値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに対して閉ループ調整を行い、ブリッジアームのデューティ比Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃを出力して制御電流を調整することにより目標値に追従させ、調整方式は、ＰＩＤ又はＰＲ又はスライディングモードなどであってよい。
３相４線式モータを実施例とすると、ｍ＝３であり、３相電流（ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）を測定し、測定された電流（ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）を、拡張したクラーク（ｃｌａｒｋ）変換により２相静止座標系におけるｉα、ｉβ、ｉ０に変換し、零軸電流ベクトルは、ｉ０であり、Ｎ線の電流は、零軸電流成分の負の３倍（ｉｎ＝－３＊ｉ０）であり、ｉα及びｉβをパーク変換（ｐａｒｋ）により磁場配向の電流ベクトルｉｄ、ｉｑに変換し、ｉｄは、直軸電流であり、ｉｑは、横軸電流であり、θは、モータロータ直軸とモータ巻線のＡ相巻線との間の電気角度であり（非同期モータであれば、θ＝（ロータの回転速度Ｗｒ＋スリップＷｓ）＊ｔであり）、ロータリーエンコーダー又は他の位置センサ又はポジションレスセンサによりロータ位置を読み取り、θを得る。
零軸電流ベクトルｉ０は、以下のとおりである。
Figure 2022550332000021
電流指令＊について、Ｎ線の電流ｉｎ＝－３＊ｉ０であり、０軸上のベクトル電流ｉ０＊を与え、充放電パワーを制御する。
以下、エネルギー変換装置の異なるモードに基づいて本願を具体的に説明し、モータが３相モータであることを例とする。
第１ステップにおいて、指令計算を行う。
充放電指令、トルク出力指令及び加熱パワー指令の３つの指令のうち、多くとも１つがゼロではない場合、以下の方式に従って指令計算及び割り当てを行う。
第１の動作モードにおいて、充放電指令、トルク出力指令及び加熱パワー指令（指令は、要求パワーである）が全てゼロである場合、全てのスイッチがオフ状態にある。
第２の動作モードにおいて、トルク出力指令のみがあり、充放電指令は、０であり、すなわち充放電電流ｉｎ＊＝０であり、加熱パワー指令は、０であり、指令計算過程においては、図６のトルク曲線図におけるＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線に基づいて、トルク出力指令及びモータの現在の回転速度ωｅにより、同期回転座標系のｄｑ座標軸上の対応する目標横軸電流ｉｑ＊及び目標直軸電流ｉｄ＊の２つの要求値をルックアップするか又は計算し、要求されるトルク指令を保証し、このときに目標充放電電流ｉｎ＊の電流回路において制御演算を行わず、トルク指令に必要なエネルギーは、外部の電池１０１又は外部の電源に由来する。
第３の動作モードにおいて、加熱パワー指令のみがあり、充放電指令は、０であり、すなわち充放電電流ｉｎ＊＝０であり、トルク出力指令は、０又は小さい値であり、すなわち目標横軸電流ｉｑ＊＝０であるか、又はｉｑ＊は、小さい値であり（歯車隙間と噛み合うことにより、モータロータの振れを防止し）、目標直軸電流ｉｄ＊の方向におけるベクトルを与え、所定の加熱パワーに基づいて式４に従ってｉｄ＊を解き、ｉｄ＊は、正であっても負であってもよく、好ましくは、ｉｄ＊は、正の値であり、すなわち増強磁場方向であり、あるいは得られたｉｄ＊に正弦高周波信号を重畳し、電池インピーダンスが大きいほど発熱が大きくなることを利用して、電池の発熱を増大させ、加熱パワーを予め計算し、かつベンチを校正してよく、テーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いて加熱パワーにより制御電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を取得する。

Figure 2022550332000022
現在の指令に基づいて判断モードを与え、計算過程の後に、ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得て、このときに目標ｉｎ＊の電流回路において制御演算を行わず、加熱指令に必要なエネルギーは、電池又は外部の電源に由来する。
第４の動作モードにおいて、充放電指令のみがあり、トルク出力指令は、０であり、加熱パワー指令は、０であり、ｉｑ＊＝０、ｉｄ＊＝０、ｉｎ＊≠０である。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラは、電圧及び電流の二重閉ループ制御を用い、電流指令ｉｎ＊は、充放電電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量である。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラはまた、単一電圧の二重閉ループ制御を用いてよく、電圧閉ループのプロセスのみがあり、電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量は、直接的にブリッジアームのデューティ比に変換され、ｉｎのサンプリングにより（ｉｎ＝－ｉａ－ｉｂ－ｉｃ）を得る。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電圧充放電モードである場合、モータコントローラは、単一電流の二重閉ループ制御を用い、電流指令ｉｎ＊は、直接的に電池マネージャから送信されて与えられ、電圧閉ループのプロセスがない。
ベクトル制御計算過程により目標ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得る。
充電時にｉｎ＊＞０であり、放電時にｉｎ＊＜０である。
充放電指令、トルク出力指令及び加熱パワー指令の３つの指令のうち、少なくとも２つがゼロではない場合、以下の方式に従って指令計算及び割り当てを行う。
第５の動作モードにおいて、充放電指令及び加熱パワー指令のみがあり、トルク出力指令＊は、０である。
充放電指令：
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラは、電圧及び電流の二重閉ループ制御を用いてよく、電流指令ｉｎ＊は、充放電電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量であり、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングし、電流の閉ループ制御を行う。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電圧充放電モードである場合、モータコントローラはまた、単一電流の二重閉ループ制御を用いてよく、電流指令ｉｎ＊は、直接的に電池マネージャから送信されて与えられ、電圧閉ループのプロセスがなく、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングし、電流の閉ループ制御を行う。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラはさらに、単一電圧の二重閉ループ制御を用いてよく、電圧閉ループのプロセスのみがあり、電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量は、直接的にブリッジアームのデューティ比に変換され、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングする。
加熱パワー指令：サンプリングによりｉｎを得て、かつ加熱パワーを与え、以下の式５に従ってｉｄ＊を解き、ｉｄ＊は、正であっても負であってもよく、好ましくは、ｉｄ＊は、正の値であり、すなわち増強磁場方向であり、加熱パワーを予め計算し、かつベンチを校正してよく、テーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いて加熱パワーにより目標電流ｉｄ＊、ｉｑ＊を取得する。
Figure 2022550332000023
充放電指令に基づいて、加熱パワー指令の計算過程の後、目標ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得る。充電時にｉｎ＊＞０であり、放電時にｉｎ＊＜０である。
式５について、複数の巻線ポールから引き出された複数本の中性線が存在する場合、各中性線を全体として式５を用いて計算を行い、複数本の中性線に対して計算及び重畳を行う必要がある。
第６の動作モードにおいて、充放電指令及びトルク出力指令のみがあり、加熱パワー指令は、０である。
充放電指令：
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラは、電圧及び電流の二重閉ループ制御を用いてよく、電流指令ｉｎ＊は、充放電電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量であり、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングし、電流の閉ループ制御を行う。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電圧充放電モードである場合、モータコントローラはまた、単一電流の二重閉ループ制御を用いてよく、電流指令ｉｎ＊は、直接的に電池マネージャから送信されて与えられ、電圧閉ループのプロセスがなく、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングし、電流の閉ループ制御を行う。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラはさらに、単一電圧の二重閉ループ制御を用いてよく、電圧閉ループのプロセスのみがあり、電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量は、直接的にブリッジアームのデューティ比に変換され、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングする。
トルク出力指令：指令計算過程においては、図６のトルク曲線図におけるＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線に基づいて、トルク出力指令により、同期回転座標系のｄｑ座標軸上の対応するｉｄ＊、ｉｑ＊の２つの要求値を探し出して与え、要求されるトルク指令を保証し、計算過程の後に、目標ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得て、充電時にｉｎ＊＞０であり、放電時にｉｎ＊＜０である。
第７の動作モードにおいて、加熱パワー指令及びトルク出力指令のみがあり、充放電指令は、０である。
加熱パワー指令：
Figure 2022550332000024
