DE112020000503T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

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Shusei NISHIMURA
Seiji Iyasu
Hisashi Umemoto
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Abstract

Eine Hauptaufgabe besteht darin, ein Leistungsumwandlungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, Geräusche zu reduzieren, die während einer Temperaturerhöhungssteuerung einer Speicherbatterie erzeugt werden. Ein Leistungsumwandlungsgerät (10) weist auf: eine rotierende elektrische Maschine (40), die eine Wicklung (41U, 41V, 41W, 41X, 41Y) aufweist; einen Wechselrichter (30), der einen Reihenschaltungskörper eines Oberzweigschalters (QUH, QVH, QWH, QXH, QYH) und eines Unterzweigschalters (QUL, QVL, QWL, QXL, QYL) aufweist; und einen Kondensator (31), der parallel zu dem Reihenschaltungskörper geschaltet ist. Das Leistungsumwandlungsgerät weist einen Verbindungspfad (60, 90, 90U, 90W), der in einer ersten Speicherbatterie (21) und einer zweiten Speicherbatterie (22), die in Reihe geschaltet sind, die Wicklung mit sowohl einer Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie als auch einer Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie verbindet, und eine Steuerungseinheit (70) auf, die ein Schalten des Oberzweigschalters und des Unterzweigschalters derart steuert, dass ein Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Wechselrichter, die Wicklung und den Verbindungspfad fließt.

Description

  • Querverweis zu verwandten Anmeldungen
  • Die vorliegende internationale Anmeldung beruht auf und beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-010635 , die am 24. Januar 2019 eingereicht worden ist, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-200919 , die am 5. November 2019 eingereicht worden ist, wobei deren Beschreibungen hiermit durch Bezugnahme einbezogen sind.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Leistungsumwandlungsgerät, das eine rotierende elektrische Maschine, die eine Wicklung aufweist, einen Wechselrichter, der einen Reihenschaltungskörper von Ober- und Unterzweigschaltern aufweist, und einen Kondensator aufweist, der parallel zu dem Reihenschaltungskörper geschaltet ist.
  • Stand der Technik
  • Als diese Art eines Leistungsumwandlungsgeräts ist, wie es aus PTL 1 hervorgeht, ein Leistungsumwandlungsgerät bekannt, das einen Prozess zur Erhöhung der Temperatur einer Speicherbatterie durchführt, indem ein Austausch von Blindleistung zwischen der Speicherbatterie und dem Kondensator durch den Wechselrichter durchgeführt wird. Insbesondere werden, wenn ein Strom aus der Speicherbatterie zu dem Kondensator gesendet wird, der Wechselrichter und die Wicklung als eine Hochsetzstellerschaltung verwendet. Wenn ein Strom aus dem Kondensator zu der Speicherbatterie gesendet wird, werden der Wechselrichter und die Wicklung als eine Tiefsetzstellerschaltung verwendet.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 5865736
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In dem in PTL 1 beschriebenen Leistungsumwandlungsgerät variiert eine Anschlussspannung des Kondensators proportional zu der Blindleistung, da die Blindleistung zwischen der Speicherbatterie und dem Kondensator ausgetauscht wird. Als Ergebnis dieser Variation kann die Anschlussspannung des Kondensators einen zulässigen oberen Grenzwert überschreiten, der auf der Grundlage eines Stehspannungsverhaltens des Kondensators vorgegeben ist. Die Zuverlässigkeit des Kondensators kann sich verringern.
  • Demgegenüber kann als Ergebnis der Variation der Anschlussspannung des Kondensators die Anschlussspannung des Kondensators übermäßig niedrig werden. Wenn der Strom aus der Speicherbatterie zu dem Kondensator durch den Wechselrichter gesendet wird, ist es erforderlich, dass die Anschlussspannung des Kondensators höher eingestellt ist als die Anschlussspannung der Speicherbatterie. Daher kann es sein, dass, wenn die Anschlussspannung des Kondensators übermäßig niedrig wird, der Strom, der aus der Speicherbatterie zu dem Kondensator gesendet wird, nicht auf einen gewünschten Befehlsstrom gesteuert werden kann.
  • Um das vorstehend beschriebene Problem anzugehen, ist es erforderlich, eine Variationsgröße der Anschlussspannung des Kondensators zu reduzieren. Zum Reduzieren der Variationsgröße kann eine Maßnahme berücksichtigt werden, bei der eine Kapazität des Kondensators erhöht wird. Jedoch erhöht sich in diesem Fall die Größe des Kondensators.
  • Demgegenüber kann zum Reduzieren der Variationsgröße zusätzlich zur Erhöhung der Kapazität des Kondensators eine Maßnahme ebenfalls berücksichtigt werden, bei der eine Frequenz der Blindleistung (Welligkeitsstrom) erhöht wird. Jedoch erhöhen sich in diesem Fall Störungen. Störungs-, Vibrations- und Rauhigkeits- (NVH- (noise, vibration and harshness)) Eigenschaften des Leistungsumwandlungsgeräts verschlechtern sich.
  • Die Hauptaufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Leistungsumwandlungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, Störungen zu reduzieren, die während einer Temperaturerhöhungssteuerung einer Speicherbatterie erzeugt werden.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ein Leistungsumwandlungsgerät bereit, das eine rotierende elektrische Maschine, die eine Wicklung aufweist, einen Wechselrichter, der einen Reihenschaltungskörper eines Oberzweigschalters und eines Unterzweigschalters aufweist, und einen Kondensator aufweist, der parallel zu dem Reihenschaltungskörper geschaltet ist, wobei das Leistungsumwandlungsgerät einen Verbindungspfad, der in einer ersten Speicherbatterie und einer zweiten Speicherbatterie, die in Reihe geschaltet sind, elektrisch die Wicklung sowohl mit einer Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie als auch einer Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie verbindet, und eine Steuerungseinheit aufweist, die ein Schalten des Oberzweigschalters und des Unterzweigschalters derart steuert, dass ein Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Wechselrichter, die Wicklung und den Verbindungspfad fließt.
  • Eine Kapazität der Speicherbatterie ist ausreichend größer als eine Kapazität des Kondensators. Daher ist eine Erhöhungs-/Verringerungsgröße einer Anschlussspannung in Bezug auf einen Lade-/Entladestrom der Speicherbatterie ausreichend kleiner als eine Erhöhungs-/Verringerungsgröße einer Anschlussspannung in Bezug auf einen Lade-/Entladestrom des Kondensators. Daher kann, wenn elektrische Leistung zwischen den Speicherbatterien anstelle zwischen dem Kondensator und der Speicherbatterie ausgetauscht werden kann, eine Variationsgröße in der Anschlussspannung des Kondensators während einer Temperaturerhöhungssteuerung reduziert werden, ohne dass eine Schaltfrequenz der Ober- und Unterzweigschalter erhöht wird.
  • Um einen Austausch von elektrischer Leistung zwischen den Speicherbatterien durch den Wechselrichter zu ermöglichen, weist die vorliegende Offenbarung den Verbindungspfad auf, der in der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie, die in Reihe geschaltet sind, die Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie und die Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie sowie die Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine verbindet. Zusätzlich steuert die Steuerungseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung zur Erhöhung der Temperatur der ersten und zweiten Speicherbatterien das Schalten des Oberzweigschalters und des Unterzweigschalters derart, dass ein Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Wechselrichter, die Wicklung und den Verbindungspfad fließt. Als Ergebnis kann die Variationsgröße der Anschlussspannung des Kondensators reduziert werden, ohne dass die Schaltfrequenz der Ober- und Unterzweigschalter erhöht wird. Folglich können in der vorstehend beschriebenen vorliegenden Offenbarung Störungen, die während einer Temperaturerhöhungssteuerung der ersten und zweiten Speicherbatterien erzeugt werden, reduziert werden.
