KR20240025508A - 전기 기계의 선택적 위상 제어 - Google Patents

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Abstract

전기 기계를 작동하는 방법은 입력 요청에 따라 기계에 전달되는 전류의 위상 또는 위상 부분을 스킵하도록 고정자 코일 내의 전류를 제어하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 고정자에 전기적으로 결합되는 제어기가 개별 고정자 권선들에 전류 전달을 독립적으로 제공하되, 제어기는 회전자의 운동을 구동하기 위해 복수의 순차적 위상들로 개별 고정자 권선들에 전류를 전달하고, 전기 기계에 대한 입력 요청에 응하여 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상 또는 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상의 일부를 선택적으로 스킵하도록 구성된다.

Description

전기 기계의 선택적 위상 제어
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 6월 28일에 출원된 미국 출원번호 63/215,859의 우선권의 이익을 주장하고, 이는 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된다.
본 출원은 전반적으로 전기 기계의 제어에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 보다 에너지 효율적인 방식으로 다상 전기 기계를 작동시키는 것을 용이하게 하기 위해 명시된 작동 조건 중에 전기 기계의 위상들을 선택적으로 작동시키는 제어 스킴 및 제어기 설계가 기재된다.
전기 모터 및 발전기는 구조적으로 매우 유사하다. 양자는 회전자 및 다수의 극들을 갖는 고정자를 포함한다. 대부분의 전기 모터는 발전기로 작동할 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 모터로 작동할 때, 전기 에너지가 기계 에너지로 변환된다. 발전기로 작동할 때, 기계 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 따라서, 본원에 사용된 "기계"라는 용어는 전기 모터와 발전기 둘 다를 의미하기 위해 폭넓게 해석되도록 의도된다.
전기 모터 및 발전기는 매우 다양한 작동 조건 하에 매우 다양한 응용에 사용된다. 일반적으로, 많은 현대 전기 기계가 상대적으로 높은 에너지 변환 효율을 갖는다. 그러나, 대부분의 전기 기계의 에너지 변환 효율은 작동 부하에 기반하여 현저히 달라질 수 있다. 많은 응용에서, 전기 기계는 매우 다양한 작동 부하 조건 하에 작동하도록 요구된다. 그 결과, 많은 전기 기계가 소정의 시간에 최고 효율 레벨로 또는 그에 가깝게 작동하는 반면, 다른 시간에는 더 낮은 효율 레벨로 작동한다. 기계는 일반적으로 특정 속도 범위 내에서 작동하고 획정된 범위 내에서 토크를 발생시킬 때 가장 효율적이다.
종래의 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)의 경우, 전류 명령이 요청된 토크로부터 결정되고, 제어기가 전류를 조절하기 위해 전압 펄스폭을 변조하고, 그에 따라 모터는 요청에 부합하기 위해 거의 일정한 토크를 출력하거나 소음을 최소화하기 위해 일정하지 않은 토크를 출력한다. 그러나, 모터가 이런 방법으로 항상 최상의 효율로 작동하는 것은 아니다.
그에 따라, 더 높은 효율 레벨로 모터 및 발전기와 같은 전기 기계를 작동시킬 필요성이 존재한다.
전기 기계(예를 들어, 전기 모터 및 발전기)의 선택적 위상 제어를 위한 다양한 방법, 제어기, 및 전기 기계 시스템이 설명된다.
하나의 비배타적 실시예에서, 전기 기계를 작동하는 방법은 입력 요청에 따라 기계에 전달되는 전류의 위상 또는 위상 부분을 스킵하도록 고정자 코일 내의 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
다른 비배타적 실시예에서, 전기 기계가 제공된다. 고정자가 다수의 이격된 개별 고정자 권선들을 구비한다. 회전자가 고정자의 인근에 있다. 회전자는 개별 고정자 권선들에 전달되는 전류에 회전(rotationally) 반응한다. 고정자에 전기적으로 결합되는 제어기가 개별 고정자 권선들에 전류 전달을 독립적으로 제공하되, 제어기는 회전자의 운동을 구동하기 위해 복수의 순차적 위상들로 개별 고정자 권선들에 전류를 전달하고, 전기 기계에 대한 입력 요청에 응하여 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상 또는 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상의 일부를 선택적으로 스킵하도록 구성된다.
본원에 설명된 기술 및 이의 이점은 첨부 도면과 함께 후술하는 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 설명의 비배타적 실시예에 따른 선택적 위상 전기 기계 제어 시스템을 도시한 기능 블록도이다.
도 2는 도 1의 선택적 위상 전기 기계 제어 시스템에 의해 작동될 4상 SRM 형태의 전기 기계의 예시적인 개략 측면도를 도시한다.
도 3은 도 1의 선택적 위상 제어 시스템과 함께 사용하기 위한, 특히 도 2의 SRM과 함께 사용되는 컨버터의 일 실시예의 개략 회로도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 순차적 순서로 활성화되는 모든 위상(A~D), 대응하는 회전자(70) 위치, 및 권선 통전/활성화(흑색 표시됨)를 보여주는 4상 SRM을 위한 통상적인 위상 시퀀스를 도시한 개략도이다.
도 5a 내지 도 5d는 하나 이상의 위상(A~D) 중에서 위상 또는 이의 부분이 스킵되는 위상 시퀀스의 실시예를 도시한다.
도 6a는 모터 (각)위치와 관련하여 이상화된 인덕턴스, 전압, 유속 쇄교, 및 위상 전류에 대한 SRM 모터의 단일 위상을 작동시키기 위한 파형 프로파일의 실시예를 도시한다. 예시적인 정류각들(즉, 턴-온(점화)각 및 턴-오프(정지)각)의 각위치가 다양한 파형에 걸쳐 파선들로 표시된다.
도 6b는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 위상 시퀀스 하에 작동하는 4상 모터에 적용되는 도 6a의 파형 프로파일을 도시하되, 위상(A)은 실선으로 표시되고 위상들(B~D)은 상이한 파선들로 표시된다. 출력 토크의 도표가 또한 이상화된 인덕턴스, 전압, 유속 쇄교, 및 위상 전류에 대한 파형들과 정렬되는 모터 위치의 함수로서 제공된다.
도 6c는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 위상 시퀀스 하에 작동하는 4상 모터에 적용되는 도 6a의 파형 프로파일을 도시하되, 위상(A)은 스킵된다.
도 7은 SRM을 작동시키기 위한 폐루프 속도 및 전류 제어 시스템의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 8a는 전기 기계를 작동시키기 위한 제1 제어 공정의 흐름도를 도시한다.
도 8b는 전기 기계를 작동시키기 위한 제2 제어 공정의 흐름도를 도시한다.
도 8c는 전기 기계를 작동시키기 위한 제3 제어 공정의 흐름도를 도시한다.
도면에서, 유사한 참조 번호가 종종 유사한 구조적 요소를 가리키기 위해 사용된다. 도면의 도해는 도식적인 것이며 정확한 비율로 그려진 것이 아님을 또한 이해해야 한다.
본 출원은 전반적으로 매우 다양한 전기 기계(예를 들어, 전기 모터 및 발전기)에 구현될 수 있는 선택적 위상 제어에 관한 것이다.
간결함을 위해, 본원에 제공된 전기 기계의 선택적 위상 제어는 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)의 특정 맥락에서 설명된다. 그러나, 이러한 예시적인 구성은 어떤 방식으로든 제한의 의도로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 본원에 설명된 선택적 위상 제어는 전기 모터와 발전기 둘 다를 의미하는 많은 유형의 전기 기계를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 기계는 AC(예를 들어, 유도, 동기 등) 또는 DC(예를 들어, 브러시리스, 전기 여기, 영구 자석, 직렬 권취, 션트 브러시드, 복합 등)와 무관하게 임의의 유형의 기계와 함께 사용될 수 있다. 또한, 이러한 전기 기계의 선택적 위상 제어는 다수의 응용들에 사용될 수 있다. 특히, 본원에 설명된 동일 또는 유사한 선택적 위상 제어 전략들은 난방 냉방 환기 시스템용 전기 모터에서 압축기, 세탁기, 건조기, 및 식기세척기와 같은 가전기기 및 차량에 이르는 응용에 대해 가속율 및 감속율과 관련하여 상당히 달라지는 시스템들에 사용될 수 있다.
스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)는 2개의 주요 구성요소(고정되는 고정자 및 회전하는 회전자)를 통해 발생되는 릴럭턴스 토크에 의해 작동되는 전기 모터이다. 일반적인 브러시드 DC 모터 유형과 달리, 전력이 회전자가 아닌 고정자의 권선들에 전달된다. 이로써, 전력이 가동부에 전달될 필요가 없기 때문에 기계적 설계가 굉장히 단순화되지만, 일종의 스위칭 시스템이 일반적으로 상이한 권선들에 전력을 전달하기 위해 채용됨에 따라 전기적 설계가 복잡해질 수 있다. 회전자는 영구 자석이나 권선을 구비하지 않고 강철 적층부만 구비한다. 통상적인 SRM에서, 회전자와 고정자는 모두 돌극을 구비하되, 회전자 극수는 고정자 극수와 상이하고, 적어도 2개의 극이 모터의 하나의 위상을 형성하기 위해 직렬 또는 병렬로 연결 결합된다. 고정자/회전자 극들의 통상적인 조합으로, 4/2(2상), 6/4(3상), 8/6(4상), 10/8(5상), 12/8(3상) 등이 있다. 회전자의 운동은 회전자의 회전을 유도하기 위해 회전 자기장(RMF)을 발생시키도록 타이밍 시퀀스로 위상 권선들을 통전/비통전시킴으로써 구동된다.
선택적 위상 제어를 이용한 전기 기계
도 1은 본 기술의 비배타적 실시예에 따른 선택적 위상 제어 시스템(10)을 도시한다. 이러한 실시예에서, 시스템(10)은 기계 제어기(20), 전력 공급 장치/싱크(50), 전력 컨버터(30), 및 전기 기계(40)를 포함한다.
