JP6777287B2 - 電気車両の駆動システム及び電気車両の駆動方法 - Google Patents

Description

本願は、２０１６年６月２２日に中国特許庁に出願され、「電気車両の駆動システム及び電気車両の駆動方法」と題する中国特許出願第２０１６１０４５５６１５．２号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明の実施形態は、電気車両技術の分野、特に、電気車両の駆動システム及び電気車両の駆動方法に関する。

人々の環境保護の意識が高まるにつれて、環境にやさしい省エネルギー型の電気車両が石油燃料型の車両の代わりとしての役割を果たしているため、電気車両技術が急速に発展している。電気車両技術が発展するにつれて、人々は、電気車両における駆動システムの動作性能についてより厳しい要件を課す。例えば、駆動システムは、広範な速度調節範囲の性能を有する必要がある。すなわち、駆動システムは、比較的高い最高速度を有する必要がある。

現在、図１を参照すると、電気車両により用いられる駆動システムは、通常、電源バッテリ１１０、駆動部１２０及びモータ１３０を含む。駆動部１２０は、電源バッテリ１１０及びモータ１３０の両方に接続される。電源バッテリ１１０は、直流エネルギーを提供するように構成され、駆動部１２０は、電源バッテリ１１０の直流を交流に変換し、交流をモータ１３０に出力するように構成され、その結果、モータ１３０は、トルクを出力して、電気車両を駆動して移動させる。駆動部１２０は、バスコンデンサＣ及び変換モジュールを含む。バスコンデンサＣは、電源バッテリ１１０の正極と負極との間に接続され、並列に変換モジュールに接続される。変換モジュールは、６個のスイッチングトランジスタＶ１からＶ６を含む。スイッチングトランジスタＶ１及びＶ４が直列に接続され、スイッチングトランジスタＶ３及びイＶ６が直列に接続され、スイッチングトランジスタＶ５及びＶ２が直列に接続される。直列に接続されたスイッチングトランジスタＶ１及びＶ４、直列に接続されたスイッチングトランジスタＶ３及びＶ６及び直列に接続されたスイッチングトランジスタＶ５及びＶ２は、電源バッテリの正極と負極との間に別々に接続される。さらに、ノードＡが、直列に接続されたスイッチングトランジスタＶ１とＶ４との間で延びており、ノードＢが、直列に接続されたスイッチングトランジスタＶ３とＶ６との間で延びており、ノードＣが、直列に接続されたスイッチングトランジスタＶ５とＶ２との間で延びており、ノードＡ、Ｂ及びＣは、モータ１３０の固定子端に別々に接続され、その結果、モータ１３０に三相交流を出力する。モータ１３０が高い回転数で動作する場合、モータ１３０の端部電圧は回転数と共にブーストする。モータ１３０の端部電圧が、駆動部１２０の直流側で出力され得る最大電圧に達した場合、駆動部１２０に含まれる変換モジュールは、弱め界磁制御によって、モータ１３０を制御して、より高い回転数で動作させるべく用いられてよい、すなわち、駆動部１２０に含まれる変換モジュールは、モータ１３０の磁界を弱めるために用いられてよく、その結果、モータ１３０の回転数は、ブーストし続ける。このようにして、電気車両の広範な回転数範囲が実現される。

モータが高速で動作するとき、モータに弱め界磁制御を実行する過程で、モータの磁界が弱められる必要がある場合、モータの直軸減磁電流成分を増大させる必要があり、モータの横軸減磁電流成分を減少させる必要がある。すなわち、無効電流成分を増大させる必要があり、有効電流成分を減少させる必要がある。モータの無効電流成分が増大されるので、モータの力率が低減される。その結果、駆動システムの出力が低減され、効率が低減される。

従来技術における課題を解決すべく、本発明の実施形態は、電気車両の駆動システム及び電気車両の駆動方法を提供する。技術的解決法は以下のとおりである。

第１の態様によれば、電気車両の駆動システムが提供される。駆動システムは、少なくとも電源バッテリと、駆動部と、モータと、検出モジュールと、トルク基準モジュールと、コントローラとを含み、駆動部は、フィルタリングモジュール、第１の変換モジュール、第１のコンデンサ及び第２の変換モジュールを含み、
電源バッテリの正極は、フィルタリングモジュールの入力端に接続され、フィルタリングモジュールの第１の出力端は、第１の変換モジュールの交流端に接続され、フィルタリングモジュールの第２の出力端は、電源バッテリの負極に接続され、
第１の変換モジュールの直流入力端は、第１のコンデンサの一端及び第２の変換モジュールの直流入力端に別々に接続され、第１のコンデンサの他端、第１の変換モジュールの直流出力端及び第２の変換モジュールの直流出力端は、電源バッテリの負極に別々に接続され、
第２の変換モジュールの交流端は、モータの入力端に接続され、モータの出力端は、検出モジュールの第１の入力端に接続され、検出モジュールの第２の入力端は、第１のコンデンサの一端に接続され、検出モジュールの第３の入力端は、電源バッテリの正極に接続され、検出モジュールの出力端及びトルク基準モジュールの出力端は、コントローラの入力端に別々に接続され、コントローラの出力端は、第１の変換モジュールの制御端及び第２の変換モジュールの制御端に別々に接続される。

電源バッテリは、駆動システムに電気エネルギーを提供するように構成され、トルク基準モジュールは、モータの基準トルクを取得するように構成され、検出モジュールは、電源バッテリの電圧、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角などのパラメータを取得するように構成される。コントローラは、モータの基準トルク、モータの回転数及び電源バッテリの電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成し、第１のＰＷＭ信号を第１の変換モジュールに送るように構成され、これにより、第１の変換モジュールを用いることにより、フィルタリングモジュールを制御して、第１のコンデンサの電圧をブーストさせる。さらに、コントローラは、さらに、検出モジュール及びトルク基準モジュールにより取得されたパラメータに基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、第２のＰＷＭ信号を第２の変換モジュールに送るように構成され、これにより、第２の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力される直流を交流に変換し、交流をモータに伝達し、モータを加速駆動させる。

本発明の実施形態において、電気車両のモータが高い回転数で動作し、かつ、モータの端部電圧が、モータの回転数が増大するにつれてブーストして、電源バッテリによって供給され得る電圧を超えたとき、第１のコンデンサの電圧は、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールを含むブースト回路を用いることによりブーストされ、これにより、十分な電圧をモータに入力して、モータを加速駆動させ、電気車両の速度調節範囲を拡張する。モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

第１の態様に関して、第１の態様の第１の可能な実施例では、駆動システムは、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに含み、
入力スイッチングモジュールの第１の入力端は、電源バッテリの正極に接続され、入力スイッチングモジュールの第１の出力端は、フィルタリングモジュールの入力端に接続され、入力スイッチングモジュールの第２の出力端は、第１の変換モジュールの直流入力端、第１のコンデンサの一端及び第２の変換モジュールの直流入力端に別々に接続され、
第１の出力スイッチングモジュールの第１の入力端は、第１の変換モジュールの交流端に接続され、第１の出力スイッチングモジュールの出力端は、モータの入力端に接続され、
コントローラの出力端は、入力スイッチングモジュールの第２の入力端及び第１の出力スイッチングモジュールの第２の入力端に別々に接続される。

入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールのスイッチング状態を変化させてよく、その結果、電源バッテリの正極は、フィルタリングモジュールの入力端に接続され、第１の変換モジュールの直流入力端から開くことができ、第１の変換モジュールの交流端は、モータから開くことができる。このようにして、駆動システムにおけるフィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールは、ブースト回路を形成して、第１のコンデンサの電圧をブーストさせ、第２の変換モジュールは、ブーストされた電圧を交流に変換し、当該交流をモータに伝達する。すなわち、駆動システムは、ブースティング変換モードで動作する。代替的に、電源バッテリの正極は、フィルタリングモジュールの入力端から開いており、第１の変換モジュールの直流入力端に接続され、第１の変換モジュールの交流端は、モータに接続され、その結果、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールは、並列インバータ回路を形成して、別々に、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達し、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる。すなわち、駆動システムは、並列変換モードで動作する。代替的に、電源バッテリの正極は、フィルタリングモジュールの入力端から開いており、第１の変換モジュールの直流入力端に接続され、第１の変換モジュールの交流端は、モータから開いており、その結果、第１の変換モジュールは動作せず、第２の変換モジュールのみが、変換状態で動作して、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達して、モータを加速駆動する。すなわち、駆動システムは、単一の変換モードで動作する。

本発明の実施形態において、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールのスイッチング状態を変化させるとしてよく、その結果、駆動システムは、ブースティング変換モードと、並列変換モードと単一の変換モードとの間で切り替えられることができる。このようにして、駆動システムの異なる動作要件が満たされ、駆動効率が向上する。ブースティング変換モードにおいて、第１の変換モジュールは、ブースティング状態で動作し、モータの速度調節範囲を拡張することができる。並列変換モードにおいて、第１の変換モジュールは、変換状態で動作し、第２の変換モジュールと共に並列インバータ回路を形成して、速度を上げるようにモータを並列で駆動させてよい。並列駆動中にモータに入力される電流は、単一の変換モジュールによる駆動の間に入力される電流の２倍なので、モータが低速で動作している場合に、十分な電流をモータに入力できる。このようにして、モータは、比較的大きいトルクを出力して速度を上げ、これにより、低速かつ大きなトルクに対する電気車両の要件を満たす。単一の変換モードにおいて、第１の変換モジュールは動作せず、第２の変換モジュールのみが変換状態で動作する。このようにして、システムリソースを節約することができ、システム稼働効率を向上させることができる。

第１の態様に関して、第１の態様の第２の可能な実施例では、入力スイッチングモジュールは、第１のスイッチ及び第２のスイッチを含み、
第１のスイッチの一端及び第２のスイッチの一端は、電源バッテリの正極に別々に接続され、第１のスイッチの他端は、フィルタリングモジュールの入力端に接続され、第２のスイッチの他端は、第１の変換モジュールの直流入力端に接続される。

本発明の実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチの閉開が制御され、その結果、駆動システムの動作モードを切り替えることができる。制御方法は、シンプルかつ容易に実現される。

第１の態様に関して、第１の態様の第３の可能な実施例では、駆動部は、第２の出力スイッチングモジュールをさらに含み、
第２の出力スイッチングモジュールの第１の入力端は、第２の変換モジュールの交流端に接続され、第２の出力スイッチングモジュールの出力端は、モータの入力端に接続され、
コントローラの出力端は、第２の出力スイッチングモジュールの第２の入力端に接続される。

本発明の実施形態では、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールがモータを並列で駆動させる過程で、第１の変換モジュールが故障した場合、第１の出力スイッチングモジュールは、第１の変換モジュールとモータとの間の接続を遮断させてよく、又は、第２の変換モジュールが故障した場合、第２の出力スイッチングモジュールは、第２の変換モジュールとモータとの間の接続を遮断させ、これにより、駆動システムの冗長制御を実現し、駆動システムの安全性及び信頼性を向上させる。

第１の態様に関して、第１の態様の第４の可能な実施例では、駆動システムは、ソフトスタートモジュールをさらに含み、
ソフトスタートモジュールの第１の入力端は、電源バッテリの正極に接続され、ソフトスタートモジュールの出力端は、駆動部の入力端に接続され、コントローラの出力端は、ソフトスタートモジュールの第２の入力端に接続される。

ソフトスタートモジュールは、電源バッテリを制御して、第１のコンデンサを徐々に充電するように構成され、これにより、電源バッテリの比較的高い電圧がバスに直接的に印加された場合に、コンデンサが損傷を受けるというリスクを回避し、システムの安全性及び信頼性を向上させる。

第１の態様に関して、第１の態様の第５の可能な実施例では、ソフトスタートモジュールは、第３のスイッチ、第４のスイッチ及び限流抵抗を含み、
第３のスイッチの入力端は、電源バッテリの正極に接続され、第３のスイッチの出力端は、駆動部の入力端に接続され、
限流抵抗の一端は、電源バッテリの正極に接続され、限流抵抗の他端は、第４のスイッチの入力端に接続され、第４のスイッチの出力端は、駆動部の入力端に接続され、
コントローラの出力端は、第３のスイッチの制御端及び第４のスイッチの制御端に別々に接続される。