  • Figurenliste
  • Die vorstehend beschriebene Aufgabe, andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Konfigurationsdarstellung eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 2 ein Flussdiagramm von Verarbeitungsschritten eines Steuerungsgeräts;
    • 3 Diagramme von Äquivalentschaltungen;
    • 4 ein Funktionsblockschaltbild des Steuerungsgeräts;
    • 5 eine Darstellung eines Verfahrens der Einstellung eines Befeh lsstroms;
    • 6 ein Zeitverlaufsdiagramm von Übergängen in einem Steuerungsaspekt von Schaltern und dergleichen;
    • 7 eine Darstellung von Simulationsergebnissen;
    • 8 eine Darstellung von Simulationsergebnissen eines Vergleichsbeispiels;
    • 9 ein Zeitverlaufsdiagramm von Übergängen in dem Steuerungsaspekt der Schalter und dergleichen in einem Variationsbeispiel 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 10 ein Zeitverlaufsdiagramm von Übergängen in dem Steuerungsaspekt von Schaltern und dergleichen in dem Variationsbeispiel 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 11 ein Funktionsblockschaltbild des Steuerungsgeräts in einem Variationsbeispiel 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    • 12 ein Zeitverlaufsdiagramm eines Hysteresesteuerungsaspekts;
    • 13 eine Darstellung eines Korrekturverfahrens für einen Befehlsstrom gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    • 14 eine Darstellung eines Korrekturverfahrens für den Befehlsstrom;
    • 15 ein Flussdiagramm von Verarbeitungsschritten eines Steuerungsgeräts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
    • 16 eine Konfigurationsdarstellung eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
    • 17 eine Konfigurationsdarstellung eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
    • 18 ein Funktionsblockschaltbild eines Steuerungsgeräts;
    • 19 ein Zeitverlaufsdiagramm von Übergängen in einem Steuerungsaspekt von Schaltern und dergleichen;
    • 20 eine Darstellung von Simulationsergebnissen;
    • 21 ein Funktionsblockschaltbild des Steuerungsgeräts in einem Variationsbeispiel 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
    • 22 ein Zeitverlaufsdiagramm von Übergängen in dem Steuerungsaspekt der Schalter und dergleichen in einem Variationsbeispiel 2 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
    • 23 eine Konfigurationsdarstellung eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel; und
    • 24 eine Konfigurationsdarstellung eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel, das ein Leistungsumwandlungsgerät der vorliegenden Offenbarung verwirklicht, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Leistungsumwandlungsgerät in einem Fahrzeug montiert.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist ein Leistungsumwandlungsgerät 10 einen Wechselrichter 30 und eine rotierende elektrische Maschine 40 auf. Das Leistungsumwandlungsgerät 10 stellt eine Funktion zur Durchführung eines Austausches von elektrischer Leistung zwischen einer zusammengesetzten Batterie 20 und der rotierenden elektrischen Maschine 40 durch den Wechselrichter 30 bereit, um eine Temperatur der zusammengesetzten Batterie 20 zu erhöhen.
  • Die rotierende elektrische Maschine 40 ist ein 3-Phasen-Synchronmotor und weist als eine Statorwicklung U-, V- und W-Phasen-Wicklungen 41U, 41V und 41W auf, die durch eine Sternschaltung verbunden sind. Die Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W sind derart angeordnet, dass sie voneinander um einen elektrischen Winkel von 120° verschoben sind. Beispielsweise ist die rotierende elektrische Maschine 40 ein Permanentmagnet-Synchronmotor. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die rotierende elektrische Maschine 40 ein fahrzeugeigener Hauptmotor und ist eine Fahrleistungsquelle des Fahrzeugs.
  • Der Wechselrichter 30 weist Reihenschaltungskörper auf, die aus Oberzweigschaltern QUH, QVH und QWH und Unterzweigschaltern QUL, QVL und QWL zusammengesetzt sind, die drei Phasen gleichkommen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Halbleiterschaltelement der Spannungssteuerungsbauart als jedes der Schalter QUH, QVH, QWH, QUL, QVL und QWL verwendet. Insbesondere wird ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet. Daher ist ein hochpotentialseitiger Anschluss von jedem der Schalter QUH, QVH, QWH, QUL, QVL und QWL ein Kollektor, und ist ein niedrigpotentialseitiger Anschluss ein Emitter. Dioden DUH, DVH, DWH, DUL, DVL und DWL, die als Freilaufdioden dienen, sind umgekehrt parallel zu den Schaltern QUH, QVH, QWH, QUL, QVL und QWL geschaltet.
  • Ein erstes Ende der U-Phasen-Wicklung 41U ist mit dem Emitter des U-Phasen-Oberzweigschalters QUH und dem Kollektor des U-Phasen-Unterzweigschalters QUL über ein U-Phasen-Leitungselement 32U wie eine Sammelschiene verbunden. Ein erstes Ende der V-Phasen-Wicklung 41V ist mit dem Emitter des V-Phasen-Oberzweigschalters QVH und dem Kollektor des V-Phasen-Unterzweigschalters QVL durch ein V-Phasen-Leitungselement 32V wie eine Sammelschiene verbunden. Ein erstes Ende der W-Phasen-Wicklung 41W ist mit dem Emitter des W-Phasen-Oberzweigschalters QWH und dem Kollektor des W-Phasen-Unterzweigschalters QWL durch ein W-Phasen-Leitungselement 32W wie eine Sammelschiene verbunden. Zweite Enden der U-, V-, und W-Phasen-Wicklungen 41U, 41V und 41W sind miteinander an einem Neutralpunkt O verbunden. Dabei sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W derart eingestellt, dass sie dieselbe Anzahl von Windungen aufweisen. Als Ergebnis sind bspw. die Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W derart eingestellt, dass sie dieselbe Induktivität aufweisen.
  • Die Kollektoren der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH und ein Positivelektrodenanschluss der zusammengesetzten Batterie 20 sind mit einem positivelektrodenseitigen Bus Lp wie eine Sammelschiene verbunden. Die Emitter der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL und ein Negativelektrodenanschluss der zusammengesetzten Batterie 20 sind durch einen negativelektrodenseitigen Bus Ln wie eine Sammelschiene verbunden.
  • Das Leistungsumwandlungsgerät 10 weist einen Kondensator 31 auf, der mit dem positivelektrodenseitigen Bus Lp und dem negativelektrodenseitigen Bus Ln verbunden ist. Dabei kann der Kondensator 31 innerhalb des Wechselrichters 30 vorgesehen sein oder kann außerhalb des Wechselrichters 30 vorgesehen sein.
  • Die zusammengesetzte Batterie 20 ist als ein Reihenschaltungskörper von Batteriezellen konfiguriert, die als Einheitsbatterien dienen. Beispielsweise beträgt eine Anschlussspannung einige 100 V. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Anschlussspannungen (wie Nennspannungen) der Batteriezellen, die die zusammengesetzte Batterie konfigurieren, derart eingestellt, dass sie dieselben zueinander sind. Beispielsweise kann als die Batteriezelle eine Sekundärbatterie wie eine Lithiumionenbatterie verwendet werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konfiguriert unter den Batteriezellen, die die zusammengesetzte Batterie 20 konfigurieren, der Reihenschaltungskörper einer Vielzahl von Batteriezellen auf der Hochpotentialseite eine erste Speicherbatterie 21 und konfiguriert der Reihenschaltungskörper einer Vielzahl von Batteriezellen auf der Niedrigpotentialseite eine zweite Speicherbatterie 22. Das heißt, dass die zusammengesetzte Batterie 20 in zwei Blöcke unterteilt ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Anzahl von Batteriezellen, die die erste Speicherbatterie 21 konfigurieren, und die Anzahl der Batteriezellen, die die zweite Speicherbatterie 22 konfigurieren, dieselbe. Daher sind die Anschlussspannung (wie die Nennspannung) der ersten Speicherbatterie 21 und die Anschlussspannung (wie die Nennspannung) der zweiten Speicherbatterie 22 dieselben.
  • In der zusammengesetzten Batterie 20 ist ein Zwischenanschluss B mit einem Negativelektrodenanschluss der ersten Speicherbatterie 21 und einem Positivelektrodenanschluss der zweiten Speicherbatterie 22 verbunden.
  • Das Leistungsumwandlungsgerät 10 weist eine Überwachungseinheit 50 auf (die einer Spannungsinformationserfassungseinheit entspricht). Die Überwachungseinheit 50 überwacht die Anschlussspannung, einen Ladezustand (SOC), einen Gesundheitszustand (SOH), eine Temperatur und dergleichen von jeder Batteriezelle, die die zusammengesetzte Batterie 20 konfigurieren.
  • Das Leistungsumwandlungsgerät 10 weist einen Verbindungspfad 60 und einen Verbindungsschalter 61 auf. Der Verbindungspfad 60 verbindet elektrisch den Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 und den Neutralpunkt O. Der Verbindungsschalter 61 ist auf dem Verbindungspfad 60 vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Relais als der Verbindungsschalter 61 verwendet. Als Ergebnis davon, dass der Verbindungsschalter 61 in einen Ein-Zustand versetzt wird, werden der Zwischenanschluss B und der Neutralpunkt O elektrisch verbunden. Demgegenüber wird als Ergebnis davon, dass der Verbindungschalter 61 in einen Aus-Zustand versetzt wird, die Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss B und dem Neutralpunkt O elektrisch unterbrochen.
