JP2023515441A - モータ駆動システム、パワーシステム、および電気自動車 - Google Patents

Abstract

本出願は、モータ駆動システム、パワーシステム、および電気自動車を提供し、パワーエレクトロニクス技術の分野に関連する。駆動システムは、電源としてパワーバッテリパックを使用するモータを駆動するように構成される。パワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含み、駆動システムは少なくとも２つの直流－交流ＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの対応する巻線に接続される。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換して、モータの対応する巻線を駆動するように構成される。駆動システムによれば、バッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、正常に電力を供給している別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続け得る。このようにして、車両は走行し続けることができる。

Description

本出願は、パワーエレクトロニクス技術の分野、特にモータ駆動システム、パワーシステム（power system）、および電気自動車に関する。

現代社会の深刻化するエネルギ不足及び環境汚染に伴い、電気自動車はあらゆる階層から大きな注目を集めている。電気自動車のモータは、車両に搭載されたパワーバッテリパック（power battery pack）を電源として使用することによって駆動され、その結果車両の車輪を回転させ、車両を駆動して移動する。

図１は、モータ駆動システムの概略図である。

モータ駆動システムは、パワーバッテリパック１０１、ＤＣ－ＡＣ（直流－交流）回路１０２、およびモータ１０３を含む。パワーバッテリパック１０１は、直列および並列に接続された複数のバッテリを含む。たとえば、バッテリを最初に並列に接続され、次に直列に接続されることがある。ＤＣ－ＡＣ回路は、パワーバッテリパック１０１が出力する直流を交流に変換し、モータ１０３に交流を供給することができる。

パワーバッテリパック１０１内のいくつかのバッテリが故障すると、電気自動車の保護システムがトリガされ、保護システムはパワーバッテリパックを制御してＤＣ－ＡＣ（直流－交流）回路１０２に電力を供給することを停止する。その結果、電気自動車は停止し、走行し（travel）続けることができなくなる。

前述の技術的問題を解決するために、本出願の実施形態は、モータ駆動システム、パワーシステム、および電気自動車を提供する。この方法では、車両は、パワーバッテリパック内のいくつかのバッテリが故障しているとき、走行し続けることができる。

第１の態様によると、本出願は、電源としてパワーバッテリパックを使用するモータを駆動するように構成されたモータ駆動システムを提供する。パワーバッテリパックは互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含み、駆動システムは少なくとも２つの直流－交流ＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。各バッテリモジュールは、１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの対応する巻線（winding）に接続される。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換し、モータの対応する巻線を駆動する。

パワーバッテリパックは、互いに独立したバッテリモジュールに分割され、各バッテリモジュールは、バッテリモジュールに対応したＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障したとき、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響されず、電力を正常に供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。

第１の態様を参照すると、第１の可能な実装では、駆動システムはさらに、車両制御ユニット、一次コントローラ（primary controller）、および二次コントローラ（secondary controller）を含む。各ＤＣ－ＡＣ回路は、１つの二次コントローラに対応する。バッテリモジュールが故障していると決定される場合、車両制御ユニットは、一次コントローラを使用することによって故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示（disable instruction）を送信し、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。

この実装では、各ＤＣ－ＡＣ回路は、１つの二次コントローラに対応する。言い換えれば、二次コントローラの数量（quantity）はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。バッテリモジュールが故障していると決定する場合、車両制御ユニットは一次コントローラを使用することによって故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信することができ、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。故障によってもたらされる影響が軽減され、故障分離（fault isolation）が実装される。加えて、電力を正常に供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。このようにして、電気自動車は走行し続けることができる。

第１の態様と前述の実装のいずれかを参照して、第２の可能な実装では、駆動システムはさらに、車両制御ユニットおよび一次コントローラを含む。バッテリモジュールが故障していると決定される場合、車両制御ユニットは、一次コントローラに無効化指示を送信し、無効化指示は、故障したバッテリモジュールのＩＤを含む（carries）。無効化指示を受信する場合、一次コントローラは故障したバッテリモジュールのＩＤに基づいて、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。

この実装では、故障による影響を軽減することができ、故障分離を実行することができ、正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は正常に動作することができる。このようにして、車両は走行し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。加えて、二次コントローラを必要としないため、回路構成が簡素化され、コストが削減される。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第３の可能な実装では、駆動システムはさらに車両制御ユニットおよび一次コントローラを含む。バッテリモジュールが故障していると決定される場合、一次コントローラは、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障したバッテリモジュールの故障情報を車両制御ユニットに送信するように構成される。車両制御ユニットは、故障情報をディスプレイに表示するように構成される。

この実装では、バッテリモジュールが故障していると決定される場合、一次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障による影響を軽減し、故障分離を実行することができる。加えて、正常に動作するバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路が、動作を続けるように制御されることができ、その結果、正常に動作する別のバッテリモジュールが対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。加えて、二次コントローラを必要としないため、回路構成が簡素化され、コストが削減される。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第４の可能な実装では、駆動システムはさらに、車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラを含む。各ＤＣ－ＡＣ回路は、１つの二次コントローラに対応する。バッテリモジュールが故障していると決定される場合、一次コントローラは、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、無効化指示を受信する二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。加えて、故障したバッテリモジュールの故障情報が車両制御ユニットに送信される。

この実装では、故障による衝撃を軽減することができ、故障分離を実現することができ、正常に動作しているバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を動作し続けるように制御することができ、その結果、正常に動作している別のバッテリモジュールが対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第５の可能な実装では、車両制御ユニットは、モータの負荷を取得し、その負荷に基づいて一次コントローラに制御命令を送信するようにさらに構成される。一次コントローラはさらに、制御命令に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御するように構成され、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は負荷と正の相関がある。

したがって、電力を供給するバッテリモジュールの数量を、電気自動車のシナリオに基づいて選択することができる。これにより、エネルギ消費が削減され、パワーバッテリパックの耐久走行距離を延ばす。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第６の可能な実装では、モータの巻線が故障していると決定される場合、一次コントローラはさらに、動作を停止させるように故障した巻線に対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御するように構成される。

したがって、モータの巻線が故障している場合、故障した巻き線に対応するＤＣ－ＡＣ回路は、動作を停止するのに間に合うように制御されることができ、故障分離を実行する。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第７の可能な実装では、モータの巻線が三相巻線である場合、各三相巻線の三相が120°の位相角で互いに組み合わされる（interlaced）。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第８の可能な実装では、モータの巻線が三相巻線である場合、すべての２つの隣接する三相巻線は第１のプリセット角度で組み合わされ、第１のプリセット角度の値の範囲は0°から180°である。例えば、三相巻線Ｕ１／Ｖ１／Ｗ１、Ｕ２／Ｖ２／Ｗ２、Ｕ３／Ｖ３／Ｗ３がある。第１のプリセット角度が６０°の場合、巻線Ｕ２／Ｖ２／Ｗ２の位相角が、巻線Ｕ１／Ｖ１／Ｗ１の位相角を６０°リードし得、巻線Ｕ３／Ｖ３／Ｗ３の位相角が巻線Ｕ２／Ｖ２／Ｗ２の位相角を６０°リードし得る。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照すると、第９の可能な実装では、ＤＣ－ＡＣ回路は、２レベル（two-level）三相ハーフブリッジ回路、２レベル三相フルブリッジ回路、またはマルチレベル回路である。

第１の態様および前述の実装のいずれかを参照して、第１０の可能な実装では、ＤＣ－ＡＣ回路が２レベル三相ハーフブリッジ回路である場合、各バッテリモジュールの負極は共通基準グランド（common reference ground）に接続される。

第１の態様および前述の実装のいずれか１つを参照して、第１１の可能な実装では、駆動システムはさらに充電器を含む。ＤＣ－ＡＣ回路が２レベル三相ハーフブリッジ回路であり、各バッテリモジュールの負極が共通基準グランドに接続される場合、充電器の第１端はモータの巻線の共通タップ（common tap）に接続され、充電器の第２端は共通基準グランドに接続される。

充電器は直流電圧を出力してもよく、交流電圧も出力してもよい。充電器が直流を出力する場合、充電電流はモータ巻線、ＤＣ－ＡＣ回路、バッテリモジュール、共通基準グランドを流れ、充電器に戻る。

充電器が交流を出力するとき、ＤＣ－ＡＣ回路内の制御可能なスイッチングトランジスタが、ＤＣ－ＡＣ回路を流れる電流を直流に変換するように制御され得、次いでその直流は、対応するバッテリモジュールに送られる。この場合、ＤＣ－ＡＣ回路は、交流－直流変換を実装するように構成され、インバータと同等である。