本発明の実施形態において、駆動システムが起動された場合、コントローラは、第４のスイッチを閉じて、第３のスイッチを開いてよく、その結果、電源バッテリは、限流抵抗を用いることにより、第１のコンデンサを徐々に充電する。充電が完了した場合、コントローラは、駆動システムが正常に動作することを保証すべく、第４のスイッチを開いて、第３のスイッチを閉じる。このようにして、駆動システムのソフトスタートが実現される。これにより、電源バッテリの比較的高い電圧がバスに直接的に印加された場合に、第１のコンデンサが損傷を受けるというリスクを回避する。

第１の態様に関して、第１の態様の第６の可能な実施例では、フィルタリングモジュールは、第２のコンデンサ及びＮ個のブーストインダクタを含み、Ｎは正の整数であり、
第２のコンデンサの入力端は、電源バッテリの正極に接続され、第２のコンデンサの出力端は、電源バッテリの負極に接続され、
Ｎ個のブーストインダクタの入力端は、電源バッテリの正極に別々に接続され、Ｎ個のブーストインダクタの出力端は、第１の変換モジュールの交流端に別々に接続される。

第２のコンデンサは、電源バッテリの電圧に対してフィルタリングを実行するように構成され、Ｎ個のブーストインダクタ及び第１の変換モジュールは、ブースト回路を形成してよく、これにより、第１のコンデンサの電圧をブーストさせる。

第１の態様に関して、第１の態様の第７の可能な実施例では、フィルタリングモジュールは、Ｎ個のブーストスイッチをさらに含み、Ｎ個のブーストスイッチは、Ｎ個のブーストインダクタに一対一で対応しており、
Ｎ個のブーストスイッチの入力端は、対応してＮ個のブーストインダクタの出力端に別々に接続され、Ｎ個のブーストスイッチの出力端は、第１の変換モジュールの交流端に接続され、
コントローラの出力端は、Ｎ個のブーストスイッチの制御端に接続される。

本発明の実施形態において、第１の変換モジュールが変換状態で動作する場合、コントローラは、Ｎ個のブーストインダクタを停止させ、第１の変換モジュールの交流端と、電源バッテリの負極との間の接続を遮断させてよく、これにより、第１の変換モジュールの短絡を回避する。

第１の態様に関して、第１の態様の第８の可能な実施例では、第１の出力スイッチングモジュールは、三相スイッチを含み、三相スイッチの一端は、第１の変換モジュールの交流端に接続され、三相スイッチの他端は、モータの入力端に接続される。

本発明の実施形態において、三相スイッチの閉開を制御することができ、その結果、駆動システムの動作モードを切り替えることができる。制御方法は、シンプルかつ容易に実現される。

第１の態様に関して、第１の態様の第９の可能な実施例では、駆動部は、第１の定電流インダクタ及び第２の定電流インダクタをさらに含み、
第１の定電流インダクタの一端は、第１の変換モジュールの交流端に接続され、第１の定電流インダクタの他端は、モータの入力端に接続され、
第２の定電流インダクタの一端は、第２の変換モジュールの交流端に接続され、第２の定電流インダクタの他端は、モータの入力端に接続される。

本発明の実施形態において、定電流インダクタが、変換モジュールとモータとの間に加えられ、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールが、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる過程で、第１の定電流インダクタ及び第２の定電流インダクタは、第１の変換モジュールと第２の変換モジュールとの間の横流を抑制できる。このようにして、各位相で第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールにより出力される電流は同一である。

第１の態様に関して、第１の態様の第１０の可能な実施例では、第１の変換モジュールは、２段三相フルブリッジインバータ回路又は３段三相フルブリッジインバータ回路を用い、第２の変換モジュールは、２段三相フルブリッジインバータ回路又は３段三相フルブリッジインバータ回路を用いる。

本発明の実施形態において、第１の変換モジュールは、２段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい、又は、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい。対応して、第２の変換モジュールは、２段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい、又は、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい。第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールは、柔軟な構造及び広範な適用範囲を有する。

第２の態様によれば、電気車両の駆動方法が提供される。方法は、第１の態様のいずれかの実施例に係る駆動システムに適用され、方法は、
トルク基準モジュールにより、モータの基準トルクを取得し、検出モジュールにより、電源バッテリの電圧、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角を取得する段階と、
コントローラにより、モータの基準トルク及びモータの回転数に基づいて、モータの要求電圧を算出する段階と、
要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、コントローラにより、電源バッテリの電圧及び要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成し、第１のＰＷＭ信号を第１の変換モジュールに送ることで、第１の変換モジュールを用いることにより、フィルタリングモジュールを制御して、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へとブーストさせる段階と、
コントローラにより、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータのロータ回転角及びモータの固定子電流に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、第２のＰＷＭ信号を第２の変換モジュールに送ることで、第２の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力される直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達して、モータを加速駆動する段階と
を含む。

本発明の実施形態において、モータの要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、駆動システムは、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールを含むブースト回路を用いることにより、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へとブーストさせてよい。第１のコンデンサの電圧は、要求電圧へとブーストされている。故に、第２の変換モジュールが、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達した場合、速度を上げ続けるようにモータを駆動させることができ、これにより、電気車両の速度調節範囲を拡張する。さらに、モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

第２の態様に関して、第２の態様の第１の可能な実施例では、コントローラにより、電源バッテリの電圧及び要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成する段階は、
コントローラにより、電源バッテリの電圧に対するモータの要求電圧の比を算出し、当該比を、駆動システムのブースト比と決定する段階と、
ブースト比に従って、第１のＰＷＭ信号のデューティサイクルを算出する段階と、
デューティサイクルに従って、第１のＰＷＭ信号を生成する段階と
を含む。

本発明の実施形態において、コントローラは、要求電圧と、電源バッテリの電圧との間のブースト比を算出してよく、ブースト比に従って、第１のＰＷＭ信号を生成してよい。故に、第１のＰＷＭ信号が第１の変換モジュールに送られた場合、第１の変換モジュールは、フィルタリングモジュールを制御して、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へと正確にブーストさせ、これにより、モータの駆動要件を満たす。

第２の態様に関して、第２の態様の第２の可能な実施例では、駆動システムが、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに含む場合、コントローラにより、電源バッテリの電圧及び要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成する段階の前に、方法は、
コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替える段階であって、第１のスイッチング状態は、電源バッテリの正極が、フィルタリングモジュールの入力端に接続されており、電源バッテリの正極が第１の変換モジュールの直流入力端から開いている状態であり、第３のスイッチング状態は、第１の変換モジュールの交流端がモータの入力端から開いている状態である、段階をさらに含む。

本発明の実施形態において、コントローラは、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールのスイッチング状態を制御し、その結果、駆動システムをブースティング変換モードに切り替えることができる。このようにして、柔軟性を向上させる。

第２の態様に関して、第２の態様の第３の可能な実施例では、方法は、
モータの要求電圧が、電源バッテリの電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替える段階であって、第２のスイッチング状態は、電源バッテリの正極が第１の変換モジュールの直流入力端に接続されており、電源バッテリの正極がフィルタリングモジュールの入力端から開いている状態であり、第４のスイッチング状態は、第１の変換モジュールの交流端がモータの入力端に接続されている状態である、段階と、
第２のＰＷＭ信号を用いることにより、第１の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力される直流を第１の交流に変換し、当該第１の交流をモータに出力し、コントローラにより、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、第２のＰＷＭ信号を第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールに送り、第２のＰＷＭ信号を用いることにより、第２の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力された直流を第２の交流に変換し、第２の交流をモータに出力することで、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールが、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる段階と
をさらに含む。

本発明の実施形態において、モータの要求電圧が、電源バッテリの電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、入力スイッチングモジュールのスイッチング状態を変化させることができ、その結果、駆動システムは、並列変換モードに切り替えられる。すなわち、電源バッテリの電圧が、モータの駆動要件を満たし、ブーストされる必要がない場合、ブースティングが、駆動システムにおいて実行されず、その結果、駆動システムの異なる動作要件を満たす。さらに、並列駆動中にモータに入力される電流は、単一の変換モジュールによる駆動の間に入力される電流の２倍なので、モータが低速で動作している場合に、十分な電流をモータに入力できる。このようにして、モータは、比較的大きいトルクを出力して速度を上げ、これにより、低速かつ大きなトルクに対する電気車両の要件を満たす。

第２の態様に関して、第２の態様の第４の可能な実施例では、方法は、
モータの要求電圧が、電源電圧の電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、コントローラにより、モータの基準トルクに基づいて、モータの要求固定子電流を算出する段階と、
モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より小さい又は最大出力電流に等しい場合、コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替える段階と、
モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より大きい場合、コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替える段階と
をさらに含む。

本発明の実施形態において、モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より小さい又は当該最大出力電流に等しい場合、すなわち、駆動システムが、低速かつ軽負荷動作状態で動作し、単一の変換モジュールが、十分な駆動電流を提供する場合、コントローラは、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールのスイッチング状態を変化させることができ、その結果、第１の変換モジュールは動作せず、第２の変換モジュールのみが、駆動電流をモータに伝達して、モータを加速駆動する。さらに、モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より大きい場合、すなわち、駆動システムが、低速かつ重負荷の動作状態で動作し、単一の変換モジュールが、十分な駆動電流を提供できない場合、コントローラは、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールのスイッチング状態をさらに変化させることができ、その結果、駆動システムは、並列変換モードで動作して、駆動電流をモータに別々に伝達して、モータを加速駆動する。前述の方式では、駆動システムの異なる動作要件を満たすことができ、駆動効率を向上させることができる。

第２の態様に関して、第２の態様の第５の可能な実施例では、駆動システムが第２の出力スイッチングモジュールをさらに含む場合、方法は、
モータの要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、コントローラにより、第２の出力スイッチングモジュールを第５のスイッチング状態に切り替える段階であって、第５のスイッチング状態は、第２の変換モジュールの交流端がモータの入力端に接続されている状態である、段階と、
第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールが、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる過程で、第１の変換モジュールが故障している場合、コントローラにより、第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替え、第２の変換モジュールが故障している場合、コントローラにより、第２の出力スイッチングモジュールを第６のスイッチング状態に切り替える段階であって、第６のスイッチング状態は、第２の変換モジュールの交流端がモータの入力端から開いている状態である、段階と
をさらに含む。

本発明の実施形態では、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールがモータを並列で駆動させる過程で、第１の変換モジュールが故障した場合、第１の出力スイッチングモジュールは、第１の変換モジュールとモータとの間の接続を遮断させてよく、又は、第２の変換モジュールが故障した場合、第２の出力スイッチングモジュールは、第２の変換モジュールとモータとの間の接続を遮断させ、これにより、駆動システムの冗長制御を実現し、駆動システムの安全性及び信頼性を向上させる。

第２の態様に関して、第２の態様の第６の可能な実施例では、入力スイッチングモジュールが第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む場合、コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替える段階は、
コントローラにより、第１のスイッチを閉じて、第２のスイッチを開くことで、入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替える段階を含み、
対応して、コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替える段階は、
コントローラにより、第１のスイッチを開いて、第２のスイッチを閉じることで、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替える段階を含む。

本発明の実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチの閉開を制御することができ、その結果、入力スイッチングモジュールのスイッチング状態を変化させることができる。このようにして、駆動システムの動作モードは切り替えられ、制御方法はシンプルかつ容易に実現される。

第２の態様に関して、第２の態様の第７の可能な実施例では、方法は、
駆動システムがソフトスタートモジュールを含む場合、駆動部が起動されたときに、コントローラにより、ソフトスタートモジュールを起動させることで、電源バッテリを制御して、第１のコンデンサを徐々に充電する段階をさらに含む。

本発明の実施形態において、第１のコンデンサは、ソフトスタートモジュールを用いることにより徐々に充電され、これにより、電源バッテリの比較的高い電圧がバスに直接的に印加された場合に、第１のコンデンサが損傷を受けるというリスクを回避し、システムの安全性及び信頼性を向上させる。

本発明の実施形態において提供される技術的解決法は、以下の有利な効果を含み得る。

本発明の実施形態において、モータの要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、駆動システムは、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールを含むブースト回路を用いることにより、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へとブーストさせてよい。第１のコンデンサの電圧は、要求電圧へとブーストされている。故に、第２の変換モジュールが、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達した場合、モータは、速度を上げ続けるように駆動され、これにより、電気車両の速度調節範囲を拡張する。さらに、モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、単に解釈のための例に過ぎず、本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係るフィルタリングモジュールの概略構造図である。

