DE102017222380A1

DE102017222380A1 - On-Board-Ladesystem

Info

Publication number: DE102017222380A1
Application number: DE102017222380.4A
Authority: DE
Inventors: Hui Sung Jang; Dong Gyun Woo; Hyun Wook SEONG
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-04-18
Also published as: KR102518248B1; KR20190041094A; US20190115779A1; CN110014886A; US10784704B2; CN110014886B

Abstract

Offenbart wird ein On-Board-Ladesystem, bei dem, wenn mehrere Ladeschaltungen parallel zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen geschaltet sind, die Betriebszeiten der Schaltkreise in den jeweiligen Ladeschaltungen verriegelt sind, um die Welligkeit eines Eingangswechselstroms zu minimieren. Das On-Board-Ladesystem umfasst: eine Mehrzahl von Ladeschaltungen, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zur Korrektur eines Leistungsfaktors der Wechselstromeingangsleistung durch Pulsweitenmodulationssteuerung eines Schaltelements aufweisen und parallel zueinander zwischen einem Eingangsanschluss der Wechselstromeingangsleistung und einem Ausgangsanschluss, der mit einem zu ladenden Objekt verbunden ist, geschaltet werden können; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die Schaltelemente verriegelt, um ein PWM-Steuersignal zur Durchführung einer PWM-Steuerung zu erzeugen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein On-Board-Ladesystem.
Hintergrund
Ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug weist eine Ladeeinrichtung auf, die Wechselstrom (AC) von einer externen Stromversorgungseinrichtung erhält und den Wechselstrom in Gleichstrom (DC) umwandelt, um einen Energiespeicher wie eine Batterie in einem Fahrzeug aufzuladen.
Die in solchen Fahrzeugen verwendete Ladeeinrichtung enthält im Allgemeinen eine Leistungsfaktor-Korrekturschaltung zur Verbesserung des Leistungsfaktors von Wechselstrom und eine DC-DC-Wandlerschaltung zur Umwandlung eines Spannungspegels eines Ausgangs der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung in einen Pegel einer Ladespannung einer Batterie, die eine Energiespeichereinrichtung ist. Ein Kondensator, der einen Zwischenkreis bildet, kann an einem Verbindungsanschluss der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung und der DC-DC-Wandlerschaltung vorgesehen werden. Hier kann eine Topologie eines Boost-Konverters, der den Spannungspegel durch Pulsweitenmodulation (PWM) an einem Schaltelement erhöht, generell auf die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung angewendet werden.
Dabei ist, um die Größe zu reduzieren und die Ausgangsdichte zu verbessern, eine Mehrzahl von Ladeeinrichtungen vorgesehen, die aus der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung und der oben beschriebenen DC-DC-Wandlerschaltung bestehen und parallel zueinander geschaltet sind.
In einem Ladesystem, in dem die Mehrzahl solcher Ladeeinrichtungen parallel geschaltet ist, werden die Schaltelemente in der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung jeder Ladeeinrichtung einzeln angesteuert. Da die Schaltelemente in der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung jeder Ladeeinrichtung einzeln angesteuert werden, werden durch gegenseitige Beeinflussung die Welligkeiten eines Eingangs-Wechselstroms des Ladesystems, der von der Schaltung jedes Schaltelements betroffen ist, verstärkt. Darüber hinaus werden mit zunehmender Verstärkung der Welligkeiten des Eingangswechselstroms Oberwellen erzeugt, so dass die Leistung in Bezug auf eine Verzerrungsrate durch die Erzeugung von Oberwellen gesenkt und das Rauschen erhöht werden.
Es soll davon ausgegangen werden, dass die vorstehende Beschreibung des Standes der Technik lediglich dazu dient, das Verständnis für den Hintergrund der vorliegenden Erfindung zu fördern, und soll nicht als Eingeständnis zu verstehen sein, dass die Beschreibung dem Stand der Technik entspricht, der dem Fachmann bekannt ist.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme des Standes der Technik zu lösen, wobei es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, ein On-Board-Ladesystem zur Verfügung zu stellen, bei dem bei Parallelschaltung mehrerer Ladeschaltungen zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen die Betriebszeiten der Schaltkreise in den jeweiligen Ladeschaltungen miteinander verriegelt sind, um die Welligkeiten eines Eingangswechselstroms (AC) zu minimieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein On-Board-Ladesystem vorgesehen, das Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Ladeschaltungen, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors von Wechselstrom (AC)-Eingangsleistung durch Pulsweitenmodulation (PWM)-Steuerung eines Schaltelementes aufweisen und parallel zueinander zwischen einem Eingangsanschluss der AC-Eingangsleistung und einem Ausgangsanschluss, der mit einem zu ladenden Objekt verbunden ist, geschaltet werden können; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die Schaltelemente verriegelt, um ein PWM-Steuersignal zur Durchführung einer PWM-Steuerung zu erzeugen.
Hierbei kann, wenn die Anzahl der Ladeschaltungen, die betrieben werden, um dem Ausgangsanschluss von den mehreren Ladeschaltungen Ladeleistung zur Verfügung zu stellen, n beträgt (wobei n eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), die Steuerung die Mehrzahl von PWM-Steuersignalen mit einer Phasendifferenz von „360 Grad/n“ sequentiell erzeugen.
Außerdem kann die Steuerung umfassen: eine Spannungs-/Stromsteuereinheit, die dazu konfiguriert ist, um ein Einschaltverhältnis des Schaltelements zu bestimmen, so dass ein Ausgangsspannungs-Sensorwert, der durch Erfassen einer Ausgangsspannung des Leistungsfaktor-Korrekturschaltkreisabschnitts erhalten wird, mit einem vorbestimmten Ausgangsspannungs-Sollwert übereinstimmt; eine Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um die Ladeschaltung zu bestimmen, die betrieben wird, um dem Ausgangsanschluss von den mehreren Ladeschaltungen Ladestrom zur Verfügung zu stellen; eine Referenzsignalerzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Referenzsignal erzeugt, das ein Impulssignal ist, dessen Einschaltverhältnis auf der Grundlage der Anzahl der zu betreibenden Ladeschaltungen bestimmt wird, die von der Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt wird; und eine Gate-Signal-Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, um die PWM-Steuersignale zu erzeugen, die die gleiche Frequenz wie die des Referenzsignals hat, die das Einschaltverhältnis hat, das von der Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, und die mit einem Zeitpunkt des Referenzsignals synchronisiert ist.
