DE102018132550A1

DE102018132550A1 - Integriertes gleichstrom-fahrzeugladegerät

Info

Publication number: DE102018132550A1
Application number: DE102018132550.9A
Authority: DE
Inventors: Ali Najmabadi
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190184837A1; US11801763B2; CN109927572A

Abstract

Ein Fahrzeug weist ein Antriebssystem auf, das eine Batterie, zwei Wechselrichter, eine elektrische Maschine und Schalter beinhaltet. Das Fahrzeug weist zudem eine Steuerung auf, die als Reaktion auf den Lademodus die Schalter betreibt, um einen der Wechselrichter an einen Ladeanschluss zu koppeln, und mindestens einen der Wechselrichter derart betreibt, dass DC-Strom von dem Ladeanschluss nacheinander durch den einen der Wechselrichter, die elektrische Maschine und den anderen der Wechselrichter zu der Batterie fließt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft elektrische Antriebs- und Ladesysteme für Kraftfahrzeuge.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hybridelektrofahrzeuge (hybrid-electric vehicles - HEVs) und Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEVs) können eine Traktionsbatterie, um Leistung an einen Traktionsmotor zum Antrieb bereitstellen, und einen dazwischengeschalteten Leistungswechselrichter, um Gleichstrom(direct current - DC)-Leistung in Wechselstrom(alternating current - AC)-Leistung umzuwandeln, nutzen. Der typische AC-Traktionsmotor ist ein Dreiphasenmotor, der durch drei sinusförmige Signale angetrieben ist, die jeweils mit einer Phasentrennung von 120 Grad angetrieben werden, es sind aber auch andere Konfigurationen möglich. Zudem können viele elektrifizierte Fahrzeuge einen DC/DC-Wandler beinhalten, um die Spannung der Traktionsbatterie in einen Betriebsspannungspegel des Traktionsmotors umzuwandeln.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug weist eine Traktionsbatterie, eine elektrische Maschine, die zwei Sätze Wicklungen aufweist, die sich einen gemeinsamen Nulleiter teilen, und einen ersten und einen zweiten Wechselrichter auf. Die Wechselrichter treiben während des Antriebs jeweils einen dedizierten der Sätze Wicklungen mit Leistung aus der Traktionsbatterie an und leiten während des Ladevorgangs Ladestrom von einem Ladeanschluss nacheinander durch den ersten Wechselrichter, die Wicklungen und den zweiten Wechselrichter zu der Traktionsbatterie.
Ein Fahrzeug weist ein Antriebssystem auf, das eine Batterie, zwei Wechselrichter, eine elektrische Maschine und Schalter beinhaltet. Das Fahrzeug weist zudem eine Steuerung auf, die als Reaktion auf den Lademodus die Schalter betreibt, um einen der Wechselrichter an einen Ladeanschluss zu koppeln, und mindestens einen der Wechselrichter derart betreibt, dass DC-Strom von dem Ladeanschluss nacheinander durch den einen der Wechselrichter, die elektrische Maschine und den anderen der Wechselrichter zu der Batterie fließt.
Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugleistungssystems beinhaltet das Koppeln eines von einem Paar Wechselrichter durch eine Steuerung an einen Ladeanschluss als Reaktion auf einen Lademodus, sodass DC-Strom von dem Ladeanschluss nacheinander durch den einen, eine elektrische Maschine und den anderen des Paars zu einer Traktionsbatterie fließt, und das Entkoppeln des einen von dem Ladeanschluss und Koppeln des einen an die Traktionsbatterie als Reaktion auf einen Antriebsmodus.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen externen DC-F ahrzeugschnellladenetzwerks.
2 ist eine schematische Darstellung eines elektrifizierten Fahrzeugantriebsstrangs.
3 ist eine schematische Darstellung eines elektrifizierten Fahrzeugantriebsstrangs mit integrierter DC-Ladefähigkeit.