  • Das Leistungsumwandlungsgerät 10 weist einen Stromsensor 62 auf, der einen zu dem Verbindungspfad 60 fließenden Strom erfasst. Ein Erfassungswert des Stromsensors 62 wird in ein Steuerungsgerät 70 (das einer Steuerungseinheit entspricht) eingegeben, das (die) in dem Leistungsumwandlungsgerät 10 vorgesehen ist.
  • Das Steuerungsgerät 70 ist hauptsächlich durch einen Mikrocomputer konfiguriert. Das Steuerungsgerät 70 steuert das Schalten der Schalter, die den Wechselrichter 30 konfigurieren, um eine Regelung einer Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine 40 auf einen Befehlswert davon durchzuführen. Beispielsweise ist die Regelgröße ein Drehmoment.
  • Das Steuerungsgerät 70 führt eine Ein-/Aus-Steuerung des Verbindungschalters 61 durch und ist in der Lage, mit der Überwachungseinheit 50 zu kommunizieren. Zusätzlich ist das Steuerungsgerät 70 ebenfalls in der Lage, mit einem höherrangigen Steuerungsgerät 80 zu kommunizieren, das außerhalb des Leistungsumwandlungsgeräts 10 vorgesehen ist. Das höherrangige Steuerungsgerät 80 überblickt die Steuerung des Fahrzeugs.
  • Dabei verwirklicht das Steuerungsgerät 70 verschiedene Steuerungsfunktionen durch Ausführen eines Programms, das in einem Speichergerät gespeichert ist, das in dem Steuerungsgerät 70 vorgesehen ist. Die verschiedenen Funktionen können durch eine elektronische Schaltung implementiert werden, die Hardware ist oder durch sowohl Hardware als auch Software implementiert ist.
  • Nachstehend ist eine Temperaturerhöhungssteuerung der zusammengesetzten Batterie 20 beschrieben, die durch das Steuerungsgerät 70 durchgeführt wird. 2 zeigt ein Flussdiagramm von Schritten in einem Temperaturerhöhungssteuerungsprozess. Beispielsweise führt das Steuerungsgerät 70 wiederholt diesen Prozess zu einem vorbestimmten Steuerungszyklus durch.
  • In Schritt S10 wird bestimmt, ob eine Temperaturerhöhungsanforderung in Bezug auf die zusammengesetzte Batterie 20 vorhanden ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass die Temperaturerhöhungsanforderung vorhanden ist, wenn bestimmt wird, dass ein Temperaturerhöhungsbefehl in Bezug auf die zusammengesetzte Batterie 20 aus dem höherrangigen Steuerungsgerät 80 ausgegeben worden ist, oder wenn bestimmt wird, dass die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 20, die durch die Überwachungseinheit 50 erfasst wird, kleiner als ein Schwellwert ist. Dabei kann beispielsweise die Temperatur, die mit der Schwellwerttemperatur verglichen wird, die niedrigste Temperatur unter den erfassten Temperaturen der Batteriezellen sein oder kann eine Durchschnittstemperatur der Batteriezellen sein, die auf der Grundlage der erfassten Temperaturen der Batteriezellen berechnet wird.
  • Dabei wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Zustand, in dem eine positive Bestimmung in Schritt S10 gemacht wird, ein Zustand angenommen, in dem das Fahrzeug gestoppt ist, bevor der Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 40 beginnt.
  • Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhungsanforderung nicht vorhanden ist, geht das Steuerungsgerät 70 zu Schritt S11 über und bestimmt, ob eine Antriebsanforderung in Bezug auf die rotierende elektrische Maschine 40 vorhanden ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Antriebsanforderung eine Anforderung auf, zu bewirken, dass das Fahrzeug durch drehenden Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 40 fährt.
  • Wenn in Schritt S11 bestimmt wird, dass die Antriebsanforderung nicht vorhanden ist, geht das Steuerungsgerät 70 zu Schritt S12 über und stellt eine Betriebsart auf eine Wartebetriebsart ein. Als Ergebnis davon, dass diese Betriebsart eingestellt ist, werden die Schalter QUH bis QWL des Wechselrichters 30 gesteuert, um aus zu sein. Zusätzlich wird in Schritt S13 der Verbindungschalter 61 gesteuert, um aus zu sein. Als Ergebnis wird die Verbindung zwischen dem Zwischenanschluss B und dem Neutralpunkt O elektrisch unterbrochen.
  • Wenn in Schritt S11 bestimmt wird, dass die Antriebsanforderung vorhanden ist, geht das Steuerungsgerät 70 zu Schritt S14 über und stellt die Betriebsart auf eine Antriebsbetriebsart für die rotierende elektrische Maschine 40 ein. Dann wird in Schritt S16 der Verbindungschalter 61 gesteuert, um ein zu sein. Als Ergebnis werden der Zwischenanschluss B und der Neutralpunkt P durch den Verbindungspfad 60 elektrisch verbunden. Darauffolgend wird in Schritt S16 eine Schaltsteuerung der Schalter QUH bis QWL des Wechselrichters 30 durchgeführt, um die rotierende elektrische Maschine 40 drehend anzutreiben. Als Ergebnis dreht sich ein Antriebsrad des Fahrzeugs und kann bewirkt werden, dass das Fahrzeug fährt. Dabei kann beispielsweise die Schaltsteuerung in Schritt S16 unter Verwendung einer Pulsbreitenmodulation (PWM), die auf einen Betragsvergleich zwischen Befehlsspannungen, die an die Phasenwicklungen 41U bis 41W angelegt werden, und einem Trägersignal (wie einem Dreieckwellensignal) basiert, oder eines Impulsmusters durchgeführt werden.
  • Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhungsanforderung vorhanden ist, geht das Steuergerät 70 zu Schritt S17 über und stellt die Betriebsart auf eine Temperaturerhöhungssteuerungsbetriebsart ein. In Schritt S18 wird der Verbindungschalter 61 gesteuert, um ein zu sein.
  • In Schritt S19 wird eine Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durchgeführt, die die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 20 erhöht. Diese Steuerung ist nachstehend beschrieben.
  • 3(a) zeigt eine Ersatzschaltung des Leistungsumwandlungsgeräts 10, die in der Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung verwendet wird. In 3(a) sind die Phasenwicklungen 41U bis 41W als eine Wicklung 41 bezeichnet. Die Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH sind als ein Oberzweigschalter QH bezeichnet, und die Oberzweigdioden DUH, DVH und DWH sind als Oberzweigdiode DH bezeichnet. Zusätzlich sind die Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL als ein Unterzweigschalter QL bezeichnet, und sind die Unterzweigdioden DUL, DVL und DWL als eine Unterzweigdiode DL bezeichnet.
  • Die Ersatzschaltung gemäß 3(a) kann als eine Ersatzschaltung gemäß 3(b) ausgedrückt werden. Die Schaltung gemäß 3(b) zeigt eine Hochsetz-/Tiefsetzstellerschaltung, die zu einer bidirektionalen Leistungsübertragung zwischen der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22 in der Lage ist. In 3(b) bezeichnet VBH eine Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21. IBH bezeichnet einen Strom, der zu der ersten Speicherbatterie 21 fließt. VBL bezeichnet eine Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22. IBL bezeichnet einen Strom, der zu der zweiten Speicherbatterie 22 fließt. Wenn ein Ladestrom zu den ersten und zweiten Speicherbatterien 21 und 22 fließt, sind IBH und IBL negativ. Wenn ein Entladestrom zu den ersten und zweiten Speicherbatterien 21 und 22 fließt, sind IBH und IBL positiv. Zusätzlich bezeichnet VR eine Anschlussspannung der Wicklung 41. IR bezeichnet einen Strom, der zu dem Neutralpunkt O fließt. Wenn ein Strom zu dem Neutralpunkt O in einer positiven Richtung von der Wicklung 41 zu dem Zwischenanschluss B hinfließt, ist IR negativ. Wenn ein Strom zu dem Neutralpunkt O in eine Richtung, die entgegengesetzt zu dem vorstehend Beschriebenen ist, fließt, ist IR positiv.
  • Unter Bezugnahme auf 3(b) ist, wenn der Oberzweigschalter QH in dem Ein-Zustand ist, die Anschlussspannung VR der Wicklung 41 „VBH“. Demgegenüber ist, wenn der Unterzweigschalter QL in dem Ein-Zustand ist, die Anschlussspannung VR der Wicklung 41 „-VBL“. Das heißt, dass als Ergebnis davon, dass der Oberzweigschalter QH in den Ein-Zustand versetzt ist, ein Erregungsstrom zu der Wicklung 41 in der positiven Richtung gesendet werden kann. Als Ergebnis davon, dass der Unterzweigschalter QL in den Ein-Zustand versetzt ist, kann ein Erregungsstrom zu der Wicklung 41 in der negativen Richtung gesendet werden.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild der Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung.
