-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Energieumformungseinrichtung,
die zwischen eine Gleichstromenergieversorgung und einen Wechselstromgenerator-Motor
einzufügen
ist.
-
2. BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
-
In
einem hybriden Elektrofahrzeug wird eine Energieumformungseinrichtung
verwendet. Diese Energieumformungseinrichtung dient dazu, eine Gleichstromelektroenergie
einer Gleichstromenergieversorgung, wie etwa einer Batterie, in
eine Wechselstromenergie mit einer beliebigen Frequenz umzuwandeln,
um einen Wechselstrommotor anzusteuern, und um eine Wechselstromenergie
gleichzurichten, die generiert wurde, um die erwähnte Gleichstromenergieversorgung
zu laden, wenn der Wechselstrommotor als ein Generator arbeitet
(z.B. zur Zeit von regenerativem Bremsen).
-
Eine
Energieumformungseinrichtung, wie z.B. in 2 der japanischen Patentveröffentlichung (ungeprüft) Nr.
191691/1998 offenbart, inkludiert ein Invertermodul 10,
das aus einer Vielzahl von Schaltelementen 8 und einer
Vielzahl von Diodenelementen 9 angeordnet ist, und mit
dieser Anordnung wird eine Wechselstrom-/Gleichstrom-Umformungsoperation
durchgeführt.
Während
diese Energieumformungsoperation voranschreitet, fließt ein Strom durch
die Schaltelemente 8 und die Diodenelemente 9,
und diese Schaltelemente und Diodenelemente kommen dazu, Wärme zu generieren.
In der Energieumformungseinrichtung, die angeordnet ist, wie in 2 der japanischen Patentveröffentlichung
(ungeprüft)
Nr. 191691/1998 gezeigt, wird die Gleichrichtung mit den Diodenelementen 9 ausgeführt, wenn Wechselstrom
zu Gleichstrom in dem Prozess einer Energieerzeugungsoperation umgewandelt
wird, und die Dioden 9 generieren Wärme. Es ist eine Selbstverständlichkeit,
dass ein Strom auch durch die Schaltelemente 8 fließt und die
Schaltelemente in einigen Betriebsmodi Wärme generieren.
-
In
dieser Hinsicht ist eine Spannung über Anschlüssen (Spannung zwischen Anode/Katode,
die allgemein um 0,7V ist) eines Diodenelementes 9, wenn
ein Strom fließt,
größer als
die eines Schaltelementes 8 (in dem Fall eines Transistors
eines MOS-Typs von mehreren mΩ eines
EIN-Widerstandswertes ist sie ungefähr mehrere hundert mV, selbst
wenn 100A fließen);
sodass das Diodenelement 9 eine größere Wärmemenge generiert als es das
Schaltelement 8 tut, selbst wenn der gleiche Betrag eines
Stroms durch beide von ihnen fließt.
-
In
dem Fall z.B. einer hohen Umgebungstemperatur wird ein Diodenelement
des weiteren zur Zeit eines Betriebs einer Erzeugung einer großen elektrischen
Energie in den Überhitzungszustand
gebracht. Angenommen, dass es keine Beschränkung eines Stromflusses gibt, überschreitet
deshalb eine Temperatur des Diodenelementes einen zulässigen Temperaturbereich,
und schließlich
wird es einige Fälle
geben, wo die Energieumformungseinrichtung außer Betrieb ist. Um diesen
Nachteil aus zugleichen, wird gemäß der erwähnten japanischen
Patentveröffentlichung
(ungeprüft)
Nr. 191691/1998 ein Überhitzungszustand
des Diodenelementes 9 mit einem Thermistor 21 erfasst.
D.h. in dem Fall, wo ein beliebiger Überhitzungszustand bestimmt
wird, wird die Energieerzeugungsoperation unterdrückt. Wenn
sich der Überhitzungszustand
nicht bessert, selbst wenn eine vorbestimmte Zeitperiode nach der
Unterdrückung
abgelaufen ist, wird die Energieerzeugungsoperation gestoppt, wobei
dadurch ein Schutz vor Überhitzung
einer Energieumformungseinrichtung ausgeführt wird.