Außerdem kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit eine Mitte des PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals, einer steigenden Flanke des Referenzsignals oder einer fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein On-Board-Ladesystem vorgesehen, das Folgendes umfasst: eine erste Ladeschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Eingangsleistung durch PWM-Steuerung eines ersten Schaltelements aufweist; eine zweite Ladeschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Eingangsleistung durch PWM-Steuerung eines zweiten Schaltelements aufweist; eine dritte Ladeschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Eingangsleistung durch PWM-Steuerung eines dritten Schaltelements aufweist; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die in der Mehrzahl von Ladeschaltungen enthaltenen Schaltelemente verriegelt, um ein PWM-Steuersignal zur Durchführung einer PWM-Steuerung zu erzeugen, wobei die ersten bis dritten Ladeschaltungen parallel zueinander zwischen einem Eingangsanschluss, an die die AC-Eingangsleistung angelegt ist, und einem Ausgangsanschluss, an die ein zu ladendes Objekt angeschlossen ist, geschaltet sind.
Hierbei kann, wenn die Anzahl der Ladeschaltungen, die betrieben werden, um dem Ausgangsanschluss von den ersten bis dritten Ladeschaltungen Ladeleistung zur Verfügung zu stellen, 3 beträgt, die Steuerung jeweils erste bis dritte PWM-Steuersignale mit einer Phasendifferenz von 120 Grad für die ersten bis dritten Schaltelemente sequentiell bereitstellen.
Außerdem kann, wenn die Anzahl der Ladeschaltungen, die betrieben werden, um dem Ausgangsanschluss von den ersten bis dritten Ladeschaltungen Ladeleistung zur Verfügung zu stellen, 2 beträgt, die Steuerung jeweils zwei PWM-Steuersignale mit einer Phasendifferenz von 180 Grad für das Schaltelement in der betriebenen Ladeschaltung bereitstellen.
Außerdem kann die Steuerung umfassen: eine Spannungs-/Stromsteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie das Einschaltverhältnis der ersten zu den dritten Schaltelementen bestimmt, so dass ein Ausgangsspannungs-Sensorwert, der durch Erfassen einer Ausgangsspannung des Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitts in jedem der ersten zu den dritten Ladeschaltungen erhalten wird, mit einem vorbestimmten Ausgangsspannungs-Sollwert übereinstimmt; eine Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um die Ladeschaltung zu bestimmen, die betrieben wird, um Ladestrom für den Ausgangsanschluss zwischen der ersten und der dritten Ladeschaltung bereitzustellen; eine Referenzsignal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Referenzsignal erzeugt, das ein Impulssignal ist, dessen Einschaltverhältnis auf der Grundlage der von der Bestimmungseinheit zur Bestimmung der Parallelladeschaltung ermittelten zu betreibenden Ladeschaltung bestimmt wird; und eine Gate-Signal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie erste bis dritte PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des Referenzsignals haben, das Einschaltverhältnis, das durch die Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, aufweist und mit einer Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals, einer steigenden Flanke des Referenzsignals oder einer fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisiert ist.
Außerdem kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit erzeugen: ein Impulssignal, von dem eine Mitte der Einschaltdauer mit der Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals als PWM-Steuersignal des ersten Schaltelements synchronisiert ist; ein Impulssignal, von dem eine Mitte der Einschaltdauer mit der fallenden Flanke des Referenzsignals als PWM-Steuersignal des zweiten Schaltelements synchronisiert ist; und ein Impulssignal, von dem eine Mitte der Einschaltdauer mit der steigenden Flanke des Referenzsignals als PWM-Steuersignal des dritten Schaltelements synchronisiert ist.
Außerdem kann, wenn die Bestimmungseinheit für die parallele Ladeschaltung bestimmt, dass die erste bis dritte Ladeschaltung betrieben wird, die Referenzsignal-Erzeugungseinheit ein erstes Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 2/3 ausgeben, und die Gate-Signal-Erzeugungseinheit kann die ersten bis dritten PWM-Steuersignale erzeugen, die die gleiche Frequenz wie die des ersten Referenzsignals haben, und das Einschaltverhältnis, das von der Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, um die erzeugten PWM-Steuersignale an die ersten bis dritten Schaltelemente zu liefern, wobei eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des ersten Referenzsignals synchronisiert sein kann, eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des ersten Referenzsignals synchronisiert sein kann, und eine Mitte der Einschaltdauer des dritten PWM-Steuersignals mit einer steigenden Flanke des ersten Referenzsignals synchronisiert sein kann.
Außerdem kann, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste und zweite Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein zweites Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz ausgeben, mit einem Einschaltverhältnis von im Wesentlichen 1, und mit einer steigenden Flanke und eine fallenden Flanke im Wesentlichen zu einem Zeitpunkt, die Gate-Signal-Erzeugungseinheit kann erste und zweite PWM-Steuersignale mit der gleichen Frequenz wie die des zweiten Referenzsignals erzeugen und mit dem Einschaltverhältnis, das durch die Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an das erste und zweite Schaltelement zu liefern, wobei eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des zweiten Referenzsignals synchronisiert sein kann und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des zweiten Referenzsignals synchronisiert sein kann.
Außerdem kann, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste und dritte Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein zweites Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz ausgeben, mit einem Einschaltverhältnis von im Wesentlichen 1, und einer steigenden Flanke und einer fallenden Flanke im Wesentlichen zu einem Zeitpunkt, die Gate-Signal-Erzeugungseinheit kann erste und zweite PWM-Steuersignale erzeugen, die die gleiche Frequenz wie die des zweiten Referenzsignals und das von der Spannungs-/Strom-Steuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweisen, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an die ersten und dritten Schaltelemente zu liefern, eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals kann mit einer Mitte der Einschaltdauer des zweiten Referenzsignals synchronisiert sein, und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals kann mit einer steigenden Flanke des zweiten Referenzsignals synchronisiert sein.