  • In dem Steuerungsgerät 70 berechnet eine Stromabweichungsberechnungseinheit 71 eine Stromabweichung durch Subtrahieren eines (nachstehend als Erfassungsstrom IMr bezeichneten) Stroms, der durch den Stromsensor 62 erfasst wird, von einem Befehlsstrom IM*. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie es in 5 gezeigt ist, der Befehlsstrom IM* als eine Sinuswelle eingestellt. Insbesondere ist der Befehlsstrom IM* derart eingestellt, dass in einem einzelnen Zyklus Tc des Befehlsstroms IM* ein positiver Befehlsstrom IM* und ein negativer Befehlsstrom IM* eine Punktsymmetrie in Bezug auf einen Nulldurchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* aufweisen. Als Ergebnis sind eine Periode von einem Null-Aufwärts-Durchgangszeitpunkt zu einem Null-Abwärts-Durchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* und eine Periode von einem Null-Abwärts-Durchgangszeitpunkt zu einem Null-Aufwärts-Durchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* dieselben. Zusätzlich sind in dem einzelnen Zyklus Tc des Befehlsstroms IM* eine Fläche S1 einer ersten Region und eine Fläche S2 einer zweiten Region gleich. Die erste Region S1 ist eine Region, die durch eine Zeitachse von dem Null-Aufwärts-Durchgangszeitpunkt zu dem Null-Abwärts-Durchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* und dem positiven Befehlsstrom IM* in dem einzelnen Zyklus Tc des Befehlsstroms IM* umgeben ist. Die zweite Region ist eine Region, die durch eine Zeitachse von dem Null-Abwärts-Durchgangszeitpunkt zu dem Null-Aufwärts-Durchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* und dem negativen Befehlsstrom IM* in dem einzelnen Zyklus Tc des Befehlsstroms IM* umgeben ist. Als Ergebnis davon, dass S1 gleich S2 eingestellt ist, können die Lade-und Entladeströme der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22 in dem einzelnen Zyklus Tc ausgeglichen werden. Es kann ein Anstieg der Differenz zwischen der Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und der Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 in Zusammenhang mit der Temperaturerhöhungssteuerung unterdrückt werden.
  • Dabei ist beispielsweise eine Frequenz fc des Befehlsstroms IM*, die eine Invertierte des einzelnen Zyklus Tc des Befehlsstroms IM* ist, vorzugsweise auf eine Frequenz eingestellt, die auf der Seite einer unteren Grenze des für Menschen hörbaren Bereichs ist. Insbesondere wird die Frequenz fc vorzugsweise derart eingestellt, dass sie gleich wie oder kleiner als 1 kHz ist, was ein Frequenzbereich ist, indem ein Korrekturwert (dB) für eine A-Gewichtung gleich wie oder kleiner als 0 ist, und ist vorzugsweise auf eine Frequenz zwischen 30 Hz und 100 Hz (wie 50 Hz) eingestellt.
  • Eine Regelungseinheit 72 berechnet ein Tastgrad Duty als eine Stellgröße zur Durchführung einer Regelung der berechneten Stromabweichung auf 0. Der Tastgrad Duty ist ein Wert, der ein Verhältnis (Ton/Tsw) einer Ein-Zeit Ton in einem einzelnen Schaltzyklus Tsw der Schalter QUH bis QWL vorgibt. Dabei kann eine Regelung, die in der Regelungseinheit 72 verwendet wird, eine Proportional-Integral-Steuerung sein.
  • Eine PWM-Erzeugungseinheit 73 erzeugt Gate-Signale der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH auf der Grundlage des berechneten Tastgrads Duty. Das Gate-Signal ist ein Signal, das eine Ein-Steuerung oder eine Aus-Steuerung befiehlt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gate-Signale synchronisiert.
  • Eine Invertierungseinheit 74 erzeugt Gate-Signale der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL durch Invertieren der jeweiligen Logik der Gate-Signale der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH, die durch die PWM-Erzeugungseinheit 73 erzeugt werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gate-Signale der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL synchronisiert.
  • 6 zeigt eine Darstellung von Übergängen in einem Schaltmuster und dergleichen während der Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung. 6(a) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH. 6(b) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL. 6(c) zeigt die Übergänge in dem Strom IR, der zu dem Neutralpunkt O fließt, und die Übergänge in dem Befehlsstrom IM*. 6(d) zeigt die Übergänge in dem Strom IBH, der zu der ersten Speicherbatterie 21 fließt. 6(e) zeigt die Übergänge in dem Strom IBL, der zu der zweiten Speicherbatterie 22 fließt.
  • Die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung, in der die Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH sowie die Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL abwechselnd gesteuert werden, um ein zu sein, wird wie in 6(a) und (b) durchgeführt. Diese Steuerung wird fortgesetzt, bis die Temperaturerhöhungsanforderung in Schritt S10 gemäß 2 nicht länger vorhanden ist. Als Ergebnis dieser Steuerung fließen impulsartige Ströme zu der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22, wie es in 6 (d) und (e) gezeigt ist. Während einer Zeitdauer, in der der Befehlsstrom IM* positiv ist, entlädt die erste Speicherbatterie 21 und wird die zweite Speicherbatterie 23 geladen. Demgegenüber entlädt während einer Zeitdauer, in der der Befehlsstrom IM* negativ ist, die zweite Speicherbatterie 22 und wird die erste Speicherbatterie 21 geladen. Dabei sind die Durchschnittswerte IBHave und IBLave der vorstehend beschriebenen pulsartigen Ströme sinuswellenförmige Ströme, die eine Komponente der gleichen Frequenz wie die Frequenz des Befehlsstroms IM* aufweisen.
  • 7 zeigt Simulationsergebnisse gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 7(a) bis (c) entsprechen den vorstehend beschriebenen 6(c) bis (e), und 7(d) zeigt die Übergänge in der Anschlussspannung des Kondensators 31. Wie es in 7(d) gezeigt ist, variiert die Anschlussspannung des Kondensators 31 nicht.
  • 8 zeigt Simulationsergebnisse eines Vergleichsbeispiels, das eine Konfiguration ist, die in der vorstehend beschriebenen PTL1 beschrieben ist. 8(a) und (b) entsprechen den vorstehend beschriebenen 7(a) und (d). Dabei ist SK, das in 8(b) und 7(d) gezeigt ist, ein Bezugszeichen zur Angabe einer Skala der Zeitachse.
  • Wie es in 8(b) gezeigt ist, variiert in dem Vergleichsbeispiel die Anschlussspannung des Kondensators signifikant mit demselben Zyklus wie der Strom IR, der zu dem Neutralpunkt O fließt. Zum Reduzieren dieser Variation ist eine Erhöhung der Kapazität des Kondensators oder eine Reduktion der Amplitude des Befehlsstroms IM*, d.h. eine Temperaturerhöhungsfähigkeit erforderlich.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, können die nachfolgenden Wirkungen erhalten werden.
  • Der Zwischenanschluss B und der Neutralpunkt O sind durch den Verbindungspfad 60 miteinander verbunden, ohne dass die Schalter QUH bis QWL des Wechselrichters 30 dazwischen sind. In dieser Konfiguration steuert das Steuerungsgerät 70 das Schalten des Wechselrichters 30 derart, dass ein Welligkeitsstrom zwischen der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22 durch den Wechselrichter 30, die Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W sowie den Verbindungspfad 60 fließt. Als Ergebnis kann die Variationsgröße der Anschlussspannung des Kondensators 31 reduziert werden, ohne dass die Frequenz fc (= 1/Tc) der Blindleistung (Welligkeitsstrom) erhöht wird. Folglich können Geräusche, die während einer Temperaturerhöhungssteuerung der zusammengesetzten Batterie 20 erzeugt werden, reduziert werden.
  • Zusätzlich kann, da die Variationsgröße der Anschlussspannung des Kondensators 31 reduziert werden kann, die Kapazität des Kondensators 31 reduziert werden, und kann die Größe des Kondensators 31 reduziert werden.
  • Das Steuerungsgerät 70 synchronisiert die Schaltsteuerung der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH aller Phasen und synchronisiert die Schaltsteuerung der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL aller Phasen in der Temperaturerhöhungssteuerung. Als Ergebnis können die Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W als eine Ersatzschaltung betrachtet werden, bei der die Wicklungen parallel geschaltet sind. Daher kann die Induktivität der Wicklungen während der Temperaturerhöhungssteuerung reduziert werden. Folglich kann die Variationsgröße des Stroms, der zu dem Neutralpunkt O während des einzelnen Schaltzyklus Tws fließt, erhöht werden, und kann die Temperaturerhöhungssteuerung unter Verwendung eines großen Stroms durchgeführt werden.
