DE102011055829A1

DE102011055829A1 - Kostengünstige elektrische Nebenantriebsfunktionalität für Brennstoffzellenhybridfahrzeuge

Info

Publication number: DE102011055829A1
Application number: DE102011055829A
Authority: DE
Inventors: Jochen Schaffnit
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-07-26
Also published as: CN102602301A; CN102602301B; US20120187753A1; US8558406B2

Abstract

Ein Bordnetz für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Brennstoffzellenstapel und eine Hochvoltbatterie umfasst. Ein herkömmlicher bidirektionaler DC/DC-Leistungswandler ist in einem Hochvoltbus vorgesehen, der die Spannung des Brennstoffzellenstapels und die Batteriespannung koppelt. Des weiteren ist ein herkömmliches Wechselrichtermodul vorgesehen, das das Hochvolt-Gleichspannungssignal auf dem Hochvoltbus zu einem Wechselstromsignal wandelt, das für einen elektrischen Traktionsmotor in dem Fahrzeug geeignet ist. Die vorliegende Erfindung schlägt die Verwendung des bereits vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandlers und des Wechselrichtermoduls als Teil eines elektrischen Nebenantriebs(EPTO)-Schaltkreises vor, der Wechselstrom für externe Fahrzeuglasten bereitstellt, während der Brennstoffzellenstapel und die Batterie nicht dazu verwendet werden, das Fahrzeug mit Strom zu versorgen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine elektrische Architektur für ein Fahrzeug, das einen elektrischen Nebenantriebs(EPTO)-Schaltkreis zum Bereitstellen von Wechselstrom aus den Fahrzeugantriebsquellen an eine externe Last beinhaltet, und insbesondere auf eine elektrische Architektur für ein Fahrzeug, das einen EPTO-Schaltkreis zum Bereitstellen von Wechselstrom aus den Fahrzeugantriebsquellen an eine externe Last umfasst, wobei der EPTO-Schaltkreis einen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler und ein Wechselrichtermodul (PIM) verwendet, die beide auf dem Fahrzeug für zu anderen Zwecken vorhandene elektrische Geräte vorhanden sind.
2. Diskussion des Standes der Technik
Elektrofahrzeuge werden mehr und mehr verbreitet. Diese Fahrzeuge umfassen Hybridfahrzeuge, wie zum Beispiel Elektrofahrzeuge mit verlängerter Reichweite (EREV), die eine Batterie und eine Hauptantriebsquelle miteinander kombinieren, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, Brennstoffzellensysteme etc., und reine Elektrofahrzeuge, wie zum Beispiel batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV). All diese Arten von Elektrofahrzeugen verwenden eine Hochvoltbatterie, die eine Anzahl von Batteriezellen umfasst. Diese Batterien können verschiedene Batteriearten sein, beispielsweise Lithium-Ionen, Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure, etc.
Die meisten Brennstoffzellenfahrzeuge sind Hybridfahrzeuge von der Art, wie oben erwähnt, die eine wieder aufladbare Hilfshochvoltstromversorgung zusätzlich zu dem Brennstoffzellenstapel, wie zum Beispiel eine Gleichstrombatterie oder einen Ultrakondensator, aufweisen. Die Stromversorgung stellt zusätzlichen Strom für die verschiedenen Fahrzeughilfslasten, für den Systemhochlauf und während hohem Strombedarf bereit, sobald der Brennstoffzellenstapel nicht dazu in der Lage ist, die gewünschte Leistung bereitzustellen. Insbesondere stellt der Brennstoffzellenstapel Strom für den Traktionsmotor und andere Fahrzeugsysteme über eine Gleichspannungsbusleitung für den Fahrzeugbetrieb zur Verfügung. Die Batterie stellt die zusätzliche Leistung für die Spannungsbusleitung während der Zeiten zur Verfügung, zu denen zusätzliche Leistung über dem benötigt wird, was der Stapel zur Verfügung stellen kann, beispielsweise während einer starken Beschleunigung. Beispielsweise kann der Brennstoffzellenstapel eine Leistung von 70 kW zur Verfügung stellen. Eine Fahrzeugbeschleunigung kann jedoch 100 kW oder mehr erfordern. Der Brennstoffzellenstapel wird dazu verwendet, um die Batterie zu denjenigen Zeiten wieder aufzuladen, bei denen der Brennstoffzellenstapel dazu in der Lage ist, die Systemleistungsanforderung zu erfüllen. Die von Traktionsmotor verfügbare Generatorleistung kann regeneratives Bremsen zur Verfügung stellen, das dazu benutzt werden kann, um die Batterie über die Gleichspannungsbusleitung wieder aufzuladen.