전기 기계(40)가 모터로 작동될 때, 기계 제어기(20)는 모터 제어기의 역할을 하고, 전력 컨버터(30)는 제어기(20)의 신호(26)에 따라 전력 공급 장치(50)로부터 공급되는 전력을 전기 기계(40)를 구동하기에 적합한 형태로 변환하는 역할을 한다. 전용선(32a), 전용선(32b), 전용선(32c) ... 전용선(32n; n은 전기 기계(40)의 위상수)으로 표시된 선택적 위상 입력 전력은 전기 기계(40)를 구동하는 데에 사용되는 회전 운동을 발생시키기 위해 각각의 고정자 권선들(46a, 46b, 46c ... 46m; m은 전기 기계(40)의 고정자 권선수)에 인가된다. 각각의 전용선(32a, 32b, 32c ... 32n)은 위상들의 타이밍 및 스위칭이 제어될 수 있도록 각각의 또는 다수의 고정자 권선들(46a, 46b, 46c, 46m)의 독립적인 제어를 제공한다. 위상들 및 관련 전용선들(32a, 32b, 32c ... 32n)이 고정자 극(또는 고정자 치형부 위치)의 단일 권선, (예를 들어, 도 2의 예시적인 구성에 제공되는) 대향하는 고정자 극들의 한 쌍의 권선, 또는 다른 수의 권선/극 구성(예를 들어, 3상 12/8 모터는 4개의 고정자 극에 걸쳐 분산되는 권선들에 각각 연결되는 3개의 전용선을 구비함)에 독립적으로 연결될 수 있음은 물론이다. 2상 모터에서는, 단지 2개의 전용선(32a, 32b)이 대향하는 쌍의 고정자 치형부들 또는 극들에 권취되는 각각의 고정자 권선들(46a, 46b)에 결합된다.
다양한 있을 수 있는 위상을 나타내는 전용선들(예를 들어, 32a, 32b, 32c, 32n)은, 전기 기계가 모터로 사용될 때 전류가 컨버터(30)로부터 전기 기계(46)로 흐를 수 있고, 전기 기계가 발전기로 사용될 때 전류가 전기 기계(46)로부터 컨버터(30)로 흐를 수 있음을 나타내는 양방향 화살표로 표시된다. 전기 기계(40)가 발전기로 사용될 때, 기계 제어기(20)는 발전기 제어기의 역할을 하고, 컨버터(30)는 발전기로부터 공급되는 전력을 전력 싱크(50)에 전달하기에 적합한 형태로 변환한다.
전력 공급 장치/싱크(50)가 전기 기계(40)에 의해 출력되거나 요구되는 형태로 간접적으로 전력을 공급받거나 공급하는 실시예에서, 컨버터(30)는 개념적으로 전기 기계(40)의 작동을 용이하게 하기 위해 간단히 모터를 턴-온 및 턴-오프하는 스위치 또는 논리 곱셈기의 형태를 취할 수 있다.
전력 공급 장치/싱크(50)는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 일부 구현예에서, 전력 공급 장치/싱크(50)는 배터리 또는 커패시터의 형태를 취할 수 있다. 다른 구현예에서, 전력 공급 장치/싱크(50)는 전력망(예를 들어, "벽 전력"), 태양광 시스템, 또는 임의의 다른 이용가능한 공급원일 수 있다. 마찬가지로, 싱크는 (전기 작동식 기계 또는 가전기기, 건물, 공장, 주택 등과 같은) 전기 부하, 전력망, 또는 전력을 사용하거나 저장하는 임의의 다른 시스템일 수 있다.
컨버터(30)는 또한 매우 다양한 형태를 취할 수 있다. 전력 공급 장치/싱크(50)가 DC 전력 공급 장치이고 전기 기계(40)가 AC 모터일 때, 컨버터(30)는 인버터의 형태를 취할 수 있다. 이와 달리, 전력 공급 장치/싱크(50)가 DC 전력 싱크이고 전기 기계(40)가 AC 발전기일 때, 컨버터(30)는 정류기의 형태를 취할 수 있다. 전력 공급 장치/싱크(50)와 전기 기계가 둘 다 AC 구성요소일 때, 컨버터(30)는 양방향 또는 4사분면 전력 컨버터를 포함할 수 있다.
도 1에서, 요구된 출력 또는 요청(24)은 기계 속도(44)와 함께 기계 제어기(20)에 입력되고/거나 피드백을 제공할 수 있다. 요청(24)은 토크 요청, 속도 요청, 또는 둘 다의 형태일 수 있다. 전기 기계(40)에 의해 수신되거나 전달되는 (출력 토크로도 지칭될 수 있는) 토크(42)가 또한 측정될 수 있고 시스템(10)을 위한 피드백을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 기계 제어기(20)는 최적의 효율 및 기타 성능 특성 또는 파라미터로 전기 기계를 작동시키기 위해 각각의 고정자 권선들(46a, 46b, 46c ... 46m)에 전류/신호의 하나 이상의 측면의 타이밍 및/또는 다른 신호 처리를 제공하도록 메모리(미도시) 내에 저장되고 프로세서(미도시) 상에 실행가능한 응용 프로그래밍(22)을 포함한다. 현재 요구된 입력 요청(24) 뿐만 아니라 기계 제어기(20) 및 컨버터(30)에 제공되는 기계 속도(44)의 입력에 응하여, 기계 제어기(20)는 응용 프로그래밍(22)에 의해 지시된 바와 같이 요구된 입력 요청(24)의 출력을 충족시키기 위해 고정자 권선들(46a, 46b, 46c ... 46m)에 대한 위상수 및 타이밍을 구성하고, 전기 기계(40)에 전달되는 하나 이상의 위상 또는 위상 부분을 스킵할 수 있다.
SRM 설계
스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)는 독특한 기계적 구조 및 간단한 전력 전자 구동 요건으로 인해 많은 상업적 응용에 사용되어 왔다. 고유의 단순성 및 견고성으로 인해, 이는 다수의 응용에 대해 다른 전기 기계보다 뛰어나다.
도 2는 도 1의 선택적 위상 전기 기계 제어 시스템(10)에서 전기 기계(40)로 작동될 수 있는 예시적인 4상 8/6 SRM(40a)의 개략 측면도를 도시한다. 명료함을 위해, 도 2는 회전자(70)의 인근에 위치되는 고정자(60)의 단순화된 도면을 제공하되, 다른 구성요소/배선은 명료함을 위해 생략된다. 도 2에 도시된 바와 같이, SRM(40a)의 고정자(60)는 고정자(60)의 반경방향으로 이격된 원주상 위치들을 따라 배치되는 8개의 고정자 치형부(62) 및 인접한 고정자 슬롯(64)을 포함한다. 일 실시예에서, 고정자(60)는 고정자(60)의 축을 따라 서로에 대해 절연 배치되는 고정자 원반들의 적층된 스택으로 구성된다. 다른 실시예에서, 고정자(60) 적층부 또는 원반은 강철 또는 유사 재료로 구성된다. 회전자(70)는 마찬가지로 강철 회전자 원반들의 적층된 스택으로 구성될 수 있다.
도 2에 추가로 도시된 바와 같이, 4개의 개별 고정자 권선들(46a, 46b, 46c, 46d) 각각은 극 쌍들(예를 들어, A, A'; B, B'; C, C'; D, D')을 형성하기 위해 대향하는 쌍의 고정자 치형부들(62a~62d') 주위에 권취되는 한 쌍의 권선 코일을 형성한다. 각각의 고정자 권선들(46a, 46b, 46c, 46d)은, 각각의 권선들(46a, 46b, 46c, 46d)이 자체 위상(예를 들어, 각각의 위상(A, B, C, D))으로 독립적으로 전력을 공급받고, 회전자(70) 및 회전자 샤프트(74)의 회전을 유도하기 위해 회전자의 운동을 구동하는 방식, 즉 회전 자기장(RMF)을 발생시키는 방식으로 작동될 수 있도록, 각각의 전용선들(32a, 32b, 32c, 32d)에 독립적으로 연결되고 제어기(20)에 결합된다. 예를 들어, 고정자 권선(46a)은 극들(A, A')을 형성하기 위해 (인접한 고정자 슬롯들(64)을 사용하여) 대향하는 고정자 치형부들(62a, 62a') 주위에 권취되고(회전자(70)에 걸친 고정자 권선 쌍들(46a)의 결합은 명료함을 위해 미도시) 대향하는 단부들에서 전용선(32a)에 결합된다. 마찬가지로, 고정자 권선(46b)은 극들(B, B')을 형성하기 위해 대향하는 고정자 치형부들(62b, 62b') 주위에 권취되고 대향하는 단부들에서 전용선(32b)에 결합되고, 고정자 권선(46c)은 극들(C, C')을 형성하기 위해 대향하는 고정자 치형부들(62c, 62c') 주위에 권취되고 대향하는 단부들에서 전용선(32c)에 결합되고, 고정자 권선(46d)은 극들(D, D')을 형성하기 위해 대향하는 고정자 치형부들(62d, 62d') 주위에 권취되고 대향하는 단부들에서 전용선(32d)에 결합된다. 도 2의 실시예에는 각각의 개별 고정자 권선들(46a, 46b, 46c, 46d; 46a, 46b, 46c, 46d)이 한 쌍의 치형부 주위에 권취되는 것으로 도시되지만, 개별 고정자 권선들(46a, 46b, 46c, 46d; 46a, 46b, 46c, 46d)은 임의의 수(예를 들어, 3개 이상)의 쌍에 권취될 수 있거나, 단지 하나의 전용 고정자 치형부 또는 극에 권취될 수 있음은 물론이다.
