JP2023528628A - エネルギー変換装置及びその安全制御方法 - Google Patents

エネルギー変換装置及びその安全制御方法 Download PDF

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Abstract

エネルギー変換装置は、第１のスイッチモジュール（１０）と、第１及び第２のバス端子がそれぞれ電池（７０）の第１及び第２の端子に接続され、第１のスイッチモジュール（１０）が第１のバス端子と電池（７０）の第１の端子とのオン／オフを制御するか、又は第２のバス端子と電池の第２の端子とのオン／オフを制御するか、又は第１のバス端子と電池（７０）の第１の端子とのオン／オフ及び第２のバス端子と電池の第２の端子とのオン／オフを制御するモータインバータ（２０）と、第１の端子がモータインバータ（２０）の中点端子に接続されたモータ巻線（３０）と、直列接続され、直列接続された後に第１の端子がモータ巻線（３０）の第２の端子に接続され、第２の端子が第２のバス端子に接続された第２のスイッチモジュール（４０）及び第１のコンデンサ（５０）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２０２０年６月４日に提出した、名称が「エネルギー変換装置及びその安全制御方法」である中国特許出願第「２０２０１０５０１０５４．１」号の優先権を主張するものである。
本願は、車両の分野に関し、具体的には、エネルギー変換装置及びその安全制御方法に関する。
新エネルギーの広範な使用に伴い、電池は、動力源として様々な分野に適用することができる。電池が動力源として使用される環境が異なり、電池の性能も影響を受ける。例えば、低温環境下での電池の性能は、常温よりも大幅に低下する。例えば、ゼロ温度での電池の放電容量は、温度の低下に伴って低下する。－３０℃の条件下で、電池の放電容量は、実質的に０となり、電池パックは使用できなくなる。低温環境下で電池を使用できるために、電池を加熱する必要がある。
本願の目的は、エネルギー変換装置の安全制御を実現できるエネルギー変換装置及びその安全制御方法を提供することである。
本願の第１の実施例に係るエネルギー変換装置は、
第１のスイッチモジュールと、
第１のバス端子が電池の第１の端子に接続され、第２のバス端子が前記電池の第２の端子に接続されたモータインバータであって、前記第１のスイッチモジュールは、前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフ及び前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するモータインバータと、
第１の端子が前記モータインバータの中点端子に接続されたモータ巻線と、
直列接続され、直列接続された後に第１の端子が前記モータ巻線の第２の端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のスイッチモジュール及び第１のコンデンサと、
アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように構成されたコントローラと、を含む。
好ましくは、前記エネルギー変換装置は、第１の端子が前記モータインバータの第１のバス端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のコンデンサを更に含み、
前記コントローラは、更に、前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記第２のコンデンサ及び前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように構成される。
本願の第２の実施例に係るエネルギー変換装置の安全制御方法において、前記エネルギー変換装置は、
第１のスイッチモジュールと、
第１のバス端子が電池の第１の端子に接続され、第２のバス端子が前記電池の第２の端子に接続されたモータインバータであって、前記第１のスイッチモジュールは、前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフ及び前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するモータインバータと、
第１の端子が前記モータインバータの中点端子に接続されたモータ巻線と、
直列接続され、直列接続された後に第１の端子が前記モータ巻線の第２の端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のスイッチモジュール及び第１のコンデンサと、を含み、
前記方法は、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップを含む。
好ましくは、前記エネルギー変換装置は、第１の端子が前記モータインバータの第１のバス端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のコンデンサを更に含み、
前記方法は、前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記第２のコンデンサ及び前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップを更に含む。
好ましくは、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに対してエネルギー放電を行うステップは、
前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御し、かつ前記第１のコンデンサにより前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップを含む。
好ましくは、前記モータインバータは、上ブリッジアーム及び下ブリッジアームを含み、
前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップは、
オフに保持するように前記上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするように前記下ブリッジアームを制御することにより、前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップを含む。
好ましくは、前記第１のコンデンサにより前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップは、
オンにするように前記モータインバータの上ブリッジアームを制御することにより、前記第２のコンデンサが前記第１のコンデンサを充電するステップと、
オフに保持するように前記上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御することにより、充電後の前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップと、
