DE60113832T2

DE60113832T2 - Antriebsvorrichtung und regelverfahren, speichermedium und programm für die antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE60113832T2
Application number: DE60113832T
Authority: DE
Inventors: Makoto Nakamura; Eiji Sato; Ryoji Oki; Masayuki Komatsu; Sumikazu Shamoto; Kazunari Nagakute-cho Aichi-gun MORIYA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: KR20030020270A; JP3732828B2; US7120037B2; KR100486321B1; EP1286459A4; CN1211908C; JPWO2002065628A1; EP1286459B1; CN1436395A; EP1286459A1; US20030057914A1; WO2002065628A1; DE60113832D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftwerk bzw. Aggregat, das in der Lage ist, eine Bewegungsenergie auszugeben, indem ein Elektromotor angetrieben wird, und ein Fahrzeug, in dem das Kraftwerk eingebaut ist, ein Steuerungsverfahren, ein Speichermedium und ein Programm des Kraftwerks, eine Antriebseinheit, die in der Lage ist, eine Last und ein Fahrzeug anzutreiben, das die Antriebseinheit trägt, und ein Steuerungsverfahren, ein Speichermedium und ein Programm für die Antriebseinheit.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bisher bestand ein Vorschlag für ein herkömmliches Kraftwerk, das einen Kondensator, der mit einem positiven Elektrodenbus und einem negativen Elektrodenbus eines Wechselrichterschaltkreises verbunden ist, um einem Elektromotor eine dreiphasige Wechselstromleistung zuzuführen, und eine Gleichstromleistungsquelle aufweist, die mit dem positiven Elektrodenbus oder dem negativen Elektrodenbus des Wechselrichterschaltkreises und einem Sternpunkt des Elektromotors verbunden ist (z. B. japanische Patentoffenlegungsschrift Hei 10-337047, japanische Patentoffenlegungsschrift 11-178114 und dergleichen). Bei dieser Vorrichtung wird bewirkt, daß ein Schaltkreis, der eine Spule einer jeden Phase des Elektromotors und ein Schaltelement einer jeden Phase des Wechselrichterschaltkreises aufweist, als ein Booster-Chopper- bzw. Verstärker-Steller-Schaltkreis zum Speichern einer elektrischen Ladung in dem Kondensator funktioniert, indem eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle erhöht wird, und der Elektromotor wird unter der Voraussetzung angesteuert, daß der Kondensator, in dem die elektrische Ladung gespeichert ist, als eine Gleichstromleistungsquelle betrachtet wird. Eine Schaltoperation der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises, die zum Zeitpunkt des Anlegens des dreiphasigen Wechselstroms an den Elektromotor ausgeführt wird, bewirkt eine gleichzeitige Steuerung des Antriebs des Elektromotors und eine Steuerung der Speicherung der elektrischen Ladungen in dem Kondensator.
Bei einer solchen Kraftanlage gibt es jedoch Situationen, wo der Elektromotor nicht mit einer gewünschten Leistung angesteuert werden kann, obwohl die Kraftanlage bei voller Leistung arbeiten kann, wenn die Gleichstromleistungsquelle eine normale Temperatur aufweist; wenn die Temperatur der Gleichstromleistungsquelle niedrig ist, wie z. B. bei einer Inbetriebnahmezeit des Elektromotors, verlangsamt sich die Rate der chemischen Reaktion innerhalb der Gleichstromleistungsquelle, und der Innenwiderstand der Gleichstromleistungsquelle steigt an. Unter solchen Bedingungen ist die Leistung einer Batterie manchmal weniger als optimal.
Da eine Leistungsabgabe der Gleichstromleistungsquelle abnimmt, selbst wenn die Gleichstromleistungsquelle eine hohe Temperatur aufweist, ist es ferner zu bevorzugen, die Temperatur der Gleichstromleistungsquelle innerhalb eines entsprechenden Bereichs beizubehalten, damit das Kraftwerk auf seinem maximalen Potential arbeiten kann. Damit ein stabiler Verstärkungsbetrieb eines Leistungsumwandlungsabschnitts ausgeführt werden kann, der als der Booster-Chopper-Schaltkreis in dem vorstehend beschriebenen Kraftwerk funktioniert, ist es ferner zu bevorzugen, die Temperatur dieses Abschnitts innerhalb eines angemessenen Bereichs beizubehalten.
Solche Umstände sind gleichermaßen anwendbar auf die Temperatur einer Gleichstromleistungsquelle und eine Temperatur eines Gleichstrom-Gleichstromwandlers in einer Vorrichtung, in der eine Verstärkungsoperation eines Schaltkreises, der eine Spule einer jeden Phase eines Elektromotors und Schaltelemente eines Wandlerschaltkreises aufweist, durch den Gleichstrom-Gleichstromwandler als Ersatz ausgeührt wird, nämlich in einer Kraftanlage, in der eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung einer Gleichstromspannung, die von der Gleichstromleistungsquelle kommt, in den Gleichstrom-Gleichstromwandler fließt, eine Gleichstromleistung in einem Kondensator gespeichert wird, die Gleichstromleistung, die in dem Kondensator gespeichert ist, in eine dreiphasige Wechselstromleistung durch eine Schaltoperation der Schaltelemente des Wandlerschaltkreises umgewandelt wird und die dreiphasige Wechselstromleistung dem Elektromotor zugeführt wird. Die Situation ist für Temperaturen in einer Antriebseinheit vergleichbar, in der eine Gleichstrom-Gleichstromumwandlung einer Gleichstromspannung von der Gleichstromleistungsquelle durch einen Gleichstrom-Gleichstromwandler angeführt wird, die Gleichstromleistung in einem Kondensator gespeichert wird und die Gleichstromleistung, die in dem Kondensator gespeichert ist, einem elektrischen Gerät (einer Last) zugeführt wird.
Aus der US-A-6 066 928 ist ebenfalls ein elektrisches System für ein Elektrofahrzeug bekannt, das einen Spannungswechselrichters umfaßt, der eine Gleichstrom-Eingangsspannung von einem Gleichstromeingangsschaltkreis empfängt und eine variable Wechselstromspannung einer variablen Frequenz erzeugt. Dieses System umfaßt keine Einrichtung zur Beibehaltung angemessener Temperaturbedingungen.
Es ist eine Aufgabe der Antriebseinheit und des Steuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Leistung durch Beibehalten von angemesseneren Temperaturbedingungen für die Leistungsquelle oder den Gleichstrom-Gleichstromwandler zu maximieren. Ferner bezieht sich die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Maximieren einer Leistung durch rasches Erwärmen der Leistungsquelle, wenn die Temperatur der Leistungsquelle niedrig ist. Ferner bezieht sich die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Maximierung der Leistung durch Einschränkung der Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers. Ferner ist die vorliegende Erfindung darauf bezogen, ein Fahrzeug bereitzustellen, das eine angemessenere Temperatur in der Antriebseinheit beibehält, um die Leistung der Antriebseinheit zu maximieren. Das Speichermedium und Programm gemäß der vorliegenden Erfindung sind darauf bezogen, zu bewirken, daß ein Computer als eine Steuervorrichtung zur Beibehaltung von angemesseneren Temperaturen für die Leistungsquelle oder den Gleichstrom-Gleichstromwandler funktioniert.
Aus der US-A-5 710 699 ist ebenso eine Vorrichtung für eine Belastungsverteilung einer Batterie in einem elektrischen Leistungssystem bekannt. Die Vorrichtung weist einen ersten Gleichstrom-Gleichstromwandler und eine zusätzliche passive Energiespeichervorrichtung auf, die mit einem Gleichstromverknüpfung durch einen zweiten Gleichstrom-Gleichstromwandler gekoppelt ist. Diese Vorrichtung weist keine Einrichtung auf, um für eine Beibehaltung angemessenerer Temperaturbedingungen zu sorgen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgende Merkmale auf:
einen Gleichstrom-Gleichstromwandler, der Energiespeichereinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, einen Gleichstrom als Energie vorübergehend als Energie zu speichern, und die in der Lage sind, durch Schalten von Schaltelementen eine Gleichstrom-Gleichstromumwandlung einer eingegebenen Gleichstromspannung unter Verwendung der in den Energiespeichereinrichtungen gespeicherten Energie auszuführen und eine Last mit der umgewandelten Gleichstromspannung zu versorgen;
eine Leistungsquelle, die in der Lage ist, dem Gleichstrom-Gleichstromwandler eine Gleichstromleistung zuzuführen; und
Temperatursteuereinrichtungen zum Ausführen einer Schaltsteuerung des Schaltelements, um die Temperatur zu steuern, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers.
In der Antriebseinheit der gemäß vorliegenden Erfindung kann die Temperatur der Leistungsquelle oder die Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers angemessener beibehalten werden, so daß ein volles Leistungspotential realisiert werden kann, selbst in einer einfach aufgebauten Vorrichtung, weil die Temperatursteuerungseinrichtungen eine Schaltsteuerung der Schaltelemente basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers ausführen, um die Temperatur des entsprechenden Elements zu steuern. Hier umfaßt der Begriff "Leistungsquelle" eine Leistungsquelle auf, die aufgeladen und entladen werden kann. Nachstehend weist die "Leistungsquelle", wenn nicht anders angegeben, die vorstehenden Elemente auf.