  • Weiterhin kann als Ergebnis davon, dass die Schaltsteuerung synchronisiert ist, ein drehendes Antreiben des Rotors der rotierenden elektrischen Maschine 40 unterdrückt werden.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhungsanforderung in Bezug auf die zusammengesetzte Batterie 20 vorhanden ist, versetzt das Steuerungsgerät 70 den Verbindungschalter 61 in den Ein-Zustand. Wenn bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhungsanforderung nicht vorhanden ist, versetzt das Steuerungsgerät 70 den Verbindungsschalter 61 in den Aus-Zustand. Folglich kann ein Fließen eines Stroms von dem Neutralpunkt O zu dem Zwischenanschluss B während der Fahrzeugfahrt unterdrückt werden.
  • Variationsbeispiel 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
  • Wie es in 9 gezeigt ist, kann die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durchgeführt werden, indem zwei Phasen der drei Phasen gesteuert werden, um ein/aus zu sein. 9 zeigt ein Beispiel, bei dem die W-Phasen-Ober-und-Unter Zweigschalter QWH und QWL in einer Aus-Steuerung gehalten werden. 9(a) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der U- und V-Phasen-Oberzweigschalter QUH und QVH. 9(b) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der U- und V-Phasen-Unterzweigschalter QUL und QVL. 9(c) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der W-Phase-Ober- und Unterzweigschalter QWH und QWL. 9(d) bis (f) entsprechend den vorstehend beschriebenen 6 (c) bis (e).
  • Zusätzlich kann, wie es in 10 gezeigt ist, die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durchgeführt werden, indem eine Phase der drei Phasen gesteuert wird, um ein/aus zu sein. 10 zeigt ein Beispiel, bei dem lediglich die U-Phasen-Ober-und Unterzweigschalter QUH und QUL gesteuert werden, um ein/aus zu sein. 10(a) und (b) zeigen die Übergänge in den Gate-Signalen der U-Phasen-Oberzweigschalter QUH und QUL. 10 (c) zeigt die Übergänge in den V-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltern QVH und QVL, und der W-Phasen-Ober-und Unterzweigschalter QWH und QWL. 10 (d) bis (f) entsprechen den vorstehend beschriebenen 9(d) bis (f).
  • Selbst bei der in 9 und 10 gezeigten Schaltsteuerung kann, wenn der Welligkeitsstrom klein ist, eine äquivalente Induktivität der Wicklung 41 erhöht werden und kann die Stromwelligkeit reduziert werden. In einigen Fällen kann der Eisenverlust im Vergleich dazu reduziert werden, dass die Schaltsteuerung aller Phasen durchgeführt wird.
  • Variationsbeispiel 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
  • Eine Schaltsteuerung kann durch eine in 11 gezeigte Konfiguration anstelle der Konfiguration gemäß 4 durchgeführt werden. In dem Steuerungsgerät 70 erzeugt eine Hysteresesteuerungseinheit 75 Gate-Signale der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH, die in 12(b) gezeigt sind, auf der Grundlage des Befehlsstroms IM* und des Erfassungsstroms IMr. Insbesondere erzeugt die Hysteresesteuerungseinheit 75 die Gate-Signale der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH auf der Grundlage einer Stromabweichung zwischen dem Befehlsstrom Im* und dem Erfassungsstrom IMr. Die Invertiertungseinheit 74 erzeugt die Gate-Signale der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL, die in 12 (c) gezeigt sind, durch Invertieren jeweils der Logik des Gate-Signals der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH, die durch die Hysteresesteuerungseinheit 75 erzeugt werden. Als Ergebnis wird, wie es in 12(a) gezeigt ist, der Erfassungsstrom IMr innerhalb eines Bereichs gesteuert, der eine Breite von ±ΔI in Bezug auf den Befehlsstrom IM* aufweist.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei sich hauptsächlich auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel konzentriert wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel korrigiert das Steuerungsgerät 70 den Befehlsstrom IM* derart, dass die Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und die Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 angeglichen werden. Insbesondere berechnet das Steuerungsgerät 70 eine Anschlussspannung VHr der ersten Speicherbatterie 21 und eine Anschlussspannung VLr der zweiten Speicherbatterie 22 auf der Grundlage von Informationen, die aus der Überwachungseinheit 50 übertragen werden. Dann, wenn bestimmt wird, dass die Anschlussspannung VHr der ersten Speicherbatterie 21 höher als die Anschlussspannung VLr der zweiten Speicherbatterie 22 ist, wie es in 13 gezeigt ist, berechnet das Steuerungsgerät 70 einen Nach-Korrektur-Befehlsstrom durch Addieren einer Gleichstromkomponente Idc (>0) zu dem Befehlsstrom IM*. Als Ergebnis ist in dem Nach-Korrektur-Befehlsstrom in dem einzelnen Zyklus Tc die Fläche S1 der ersten Region größer als die Fläche S2 der zweiten Region. Folglich überschreitet in dem einzelnen Zyklus Tc der Entladestrom der ersten Speicherbatterie 21 den Entladestrom der zweiten Speicherbatterie 22. Die Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und die Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 werden angeglichen (gleichgemacht).
  • Demgegenüber berechnet, wenn bestimmt wird, dass die Anschlussspannung VHr der ersten Speicherbatterie 21 niedriger als die Anschlussspannung VLr der zweiten Speicherbatterie 22 ist, wie es in 14 gezeigt ist, das Steuerungsgerät 70 den Nach-Korrektur-Befehlsstrom durch Subtrahieren der Gleichstromkomponente Idc von dem Befehlsstrom IM*. Als Ergebnis ist in dem Nach-Korrektur-Befehlsstrom in dem einzelnen Zyklus Tc die Fläche S1 der ersten Region kleiner als die Fläche S2 der zweiten Region. Folglich überschreitet in dem einzelnen Zyklus Tc der Entladestrom der zweiten Speicherbatterie 22 den Entladestrom der ersten Speicherbatterie 21. Somit werden die Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und die Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 angeglichen (gleichgemacht).
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein Angleichen der Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und der Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 erhalten werden, während die Temperaturerhöhungssteuerung durchgeführt wird.
  • Variationsbeispiel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
  • Die Gleichstromkomponente Idc kann variabel auf der Grundlage einer Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und der Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 eingestellt werden. Insbesondere kann beispielsweise, wenn die Anschlussspannung VHr der ersten Speicherbatterie 21 höher als die Anschlussspannung VLr der zweiten Speicherbatterie 22 ist, die Gleichstromkomponente Idc derart eingestellt werden, dass sie größer wird, wenn „VHr-VLr“ ansteigt. Zusätzlich kann, wenn die Anschlussspannung VHr der ersten Speicherbatterie 21 niedriger als die Anschlussspannung VLr der zweiten Speicherbatterie 22 ist, die Gleichstromkomponente Idc derart eingestellt werden, dass sie größer wird, wenn „VLr-VHr“ ansteigt.
  • In einem Korrekturprozess für den Befehlsstrom IM* kann anstelle der Anschlussspannungen der Speicherbatterien beispielsweise eine niedrigste Spannung unter den Anschlussspannungen der Batteriezellen, die jede Speicherbatterie konfigurieren, oder ein Durchschnittswert der Anschlussspannung der Batteriezellen, die jede Speicherbatterie konfigurieren, verwendet werden.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei sich hauptsächlich auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel konzentriert wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt das Steuerungsgerät 70 eine Schaltfrequenz fsw (=1/Tsw), wenn der Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 40 gestoppt ist, auf eine Frequenz, die höher als eine Schaltfrequenz der Ober- und Unterzweigschalter QUH bis QWL ist, wenn die rotierende elektrische Maschine 40 drehbar angetrieben wird und das Fahrzeug fährt, und in einem für Menschen unhörbar Bereich ein.
  • 15 zeigt die Schritte in dem Temperaturerhöhungssteuerungsprozess gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Beispielsweise führt das Steuerungsgerät 70 diesen Prozess zu einem vorbestimmten Steuerungszyklus wiederholt durch. Dabei sind in 15 den Prozessen, die identisch zu den in der vorstehend beschriebenen 2 gezeigten Prozessen sind, der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
  • Nach Abschluss des Prozesses in Schritt S18 geht das Steuerungsgerät 70 zu Schritt S20 über und führt die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durch. Dabei wird die Schaltfrequenz fsw der Schalter QUH bis QWL derart eingestellt, dass sie höher als die Schaltfrequenz ist, die in dem Prozess in Schritt S16 eingestellt wird. Insbesondere wird die Schaltfrequenz fsw auf eine Frequenz eingestellt, die gleich wie oder höher als 16 kHz ist, und wird beispielsweise auf eine Frequenz in dem für Menschen unhörbaren Bereich (gleich wie oder höher als 20 kHz) eingestellt.