前記第２のコンデンサの電圧が所定の電圧よりも低くなるまで、オンにするように前記モータインバータの上ブリッジアームを制御するステップ、及び、オフに保持するように前記上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御するステップを繰り返し実行するステップとを含む。
好ましくは、前記第２のコンデンサが前記第１のコンデンサを充電する時間は、車両の車種、前記第１のコンデンサの容量値及び前記第２のコンデンサの容量値に基づいて較正される。
好ましくは、前記下ブリッジアームを交互にオン／オフにすることは、第１のデューティ比から第２のデューティ比まで徐々に増加させるように前記下ブリッジアームのデューティ比を制御し、その後に前記第２のデューティ比から前記第１のデューティ比まで徐々に減少させるように前記下ブリッジアームのデューティ比を制御することにより調整される。
好ましくは、前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合には、
前記第２のスイッチモジュールが焼結されることと、
前記エネルギー変換装置を利用して前記電池への充電を完了した後、前記第２のスイッチモジュールが焼結されず、かつ前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいてオンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御することと、
前記エネルギー変換装置を利用して前記電池の自己加熱を完了した後、前記第２のスイッチモジュールが焼結されず、かつ前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいてオンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御することと、
前記エネルギー変換装置を利用して駆動機能を実現した後、前記第２のスイッチモジュールが焼結されず、かつ前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいてオンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御することと、の少なくとも１つを含む。
好ましくは、前記第２のスイッチモジュールの焼結は、オフにするように前記第２のスイッチモジュールを制御し、かつ前記電池が前記モータインバータと連通するように前記第１のスイッチモジュールを制御し、オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御し、かつオンにするように前記モータインバータの少なくとも１つの上ブリッジアームを制御し、前記モータインバータに電流が流れる場合、前記第２のスイッチモジュールが焼結されることを決定することにより決定される。
好ましくは、前記第２のスイッチモジュールの焼結は、前記第２のスイッチモジュールをオンにするように制御し、かつ前記電池が前記モータインバータと連通するように前記第１のスイッチモジュールを制御し、オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御し、かつオンにするように前記モータインバータの少なくとも１つの上ブリッジアームを制御することにより、前記電池により前記第２のコンデンサを充電し、オフにするように前記第２のスイッチモジュールを制御し、オフにするように前記モータインバータの上ブリッジアームを制御し、かつオンにするように前記モータインバータの少なくとも１つの下ブリッジアームを制御し、前記モータインバータに電流が流れる場合、前記第２のスイッチモジュールが焼結されることを決定することにより決定される。
上記技術手段を用いることにより、以下の有益な効果を有する。
（１）本願におけるエネルギー変換装置は、オフにするように第２のスイッチモジュールを制御することにより、モータの駆動機能を実現し、オンにするように第２のスイッチモジュールを制御することにより、電池の加熱機能を実現することができる。
（２）エネルギー変換装置自体の部品の間の連動を利用して第１のコンデンサのエネルギー放出を実現することができ、さらなる部品を追加する必要がないため、車両全体のコストを低減することができる。
（３）第１のスイッチモジュールが電池とモータインバータとの間の接続をオフにし、かつ第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、モータインバータを制御することにより、第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うため、一方、第１のコンデンサのエネルギー放出期間に、電池による高圧安全問題を解決し、他方、図１のトポロジー構造から分かるように、エネルギー放出期間に、第１のスイッチモジュールがオフ状態にあり、第２のスイッチモジュールがオン状態にあるため、第１のコンデンサのエネルギーは、モータインバータ、モータ巻線、第２のスイッチモジュール及び第１のコンデンサで構成された循環回路を利用して放出を行い、即ち、モータインバータの繰り返しスイッチング動作によるエネルギー損失、モータインバータのオン状態でのエネルギー消費、及びモータ巻線での熱損失により、第１のコンデンサでの高圧エネルギーが消費され、それにより第１のコンデンサのエネルギー放出を実現する。また、該放出過程において、放出電流が大きくないため、ソフトウェアｂｕｇによる第２のスイッチモジュールの仮焼又は第２のスイッチモジュール自体の原因による不完全焼結を第２のスイッチモジュールの本焼に変換することを回避することができ、第２のスイッチモジュールに二次損傷を与えることを回避する。
本願の他の特徴及び利点については、以下の具体的な実施形態において詳細に説明する。
図面は、本願のさらなる理解を提供し、明細書の一部を構成するものであり、以下の具体的な実施形態と共に本願を説明するものであるが、本願を限定するものではない。
本願の実施例に係るエネルギー変換装置のトポロジー構造の概略図である。 本願の実施例に係るエネルギー変換装置の他のトポロジー構造の概略図である。 本願の一実施例に係るエネルギー変換装置の回路概略図である。 本願の一実施例に係るエネルギー変換装置の安全制御方法の流れ図である。 本願の一実施例に係るエネルギー変換装置の安全制御方法の他の流れ図である。 モータインバータの下ブリッジアームの交互のオン／オフを調整することを示す概略図である。
以下、図面を参照しながら、本願の具体的な実施形態を詳細に説明する。ここで記述した具体的な実施形態が本願を説明し解釈するためのものに過ぎず、本願を限定するものではないことを理解されたい。
図１は、本願の実施例に係るエネルギー変換装置のトポロジー構造の概略図である。図１に示すように、該エネルギー変換装置は、第１のスイッチモジュール１０、モータインバータ２０、モータ巻線３０、第２のスイッチモジュール４０、第１のコンデンサ５０及びコントローラ６０を含む。図１における破線は、コントローラ６０が第１のスイッチモジュール１０、モータインバータ２０、第２のスイッチモジュール４０などに制御信号を伝送することにより、第１のスイッチモジュール１０、モータインバータ２０及び第２のスイッチモジュール４０の動作を制御することを指す。