4 ist eine schematische Darstellung eines elektrifizierten Fahrzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift werden unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die offenbarten Ausführungsformen sind jedoch lediglich beispielhaft und andere Ausführungsformen können verschiedene und alternative Formen annehmen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einen Durchschnittsfachmann die unterschiedliche Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen vorzusehen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Trotz Unterschieden in ihren Architekturen weisen Elektrofahrzeuge (electric vehicles - EVs) Ähnlichkeiten in ihrer Struktur auf. Beispielsweise sind eine Batterie, ein Wechselrichter und ein Elektromotor typische Hauptbauteile für ein EV. Um die Batterie mit Energie zu versorgen und dem Motor Leistung bereitzustellen, können zwei Arten von Ladegerät genutzt werden: bordseitige und externe (eigenständige) Ladegeräte. Ein bordseitiges Ladegerät ermöglicht die Flexibilität, überall dort zu laden, wo ein elektrischer Stromausgang verfügbar ist. Es kann jedoch Gewicht, Volumen und Kosten des Fahrzeugs erhöhen. Somit ist die Möglichkeit wünschenswert, diese Nachteile zu vermeiden, indem verfügbare Hardware wie etwa der Wechselrichter und der Elektromotor verwendet wird, um die Batterie zu laden.
Berücksichtigt man, dass das Fahrzeug während des Ladens nicht gefahren wird und die Batterie während des Fahrens außer durch Nutzbremsen nicht geladen wird, scheint die Integration eines bordseitigen Ladegeräts und eines Traktionssystems eine gangbare Option zu sein. Zusätzlich sind DC-Schnellladegeräte beliebter geworden und viele haben sich auf derartige Ausgestaltungen konzentriert. Die bedeutende Reduzierung der Ladezeit macht diese Arten von Ladegeräten attraktiv. Es wird hier eine mehrphasige elektrische Maschine für ein Fahrzeug zur Umsetzung eines DC-Ladegeräts vorgeschlagen. In bestimmten Beispielen bildet die Kombination von zwei symmetrischen Wechselrichtern und Motorwicklungen einen Vollbrücken-DC/DC-Wandler. Das Einschalten einiger der Schalter eines der Wechselrichter und die Verwendung einer der Dioden des anderen der Wechselrichter kann zu einem Abfall der DC-Leistungsquellenspannung an der Batterie führen (Abwärtswandlermodus). In diesem Fall fungieren die Motorwicklungen als ein Filter-Induktor. Das Einschalten der Schalter beider der Wechselrichter und die Verwendung der Dioden des anderen der Wechselrichter kann zu einer Erhöhung der DC-Leistungsquellenspannung an der Batterie führen (Aufwärtswandlermodus). In diesem Fall fungieren die Motorwicklungen als ein Boost-Induktor. In beiden Fällen ist ein überlappender Betrieb möglich, wenn die Schalter nicht gleichzeitig betrieben werden, was die Qualität der Ausgangsspannung erhöhen kann.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein herkömmliches externes DC-Schnellladenetzwerk 10 für ein Fahrzeug 12 ein Mittelspannungsversorgungsnetz 14, einen herkömmlichen Transformator 16, eine Mantelleitung 18, ein externes DC-Schnellladegerät 20 und ein Ladekabel 22. Das externe DC-Schnellladegerät 20 beinhaltet einen AC/DC-Wandler 24, einen Kondensator 26 und einen DC/DC-Wandler 28. AC-Leistung wird über den herkömmlichen Transformator 16 von dem Mittelspannungsversorgungsnetz zu der Mantelleitung 18 übertragen. Die AC-Leistung wird anschließend zur Lieferung an das Fahrzeug 12 über das Ladekabel 22 auf die übliche Weise durch das externe DC-Schnellladegerät 20 in DC-Leistung umgewandelt.