-
Da
die Überhitzung
eines Diodenelementes 9 durch Unterdrücken oder Stoppen der Energieerzeugungsoperation
verhindert wird, gibt es jedoch ein Problem dadurch, dass Funktionen
einer Energieumwandlungseinrichtung eingeschränkt sind.
-
In
der Energieumformungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik wird
eine große
Menge an Wärme
generiert, da eine EIN-Spannung
eines Diodenelementes groß ist,
um die Gleichrichtung zur Zeit einer Energieerzeugungsoperation
durchzuführen.
Außerdem
muss die Energieerzeugungsoperation unterdrückt oder gestoppt werden, um
das Ausbrennen eines Diodenelementes zur Zeit einer Überhitzung
zu verhindern. Somit gibt es ein Problem dadurch, dass die Operation
zum Erzeugen einer großen
elektrischen Energie nicht kontinuierlich ausgeführt werden kann. Außerdem gibt
es einen großen Verlust
in der Energieumformungseinrichtung zur Zeit einer Energieerzeugungsoperation,
was zu einem weiteren Problem von geringer Energieerzeugungseffizienz
führt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wurde unternommen, um die oben erwähnten Probleme
zu lösen
und hat ein Ziel einer Bereitstellung einer Energieumformungseinrichtung,
deren Funktionen we gen Überhitzung
eines beliebigen Diodenelementes weniger wahrscheinlich eingeschränkt werden,
indem das Diodenelement zur Zeit einer Energieerzeugungsoperation
veranlasst wird, eine kleinere Menge an Wärme zu erzeugen, und die eine
hohe Energieerzeugungseffizienz besitzt.
-
Um
das vorangehende Ziel zu bewerkstelligen, inkludiert eine Energieumformungseinrichtung gemäß dieser
Erfindung:
Diodenelemente, die jeweils mit einem Generator verbunden
sind, der von außen
angesteuert wird, eine Wechselstromenergie zu erzeugen, und die
erwähnte
Wechselstromenergie gleichzurichten;
Schaltelemente, die parallel
mit jedem der erwähnten Diodenelemente
verbunden sind;
einen Stromdetektor, der an einer Wechselstromenergieleitung
montiert ist, die eine Verbindung zwischen dem erwähnten Generator
und den erwähnten Diodenelementen
vorsieht; und eine synchrone Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung,
die ein Diodenelement, das in dem Leitungszustand ist, von den erwähnten Diodenelementen
in Übereinstimmung
mit einem Ausgangssignal von dem erwähnten Stromdetektor erfasst,
und die erwähnten
Schaltelemente steuert, die parallel mit dem erwähnten Diodenelement verbunden
sind, das in dem Leitungszustand ist, um das erwähnte Schaltelement zu veranlassen,
an einem Teil eines Stroms teilzuhaben, der durch das erwähnte Diodenelement
fließt.
-
In
der Gleichrichtungsoperation mit dem Diodenelement zur Zeit einer
Energieerzeugung werden die Schaltelemente, die parallel verbunden
sind, in Synchronisation mit der Leitung des Diodenelementes EIN
geschaltet. Eine EIN-Spannung in den Schaltelementen ist kleiner
als die eines Diodenelementes, sodass ein Strom kaum durch das Diodenelement fließt. Als
ein Ergebnis ist es möglich,
einen Erwärmungsgrad
des gesamten Elementes zu reduzieren.
-
Die
vorangehenden und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung
der vorliegenden Erfindung offensichtlicher, wenn in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer Energieumformungseinrichtung
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
2 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Steuerschaltung und einer synchronen
Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung von 1.
-
3 ist
ein Wellenformdiagramm zum Erläutern
einer Operation der synchronen Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung
von 2.
-
4 ist
ein Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer Energieumformungseinrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
-
5 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Steuerschaltung und einer synchronen
Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung von 4.
-
6 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Steuerschaltung und einer synchronen
Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsform 1.
-
Ein
schematisches Diagramm der gesamten Anordnung einer Energieumformungseinrichtung
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird in 1 gezeigt.