図１に示すように、モータインバータ２０の第１のバス端子Ｍ１は、電池７０の第１の端子に接続され、モータインバータ２０の第２のバス端子Ｍ２は、電池７０の第２の端子に接続され、第１のスイッチモジュール１０は、モータインバータ２０の第１のバス端子Ｍ１と電池７０の第１の端子とのオン／オフを制御するか、又はモータインバータ２０の第２のバス端子Ｍ２と電池７０の第２の端子とのオン／オフを制御するか、又はモータインバータ２０の第１のバス端子Ｍ１と電池７０の第１の端子とのオン／オフ及びモータインバータ２０の第２のバス端子Ｍ２と電池７０の第２の端子とのオン／オフを制御する。
モータ巻線３０の第１の端子は、モータインバータ２０の中点端子Ｍ３に接続される。第２のスイッチモジュール４０及び第１のコンデンサ５０は、直列接続され、直列接続された後の第２のスイッチモジュール４０及び第１のコンデンサ５０の第１の端子は、モータ巻線３０の第２の端に接続され、直列接続された後の第２のスイッチモジュール４０及び第１のコンデンサ５０の第２の端子は、モータインバータ２０の第２のバス端子Ｍ２に接続される。
コントローラ６０は、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように第１のスイッチモジュール１０を制御することにより、電池７０とモータインバータ２０との接続をオフにし、かつ第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合に、モータインバータ２０を制御することにより、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うように構成される。
上記エネルギー変換装置に基づいて、コントローラ６０は、第１のスイッチモジュール１０のオン、第２のスイッチモジュール４０のオフ及びモータインバータ２０のオン／オフ状態を制御することにより、電池７０、第１のスイッチモジュール１０、モータインバータ２０及びモータ巻線３０は、モータ駆動回路を形成する。コントローラ６０は、第１のスイッチモジュール１０のオン、第２のスイッチモジュール４０のオン及びモータインバータ２０のオン／オフ状態を制御することにより、電池７０、第１のスイッチモジュール１０、モータインバータ２０、モータ巻線３０、第２のスイッチモジュール４０及び第１のコンデンサ５０は、電池加熱回路を形成する。電池加熱回路は、４つの段階を含み、具体的には、電池放電回路、モータ巻線の還流回路、モータ巻線のエネルギー貯蔵回路及び電池充電回路であり、電池７０は、モータインバータ２０の上ブリッジアーム、モータ巻線３０及び第２のスイッチモジュール４０により第１のコンデンサ５０に放電して、上記電池放電回路を形成し、モータ巻線３０は、第２のスイッチモジュール４０、第１のコンデンサ５０及びモータインバータ２０の下ブリッジアームにより還流して、上記モータ巻線の還流回路を形成し、第１のコンデンサ５０は、第２のスイッチモジュール４０、モータインバータ２０の下ブリッジアームによりモータ巻線３０にエネルギーを貯蔵して、上記モータ巻線のエネルギー貯蔵回路を形成し、第１のコンデンサ５０は、第２のスイッチモジュール４０、モータ巻線３０、及びモータインバータ２０の上ブリッジアームにより上記電池に放電して、上記電池充電回路を形成する。
本願では、第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合には、下記の少なくとも１つを含む。
（１）第２のスイッチモジュール４０が焼結される。第２のスイッチモジュール４０が焼結される場合、第２のスイッチモジュール４０は短絡状態に相当するため、この場合、第２のスイッチモジュール４０がオンになると考えられる。
（２）外部装置が本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０への充電を完了した後、第２のスイッチモジュール４０が焼結されず、かつアキュムレータの放出を表す命令（外部装置が本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０への充電を完了した後、第１のコンデンサ５０にエネルギーが残存しており、安全のために、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行う必要がある）に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する。この場合、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないため、そのオン／オフは、依然として、コントローラ６０により制御することができる。また、第１のコンデンサ５０がエネルギーを放出する必要がある場合、第２のスイッチモジュール４０は、オン状態にあるだけで、エネルギー放出回路を連通させることができる。したがって、この場合、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する必要がある。
（３）本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０の自己加熱を完了した後、第２のスイッチモジュール４０が焼結されず、かつアキュムレータの放出を表す命令（本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０の自己加熱を完了した後、第１のコンデンサ５０にエネルギーが残存しており、安全のために、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行う必要がある）に基づいて、オンするように第２のスイッチモジュール４０を制御する。この場合、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないため、そのオン／オフは、依然として、コントローラ６０により制御することができる。また、第１のコンデンサ５０がエネルギーを放出する必要がある場合、第２のスイッチモジュール４０は、オン状態にあるだけで、エネルギー放出回路を連通させることができる。したがって、この場合、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する必要がある。
