KR20060022253A - 멀티 모드 전기기기를 위한 펄스 폭 변조 제어 회로 및이러한 제어 회로를 구비한 멀티 모드 전기기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 모드식 전기기기용 펄스 폭 변조(PWM) 제어 회로 및 이러한 제어 회로를 구비한 멀티 모드식 전기기기에 관한 것이다.

구성 회로(11,13)는 전기기기(1)의 작동 모드를 감지하며, 가역성 AC/DC 컨버터(4)의 제어를 위해 펄스 폭 변조를 실행한다. 이에 의하여, 전기기기는 모터 모드에서 최적의 토크로 작동하고, 제너레이터 모드에서 최적의 전류로 작동한다.

이는 차량의 교류발전기-스타터에 적용된다.

Description

멀티 모드 전기기기를 위한 펄스 폭 변조 제어 회로 및 이러한 제어 회로를 구비한 멀티 모드 전기기기{PULSE WIDTH MODULATION CONTROL CIRCUIT FOR MULTI-MODE ELECTRICAL MACHINE AND MULTIMODE ELECTRICAL MACHINE PROVIDED WITH SUCH A CONTROL CIRCUIT}

본 발명은 교류발전기-스타터 등의 멀티 모드 회전 전기기기를 위한 펄스 폭 변조(PWM) 제어 회로 및 이러한 제어 회로를 구히반 멀티 모드 전기기기에 관한 것이다.

현재 기술 상태에서 하나의 멀티 모드 전기기기가 연속적으로 히트엔진의 스타터로, 모터로, 전기 네트워크의 전류공급 배터리를 충전하기 위한 직류 전류 제너레이터로서, 직접적으로는 종래기술에 따른 교류발전기로, 또는 간접적으로는 브레이킹의 기계적 에너지를 회복할 수 있게 하는 구동 유닛(drive train)의 작동 모드와 협력하여 작동할 필요성이 대두된다. 그러나 전기기기의 전기공학적 개념에 따르면, 교류발전기 모드에서의 작용 또는 조절된 토크로 최적화된 모터 모드에서의 작용 중 한가지 기능이 더욱 유리하게 작동된다. 그 결과 제너레이터로 작동하 도록 구성되어 모터 모드에서 작동하는 전기기기의 전반적 효율성 및 성능이 모터로 작동하도록 구성된 전기기기의 전반적 효율성보다 항상 뒤떨어진다. 또는 그 반대의 결과가 나타날 수도 있다.

종래 기술에 있어서, 본 출원인은 FR-A-2.745.445에서 교류발전기는 전기기기의 고정자 자기유도코일에 완전한 파동을 야기하는 변환 회로에 의하여 시동 시퀀스(sequence)에서만 스타터로도 사용될 수 있다는 사실을 제시하였다. 그러나, 이러한 제어 회로는 감소된 회전 속도로 작동해야 하는 경우, 즉 예를 들어 전기기기가 구동 유닛의 보조 모터로 작동해야 하는 경우에는 충분한 전류를 파생할 수 없다.

본 발명은 단 하나의 기능만을 가지는 기기, 즉 보조 모드 또는 토크 또는 모터파워 증대(<<부스트(boost)>>) 모드에서 히트 엔진의 스타터로 또는 구동 유닛의 나머지 부분 및 차량의 구동 휠(drive wheel)에서 토크가 부여된 연동 전기 모터로 작동하는 기기, 또는 교류발전기 또는 브레이킹의 기계적 에너지 회복 기능을 가진 발전기로 작동하는 기기의 개념에 관련된 문제점에 해결책을 제시하고자 한다.

특히, 자동차 산업에 있어서, 전기 네트워크상에 공급되는 직류 전압은 모델에 따라 달라질 수 있다. 6볼트, 12볼트, 24볼트, 심지어는 48볼트의 직류 전압이 알려져 있다. 그러므로 전기 네트워크상에서 작동하는 전기기기의 전기공학적 개념은 그 효율성을 변화하게 하는 절충안을 요구한다.

본 발명은 다양한 규격의 직류 전압 전기 네트워크상에서 모터 또는 발전기 로 작용할 수 있는 전기기기의 적용 문제에 관한 해결책을 제시한다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 단점들을 보완하기 위해서 차량의 구동 유닛 상에 장착되는 다상의 전기기기를 위한 펄스 폭 변조(PWM) 제어 회로를 제안한다. 이 제어 회로는 다음을 포함한다:

- 두 개의 직류 공급 단자 사이에 연결되고, 각각의 제어된 단자들이 전기기기의 고정자의 적어도 하나의 페이즈에 연결되는 초퍼(chopper) 브리지;

- 상기 전기기기의 각 페이즈 내의 전류 및/또는 전압을 측정하는 다수의 센서;

- 상기 전기기기의 회전자의 위치 및 회전속도에 관한 순간적인 정보를 제공하는 수단;

- 페이즈들의 전기적 측정값 및 회전자의 위치와 속도에 따른 상기 브릿지의 브랜치의 파일럿 회로(pilot circuit).

본 발명에 따른 제어 회로는 스타터, 구동 전기 모터, 내연기관의 보조 전기 모터, 교류발전기 또는 브레이킹의 기계적 에너지 회복 교류발전기 등의 작동 모드 중 선택되는 전기기기의 작동 모드에 따라 상기 브릿지의 브랜치의 파일럿 회로의 구성신호를 발생하는 회로를 더 포함한다.

본 발명은 또한 스타터, 구동 전기 모터, 내연기관의 보조 전기 모터, 교류발전기 또는 브레이킹의 기계적 에너지 회복 교류발전기로 작용할 수 있으며, 본 발명에 따른 제어 회로를 가지고 작동하는 차량용 전기기기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 전기기기는 코일이 감긴 고정자를 포함하고, 상기 고정자의 감긴 수는 더 약한 자화 에너지에 기초하여 계산되며, 더 높은 자화 에너지를 필요로 하는 작동 모드를 위해서는 상기 제어 회로에 의하여 전류 제어가 실행된다.

본 발명의 또 다른 장점과 특징들은 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세 설명에 의하여 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.

- 도 1은 본 발명에 따른 회로의 일 실시예를 도시한 도면,

- 도 2는 도 1의 회로의 일 부분을 도시한 도면,

- 도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 제어 회로의 다양한 모드를 결정하는 다이어그램들을 나타낸 것이다.

도 1에는 본 발명에 따른 회로의 특정 일 실시예가 도시되어 있다. 전기기기(1)는 전기 코일보빈의 배열 모양에 따라 전도체 선으로 이루어진 다수의 자기유도코일 또는 페이즈(phase)를 갖추고 있는 고정자(2)를 필수적으로 포함한다. 상기 전기 코일보빈의 배열 모양을 통해, 당업자가 이미 알고 있는 바과 같이, 고정자 내부에 회전식 회전자(3)를 갖추고 있는 회전 전기기기를 형성할 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에 있어서, 고정자(2)는 세 개의 자기유도코일을 구비 하고 있다(도시되지 않음). 상기 자기유도코일은 하나의 공통지점(common point)을 가지고 (별 모양으로) 조립되거나 또는 상호 간에 연속적으로 (삼각형으로) 연결되거나 또는 삼각 별 모양으로 연결된 코일보빈을 통해서 조립될 수 있다. 고정자(2) 자기유도코일의 각각의 전류 공급 지점은 브리지(4)의 브랜치(16,17,18)의 제어된 접속단자에 연결된다. 브리지(4)는 모터로서 전기기기에 전류를 공급하기 위하여 필요한 교류 변환기의 핵심 요소이며, 또한 전기기기가 직류 전류에서 발전기(교류발전기)로 작용할 경우, 전기기기가 양단자(29P) 및 음단자(29N)를 통해 차량 배터리에 연결되는 전기 네트워크상에 연결된다는 사실로 인해, 전기기기에 의해 생성되는 전류를 변환하기 위하여 필요한 교류 변환기의 핵심 요소이다.