Außerdem kann, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die zweite und dritte Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein drittes Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 1/2 ausgeben, und die Gate-Signal-Erzeugungseinheit kann erste und zweite PWM-Steuersignale erzeugen, die die gleiche Frequenz wie die des dritten Referenzsignals und das von der Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweisen, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an das zweite und dritte Schaltelement zu liefern, eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals kann mit einer fallenden Flanke des dritten Referenzsignals synchronisiert sein, und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals kann mit einer steigenden Flanke des dritten Referenzsignals synchronisiert sein.
Gemäß dem On-Board-Ladesystem können mehrere Gatesignale zur Steuerung der jeweiligen Schaltelemente, die in mehreren parallel geschalteten Ladeschaltungen enthalten sind, so erzeugt werden, dass durch gleichmäßige Aufteilung der gesamten Phasen eine Phasendifferenz entsteht, durch die die durch das Schalten der Schaltelemente verursachten Welligkeiten untereinander aufgehoben werden können, so dass in einem Eingangswechselstrom erzeugte Welligkeiten minimiert werden können. Dadurch ist es möglich, die Erzeugung von Oberschwingungen des On-Board-Ladesystems und die Verschlechterung der Leistung im Zusammenhang mit einer Verzerrungsrate, die sich aus der Erzeugung von Oberschwingungen ergibt, zu verhindern und Rauschen zu unterdrücken.
Figurenliste
Die oben genannten und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei:

1 ein Schaltplan ist, der ein On-Board-Ladesystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ein Blockschaltbild ist, das eine Steuerung eines On-Board-Ladesystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 bis 6 Wellenform-Diagramme sind, die Betriebsbeispiele einer Mehrzahl von Schaltelementen veranschaulichen, die in einem On-Board-Ladesystem entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind.

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein On-Board-Ladesystem, und insbesondere ein On-Board-Ladesystem, bei dem, wenn mehrere Ladeschaltungen parallel zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen geschaltet sind, die Betriebszeiten von Schaltkreisen in den jeweiligen Ladeschaltungen miteinander verriegelt sind, um Welligkeiten eines Eingangswechselstroms (AC) zu minimieren.
Im Folgenden wird ein On-Board-Ladesystem nach verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
1 ist ein Schaltplan, der ein On-Board-Ladesystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in 1 dargestellt ist, kann das On-Board-Ladesystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Ladeschaltungen 10, 20 und 30 und eine Steuerung 40 umfassen.
Jede der mehreren Ladeschaltungen 10, 20 und 30 kann eine Ladeschaltung des Typs sein, der die Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitte 13, 23 und 33 und die DC-DC-Wandler 15, 25 und 35 enthält, welche allgemein bekannt sind. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl der Ladeschaltungen 10, 20 und 30 parallel zueinander zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen geschaltet werden. Das heißt, eine Eingangswechselstrom (AC)-Leistung VAC des Eingangsanschlusses kann allgemein an jede der mehreren Ladeschaltungen 10, 20 und 30 angelegt werden, wobei jede der mehreren Ladeschaltungen 10, 20 und 30 eine gemeinsame Ausgangsspannung VO an den Ausgangsanschluss anlegen kann.
Obwohl 1 ein Beispiel zeigt, in dem die drei Ladeschaltungen 10, 20 und 30 vorgesehen sind, kann die Anzahl der Ladeschaltungen unter Berücksichtigung verschiedener peripherer elektrischer Anforderungen auf verschiedene Arten und Weisen geändert werden.
Im Folgenden wird insbesondere die Konfiguration der einzelnen Ladeschaltungen (Ladestromkreise) beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird ein Beispiel für eine Ladeschaltung 10 beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung aber auch für andere Ladeschaltungen 20 gilt.
Die Ladeschaltung 10 kann einen Gleichrichterschaltungsabschnitt 11, einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt 13 und einen DC-DC-Wandler 15 enthalten.
Der Gleichrichterschaltungsabschnitt 11 kann in Form einer Vollbrückenwellengleichrichterschaltung ausgeführt sein, die aus einer Diode zur Gleichrichtung des AC-Eingangsstroms (bzw. -Leistung) besteht. Ein Glättungskondensator C zur Glättung der zu übertragenden elektrischen Leistung kann ferner am hinteren Ende des Gleichrichterschaltungsabschnitts 11 vorgesehen werden.
Der Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt 13 ist ein Element zur Verbesserung des Leistungsfaktors von Wechselstrom, der von einer externen Stromversorgungseinrichtung geliefert wird. Zum Beispiel kann eine Topologie eines Boost-Konverters, der aus einer Induktivität L, einem Schaltelement QA und einer Diode D besteht, auf den Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt 13 angewendet werden. Das heißt, wie in 1 gezeigt ist, der Leistungsfaktor-Korrekturschaltkreisabschnitt 13 kann den Induktor L umfassen, der ein Ende aufweist, das mit dem Gleichrichterschaltkreisabschnitt 11 verbunden ist, die Diode D, deren Anode mit dem anderen Ende des Induktors verbunden ist, und deren Kathode mit einem Ende eines Kondensators CBS verbunden ist, und das Schaltelement Q1 zum Herstellen/Unterbrechen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Verbindungsanschluss des Induktors L und der Diode D und dem anderen Ende des Kondensators CBS.
Der DC-DC-Wandler 15 kann einen Spannungspegel der von dem Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt 13 eingespeisten Leistung umwandeln und den umgewandelten Spannungspegel auf einem Spannungspegel ausgeben, der für das Laden einer zu ladenden Batterie (nicht abgebildet) geeignet ist. Der DC-DC-Wandler 40 kann z.B., wie in 1 dargestellt ist, als Topologie einer isolierten DC-DC-Wandlerschaltung mit einem Transformator zur elektrischen Trennung zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen ausgeführt werden.
Die Ladeschaltungen 20 und 30 können auch so ausgeführt werden, dass sie im Wesentlichen die gleiche Schaltungsstruktur aufweisen wie die der Ladeschaltung 10. In 1 bezeichnen die Bezugszeichen „21“ und „31“ die Gleichrichterschaltkreisabschnitte, die Bezugszeichen „23“ und „33“ die Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitte und die Bezugszeichen „25“ und „35“ die DC-DC-Wandler.
