Sistema de control de accionamiento.

Sistema de control de accionamiento (100) que comprende un motor (15) que incorpora en su interior un iman permanente y un dispositivo de control de accionamiento que controla el motor (15),

aplicandose el sistema de control de accionamiento (100) a un vehiculo electrico que tiene el dispositivo de control de accionamiento y el motor (15) incorporado en el, en el que un interruptor giratorio (28) que se adapta para interrumpir una transmision de una fuerza de accionamiento desde el motor (15) a una unidad de mecanismo de accionamiento (29) se dispone entre el motor (15) y la unidad de mecanismo de accionamiento (29) del vehiculo electrico, y el dispositivo de control de accionamiento induye:

una unidad de conversian de potencia (10) que tiene un convertidor de potencia que se adapta para accionar el motor (15) mediante la conversión de una tension de corriente continua o una tension de corriente altema en una tension de corriente altema con una frecuencia arbitraria, y un primer controlador (22) que se adapta para controlar el convertidor de potencia, y en que el sistema de control de accionamiento (100) se caracteriza por el hecho de que el dispositivo de control de accionamiento incluye edemas:

un segundo controlador (16) que se adapta para detectar los respectivos estados de funcionamiento de la unidad de conversion de potencia (10), el motor (15), el interruptor giratorio (28), y el segundo controlador (16) mismo pare controlar el interruptor giratorio (28) en base a una combined& de los estados de funcionamiento de la unidad de conversiOn de potencia (10), el motor (15), el interruptor giratorio (28), y el propio segundo controlador (16).

Sistema de control de accionamiento Campo

[1] La presente invención se refiere a un sistema de control de accionamiento que incluye un motor (un motor de imán permanente) que tiene un imán permanente incorporado en el mismo y un dispositivo de control de accionamiento que es accionado por el motor de imán permanente. Antecedentes

[2] A un motor de imán permanente (en lo sucesivo, simplemente "motor a menos que se especifique otra cosa) se le conoce como motor de alta eficiencia por las siguientes razones. En comparación con un motor de inducción muy utilizado normalmente en diversos campos, el motor de imán permanente no requiere una corriente de excitación debido a que se establece un flujo magnético de un imán permanente incorporado en un rotor, y el motor de imán permanente no genera una pérdida del cobre secundaría porque no fluye una corriente a un conductor del rotor, a diferencia del motor de inducción. Aunque los motores de inducción se han usado convencionalmente para los vehículos eléctricos, en los últimos años, la aplicación de un motor sincrono de imán permanente a los vehículos eléctricos ha sido examinado con el fin de mejorar la eficiencia, para generar una salida grande en un tamaño reducido y para simplificar las estructuras de refrigeración.

[3] Generalmente, en un vehículo eléctrico que funciona con una formación que consiste en una combinación de una pluralidad de vehículos que tienen motores y dispositivos de control de accionamiento incorporados en ellos, incluso cuando un motor conectado a un dispositivo de control de accionamiento en una parte de los vehículos se vuelve inoperante debido a que el dispositivo de control de accionamiento deja de funcionar mediante la generación de un defecto de cortocircuito durante una marcha del vehiculo eléctrico, por ejemplo, el vehículo eléctrico todavía puede seguir funcionando por otros dispositivos de control de accionamiento sin averías y otros motores sin averias. Como resultado, debido a que el motor conectado al dispositivo de control de accionamiento defectuoso se mantiene impulsado desde un lado de la rueda, una comente de cortocircuito por una tensión inducida del motor continúa fluyendo a una parte defectuosa (una posición en cortocircuito) del dispositivo de control de accionamiento que tiene el defecto de cortocircuito.

[4] Por lo tanto, cuando este estado se deja tal cual, existe el riesgo de que empeore el daño de la parte defectuosa del dispositivo de control de accionamiento por una corriente de cortocircuito, el calor generado por la corriente de cortocircuito y similares, y que provoque la generación de calor y la pérdida provocada al quemarse la parte defectuosa o el motor, lo cual no es deseable.