상기 브랜치(16)와 같은 브리지(4)의 브랜치는 두 개의 반도체 인터럽터 세트(16,16')로 구성되며, 상기 인터럽터의 전도 제어 단자들은 파일럿 회로(14)의 제어 아웃풋(P1,P2)에 연결된다. 전통적으로, 상기 인터럽터(16)와 같은 반도체 인터럽터는 MOS 유형의 트랜지스터(20)로 구성되며, 드레인 전극과 소스 전극 사이에 있는 상기 트랜지스터의 전도 통로는 진성의 역평행 다이오드(21)를 가진다. 반도체 인터럽터의 제어 전극은 상기 트랜지스터(20)의 그리드 전극으로 구성된다. 이 그리드 전극에 적용된 전압에 따라, 상기 인터럽터(16)는 통행 상태 또는 강력한 임피던스 상태에 놓이게 된다. 상기 임피던스 상태에서는, 어떤 전류도 소스를 향한 드레인의 직통 길을 통과하지 못한다. 하지만, 고정자(2) 자기유도코일의 강력한 유도 특성으로 인해, 급속하게 변할 수 있는 전압이 브리지(4)의 전류 공급부의 다양한 직류 극성들과 브리지(4)의 각각의 브랜치의 제어된 단자 사이에 나타나게 된다. 변환 전압의 막힘 효과를 감소시키는 것은 파일럿 회로(14) 및 상기 다이오드(21)와 같은 각각의 진성 다이오드의 작용 중 하나이다. 파일럿 회로(14) 내에서 수행되는 측정은 더 이상 기술되지 않을 것이며, 이는 당업자에게 이미 알려진 사실이다.

마찬가지로, 전기기기(1)의 회전자(3)는 전기적 수단에 의해 활성 전자 회로(5)에 연결된다. 상기 활성 전자 회로를 통해 전기기기(1)가 모터 또는 발전기로 작용하게 제어된 가변적 전압을 제공할 수 있도록 전기 네트워크의 직류 전압을 단절시킬 수 있다. 이와 같은 단절 회로는 주로 반도체 인터럽터(도시되지 않음)의 주변부에 만들어지며, 상기 인터럽터의 전도 제어 전극은 한정된 주파수 및 진폭을 가지는 파동(wave)을 형성할 수 있도록 활성 포텐셜 또는 정지 포텐셜로 교대로 놓인다. 일 실시예에 있어서, 상기 회로(5)는 회전자(3) 코일보빈의 여자회로 파워 스테이지와 결합된다. 이 파워 스테이지의 조절 회로는 상기 회로(5) 내로 통합될 수 있다.

회전 샤프트(8)가 회전자의 기계적 운동을 연동되는 톱니바퀴 및/또는 풀리와 벨트를 갖춘 장치를 포함하는 연결장치(도시되지 않음)에 전달하도록 회전자(3) 상에 장착된다. 이는 전기기기(1)가 스타터 또는 교류발전기로 작용할 때, 차량의 구동 유닛의 나머지 부분, 특히 히트엔진의 크랭크샤프트로 당업자에게 알려져 있다.

상기 회전 샤프트(8)는 회전자(8) 회전의 순간적 회전을 나타내는 신호를 생성하는 회전 센서(9)에 연결된다. 상기 신호는 회전 추적 회로(10)를 통해 처리된 다. 상기 회전 추적 회로(10)는 참조 위치에 대한 회전자의 순간 회전각을 나타내는 제1 쎄타(theta) 신호를 생성한다. 상기 회전 추적 회로(10)는 회전자의 회전각 속도를 나타내는 제2 오메가(omega) 신호를 생성한다.

회전 추적 회로(10)를 통해 생성된 두 신호는 회로(11)의 인풋에 전달된다. 상기 회로(11)는 한편으로는 초퍼(chopper) 회로(5)로 향하는 선(line)(28)을 통해 변환 제어 신호를 생성하며, 다른 한편으로는 전기기기(1) 고정자(2)의 전류공급 브리지(4)로 이어지는 파일럿 신호의 생성 회로(13)로 전달되는 다수의 참조 신호를 생성한다.

전기기기(1)의 고정자(2)의 세 페이즈(23,24,25)의 세 개의 전류 공급선 각각에 센서(6,7) 등의 전류 센서들이 배열된다. 상기 전류 센서의 신호들은 고정자 페이즈 내에서 전류 형성 및 측정 회로(12)에 전달된다. 고정자 페이즈 내의 상기 전류 형성 및 측정 회로(12)는 파일럿 신호 생성 회로(13)의 적합한 인풋으로 전달되는 적어도 두 개의 고정자 전류 측정 신호(M1,M2)를 생성한다. 일 실시예에 따르면, 고정자 전류의 총합은 제로이다. 왜냐하면 고정자가 전기적으로 안정되어 있기 때문이다. N개의 고정자 페이즈를 가진 기기의 경우, 본 발명에 따른 제어 회로는 N-1의 전류 센서를 포함하며, N-1의 참조 신호를 생성한다. 다른 실시예의 경우, 전기기기는 안정되지 않고, 고정자의 각각의 자기유도코일당 하나의 전류 센서가 제공된다.

기본파 생성 회로(15)가 제공되며, 그 아웃풋은 파일럿 신호 생성 회로(13)의 인풋 단자에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 기본파는 삼각형 파로 구성되며, 이 파는 제1 속도로 증가하는 제1 면과 제2 속도로 감소하는 제2 면을 나타낸다. 이 경우, 제1 속도는 제2 속도보다 느린 것이 좋다. 기타 다른 기본파들이 본 발명에 제공될 수 있다.

상기 파일럿 신호 생성 회로(13)는 세 개의 파일럿 신호(C1,C2,C3)를 생성하며, 이 신호들은 증폭기로만 구성되는 적용 회로(14)의 인풋에 연결된다. 증폭기는 파일럿 신호에 대해 전도화 신호(P1 내지 P6)를 통하여 브리지(4)의 다양한 반도체 인터럽터의 그리드들을 제어할 수 있게 한다. 상기 전도 신호들은 하기의 단자들을 통해 생성된다:

- 전기기기(1) 고정자(2)의 제 1 자기유도코일(23)에 결합된 브리지(4)의 제 1 브랜치의 높은 전압 측에 있는 반도체 인터럽터(16)의 전도화 제어 신호(P1)의 아웃풋 단자;

- 전기기기(1) 고정자(2)의 제 2 자기유도코일(24)에 결합된 브리지(4)의 제 2 브랜치의 높은 전압 측에 있는 반도체 인터럽터(17)의 전도화 제어 신호(P3)의 아웃풋 단자;

- 전기기기(1) 고정자(2)의 제 3 자기유도코일(25)에 결합된 브리지(4)의 제 3 브랜치의 높은 전압 측에 있는 반도체 인터럽터(18)의 전도화 제어 신호(P5)의 아웃풋 단자;

- 브리지의 세 브랜치의 인터럽터(16') 등의 제어된 인터럽터의 3 개의 전도화 제어 아웃풋 단자들(P2, P4, P6). 상기 세 개의 브랜치는 자기유도코일을 단자(29N)를 통해 접지선에 연결하며, 이들 중 각각은 기존에 알려진 대로 단자 P1, P3 또는 P5에 적용되는 제어 법칙에 따라 작동한다.