Die Steuerung 40 erzeugt Steuersignale PWMA, PWMB und PWMC zur Steuerung der Schaltelemente QA, QB und QC, die in den Leistungsfaktor-Korrekturschaltungen 13, 23 und 33 der jeweiligen Ladeschaltungen 10, 20 und 30 vorgesehen sind, und stellt die erzeugten Steuersignale den Schaltelementen QA, QB und QC zur Verfügung. Zum Beispiel sind die Steuersignale PWMA, PWMB und PWMC Gatesignale, die an Gates der Schaltelemente QA, QB und QC bereitgestellt werden, die von einem Feldeffekttransistor umgesetzt werden, wobei ON/OFF-Zustände der Schaltelemente QA, QB und QC nach einem High-Low-Zustand der Steuersignale PWMA, PWMB und PWMC gesteuert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform, wenn mindestens zwei Ladeschaltungen 10, 20 und 30 vorhanden sind, die zur Bereitstellung des Ausgangssignals des Ladesystems verwendet werden, verriegelt die Steuerung 40 die Betriebe der Schaltelemente QA, QB und QC in jeder Ladeschaltung, um die in einem Eingangswechselstrom erzeugten Welligkeiten zu minimieren.
2 ist ein Blockschaltbild, das eine Steuerung eines On-Board-Ladesystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter veranschaulicht.
Gemäß 2 kann die Steuerung 40 eine Spannungssteuereinheit 41, eine Stromsteuereinheit 43, eine Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45, eine Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47, und eine Referenzsignal-Erzeugungseinheit 49 enthalten.
Die Spannungssteuereinheit 41 kann einen Ausgangsspannungs-Sensorwert empfangen, der durch Erfassen einer Ausgangsspannung von jedem der Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitte 13, 23 und 33 in den jeweiligen Ladeschaltungen 10, 20 und 30 und einen Ausgangsspannungs-Sollwert, der voreingestellt oder von externen anderen Steuerungen eingegeben werden kann, erhalten wird, und kann einen Strom-Sollwert ausgeben, der ein Sollwert für einen Strom ist, der in der Induktivität L von jedem der Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitte 13, 23 und 33 zum Reduzieren eines Fehlers zwischen dem Ausgangsspannungs-Sensorwert und dem Ausgangsspannungs-Sollwert fließt.
Die Stromsteuereinheit 42 kann die Stromsteuerwertausgabe der Spannungssteuereinheit 41 mit dem Stromsensorwert vergleichen, der durch Erfassen des in der Spule L fließenden Stroms in jedem der Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitte 13, 23 und 33 in den jeweiligen Ladeschaltungen 10, 20 und 30 erhalten wird, und kann ein Einschaltverhältnis der Schaltelemente QA, QB und QC bestimmen, um den Fehler zwischen dem Stromsteuerwert und dem Stromsensorwert zu beseitigen. Die Spannungssteuereinheit 41 und die Stromsteuereinheit 42 können, wie oben beschrieben wurde, für jede der Ladeschaltungen 10, 20 und 30 einzeln bereitgestellt werden.
Die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 kann eine Ladeschaltung bestimmen, die zur Erzeugung einer Ausgangsleistung zwischen den mehreren Ladeschaltungen 10, 20 und 30 verwendet wird. Beispielsweise kann die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 die Ladeschaltung bestimmen, die unter Berücksichtigung einer zu ladenden Kapazität der vom Ladesystem geladenen Batterie (nicht abgebildet), einer vorgegebenen Ladezeit, der kumulativen Anzahl der Betriebszeiten der einzelnen Ladeschaltungen 10, 20 und 30 und dergleichen in geeigneter Weise zum Laden verwendet werden soll. Ein weiteres Beispiel: Die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 kann die Ladeschaltung bestimmen, der für die Ladung zwischen den mehreren Ladeschaltungen 10, 20 und 30 verwendet werden soll, und zwar gemäß den Anweisungen externer weiterer Steuerungen oder der Einstellung durch einen Bediener.
Die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 gibt ein Referenzsignal aus, das ein Impulssignal ist, dessen Einschaltverhältnis auf der Grundlage der Anzahl der Ladeschaltungen, die für einen Betrieb beim Laden durch die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 bestimmt sind, und dem Betriebseinstellzustand bestimmt wird. Das von der Referenzsignalerzeugungseinheit 49 erzeugte Referenzsignal kann die gleiche Frequenz haben wie jedes der PWM-Steuersignale PWMA, PWMB und PWMC, die den Gates der Schaltelemente QA, QB und QC bereitgestellt werden.
Die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 kann die PWM-Steuersignale PWMA, PWMB und PWMC mit der gleichen Frequenz wie die des Referenzsignals in Verbindung mit dem Referenzsignal erzeugen, das von der Referenzsignal-Erzeugungseinheit 49 erzeugt wird, und in Verbindung mit dem von der Stromsteuereinheit 42 bestimmten Einschaltverhältnis, und kann die erzeugten Steuersignale an die Gates der Schaltelemente QA, QB und QC liefern.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 3 bis 6 die Funktionsweise des On-Board-Ladesystems nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, wie sie in 1 dargestellt ist.
3 bis 6 sind Wellenform-Diagramme, die Betriebsbeispiele einer Mehrzahl von Schaltelementen veranschaulichen, die in einem On-Board-Ladesystem entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sind. 3 ist ein Wellenform-Diagramm, das einen Fall veranschaulicht, in dem alle drei Ladeschaltungen 10, 20 und 30 betrieben werden, 4 ist ein Wellenform-Diagramm, das einen Fall veranschaulicht, in dem die beiden Ladeschaltungen 10 und 20 betrieben werden, und 5 ist ein Wellenform-Diagramm, das einen Fall veranschaulicht, in dem die beiden Ladeschaltungen 10 und 30 betrieben werden, und 6 ist ein Wellenform-Diagramm, das einen Fall veranschaulicht, in dem die beiden Ladeschaltungen 20 und 30 betrieben werden.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 3 ein Beispiel beschrieben, in dem alle drei Ladeschaltungen 10, 20 und 30 betrieben werden. In diesem Fall überträgt die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 an die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 ein Signal mit Informationen, die anzeigen, dass alle drei Ladeschaltungen 10, 20 und 30 als zu betreiben bestimmt sind, wobei die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 ein Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 2/3 (etwa 66,6%) als Reaktion auf das übertragene Signal ausgibt.