  • Die Temperaturerhöhungssteuerung wird durchgeführt, während das Fahrzeug gestoppt ist. Ein Zustand wie dieser ist ein Zustand, in dem die Empfindlichkeit vom menschlichen Gehör gegenüber Geräuschen, die die Schaltsteuerung des Wechselrichters 30 begleiten, erhöht ist. Daher kann als Ergebnis davon, dass die Schaltfrequenz fsw auf eine Frequenz eingestellt wird, die gleich wie oder größer als 16 kHz ist, bei der Hören durch Menschen schwierig wird, und die eine Frequenz ist, die nicht in einem unhörbaren Bereich ist oder eine Frequenz, die in dem unhörbaren Bereich ist, die NVH-Eigenschaften des Leistungsumwandlungsgeräts 10 während der Temperaturerhöhungssteuerung verbessert werden. Dabei ist, da die Frequenz, die gleich wie oder größer als 16 kHz ist, eine übermäßig hohe Frequenz ist, eine Wärmeerzeugung in den Schaltern QUH bis QWL, die den Schaltverlust begleitet, ein Problem. Da jedoch die Umgebung des Fahrzeugs eine Niedrigtemperaturumgebung in der Temperaturerhöhungssteuerung ist, ist das Risiko, dass die Temperatur der Schalter QUH bis QWL einen zulässigen Obergrenzwert überschreiten, klein.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel müssen die rotierende elektrische Maschine und der Wechselrichter nicht drei Phasen aufweisen, sondern können fünf Phasen oder sieben Phasen aufweisen. 16 zeigt ein Leistungsumwandlungsgerät in dem Fall von fünf Phasen. In 16 sind Konfigurationen, die identisch zu den Konfigurationen sind, die in der vorstehend beschriebenen 1 gezeigt sind, der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
  • In 16 sind in dem Wechselrichter 30 X-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QXH und QXL sowie Dioden DXH und der DXL hinzugefügt, und sind Y-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QYH und QYL sowie Dioden DYH und DYL hinzugefügt. Zusätzlich sind in der rotierenden elektrischen Maschine 40 eine X-Phasen-Wicklung 41X und eine Y-Phasen-Wicklung 41Y hinzugefügt. Weiterhin sind in dem Leistungsumwandlungsgerät 10 ein X-Phasen-Leitungselement 32X und ein Y-Phasen-Leitungselement 32Y hinzugefügt.
  • Fünftes Ausführungsbeispiel
  • Ein fünftes Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei sich hauptsächlich auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel konzentriert wird.
  • 17 zeigt eine Konfigurationsdarstellung eines Leistungsumwandlungsgeräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In 17 sind Konfigurationen, die identisch zu den Konfigurationen sind, die in der vorstehend beschriebenen 1 gezeigt sind, der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
  • In der Konfiguration gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die in der vorstehend beschriebenen 1 gezeigt worden ist, weist das Leistungsumwandlungsgerät 10 den Verbindungspfad 60, den Verbindungsschalter 61 und den Stromsensor 62 auf. Anstelle dieser Konfigurationen weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Leistungsumwandlungsgerät 10 einen Verbindungspfad 90, einen Verbindungschalter 91 und einen Stromsensor 92 auf. Der Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 ist mit dem Emitter des U-Phasen-Oberzweigschalters QUH und dem Kollektor des U-Phasen-Unterzweigschalters QUL durch den Verbindungspfad 90 verbunden. Der Verbindungschalter 91 und der Stromsensor 92 sind in dem Verbindungspfad 90 vorgesehen.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt das Steuergerät 70 ebenfalls die Temperaturerhöhungssteuerung durch die Schritte durch, die in der vorstehend beschriebenen 2 gezeigt sind. Dabei ist der Verbindungschalter 61 in den Schritten S13, S15 und S18 durch den Verbindungschalter 91 ersetzt. Die Ersatzschaltung des Leistungsumwandlungsgeräts 10, die in der Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist identisch zu der Schaltung, die in der vorstehend beschriebenen 3 gezeigt ist. Zusätzlich ist in dem Temperaturerhöhungssteuerungsprozess gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Verfahren für die Schaltsteuerung in der Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung in Schritt S19 modifiziert. Diese Steuerung ist nachstehend beschrieben.
  • 18 zeigt ein Blockschaltbild der Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Dabei sind in 18 die Konfigurationen der Stromabweichungsberechnungseinheit 71 und der Regelungseinheit 72 und das Einstellungsverfahren für den Befehlsstrom IM* ähnlich zu denjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher entfallen Beschreibungen davon.
  • Die PWM-Erzeugungseinheit 73 erzeugt die Gate-Signale der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH auf der Grundlage des durch die Regelungseinheit 72 berechneten Tastgrades Duty. Die Invertierungseinheit 74 erzeugt die Gate-Signale der V- und W-Phasen-Unterzweigschalter QVL und QWL durch Invertieren jeweils der Logik der Gate-Signale der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die U-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH und QUL gesteuert, um aus zu sein. Zusätzlich wird die Steuerung der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH synchronisiert, und wird die Schaltsteuerung der V- und W-Phasen-Unterzweigschalter QVL und QWL synchronisiert.
  • 19 zeigt die Übergänge in dem Strom IR und der gleichen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 19(a) zeigt die Übergänge in dem Strom IR, der zu dem Verbindungspfad 90 fließt. 19(b) zeigt die Übergänge in dem Strom IBH, der zu der ersten Speicherbatterie 21 fließt. 19(c) zeigt die Übergänge in dem Strom IBL, der zu der zweiten Speicherbatterie 22 fließt. 19(d) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der U-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH und QUL. 19(e) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH. 19(d) zeigt die Übergange in den Gate-Signalen der V- und W-Phasen-Unterzweigschalter QVL und QWL.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden, wie es in 19(d) gezeigt ist, die U-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH und QUL gesteuert, um aus zu sein. Zusätzlich werden, wie es in 19(e) und (f) gezeigt ist, die V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH und die V- und W-Phasen-Unterzweigschalter QVL und QWL abwechselnd gesteuert, um ein zu sein. Als Ergebnis dieser Steuerung fließen, wie es in 19(b) und (c) gezeigt ist, impulsartige Ströme zu der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22. Wie es in 19(a) gezeigt ist, wird der Strom IR auf den Befehlsstrom IM* gesteuert.
  • 20 zeigt Simulationsergebnisse gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die 20(a) bis (c) entsprechend den vorstehend beschriebenen 19(a) bis (c). 20(d) zeigt die Übergänge in der Anschlussspannung des Kondensators 31. Wie es in 20(d) gezeigt ist, variiert die Anschlussspannung des Kondensators 31 nicht. SK, das in 20(d) gezeigt ist, ist ein Bezugszeichen zur Angabe einer Skala einer Zeitachse und entspricht dem SK, das in der vorstehend beschriebenen 8(b) gezeigt ist.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, können die folgenden Wirkungen erhalten werden.
  • Der Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 ist mit dem Emitter des U-Phasen-Oberzweigschalters QUH und dem Kollektor des U-Phasen-Unterzweigschalters QUL durch den Verbindungspfad 90 verbunden. In dieser Konfiguration steuert das Steuerungsgerät 70 das Schalten der Schalter QUH bis QWL derart, dass ein Welligkeitsstrom zwischen der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22 durch die V- und W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QVH, QWH, QVL und QWL, den Phasenwicklungen 41U, 41V und 41W und den Verbindungspfad 90 fließt. Folglich können Wirkungen, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, erhalten werden.
  • Das Steuerungsgerät 70 synchronisiert eine Schaltsteuerung der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH und synchronisiert eine Schaltsteuerung der V- und W-Phasen-Unterzweigschalter QVL und QWL in einer Temperaturerhöhungssteuerung. Als Ergebnis können die V- und W-Phasen-Wicklungen 41V und 41W als eine Ersatzschaltung betrachtet werden, bei der die Wicklungen parallel geschaltet sind. Daher kann die Induktivität der Wicklungen während der Temperaturerhöhungssteuerung reduziert werden.
