DE202014002840U1 - Electric automobile - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Automobil (10) zum Umwandeln von elektrischer Energie, die von einer am elektrischen Automobil (10) angebrachten elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) und/oder Stromleitungen (L1, L2) durch Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) an dem elektrischen Automobil (10) zugeführt wird, durch einen am elektrischen Automobil (10) angebrachten Inverter, und Zuführen der umgewandelten elektrischen Energie zu einem Motor (20) zum Antrieb des elektrischen Automobils (10), wobei es ferner aufweist: einen ersten DC/DC-Wandler (31), der zwischen Anschlüssen der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) und den Stromleitungskontaktanschlüssen (CT1, CT2) angeschlossen ist; einen zweiten DC/DC-Wandler (32), der zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen (CT1, CT2) und Anschlüssen des Inverters (22) angeschlossen ist; und eine Steuervorrichtung (40) zum Steuern/Regeln des ersten DC/DC-Wandlers (31) und des zweiten DC/DC-Wandlers (32); wobei, wenn von den Stromleitungen (L1, L2) durch die Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) elektrische Energie zugeführt wird, die Steuervorrichtung (40) den zweiten DC/DC-Wandler (32) ansteuert, um die an den Inverter (22) angelegte Spannung in die Lage zu versetzen, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern; und wenn keine elektrische Energie von den Stromleitungen (L1, L2) zugeführt wird, während die Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) mit Abstand von den Stromleitungen (L1, L2) angeordnet sind, die Steuervorrichtung (40) den ersten DC/DC-Wandler (31) in einen Direktverbindungszustand steuert/regelt und den zweiten DC/DC-Wandler (32) so steuert/regelt, dass die an den Inverter (22) angelegte Spannung (V0) in der Lage ist, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern, wenn eine Spannung (Vb) über der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) gleich oder höher als eine vorbestimmte Spannung ist, und den ersten DC/DC-Wandler (31) so steuert/regelt, dass die an den Inverter (22) angelegte Spannung (V0) in der Lage ist, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern, und den zweiten DC/DC-Wandler (32) in einen Direktverbindungszustand steuert/regelt, wenn die Spannung (Vb) über der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) kleiner als die vorbestimmte Spannung ist.Electric automobile (10) for converting electric energy supplied from an electric energy storage device (24) attached to the electric automobile (10) and / or power lines (L1, L2) through power line contact terminals (CT1, CT2) on the electric automobile (10) is, by an inverter attached to the electric automobile (10), and supplying the converted electrical energy to a motor (20) for driving the electric automobile (10), further comprising: a first DC / DC converter (31), connected between terminals of the electrical energy storage device (24) and the power line contact terminals (CT1, CT2); a second DC / DC converter (32) connected between the power line contact terminals (CT1, CT2) and terminals of the inverter (22); and a control device (40) for controlling the first DC / DC converter (31) and the second DC / DC converter (32); wherein when electrical power is supplied from the power lines (L1, L2) through the power line contact terminals (CT1, CT2), the control device (40) drives the second DC / DC converter (32) to apply the power to the inverter (22) Enable voltage to deliver the electrical power requested by the motor (20); and if no electrical energy is supplied from the power lines (L1, L2) while the power line contact connections (CT1, CT2) are arranged at a distance from the power lines (L1, L2), the control device (40) the first DC / DC converter ( 31) controls in a direct connection state and controls the second DC / DC converter (32) so that the voltage (V0) applied to the inverter (22) is able to match the electrical one requested by the motor (20) To supply power when a voltage (Vb) across the electrical energy storage device (24) is equal to or higher than a predetermined voltage and controls the first DC / DC converter (31) so that the applied to the inverter (22) applied voltage (V0) is capable of supplying the electrical power requested by the motor (20) and controls the second DC / DC converter (32) to a direct connection state when the voltage (Vb) across the electrical energy storage device (24) smaller than the v predetermined voltage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Automobil mit einem daran angebrachten Inverter zum Umwandeln von elektrischer Energie, die von einer am elektrischen Automobil angebrachten Energiespeichervorrichtung und/oder von Stromleitungen durch Stromleitungskontaktanschlüsse am elektrischen Automobil zugeführt wird, und zum Zuführen der umgewandelten elektrischen Energie zu einem Motor, um das elektrische Automobil anzutreiben.The present invention relates to an electric automobile having an inverter mounted thereon for converting electric power supplied from an electric automobile-mounted energy storage device and / or power lines by power line contact terminals on the electric automobile, and supplying the converted electric power to a motor. to power the electric automobile.

In der WO 2009/001788 ist ein elektrisches Automobil vorgeschlagen worden, das von einem Motor angetrieben wird, der durch elektrische Energie angeregt wird, die von Stromleitungen zugeführt wird oder die in einer am elektrischen Automobil angebrachten Batterie gespeichert ist.In the WO 2009/001788 For example, an electric automobile has been proposed that is driven by a motor that is energized by electrical energy supplied from power lines or that is stored in a battery mounted on the electric automobile.

Die Batterie am elektrischen Automobil wird mit elektrischer Energie geladen, die von den Stromleitungen durch einen Stromabnehmer am elektrischen Automobil zugeführt wird, der mit den Stromleitungen in Kontakt gehalten wird. Gleichzeitig wird die elektrische Energie durch einen am elektrischen Automobil angebrachten Inverter umgewandelt und dem Motor zugeführt, um das elektrische Automobil anzutreiben. Wenn das elektrische Automobil auf einer Straße ohne Stromleitungen fährt, wird die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie durch den Inverter dem Motor zugeführt (siehe Zusammenfassung der WO 2009/001788 ).The battery on the electric automobile is charged with electric power supplied from the power lines through a current collector on the electric automobile held in contact with the power lines. At the same time, the electric power is converted by an inverter mounted on the electric automobile and supplied to the motor to drive the electric automobile. When the electric automobile travels on a road with no power lines, the electrical energy stored in the battery is supplied to the motor through the inverter (see summary of US Pat WO 2009/001788 ).

Die WO 2008/018131 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern von elektrischen Schienenfahrzeugen.The WO 2008/018131 discloses a device for controlling electric rail vehicles.