Als nächstes kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 ein erstes Gate-Signal PWMA erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das des Referenzsignals hat, als ein Signal (Gate-Signal) zur Durchführung einer PWM-Steuerung an einem ersten Schaltelement QA, das in einer ersten Ladeschaltung 10 enthalten ist und das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis aufweist, und kann eine Mitte (ein Zentrum) der Einschaltdauer des ersten Gate-Signals PWMA mit einer Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Zusätzlich kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 ein zweites Gate-Signal PWMB erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das des Referenzsignals aufweist, als Signal (Gate-Signal) zur Durchführung einer PWM-Steuerung an einem zweiten Schaltelement QB, das in einer zweiten Ladeschaltung 20 enthalten ist und das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis aufweist, und kann eine Mitte (ein Zentrum) der Einschaltdauer des zweiten Gate-Signals PWMB mit einer fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Zusätzlich kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 ein drittes Gate-Signal PWMC erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal hat, als ein Signal (Gate-Signal) zur Durchführung einer PWM-Steuerung an einem dritten Schaltelement QC, das in einer dritten Ladeschaltung 30 enthalten ist und das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis aufweist, und kann eine Mitte (ein Zentrum) der Einschaltdauer des dritten Gate-Signals PWMC mit einer steigenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Signal auszugeben.
Durch einen solchen Betrieb der Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 können die Gate-Signale PWMA, PWMB und PWMC, die die PWM-Steuersignale sind, so ausgegeben werden, dass sie gegenseitig eine Phasendifferenz von 120 Grad aufweisen. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz erzeugt werden, indem die Gesamtphase (360 Grad) durch ein vorgegebenes Verhältnis entsprechend der Anzahl der Gate-Signale geteilt wird, so dass die durch das Schalten der Schaltelemente QA, QB und QC verursachten Welligkeiten gegenseitig aufgehoben werden können, wodurch die im Eingangswechselstrom erzeugten Welligkeiten minimiert werden.
Als nächstes wird ein Beispiel für die Erzeugung eines PWM-Steuersignals zur Steuerung des Schaltelements jeder Ladeschaltung bei der Übernahme von zwei Ladeschaltungen, die aus den drei parallel geschalteten Ladeschaltungen ausgewählt werden, mit Bezug auf 4 bis 6 beschrieben.
4 zeigt einen Fall, in dem die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 bestimmt, dass die erste Ladeschaltung 10 und die zweite Ladeschaltung 20 betrieben werden. Dabei überträgt die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 ein Signal mit Informationen über die gewählte Ladeschaltung an die Referenzsignalerzeugungseinheit 49, und die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 gibt ein Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von etwa 99,9% als Reaktion auf das übertragene Signal aus. Dieses Referenzsignal kann im Wesentlichen einem Einschaltverhältnis von 1 entsprechen und kann ein Impulssignal mit einer fallenden Flanke und einer steigenden Flanke im Wesentlichen zum selben Zeitpunkt sein.
Die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 kann das erste Gate-Signal PWMA erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das des Referenzsignals hat, als das Signal (Gate-Signal) zur Durchführung der PWM-Steuerung auf dem ersten Schaltelement QA, das in der ersten Ladeschaltung 10 enthalten ist und das Einschaltverhältnis, das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmt wird, aufweist, und kann die Mitte der Einschaltdauer des ersten Gate-Signals PWMA mit der Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Darüber hinaus kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 das zweite Gate-Signal PWMB erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal hat, als das Signal (Gate-Signal) zur Durchführung der PWM-Steuerung auf dem zweiten Schaltelement QB, das in der zweiten Ladeschaltung 20 enthalten ist und das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis hat, und kann die Mitte des zweiten Gate-Signals PWMB mit der fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Durch einen solchen Betrieb der Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 können die Gate-Signale PWMA und PWMB, die die PWM-Steuersignale sind, so ausgegeben werden, dass sie gegenseitig eine Phasendifferenz von 180 Grad aufweisen. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz erzeugt werden, indem die Gesamtphase (360 Grad) durch ein vorgegebenes Verhältnis entsprechend der Anzahl der Gate-Signale geteilt wird, so dass die durch das Schalten der Schaltelemente QA und QB verursachten Welligkeiten gegenseitig aufgehoben werden können, wodurch die im Eingangswechselstrom erzeugten Welligkeiten minimiert werden.
5 zeigt einen Fall, in dem die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 bestimmt, dass die erste Ladeschaltung 10 und die dritte Ladeschaltung 30 betrieben werden. Dabei überträgt die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 ein Signal mit Informationen über die gewählte Ladeschaltung an die Referenzsignalerzeugungseinheit 49, und die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 gibt ein Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von etwa 99,9% als Reaktion auf das übertragene Signal aus. Dieses Referenzsignal kann im Wesentlichen einem Einschaltverhältnis von 1 entsprechen und kann ein Impulssignal sein, das die fallende Flanke und die steigende Flanke zu einem bestimmten Zeitpunkt im Wesentlichen gleichzeitig aufweist.
Die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 kann das erste Gate-Signal PWMA erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal hat, als das Signal (Gate-Signal) zur Durchführung der PWM-Steuerung auf dem ersten Schaltelement QA, das in der ersten Ladeschaltung 10 enthalten ist und das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis hat, und kann die Mitte der Einschaltdauer des ersten Gate-Signals PWMA mit der Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Darüber hinaus kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 das dritte Gate-Signal PWMC erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal hat, als das Signal (Gate-Signal) zur Durchführung der PWM-Steuerung auf dem dritten Schaltelement QC, das in der dritten Ladeschaltung 30 enthalten ist und das von der aktuellen Steuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis aufweist, und kann die Mitte des dritten Gate-Signals PWMC mit der steigenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Durch einen solchen Betrieb der Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 können die Gate-Signale PWMA und PWMC, die die PWM-Steuersignale sind, so ausgegeben werden, dass sie gegenseitig eine Phasendifferenz von 180 Grad aufweisen. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz erzeugt werden, indem die Gesamtphase (360 Grad) durch ein vorgegebenes Verhältnis entsprechend der Anzahl der Gate-Signale geteilt wird, so dass die durch das Schalten der Schaltelemente QA und QC verursachten Welligkeiten gegenseitig aufgehoben werden können, wodurch die im Eingangswechselstrom erzeugten Welligkeiten minimiert werden.