トルク出力指令：定トルク曲線を計算し、図６のトルク曲線図における定トルク曲線Ｔｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３を参照し、Ｔｅ１＞Ｔｅ２＞Ｔｅ３であり、トルク曲線図における定トルク曲線を予め計算し、かつベンチを校正してよく、一般的にテーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いてトルクにより制御電流指令を取得する。まず、ＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線により、トルク指令を満たすｉｄ＊及びｉｑ＊を探し出し、ｉｄ＊及びｉｑ＊を式７に代入して、要求される加熱パワーを満たすか否かをチェックし、満たさない場合、ｉｄ＊及びｉｑ＊は、定トルク曲線に沿ってスライドし、第１加熱パワーと第２加熱パワーとの和と、目標加熱パワーとの差が予め設定された下限範囲よりも小さい場合、ｉｄが正半軸に向かって増大する方向に移動してもよく、ｉｄが負半軸に向かって減少する方向に移動してもよく、好ましくは、ｉｄが正半軸に向かって増大する方向に移動することを選択し、式７を満たすか又は式７により規定された誤差範囲内にあるまで反復を行い、加熱パワーを予め計算し、かつベンチを校正してよく、テーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いて加熱パワーにより制御電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を取得する。
このとき、目標ｉｎ＊の電流回路において制御演算を行わず、計算過程の後に、目標ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得る。
第８の動作モードにおいて、充放電指令、加熱パワー指令及びトルク出力指令は、いずれもゼロではない。
充放電指令：外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラは、電圧及び電流の二重閉ループ制御を用いてよく、電流指令ｉｎ＊は、充放電電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量であり、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングし、電流の閉ループ制御を行う。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電圧充放電モードである場合、モータコントローラは、単一電流の二重閉ループ制御を用いてよく、電流指令ｉｎ＊は、直接的に電池マネージャから送信されて与えられ、電圧閉ループのプロセスがなく、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングし、電流の閉ループ制御を行う。
外部の充放電ポート１０４に接続された外部の電源が定電流充放電モードである場合、モータコントローラは、単一電圧の二重閉ループ制御を用いてよく、電圧閉ループのプロセスのみがあり、電圧指令Ｕ＊と電圧のサンプリング及び閉ループ制御を行った後の出力量は、直接的にブリッジアームのデューティ比に変換され、Ｎ線の電流ｉｎをサンプリングする。
加熱パワー指令：
Figure 2022550332000025
トルク出力指令：定トルク曲線を計算し、トルク曲線図における定トルク曲線を予め計算し、かつベンチを校正してよく、一般的にテーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いてトルクにより制御電流指令を取得する。まず、ＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線により、トルク指令を満たすｉｄ＊及びｉｑ＊を探し出し、ｉｄ＊及びｉｑ＊を式８に代入して、要求される加熱パワーを満たすか否かをチェックし、満たさない場合、定トルク曲線に沿ってスライドし、（（ｉｄ＊）２＋（ｉｑ＊）２）が増大する方向に向かって移動し、ｉｄ＊が正半軸に向かって増大する方向に移動してもよく、ｉｄ＊が負半軸に向かって減少する方向に移動してもよく、好ましくは、ｉｄ＊が正半軸に向かって増大する方向に移動することを選択し、式８を満たすか又は式８により規定された誤差範囲内にあるまで反復を行う。加熱パワーを予め計算し、かつベンチを校正してよく、テーブルルックアップ又は線形フィッティングの方法を用いて加熱パワーにより制御電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を取得する。
計算過程の後に、目標ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得る。
充放電指令、加熱パワー指令、トルク出力指令がいずれも存在する使用シナリオは、太陽エネルギー高圧線上の除氷車又は月面車である。
第２ステップにおいて、閉ループ方式の判断を行う。
モード判断の第１ステップにおいて、全ての指令が０である場合に制御を行わないことに加えて、充放電指令ｉｎ＊＝０の場合に処理及び判断を行う必要があり、ｉｎ＊＝０の場合、充放電電流又は電圧を制御せず、電池から電気を取り出してモータ駆動、加熱又は駆動加熱の制御を行う。ｉｎ＊≠０の場合、充放電指令は、閉ループ制御に関与する。
第３ステップにおいて、制御過程を行う。
充放電指令、加熱パワー指令、トルク出力指令に対して計算過程を行った後、目標パラメータ値ｉｄ＊、ｉｑ＊、ｉｎ＊を得る。
エネルギー変換装置の回路構造として、以下の回路構造を用いてよい。
図２１は、本実施形態に係るエネルギー変換装置の回路図であり、エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器１０２及びモータコイル１０３を含み、スイッチＫ１、スイッチＫ２、抵抗Ｒ、スイッチＫ３及びキャパシタＣ１をさらに含み、外部の電池の正極は、スイッチＫ１の第１端及びスイッチＫ２の第１端に接続され、スイッチＫ１の第２端は、キャパシタＣ１の第１端に接続され、スイッチＫ２の第２端は、抵抗Ｒの第１端に接続され、抵抗Ｒの第２端は、キャパシタＣ１の第１端に接続され、電池の負極は、スイッチＫ３の第１端に接続され、スイッチＫ３の第２端は、キャパシタＣ１の第２端に接続され、可逆ＰＷＭ整流器は、３相ブリッジアームを含み、第１相ブリッジアームは、直列接続された第１パワースイッチユニット及び第２パワースイッチユニットを含み、第２相ブリッジアームは、直列接続された第３パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットを含み、第３相ブリッジアームは、直列接続された第５パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットを含み、第１パワースイッチユニットの入力端、第３パワースイッチユニットの入力端及び第５パワースイッチユニットの入力端は、共通接続されて第１合流端を形成し、かつキャパシタＣ１の第１端に接続され、第２パワースイッチユニットの出力端、第４パワースイッチユニットの出力端及び第６パワースイッチユニットの出力端は、共通接続されて第２合流端を形成し、かつキャパシタＣ１の第２端に接続され、第１パワースイッチユニットは、第１上ブリッジアームＶＴ１及び第１上ブリッジダイオードＶＤ１を含み、第２パワースイッチユニットは、第２下ブリッジアームＶＴ２及び第２下ブリッジダイオードＶＤ２を含み、第３パワースイッチユニットは、第３上ブリッジアームＶＴ３及び第３上ブリッジダイオードＶＤ３を含み、第４パワースイッチユニットは、第４下ブリッジアームＶＴ４及び第４下ブリッジダイオードＶＤ４を含み、第５パワースイッチユニットは、第５上ブリッジアームＶＴ５及び第５上ブリッジダイオードＶＤ５を含み、第６パワースイッチユニットは、第６下ブリッジアームＶＴ６及び第６下ブリッジダイオードＶＤ６を含み、モータコイルは、１セットの３相巻線を含み、第１相コイルは、第１相ブリッジアームの中点に接続され、第２相コイルは、第２相ブリッジアームの中点に接続され、第３相コイルは、第３相ブリッジアームの中点に接続され、第１相コイル、第２相コイル及び第３相コイルは、共通接続されて中性点を形成し、中性点から中性線を引き出し、エネルギー変換モジュールは、スイッチＫ４、スイッチＫ５、インダクタＬ及びキャパシタＣ２をさらに含み、充放電ポートの第１端は、インダクタＬの第２端及びキャパシタＣ２の第１端に接続され、インダクタＬの第１端は、スイッチＫ４の第２端に接続され、スイッチＫ４の第１端は、中性線に接続され、充放電ポート１０４の第２端は、スイッチＫ５の第２端に接続され、スイッチＫ５の第１端及びキャパシタＣ２の第２端は、第２合流端に共通接続される。
図２２に示すように、図２２は、充放電ポート１０４の第１端がスイッチＫ７の第２端及びスイッチＫ５の第２端に接続され、スイッチＫ７の第１端がインダクタＬの第２端及びキャパシタＣ２の第１端に接続され、インダクタＬの第１端がスイッチＫ６の第２端に接続され、スイッチＫ６の第１端が中性線に接続され、充放電ポート１０４の第２端がキャパシタＣ２の第２端及び第２合流端に接続され、スイッチＫ４の第１端が電池の正極に接続され、スイッチＫ５の第１端がキャパシタＣ１の第１端に接続されるという点で図２１と相違する。
図２３及び図２４に示すように、エネルギー変換装置が外部の車両に接続される場合、エネルギー貯蔵過程及び貯蔵エネルギー放出過程を行う。
以下、図２５を例として、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得した場合に目標駆動パワー及び目標充放電パワーを計算した後の電流の流れ方向の実現方式を説明する。