Das in WO 2008/018131 offenbarte Elektrofahrzeug hat einen Inverter zum Zuführen von elektrischer Energie zu einem Antriebsmotor und einen DC/DC-Wandler, der parallel zum Inverter geschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler mit elektrischer Energie von einer elektrischen Energiespeichervorrichtung versorgt wird. Der DC/DC-Wandler stuft mit einem Reaktor und oberen und unteren Ästen von Schaltelementen die Spannung der elektrischen Energiespeichervorrichtung bis zur Eingangsspannung des Inverters hoch.This in WO 2008/018131 disclosed electric vehicle has an inverter for supplying electric power to a drive motor and a DC / DC converter, which is connected in parallel with the inverter, wherein the DC / DC converter is supplied with electrical energy from an electrical energy storage device. The DC / DC converter stages, with a reactor and upper and lower branches of switching elements, the voltage of the electrical energy storage device up to the input voltage of the inverter.

Der Stromabnehmer ist zwischen den Eingangsanschlüssen und dem Inverter durch einen Schalter verbunden. Der Stromabnehmer wird in Gleitkontakt mit den Stromleitungen gehalten, wenn er von den Stromleitungen elektrische Energie aufnimmt.The current collector is connected between the input terminals and the inverter by a switch. The pantograph is held in sliding contact with the power lines when receiving electrical power from the power lines.

Das so aufgebaute Elektrofahrzeug arbeitet grundlegend durch Anregen des Motors durch den Inverter entweder mit der elektrischen Energie, deren Spannung von der Spannung der elektrischen Energiespeichervorrichtung durch den DC/DC-Wandler hochgestuft worden ist, oder der elektrischen Energie, die von den Stromleitungen zugeführt wird.The thus constructed electric vehicle operates basically by exciting the motor by the inverter with either the electric power whose voltage has been stepped up from the voltage of the electric power storage device by the DC / DC converter or the electric power supplied from the power lines.

Das in WO 2008/018131 offenbarte Elektrofahrzeug fährt selektiv in zwei verschiedenen Fahrmodi. Im ersten Fahrmodus fährt das Elektrofahrzeug nur mit dem elektrischen Strom von der elektrischen Energiespeichervorrichtung, währen der Stromabnehmer Abstand von der Stromleitung hat, um zu vermeiden, dass ein Einschaltstromstoß von der Stromleitung fließt, während die Stromleitungen und der Stromabnehmer miteinander in Kontakt gehalten werden. Im zweiten Fahrmodus fährt das Elektrofahrzeug mit von den Stromleitungen zugeführten elektrischen Strom, wenn der Stromabnehmer mit den Stromleitungen in Kontakt gehalten wird. Um vom ersten Fahrmodus zum zweiten Fahrmodus zu wechseln, wird der Schalter geöffnet und werden die Stromleitungen und der Stromabnehmer miteinander in Kontakt gebracht. Wenn die Stromleitungen und der Stromabnehmer miteinander in Kontakt gehalten werden, wird die Eingangsspannung des Inverters durch den DC/DC-Wandler allmählich auf die Spannung der Stromleitungen hochgestuft, basierend auf dem Strom von der elektrischen Energiespeichervorrichtung. Wenn die Differenz zwischen der Eingangsspannung des Inverters und der Spannung der Stromleitungen klein genug wird, wird der offene Schalter geschlossenen, um zu verhindern, dass ein Einschaltstromstoß fließt, und um auch zu verhindern, dass die Schaltkontakte aufgrund der Spannungsdifferenz geschädigt werden (siehe Absätze [0025], [0026] der WO 2008/018131 ).This in WO 2008/018131 revealed electric vehicle drives selectively in two different driving modes. In the first driving mode, the electric vehicle travels only with the electric power from the electric energy storage device while the current collector is away from the power line, to prevent an inrush current from flowing from the power line while keeping the power lines and the current collector in contact with each other. In the second driving mode, the electric vehicle travels with electric power supplied from the power lines when the pantograph is kept in contact with the power lines. To change from the first drive mode to the second drive mode, the switch is opened and the power lines and the current collector are brought into contact with each other. When the power lines and the current collector are held in contact with each other, the input voltage of the inverter is gradually stepped up to the voltage of the power lines by the DC / DC converter based on the current from the electric power storage device. When the difference between the input voltage of the inverter and the voltage of the power lines becomes small enough, the open switch is closed to prevent an inrush current from flowing, and also to prevent the switching contacts from being damaged due to the voltage difference (see paragraphs [FIG. 0025], [0026] the WO 2008/018131 ).

Die Vorrichtung zum Steuern von elektrischen Schienenfahrzeugen gemäß der WO 2008/018131 hat eine Hochspannungskonstruktion, die auf eine Infrastruktur anwendbar ist, deren Stromleitungsspannung im Bereich von 600 [V] bis 1500 [V] liegt (siehe Absatz [0022] der WO 2008/018131 ). Die Kosten und Dimensionseinschränkungen machen es extrem schwierig, diese Steuervorrichtung auf elektrische Automobile anzuwenden, die mit einer allgemeinen Stromversorgung betreibbar sind, deren Spannung im Bereich von 100 [V] bis 200 [V] liegt.The device for controlling electric rail vehicles according to the WO 2008/018131 has a high voltage construction applicable to an infrastructure whose power line voltage is in the range of 600 [V] to 1500 [V] (see paragraph [0022] of FIG WO 2008/018131 ). The cost and dimensional constraints make it extremely difficult to apply this control device to electric automobiles that are operable with a general power supply having a voltage ranging from 100 [V] to 200 [V].