（４）本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して駆動機能を実現した後、第２のスイッチモジュール４０が焼結されず、かつアキュムレータの放出を表す命令（本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して駆動機能を実現した後、第２のコンデンサにエネルギーが残存しており、安全のために、第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行う必要がある）に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する。この場合、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないため、そのオン／オフは、依然として、コントローラ６０により制御することができる。また、第１のコンデンサ５０がエネルギーを放出する必要がある場合、第２のスイッチモジュール４０は、オン状態にあるだけで、エネルギー放出回路を連通させることができる。したがって、この場合、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する必要がある。
上記技術手段を用いることにより、以下の有益な効果を有する。
（１）本願におけるエネルギー変換装置は、オフにするように第２のスイッチモジュール４０を制御することにより、モータの駆動機能を実現し、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御することにより、電池の加熱機能を実現することができる。
（２）エネルギー変換装置自体の部品の間の連動を利用して第１のコンデンサのエネルギー放出を実現することができ、さらなる部品を追加する必要がないため、車両全体のコストを低減することができる。
（３）第１のスイッチモジュール１０が電池７０とモータインバータ２０との間の接続をオフにし、かつ第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合に、モータインバータ２０を制御することにより、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うため、一方、第１のコンデンサ５０のエネルギー放出期間に、電池７０による高圧安全問題を解決し、他方、図１のトポロジー構造から分かるように、エネルギー放出期間に、第１のスイッチモジュール１０がオフ状態にあり、第２のスイッチモジュール４０がオン状態にあるため、第１のコンデンサ５０のエネルギーは、モータインバータ２０、モータ巻線３０、第２のスイッチモジュール４０及び第１のコンデンサ５０で構成された循環回路を利用して放出を行い、即ち、モータインバータ２０の繰り返しスイッチング動作によるエネルギー損失、モータインバータ２０のオン状態でのエネルギー消費、及びモータ巻線３０での熱損失により、第１のコンデンサ５０での高圧エネルギーが消費され、それにより第１のコンデンサ５０のエネルギー放出を実現する。また、該放出過程において、放出電流が大きくないため、ソフトウェアｂｕｇによる第２のスイッチモジュール４０の仮焼又は第２のスイッチモジュール４０自体の原因による不完全焼結を第２のスイッチモジュール４０の本焼に変換することを回避することができ、第２のスイッチモジュール４０に二次損傷を与えることを回避する。
図２は、本願の実施例に係るエネルギー変換装置の他のトポロジー構造の概略図である。図２に示すように、該エネルギー変換装置は、第２のコンデンサ８０を更に含み、第２のコンデンサ８０の第１の端子がモータインバータ２０の第１のバス端子Ｍ１に接続され、第２のコンデンサ８０の第２の端子がモータインバータ２０の第２のバス端子Ｍ２に接続される。
コントローラ６０は、更に、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように第１のスイッチモジュール１０を制御することにより、電池７０と第２のコンデンサ８０及びモータインバータ２０との接続をオフにし、かつ第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合に、モータインバータ２０を制御することにより、第１のコンデンサ５０及び第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行うように構成される。第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行う必要がある原因は、本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０を充電した後、電池７０が自己加熱した後、駆動機能を実現した後、第２のコンデンサ８０にも高圧エネルギーが残存するため、安全のために、第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行う必要があるからである。
第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行うこともエネルギー変換装置自体の部品の間の連動を利用して実現され、さらなる部品を追加する必要がないため、車両全体のコストを低減することができる。また、第２のコンデンサ８０に対するエネルギー放出原理は、上述したような第１のコンデンサ５０に対するエネルギー放出原理と類似し、モータインバータ２０の繰り返しスイッチング動作によるエネルギー損失、モータインバータ２０のオン状態でのエネルギー消費、及びモータ巻線３０での熱損失を利用するため、放出過程において、放出電流が大きくなく、ソフトウェアｂｕｇによる第２のスイッチモジュール４０の仮焼又は第２のスイッチモジュール４０自体の原因による不完全焼結を第２のスイッチモジュール４０の本焼に変換することを回避することができ、第２のスイッチモジュール４０に二次損傷を与えることを回避する。
図３は、本願の一実施例に係るエネルギー変換装置の回路概略図である。図３に示すように、モータインバータ２０は、Ｎ相ブリッジアームを含み、モータ巻線３０は、Ｎ個の巻線を含み、Ｎ個の巻線の第１の端子は、それぞれＮ相ブリッジアームの中点端子（即ち、図３におけるＡ、Ｂ、Ｃに示す位置）に一対一に対応して接続され、ここで、Ｎ≧１である。
引き続き図３を参照する。第１のスイッチモジュール１０は、電池７０の第１の端子とモータインバータ２０の第１のバス端子との間に接続された正極接触器Ｋ１を含み、電池７０の第２の端子とモータインバータ２０の第２のバス端子との間に接続された負極接触器Ｋ２を更に含む。正極接触器Ｋ１は、電池７０の第１の端子とモータインバータ２０の第１のバス端子をオフにすることができることにより、電池７０とモータインバータとの接続をオフにする。負極接触器Ｋ２は、電池７０の第２の端子とモータインバータ２０の第２のバス端子をオフにすることができることにより、電池７０とモータインバータとの接続をオフにする。当業者であれば、理解できるように、第１のスイッチモジュール１０は、正極接触器Ｋ１のみを含むか、又は負極接触器Ｋ２のみを含むか、又は正極接触器Ｋ１及び負極接触器Ｋ２の両方を含んでもよい。
また、当業者であれば、更に理解できるように、図３に示すモータインバータ２０の具体的な構造、モータ巻線３０の具体的な構造、第１のスイッチモジュール１０の具体的な構造は、単なる例示的なものであり、本願は、これらを限定しない。