도 3은 도 1의 선택적 위상 제어 시스템(10)의 컨버터(30)로 구현되고 특히 (예를 들어, 인버터로) 4상 SRM(40a)과 함께 사용될 수 있는 컨버터(30a)의 일 실시예의 개략 회로도를 도시한다. 도 3에 도시된 컨버터 실시예는 4상 하프-브리지 비대칭 전력 컨버터(APC)로 구성되지만, 다른 유형의 컨버터/인버터가 당해 기술분야에 이용가능함에 따라 사용될 수 있음은 물론이다. 컨버터(30a)는 8개의 다이오드(D1~D8) 및 8개의 스위치(4개의 하이-사이드(SxH) 스위치(S1, S2, S3, S4) 및 4개의 로우-사이드(SxL) 스위치(S5, S6, S7, S8))를 포함하되, 한 쌍의 스위치가 각각의 위상 또는 권선(A, B, C, D)의 양측에 있다. 예를 들어, (예를 들어, 도 2의 회전자(70)의 극들(A, A') 상의 고정자 권선들(46a) 및 전용선(32a)에 대응하는) 위상(A)은 스위치들(S1, S5) 사이에 배치되고, (예를 들어, 도 2의 회전자(70)의 극들(B, B') 상의 고정자 권선들(46b) 및 전용선(32b)에 대응하는) 위상(B)은 스위치들(S2, S6) 사이에 배치되고, (예를 들어, 도 2의 회전자(70)의 극들(C, C') 상의 고정자 권선들(46c) 및 전용선(32c)에 대응하는) 위상(C)은 스위치들(S3, S7) 사이에 배치되고, (예를 들어, 도 2의 회전자(70)의 극들(D, D') 상의 고정자 권선들(46d) 및 전용선(32d)에 대응하는) 위상(D)은 스위치들(S4, S8) 사이에 배치된다. 일 실시예에서, 컨버터(30a)는 3가지 상태(모드)로 각각의 위상을 작동시키도록 구성된다: 1) 양 스위치가 턴-온되고 전류가 (예를 들어, 위상 권선(A)을 가로질러 S1에서 S5까지) 제1 방향으로 흐르는 여기(충전); 2) (예를 들어, S5, D5, 및 위상 권선(A)에 걸친) 영전압 루프에서 하나의 스위치가 턴-온되고 하나의 스위치가 턴-오프되는 프리-휠링(아이들); 및 3) 양 스위치가 턴-오프되고 전류가 (예를 들어, 위상 권선(A)을 가로질러 D5에서 D1까지) 반대 방향으로 흐르는 탈자(방전). 실시예에서, 스위치들(S1~S8)은 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IBGT), 모스 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 또는 유사 장치를 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 6c를 참조하면, 제어기(20) 및 응용 프로그래밍(22)은 요청(24) 또는 기계 속도(44) 또는 전달되는 토크(42) 형태의 피드백을 비롯한 하나 이상의 다양한 입력에 의해 제공되는 모터의 변화하는 작동 조건에 응하여, 전기 기계(40)의 작동을 제어하고, 특히 컨버터(30) 및/또는 전기 기계(40)에 하나 이상의 스킵된 위상 또는 위상 부분을 수반하는 명령 신호를 제공하도록 구성된다.
도 2의 SRM(40a)에서 순차적 순서로 활성화되는 모든 위상(A~D), 대응하는 회전자(70) 위치, 및 권선 통전/활성화(흑색 표시됨)를 보여주는 4상 SRM을 위한 통상적인 위상 시퀀스가 도 4a 내지 도 4d에 도시된다. 위상들(A~D)의 순차적 순서와 관련하여, 위상들의 부분들이 중첩될 수 있음은 물론이다(즉, 전류 전달 또는 후속 위상의 여기는 이러한 여기/전류 전달이 선행 위상에서 완료되기 전에 시작될 수 있다). 게다가, 2개의 순차적 위상들 사이의 타이밍은 연속적일 수 있거나(즉, 위상(B)은 위상(A)의 완료 후에 즉시 연속적으로 바로 이어짐), 또는 후속 위상이 선행 위상의 완료로부터 지연 후에 연속적으로 이어지도록 정해질 수 있다.
도 4a에서, 위상(A) 권선들이 통전되어, 회전자 치형부들(72)이 고정자 극들(A, A')과 정렬되는 반면, 회전자 치형부들(72)은 고정자 극들(B, B') 및 고정자 극들(D, D')과 절반 정렬되며 고정자 극들(C, C')과는 정렬되지 않는다. 도 4b에서, 위상(B) 권선들이 통전되어, 회전자 치형부들(72)이 고정자 극들(B, B')과 정렬되는 반면, 회전자 치형부들(72)은 고정자 극들(A, A') 및 고정자 극들(C, C')과 절반 정렬되며 고정자 극들(D, D')과는 정렬되지 않는다. 도 4c에서, 위상(C) 권선들이 통전되어, 회전자 치형부들(72)이 고정자 극들(C, C')과 정렬되는 반면, 회전자 치형부들(72)은 고정자 극들(B, B') 및 고정자 극들(D, D')과 절반 정렬되며 고정자 극들(A, A')과는 정렬되지 않는다. 도 4d에서, 위상(D) 권선들이 통전되어, 회전자 치형부들(72)이 고정자 극들(D, D')과 정렬되는 반면, 회전자 치형부들(72)은 고정자 극들(A, A') 및 고정자 극들(C, C')과 절반 정렬되며 고정자 극들(B, B')과는 정렬되지 않는다.
도 6a는 모터 (각)위치와 관련하여 이상화된 인덕턴스, 전압, 유속 쇄교, 및 위상 전류에 대한 SRM 모터의 단일 위상을 작동시키기 위한 파형 프로파일의 실시예를 도시한다. 예시적인 정류각들(즉, 턴-온(점화)각 및 턴-오프(정지)각)의 각위치가 다양한 파형에 걸쳐 파선들로 표시된다. 도 6b는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 위상 시퀀스 하에 작동하는 4상 모터에 적용되는 도 6a의 파형 프로파일을 도시하되, 위상(A)은 실선으로 표시되고 위상들(B~D)은 상이한 파선들로 표시된다. 출력 토크의 도표가 또한 이상화된 인덕턴스, 전압, 유속 쇄교, 및 위상 전류에 대한 파형들과 정렬되는 모터 위치의 함수로서 도면의 하단에 제공된다.
상기에 설명된 바와 같이, 실시예에서, 제어기(20) 및 응용 프로그래밍(22)은 모터의 변화하는 작동 조건에 응하여 하나 이상의 스킵된 위상 또는 위상 부분을 수반하는 명령 신호를 제공하도록 구성된다. 도 5a 내지 도 5d는 본 개시의 양태에 따라, 하나 이상의 위상(A~D) 중에서 위상 또는 이의 부분이 스킵되는 위상 시퀀스의 실시예를 도시한다. "스킵된" 위상 또는 위상 부분은 본원에서 (예를 들어, 컨버터(30) 및/또는 권선(46a~46n)에) "스킵될" 위상에 대응하는 권선(46a~46n)을 활성화, 통전, 여기, 또는 다른 방식으로 전류 전달하지 않는 신호를 제공하거나, "스킵될" 위상에 대응하는 권선(46a~46n)에 부분적인 또는 더 낮은 레벨의 활성화, 통전, 또는 전류 전달을 제공하는 것을 의미하는 것으로 정의된다. 일 실시예에서, 위상 또는 위상 부분을 스킵하는 것은 위상의 3가지 상태 또는 모드 모두를 스킵하기 위해 컨버터(예를 들어, 컨버터(30a))에 신호를 전송하거나 이를 다른 방식으로 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 위상 또는 위상 부분을 스킵하는 것은 위상의 하나 이상의 상태를 포함하거나 스킵할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 여기(충전) 및/또는 탈자(방전) 상태를 스킵하는 반면, 위상은 여전히 프리-휠링(아이들) 상태로 작동할 수 있다). 스킵된 위상 또는 위상 부분에 대한 부분적인 또는 더 낮은 레벨의 활성화, 통전, 또는 전류 전달과 관련하여, 스킵된 위상 또는 위상 부분이 다른 (비스킵) 위상과 비교할 때 더 낮거나 훨씬 더 낮은 토크 출력을 갖도록, 감소된 위상 전류 레벨(예를 들어, 크기/진폭), 총 전도 기간, 활성화 윈도우(예를 들어, 턴-온(점화)각과 턴-오프(정지)각 사이의 시간), 또는 기타 파라미터 중 하나 이상이 조정될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d에 도시된 위상 시퀀스 실시예에서, 위상(A; 도 5a)이 타이밍, 크기 등과 관련하여 부분적으로 또는 전적으로 스킵(즉, 비활성화, 비통전, 탈자 등)되는 반면, 위상들(B~D; 도 5a 내지 도 5d)은 정상 시퀀스로 계속된다. 도 6c는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 위상 시퀀스 하에 작동하는 4상 모터에 적용되는 도 6a의 파형 프로파일을 도시하되, 위상(A)은 스킵된다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 위상(A)의 실선은 여전히 이상적인 인덕턴스에 대해 유지되지만, 전압, 유속 쇄교, 및 위상 전류에 대해 영(0)이 된다. 스킵된 위상(A)의 파형은 또한 위상들(B, C, D)의 파형들과 비교할 때 크기, 진폭, 또는 활성화 윈도우(정지각-점화각)의 소정의 분율인 비영값을 포함할 수 있음은 물론이다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 출력 토크는 위상들(B, C, D)에 대응하는 위치들보다 스킵된 위상 여기에 대응하는 각위치에서 훨씬 더 작다. 게다가, 제어기(20) 및 응용 프로그래밍(22)은 (예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 제공된) 스킵되지 않은 위상들의 위상 시퀀스 조건의 경우보다 비스킵 또는 미-스킵 위상들에 전달되는 전류의 레벨(예를 들어, 크기/진폭) 및 타이밍(예를 들어, 정류각들의 확장을 통해) 중 하나 이상을 증가시키도록 구성될 수 있다. 이는 도 6c에 도시된 위상들(B, C, D)의 파형들에 반영되는데, 이들은 도 6b에 도시된 위상들(A~D)의 파형들보다 큰 크기/진폭 및 정류 윈도우를 갖는다. 이는 도 4a 및 도 4b의 비스킵 시퀀스와 비교할 때 위상들(B, C, D)의 위상 여기에 대응하는 각위치들에서 토크를 증가시키는 효과가 있다. 그렇게 하면서, 평균 또는 총 토크 출력은 모터 상의 명시된 요청에 부합하도록 조작될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d에 도시된 위상 시퀀스 실시예는, 1/4의 스킵 분율(및 대응하는 3/4의 점화 분율)에 대해, 4개의 모터 위상들 중 스킵되는 하나의 위상(위상(A))을 도시한다. 그러나, 임의의 수 또는 시퀀스의 위상이 요구된 출력 또는 요청(24)에 따라 스킵될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 다른 실시예에서 또는 상이한 요구된 출력 또는 요청(24)에 응하여, 위상들(B, D)은 1/2의 스킵 분율을 발생시키도록 스킵될 수 있다. 대응하여, 다른 사이클의 위상들(이러한 4상 모터에서 위상들(A~D)은 하나의 전체 사이클에 대응함)에 대해, 후속 또는 선행 사이클에서, 가변 출력 토크로부터 있을 수 있는 소음, 진동, 또는 거슬림(NVH)을 방지하거나 감소시키기 위해 상이한 위상들이 스킵될 수도 있다. 하나 이상의 위상 사이클은 스킵 분율의 분모를 추가로 증가시키기 위해 스킵된 사이클을 갖지 않을 수 있다. 예를 들어, 단지 하나의 위상이 2개의 위상 사이클마다 스킵되는 경우, 대응하는 스킵 분율은 4상 모터에 대해 1/8이다.