Die US Patentanmeldung, Seriennummer 12/791,632 mit dem Titel ”Fahrzeugbordnetz”, angemeldet am 1. Juni 2010, eingetragen auf den Inhaber der vorliegenden Patentanmeldung und durch Bezugnahme hiermit inkorporiert, offenbart ein elektrisches System für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das Schaltkreiskomponenten zum Bereitstellen von Wechselstrom an elektrische Lasten außerhalb des Fahrzeugs umfasst. Das elektrische System umfasst einen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler, der elektrisch an den Hochvoltbus gekoppelt ist, auf welchem Hochspannung an die Fahrzeugsysteme, die das elektrische Traktionssystem des Fahrzeugs umfassen, von einem Brennstoffzellenstapel und einer Hochvoltbatterie bereitgestellt wird. Der bidirektionale DC/DC-Leistungswandler liefert eine geregelte Gleichspannung, die im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Spannung auf dem Hochspannungsbus schwankt. Der stabile Gleichstrom aus dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler wird an ein separates Wechselrichtermodul (PIM) geliefert, welches das Gleichstromsignal in ein Wechselstromsignal wandelt. Eine Wechselstromsteckdose ist an das Wechselrichtermodul gekoppelt, so dass die externen Lasten in die Steckdose gesteckt werden können, um Wechselstrom aufzunehmen.
Das in der '632-Anmeldung beschriebene Fahrzeugbordnetz erfordert einen zusätzlichen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler zusätzlich zu dem bereits vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler, der auf dem Hochvoltbus zwischen der Batterie und dem Brennstoffzellenstapel angeordnet ist. Darüber hinaus erfordert das in der '632-Anmeldung beschriebene Bordnetz ein zusätzliches Wechselrichtermodul, um das Gleichstromsignal aus dem zusätzlichen DC/DC-Leistungswandler in ein Wechselstromsignal zu wandeln, zusätzlich zu dem bereits vorhandenen Wechselrichtermodul, das das Hochspannungsgleichstromsignal in ein Wechselstromsignal wandelt, das für das elektrische Traktionssystem des Fahrzeugs geeignet ist. Diese Komponenten erhöhen die Kosten, das Gewicht und die Komplexität des Fahrzeugs.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Bordnetz für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug offenbart, wobei das Fahrzeug einen Brennstoffzellenstapel und eine Hochvoltbatterie umfasst. Ein herkömmlicher bidirektionaler DC/DC-Leistungswandler ist in einem Hochvoltbus vorgesehen, der die Spannung des Brennstoffzellenstapels und die Spannung der Batterie koppelt. Des weiteren ist ein herkömmliches Wechselrichtermodul vorgesehen, das das Hochvoltgleichstromsignal auf dem Hochvoltbus in ein Wechselstromsignal wandelt, das für einen elektrischen Traktionsmotor auf dem Fahrzeug geeignet ist. Die vorliegende Erfindung schlägt die Verwendung des bereits vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandlers und des Wechselrichtermoduls als Teil eines elektrischen Nebenantriebs(EPTO)-Schaltkreises vor, der Wechselstrom für externe Fahrzeuglasten bereitstellt, während der Brennstoffzellenstapel und die Batterie nicht dazu verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Figuren ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das einen elektrischen Nebenantriebsschaltkreis umfasst;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das einen elektrischen Nebenantriebsschaltkreis umfasst, der ein vorhandenes Wechselrichtermodul und einen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler verwendet;
3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das einen elektrischen Nebenantriebsschaltkreis umfasst, der ein vorhandenes Wechselrichtermodul und einen zusätzlichen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler verwendet, der zu einem Hochvoltbus zwischen einem vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler und einem Brennstoffzellenstapel elektrisch gekoppelt ist; und