  • Variationsbeispiel 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
  • Eine Schaltsteuerung kann durch eine Konfiguration, die in 21 gezeigt ist, anstelle durch die Konfiguration gemäß 18 durchgeführt werden. In dem Steuerungsgerät 70 erzeugt die Hysteresesteuerungseinheit 75 die Gate-Signale der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH auf der Grundlage des Befehlsstroms IM* und des Erfassungsstroms IMr. Die Invertierungseinheit 74 erzeugt die Gate-Signale der V- und W-Phasen-Unterzweigschalter QVL und QWL durch Invertieren jeweils der Logik der Gate-Signale der V- und W-Phasen-Oberzweigschalter QVH und QWH, die durch die Hysteresesteuerungseinheit 75 erzeugt werden.
  • Variationsbeispiel 2 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
  • Die Steuerungseinheit 70 kann die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durchführen, bei der lediglich eine einzelne Phase gesteuert wird, um ein/aus zu sein. 22 zeigt ein Beispiel, bei dem die W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QWH und QWL gesteuert werden, um ein/aus zu sein. Die 22(a) bis (c) entsprechen den vorstehend beschriebenen 19(a) bis (c). 22(d) zeigt die Übergänge in den Gate-Signalen der U- und V-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH, QUL, QVH und QVL. 22(e) zeigt die Übergänge in dem Gate-Signal des W-Phasen-Oberzweigschalters QWH. 22(f) zeigt die Übergänge in dem Gate-Signal des W-Phasen-Unterzweigschalters QWL.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie es in 22(d) gezeigt ist, die U- und V-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH, QUL, QVH und QVL ausgeschaltet. Zusätzlich werden, wie es in Figuren (e) und (f) gezeigt ist, der W-Phasen-Oberzweigschalter QWH und der W-Phasen-Unterzweigschalter QWL abwechselnd gesteuert, um ein zu sein.
  • In der in 22 gezeigten Schaltsteuerung kann, wenn der Welligkeitsstrom klein ist, die äquivalente Induktivität der Wicklung 41 erhöht werden und kann die Stromwelligkeit reduziert werden. Eisenverlust kann im Vergleich dazu reduziert werden, dass eine Schaltsteuerung der V- und W-Phasen durchgeführt wird.
  • Variationsbeispiel 3 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
  • Das Steuerungsgerät 70 kann eine Temperaturerhöhungssteuerung durch die in der vorstehend beschriebenen 15 gezeigten Schritte durchführen. In diesem Fall geht nach Abschluss des Prozesses in Schritt S18 in der vorstehend beschriebenen 15 das Steuerungsgerät 70 zu Schritt S20 über und führt die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durch. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Frequenz fsw der V- und W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QVH, QVL, QWH und QWL derart eingestellt, dass sie höher als die Schaltfrequenz ist, die in dem Prozess in Schritt S16 eingestellt ist. Folglich können Wirkungen erhalten werden, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind.
  • Variationsbeispiel 4 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
  • Wie es gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, kann das Steuerungsgerät 70 den Befehlsstrom IM* derart korrigieren, dass die Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und die Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 angeglichen (gleichgemacht) werden. Folglich können Wirkungen erhalten werden, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind.
  • Variationsbeispiel 5 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
  • Die Ober- und Unterzweigschalter, die mit dem Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 verbunden sind, sind nicht auf die U-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH und QUL begrenzt, und können beispielsweise die V-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QVH und QVL sein. In diesem Fall werden in der Temperaturerhöhungsteuerung die V-Phasen-Ober-und Unterzweigschalter QVH und QVL gesteuert, um aus zu sein. Zusätzlich werden die U-und W-Phasen-Oberzweigschalter QUH und QWH und die U- und W-Phasen-Unterzweigschalter QUL und QWL abwechselnd gesteuert, um ein zu sein.
  • Zusätzlich können die Ober- und Unterzweigschalter, die mit dem Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 verbunden sind, beispielsweise die W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QWH und QWL sein. In diesem Fall werden in der Temperaturerhöhungssteuerung die W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QWH QWL gesteuert, um aus zu sein. Zusätzlich werden die U- und V-Phasen-Oberzweigschalter QUH und QVH und die U- und V-Phasen-Unterzweigschalter QUL und QVL abwechselnd gesteuert, um ein zu sein.
  • Sechstes Ausführungsbeispiel
  • Nachstehend ist ein sechstes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei sich hauptsächlich auf die Unterschiede gegenüber dem fünften Ausführungsbeispiel konzentriert wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Ober- und Unterzweigschalter, die mit dem Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 verbunden sind, nicht auf eine einzelne Phase begrenzt. Alles was erforderlich ist, ist, dass der Zwischenanschluss B mit den Ober-und Unterzweigschaltern aller der U-, V- und W-Phasen verbunden ist.
  • 23 zeigt eine Konfigurationsdarstellung des Leistungsumwandlungsgeräts, wenn die U-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH und QUL und die W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QWH und QWL mit dem Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 verbunden sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 mit dem Emitter des U-Phasen-Oberzweigschalters QUH und dem Kollektor des U-Phasen-Unterzweigschalters QUL durch einen U-Phasen-Verbindungspfad 90U verbunden. Zusätzlich ist der Zwischenanschluss B der zusammengesetzten Batterie 20 mit dem Emitter des W-Phasen-Oberzweigschalters QWH und dem Kollektor des W-Phasen-Unterzweigschalters QWL durch einen W-Phasen-Verbindungspfad 90W verbunden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden, wenn die Temperaturerhöhungs-PWM-Steuerung durchgeführt wird, die U- und W-Phasen-Ober- und Unterzweigschalter QUH, QUL, QWH und QWL gesteuert, um aus zu sein. Zusätzlich werden der V-Phasen-Oberzweigschalter QVH und der V-Phasen-Unterzweigschalter QVL abwechselnd gesteuert, um ein zu sein.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben worden ist, können Wirkungen erhalten werden, die ähnlich zu denjenigen gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind.
  • Siebtes Ausführungsbeispiel
  • Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel müssen die rotierende elektrische Maschine und der Wechselrichter nicht dreiphasig sein, sondern können fünf Phasen oder sieben Phasen aufweisen, wie es gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. 24 zeigt ein Leistungsumwandlungsgerät in dem Fall von fünf Phasen. In 24 sind Konfigurationen, die identisch zu den Konfigurationen sind, die in der vorstehend beschriebenen 17 gezeigt sind, der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
  • Andere Ausführungsbeispiele
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können in der nachfolgenden Weise modifiziert werden.
  • Ein Einbauort des Stromsensors, der den Strom erfasst, der zu dem Neutralpunkt O fließt ist nicht auf denjenigen in dem Beispiel gemäß 1 begrenzt. Beispielsweise kann ein Stromsensor in jedem der Leitungselemente 32U, 32V und 32W gemäß 1 vorgesehen sein. In diesem Fall kann während der Temperaturerhöhungssteuerung ein Gesamtwert der Ströme, die durch die in der Leitungselementen 31U, 31V und 31W vorgesehenen Stromsensoren erfasst wird, der Erfassungsstrom IMr sein.
  • Das Einstellungsverfahren für den Befehlsstrom IM* ist nicht auf dasjenige begrenzt, das in 5 gezeigt ist. Beispielsweise können der positive Befehlsstrom IM* und der negative Befehlsstrom IM* jeweils auf eine Trapezwelle oder eine Rechteckwelle eingestellt werden, während die Beziehung, in der der positive Befehlsstrom IM* und der negative Befehlsstrom IM* eine Punktsymmetrie in Bezug auf den Nulldurchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* in dem einzelnen Zyklus Tc aufweisen, erfüllt ist.
  • Zusätzlich ist das Einstellungsverfahren für den Befehlsstrom IM* nicht auf dasjenige begrenzt, bei dem die vorstehend beschriebene Punktsymmetriebeziehung erfüllt ist. Beispielsweise kann der Befehlsstrom IM* derart eingestellt werden, dass die Periode von dem Null-Aufwärts-Durchgangszeitpunkt bis zu dem Null-Abwärts-Durchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* und der Periode von dem Null-Abwärts-Durchgangszeitpunkt bis zu dem Null-Aufwärts-Durchgangszeitpunkt des Befehlsstroms IM* sich unterscheiden, und die Fläche S1 der ersten Region und die Fläche S2 der zweiten Region in dem einzelnen Zyklus Tc gleich zu einander sind. In diesem Fall können ebenfalls Lade- und Entladeströme der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22 in dem einzelnen Zyklus Tc ausgeglichen werden.
  • Die jeweiligen Anzahlen der Batteriezellen der ersten Speicherbatterie 21 und der zweiten Speicherbatterie 22 können sich unterscheiden. In diesem Fall können sich die Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie 21 und die Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie 22 unterscheiden. Zusätzlich ist der Zwischenanschluss B an einer Position vorgesehen, bei der die Batteriezellen, die die zusammengesetzte Batterie 20 konfigurieren, nicht gleichmäßig unterteilt sind.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel muss in der Temperaturerhöhungssteuerung das Steuerungsgerät 70 die Schaltsteuerung der Oberzweigschalter QUH, QVH und QWH aller Phasen nicht synchronisieren, und muss die Schaltsteuerung der Unterzweigschalter QUL, QVL und QWL aller Phasen nicht synchronisieren.