本発明の実施形態に係るフィルタリングモジュールの概略構造図である。

本発明の実施形態に係るブースティング原理の概略図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る並列変換モードにおける等価回路図である。

本発明の実施形態に係る単一の変換モードにおける等価回路図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る第１の出力スイッチングモジュール及び第２の出力スイッチングモジュールの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る駆動システムの等価回路図である。

本発明の実施形態に係る３段構造を有する変換モジュールの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。

本発明の実施形態に係る電気車両の駆動方法のフローチャートである。

本願の目的、技術的解決法及び利点をより明確にするために、以下では、添付の複数の図面を参照して詳細に本願の実施例をさらに説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る電気車両の駆動システムの概略構造図である。図２を参照すると、駆動システムは、少なくとも電源バッテリ２１０と、駆動部２２０と、モータ２３０と、検出モジュール２４０と、トルク基準モジュール２５０と、コントローラ２６０とを含み、駆動部２２０は、フィルタリングモジュール２２１、第１の変換モジュール２２２、第１のコンデンサ２２３及び第２の変換モジュール２２４を含む。

電源バッテリ２１０の正極１０ａは、フィルタリングモジュール２２１の入力端１ａに接続され、フィルタリングモジュール２２１の第１の出力端１ｂは、第１の変換モジュール２２２の交流端２ｃに接続され、フィルタリングモジュール２２１の第２の出力端１ｃは、電源バッテリ２１０の負極１０ｂに接続される。第１の変換モジュール２２２の直流入力端２ａは、第１のコンデンサ２２３の一端及び第２の変換モジュール２２４の直流入力端４ａに別々に接続され、第１のコンデンサ２２３の他端、第１の変換モジュール２２２の直流出力端２ｂ及び第２の変換モジュール２２４の直流出力端４ｂは、電源バッテリ２１０の負極１０ｂに別々に接続される。第２の変換モジュール２２４の交流端４ｃは、モータ２３０の入力端３０ａに接続され、モータ２３０の出力端３０ｂは、検出モジュール２４０の第１の入力端４０ａに接続され、検出モジュール２４０の第２の入力端４０ｂは、第１のコンデンサ２２３の一端に接続され、検出モジュール２４０の第３の入力端４０ｃは、電源バッテリ２１０の正極１０ａに接続され、検出モジュール２４０の出力端４０ｂ及びトルク基準モジュール２５０の出力端５０ａは、コントローラ２６０の入力端６０ａに別々に接続され、コントローラ２６０の出力端６０ｂは、第１の変換モジュール２２２の制御端２ｄ及び第２の変換モジュール２２４の制御端４ｄに別々に接続される。

電源バッテリ２１０は、電気エネルギーを駆動システムに提供するように構成され、例えば、蓄電池であってよい。検出モジュール２４０は、電源バッテリの電圧、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角などのパラメータを検出するように構成される。当然ながら、検出モジュール２４０は、さらに、モータのポールのペアの数又はモータの永久磁石の鎖交磁束などの別のパラメータを検出するように構成されてよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。検出モジュール２４０は、ロータ位置センサを含んでよく、駆動システムは、ロータ位置センサを用いることにより、モータのロータ回転角を取得してよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。トルク基準モジュール２５０は、基準トルクをコントローラ２６０に送るように構成され、基準トルクは、加速器システムを用いることにより、モータ２３０に入力される基準トルク、すなわち、加速器システムの制御の下、モータ２３０に入力される必要があるトルクであってよい。コントローラ２６０は、検出モジュール２４０及びトルク基準モジュール２５０により取得されたパラメータに従って、制御信号を駆動部２２０に送り、駆動部２２０を制御して、電源バッテリ２１０により入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達して、速度を上げるようにモータ２３０を駆動させるように構成される。制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号などであってよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

具体的には、駆動部２２０は、フィルタリングモジュール２２１、第１の変換モジュール２２２、第１のコンデンサ２２３及び第２の変換モジュール２２４を含んでよい。フィルタリングモジュール２２１及び第１の変換モジュール２２２は、ブースト回路を形成して、第１のコンデンサ２２３の電圧をブーストさせてよい。第１のコンデンサ２２３の電圧がブーストされた後に、第２の変換モジュール２２４は、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達して、速度を上げるようにモータ２３０を駆動させてよい。

具体的には、モータ２３０が動作する過程で、コントローラ２６０は、検出モジュール２４０を用いることにより、モータ２３０の回転数を取得し、トルク基準モジュール２５０を用いることにより、モータ２３０の基準トルクを取得してよい。さらに、コントローラ２６０は、モータ２３０の回転数及びモータ２３０の基準トルクに基づいて、モータ２３０の要求電圧を算出し、要求電圧を電源バッテリ２１０の電圧と比較してよい。コントローラ２６０は、要求電圧が電源バッテリ２１０の電圧より大きいと決定した場合、電源バッテリ２１０の電圧及び要求電圧に基づいて、第１のＰＷＭ信号を生成し、第１のＰＷＭ信号を第１の変換モジュール２２２に送ってよく、これにより、第１の変換モジュール２２２を用いることにより、フィルタリングモジュール２２１を制御して、第１のコンデンサ２２３の電圧を要求電圧へとブーストさせる。その後、コントローラ２６０は、モータ２３０の基準トルク、モータ２３０の回転数、第１のコンデンサ２２３の電圧、モータ２３０の固定子電流及びモータ２３０のロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、当該第２のＰＷＭ信号を第２の変換モジュール２２４に送ってよく、これにより、第２の変換モジュール２２４を制御して、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達して、モータを加速駆動する。

本発明の本実施形態において、モータ２３０の要求電圧が電源バッテリ２１０の電圧より大きいと決定した場合、すなわち、モータ２３０の端部電圧が電源バッテリ２１０の電圧より大きい場合、コントローラ２６０は、第１のＰＷＭ信号を第１の変換モジュール２２２に送り、フィルタリングモジュール２２１を制御して、第１のコンデンサ２２３の電圧を要求電圧へとブーストさせてもよく、その結果、第２の変換モジュール２２４が、十分な出力電圧を出力して、モータを加速駆動する。このようにして、モータの端部電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、モータは、速度を上げ続けるように駆動され、これにより、電気車両の速度調節範囲を拡張する。さらに、モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、駆動システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

従来技術において、図１を参照すると、変換モジュールの入力電圧は、電源バッテリ１１０により出力された電圧であり、バスコンデンサＣの電圧は、直流バス電圧であり、直流バス電圧は調節されることができず、駆動部１２０の出力電圧は、直流バス電圧により決定される。電源バッテリ１１０のバッテリ残量が比較的低い場合、電源バッテリ１１０により出力される電圧が低減され、直流バス電圧が低減される。故に、駆動部１２０の出力電圧も低減される。モータ１３０の回転数は、駆動部１２０の出力電圧により決定される。故に、駆動部１２０の出力電圧が低減された場合、最も高い回転数及びモータ１３０により出力され得る出力の両方が低減されることになる。

本発明の本実施形態では、電源バッテリ２１０の出力電圧が低減された場合、ブースト回路が、第１のコンデンサ２２３の電圧をブーストしてよい、すなわち、直流バス電圧をブーストしてよい。故に、第２の変換モジュール２２４の出力電圧、すなわち、駆動部２２０の出力電圧は、これに応じてブーストされ、これにより、比較的高い回転数を出力し続けるようにモータを駆動させる。

さらに、図１を参照すると、モータ１３０が高い回転数で動作する場合、モータ１３０の端部電圧は、モータ１３０の回転数と共にブーストする。モータ１３０の端部電圧は、電源バッテリ１１０により出力され得る最大電圧より大きい値へとブーストされたとき、モータ１３０の回転数が弱め界磁制御によってブーストされ続ける場合、モータ１３０の弱め界磁電流が、モータ１３０の回転数と共にブーストし、提供され得る有効電流が、変換モジュールの出力性能の制限に起因して低減される。その結果、モータ１３０の出力及び出力トルクが低減される。さらに、弱め界磁制御の下、モータ１３０の力率が比較的低いので、モータ１３０からの熱が激しく、駆動システム全体の効率も低減される。

本発明の本実施形態では、モータ２３０の端部電圧が、電源バッテリ２１０により出力され得る最大電圧より大きい値へとブーストされた場合、フィルタリングモジュール２２１及び第１の変換モジュール２２２は、コントローラ２６０の制御の下、第１のコンデンサ２２３の電圧をブーストさせてよく、その結果、第２の変換モジュール２２４は、より大きい電圧をモータに出力して、速度を上げ続けるようにモータ２３０を駆動させ得る。このようにして、電気車両の速度調節範囲が拡張される。さらに、モータ２３０の出力は、モータ２３０の回転数と共に徐々に増大する。このようにして、モータ２３０が高速で動作する場合に、比較的大きい電力出力及び好ましいトルク性能を維持できる。

図３に示されるように、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４は、２段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい。対応して、第１の変換モジュール２２２の制御端は、第１の変換モジュール２２２内の６個のスイッチングトランジスタのベースであり、第２の変換モジュール２２４の制御端は、第２の変換モジュール２２４内の６個のスイッチングトランジスタのベースである。コントローラ２６０の出力端は、第１の変換モジュール２２２内の６個のスイッチングトランジスタのベースに別々に接続され、コントローラ２６０の出力端は、第２の変換モジュール２２４内の６個のスイッチングトランジスタのベースに別々に接続され、これにより、ＰＷＭ信号を第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４に送る。ＰＷＭ信号は、駆動パルス信号であり、スイッチングトランジスタの閉開を制御できる。

フィルタリングモジュール２２１は、第２のコンデンサＣ２及びＮ個のブーストインダクタＬ１を含んでよく、Ｎは正の整数である。第２のコンデンサＣ２の入力端は、電源バッテリ２１０の正極に接続され、第２のコンデンサＣ２の出力端は、電源バッテリ２１０の負極に接続される。Ｎ個のブーストインダクタＬ１の入力端は、電源バッテリ２１０の正極に別々に接続され、Ｎ個のブーストインダクタＬ１の出力端は、第１の変換モジュール２２２の交流端に別々に接続される。

例えば、図３を参照すると、Ｎが１であり、かつ、第１の変換モジュール２２２が２段三相フルブリッジインバータ回路を用いる場合、１つのブーストインダクタＬ１の一端は、第２のコンデンサＣ２の入力端に接続され、１つのブーストインダクタＬ１の他端は、第１の変換モジュール２２２の三相交流端に別々に接続される、すなわち、２段三相フルブリッジインバータ回路の３つのブリッジアームの中間点に別々に接続される。

さらに、図４を参照すると、Ｎが３であり、かつ、第１の変換モジュール２２２が２段三相フルブリッジインバータ回路を用いる場合、３つのブーストインダクタＬ１のそれぞれの一端は、第２のコンデンサＣ２の入力端に接続され、３つのブーストインダクタＬ１の他端は、一対一の対応方式で第１の変換モジュール２２２の三相交流端に別々に接続される、すなわちは、一対一の対応方式で、２段三相フルブリッジインバータ回路の３つのブリッジアームの中間点に別々に接続される。

Ｎが３である場合、３つのブーストインダクタＬ１は互い違いの方式で並列に第１の変換モジュール２２２の３つのブリッジアームの中間点に接続されてもよい。さらに、３つのブーストインダクタＬ１及び第１の変換モジュール２２２の３つのブリッジアームは、３つの並列ブースト回路を形成してよい。故に、任意のブリッジアームが故障した場合、残りのブリッジアームが動作し続けることができ、これは、駆動システムの信頼性を高める。

Ｎが３である場合、３つのブーストインダクタＬ１は、３つのインダクタが全体として用いられる、図５に示される構造、すなわち、３つのブーストインダクタが磁心を共有する構造のものであってよい。又は、３つのインダクタが分かれている、図６に示される構造、すなわち、３つのブーストインダクタのそれぞれが１つの磁心を用いる構造のものであってよい。３つのインダクタが全体として用いられる構造は、比較的小さいボリュームに起因して選択されることが好ましい。

本発明の本実施形態において、フィルタリングモジュール２２１内のＮ個のブーストインダクタＬ１及び第１の変換モジュール２２２内の２段三相フルブリッジインバータ回路は、ブースト回路を形成してよく、これにより、第１のコンデンサ２２３の電圧をブーストさせる。