Positive (+) und negative (–)
Anschlüsse
einer Gleichstromenergieversorgung 1 sind mit einer Energieumformungssektion 2 einer
Energieumformungseinrichtung 10 verbunden. Die Energieumformungssektion 2 inkludiert
drei Schaltelemente 3a, 3b, 3c, die mit dem
positiven Anschluss der Gleichstromenergieversorgung 1 verbunden
sind (z.B. ein Transistor eines MOS-Typs mit einem EIN-Widerstandswert
von mehreren mΩ)
und drei Schaltelemente 3d, 3e, 3f, die gleichermaßen mit
dem negativen Anschluss der Gleichstromenergieversorgung verbunden
sind. Mit diesen sechs Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f sind
Diodenelemente (hierin nachstehend lediglich als Dioden bezeichnet) 4a, 4b, 4c, 4d, 4e jeweils
parallel verbunden. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird ein
Teil, der durch die Schaltelemente 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f gebildet
wird, hierin nachstehend als eine erste Energieumformungssektion
bezeichnet. Ein Teil, der aus den Dioden 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f gebildet
wird, wird hierin nachstehend als eine zweite Energieumformungssektion
bezeichnet.
-
Jedes
Schaltelement hat einen Steueranschluss. Eine Toransteuerschaltung 5 ist
mit jedem dieser Steueranschlüsse
verbunden. Die Toransteuerschaltung 5 besitzt Funktionen,
eine Schaltung zu isolieren, Signale, die einzugeben sind, in Signale
einer Spannung zu formen, geeignet für die Steuerung des Schaltelementes,
oder eine Ansteuerkraft zu verstärken,
die das Schaltelement steuert.
-
Die
Schaltelemente 3a und 3d, die Schaltelemente 3b und 3e und
die Schaltelemente 3c und 3f sind in jeweiligen
Mengen in Reihe miteinander verbunden. Verbindungspunkte davon werden
nach außen
von der Energieumformungssektion 2 als Wechselstromeingangs-/Ausgangsanschlüsse von
Phase U, Phase V und Phase W ausgegeben. Ein Wechselstromgenerator-Motor 6 (hierin
nachstehend als ein Motor/Generator bezeichnet) ist mit den Wechselstromeingangs-/Ausgangsanschlüssen U,
V, W verbunden. In dem Fall einer Verwendung in Fahrzeugen ist der
Motor-Generator 6 allgemein eine synchrone Maschine, die
in Synchronisation mit einer angelegten Wechselstromfrequenz rotiert;
und der Motor/Generator 6 arbeitet als ein synchroner Generator,
wenn ihn eine äußere Kraft
ansteuert. Wechselstromenergie, die erzeugt wurde, wird in der zweiten Energieumformungssektion
gleichgerichtet, um in einen Gleichstrom umgewandelt und eingespeist
zu werden, um die Gleichstromenergieversorgung 1 zu regenerieren.
-
Zuerst
wird ein allgemeiner Betrieb der Energieumformungseinrichtung 10 von 1 beschrieben.
-
Wenn
der Motor/Generator 6 als ein elektrischer Motor betrieben
wird, sieht als Reaktion auf ein Fahrzeugsteuersignal 99,
das von außen
zu erteilen ist (z.B. ein Signal von einem Gaspedal), eine Steuerschaltung 7 Signale
UH, UL, VH, VL, WH, WL in einer geeigneten Zeitsteuerung über die
Torschaltungen 5 zu jeweiligen Schaltelementen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f in
der ersten Energieumformungssektion vor, und veranlasst die Energieumformungssektion 2 so zu
arbeiten, um eine Gleichspannung der Gleichstromenergieversorgung 1 in
eine Wechselspannung einer geeigneten Spannung in einer beliebigen
Frequenz umzuwandeln. Der Betrieb zu dieser Zeit ist bisher als
ein üblicher
Inverter bekannt, sodass eine detaillierte Beschreibung hierin weggelassen
wird. Der Motor/Generator 6 wird durch eine Wechselstromenergie
angesteuert, die wie oben beschrieben umgewandelt wurde (hierin
nachstehend wird dieser Betriebsmodus als Energielaufmodus bezeichnet).
-
Wenn
der Motor/Generator 6 als ein Generator basierend auf einem
Fahrzeugsteuersignal 99 in Betrieb gebracht wird, wird
eine Wechselstromenergie, die der Motor/Generator 6 erzeugt,
in der Energieumformungssektion 2 gleichgerichtet und eingespeist,
die Gleichstromenergieversorgung 1 zu regenerieren.