  • Der Verbindungsschalter 61 ist nicht auf das Relais begrenzt. Beispielsweise kann ein Paar von N-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), deren Sources miteinander verbunden sind, oder ein IGBT verwendet werden.
  • Gemäß den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen ist der Verbindungsschalter 61 nicht erforderlich. In diesem Fall sind der Zwischenanschluss B und der Neutralpunkt O stets miteinander elektrisch verbunden. Die Ober- und Unterzweigschalter, die den Wechselrichter konfigurieren, sind nicht auf IGBTs begrenzt und können beispielsweise N-Kanal-MOSFETs sein. In diesem Fall ist der hochpotentialseitige Anschluss ein Drain und ist der niedrigpotentialseitige Anschluss eine Source.
  • Die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie müssen nicht eine zusammengesetzte Batterie konfigurieren.
  • Die Steuerungseinheit und das zugehörige Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können durch einen speziellen Computer verwirklicht werden, der derart bereitgestellt ist, dass er durch einen Prozessor und einen Speicher konfiguriert ist, wobei der Prozessor programmiert ist, eine oder eine Vielzahl von Funktionen bereitzustellen, die durch ein Computerprogramm verwirklicht werden. Alternativ dazu können die Steuerungseinheit und das zugehörige Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, durch einen speziellen Computer verwirklicht werden, der durch einen Prozessor bereitgestellt ist, der durch eine einzelne oder mehrere spezielle Hardwarelogikschaltungen konfiguriert ist.
  • Weiter alternativ können die Steuerungseinheit und das zugehörige Verfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, durch einen einzelnen speziellen Computer oder mehr implementiert werden, wobei der spezielle Computer durch eine Kombination eines Prozessors, der programmiert ist, eine oder eine Vielzahl von Funktionen bereitzustellen, einen Speicher und einen Prozessor, der durch eine einzelne Hardwarelogikschaltung oder mehr konfiguriert ist, konfiguriert ist. Zusätzlich kann das Computerprogramm auch auf einem nichtflüchtigen greifbaren Aufzeichnungsträger gespeichert sein, das durch einen Computer als durch den Computer durchzuführende Anweisungen gelesen werden kann.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele davon beschrieben worden ist, sei zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und Konstruktionen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationsbeispiele und Modifikationen innerhalb des Äquivalenzbereichs abdecken. Zusätzlich sind verschiedene Kombinationen und Konfigurationen und weiter andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder lediglich einem einzelnen Element davon ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2019200919 [0001]

Claims (11)

  1. Leistungsumwandlungsgerät (10) mit: einer rotierenden elektrischen Maschine (40), die eine Wicklung (41U, 41V, 41W, 41X, 41Y) aufweist, einem Wechselrichter (30), der einen Reihenschaltungskörper eines Oberzweigschalters (QUH, QVH, QWH, QXH, QYH) und eines Unterzweigschalters (QUL, QVL, QWL, QXL, QYL) aufweist, und einem Kondensator (31), der parallel zu dem Reihenschaltungskörper geschaltet ist, wobei das Leistungsumwandlungsgerät aufweist einen Verbindungspfad (60, 90, 90U, 90W), der in einer ersten Speicherbatterie (21) und einer zweiten Speicherbatterie (22), die in Reihe geschaltet sind, die Wicklung mit sowohl einer Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie als auch einer Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie verbindet, und eine Steuerungseinheit (70), die ein Schalten des Oberzweigschalters und des Unterzweigschalters derart steuert, dass ein Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Wechselrichter, die Wicklung und den Verbindungspfad fließt.
  2. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Verbindungspfad einen Neutralpunkt (O) der Wicklung mit sowohl der Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie als auch der Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie elektrisch verbindet.
  3. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit die Schaltsteuerung der Oberzweigschalter aller Phasen synchronisiert und die Schaltsteuerung der Unterzweigschalter aller Phasen synchronisiert, so dass der Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Wechselrichter, der Wicklung und den Verbindungspfad fließt.
  4. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin mit einem Verbindungsschalter (61), der in dem Verbindungpfad vorgesehen ist, die Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie und die Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie in Reaktion darauf verbindet, dass der Verbindungsschalter in einen Ein-Zustand versetzt ist, und die Verbindung zwischen der Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie und der Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie in Reaktion darauf unterbricht, dass der Verbindungsschalter in einen Aus-Zustand versetzt ist.
  5. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 1, wobei in jeder Phase ein Verbindungspunkt des Oberzweigschalters und des Unterzweigschalters, die den Reihenschaltungskörper konfigurieren, und ein zu dem Neutralpunkt (O) entgegengesetztes Ende von beiden Enden der Wicklungen elektrisch verbunden sind, der Verbindungspfad den Verbindungspunkt des Oberzweigschalters und des Unterzweigschalters, die den Reihenschaltungskörper eines Teils einer Vielzahl von Phasen konfigurieren, mit der Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie und der Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie verbindet, die Steuerungseinheit den Oberzweigschalter und den Unterzweigschalter der Phase, in dem der Verbindungspfad verbunden ist, unter der Vielzahl der Phasen in Reaktion darauf, dass der Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Verbindungspfad fließt, aus-steuert, und das Leistungsumwandlungsgerät einen Verbindungsschalter (91) aufweist, der auf dem Verbindungspfad vorgesehen ist, und elektrisch die Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie und die Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie in Reaktion darauf elektrisch verbindet, dass der Verbindungsschalter in einen Ein-Zustand versetzt ist, und die Verbindung der Negativelektrodenseite der ersten Speicherbatterie und der Positivelektrodenseite der zweiten Speicherbatterie in Reaktion darauf elektrisch unterbricht, dass der Verbindungsschalter in einen Aus-Zustand versetzt ist.
  6. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 5, wobei es zwei oder mehr Phasen aus der Vielzahl der Phasen gibt, in der der Verbindungspfad nicht verbunden ist, und die Steuerungseinheit unter der Vielzahl der Phasen die Schaltsteuerung der Oberzweigschalter aller Phasen der Vielzahl der Phasen, in der der Verbindungspfad nicht verbunden ist, synchronisiert, und die Schaltsteuerung der Unterzweigschalter aller Phasen, in der der Verbindungspfad nicht verbunden ist, synchronisiert, so dass der Strom zwischen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie durch den Wechselrichter, die Wicklung und den Verbindungspfad fließt.
  7. Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Steuerungseinheit den Verbindungsschalter derart einstellt, dass er in den Ein-Zustand versetzt wird, wenn bestimmt wird, dass eine Temperaturerhöhungsanforderung in Bezug auf die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie vorhanden ist, und den Verbindungsschalter in den Aus-Zustand versetzt, wenn bestimmt wird, dass die Temperaturerhöhungsanforderung nicht vorhanden ist.
  8. Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerungseinheit eine Schaltfrequenz der Schaltsteuerung bei gestopptem Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine auf eine Frequenz einstellt, die höher als eine Schaltfrequenz der Ober- und Unterzweigschalter ist, wenn die rotierende elektrische Maschine angetrieben wird.
  9. Leistungsumwandlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerungseinheit den Befehlswert derart einstellt, dass in einem einzelnen Zyklus eines Befehlswerts eines Stroms, der zu dem Verbindungspfad fließt, eine Fläche einer Region, die durch den Befehlswert vorgegeben ist, der positiv ist, und eine Fläche einer Region, die durch den Befehlswert vorgegeben ist, der negativ ist, gleich sind, und ein Schalten steuert, um den Strom, der zu dem Verbindungspfad fließt, auf den Befehlswert zu steuern.
  10. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 9, wobei die Steuerungseinheit den Befehlswert derart einstellt, dass der Befehlswert, der positiv ist, und der Befehlswert, der negativ ist, eine Punktsymmetrie in Bezug auf einen Nulldurchgangszeitpunkt des Befehlswerts in dem einzelnen Zyklus des Befehlswerts aufweisen.
  11. Leistungsumwandlungsgerät nach Anspruch 9 oder 10, weiterhin mit einer Spannungsinformationserfassungseinheit (50), die Spannungsinformationen der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie erfasst, wobei die Steuerungseinheit den Befehlswert derart korrigiert, dass eine Anschlussspannung der ersten Speicherbatterie und eine Anschlussspannung der zweiten Speicherbatterie auf der Grundlage der erfassten Spannungsinformationen gleichgemacht werden.
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