充電プロセスでは、バッテリモジュールは互いに独立しており、充電器はバッテリモジュールを個別に充電することができる。故障したバッテリモジュールに対して、故障したバッテリモジュールの充電は停止され得、別の正常なバッテリモジュールは影響を受けることなく依然として正常に充電されることができる。したがって、駆動システムの冗長性が向上する。

第２の態様によれば、本出願はパワーシステムを提供する。パワーシステムは、上記のいずれかの実装で提供されるモータ、パワーバッテリパック、および駆動システムを含む。パワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含み、駆動システムは、モータの巻線を駆動するように構成され、モータは負荷に対して動力を供給するように構成される。モータはＮの巻線を含み、Ｎの巻線の各々の相（phases）の数量は２または３であり、Ｎは２以上の整数である。

パワーシステムは、パワーバッテリパックを互いに独立したバッテリモジュールに分割し、各バッテリモジュールはバッテリモジュールに対応したＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、正常に電力を供給する別のバッテリモジュールは対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。

第２の態様を参照して、第１の可能な実装では、各巻線は１つのＤＣ－ＡＣ回路の出力端に対応して接続される。

第２の態様および前述の可能な実装のいずれか１つを参照すると、第２の可能な実装では、各巻線の相の数が２の場合、各巻線の各相の２つの端は、対応するＤＣ－ＡＣ回路の各相の２つの出力端にそれぞれ接続される。

第２の態様および前述の可能な実装のいずれか１つを参照して、第３の可能な実装では、各巻線の相の数が３の場合、各巻線の各相の第１の端が１つのＤＣ－ＡＣ回路の各相の出力端に対応して接続され、各巻線の各相の第２の端が一緒に接続される。

第２の態様および前述の可能な実装のいずれかを参照して、第４の可能な実装では、各バッテリモジュールの負極が共通基準グランドに接続される。この場合、充電がパワーバッテリパックを充電するために使用される場合、充電器の一端が三相モータの巻線の共通タップに接続され、他端が駆動システムのバッテリモジュールの共通基準グランドに接続される。

第２の態様および前述の可能な実装のいずれか１つを参照して、第５の可能な実装では、モータの巻線の数量が３のＮ倍である場合、モータの巻線は、六相巻線、九相巻線、十二相巻線、または十五相巻線のいずれか１つであり得る。

第３の態様によると、本出願は、前述の可能な実装のいずれか１つによるパワーシステムを含む電気自動車をさらに提供する。パワーシステムは、パワーバッテリパックを互いに独立したバッテリモジュールに分割し、各バッテリモジュールはバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障しているとき、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、電力を正常に供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。

本出願で提供される解決策は、少なくとも次の利点を有する。

駆動システムに対応するパワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。駆動システムは少なくとも２つのＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。言い換えれば、バッテリモジュールの数量はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの１つの対応する巻線に接続され、すなわち、ＤＣ－ＡＣ回路はモータの各巻線に１対１で対応する。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換して、モータの巻線を駆動することができる。本出願の解決策では、パワーバッテリパックは、互いに独立したバッテリモジュールに分割され、各バッテリモジュールは、バッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障しているとき、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、電力を正常に供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。

モータ駆動システムの概略図である。

本出願の一実施形態によるモータ駆動システムの概略図である。

本出願の一実施形態によるモータ巻線の配置の概略図である。

本出願の一実施形態による別のモータ駆動システムの概略図である。

本出願の一実施形態によるモータ巻線の別の配置の概略図である。

本出願の一実施形態による、さらに別のモータ駆動システムの概略図である。

本出願の一実施形態によるＤＣ－ＡＣ回路の制御シーケンスの図である。

本出願の一実施形態によるモータの負荷と各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態との間の対応のシーケンス図である。

本出願の一実施形態による、さらに別のモータ駆動システムの概略図である。

本出願の一実施形態による２レベル三相フルブリッジ回路の概略図である。

本出願の一実施形態による駆動システムの充電の概略図である。

本出願の一実施形態によるパワーシステムの概略図である。

本出願の一実施形態によるモータ駆動方法のフローチャートである。

本出願の一実施形態による電気自動車の概略図である。

本出願の実施形態で提供される技術的解決策を当業者がよりよく理解できるようにするため、以下ではまずモータ駆動システムを説明する。

なお、図１のモータ駆動システムを参照されたい。電気自動車のパワーバッテリパック１０１は、直列および並列に接続された複数のバッテリを含む。概して、バッテリは最初に並列に接続され、次いで直列に接続される。パワーバッテリパック内にスイッチは配置されていない。したがって、高電圧直流がパワーバッテリパックの２つ端に連続的に存在し、電圧範囲は概して２００Ｖから８００Ｖの間である。ＤＣ－ＡＣ回路１０２は、パワーバッテリパック１０１によって出力される直流を交流に変換し、モータ１０３に交流を供給することができる。

パワーバッテリパックのいくつかのバッテリが故障している場合、電気自動車の保護システムがトリガされる。保護システムは、ＤＣ－ＡＣ回路１０２への電力供給を停止するようにパワーバッテリパックを制御し、その結果電気自動車は停止する。実際の応用では、電気自動車は、受動的に救助を待つことしかできないが、積極的にメンテナンスステーションに移動することはできない。

前述の技術的問題を解決するために、本出願は、モータ駆動システム、パワーシステム、および駆動方法を提供する。駆動システムに対応するパワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。駆動システムは少なくとも２つのＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。言い換えれば、バッテリモジュールの数量はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの１つの巻線に対応して接続され、すなわち、ＤＣ－ＡＣ回路はモータの各巻線に１対１で対応する。バッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、電力を正常に供給する別のバッテリモジュールは対応するモータ巻線に電力を供給し続け得る。このようにして、車両は走行し続けることができる。

当業者が本出願の技術的解決策をよりよく理解できるようにするため、以下では、本出願の実施形態の添付図面を参照して、本出願の実施形態の技術的解決策を明確に説明する。

本出願の実施形態における「第１」および「第２」などの用語は、単に説明を容易にするために使用されるものであり、本出願の限定を構成するものではないと理解してよい。

駆動システムの実施形態１
本出願の一実施形態は、電気自動車で使用され、特に、電気自動車のモータを駆動するように構成された、モータ駆動システムを提供する。電気自動車は、パワーバッテリパックを含む。パワーバッテリパックは、複数のバッテリを含み得る。複数のバッテリは互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを形成する。バッテリモジュールの数量は、実際の状況に基づいて決定され得る。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。添付の図面を参照して具体的な説明を以下に提供する。

図２を参照されたい。図２は、本出願の一実施形態によるモータ駆動システムの概略図である。

駆動システムは、ＤＣ－ＡＣ回路１０２ａ１から１０２ａｎを含む。

バッテリモジュールは１０１ａ１、１０１ａ２、...、および１０１ａｎであり、バッテリモジュールは互いに独立していつ。ｎはバッテリモジュールの数を示す。たとえば、ｎ＝２の場合、パワーバッテリパックは、バッテリモジュール１０１ａ１およびバッテリモジュール１０１ａ２を含む。

バッテリモジュールの出力電圧は等しくても等しくなくてもよい。言い換えれば、バッテリモジュールに含まれるバッテリの数量は等しくても等しくなくてもよい。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。

例えば、バッテリモジュール１０１ａ１の出力電圧は３６Ｖであり得、バッテリモジュール１０１ａ２の出力電圧は２４Ｖであり得る。

実際の用途では、バッテリモジュールの通電している金属部分（live metal part）と車両フレームの金属部分との間の絶縁システムが破損していることがある、または絶縁性能が低下していることがある（これは、実際の使用におけるバッテリモジュールの外力の押出し、衝突、パンクなどの異常によって引き起こされる場合がある）。これは、バッテリのエネルギの制御不能な放電、漏電などを引き起こす場合がある安全上のリスクを軽減するために、バッテリモジュール１０１ａ１の出力電圧は人体に安全な電圧より高くないように設定され得る。

ＤＣ－ＡＣ回路の数量はバッテリモジュールの数量と同じであり、各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続される。具体的には、バッテリモジュール１０１ａ１はＤＣ－ＡＣ回路１０２ａ１に接続され、バッテリモジュール１０１ａ２はＤＣ－ＡＣ回路１０２ａ２に接続され、...、バッテリモジュール１０１ａｎはＤＣ－ＡＣ回路１０２ａｎに接続される。

各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータ１０３の巻線に対応して接続され、モータ巻線の数量はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。

図２では、三相巻線であるモータ巻線が例として使用されている。この場合、対応して接続されるＤＣ－ＡＣ回路は、２レベル三相ハーフブリッジＤＣ－ＡＣ回路、２レベル三相フルブリッジＤＣ－ＡＣ回路、またはマルチレベルＤＣ－ＡＣ回路であり得る。

ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換してモータ１０３の巻線を駆動するように構成されている。

ＤＣ－ＡＣ回路に対応して接続されるバッテリモジュールは互いに独立している。いくつかのバッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けない。実際の用途では、故障したバッテリモジュールに対応して接続されているＤＣ－ＡＣ回路はさらに動作を停止し、故障源分離を実行する（implementing）。これは、故障の影響のエスカレーションを防ぎ、事故リスクを低減する。

例えば、バッテリモジュール１０１ａ１が故障している場合、バッテリモジュール１０１ａ１に対応して接続されているＤＣ－ＡＣ回路１０２ａ１は動作を停止し、その結果、故障したバッテリモジュール１０１ａ１は対応するモータ巻線への電力供給を停止する。

この場合、正常に動作する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。このようにして、車両は走行し続けることができる。

図３を参照されたい。図３は、本出願の一実施形態によるモータ巻線の配置の概略図である。

図に示されるモータ巻線の配置方法は図２に対応する。モータの巻線の数量は３のＮ倍であり、ｎは２以上の整数である。すなわち、モータは、ｎ個の三相巻線：Ｕ１／Ｖ１／Ｗ１、Ｕ２／Ｖ２／Ｗ２、...、Ｕｎ／Ｖｎ／Ｗｎを含む。各三相巻線に対して、各三相巻線の三２つの相は、位相角１２０°で相互に組み合わされる。

加えて、すべての２つの隣接する隣り合う三相巻線は、第１のプリセット角度で組み合わされ、第１のプリセット角度の値の範囲は０°から１８０°である。例えば、ｎ＝３であり、第１のプリセット角度が６０°の場合、巻線Ｕ２／Ｖ２／Ｗ２の位相角は、巻線Ｕ１／Ｖ１／Ｗ１の位相角を６０°リードし得、巻線Ｕ３／Ｖ３／Ｗ３の位相角は、巻線Ｕ２／Ｖ２／Ｗ２の位相角を６０°リードし得る。第１のプリセット角度の具体的な値は、実際の状況に基づいて決定され得る。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。

図４を参照されたい。図４は、本出願の一実施形態による別のモータ駆動システムの概略図である。

図４に示す駆動システムは、モータ１０３によって使用される巻線が二相巻線であるという点で、図２に示す駆動システムと異なる。この場合、対応して接続されるＤＣ－ＡＣ回路は、フルブリッジ構造のＤＣ－ＡＣ回路であり得る。

バッテリモジュールおよび動作原理の説明については、図２の説明の該当部分を参照されたい。詳細はここでは説明しない。

図５を参照されたい。図５は、本出願の一実施形態によるモータ巻線の別の配置の概略図である。

図に示されるモータ巻線の配置方法は図４に対応する。この場合、モータの巻線の数量は２のｎ倍であり、ｎは２以上の整数である。すなわち、モータは、ｎ個の二相巻線：Ｕ１／Ｖ１、Ｕ２／Ｖ２、...、Ｕｎ／Ｖｎを含む。モータの各巻線の各相の両端は、引き出され、ＤＣ－ＡＣ回路に接続される。

結論として、本出願のこの実施形態で提供される駆動システムに対応するパワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。駆動システムには少なくとも２つのＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。言い換えれば、バッテリモジュールの数量はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの１つの巻線に対応して接続され、すなわち、ＤＣ－ＡＣ回路はモータの各巻線に１対１で対応する。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換して、モータの巻線を駆動することができる。本出願の解決策では、パワーバッテリパックは互いに独立したバッテリモジュールに分割され、各バッテリモジュールはバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、電力を正常に供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。このようにして、電気自動車は走行し続けることができる。

駆動システムはさらに、制御機能を有するコンポーネントを含み、各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を制御することができる。以下は、制御機能を有するコンポーネントの実装および動作原理を、添付の図面を参照して具体的に説明する。以下の実施形態では、モータの巻線が三相巻線である例が使用される。モータの巻線が二相巻線である場合も原理は同様であると理解してよい。

駆動システムの実施形態２
図６を参照されたい。図６は、本出願の一実施形態による、さらに別のモータ駆動システムの概略図である。

駆動システムのモータは、三相巻線を使用し、さらに車両制御ユニット１０４、一次コントローラ１０５、および二次コントローラ１０６ａ１～１０６ａｎを含む。

各ＤＣ－ＡＣ回路は１つの二次コントローラに対応する。言い換えれば、二次コントローラの数量はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。二次コントローラは、対応して接続されたＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を制御することができる。実際の用途では、二次コントローラは、対応して接続されたＤＣ－ＡＣ回路内の各制御可能なスイッチングトランジスタに駆動信号を送ることによって、ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を制御し得る。駆動信号はＰＷＭ（Pulse Width Modulation、パルス幅変調）信号であり得る。

パワーバッテリパックのバッテリの動作データは、温度センサ、電圧センサ、電流センサなどを使用することによって収集され得る。バッテリが故障しているかどうかは、サンプリングされた動作データに基づいて決定され得る。

可能な実装では、車両制御ユニット１０４は、サンプリングされた動作データに基づいて故障したバッテリモジュールを決定し得る。別の可能な実装では、電気自動車のデータ処理機能を有する別のコンポーネントが、サンプリングされた動作データに基づいて故障したバッテリモジュールを決定し得、対応する結果を車両制御ユニット１０４に通知し得る。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。

いくつかのバッテリモジュールが故障していると決定する場合、車両制御ユニット１０４は、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに対して、一次コントローラ１０５を使用することによって無効化指示を送信し、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。

加えて、車両制御ユニット１０４は、例えば、故障状態を車両のディスプレイに表示する又は音声で通知することによって、さらに故障状態を運転者に報告し得る。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、車両制御ユニット１０４の制御ロジックまたは車両運転者から送られる指示に基づいて、動作を続けるまたは無効化され得る。

実際の応用では、車両制御ユニット１０４はさらに、故障の重大性を決定し、それに応じて異なる制御ロジックを実行し得る。

例えば、バッテリモジュールが、重大な故障、例えば火災または爆発の危険を有すると決定する場合、車両制御ユニット１０４は、一次コントローラ１０５を使用することによってすべての二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、すべてのＤＣ－ＡＣ回路は動作を停止し、運転者はさらに車両から離れるように促され得る。

別の例として、バッテリモジュールが軽微な故障、例えば、バッテリの残量が少ないまたはバッテリの接触不良を有すると決定する場合、車両制御ユニット１０４は、一次コントローラ１０５を使用することによって故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、正常に動作する別のバッテリモジュールは対応するモータ巻線に電力を供給し続け得る。このようにして、車両は走行し続けることができる。

以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を提供する。

図７を参照されたい。図７は、本出願の一実施形態によるＤＣ－ＡＣ回路の制御シーケンスの図である。

バッテリモジュール１０１ａｘ（ｘは１からｎまでの任意の値）が故障し、故障が軽微な故障であると車両制御ユニット１０４が決定する例では、車両制御ユニット１０４は、故障したバッテリモジュール１０１ａｘに対応する二次コントローラに、一次コントローラを使用することによって無効化指示を送信し、その結果、二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路１０２ａｘを制御し、１０２ａ１や１０２ａ２などの別のＤＣ－ＡＣ回路は正常に動作し続け得る。このようにして、電気自動車は走行し続けることができる。

車両制御ユニット１０４は、さらに、モータの負荷に基づいて動作しているＤＣ－ＡＣ回路の数量を決定し得る。以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を提供する。

図８を参照されたい。図８は、本出願の一実施形態による、モータの負荷と各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態との対応のシーケンス図である。

車両制御ユニット１０４は、モータの負荷を取得し、その負荷に基づいて一次コントローラ１０５に制御指示を送信し得る。

一次コントローラ１０５は制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御し、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は負荷と正の相関がある。言い換えれば、負荷が増加するにつれて、より多くのＤＣ－ＡＣ回路が徐々に動作するようになる。

結論として、本出願の本実施形態で提供される制御システムによれば、バッテリモジュールが故障していると決定する場合、車両制御ユニットは、一次コントローラを使用することによって故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信することができ、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させ、故障による影響を軽減し、故障分離を実現するように、対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。加えて、正常に電力を供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。このようにして、電気自動車は走行し続けることができる。

さらに、本出願の本実施形態で提供されるモータ駆動システムによれば、車両制御ユニットはさらに、モータの負荷に基づいて一次コントローラに制御指示を送信することができ、その結果、一次コントローラは制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御する。言い換えれば、電気自動車のシナリオに基づいて、電力を供給するバッテリモジュールの数量を選択することができる。これは、エネルギ消費を削減し、パワーバッテリパックの耐久走行距離を長くする。