Bei einer solchen erfindungsgemäßen Antriebseinheit können Vorkehrungen getroffen werden, daß eine elektrische Speichervorrichtung, die mit einer Leistung aufgeladen werden kann, die von dem Gleichstrom-Gleichstromwandler ausgegeben wird, bereitgestellt wird und die Temperatursteuereinrichtungen Einrichtung sind zum Steuern einer geladenen Spannung der elektrischen Speichervorrichtung durch eine Schaltsteuerung basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers. In der ersten Antriebseinheit können bei einem solchen Aspekt der vorliegenden Erfindung Temperatursteuereinrichtungen Einrichtungen zum Ausführen einer Schaltsteuerung sein, um eine geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung höher als normal einzustellen, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle ein erster Schwellenwert oder diesen unterschreitet, und die Temperatursteuereinrichtungen können zudem Einrichtungen zum Ausführen der Schaltsteuerung sein, um eine geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung geringer einzustellen als normal, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle ein zweiter Schwellenwert ist oder diesen überschreitet. Ferne können bei der Antriebseinheit in einem solchen Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die elektrische Speichervorrichtung vorgesehen ist, die Temperatursteuereinrichtungen Einrichtung zum Auferlegen von Einschränkungen auf die geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung und zum Ausführen der Schaltsteuerung sein, wenn eine Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers ein dritter Schwellenwert ist oder ein diesen überschreitet. Indem die geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung gesteuert wird, besteht die Möglichkeit, eine angemessenere Temperatur für die Leistungsquelle oder den Gleichstrom-Gleichstromwandler beizubehalten.
In der Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung können die Temperatursteuereinrichtungen ferner Einrichtungen zum Einstellen einer Schaltfrequenz der Schaltelemente basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Tempe ratur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers und zum Ausführen einer Schaltsteuerung mit einer voreingestellten Schaltfrequenz sein. Bei der Antriebseinheit bei einem solchen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Temperatursteuereinrichtungen Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz auf einen niedrigeren Wert als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung sein, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle ein vierter Schwellenwert oder diesen unterschreitet, und die Temperatursteuereinrichtungen auch Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz auf einen höheren Wert als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung sein, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle ein fünfter Schwellenwert ist oder diesen überschreitet. Ferner können bei der Antriebseinheit bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Schaltfrequenz der Schaltelemente des Gleichstrom-Gleichstromwandlers eingestellt wird, die Temperatursteuereinrichtungen Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz auf einen niedrigeren Wert als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung sein, wenn die Temperaturen der Schaltelemente ein sechster Schwellenwert sind oder diesen überschreiten, und die Temperatursteuereinrichtungen können zudem Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz der Schaltelemente auf einen höheren Wert als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung sein, wenn eine Temperatur der Energiespeichereinrichtungen ein siebter Schwellenwert ist oder diesen überschreitet. Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, angemessenere Temperaturen in der Leistungsquelle oder dem Gleichstrom-Gleichstromwandler beizubehalten, indem der Einstellvorgang der Schaltfrequenz der Schaltelemente des Gleichstrom-Gleichstromwandlers gesteuert wird.
Ferner kann die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, daß die vorstehend beschriebene Last ein Elektromotor ist, der durch einen mehrphasigen Strom angetrieben wird und einen Wechselrichterschaltkreis aufweist, der in der Lage ist, eine Gleichstromleistung, die durch den Gleichstrom-Gleichstromwandler umgewandelt wird, in eine mehrphasige elektrische Leistung umzuwandeln und die mehrphasige elektrische Leistung dem Elektromotor zuzuführen.
Hier umfaßt der Begriff "Elektromotor" auch Elektromotoren, die als Generatormotoren funktionieren, die in der Lage sind, Elektrizität zu erzeugen.
Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Antriebseinheit und einen Elektromotor aufweisen, so daß es sich bei der Last um den Elektromotor handelt, der durch einen mehrphasigen Strom angesteuert wird. Somit kann die Temperatur innerhalb der Vorrichtung auf einem angemesseneren Wert beibehalten werden, der es ermöglicht, ein Fahrzeug bereitzustellen, das sein Leistungspotential voll demonstriert.
Das Steuerungsverfahren der Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren einer Antriebseinheit, die folgende Merkmale aufweist:
einen Gleichstrom-Gleichstromwandler, der Energiespeichereinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, einen Gleichstrom vorübergehend als Energie zu speichern, und die in der Lage sind, durch Schalten von Schaltelementen eine Gleichstrom-Gleichstromumwandlung einer eingegebenen Gleichstromspannung unter Verwendung der Energiespeichereinrichtungen auszuführen und eine Last mit der Gleichstromspannung zu versorgen;
eine Leistungsquelle, die in der Lage ist, dem Gleichstrom-Gleichstromwandler eine Gleichstromleistung zuzuführen,
und, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers, wird eine Schaltsteuerung der Schaltelemente ausgeführt, um die Temperatur zu steuern.
Bei dem Steuerungsverfahren der Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, die Temperatur der Leistungsquelle oder des Gleichstrom-Gleichstromwandlers angemessener beizubehalten, so daß eine einfach aufgebaute Vorrichtung der Antriebseinheit ermöglicht, ihr volles Potential zu leisten, weil eine Schaltsteuerung der Schaltelemente basierend auf einer Temperatur der Leistungs quelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers ausgeführt wird, um die Temperatur des entsprechenden Elements zu steuern.
Ein solches Steuerungsverfahren der Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann derart gekennzeichnet sein, daß, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder Temperaturen der Schaltelemente, eine geladene Spannung einer elektrischen Speicherspannung, die in der Antriebseinheit beinhaltet ist und die in der Lage ist, eine von dem Gleichstrom-Gleichstromwandler abgegebene Leistung zu speichern, durch eine Schaltsteuerung gesteuert wird. Wie vorstehend beschrieben, besteht die Möglichkeit, durch Steuern der geladenen Spannung der elektrischen Speicherspannung, angemessenere Bedingungen für die Temperatur der Leistungsquelle oder die Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers beizubehalten.
Ferner kann ein Steuerungsverfahren der Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers, eine Schaltfrequenz der Schaltelemente eingestellt wird und eine Schaltsteuerung bei der eingestellten Schaltfrequenz ausgeführt wird. Wie vorstehend beschrieben, besteht die Möglichkeit, angemessenere Bedingungen für die Temperatur der Leistungsquelle oder die Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers beizubehalten, indem die Einstellung der Schaltfrequenz der Schaltelemente des Gleichstrom-Gleichstromwandlers gesteuert wird.
Ein Speichermedium gemäß der vorliegenden Erfindung speichert in einer Antriebseinheit, die folgende Merkmale aufweist:
einen Gleichstrom-Gleichstromwandler, der Energiespeichereinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, einen Gleichstrom vorübergehend als Energie zu speichern, und die in der Lage ist, durch Schalten von Schaltelementen, eine Gleichstrom-Gleichstromumwandlung einer eingegebenen Gleichstromspannung durch Verwendung der in den Energiespeichereinrichtungen gespeicherte Energie auszuführen und eine Last mit der umgewandelten Gleichstromspannung zu versorgen; und
eine Leistungsquelle, die in der Lage ist, dem Gleichstrom-Gleichstromwandler eine elektrische Gleichstromleistung zuzuführen,
ein computerlesbares Programm, das bewirkt, das ein Computer als Temperatursteuereinrichtung zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Schaltelemente, um die Temperatur zu steuern, basierend auf einer Temperatur der Gleichstromleistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers funktioniert.
In dem Speichermedium gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine angemessene Temperatur in der Leistungsquelle oder dem Gleichstrom-Gleichstromwandler beibehalten werden, so daß es für eine einfach aufgebaute Antriebseinheit möglich ist, bei vollem Betriebspotential zu arbeiten, weil das Speichermedium das computerlesbare Programm speichert, das bewirkt, daß der Computer als die Temperatursteuereinrichtung zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises funktioniert, um eine Temperatursteuerung basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers auszuführen, wenn der Computer in die Antriebseinheit eingebaut ist und die Antriebseinheit dazu gebracht wird, zu arbeiten.
Ein Programm gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich in einer Antriebseinheit, die folgende Merkmale aufweist:
einen Gleichstrom-Gleichstromwandler, der Energiespeichereinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, einen Gleichstrom vorübergehend als Energie zu speichern, und die in der Lage sind, durch Schalten von Schaltelementen, eine Gleichstrom-Gleichstromumwandlung einer eingegebenen Gleichstromspannung durch Verwendung der in den Energiespeichereinrichtungen gespeicherte Energie auszuführen und eine Last mit der umgewandelten Gleichstromspannung zu versorgen; und
eine Leistungsquelle, die in der Lage ist, dem Gleichstrom-Gleichstromwandler eine Gleichstromleistung zuzuführen,
ein computerlesbares Programm, das bewirkt, das ein Computer als Temperatursteuereinrichtung zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Schaltelemente, um die Temperatur zu steuern, funktioniert, basierend auf einer Temperatur der Gleichstromleistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers.
Das Programm gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, daß der Computer als die Temperatursteuereinrichtung zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Schaltelemente des Wechselrichterschaltkreises funktioniert, um eine Temperatursteuerung auszuführen, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstromwandlers, und daher kann, wenn der Computer in die Antriebseinheit eingebaut ist und bewirkt wird, daß die Antriebseinheit arbeitet, eine angemessene Temperatur in der Leistungsquelle oder dem Gleichstrom-Gleichstromwandler beibehalten werden, so daß es für die Antriebseinheit möglich ist, ihr volles Leistungspotential auszuschöpfen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Skizze des Aufbaus eines Kraftwerks 20 darstellt, das nicht der vorliegenden Erfindung entspricht.
2 ist ein Schaltdiagramm des Kraftwerks 20, und es zeigt eine u-Phase von Dreiphasenspulen eines Motors 22.
3 ist ein Flußdiagramm, das eine Leistungsquellentemperaturanstiegs-Verarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch einen elektronische Steuereinheit 40 des Kraftwerks 20 ausgeführt werden soll.