SRM을 위한 선택적 위상 제어 시스템
도 7은 SRM(40a)을 작동시키기 위한 폐루프 속도 및 전류 제어 시스템(100)의 실시예의 개략도를 도시한다. 시스템(100)은 외부 속도 제어 루프, 및 SRM(40a)의 고정자 내에 요망된 전류를 발생시키는 내부 전류 루프를 포함한다. 외부 제어 루프에서, 속도 위치 데이터가 요망된 위상 전류 명령/요청(Iref)을 발생시키기 위해 속도 제어기(102)에 입력된다. 일 실시예에서, 요망된 전류(Iref)는 고정된 것이 아니라, 입력 요청(24; 예를 들어, 요구된 속도, 토크)과 SRM(40a)의 측정 또는 출력 속도(44) 사이의 오차(비교기(112)를 통해 계산됨)에 기반하여 변경된다. 일부 실시예에서, 요망된 전류(Iref)는 또한 입력 요청(24)에서 제공되는 토크 요청과 SRM(40a)의 측정 또는 출력 토크(42) 사이의 함수일 수 있다. 속도 계산 모듈이 예를 들어 회전자 샤프트(74) 또는 SRM(40a) 상의 다른 위치에서 광-결합기와 같은 센서의 사용에 의해 회전자 각위치(θ)로부터 기계 속도(ω)를 획득하기 위해 사용될 수 있다.
속도 제어기(102)는 비례 적분 미분(PID) 제어기, 2자유도 제어기, 퍼지 제어기, 적응 제어기, 인공 신경망 제어기 등과 같은 당해 기술분야에 이용가능한 임의의 수의 제어기 유형을 포함할 수 있다.
속도 제어기(102)의 출력은 히스테리시스 제어기 또는 유사 장치를 포함할 수 있는 전류 제어기(104)에 의해 수신된다. 도 7에 도시된 실시예는 속도 제어기(102) 및 전류 제어기(104)를 포함하는 하이브리드 구조를 포함하지만, 다른 실시예에서 시스템(100)이 속도 제어기 및 전류 제어기 중 단지 하나 또는 이들의 통합 버전을 포함할 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 전류 제어기(104)는 위상 전류 및 요망된 전류(전류 명령; Iref)의 함수로서 컨버터(30a)에 스위칭/게이팅 신호를 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 현재 위상 전류와 전류 기준의 차가 히스테리시스 대역 제한과 관련하여 이의 상태를 확인하기 위해 계산된다. 전류 제어기(104)는 SRM(40a)의 모터링 및 발전 작동을 위한 히스테리시스 전류 제어 알고리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모터링/발전 스위칭 상태를 결정하기 위한 제어 알고리즘은 2개의 스위치를 턴-온하는 제1 상태, 하나의 스위치를 턴-온하고 다른 스위치를 턴-오프하는 제2 상태, 및 컨버터(30a)의 다양한 위상의 양 스위치를 턴-오프하는 제3 상태를 포함할 수 있다.
전류 제어기(104)는 또한 요망된 전류(Iref)에 따라 하나 이상의 위상의 스킵을 결정하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있다. 특히, 전류 제어기(104)는 요망된 전류(Iref)에 기반하여 스킵 분율(및/또는 대응하는 점화 분율)을 결정할 수 있고, 또한 (예를 들어, 이하에 보다 상세히 제공되는 시그마-델타 제어기 또는 유사 제어기의 구현을 통해) 스킵/점화 분율에 따라 현재 및 후속 위상 사이클에서 어떤 위상이 스킵되어야 하는지 지시를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 전류 제어기(104)는 입력 요청(24)에 부합하기 위해 SRM(40a)의 측정 또는 출력 토크(42)의 평균을 제어하는 전류 명령 또는 요망된 전류(Iref)를 조정하거나, 다른 방식으로 주어진 모터 속도에서의 SRM(40a)의 최상의 효율에 대응하는 레벨에 존재하도록 구성된다.
다양한 기계 작동 속도에서 위상 전류의 정밀한 제어를 달성하기 위해, 전류 제어기(104)는 각각의 활성 위상이 최적의 턴-온 및 턴-오프 각위치 간에 작동되도록 위상 정류자(106)로부터 입력을 수신할 수 있다. 위상 작동이 시작될 때, 권선은 전류 명령에 도달할 때까지 여기되고, 이후 위상 작동이 턴-오프될 때 탈자된다. 위상 정류자(106)는 다양한 SRM(40a) 작동 조건 하에 다양한 위상 사이클에 대해 정류각들을 결정시 속도 계산(110) 및 속도 제어기(부호 108)로부터 회전자 위치 및/또는 속도 입력을 수신하고, 정류각들(턴-온(점화)각, 턴-오프(정지)각), 총 전도 기간, 및 위상 전류의 크기 중 하나 이상을 결정할 수 있다. 실시예에서, 위상 정류자(106)는 평균 토크, 토크 리플, NVH, 및 기타 성능 파라미터와 같은 다양한 파라미터의 함수로서 토크 명령 및/또는 속도 명령을 일련의 위상 전류 명령으로 변환하도록 구성될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에서, 전류 제어기(104) 및 위상 정류자(106)는 기능의 설명을 용이하게 하기 위해 속도 제어기(102)와는 별개의 구성요소들로 도시된다. 그러나, 다양한 실시예에서, 전류 제어기(104) 및 위상 정류자(106)는 디지털 신호 프로세서(DSP) 제어기(20a)와 같은 통합 프로세서로, 별개의 구성요소들로, 또는 전력 제어기/컨버터(30/30a)의 일부로, 또는 기타 적절한 형태로 속도 제어기(102) 및 다른 로직 장치와 함께 구현될 수 있다. 게다가, 속도 제어기(102), 전류 제어기(104), 위상 정류자(106) 중 하나 이상의 작동을 위해 사용되는 알고리즘은 응용 프로그래밍(22) 내의 하나 이상의 서브루틴으로, 또는 상이한 프로세서들 상에 작동가능한 별개의 응용으로 구현될 수 있다.
다른 실시예에서, DSP 제어기(20a)는 전체가 본원에 참조로 포함되는 2019년 3월 14일에 출원된 미국 출원 일련번호 16/353,166에 기재된 시스템 및 방법에 따른 펄스화 제어를 제공하도록 구성될 수 있고(미국 특허 10,742,155), 그에 따라 SRM(40a)의 출력은 (1) 작동 요청을 충족시키는 한편 (2) 전체 효율을 개선하는 방식으로 "토크 온"과 "영(무)토크" 간에 지능적 및 간헐적으로 변조된다. 하나의 이러한 실시예에서, 속도 제어기(102) 및 전류 제어기(104) 중 하나 이상은 명시된 현재 모터 속도에서 펄스화 작동을 위한 요망된 듀티 사이클 및 요망된 출력 레벨을 결정하기 위해 사용된다(이는 바람직하게는 현재 모터 속도에서 시스템의 최대 효율 에너지 변환 출력 레벨이거나 그에 가깝지만, 다른 에너지 효율 레벨도 적절한 경우 사용될 수 있다). 이후, 속도 제어기(102) 및 전류 제어기(104)는 지정된 전력 레벨로 요망된 듀티 사이클을 구현하도록 컨버터(30a)에 지시할 수 있다. 개념적으로, 이는, 전력이 모터에 공급되는 시간의 분율이 요망된 듀티 사이클에 대응하고 전력 레벨이 바람직한 출력 레벨에 대응하도록, 비교적 높은 주파수에서 전력 공급 장치(114)를 효과적으로 턴-온 및 턴-오프함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 듀티 사이클의 "오프" 부분은 영토크를 전달하기 위해 모터를 구동하도록 컨버터(30a)에 지시함으로써 구현될 수 있다.
이제 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 제어기(20), DSP 제어기(20a), 또는 속도 제어기(102), 전류 제어기(104), 위상 정류자(106) 중 하나 이상은 집합적으로 또는 개별적으로 각각 도 1 및 도 7에 도시된 전기 기계(40) 또는 SRM(40a)의 작동을 위한 다수의 상이한 제어 공정 구성에서 작동하도록 구성될 수 있다. 도 8a 내지 도 8c의 흐름도들에 상세히 나타낸 각각의 공정 단계들은 개별 제어기, 모듈, 서브루틴, 또는 기타 프로그래밍으로 제공될 수 있다.
도 8a는 전기 기계(40) 또는 SRM(40a)을 작동시키기 위한 제1 제어 공정(150)의 흐름도를 도시한다. 블록(152)에서, 속도 및/또는 토크 요청 데이터가 블록(156)의 전류 요청(즉, Iref) 및 블록(154)의 스킵 분율의 결정을 위해 수신된다. 스킵 분율은 스킵된 위상수 대 위상 활성화/여기 기회(즉, 스킵된 위상과 점화된(활성화된/여기된) 위상의 합)의 비율이다. 블록(152)이 추가적으로 또는 대안적으로 예를 들어 점화된(활성화된/여기된) 위상수 대 위상 활성화/여기 기회의 비율을 초과하는 부분에 대한 점화 분율의 관점에서 계산될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 스킵 분율 계산 블록/모듈(152)은 요망된 토크를 전달하기에 적합한 유효 스킵 또는 점화 분율을 결정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스킵 분율은, 기계를 감안하여 용인가능한 NVH 특성을 갖고/거나 연료 효율적인 것으로 판단되는 일련의 미리 결정된 스킵 분율로부터 선택된다. 스킵 분율은 예를 들어 미리 획정된 유효 점화 분율들의 라이브러리 및/또는 하나 이상의 룩업 테이블로부터 선택되는 임의의 적합한 메커니즘을 사용하여 발생되거나 선택될 수 있다. 다양한 구현예는 다양한 유효 점화 분율과 관련된 하나 이상의 기계 파라미터(예를 들어, 토크, 기계 속도 등), 연료 소비, 및/또는 NVH에 기반하여 유효 점화 분율을 결정하기 위해 룩업 테이블을 사용하는 것을 수반한다.