加えて、モータ巻線が故障している場合、本出願の本実施形態で提供される制御システムは、さらに故障分離を行うことができる。詳細は後述。モータ巻線の故障は、巻線短絡故障および巻線開路故障（winding open-circuit fault）の少なくとも１つを含む。

可能な実装では、モータ巻線が故障していると決定される場合、一次コントローラは、動作を停止させるように故障した巻線に対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御することができ、故障分離を実行する。

別の可能な実装では、車両制御ユニットは、故障したモータ巻線を決定し得、一次コントローラを使用することによって故障した巻線に対応する二次コントローラに無効化指示を送信し得、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。

上記の実施形態では、車両制御ユニットが一次コントローラを使用することによって二次コントローラにＤＣ－ＡＣ回路を制御する制御命令を伝えることが例として使用されている。以下は、添付の図面を参照して、ＤＣ－ＡＣ回路を制御する別の方法を説明する。

駆動システムの実施形態３
図６に示されるモータ駆動システムをさらに参照されたい。本出願の本実施形態で提供される駆動システムはまた、車両制御ユニット１０４、一次コントローラ１０５、および二次コントローラ１０６ａ１から１０６ａｎを含む。相違点は、バッテリモジュールが故障していると決定される場合、本出願の本実施形態における一次コントローラ１０５は：故障しているバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し；故障したバッテリモジュールの故障情報を車両制御ユニット１０４に送信する；ように構成される。車両制御ユニット１０４は、例えば故障情報を車両のディスプレイに表示するまたは音声通知をすることによって、運転者に故障情報を通知するように構成される。詳細は後述。

パワーバッテリパックのバッテリの動作データは、温度センサ、電圧センサ、電流センサなどを用いることによって収集され得る。バッテリが故障しているかどうかは、サンプリングされた動作データに基づいて決定され得る。

可能な実装では、一次コントローラ１０５は、サンプリングされた動作データに基づいて、故障したバッテリモジュールを決定し得る。別の可能な実装では、電気自動車上のデータ処理機能を有する別のコンポーネントが、サンプリングされた動作データに基づいて故障したバッテリモジュールを決定し得、対応する結果を一次コントローラ１０５に通知し得る。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラ１０５は、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実現する。一次コントローラ１０５はさらに故障情報を車両制御ユニット１０５にフィードバックし得る。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、一次コントローラ１０５の制御ロジックまたは車両運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

例えば、バッテリモジュールが、重大な故障、例えば火災または爆発の潜在的なリスクを有すると決定する場合、一次コントローラ１０５はすべての二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、二次コントローラは、動作を停止させるようにすべてのＤＣ－ＡＣ回路を制御する。加えて、故障情報がさらに、車両制御ユニット１０５に送信されて、運転者は車両から離れるように促され得る。

別の例として、バッテリモジュールが軽微な故障、例えば、バッテリ残量が少ないまたはバッテリの接触不良を有すると決定する場合、一次コントローラ１０５は、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラにのみ無効化指示を送信し、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路のみを制御し、正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は正常に動作し得る。このようにして、車両は走行し続けることができる。

図７の制御シーケンスの図をさらに参照されたい。バッテリモジュール１０１ａｘ（ｘは１からｎまでの任意の値）が故障し、故障が軽微な故障であると一次コントローラ１０５が決定する例では、一次コントローラは二次コントローラ１０６ａｘに無効化指示を送信し、その結果、二次コントローラ１０６ａｘは、無効化指示に基づいて、動作を停止させるようにＤＣ－ＡＣ回路１０２ａｘを制御し、別のＤＣ－ＡＣ回路は正常に動作し続けることができる。このようにして、電気自動車は走行し続けることができる。

図８のシーケンス図をさらに参照されたい。車両制御ユニット１０４は、さらに、モータの負荷に基づいて各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を決定し得る。

車両制御ユニット１０４は、モータの負荷を取得し、その負荷に基づいて一次コントローラ１０５に制御指示を送信し得る。この場合、制御命令は、動作させる必要がある各ＤＣ－ＡＣ回路のＩＤをさらに含み得る。

一次コントローラ１０５は、二次コントローラを使用することによって、制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御し得、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は負荷と正の相関がある。言い換えれば、負荷が増加するにつれて、より多くのＤＣ－ＡＣ回路が徐々に動作するようになる。

結論として、本出願の本実施形態で提供される制御システムによれば、バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラは、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化信号を送信し、その結果、二次コントローラは、動作を停止させ、故障による影響を軽減し、故障分離を実現するように、対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、正常に動作し得る。このように、車両は走行し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。

さらに、本出願の本実施形態で提供されるモータ駆動システムによれば、車両制御ユニットはさらに、モータの負荷に基づいて一次コントローラに制御指示を送信することができ、その結果、一次コントローラは、二次コントローラを使用することによって、制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御する。言い換えれば、電気自動車のシナリオに基づいて、電力を供給するバッテリモジュールの数量を選択することができる。これは、エネルギ消費を削減し、パワーバッテリパックの耐久走行距離を長くする。

加えて、モータ巻線が故障している場合、本出願の本実施形態で提供される制御システムは、さらに故障分離を行うことができる。詳細は後述。

可能な実装では、モータ巻線が故障していると決定する場合、本出願の本実施形態の一次コントローラは、故障した巻線に対応する二次コントローラに無効化指示をさらに送信することができ、その結果、二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。

別の可能な実装では、車両制御ユニットは、故障したモータ巻線を決定し得、一次コントローラを使用することによって故障した巻線に対応する二次コントローラに無効化指示を送信し得、その結果、二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。

上記の実施形態では、駆動システムが、車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラを含む例を使用することによって説明されている。以下は、添付の図面を参照して、ＤＣ－ＡＣ回路を制御する別の方法を説明する。

駆動システムの実施形態４
図９を参照されたい。図９は、本出願の一実施形態による、さらに別のモータ駆動システムの概略図である。

駆動システムは図２に対応する。モータは三相巻線を使用し、駆動システムはさらに車両制御ユニット１０４および一次コントローラ１０５を含む。

一次コントローラ１０５は、各ＤＣ－ＡＣ回路に個別に接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を制御することができる。

パワーバッテリパックのバッテリの動作データは、温度センサ、電圧センサ、電流センサなどを使用することによって収集され得る。バッテリが故障しているかどうかは、サンプリングされた動作データに基づいて決定され得る。

可能な実装では、車両制御ユニット１０４は、サンプリングされた動作データに基づいて故障したバッテリモジュールを決定し得る。別の可能な実装では、電気自動車上のデータ処理機能を有する別のコンポーネントが、サンプリングされた動作データに基づいて故障したバッテリモジュールを決定し得、対応する結果を車両制御ユニット１０４に通知し得る。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。

バッテリモジュールにはあらかじめ番号が振られており、バッテリモジュールのＩＤが取得され、バッテリモジュールとＩＤとの間の対応が車両制御ユニット１０４に記憶される。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、車両制御ユニット１０４は一次コントローラ１０５に無効化指示を送信することができる。無効化指示は、故障したバッテリモジュールのＩＤを伝え、特に無効化される必要があるＤＣ－ＡＣ回路を示すことができる。

無効化指示を受信すると、一次コントローラ１０５は、故障したバッテリモジュールのＩＤに基づいて、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。加えて、車両制御ユニット１０４は、さらに、例えば故障状態を車両のディスプレイに表示するまたは音声で通知することによって、運転者に故障状態を通知し得る。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、車両制御ユニット１０４の制御ロジックまたは車両運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

実際の応用では、車両制御ユニット１０４はさらに、故障の重大性を決定し得、それに応じて異なる制御ロジックを実行し得る。

例えば、バッテリモジュールが、重大な故障、例えば火災または爆発のリスクを有すると決定する場合、車両制御ユニット１０４は、すべてのバッテリモジュールのＩＤを含む（carrying）無効化指示を、一次コントローラ１０５に送信し得、その結果、一次コントローラ１０５は、動作を停止させるように、すべてのＤＣ－ＡＣ回路を制御し、運転者はさらに車両から離れるように促され得る。

別の例として、バッテリモジュールが、軽微な故障、例えば、バッテリ残量が少ないまたはバッテリの接触不良を有すると決定する場合、車両制御ユニット１０４は、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路のみを制御し、正常に動作する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続け得る。このようにして、車両はメンテナンスポイントまで走行し続けることができる。