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet ein Traktionsantriebssystem 30 eine Traktionsbatterie 32, symmetrische Wechselrichter 34, 36 und eine elektrische Maschine 38. Jeder der Wechselrichter 34, 36 beinhaltet wie üblich Schaltelemente und einen DC-Zwischenkreiskondensator. In anderen Anordnungen kann nur einer der Wechselrichter 34, 36 einen DC-Zwischenkreiskondensator wie auf dem Fachgebiet bekannt beinhalten. Die elektrische Maschine 38 beinhaltet zwei Sätze von drei Wicklungen 40, 42 und einen gemeinsamen Nulleiter 44. Das heißt, diese elektrische Maschine 38 ist eine sechsphasige elektrische Maschine. Während des Antriebs wird DC-Leistung aus der Traktionsbatterie 32 durch die Wechselrichter 34, 36 in AC-Leistung zur Lieferung an die elektrische Maschine 38 umgewandelt. Während des Nutzbremsens wird AC-Leistung aus der elektrischen Maschine 38 durch die Wechselrichter 34, 36 in DC-Leistung zur Lieferung an die Traktionsbatterie 32 umgewandelt.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet ein Traktionsantriebssystem 46 mit integrierter Schnellladefähigkeit eine Traktionsbatterie 48, Wechselrichter 50, 52 und eine elektrische Maschine 53. In diesem Beispiel beinhaltet der Wechselrichter 50 die Schalter-Dioden-Paare 54, 56, 58, 60, 62, 64 und den DC-Zwischenkreiskondensator 66. Außerdem beinhaltet der Wechselrichter 52 die Schalter-Dioden-Paare 68, 70, 72, 74, 76, 78 und den DC-Zwischenkreiskondensator 80. Die elektrische Maschine 53 beinhaltet die Wicklungen 82, 84, 86, 88, 90, 92 und den gemeinsamen Nulleiter 94. Die Wicklungen 82, 84, 86 und 88, 90, 92 sind in zwei Dreiersätzen angeordnet. Das heißt, die elektrische Maschine 53 ist eine sechsphasige elektrische Maschine.
In anderen Anordnungen kann nur einer der Wechselrichter (z. B. der Wechselrichter 52) einen DC-Zwischenkreiskondensator beinhalten. In derartigen Anordnungen kann es notwendig sein, dass ein DC-Zwischenkreiskondensator dem Ladeanschluss 99 zugeordnet werden muss. Zudem kann die elektrische Maschine 53 zusätzliche Sätze Wicklungen beinhalten, die möglicherweise die Verwendung zusätzlicher Wechselrichter usw. notwendig machen. Andere Anordnungen werden ebenfalls in Betracht gezogen.
Das Traktionsantriebssystem 46 beinhaltet ferner die Schaltanordnung 96 und die Steuerung 98. Die Schaltanordnung 96 beinhaltet die Schalter S1, S2, die einen Ladeanschluss 99 selektiv elektrisch mit derselben koppeln. Der Ladeanschluss 99 ist angeordnet, um Leistung von einer DC-Leistungsquelle 100 zu empfangen. Die Wechselrichter 50, 52, die elektrische Maschine 53 und die Schaltanordnung 96 stehen in Verbindung mit und/oder werden gesteuert von der Steuerung 98.
Während des Antriebs stellt die Steuerung 98 den Schalter S1 in die Stellung X und öffnet den Schalter S2, um die Traktionsbatterie 48 elektrisch mit dem Wechselrichter 50 zu verbinden und den Ladeanschluss 99 von dem Traktionsantriebssystem 46 zu entkoppeln. DC-Leistung aus der Traktionsbatterie 48 kann dann zur Lieferung an die elektrische Maschine 53 über die Wechselrichter 50, 52 in AC-Leistung umgewandelt werden.
Während des Ladens stellt die Steuerung 98 den Schalter S1 in die Stellung Y und schließt den Schalter S2, um den Wechselrichter 50 elektrisch mit dem Ladeanschluss 99 zu verbinden und die Traktionsbatterie 48 von dem Wechselrichter 50 zu entkoppeln. DC-Leistung aus dem Ladeanschluss 99 kann anschließend durch den Wechselrichter 50, die elektrische Maschine 53, den Wechselrichter 52 und zur Traktionsbatterie 48 fließen.
Falls Leistung aus dem Ladeanschluss 99 weder aufwärts noch abwärts gewandelt wird, kann die Steuerung 98 einen oder mehrere der Schalter der Schalter-Dioden-Paare 54, 58, 62 derart einschalten, dass Strom durch die entsprechenden Wicklungen und den entsprechenden Nulleiter der elektrischen Maschine 53 und die Dioden der entsprechenden Schalter-Dioden-Paare 68, 72, 76 zu der Traktionsbatterie 48 fließt.