4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das einen elektrischen Nebenantriebsschaltkreis umfasst, der ein vorhandenes Wechselrichtermodul und einen zusätzlichen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler verwendet, welcher elektrisch mit einer Hochvoltbusleitung zwischen einem vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler und einer Hochvoltbatterie gekoppelt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Bordnetz für ein Brennstoffzellenfahrzeug gerichtet ist, ist rein beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu beschränken. Beispielsweise findet das hier erörterte Bordnetz eine besondere Anwendung bei Brennstoffzellenfahrzeugen. Fachleute können jedoch leicht erkennen, dass das Bordnetz Anwendung bei anderen Hybridfahrzeugen haben kann.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes 10 für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug. Das Bordnetz 10 beinhaltet ein Brennstoffzellen-Leistungsmodul 12, das elektrisch mit den positiven und negativen Hochvolt-Busleitungen 14 und 16 gekoppelt ist. Das Brennstoffzellen-Leistungsmodul 12 umfasst einen Split-Brennstoffzellenstapel 18 und ein Wechselrichtermodul 20, die mit den Busleitungen 14 und 16 elektrisch gekoppelt sind. Das Wechselrichtermodul 20 wandelt die Gleichspannung auf den Busleitungen 14 und 16 in eine Wechselspannung, die für den Motor eines Luftkompressors 22 geeignet ist, der Luft an die Kathodenseite des Stapels 18 liefert. Eine Hochvoltbatterie 24 ist mit den Hochvolt-Busleitungen 46 und 48 elektrisch gekoppelt, wobei die Batterie 24 Batteriezellen 26 umfasst, die miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind. Ein bidirektionaler DC/DC-Leistungswandler (BDC) 28 ist zwischen den Busleitungen 14 und 16 und den Busleitungen 46 und 48 elektrisch gekoppelt und liefert die Spannungsanpassung für die Spannung aus dem Brennstoffzellenstapel 18 und der Hochvoltbatterie 24 in für Fachleute bekannter Art und Weise.
Das Bordnetz 10 umfasst ferner ein elektrisches Traktionssystem (ETS), Wechselrichtermodul (PIM) 30, das elektrisch mit den Busleitungen 14 und 16 und einem Wechselstrom-Traktionsmotor 32 gekoppelt ist, der Teil des ETS ist, welches das Fahrzeug antreibt. Das Wechselrichtermodul 30 wandelt die Gleichspannung auf den Busleitungen 14 und 16 in eine Wechselspannung, die für den Traktionsmotor 32 geeignet ist. Der Traktionsmotor 32 liefert die Traktionsleistung, um das Fahrzeug zu betreiben. Während dem regenerativen Bremsen verursacht die Rotationsenergie aus den Fahrzeugrädern (nicht gezeigt), den Traktionsmotor 32 als Generator zu arbeiten, der elektrischen Strom auf die Busleitungen 14 und 16 liefert, welche von dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 verwendet wird, um die Batterie 24 über die Busleitungen 46 und 48 in für Fachleute bekannter Art und Weise zu laden.
Das Bordnetz 10 umfasst ferner einen EPTO-Schaltkreis 34, der elektrisch mit den Hochvolt-Busleitungen 14 und 16 gekoppelt ist. Ein EPTO-Schaltkreis dieser Art ist in größerem Detail in der '632-Anmeldung wie oben erwähnt beschrieben. Der EPTO-Schaltkreis 34 umfasst einen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 36, der ein Hochvoltstromsignal aus den Busleitungen 14 und 16 erhält und gewährleistet eine Leistungsregelung, um eine stabile EPTO-Ausgangsspannung bereitzustellen, die auf ein gewünschtes Wechselstromsignal gewandelt werden kann, beispielsweise 110 V Wechselstrom. Der bidirektionale DC/DC-Leistungswandler 36 liefert eine konstante Spannung und setzt darüber hinaus die Hochspannung auf den Busleitungen 14 und 16 auf einen gewünschten Spannungspegel, typischerweise 110 V Gleichstrom tief. Das Spannungssignal aus dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 36 wird an das ETS-Wechselrichtermodul 38 geliefert, das eine DC/AC-Wandlung in für Fachleute bekannter Art ausführt. Das Wechselrichtermodul 38 würde typischerweise eine Reihe von elektrisch gekoppelten Schaltern und Dioden umfassen, um die Wandlung auszuführen, wie in der '632-Anmeldung beschrieben und von Fachleuten gut verstanden ist. Der Wechselstromausgang aus dem EPTO-Schaltkreis 34 wird an eine Wechselstrom-Steckdose 40 geführt, an welche externe Lasten 42, beispielsweise ein Kompressor, Lampen, etc. eingesteckt werden können, um mit Strom versorgt zu werden. Ein Strombegrenzungssignal für den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 36, welches auf der Leitung 44 bereitgestellt ist, wird dazu verwendet, um den Betrag an Leistung, der aus dem EPTO-Schaltkreis 34 entnommen werden kann, zu kontrollieren, so dass ein elektrisches Gerät, das mehr Leistung aufnimmt, als der Brennstoffzellenstapel 18 bereitstellen kann, daran gehindert wird, so viel Leistung aus den Busleitungen 14 und 16 zu entnehmen. Die '632-Anmeldung liefert ferner eine Beschreibung der Regelstrategie für den EPTO-Schaltkreis 34. Das Bordnetz 10 würde in einem EPTO-Modus betrieben, wenn Leistung an die Last 42 abgegeben werden würde, was das Fahrzeug am Fahren hindern würde.