以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を提供する。

図７の制御シーケンスの図をさらに参照されたい。バッテリモジュール１０１ａｘ（ｘは１からｎまでの任意の値であり得る）が故障し、故障が軽微な故障であると車両制御ユニット１０４が決定する例では、車両制御ユニットは、バッテリモジュール１０１ａｘのＩＤを含む無効化指示を一次コントローラに送信し、その結果、一次コントローラは、動作を停止させるようにＤＣ－ＡＣ回路１０２ａｘを制御し、１０２ａ１および１０２ａ２などの別のＤＣ－ＡＣ回路は正常に動作し続け得る。このようにして、電気自動車は走行し続けることができる。

図８のシーケンス図をさらに参照されたい。車両制御ユニットは、さらに、モータの負荷に基づいて各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を決定し得る。

車両制御ユニット１０４は、モータの負荷を取得し、その負荷に基づいて一次コントローラ１０５に制御指示を送信し得る。この場合、制御命令は、動作させる必要がある各ＤＣ－ＡＣ回路のＩＤをさらに含み得る。

一次コントローラ１０５は制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御し、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は負荷と正の相関がある。言い換えれば、負荷が増加するにつれて、より多くのＤＣ－ＡＣ回路が徐々に動作するようになる。

結論として、本出願の本実施形態で提供される制御システムによれば、バッテリモジュールが故障していると決定する場合、車両制御ユニットは、故障しているバッテリモジュールのＩＤを含む無効化指示を一次コントローラに送信することができ、その結果、一次コントローラは、無効化指示に基づいて、対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御して動作を停止させ、故障による影響を軽減し、故障分離を実現する。正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、正常に動作し得る。このように、車両は走行し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。加えて、二次コントローラが必要とされないため、回路構成が簡素化され、コストが削減される。

さらに、本出願の本実施形態で提供されるモータ駆動システムによれば、車両制御ユニットはさらに、モータの負荷に基づいて一次コントローラに制御指示を送信することができ、その結果、一次コントローラは、制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御する。言い換えれば、電気自動車のシナリオに基づいて、電力を供給するバッテリモジュールの数量を選択することができる。これは、エネルギ消費を削減し、パワーバッテリパックの耐久走行距離を長くする。

加えて、モータ巻線が故障している場合、本出願の本実施形態で提供される制御システムは、さらに故障分離を行うことができる。詳細は後述。

可能な実装では、モータ巻線が故障していると決定される場合、一次コントローラは、動作を停止させるように故障した巻線に対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御することができ、故障分離を実行する。

別の可能な実装では、車両制御ユニットは、故障したモータ巻線を決定し得、一次コントローラに無効化指示を送信し得、その結果、一次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。

上記の実施形態は、車両制御ユニットが故障したバッテリモジュールのＩＤを含む無効化指示を一次コントローラに送信し、次いで、一次コントローラが無効化指示に基づいてＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を制御する例を使用することによって説明されている。以下は、添付の図面を参照して、ＤＣ－ＡＣ回路を制御するさらに別の方法を説明する。

駆動システムの実施形態５
図９に示すモータ駆動システムの概略図をさらに参照されたい。

実施形態４で説明したように、本出願の本実施形態で提供されるモータ駆動システムはまた、車両制御ユニット１０４および一次コントローラ１０５を含む。

しかし、違いは、バッテリモジュールが故障していると決定される場合、本出願の本実施形態の一次コントローラ１０５は、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障したバッテリモジュールの故障情報を車両制御ユニット１０４に送信するように構成されることにある。車両制御ユニット１０５は、例えば故障情報を車両のディスプレイに表示するまたは音声で通知することによって、運転者に故障情報を通知するように構成される。詳細は後述。

パワーバッテリパックのバッテリの動作データは、温度センサ、電圧センサ、電流センサなどを用いて収集され得る。バッテリが故障しているかどうかは、サンプリングされた動作データに基づいて決定され得る。

可能な実装では、一次コントローラ１０５は、サンプリングされた動作データに基づいて、故障したバッテリモジュールを決定し得る。別の可能な実装では、電気自動車上のデータ処理機能を有する別のコンポーネントが、サンプリングされた動作データに基づいて故障したバッテリモジュールを決定し得、対応する結果を一次コントローラ１０５に通知し得る。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラ１０５は、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。加えて、故障情報は車両制御ユニット１０５にフィードバックされる。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、一次コントローラ１０５の制御ロジックまたは車両運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

実際の応用では、一次コントローラ１０５はさらに、交渉の重大性を決定し、それに応じて異なる制御ロジックを実行し得る。

例えば、バッテリモジュールに重大な故障、例えば火災または爆発の潜在的なリスクがあると決定する場合、一次コントローラ１０５は、動作を停止させるようにすべてのＤＣ－ＡＣ回路を制御し得、さらに、運転者に車両から離れるよう促すために、故障情報を車両制御ユニット１０５に送信し得る。

別の例として、バッテリモジュールに軽微な故障、例えば、バッテリの残量が少ないまたはバッテリの接触不良があると決定する場合、一次コントローラ１０５は、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路のみを制御し、正常に動作する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続け得る。このようにして、車両は走行し続けることができる。

以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を提供する。

図７の制御シーケンスの図をさらに参照されたい。バッテリモジュール１０１ａｘ（ｘは１からｎまでの任意の値であり得る）が故障し、故障が軽微な故障であると一次コントローラ１０５が決定する例では、一次コントローラは、動作を停止させるようにＤＣ－ＡＣ回路１０２ａｘを制御し、１０２ａ１および１０２ａ２などの別のＤＣ－ＡＣ回路は正常に動作し続け得る。正常に動作する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続け得る。このようにして、車両は走行し続けることができる。

図８のシーケンス図をさらに参照されたい。車両制御ユニット１０４は、さらに、モータの負荷に基づいて各ＤＣ－ＡＣ回路の動作状態を決定し得る。

車両制御ユニット１０４は、モータの負荷を取得し、その負荷に基づいて一次コントローラ１０５に制御指示を送信し得る。この場合、制御命令は、動作させる必要がある各ＤＣ－ＡＣ回路のＩＤをさらに含み得る。

一次コントローラ１０５は制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御し、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は負荷と正の相関がある。言い換えれば、負荷が増加するにつれて、より多くのＤＣ－ＡＣ回路が徐々に動作するようになる。

結論として、本出願の本実施形態で提供される制御システムによれば、バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラは、対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御して、動作を停止させ、故障による影響を軽減し、故障分離を実現することができる。加えて、正常に動作するバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は動作をし続けるように制御されることができ、その結果、正常に動作する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。加えて、二次コントローラが必要とされないため、回路構成が簡素化され、コストが削減される。

さらに、本出願の本実施形態で提供されるモータ駆動システムによれば、車両制御ユニットは、さらに、モータの負荷に基づいて一次コントローラに制御指示を送信することができ、その結果、一次コントローラは、制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御する。言い換えれば、電気自動車のシナリオに基づいて、電力を供給するバッテリモジュールの数量を選択することができる。これは、エネルギ消費を削減し、パワーバッテリパックの耐久走行距離を長くする。

加えて、モータ巻線が故障している場合、本出願の本実施形態で提供される制御システムは、さらに故障分離を実行することができる。詳細は後述。

可能な実装では、モータ巻線が故障していると決定される場合、本出願の本実施形態の一次コントローラは、動作を停止させるように故障した巻線に対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御することができ、故障分離を実行する。

別の可能な実装では、車両制御ユニットは、故障したモータ巻線を決定し得、一次コントローラに通知し得、その結果、一次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。

駆動システムの実施形態２～実施形態５で提供される上記の駆動システムは、モータ巻線が三相巻線である例を使用することによって説明されている。モータ巻線が二相巻線の場合は、実施形態２～実施形態５で提供される制御方法も適用可能であると理解してよい。詳細は本出願の実施形態では再度説明しない。

加えて、各バッテリモジュールの負極は、共通基準グランドに接続されていてもよく、されていなくてもよい。これは、本出願の実施形態において特に限定されない。

さらに、ＤＣ－ＡＣ回路が２レベル三相ハーフブリッジ回路である例が、上記の各実施形態で使用される。実際の応用では、ＤＣ－ＡＣ回路は、２レベル三相フルブリッジ回路、マルチレベル回路、または直流－交流変換を実装できる別の回路でもよい。以下は、ＤＣ－ＡＣ回路が２レベル三相フルブリッジ回路である例を説明のために使用する。

図１０を参照されたい。図１０は、本出願の一実施形態による２レベル三相フルブリッジ回路の概略図である。

Ｕ１およびＵ２はフルブリッジインバータの第１グループの出力であり、Ｖ１およびＶ２はフルブリッジインバータの第２グループの出力であり、Ｗ１およびＷ２はフルブリッジインバータの第３グループの出力である。