例えば、図４を参照すると、ブースティング原理が、一例として、第１の変換モジュール２２２の１つの位相についてのブリッジアームを用いることにより解析され、簡略化された回路が図７に示され得る。Ｖ１が開いており、Ｖ２が閉じている場合、電源バッテリ２１０は、ブーストインダクタＬ１を充電してよく、第１のコンデンサ２２３に予め蓄積された電圧が負荷２９０に供給されてよい。Ｖ１が閉じており、Ｖ２が開いている場合、電源バッテリ２１０及びブーストインダクタＬ１の両方が第１のコンデンサ２２３を充電してよく、これにより、第１のコンデンサ２２３の電圧をブーストさせる。負荷２９０は、第２の変換モジュール２２４であってよく、第２のコンデンサＣ２は、電源バッテリ２１０の電圧をフィルタリングすることを実行するように構成される。さらに、Ｖ１及びＶ２に入力されるパルスは相補的である。すなわち、ハイレベルがＶ１に入力されると同時に、ローレベルがＶ２に入力され、Ｖ１を開くように制御し、Ｖ２を閉じるように制御してよく、又は、ローレベルがＶ１に入力されると同時に、ハイレベルがＶ２に入力され、Ｖ１を閉じるように制御し、Ｖ２を開くように制御してよい。Ｖ２が一例として用いられる。オン−オフのサイクルにおいて、Ｖ２の閉時間がｔｏｎであり、Ｖ２の開時間がｔｏｆｆである場合、Ｖ２の開時間に対する閉時間の比が制御され、その結果、第１のコンデンサ２２３のブースト比を制御できる。

さらに、コントローラ２６０は、フィルタリングモジュール２２１及び第１の変換モジュール２２２を含むブースト回路に基づいて、三相駆動パルスを第１の変換モジュール２２２の制御端に入力してよく、これにより、ブースト回路を制御して、ブースティングを実行する。さらに、コントローラ２６０は、さらに、三相駆動パルスのデューティサイクルを制御する、すなわち、第１の変換モジュール２２２内のブリッジアームの上部及び下部スイッチの閉時間及び開時間を制御し、これにより、第１のコンデンサ２２３のブースト比を制御する。このようにして、異なるブースティング要件が満たされる。第２の変換モジュール２２４は、空間ベクトルパルス幅変調（Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＳＶＰＷＭ）制御を用いた直流入力から交流出力への変換を完了し、変換された交流をモータ２３０に伝達して、速度を上げるようにモータ２３０を駆動させてよい。

さらに、図８を参照すると、駆動部２２０は、入力スイッチングモジュール２２５及び第１の出力スイッチングモジュール２２６をさらに含んでよい。

入力スイッチングモジュール２２５の第１の入力端５ａは、電源バッテリ２１０の正極１０ａに接続され、入力スイッチングモジュール２２５の第１の出力端５ｂは、フィルタリングモジュール２２１の入力端１ａに接続され、入力スイッチングモジュール２２５の第２の出力端５ｃは、第１の変換モジュール２２２の直流入力端２ｄ、第１のコンデンサ２２３の一端及び第２の変換モジュール２２４の直流入力端４ａに別々に接続される。第１の出力スイッチングモジュール２２６の第１の入力端６ａは、第１の変換モジュール２２２の交流端２ｃに接続され、第１の出力スイッチングモジュール２２６の出力端６ｂは、モータ２３０の入力端３０ａに接続される。コントローラ２６０の出力端６０ｂは、入力スイッチングモジュール２２５の第２の入力端５ｄ及び第１の出力スイッチングモジュール２２６の第２の入力端６ｃに別々に接続される。

接続線の数が比較的多いので、コントローラ２６０の出力端６０ｂと入力スイッチングモジュール２２５の第２の入力端５ｄとの間の接続線、及び、コントローラ２６０の出力端６０ｂと第１の出力スイッチングモジュール２２６の第２の入力端６ｃとの間の接続線は、図８には描かれていない。しかしながら、実際には、コントローラ２６０と入力スイッチングモジュール２２５との間に接続関係があり、コントローラ２６０と第１の出力スイッチングモジュール２２６との間に接続関係があり、これにより、入力スイッチングモジュール２２５及び第１の出力スイッチングモジュール２２６のスイッチング状態を制御することに留意すべきである。

入力スイッチングモジュール２２５のスイッチング状態は、第１のスイッチング状態及び第２のスイッチング状態を含む。第１のスイッチング状態は、電源バッテリ２１０の正極がフィルタリングモジュール２２１の入力端に接続されており、電源バッテリ２１０の正極が、第１の変換モジュール２２２の直流入力端から開いている状態である。第２のスイッチング状態は、電源バッテリ２１０の正極が、フィルタリングモジュール２２１の入力端から開いており、電源バッテリ２１０の正極が、第１の変換モジュール２２２の直流入力端に接続されている状態である。

第１の出力スイッチングモジュール２２６のスイッチング状態は、第３のスイッチング状態及び第４のスイッチング状態を含む。第３のスイッチング状態は、第１の変換モジュール２２２の交流端がモータ２３０の入力端から開いている状態であり、第４のスイッチング状態は、第１の変換モジュール２２２の交流端がモータ２３０の入力端に接続されている状態である。

本発明の本実施形態において、コントローラ２６０は、入力スイッチングモジュール２２５及び第１の出力スイッチングモジュール２２６のスイッチング状態を変化させてよく、これにより、駆動システムを制御して、異なる動作モードで動作させる。

具体的には、コントローラ２６０は、入力スイッチングモジュール２２５を第１のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第３のスイッチング状態に切り替えてよく、これにより、電源バッテリ２１０の正極を制御して、フィルタリングモジュール２２１の入力端に接続し、電源バッテリ２１０の正極を制御して第１の変換モジュール２２２の直流入力端から開き、第１の変換モジュール２２２の交流端を制御してモータ２３０の入力端から開く。このようにして、駆動システムにおけるフィルタリングモジュール２２１及び第１の変換モジュール２２２は、ブースト回路を形成して、第１のコンデンサ２２３の電圧をブーストさせてよく、第１のコンデンサ２２３の電圧がブーストされた後に、第２の変換モジュールは、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達する。すなわち、駆動システムは、ブースティング変換モードで動作する。ブースティング変換モードにおける等価回路図については、図４を参照されたい。代替的に、コントローラ２６０は、入力スイッチングモジュール２２５を第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第４のスイッチング状態に切り替えてよく、これにより、フィルタリングモジュール２２１の入力端から開くように電源バッテリ２１０の正極を制御し、電源バッテリ２１０の正極を制御して第１の変換モジュール２２２の直流入力端に接続させ、第１の変換モジュール２２２の交流端を制御してモータ２３０の入力端に接続させる。このようにして、駆動システム内の第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４は、並列インバータ回路を形成してよい。この場合、第１の変換モジュール２２２は、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を第１の交流に変換し、第１の交流をモータ２３０に伝達してよい。さらに、第２の変換モジュール２２４は、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を第２の交流に変換し、第２の交流をモータ２３０に伝達してよい。すなわち、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４は、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を交流に別々に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達してもよく、これにより、速度を上げるようにモータ２３０を並列で駆動させる。このようにして、駆動システムは、並列変換モードで動作し、並列変換モードにおける等価回路図が図９に示される。

並列変換モードでは、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４が電流をモータ２３０に並列に出力し得るので、駆動部２２０の出力電流は、単一の変換モジュールの出力電流の２倍である。モータ２３０の出力トルクが、駆動部２２０の出力電流により決定されるので、モータ２３０の出力トルクも倍になり得る。故に、本発明の本実施形態において、モータ２３０が低速で動作する場合、コントローラ２６０は、入力スイッチングモジュール２２５及び第１の出力スイッチングモジュール２２６のスイッチング状態を変化させてよく、これにより、駆動システムを制御して、並列変換モードで動作させる。このようにして、駆動部２２０は、比較的大きいトルクを出力するようモータ２３０を駆動するために十分な電流を出力することができ、これにより、低速かつ大きなトルクに対する電気車両の要件を満たす。故に、モータ２３０は、比較的短時間で、比較的高い回転数に速度が上げられ得、これにより、電気車両の加速性能を向上させる。

さらに、コントローラ２６０を用いることにより、駆動システムは、さらに、入力スイッチングモジュール２２５を第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第３のスイッチング状態に切り替えてよく、これにより、電源バッテリ２１０の正極を制御してフィルタリングモジュール２２１の入力端から開き、電源バッテリ２１０の正極を制御して第１の変換モジュール２２２の交流端に接続させ、第１の変換モジュール２２２の交流端を制御してモータ２３０から開く。このようにして、第１の変換モジュールは動作せず、第２の変換モジュールのみが変換状態で動作することが保証され、これにより、第１のコンデンサ２２３により入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達して、速度を上げるようにモータ２３０を駆動させる。すなわち、駆動システムは、単一の変換モードで動作し、単一の変換モードの等価回路図が図１０に示される。

結論として、本発明の本実施形態では、入力スイッチングモジュール２２５及び第１の出力スイッチングモジュール２２６のスイッチング状態が変化されてよく、その結果、駆動システムは、ブースティング変換モードと、並列変換モードと、単一の変換モードとの間で切り替えられることができる。このようにして、駆動システムの異なる動作要件が満たされ、駆動効率が向上する。ブースティング変換モードにおいて、第１の変換モジュール２２２は、ブースティング状態で動作し、第２の変換モジュール２２４は、変換状態で動作し、モータ２３０の速度調節範囲をブースティングによって拡張させることができる。並列変換モードにおいて、第１の変換モジュール２２２は変換状態で動作し、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４は、並列インバータ回路を形成してよく、その結果、モータ２３０は、比較的大きいトルクを出力して、低速かつ大きなトルクに対する電気車両の要件を満たすように、速度を上げる。単一の変換モードにおいて、第１の変換モジュール２２２は動作せず、第２の変換モジュール２２４のみが変換状態で動作し、これにより、駆動システムのリソースを節約し、駆動システムの稼働効率を向上させる。

本発明の本実施形態では、駆動システムが動作する過程で、コントローラ２６０は、電源バッテリ２１０の電圧及びモータ２３０の回転数などの情報を含む駆動システムの収集された情報を取得し、収集された情報に従って、広範囲の解析を実行してよく、これにより、例えば、ブースティング変換モード、並列変換モード又は単一の変換モードなどの、駆動システムの現在の動作状態に一致する動作モードを選択する。後続の処理において、コントローラ２６０は、選択結果に従って、駆動システムを対応する動作モードに切り替えてよく、これにより、駆動システムの稼働効率を向上させる。収集された情報に従って、一致する動作モードを選択することについての具体的な処理については、図２０に示される方法の実施形態を参照されたい。詳細は、本発明の本実施形態において説明されない。

例えば、駆動システムが低速かつ軽負荷動作状態で動作する場合、コントローラ２６０は、単一の変換モードを選択してよく、駆動システムが低速かつ重負荷の動作状態で動作する場合、並列変換モードを選択してよく、又は、駆動システムが高速動作状態で動作する場合、ブースティング変換モードを選択してよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

さらに、本発明の本実施形態において、駆動システムがブースティング変換モードに切り替えられたときに、駆動システムが軽負荷で動作し、かつ、単一の変換モードで現在動作している場合、単一の変換モードが、ブースティング変換モードに直接的に切り替えられてよい。駆動システムが重負荷で動作し、かつ、並列変換モードで現在動作している場合、まず、負荷低減が第１の変換モジュール２２２に対して実行されてよく、次に、駆動システムがブースティング変換モードに切り替えられてよい。

具体的には、第１の変換モジュール２２２に対して負荷低減を実行する過程で、第１の変換モジュール２２２に送られたＰＷＭ信号のデューティサイクルが制御されてよく、その結果、第１の三相インバータユニット２２２の出力電流を低減すべく、第１の変換モジュール２２２の出力電圧を低減できる。第１の三相インバータユニット２２２の出力電流がゼロに近づく値に低減された場合、第１の変換モジュール２２２へのＰＷＭ信号の送信が停止され、次に、駆動システムがブースティング変換モードに切り替えられる。負荷低減が第１の変換モジュール２２２に対して実行され、これにより、第１の変換モジュール２２２の出力電流が低減される。これによって、入力スイッチングモジュールにおける閉じた状態のスイッチへの大電流についての衝撃であって、駆動システムがブースティング変換モードに切り替えられたときに発生する衝撃を回避することができ、これにより、駆動システムの安全性を向上させる。