Die Leistung, die auf den Busleitungen 14 und 16 sowohl vom Brennstoffzellenstapel 18 als auch von der Batterie 24 zur Verfügung gestellt wird, sobald eine bestimmte Last 42 an die Steckdose 40 angeschlossen wird, gestattet, dass hohe oder kurzzeitige Lastwechsel von der Batterieleistung erfüllt werden und nachdem der Brennstoffzellenstapel 18 auf den gewünschten Leistungspegel gefahren wurde, wird die Leistung für die Last 42 vom Brennstoffzellenstapel 18 zur Verfügung gestellt.
In der im Bordnetz 10 gezeigten elektrischen Konfiguration fließt der Strom, der an den EPTO-Schaltkreis 34 von den Hochvoltbusleitungen 14 und 16 bereitgestellt wird, nur durch einen einzelnen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler, nämlich den Wandler 36, bevor er in die Last 42 gelangt. Allerdings kann es zu einer kurzen Verzögerung beim Leistungshochfahren durch den Brennstoffzellenstapel 18 kommen, falls sofort ein Bedarf an einer Hochvoltlast vorliegt. Dies kann durch elektrisches Koppeln des EPTO-Schaltkreises 34 an die Hochvolt-Busleitungen 46 und 48 zwischen dem bidirektionalen DC/DC-Wandler 28 und der Batterie 24 gelöst werden. Diese elektrische Architektur hat allerdings den Nachteil, dass der Strom aus dem Brennstoffzellenstapel dann durch zwei bidirektionale DC/DC-Wandler, nämlich die Wandler 28 und 36, fließen müsste und demzufolge elektrische Verluste, die mit beiden Komponenten einhergehen, auftreten würden.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes 50 für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug ähnlich zu dem Bordnetz 10, wobei ähnliche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen sind. Wie oben erörtert, umfasst der EPTO-Schaltkreis 34 den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 36 und das ETS-Wechselrichtermodul 38. Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die Komponenten dieser Art bereits in dem Bordnetz ohne den EPTO-Schaltkreis 34 vorhanden sind, nämlich der bidirektionale DC/DC-Leistungswandler 28 und das ETS-Wechselrichtermodul 30. Demzufolge schlägt die vorliegende Erfindung einen EPTO-Schaltkreis 52 vor, der den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 und das ETS-Wechselrichtermodul 30 verwendet, die in ihrer normalen Art und Weise arbeiten würden, sobald das Brennstoffzellenfahrzeug betrieben wird und als ein Teil des EPTO-Schaltkreises 52 arbeiten, sobald das Brennstoffzellenfahrzeug nicht fährt. Der EPTO-Schaltkreis 52 beinhaltet Leitungen 54 und 56, die das ETS-Wechselrichtermodul 30 mit den Hochvolt-Busleitungen 46 und 48 jeweils elektrisch zwischen dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 und der Batterie koppelt, so dass die Spannung, die an den EPTO-Schaltkreis 52 von dem Brennstoffzellenstapel 18 geliefert wird, durch den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 fließt. Der bidirektionale DC/DC-Leistungswandler 36 und das ETS-Wechselrichtermodul 38 sind die Hauptkomponenten in dem EPTO-Schaltkreis 34, wie oben erwähnt, und stellen den größten Teil an Gewicht und Kosten, die mit dem EPTO-Schaltkreis 34 verbunden sind, dar. Durch die Verwendung der vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 und des ETS-Wechselrichtermoduls 30 in dem EPTO-Schaltkreis 52 wird das Gewicht, die Kosten und die Komplexität, die mit dem Bereitstellen zusätzlicher Leistungswandler und Wechselrichtermodule aus dem System 10 einhergehen, entfernt.