[5] Para hacer frente a estos casos, se describe un método en el que se proporciona un contador de motor abierto como una unidad de conmutación del lado del motor que separa eléctricamente una conexión entre un inversor y un motor, con el fin de prevenir el empeoramiento del daño de un inversor por una tensión inducida de un motor cuando se produce un defedo en el inversor dentro de un dispositivo de control de accionamiento que acciona y controla el motor cuando un vehículo elédrico está en funcionamiento. En este método, cuando un controlador detecta un defedo del inversor, el controlador desactiva el contador y separa el inversor del motor (por ejemplo, la Literatura de patente 1).

[6] La Literatura de patente 2 (WO 28/1949) da a conocer un dispositivo de accionamiento de mdor. Cuando un brazo superior de fase U falla debido a un cortocircuito, se acciona por conmutación un brazo inferior de fase V y fase W como el brazo opuesto. Cuando sólo el brazo inferior de la fase V se pone en ON, se forma un canal de corriente del motor que pasa desde una bobina de fase V a un elemento IGBT, lo que reduce la corriente del motor que vuelve a la fase que ha fallado debido a un cortocircuito. Además, al accionar por conmutación el brazo opuesto del brazo que ha fallado debido a un cortocircuito, se induce una corriente CA en un generador de motor. En consecuencia, es posible accionar de forma continua el generador de motor mientras se suprime el aumento de la corriente que pasa a través de la fase que ha fallado debido a un cortocircuito sin añadir una nueva configuración del dispositivo. En la presente forma de realización, se instala un embrague entre el motor y la unidad de accionamiento posterior. El controlador de accionamiento del motor desconecta el embrague cuando se detecta un cortocircuito del inversor.

Literatura de patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública N° H8-18215- Literatura de patente 2: Publicación Internacional WO 28/1949

Explicación resumida de la invención Problema técnico

[7] Sin embargo, incluso cuando el controlador apaga el contactor cuando el convertidor está defectuoso, no se puede apagar un contacto incorporado en el contactor por un defecto del contactor, e incluso cuando el contactor se apaga cuando la magnitud de una corriente de cortocircuito excede la capacidad de interrupción del contactor, la interrupción de una corriente de cortocircuito se hace imposible debido a la continuación de una corriente de arco y similares.

[8] Además, cuando se genera una fuga a tierra entre el contactor y el motor o cuando se genera un cortocircuito (un cortocircuito de capas intermedias) o una fuga a tierra entre las bobinas del motor, el cortocircuito no se puede resolver ni apagando el contactor situado entre el inversor y el motor. En consecuencia, es imposible interrumpir una corriente de cortocircuito causada por la tensión inducida en el motor.

[9] Además, incluso hay riesgos de que el propio controlador se vuelva defectuoso, que un sensor instalado en el inversor se vuelva defectuoso, y de que se produzcan al mismo tiempo una pluralidad de defectos de cualquier manera. Estas situaciones problemáticas no pueden ser gestionadas por el método descrito en la Literatura de patente 1 mencionada anteriormente.

[1] Además, debido a que un motor de imán permanente tiene características que el motor convencional descrito anteriormente no tiene, cuando hay un problema, existe el riesgo de que ocurra un daño que es imprededble en los motores convencionales. Por lo tanto, se ha exigido que un sistema de control de accionamiento que tiene un motor de imán permanente se configure de manera que incluya una función que pueda gestionar diversas situaciones problemáticas concebibles.

[11] La presente invención se ha logrado en vista de las circunstancias anteriores, y un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de control de accionamiento que puede gestionar globalmente diversas situaciones problemáticas concebibles en un dispositivo de control de accionamiento y un motor, en el que el sistema de control de accionamiento tiene un motor de imán permanente. Solución al problema

[12] Con el fin de resolver los problemas anteriormente mencionados y lograr el objeto, un sistema de control de accionamiento según la presente invención incluye un motor que incorpora en su interior un imán permanente y un dispositivo de control de accionamiento que controla al motor. El sistema de control de accionamiento se aplica a un vehículo eléctrico que tiene el dispositivo de control de accionamiento y el motor incorporado en él. Se proporciona un interruptor giratorio que interrumpe una transmisión de una fuerza de accionamiento desde el motor a una unidad de mecanismo de accionamiento entre el motor y la unidad de mecanismo de accionamiento del vehículo eléctrico. El dispositivo de control de accionamiento incluye una unidad de conversión de potencia que tiene un convertidor de potencia que acciona el motor mediante la conversión de una tensión de corriente continua o una tensión de corriente alterna con una frecuencia arbitraria, y un primer controlador que controla al convertidor de potencia.