Falls Leistung aus dem Ladeanschluss 99 abwärts gewandelt werden soll, kann die Steuerung 98 einen oder mehrere der Schalter der Schalter-Dioden-Paare 54, 58, 62 bei einer gewissen Auslastung derart einschalten, dass Strom diskontinuierlich durch die entsprechenden Wicklungen und den entsprechenden Nulleiter der elektrischen Maschine 53 und die Dioden der entsprechenden Schalter-Dioden-Paare 68, 72, 76 zu der Traktionsbatterie 48 fließt.
Falls Leistung aus dem Ladeanschluss 99 aufwärts gewandelt werden soll, kann die Steuerung 98 einen oder mehrere der Schalter der Schalter-Dioden-Paare 54, 58, 62 und einen oder mehrere der Schalter des Schalter-Dioden-Paare 70, 74, 78 bei einer gewissen Auslastung derart einschalten, dass Strom diskontinuierlich durch die entsprechenden Wicklungen und den entsprechenden Nulleiter der elektrischen Maschine 53 fließt und diskontinuierlich durch die Dioden der entsprechenden Schalter-Dioden-Paare 68, 72, 76 und durch die Schalter der entsprechenden Schalter-Dioden-Paare 70, 74, 78 zu der Traktionsbatterie 48 fließt.
In dieser Ausgestaltung werden die Schalter S1, S2 verwendet, um die Traktionsbatterie 48 von dem Wechselrichter 50 zu trennen. Die Wechselrichter 50, 52 und die Wicklungen 82-92 können somit einen sich überlappenden Dreiwege-Vollbrücken-DC/DC-Wandler bilden. Anstatt wie bei einem herkömmlichen DC-Schnellladeverfahren die Traktionsbatterie 48 direkt mit dem Ladeanschluss 99 zu verbinden, wird daher eine DC/DC-Phase hinzugefügt. Da es sich um einen Vollbrücken-DC/DC-Wandler handelt, ist dieser zum Abwärtswandeln und Aufwärtswandeln der Eingangsspannung wie vorstehend beschrieben fähig. Damit ist das Traktionsantriebssystem 46 mit einem beliebigen kommerziellen DC-Schnellladegerät kompatibel, unabhängig von seinem Ausgangsspannungspegel.
Einige Anordnungen können gewisse Vorteile bieten. Die Ausgestaltung der Leistungsquelle kann beispielsweise vereinfacht werden, da die DC/DC-Phase in das Ladegerät integriert ist. Die Systeme sind mit unterschiedlichen DC-Spannungspegeln (unterschiedliche Marken und Produkte) kompatibel, da die Spannung bei einem Vollbrücken-DC/DC-Wandler auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Verglichen mit herkömmlichem DC-Schnellladen sind außer zwei möglichen Schaltern keine zusätzlichen Komponenten vorhanden. Aufgrund der vollständigen Steuerung des Ausgangsspannungspegels ist ein Erhaltungsladen möglich. Dies kann nützlich sein, falls aus einem beliebigen Grund die Batteriespannung niedrig ist und das Laden bei normaler Spannung Probleme verursachen könnte. Die überlappende Dreiwege-Ausgestaltung kann eine Stromwelligkeit auf dem DC-Bus reduzieren und dadurch die Lebenszeit der Komponente erhöhen. Aufgrund der Fähigkeit zum Aufwärtswandeln kann die Eingangsspannung an das Ladegerät gesenkt werden.
Die hier in Betracht gezogenen Architekturen können innerhalb vielfältiger Fahrzeugkonfigurationen umgesetzt werden. 4 stellt zum Beispiel ein elektrifiziertes Fahrzeug 102 dar, das eine oder mehrere elektrische Maschinen 104 beinhaltet, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 106 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 104 können als ein Motor oder Generator betrieben werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 106 mechanisch an einen Motor 108 und eine Antriebswelle 110 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 112 gekoppelt ist.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 114 speichert Energie, die durch die elektrischen Maschinen 104 verwendet werden kann. Der Fahrzeugbatteriepack 114 kann einen Hochspannungsgleichstrom(direct current - DC)-Ausgang bereitstellen. Die Traktionsbatterie 114 kann elektrisch an eines oder mehrere Leistungselektronikmodule 116 gekoppelt sein, das die vorstehend erläuterten Architekturen umsetzt. Ein oder mehrere Schütze 118 können ferner die Traktionsbatterie 114 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 114 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 116 ist ferner elektrisch an die elektrischen Maschinen 104 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 114 und den elektrischen Maschinen 104 zu übertragen. Beispielsweise kann die Traktionsbatterie 114 eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 104 mit einem Wechselstrom (alternating current - AC) betrieben werden können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 116 kann die DC-Spannung in einen AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 104 umwandeln. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 116 den AC-Strom von den elektrischen Maschinen 104, die als Generatoren fungieren, in DC-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 114 kompatibel ist.