上記のように、ＤＣ－ＡＣ回路は、代替的に、実際の要件に基づいて別の実装を有し得る。本出願の本実施形態では、詳細はここでは説明しない。

以下は、モータが三相巻線を使用し、ＤＣ－ＡＣ回路が２レベル三相ハーフブリッジ回路を使用し、各バッテリモジュールの負極が共通基準グランドに接続されている例を使用して、本出願で提供される駆動システムによって使用されるバッテリモジュールを充電する動作原理を説明する。

駆動システムの実施形態６
図１１を参照されたい。図１１は、本出願の一実施形態による駆動システムの充電の概略図である。

駆動システムの具体的な説明については、上記の実施形態を参照されたい。本出願の本実施形態では、詳細はここでは再度説明しない。本出願の本実施形態で提供される駆動システムのバッテリモジュールの負極は、共通基準グランドに接続されていることが留意されるべきである。

パワーバッテリパックが充電されている場合、外部充電器２００が接続され得る。充電器２００の一端は、三相モータの巻線の共通タップに接続され、他端は、駆動システムのバッテリモジュールの共通基準グランドに接続される。

充電器２００は、直流電圧を出力してもよいし、交流電圧を出力してもよい。以下は別個の説明を提供する。

充電器２００が直流を出力する場合、充電プロセスにおける電流の流れ方向が図１１に矢印方向で示される。充電電流は、モータ巻線、ＤＣ－ＡＣ回路、バッテリモジュールを順に流れ、共通基準グランドを通って充電器に戻る。

充電器２００が交流を出力する場合、ＤＣ－ＡＣ回路内の制御可能なスイッチングトランジスタが制御されて、ＤＣ－ＡＣ回路を通って流れる電流を直流に変換し得、次いで、その直流は対応するバッテリモジュールに送られる。この場合、ＤＣ－ＡＣ回路は、交流－直流変換を行うように構成され、インバータと同等である。

上記２つの場合、ＤＣ－ＡＣ回路のスイッチングトランジスタの動作状態を制御する必要がある。以下では具体的に各種実装について説明する。

実装１：駆動システムは、車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラを含む。

駆動システムがバッテリモジュールを充電していると決定する場合、車両制御ユニットは、充電パイル（charging pile）の出力電流の種類（直流または交流）と、バッテリモジュールおよび巻線の動作状態（故障が発生しているかどうか）とに基づいて、各ＤＣ－ＡＣ回路に対応する制御指示を決定する。

車両制御ユニットは、一次コントローラを使用することによって対応する各二次コントローラに制御指示を送信し、その結果、各二次コントローラは、制御指示に基づいて対応するＤＣ－ＡＣ回路内の制御可能なスイッチングトランジスタの動作状態を制御して、バッテリモジュールのバッテリを充電する。

実装２：駆動システムは、車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラを含む。

駆動システムがバッテリモジュールを充電していると決定する場合、一次コントローラは、充電パイルの出力電流種類（直流または交流）と、バッテリモジュールおよび巻線の動作状態（故障が発生しているかどうか）とに基づいて、各ＤＣ－ＡＣ回路に対応する制御指示を決定する。

一次コントローラは、対応する各二次コントローラに制御指示を送信し、その結果、各二次コントローラは、制御指示に基づいて対応するＤＣ－ＡＣ回路内の制御可能なスイッチングトランジスタの動作状態を制御して、バッテリモジュールのバッテリを充電する。

一次コントローラはさらに、充電情報を車両制御ユニットにフィードバックすることができ、その結果、車両制御ユニットは充電情報をディスプレイに表示する。充電情報は、本出願の本実施形態では特に限定されない。例えば、充電情報は、充電されているバッテリモジュールのＩＤを含み得る。

実装３：駆動システムは、車両制御ユニットおよび一次コントローラを含む。

駆動システムがバッテリモジュールを充電していると決定する場合、車両制御ユニットは、充電パイルの出力電流の種類（直流または交流）と、バッテリモジュールおよび巻線の動作状態（故障が発生しているかどうか）とに基づいて、各ＤＣ－ＡＣ回路に対応する制御指示を決定する。

車両制御ユニットは、制御指示を一次コントローラに送信し、その結果、一次コントローラは、制御指示に基づいて対応するＤＣ－ＡＣ回路の制御可能なスイッチングトランジスタの動作状態を制御して、バッテリモジュールのバッテリを充電する。

実装４：駆動システムは、車両制御ユニットおよび一次コントローラを含む。

駆動システムがバッテリモジュールを充電していると決定する場合、一次コントローラは、充電パイルの出力電流の種類（直流または交流）と、バッテリモジュールおよび巻線の動作状態（故障が発生しているかどうか）とに基づいて、各ＤＣ－ＡＣ回路の制御可能なスイッチングトランジスタの動作状態を制御して、バッテリモジュールのバッテリを充電する。

一次コントローラはさらに、充電情報を車両制御ユニットにフィードバックすることができ、その結果、車両制御ユニットは充電情報をディスプレイに表示する。

結論として、本出願で提供される駆動システムを使用することによってバッテリモジュールが充電されている場合、バッテリモジュールは互いに独立しており、充電器はバッテリモジュールを別々に充電することができる。故障したバッテリモジュールに対して、故障したバッテリモジュールの充電は停止され得、別の正常なバッテリモジュールは影響を受けることなく正常に充電されることができる。したがって、駆動システムの冗長性が向上する。

パワーシステムの実施形態
上記の実施形態で提供されたモータ駆動システムに基づいて、本出願の一実施形態はさらにパワーシステムを提供する。パワーシステムは電気自動車で使用され得る。以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を提供する。

図１２を参照されたい。図１２は、本出願の一実施形態によるパワーシステムの概略図である。

パワーシステム３００は、パワーバッテリパック１０１、駆動システム１００、およびモータ１０３を含む。

駆動システム１００は、モータ１０３の巻線を駆動するように構成されている。

パワーバッテリパック１０１は、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。すなわち、図に示すように、各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路に対応し、各ＤＣ－ＡＣ回路はモータの１つの巻線に対応する。バッテリモジュールの数量は、ＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。

バッテリモジュールの出力電圧は、等しくても等しくなくてもよい。言い換えれば、バッテリモジュールに含まれるバッテリの数量は等しくても等しくなくてもよい。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。

駆動システム１００は、ＤＣ－ＡＣ回路１０２ａ１～１０２ａｎを含む。

ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換してモータの巻線を駆動するように構成される。

駆動システム１００の具体的な説明については、前述の駆動システムの実施形態を参照されたい。本出願の本実施形態では、詳細はここでは再度説明しない。

モータ１０３は負荷に対する動力を供給するように構成される。モータはＮ個の巻線を含み、Ｎ個の巻線の各々の相の数量は２または３であり得る。すなわち、モータはＮ個の二相巻線またはＮ個の三相巻線を含み得る。これは、本出願のこの実施形態では特に限定されない。Ｎは２以上の整数である。

モータ１０３の各巻線は、１つのＤＣ－ＡＣ回路の出力端に対応して接続される。

モータ１０３の各巻線の相の数量が２である場合、すなわちモータ１０３の巻線が二相巻線の場合、ＤＣ－ＡＣ回路はフルブリッジ回路であり得、各巻線の各相の２つの端は対応するＤＣ－ＡＣ回路の各相の２つの出力端にそれぞれ接続される。

モータ１０３の各巻線の相の数量が３である場合、すなわち巻線が三相巻線の場合、ＤＣ－ＡＣ回路は、２レベル三相ハーフブリッジ回路、２レベル三相フルブリッジ回路、または多レベル回路であり得る。各巻線の各相の第１の端は、１つのＤＣ－ＡＣ回路の各相の出力端に対応して接続され、各巻線の各相の第２の端は一緒に接続される。

オプションで、モータ１０３の巻線の数量が３のＮ倍である場合、モータの巻線は、六相巻線、九相巻線、十二相巻線、十五相巻線などであり得る。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。

各バッテリモジュールの負極は、共通基準グランドに接続されていてもされていなくてもよい。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。

結論として、パワーシステムの駆動システムに対応するパワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。駆動システムは少なくとも２つのＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールは、ＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。言い換えれば、バッテリモジュールの数量はＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの１つの巻線に対応して接続され、すなわち、ＤＣ－ＡＣ回路はモータの各巻線に１対１で対応する。モータの各巻線の相の数量は２または３であり得る。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換して、モータの巻線を駆動することができる。本出願の解決策では、パワーバッテリパックは、互いに独立したバッテリモジュールに分割され、各バッテリモジュールは、バッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、通常の電力を供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。