4 ist eine exemplarische Zeichnung, die eine Wellenform eines Sternpunktstroms während eines Erwärmungsvorgangs exemplarisch darstellt.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Skizze des Aufbaus eines Kraftwerks 20B gemäß einem Alternativbeispiel darstellt,
6 ist ein Schaltungsdiagramm des Kraftwerks 20B des Alternativbeispiels, und das Diagramm zeigt eine u-Phase der Dreiphasenspulen des Motors 22.
7 ist ein Flußdiagramm, das eine Schaltkreisstemperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch die elektronische Steuereinheit 40 ausgeführt werden soll.
8 zeigt eine Beziehung zwischen einer Reaktortemperatur T1 und einem Spannungs-Höchstwerts V1max und eine Beziehung zwischen einer Transistortemperatur Tt und einem Spannungshöchstwert Vtmax.
9 ist ein Flußdiagramm einer Beispielschaltkreisstemperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine, die durch die elektronische Steuereinheit 40 ausgeführt werden soll.
10 zeigt eine Beziehung zwischen den Wärmewerten von Transistoren T1 bis T6 und Spulen des Elektromotors 22 und einer Schaltfrequenz.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine Skizze des Aufbaus eines Kraftwerks 120 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist ein Flußdiagramm, das eine Leistungstemperaturanstiegs-Verarbeitungsroutine beispielhaft darstellt, die durch eine elektronische Steuerungseinheit 140 des Kraftwerks 120 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden soll.
13 ist ein Flußdiagramm, das eine Gleichstrom-Gleichstromwandler-Temperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine beispielhaft darstellt, die durch eine elektronische Steuerungseinheit 140 ausgeführt werden soll.
14 zeigt eine Beziehung zwischen einer Reaktortemperatur T12 und einem Spannungshöchstwert V1max2 und eine Beziehung zwischen einer Transistortemperatur Tt2 und einem Spannungshöchstwert Vtmax2.
15 ist ein Flußdiagramm, das die Gleichstrom-Gleichstromwandler-Temperatursteuerungsverarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch die elektronische Steuereinheit 140 ausgeführt werden soll.
16 zeigt eine Beziehung zwischen den Wärmewerten der Transistoren T7 und T8 und einem Reaktor L und einer Schaltfrequenz.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Die Erfindung ist in dem Beispiel von 11 ff verkörpert. Die Kraftanlagen von 1 bis 10 sind nicht erfindungsgemäß; jedoch sind sie für das Verständnis der Erfindung von Nutzen.
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Überblick über den schemenhafte Aufbau eines Kraftwerks 20 darstellt. Das Kraftwerk 20 weist einen Elektromotor 22 auf, der durch einen dreiphasigen Wechselstrom arbeitet; einen Wechselrichterschaltkreis 24, der in der Lage ist, eine elektrische Gleichstromleistung in eine dreiphasige Wechselstromleistung umzuwandeln und die umgewandelte Leistung dem Elektromotor 22 zuzuführen; einen Kondensator 30, der mit einem positiven Elektrodenbus 26 und einem negativen Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises verbunden ist; eine Gleich stromleistungsquelle 32, die mit einem Sternpunkt des Elektromotors 22 und dem negativen Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises 24 verbunden ist; einen Temperaturkondensator 50 zum Erfassen einer Temperatur der Gleichstromleistungsquelle 32; und eine elektronische Steuerungseinheit 40, die die gesamte Vorrichtung steuert.
Der Elektromotor 22 ist beispielsweise ein synchroner Motorgenerator, der in der Lage ist, eine Elektrizität zu erzeugen, und der einen Rotor aufweist, an dessen äußerer Oberfläche ein Dauermagnet angebracht ist, und einen Stator, an den Dreiphasenspulen gewunden sind. Eine Drehachse des Elektromotors 22 ist eine Abgabeachse des Kraftwerks gemäß der ersten Ausführungsform, und die Leistung wird von der Abgabeachse abgegeben. Weil der Beispielsmotor 22 gemäß der ersten Ausführungsform ein Motorgenerator ist, kann der Elektromotor 22 ferner eine Elektrizität erzeugen, wenn in seine Drehachse eine Leistung eingegeben wird. Zudem ist die Drehachse des Motors 22 direkt oder indirekt mit einer Radachse verbunden, wenn das Kraftwerk 20 gemäß der ersten Ausführungsform in ein Fahrzeug eingebaut ist.
Der Wechselrichterschaltkreis 24 weist sechs Transistoren T1 bis T6 und sechs Dioden D1 bis D6 auf. Die sechs Transistoren T1 bis T6 sind in Paaren angeordnet, so daß diese Transistoren in bezug auf jeweils den positiven Elektrodenbus 26 und den negativen Elektrodenbus 28 eine Source-Seite bzw. eine Sink-Seite sind, und die Dreiphasenspulen (u v w) des Elektromotors 22 sind jeweils mit einem Knoten der Transistoren verbunden.
Der Kondensator 30 ist so aufgebaut, daß er als eine Gleichstromleistungsquelle zum Antrieb des Elektromotors 22 funktioniert. Die Funktion des Kondensators 30 wird nachstehend ausführlich beschrieben. Ferner handelt es sich bei der Gleichstromleistungsquelle 32 um beispielsweise eine sekundäre Batterie aus Nickelmetallhydrid oder Lithiumionen. Die Gleichstromleistungsquelle 32 weist beispielsweise eine Speicherkapazität auf, die größer ist als die Kapazität des Kondensators 30 mit einer identischen Spannung.
Eine elektronische Steuereinheit 40 ist ein Mikroprozessor mit einer CPU 42 als die Hauptkomponente und weist einen ROM 44 auf, der ein Verarbeitungsprogramm speichert, einen RAM 46, der Daten vorübergehend speichert, und Eingangs-/Ausgangs-Ports (die in den Zeichnungen nicht gezeigt sind). In der elektronischen Steuereinheit 40 werden Befehlswerte und dergleichen betreffend einer Leistungsquellentemperatur Tb von einem Temperatursensor 50 zum Erfassen einer Temperatur der Gleichstromleistungsquelle 32 und betreffend des Betrieb des Elektromotors 22 über den Eingangsport eingegeben. Von der elektronischen Steuereinheit 40 wird ein Steuersignal oder dergleichen, das zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 verwendet werden soll, über den Ausgangsport ausgegeben.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des vorstehend beschriebenen Betriebs des Kraftwerks 20. Zunächst wird ein Beispielbetrieb beschrieben, bei dem der Kondensator 30 als eine Gleichstromleistungsquelle zum Zuführen von Elektrizität zum Elektromotor 22 funktioniert.
2 ist ein Schaltungsdiagramm der Kraftanlage 20. Das Diagramm zeigt die u-Phase der Dreiphasenspulen des Elektromotors 22. Unter Berücksichtigung eines Zustands, in dem der Transistor T2 der u-Phase des Wechselrichterschaltkreises 24 ein ist, wird ein Kurzschluß, wie durch den gestrichelten Pfeil in der Zeichnung gezeigt ist, gebildet, und die u-Phase der Dreiphasenspulen des Elektromotors 22 funktioniert als ein Reaktor. Wenn der Transistor T2 in diesem Zustand abgeschaltet wird, wird eine Energie, die in der u-Phase der Dreiphasenspulen gespeichert ist, die als ein Reaktor funktioniert, in dem Kondensator 30 über den Schaltkreis gespeichert, der durch den durchgehenden Pfeil in der Zeichnung gezeigt ist. Eine Spannung kann zu diesem Zeitpunkt höher sein als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle 32. Andererseits ist es möglich, die Gleichstromleistungsquelle 32 über den Schaltkreis unter Verwendung eines elektrischen Potentials des Kondensators 30 aufzuladen. Daher kann dieser Schaltkreis als eine Aufwärtsstellerschaltung und eine Abwärtsstellerschaltung betrachtet werden, die in der Lage ist, eine Energie der Gleichstromleistungsquelle 32 zum Speichern von Energie in dem Kondensator 30 zu verstärken und zudem die Gleich stromleistungsquelle 32 unter Verwendung eines elektrischen Potentials des Kondensators 30 zu laden. Die v- und w-Phasen der Dreiphasenspulen des Elektromotors 22 können zudem als Aufwärtssteller- und Abwärtsstellerschaltungen ähnlich wie bei der u-Phase betrachtet werden. Somit besteht die Möglichkeit, den Kondensator 30 durch Ein- oder Ausschalten der Transistoren T2, T4, und T6 aufzuladen oder die Gleichstromleistungsquelle 32 unter Verwendung eines elektrischen Potentials aufzuladen, das in dem Kondensator 30 gespeichert ist. Der Potentialunterschied, der aus dem Aufladen des Kondensators 30 resultiert, variiert gemäß der Größe der elektrischen Ladung, die in dem Kondensator 30 gespeichert werden soll, in anderen Worten, gemäß den Werten der elektrischen Ströme, die an den Reaktor gesendet werden sollen. Somit ist es möglich, eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 durch eine Schaltsteuerung der Transistoren T2, T4 und T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 und durch Steuern der Ströme, die an den Reaktor gesendet werden sollen, zu steuern. Um den Elektromotor 22 durch einen solchen Schaltkreis anzusteuern, ist es lediglich notwendig, einen Pseudo-Dreiphasen-Wechselstrom an die Dreiphasenspulen des Elektromotors 22 zu liefern, in dem eine Schalten der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 gesteuert wird. Wenn dem Dreiphasen-Wechselstrom zu diesem Zeitpunkt Gleichstromkomponenten hinzugefügt werden, in anderen Worten ein elektrisches Potential des Dreiphasen-Wechselstroms zur Plusseite oder zur Minusseite versetzt wird und der Dreiphasen-Wechselstrom dem Elektromotor 22 zugeführt wird, besteht die Möglichkeit, den Elektromotor 22 unter Verwendung von Wechselstromkomponenten anzutreiben, während der Kondensator 30 unter Verwendung der Gleichstromkomponenten aufgeladen wird. Durch Ausführen einer Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 besteht daher die Möglichkeit, den Elektromotor 22 anzutreiben, während zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 eine Spannung gesteuert wird. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 wird beispielsweise eingestellt, so daß sie näherungsweise zweimal so groß ist wie die Spannung zwischen den Anschlüssen der Gleichstromleistungsquelle 32.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung des Betriebs der Erwärmung der Gleichstromleistungsquelle 32, wenn die Gleichstromleistungsquelle 32 sich in einem Nied rigtemperaturzustand befindet. 3 ist ein Flußdiagramm, das eine Leistungsquellentemperaturanstiegs-Verarbeitungsroutine beispielhaft darstellt, die durch die elektronische Steuerungseinheit 40 des Kraftwerks ausgeführt werden soll. Diese Routine wird jeweils zu einem vorgeschriebenen Zeitpunkt ausgeführt.