Das System 50 würde eine Anzahl von Sicherheitsmerkmalen liefern, die das Fahrzeug daran hindern, gefahren zu werden, während sich das System 50 im EPTO-Modus befindet und die Last 42 elektrisch damit gekoppelt ist. Beispielsweise sind Schütze 58 und 60 vorgesehen, um das Wechselrichtermodul 30 von den Busleitungen 14 und 16 zu trennen, sobald das Fahrzeug nicht fährt und der EPTO-Schaltkreis 52 verwendet wird. Des weiteren würden die Batterieschütze 62 und 64, die auf dem Fahrzeug bereits vorhanden sind, geöffnet, um die Batterie 24 von den Busleitungen 46 und 48 zu trennen, so dass Schwankungen in der Batteriespannung nicht an die stabilisierte EPTO-Spannung weitergegeben werden, welche von dem bidirektionalen DC/DC-Wandler 28 auf die Leitungen 54 und 56 geliefert werden, während sich das System 50 im EPTO-Modus befindet. Das stabile Wechselspannungssignal wird an die Steckdose 40 über die Leitungen 66 und 68 geliefert. Obwohl nicht spezifisch gezeigt, würde der vorhandene bidirektionale DC/DC-Leistungswandler 28 eine Steuerleitung ähnlich zu der Steuerleitung 44 umfassen, welche die Abgabe von Strom begrenzt, welcher an das Wechselrichtermodul 30 geliefert werden konnte, während sich das Bordnetz 50 im EPTO-Modus befand, so dass die EPTO-Ausgangsspannung reduziert ist.
In der elektrischen Konfiguration des Bordnetzes 50 kann die Batterie 24 keinen Strom an die externe Last 42 liefern, da die Schütze 62 und 64 offen sind. Obwohl der EPTO-Schaltkreis 52 keinen Batteriestrom verwenden könnte, um auf schnellen Lastwechsel zu reagieren, hat es sich gezeigt, dass die Ausgangsleistung aus dem Brennstoffzellenmodul 12 auf den gewünschten Leistungspegel recht schnell und möglicherweise nahtlos kommen kann und demzufolge die schnellen Lastwechsel befriedigen kann.
Der EPTO-Schaltkreis 52 in dem Bordnetz 50 bietet eine Zahl von Vorteilen gegenüber dem EPTO-Schaltkreis 34 in dem Bordnetz 10, da er den vorhandenen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 und das ETS-Wechselrichtermodul 30 für den EPTO-Schaltkreis 52 verwendet. Diese Vorteile umfassen niedrigere Systemkosten wegen der doppelten Verwendung bereits existierender Komponenten, eine niedrigere Anzahl von Teilen und ein geringeres Bauvolumen, ein niedrigeres Systemgewicht und demzufolge eine bessere Effizienz beim normalen Fahren und eine niedrigere Systemkomplexität.
Falls gewünscht wird, die Batterieleistung für den EPTO-Betrieb zu verwenden, um schnelle Lastwechsel besser zu befriedigen, kann der EPTO-Schaltkreis noch von der Verwendung vorhandener Komponenten profitieren. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes 70, das ähnlich zum Bordnetz 50 ist, wobei ähnliche Elemente mit den selben Bezugszeichen versehen sind. Das Bordnetz 70 beinhaltet einen EPTO-Schaltkreis 72, der einen zusätzlichen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 74 verwendet, der mit den Busleitungen 14 und 16 über die Leitungen 76 und 78 anstatt der Busleitungen 46 und 48 gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform werden die Batterieschütze 62 und 64 geschlossen, während sich das System 70 im EPTO-Betrieb befindet, so dass es von der Reaktion der Batterieleistung auf schnelle Lastwechsel profitieren kann. Der EPTO-Schaltkreis 72 verwendet allerdings noch das vorhandene ETS-Wechselrichtermodul 30, wie oben diskutiert, wobei das Wechselrichtermodul 30 von den Busleitungen 14 und 16 über die Schalter 58 und 60 getrennt ist, während es sich im EPTO-Modus befindet. Der bidirektionale DC/DC-Leistungswandler 74 ist mit dem Wechselrichtermodul 30 elektrisch über die Leitungen 80 und 82 gekoppelt.