図２５に示すように、可逆ＰＷＭ整流器１０２は、第１パワースイッチユニット、第２パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、第４パワースイッチユニット、第５パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットを含み、各パワースイッチユニットの制御端は、コントローラに接続され、可逆ＰＷＭ整流器１０２の第１パワースイッチユニット及び第２パワースイッチユニットは、第１相ブリッジアームを構成し、第３パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットは、第２相ブリッジアームを構成し、第５パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットは、第３相ブリッジアームを構成し、第１パワースイッチユニットは、第１上ブリッジアームＶＴ１及び第１上ブリッジダイオードＶＤ１を含み、第２パワースイッチユニットは、第２下ブリッジアームＶＴ２及び第２下ブリッジダイオードＶＤ２を含み、第３パワースイッチユニットは、第３上ブリッジアームＶＴ３及び第３上ブリッジダイオードＶＤ３を含み、第４パワースイッチユニットは、第４下ブリッジアームＶＴ４及び第４下ブリッジダイオードＶＤ４を含み、第５パワースイッチユニットは、第５上ブリッジアームＶＴ５及び第５上ブリッジダイオードＶＤ５を含み、第６パワースイッチユニットは、第６下ブリッジアームＶＴ６及び第６下ブリッジダイオードＶＤ６を含み、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットは、共通接続されて第１合流端を形成し、第２パワースイッチユニット、第４パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットは、共通接続されて第２合流端を形成し、第１合流端と第２合流端との間にバスキャパシタＣ１が接続され、バスキャパシタＣ１の第１端は、スイッチＫ１の第１端及びスイッチＫ２の第１端に接続され、バスキャパシタＣ１の第２端は、スイッチＫ３の第１端に接続され、スイッチＫ２の第２端は、抵抗Ｒの第１端に接続され、スイッチＫ１の第２端は、抵抗Ｒの第２端及び電池１０１の正極端に接続され、スイッチＫ３の第２端は、電池１０１の負極端に接続され、モータは、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３を含み、各相コイルの一端は、共通接続されて中性点を形成し、かつ直流電源に接続され、各相コイルの他端は、それぞれ１相ブリッジアームの中点に接続され、直流電源、第１相コイルＬ１及び第２パワースイッチユニットは、直流エネルギー貯蔵回路を形成し、直流エネルギー貯蔵回路は、充電及びエネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、一実施形態として、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れて直流電源の負極に戻るものであり、直流電源、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び外部の電池は、電池充電回路を形成し、電池充電回路は、エネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１、第１上ブリッジアームＶＴ１、電池１０１及びバスキャパシタＣ１を流れて直流電源の負極に戻るものであり、バスキャパシタＣ１、第５パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、第３相コイルＬ３、第２相コイルＬ２、第１相コイルＬ１及び第２パワースイッチユニットは、モータの第１駆動回路を形成し、電流は、バスキャパシタＣ１の一端から、第５上ブリッジアームＶＴ５、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻ると同時に、バスキャパシタＣ１の一端から、第３上ブリッジアームＶＴ３、第２相コイルＬ２、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻り、第２相コイルＬ２、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットは、モータの第２駆動回路を形成し、電流の流れ方向は、第２相コイルＬ２と、第１相コイルＬ１と、第１上ブリッジダイオードＶＤ１と、第３上ブリッジアームＶＴ３との間、及び、第３相コイルＬ３と、第１相コイルＬ１と、第１上ブリッジダイオードＶＤ１と、第５上ブリッジアームＶＴ５との間にそれぞれループ電流を形成し、直流電源、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第２パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットは、直流エネルギー貯蔵回路を形成し、直流エネルギー貯蔵回路は、エネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、一実施形態として、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れて直流電源の負極に戻ると同時に、直流電源の正極から、第２相コイルＬ２及び第４下ブリッジアームＶＴ４を流れて直流電源の負極に戻るものであり、直流電源、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び外部の電池は、電池充電回路を形成し、電池充電回路は、エネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１、第１上ブリッジダイオードＶＤ１、電池１０１及びバスキャパシタＣ１を流れて直流電源の負極に戻ると同時に、直流電源の正極から、第２相コイルＬ２、第２上ブリッジダイオードＶＤ３、電池１０１及びバスキャパシタＣ１を流れて直流電源の負極に戻るものであり、バスキャパシタＣ１、第５パワースイッチユニット、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第２パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットは、モータの第１駆動回路を形成し、電流の流れ方向は、バスキャパシタＣ１の一端から、第５上ブリッジアームＶＴ５、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻ると同時に、バスキャパシタＣ１の一端から、第５上ブリッジアームＶＴ５、第３相コイルＬ３、第２相コイルＬ２及び第４下ブリッジアームＶＴ４を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻るものであり、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットは、モータの第２駆動回路を形成し、電流の流れ方向は、第３相コイルＬ３と、第１相コイルＬ１と、第１上ブリッジダイオードＶＤ１と、第５上ブリッジアームＶＴ５との間、及び、第３相コイルＬ３と、第２相コイルＬ２と、第３上ブリッジダイオードＶＤ３と、第３上ブリッジアームＶＴ５との間にそれぞれループ電流を形成する。
直流給電について、第１コイルが第１相コイルＬ１であり、第２コイルが第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３である場合、図２５に示すように、第１動作段階において、コントローラは、モータの駆動パワー及び電池の充電パワーに基づいて、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームのオン時刻及び持続時間を制御することにより、直流エネルギー貯蔵回路における直流電源から出力された電流は、第１相コイルＬ１及び第２パワースイッチユニットを順に流れて直流電源に戻ると同時に、モータの第１駆動回路におけるバスキャパシタＣ１から出力された電流は、第５パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、第３相コイルＬ３、第２相コイルＬ２、第１相コイルＬ１及び第２パワースイッチユニットを順に流れてバスキャパシタＣ１に戻り、これにより、直流エネルギー貯蔵回路及びモータの第１駆動回路は、同時に動作する。
図２６に示すように、第２動作段階において、コントローラは、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームのオン時刻及び持続時間を制御することにより、電池充電回路における直流充電設備から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び電池を流れて直流充電設備に戻り、モータの第２駆動回路における第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットを流れて第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３に戻り、これにより、電池充電回路及びモータの第２駆動回路は、同時に動作する。
直流給電について、第１コイルが第１相コイルＬ１及び第２相コイルＬ２であり、第２コイルが第３相コイルＬ３である場合、図２７に示すように、第１動作段階において、コントローラは、モータの駆動パワー及び電池の充電パワーに基づいて、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームのオン時刻及び持続時間を制御することにより、直流エネルギー貯蔵回路における直流電源から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第２パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットを順に流れて直流電源に戻ると同時に、モータの第１駆動回路におけるバスキャパシタＣ１から出力された電流は、第５パワースイッチユニット、第３相コイルＬ３、第２相コイルＬ２、第１相コイルＬ１、第２パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットを順に流れてバスキャパシタＣ１に戻り、これにより、直流エネルギー貯蔵回路及びモータの第１駆動回路は、同時に動作する。
図２８に示すように、第２動作段階において、コントローラ１０４は、第１ブリッジアーム及び第２ブリッジアームのオン時刻及び持続時間を制御することにより、電池充電回路における直流充電設備から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び電池を流れて直流充電設備に戻り、モータの第２駆動回路における第３相コイルＬ３から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットを流れて第３相コイルＬ３に戻り、これにより、電池充電回路及びモータの第２駆動回路は、同時に動作する。
上記実施形態は、充電過程と駆動過程が協調して動作する例のみに関するものであり、加熱過程は、駆動過程と類似し、上記モータの第１駆動回路及びモータの第２駆動回路は、同時に第１加熱回路及び第２加熱回路であってもよく、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを同時に受信した場合、電池充電回路、モータの第１駆動回路及び第１加熱回路を同時に動作するように制御し、かつ電池充電回路、モータの第２駆動回路及び第２加熱回路を同時に動作するように制御することができる。
図２９に示すように、モータは、複数セットの巻線ユニットを有してよく、各セットの巻線ユニットの全ての相巻線を１つの基本ユニットとし、各基本ユニットに対してモータベクトル制御を用いると、いずれもモータの動作を独立して制御することができる。可逆ＰＷＭ整流器１０２は、１組のＭ１個のブリッジアームを含み、Ｍ１個のブリッジアームは、第１合流端及び第２合流端を形成し、動力電池１０１の正極端と負極端は、それぞれ第１合流端と第２合流端に接続され、モータコイル１０３は、第１巻線ユニット及び第２巻線ユニットを含み、第１巻線ユニットは、１セットのｍ１相巻線を含み、ｍ１相巻線のうちの各相巻線は、ｎ１個のコイル分岐回路を含み、各相巻線のｎ１個のコイル分岐回路は、共通接続されて１つの相端点を形成し、ｍ１相巻線の相端点は、Ｍ１個のブリッジアームのうちのｍ１個のブリッジアームの各ブリッジアームの中点に一対一に対応して接続され、ｍ１相巻線のうちの各相巻線のｎ１個のコイル分岐回路のうちの１つのコイル分岐回路は、さらに、それぞれ他の相巻線のｎ１個のコイル分岐回路のうちの１つのコイル分岐回路に接続されて、ｎ１個の接続点を形成し、ｎ１個の接続点は、Ｔ１個の中性点を形成し、Ｔ１個の中性点からＪ１本の中性線を引き出し、ｎ１≧Ｔ１≧１、Ｔ１≧Ｊ１≧１、ｍ１≧２であり、かつｎ１、ｍ１、Ｔ１及びＪ１は、いずれも正整数であり、第２巻線ユニットは、１セットのｍ２相巻線を含み、ｍ２相巻線のうちの各相巻線は、ｎ２個のコイル分岐回路を含み、各相巻線のｎ２個のコイル分岐回路は、共通接続されて１つの相端点を形成し、ｍ２相巻線の相端点は、Ｍ１個のブリッジアームのうちのｍ２個のブリッジアームの各ブリッジアームの中点に一対一に対応して接続され、ｍ２相巻線のうちの各相巻線のｎ２個のコイル分岐回路のうちの１つのコイル分岐回路は、さらに、それぞれ他の相巻線のｎ２個のコイル分岐回路のうちの１つのコイル分岐回路に接続されて、ｎ２個の接続点を形成し、ｎ２個の接続点は、Ｔ２個の中性点を形成し、Ｔ２個の中性点からＪ２本の中性線を引き出し、ｎ２≧Ｔ２≧１、Ｔ２≧Ｊ２≧１、ｍ２≧２、Ｍ≧ｍ１＋ｍ２であり、かつｎ２、ｍ２、Ｔ２及びＪ２は、いずれも正整数である。