[13] El dispositivo de control de accionamiento incluye, además, un segundo controlador que detecta los respectivos estados de funcionamiento de la unidad de conversión de potencia, el motor, el interruptor giratorio y el segundo controlador mismo para controlar al interruptor giratorio en función de una combinación de los estados de funcionamiento de la unidad de conversión de potencia, el motor, el interruptor giratorio y el segundo controlador mismo.

Efectos ventajosos de la invención

[14] Según ei sistema de control de accionamiento de la presente invención, un dispositivo de control de accionamiento que controla un motor de imán permanente (un motor) controla un interruptor giratorio en función de los estados de funcionamiento del motor y una unidad de conversión de potencia que acciona... [Seguir leyendo]

1. Sistema de control de accionamiento (1) que comprende un motor (15) que incorpora en su interior un imán permanente y un dispositivo de control de accionamiento que controla el motor (15), aplicándose el sistema de control de accionamiento (1) a un vehículo eléctrico que tiene el dispositivo de control de accionamiento y el motor

(15) incorporado en él, en el que un interruptor giratorio (28) que se adapta para interrumpir una transmisión de una fuerza de accionamiento desde el motor (15) a una unidad de mecanismo de accionamiento (29) se dispone entre el motor (15) y la unidad de mecanismo de accionamiento (29) del vehículo eléctrico, y el dispositivo de control de accionamiento incluye: una unidad de conversión de potencia (1) que tiene un convertidor de potencia que se adapta para accionar el motor (15) mediante la conversión de una tensión de comente continua o una tensión de corriente alterna en una tensión de corriente alterna con una frecuencia arbitraria, y un primer controlador (22) que se adapta para controlar el convertidor de potencia, y en que el sistema de control de accionamiento (1) se caracteriza por el hecho de que el dispositivo de control de accionamiento incluye además: un segundo controlador

(16) que se adapta para detectar los respectivos estados de funcionamiento de la unidad de conversión de potencia (1), el motor (15), el interruptor giratorio (28), y el segundo controlador (16) mismo para controlar el interruptor giratorio (28) en base a una combinación de los estados de funcionamiento de la unidad de conversión de potencia (1), el motor (15), el interruptor giratorio (28), y el propio segundo controlador (16).

2. Sistema de control de accionamiento (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de control de accionamiento incluye un detector de temperatura (43) que se adapta para detectar una temperatura del motor (15) y un detector de cortocircuito (45) que se adapta para detectar un estado de cortocircuito o un estado de fuga a tierra de una bobina del motor (15), y el segundo controlador (16) incluye: una unidad de determinación de estado (35) que se adapta para vigilar las señales detectadas desde el detector de temperatura y el detector de cortocircuito y las señales que indican los estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo, y que se adapta para generar una señal de determinación que indica una ocurrencia de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento cuando se determina, al menos, una de las señales como anormal; y un controlador de interruptor (7) que se adapta para generar una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal al interruptor giratorio (28) en base a la señal de determinación.

3. Sistema de control de accionamiento (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de control de accionamiento incluye un detector de corriente (11) que se adapta para detectar una corriente que fluye hada el motor (15), un detector de tensión (14) que se adapta para detectar una tensión indudda del motor (15), y un interruptor (12) que se conecta entre el motor (15) y la unidad de conversión de potencia (1) y se adapta para abrir y cerrar la alimentadón al motor (15), y el segundo controlador (16) Induye: una unidad de determinación de estado (35) que se adapta para vigilar las señales detedadas desde el detector de corriente (11) y el detector de tensión

(14) y las señales que indican los estados de fundonamiento del interruptor (12), el interruptor giratorio (28) y el convertidor de potenaa (21) y el segundo controlador (16) mismo, y que se adapta para generar una señal de determinadón que indica una ocurrenda de una anomalia en el dispositivo de control de acdonamiento cuando los estados de fundonamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo son normales, cuando un estado de fundonamiento de uno de entre la unidad de conversión de potencia (1) y el interruptor (12) es anormal, y también cuando al menos una de las señales detectadas del detector de corriente (11) y el detector de tensión (14) es anormal; y un controlador de interruptor (7) que se adapta para generar una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal al interruptor giratorio (28) en base a la señal de determinadón.