さらに、本発明の本実施形態における回路構造を用いることにより、電気車両のフィードバックブレーキがさらに実現されてよい。具体的には、駆動システムが、動作すべく駆動された場合、トルク基準モジュールにより入力される基準トルクは、正の値であり、駆動部２２０は、直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０に伝達して、回転させるようにモータ２３０を駆動させる。電気車両が減速又はブレーキをかけた場合、トルク基準モジュールにより入力される基準トルクは、負の値であり、駆動部２２０は、モータ２３０側のエネルギーを直流に整流し、当該直流を電源バッテリ２１０に送ることができる。この場合における駆動システムの電流の方向は、駆動システムが動作すべく駆動される場合の電流の方向とは反対であり、モータ２３０側のエネルギーが電源バッテリ２１０にフィードバックされてよく、これにより、電源バッテリ２１０を充電する。

故に、電気車両が減速又はブレーキをかけた場合、駆動システムは、発電状態で動作するようにモータ２３０を駆動させてよい。第１の変換モジュール２２２のエネルギー及び第２の変換モジュール２２４のエネルギーは、逆に流れるように制御され、これにより、ブレーキエネルギーフィードバックを実施するように電源バッテリ２１０を充電する。このようにして、駆動システムのエネルギーを節約することができ、電気車両の持続的な走行可能距離を拡張することができる。

図１１を参照すると、入力スイッチングモジュール２２５は、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２を含んでよい。第１のスイッチＫ１の一端及び第２のスイッチＫ２の一端は、電源バッテリ２１０の正極に別々に接続され、第１のスイッチＫ１の他端は、フィルタリングモジュール２２１の入力端に接続され、第２のスイッチＫ２の他端は、第１の変換モジュール２２２の直流入力端に接続される。対応して、コントローラ２６０は、第１のスイッチＫ１を閉じ、第２のスイッチＫ２を開いてよく、これにより、入力スイッチングモジュール２２５を第１のスイッチング状態に切り替える。代替的に、コントローラ２６０は、第１のスイッチＫ１を開き、第２のスイッチＫ２を閉じてよく、これにより、入力スイッチングモジュール２２５を第２のスイッチング状態に切り替える。

第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２は、サイリスタ、トランジスタ、電界効果トランジスタ、シリコン制御サイリスタ又はリレーなどの電子スイッチであってよい。コントローラ２６０は、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の制御端に別々に接続されてよく、これにより、電流ドライブ又は電圧ドライブによって、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の閉開を制御する。第１のスイッチＫ１が電界効果トランジスタである例において、第１のスイッチＫ１の制御端は、電界効果トランジスタのゲートである。コントローラ２６０は、ハイレベル又はローレベルを第１のスイッチＫ１の制御端に入力してよく、これにより、第１のスイッチＫ１の閉開を制御する。

さらに、図１１を参照すると、第１の出力スイッチングモジュール２２６は、三相スイッチを含んでよい。三相スイッチの一端は、対応して、第１の変換モジュール２２２の三相交流出力端に別々に接続され、三相スイッチの他端は、モータ２３０の三相交流入力端に別々に接続される。コントローラ２６０の出力端は、三相スイッチの制御端に接続されてよく、三相スイッチの閉開が制御される。駆動システムは、コントローラ２６０を用いることにより、三相スイッチを開いて、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第３のスイッチング状態に切り替えてよい。対応して、駆動システムは、コントローラ２６０を用いることにより、三相スイッチを閉じて、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第４のスイッチング状態に切り替えてよい。

三相スイッチの形式については、第１のスイッチの説明を参照されたい。本発明の本実施形態において、詳細は、再び説明されない。

任意選択で、図１１を参照すると、フィルタリングモジュール２２１は、Ｎ個のブーストスイッチＫ０をさらに含み、Ｎ個のブーストスイッチＫ０は、Ｎ個のブーストインダクタＬ１に一対一で対応している。Ｎ個のブーストスイッチＫ０の入力端は、対応してＮ個のブーストインダクタＬ１の出力端に別々に接続される。Ｎ個のブーストスイッチＫ０の出力端は、第１の変換モジュール２２２の交流端に接続され、コントローラ２６０の出力端は、Ｎ個のブーストスイッチＫ０の制御端に接続される。

Ｎ個のブーストスイッチの形式及び制御方式については、第１のスイッチの説明を参照されたい。本発明の本実施形態において、詳細は、再び説明されない。

本発明の本実施形態において、ブースティング変換モードで動作する場合、駆動システムは、さらに、コントローラ２６０を用いることにより、Ｎ個のブーストスイッチＫ０を閉じる必要がある。さらに、駆動システムが並列変換モード又は単一の変換モードで動作する場合、駆動システムは、さらに、フィルタリングモジュール２２１を用いることにより実行される電源バッテリ２１０の負極に対する第１の三相インバータユニット２２２の交流端の接続によって引き起こされる第１の三相インバータユニット２２２の短絡を回避すべく、コントローラ２６０を用いることにより、Ｎ個のブーストスイッチＫ０を開じる必要がある。

任意選択で、図１２を参照すると、駆動部２２０は、第２の出力スイッチングモジュール２２７をさらに含んでよい。

第２の出力スイッチングモジュール２２７の第１の入力端７ａは、第２の変換モジュール２２４の交流端４ｃに接続され、第２の出力スイッチングモジュール２２７の出力端７ｂは、モータ２３０の入力端３０ａに接続される。コントローラ２６０の出力端６０ｂは、第２の出力スイッチングモジュール２２７の第２の入力端７ｃに接続される。

第２の出力スイッチングモジュール２２７のスイッチング状態は、第５のスイッチング状態及び第６のスイッチング状態を含む。第５のスイッチング状態は、第２の変換モジュール２２４の交流端がモータ２３０の入力端に接続されている状態であり、第６の状態は、第２の変換モジュール２２４の交流端が、モータ２３０の入力端から開いている状態である。

駆動部２２０が第２の出力スイッチングモジュール２２７をさらに含む場合、単一の変換モードに基づいて、駆動システムは、さらに、コントローラ２６０を用いることにより、第２の出力スイッチングモジュール２２７を第５のスイッチング状態に切り替える必要がある。さらに、コントローラ２６０を用いることにより、駆動システムは、さらに、入力スイッチングモジュール２２５を第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第４のスイッチング状態に切り替え、第２の出力スイッチングモジュール２２７を第６のスイッチング状態に切り替えてよく、その結果、駆動システムは、単一の変換モードで動作する。この場合、電源バッテリ２１０の正極は、フィルタリングモジュール２２１の入力端から開いており、電源バッテリ２１０の正極は、第１の変換モジュール２２２の交流端に接続され、第１の変換モジュール２２２の交流端は、モータ２３０に接続され、第２の変換モジュール２２４の交流端は、モータ２３０から開いている。故に、第２の変換モジュール２２４は動作せず、第１の変換モジュール２２２のみが変換状態で動作し、これにより、第１のコンデンサ２２３により入力される直流を交流に変換し、当該交流をモータ２３０へ伝達して、速度を上げるようにモータ２３０を駆動させる。

結論として、第２の出力スイッチングモジュール２２７が第２の変換モジュール２２４とモータ２３０との間に加えられ、その結果、コントローラ２６０は、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第３のスイッチング状態に切り替え、第２の出力スイッチングモジュール２２７を第５のスイッチング状態に切り替えて、駆動システムを単一の変換モードに切り替えてもよい。代替的に、コントローラ２６０は、第１のスイッチングモジュール２２６を第４のスイッチング状態に切り替え、第２の出力スイッチングモジュール２２７を第６のスイッチング状態に切り替えて、駆動システムを単一の変換モードに切り替えてもよい。このようにして、駆動システムの単一の変換モードの切り替えがより柔軟になる。

さらに、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４がモータ２３０を並列で駆動させる過程で、第１の変換モジュール２２２が故障した場合、コントローラ２６０は、さらに、第１の出力スイッチングモジュール２２６を用いることにより、第１の変換モジュール２２２とモータ２３０との間の接続を遮断させてよい、又は、第２の変換モジュール２２４が故障した場合、コントローラ２６０は、第２の出力スイッチングモジュール２２７を用いることにより、第２の変換モジュール２２４とモータ２３０との間の接続を遮断させ、これにより、駆動システムの冗長制御を実現し、駆動システムの安全性及び信頼性を向上させる。冗長制御によって、電気車両が移動する過程で、車両は、制御不能にならず、障害が発生した場合であってもさらに減速及び負荷低減後に安全に移動できる。

コントローラ２６０は、第１の出力スイッチングモジュール２２６を第３のスイッチング状態に切り替えてよく、これにより、第１の変換モジュール２２２とモータ２３０との間の接続を遮断させる。対応して、コントローラ２６０は、第２の出力スイッチングモジュール２２７を第６のスイッチング状態に切り替えてよく、これにより、第２の変換モジュール２２４とモータ２３０との間の接続を遮断させる。

図１３を参照すると、第２の出力スイッチングモジュール２２７はまた、三相スイッチを含んでよい。三相スイッチの一端は、対応して第２の変換モジュール２２４の三相交流出力端に別々に接続され、三相スイッチの他端は、モータ２３０の三相交流入力端に別々に接続される。三相スイッチの具体的な切り替え形式及び制御方式に関して、第１の出力スイッチングモジュール２２６の説明を参照する。本発明の本実施形態において、詳細は、再び説明されない。

任意選択で、図１４を参照すると、駆動システムは、ソフトスタートモジュール２７０をさらに含んでよい。

ソフトスタートモジュール２７０の第１の入力端７０ａは、電源バッテリ２１０の正極１０ａに接続され、ソフトスタートモジュール２７０の出力端７０ｂは、駆動部２２０の入力端に接続され、コントローラ２６０の出力端６０ｂは、ソフトスタートモジュール２７０の第２の入力端７０ｃに接続される。

駆動部２２０が入力スイッチングモジュール２２５を含まない場合、駆動部の入力端は、フィルタリングモジュールの入力端１ａであってよい。すなわち、ソフトスタートモジュール２７０の出力端７０ｂは、フィルタリングモジュール２２１の入力端１ａに接続されてよい。駆動部２２０が入力スイッチングモジュール２２５を含む場合、駆動部２２０の入力端は、入力スイッチングモジュール２２５の第１の入力端５ａであってよい。すなわち、ソフトスタートモジュール２７０の出力端７０ｂは、入力スイッチングモジュール２２５の第１の入力端５ａに接続されてよい。ソフトスタートモジュール２７０の出力端７０ｂが入力スイッチングモジュール２２５の第１の入力端５ａに接続されることは、単に、図１４における一例として用いられているに過ぎない。

駆動システムが起動された場合、ソフトスタートモジュール２７０は、電源バッテリ２１０を制御して、第１のコンデンサ２２３を徐々に充電するように構成され、これにより、電源バッテリ２１０の比較的大きな電圧がバスに直接的に印加された場合に、第１のコンデンサ２２３が損傷を受けるというリスクを回避し、システムの安全性及び信頼性を向上させる。

具体的には、図１１を参照すると、ソフトスタートモジュール２７０は、第３のスイッチＫ３、第４のスイッチＫ４及び限流抵抗Ｒ１を含む。第３のスイッチＫ３の入力端は、電源バッテリ２１０の正極に接続され、第３のスイッチＫ３の出力端は、駆動部２２０の入力端に接続される。限流抵抗Ｒ１の一端は、電源バッテリ２１０の正極に接続され、限流抵抗Ｒ１の他端は、第４のスイッチＫ４の入力端に接続され、第４のスイッチＫ４の出力端は、駆動部２２０の入力端に接続される。コントローラ２６０の出力端は、第３のスイッチＫ３の制御端及び第４のスイッチＫ４の制御端に別々に接続される。

本発明の本実施形態において、駆動システムが起動された場合、コントローラ２６０は、第４のスイッチＫ４を閉じて、第３のスイッチＫ３を開き、その結果、電源バッテリ２１０は、限流抵抗Ｒ３を用いることにより、第１のコンデンサ２２３を徐々に充電することができる。充電が完了した場合、コントローラ２６０は、駆動システムが正常に動作することを保証すべく、第４のスイッチＫ４を開いて、第３のスイッチＫ３を閉じる。このようにして、駆動システムのソフトスタートが実現される。これにより、電源バッテリの比較的高い電圧がバスに直接的に印加された場合に、第１のコンデンサ２２３が損傷を受けるというリスクを回避する。