Wenn die Leistungsquellentemperaturanstiegs-Verarbeitungsroutine ausgeführt wird, liest die CPU 42 der elektronischen Steuerungseinheit 40 zunächst eine Leistungsquellentemperatur Tb der Gleichstromleistungsquelle 32, die von dem Temperatursensor 50 stammt (Schritt S100), und bestimmt, ob die Ablesung der Leistungsquellentemperatur Tb einen vorgeschriebenen Schwellwert Tblow überschreitet (Schritt S102). Hier handelt es sich bei dem Schwellwert Tblow um einen Schwellwert, der zum Bestimmen dessen verwendet wird, ob die Gleichstromleistungsquelle 32 eine Nennabgabe oder -leistung ausgeben kann, die zum Antrieb des Elektromotors 22 erforderlich ist, und der Schwellwert wird basierend auf Spezifikationen einer Leistungsquelle oder dergleichen bestimmt. Ob eine erforderliche Leistung oder dergleichen basierend auf der Leistungsquellentemperatur Tb ausgegeben werden kann, wird zuerst bestimmt, weil der Innenwiderstand ansteigt, wenn die Leistungsquellentemperatur Tb der Gleichstromleistungsquelle 32 niedrig wird, so daß die für eine Abgabe an den Elektromotor 22 verfügbare Leistung abnimmt. Wenn bestimmt wird, daß die Leistungsquellentemperatur Tb den Schwellwert Tblow dabei überschreitet, wird eine Normalantriebsungssteuerung (Normalbetrieb) des Elektromotors 22 ausgeführt, wobei bestimmt wird, daß dem Elektromotor 22 eine erforderliche Leistung zugeführt werden kann (Schritt S104). Insbesondere wird basierend auf einer Anfrage, die von dem Elektromotor 22 empfangen wird, ein Drehmomentbefehlswert eingestellt, und, basierend auf der Einstellung, wird eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 ausgeführt, um den Elektromotor 22 anzutreiben. Eine Schaltfrequenz der Transistoren T1 bis T6 zu diesem Zeitpunkt, in anderen Worten, eine Frequenz einer Trägerwelle wird so eingestellt, daß die Frequenz zum Reduzieren des Drehmomentwelligkeit des Elektromotors 22 und zum Verringern eines Schaltverlustes der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises geeignet ist.
Wenn hingegen bestimmt wird, daß die Leistungsquellentemperatur Tb die Schwelltemperatur Tblwo oder darunter ist, wird bestimmt, daß die Temperatur für die Gleichstromleistungsquelle 32 zu niedrig ist, um eine angemessene Leistung zu bieten, und es wird mit einer Verarbeitung eines Aufwärmvorgangs zum Erhöhen der Innentemperatur der Gleichstromleistungsquelle 32 begonnen (Schritt S106). Die Verarbeitung für den Aufwärmvorgang ist, wie in 4 gezeigt, eine Verarbeitung, die die Welligkeit eines Sternpunktstroms, der zu einem Sternpunkt des Elektromotors 22 fließt, größer machen soll als die Welligkeit eines Sternpunktstroms, der während einer Normalantriebsungssteuerung des Elektromotors 22 erzeugt wird. Weil die Gleichstromleistungsquelle 32 schneller erwärmt wird, fließt ein stärkerer Sternpunktstrom hinein und ihre Leistung wird verbessert. Genauer ist eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 auf einen Wert eingestellt, der größer ist als während der normalen Antriebssteuerung des Elektromotors 22. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 kann beispielsweise auf einen Wert eingestellt werden, der zweimal so groß ist wie die Spannung zwischen den Anschlüssen der Gleichstromleistungsquelle 32, und die Frequenz der Trägerwelle ist auf einen niedrigen Wert eingestellt. Eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 wird dann basierend auf dieser Einstellung ausgeführt. Weil der Sternpunktstrom, der zu dem Sternpunkt des Elektromotors 22 strömt, mit der gleichen Frequenz schwingt wie die der Trägerwelle, wenn die Frequenz der Trägerwelle niedrig ist und die Schaltfrequenz der Transistoren T1 bis T6 daher niedrig wird, erzeugt der Sternpunktstrom große Schwingungen, oder in anderen Worten wird die Welligkeit des Stroms groß. Weil sich ein elektrisches Potential an dem Sternpunkt des Elektromotors 22 innerhalb eines Bereichs der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 unmittelbar verändert, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 auf einen großen Wert eingestellt ist, wird eine Welligkeit des Sternpunktstroms groß. Somit besteht die Möglichkeit, während des Antriebs des Motors 22 die Gleichstromleistungsquelle 32 bis zu einer Temperatur, die ermöglicht, daß die Gleichstromleistungsquelle eine angemessene Leistung liefert, rasch zu erwärmen.
In dem vorstehend beschriebenen Kraftwerk 20, wenn eine Temperatur der Gleichstromleistungsquelle 32 niedrig ist, wird die Frequenz der Trägerwelle auf einen niedrigen Wert eingestellt, und die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 wird auf einen hohen Wert eingestellt, und eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 wird basierend auf den eingestellten Werten ausgeführt. Somit ist es möglich, einen Strom, dessen Welligkeit relativ groß ist, zur Gleichstromleistungsquelle 32 zu senden und dadurch die Gleichstromleistungsquelle 32 rasch zu erwärmen, wenn deren Temperatur niedrig ist. Folglich kann die Gleichstromleistungsquelle 32 ihre volle Leistungskapazität erbringen.
Bei dem Kraftwerk 20 wird der Kondensator 30 derart installiert, daß der positive Elektrodenbus 26 und der negative Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises 24 miteinander verbunden sind. Bei einem Kraftwerk 20B, von dem ein zusätzliches Beispiel in 5 gezeigt ist, besteht jedoch auch die Möglichkeit, einen Kondensator 30B derart zu installieren, daß der positive Elektrodenbus 26 des Wechselrichterschaltkreises mit dem Sternpunkt des Elektromotors 22 verbunden ist. Bei diesem beispielhaften Kraftwerk 20B kann der Aufbau dahingehend als identisch betrachtet werden, daß eine Gleichstromleistungsquelle, deren Spannung die Summe der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30B und der Spannung zwischen den Anschlüssen der Gleichstromleistungsquelle 32 ist, installiert ist, um den positiven Elektrodenbus 26 und den negativen Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises zu verbinden. In anderen Worten wird der Kondensator 30 des Kraftwerks 20 installiert, um den positiven Elektrodenbus 26 und den negativen Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises 24 zu verbinden. Der Vorgang betreffend die Einstellung der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30b wird nachstehend beschrieben.