4. Sistema de control de accionamiento (1) según la reivindicadón 1, en el que el dispositivo de control de acdonamiento incluye un detector de corriente (11) que se adapta para detectar una corriente que fluye al motor

(15) , y un detector de tensión (14) que se adapta para detectar una tensión indudda del motor (15). y un interruptor (12) que se conecta entre el motor (15) y la unidad de conversión de potencia (1) y abre y cierra la alimentadón al motor, y el segundo controlador (16) incluye: una unidad de determinadón de estado (35) que se adapta para vigilar las señales detectadas desde el detector de corriente (11) y el detector de tensión (14) y las señales que indican los estados de fundonamiento del interruptor (12), el interruptor giratorio (28) el convertidor de potenaa (21) y el segundo controlador (16) mismo, y que se adapta para generar una señal de determinadón que indica una ocurrenda de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento cuando los estados de fundonamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo son normales, cuando las señales detectadas desde el detector de corriente (11) y el detector de tensión (14) son normales, y también cuando los estados de fundonamiento de la unidad de conversión de potenda (1) y el interruptor (12) son anormales; y un controlador de interruptor (7) que se adapta para generar una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal al interruptor giratorio (28) en base a la señal de determinación.

5. Sistema de control de accionamiento (1) según la reivindicadón 1, en el que el dispositivo de control de acdonamiento induye un detector de temperatura que se adapta para detectar una temperatura del motor (15), un detector de cortodrcuito que se adapta para detectar un cortodrcuito de capa intermedia o una fuga a tierra en una bobina del motor (15), un detector de comente (11) que se adapta para detectar una comente que fluye hacia el motor (15), un detector de tensión (14) que se adapta para detectar una tensión inducida del motor (15), y un

interruptor (12) que se conecta entre el motor (15) y la unidad de conversión de energía (1) y que abre y cierra la alimentación al motor (15), y el segundo controlador (16) Incluye: una unidad de determinación de estado (35) que se adapta para vigilar las señales detectadas desde el detector de temperatura y el detector de cortocircuito, las señales que indican estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo, las señales detectadas desde el detector de corriente (11) y el detector de tensión (14), y las señales que indican los estados de funcionamiento del interruptor (12) y la unidad de conversión de potencia (1), y que se adapta para generar una señal de determinación que indica una ocurrencia de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento incluso cuando no hay ninguna anomalía en las señales detectadas desde la unidad de conversión de potencia (1), el interruptor (12). el detector de corriente (11) y el detector de tensión (14) cuando se determina que existe una anomalía en por lo menos una de las señales detectadas desde el detector de temperatura y el detector de cortocircuito y las señales que indican ios estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo; y un controlador de interruptor (7) que se adapta para generar una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal al interruptor giratorio (28) en base a la señal de determinación.