図３０は、本実施形態に係るエネルギー変換装置の回路図である。ｍ１＝ｍ２＝３、Ｍ１＝６及びｎ１＝ｎ２＝２を例とすると、エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器１０２及びモータコイル１０３を含み、第１スイッチモジュール１０６をさらに含む。第１スイッチモジュール１０６は、スイッチＫ３、スイッチＫ４、抵抗Ｒ、スイッチＫ５及びキャパシタＣ１を含み、外部の電池の正極は、スイッチＫ３の第１端及びスイッチＫ４の第１端に接続され、スイッチＫ４の第２端は、抵抗Ｒの第１端に接続され、スイッチＫ３の第２端及び抵抗Ｒの第２端は、キャパシタＣ１の第１端に接続され、電池の負極は、スイッチＫ５の第１端に接続され、スイッチＫ５の第２端は、キャパシタＣ１の第２端に接続される。可逆ＰＷＭ整流器１０２は、６相ブリッジアームを含む。第１相ブリッジアームは、直列接続された第１パワースイッチユニット及び第２パワースイッチユニットを含み、第２相ブリッジアームは、直列接続された第３パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットを含み、第３相ブリッジアームは、直列接続された第５パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットを含み、第４相ブリッジアームは、直列接続された第７パワースイッチユニット及び第８パワースイッチユニットを含み、第５相ブリッジアームは、直列接続された第９パワースイッチユニット及び第１０パワースイッチユニットを含み、第６相ブリッジアームは、直列接続された第１１パワースイッチユニット及び第１２パワースイッチユニットを含む。第１パワースイッチユニットの入力端、第３パワースイッチユニットの入力端、第５パワースイッチユニットの入力端、第７パワースイッチユニットの入力端、第９パワースイッチユニットの入力端及び第１１パワースイッチユニットの入力端は、共通接続されて第１合流端を形成し、かつキャパシタＣ１の第１端に接続される。第２パワースイッチユニットの出力端、第４パワースイッチユニットの出力端、第６パワースイッチユニットの出力端、第８パワースイッチユニットの出力端、第１０パワースイッチユニット及び第１２パワースイッチユニットの出力端は、共通接続されて第２合流端を形成し、かつキャパシタＣ１の第２端に接続される。第１パワースイッチユニットは、第１上ブリッジアームＶＴ１及び第１上ブリッジダイオードＶＤ１を含み、第２パワースイッチユニットは、第２下ブリッジアームＶＴ２及び第２下ブリッジダイオードＶＤ２を含み、第３パワースイッチユニットは、第３上ブリッジアームＶＴ３及び第３上ブリッジダイオードＶＤ３を含み、第４パワースイッチユニットは、第４下ブリッジアームＶＴ４及び第４下ブリッジダイオードＶＤ４を含み、第５パワースイッチユニットは、第５上ブリッジアームＶＴ５及び第５上ブリッジダイオードＶＤ５を含み、第６パワースイッチユニットは、第６下ブリッジアームＶＴ６及び第６下ブリッジダイオードＶＤ６を含み、第７パワースイッチユニットは、第７上ブリッジアームＶＴ７及び第７上ブリッジダイオードＶＤ７を含み、第８パワースイッチユニットは、第８下ブリッジアームＶＴ８及び第８下ブリッジダイオードＶＤ８を含み、第９パワースイッチユニットは、第９上ブリッジアームＶＴ９及び第９上ブリッジダイオードＶＤ９を含み、第１０パワースイッチユニットは、第１０下ブリッジアームＶＴ１０及び第１０下ブリッジダイオードＶＤ１０を含み、第１１パワースイッチユニットは、第１１上ブリッジアームＶＴ１１及び第１１上ブリッジダイオードＶＤ１１を含み、第１２パワースイッチユニットは、第１２下ブリッジアームＶＴ１２及び第１２下ブリッジダイオードＶＤ１２を含む。第１巻線ユニットは、１セットの３相巻線を含み、各相巻線は、２つのコイル分岐回路を含む。第１相コイルにおけるコイルＵ１及びコイルＵ２は、第４相ブリッジアームの中点Ｕに共通接続され、第２相コイルにおけるコイルＶ１及びコイルＶ２は、第５相ブリッジアームの中点Ｖに共通接続され、第３相コイルにおけるコイルＷ１及びコイルＷ２は、第６相ブリッジアームの中点Ｗに共通接続される。コイルＵ２、コイルＶ２及びコイルＷ２は、共通接続されて第１接続点ｎ１を形成し、第１接続点ｎ１は、第１独立中性点を形成し、第１独立中性点から第１中性線を引き出す。コイルＵ１、コイルＶ１及びコイルＷ１は、共通接続されて第２接続点ｎ２を形成し、第２接続点ｎ２は、第２独立中性点を形成する。第２巻線ユニットは、１セットの３相巻線を含み、各相巻線は、２つのコイル分岐回路を含み、第１相コイルにおけるコイルＡ１及びコイルＡ２は、第１相ブリッジアームの中点Ａに共通接続され、第２相コイルにおけるコイルＢ１及びコイルＢ２は、第２相ブリッジアームの中点Ｂに共通接続され、第３相コイルにおけるコイルＣ１及びコイルＣ２は、第３相ブリッジアームの中点Ｃに共通接続され、コイルＡ１、コイルＢ１及びコイルＣ１は、共通接続されて第４接続点ｎ４を形成し、コイルＡ２、コイルＢ２及びコイルＣ２は、共通接続されて第３接続点ｎ３を形成し、第３接続点ｎ３は、第３独立中性点を形成し、第３独立中性点から第２中性線を引き出す。エネルギー変換モジュールは、スイッチＫ１、スイッチＫ２、第２スイッチモジュール１０７及び第３スイッチモジュール１０８をさらに含み、第２スイッチモジュール１０７は、スイッチＫ６、スイッチＫ７及びキャパシタＣ２を含み、第３スイッチモジュール１０８は、スイッチＫ１０、スイッチＫ１１及びキャパシタＣ３を含み、外部の第１直流充放電ポート１０９の第１端と第２端は、それぞれスイッチＫ６の第２端とスイッチＫ７の第２端に接続され、スイッチＫ６の第１端は、スイッチＫ１の第２端及びキャパシタＣ２の第１端に接続され、スイッチＫ１の第１端は、第１中性線に接続され、スイッチＫ７の第１端は、キャパシタＣ２の第２端及び可逆ＰＷＭ整流器１０２の第２合流端に接続され、第２中性線は、スイッチＫ２の第１端に接続され、スイッチＫ２の第２端は、キャパシタＣ３の第１端及びスイッチＫ１０の第１端に接続され、スイッチＫ１０の第２端は、第２直流充放電ポート１０５の第１端に接続され、キャパシタＣ３の第２端は、スイッチＫ１１の第１端及び第２合流端に接続され、スイッチＫ１１の第２端は、第２直流充放電ポート１０５の第２端に接続される。
本実施形態では、第１直流充放電ポート１０９と第２直流充放電ポート１０５をそれぞれ第１中性線と第２中性線に接続するように設置することにより、第１直流充放電ポート、第１巻線ユニット及び可逆ＰＷＭ整流器１０２は、加熱回路を形成し、第２直流充放電ポート、第２巻線ユニット及び可逆ＰＷＭ整流器１０２は、加熱回路を形成し、第１直流充放電ポート１０９及び第２直流充放電ポート１０５がエネルギー変換装置により動力電池１０１と共に充放電回路を形成することをさらに実現することができる。
図３１に示すように、図３０との相違点は以下のとおりである。第１巻線ユニットから引き出された第１中性線は、スイッチＫ５を介してキャパシタＣ３の第１端及びスイッチＫ８の第１端に接続され、キャパシタＣ２の第２端、キャパシタＣ３の第２端、スイッチＫ３の第１端、第１電池の負極、第２電池の負極及びスイッチＫ７の第１端は、共通接続され、第２巻線ユニットから引き出された第２中性線は、スイッチＫ４の第１端に接続され、スイッチＫ４の第２端は、キャパシタＣ２の第１端、スイッチＫ１の第１端、スイッチＫ２の第１端及びスイッチＫ６の第１端に接続され、スイッチＫ２の第２端は、抵抗Ｒの第１端に接続され、抵抗Ｒの第２端は、スイッチＫ１の第２端及び第１電池の正極に接続され、スイッチＫ８の第２端は、第２電池の正極に接続される。
図３２に示すように、図３０との相違点は以下のとおりである。第２直流充放電ポート１０５は、スイッチＫ９及びスイッチＫ１０を介してキャパシタＣ３の第１端及び第２端に接続され、第３直流充放電ポート１１０は、スイッチＫ１３及びスイッチＫ１４を介してキャパシタＣ１の第１端及び第２端に接続される。
本願の実施例５に係るコンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータプログラムが記憶され、前記コンピュータプログラムが、プロセッサにより実行されると、実施例１～実施例４に記載の方法のステップを実現する。
当業者であれば理解できるように、上記実施例の方法におけるフローの全部又は一部の実現は、コンピュータプログラムによって、関連するハードウェアを命令することにより完了することができ、コンピュータプログラムは、不揮発性コンピュータ可読記憶媒体に記憶することができ、該コンピュータプログラムが実行されるときには、上記各方法の実施例のフローを含んでもよい。本願に係る各実施例において使用される、メモリ、記憶、データベース又は他の媒体に対する任意の引用は、いずれも不揮発性及び／又は揮発性メモリを含んでよい。不揮発性メモリは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）又はフラッシュメモリを含んでよい。揮発性メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は外部キャッシュメモリを含んでよい。限定ではなく例示として、ＲＡＭは、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲＳＤＲＡＭ）、エンハンスドＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクロナスリンク（Ｓｙｎｃｈｌｉｎｋ）ＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、ラムバス（Ｒａｍｂｕｓ）ダイレクトＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、ダイレクトラムバスダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）及びラムバスダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などの様々な形態で入手可能である。