6 ist ein Schaltungsdiagramm des Kraftwerks 20B, bei dem es sich um ein abgewandeltes Beispiel handelt und das im Diagramm die u-Phase der Dreiphasenspulen des Elektromotors 22 darstellt. Wenn der Transistor T2 eingeschaltet ist, wird der Kurzschluß, der in der Zeichnung durch einen gestrichelten Pfeil gezeigt ist, gebildet, und die u-Phase der Dreiphasenspulen des Elektromotors 22 funktioniert als ein Reak tor. Wenn der Transistor T2 in diesem Zustand abgeschaltet wird, wird eine in der u-Phase der Dreiphasenspulen gespeicherte Energie, die als ein Reaktor funktioniert, in dem Kondenstor 30B über den Schaltkreis, der durch einen durchgehenden Pfeil in der Zeichnung gezeigt ist, gespeichert. Indem der Transistor T1 abgeschaltet wird, kann jedoch die Gleichstromleistungsquelle 32 unter Verwendung einer elektrischen Ladung von dem Kondensator 30B aufgeladen werden. Daher kann dieser Schaltkreis als Chopper- bzw. Stellerschaltkreis betrachtet werden, der in der Lage ist, eine Energie der Gleichstromleistungsquelle 32 in dem Kondensator 30B zu speichern und außerdem die Gleichstromleistungsquelle 32 unter Verwendung des elektrischen Potentials des Kondensators 30B zu speichern. Weil die v- und w-Phasen des Elektromotors 22 desgleichen als Chopper-Schaltkreise ähnlich der u-Phase betrachtet werden können, besteht die Möglichkeit, den Kondensator 30B durch Ein- oder Ausschalten der Transistoren T1 bis T6 aufzuladen und die Gleichstromleistungsquelle 32 unter Verwendung von elektrischen Ladungen aufzuladen, die in dem Kondensator 30B gespeichert sind. Ein Potentialunterschied, der infolge der Aufladung des Kondensators 30B entsteht, variiert entsprechend der Größe der elektrischen Ladungen, die in dem Kondensator 30B gespeichert sind, nämlich entsprechend den Werten der Ströme, die an den Reaktor gesendet werden sollen. Somit besteht die Möglichkeit, die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30B durch Ausführen einer Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 und Steuern der Werte der Ströme, die an den Reaktor gesendet werden sollen, zu steuern. Um den Elektromotor 22 unter Verwendung der beschriebenen Schaltkreise anzutreiben, ist es lediglich erforderlich, den Dreiphasenspulen des Elektromotors 22 durch Ausführen einer Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 einen Pseudo-Dreiphasen-Wechselstrom zuzuführen. Wenn dabei dem Dreiphasenwechselstrom Gleichstromkomponenten hinzugefügt werden, in anderen Worten, wenn ein elektrisches Potential des Dreiphasen-Wechselstroms zur Plusseite oder Minusseite versetzt wird und der Dreiphasen-Wechselstrom dem Elektromotor 22 zugeführt wird, kann der Elektromotor 22 unter Verwendung von Wechselstromkomponenten angetrieben werden, während der Kondensator 30B unter Verwendung von Gleichstromkomponenten aufgeladen wird. Daher besteht die Möglichkeit, den Elektromotor 22 anzutreiben, während die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 durch eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 eingestellt wird. Selbst bei dem Alternativbeispiel des Kraftwerks 20B besteht die Möglichkeit, die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30B ähnlich dem Kraftwerk 20 einzustellen und eine Temperaturanstiegssteuerungs-Verarbeitungsroutine auszuführen, die in 3 gezeigt ist. Hier ist zu beachten, daß bei einem normalen Antrieb des Elektromotors 22 die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30B so eingestellt wird, daß sie beispielsweise nahezu mit der Spannung zwischen den Anschlüssen der Gleichstromleistungsquelle 32 identisch ist, und wenn die Gleichstromleistungsquelle 32 eine niedrige Temperatur aufweist, wird die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30B so eingestellt, daß sie höher ist als die Spannung zwischen den Anschlüssen der Gleichstromleistungsquelle 32.
In dem Kraftwerk 20 ist die Gleichstromleistungsquelle 32 derart installiert, daß der negative Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises 24 mit dem Sternpunkt des Elektromotors 22 verbunden ist. Es ist jedoch zudem möglich, die Gleichstromleistungsquelle 32 in einer solchen Weise zu installieren, daß der positive Elektrodenbus 26 des Wechselrichterschaltkreises 24 mit den Sternpunkt des Elektromotors 22 verbunden ist. Ferner ist in dem Kraftwerk 20B, bei dem es sich um ein alternatives Beispiel handelt, die Gleichstromleistungsquelle 32 in einer solchen Weise installiert, daß der negative Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises 24 mit dem Sternpunkt des Motors 22 verbunden ist und der Kondensator 30B in einer solchen Weise installiert ist, daß der positive Elektrodenbus 26 des Wechselrichterschaltkreises 24 mit dem Sternpunkt des Elektromotors 22 verbunden ist. Es ist jedoch zudem möglich, den Kondensator 30B in einer solchen Weise zu installieren, daß der negative Elektrodenbus 28 des Wechselrichterschaltkreises 24 mit dem Sternpunkt des Elektromotors 22 verbunden ist, und zudem die Gleichstromleistungsquelle 32 derart zu installieren, daß der positive Elektrodenbus 26 des Wechselrichterschaltkreises 24 mit dem Sternpunkt des Elektromotors 22 verbunden ist.
In dem Kraftwerk 20 und dem Kraftwerk 20B, bei dem es sich um ein abgewandeltes Beispiel handelt, wird eine Frequenz einer Trägerwelle auf einen niedrigen Wert eingestellt, um die Gleichstromleistungsquelle 32 zu erwärmen, während die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 hoch eingestellt wird, um eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 auszuführen, es ist jedoch auch möglich, alle beide zu verwenden. Es sollte zudem beachtet werden, daß, wenn die Spannungen zwischen den Anschlüssen der Kondensatoren 30 und 30B nicht hoch eingestellt sind, die Möglichkeit besteht, eine Gleichstromleistungsquelle zu installieren, die aufgeladen werden kann, wie z. B. eine sekundäre Batterie aus Nickelmetallhydrid oder Lithiumionen, anstelle der Kondensatoren 30 und 30B.
Bei dem Kraftwerk 20 und bei dem Kraftwerk 20B gemäß dem Alternativbeispiel ist die Anordnung so ausgeführt, daß die Gleichstromleistungsquelle 32 durch eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 erwärmt wird. Es ist jedoch auch möglich, andere Verfahren zu übernehmen, z. B. ein direktes Erwärmen einer Gleichstromleistungsquelle unter Verwendung einer Heizvorrichtung oder dergleichen.
Das Kraftwerk 20 und das Kraftwerk 20B des Alternativbeispiels ist so konfiguriert, daß, wenn die Leistungsquellentemperatur Tb der Gleichstromleistungsquelle 32 den Schwellwert Tblow erreicht oder unterschreitet, wird ein Aufwärmvorgang zum Erwärmen der Gleichstromleistungsquelle 32 ausgeführt. Es ist jedoch möglich, die Erfindung derart zu konfigurieren, daß, wenn die Leistungsquellentemperatur Tb der Gleichstromleistungsquelle 32 einen Schwellwert Tbhi erreicht oder überschreitet, der Temperaturanstiegs-Einschränkungsvorgang zum Einschränken eines Temperaturanstiegs der Gleichstromleistungsquelle 32 ausgeführt wird. Bei der Verarbeitung des Temperaturanstiegs-Einschränkungsvorgangs handelt es sich um eine umgekehrte Verarbeitung der Aufwärmvorgangsverarbeitung bei Schritt S106 einer Routine, die in 3 gezeigt ist, in anderen Worten, einen Vorgang, bei dem die Welligkeit des Sternpunktstroms kleiner gemacht wird als eine Welligkeit des Sternpunktstroms, die infolge einer Normalbetriebsverarbeitung bei Schritt S104 der Routine entsteht, die in 3 gezeigt ist. Wenn der Sternpunktstrom, dessen Welligkeit klein wird, in die Gleichstromleistungsquelle 32 fließt, besteht die Möglichkeit, einen Wärmewert zu steuern, der aufgrund eines Innenwiderstands der Gleichstromleistungsquelle 32 entsteht. Zudem kann die Gleichstromleistungsquelle 32 ihr Leistungspotential voll entfalten, weil der Temperaturanstieg eingeschränkt ist. Insbesondere wird die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 auf einen niedrigeren Wert eingestellt als eine Spannung zwischen den Anschlüssen, die zum Zeitpunkt des Normalbetriebs anzufordern ist (beispielsweise niedriger als eine Spannung, die zweimal so hoch ist wie die Spannung zwischen den Anschlüssen der Gleichstromleistungsquelle 32), während die Frequenz der Trägerwelle höher eingestellt wird als die Frequenz zum Zeitpunkt des Normalbetriebs. Basierend auf der Einstellung wird eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 ausgeführt. An dieser Stelle ist es offensichtlich, daß, in bezug auf die Verarbeitung des Temperaturanstiegseinschränkungsbetriebs, entweder die Einstellung der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 oder die Einstellung der Frequenz der Trägerwelle in die Praxis umgesetzt werden kann.
Bei dem Kraftwerk 20, dem Kraftwerk 20B und den verschiedenen Beispielen dieser Vorrichtungen ist es so, daß gemäß der Leistungsquellentemperatur Tb der Gleichstromleistungsquelle 32 ein Vorgang zum Erwärmen der Gleichstromleistungsquelle 32 und ein Vorgang zum Einschränken des Temperaturanstiegs ausgeführt wird. Eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 kann jedoch auch auf einer Temperatur des Aufwärts- und Abwärts-Stellerschaltkreises basieren, der aus einer Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22, die als ein Aufwärts- und Abwärts-Reaktor funktionieren, und den Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 besteht, die als ein Schalter zum Aufwärts- und Abwärts-Stellbetrieb funktionieren, beispielsweise gemäß der Temperatur der Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und den Temperaturen der Transistoren T1 bis T6. 7 ist ein Flußdiagramm, das eine Schaltkreistemperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch die elektronische Steuerungseinheit 40 ausgeführt werden soll. Die Routine wird wiederholt zu einem vorbestimmten Intervall ausgeführt.