6. Sistema de control de accionamiento (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de control de accionamiento incluye un detector de temperatura que se adapta para detectar una temperatura del motor (15), un detector de cortocircuito que se adapta para detectar un cortocircuito de capa intermedia o una fuga a tierra en una bobina del motor (15), un detector de corriente (11) que se adapta para detectar una corriente que fluye al motor, un detector de tensión (14) que se adapta para detectar una tensión inducida del motor, y un interruptor que se conecta entre el motor (15) y la unidad de conversión de potencia (1) y que abre y cierra la alimentación al motor, y el segundo controlador (16) incluye: una unidad de determinación de estado (35) que se adapta para vigilar las señales detectadas desde el detector de temperatura y el detector de cortocircuito, las señales que indican los estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo, las señales detectadas desde el detector de corriente (11) y el detector de tensión (14) y las señales que indican estados de funcionamiento del interruptor (12) y la unidad de conversión de potencia (1), y que se adapta para generar una señal de determinación que indica una ocurrencia de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento cuando todas las señales detectadas del detector de temperatura y el detector de cortocircuito y las señales que indican estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo son normales, cuando un estado de funcionamiento de uno de entre la unidad de conversión de potencia (1) y el interruptor (12) es anormal; y también cuando por lo menos una de las señales detectadas del detector de corriente (11) y el detector de tensión (14) es anormal: y un controlador de interruptor (7) que se adapta para generar una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal ai interruptor giratorio (28) en base a la señal de determinación.

7. Sistema de control de accionamiento (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de control de accionamiento incluye un detector de temperatura que se adapta para detectar la temperatura del motor (15), un detector de cortocircuito que se adapta para detectar un cortocircuito de capa intermedia o una fuga a tierra en una bobina del motor, un detector de corriente (11) que se adapta para detectar una corriente que fluye hacia el motor, un detector de tensión (14) que se adapta para detectar una tensión inducida del motor, y un Interruptor que se conecta entre el motor (15) y la unidad de conversión de potencia (1) y que abre y cierra la alimentación al motor, y el segundo controlador (16) incluye: una unidad de determinación de estado (35) que se adapta para vigilar las señales detectadas del detector de temperatura y el detector de cortocircuito, señales que indican estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo, señales detectadas del detector de corriente (11) y el detector de tensión (14), y señales que indican estados de funcionamiento del interruptor (12) y la unidad de conversión de potencia (1) y que se adapta para generar una señal de determinación que indica la ocurrencia de una anomalía en la unidad de control de accionamiento cuando todas las señales detectadas desde el detector de temperatura y el detector de cortocircuito, las señales que indican los estados de funcionamiento del interruptor giratorio (28) y el segundo controlador (16) mismo y las señales detectadas del detector del comente (11) y el detector de tensión (14) son normales, y también cuando los estados de funcionamiento de la unidad de conversión de potencia (1) y el interruptor (12) son anormales; y un controlador de interruptor (7) que se adapta para generar una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal al interruptor giratorio (28) en

base a la señal de determinación.

8. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la unidad de determinación de estado (35) se adapta para determinar una ocurrencia de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento cuando un valor de corriente detectado desde el detector de corriente (11) es un valor mayor que un valor de determinación predeterminado.

9. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la unidad de determinación de estado (35) se adapta para determinar una ocurrencia de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento cuando un valor de tensión detectada desde el detector de tensión (14) es un valor mayor que un valor de determinación predeterminado.

1. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la unidad de determinación de estado (35) se adapta para determinar una ocurrencia de una anomalía en el dispositivo de control de accionamiento en base a una tasa de aumento de una temperatura de detección detectada por el detector de temperatura.

11. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 1, en el que la

unidad de determinación de estado (35) se adapta para generar la señal de determinación mediante la determinación de un estado en el que el interruptor (12) no pasa a un estado abierto, en un estado que se supone que el interruptor debe abrirse de acuerdo con una orden desde el primer controlador (22) o el segundo controlador

(16), en base a una señal de operación de apertura desde el interruptor (12).

12. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 1, en el que el

segundo controlador (16) está configurado de tal manera que una señal de control se introduce desde el exterior, y el controlador del interruptor (7) genera una señal para interrumpir el interruptor giratorio (28) y emite la señal al interruptor giratorio (28) en base a una señal de control desde el exterior.

13. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, en el que el 15 segundo controlador (16) se adapta para controlar la detención de funcionamiento del convertidor de potencia (21),

junto con un control para abrir ei interruptor giratorio (28).

14. Sistema de control de accionamiento (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el interruptor giratorio (28) se adapta para abrirse cuando una señal de control desde el segundo controlador se detiene, de manera que una transmisión de una fuerza de accionamiento desde el motor (15) a la unidad de

mecanismo de accionamiento (29) es interrumpida.