6 zeigt einen Fall, in dem die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 bestimmt, dass die zweite Ladeschaltung 20 und die dritte Ladeschaltung 30 betrieben werden. Dabei überträgt die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit 47 ein Signal mit Informationen über die ausgewählte Ladeschaltung an die Referenzsignalerzeugungseinheit 49, und die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 gibt ein Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 1/2 (50%) als Reaktion auf das übertragene Signal aus.
Die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 kann das zweite Gate-Signal PWMB erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das des Referenzsignals hat, als das Signal (Gate-Signal) zur Durchführung der PWM-Steuerung auf dem zweiten Schaltelement QB, das in der zweiten Ladeschaltung 20 enthalten ist, und das von der Stromsteuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis hat, und kann die Mitte der Einschaltdauer des zweiten Gate-Signals PWMB mit der fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Darüber hinaus kann die Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 das dritte Gate-Signal PWMC erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal hat, als das Signal (Gate-Signal) zur Durchführung der PWM-Steuerung auf dem dritten Schaltelement QC, das in der dritten Ladeschaltung 30 enthalten ist und das von der aktuellen Steuereinheit 43 bestimmte Einschaltverhältnis aufweist, und kann die Mitte des dritten Gate-Signals PWMC mit der steigenden Flanke des Referenzsignals synchronisieren, um das synchronisierte Ergebnis auszugeben.
Durch einen solchen Betrieb der Gate-Signal-Erzeugungseinheit 45 können die Gate-Signale PWMB und PWMC, die die PWM-Steuersignale sind, so ausgegeben werden, dass sie gegenseitig eine Phasendifferenz von 180 Grad aufweisen. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz erzeugt werden, indem die Gesamtphase (360 Grad) durch ein vorgegebenes Verhältnis entsprechend der Anzahl der Gate-Signale geteilt wird, so dass die durch das Schalten der Schaltelemente QB und QC verursachten Welligkeiten gegenseitig aufgehoben werden können, wodurch die im Eingangswechselstrom erzeugten Welligkeiten minimiert werden.
Zusammenfassend kann die Steuerung 40 eine Phasendifferenz erzeugen, indem sie die gesamte Phase durch ein vorgegebenes Verhältnis in Abhängigkeit von der Anzahl der betriebenen Ladeschaltungen dividiert, während Verriegelungsvorgänge zwischen den Schaltelementen, die im Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt jeder Ladeschaltung enthalten sind, in Abhängigkeit von der Anzahl der Ladeschaltungen, die zur Ausgabe der Ladestromversorgung betrieben werden. Wenn man beispielsweise davon ausgeht, dass die Anzahl der Ladeschaltungen, die zur Erzeugung der Ladeleistung betrieben werden, n beträgt (n ist eine ganze Zahl von 2 oder größer), können die Gate-Signale der in den jeweiligen Ladeschaltungen enthaltenen Schaltelemente sequentiell auf eine Phasendifferenz von „360 Grad/n“ eingestellt werden.
Insbesondere wenn insgesamt drei Ladeschaltungen vorgesehen sind und zwei oder mehr der Ladeschaltungen den Betrieb zur Erzeugung der Ladeleistung durchführen, kann die Referenzsignalerzeugungseinheit 49 in der Steuerung 40 die Referenzsignale mit den Einschaltverhältnissen von etwa 66,6%, 99,9% und 50 % ausgeben abhängig von der Anzahl der betriebenen Ladeschaltungen, und kann das Gate-Signal ausgeben, das mit der Mitte des Referenzsignals, der steigenden Flanke des Referenzsignals oder der fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisiert ist und die gleiche Frequenz wie die des Referenzsignals hat.
Wie oben beschrieben worden ist, können nach dem On-Board-Ladesystem gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mehrere Gate-Signale zur Steuerung der jeweiligen Schaltelemente, die in mehreren parallel geschalteten Ladeschaltungen enthalten sind, so erzeugt werden, dass durch gleichmäßige Aufteilung der gesamten Phasen eine Phasendifferenz entsteht, durch die sich die durch das Schalten der Schaltelemente verursachten Welligkeiten gegenseitig aufheben können, so dass in einem Eingangswechselstrom erzeugte Welligkeiten minimiert werden können.
Dadurch ist es nach den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, die Erzeugung von Oberschwingungen des On-Board-Ladesystems und die Verschlechterung der Leistung im Zusammenhang mit einer Verzerrungsrate, die sich aus der Erzeugung von Oberschwingungen ergibt, zu verhindern und das Gesamtrauschen des Systems zu unterdrücken.
Während die Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen dargelegt und beschrieben wurde, sind weitere Variationen und Modifikationen der hier gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen für den Fachmann im Sinne des beabsichtigten Grundgedankens und Umfangs der Erfindung ersichtlich.