電源バッテリ２１０が、限流抵抗Ｒ３を用いることにより第１のコンデンサ２２３を徐々に充電する過程で、コントローラ２６０は、検出モジュール２４０を用いることにより、電源バッテリ２１０の電圧及び第１のコンデンサ２２３の電圧を取得してよい。第１のコンデンサ２２３の電圧が電源バッテリ２１０の電圧に達したこと、例えば、電源バッテリ２１０の電圧の予め設定された百分率に達したこと、を検出した後に、コントローラ２６０は、第１のコンデンサ２２３の充電が完了したと決定する。予め設定された百分率は、８０％、９０％、９５％などであってよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

任意選択で、図１５を参照すると、駆動部２２０は、第１の定電流インダクタ２２８及び第２の定電流インダクタ２２９をさらに含む。第１の定電流インダクタ２２８の一端は、第１の変換モジュール２２２の交流端に接続され、第１の定電流インダクタ２２８の他端は、モータ２３０の入力端に接続される。第２の定電流インダクタ２２９の一端は、第２の変換モジュール２２４の交流端に接続され、第２の定電流インダクタ２２９の他端は、モータ２３０の入力端に接続される。

定電流インダクタが変換モジュールとモータとの間に加えられ、その結果、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４が、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる過程で、第１の定電流インダクタ２２８及び第２の定電流インダクタ２２９は、第１の変換モジュール２２２と第２の変換モジュール２２４との間の横流を抑制できる。このようにして、各位相で第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４により出力される電流は同一である。

例えば、定電流インダクタが加えられた後の並列変換モードにおける駆動システムの等価回路が図１６に示され得る。Ｒ２及びＲ３は、それぞれ、第１の変換モジュール２２２と負荷２９０との間のラインインピーダンス及び第２の変換モジュール２２４と負荷２９０との間のラインインピーダンスであり、Ｌ２及びＬ３は、定電流インダクタであり、ＲＬは負荷インピーダンスであり、Ｕ１及びＵ２は、それぞれ、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４の出力電圧であり、Ｕｏは、負荷の端部電圧である。定電流インダクタＬ２及びＬ３が加えられていない場合、駆動システムが並列変換モードで動作するとき、かつ、Ｕ１及びＵ２が一致しないとき、すなわち、２つの変換モジュールの電圧差があるとき、Ｒ２及びＲ３の値が小さいので、比較的大きな横流が、負荷を通過しないで２つの変換モジュールの間を流れるかもしれない。定電流インダクタＬ２及びＬ３が加えられた後に、動的又は静的な調節処理における電圧差によって引き起こされる横流が効果的に抑制されてよく、その結果、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４の出力電流は同一になる。

第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４の両方が２段三相フルブリッジインバータ回路を用いることは、単に、本発明の本実施形態における説明のための一例として用いられているに過ぎないことに留意すべきである。しかしながら、実際の適用では、第１の変換モジュール２２２は、２段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよく、又は、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよく、第２の変換モジュール２２４は、２段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよく、又は、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。３段三相フルブリッジインバータ回路が図１７に示され得る。

図３に示されるように、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４の両方が２段三相フルブリッジインバータ回路を用いてよい。代替的に、図１８に示されるように、第１の変換モジュール２２２が２段三相フルブリッジインバータ回路を用い、第２の変換モジュール２２４が３段三相フルブリッジインバータ回路を用いる。代替的に、第１の変換モジュール２２２が３段三相フルブリッジインバータ回路を用い、第２の変換モジュール２２４が２段三相フルブリッジインバータ回路を用いる。代替的に、図１９に示されるように、第１の変換モジュール２２２及び第２の変換モジュール２２４の両方が３段三相フルブリッジインバータ回路などを用いる。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

結論として、本発明の本実施形態では、電気車両のモータが高い回転数で動作し、かつ、モータの端部電圧が、モータの回転数とともにブーストして電源バッテリにより供給され得る電圧を超えたとき、駆動システムは、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールを含むブースト回路を用いることにより、第１のコンデンサの電圧をブーストさせることができ、これにより、十分な電圧をモータに入力して、速度を上げるようにモータを駆動させ、電気車両の速度調節範囲を拡張する。モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

図２０は、本発明の実施形態に係る電気車両の駆動方法のフローチャートである。方法は、前述の実施形態のいずれか１つに係る駆動システムに適用され、図２０を参照すると、方法は、以下の段階を含む。

段階２００１：トルク基準モジュールは、モータの基準トルクを取得し、検出モジュールは、電源バッテリの電圧、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角を取得する。

段階２００２：コントローラは、モータの基準トルク及びモータの回転数に基づいて、モータの要求電圧を算出する。

具体的には、コントローラは、まず、システムトルク方程式（１）を用いることにより、モータの基準トルクに基づいて、空間ベクトルにおけるモータのｄ軸電流及びｑ軸電流を算出してよい。
（１）
ｉ_ｄ及びｉ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸電流及びｑ軸電流であり、Ｔ_ｅは、モータの基準トルクであり、ｎ_ｐは、モータのポールのペアの数であり、Ψ_ｆは、モータの永久磁石の鎖交磁束であり、Ｌ_ｄ及びＬ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸インダクタンス値及びｑ軸インダクタンス値である。

システムトルク方程式（１）を用いることにより、モータの基準トルクに基づいて、空間ベクトルにおけるモータのｄ軸電流及びｑ軸電流を算出する処理は、以下の方式のうちのいずれか１つを含んでよい。

第１の方式：テーブル検索。

すなわち、コントローラは、前述の式に従って、基準トルク、ｄ軸電流及びｑ軸電流の割当値のグループを予め算出して、基準トルク、ｄ軸電流及びｑ軸電流の割当値のグループをテーブルに格納してよい。その後、コントローラは、基準トルクに従って、テーブル検索を実行して、対応するｄ軸電流及び対応するｑ軸電流を選択してよい。

第２の方式：最大トルク／電流比の制御。

すなわち、電流に対する基準トルクの比が最大であるという原則に従って、固定子電流が制御され、その結果、基準トルクが要件を満たしながらも、固定子電流は最小値であり、効率性を高める。式（１）に関する原理に従って、固定子電流の最小値が算出され、ｄ軸電流ｉ_ｄ及びｑ軸電流ｉ_ｑの割り当て式は、以下のとおりである。
（２）
ｉ_ｄ及びｉ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸電流及びｑ軸電流であり、Ｔ_ｅは、モータの基準トルクであり、ｎ_ｐは、モータのポールのペアの数であり、Ψ_ｆは、モータの永久磁石の鎖交磁束であり、Ｌ_ｄ及びＬ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸インダクタンス値及びｑ軸インダクタンス値である。

モータのｄ軸電流及びｑ軸電流が計算によって得られた後に、コントローラは、ベクトル制御下の電圧式（３）を用いることにより、モータのｄ軸電流、ｑ軸電流及び回転数に基づいて、モータのｄ軸端部電圧及びｑ軸端部電圧を算出してよい。
（３）
Ｒ_ｓは、モータの固定子抵抗であり、ｉ_ｄ及びｉ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸電流及びｑ軸電流であり、Ｌ_ｄ及びＬ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸インダクタンス値及びｑ軸インダクタンス値であり、ω_ｅは、モータの回転数であり、Ψ_ｆは、モータの永久磁石の鎖交磁束であり、ｕ_ｄ及びｕ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸端部電圧及びｑ軸端部電圧である。

その後、コントローラは、電圧式（４）を用いることにより、モータのｄ軸端部電圧及びｑ軸端部電圧に基づいて、モータの要求電圧を算出してよい。
（４）
ｕ_ｄ及びｕ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸端部電圧及びｑ軸端部電圧であり、Ｕ^＊ _ｄｃは、モータの要求電圧である。

段階２００３：要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、コントローラは、電源バッテリの電圧及び要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成し、第１のＰＷＭ信号を第１の変換モジュールに送り、これにより、第１の変換モジュールを用いることにより、フィルタリングモジュールを制御して、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へとブーストさせる。

要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、電源バッテリにより入力された電圧が、モータの現在の電圧要件を満たすことができない、すなわち、速度を上げ続けるようにモータを駆動させることができないことを示す。本発明の本実施形態において、速度を上げ続けるようにモータを駆動させるべく、第１のコンデンサの電圧が要求電圧へとブーストされる、すなわち、駆動システムの直流バス電圧が、ブーストされ、その結果、駆動システムの出力電圧がブーストされ得る。このようにして、モータの現在の電圧要件が満たされ、これにより、速度を上げ続けるようにモータを駆動させる。

具体的には、コントローラが、電源バッテリの電圧及び要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成する処理は、
コントローラにより、電源バッテリの電圧に対するモータの要求電圧の比を算出し、当該比を、駆動システムのブースト比と決定する段階と、ブースト比に従って、第１のＰＷＭ信号のデューティサイクルを算出する段階と、デューティサイクルに従って、第１のＰＷＭ信号を生成する段階とを含んでよい。

コントローラは、式（５）を用いることにより、駆動システムのブースト比を算出してよい。
（５）
Ｂ＝Ｕ^＊ _ｄｃ／Ｕ_ｄｃ
Ｂは、駆動システムのブースト比であり、Ｕ_ｄｃは、電源バッテリの電圧であり、Ｕ^＊ _ｄｃは、モータの要求電圧である。

計算によってブースト比を取得した後に、コントローラは、式（６）を用いることにより、第１のＰＷＭ信号のデューティサイクルを算出してよい。
（６）
Ｄは、第１のＰＷＭ信号のデューティサイクルであり、Ｂは、駆動システムのブースト比である。

その後、コントローラは、計算によって取得された第１のＰＷＭ信号のデューティサイクルに従って、第１のＰＷＭ信号を生成してよい。

段階２００４：コントローラは、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、第２のＰＷＭ信号を第２の変換モジュールに送り、これにより、第２の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達して、モータを加速駆動する。

コントローラは、ＳＶＰＷＭ制御ポリシを用いることにより、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成してよい。ＳＶＰＷＭ制御ポリシを用いることにより第２のＰＷＭ信号を生成することについての具体的な処理については、関連する技術を参照されたい。本発明の本実施形態において、詳細は説明されない。

本発明の本実施形態において、モータの要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、駆動システムは、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールを含むブースト回路を用いることにより、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へとブーストさせてよい。第１のコンデンサの電圧は、要求電圧へとブーストされている。故に、第２の変換モジュールが、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達した場合、速度を上げ続けるようにモータを駆動させることができ、これにより、電気車両の速度調節範囲を拡張する。さらに、モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

実際の適用では、モータが高速で動作する場合、通常、要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい。故に、モータが高速で動作する場合、駆動システムは、ブースティング変換モードで動作してよい。すなわち、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールが、ブースティングのためのブースト回路及び第２の変換モジュールを形成する動作モードは、変換を実行する。さらに、本発明の本実施形態において、駆動システムのブースト比は、現在の基準トルク及びモータの現在の回転数に従って柔軟に調節され得る。故に、モータの回転数が高い場合、駆動システムのブースト比は増大され得、モータの回転数が低い場合、駆動システムのブースト比は低減され得る。

さらに、駆動システムが、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに含む場合、駆動システムは、さらに、モータの要求電圧に従って、モードスイッチングを実行してよい。

第１の方式において、要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、駆動システムは、コントローラを用いることにより、入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替えてよい。第１のスイッチング状態は、電源バッテリの正極が、フィルタリングモジュールの入力端に接続されており、電源バッテリの正極が、第１の変換モジュールの直流入力端から開いている状態である。第３のスイッチング状態は、第１の変換モジュールの交流端が、モータの入力端から開いている状態である。

コントローラは、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールのスイッチング状態を切り替え、これにより、駆動システムを制御して、ブースティング変換モードで動作させる。

第２の方式において、モータの要求電圧が、電源バッテリの電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、駆動システムは、コントローラを用いることにより、さらに、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替えてよい。第２のスイッチング状態は、電源バッテリの正極が、第１の変換モジュールの直流入力端に接続されており、電源バッテリの正極が、フィルタリングモジュールの入力端から開いている状態である。第４のスイッチング状態は、第１の変換モジュールの交流端がモータの入力端に接続されている状態である。コントローラは、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、第２のＰＷＭ信号を第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールに送る。コントローラは、第２のＰＷＭ信号を用いることにより、第１の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力された直流を第１の交流に変換し、第１の交流をモータへ出力し、第２のＰＷＭ信号を用いることにより、第２の変換モジュールを制御して、第１のコンデンサにより入力された直流を第２の交流に変換し、第２の交流をモータに出力し、その結果、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールは、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる。