Wenn die Schaltkreistemperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine ausgeführt wird, liest zunächst die CPU 42 der elektronischen Steuereinheit 40 eine Temperatur (Reaktortemperatur T1) der Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22, die durch einen Temperatursensor 52 erfaßt wird, und Temperaturen (Transistortemperatur Tt) der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24, die durch einen Temperatursensor 54 erfaßt werden (Schritt S110). Basierend auf der Reaktortemperatur T1 und der abgelesenen Transistortemperatur Tt wird ein Höchstwert Vmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 eingestellt (Schritt S112), und es wird eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 innerhalb eines Bereiches ausgeführt, in dem die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 den eingestellten Höchstwert Vmax nicht überschreitet (Schritt S114), bei dem die Routine beendet wird. Zum Einstellen des Höchstwertes Vmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 bei der Ausführungsform, wird eine Beziehung zwischen der Reaktortemperatur T1 und einem Höchstwert V1max der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 und eine Beziehung zwischen der Transistortemperatur Tt und dem Höchstwert V1max der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 durch Experimentieren oder dergleichen festgestellt und in dem ROM 44 als Kennfelder gespeichert. Wenn die Reaktortemperatur T1 und die Transistortemperatur Tt gegeben sind, werden der Höchstwert V1max und Vtmax entsprechend den Kennfeldern erhalten, und ein kleinerer von diesen Werten wird als der Höchstwert Vmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 erhalten. Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 wird auf einen niedrigeren Wert eingestellt als es für den Zweck der Einschränkung einer Welligkeit eines Stroms, der an die Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 angelegt werden soll, sowie für den Zweck der Einschränkung von Wärmewerten erforderlich ist, die aufgrund eines Schaltens der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 entstehen. 8 zeigt Kennfelder der Beziehung zwischen der Reaktortemperatur T1 und dem Höchstwert V1max der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 und der Beziehung zwischen der Transistortemperatur Tt und dem Höchstwert Vtmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30. Indem der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 gemäß der Tempe ratur der Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und den Temperaturen der Transistoren T1 bis T6 des Wechselrichterschaltkreises 24 Einschränkungen auferlegt werden, besteht die Möglichkeit, die Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und die Transistoren T1 bis T6 vor Überhitzung zu schützen und dadurch eine Betriebsstabilität zu gewährleisten. Obwohl das Alternativbeispiel so konfiguriert ist, daß der Höchstwert Vmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 basierend auf der Reaktortemperatur T1 der Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und der Transistortemperatur Tt der Transistoren T1 bis T6 eingestellt ist, besteht zudem die Möglichkeit, eine Anordnung zu verwenden, wobei der Höchstwert Vmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 basierend auf entweder der Reaktortemperatur T1 oder der Transistortemperatur Tt eingestellt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Alternativbeispiel werden die Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und die Transistoren T1 bis T6 vor einer Überhitzung geschützt, indem die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 30 eingeschränkt wird. Die Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und die Transistoren T1 bis T6 können jedoch auch dadurch vor einer Überhitzung geschützt werden, indem eine Schaltfrequenz der Transistoren T1 bis T6 gesteuert wird. 9 ist ein Flußdiagramm, das eine Schaltkreistemperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch die elektronische Steuereinheit 40 ausgeführt werden soll. Wenn die Schaltkreistemperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine ausgeführt wird, liest zunächst die CPU 42 der elektronischen Steuerungseinheit 40 die Reaktortemperatur T1 und die Transistortemperatur Tt, die durch den Temperatursensor 52 und einen Temperatursensor 54 erfaßt werden (Schritt S120), und die Schaltfrequenz (Frequenz einer Trägerwelle) der Transistoren T1 bis T6 wird basierend auf der Reaktortemperatur T1 und der abgelesenen Transistortemperatur Tt eingestellt (S122). Eine Schaltsteuerung der Transistoren T1 bis T6 wird dann bei der eingestellten Schaltfrequenz ausgeführt (Schritt S124). Hier wird in bezug auf die Verarbeitung der Einstellung der Schaltfrequenz der Transistoren T1 bis T6 in diesem Beispiel, wenn die Reaktortemperatur T1 eine Schwelltemperatur Tlhi erreicht oder überschreitet, die Schaltfrequenz höher eingestellt als die Schaltfrequenz, die zum Zeitpunkt des Normalbetriebs bei Schritt S104 der Routine von 3 eingestellt wird. Wenn die Transistortemperatur Tt desgleichen eine Schwellentemperatur Tthi überschreitet, wird die Schaltfrequenz niedriger eingestellt als die Schaltfrequenz, die zum Zeitpunkt des Normalbetriebs eingestellt wird. 10 zeigt eine Beziehung zwischen der Schaltfrequenz und einem Wärmewert der Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und Wärmewerten der Transistoren T1 bis T6. Wie in 10 gezeigt ist, nimmt der Wärmewert der Spule einer jeden Phase ab, während die Schaltfrequenz ansteigt. Wohingegen die Wärmewerte der Transistoren T1 bis T6 abnehmen, während die Schaltfrequenz abnimmt. Wenn daher die Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22, die als ein Reaktor funktioniert, aufgrund von beispielsweise einem Zusammenbruch des Kühlsystems überhitzt wird, wird die Schaltfrequenz erhöht, und wenn die Transistoren T1 bis T6 überhitzt sind, wird die Schaltfrequenz gesenkt, wodurch die Möglichkeit entsteht, einen Teil, der als ein Aufwärt- und Abwärts-Stellerschaltkreis funktioniert, vor Überhitzung zu schützen und eine Betriebsstabilität zu gewährleisten.
Bei einem solchen Kraftwerk 20 und dem Alternativbeispiel ist es zudem in bezug auf einen Speicher wie z. B. CD-ROM, DVD-ROM, Diskette oder dergleichen möglich, diese als ein Speichermedium verwendet zu werden, die ein computerlesbares Programm speichert, um zu bewirken, daß ein Computer als ein Steuersystem zum Ausführen einer Temperatursteuerungsverarbeitung der Gleichstromleistungsquelle 32 und einer Temperatursteuerungsverarbeitung der Spule einer jeden Phase des Elektromotors 22 und der Transistoren T1 bis T6 funktioniert. Die Effekte der vorliegenden Erfindung können erreicht werden, indem das Programm gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ein elektronisches Steuerungssystem installiert wird und das Programm unter Verwendung eines solchen Speichermediums ausgeführt wird.
Anschließend erfolgt eine Beschreibung eines Kraftwerks 120 gemäß der vorliegenden Erfindung. 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Skizze des Aufbaus des Kraftwerks 120 gemäß der Erfindung zeigt. Wie in 11 gezeigt ist, weist das erfindungsgemäße Kraftwerk 120 den gleichen Aufbau auf wie das zuvor beschriebene Kraftwerk 20, außer daß ein Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 vorgesehen ist, der einen Aufwärts- und Abwärtsbetrieb ausführt, anstatt zu bewirken, daß die Spule einer jeden Phase des Elektromotors und die Transistoren T1 bis T6 und die Dioden D1 bis D6 des Wechselrichterschaltkreises 24 in dem zuvor beschriebenen Kraftwerk 20 als Aufwärts- und Abwärts-Steller- bzw. -Chopper-Schaltkreis funktionieren. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Kraftwerk 20 einen Elektromotor 22 auf, der durch einen Dreiphasen-Wechselstrom angesteuert wird; einen Wechselrichterschaltkreis 124, der in der Lage ist, eine elektrische Stromleistung in eine Dreiphasen-Wechselstromleistung umzuwandeln und die Leistung dem Elektromotor 22 zuzuführen; einen Kondensator 130, der mit einem positiven Elektrodenbus 126 und einem negativen Elektrodenbus 128 des Wechselrichterschaltkreises 124 verbunden ist; eine Gleichstromleistungsquelle 132, die sich auf- und entladen kann; einen Gleichstrom-Gleichstromwandler 148, der in der Lage ist, eine Gleichstromspannung von der Gleichstromleistungsquelle 132 zu verstärken und die Gleichstromleistung dem Kondensator 130 zuzuführen; einen Temperatursensor 150, der eine Temperatur der Gleichstromleistungsquelle 132 erfaßt; und eine elektronische Steuereinheit 140, die die gesamte Vorrichtung steuert. Von den Komponenten des erfindungsgemäßen Kraftwerks 120 werden die Komponenten, die denen des zuvor beschriebenen Kraftwerks 20 entsprechen, mit Bezugszeichen versehen, die gegenüber den bisher verwendeten Bezugszeichen in ihrem Wert um die Zahl 100 mehr betragen, und daher wird auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet.
Der Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 weist zwei Transistoren T7 und T8 auf, die derart konfiguriert sind, daß diese Transistoren in bezug auf den positiven Elektrodenbus 126 und den negativen Elektrodenbus 128 des Wechselrichterschaltkreises 24 zu einer Source-Seite und zu einer Sink-Seite werden; zwei Dioden D7 und D8, die mit den Transistoren T7 bzw. T8 verbunden sind, so daß die Dioden und die Transistoren parallel zueinander sind und die Richtung des Stromflusses der ersteren entgegengesetzt zu dem der letzteren ist; und einen Reaktor L, der mit einem Knoten M der Transistoren T7 und T8 verbunden ist. Ferner gibt die elektronische Steuereinheit 140 ein Steuersignal aus, das zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 verwendet werden soll.
Es erfolgt eine Beschreibung des Betriebs des erfindungsgemäßen Kraftwerks 120, das derart aufgebaut ist, insbesondere der Betrieb der Gleichstromleistungsquelle 132, wenn die Gleichstromleistungsquelle 132 eine niedrige Temperatur aufweist. 12 ist ein Flußdiagramm, das eine Leistungsquellentemperaturanstiegs-Verarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch die elektronische Steuerungseinheit 140 des erfindungsgemäßen Kraftwerks 120 ausgeführt werden soll. Diese Routine wird zu jedem vorgeschriebenen Zeitintervall wiederholt ausgeführt.