일 실시예에서, 스킵 분율은 입력 요청(24; 예를 들어, 토크 요청) 및 주어진 기계 속도(ω)에서의 최적의 토크 효율에 대응하는 요망된 토크의 함수로서 선택되거나 다른 방식으로 계산된다. 다른 실시예에서, 스킵 분율은 출력 토크(42)의 평균이 입력 요청(24)에 부합하도록 선택된다. 다른 실시예에서, 스킵 분율은 NVH에 최적화되는 분모를 갖도록 선택된다.
블록(158)에서, 스킵 분율은 NVH 최소화를 위해 추가로 조정될 수 있다. 블록(160)에서, 블록(158)의 조정된 스킵 분율은 이후 블록(160)의 토크 정확도를 위해 블록(156)의 전류 요청을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 다음으로, 정류각들(즉, 점화각, 정지각) 및 듀티 사이클이 각각 블록(162) 및 블록(164)에서 산정될 수 있다.
도 8b는 전기 기계(40) 또는 SRM(40a)을 작동시키기 위한 제2 제어 공정(170)의 흐름도를 도시한다. 블록(172)에서, 속도 및/또는 토크 요청 데이터가 블록(176)의 전류 요청(즉, Iref) 및 블록(174)의 스킵 분율의 결정을 위해 수신된다. 블록(178)에서, 스킵 분율은 NVH 최소화를 위해 추가로 조정될 수 있다. 블록(180)에서, 정류각들(즉, 점화각, 정지각)이 블록(160)의 토크 정확도를 위해 블록(178)의 조정된 스킵 분율 및 블록(176)의 전류 요청을 사용하여 산정된다. 정류각들(즉, 점화각, 정지각)이 블록(182)의 토크 정확도를 위해 추가로 조정될 수 있고, 이후 듀티 사이클이 블록(184)에서 산정될 수 있다.
도 8c는 전기 기계(40) 또는 SRM(40a)을 작동시키기 위한 제3 제어 공정(190)의 흐름도를 도시한다. 블록(192)에서, 속도 및/또는 토크 요청 데이터가 블록(196)의 전류 요청(즉, Iref) 및 블록(194)의 스킵 분율의 결정을 위해 수신된다. 블록(196)의 전류 요청(즉, Iref), 정류각들(즉, 점화각, 정지각)이 블록(198)에서 산정되고, 듀티 사이클이 블록(199)에서 산정된다.
스킵 분율 또는 점화 분율이 계산되면, 스킵(또는 점화) 타이밍 결정이 내려진다. 몇몇 상황에서, 스킵된 위상을 반복하는 것은 바람직하지 않은 소음, 진동, 및 거슬림(NVH)을 초래할 수 있음을 주목한다. 따라서, 어떤 위상이 스킵 또는 점화되는지의 타이밍/분포는 NVH를 최소화하기 위해 및/또는 다른 방식으로 기계 성능을 최적화하기 위해 타이밍 시퀀스에 따라 위상들 사이에 분산될 수 있다. 소정의 실시예에서, 이는 NVH 최소화를 위한 조정(예를 들어, 도 8a의 블록(158) 및 도 8b의 블록(178))에 적용되거나 이의 일부일 수 있다. 수신된 스킵 또는 점화 분율에 기반하여, 스킵(또는 점화) 타이밍 결정은 스킵 또는 점화 명령 시퀀스, 위상 타이밍 시퀀스를 포함할 수 있고, 이는 기계가 요망된 기계 출력을 발생시키는 데에 요구되는 점화 출력 토크 레벨 및 점화 백분율을 전달하게 하고, 시퀀스는 선택된 간격에 걸친 혼합된 점화/스킵 기회 성과를 포함한다. 위상 타이밍 시퀀스는 복수의 순차적 위상들로부터 어떤 위상이 스킵되는지의 선택을 포함할 수 있다. "구동 펄스"로도 지칭될 수 있는 이러한 시퀀스는 시그마-델타 컨버터와 같은 별개의 모듈의 사용, 또는 하나 이상의 룩업 테이블의 사용, 또는 상태 기계의 사용과 같은 다양한 방식으로 발생될 수 있다.
구동 펄스 발생기로 사용하기에 특히 적합한 일종의 제어기는 적응 예측 제어기이다. 제어 이론에 익숙한 자는, 적응 예측 제어기가 요망된 출력 신호로부터의 출력 신호의 변동에 기반하여 출력 신호의 성질을 적응시키거나 변화시키기 위해 피드백을 사용한다는 점에서 적응적이고, 입력 신호의 과거 거동이 미래 출력 신호에 영향을 미치도록 통합된다는 점에서 예측적임을 이해할 것이다.
시그마-델타 제어
다양한 적응 예측 제어기가 요망된 출력을 제공하는 데에 요구되는 구동 펄스의 계산을 위해 및/또는 스킵(또는 점화) 타이밍의 결정을 위해, 특히 NVH와 같은 문제를 완화하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 응용에서 특히 잘 작동하는 일종의 적응 예측 제어기는 시그마-델타 제어기이다. 시그마-델타 제어기는 샘플 데이터 시그마-델타, 연속 시간 시그마-델타, 알고리즘 기반 시그마-델타, 차동 시그마-델타, 하이브리드 아날로그/디지털 시그마-델타 배열, 또는 임의의 다른 적합한 시그마-델타 구현을 사용할 수 있다. 예시적인 시그마-델타 결정 모듈이 2019년 3월 14일에 출원된 미국 출원 일련번호 16/353,159 및 16/353,166에 기재되어 있고, 이들 모두는 모든 목적을 위해 본원에 포함된다.
일 실시예에서, 시그마-델타 컨버터 또는 모듈이 예를 들어 별개의 제어기로, 또는 전류 제어기(104) 또는 다른 모듈 또는 제어기와 일체로, 제어기(20), DSP 제어기(20a)에 통합된다. 시그마-델타 제어에 익숙한 자는 시그마-델타 제어가 소음 성형을 용이하게 하며 유휴 톤을 감소/제거하고 소음을 더 높은 주파수로 강제하는 경향이 있는 특성을 가짐을 이해할 것이다. 소음이 인간 인지의 한계를 넘어선 주파수로 확산되고/거나 랜덤화될 때, 이러한 소음 및/또는 진동은 기계의 사용자를 성가시게 하지 않기 때문에 덜 문제가 된다.
매우 다양한 시그마-델타 컨버터가 시그마-델타 컨버터로 사용될 수 있고, 시그마-델타 컨버터는 다양한 피드백 스킴을 사용할 수 있다. 예시의 차원에서, 1차 시그마-델타 컨버터는 본질적으로 제어기로서 안정적이다. 1차 시그마-델타 컨버터가 잘 작동하지만, 다른 실시예에서 더 높은 차수의 시그마-델타 컨버터(예를 들어, 1차 시그마-델타 컨버터보다 많은 수의 적분기를 사용하는 시그마-델타 컨버터)가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 3차 시그마-델타 컨버터는 (예를 들어 리치(Richie) 아키텍처를 사용하는 컨버터로서) 3개의 비교기를 사용한다.
일반적으로, 시그마-델타 컨버터는 알고리즘 방식으로, 디지털 방식으로, 아날로그 구성요소를 사용하여, 및/또는 하이브리드 접근법을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 시그마-델타 컨버터는 프로세서 상에, FPGA와 같은 프로그래머블 로직 상에, ASIC과 같은 회로 내에, 디지털 신호 프로세서(DSP) 상에, 아날로그, 디지털, 및/또는 하이브리드 구성요소를 사용하여, 및/또는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 다른 적합한 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 다양한 실시예에서, 시그마-델타 제어기는 샘플 데이터 시그마-델타, 연속 시간 시그마-델타, 차동 시그마-델타, 또는 임의의 다른 적합한 시그마-델타 구현 스킴을 사용할 수 있다.
본원에 전체가 참조로 포함되는 미국 특허 8,099,224 및 미국 특허 공개번호 2018-0216551은 다수의 대표적인 시그마-델타 컨버터 설계를 기재한다. 거기서 설명된 응용들은 상이한 유형의 기계 또는 모터를 제어하기 위한 것이지만, 유사한 유형의 컨버터가 본 출원을 위해 사용될 수 있다.
추가적인 실시예
SRM의 맥락에서, 본 설명의 선택적 위상 제어 시스템 및 방법은 다양한 산업(자동차 로봇공학, 항공기, 산업적 응용, 자동화, 세탁기, 진공 청소기, 팬, 오일 펌프 등)에 사용될 수 있다.
전술한 선택적 위상 제어 시스템 및 방법은 특히 SRM에 유용하지만, 전술한 선택적 위상 제어 시스템 및 방법이 트럭, 자동차, 카트, 오토바이, 자전거, 드론, 및 기타 비행 장치와 같은 다른 유형의 차량; 환경 내에서 자율적으로 이동하는 로봇 및 기타 장치 등에 사용되는 전기 모터를 비롯한 수많은 차량 및 추진 관련 응용에 사용하기 위한 다양한 전기 기계에 동등하게 도움이 될 수 있음을 이해해야 한다. 이로써, "차량"이라는 용어는, 현재 알려져 있든 향후에 개발되든, 상기의 및 임의의 다른 유형의 전동식 이동 조립체 전체를 포함하는 것으로 광범위하게 해석되어야 한다.
세탁기, 건조기, 난방 환기 공조(HVAC) 응용과 같은 가전기기에 사용되는 모터는 선택적 위상 제어로부터 도움을 받을 수 있는 응용의 추가적인 예를 제공할 수 있다. 본 기술의 몇몇 실시예만이 상세히 설명되었지만, 본 기술은 본 기술의 정신 또는 범주를 벗어남 없이 다른 많은 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 상기에 설명된 다양한 선택적 위상 제어기 및 관련 기계 요소는 상이한 실시예들에서 매우 다양한 아키텍처로 구현, 그룹화, 및 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제어기는 모터 제어기 또는 인버터 제어기에 통합될 수 있거나 별개의 구성요소로 제공될 수 있다. 마찬가지로, 발전기의 경우, 제어기는 발전기 제어기 또는 정류기 제어기에 통합될 수 있고, 복합 모터/발전기의 경우, 제어기는 복합 모터/발전기 제어기 또는 복합 인버터/정류기 제어기에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 전술한 제어 기능은 예를 들어 범용 프로세서 및 마이크로프로세서, DSP 등을 비롯한 임의의 적합한 형태를 취할 수 있는 프로세서 상에 실행되는 소프트웨어 또는 펌웨어에 알고리즘 방식으로 구현될 수 있다.