当業者であれば明確に分かるように、容易かつ簡潔的に説明するために、上記各機能ユニット及びモジュールの区分で例を挙げて説明したが、実際の応用において、必要に応じて上記機能を割り当てて異なる機能ユニット、モジュールにより完成させ、すなわち装置の内部構造を異なる機能ユニット又はモジュールに区分して、以上で説明した全て又は一部の機能を完成させることができる。
本願の実施例６は、エネルギー変換装置の協調制御装置を提供し、上記エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含み、上記可逆ＰＷＭ整流器は、上記モータコイルに接続され、外部の電池の正極端と負極端は、それぞれ上記可逆ＰＷＭ整流器の第１合流端と第２合流端に接続され、外部の充放電ポートの第１端と第２端は、それぞれ、上記モータコイルから引き出された少なくとも１本の中性線と上記可逆ＰＷＭ整流器の第２合流端に接続され、上記協調制御装置は、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得するパワー取得モジュールと、上記目標充放電パワーに基づいて、上記外部の充放電ポートから出力された目標充放電電流を取得し、かつ上記目標充放電電流に基づいて上記モータコイルの第１加熱パワーを取得する第１加熱パワー計算モジュールと、上記目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ上記第１横軸電流及び上記第１直軸電流に基づいて上記モータコイルの第２加熱パワーを取得する第２加熱パワー計算モジュールと、上記第１加熱パワーと上記第２加熱パワーとの和と、上記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、上記目標駆動パワーに基づいて上記第１横軸電流及び上記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、上記第１加熱パワーと上記第２加熱パワーとの和と、上記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にし、かつ上記第１加熱パワーと上記第２加熱パワーとの和と、上記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、上記第１横軸電流及び上記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定する目標電流取得モジュールと、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ上記目標横軸電流、上記目標直軸電流、上記目標充放電電流、上記各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、上記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するデューティ比取得モジュールと、を含む。
本願の実施例７に係る車両は、上記実施例６に係るエネルギー変換装置を含む。
図３３に示すように、電池パックの加熱及び冷却回路は、モータ駆動システムの冷却回路、電池冷却システム回路及びエアコンシステムの冷却回路を含む。電池冷却システム回路は、熱交換板によりエアコン冷却システムと組み合わせられ、電池冷却システム回路は、四方弁によりモータ駆動システムの冷却回路に連通する。モータ駆動システムの冷却回路は、三方弁の切り替えによりラジエータのオン及びオフを行う。モータ駆動システムの冷却回路と電池冷却システム回路は、弁体により切り替えられ、管路内の冷却液の流れ方向を変更することにより、モータ駆動システムによって加熱された冷却液が電池冷却システムに流れ、熱量のモータ駆動システムから電池冷却システムへの伝達を完了する。モータ駆動システムは、非加熱モードである場合、三方弁及び四方弁により切り替えられ、モータ駆動システムの冷却液は、Ａ回路を流れ、電池冷却システムの冷却液は、Ｃ回路を流れ、モータは、加熱モードである場合、三方弁及び四方弁により切り替えられ、モータ駆動システムの冷却液は、Ｂ回路を流れ、モータ駆動システムによって加熱された冷却液が電池パック冷却回路に流れて電池を加熱することを実現する。
なお、本願の説明において、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、「周方向」などで示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本願を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、示された装置又は部品が特定の方位を有し、かつ特定の方位で構成されて操作されなければならないことを示すか又は示唆するものではないため、本願を限定するものとして理解してはならない。
また、用語「第１」、「第２」は、説明のためのものに過ぎず、相対的な重要性を示すか又は示唆し、或いは示された技術的特徴の数を示唆するものとして理解してはならない。これにより、「第１」、「第２」で限定された特徴は、１つ以上の該特徴を明示的又は暗示的に含んでよい。本願の説明において、「複数」とは、明確で具体的な限定がない限り、２つ以上を意味する。
本願において、別に明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「連結」、「接続」、「固定」などは、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であっても、着脱可能な接続又は一体的な接続であってもよく、機械的な接続であっても、電気的な接続であってもよく、直接的な連結であっても、中間媒体を介した間接的な連結であってもよく、２つの部品の内部の連通又は２つの部品の相互作用の関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。
本願において、別に明確な規定及び限定がない限り、第１特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあることは、第１特徴と第２特徴とが直接的に接触することであってもよく、第１特徴と第２特徴とが中間媒体を介して間接的に接触することであってもよい。また、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあることは、第１特徴が第２特徴の真上又は斜め上にあることであってもよく、第１特徴の水平方向における高さが第２特徴のものよりも高いことを単に示すことであってもよい。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」及び「下面」にあることは、第１特徴が第２特徴の真下又は斜め下にあることであってもよく、第１特徴の水平方向における高さが第２特徴のものよりも低いことを単に示すことであってもよい。
本明細書の説明において、用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体的な例」又は「いくつかの例」などを参照する説明は、該実施例又は例を組み合わせて説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性が本願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例又は例を示すものではない。そして、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性は、いずれか１つ以上の実施例又は例において適切な方式で組み合わせることができる。また、互いに矛盾しない限り、当業者であれば、本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を結合し、組み合わせることができる。
以上、本願の実施例を示し、説明したが、理解できるように、上記実施例は、例示的なものであり、本願を限定するものと理解すべきではなく、当業者であれば、本願の範囲において上記実施例に対して変更、修正、置換及び変形を行うことができる。
本願に係るエネルギー変換装置の協調制御方法、装置、記憶媒体及び車両の技術的効果は以下のとおりである。可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含むエネルギー変換装置を用いることにより、該エネルギー変換装置が、外部の電池に接続され、かつ充放電ポートを介して電源又は電気設備に接続される場合、目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得し、目標充放電パワーに基づいて第１加熱パワーを取得し、目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、上記第１横軸電流及び上記第１直軸電流に基づいて上記モータコイルの第２加熱パワーを取得し、さらに、第１加熱パワーと上記第２加熱パワーとの和と、上記目標加熱パワーとの間の偏差に基づいて、第１横軸電流及び第１直軸電流を調整して目標横軸電流及び目標直軸電流を得て、その後、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、上記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算し、デューティ比に基づいて可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアーム上のスイッチ素子のオン及びオフを制御して、外部の電池又は電源から出力された電流がモータコイルを流れて熱量を発生させることを実現することにより、モータコイルの冷却管を流れる冷却液を加熱し、該冷却液は、動力電池を流れるときに動力電池を加熱し、追加の動力電池加熱装置を省略し、装置全体のコストを削減し、電池の低温の状態での充放電を保証するとともに、充放電過程、加熱過程及びトルク出力過程のうちの二者又は三者が協調して動作することを実現することができる。
モータは、同期モータ（ブラシレス同期機を含む）であっても非同期モータであってもよく、モータコイル１０３の相数は、２以上であり、モータ巻線のセット数は、１以上（例えば、２重３相モータ、３相モータ、６相モータ、９相モータ、１５相モータなど）であり、かつモータコイル１０３の接続点により形成された中性点から中性線を引き出し、モータコイル１０３の中性線は、１本又は複数本引き出されてよく、具体的なモータコイル１０３の接続点の数は、モータ内部の巻線の並列接続構造に依存し、モータコイル１０３のモータ内部での並列接続点の数と、接続点により形成された中性点から引き出された中性線の数とは、実際の解決手段の使用状況に応じて決定され、可逆ＰＷＭ整流器１０２におけるＰＷＭは、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）であり、可逆ＰＷＭ整流器１０２は、多相ブリッジアームを含み、多相ブリッジアームは、共通接続されて第１合流端及び第２合流端を形成し、ブリッジアームの数は、モータコイル１０３の相数に応じて設定され、各相インバータブリッジアームは、２つのパワースイッチユニットを含み、パワースイッチユニットは、トランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ、ＳｉＣトランジスタなどのタイプの素子であってよく、ブリッジアームにおける２つのパワースイッチユニットの接続点は、モータにおける１相コイルに接続され、可逆ＰＷＭ整流器１０２におけるパワースイッチユニットは、外部の制御信号に基づいてオン及びオフを実現することができ、外部の充放電ポート１０４は、直流充放電ポートであり、直流充放電ポートは、直流電源又は直流電気設備に接続され、直流電源から出力された電流を受信したり直流電気設備に電流を出力したりすることができ、外部の電池１０１は、車両内の電池、例えば動力電池などであってよい。