図４は、本願の一実施例に係るエネルギー変換装置の安全制御方法の流れ図である。該方法は、図１～３に示すエネルギー変換装置に対してエネルギー放出を行うために用いることができる。図４に示すように、該方法は、以下のステップＳ４１～Ｓ４２を含む。
ステップＳ４１では、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように第１のスイッチモジュール１０を制御することにより、電池７０とモータインバータ２０との接続をオフにする。
ステップＳ４２では、第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うようにモータインバータ２０を制御する。
本願では、第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合には、下記の少なくとも１つを含む。
（１）第２のスイッチモジュール４０が焼結される。第２のスイッチモジュール４０が焼結される場合、第２のスイッチモジュール４０は短絡状態に相当するため、この場合、第２のスイッチモジュール４０がオンになると考えられる。
（２）外部装置が本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０への充電を完了した後、第２のスイッチモジュール４０が焼結されず、かつアキュムレータの放出を表す命令（外部装置が本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０への充電を完了した後、第１のコンデンサ５０にエネルギーが残存しており、安全のために、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行う必要がある）に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する。この場合、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないため、そのオン／オフ動作は、依然として、制御することができる。また、第１のコンデンサ５０がエネルギーを放出する必要がある場合、第２のスイッチモジュール４０は、オン状態にあるだけで、エネルギー放出回路を連通させることができる。したがって、この場合、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する必要がある。
（３）本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０の自己加熱を完了した後、第２のスイッチモジュール４０が焼結されず、かつアキュムレータの放出を表す命令（本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して電池７０の自己加熱を完了した後、第１のコンデンサ５０にエネルギーが残存しており、安全のために、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行う必要がある）に基づいて、オンするように第２のスイッチモジュール４０を制御する。この場合、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないため、そのオン／オフは、依然として、制御することができる。また、第１のコンデンサ５０がエネルギーを放出する必要がある場合、第２のスイッチモジュール４０は、オン状態にあるだけで、エネルギー放出回路を連通させることができる。したがって、この場合、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する必要がある。
（４）本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して駆動機能を実現した後、第２のスイッチモジュール４０が焼結されず、かつアキュムレータの放出を表す命令（本願の実施例に係るエネルギー変換装置を利用して駆動機能を実現した後、第２のコンデンサにエネルギーが残存しており、安全のために、第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行う必要がある）に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する。この場合、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないため、そのオン／オフは、依然として、制御することができる。また、第１のコンデンサ５０がエネルギーを放出する必要がある場合、第２のスイッチモジュール４０は、オン状態にあるだけで、エネルギー放出回路を連通させることができる。したがって、この場合、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御する必要がある。
上記技術手段を用いることにより、以下の有益な効果を有する。
（１）エネルギー変換装置自体の部品の間の連動を利用して第１のコンデンサ５０のエネルギー放出を実現することができ、さらなる部品を追加する必要がないため、車両全体のコストを低減することができる。
（２）第１のスイッチモジュール１０が電池７０とモータインバータ２０との間の接続をオフにし、かつ第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合に、モータインバータ２０を制御することにより、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うため、一方、第１のコンデンサ５０のエネルギー放出期間に、電池７０による高圧安全問題を解決し、他方、図１のトポロジー構造から分かるように、エネルギー放出期間に、第１のスイッチモジュール１０がオフ状態にあり、第２のスイッチモジュール４０がオン状態にあるため、第１のコンデンサ５０のエネルギーは、モータインバータ２０、モータ巻線３０、第２のスイッチモジュール４０及び第１のコンデンサ５０で構成された循環回路を利用して放出を行い、即ち、モータインバータ２０の繰り返しスイッチング動作によるエネルギー損失、モータインバータ２０のオン状態でのエネルギー消費、及びモータ巻線３０での熱損失により、第１のコンデンサ５０での高圧エネルギーが消費され、それにより第１のコンデンサ５０のエネルギー放出を実現する。また、該放出過程において、放出電流が大きくないため、ソフトウェアｂｕｇによる第２のスイッチモジュール４０の仮焼又は第２のスイッチモジュール４０自体の原因による不完全焼結を第２のスイッチモジュール４０の本焼に変換することを回避することができ、第２のスイッチモジュール４０に二次損傷を与えることを回避する。
図５は、本願の一実施例に係るエネルギー変換装置の安全制御方法の他の流れ図である。この流れは、図２に示すエネルギー変換装置に対してエネルギー放出を行うことに適している。図５に示すように、該方法は、以下のステップＳ５１～Ｓ５２を含む。