Claims

On-Board-Ladesystem, umfassend: einen Eingangsanschluss, an den eine WechselstromEingangsleistung (AC) angelegt ist; einen Ausgangsanschluss, an den ein zu ladendes Objekt angeschlossen ist; eine Mehrzahl von Ladeschaltkreisen, die so konfiguriert sind, dass sie jeweils einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltkreisabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Leistung durch Pulsweitenmodulation (PWM)-Steuerung eines Schaltelements aufweisen, wobei die Mehrzahl von Ladeschaltkreisen parallel zueinander zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss zu verbinden sind; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie PWM-Steuersignale für die PWM-Steuerung der Schaltelemente durch Verriegeln der Schaltelemente erzeugt.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 1, wobei, wenn die Anzahl der Ladeschaltungen, die betrieben werden, um dem Ausgangsanschluss von den mehreren Ladeschaltungen Ladeleistung zur Verfügung zu stellen, n ist (wobei n eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), die Steuerung die PWM-Steuersignale sequentiell mit einer Phasendifferenz von „360 Grad/n“ erzeugt.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung umfasst: eine Spannungs-/Stromsteuereinheit, die dazu konfiguriert ist, um ein Einschaltverhältnis des Schaltelements zu bestimmen, so dass ein Ausgangsspannungs-Sensorwert, der durch Erfassen einer Ausgangsspannung des Leistungsfaktor-Korrekturschaltkreisabschnitts erhalten wird, mit einem vorbestimmten Ausgangsspannungs-Sollwert übereinstimmt, eine Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um die Ladeschaltung zu bestimmen, die betrieben wird, um dem Ausgangsanschluss von den mehreren Ladeschaltungen Ladestrom zur Verfügung zu stellen, eine Referenzsignalerzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Referenzsignal erzeugt, das ein Impulssignal ist, dessen Einschaltverhältnis auf der Grundlage der Anzahl der zu betreibenden Ladeschaltungen bestimmt wird, die von der Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt wird, und eine Gate-Signal-Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, um die PWM-Steuersignale zu erzeugen, die die gleiche Frequenz wie die des Referenzsignals hat, die das Einschaltverhältnis hat, das von der Spannungs-/Strom-Steuereinheit bestimmt wird, und die mit einem Zeitpunkt des Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 3, wobei die Gate-Signal-Erzeugungseinheit eine Mitte des PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Betriebsbereitschaft des Referenzsignals, einer steigenden Flanke des Referenzsignals oder einer fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisiert.
On-Board-Ladesystem, umfassend: eine erste Ladeschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Eingangsleistung durch PWM-Steuerung eines ersten Schaltelements aufweist; eine zweite Ladeschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Eingangsleistung durch PWM-Steuerung eines zweiten Schaltelements aufweist; eine dritte Ladeschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der AC-Eingangsleistung durch PWM-Steuerung eines dritten Schaltelements aufweist; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die in der Mehrzahl von Ladeschaltungen enthaltenen Schaltelemente verriegelt, um ein PWM-Steuersignal zur Durchführung einer PWM-Steuerung zu erzeugen, wobei die ersten bis dritten Ladeschaltungen parallel zueinander zwischen einem Eingangsanschluss, an die die AC-Eingangsleistung angelegt ist, und einem Ausgangsanschluss, an die ein zu ladendes Objekt angeschlossen ist, geschaltet sind.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 5, wobei, wenn die Anzahl der Ladeschaltungen, die betrieben werden, um dem Ausgangsanschluss von den ersten bis dritten Ladeschaltungen Ladeleistung zur Verfügung zu stellen, 3 beträgt, die Steuerung jeweils erste bis dritte PWM-Steuersignale mit einer Phasendifferenz von 120 Grad für die ersten bis dritten Schaltelemente sequentiell bereitstellt.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 5, wobei, wenn die Anzahl der Ladeschaltungen, die betrieben werden, um dem Ausgangsanschluss von den ersten bis dritten Ladeschaltungen Ladeleistung zur Verfügung zu stellen, 2 beträgt, die Steuerung jeweils zwei PWM-Steuersignale mit einer Phasendifferenz von 180 Grad für das Schaltelement in der betriebenen Ladeschaltung bereitstellt.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 5, wobei die Steuerung umfasst: eine Spannungs-/Stromsteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie das Einschaltverhältnis der ersten zu den dritten Schaltelementen bestimmt, so dass ein Ausgangsspannungs-Sensorwert, der durch Erfassen einer Ausgangsspannung des Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitts in jedem der ersten zu den dritten Ladeschaltungen erhalten wird, mit einem vorbestimmten Ausgangsspannungs-Sollwert übereinstimmt, eine Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um die Ladeschaltung zu bestimmen, die betrieben wird, um Ladestrom für den Ausgangsanschluss zwischen der ersten und der dritten Ladeschaltung bereitzustellen, eine Referenzsignal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Referenzsignal erzeugt, das ein Impulssignal ist, dessen Einschaltverhältnis auf der Grundlage der von der Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit ermittelten zu betreibenden Ladeschaltung bestimmt wird, und eine Gate-Signal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie erste bis dritte PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des Referenzsignals haben, das Einschaltverhältnis, das durch die Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, aufweist und mit einer Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals, einer steigenden Flanke des Referenzsignals oder einer fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 8, wobei die Gate-Signal-Erzeugungseinheit: ein Impulssignal erzeugt, von dem eine Mitte der Einschaltdauer mit der Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals als PWM-Steuersignal des ersten Schaltelements synchronisiert ist, ein Impulssignal erzeugt, von dem eine Mitte der Einschaltdauer mit der fallenden Flanke des Referenzsignals als PWM-Steuersignal des zweiten Schaltelements synchronisiert ist, und ein Impulssignal erzeugt, von dem eine Mitte der Einschaltdauer mit der steigenden Flanke des Referenzsignals als PWM-Steuersignal des dritten Schaltelements synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 8, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste bis dritte Ladeschaltung betrieben wird, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein erstes Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 2/3 ausgibt, und die Gate-Signal-Erzeugungseinheit die ersten bis dritten PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des ersten Referenzsignals haben, und das Einschaltverhältnis, das von der Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, um die erzeugten PWM-Steuersignale an die ersten bis dritten Schaltelemente zu liefern, wobei eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des ersten Referenzsignals synchronisiert ist, eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des ersten Referenzsignals synchronisiert ist, und eine Mitte der Einschaltdauer des dritten PWM-Steuersignals mit einer steigenden Flanke des ersten Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 8, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste und zweite Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein zweites Referenzsignal ausgibt mit einer voreingestellten Frequenz, mit einem Einschaltverhältnis von im Wesentlichen 1, und einer steigenden Flanke und einer fallende Flanke im Wesentlichen zu einem