Wenn die Steuervorrichtung auf ein elektrisches Automobil angewendet würde, dann würde die hohe Spannung der Stromleitungen direkt an den Inverter und auch durch den Inverter an den Motor angelegt werden. Die von dem Inverter verbrauchte elektrische Energie nimmt zu, und daher werden auch die erforderlichen Gegenmaßnahmen aufwendinger, um zu verhindern, dass der Inverter überhitzt wird. Der Motor muss ein Hochspannungsmotor sein, der teuer und groß ist.If the control device were applied to an electric automobile, then the high voltage of the power lines would be applied directly to the inverter and also through the inverter to the motor. The electrical energy consumed by the inverter increases, and therefore, the necessary countermeasures are also added to prevent the inverter from overheating. The engine must be a high voltage motor that is expensive and big.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein elektrisches Automobil anzugeben, das, auch wenn eine im Gebiet von elektrischen Schienenfahrzeugen verwendete hohe Spannung von Stromleitungen angelegt wird, es möglich macht, an einen Motor und einen den Motor mit elektrischer Energie versorgenden Inverter eine geeignete Spannung anzulegen, die niedriger als diese hohe Spannung ist, so dass eine Überhitzung des Inverters verhindert wird und der Inverter und der Motor eine relativ geringe Größe haben können. It is therefore an object of the present invention to provide an electric automobile which, even when a high voltage of power lines used in the field of electric rail vehicles is applied, makes it possible to apply a suitable voltage to a motor and an inverter supplying the motor with electric power lower than this high voltage so that overheating of the inverter is prevented and the inverter and the motor may be relatively small in size.

Erfindungsgemäß wird ein elektrisches Automobil angegeben, zum Umwandeln von elektrischer Energie, die von einer am elektrischen Automobil angebrachten elektrischen Energiespeichervorrichtung und/oder Stromleitungen durch Stromleitungskontaktanschlüsse an dem elektrischen Automobil zugeführt wird, durch einen am elektrischen Automobil angebrachten Inverter, und Zuführen der umgewandelten elektrischen Energie zu einem Motor zum Antrieb des elektrischen Automobils, welches aufweist: einen ersten DC/DC-Wandler, der zwischen Anschlüssen der elektrischen Energiespeichervorrichtung und den Stromleitungskontaktanschlüssen angeschlossen ist; einen zweiten DC/DC-Wandler, der zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen und Anschlüssen des Inverters angeschlossen ist; und eine Steuervorrichtung zum Steuern/Regeln des ersten DC/DC-Wandlers und des zweiten DC/DC-Wandlers; wobei, wenn von den Stromleitungen durch die Stromleitungskontaktanschlüsse elektrische Energie zugeführt wird, die Steuervorrichtung den zweiten DC/DC-Wandler ansteuert, um die zu dem Inverter angelegte Spannung in die Lage zu versetzen, die vom Motor angeforderte elektrische Leistung zu liefern; und wenn keine elektrische Energie von den Stromleitungen zugeführt wird, während die Stromleitungskontaktanschlüsse mit Abstand von den Stromleitungen angeordnet sind, die Steuervorrichtung den ersten DC/DC-Wandler in einen Direktverbindungszustand steuert/regelt und der zweite DC/DC-Wandler so steuert/regelt, dass die an den Inverter angelegte Spannung in der Lage ist, die vom Motor angeforderte elektrische Leistung zu liefern, wenn eine Spannung über der elektrischen Energiespeichervorrichtung gleich oder höher als eine vorbestimmte Spannung ist, und den ersten DC/DC-Wandler so steuert/regelt, dass die an den Inverter angelegte Spannung in der Lage ist, die vom Motor angeforderte elektrische Leistung zu liefern, und den zweiten DC/DC-Wandler in einen Direktverbindungszustand steuert/regelt, wenn die Spannung über der elektrischen Energiespeichervorrichtung kleiner als die vorbestimmte Spannung ist.According to the invention, there is provided an electric automobile for converting electric power supplied from an electric-vehicle-mounted electric energy storage device and / or power lines by power-line contact terminals on the electric automobile to an electric-vehicle-mounted inverter, and supplying the converted electric power a motor for driving the electric automobile, comprising: a first DC / DC converter connected between terminals of the electric energy storage device and the power line contact terminals; a second DC / DC converter connected between the power line contact terminals and terminals of the inverter; and a control device for controlling the first DC / DC converter and the second DC / DC converter; wherein, when electric power is supplied from the power lines through the power line contact terminals, the control device drives the second DC / DC converter to enable the voltage applied to the inverter to supply the motor-requested electric power; and when no electric power is supplied from the power lines while the power line contact terminals are spaced from the power lines, the controller controls the first DC / DC converter to a direct connection state and the second DC / DC converter thus controls, that the voltage applied to the inverter is capable of supplying the motor-requested electric power when a voltage across the electrical energy storage device is equal to or higher than a predetermined voltage, and thus controls the first DC / DC converter, in that the voltage applied to the inverter is capable of providing the motor requested electrical power and the second DC / DC converter is in a direct connection state when the voltage across the electrical energy storage device is less than the predetermined voltage.

Da erfindungsgemäß der zweite DC/DC-Wandler zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen und den Anschlüssen des Inverters angeschlossen ist, fungiert, auch wenn von den Stromleitungen dem elektrischen Automobil eine hohe Spannung zugeführt wird, der zweite DC/DC-Wandler als elektrische Dämpfervorrichtung, und verhindert, dass hohe Spannung an den Inverter angelegt wird. Im Ergebnis wird verhindert, dass der Inverter überhitzt wird, und es wird eine geeignete Spannung, die niedriger als die hohe Spannung ist, an den Inverter und den Motor durch den zweiten DC/DC-Wandler angelegt.According to the invention, since the second DC / DC converter is connected between the power line contact terminals and the terminals of the inverter, even if high voltage is supplied from the power lines to the electric automobile, the second DC / DC converter functions as the electric damper device, and prevents that high voltage is applied to the inverter. As a result, the inverter is prevented from being overheated, and an appropriate voltage lower than the high voltage is applied to the inverter and the motor through the second DC / DC converter.

Wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse von einem getrennten Zustand zu einem Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen bewegt werden, steuert die Steuervorrichtung den ersten DC/DC-Wandler an, um eine Spannung zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen auf einen Pegel hochzustufen, der einer Stromleitungsspeisespannung entspricht, und steuert den zweiten DC/DC-Wandler an, um die an dem Inverter angelegte Spannung so anzupassen, dass sie die vom Motor geforderte elektrische Energie liefern kann. Während das elektrische Automobil fährt und die vom Motor angeforderte elektrische Energie geliefert wird, wird verhindert, dass ein starker Einfallstromstoß von den Stromleitungen in das elektrische Automobil fließt, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse die Stromleitungen kontaktieren. In anderen Worten, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse des elektrischen Automobils die Stromleitungen kontaktieren, ist es nicht erforderlich, die vom Motor angeforderte elektrische Energie zu begrenzen, und es wird verhindert, dass ein starker Einschaltstromstoß erzeugt wird.When the power line contact terminals are moved from a disconnected state to a contact state with respect to the power lines, the control device drives the first DC / DC converter to step up a voltage between the power line contact terminals to a level corresponding to a power line supply voltage and controls the second one DC / DC converter to adjust the voltage applied to the inverter voltage so that it can deliver the required by the engine electrical energy. While the electric automobile is running and the engine-requested electric power is supplied, a large rush current is prevented from flowing from the power lines into the electric automobile when the power line contact terminals contact the power lines. In other words, when the power line contact terminals of the electric automobile contact the power lines, it is not necessary to limit the electric power requested by the engine, and it is prevented that a large inrush current is generated.

Wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse von dem Trennzustand zum Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen bewegt werden, steuert die Steuervorrichtung den ersten DC/DC-Wandler an, um den Ladestrom allmählich zu erhöhen, der von den Stromleitungen der elektrischen Energiespeichervorrichtung durch den ersten DC/DC-Wandler zugeführt wird, und wenn danach eine Potentialdifferenz zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des ersten DC/DC-Wandlers gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, steuert die Steuervorrichtung den ersten DC/DC-Wandler in den Direktverbindungszustand an. Auf diese Weise kann ein etwaiger Schaltverlust des ersten DC/DC-Wandlers reduziert werden, und wird der Wirkungsgrad erhöht, mit dem die elektrische Energiespeichervorrichtung geladen wird.When the power line contact terminals are moved from the disconnected state to the contact state with respect to the power lines, the control device drives the first DC / DC converter to gradually increase the charging current supplied from the power lines of the electric power storage device by the first DC / DC converter Thereafter, when a potential difference between the input and output terminals of the first DC / DC converter becomes equal to or smaller than a predetermined value, the control device drives the first DC / DC converter in the direct connection state. In this way, a possible switching loss of the first DC / DC converter can be reduced, and the efficiency with which the electrical energy storage device is charged is increased.

Die Steuervorrichtung steuert den ersten DC/DC-Wandler und den zweiten DC/DC-Wandler in den Direktverbindungszustand, wenn der Motor im Regenerativmodus ist. Wenn daher der Motor im Regenerativmodus ist, wird ein etwaiger Leistungsverlust des ersten DC/DC-Wandlers und des zweiten DC/DC-Wandlers reduziert und es kann die regenerierte elektrische Energie effizient wiedergewonnen werden.The controller directs the first DC / DC converter and the second DC / DC converter to the direct connection state when the engine is in the regenerative mode. Therefore, when the motor is in the regenerative mode, any power loss of the first DC / DC converter and the second DC / DC converter is reduced, and the regenerated electric power can be efficiently recovered.

Da gemäß der vorliegenden Ausführung der zweite DC/DC-Wandler zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen und den Anschlüssen des Inverters angeschlossen ist, macht es, auch wenn eine im Gebiet von Schienenfahrzeugen verwendete hohe Spannung von den Stromleitungen zugeführt wird, das elektrische Automobil möglich, eine geeignet niedrigere Spannung als eine solche hohe Spannung an den Motor und den Inverter anzulegen, der dem Motor elektrische Energie zuführt, so dass eine Überhitzung des Inverters verhindert wird und der Inverter und der Motor relativ klein sein können. According to the present embodiment, since the second DC / DC converter is connected between the power line contact terminals and the terminals of the inverter, even if a high voltage used in the field of railway vehicles is supplied from the power lines, the electric automobile makes it possible to lower it Apply voltage as such a high voltage to the motor and the inverter, which supplies electric power to the motor, so that overheating of the inverter is prevented and the inverter and the motor can be relatively small.

Die obigen Ziele, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich, worin in einer Ausführung der Erfindung gezeigt ist.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following description when taken in conjunction with the accompanying drawings, which show in an embodiment of the invention.

1 ist ein Schaltblockdiagramm, das eine Konfiguration eines Fahrzeugstromversorgungssystems einschließlich eines elektrischen Automobils gemäß einer Ausführung zeigt; 1 FIG. 12 is a circuit block diagram showing a configuration of a vehicle power supply system including an electric automobile according to an embodiment; FIG.

2 ein Schaltplan eines Inverters des elektrischen Automobils; 2 a circuit diagram of an inverter of the electric automobile;

3 ist ein Hauptflussdiagramm einer Betriebssequenz des Fahrzeugstromversorgungssystems einschließlich des elektrischen Automobils gemäß der Ausführung; 3 FIG. 10 is a main flowchart of an operation sequence of the vehicle power supply system including the electric automobile according to the embodiment; FIG.

4 ist ein Flussdiagramm eines Stromversorgungssteuerprozesses, der von dem Fahrzeugstromversorgungssystems einschließlich des elektrischen Automobils gemäß der Ausführung ausgeführt wird; 4 FIG. 10 is a flowchart of a power supply control process executed by the vehicle power supply system including the electric automobile according to the embodiment; FIG.

5 zeigt in einer Tabelle Fahrmodi des elektrischen Automobils; und 5 shows in a table driving modes of the electric automobile; and

6 zeigt in einem Zeitdiagramm das Beispiel einer Beziehung zwischen den Fahrmodi, die das elektrische Automobil durchläuft, und physikalischen Größen. 6 FIG. 14 is a time chart showing the example of a relationship between the driving modes that the electric automobile undergoes and physical quantities.

Nachfolgend wird eine Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

1 zeigt eine Konfiguration eines Fahrzeugstromversorgungssystems 14 mit einem elektrischen Automobil 10 gemäß der Ausführung einer externen elektrischen Stromversorgungsvorrichtung 12 zum Zuführen von elektrischer Energie mit einer Stromleitungsspeisespannung (nachfolgend als „Speisespannung” bezeichnet) Vh, welche eine hohe Gleichspannung ist, zu dem elektrischen Automobil 10 durch Stromleitungen L, die eine positive Stromleitung L1 und eine negative Stromleitung L2 enthalten. 1 shows a configuration of a vehicle power supply system 14 with an electric car 10 according to the embodiment of an external electric power supply device 12 for supplying electric power with a power supply voltage (hereinafter referred to as "supply voltage") Vh, which is a high DC voltage, to the electric automobile 10 by power lines L including a positive power line L1 and a negative power line L2.