브리지(4)의 각각의 브랜치의 접지 지점에 배열되는 세 개의 인터럽터를 위해, 상기 회로(14)는 동일한 원칙하에서 상응하는 신호들을 생성한다. 특히, 이 신호들은 각각의 비교기(33,36,38)의 보충 아웃풋 단자 상에서 직접 획득된다. 이러한 배열을 통해, 브리지(4)의 변환 플랜에서 필요한 교정 정도에 따라, 보충 컨트롤 버클(buckle)에 따라 변환을 지연시키는 회로(도시되지 않음)를 첨가할 수 있으며, 그리드 전극에서 각각의 제어된 인터럽터의 전도 상태를 변하게 만들기에 충분한 수준의 제어를 제공할 수 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 파일럿 신호 생성 회로(13)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 2에서, 도 1의 요소들과 유사한 요소들은 동일한 참조 번호로 표시하였으며, 더 이상 기술되지는 않을 것이다. 상기 회로(13)는 하기와 같은 다섯 개의 인풋 단자를 가지고 있다:

- 회로(11)에서 파생되는 참조 신호(S1)의 인풋 단자;

- 전류 측정 회로에서 파생되는 측정 신호(M1)의 인풋 단자;

- 회로(11)에서 파생되는 참조 신호(S2)의 인풋 단자;

- 전류 측정 회로에서 파생되는 측정 신호(M2)의 인풋 단자;

- 파일럿 신호 생성 회로(15)에서 파생되는 파일럿 신호의 인풋 단자.

상기 회로(13)는 하기와 같은 세 개의 아웃풋 단자를 가지고 있다:

- 제1 고정자 코일부(23)에 결합된 브리지(4)의 제1 브랜치의 변환을 제어하는 제어 신호(C1)의 아웃풋 단자;

- 제2 고정자 코일부(24)에 결합된 브리지(4)의 제2 브랜치의 변환을 제어하는 제어 신호(C2)의 아웃풋 단자;

- 제3 고정자 코일부(25)에 결합된 브리지(4)의 제3 브랜치의 변환을 제어하는 제어 신호(C3)의 아웃풋 단자.

상기 회로(13)는 제1 감산기(31)를 포함하며, 감산기의 제1 인풋 양극 단자는 제1 참조 신호(S1)의 인풋 단자에 연결되고 감산기의 제2 인풋 음극 단자는 제 1 측정 신호의 인풋 단자에 연결된다. 제1 감산기(31)의 아웃풋 단자는 교정 회로(32)의 인풋 단자에 연결된다. 상기 교정 회로는 교정 기능 F1()을 수행하며, 교정 기능은 교정 회로(32)의 아웃풋에서 다음의 형태로 나타난다:

A1 = F1(S1 - M1).

본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 교정 기능 F1()은 전기기기(1)의 전기역학적 특성에 따라 교정 회로 내에 미리 한정되어 기억되는 곱셈 유형의 요소 F1를 하기와 같은 관계식에 따라 적용한다:

A1 = F1 x (S1 - M1).

교정 회로(32)에서 파생되는 아웃풋 신호 A1(도시되지 않음)은 비교기(33)의 제1 인풋 단자에 적용되며, 비교기의 제 2 비교 인풋 단자는 바람직하게는 삼각형 형태의 파일럿 신호 생성 회로(15)의 아웃풋에 연결된다. 비교기(33)의 아웃풋 단자는 이에 연결되는 그리드 전극을 가진 제어된 인터럽터(16)의 전도 상태를 변하게 만들기 위해서, 예컨대 0V의 비활성 신호를 예컨대 비교기의 공급 전압에 상응하는 활성 신호로 바꾸는 신호를 생성한다.

상기 회로(13)는 제2 감산기(34)를 포함하며, 감산기의 제1 인풋 양극 단자는 제2 참조 신호(S2)의 인풋 단자에 연결되고, 감산기의 제2 인풋 음극 단자는 제 2 측정 신호(M2)의 인풋 단자에 연결된다. 제2 감산기(34)의 아웃풋 단자는 교정 회로(35)의 인풋 단자에 연결된다. 상기 교정 회로는 교정 기능 F2()을 수행하며, 교정 기능은 교정 회로(35)의 아웃풋에서 하기의 형태로 나타난다:

A2 = F2(S2 - M2).

본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 교정 기능 F2()는 전기기기(1)의 전기역학적 특성에 따라 교정 회로 내에 미리 한정되어 기억되는 곱셈 유형의 요소 F2를 하기와 같은 관계식에 따라 적용한다:

A2 = F2 x (S2 - M2).

교정 회로(35)에서 파생되는 아웃풋 신호 A2(도시되지 않음)는 비교기(36)의 제1 인풋 단자에 적용되며, 비교기의 제2 비교 인풋 단자는 바람직하게는 삼각형 형태인 파일럿 신호 생성 회로(15)의 아웃풋에 연결된다. 비교기(36)의 아웃풋 단자는 이에 연결되는 그리드 전극을 가진 제어된 인터럽터(18)의 전도 상태를 변하게 만들기 위해서, 예컨대 0V의 비활성 신호를 예컨대 비교기의 공급 전압에 상응하는 활성 신호로 바꾸어주는 신호를 생성한다.

두 교정 회로(32,35)의 아웃풋 단자들은 또한 합산기(37)의 대응하는 인풋 단자들에 연결되며, 합산기의 아웃풋 단자는 비교기(38)의 제 1 인풋 단자에 적용되고, 비교기의 제 2 비교 인풋 단자는 바람직하게는 삼각형 형태인 파일럿 신호 생성 회로(15)의 아웃풋에 연결된다. 상기 비교기(38)의 아웃풋 단자는 예컨대 0V 의 비활성 신호를 예컨대 비교기의 공급 전압에 대응하는 활성 신호로 바꾸어주는 신호를 생성한다.

도 3에는 증폭회로(14)를 통해 브리지(4)의 제어 전극에 적용된 제어 신호 생성 회로(13)의 기용을 나타내는 여섯 개의 다이어그램 (a) 내지 (f)가 도시되어 있다. 고정자 자기유도코일의 페이즈들(i) 중 어느 페이즈에 있어서, 도 3(a)에 도시된 톱니형 파는 기간 T 동안 제로값에서 최대치인 V_{MLI ,M} 값으로 천천히 상승하고 가능한 한 가장 빠른 속도로 제로값으로 다시 하강한다. 상기 파는 생성기(15)를 통하여 회로(13)의 비교기의 제2 인풋 단자에 연결된다. 상기 톱니형 파는 전기기기의 전기역학적 특성에 따라 한정된 주파수 F= 1/T 하에서 자기 자신과 동일하게 생성된다.