ステップＳ２０１において、外部の充放電ポートに接続された外部の電源の充放電モードが定電流充放電モードである場合、目標充放電パワーに基づいて外部の電源の目標電圧を取得する。
本実施形態では、外部の電源の充放電モードが定電流充放電モードであることを検出した場合、目標充放電パワーに基づいて外部の電源の目標電圧を取得し、目標電圧と充放電ポート１０４の実際の電圧に基づいて目標充放電電流を計算して取得することにより、定電流充放電モードでの目標充放電電流の取得を実現する。
本実施形態の技術的効果は、目標駆動パワーに基づいて出力トルクを取得し、出力トルクに基づいてトルク曲線図において定トルク曲線をルックアップし、定トルク曲線に基づいて直軸電流及び横軸電流を取得し、選択された直軸電流及び横軸電流に基づいて第２加熱パワーを取得し、さらに目標加熱パワーと第１加熱パワー及び第２加熱パワーとの間の偏差に基づいて直軸電流及び横軸電流を調整することにより、第１加熱パワー及び第２加熱パワーを目標加熱パワーにマッチングさせて、トルク出力過程と加熱過程及び充電過程との間の協調動作を実現することである。
ステップＳ６０４において、各相ブリッジアームの第１デューティ比Ｄ１１、Ｄ１２…Ｄ１ｍ及び各相ブリッジアームの第２デューティ比Ｄ０に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を計算して取得する。
ステップＳ６０について、第２実施形態として、図１２に示すように、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、可逆ＰＷＭ整流器１０２の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップは、ステップＳ６１１～ステップＳ６１３を含む。
ステップＳ６１１において、目標横軸電流、目標直軸電流、モータロータ位置及び目標充放電電流に基づいて、各相コイルの目標電流値を取得し、１つの実施形態として、ステップＳ６１１は、目標充放電電流ｉｎ＊を線形に変化させて各セットの巻線の目標零軸電流ｉ０＊を取得し、目標横軸電流ｉｑ＊、目標直軸電流ｉｄ＊、モータロータ位置及び目標零軸電流ｉ０＊に基づいて、拡張した逆ｐａｒｋ及び拡張した逆ｃｌａｒｋ座標変換を行って各相コイルの目標電流値を取得するステップを含む。
ステップＳ６０について、第３実施形態として、図１３に示すように、ステップＳ６０は、目標横軸電流ｉｑ＊、目標直軸電流ｉｄ＊及びモータロータ位置に基づいて、モータの静止座標系における目標α軸電流及び目標β軸電流を取得するステップＳ６２１と、各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、各セットの巻線の実際の零軸電流ｉ０を取得し、かつ各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、静止座標系における実際のα軸電流及び実際のβ軸電流を取得するステップＳ６２２と、目標α軸電流、目標β軸電流、実際のα軸電流及び実際のβ軸電流に基づいて、制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行ってモータコイル１０３の静止座標系における基準電圧Ｕα、Ｕβを取得するステップＳ６２３と、静止座標系における基準電圧Ｕα、Ｕβに対して空間ベクトルパルス幅変調変換を行って各相ブリッジアームの第１デューティ比を得るステップＳ６２４と、目標充放電電流ｉｎ＊及び実際の零軸電流ｉ０に基づいて、制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行って各相ブリッジアームの電圧調整値Ｕ０を取得し、電圧調整値Ｕ０及びバス電圧を変調して第２デューティ比を得るステップＳ６２５と、各相ブリッジアームの第１デューティ比及び各相ブリッジアームの第２デューティ比に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を計算して取得するステップＳ６２６と、を含む。
第２の動作モードにおいて、トルク出力指令のみがあり、充放電指令は、０であり、すなわち充放電電流ｉｎ＊＝０であり、加熱パワー指令は、０であり、指令計算過程においては、図６のトルク曲線図におけるＭＴＰＡ＆ＭＴＰＶ曲線に基づいて、トルク出力指令及びモータの現在の回転速度ωｅにより、同期回転座標系のｄｑ座標軸上の対応する目標横軸電流ｉｑ＊及び目標直軸電流ｉｄ＊の２つの要求値をルックアップするか又は計算し、要求されるトルク出力指令を保証し、このときに目標充放電電流ｉｎ＊の電流回路において制御演算を行わず、トルク出力指令に必要なエネルギーは、外部の電池１０１又は外部の電源に由来する。
図２５に示すように、可逆ＰＷＭ整流器１０２は、第１パワースイッチユニット、第２パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、第４パワースイッチユニット、第５パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットを含み、各パワースイッチユニットの制御端は、コントローラに接続され、可逆ＰＷＭ整流器１０２の第１パワースイッチユニット及び第２パワースイッチユニットは、第１相ブリッジアームを構成し、第３パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットは、第２相ブリッジアームを構成し、第５パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットは、第３相ブリッジアームを構成し、第１パワースイッチユニットは、第１上ブリッジアームＶＴ１及び第１上ブリッジダイオードＶＤ１を含み、第２パワースイッチユニットは、第２下ブリッジアームＶＴ２及び第２下ブリッジダイオードＶＤ２を含み、第３パワースイッチユニットは、第３上ブリッジアームＶＴ３及び第３上ブリッジダイオードＶＤ３を含み、第４パワースイッチユニットは、第４下ブリッジアームＶＴ４及び第４下ブリッジダイオードＶＤ４を含み、第５パワースイッチユニットは、第５上ブリッジアームＶＴ５及び第５上ブリッジダイオードＶＤ５を含み、第６パワースイッチユニットは、第６下ブリッジアームＶＴ６及び第６下ブリッジダイオードＶＤ６を含み、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットは、共通接続されて第１合流端を形成し、第２パワースイッチユニット、第４パワースイッチユニット及び第６パワースイッチユニットは、共通接続されて第２合流端を形成し、第１合流端と第２合流端との間にバスキャパシタＣ１が接続され、バスキャパシタＣ１の第１端は、スイッチＫ１の第１端及びスイッチＫ２の第１端に接続され、バスキャパシタＣ１の第２端は、スイッチＫ３の第１端に接続され、スイッチＫ２の第２端は、抵抗Ｒの第１端に接続され、スイッチＫ１の第２端は、抵抗Ｒの第２端及び電池１０１の正極端に接続され、スイッチＫ３の第２端は、電池１０１の負極端に接続され、モータは、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３を含み、各相コイルの一端は、共通接続されて中性点を形成し、かつ直流電源に接続され、各相コイルの他端は、それぞれ１相ブリッジアームの中点に接続され、直流電源、第１相コイルＬ１及び第２パワースイッチユニットは、直流エネルギー貯蔵回路を形成し、直流エネルギー貯蔵回路は、充電及びエネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、一実施形態として、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れて直流電源の負極に戻るものであり、直流電源、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び外部の電池は、電池充電回路を形成し、電池充電回路は、エネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１、第１上ブリッジアームＶＴ１、電池１０１及びバスキャパシタＣ１を流れて直流電源の負極に戻るものであり、バスキャパシタＣ１、第５パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、第３相コイルＬ３、第２相コイルＬ２、第１相コイルＬ１及び第２パワースイッチユニットは、モータの第１駆動回路を形成し、電流は、バスキャパシタＣ１の一端から、第５上ブリッジアームＶＴ５、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻ると同時に、バスキャパシタＣ１の一端から、第３上ブリッジアームＶＴ３、第２相コイルＬ２、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻り、第２相コイルＬ２、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットは、モータの第２駆動回路を形成し、電流の流れ方向は、第２相コイルＬ２と、第１相コイルＬ１と、第１上ブリッジダイオードＶＤ１と、第３上ブリッジアームＶＴ３との間、及び、第３相コイルＬ３と、第１相コイルＬ１と、第１上ブリッジダイオードＶＤ１と、第５上ブリッジアームＶＴ５との間にそれぞれループ電流を形成し、直流電源、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第２パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットは、直流エネルギー貯蔵回路を形成し、直流エネルギー貯蔵回路は、エネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、一実施形態として、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れて直流電源の負極に戻ると同時に、直流電源の正極から、第２相コイルＬ２及び第４下ブリッジアームＶＴ４を流れて直流電源の負極に戻るものであり、直流電源、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び外部の電池は、電池充電回路を形成し、電池充電回路は、エネルギー貯蔵だけでなく、駆動にも用いられ、電流の流れ方向は、直流電源の正極から、第１相コイルＬ１、第１上ブリッジダイオードＶＤ１、電池１０１及びバスキャパシタＣ１を流れて直流電源の負極に戻ると同時に、直流電源の正極から、第２相コイルＬ２、第３上ブリッジダイオードＶＤ３、電池１０１及びバスキャパシタＣ１を流れて直流電源の負極に戻るものであり、バスキャパシタＣ１、第５パワースイッチユニット、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第２パワースイッチユニット及び第４パワースイッチユニットは、モータの第１駆動回路を形成し、電流の流れ方向は、バスキャパシタＣ１の一端から、第５上ブリッジアームＶＴ５、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１及び第２下ブリッジアームＶＴ２を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻ると同時に、バスキャパシタＣ１の一端から、第５上ブリッジアームＶＴ５、第３相コイルＬ３、第２相コイルＬ２及び第４下ブリッジアームＶＴ４を流れてバスキャパシタＣ１の他端に戻るものであり、第３相コイルＬ３、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットは、モータの第２駆動回路を形成し、電流の流れ方向は、第３相コイルＬ３と、第１相コイルＬ１と、第１上ブリッジダイオードＶＤ１と、第５上ブリッジアームＶＴ５との間、及び、第３相コイルＬ３と、第２相コイルＬ２と、第３上ブリッジダイオードＶＤ３と、第３上ブリッジアームＶＴ３との間にそれぞれループ電流を形成する。