Wenn die Leistungsquellentemperaturanstiegs-Verarbeitungsroutine ausgeführt wird, liest zunächst eine CPU 142 der elektronischen Steuereinheit 140 eine Batterietemperatur Tb2 der Gleichstromleistungsquelle 132 (Schritt S200) und bestimmt, ob die erfaßte Leistungsquellentemperatur Tb2 eine Schwellentemperatur Tblow 2 überschreitet (Schritt S202). Infolge der Bestimmung, wenn die Leistungsquellentemperatur Tb die Schwelle Tblow2 überschreitet, wird bestimmt, daß die Gleichstromleistungsquelle 132 dem Elektromotor 22 eine angemessene Leistung zuführen kann, und eine Antriebssteuerung (Verarbeitung des Normalbetriebs) des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 wird unter Verwendung der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 und der Schaltfrequenz der Transistoren T7 und T8, die zum Zeitpunkt des Normalantriebs des Elektromotors 122 (Schritt S204) eingestellt wird, ausgeführt. Wenn die Leistungsquellentemperatur Tb die Schwellentemperatur Tblow2 erreicht oder sie unterschreitet, wird bestimmt, daß die Gleichstromleistungsquelle 132 den Elektromotor 22 nicht mit angemessener Leistung versorgen kann, weil die Temperatur der Gleichstromleistungsquelle zu niedrig ist, und eine Verarbeitung des Aufwärmbetriebs zum Aufwärmen der Gleichstromleistungsquelle 132 wird ausgeführt (Schritt S206), womit diese Routine beendet wird. Die Verarbeitung des Aufwärmbetriebs ist ein Vorgang, bei dem eine Welligkeit des Stroms, der durch den Reaktor L fließt, größer gemacht wird als eine Welligkeit, die während eines Normalbetriebs bei Schritt S204 folglich entsteht. Wenn die vergrößerte Welligkeit des Stroms in die Gleichstromleistungsquelle 132 fließt, wird die Erwärmung bzw. Aufheizung aufgrund des Innenwiderstands der Gleichstromleistungsquelle 132 gefördert, und die Gleichstromleistungsquelle 132 kann rasch erwärmt werden, wodurch die volle Leistungskapazität demonstriert werden kann. Um genauer zu sein, wird die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 höher eingestellt als die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130, die zum Zeitpunkt des Normalantriebs des Elektromotors 122 erforderlich ist, und zudem wird eine Schaltfrequenz (Frequenz einer Trägerwelle) der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 niedriger als normal eingestellt. Die Verarbeitung wird durch eine Antriebssteuerung des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 basierend auf dieser Einstellung ausgeführt, und basierend auf der Eigenschaft, daß, wenn das elektrische Potential des Knotens M der Transistoren T7 und T8 sich innerhalb eines Bereichs der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 und auf der gleichen Frequenz wie die Schaltfrequenz der Transistoren T7 und T8 ändert, steigt die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 an, und die Schaltfrequenz der Transistoren T7 und T8 wird gesenkt, und die Welligkeit des durch die Gleichstromleistungsquelle 132 fließenden Stroms steigt an.
Bei dem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Kraftwerk 120, wird die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 höher eingestellt als die Spannung während des Normalbetriebs, und zudem wird die Schaltfrequenz (Frequenz einer Trägerwelle) der Transistoren T7 und T8 auf einen verringerten Wert eingestellt, wenn die Gleichstromleistungsquelle 132 eine niedrige Temperatur aufweist. Die Antriebssteuerung des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 wird unter Verwendung dieser Einstellung ausgeführt, so daß die Möglichkeit besteht, die Gleichstromleistungsquelle 132 mit einem Strom zu versorgen, dessen Welligkeit relativ groß ist, und die Gleichstromleistungsquelle 132 rasch zu erwärmen. Daher besteht die Möglichkeit, Effekte zu erreichen, die jenen des vorstehend beschriebenen Kraftwerks ähnlich sind.
Das erfindungsgemäße Kraftwerk 120 ist so konfiguriert, daß die Leistungsquellentemperatur Tb2 der Gleichstromleistungsquelle 132 den Schwellenwert Tblow2 erreicht oder unterschreitet und ein Aufwärmbetrieb zum Aufwärmen der Gleichstromleistungsquelle 132 ausgeführt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine Anordnung zu verwenden, so daß, wenn die Leistungsquellentemperatur Tb der Gleichstromleistungsquelle 132 die Schwellentemperatur Tbhi2 erreicht oder überschreitet, ein Temperaturanstiegs-Einschränkungsbetrieb zum Einschränken eines Temperaturanstiegs der Gleichstromleistungsquelle 132 verwendet wird, um eine Verschlechterung der Leistung der Gleichstromleistungsquelle 132 durch übermäßig hohe Temperaturen zu verhindern. Die Verarbeitung des Temperaturanstiegs-Einschränkungsbetriebs verläuft umgekehrt zur Verarbeitung des Erwärmungsbetriebs bei Schritt S206 der in 12 gezeigten Routine, nämlich einem Verfahren bzw. Prozeßschritt, bei dem eine Welligkeit eines Stroms, der durch die Gleichstromleistungsquelle 132 fließt, kleiner gemacht wird als eine Welligkeit eines Stroms, die aufgrund einer Verarbeitung eines Normalbetriebs bei Schritt 204 der in 12 gezeigten Routine entsteht. Wenn der Strom, dessen Welligkeit klein wird, in die Gleichstromleistungsquelle 132 fließt, besteht die Möglichkeit, den Wärmewert einzuschränken, der aufgrund eines Innenwiderstands der Gleichstromleistungsquelle 132 entsteht, wodurch der Temperaturanstieg eingeschränkt werden kann. Insbesondere wird die Spannung niedriger eingestellt als die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 während der Normalantriebssteuerung (während des Normalbetriebs) des Elektromotors 122, und die Schaltfrequenz (Frequenz einer Trägerwelle) der Transistoren T7 und T8 wird auf eine höhere Frequenz eingestellt, und eine Schaltsteuerung der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 basiert auf dieser Einstellung. Hier ist es offensichtlich, daß bei einer Verarbeitung des Temperaturanstiegs-Einschränkungsbetriebs entweder die Einstellung der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 oder die Einstellung der Frequenz der Trägerwelle ausgeführt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftwerk 120 und dem Alternativbeispiel werden ein Verfahren bzw. Prozeßschritt zum Erwärmen der Gleichstromleistungsquelle 132 und ein Verfahren bzw. Prozeßschritt zum Einschränken des Temperaturanstiegs gemäß der Leistungsquellentemperatur Tb2 der Gleichstromleistungsquelle 132 ausgeführt. Es ist jedoch außerdem möglich, eine Anordnung zu verwenden, so daß eine Temperatursteuerung des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 durch eine Schaltsteuerung der Transistoren T7 und T8 gemäß der Temperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 ausgeführt wird, beispielsweise die Temperatur des Reaktors L und der Transistoren T7 und T8. 13 ist ein Flußdiagramm, das eine Gleichstrom-Gleichstromwandler-Temperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine exemplarisch darstellt, die durch die elektronische Steuerungseinheit 140 ausgeführt werden soll. Diese Routine wird wiederholt zu vorgeschriebenen Intervallen ausgeführt.
Wenn die Gleichstrom-Gleichstromwandler-Temperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine ausgeführt wird, liest zunächst die CPU 142 der elektronischen Steuerungseinheit 140 die Temperatur des Reaktors L (Reaktortemperatur T12), die durch einen Temperatursensor 152 erfaßt wird, und die Temperaturen der Transistoren T7 und T8 (Transistortemperatur Tt2), die durch einen Temperatursensor 154 erfaßt werden (Schritt S210). Basierend auf der erfaßten Reaktortemperatur T12 und der Transistortemperatur Tt2, wird dann der Höchstwert Vmax2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 eingestellt (Schritt S212) und eine Schaltsteuerung der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 wir innerhalb eines Bereichs ausgeführt, in dem die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 den eingestellten Höchstwert Vmax2 nicht überschreitet (Schritt S214), wodurch die Routine beendet wird. In bezug auf eine Einstellung des Höchstwerts Vmax2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 bei dieser Ausführungsform, werden im Vorfeld eine Beziehung zwischen der Reaktortemperatur T12 und dem Höchstwert V1max2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 und eine Beziehung zwischen der Transistortemperatur Tt2 und dem Höchstwert Vtmax der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 durch Experimente oder dergleichen ermittelt, und als Kennfelder in dem ROM 144 gespeichert. Wenn die Reaktortemperatur T12 und die Transistortemperatur Tt2 gegeben sind, werden die Höchstwerte V1max2 und Vtmax2 entsprechend den Kennfeldern erhalten, und der kleinere Wert von diesem Werten wird als der Höchstwert Vmax2 der Spannung zwischen den Anschlüs sen des Kondensators 130 erhalten. Der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 werden Einschränkungen auferlegt, um die Welligkeit des Stroms, der in den Reaktor L fließt, auf einem niedrigen Wert unten zu halten, und um zudem eine Erwärmung einzuschränken, die aufgrund eines Schaltens der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 entstehen kann. 14 zeigt Kennfelder, die eine Beziehung zwischen der Reaktortemperatur T12 und dem Höchstwert V1max2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 und eine Beziehung zwischen der Transistortemperatur Tt2 und dem Höchstwert Vtmax2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 anzeigen. Indem somit der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 gemäß der Temperatur des Reaktors L und den Temperaturen der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 Einschränkungen auferlegt werden, kann der Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 vor einer Überhitzung geschützt und ein stabiles Betriebsverhalten gewährleistet werden. Bei diesem Alternativbeispiel ist die Erfindung übrigens so konfiguriert, daß, basierend auf der Reaktortemperatur T12 und der Transistortemperatur Tt2, der Höchstwert Vmax2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 eingestellt wird. Es ist jedoch zudem möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der, basierend auf entweder der Reaktortemperatur T12 oder der Transistortemperatur Tt2, der Höchstwert Vmax2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 eingestellt wird. Ferner besteht zudem die Möglichkeit, den Höchstwert Vmax2 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 basierend auf der Innentemperatur des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 ausschließlich des Reaktors L und der Transistoren T7 und T8 einzustellen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Alternativbeispiel ist die Erfindung derart konfiguriert, daß der Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 vor Überhitzung geschützt wird, indem der Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators 130 Einschränkungen auferlegt werden. Es besteht jedoch zudem die Möglichkeit, den Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 vor einer Überhitzung zu schützen, indem eine Schaltfrequenz der Transistoren T7 und T8 gesteuert wird. 15 ist ein Flußdiagramm, das eine Gleichstrom-Gleichstromwandler-Temperatursteuerung-Verarbeitungsroutine exempla risch darstellt, die durch die elektronische Steuerungseinheit 140 in einem solchen Fall ausgeführt werden soll. Wenn die Gleichstrom-Gleichstromwandler-Temperatursteuerungs-Verarbeitungsroutine ausgeführt wird, liest die CPU 142 der elektronischen Steuerungseinheit 140 zunächst die Reaktortemperatur T12 und die Transistortemperatur Tt2, die durch die Temperatursensoren 152 und 154 erfaßt werden (Schritt S220), und, basierend auf der erfaßten Reaktortemperatur T12 und der Transistortemperatur Tt2, wird eine Schaltfrequenz (Frequenz einer Trägerwelle) der Transistoren T7 und T8 eingestellt (Schritt S222). Eine Schaltsteuerung der Transistoren T7 und T8 des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 wird bei der eingestellten Frequenz ausgeführt (Schritt S224), wodurch diese Routine beendet wird. In Bezug auf die Einstellung der Schaltfrequenz bei diesem abgewandelten Beispiel, wird die Schaltfrequenz höher eingestellt als beispielsweise die Schaltfrequenz, die zum Zeitpunkt des Normalbetriebs bei Schritt S204 der in 12 gezeigten Routine eingestellt werden soll, wenn die Reaktortemperatur T12 den Schwellwert T1hi2 erreicht oder überschreitet, und wenn die Transistortemperatur Tt2 den Schwellwert Tthi2 erreicht oder überschreitet, wird die Schaltfrequenz niedriger eingestellt als die Schaltfrequenz, die zum Zeitpunkt des Normalbetriebs eingestellt werden soll. 16 zeigt eine Beziehung zwischen einer Schaltfrequenz und einem Brennwert des Reaktors L und Wärmewerten der Transistoren T7 und T8. Wie in 16 gezeigt ist, ist die Abnahme des Wärmewerts des Reaktors L um so größer, je größer die Schaltfrequenz ist, während die Brennwerte der Transistoren T7 und T8 zurückgehen, während die Schaltfrequenz abnimmt. Wenn der Reaktor L überhitzt ist, beispielsweise aufgrund eines Zusammenbruchs eines Kühlsystems des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148, steigt daher die Schaltfrequenz an, und wenn die Transistoren T7 und T8 überhitzt sind, wird die Schaltfrequenz gesenkt, wodurch der Gleichstrom-Gleichstromwandler 148 vor einer Überhitzung geschützt werden kann und somit eine Betriebsstabilität gewährleistet werden kann.