コントローラが、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成する処理については、第１のＰＷＭ信号を生成する処理を参照されたい。本発明の本実施形態において、詳細は、再び説明されない。

第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールに対する変換制御を実行する過程で、コントローラは、個別制御を実行してよい、すなわち、ＳＶＰＷＭ制御の２つの別個の要素に基づいて、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールを別々に制御してよい、又は、並列制御を実行してよい、すなわち、ＳＶＰＷＭ制御の１つの要素に基づいて、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールの両方を制御してよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

並列制御の間に、モータの基準トルク、モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、モータの固定子電流及びモータのロータ回転角などの情報が収集されてよく、収集された情報に従って、かつ、ＳＶＰＷＭ制御の同一の要素に基づいて、６つのＰＷＭ信号が別々に生成され、これにより、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールを別々に制御して、第１のコンデンサにより入力された直流を交流に変換し、当該交流をモータに出力して、動作させるべくモータを駆動させることに留意すべきである。故に、コントローラは、１つのＳＶＰＷＭ制御システムのみを必要とし、少数のハードウェアを必要とし、コントローラは、小さいボリュームを有する。故に、並列制御は、好ましくは、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュール上で実行される。さらに、コントローラは、並列制御の間に、同一のＰＷＭ信号を２つの変換モジュールに送る。これは、駆動システムによる電流均一化に役立つ。故に、定電流インダクタは、並列制御の間に、変換モジュールとモータとの間に加えられる必要がない可能性があり、これは、システムの動作性能を改善する。

第３の方式において、モータの要求電圧が、電源電圧の電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、コントローラは、モータの基準トルクに基づいて、モータの要求固定子電流を算出する。モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より小さい又は当該最大出力電流に等しい場合、コントローラは、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替える。モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より大きい場合、コントローラは、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替える。

第２の変換モジュールの最大出力電流は、第２の変換モジュールにより出力され得る最大の電流を示し、第２の変換モジュールの固定パラメータであり、第２の変換モジュールの構造及び性能により決定される。故に、コントローラは、第２の変換モジュールの最大出力電流を第２の変換モジュールのパラメータリストから直接検索してよい、又は、入力された第２の変換モジュールの最大出力電流を直接取得するなどしてよい。第２の変換モジュールの最大出力電流を取得する方式は、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

コントローラは、システムトルク方程式（１）を用いることにより、モータの基準トルクに基づいて、空間ベクトルにおけるモータのｄ軸電流及びｑ軸電流を算出してよい。具体的な計算処理については、前述の関連する説明を参照されたい。本発明の本実施形態において、詳細は、再び説明されない。

モータのｄ軸電流及びｑ軸電流が計算によって得られた後に、コントローラは、以下の式を用いることにより、モータの要求固定子電流を算出してよい。
（７）
ｉ_ｓは、モータの要求固定子電流であり、ｉ_ｄ及びｉ_ｑは、それぞれ、モータのｄ軸電流及びｑ軸電流である。

モータの要求固定子電流が計算によって得られた後に、コントローラは、モータの要求固定子電流を第２の変換モジュールの最大出力電流と比較してよい。当然ながら、第１の変換モジュールの構造及び性能が第２の変換モジュールと同一、すなわち、最大出力電流が同一である場合、コントローラは、さらに、モータの要求固定子電流を第１の変換モジュールの最大出力電流と比較してよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。第１の変換モジュールの構造及び性能が第２の変換モジュールと同一である例が本発明の本実施形態において用いられることに留意すべきである。故に、モータの要求固定子電流は、変換モジュールのいずれかの最大出力電流と比較されてよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より小さい又は当該最大出力電流に等しい場合、１つの変換モジュールが十分な電流をモータに出力でき、かつ、モータが、速度を上げるための十分なトルクを出力できることを示す。この場合、コントローラは、駆動システムを単一の変換モード、すなわち、第１の変換モジュールは動作せず第２の変換モジュールのみが変換を実行するモードに切り替えてよく、これにより、駆動システムのエネルギー資源を節約し、システムの動作性能を改善する。

モータの要求固定子電流が、第２の変換モジュールの最大出力電流より大きい場合、１つの変換モジュールが十分な電流をモータに出力するには不十分であり、モータが、速度を上げるための十分なトルクを出力できないことを示す。この場合、コントローラは、駆動システムを並列変換モード、すなわち、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールの両方が変換状態で動作するモードに切り替えてよく、これにより、三相電流をモータに別々に入力し、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる。並列変換モードで駆動部によりモータに入力される電流は、単一の変換モードで駆動部によりモータに入力される電流の２倍である。故に、モータの出力トルクは倍になり得る。このようにして、駆動システムが低速かつ重負荷の動作状態で動作する場合、低速かつ大きなトルクに対する駆動システムの要件が満たされ得、その結果、電気車両は、短時間で比較的高い回転数に速度が上げられて、電気車両の１００キロメートルの加速時間を減らし、システムの動作性能を改善することができる。

入力スイッチングモジュールが第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む場合、コントローラが入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替えることは、コントローラにより、第１のスイッチを閉じ、第２のスイッチを開くことを含み、これにより、入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替える。対応して、コントローラが入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替えることは、コントローラにより、第１のスイッチを開き、第２のスイッチを閉じることを含み、これにより、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替える。

さらに、駆動システムが第２の出力スイッチングモジュールをさらに含むときに、モータの要求電圧が、電源バッテリの電圧より大きい場合、コントローラは、第２の出力スイッチングモジュールを第５のスイッチング状態に切り替える。第５のスイッチング状態は、第２の変換モジュールの交流端がモータの入力端に接続されている状態である。第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールが、速度を上げるようにモータを並列で駆動させる過程で、第１の変換モジュールが故障している場合、コントローラは、第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替え、第２の変換モジュールが故障している場合、コントローラは、第２の出力スイッチングモジュールを第６のスイッチング状態に切り替える。第６のスイッチング状態は、第２の変換モジュールの交流端がモータの入力端から開いている状態である。

駆動システムが並列変換モードで動作するとき、変換モジュールのいずれかが故障した場合、故障している１つの変換モジュールが取り外され、他の変換モジュールが負荷低減後に動作し続けることができる。故に、駆動システムの冗長制御を実現でき、駆動システムの安全性及び信頼性が向上する。冗長制御によって、電気車両が移動する過程で、車両は、制御不能にならず、障害が発生した場合であってもさらに減速及び負荷低減後に安全に移動できる。

さらに、駆動部が第２の出力スイッチングモジュールをさらに含む場合、単一の変換モードに基づいて、駆動システムは、さらに、コントローラを用いることにより、第２の出力スイッチングモジュールを第５のスイッチング状態に切り替える必要がある。さらに、モータの要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、駆動システムは、コントローラを用いることにより、さらに、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替え、第２の出力スイッチングモジュールを第６のスイッチング状態に切り替えてよく、その結果、駆動システムは単一の変換モードで動作する。この場合、電源バッテリの正極は、フィルタリングモジュールの入力端から開いており、電源バッテリの正極は、第１の変換モジュールの交流端に接続されており、第１の変換モジュールの交流端は、モータに接続されており、第２の変換モジュールの交流端は、モータから開いている。故に、第２の変換モジュールは動作せず、第１の変換モジュールのみが変換状態で動作する。

第２の入力スイッチングモジュールは、第２の変換モジュールとモータとの間に加えられ、その結果、駆動システムの単一の変換モードの切り替えがより柔軟になり得る。

さらに、フィルタリングモジュールがＮ個のブーストスイッチを含む場合、モータの要求電圧が、電源バッテリの電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、コントローラが、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替えることは、モータの要求電圧が、電源バッテリの電圧より小さい又は当該電圧に等しい場合、コントローラにより、入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替え、Ｎ個のブーストスイッチを開くことをさらに含む。

Ｎ個のブーストスイッチは開いており、これにより、フィルタリングモジュールを用いることにより実行される電源バッテリの負極への第１の三相インバータユニットの交流端の接続によって引き起こされる第１の三相インバータユニットの短絡を回避する。

任意選択で、駆動システムがソフトスタートモジュールをさらに含む場合、駆動部が起動されたときに、駆動システムは、さらに、コントローラを用いることによりソフトスタートモジュールを起動してよく、これにより、電源バッテリを制御して、第１のコンデンサを徐々に充電する。

さらに、ソフトスタートモジュールが第３のスイッチ、第４のスイッチ及び限流抵抗を含む場合、駆動部が起動されたときに、ソフトスタートモジュールが、コントローラを用いることにより起動され、これにより、電源バッテリを制御して、第１のコンデンサを徐々に充電することは、駆動部が起動されたときに、コントローラにより、第４のスイッチを閉じ、電源バッテリにより、限流抵抗を用いることにより第１のコンデンサを充電すること、及び、第１のコンデンサの電圧が予め設定された電圧より大きい場合、コントローラにより、第４のスイッチを開き、第３のスイッチを閉じることを含む。

予め設定された電圧は、電源バッテリの電圧に近づき、電源バッテリの電圧に対する百分率で表されてよい。その百分率は、８０％、９０％、９５％などであってよい。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

本発明の本実施形態における方法によれば、電源バッテリの比較的大きな電圧がバスに直接的に印加された場合に、第１のコンデンサが損傷を受けるというリスクが回避され、システムの安全性及び信頼性を向上させる。

さらに、駆動システムは、本発明の本実施形態における回路構造及び制御ロジックを用いることにより、電気車両のフィードバックブレーキをさらに実現してよい。電気車両が減速又はブレーキをかけた場合、駆動システムは、さらに、発電状態で動作するようにモータを駆動させてよい。第１の変換モジュールのエネルギー及び第２の変換モジュールのエネルギーは、逆に流れるように制御され、これにより、ブレーキエネルギーフィードバックを実施するように電源バッテリを充電する。このようにして、駆動システムのエネルギーを節約することができ、電気車両の持続的な走行可能距離を拡張することができる。

第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールの両方が２段三相フルブリッジインバータ回路を用いることは、単に、本発明の本実施形態における説明のための一例として用いられているに過ぎないことに留意すべきである。しかしながら、実際の適用では、第１の変換モジュール又は第２の変換モジュールは、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いてもよい。例えば、第１の変換モジュールは、２段三相フルブリッジインバータ回路を用い、第２の変換モジュールは、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いる。代替的に、第１の変換モジュールは、３段三相フルブリッジインバータ回路を用い、第２の変換モジュールは、２段三相フルブリッジインバータ回路を用いる。代替的に、第１の変換モジュール及び第２の変換モジュールの両方が、３段三相フルブリッジインバータ回路などを用いる。これは、本発明の本実施形態において限定されるものではない。

第１の変換モジュール又は第２の変換モジュールが３段三相フルブリッジインバータ回路を用いるか否かにかかわらず、駆動システムの制御プロシージャは、前述の実施形態の制御プロシージャと同一である。相違点は変換処理にあり、３段三相フルブリッジインバータ回路を用いて、ＰＷＭ信号が変換モジュールに送られる場合、３段階制御ポリシがＰＷＭ信号を生成することに用いられる必要がある。

結論として、本発明の本実施形態において提供される駆動方式では、モータの要求電圧が電源バッテリの電圧より大きい場合、駆動システムは、フィルタリングモジュール及び第１の変換モジュールを含むブースト回路を用いることにより、第１のコンデンサの電圧を要求電圧へとブーストさせてよい。第１のコンデンサの電圧は、要求電圧へとブーストされている。故に、第２の変換モジュールが、第１のコンデンサにより入力される直流を交流に変換し、当該交流をモータに伝達する場合、速度を上げ続けるようにモータを駆動させることができ、これにより、電気車両の速度調節範囲を拡張する。さらに、モータは、弱め界磁制御が無くても、ブースティングによって速度が上げられるので、システムの出力が増大し、駆動効率が向上する。

当業者によれば、実施形態の段階の全て又は一部が、ハードウェア又は関連するハードウェアに指示するプログラムにより実現され得ることを理解し得る。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。記憶媒体は、リードオンリメモリ、磁気ディスク又は光ディスクを含んでよい。