기간의 관점에서, 가로좌표에서 연속적으로 도시되는 pT, (p+1)T,(p+2)T로 나타나는 각각의 기간 T에서 경우에 따라 교정된 다른 신호, 즉:

Ai = Fi(Mi - Si)

는 상승 중인 삼각형 파에 상응하는 기간이 지속되는 동안 비교된다. 두 개의 값, 즉 삼각형 파의 전압의 순간 값에 상응하는 값 V 및 p번째 기간일 때 교정된 다른 신호 값 Ai, p은 비교기를 통해 6개의 값이 적용되는 인풋 단자들에서 동등한 것으로 측정된다. 이때 비교기는 아웃풋을 활성 상태로 놓으며, 이는 상호 다른 순간들인 t_p, t_{p +1}, t_{p +2}에 도시된다. 이후 비교기는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 거의 순간적으로 새로운 기간을 위해 비활성화 상태로 되돌아간다.

다이어그램 (c) 및 (d)에는 삼각형 파 형태로 나타나는 참조 파를 이용하여 제어 신호의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 이 삼각형 파에서는 상승면 및 하강면에 따라, 그리고 최대 참조 수준 V_{MLI ,M}에 따라 참조 파의 각 기간 p에서의 전도 시초 시점 t_p 및 전도 종결 시점 t'_p를 변하게 하는 것이 가능하다. 측정 신호 M_{i ,p}가 참조 신호보다 높을 경우, 회로(13)는 아웃풋 C_i를 시점 t_p에서 활성값으로 바꾸며, 측정 신호 M_{i ,p}가 참조 신호(Si)보다 다시 낮아지는 경우, 회로(13)는 아웃풋 C_i를 시점 t'_p에서 비활성 상태로 다시 전환시킨다.

이러한 형태의 파는 고조파(harmonic)를 감소시킨다. 왜냐하면 페이즈 간의 커뮤니케이션이 더 이상 동시에 일어나지 않기 때문이다.

다이어그램 (e) 및 (f)에는 사다리꼴 파 형태로 나타나는 참조 파를 이용하여 제어 신호의 제 3 실시예가 도시되어 있다. 이 사다리꼴 파에서는, 상기된 다이어그램과 동일한 메카니즘에 따라, 상승면 및 하강면에 따라, 그리고 최대 참조 수준 V_{MLI ,M}에 따라 참조 파의 각 기간 p에서의 전도 시초 시점 t_p 및 전도 종결 시점 t'_p를 변하게 하는 것이 가능하다. 하지만 각각의 참조 신호(Si)의 일정 전압(constant voltage) V_{MLI ,i}을 가진 부분을 통해 브리지(4) 상태가 변화하지 않는 특정 기간이 보장되며, 이를 통해 무질서한 변환을 예방할 수 있다.

이처럼 사용 시 척도화될 수 있는 한정된 주파수의 임펄스 폭 변조 및 페이즈에서 측정되는 전류에 따라 가변적인 사이클 관계의 변조가 실현될 수 있으며, 또한 회로(13)에서 실행되는 비교 시점에서 전기기기의 작동 모드에 상응하는 참조 신호의 변조가 실행될 수 있다.

이를 위해, 생성 회로(13)에 적용되는 참조 신호 및 회전자(3) 자기유도코일의 전류공급 초퍼 회로(5)에 적용되는 제어 신호(28)를 생성하는 회로(11)는 전기기기(1)의 작동 모드를 탐지하는 수단(도시되지 않음)을 포함한다. 이러한 작동 모드 탐지 수단은 바람직하게는 다음의 모드들 중 하나의 작동 모드를 결정하게 해주는 주변 컴퓨터가 장착된 전기기기에 적용되는 제어 디코딩 수단을 포함한다:

- 히트엔진 스타터로서의 작동 모드;

- 직류 전압 공급 전기 네트워크에 연결된 전기 배터리의 충전을 위한 교류발전기로서의 작동 모드;

- 차량의 바퀴에서 직접적으로 작용하는 구동 모터, 또는 자신의 기계적 동력과 구동 유닛의 나머지 부분에 의해 제공되는 기계적 동력을 혼합하여 간접적으로 작용하는 구동 모터로서의 작동 모드;

- 구동 유닛에 의해 요구되는 브레이킹 에너지를 회복하도록 작용하는 제너레이터로서의 작동 모드.

실제 적용 시, 양극 또는 음극 토크 제어는 교류발전기 또는 모터 모드를 지정하며, 그 값은 요구되는 파워의 수준을 고정시킨다. 일 실시예에 있어서, 차량 속도 등의 데이터를 통합하는 하나의 정보가 CAN 네트워크 등의 차량에서 순환하는 데이터 네트워크 상에서 검출되며, 제어 회로를 스타터 모드로 이행하는 것을 용인하는데 관련된 상기 정보를 디코딩하기 위하여 CAN 버스에 연결된 적당한 모듈을 통해 검출된다.

전기기기의 각각의 작동 모드에는 특히 참조 신호(S1,S2) 및 초퍼(5)의 제어 신호(If)를 생성하는 상호 다른 프로그램이 대응된다. 상기 초퍼를 통해서는 회전자 및/또는 회전 속도 축 상에 적용되는 토크의 관점에서 전기기기의 전기적 구성 파라미터에 따라 전기기기(1)의 최적의 기능을 보장해줄 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 제어 회로에 적용되는 전기기기의 구성 원리를 기술한다.

전기기기는 상기된 네 가지 모드로 작동하고 이를 위해 최적화되어야 한다. 이에 의하여 기기의 효율성 및 역학적 성능을 향상시킬 수 있을 것이다.

상기된 기기의 제어 회로는 기기의 전기적 기능에 관련된 파라미터들의 철저한 내부 컨트롤을 실행할 수 있게 해준다. 기기를 통해 파생된 파워는 전기 네트워크(배터리) 상에서 이용할 수 있는 전기 에너지, 히트엔진의 에너지 상태 및 차량 환경(특히 차량 바퀴 상에서의 저항 토크)를 통해서만 한정된다.

모터 작동 모드에서, 그리고 토크 보조 기능에 놓인 모드들 중에서, 전기기기는 자신의 회전 속도가 넓은 범주 상에서 적용될 수 있도록 기계적 파워를 최대 수준으로 유지해야 한다. 이처럼 히트엔진을 보조하기 위해서는 모터 모드에서의 기계적 토크가 필요하며, 히트 엔진 보조 모드에서 그리고 최대 토크가 필요한 구역에서는 더욱 빠른 속도가 필요하다. 특히, 전기기기의 구성 파라미터들은 전기기기를 구동 유닛에 연결시켜주는 결합장치를 통해 적용되는 감소 비율에 종속될 것이다.

적용되는 토크는 회전자를 통과하는 전류(If) 및 고정자를 통과하는 전류(Ir)에 직접적으로 종속된다. 본 발명에 따라, 고정자에서 코일보빈의 회전수(ns)를 한정시켜주는 방정식은 다음과 같다:

C = k x If x Is

k = k' x ns.

그러므로, 회전자 상에서 사용가능한 토크를 증대시키기 위해서는, 한정된 고정자에서 코일보빈의 회전수(ns)에 대해 고정자 내의 전류를 증대시켜야 한다. 하지만 한정된 분산 파워를 위해서는, 고정자 전류의 증대는 코일보빈의 저항의 감소를 요구한다. 이때 고정자의 회전수는 감소되고, 고정자 자기유도코일의 전도 부위는 증대된다.

동시에, 고정자에서 자기유도코일의 회전수(ns)가 감소되면, 하기의 관계식으로 인해 고정자의 코일보빈에서 더욱 상승된 전류를 수용할 수 있게 해주는 기전력(electromotive force) 값의 감소가 야기된다:

E = k1 x If x Omega

상기 식에서 k1은 고정자에서의 회전수(ns)에 종속된다.