駆動システムは、モータの負荷に基づいて、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量をさらに制御することができる。すなわち、電気自動車が置かれているシナリオに基づいて、電力を供給するバッテリモジュールの数量を選択することができる。これは、エネルギ消費を削減し、パワーバッテリパックの耐久走行距離を長くする。

本出願の本実施形態で提供されているパワーシステムは、モータ巻線がバッテリパックを使用することによって駆動される別のシナリオでさらに使用され得ることが理解され得る。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。

方法の実施形態
上記の各実施形態で提供されるモータ駆動システムに基づいて、本出願の一実施形態は、さらにモータ駆動方法を提供する。以下は、具体的な説明を提供する。

図１３を参照されたい。図１３は、本出願の一実施形態によるモータ駆動方法のフローチャートである。

本方法は、電源としてパワーバッテリパックを使用するモータを駆動するために使用される。パワーバッテリパックは、少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路に対応し、各ＤＣ－ＡＣ回路はモータの１つの巻線に対応する。バッテリモジュールの数量は、ＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。モータの巻線は二相巻線または三相巻線であり得る。

モータ駆動システムの具体的な説明については、前述の実施形態を参照されたい。本出願の本実施形態では、詳細はここでは再度説明しない。

この方法は、ＤＣ－ＡＣ回路を制御して、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換してモータの巻線を駆動するために使用され、具体的には以下のステップを含む。

Ｓ４０１：バッテリモジュールが故障していると決定される場合、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。

Ｓ４０２：バッテリモジュールが故障していないと決定される場合、正常に動作するように故障していないバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。

駆動システムの制御機能を有するデバイスは異なる実装を有し得るため、前述の駆動方法もそれに応じて異なる実装を有する。以下は、具体的な説明を個別に提供する。

実装１：駆動システムは、車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラを含む。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、
車両制御ユニットは、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに、一次コントローラを使用することによって無効化指示を送信し、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。ＤＣ－ＡＣ回路は、モータの巻線の駆動を停止し、故障分離を実行する。加えて、車両制御ユニットは、さらに、例えば、車両のディスプレイに故障状態を表示するまたは音声で通知することによって、運転者に故障状態を報告し得る。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、車両制御ユニットの制御ロジックまたは車両の運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

実装２：駆動システムは、車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラを含む。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラは、故障しているバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。加えて、故障情報は車両制御ユニットにフィードバックされる。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、一次コントローラの制御ロジックまたは車両運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

実装３：駆動システムは車両制御ユニットおよび一次コントローラを含む。

無効化指示を受信する場合、一次コントローラは、故障したバッテリモジュールのＩＤに基づいて、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。加えて、車両制御ユニットは、さらに、故障状態を運転者に通知し得る。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、車両制御ユニットの制御ロジックまたは車両の運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

実装４：駆動システムは車両制御ユニットおよび一次コントローラを含む。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラは、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。加えて、故障情報は車両制御ユニットにフィードバックされる。

正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、一次コントローラの制御ロジックまたは車両運転者によって送られる指示に基づいて、動作を続け得るまたは無効化され得る。

車両制御ユニットはさらに、モータの負荷を取得し、その負荷に基づいて一次コントローラに制御指示を送信するように構成される。

一次コントローラはさらに、制御命令に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御するように構成され、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は負荷と正の相関がある。言い換えれば、負荷が増加するにつれて、より多くのＤＣ－ＡＣ回路が徐々に動作するようになる。

モータ巻線が故障していると決定される場合、一次コントローラはさらに、動作を停止させるように故障した巻線に対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御するように構成され、故障分離を実行する。

結論として、本出願の本実施形態で提供される方法によれば、バッテリモジュールが故障していると決定される場合、故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、動作を停止して、故障によって引き起こされる影響を軽減し、故障分離を実行する。加えて、正常に動作するバッテリモジュールに対応したＤＣ－ＡＣ回路は、動作をし続けるように制御されることができ、その結果、正常に動作するバッテリモジュールは、電気自動車に電力を供給し続けることができる。このように、車両は走行し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。

電気自動車の実施形態
上記の実施形態で提供されたパワーシステムに基づいて、本出願の実施形態はさらに電気自動車を提供する。以下は、添付の図面を参照して具体的な説明を提供する。

図１４を参照されたい。図１４は、本出願の一実施形態による電気自動車の概略図である。

本出願の本実施形態で提供される電気自動車１４００は、パワーシステム３００を含む。パワーシステム３００は、具体的には、パワーバッテリパック、駆動システム、およびモータを含む。

駆動システムは、モータの巻線を駆動するように構成される。

パワーバッテリパックには、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。すなわち、図に示すように、各バッテリモジュールは１つのＤＣ－ＡＣ回路に対応し、各ＤＣ－ＡＣ回路はモータの１つの巻線に対応する。バッテリモジュールの数量は、ＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。

バッテリモジュールの出力電圧は、等しくても等しくなくてもよい。言い換えれば、バッテリモジュールに含まれるバッテリの数量は等しくても等しくなくてもよい。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。

駆動システムはさらに少なくとも２つのＤＣ－ＡＣ回路を含む。

ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換してモータの巻線を駆動するように構成される。

駆動システムの具体的な説明については、上記の駆動システムの実施形態を参照されたい。本実施形態では、詳細については再度説明しない。

モータは負荷に対して動力を供給するように構成される。モータはＮ個の巻線を含み、Ｎ個の巻線の各々の相の数量は２または３であり得る。すなわち、モータは、Ｎ個の二相巻線またはＮ個の三相巻線を含み得る。これは、本出願の本実施形態では特に限定されない。Ｎは２以上の整数である。

モータの各巻線は、１つのＤＣ－ＡＣ回路の出力端に対応して接続される。

結論として、本出願の本実施形態で提供される電気自動車は、パワーシステムを含む。パワーシステムの駆動システムに対応するパワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含む。駆動システムは、少なくとも２つのＤＣ－ＡＣ回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。言い換えれば、バッテリモジュールの数量は、ＤＣ－ＡＣ回路の数量と同じである。各バッテリモジュールは、１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの１つの巻線に対応して接続され、すなわち、ＤＣ－ＡＣ回路はモータの各巻線に１対１で対応する。モータの各巻線の相の数量は２または３である。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換して、モータの巻線を駆動することができる。本出願の解決策では、パワーバッテリパックは、互いに独立したバッテリモジュールに分割され、各バッテリモジュールは、バッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を使用することによってモータの巻線に電力を供給する。したがって、バッテリモジュールが故障している場合、別のバッテリモジュールによる通常の電力供給は影響を受けず、正常に電力を供給する別のバッテリモジュールは、対応するモータ巻線に電力を供給し続けることができる。

駆動システムは、モータの負荷に基づいて、動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量をさらに制御することができる。すなわち、電気自動車が置かれているシナリオに基づいて、電力を供給するバッテリモジュールの数量を選択することができる。これは、エネルギ消費を削減し、パワーバッテリパックの耐久走行距離を長くする。本出願で説明される制御可能なスイッチングトランジスタの種類は：リレー、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor、ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、ＭＯＳＦＥＴ）、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ（炭化ケイ素金属酸化物半導体、炭化ケイ素電界効果トランジスタ）等のいずれか１つであり得る。これは、本出願の本実施形態において特に限定されない。

本出願において、「少なくとも１つ（アイテム）」は１つまたは複数を指し、「複数の」は２つ以上を指すことが理解されるべきである。「および／または」という用語は、関連付けられたオブジェクト間の関連関係を表すために使用され、３つの関係が存在し得ることを示す。例えば、「Ａおよび／またはＢ」は、次の３つの場合を示し得る：Ａのみが存在する、Ｂのみが存在する、およびＡとＢの両方が存在し、ＡおよびＢは単数形または複数形である。文字「／」は通常、関連付けられたオブジェクトの間の「または」の関係を示す。以下のアイテム（ピース）またはその類似表現の少なくとも１つは、単数のアイテム（ピース）または複数のアイテム（ピース）の任意の組み合わせを含む、これらのアイテムの任意の組み合わせを指す。たとえば、ａ、ｂ、またはｃの少なくとも１つは、ａ、ｂ、ｃ、ａとｂ、ａとｃ、ｂとｃ、またはａとｂとｃを示すことがあり、ａ、ｂ、およびｃは単数形または複数形であり得る。

上記の説明は、本出願の単なる例示的な実施形態であり、本出願をいかなる形でも限定することを意図していない。本出願の例示的な実施形態は上記に開示されているが、実施形態は本出願を限定することを意図していない。上記に開示された方法及び技術的内容を用いることにより、当業者は、本出願の技術的解決策の保護範囲を逸脱することなく、本出願の技術的解決策に複数の可能な変更及び修正を加えることができ、又は均等なバリエーションを通じて等しい効果を有する実施形態になるように技術的解決策を修正することができる。したがって、本出願の技術的解決策の内容から逸脱することなく、本出願の技術的本質に従って上記の実施形態に対して行われる単純な修正、均等な変更、および修正は、本出願の技術的解決策の保護範囲に含まれるものとする。