Zeitpunkt, die Gate-Signal-Erzeugungseinheit erste und zweite PWM-Steuersignale mit der gleichen Frequenz wie die des zweiten Referenzsignals erzeugt und das Einschaltverhältnis, das durch die Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an das erste und zweite Schaltelement zu liefern, eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 8, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste und dritte Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein zweites Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz ausgibt, mit einem Einschaltverhältnis von im Wesentlichen 1, und einer steigenden Flanke und einer fallenden Flanke im Wesentlichen zu einem Zeitpunkt, die Gate-Signal-Erzeugungseinheit erste und zweite PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des zweiten Referenzsignals und das von der Spannungs-/Strom-Steuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweisen, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an die ersten und dritten Schaltelemente zu liefern, eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist, und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer steigenden Flanke des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 8, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die zweite und dritte Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein drittes Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 1/2 ausgibt, und die Gate-Signal-Erzeugungseinheit erste und zweite PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des dritten Referenzsignals und das von der Spannungs-/Strom-Steuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweisen, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an das zweite und dritte Schaltelement zu liefern, eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des dritten Referenzsignals synchronisiert ist, und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer steigenden Flanke des dritten Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem, umfassend: Eine Anzahl n von Ladeschaltungen, die betreibbar sind, um Ladestrom für einen Ausgangsanschluss bereitzustellen, der mit einem zu ladenden Objekt verbunden ist, wobei die Anzahl n der Ladeschaltungen jeweils einen Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitt zum Korrigieren eines Leistungsfaktors der Wechselstromeingangsleistung (AC) durch Pulsbreitenmodulation (PWM) eines Schaltelements aufweist, wobei die Anzahl n der Ladeschaltungen parallel zueinander zwischen einem Eingangsanschluss der Wechselstromeingangsleistung und dem Ausgangsanschluss geschaltet werden muss; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie PWM-Steuersignale für die PWM-Steuerung der Schaltelemente durch Verriegeln der Schaltelemente erzeugt, wobei die erzeugten PWM-Steuersignale sequentiell eine Phasendifferenz von „360 Grad/n“ aufweisen.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 14, wobei n eine ganze Zahl von 2 oder größer ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 14, wobei die Steuerung umfasst: eine Spannungs-/Stromsteuereinheit, die konfiguriert ist, um ein Einschaltverhältnis des Schaltelements zu bestimmen, so dass ein Ausgangsspannungs-Sensorwert, der durch Erfassen einer Ausgangsspannung des Leistungsfaktor-Korrekturschaltungsabschnitts erhalten wird, mit einem vorbestimmten Ausgangsspannungs-Sollwert übereinstimmt, eine Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um Ladeschaltungen zu bestimmen, die betrieben werden, um Ladestrom für den Ausgangsanschluss von einer Mehrzahl von Ladeschaltungen bereitzustellen, wobei die Anzahl n von funktionsfähigen Ladeschaltungen zu der Mehrzahl von Ladeschaltungen gehört, wobei die Mehrzahl von Ladeschaltungen eine erste, eine zweite und eine dritte Ladeschaltung umfasst, eine Referenzsignalerzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Referenzsignal erzeugt, das ein Impulssignal ist, dessen Einschaltverhältnis auf der Grundlage der Anzahl der zu betreibenden Ladeschaltungen bestimmt wird, die von der Ermittlungseinheit für die Parallelladeschaltung bestimmt wird, und eine Gate-Signal-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes, ein zweites und ein drittes PWM-Steuersignal erzeugt, das die gleiche Frequenz wie das Referenzsignal hat, das von der Spannungs-/Strom-Steuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweist und mit einem Zeitpunkt des Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 16, wobei die Gate-Signal-Erzeugungseinheit eine Mitte des PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des Referenzsignals, einer steigenden Flanke des Referenzsignals oder einer fallenden Flanke des Referenzsignals synchronisiert.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 16, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste, die zweite und die dritte Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein erstes Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz und einem Einschaltverhältnis von 2/3 ausgibt, und die Gate-Signal-Erzeugungseinheit die PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des ersten Referenzsignals und das von der Spannungs-/Stromsteuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweisen, um die erzeugten PWM-Steuersignale den Schaltelementen jeweils zur Verfügung zu stellen, eine Mitte der Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte der Einschaltdauer des ersten Referenzsignals synchronisiert ist, eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des ersten Referenzsignals synchronisiert ist, und eine Mitte der Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer steigenden Flanke des dritten Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 16, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste und die zweite Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein zweites Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz ausgibt, mit einem Einschaltverhältnis von im Wesentlichen 1, und einer steigenden Flanke und einer fallenden Flanke im Wesentlichen zu einem Zeitpunkt, die Gate-Signal-Erzeugungseinheit PWM-Steuersignale erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die des zweiten Referenzsignals und das von der Spannungs-/Stromsteuereinheit bestimmte Einschaltverhältnis aufweisen, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils einem ersten und einem zweiten Schaltelement zur Verfügung zu stellen, eine Mitte einer Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte einer Einschaltdauer des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist und eine Mitte einer Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer fallenden Flanke des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist.
On-Board-Ladesystem nach Anspruch 16, wobei, wenn die Parallel-Ladeschaltung-Antrieb-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die erste und die dritte Ladeschaltung betrieben werden, die Referenzsignalerzeugungseinheit ein zweites Referenzsignal mit einer voreingestellten Frequenz ausgibt, mit einem Einschaltverhältnis von im Wesentlichen 1, und einer steigenden Flanke und einer fallenden Flanke im Wesentlichen zu einem Zeitpunkt, die Gate-Signal-Erzeugungseinheit erste und zweite PWM-Steuersignale mit der gleichen Frequenz wie die des zweiten Referenzsignals erzeugt und das Einschaltverhältnis, das durch die Spannungs-/StromSteuereinheit bestimmt wird, um die erzeugten PWM-Steuersignale jeweils an ein erstes und drittes Schaltelement zu liefern, wobei eine Mitte einer Einschaltdauer des ersten PWM-Steuersignals mit einer Mitte einer Einschaltdauer des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist, und eine Mitte einer Einschaltdauer des zweiten PWM-Steuersignals mit einer steigenden Flanke des zweiten Referenzsignals synchronisiert ist.