-
Es
gibt verschiedene Typen einer Stromsteuerung zu dieser Zeit hauptsächlich in Übereinstimmung
mit einer Rotationsgeschwindigkeit des Motors/Generators 6.
Z.B. wird ein Strom in einer Feldschaltung, nicht gezeigt, durch
die Steuerschaltung 7 während
Rotation hoher Geschwindigkeit gesteuert, wodurch eine generierte
Spannung so gesteuert wird, dass ein geeigneter Ladestrom durch
eine dreiphasige Zweiweggleichrichtung mit den Dioden 4a bis 4f der
zweiten Energieumformungssektion erhalten werden kann (hierin nachstehend
wird dieser Betriebsmodus als ein dreiphasiger Zweiweggleichrichtungs-Energieerzeugungsmodus
bezeichnet).
-
Wenn
eine induzierte Spannung des Motors/Generators 6 unzureichend
ist, die Gleichstromenergieversorgung 1 zu regenerieren,
z.B. während
Rotation geringer Geschwindigkeit, wird ferner die Spannungszunahme
durchgeführt,
indem die Schaltelemente 3a bis 3f veranlasst
werden zu schalten, wobei dadurch der Betrieb einer Regenerierung der
Gleichstromenergieversorgung 1 ausgeführt wird (hierin nachstehend
wird dieser Betriebsmodus als ein Inverterenergieerzeugungsmodus
bezeichnet).
-
Stromsensoren 11U, 11V und 11W sind
in Leitungen von drei Phasen des Motors/Generators 6 eingefügt, und
es wird eine Wellenform eines Wechselstroms erfasst. Iu in 3 zeigt eine
Wellenform des Stroms der Phase U an. Ferner zeigen Cu, Cv und Cw
Signale an, die von jeder Phase von Stromsensoren erfasst werden.
Cu in 3 zeigt ein erfasstes Signal eines Stroms von
Phase U an, der von der Phase U von Stromsensor 11U erfasst
wird. Obwohl das Signal Cu hierin ein Spannungssignal ist, ist eine
Wellenform davon im wesentlichen die gleiche wie Iu. Die Stromsensoren 11U, 11V, 11W sind
zum Erfassen von Betrag und Richtung von Strömen von Wellenformen davon
fähig.
-
Erfasste
Signale der Stromsensoren 11U, 11V, 11W werden
in eine synchrone Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung 12 eingegeben.
Die Anordnung der synchronen Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung 12 wird
in 2 gezeigt. Obwohl 2 drei Phasen
von Schaltungen zeigt, wird hierin nachstehend der Betrieb von Phase
U beschrieben.
-
Die
synchrone Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung 12 ist
mit einem Komparator (Stromvergleichsschaltung) 12c versehen,
der ein erfasstes Signal des Stromsensors 11U (Cu), welches
eingegeben wurde, mit einem gewissen Pegel eines Signals vergleicht,
welcher im voraus bestimmt wurde (CrefH und CrefL). Wenn ein Pegel
des Signals Cu außerhalb
eines Bereiches ist, der mit CrefH und CrefL definiert wird, wird
speziell ein Zeitsteuerungssignal UL1 ausgegeben, während ein
Signal Cu CrefL überschreitet,
oder es wird ein Zeitsteuerungssignal UH1 ausgegeben, während ein
Signal Cu unter CrefH fällt.
Der Begriff "ein
gewisser Pegel",
der hierin verwendet wird, ist z.B. als ein Pegel definiert, in dem
Fehlerbestimmung, die durch einen Erfassungsfehler der Stromsensoren
U, V, W verursacht wird, verhindert werden kann. Auf diese Art und
Weise ist es möglich,
z.B. die Schwankung in einer Null-Punktausgabe von Ausgangssignalen von
einem Stromsensor, oder das Risiko einer Ausgabe eines fehlerhaften
Signals einer Diode, die in Leitung ist, obwohl die Diode tatsächlich in
kei nerlei Leitungszustand ist, sogar in dem Fall, wo es eine Ausgabeantwortverzögerung gibt,
zu eliminieren.
