JP5774919B2 - 機械設備を駆動する電動装置、及びそれに関連する方法 - Google Patents
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Description
前記電動装置は更に、少なくとも1つのエネルギー貯蔵ユニットを備え、具体的には、一方において、前記モータの少なくとも1つの相に、前記相の前記巻線の中点を介して接続され、かつ他方において、前記巻線に給電する前記Hブリッジ構造の1つの端子に接続されているスーパーコンデンサを備えている。
「Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT)」という用語は、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)入力及びバイポーラトランジスタ出力を有するハイブリッドトランジスタに対応する。
「H bridge structure(Hブリッジ構造)」または「H bridge(Hブリッジ)」という用語は、図6に示すように、H形に略対称に配置される4個のスイッチング素子13を含む電気回路または電子回路に対応し、Hの2つの垂直分岐15は、それぞれ、Hの水平分岐17の各側に配置されている2つのスイッチング素子13を含み、この水平分岐17は、ブリッジの負荷19に対応している。本発明の場合、この負荷19は、モータ5の1つの相の巻線に対応している。更に、2つの垂直分岐15は、これらの分岐の両端で、ブリッジの2つの端子21に接続されている。これらのスイッチング素子は、通常、1つのトランジスタを図8及び9に示すように、1つのダイオードに並列接続することにより具体化される。トランジスタは通常、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
「supercindenser」という用語は、通常、電気化学二重層形成方法を使用して形成されている高容量コンデンサに対応し、この電気化学二重層形成方法では、活性炭により形成され、かつ電解液を含浸させた2つの多孔質電極を、絶縁多孔質膜で分離する(イオン伝導度を確保する)。これにより、中程度の電力密度を、バッテリ群と従来のコンデンサ群との間で実現することができ、バッテリよりもエネルギーを高速で取り出すことが可能になる。
3 インバータ
5 電動モータ
7 スーパーコンデンサ
9 DC−DCコンバータ
11 コンバータ
13 スイッチング素子
15 垂直分岐
17 水平分岐
19 負荷
21 端子
23 巻線
25 中点
27 接地電位
29 スイッチ
31,33 電圧源
E 電源電圧
I1,I2 1/2巻線の電流
Ic スーパーコンデンサを流れる電流
Iu 有効電流
Vc スーパーコンデンサの両端に現われる電圧
Z 1/2巻線のインピーダンス
α1,α2 デューティサイクル
α1.E,α2.E電圧
Claims (15)
- 機械設備を駆動し、かつ電動モータ(5)及びインバータ(3)を備える電動装置であって、前記インバータ(3)は、前記電動モータ(5)の各相に対応するHブリッジ構造を有し、このHブリッジ構造は、Hブリッジ構造の2つの端子(21)を接続する2つの分岐(15)に配置され、かつ前記モータの少なくとも1つの相の巻線(23)に給電するように構成されている4つのスイッチング素子(13)を有し、前記巻線(23)は中点付き巻線であり、
前記電動装置は更に、少なくとも1つのエネルギー貯蔵ユニット、すなわち、一方において前記電動モータ(5)の少なくとも1つの相に、前記相の巻線(23)の中点(25)を介して接続され、かつ他方において、前記巻線(23)に給電する前記Hブリッジ構造の1つの端子(21)に接続されているスーパーコンデンサ(7)を備える電動装置。 - 前記エネルギー貯蔵ユニットであるスーパーコンデンサ(7)の接続先の前記Hブリッジ構造の端子(21)は、接地電位(27)に接続されている端子に対応している、請求項1に記載の電動装置。
- 前記装置は、一方において、前記電動モータ(5)の各相の巻線(23)の中点(25)に接続され、かつ他方において、前記巻線(23)に給電する前記Hブリッジ構造の端子(21)に接続されている単一のエネルギー貯蔵ユニットであるスーパーコンデンサ(7)を備えている、請求項1に記載の装置。
- 前記装置は、各相に対応するエネルギー貯蔵ユニットであるスーパーコンデンサ(7)を備え、このエネルギー貯蔵ユニットは、一方において、電動モータ(5)の巻線(23)の中点(25)に接続され、かつ他方において、前記巻線(23)に給電する前記Hブリッジ構造の端子(21)に接続されている、請求項1に記載の装置。
- 前記エネルギー貯蔵ユニットは、電気化学二重層スーパーコンデンサ(7)である、請求項1に記載の電動装置。
- 前記モータは、燃料電池によって給電されるようになっている、請求項1に記載の電動装置。
- 前記モータの電源の遮断に対応する過渡状態になっている間に、前記燃料電池から供給されるエネルギーは、前記エネルギー貯蔵ユニットに貯蔵されるようになっている、請求項6に記載の電動装置。
- 前記モータへの給電を可能にする蓄電手段と、前記インバータ(3)の制御手段とを備え、前記制御手段は、一方において、前記車両の制動フェーズ中の前記エネルギー貯蔵ユニットの充電を可能にし、かつ他方において、加速フェーズ中の前記エネルギー貯蔵ユニットから、前記モータへの放電、または前記蓄電手段への放電を可能にして前記蓄電手段を充電するように構成されている、請求項1に記載の電動装置。
- 前記蓄電手段は、バッテリ(1)を含む、請求項8に記載の電動装置。
- 前記スイッチング素子(13)は、並列接続されているトランジスタ及びダイオードを含む、請求項1に記載の電動装置。
- 前記トランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである、請求項10に記載の電動装置。
- 前記電動モータ(5)は、三相モータである、請求項1に記載の電動装置。
- 原動機付き車両の電動モータ(5)により生成される電気エネルギーを取り出す方法であって、前記電動モータ(5)の各相は、中点付き巻線(23)を含み、かつHブリッジ構造により給電され、前記車両の制動フェーズ中に、前記Hブリッジ構造のスイッチング素子(13)を制御して、生成される電気エネルギーを取り出すことにより、少なくとも1つのエネルギー貯蔵ユニットに貯蔵するようになっている、具体的には、前記モータの少なくとも1つの相と前記Hブリッジ構造の接地電位に対応する前記Hブリッジ構造の1つの端子(21)との間に、前記相の巻線の中点(25)を介して接続されているスーパーコンデンサ(7)に貯蔵するようになっている方法。
- 前記エネルギー貯蔵ユニットを充電するときに、前記Hブリッジ構造の前記素子群を制御して、前記エネルギー貯蔵ユニットまたはユニット群のエネルギーの一部を、バッテリ(1)に向けて放電させるようになっている、請求項13に記載の取り出す方法。
- 少なくとも1つのエネルギー貯蔵ユニット、具体的には、スーパーコンデンサ(7)に貯蔵される電気エネルギーを取り出して、原動機付き車両の電動モータ(5)に供給する方法であって、前記電動モータ(5)の各相は、中点付き巻線(23)を含み、かつHブリッジ構造により給電され、
前記車両の加速フェーズ中は、前記Hブリッジ構造のスイッチング素子群(13)を制御して、前記モータの少なくとも1つの相と、前記Hブリッジ構造の接地電位に対応する前記Hブリッジ構造の1つの端子との間に、前記相の巻線(23)の中点(25)を介して接続されている前記エネルギー貯蔵ユニットに貯蔵されているエネルギーを優先的に使用する方法。
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