기계 제어기는 더 큰 제어 시스템의 일부일 수 있다. 예를 들어, 차량 응용에서, 전술한 제어는 차량 제어와 관련된 다양한 기능을 수행하는 차량 제어기, 파워트레인 제어기, 하이브리드 파워트레인 제어기, 또는 엔진 제어 유닛(ECU) 등의 일부일 수 있다. 이러한 응용에서, 차량 또는 다른 관련 제어기 등은 모든 요구된 제어를 실행하는 단일 프로세서의 형태를 취할 수 있거나, 파워트레인 또는 차량 제어 모듈의 일부로 같은 장소에 위치되거나 차량 내의 다양한 장소에 분산되는 다수의 프로세서를 포함할 수 있다. 임의의 하나의 프로세서 또는 제어 유닛에 의해 수행되는 특정 기능은 폭넓게 달라질 수 있다.
일반적으로, 선택적 위상 모터 제어를 위한 스킴은 디지털 방식으로, 알고리즘 방식으로, 아날로그 구성요소를 사용하여, 또는 하이브리드 접근법을 사용하여 구현될 수 있다. 기계 제어기는 프로세서 상에, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 같은 프로그래머블 로직 상에, 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 회로 내에, 디지털 신호 프로세서(DSP) 상에, 아날로그 구성요소 또는 임의의 다른 적합한 하드웨어를 사용하여 실행되는 코드로 구현될 수 있다. 일부 구현예에서, 전술한 제어 스킴은 인버터 제어기(및/또는 발전기의 맥락에서 정류기 제어기 및/또는 복합 인버터/정류기 제어기)에 통합되는 디지털 신호 프로세서(DSP) 상에 실행되도록 개체 코드에 통합될 수 있다.
따라서, 본 실시예들은 제한적이 아닌 예시적인 것으로 간주되어야 하고, 본 기술은 본원에 주어진 세부사항에 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범주 및 균등물 내에서 수정될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전기 기계로서,
    다수의 이격된 개별 고정자 권선들을 구비한 고정자; 및
    상기 고정자의 인근에 있고 상기 개별 고정자 권선들에 전달되는 전류에 회전 반응하는 회전자;
    상기 개별 고정자 권선들에 전류 전달을 독립적으로 제공하기 위해 상기 고정자에 전기적으로 결합되는 제어기로, 상기 회전자의 운동을 구동하기 위해 복수의 순차적 위상들로 상기 개별 고정자 권선들에 전류를 전달하고, 상기 전기 기계에 대한 입력 요청에 응하여 상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상 또는 상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상의 일부를 선택적으로 스킵하도록 구성되는 제어기를 포함하는, 전기 기계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 순차적 위상들의 각각의 위상은 하나 이상의 각각의 고정자 권선에 대한 전류 전달에 대응하고;
    상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상을 선택적으로 스킵하는 것은 스킵된 위상에 대응하는 상기 하나 이상의 각각의 고정자 권선에 대한 전류 전달을 억제하거나 제한하는 것을 포함하는, 전기 기계.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 스킵되도록 선택되지 않은 상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상의 크기 및 타이밍 중 하나 이상을 수정하도록 추가로 구성되는, 전기 기계.
  4. 제3항에 있어서, 상기 크기 및 타이밍 중 하나 이상은 상기 입력 요청에 대응하기 위해 상기 전기 기계의 출력을 수정하도록 선택되는, 전기 기계.
  5. 제4항에 있어서, 비스킵 위상의 타이밍을 수정하는 것은 상기 비스킵 위상의 하나 이상의 정류각을 수정하는 것을 포함하는, 전기 기계.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 입력 요청에 대응하는 스킵 분율을 결정하도록 추가로 구성되되, 상기 스킵 분율은 스킵된 위상수 대 위상 활성화 기회의 비율에 대응하는, 전기 기계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스킵 분율은 상기 입력 요청 및 주어진 기계 속도의 함수로서 계산되는, 전기 기계.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 스킵 분율의 함수로서 위상 타이밍 시퀀스를 선택하도록 추가로 구성되되, 상기 위상 타이밍 시퀀스는 상기 복수의 순차적 위상들로부터 어떤 위상이 스킵되는지의 선택을 포함하는, 전기 기계.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 위상 타이밍 시퀀스를 계산하도록 구성되는 시그마-델타 제어기를 포함하는, 전기 기계.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전기 기계는 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함하는, 전기 기계.
  11. 전기 기계의 작동을 제어하는 방법으로서,
    고정자 인근에 회전자를 제공하는 단계로, 상기 고정자는 다수의 이격된 개별 고정자 권선들을 구비하고, 상기 회전자는 상기 개별 고정자 권선들에 전달되는 전류에 회전 반응하는 것인 단계;
    상기 회전자의 운동을 구동하기 위해 복수의 순차적 위상들로 상기 개별 고정자 권선들에 전류를 전달하는 단계; 및
    상기 전기 기계에 대한 입력 요청에 응하여 상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상 또는 상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상의 일부를 선택적으로 스킵하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 순차적 위상들의 각각의 위상은 하나 이상의 각각의 고정자 권선에 대한 전류 전달에 대응하고;
    상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상을 선택적으로 스킵하는 단계는 스킵된 위상에 대응하는 상기 하나 이상의 각각의 고정자 권선에 대한 전류 전달을 억제하거나 제한하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 스킵되도록 선택되지 않은 상기 복수의 순차적 위상들 중 하나 이상의 크기 및 타이밍 중 하나 이상을 수정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 크기 및 타이밍 중 하나 이상은 상기 입력 요청에 대응하기 위해 상기 전기 기계의 출력을 수정하도록 선택되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 비스킵 위상의 타이밍을 수정하는 단계는 상기 비스킵 위상의 하나 이상의 정류각을 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 입력 요청에 대응하는 스킵 분율을 결정하는 단계로, 상기 스킵 분율은 스킵된 위상수 대 위상 활성화 기회의 비율에 대응하는 것인 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 스킵 분율은 상기 입력 요청 및 주어진 기계 속도의 함수로서 계산되는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 스킵 분율의 함수로서 위상 타이밍 시퀀스를 계산하는 단계로, 상기 위상 타이밍 시퀀스는 상기 복수의 순차적 위상들로부터 어떤 위상이 스킵되는지의 선택을 포함하는 것인 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 시그마-델타 제어기가 상기 위상 타이밍 시퀀스를 계산하기 위해 사용되는, 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 전기 기계는 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함하는, 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230060549A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Abb Schweiz Ag Tapped winding method for extended constant horsepower speed range

Family Cites Families (185)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4441043A (en) 1980-11-24 1984-04-03 Decesare Dominic Compound interaction/induction electric rotating machine
JPS6189144A (ja) 1984-10-08 1986-05-07 Nissan Motor Co Ltd 自動車用故障診断装置
JPH07106073B2 (ja) 1989-04-19 1995-11-13 株式会社日立製作所 モータの減速装置およびこれに用いられるモータ駆動回路あるいはミシンの制御装置
US5099410A (en) 1990-11-13 1992-03-24 Wisconsin Alumni Research Foundation Single phase ac power conversion apparatus
JPH05153705A (ja) 1991-11-28 1993-06-18 Hitachi Ltd 電気自動車
GB9225090D0 (en) 1992-12-01 1993-01-20 Univ Cardiff Performance enhancement of single phase switched motor by d c link voltage
JP3290481B2 (ja) 1992-12-03 2002-06-10 東芝キヤリア株式会社 冷凍サイクル制御装置
US5325028A (en) 1993-03-26 1994-06-28 Storage Technology Corporation System and method for magnetic tape leader block extraction
US6424799B1 (en) 1993-07-06 2002-07-23 Black & Decker Inc. Electrical power tool having a motor control circuit for providing control over the torque output of the power tool
US6121740A (en) 1994-06-27 2000-09-19 Ford Global Technologies, Inc. Control of regeneration energy from an electric motor
JP3333793B2 (ja) 1994-09-22 2002-10-15 サンデン株式会社 ブラシレスモータ装置
US5627438A (en) 1995-01-25 1997-05-06 Barrett; Robert D. Pulsing control for an inertial drive system for a multi-motor binary array vehicle
JPH0984208A (ja) 1995-09-14 1997-03-28 Denso Corp 電気自動車用制御装置
JP3716534B2 (ja) 1997-02-27 2005-11-16 日産自動車株式会社 モータ制御装置及び電動車両
US6605912B1 (en) 1998-06-25 2003-08-12 Delphi Technologies, Inc. Method for controlling a permanent magnet motor
FI110040B (fi) 1998-10-07 2002-11-15 Abb Industry Oy Vaihtosuuntaajajärjestely
US6483218B1 (en) 1999-05-20 2002-11-19 Alex Petrinko Brushless electric exciter for dynamoelectric machines
JP2001010518A (ja) 1999-06-25 2001-01-16 Honda Motor Co Ltd 車両用操舵制御装置
US6493204B1 (en) 1999-07-09 2002-12-10 Kelsey-Hayes Company Modulated voltage for a solenoid valve
US7453174B1 (en) 1999-08-10 2008-11-18 American Superconductor Corporation Superconducting electric motor
US6291960B1 (en) 2000-03-22 2001-09-18 Ford Global Technologies, Inc. Pulse width modulated motor control system and method for reducing noise vibration and harshness
JP2001317353A (ja) 2000-05-11 2001-11-16 Nissan Motor Co Ltd 車両用モータファンの制御方法及び装置
DE10048826B4 (de) 2000-09-29 2012-03-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung alterungsbedingter Veränderungen von technischen Systemen wie Elektromotoren
US6528967B2 (en) 2000-10-17 2003-03-04 Vscf, Inc. Permanent magnet brushless electric motor system and method of using same
JP2005506830A (ja) 2001-10-25 2005-03-03 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ センサレス直流モータの転流
US6906485B2 (en) 2001-11-05 2005-06-14 Seagate Technology Llc Spindle motor control using a current profile to taper current transitions
JP3672866B2 (ja) 2001-12-04 2005-07-20 松下電器産業株式会社 モータ駆動装置およびモータ駆動方法
JP3651595B2 (ja) 2001-12-13 2005-05-25 株式会社東芝 洗濯機のインバータ装置及び洗濯乾燥機のインバータ装置
US7034422B2 (en) 2002-05-24 2006-04-25 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Radial-axial electromagnetic flux electric motor, coaxial electromagnetic flux electric motor, and rotor for same
US6829556B2 (en) 2003-02-13 2004-12-07 General Electric Company Method and system for detecting incipient failures in a traction system
US7514887B2 (en) 2003-10-24 2009-04-07 A. O. Smith Corporation Electrical machine and method of controlling the same
US6954044B2 (en) 2003-12-11 2005-10-11 Honeywell International Inc. Electric motor with speed control
US7259664B1 (en) 2004-06-16 2007-08-21 Chahee Peter Cho Sensorless fuel level and oil change indicators
US7558655B2 (en) 2004-09-10 2009-07-07 Ford Global Technologies, Llc Prognostic method and system for hybrid and electric vehicle components
DE102004055128A1 (de) 2004-11-16 2006-06-01 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung eines Betriebs eines Hybridkraftfahrzeugs sowie Hybridfahrzeug
JP4254738B2 (ja) 2005-03-31 2009-04-15 株式会社デンソー 車両用発電機の発電制御装置