Die externe Stromversorgungsvorrichtung 12 kann eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung sein, die nur elektrischen Strom schickt, oder eine aufladbare und entladbare elektrische Stromversorgungsvorrichtung, die ein elektrische Energiespeichervorrichtung enthält. In der vorliegenden Ausführung umfasst die externe elektrische Stromversorgungsvorrichtung 12 eine aufladbare und entladbare elektrische Stromversorgungsvorrichtung.The external power supply device 12 may be an electric power supply device that sends only electric power, or a rechargeable and dischargeable electric power supply device that includes an electric energy storage device. In the present embodiment, the external electric power supply device includes 12 a rechargeable and dischargeable electric power supply device.

Das elektrische Automobil 10 hat Stromaufnehmerarme AM, die einen positiven Stromaufnehmerarm AM1 und einen negativen Stromaufnehmerarm AM2 enthalten, deren jeweilige ferne Enden (den Stromleitungen L näheren Enden) mit Stromleitungskontaktanschlüssen CT verbunden sind, die einen positiven Stromleitungskontaktanschluss CT1 und einen negativen Stromleitungskontaktanschluss CT2 enthalten, um elektrische Energie in Kontakt mit den Stromleitungen L zuzuführen oder zu laden.The electric automobile 10 has current collector arms AM, which include a positive current collector arm AM1 and a negative current collector arm AM2 whose respective distal ends (the power lines L closer ends) are connected to power line contact terminals CT containing a positive power line contact CT1 and a negative power line contact CT2 to electrical energy in contact to be supplied or charged with the power lines L.

Die Stromaufnehmerarme AM können ausfahrbare/einfahrbare Arme sein, oder schwenkbare Arme, deren andere Enden am Fahrzeugkörper des elektrischen Automobils 10 schwenkbar angebracht sind und deren ferne Enden mit den Stromleitungskontaktanschlüssen CT verbunden und vom Fahrzeugkörper des elektrischen Automobils 10 getrennt sind, oder eine Kombination von ausfahrbaren/einfahrbaren Armen und schwenkbaren Armen.The current collector arms AM may be extendable / retractable arms, or pivotable arms whose other ends are on the vehicle body of the electric automobile 10 are pivotally mounted and their distal ends connected to the power line contact terminals CT and the vehicle body of the electric automobile 10 are separated, or a combination of extendable / retractable arms and pivoting arms.

Die anderen Enden der Stromaufnehmerarme AM, die am Fahrzeugkörper des elektrischen Automobils 10 angebracht sind, sind mit jeweiligen Anschlüssen eines Schaltschützes S elektrisch verbunden, der einen positiven Schaltkontakt S1 und einen negativen Schaltkontakt S2 enthält.The other ends of the Stromaufnehmerarme AM, the vehicle body of the electric automobile 10 are mounted, are electrically connected to respective terminals of a contactor S, which includes a positive switching contact S1 and a negative switching contact S2.

Die anderen Anschlüsse des Schaltschützes S sind mit Drähten 28 elektrisch verbunden, die einen positiven Draht 28p und einen negativen Draht 28n enthalten.The other connections of the contactor S are with wires 28 electrically connected to a positive wire 28p and a negative wire 28n contain.

Das elektrische Automobil 10 enthält auch, zusätzlich zu den Stromaufnehmerarmen AM, deren Enden mit den Stromleitungskontaktanschlüssen CT und dem Schaltschütz S in Eingriff stehen, einen Motor 20 zum Antreiben des elektrischen Automobils 10, einen Inverter 22, der als elektrische Stromumwandlungsvorrichtung zum Zuführen von Drei-Phasen-Wechselstromenergie zum Motor 20 dient, eine Hochspannungsbatterie 24 als elektrische Energiespeichervorrichtung, einen ersten DC/DC-Wandler (nachfolgend als „erster Wandler” bezeichnet) 31 zum Zuführen von elektrischer Energie, deren Spannung von der Spannung der Hochspannungsbatterie 24 hochgestuft worden ist, zum Inverter 22 durch DC(Gleichstrom)-Anschlüsse 26, die einen positiven DC-Anschluss 26a und einen negativen DC-Anschluss 26b enthalten, an der DC-Eingangsseite des Inverters 22, wobei der erste Inverter 31 eine mit der Hochspannungsbatterie 24 verbundene Niederspannungsseite und eine mit den Drähten der anderen Anschlüsse des Schaltschützes S verbundenen Hochspannungsseite aufweist, einen zweiten DC/DC-Wandler (nachfolgend als „zweiter Wandler” bezeichnet) 32, dessen Niederspannungsseite mit den DC-Anschlüssen 26 des Inverters 22 verbunden ist und dessen Hochspannungsseite mit den Drähten 28 von den anderen Anschlüssen des Schaltschützes S verbunden ist, und eine ECU (elektronische Steuereinheit) 40 als Steuervorrichtung. Die ECU 40 steuert/regelt den Inverter 22, die ersten und zweiten Wandler 31, 32, die Stromspeise-Schaltschützbaugruppe S, die Stromaufnehmerarme AM und den Motor 20.The electric automobile 10 Also includes, in addition to the current collector arms AM, whose ends are engaged with the power line contact terminals CT and the contactor S, a motor 20 to power the electric automobile 10 , an inverter 22 as the electric power conversion device for supplying three-phase AC power to the engine 20 serves, a high voltage battery 24 as an electric energy storage device, a first DC / DC converter (hereinafter referred to as "first converter") 31 for supplying electrical energy whose voltage is independent of the voltage of the high voltage battery 24 has been upgraded, to the inverter 22 by DC (DC) connections 26 that have a positive DC connection 26a and a negative DC connection 26b included, at the DC Input side of the inverter 22 , where the first inverter 31 one with the high voltage battery 24 having a low voltage side and a high voltage side connected to the wires of the other terminals of the contactor S, a second DC / DC converter (hereinafter referred to as "second converter") 32 , its low-voltage side with the DC connections 26 of the inverter 22 is connected and its high-voltage side with the wires 28 connected by the other terminals of the contactor S, and an ECU (electronic control unit) 40 as a control device. The ECU 40 controls / regulates the inverter 22 , the first and second transducers 31 . 32 , the power supply contactor assembly S, the current collector arms AM and the motor 20 ,

Obwohl nicht gezeigt, ist die Drehwelle des Motors 20 mit Antriebsrädern durch einem Getriebe betriebsmäßig verbunden, oder als Radnabenmotor mit den Antriebsrädern verbunden.Although not shown, the rotary shaft of the motor 20 with drive wheels by a gear operatively connected, or connected as a wheel hub motor with the drive wheels.