Das Fahrzeug 102 kann einen Wandler für variable Spannungen (variable-voltage converter - WC) (nicht gezeigt) beinhalten, der elektrisch zwischen der Traktionsbatterie 114 und dem Leistungselektronikmodul 116 gekoppelt ist. Der VVC kann ein DC/DC-Aufwärtswandler sein, der dazu konfiguriert ist, die durch die Traktionsbatterie 114 bereitgestellte Spannung zu erhöhen oder aufwärts zu wandeln. Durch Erhöhen der Spannung können Stromanforderungen gesenkt werden, was zu einer Verringerung des Verdrahtungsumfangs für das Leistungselektronikmodul 116 und die elektrischen Maschinen 104 führt. Ferner können die elektrischen Maschinen 104 mit besserer Effizienz und geringeren Verlusten betrieben werden.
Neben dem Bereitstellen von Energie zum Antrieb kann die Traktionsbatterie 114 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 102 kann ein DC/DC-Wandlermodul 120 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 114 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umwandelt, die mit Niederspannungsverbrauchern 121 des Fahrzeugs kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 120 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 122 (z. B. eine 12-V-Batterie) zum Laden der Hilfsbatterie 122 gekoppelt sein. Die Niederspannungssysteme können elektrisch an die Hilfsbatterie 122 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Verbraucher 124 können an den Hochspannungsbus gekoppelt sein. Die elektrischen Verbraucher 124 können eine zugeordnete Steuerung aufweisen, die die elektrischen Verbraucher 124 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Verbraucher 124 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder einen Klimakompressor beinhalten.
Das elektrifizierte Fahrzeug 102 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 114 über eine externe Leistungsquelle 126 wiederaufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 126 kann es sich um eine Verbindung mit einer Steckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 126 kann elektrisch an ein Ladegerät oder ein Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 128 gekoppelt sein. Bei der externen Leistungsquelle 126 kann es sich um ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder -netz handeln, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 128 kann Schaltungen und Steuerungen zum Regulieren und Verwalten der Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 126 und dem Fahrzeug 102 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 126 kann elektrische Leistung für das EVSE 128 als DC oder AC bereitstellen. Das EVSE 128 kann einen Ladestecker 130 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 132 des Fahrzeugs 102 aufweisen. Bei dem Ladeanschluss 132 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, die dazu konfiguriert ist, Leistung von dem EVSE 128 an das Fahrzeug 102 zu übertragen. Der EVSE-Stecker 130 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 132 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
In einigen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 102 konfiguriert sein, um Leistung für einen externen Verbraucher bereitzustellen. Zum Beispiel kann das elektrifizierte Fahrzeug konfiguriert sein, um als ein Notstromaggregat oder Leistungsauslass betrieben zu werden. Bei solchen Anwendungen kann ein Verbraucher mit dem EVSE-Stecker 130 oder einem anderen Auslass verbunden sein. Das elektrifizierte Fahrzeug 102 kann dazu konfiguriert sein, Leistung zu der Leistungsquelle 126 zurückzuschicken. Zum Beispiel kann das elektrifizierte Fahrzeug 102 dazu konfiguriert sein, Wechselstrom(AC)-Leistung für das Stromnetz bereitzustellen. Die Spannung, die von dem elektrifizierten Fahrzeug bereitgestellt wird, kann mit der Stromleitung synchronisiert sein.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 102 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus sein, wie etwa ein Controller Area Network (CAN). Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können separate Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 122 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über ein CAN oder separate Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist nicht gezeigt, es kann jedoch impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem elektronischen Modul verbinden kann, das in dem Fahrzeug 102 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 134 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Das Fahrzeug 102 beinhaltet zudem das DC/DC-Wandlermodul 120 zum Umwandeln der Spannung des Hochspannungsbusses auf einen Spannungspegel, der für die Hilfsbatterie 122 und Niederspannungsverbraucher 121 (z.B. etwa 12 Volt) geeignet ist. Das Fahrzeug 102 kann ferner zusätzliche Schalter, Schütze und Schaltungen beinhalten, um selektiv einen Leistungsfluss zwischen der Traktionsbatterie 114 und dem DC/DC-Wandler 120 auszuwählen.