-
Obwohl
Signale UH1 und UL1 über
ein AND-Tor 12d ausgegeben werden, wird ein Signal zum
Anzeigen eines Betriebsmodus (mit ARFSW in 2 gezeigt)
zu diesem AND-Tor 12d von der Steuerschaltung 7 eingegeben.
Dieses Signal ARFSW kommt in dem dreiphasigen Zweiweggleichrichtungs-Energieerzeugungsmodus
dazu H zu sein, und kommt in dem Energielaufmodus und dem Inverterenergieerzeugungsmodus
dazu L zu sein. D.h. die Steuerschaltung 7 gibt Betriebsmodussignale
aus, die den Betriebszustand oder Nicht-Betriebszustand der ersten
Energieumformungssektion und der zweiten Energieumformungssektion
anzeigen.
-
Somit
werden nur in dem dreiphasigen Zweiweggleichrichtungs-Energieerzeugungsmodus
und während
ein Wert eines Wechselstroms den oben beschriebenen vorbestimmten
Pegel überschreitet Signale
UH2, UL2 ausgegeben.
-
Signale
UH2, UL2, die ausgegeben wurden, werden durch ein OR-Tor 7d der
Steuerschaltung 7 in einen Ausgangsanschluss von Signalen
für die
Invertersteuerung der Schaltelemente 3 eingeführt (in
der Zeichnung mit UH*, UL* angezeigt). Es ist eine Selbstverständlichkeit,
dass Signale UH*, UL* in dem Energielaufmodus und dem Inverterenergieerzeugungsmodus
ausgegeben werden, und dass Signale UH2, UL2 in dem dreiphasigen
Zweiweggleichrichtungs-Energieerzeugungsmodus ausgegeben werden;
und sie deshalb nicht gleichzeitig ausgegeben werden, und beide
Signale nicht auf eine doppelte Art und Weise ausgegeben werden.
-
Mit
einem Ausgangssignal UH wird das Schaltelement 3a in einer
Zeitsteuerung eines Stroms, der durch die Diode 4a fließt, EIN
geschaltet. Mit einem Signal UL wird das Schalt element 3d außerdem in
einer Zeitsteuerung eines Stroms, der durch die Diode 4d fließt, EIN
geschaltet. Während eine
Spannung zwischen Anschlüssen
(auch als EIN-Spannung bezeichnet) in Leitung einer Diode (Siliziumdiode) 4 ungefähr 0,7 bis
0,8 ist, weist ein Schaltelement 3 (Transistor vom MOS-Typ)
nur mehrere mΩ an
Widerstandswert auf. Entsprechend kommt der meiste Strom, der durch
die Dioden geflossen ist, dazu, zu den Schaltelementen zu fließen. Deshalb
wird ein Erwärmungswert
der Dioden enorm reduziert. Dieser Zustand wird mit einer Diodenstromwellenform 40 in 3 gezeigt.
Bezugszeichen 40 zeigt eine derartige Wellenform eines
Stroms an, der durch die Diode 4d fließt, für den Zweck zum Vergleich von
Wellenformen, bevor ein Signal ARFS eingegeben wird, und jener,
nachdem ein Signal ARFS eingegeben wurde. Ein Bereich einer Stromwellenform,
nachdem ein Signal ARFS eingegeben wurde, kommt dazu, extrem klein
zu sein. Entsprechend wird ein Erwärmungswert einer Diode vernachlässigbar klein,
und somit hängt
ein Erwärmungswert
des gesamten Elementes von einem Erwärmungswert des Schaltelementes
ab.
-
Bei
Erläuterung
dieser Verringerung von Wärmeerzeugung,
wenn z.B. ein Effektivwert von Strom von Phase U zugelassen wird,
wird ein Erwärmungswert,
der durch die Gleichrichtung in der Diode 4a verursacht
wird, ungefähr
wie folgt kalkuliert.
Ungefähr
0,8V × 50 × (1/2)
= 20W
-
Andererseits
ist gemäß der Erfindung
ein Erwärmungswert
in dem Schaltelement 3a in dem Fall, wo die Gleichrichtung
mit einem Schaltelement durchgeführt
wird, das mit der Diode in Leitung parallel verbunden ist, wie folgt.