前述の説明は、単に、本願の実施形態に過ぎないが、本願を限定することを意図するものではない。本願の主旨及び原理から逸脱することなく行われる変更、均等な置換又は改良が本願の保護範囲に含まれるべきである。

Claims (13)

1. 電気車両の駆動システムであって、
   前記駆動システムは、
   少なくとも電源バッテリと、
   フィルタリングモジュール、第１の変換モジュール、第１のコンデンサ及び第２の変換モジュールを有する駆動部と、
   モータと、
   前記電気車両の駆動システムのパラメータを検出するように構成される検出モジュールと、
   コントローラと、
   基準トルクを前記コントローラに送るように構成されるトルク基準モジュールと、
   を備え、
   前記電源バッテリの正極は、前記フィルタリングモジュールの入力端に接続され、前記フィルタリングモジュールの第１の出力端は、前記第１の変換モジュールの交流端に接続され、前記フィルタリングモジュールの第２の出力端は、前記電源バッテリの負極に接続され、
   前記第１の変換モジュールの直流入力端は、前記第１のコンデンサの一端及び前記第２の変換モジュールの直流入力端に別々に接続され、前記第１のコンデンサの他端、前記第１の変換モジュールの直流出力端及び前記第２の変換モジュールの直流出力端は、前記電源バッテリの前記負極に別々に接続され、
   前記第２の変換モジュールの交流端は、前記モータの入力端に接続され、前記モータの出力端は、前記検出モジュールの第１の入力端に接続され、前記検出モジュールの第２の入力端は、前記第１のコンデンサの前記一端に接続され、前記検出モジュールの第３の入力端は、前記電源バッテリの前記正極に接続され、前記検出モジュールの出力端及び前記トルク基準モジュールの出力端は、前記コントローラの入力端に別々に接続され、前記コントローラの出力端は、前記第１の変換モジュールの制御端及び前記第２の変換モジュールの制御端に別々に接続され、
   前記駆動システムは、入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに備え、
   前記入力スイッチングモジュールの第１の入力端は、前記電源バッテリの前記正極に接続され、前記入力スイッチングモジュールの第１の出力端は、前記フィルタリングモジュールの前記入力端に接続され、前記入力スイッチングモジュールの第２の出力端は、前記第１の変換モジュールの前記直流入力端、前記第１のコンデンサの前記一端及び前記第２の変換モジュールの前記直流入力端に別々に接続され、
   前記第１の出力スイッチングモジュールの第１の入力端は、前記第１の変換モジュールの前記交流端に接続され、前記第１の出力スイッチングモジュールの出力端は、前記モータの前記入力端に接続され、
   前記コントローラの前記出力端は、前記入力スイッチングモジュールの第２の入力端及び前記第１の出力スイッチングモジュールの第２の入力端に別々に接続される、駆動システム。
2. 前記入力スイッチングモジュールは、第１のスイッチ及び第２のスイッチを有し、
   前記第１のスイッチの一端及び前記第２のスイッチの一端は、前記電源バッテリの前記正極に別々に接続され、前記第１のスイッチの他端は、前記フィルタリングモジュールの前記入力端に接続され、前記第２のスイッチの他端は、前記第１の変換モジュールの前記直流入力端に接続される、請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記駆動部は、第２の出力スイッチングモジュールをさらに有し、
   前記第２の出力スイッチングモジュールの第１の入力端は、前記第２の変換モジュールの前記交流端に接続され、前記第２の出力スイッチングモジュールの出力端は、前記モータの前記入力端に接続され、
   前記コントローラの前記出力端は、前記第２の出力スイッチングモジュールの第２の入力端に接続される、請求項１又は２に記載の駆動システム。
4. 前記駆動システムは、ソフトスタートモジュールをさらに備え、
   前記ソフトスタートモジュールの第１の入力端は、前記電源バッテリの前記正極に接続され、前記ソフトスタートモジュールの出力端は、前記駆動部の入力端に接続され、前記コントローラの前記出力端は、前記ソフトスタートモジュールの第２の入力端に接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動システム。
5. 前記ソフトスタートモジュールは、第３のスイッチ、第４のスイッチ及び限流抵抗を有し、
   前記第３のスイッチの入力端は、前記電源バッテリの前記正極に接続され、前記第３のスイッチの出力端は、前記駆動部の前記入力端に接続され、
   前記限流抵抗の一端は、前記電源バッテリの前記正極に接続され、前記限流抵抗の他端は、前記第４のスイッチの入力端に接続され、前記第４のスイッチの出力端は、前記駆動部の前記入力端に接続され、
   前記コントローラの前記出力端は、前記第３のスイッチの制御端及び前記第４のスイッチの制御端に別々に接続される、請求項４に記載の駆動システム。
6. 前記フィルタリングモジュールは、第２のコンデンサ及びＮ個のブーストインダクタを有し、Ｎは正の整数であり、
   前記第２のコンデンサの入力端は、前記電源バッテリの前記正極に接続され、前記第２のコンデンサの出力端は、前記電源バッテリの前記負極に接続され、
   前記Ｎ個のブーストインダクタの入力端は、前記電源バッテリの前記正極に別々に接続され、前記Ｎ個のブーストインダクタの出力端は、前記第１の変換モジュールの前記交流端に別々に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動システム。
7. 前記フィルタリングモジュールは、Ｎ個のブーストスイッチをさらに有し、前記Ｎ個のブーストスイッチは、前記Ｎ個のブーストインダクタに一対一で対応しており、
   前記Ｎ個のブーストスイッチの入力端は、対応して前記Ｎ個のブーストインダクタの前記出力端に別々に接続され、前記Ｎ個のブーストスイッチの出力端は、前記第１の変換モジュールの前記交流端に接続され、前記コントローラの前記出力端は、前記Ｎ個のブーストスイッチの制御端に接続される、請求項６に記載の駆動システム。
8. 電気車両の駆動方法であって、
   トルク基準モジュールにより、モータの基準トルクを取得し、検出モジュールにより、電源バッテリの電圧、前記モータの回転数、第１のコンデンサの電圧、前記モータの固定子電流及び前記モータのロータ回転角を取得する段階と、
   コントローラにより、前記モータの前記基準トルク及び前記モータの前記回転数に基づいて、前記モータの要求電圧を算出する段階と、
   前記要求電圧が前記電源バッテリの前記電圧より大きい場合、前記コントローラにより、前記電源バッテリの前記電圧及び前記要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、前記第１のＰＷＭ信号を第１の変換モジュールに送ることで、前記第１の変換モジュールを用いることにより、フィルタリングモジュールを制御して、前記第１のコンデンサの前記電圧を前記要求電圧へとブーストさせる段階と、
   前記コントローラにより、前記モータの前記基準トルク、前記モータの前記回転数、前記第１のコンデンサの前記電圧、前記モータの前記固定子電流及び前記モータの前記ロータ回転角に基づいて、第２のＰＷＭ信号を生成し、前記第２のＰＷＭ信号を第２の変換モジュールに送ることで、前記第２の変換モジュールを制御して、前記第１のコンデンサにより入力される直流を交流に変換し、前記交流を前記モータに伝達して、前記モータを加速駆動する段階と
   を備え、
   前記コントローラにより、前記電源バッテリの前記電圧及び前記要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成する前記段階は、
   前記コントローラにより、前記電源バッテリの前記電圧に対する前記モータの前記要求電圧の比を算出し、前記比を、電気車両の駆動システムのブースト比と決定する段階と、
   前記ブースト比に従って、前記第１のＰＷＭ信号のデューティサイクルを算出する段階と、
   前記デューティサイクルに従って、前記第１のＰＷＭ信号を生成する段階と
   を有する、方法。
9. 電気車両の駆動システムが入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに備える場合、前記コントローラにより、前記電源バッテリの前記電圧及び前記要求電圧に基づいて、第１のパルス幅変調ＰＷＭ信号を生成する前記段階の前に、前記方法は、
   前記コントローラにより、前記入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替え、前記第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替える段階であって、前記第１のスイッチング状態は、前記電源バッテリの正極が前記フィルタリングモジュールの入力端に接続されており、かつ、前記電源バッテリの前記正極が、前記第１の変換モジュールの直流入力端から開いている状態であり、前記第３のスイッチング状態は、前記第１の変換モジュールの交流端が前記モータの入力端から開いている状態である、段階をさらに備える、請求項８に記載の方法。
10. 電気車両の駆動システムが入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに備える場合、前記方法は、
    前記モータの前記要求電圧が、前記電源バッテリの前記電圧より小さい又は前記電圧に等しい場合、前記コントローラにより、前記入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、前記第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替える段階であって、前記第２のスイッチング状態は、前記電源バッテリの正極が前記第１の変換モジュールの直流入力端に接続されており、前記電源バッテリの前記正極が前記フィルタリングモジュールの入力端から開いている状態であり、前記第４のスイッチング状態は、前記第１の変換モジュールの交流端が前記モータの入力端に接続されている状態である、段階と、
    前記コントローラにより、前記モータの前記基準トルク、前記モータの前記回転数、前記第１のコンデンサの前記電圧、前記モータの前記固定子電流及び前記モータの前記ロータ回転角に基づいて、前記第２のＰＷＭ信号を生成し、前記第２のＰＷＭ信号を前記第１の変換モジュール及び前記第２の変換モジュールに送る段階と、
    前記第２のＰＷＭ信号を用いることにより、前記第１の変換モジュールを制御して、前記第１のコンデンサにより入力された前記直流を第１の交流に変換し、前記第１の交流を前記モータに出力し、前記第２のＰＷＭ信号を用いることにより、前記第２の変換モジュールを制御して、前記第１のコンデンサにより入力された前記直流を第２の交流に変換し、前記第２の交流を前記モータに出力することで、前記第１の変換モジュール及び前記第２の変換モジュールが、速度を上げるように前記モータを並列で駆動させる段階と
    をさらに備える、請求項８又は９に記載の方法。
11. 電気車両の駆動システムが入力スイッチングモジュール及び第１の出力スイッチングモジュールをさらに備える場合、前記方法は、
    前記モータの前記要求電圧が、前記電源バッテリの前記電圧より小さい又は前記電圧に等しい場合、前記コントローラにより、前記モータの前記基準トルクに基づいて、前記モータの要求固定子電流を算出する段階と、
    前記モータの前記要求固定子電流が、前記第２の変換モジュールの最大出力電流より小さい又は前記最大出力電流に等しい場合、前記コントローラにより、前記入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替え、前記第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替える段階と、
    前記モータの前記要求固定子電流が、前記第２の変換モジュールの前記最大出力電流より大きい場合、前記コントローラにより、前記入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替え、前記第１の出力スイッチングモジュールを第４のスイッチング状態に切り替える段階と
    をさらに備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記駆動システムが第２の出力スイッチングモジュールをさらに備える場合、前記方法は、
    前記モータの前記要求電圧が前記電源バッテリの前記電圧より大きい場合、前記コントローラにより、前記第２の出力スイッチングモジュールを第５のスイッチング状態に切り替える段階であって、前記第５のスイッチング状態は、前記第２の変換モジュールの交流端が前記モータの入力端に接続されている状態である、段階と、
    前記第１の変換モジュール及び前記第２の変換モジュールが速度を上げるように前記モータを並列で駆動させる過程で、前記第１の変換モジュールが故障している場合、前記コントローラにより、前記第１の出力スイッチングモジュールを第３のスイッチング状態に切り替え、前記第２の変換モジュールが故障している場合、前記コントローラにより、前記第２の出力スイッチングモジュールを第６のスイッチング状態に切り替える段階であって、前記第６のスイッチング状態は、前記第２の変換モジュールの前記交流端が前記モータの前記入力端から開いている状態である、段階と
    をさらに備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記入力スイッチングモジュールが第１のスイッチ及び第２のスイッチを備える場合、前記コントローラにより、前記入力スイッチングモジュールを第１のスイッチング状態に切り替える前記段階は、
    前記コントローラにより、前記第１のスイッチを閉じて、前記第２のスイッチを開くことで、前記入力スイッチングモジュールを前記第１のスイッチング状態に切り替える段階を有し、
    対応して、前記コントローラにより、前記入力スイッチングモジュールを第２のスイッチング状態に切り替える前記段階は、
    前記コントローラにより、前記第１のスイッチを開いて、前記第２のスイッチを閉じることで、前記入力スイッチングモジュールを前記第２のスイッチング状態に切り替える段階を有する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。