DE102006009250A1 (de) 2005-04-20 2006-11-02 Siemens Ag Sattelförmige Spulenwicklung unter Verwendung von Supraleitern und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7190143B2 (en) 2005-05-27 2007-03-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Pulse width modulation (PWM) rectifier with variable switching frequency
CN101199103B (zh) 2005-06-10 2012-08-08 丰田自动车株式会社 旋转电机
US7411801B2 (en) 2005-12-14 2008-08-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling voltage linearity of voltage source inverters
EP1982406A1 (en) 2006-02-10 2008-10-22 The Timken Company Electric motor with field weakening
JP4736875B2 (ja) 2006-03-14 2011-07-27 株式会社デンソー ファンモータ駆動装置及びファンモータ駆動方法
CN100355196C (zh) 2006-03-29 2007-12-12 北京航空航天大学 小电枢电感高速永磁无刷直流电动机无位置传感器控制系统
JP4802849B2 (ja) 2006-05-09 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置
US7854683B2 (en) 2006-06-08 2010-12-21 Chrysler Group Llc Torque converter clutch control
JP2008079686A (ja) 2006-09-26 2008-04-10 Hitachi Appliances Inc 洗濯機および洗濯乾燥機
JP4882053B2 (ja) 2006-11-08 2012-02-22 国立大学法人東京海洋大学 超電導回転電機駆動制御システム
JP5167631B2 (ja) 2006-11-30 2013-03-21 株式会社デンソー モータの制御方法及びそれを利用するモータ制御装置
US20110089774A1 (en) 2007-01-30 2011-04-21 Kramer Dennis A Transverse flux motor with integral cooling
US7479723B2 (en) 2007-01-30 2009-01-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Permanent magnet machine rotor
JP2008285075A (ja) 2007-05-18 2008-11-27 Toyota Motor Corp 車両および車両の故障診断方法
US8072115B2 (en) 2007-06-07 2011-12-06 Novatorque, Inc. Foil coil structures and methods for winding the same for axial-based electrodynamic machines
US20090045691A1 (en) 2007-08-17 2009-02-19 Kura Laboratory Corporation Field controllable rotating electric machine system with magnetic excitation part
JP4452735B2 (ja) 2007-09-05 2010-04-21 本田技研工業株式会社 昇圧コンバータの制御装置および制御方法
US7616466B2 (en) 2007-09-12 2009-11-10 Gm Global Technology Operations, Inc. Three phase inverter with improved loss distribution
US8860356B2 (en) 2007-09-18 2014-10-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Variable magnetic flux motor drive system
US8084972B2 (en) 2007-11-16 2011-12-27 Honeywell International Inc. Dual lane control of a permanent magnet brushless motor using non-trapezoidal commutation control
US7888905B2 (en) 2008-01-11 2011-02-15 GM Global Technology Operations LLC Method and system for controlling a power inverter in electric drives
US7791521B2 (en) 2008-04-01 2010-09-07 Silicon Laboratories, Inc. System and method of changing a PWM power spectrum
US7577511B1 (en) 2008-07-11 2009-08-18 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine control for improved fuel efficiency
US8131447B2 (en) 2008-07-11 2012-03-06 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine control for improved fuel efficiency
US8701628B2 (en) 2008-07-11 2014-04-22 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine control for improved fuel efficiency
US8616181B2 (en) 2008-07-11 2013-12-31 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine control for improved fuel efficiency
EP2324563B1 (en) * 2008-08-29 2014-04-16 Moog Inc. Permanent magnet-type stepping motors
JP2010119216A (ja) 2008-11-13 2010-05-27 Denso Corp 電力変換装置
US8453770B2 (en) 2009-01-29 2013-06-04 Tesla Motors, Inc. Dual motor drive and control system for an electric vehicle
US7808415B1 (en) 2009-03-25 2010-10-05 Acco Semiconductor, Inc. Sigma-delta modulator including truncation and applications thereof
US8519653B2 (en) 2009-05-29 2013-08-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device and control method for AC motor
JP5183594B2 (ja) 2009-07-31 2013-04-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータの制御装置及びそれを備えたモータシステム
JP5165660B2 (ja) 2009-09-18 2013-03-21 三菱電機株式会社 電気自動車の駆動制御装置
US8097993B2 (en) 2009-10-30 2012-01-17 Finkle Louis J Electric motor and/or generator with mechanically tuneable permanent magnetic field
US20110130916A1 (en) 2009-12-01 2011-06-02 Ise Corporation Location Based Vehicle Data Logging and Diagnostic System and Method
GB2472297B (en) 2010-07-19 2014-04-23 Protean Electric Ltd Electric motor
GB2484289B (en) 2010-10-04 2013-11-20 Dyson Technology Ltd Control of an electrical machine
US8536818B2 (en) 2010-11-04 2013-09-17 GM Global Technology Operations LLC Control of a traction power inverter module in a vehicle having an electric traction motor
US8446117B2 (en) 2011-01-03 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Methods, systems and apparatus for adjusting duty cycle of pulse width modulated (PWM) waveforms
JP5781785B2 (ja) 2011-02-15 2015-09-24 トヨタ自動車株式会社 回転電機駆動システム
US8624531B2 (en) 2011-02-24 2014-01-07 Deere & Company Method and system for evaluating electrical connections between a motor controller and motor
US8410737B2 (en) 2011-02-28 2013-04-02 Deere & Company Device and method for generating an initial controller lookup table for an IPM machine
WO2012120682A1 (ja) 2011-03-10 2012-09-13 パイオニア株式会社 効率マップ生成装置、効率マップ生成方法、およびプログラム
EP2701296B1 (en) 2011-04-19 2019-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Boost converter control device
JP5857472B2 (ja) 2011-06-28 2016-02-10 アイシン精機株式会社 電動機の制御方法
US8970147B2 (en) 2011-06-29 2015-03-03 Tesla Motors, Inc. Traction motor controller with dissipation mode
US9050894B2 (en) 2011-07-06 2015-06-09 General Electric Company System and method for predicting mechanical failure of a motor
WO2013018209A1 (ja) 2011-08-03 2013-02-07 トヨタ自動車株式会社 電動機駆動システム
JP5435310B2 (ja) 2011-09-08 2014-03-05 株式会社デンソー 回転電機制御装置、および、これを用いた操舵制御システム
CN102381265A (zh) 2011-10-14 2012-03-21 奇瑞汽车股份有限公司 一种汽车智能故障诊断预警及报警方法
US8773063B2 (en) 2011-10-17 2014-07-08 Panasonic Corporation Motor drive system and control method thereof
EP2778024B1 (en) 2011-11-07 2018-04-04 JTEKT Corporation Electrically operated power steering device
US20130134912A1 (en) 2011-11-30 2013-05-30 Caterpillar, Inc. Switched Reluctance Machine Natural Transition between Current Regulation and Single Pulse Operation
JP5941669B2 (ja) 2011-12-20 2016-06-29 東芝三菱電機産業システム株式会社 インパルス電圧発生装置
US9308822B2 (en) 2011-12-26 2016-04-12 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method and system for diagnosing electric vehicle
US8768563B2 (en) 2012-01-24 2014-07-01 Eaton Corporation Electric vehicle supply equipment testing apparatus
KR101321286B1 (ko) 2012-02-23 2013-10-28 삼성전기주식회사 다상 스위치드 릴럭턴스 모터 장치
GB2499657B (en) 2012-02-27 2018-07-11 Ford Global Tech Llc Vehicle speed control apparatus and method
US9729016B1 (en) 2012-03-20 2017-08-08 Linear Labs, Inc. Multi-tunnel electric motor/generator
JP2013207914A (ja) 2012-03-28 2013-10-07 Toyota Motor Corp 電圧変換装置の制御装置
FR2989479B1 (fr) 2012-04-13 2014-03-28 Renault Sa Systeme et procede de commande d'une machine electrique equipant un vehicule electrique
US9046559B2 (en) 2012-05-09 2015-06-02 Curtis Instruments, Inc. Isolation monitor
GB201218674D0 (en) 2012-10-17 2012-11-28 Trw Ltd Control strategy for a motor of an electric assisted steering system
US9322480B2 (en) 2012-11-12 2016-04-26 Ford Global Technologies, Llc Turbocharger arrangement and set of feedbacks for electric actuator control
US9610397B2 (en) 2012-11-20 2017-04-04 Medimop Medical Projects Ltd. System and method to distribute power to both an inertial device and a voltage sensitive device from a single current limited power source
JP6212571B2 (ja) 2013-02-07 2017-10-11 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ 可変速駆動部のためのハイブリッドパルス幅変調方法
CN104052343B (zh) 2013-03-14 2016-12-28 中山大洋电机股份有限公司 一种用来替换psc电机的ecm电机力矩自动校正的方法
GB201308249D0 (en) 2013-05-08 2013-06-12 Trw Ltd Method of controlling a motor of an electric power assisted steering system
US9240740B2 (en) 2013-05-30 2016-01-19 The Boeing Company Active voltage controller for an electric motor
JP5842875B2 (ja) 2013-07-19 2016-01-13 トヨタ自動車株式会社 車両および車両の制御方法
US10116241B2 (en) 2013-10-23 2018-10-30 Mitsubishi Electric Corporation Motor control device and motor control method
DE102013223704A1 (de) 2013-11-20 2015-05-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Ethernet-Bussystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen Bussystems
US9369071B2 (en) 2014-02-20 2016-06-14 Ford Global Technologies, Llc Discontinuous pulse width modulation
US10017892B2 (en) 2014-02-21 2018-07-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Washing apparatus and controlling method thereof
MX2016011887A (es) 2014-03-14 2017-05-10 Atronix Eng Inc Interfaz de usuario de acercamiento para sistema de control de manejo de material.