이때 회전자에서 사용 가능한 토크(C)의 표현은 다음과 같은 관계식으로 한정된다:

C = k x If x (Ub - e)/r

상기 식에서 Ub는 전기 네트워크에 연결된 단자들(29P,29N) 사이의 전압을 나타내며, e는 기전력, r은 고정자에서의 저항을 나타낸다. 고정자에서의 회전수 (ns)의 감소는 자성 회로의 변조를 야기시킨다.

모터 모드에서, 고정자에서의 회전수(ns)를 감소시키면 전통적으로 차량용으로 사용되는 전기기기를 위하여 분당 3000 내지 7000회의 회전 속도에 이르기까지 파워가 증대된다. 하지만 이러한 회전수의 감소는 기계적 파워를 감소시키며, 그 결과 토크를 분당 1800회 이하의 낮은 속도로 감소시키거나 또는 시동 토크가 다음과 같은 관계식으로 한정된다:

C = k x ns x If x Is.

이 경우 또한 앞서 도면들을 참조하여 기술한 바와 같이 본 발명의 제어 회로를 이용하여 고정자 내의 전류를 강화하면서 전기기기의 구조에 관련된 단점을 교정하는 것이 가능하다.

스타터 작동 모드에서, 고정자 내의 전류는 다음과 같은 관계식으로 한정된다:

Is = (Ub - e)/r

이 전류는 상당한 값을 나타내며, 고정자 자기유도코일의 아주 낮은 저항을 통해 부과된다. 그 결과, 완전한 파로 고정자의 전류공급을 제어하는 것은 너무 과도한 가열을 야기시킬 것이다. 본 발명에 따르면, 회로(11)는 이때 전류가 적당한 값을 지닐 수 있도록 한정시키는 펄스 폭(MLI)으로 변조된 파로 작동할 수 있도록 하는 프로그램을 제안한다.

교류발전기 작동 모드에서, 결정된 회전 속도 이상으로, 고정자에서의 회전수(ns)가 낮으면 고정자에서 사용가능한 파워를 증대시킬 것이다. 하지만 이 경우 기전력은 다음과 같은 관계식에 따라 낮은 속도로 감소될 것이다:

e = k x If x ns x Omega.

a) 상기 기전력은 낮은 속도에서는 충분하지 않고 배터리를 통해 파생된 전압보다 낮은 상태로 머무르며, 그 결과 교류발전기 모드에서 전류를 생성하도록 허용하지 않는다.

b) 증대된 회전 속도에서 낮은 기전력(e)은 전기자의 반응을 감소시키며, 그 결과 파워 및 효율성을 증대시킨다.

본 발명에 따르면, 일단 전기기기가 이러한 기본 파라미터들을 통해 한정되면, 본 발명의 제어 회로는 전기기기의 기능 및 작동 모드를 제어하기 위해 하기와 같은 세 개의 파라미터를 조절하도록 한다:

- 회전자에서의 여자 전류(If);

- 고정자에서의 전류(Is); 및

- 고정자에서의 페이즈 내의 전류 및 고정자에서의 동일한 페이즈 내의 전압 사이의 각인 고정자에서의 전기적 페이즈(Ψ).

상기 세 가지 파라미터의 조절을 통해 토크 및 기계적 파워의 요구되는 정확한 값을 획득할 수 있다. 본 발명의 제어 회로는 특히 스타터 모드에서 배터리에 요구되는 전류를 한정할 것이며, 배터리의 전압을 배터리 정상값의 절반 이상의 값으로 유지할 것이다. 이 경우, 배터리는 최대 파워를 파생할 것이다.

최대 양극 토크는 기전력이 고정자에 부과되는 전류와 같을 때 얻어진다. 이 경우 모터 모드에 놓인 전기기기의 전체 작동 범위에서, 고정자에서의 전기 페이즈 (Ψ)는 0 내지 90도 각도로 변할 수 있다. 여기서 사용되는 개념에 따르면, 토크의 양극 값이란 기기가 전기 파워에서 기계 파워로 변한다는 것을 의미한다.

도 4에는 본 발명에 따른 제어 회로에 연결된 전기기기의 작용을 나타내는 다이어그램이 도시되어 있다. 여기서 참조 신호 생성 회로(11)는 구역 A 및 구역 B로 명명된 두 개의 구역에 따라 모터 모드로 작용하기 위해 하나의 프로그램을 포함한다. 모터 작동 모드에서, 상기 두 구역 간의 분리는 예를 들어 분당 1500 회전 등의 한계 속도(ΩL)에 의해 한정된다.

그러므로 펄스 폭 변조를 조절하기 위한 참조 신호의 생성 도구는 하기와 같은 적어도 두 개의 모터 모드에 따라 프로그램이 이루어진다:

- 전형적으로 DEM 유형의 곡선을 통해 나타나는 스타터 모드;

- 전형적으로 ASS 유형의 곡선을 통해 나타나는 구동 유닛에의 보조 모드.

DEM 스타터 모드에서, 본 발명의 제어 회로는, 속도 제로에서 한계 속도에 이르기까지 변하는 회전 속도(W)를 위해 일정한 아웃풋 토크가 나타나고 이어 최대 속도에 이르기까지 일정한 파워에서 감소하도록 펄스 폭 변조를 결정한다.

ASS 보조 모드에서, 본 발명의 제어 회로는, 아웃풋 토크가 도 4의 두 구역 A 및 B 사이의 분리 속도(ΩL)라 불리는 한정된 속도에서부터 점점 더 감소하도록 펄스 폭 변조를 결정한다. 상기 속도는 바람직하게는 히트 엔진이 분당 약 7000 회전에 이르는 저속에 대응하는 속도이다.

도 5는 스타터 모드에서의 본 발명의 제어 회로를 도식화한 것이다. 특히 전기기기가 모터 모드로 작동하기 시작하는 경우, 배터리(50)를 통해 생성된 전압이 미리 한정된 유지 전압(ΔU)을 가지고 배터리의 정상 기능 값(U0)의 절반 값보다 높아지는 때를 알아내기 위한 회로(53)를 포함하는 제어 회로를 도식화한 것이다.

상기 검출 회로(53)는 인풋 단자를 통해서는 배터리(50) 및 본 발명의 제어 회로에서 사용되는 변환 회로의 직류 전류 파트 사이에 있는 양극 전류공급 선(55)에 연결되며, 아웃풋 단자를 통해서는 제어 회로의 인풋 단자에 연결된다.

교류발전기 모드에서, 고정자 나선 수가 상대적으로 적고 속도가 낮아서 기전력이 전기 네트워크 상에서의 전압을 넘어서는 것을 용인하지 못하는 경우, 제어 회로는 배터리 전압을 넘어서고 그 결과 교류발전기가 전류를 배출할 수 있도록 자기유도코일 내에 보상 과전압을 생성하도록 프로그램된다. 펄스 폭 변조를 제어하는 수단은 고정자의 제어를 위한 참조 신호 생성 수단을 포함한다. 상기 수단은 인풋의 변수(argument)로서 각각의 고정자 페이즈에서의 전류, 회전자에서의 여자 전류, 및 각각의 고정자 페이즈에서의 전기각(electrical angle)을 활용한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 고정자의 제어를 위한 참조 신호 생성 수단은 전하 형상의 제어를 수용하는 수단을 더 포함하며, 이러한 전하의 제어는 교류발전기가 풀(full) 전하로 작동해야 하는지 또는 감소된 전하로 작동해야 하는지 여부를 결정하기 위해서 구동 유닛 및/또는 전체 차량의 제어 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정자 제어를 위한 참조 신호 생성 수단은 상기 브리지(4)가 90 내지 180°각도 사이의 페이즈(Ψ)의 진행을 나타내는 정현파를 생성하는 것과 같은 상태로 상기 제어 회로(13)를 위치시키는 수단을 더 포함한다.