ステップＳ５１では、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように第１のスイッチモジュール１０を制御することにより、電池７０と第２のコンデンサ８０及びモータインバータ２０との接続をオフにする。
ステップＳ５２では、第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合、モータインバータ２０を制御することにより、第１のコンデンサ５０及び第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行う。
第２のスイッチモジュール４０がオンになる場合については上記で説明されているため、説明を省略する。
また、ステップＳ５２は、以下のステップを含んでもよい。
まず、ステップＳ５２ａでは、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うようにモータインバータ２０を制御する。
次に、ステップＳ５２ｂでは、第１のコンデンサ５０により第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行うようにモータインバータ２０を制御する。
例えば、まず、オンにするようにモータインバータ２０の上ブリッジアームを制御することにより、第２のコンデンサ８０は、第１のコンデンサ５０を充電する。次に、オフに保持するようにモータインバータ２０の上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするようにモータインバータ２０の下ブリッジアームを制御することにより、充電後の第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行う。第２のコンデンサ８０の電圧が所定の電圧（例えば６０Ｖ又は他の所定の数値）よりも低くなるまで、オンにするようにモータインバータ２０の上ブリッジアームを制御するステップ、及び、オフに保持するように上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするようにモータインバータ２０の下ブリッジアームを制御するステップを繰り返し実行することにより、第２のコンデンサ８０のエネルギー放出を実現する。
モータインバータ２０が複数のブリッジアームを含む場合、本願に言及された下ブリッジアームの交互のオン／オフは、少なくとも１つの下ブリッジアームの交互のオン／オフを指す。交互にオン／オフにする下ブリッジアームの数を制御することにより、放出電流の大きさを制御することができ、放出過程における第２のスイッチモジュール４０の二次損傷を回避する。
第２のコンデンサ８０が第１のコンデンサ５０を充電する時間は、車両の車種、第１のコンデンサ５０の容量値及び第２のコンデンサ８０の容量値に基づいて較正することができる。例えば、２５０ｍｓ、１００ｍｓ又は他の数値であってもよい。
該ステップＳ５２では、まず、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行い、次に、第１のコンデンサ５０により第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行うことにより、第１のコンデンサ５０がモータインバータ２０の制御不能なダイオードにより第２のコンデンサ８０との間に衝撃電流を形成することを回避し、放出過程において第２のスイッチモジュール４０に損傷を与えることを回避することができる。
上記技術手段を用いることにより、第２のコンデンサ８０に対してエネルギー放出を行うこともエネルギー変換装置自体の部品の間の連動を利用して実現され、さらなる部品を追加する必要がないため、車両全体のコストを低減することができる。また、第２のコンデンサ８０に対するエネルギー放出原理は、上述したような第１のコンデンサ５０に対するエネルギー放出原理と類似し、モータインバータ２０の繰り返しスイッチング動作によるエネルギー損失、モータインバータ２０のオン状態でのエネルギー消費、及びモータ巻線３０での熱損失を利用するため、放出過程において、放出電流が大きくなく、ソフトウェアｂｕｇによる第２のスイッチモジュール４０の仮焼又は第２のスイッチモジュール４０自体の原因による不完全焼結を第２のスイッチモジュール４０の本焼に変換することを回避することができ、第２のスイッチモジュール４０に二次損傷を与えることを回避する。
一実施例では、前述のステップＳ４２及びステップＳ５２ａに記載の第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うようにモータインバータ２０を制御するステップは、オフに保持するようにモータインバータ２０の上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするようにモータインバータ２０の下ブリッジアームを制御することにより、第１のコンデンサ５０に対してエネルギー放出を行うことを含んでもよい。
該技術手段により、モータインバータ２０の下ブリッジアームの繰り返しスイッチング動作によるエネルギー損失、モータインバータ２０の下ブリッジアームのオン状態でのエネルギー消費、及びモータ巻線３０での熱損失を利用して、第１のコンデンサ５０での高圧エネルギーを消費することができ、それにより第１のコンデンサ５０のエネルギー放出を実現する。また、該放出過程において、放出電流が大きくないため、ソフトウェアｂｕｇによる第２のスイッチモジュール４０の仮焼又は第２のスイッチモジュール４０自体の原因による不完全焼結を第２のスイッチモジュール４０の本焼に変換することを回避することができ、第２のスイッチモジュール４０に二次損傷を与えることを回避する。
図６は、モータインバータ２０の下ブリッジアームの交互のオン／オフを調整することを示す概略図である。図から分かるように、下ブリッジアームの交互のオン／オフの調整方式は、まず、第１のデューティ比から第２のデューティ比まで徐々に増加させるように下ブリッジアームのデューティ比（即ち、同じ周期内に、下ブリッジアームがオンになる時間／（下ブリッジアームがオンになる時間＋下ブリッジアームがオフになる時間））を制御し、その後に第２のデューティ比から第１のデューティ比まで徐々に減少させるように下ブリッジアームのデューティ比を制御することである。本願は、第１のデューティ比及び第２のデューティ比の具体的な数値を限定せず、異なるデューティ比で連続的に循環することを満たせばよく、例えば、第１のデューティ比は、２０％又は他の数値であってもよく、第２のデューティ比は、８０％であってもよい。また、本願は、第１のデューティ比から第２のデューティ比までの増加速度及び第２のデューティ比から第１のデューティ比までの減少速度を限定しない。
第１のデューティ比と第２のデューティ比の連続的な循環により、第１のコンデンサ５０及び第２のコンデンサ８０内の残りのエネルギーを消費するという目的を達成する。また、このような放出方法により、第１のコンデンサ５０及び第２のコンデンサ８０内のエネルギーは、国家標準の要件を満たす時間内に放出を完了することができる。