図２６に示すように、第２動作段階において、コントローラは、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームのオン時刻及び持続時間を制御することにより、電池充電回路における直流電源から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び電池を流れて直流電源に戻り、モータの第２駆動回路における第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットを流れて第２相コイルＬ２及び第３相コイルＬ３に戻り、これにより、電池充電回路及びモータの第２駆動回路は、同時に動作する。
図２８に示すように、第２動作段階において、コントローラ１０４は、第１ブリッジアーム及び第２ブリッジアームのオン時刻及び持続時間を制御することにより、電池充電回路における直流電源から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット、バスキャパシタＣ１及び電池を流れて直流電源に戻り、モータの第２駆動回路における第３相コイルＬ３から出力された電流は、第１相コイルＬ１、第２相コイルＬ２、第１パワースイッチユニット、第３パワースイッチユニット及び第５パワースイッチユニットを流れて第３相コイルＬ３に戻り、これにより、電池充電回路及びモータの第２駆動回路は、同時に動作する。

Claims (17)

  1. エネルギー変換装置の協調制御方法であって、
    前記エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含み、前記可逆ＰＷＭ整流器は、前記モータコイルに接続され、外部の電池の正極端と負極端は、それぞれ前記可逆ＰＷＭ整流器の第１合流端と第２合流端に接続され、外部の充放電ポートの第１端と第２端は、それぞれ、前記モータコイルから引き出された少なくとも１本の中性線と前記可逆ＰＷＭ整流器の第２合流端に接続され、
    前記協調制御方法は、
    目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得するステップと、
    前記目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから前記中性線に出力された目標充放電電流を取得し、かつ、前記目標充放電電流に基づいて前記モータコイルの第１加熱パワーを取得するステップと、
    前記目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流に基づいて前記モータコイルの第２加熱パワーを取得するステップと、
    前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、前記目標駆動パワーに基づいて前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするステップと、
    各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ、前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記目標充放電電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップとを含む、エネルギー変換装置の協調制御方法。
  2. 前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流に基づいて前記モータコイルの第２加熱パワーを取得する前記ステップの後に、
    前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定するステップをさらに含む、請求項１に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  3. 前記目標充放電パワーがゼロである場合、前記目標充放電電流及び前記第１加熱パワーは、ゼロであり、前記協調制御方法は、
    目標加熱パワー及び目標駆動パワーを取得するステップと、
    前記目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流に基づいて前記モータコイルの第２加熱パワーを取得するステップと、
    前記第２加熱パワーと前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、前記目標駆動パワーに基づいて前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、前記第２加熱パワーと前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするステップと、
    前記第２加熱パワーと前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定するステップと、
    各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ、前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップと、を含み、
    あるいは、前記目標加熱パワーがゼロである場合、前記協調制御方法は、
    目標充放電パワー及び目標駆動パワーを取得するステップと、
    目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから前記中性線に出力される目標充放電電流を取得するステップと、
    前記目標駆動パワーに基づいて第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定するステップと、
    各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップと、を含み、
    あるいは、前記目標駆動パワーがゼロである場合、前記協調制御方法は、
    目標加熱パワー及び目標充放電パワーを取得するステップと、
    前記目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから前記中性線に出力された目標充放電電流を取得し、かつ、前記目標充放電電流に基づいて前記モータコイルの第１加熱パワーを取得するステップと、
    前記目標加熱パワー及び前記第１加熱パワーに基づいて目標横軸電流及び目標直軸電流を取得するステップと、
    各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップとを含む、請求項１又は２に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  4. 目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから前記中性線に出力された目標充放電電流を取得するステップは、
    前記外部の充放電ポートに接続された前記外部の電源の充電モードが定電流充放電モードである場合、前記目標充放電パワーに基づいて前記外部の電源の目標電圧を取得するステップと、
    充放電ポートの実際の電圧を取得し、前記目標電圧と前記充放電ポートの実際の電圧に基づいて電圧差を取得するステップと、
    前記電圧差に対して閉ループ制御を行って、前記中性線に出力される目標充放電電流を取得するステップとを含むか、
    あるいは、前記外部の充放電ポートに接続された前記外部の電源が定電圧充放電モードである場合、前記目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートの電流を、前記外部の充放電ポートから前記中性線に出力された目標充放電電流として取得するステップを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  5. 目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得するステップは、
    前記目標駆動パワーに基づいて所定のトルク曲線図においてテーブルルックアップを行って第１横軸電流及び第１直軸電流を取得するステップを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  6. 前記目標駆動パワーに基づいて前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするステップは、
    前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にするまで、所定のトルク曲線図においてテーブルルックアップを行って、もう１組の横軸電流及び直軸電流を取得するステップを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  7. 各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ、目標横軸電流、目標直軸電流、目標充放電電流、各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップは、
    前記各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、モータコイルの同期回転座標系に基づく実際の零軸電流を取得し、かつ前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、各セットの巻線の実際の横軸電流及び実際の直軸電流を取得するステップと、