CN106165256B (zh) 2014-03-24 2018-10-19 日立汽车系统株式会社 永久磁铁式旋转电机及其制造方法
DE102014206342A1 (de) 2014-04-02 2015-10-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Rotor für eine elektrische Maschine mit Einrichtung zur Feldschwächung sowie elektrische Maschine
US9495814B2 (en) 2014-06-19 2016-11-15 Atieva, Inc. Vehicle fault early warning system
DE102014212872A1 (de) 2014-07-03 2016-01-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Maschine mit mechanischer Feldschwächung und Fail-Safe-Aktuatorik
US9758044B2 (en) 2014-10-02 2017-09-12 Ford Global Technologies, Llc Bus leakage resistance estimation for electrical isolation testing and diagnostics
US9948173B1 (en) 2014-11-18 2018-04-17 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Systems and methods for short-time fourier transform spectrogram based and sinusoidality based control
US10060368B2 (en) 2015-01-12 2018-08-28 Tula Technology, Inc. Engine torque smoothing
CN110067663B (zh) 2015-01-12 2021-11-02 图拉技术公司 用于操作混合动力传动系的方法及动力传动系控制器
US10344692B2 (en) 2015-01-12 2019-07-09 Tula Technology, Inc. Adaptive torque mitigation by micro-hybrid system
BE1022795A9 (nl) * 2015-01-16 2017-01-16 Punch Powertrain Nv Geschakelde reluctantie motor en werkwijze daarvoor
KR101736819B1 (ko) 2015-02-11 2017-05-17 엘지전자 주식회사 모터 구동 장치
CN104716754A (zh) 2015-02-16 2015-06-17 武汉华大新型电机科技股份有限公司 提升电机转矩密度方法及径向、轴向磁通并联永磁电机
CN204589885U (zh) 2015-04-14 2015-08-26 江苏大学 一种纯电动道路清扫车车载监控系统
US9698722B2 (en) 2015-06-19 2017-07-04 Deere & Company Method and inverter with thermal management for controlling an electric machine
JP6390535B2 (ja) 2015-06-26 2018-09-19 株式会社デンソー 電力変換制御装置
KR102383147B1 (ko) 2015-08-17 2022-04-06 대우조선해양 주식회사 상향조정 조립식 잭킹 시스템
KR101724903B1 (ko) 2015-09-16 2017-04-07 현대자동차주식회사 친환경 차량의 모터 시스템 제어 방법
US20170087990A1 (en) 2015-09-29 2017-03-30 General Electric Company System and method for predicting mechanical failure
CN105196877B (zh) 2015-09-30 2017-09-08 上海交通大学 电动汽车高压电系统健康状态诊断预警电路及方法
KR101704279B1 (ko) 2015-11-05 2017-02-07 현대자동차주식회사 Dct의 클러치 고장진단방법
CN205229379U (zh) 2015-11-09 2016-05-11 上海凌翼动力科技有限公司 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统
US10353366B2 (en) 2015-12-22 2019-07-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Customization method of motor control device and motor control device
CN105610288B (zh) 2016-01-26 2018-02-27 江苏大学 一种永磁转矩和磁阻转矩分离型电机及最优效率控制方法
US9630614B1 (en) 2016-01-28 2017-04-25 Miq Llc Modular power plants for machines
US10566876B2 (en) 2016-02-25 2020-02-18 Hitachi, Ltd. Axial gap rotary electric machine
JP6458762B2 (ja) 2016-04-28 2019-01-30 トヨタ自動車株式会社 自動車
US20170331402A1 (en) 2016-05-10 2017-11-16 General Electric Company System and method for vehicle diagnostics
JP6699348B2 (ja) 2016-05-20 2020-05-27 株式会社デンソー 電力変換装置の制御装置
US9762155B1 (en) 2016-05-24 2017-09-12 Texas Instruments Incorporated Rotor flux angle and torque trajectory control apparatus and methods
KR101916060B1 (ko) 2016-08-11 2018-11-07 현대자동차 주식회사 인버터 고장 예지 장치 및 방법
JP6193456B1 (ja) 2016-08-25 2017-09-06 株式会社ソシオリカ 同期電動機
US20180276913A1 (en) 2016-09-30 2018-09-27 Faraday&Future Inc. Remote vehicle network monitoring and failure prediction system
US10500965B2 (en) 2016-12-01 2019-12-10 Ford Global Technologies, Llc Dithering a pulse width modulated base frequency to reduce EV noise
CN107067780A (zh) 2016-12-06 2017-08-18 天津泓耘财科技发展有限公司 一种汽车远程监控预警系统
CN106932208B (zh) 2017-03-29 2020-03-06 北京新能源汽车股份有限公司 电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法、装置及电动汽车
US10696164B2 (en) 2017-05-18 2020-06-30 Ford Global Technologies, Llc Optimizing regenerative braking efficiency in a hybrid vehicle
CN207129052U (zh) 2017-09-01 2018-03-23 路子霖 一种智能电动车
US10381968B2 (en) 2017-12-05 2019-08-13 Otis Elevator Company Converter pulse width modulation strategies for three phase regenerative drives
CN108216026A (zh) 2017-12-29 2018-06-29 杨运华 一种电动汽车安全预警系统及预警方法
JP7047461B2 (ja) 2018-02-28 2022-04-05 株式会社デンソー 制御装置
US11133767B2 (en) 2018-03-19 2021-09-28 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control using tables
US20230219426A1 (en) 2018-03-19 2023-07-13 Tula eTechnology, Inc. Pulse modulated control with field weakening for improved machine efficiency
US10944352B2 (en) 2018-03-19 2021-03-09 Tula eTechnology, Inc. Boosted converter for pulsed electric machine control
US11623529B2 (en) 2018-03-19 2023-04-11 Tula eTechnology, Inc. Pulse modulated control with field weakening for improved motor efficiency
US11427177B2 (en) 2019-11-20 2022-08-30 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control using tables
US20190288629A1 (en) 2018-03-19 2019-09-19 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control
US11005320B2 (en) 2018-05-04 2021-05-11 Ford Global Technologies, Llc Variable flux bridge for rotor of an electric machine
CN108445386A (zh) 2018-05-24 2018-08-24 顺科新能源技术股份有限公司 一种电动汽车功率继电器故障检测系统及其方法
US10476421B1 (en) 2018-08-28 2019-11-12 Caterpillar Inc. Optimized switched reluctance phase current control in a continuous conduction mode
JP2020048254A (ja) 2018-09-14 2020-03-26 トヨタ自動車株式会社 モータの制御装置
US10550776B1 (en) 2018-11-13 2020-02-04 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for reducing vehicle valve degradation
JP7135929B2 (ja) 2019-02-20 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 制動力制御装置
JP2020156166A (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 株式会社ミツバ スイッチトリラクタンスモータ制御装置及びスイッチトリラクタンスモータ制御方法
GB2583343B (en) 2019-04-23 2023-11-29 Trw Ltd An electric motor apparatus
US10763772B1 (en) 2019-04-25 2020-09-01 GM Global Technology Operations LLC Excitation of cycloidal electric machine
KR20200129227A (ko) * 2019-05-07 2020-11-18 파이옴 주식회사 영구자석 동기 전동기 다상 제어 시스템 및 그 제어방법
GB2583947B (en) 2019-05-15 2023-11-29 Trw Ltd An electric motor apparatus
CN110212725A (zh) 2019-07-02 2019-09-06 苏州英磁新能源科技有限公司 一种用于永磁电机转子的调磁链隔磁板结构
KR20230004705A (ko) 2020-04-21 2023-01-06 툴라 이테크놀로지 아이엔씨. 개선된 모터 효율을 위한 약계자를 갖는 펄스 변조 제어
KR20230004755A (ko) 2020-04-30 2023-01-06 툴라 이테크놀로지 아이엔씨. 공통 샤프트를 구동하기 위한 자기적으로 디커플링되고, 별도로 제어되는 다중 전기 기계 조립체
US20210351733A1 (en) 2020-05-05 2021-11-11 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control
JP6972248B1 (ja) 2020-07-20 2021-11-24 三菱電機株式会社 車両用回転電機の制御装置
US11628730B2 (en) 2021-01-26 2023-04-18 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control
KR20230156335A (ko) 2021-03-15 2023-11-14 툴라 이테크놀로지 아이엔씨. 전기 모터를 위한 파형 최적화 방법
US11695361B2 (en) 2021-06-14 2023-07-04 Tula eTechnology, Inc. Electric machines with efficient torque transitions
US11557996B1 (en) 2021-07-08 2023-01-17 Tula eTechnology, Inc. Methods of reducing vibrations for electric motors
US11345241B1 (en) 2021-08-12 2022-05-31 Tula eTechnology, Inc. Method of optimizing system efficiency for battery powered electric motors
US20230114289A1 (en) 2021-10-11 2023-04-13 Tula eTechnology, Inc. Pulsed control of multiple electric machines
US20230253911A1 (en) 2022-02-07 2023-08-10 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control
US20230308040A1 (en) 2022-03-22 2023-09-28 Tula eTechnology, Inc. Delay reduction for pulsed wound field synchronous machines
US20240022199A1 (en) 2022-07-18 2024-01-18 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control with soft start and end
US20240022200A1 (en) 2022-07-18 2024-01-18 Tula eTechnology, Inc. Pulsed electric machine control with soft start and end
US20240022191A1 (en) 2022-07-18 2024-01-18 Tula eTechnology, Inc. Feedback scaling for electric machines

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EP4364287A1 (en) 2024-05-08
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Salah et al. PWM switching strategy for torque ripple minimization in BLDC motor
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