Ungefähr (4mΩ × 50A) × 50A × (1/2)
= 5W
-
Es
wird verstanden, dass ein Erwärmungswert
davon drastisch kleiner wird. Hier ist ein EIN-Widerstandswert eines
Schaltelementes eingestellt, 4 mΩ zu
sein. Wenn ein Schaltelement mit einem noch kleineren EIN-Widerstandswert
eingesetzt wird, kann außerdem
ein höherer
Verlustverringerungseffekt erreicht werden.
-
Obwohl
die vorangehende Beschreibung auf einen Generator-Motor angewendet
wird, wird die Energieumformungseinrichtung gemäß der Ausführungsform auch vorzugsweise
auf einen Gleichrichter zum Gleichrichten von Ausgaben von nur einem
Generator mit einer Diode angewendet.
-
Da
die Schaltelemente in Synchronisation mit der Leitung der Gleichrichterdiode
zur Zeit des Dreiphasen-Zweiweggleichrichtungs-Energieerzeugungsmodus
EIN geschaltet werden, wie oben beschrieben, wird ein Widerstandswert
in Strompfaden verringert. Als ein Ergebnis wird ein Erwärmungswert der
Diode stark reduziert, in der Zwischenzeit ist ein erhöhter Erwärmungswert
der Schaltelemente sehr klein, wobei so ermöglicht wird, dass sich ein
Erwärmungswert
des gesamten Elementes verringert, ebenso wie ermöglicht wird,
Energieerzeugungsmodus zu verbessern.
-
Des
weiteren wird eine Schalter- (ARFSW) Funktion, um ein synchrones
Gleichrichtertorsignal reaktiv zu machen, in einer synchronen Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung
vorgesehen, sodass die Erzeugung von Torsignalen in den Betriebsmodi mit
Ausnahme des Dreiphasen-Zweiweggleichrichtungs-Energieerzeugungsmodus
in jenen Betriebsmodi nicht verhindert wird. Als ein Ergebnis ist
es möglich,
den Betrieb ohne jeglichen Effekt von einer synchronen Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung
sicher auszuführen,
selbst zur Zeit eines Energielaufmodus oder des Inverterenergieerzeugungsmodus.
-
Ausführungsform 2.
-
In
der vorangehenden ersten Ausführungsform
sind drei Phasen von Stromsensoren 11 vorgesehen, wie in 1 gezeigt.
Wie in 4 gezeigt, kann unter der Annahme einer Montage
von nur zwei beliebigen Phasen von Stromsensoren von Phasen U, V
und W ein Stromwert der verbleibenden einen Phase (Momentanwert)
durch eine einfache Operation kalkuliert werden. 4 zeigt
die Gesamtanordnung einer Energieumformungseinrichtung in diesem Sinn.
Hierin nachstehend zeigen in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen
wie jene in 1, 2 und 3 die
gleichen oder ähnliche
Teile an, und detaillierte Beschreibungen davon werden weggelassen.
-
4 zeigt
den Fall, wo Stromsensoren 11 in zwei Leitungen von Phase
U und Phase V montiert sind, um Ströme dieser zwei Phasen zu erfassen, und
ein Strom von Phase W durch die Operation von Strömen von
diesen zwei Phasen erhalten wird (wird als Stromoperationsschaltung
bezeichnet).
-
5 zeigt
die Anordnung einer synchronen Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung 22 von 4.
Die synchrone Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung 22 addiert
und invertiert Signale Cu und Cv von den Stromsensoren 11 von
Phase U und Phase V in einer Additionsinvertierungsschaltung 22a.
Gleichzeitig wird, wenn eine beliebige Versatzspannung (in der Zeichnung
ist sie z.B. 2,5V) in dem Stromsensor 11 vorhanden ist,
eine Differenz von dieser Versatzspannung erhalten und invertiert,
wobei dadurch ein Blindstromerfassungssignal von Phase W erzeugt
wird. Eine Vergleichsschaltung 22c und ein AND-Tor 22d sind
die gleichen wie die Vergleichsschaltung 12d und das AND-Tor 12d,
die mit Bezug auf 2 beschrieben wurden, sodass
eine weitere Beschreibung davon weggelassen wird. Dioden, die in
dem Leitungszustand von jeder Phase sind, werden basierend auf Richtungen
von W-Phase eines Stroms, der erhalten wurde, und U- und V-Phasen
von Strömen,
die erfasst wurden, erfasst, und Tore der Schaltelemente (Transistoren
vom MOS-Typ) 3a bis 3f, die mit diesen Dioden
parallel verbunden sind, werden in den EIN-Zustand gebracht.