Die Hochspannungsbatterie 24 kann Sekundärzellen, wie etwa Litium-Ionen-Sekundärzellen oder einen Kondensator oder dergleichen aufweisen. In der vorliegenden Ausführung weist die Hochspannungsbatterie 24 Sekundärzellen auf.The high voltage battery 24 may comprise secondary cells such as lithium ion secondary cells or a capacitor or the like. In the present embodiment, the high voltage battery 24 On secondary cells.

2 ist ein Schaltplan des Inverters 22, der an sich bekannt ist. Der Inverter 22 hat eine Drei-Phasen-Vollbrückenkonfiguration. Wenn der Motor 20 im Leistungsmodus zum Antreiben des elektrischen Automobils 10 arbeitet, arbeitet der Inverter 22 in einem DC/AC-Umwandlungsprozess, um die elektrische Gleichstromenergie in elektrische Drei-Phasen-Wechselstromenergie umzuwandeln und die elektrische Drei-Phasen-Wechselstromenergie den U-, V- und W-Phasenwicklungen des Motors 20 zuzuführen. Wenn der Motor 20 im Regenerativmodus zum Erzeugen von elektrischer Energie arbeitet, arbeitet der Inverter 22 in einem AC/DC-Umwandlungsprozess zum Zuführen der umgewandelten elektrischen Gleichstromenergie von den DC-Anschlüssen 26 durch den zweiten Wandler 32 zu dem positiven Draht 28p und dem negativen Draht 28n, um hierdurch die Hochspannungsbatterie 24 z. B. durch den ersten Wandler 31 zu laden. 2 is a circuit diagram of the inverter 22 which is known to itself. The inverter 22 has a three-phase full-bridge configuration. If the engine 20 in the power mode for driving the electric automobile 10 works, the inverter works 22 in a DC / AC conversion process to convert the DC electric power to three-phase AC electric power and the three-phase AC electric power to the U, V and W phase windings of the motor 20 supply. If the engine 20 operating in regenerative mode to generate electrical energy, the inverter operates 22 in an AC / DC conversion process for supplying the converted DC electric power from the DC terminals 26 through the second transducer 32 to the positive wire 28p and the negative wire 28n to thereby the high voltage battery 24 z. B. by the first converter 31 to load.

Der Inverter 22 weist Transistoren 51u, 51v, 51w, 52u, 52v, 52w als Schaltelemente auf, wie etwa MOSFETs, IGBTs oder dergleichen, die von der ECU 40 angeregt werden, so wie Dioden 53u, 53v, 53w, 54u, 54v, 54w, die jeweils über die Transistoren 51u, 51v, 51w, 52u, 52v, 52w rückwärts verbunden sind.The inverter 22 has transistors 51u . 51v . 51w . 52u . 52v . 52w as switching elements such as MOSFETs, IGBTs or the like supplied from the ECU 40 be excited, just like diodes 53u . 53v . 53w . 54u . 54v . 54w , each via the transistors 51u . 51v . 51w . 52u . 52v . 52w are connected backwards.

Der Transistor 51u und die Diode 53u bilden gemeinsam ein Oberer-Ast-U-Phasenelement UMu, und der Transistor 52u und die Diode 54u bilden gemeinsam ein Unterer-Ast-U-Phasenelement LMu. Der Transistor 51v und die Diode 53v bilden gemeinsam ein Oberer-Ast-V-Phasenelement UMv, und der Transistor 52v und die Diode 54v bilden gemeinsam ein Unterer-Ast-V-Phasenelement LMv. Der Transistor 51w und die Diode 53w bilden gemeinsam ein Oberer-Ast-W-Phasenelement UMw, und der Transistor 52w und die Diode 54w bilden gemeinsam ein Unterer-Ast-W-Phasenelement LMw.The transistor 51u and the diode 53u together form an upper-branch U-phase element UMu, and the transistor 52u and the diode 54u together form a lower branch U-phase element LMu. The transistor 51v and the diode 53v together form an upper-branch V-phase element UMv, and the transistor 52v and the diode 54v together form a lower branch V-phase element LMv. The transistor 51w and the diode 53w together form an upper-branch W-phase element UMw, and the transistor 52w and the diode 54w together form a lower branch W phase element LMw.

Die Transistoren 51u, 51v, 51w der Oberer-Ast-Elemente werden durch PWM(Pulsbreitenmodulation)-Signale Puu, Puv, Puw geschaltet, die von der ECU 40 zugeführt werden, und die Transistoren 52u, 52v, 52w der Unterer-Ast-Elemente werden durch PWM-Signale Plu, Plv, Plw geschaltet, die von der ECU 40 zugeführt werden.The transistors 51u . 51v . 51w the upper-branch elements are switched by PWM (Pulse Width Modulation) signals Puu, Puv, Puw, supplied by the ECU 40 be supplied, and the transistors 52u . 52v . 52w the lower branch elements are switched by PWM signals Plu, Plv, Plw, which are supplied by the ECU 40 be supplied.

Wie in 1 gezeigt, hat das elektrische Automobil 10 verschiedene Spannungssensoren, enthaltend einen Spannungssensor 34 zum Erfassen einer Spannung (nachfolgend als „Motorspannung” bezeichnet) Vm zwischen den DC-Anschlüssen 26 des Inverters 22, einen Spannungssensor 36 zum Erfassen einer Spannung (nachfolgend als „Batteriespannung” bezeichnet) Vb über der Hochspannungsbatterie 24, sowie einen Spannungssensor 38 zum Erfassen einer DC-Spannung (nachfolgend als „Leitungsspannung” bezeichnet) V0 über den Schalter S. Die von diesen Spannungssensoren 34, 36, 38 erfassten Spannungen werden von der ECU 40 gelesen.As in 1 shown has the electric automobile 10 various voltage sensors, including a voltage sensor 34 for detecting a voltage (hereinafter referred to as "motor voltage") Vm between the DC terminals 26 of the inverter 22 , a voltage sensor 36 for detecting a voltage (hereinafter referred to as "battery voltage") Vb across the high voltage battery 24 , as well as a voltage sensor 38 for detecting a DC voltage (hereinafter referred to as "line voltage") V0 via the switch S. Of these voltage sensors 34 . 36 . 38 recorded voltages are from the ECU 40 read.