In einer alternativen Ausführungsform kann es wünschenswert sein, den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 74 an die Busleitungen 46 und 48 zwischen dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 und der Batterie 24 aus den oben erwähnten Gründen zu koppeln. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Bordnetzes 90, das diese Ausführungsform veranschaulicht, wobei Elemente, die zum Bordnetz 70 ähnlich sind, mit den selben Bezugszeichen versehen sind. In dieser Ausführungsform umfasst ein EPTO-Schaltkreis 92 den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 74 und das ETS-Wechselrichtermodul 30, wobei der Leistungswandler 74 jedoch elektrisch mit den Busleitungen 46 und 48 über die Leitungen 94 beziehungsweise 96 zwischen dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler 28 und der Batterie 24, wie gezeigt, gekoppelt ist.
Die vorstehende Diskussion offenbart und beschreibt lediglich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird leicht aus einer solchen Diskussion und den beigefügten Figuren und Patentansprüchen erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne dabei den Geist und Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

Ein Bordnetz für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug, wobei das Bordnetz umfasst: – einen Hochvoltbus; – einen Brennstoffzellenstapel, welcher elektrisch mit dem Hochvoltbus gekoppelt ist; – eine Hochvoltbatterie, die elektrisch mit dem Hochvoltbus gekoppelt ist; – einen bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler, der elektrisch mit dem Hochvoltbus zwischen dem Brennstoffzellenstapel und der Hochvoltbatterie gekoppelt ist; – ein elektrisches Traktionssystem-Wechselrichtermodul, das elektrisch mit dem Hochvoltbus gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul Hochspannungs-Gleichstrom-Signale von dem Hochvoltbus zu System-Wechselstrom-Signalen wandelt; und – einen elektrischen Nebenantriebsschaltkreis, umfassend den bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler und das elektrische Traktionssystem-Wechselrichtermodul, wobei besagter bidirektionaler Leistungswandler ein externes Spannungssignal bereitstellt und besagtes Wechselrichtermodul ein externes Wechselstromsignal bereitstellt, während das Bordnetz in einem elektrischen Nebenantriebsmodus ist.
Bordnetz nach Anspruch 1, des weiteren umfassend zumindest einen Schütz zum Trennen des Wechselrichtermoduls von dem Hochvoltbus, während das System in dem elektrischen Nebenantriebsmodus ist.
Bordnetz nach Anspruch 1, wobei das Wechselrichtermodul elektrisch mit dem Hochvoltbus zwischen dem bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler und dem Brennstoffzellenstapel gekoppelt ist.
Bordnetz nach Anspruch 1, des weiteren umfassend einen elektrischen Traktionsmotor, der mit dem Wechselrichtermodul elektrisch gekoppelt ist und die Systemwechselstromsignale empfängt.
Bordnetz nach Anspruch 1, des weiteren umfassend eine Wechselstromsteckdose, die elektrisch mit dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist und das externe Wechselstromsignal empfängt.
Bordnetz nach Anspruch 1, wobei der elektrische Nebenantriebsschaltkreis ungefähr 110 V Wechselstrom als externes Wechselstromsignal bereitstellt.
Ein Bordnetz für ein Brennstoffzellen-Hybridfahrzeug, wobei das Bordnetz umfasst: – einen Hochvoltbus; – einen Brennstoffzellenstapel, der elektrisch mit dem Hochvoltbus gekoppelt ist; – eine Hochvoltbatterie, die elektrisch mit dem Hochvoltbus gekoppelt ist; – einen ersten bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler, der elektrisch mit dem Hochvoltbus zwischen dem Brennstoffzellenstapel und der Hochvoltbatterie gekoppelt ist; – ein elektrisches Traktionssystem-Wechselrichtermodul, das elektrisch mit dem Hochvoltbus gekoppelt ist, wobei besagtes Wechselrichtermodul Hochspannungs-Gleichstrom-Signale von dem Hochvoltbus zu System-Wechselstrom-Signalen wandelt; und – einen elektrischen Nebenantriebsschaltkreis, umfassend einen zweiten bidirektionalen DC/DC-Leistungswandler und das elektrische Traktionssystem-Wechselrichtermodul, wobei besagter zweiter bidirektionaler Leistungswandler elektrisch mit den Hochvoltbusleitungen und dem Wechselrichtermodul gekoppelt ist, und wobei besagter zweiter bidirektionaler Leistungswandler ein externes Spannungssignal bereitstellt und besagtes Wechselrichtermodul ein externes Wechselstromsignal bereitstellt, wenn das Bordnetz in einem elektrischen Nebenantriebsmodus ist.