本願は、更に、第２のスイッチモジュール４０が焼結されるか否かを判断する方法を提供する。
第２のスイッチモジュール４０が焼結されるか否かを判断する第１の方法は、以下のステップを含む。まず、自己検出するようにモータインバータ２０を制御する。モータインバータ２０の自己検出が正常である場合、オフにするように第２のスイッチモジュール４０を制御し、かつ電池７０がモータインバータ２０と連通するように第１のスイッチモジュール１０を制御する。次に、オフにするようにモータインバータ２０の全ての下ブリッジアームを制御し、かつオンにするようにモータインバータ２０の少なくとも１つの上ブリッジアームを制御する。そして、モータインバータ２０に電流が流れるか否かを判断し、モータインバータ２０に電流が流れる場合に、第２のスイッチモジュール４０が焼結されることを決定し、電流が流れていない場合に、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないことを決定する。モータインバータ２０における、既存のモータインバータの相電流を検出する電流センサを利用して、モータインバータ２０に電流が流れるか否かを検出することができ、さらなる部品を追加する必要がなく、コストを低減する。
第２のスイッチモジュール４０が焼結されるか否かを判断する第２の方法は、以下のステップを含む。まず、自己検出するようにモータインバータ２０を制御する。モータインバータ２０の自己検出が正常である場合、オンにするように第２のスイッチモジュール４０を制御し、かつ電池７０がモータインバータ２０と連通するように第１のスイッチモジュール１０を制御する。次に、オフにするようにモータインバータ２０の下ブリッジアームを制御し、かつオンにするようにモータインバータ２０の少なくとも１つの上ブリッジアームを制御することにより、電池７０により第２のコンデンサ８０を充電する。そして、オフにするように第２のスイッチモジュール４０を制御し、オフにするようにモータインバータ２０の上ブリッジアームを制御し、かつオンにするようにモータインバータ２０の少なくとも１つの下ブリッジアームを制御する。そして、モータインバータ２０に電流が流れるか否かを判断し、モータインバータ２０に電流が流れる場合に、第２のスイッチモジュール４０が焼結されることを決定し、電流が流れていない場合に、第２のスイッチモジュール４０が焼結されていないことを決定する。モータインバータ２０における、既存のモータインバータの相電流を検出する電流センサを利用して、モータインバータ２０に電流が流れるか否かを検出することができ、さらなる部品を追加する必要がなく、コストを低減する。
上記第１の判断方法の利点は、制御方法が簡単であることである。上記第２の判断方法の利点は、その電流が制御可能であり、焼結検出過程において第２のスイッチモジュール４０への二次損傷を回避できることである。
以上、図面を参照しながら本願の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本願は、上記実施形態の具体的な内容に限定されるものではなく、本願の技術的思想の範囲内に、本願の技術手段に対して様々な簡単な変更を行うことができ、これらの簡単な変更がいずれも本願の保護範囲に属するものである。
なお、上記具体的な実施形態に説明された各具体的な技術的特徴は、矛盾しない場合に、任意の適当な方式で組み合わせることができる。不要な重複を回避するために、本願は、可能なあらゆる組み合わせ方式を別途に説明しない。
また、本願の様々な実施形態は、任意に組み合わせることができ、本願の思想から逸脱しない限り、同様に本願に開示されている内容と見なすべきである。

Claims (12)

  1. 第１のスイッチモジュールと、
    第１のバス端子が電池の第１の端子に接続され、第２のバス端子が前記電池の第２の端子に接続されたモータインバータであって、前記第１のスイッチモジュールは、前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフ及び前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するモータインバータと、
    第１の端子が前記モータインバータの中点端子に接続されたモータ巻線と、
    直列接続され、直列接続された後に第１の端子が前記モータ巻線の第２の端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のスイッチモジュール及び第１のコンデンサと、
    アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように構成されたコントローラと、を含むことを特徴とする、エネルギー変換装置。
  2. 第１の端子が前記モータインバータの第１のバス端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のコンデンサを更に含み、
    前記コントローラは、更に、前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記第２のコンデンサ及び前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. エネルギー変換装置の安全制御方法であって、前記エネルギー変換装置は、
    第１のスイッチモジュールと、
    第１のバス端子が電池の第１の端子に接続され、第２のバス端子が前記電池の第２の端子に接続されたモータインバータであって、前記第１のスイッチモジュールは、前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するか、又は前記モータインバータの第１のバス端子と前記電池の第１の端子とのオン／オフ及び前記モータインバータの第２のバス端子と前記電池の第２の端子とのオン／オフを制御するモータインバータと、
    第１の端子が前記モータインバータの中点端子に接続されたモータ巻線と、
    直列接続され、直列接続された後に第１の端子が前記モータ巻線の第２の端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のスイッチモジュール及び第１のコンデンサと、を含み、
    前記方法は、アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップを含むことを特徴とする、エネルギー変換装置の安全制御方法。
  4. 前記エネルギー変換装置は、第１の端子が前記モータインバータの第１のバス端子に接続され、第２の端子が前記モータインバータの第２のバス端子に接続された第２のコンデンサを更に含み、