Das elektrische Automobil 10 hat verschiedene Stromsensoren, enthaltend einen Stromsensor 44 zum Erfassen eines Stroms (nachfolgend als „Motorstrom” bezeichnet) Im, der durch den DC-Anschluss 26a des Inverters 22 fließt, einen Stromsensor 46 zum Erfassen eines Stroms (nachfolgend als „Batteriestrom” bezeichnet) Ib, der durch die Hochspannungsbatterie 24 fließt, sowie einen Stromsensor 48 zum Erfassen eines Stroms (nachfolgend als „Eingangsstrom” bezeichnet) I0, der in den zweiten Wandler 32 fließt. Die von diesen Stromsensoren 44, 46, 48 erfassten Ströme werden von der ECU 40 gelesen.The electric automobile 10 has various current sensors, including a current sensor 44 for detecting a current (hereinafter referred to as "motor current") Im passing through the DC terminal 26a of the inverter 22 flows, a current sensor 46 for detecting a current (hereinafter referred to as "battery current") Ib passing through the high voltage battery 24 flows, as well as a current sensor 48 for detecting a current (hereinafter referred to as "input current") I0 included in the second converter 32 flows. The of these current sensors 44 . 46 . 48 recorded flows are from the ECU 40 read.

Der Spannungssensor 36, der Stromsensor 46 und ein nicht gezeigter Temperatursensor bilden gemeinsam einen SOC-Sensor 56 zum Erfassen eines SOC (Ladezustand, geladener Zustand oder Ladungspegel im Bereich von 0% bis 100%) der Hochspannungsbatterie 24. Basierend auf einem Ausgangssignal von dem SOC-Sensor 56 berechnet die ECU 40 einen Ladungspegel SOC.The voltage sensor 36 , the current sensor 46 and a temperature sensor, not shown, together form an SOC sensor 56 for detecting an SOC (state of charge, charged state or charge level in the range of 0% to 100%) of the high voltage battery 24 , Based on an output signal from the SOC sensor 56 calculates the ECU 40 a charge level SOC.

Die Motorspannung Vm wird mit einem Herabstufwandler (SDC) 52 herabgestuft, der die herabgestufte Motorspannung zum Laden einer Niederspannungsbatterie 54 anwendet, die einen Nennspannungswert von +12 V hat.The motor voltage Vm is measured with a step down converter (SDC) 52 downgraded, which is the downgraded motor voltage for charging a low-voltage battery 54 applies, which has a nominal voltage value of +12 V.

Die Niederspannungsbatterie 54 liefert elektrische Energie zu Hilfseinrichtungen, wie etwa Leuchten, etc., nicht gezeigt, und liefert die elektrische Energie auch zur ECU 40.The low voltage battery 54 provides electrical energy to auxiliary equipment, such as Lights, etc., not shown, and also supplies the electrical energy to the ECU 40 ,

Der erste Wandler 31, der an sich bekannt ist, enthält Transistoren Q1, Q2 als Schaltelemente, über die jeweiligen Dioden D1, D2, die rückwärts verbunden sind, einen Reaktor Ra und Kondensatoren C1, C2. Die Transistoren Q1, Q2 können Leistungsschaltelemente sein, wie etwa MOSFETs, IGBTs oder dergleichen.The first converter 31 , which is known per se, contains transistors Q1, Q2 as switching elements, via the respective diodes D1, D2, which are connected backwards, a reactor Ra and capacitors C1, C2. The transistors Q1, Q2 may be power switching elements such as MOSFETs, IGBTs or the like.

Der Transistor Q1 wird durch ein PWM(Pulsbreitenmodulations)-Signal P1 geschaltet, das von der ECU 40 zugeführt wird, und der Transistor Q2 wird durch ein PWM-Signal P2 geschaltet, das von der ECU 40 zugeführt wird.The transistor Q1 is switched by a PWM (Pulse Width Modulation) signal P1 supplied from the ECU 40 is supplied, and the transistor Q2 is switched by a PWM signal P2 supplied by the ECU 40 is supplied.

Der Transistor Q1 und die Diode D1 bilden gemeinsam ein Oberes-Ast-Element UM1, während der Transistor Q2 und die Diode D2 gemeinsam ein Unterer-Ast-Element LM1 bilden.The transistor Q1 and the diode D1 together form an upper-branch element UM1, while the transistor Q2 and the diode D2 together form a lower-branch element LM1.

Der zweite Wandler 32, der an sich ebenfalls bekannt ist, enthält Transistoren Q3, Q4 als Schaltelemente, über die jeweilige Dioden D3, D4 rückwärts verbunden sind, einen Reaktor Rb und einen Kondensator C3. Die Transistoren Q3, Q4 können Leistungsschaltelemente sein, wie etwa MOSFETs, IGBTs oder dergleichen.The second converter 32 , which is also known per se, includes transistors Q3, Q4 as switching elements via which respective diodes D3, D4 are connected in reverse, a reactor Rb and a capacitor C3. The transistors Q3, Q4 may be power switching elements, such as MOSFETs, IGBTs, or the like.

Der Transistor Q3 wird durch ein PWM-Signal P3 geschaltet, das von der ECU 40 zugeführt wird, und der Transistor Q4 wird durch ein PWM-Signal P4 geschaltet, das von der ECU 40 zugeführt wird.The transistor Q3 is switched by a PWM signal P3 supplied from the ECU 40 is supplied, and the transistor Q4 is switched by a PWM signal P4 supplied by the ECU 40 is supplied.

Der Transistor Q3 und die Diode D3 bilden gemeinsam ein Oberes-Ast-Element UM2, wohingegen der Transistor Q4 und die Diode D4 gemeinsam ein Unterer-Ast-Element LM3 bilden.The transistor Q3 and the diode D3 together form an upper-branch element UM2, whereas the transistor Q4 and the diode D4 together form a lower-branch element LM3.