第１の態様によると、本出願は、電源としてパワーバッテリパックを使用するモータを駆動するように構成されたモータ駆動システムを提供する。パワーバッテリパックは互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを含み、駆動システムは少なくとも２つの直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）回路を含み、バッテリモジュールはＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応する。各バッテリモジュールは、１つのＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各ＤＣ－ＡＣ回路の出力端はモータの対応する巻線（winding）に接続される。ＤＣ－ＡＣ回路は、対応するバッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換し、モータの対応する巻線を駆動する。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラ１０５は、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、無効化指示を受信した二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実現する。一次コントローラ１０５はさらに故障情報を車両制御ユニット１０４にフィードバックし得る。

例えば、バッテリモジュールが、重大な故障、例えば火災または爆発の潜在的なリスクを有すると決定する場合、一次コントローラ１０５はすべての二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、二次コントローラは、動作を停止させるようにすべてのＤＣ－ＡＣ回路を制御する。加えて、故障情報がさらに、車両制御ユニット１０４に送信されて、運転者は車両から離れるように促され得る。

結論として、本出願の本実施形態で提供される制御システムによれば、バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラは、故障したバッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、二次コントローラは、動作を停止させ、故障による影響を軽減し、故障分離を実現するように、対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する。正常に動作する別のバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路は、正常に動作し得る。このように、車両は走行し続けることができ、車両救助を容易にする。したがって、駆動システムの冗長性がさらに向上する。

しかし、違いは、バッテリモジュールが故障していると決定される場合、本出願の本実施形態の一次コントローラ１０５は、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障したバッテリモジュールの故障情報を車両制御ユニット１０４に送信するように構成されることにある。車両制御ユニット１０４は、例えば故障情報を車両のディスプレイに表示するまたは音声で通知することによって、運転者に故障情報を通知するように構成される。詳細は後述。

バッテリモジュールが故障していると決定する場合、一次コントローラ１０５は、動作を停止させるように故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、故障分離を実行する。加えて、故障情報は車両制御ユニット１０４にフィードバックされる。

例えば、バッテリモジュールに重大な故障、例えば火災または爆発の潜在的なリスクがあると決定する場合、一次コントローラ１０５は、動作を停止させるようにすべてのＤＣ－ＡＣ回路を制御し得、さらに、運転者に車両から離れるよう促すために、故障情報を車両制御ユニット１０４に送信し得る。

Claims (19)

1. 電源としてパワーバッテリパックを使用するモータを駆動するように構成されたモータ駆動システムであって、前記パワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを有し、前記駆動システムは、少なくとも２つの直流－交流ＤＣ－ＡＣ回路を有し、前記バッテリモジュールは、前記ＤＣ－ＡＣ回路に１対１で対応し；
   各前記バッテリモジュールは、１つの前記ＤＣ－ＡＣ回路の入力端に対応して接続され、各前記ＤＣ－ＡＣ回路の出力端は、前記モータの対応する巻線に接続され；
   前記ＤＣ－ＡＣ回路は、対応する前記バッテリモジュールによって供給される直流を交流に変換して、前記モータの前記対応する巻線を駆動するように構成される、
   駆動システム。
2. 車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラをさらに有し、
   前記各ＤＣ－ＡＣ回路は１つの前記二次コントローラに対応し；
   バッテリモジュールが故障していると決定される場合、前記車両制御ユニットは、故障した前記バッテリモジュールに対応する二次コントローラに、前記一次コントローラを使用することによって無効化指示を送信するように構成され、その結果、前記無効化指示を受信した前記二次コントローラは動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御する、
   請求項１に記載の駆動システム。
3. 車両制御ユニットおよび一次コントローラをさらに有し、
   バッテリモジュールが故障していると決定される場合、前記車両制御ユニットは、前記一次コントローラに無効化指示を送信するように構成され、前記無効化指示は故障した前記バッテリモジュールのＩＤを含み；
   前記無効化指示を受信する場合、前記一次コントローラは、前記故障したバッテリモジュールの前記ＩＤに基づいて、動作を停止させるように前記故障したバッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御するように構成される、
   請求項１に記載の駆動システム。
4. 車両制御ユニットおよび一次コントローラをさらに有し、
   バッテリモジュールが故障していると決定される場合、前記一次コントローラは、動作を停止させるように故障した前記バッテリモジュールに対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し、前記故障したバッテリモジュールの故障情報を前記車両制御ユニットに送信するように構成され;
   前記車両制御ユニットは、前記故障情報をディスプレイに表示するように構成される、
   請求項１に記載の駆動システム。
5. 車両制御ユニット、一次コントローラ、および二次コントローラをさらに有し、
   各前記ＤＣ－ＡＣ回路は１つの前記二次コントローラに対応し；
   バッテリモジュールが故障していると決定される場合、前記一次コントローラは：故障した前記バッテリモジュールに対応する二次コントローラに無効化指示を送信し、その結果、前記無効化指示を受信した前記二次コントローラは、動作を停止させるように対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御し；前記故障したバッテリモジュールの故障情報を前記車両制御ユニットに送信する；ように構成される、
   請求項１に記載の駆動システム。
6. 前記車両制御ユニットは、さらに、前記モータの負荷を取得し、前記負荷に基づいて前記一次コントローラに制御指示を送信するように構成され；
   前記一次コントローラはさらに、前記制御指示に基づいて動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量を制御するように構成され、前記動作するＤＣ－ＡＣ回路の数量は前記負荷と正の相関がある、
   請求項２乃至５のいずれか１項に記載の駆動システム。
7. 前記モータの巻線が故障していると決定される場合、前記一次コントローラはさらに、動作を停止させるように故障した前記巻線に対応するＤＣ－ＡＣ回路を制御するように構成される、
   請求項２乃至５のいずれか１項に記載の駆動システム。
8. 前記モータの巻線が三相巻線である場合、各前記三相巻線の三相が１２０°の位相角で互いに組み合わされる、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動システム。
9. 前記モータの巻線が三相巻線である場合、すべての２つの隣接する前記三相巻線が第１のプリセット角度で組み合わされ、前記第１のプリセット角度の値の範囲は０°～１８０°である、
   請求項８に記載の駆動システム。
10. 前記ＤＣ－ＡＣ回路は、２レベル三相ハーフブリッジ回路、２レベル三相フルブリッジ回路、またはマルチレベル回路である、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動システム。
11. 前記ＤＣ－ＡＣ回路が２レベル三相ハーフブリッジ回路である場合、各前記バッテリモジュールの負極が共通基準グランドに接続される、
    請求項１０に記載の駆動システム。
12. 充電器をさらに有し、
    前記充電器の第１の端は前記モータの巻線の共通タップに接続され、前記充電器の第２の端は前記共通基準グランドに接続される、
    請求項１１に記載の駆動システム。
13. モータ、パワーバッテリパック、および請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の駆動システムを有する、パワーシステムであって、
    前記パワーバッテリパックは、互いに独立した少なくとも２つのバッテリモジュールを有し；
    前記駆動システムは前記モータの巻線を駆動するように構成され；
    前記モータは負荷に対して動力を供給するように構成され、前記モータはＮ個の巻線を有し、前記Ｎ個の巻線の各々の相の数量は２または３であり、Ｎは２以上の整数である、
    パワーシステム。
14. 各前記巻線は、１つの前記ＤＣ－ＡＣ回路の出力端に対応して接続される、
    請求項１３に記載のパワーシステム。
15. 前記各巻線の前記相の数量が２である場合、前記各巻線の各相の２つの端が対応するＤＣ－ＡＣ回路の各相の２つの出力端にそれぞれ接続される、
    請求項１４に記載のパワーシステム。
16. 前記各巻線の前記相の数量が３である場合、前記各巻線の各相の第１の端がＤＣ－ＡＣ回路の各相の出力端に対応して接続され、前記各巻線の各相の第２の端が一緒に接続される、
    請求項１４に記載のパワーシステム。
17. 各前記バッテリモジュールの負極が共通基準グランドに接続される、
    請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のパワーシステム。
18. 前記モータの前記巻線の数量が３のＮ倍である場合、前記モータの前記巻線は、六相巻線、九相巻線、十二相巻線、または十五相巻線のいずれか１つであり得る、
    請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のパワーシステム。
19. 請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載のパワーシステムを有する、電気自動車。

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