    前記方法は、前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいて、オフにするように前記第１のスイッチモジュールを制御することにより、前記電池と前記第２のコンデンサ及び前記モータインバータとの接続をオフにし、かつ前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合に、前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサ及び前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップを更に含むことを特徴とする、請求項３に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  5. 前記モータインバータを制御することにより、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップは、
    前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御し、かつ前記第１のコンデンサにより前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  6. 前記モータインバータは、上ブリッジアーム及び下ブリッジアームを含み、
    前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップは、
    オフに保持するように前記上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするように前記下ブリッジアームを制御することにより、前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップを含むことを特徴とする、請求項５に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  7. 前記第１のコンデンサにより前記第２のコンデンサに対してエネルギー放出を行うように前記モータインバータを制御するステップは、
    オンにするように前記モータインバータの上ブリッジアームを制御することにより、前記第２のコンデンサが前記第１のコンデンサを充電するステップと、
    オフに保持するように前記上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御することにより、充電後の前記第１のコンデンサに対してエネルギー放出を行うステップと、
    前記第２のコンデンサの電圧が所定の電圧よりも低くなるまで、オンにするように前記モータインバータの上ブリッジアームを制御するステップ、及び、オフに保持するように前記上ブリッジアームを制御し、かつ交互にオン／オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御するステップを繰り返し実行するステップと、を含むことを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  8. 前記第２のコンデンサが前記第１のコンデンサを充電する時間は、車両の車種、前記第１のコンデンサの容量値及び前記第２のコンデンサの容量値に基づいて較正されることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  9. 前記下ブリッジアームを交互にオン／オフにすることは、
    第１のデューティ比から第２のデューティ比まで徐々に増加させるように前記下ブリッジアームのデューティ比を制御し、その後に前記第２のデューティ比から前記第１のデューティ比まで徐々に減少させるように前記下ブリッジアームのデューティ比を制御することにより調整されることを特徴とする、請求項６～８のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  10. 前記第２のスイッチモジュールがオンになる場合には、
    前記第２のスイッチモジュールが焼結されることと、
    前記エネルギー変換装置を利用して前記電池への充電を完了した後、前記第２のスイッチモジュールが焼結されず、かつ前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいてオンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御することと、
    前記エネルギー変換装置を利用して前記電池の自己加熱を完了した後、前記第２のスイッチモジュールが焼結されず、かつ前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいてオンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御することと、
    前記エネルギー変換装置を利用して駆動機能を実現した後、前記第２のスイッチモジュールが焼結されず、かつ前記アキュムレータの放出を表す命令に基づいてオンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御することと、の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項４～９のいずれか一項に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  11. 前記第２のスイッチモジュールの焼結は、
    オフにするように前記第２のスイッチモジュールを制御し、かつ前記電池が前記モータインバータと連通するように前記第１のスイッチモジュールを制御し、
    オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御し、かつオンにするように前記モータインバータの少なくとも１つの上ブリッジアームを制御し、
    前記モータインバータに電流が流れる場合、前記第２のスイッチモジュールが焼結されることを決定することにより、決定されることを特徴とする、請求項１０に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
  12. 前記第２のスイッチモジュールの焼結は、
    オンにするように前記第２のスイッチモジュールを制御し、かつ前記電池が前記モータインバータと連通するように前記第１のスイッチモジュールを制御し、
    オフにするように前記モータインバータの下ブリッジアームを制御し、かつオンにするように前記モータインバータの少なくとも１つの上ブリッジアームを制御することにより、前記電池により前記第２のコンデンサを充電し、
    オフにするように前記第２のスイッチモジュールを制御し、オフにするように前記モータインバータの上ブリッジアームを制御し、かつオンにするように前記モータインバータの少なくとも１つの下ブリッジアームを制御し、
    前記モータインバータに電流が流れる場合、前記第２のスイッチモジュールが焼結されることを決定することにより、決定されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のエネルギー変換装置の安全制御方法。
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