Die offenbarten Prozesse, Verfahren, Logik oder Strategien können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein und/oder durch diese umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren, Logik oder Strategien als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf verschiedenen Typen von Erzeugnissen, die dauerhafte nicht beschreibbare Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, beinhalten können, gespeichert sind, sowie Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren, Logik und Strategien können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können sie vollständig oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten, ausgeführt sein.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung und den Ansprüchen abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen eventuell so beschrieben sind, dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften bevorzugt werden, liegt für den Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute beinhalten unter anderem Folgendes: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine Traktionsbatterie; eine elektrische Maschine, die zwei Sätze Wicklungen aufweist, die sich einen gemeinsamen Nulleiter teilen; und einen ersten und einen zweiten Wechselrichter, die dazu konfiguriert sind, während des Antriebs jeweils einen dedizierten der Sätze Wicklungen mit Leistung aus der Traktionsbatterie anzutreiben, und während des Ladens Ladestrom aus einem Ladeanschluss nacheinander durch den ersten Wechselrichter, die Wicklungen und den zweiten Wechselrichter zu der Traktionsbatterie zu leiten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Schaltanordnung, die dazu konfiguriert ist, den ersten Wechselrichter während des Antriebs selektiv an die Traktionsbatterie zu koppeln und den ersten Wechselrichter von dem Ladeanschluss zu entkoppeln.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Schaltanordnung, die dazu konfiguriert ist, den ersten Wechselrichter während des Ladens selektiv an den Ladeanschluss zu koppeln und den ersten Wechselrichter von der Traktionsbatterie zu entkoppeln.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu programmiert ist, während des Ladens die Wechselrichter zu betreiben, um eine Spannung an der Traktionsbatterie zu reduzieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu programmiert ist, die Wechselrichter während des Ladens zu betreiben, um eine Spannung an der Traktionsbatterie zu erhöhen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine eine sechsphasige elektrische Maschine ist.
Fahrzeug, umfassend: ein Antriebssystem, das eine Batterie, zwei Wechselrichter, eine elektrische Maschine und Schalter beinhaltet; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion auf einen Lademodus die Schalter zu betreiben, um einen der Wechselrichter an einen Ladeanschluss zu koppeln und mindestens einen der Wechselrichter derart zu betreiben, dass DC-Strom von dem Ladeanschluss nacheinander durch den einen der Wechselrichter, die elektrische Maschine und den anderen der Wechselrichter zu der Batterie fließt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Wechselrichter zu betreiben, um eine Spannung an der Batterie zu reduzieren.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, die Wechselrichter zu betreiben, um eine Spannung an der Batterie zu erhöhen.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion auf einen Antriebsmodus die Schalter zu betreiben, um den einen der Wechselrichter an die Batterie zu koppeln und den einen der Wechselrichter von dem Ladeanschluss zu entkoppeln, sodass jeder der Wechselrichter einen Satz Wicklungen der elektrischen Maschine antreibt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die elektrische Maschine zwei Sätze Wicklungen beinhaltet, die sich einen gemeinsamen Nulleiter teilen.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugleistungssystems, umfassend: durch eine Steuerung, Koppeln eines von einem Paar Wechselrichter an einen Ladeanschluss als Reaktion auf einen Lademodus, sodass DC-Strom von dem Ladeanschluss nacheinander durch den einen, eine elektrische Maschine und den anderen des Paars zu einer Traktionsbatterie fließt, und Entkoppeln des einen von dem Ladeanschluss und Koppeln des einen an die Traktionsbatterie als Reaktion auf einen Antriebsmodus.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Betreiben mindestens eines der Wechselrichter, um eine Spannung an der Traktionsbatterie zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Betreiben mindestens eines der Wechselrichter, um eine Spannung an der Traktionsbatterie zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend das Betreiben mindestens eines der Wechselrichter, um eine Spannung an der Traktionsbatterie beizubehalten.