Das erfindungsgemäße Kraftwerk 120 und das Alternativbeispiel sind so konfiguriert, daß eine Temperatur der Gleichstromleistungsquelle 132 gesteuert wird, die als eine Leistungsquelle zum Ansteuern des Elektromotors 122 dient. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Kraftwerk so zu konfigurieren, daß es auf eine Vorrichtung angewendet werden kann, die eine Temperatur einer Gleichstromleistungsquelle steuert, die als eine Leistungsquelle zum Ansteuern einer gewöhnlichen Leistung verbrauchenden Last dient. Ferner ist es zudem möglich, einen Aspekt bereitzustellen, so daß ein Speichermedium, wie z. B. ein CD-ROM, ein DVD-ROM, eine Diskette oder dergleichen, als ein Speichermedium verwendet werden können, das ein computerlesbares Programm speichert, um zu bewirken, das ein Computer als ein Steuerungssystem funktioniert, um eine Verarbeitung einer Temperatursteuerung der Gleichstromleistungsquelle 132 und eine Verarbeitung einer Temperatursteuerung des Gleichstrom-Gleichstromwandlers 148 (des Reaktors L und der Transistoren T7 und T8) auszuführen. Die Effekte der vorliegenden Erfindung können erreicht werden, indem das Programm gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ein Steuerungssystem installiert wird und das Programm durch Nutzung eines Speichermediums ausgeführt wird.
In den Kraftwerken 20 und 120 gemäß einer nicht durch die Erfindung abgedeckten Ausführungsform und einer Ausführungsform gemäß der Erfindung und dem Alternativbeispiel werden Synchron-Motorgenerator, die durch einen dreiphasigen Wechselstrom betrieben werden, als die Elektromotoren 22 und 122 verwendet, doch kann auch ein beliebiger Typ eines Elektromotors verwendet werden, der einen mehrphasigen Strom verwendet.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung der vorstehenden Aspekte beschrieben, doch die vorliegende Erfindung ist nicht auf solche Aspekte beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Ausführungsformen beschränkt werden, die vom Gegenstand der vorliegenden Ansprüche nicht abweichen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, sind die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug, das die Antriebseinheit trägt, ein Steuerungsverfahren, ein Spei chermedium und ein Programm der Antriebseinheit zum Steuern einer Temperatur der Leistungsquelle geeignet, die als eine Leistungsquelle eines Elektromotors oder anderer Geräte dient, die als eine Antriebsquelle eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Autos, aufgeladen werden sollen, oder zum Steuern einer Temperatur eines Stromrichters, der zwischen der Leistungsquellen und dem elektrischen Gerät interveniert.

Claims

Antriebseinheit, die folgende Merkmale aufweist: einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (148), der Energiespeichereinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, einen Gleichstrom vorübergehend als Energie zu speichern, und die in der Lage sind, durch Schalten von Schaltelementen (T7, T8) eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung eines eingegebenen Direktstroms unter Verwendung der in den Energiespeichereinrichtungen gespeicherten Energie auszuführen und eine Last mit der durch Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung erzeugten Spannung zu versorgen. eine Leistungsquelle (132), die in der Lage ist, dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler eine Gleichstromleistung zuzuführen; dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit ferner folgende Merkmale aufweist: Temperatursteuereinrichtungen (140, 150, 152, 154) zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Schaltelemente, um basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers die Temperatur zu steuern.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, die zusätzlich eine elektrische Speichervorrichtung (130) aufweist, die in der Lage ist, eine Leistungsabgabe von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zu speichern, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Steuern einer geladenen Spannung der elektrischen Speichervorrichtung durch Schalten einer Steuerung basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler handelt.
Antriebseinheit nach Anspruch 2, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, so daß eine geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung höher ist als normal, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle bei oder unter einer Schwellentemperatur ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, so daß eine geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung niedriger ist als normal, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle bei oder über einer zweiten Schwellentemperatur ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Auferlegen von Einschränkungen in bezug auf eine geladene Spannung der elektrischen Speichervorrichtung und zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, wenn eine Temperatur des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers bei oder über einer dritten Schwellentemperatur ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Einstellen einer Schaltfrequenz der Schaltelemente basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers und zum Ausführen einer Schaltsteuerung an der eingestellten Schaltfrequenz handelt.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz auf niedriger als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle bei oder unter einer vierten Schwellentemperatur ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 6 oder 7, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz auf höher als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, wenn eine Temperatur der Leistungsquelle bei oder über einer fünften Schwellentemperatur ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Einstellen der Schaltfrequenz auf niedriger als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, wenn zumindest eine Temperatur der Schaltelemente bei oder über einer sechsten Schwellentemperatur ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 9, wobei es sich bei den Temperatursteuereinrichtungen um Einrichtungen zum Einstellen einer Schaltfrequenz der Schaltelemente auf höher als normal und zum Ausführen einer Schaltsteuerung handelt, wenn eine Temperatur der Energiespeichereinrichtungen bei oder über einer siebten Schwelltemperatur ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei es sich bei der Last um einen Elektromotor (122) handelt, der durch einen Mehrphasenstrom betrieben wird, und ein Wechselrichter-Schaltkreis (124) vorgesehen ist, der in der Lage ist, eine Gleichstromleistung, die durch den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler umgewandelt wurde, in eine elektrische Mehrphasenleistung umzuwandeln und die elektrische Mehrphasenleistung dem Elektromotor zuzuführen.
Fahrzeug, in dem die Antriebseinheit und der Elektromotor nach Anspruch 11 installiert sind.
Steuerverfahren für eine Antriebseinheit, wobei die Antriebseinheit folgende Merkmale aufweist. einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der Energiespeichereinrichtungen aufweist, die in der Lage sind, einen Gleichstrom vorübergehend als Energie zu speichern, und die in der Lage sind, durch Schalten von Schaltelementen eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung einer eingegebenen Gleichspannung, die unter Verwendung der Energiespeichereinrichtungen eingegeben wurde, auszuführen und eine Last mit der durch Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung erzeugten Spannung zu versorgen. eine Leistungsquelle, die in der Lage ist, dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler einen Gleichstrom zuzuführen, und wobei, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, eine Schaltsteuerung der Schaltelemente ausgeführt wird, um die Temperatur zu steuern.
Steuerverfahren für eine Antriebseinheit nach Anspruch 13, wobei, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder Temperaturen der Schaltelemente, eine geladene Spannung einer elektrischen Speichervorrichtung, die in der Antriebseinheit enthalten ist und in der Lage ist, eine von dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler abgegebene Leistung zu speichern, durch eine Schaltsteuerung gesteuert wird.
Steuerverfahren für eine Antriebseinheit nach Anspruch 13 oder 14, wobei, basierend auf einer Temperatur der Leistungsquelle oder einer Temperatur des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers, eine Schaltfrequenz der Schaltelemente eingestellt wird und eine Schaltsteuerung an der eingestellten Schaltfrequenz ausgeführt wird.
Computerprogramm, das bewirkt, daß ein Computer die Schaltsteuerung nach Anspurch 13 ausführt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer betrieben wird.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 16 gespeichert ist.