도 6은 전기기기가 제너레이터 모드, 교류발전기 모드 또는 브레이킹 에너지 회복 모드로 작동하는 경우, 전기기기(1)의 고정자(2)를 통해 충전된 변환 회로의 단자들(29P,29N)에서 사용 가능한 전기 파워에 관한 다이어그램을 나타낸다. 본 발명의 제어 회로는 회전자의 회전 속도의 한계값(ΩD) 기록 수단을 통해 하기와 같은 속도에 따른 두 개의 작동 구역을 한정한다: 즉, 한계 속도(ΩD)보다 낮은 속도를 나타내는 구역 C 및 ΩD 보다 높은 속도를 나타내는 구역 D. 한계 속도는 기기가 펄스 폭 변조로 작동하는 경우(곡선 번호 60) 및 단지 내재 다이오드들과 함께 수동식 정류 또는 동기식 정류로 작동하는 경우(곡선 번호 62) 모두에 공통으로 적용되는 회전을 통해 결정된다.

본 발명의 제어 회로는 ΩD 보다 낮은 회전수를 위해 펄스 폭 변조 회전에서 변환 회로를 작동시키기 위한 수단 또는 높은 회전수를 위해 다이오드를 통한 정류 회전에서 변환 회로를 작동시키기 위한 수단을 더 포함한다.

다시 도 1로 돌아와서, 고정자의 제어를 위한 참조 신호(S1,S2) 및 회전자 전류의 제어 신호(If)를 생성하는 수단(11)이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 회로(27)가 전기기기의 선택된 작동 모드와 회전자의 순간 회전 속도에 기초한 변수에 따른 데이터 시퀀스 생성 수단이 장착된 데이터 메모리를 포함한다. 특히, 상기 회로(27)는 회로(10)의 대응하는 아웃풋 단자를 통해 만들어지는 회전자의 순간 회전 속도를 가지고 다양한 회전 지표에서 고정자 및 회전자의 전기 상태를 기술하는 3중 파라미터{Ip, If, Ψ}를 한정하기 위해서 Clarke & Park 변환(transform)에 따 라 프로그램밍될 수 있다. 이때 3중 파라미터{Ip, If, Ψ}는 유사 제어를 위해서 또 다른 3중 파라미터{Is, Ir, Ψ}로 변형되거나, 또는 디지털 제어를 위해 또 다른 3중 파라미터{Id, Iq, Ir}로 변형된다. 이를 위해, 회로(27)는 회로(10)의 적당한 아웃풋 단자에 연결되는 회전자가 나타내는 회전 속도에 관한 순간 데이터 인풋 포트를 포함하며, 상기 회로(27)는 고정자 내의 전류를 나타내는 제어 신호(Is) 및 회전자에 대한 고정자의 관련 상태를 나타내는 전기각 표시, 및 회전자에서의 여자를 나타내는 제어 신호(If)를 생성한다.

상기 제어 신호(If)는 회전자에서의 여자 제어 회로(5)에 전달된다. 상기 나머지 두 신호들(Is 및 Ψ)은 회로(26)의 처음 두 개의 인풋 게이트에 전달되고, 그 세 번째 게이트는 회전자의 순간 회전각(θ)을 나타내는 신호를 생성하는 회로(10)의 대응하는 아웃풋에 연결된다.

회로(26)는 상기된 바와 같이 회로(15)를 통해 생성되는 커팅파(cutting wave)를 사용하여 펄스 폭 변조를 한정하기 위하여 다수의 참조 신호들(S1, S2, ...)을 생성하는 수단을 포함한다. 상기 펄스 폭 변조를 통해서는 완전한 정현파, 부분적 정현파, 회로(26)의 세 개의 인풋 게이트들에 적용되는 제어의 3중 파라미터에 대한 답으로서 고정자 자기유도코일의 각각의 페이즈를 위해 한정되는 각도에 관련된 파를 생성할 수 있다. 따라서, 상기 회로(26)는

상기 참조 신호들을 생성하는 회로(26)는 하기와 같은 관계식을 따르는 참조 신호를 생성하는 수단을 포함한다:

Si = Si(Is, Ir, Ψ)

상기 식에서, Si()은 DSP(Harvard 타입의 Digital Signal Processing) 유형의 신호 처리 회로를 통해 실행되는 프로그램 형태로 실행된 첫 번째 실시예에서 나타나는 미리 한정된 기능이다. 두 번째 실시예에서, 참조 신호 Si()는 3중 변수(Is, Ψ, IR)에 따라 본 발명의 제어 회로의 로딩시 미리 한정된 제도법을 나타내는 수치값 테이블을 보내는 시퀀서(sequencer)를 통해 생성된다.

상기 전기기기는 Lundell 유형의 갈고리형 회전자를 가지거나 또는 돌출 극을 가진 기기, 회전자에 영구자석을 가진 기기(이 경우 회로(5) 및 신호(If)는 관련 없음), 유도식 또는 자기저항식 기기, 극간 자석을 가진 갈고리형 기기, 겹겹히 쌓인 철판으로 형성된 하이브리드 회전자를 구비한 기기, 여자 코일 보빈 및 영구자석과 함께 비돌출극(non-salient pole)을 가진 기기일 수 있다.

본 발명의 펄스 폭 변조 제어 회로를 통해 모든 범위의 회전자 회전 속도에서 전기기기를 제어할 수 있다. 이러한 제어 회로는 하기와 같은 수단들과 별도로 또는 조합하여 상호작용한다:

- 히트엔진이 갑자기 멈추는 것을 방지하기 위한 수단;

- 스타터 모드에서 차량의 속도를 조절하는 수단;

- 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 전기 네트워크 상에서 사용 가능한 전기 파워를 조절하는 수단;

- 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 파워 유닛의 기계적 동력을 조절하는 수단;

- 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 감속 및 정지 간격에 관한 불확정 변수 제거 수단;

- 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 구동 유닛에서 요구되는 토크의 변형에 관한 불확정 변수 제거 수단;

- 차량 베터리의 충전 상태, 히트 에너지 수준, 차량 환경 측정에 관한 기타 모든 다른 파라미터에 따라 전기기기의 페이즈에 전류를 적용하는 수단.

본 발명을 통해 실행되는 제어를 통해 기기의 재빠르고 역동적인 반응, 모든 유형의 작동 모드에서 전기기기가 발생하는 자성 소음의 감소, EMC 무선주파수(radio frequency) 발생 감소 등을 보장할 수 있다. 이러한 특성들은 특히 변환 회로에서 사용되는 제어된 인터럽터의 변환 속도 및 손실(loss) 간의 잘 조절된 해결책에 따라 보장된다.

본 발명의 제어 회로를 통해 제너레이터 모드에서 속도와 관련된 모든 유형의 작동에서 전류의 생성이 보장되며, 심지어 낮은 회전 속도를 나타내는 제너레이터 모드에서의 전류의 생성도 보장된다.