-
Die
anderen Operationen sind die gleichen wie der Fall von 1 und 2 gemäß der vorangehenden
ersten Ausführungsform,
sodass eine weitere Beschreibung davon weggelassen wird.
-
Ausführungsform 3.
-
Zur
Verwendung in Fahrzeugen werden verschiedene Typen von Stromsensoren 11 eingesetzt. In
einigen Fällen,
wo eine Null-Punktspannungsausgabe
von einem Stromsensor in Hinsicht von Genauigkeit schlecht ist (es
tritt eine Drift einer Gleichstromkomponente auf), wie es der Fall
von Stromsensoren ist, die z.B. ein Hall-Element einsetzen, können ideale
Ausgangssignale von einem Stromsensor, um eine Richtung von Phasenströmen genau
zu erhalten, durch Wechselstromkopplung von Ausgangssignalen von
dem Stromsensor erhalten werden, um eine Gleichstrom-Driftkomponente
zu unterbrechen. 6 zeigt eine synchrone Gleichrichtertorsignalerzeugungsschaltung 23,
die angeordnet ist, einen derartigen Vorteil durchzuführen.
-
6 zeigt
ein Beispiel, in dem die Anordnung gemäß dieser dritten Ausführungsform
auf die eine von 5 gemäß der vorangehenden zweiten Ausführungsform
angewendet wird, um ein weiteres Verständnis zu erleichtern. In der
Zeichnung sind eine Additionsinvertierungsschaltung 22a,
ein Komparator 22c und ein AND-Tor 22d und dergleichen
die gleichen wie jene in 5, sodass eine weitere Beschreibung
davon weggelassen wird.
-
Bezugszeichen
C bezeichnet einen Kondensator, der in eine Eingangsleitung des
Komparators 22c eingefügt
ist, um einen Gleichstrompegel, der in einer Ausgabe von dem Stromsensor
inkludiert ist, auszuschneiden. Ein Widerstand, der zwischen der nachfolgenden
Stufe des Kondensators C und einer 2,5V-Leitung verbunden ist, agiert, eine
Nullpunktspannung eines erfassten Stroms zu veranlassen, 2,5V zu
sein, und die Erfindung ist nicht auf diesen Typ oder einen Spannungspegel
begrenzt.
-
Auf
eine derartige Art und Weise können
Bezugspegel CrefH, CrefL des Komparators 22c eingestellt
werden, einer Nullpunktausgangsspannung sehr nahe zu sein, indem
die Schwankungen in einer Nullpunktausgabe von Ausgangssignalen
eines Stromsensors mit der Verwendung eines Kondensators für Wechselstromkopplung
eliminiert werden. Entsprechend kommt eine Periode von Gleichrichtung
mit Schaltelementen (Zeitlänge
in einem Zyklus) dazu länger
zu sein, wobei so ermöglicht
wird, die Wärmeerzeugung
von Elementen zu unterdrücken. 6 zeigt
den Fall, wo der Kondensator C der Ausführungsform von 5 hinzugefügt ist.
Der Kondensator C kann selbstverständlich auf die eine von 2 gemäß der vorangehenden
ersten Ausführungsform
angewendet werden.
-
Die
Energieumformungseinrichtung gemäß der Erfindung
ist nicht auf ein hybrides Automobil begrenzt, sondern kann auf
eine Vorrichtung mit einer Funktion zum Erzeugen von Wechselstromenergie und
inkludierend eine Diode, die diesen Wechselstrom gleichrichtet,
z.B. ein durch Wechselstrom angetriebenes elektrisches Auto, angewendet
werden.
-
Während die
gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist zu
verstehen, dass diese Offenbarungen dem Zweck von Veranschaulichung
dienen, und dass verschiedene Änderungen und
Modifi kationen durchgeführt
werden können, ohne
von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wie in den angefügten Ansprüchen dargelegt.