    前記目標横軸電流と前記実際の横軸電流、及び前記目標直軸電流と前記実際の直軸電流に基づいて、それぞれ閉ループ制御を行って直軸基準電圧と横軸基準電圧を取得し、前記直軸基準電圧、横軸基準電圧及び前記モータロータ位置に基づいて、各相ブリッジアームの第１デューティ比を取得するステップと、
    前記目標充放電電流及び前記実際の零軸電流に基づいて各相ブリッジアームの電圧調整値を取得し、各相ブリッジアームの電圧調整値に基づいて第２デューティ比を取得するステップと、
    各相ブリッジアームの第１デューティ比及び前記各相ブリッジアームの第２デューティ比に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップとを含む、請求項４に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  8. 前記各相コイルのサンプリング電流値に基づいて、同期回転座標系に基づく実際の零軸電流を取得するステップは、
    Figure 2022550332000026
     という計算式に基づいて同期回転座標系における実際の零軸電流を取得するステップを含み、
    式中、ｉｏは、実際の零軸電流であり、ｉａ、ｉｂ……ｉｍは、各相コイルのサンプリング電流値であり、ｍは、モータの相数である、請求項７に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  9. 前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて実際の横軸電流及び実際の直軸電流を取得するステップは、
    前記各相コイルのサンプリング電流値に対してｃｌａｒｋ座標変換を行って静止座標系における電流値を得るステップと、
    前記静止座標系における電流値及び前記モータロータ位置に基づいてｐａｒｋ座標変換を行って実際の横軸電流及び実際の直軸電流を得るステップとを含む、請求項７又は８に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  10. 前記目標横軸電流と前記実際の横軸電流、及び前記目標直軸電流と前記実際の直軸電流に基づいて、それぞれ閉ループ制御を行って直軸基準電圧と横軸基準電圧を取得するステップは、
    前記目標横軸電流と前記実際の横軸電流に対して演算を行って横軸電流差を得て、かつ、前記目標直軸電流と前記実際の直軸電流に対して演算を行って直軸電流差を得るステップと、
    前記横軸電流差と前記直軸電流差に対してそれぞれ閉ループ制御を行って横軸基準電圧及び直軸基準電圧を得るステップと、を含み、
    前記直軸基準電圧、横軸基準電圧及び前記モータロータ位置に基づいて、各相ブリッジアームの第１デューティ比を取得するステップは、
    前記横軸基準電圧、直軸基準電圧及び前記モータロータ位置に対して逆ｐａｒｋ座標変換を行って静止座標系における電圧を得るステップと、
    前記静止座標系における電圧に対して空間ベクトル変調変換を行って各相ブリッジアームの第１デューティ比を得るステップとを含む、請求項７～９のいずれか１項に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  11. 前記目標充放電電流及び前記モータコイルの実際の零軸電流に基づいて各相ブリッジアームの電圧調整値を取得するステップは、
    前記目標充放電電流及びモータの相数に基づいてモータコイルの目標零軸電流を計算するステップと、
    前記モータコイルの実際の零軸電流と前記モータコイルの目標零軸電流に対して演算を行い、さらにＰＩＤ制御を行って、各相ブリッジアームの電圧調整値を得るステップと、を含み、
    各相ブリッジアームの電圧調整値に基づいて第２デューティ比を取得するステップは、
    前記電圧調整値及びバス電圧を変調して第２デューティ比を得るステップを含む、請求項７～１０のいずれか１項に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  12. 目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記目標充放電電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップは、
    前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記モータロータ位置及び前記目標充放電電流に基づいて各相コイルの目標電流値を取得するステップと、
    前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記各相コイルの目標電流値に基づいて各相ブリッジアームの基準電圧を取得するステップと、
    各相ブリッジアームの基準電圧に基づいて各相ブリッジアームのデューティ比を取得するステップとを含む、請求項４に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  13. 前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記モータロータ位置及び前記目標充放電電流に基づいて各相コイルの目標電流値を取得するステップは、
    前記目標充放電電流を線形に変化させて各セットの巻線の目標零軸電流を取得し、前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記ロータ位置及び前記目標零軸電流に基づいて逆ｐａｒｋ及び逆ｃｌａｒｋ座標変換を行って各相コイルの目標電流値を取得するステップを含む、請求項１２に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  14. 前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記目標充放電電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記ロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するステップは、
    前記目標横軸電流、前記目標直軸電流及び前記ロータ位置に基づいてモータの静止座標系における目標α軸電流及び目標β軸電流を取得するステップと、
    前記各相コイルのサンプリング電流値に基づいて各セットの巻線の実際の零軸電流を取得し、かつ前記各相コイルのサンプリング電流値に基づいてモータの静止座標系における実際のα軸電流及び実際のβ軸電流を取得するステップと、
    目標α軸電流、目標β軸電流、実際のα軸電流及び実際のβ軸電流に基づいてモータコイルの静止座標系における基準電圧を取得するステップと、
    前記静止座標系における基準電圧に対して空間ベクトル変調変換を行って各相ブリッジアームの第１デューティ比を得るステップと、
    前記目標充放電電流及び前記実際の零軸電流に基づいて各相ブリッジアームの電圧調整値を取得し、前記電圧調整値及びバス電圧を変調して第２デューティ比を得るステップと、
    各相ブリッジアームの第１デューティ比及び前記各相ブリッジアームの第２デューティ比に基づいて、各相ブリッジアームのデューティ比を計算して取得するステップとを含む、請求項４に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  15. 前記目標駆動パワーが第１目標駆動パワーから第２目標駆動パワーに変換される場合、前記第１目標駆動パワーに対応する目標横軸電流及び目標直軸電流に基づいて合成電流ベクトル振幅値を取得するステップと、
    所定のトルク曲線図における原点を円心とし、かつ前記合成電流ベクトル振幅値を半径とする円と、前記第２目標駆動パワーに対応するトルク曲線とで形成された第１交点座標及び第２交点座標を取得するステップと、
    前記第１交点座標と前記目標横軸電流及び前記目標直軸電流で形成された座標点との間の第１距離、並びに前記第２交点座標と前記目標横軸電流及び前記目標直軸電流で形成された座標点との間の第２距離をそれぞれ取得するステップと、
    前記第１距離と第２距離のうちの小さい値に対応する交点座標を前記第２目標駆動パワーの目標直軸電流及び目標横軸電流として決定するステップと、をさらに含む、請求項１～１４のいずれか１項に記載のエネルギー変換装置の協調制御方法。
  16. コンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムが、プロセッサにより実行されると、請求項１～１５のいずれか１項に記載の方法のステップを実現する、コンピュータ可読記憶媒体。
  17. エネルギー変換装置の協調制御装置を含み、
    前記エネルギー変換装置は、可逆ＰＷＭ整流器及びモータコイルを含み、前記可逆ＰＷＭ整流器は、前記モータコイルに接続され、外部の電池の正極端と負極端は、それぞれ前記可逆ＰＷＭ整流器の第１合流端と第２合流端に接続され、外部の充放電ポートの第１端と第２端は、それぞれ、前記モータコイルから引き出された少なくとも１本の中性線と前記可逆ＰＷＭ整流器の第２合流端に接続され、
    前記協調制御装置は、
    目標加熱パワー、目標駆動パワー及び目標充放電パワーを取得するパワー取得モジュールと、
    前記目標充放電パワーに基づいて、前記外部の充放電ポートから出力された目標充放電電流を取得し、かつ、前記目標充放電電流に基づいて前記モータコイルの第１加熱パワーを取得する第１加熱パワー計算モジュールと、
    前記目標駆動パワーに基づいて、モータロータの磁場配向に基づく同期回転座標系における第１横軸電流及び第１直軸電流を取得し、かつ、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流に基づいて前記モータコイルの第２加熱パワーを取得する第２加熱パワー計算モジュールと、
    前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にない場合、前記目標駆動パワーに基づいて前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流に調整することにより、前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差を予め設定された範囲内にし、かつ、前記第１加熱パワーと前記第２加熱パワーとの和と、前記目標加熱パワーとの間の偏差が予め設定された範囲内にある場合、前記第１横軸電流及び前記第１直軸電流を目標横軸電流及び目標直軸電流として設定する目標電流取得モジュールと、
    各相コイルのサンプリング電流値及びモータロータ位置を取得し、かつ、前記目標横軸電流、前記目標直軸電流、前記目標充放電電流、前記各相コイルのサンプリング電流値及び前記モータロータ位置に基づいて、前記可逆ＰＷＭ整流器の各相ブリッジアームのデューティ比を計算するデューティ比取得モジュールとを含む、車両。
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