본 발명의 제어 회로를 통해 DEM 및 ASS 모드에서 스타팅 및 보조기능이 보장되며, 심지어 분당 7000 회전의 높은 속도에서의 스타팅 및 보조기능도 보장된다.

모든 이러한 장점들은 고정자 자기유도코일의 회전수가 감소된 전기기기를 통해서도 여전히 가능한 것으로 나타난다. 그 결과 저항에 따라 파워가 떨어지는 것을 줄일 수 있다.

삼각형 파형은 특히 상승면과 하강면 수준에 있어 변화될 수 있다. 이러한 파형은 사다리꼴 파형으로 대체되거나 또는 FOC 타입의 벡터 컨트롤로 대체될 수 있다. 상기 파형은 그 단면에 이력현상(hysteresis) 효과를 형성하는 수단과 조합될 수도 있다. 파의 단면에서 이력현상 효과를 형성하는 수단은 파의 단면이 활성화되는 경우에는 시간적으로 앞서가도록 하고, 및/또는 파의 단면이 비활성화되는 경우에는 시간적으로 뒤떨어지도록 한다.

Claims (32)

1. - 두 개의 직류 공급 단자(29P,29N) 사이에 연결되고, 각각의 제어된 단자들(23 내지 25)이 전기기기(1)의 고정자(2)의 적어도 하나의 페이즈에 연결되는 가역성 AC/DC 컨버터 회로(4);

   - 상기 전기기기의 각 페이즈 내의 전류 및/또는 전압을 측정하는 다수의 센서(6,7);

   - 상기 전기기기의 회전자(3)의 위치 및 회전속도에 관한 순간적인 정보를 제공하는 수단(9,10);

   - 페이즈들의 전기적 측정값 및 회전자의 위치와 속도에 따른 상기 AC/DC 컨버터 회로(4) 브랜치의 파일럿 회로(14)를 포함하며,

   스타터, 구동 전기 모터, 보강 전기 모터, 교류발전기 또는 브레이킹의 기계적 에너지 회복 교류발전기 등의 작동 모드 중 선택되는 전기기기의 작동 모드에 따라 상기 AC/DC 컨버터 회로(4) 브랜치의 파일럿 회로의 구성신호를 발생하는 회로(11,13)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상의 전기기기(1)를 위한 펄스 폭 변조(PWM) 제어 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전 추적 회로(10)는 참조 위치에 대한 회전자의 순간 회전각을 나타내는 제1 신호(θ) 및 회전자의 회전 각속도를 나타내는 제2 신호(ω)를 생성하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회전 추적 회로(10)는, 한편으로는 회전자(3)의 여자로 연결되는 초퍼 회로(5)로 선(28)을 통해 전송되는 변환 제어 신호를 생성하고 다른 한편으로는 전기기기(1) 고정자(2)의 전류공급 브리지(4)로 이어지는 파일럿 신호 생성 회로(13)로 전송되는 다수의 참조 신호를 생성하는 회로(11)의 인풋에 연결되는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
4. 제3항에 있어서,

   상기 파일럿 신호 생성 회로(13)의 인풋 단자에 연결되는 기본파 생성 회로(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기본파는 제 1 속도로 증가하는 제 1 면과 제 2 속도로 감소하는 제 2 면을 나타내는 유형의 삼각형파로 구성되는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
6. 제5항에 있어서,

   상기 파일럿 신호 생성 회로(13)는 상기 브리지(4)의 여러 반도체 인터럽터 그리드의 전도화 신호(P1 내지 P6)를 생성하기 위하여 적용 회로(14)의 인풋에 연 결되는 다수의 파일럿 신호(C1,C2,C3)를 생성하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
7. 제6항에 있어서,

   상기 회로(13)는 고정자 페이즈의 적어도 일 부분을 위한 감산기(31,34)를 포함하며, 상기 감산기의 제1 인풋 양극 단자는 상기 참조 신호들(S1,S2) 중 하나의 인풋 단자에 연결되고 제2 인풋 음극 단자는 상기 측정 신호들(M1,M2) 중 하나의 인풋 단자에 연결되며, 상기 감산기의 아웃풋 단자는 교정 회로(32,35)의 인풋 단자에 연결되고, 상기 교정 회로(32,35)는 교정 회로(32)의 아웃풋에서

   A1 = F1(S1 - M1)

   형태로 나타나는 교정 기능 F1() 또는 F2()를 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
8. 제7항에 있어서,

   상기 교정 회로(35)에서 파생되는 아웃풋 신호(A1)는 비교기(33,36)의 제1 인풋 단자에 입력되고, 비교기의 제2 비교 인풋 단자는 파일럿 신호 생성 회로(15)의 아웃풋에 연결되며, 상기 비교기(33,36)는 아웃풋 단자가 연결되는 그리드 전극을 가진 제어된 인터럽터(16,17)의 전도 상태를 변하게 하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
9. 제7항에 있어서,

   상기 두 교정 회로(32, 35)의 아웃풋 단자들은 또한 합산기(37)의 대응하는 인풋 단자에도 연결되며, 합산기의 아웃풋 단자는 비교기(38)의 제1 인풋 단자에 연결되고, 상기 비교기(28)의 제2 비교 인풋 단자는 파일럿 신호 생성 회로(15)의 아웃풋에 연결되며, 상기 비교기(38)의 아웃풋 단자는 그리드 전극을 가진 제어된 인터럽터(18)의 전도 상태를 변하게 하기 위해서 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
10. 제1항에 있어서,

    - 히트엔진 스타터로서의 작동 모드;

    - 직류 전압 공급 전기 네트워크에 연결된 전기 배터리의 충전을 위한 교류발전기로서의 작동 모드;

    - 차량의 바퀴에서 직접적으로 작용하는 구동 모터, 또는 자신의 기계적 동력과 구동 유닛의 나머지 부분에 의해 제공되는 기계적 동력을 혼합하여 간접적으로 작용하는 구동 모터로서의 작동 모드;

    - 구동 유닛에 의해 요구되는 브레이킹 에너지를 회복하도록 작용하는 제너레이터로서의 작동 모드;

    중 하나의 작동 모드를 결정하게 해주는 주변 컴퓨터가 장착된 전기기기에 적용되는 제어 디코딩 수단 등의 작동 모드 탐지 수단과 함께 작용하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
11. 제1항에 있어서,

    모터 작동 모드들 중 하나의 모드에서 회전자 상에서 사용가능한 토크를 증대시키기 위하여, 한정된 고정자에서 코일보빈의 회전수(ns)를 위해 고정자 내의 전류를 증폭시키는 수단 및 회전자의 회전 속도가 증가될 때 고정자 내의 전류를 강화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
12. 제 1항에 있어서,

    교류발전기 작동 모드들 중의 하나의 모드에서:

    (a) 다이오드 정류 모드로 이행하기 위한 충분한 속도에 이르기까지, 낮은 속도에 대한 배터리 전압보다 높은 기전력(e)을 생성하면서 네트워크로 전류를 공급하기 위하여;

    (b) 한정된 회전 속도보다 큰 속도에서,

    배터리에 요구되는 전류를 제한하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
13. 제1항에 있어서,

    상기 참조 신호 생성 회로(11)는 한계 속도(ΩL)에 의해 한정되는 두 개의 구역(구역 A 및 구역 B)에 따라 모터 모드로 작용하기 위한 하나의 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
14. 제13항에 있어서,

    DEM 스타터 모드에서, 속도 제로에서 한계 속도에 이르기까지 변하는 회전 속도(W)에 대한 일정한 아웃풋 토크를 나타내고 그 후 최대 속도에 이르기까지 일정한 파워에서 감소하는 펄스 폭 변조를 한정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
15. 제13항에 있어서,

    ASS 보조 모드에서, 분당 약 7000 회전에 이르기까지의 히트 엔진의 감속에 상응하는 속도인 상기 두 구역(구역 A 및 구역 B) 사이의 한정된 분리 속도(ΩL)로 부터 선형적으로 감소하는 아웃풋 토크를 나타내는 펄스 폭 변조를 한정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
16. 제13항에 있어서,

    상기 전기기기가 모터 모드로 작동하기 시작하는 경우, 배터리(50)에 의해 생성된 전압이 소정의 유지 전압(ΔU)과 함께 배터리(50)의 정상 작동 값(U0)의 절반값보다 높아지는 때를 탐지하는 보충 회로(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
17. 제1항에 있어서,

    고정자의 제어를 위한 참조 신호 생성 수단은 전하 형상의 제어를 수용하는 수단을 더 포함하며, 이러한 전하의 제어는 기기가 풀(full) 전하로 작동해야 하는지 또는 감소된 전하로 작동해야 하는지 여부를 결정하기 위해서 파워 유닛 및/또는 전체 차량의 제어 컴퓨터에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
18. 제1항에 있어서,

    상기 고정자 제어를 위한 참조 신호 생성 수단은, 상기 브리지(4)가 교류발전기 모드에서 90 내지 180°각도 사이의 페이즈 진행을 나타내는 정현파를 생성하는 것과 같은 상태로 상기 제어 회로(13)를 위치시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
19. 제1항에 있어서,

    교류발전기 모드에서, 상기 제어 회로는 회전자의 한계 속도(ΩD) 기록 수단에 의해 한계 속도(ΩD)보다 낮은 속도를 나타내는 구역 C 및 ΩD 보다 높은 속도를 나타내는 구역 D 등 속도에 따른 두 개의 작동 구역을 한정하는 수단을 포함하며, 상기 한계 속도는 기기가 펄스 폭 변조로 작동하는 경우(곡선 번호 60) 및 단지 내재 다이오드들과 함께 수동식 정류로 작동하는 경우(곡선 번호 62) 모두에 공통으로 적용되는 회전을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
20. 제1항에 있어서,

    교류발전기 모드에서, ΩD 보다 낮은 회전수를 위해 펄스 폭 변조 회전 또는 ΩD 보다 높은 회전수를 위해 다이오드를 통한 정류 회전에서만 변환 회로를 작동하게 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
21. 제1항에 있어서,

    고정자의 제어를 위한 참조 신호(S1,S2) 및 회전자 전류의 제어 신호(If)를 생성하는 수단(11)은 전기기기의 선택된 작동 모드와 회전자의 순간 회전 속도에 기초한 변수에 따른 데이터 시퀀스 생성 수단이 장착된 데이터 메모리를 구비한 회로(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
22. 제21항에 있어서,

    상기 메모리를 구비한 회로(27)는 상기 회전 추적 회로(10)의 대응하는 아웃풋 단자를 통해 만들어지는 회전자의 순간 회전 속도를 가지고 다양한 회전 지표에서 고정자 및 회전자의 전기적 상태를 기술하는 3중 파라미터{Is, IR, Ψ}를 한정하기 위해서 Clarke & Park 변환(transform)에 따라 프로그램밍되는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
23. 제22항에 있어서,

    고정자 내의 전류 및 전기각(Is 및 Ψ)을 나타내는 신호들은 회로(26)의 처음 두 개의 인풋 게이트에 전달되고, 그 세 번째 게이트는 회전자의 순간 회전각(θ)을 나타내는 신호를 생성하는 회로(10)의 대응하는 아웃풋에 연결되며, 상기 회 로(26)는 상기 파형 생성 회로(15)를 통해 생성되는 커팅파(cutting wave)를 사용하여 펄스 폭 변조를 한정하기 위해서 다수의 참조 신호들(S1, S2, ...)을 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
24. 제23항에 있어서,

    상기 참조 신호들을 생성하는 회로(26)는

    Si = Si(Is, Ψ, IR)

    에 의해 한정되는 전류 관계식(상기 식에서 Si()은 소정의 함수)을 따라 참조 신호를 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
25. 제23항에 있어서,

    상기 참조 신호들을 생성하는 회로(26)는 DSP(Harvard 타입의 Digital Signal Processing) 유형의 신호 처리 회로에 의해 실행되는 프로그램 형태로 실행되는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
26. 제23항에 있어서,

    상기 참조 신호들을 생성하는 회로(26)는 3중 변수(Is,Ψ,IR)에 따라 제어 회로의 충전시 미리 결정된 제도법을 나타내는 수치값 테이블을 보내는 시퀀서(sequencer)를 통해 참조 전류 신호 Si()를 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
27. 제1항에 있어서,

    상기 전기기기는 Lundell 유형의 갈고리형 회전자를 가지거나 또는 돌출 극을 가진 기기, 회전자에 영구자석을 가진 기기, 유도식 또는 변형 가능한 자기저항식 기기, 극간 자석을 가진 갈고리형 기기, 겹겹히 쌓인 철판으로 형성된 하이브리드 회전자를 구비한 기기, 여자 코일 보빈 및 영구자석과 함께 비돌출극(non-salient pole)을 가진 기기일 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
28. 제 1항에 있어서,

    모든 범위의 회전자 회전 속도에서 전기기기를 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
29. 제1항에 있어서,

    - 히트엔진이 갑자기 멈추는 것을 방지하기 위한 수단;

    - 스타터 모드에서 차량의 속도를 조절하는 수단;

    - 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 전기 네트워크 상에서 사용 가능한 전기 파워를 조절하는 수단;

    - 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 파워 유닛의 기계적 동력을 조절하는 수단;

    - 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 감속 및 정지 간격에 관한 불확정 변수 제거 수단;

    - 전기기기 및 본 발명의 제어 회로가 장착되는 차량의 파워 유닛에서 요구되는 토크의 변형에 관한 불확정 변수 제거 수단;

    - 차량 베터리의 충전 상태, 히트 에너지 수준, 차량 환경 측정에 관한 기타 모든 다른 파라미터에 따라 전기기기의 페이즈에 전류를 적용하는 수단;과 별도로 또는 조합하여 상호작용하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 파형 생성 회로(15)는 톱니형 파(도 3(a) 및 (b)), 삼각형 파(도 3 (c) 및 (d)) 또는 사다리꼴 파(도 3 (e) 및 (f)), 또는 FOC 유형의 벡터 컨트롤을 가진 파형을 생성하며, 상기 파형은 그 단면에 이력현상(hysteresis)의 효과를 형성하는 수단과 조합될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
31. 스타터, 구동 전기 모터, 보강 전기 모터, 교류발전기 또는 브레이킹의 기계적 에너지 회복 교류발전기로 작용할 수 있으며, 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 제어 회로를 가지고 작동하는 차량용 전기기기에 있어서,

    감긴 수가 더 약한 자화 에너지에 기초하여 계산되는 코일이 감긴 고정자를 포함하며, 더 높은 자화 에너지를 필요로 하는 작동 모드를 위해서는 상기 제어 회로에 의하여 전류 제어가 실행되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기기기.
32. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 회전 전기기기.

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