Das Fahrzeugstromversorgungstransportsystem 14 ist grundlegend wie oben strukturiert, und enthält das elektrische Automobil 10 gemäß der vorliegenden Ausführung und die externe elektrische Stromversorgungsvorrichtung 12, die elektrische Energie unter der Stromleitungsspeisespannung, d. h. der Speisespannung Vh, die eine hohe Gleichspannung ist, dem elektrischen Automobil 10 durch Stromleitungen zuführt, welche die positive Stromleitung L1 und die negative Stromleitung L2 enthalten.The vehicle power supply transport system 14 is basically structured as above, and contains the electric automobile 10 according to the present embodiment and the external electric power supply device 12 , the electric power under the power line supply voltage, ie, the power supply voltage Vh, which is a high DC voltage, the electric automobile 10 supplied by power lines containing the positive power line L1 and the negative power line L2.

Nachfolgend wird der Betrieb des Fahrzeugstromversorgungssystems 14 in Bezug auf das in 3 gezeigte Hauptflussdiagramm, das in 4 gezeigte Flussdiagramm eines Stromspeisesteuerprozesses und eine Tabelle 60, die Fahrmodi des in 5 gezeigten elektrischen Automobils zeigt, beschrieben. Ein durch die Flussdiagramme repräsentiertes Programm wird von der ECU 40 des elektrischen Automobils 10 ausgeführt.The operation of the vehicle power supply system will be described below 14 in terms of in 3 main flowchart shown in 4 shown flowchart of a power feed control process and a table 60 , the driving modes of the in 5 shown electric automobile shows. A program represented by the flowcharts is executed by the ECU 40 of the electric automobile 10 executed.

In Schritt S1 bewertet die ECU 40, ob ein nicht dargestellter Zündschalter (Stromversorgungsschalter) des elektrischen Automobils 10 eingeschaltet ist oder nicht. Wenn die ECU 40 bewertet, dass der Zündschalter eingeschaltet ist (Schritt S1: JA), dann bewertet die ECU 40 in Schritt S2, ob das elektrische Automobil 10 in Regenerativmodus ist oder nicht, basierend auf der Richtung des Motorstroms Im etc.In step S1, the ECU rates 40 whether an unillustrated ignition switch (power supply switch) of the electric automobile 10 is turned on or not. If the ECU 40 judges that the ignition switch is turned on (step S1: YES), then the ECU judges 40 in step S2, whether the electric automobile 10 in regenerative mode or not, based on the direction of motor current Im, etc.

Wenn die ECU 40 bewertet, dass das elektrische Automobil 10 nicht im Regenerativmodus ist (Schritt S2: NEIN), dann bewertet die ECU 40, dass das elektrische Automobil 10 im Antriebsmodus ist. In Schritt S3 bewertet die ECU 40, ob der Ladepegel SOC unter einem Wert gleich oder niedriger als ein Ladepegelschwellenwert SOCth liegt oder nicht. Wenn die ECU 40 bewertet, dass der Ladepegel SOC höher als der Ladepegelschwellenwert SOCth ist (Schritt S3: NEIN), dann führt die ECU 40 in den Schritten S4, S5 einen Antriebsmodussteuerprozess in einem Fahrmodus I (siehe 5) durch, worin die Batteriespannung Vb über der Hochspannungsbatterie 24 hoch ist.If the ECU 40 rated that the electric automobile 10 is not in the regenerative mode (step S2: NO), then the ECU rates 40 that the electric automobile 10 in drive mode. In step S3, the ECU rates 40 Whether the charge level SOC is below a value equal to or lower than a charge level threshold SOCth or not. If the ECU 40 judges that the charge level SOC is higher than the charge level threshold SOCth (step S3: NO), then the ECU performs 40 in steps S4, S5, a drive mode control process in a drive mode I (see 5 in which the battery voltage Vb is across the high voltage battery 24 is high.

Insbesondere ersetzt die ECU 40 in Schritt S4 den ersten Wandler 31 in einen ersten Direktverbindungszustand, in dem sie beide PWM-Signale P1, P2 auf ein Tastverhältnis von 0[%] setzt, um hierdurch elektrische Energie unter der Batteriespannung Vb der Hochspannungsbatterie 24 durch die Diode D1 direkt und fortlaufend den Drähten 28 zuzuführen, die mit den Eingangsanschlüssen des zweiten Wandlers 32 verbunden sind. In Schritt S5 berechnet die ECU 40 ein vom Motor 20 zu erzeugendes Antriebsdrehmoment basierend auf einem Betätigungsbetrag eines Gaspedals oder dergleichen, nicht gezeigt, bestimmt eine elektrische Soll-Leistung (Motorstrom Im und Motorspannung Vm), um eine erforderliche elektrische Motorleistung zum Erzeugen des Antriebsdrehmoments zu erlangen, und bestimmt ein Tastverhältnis für die PWM-Signale P3, P4 des zweiten Wandlers 32 durch Bezugnahme auf die Batteriespannung Vb.In particular, the ECU replaces 40 in step S4, the first converter 31 in a first direct connection state in which it sets both PWM signals P1, P2 to a duty ratio of 0 [%], thereby to supply electric power below the battery voltage Vb of the high voltage battery 24 through the diode D1 directly and continuously the wires 28 to be supplied to the input terminals of the second converter 32 are connected. In step S5, the ECU calculates 40 one from the engine 20 drive torque to be generated based on an operation amount of an accelerator pedal or the like, not shown, determines a target electric power (motor current Im and motor voltage Vm) to obtain required electric motor power for generating the drive torque, and determines a duty ratio for the PWM signals P3, P4 of the second transducer 32 by referring to the battery voltage Vb.

Während des Antriebsmodussteuerprozesses im Fahrmodus I, wie oben beschrieben, wird die elektrische Energie von der Hochspannungsbatterie 24 durch den ersten Wandler 31 (die Diode D1) zugeführt, die im Direktverbindungszustand ist, zu den Eingangsanschlüssen des zweiten Wandlers 32 zugeführt, der die Motorspannung Vm in Abhängigkeit von vom Motor 20 angeforderten Drehmoment steuert/regelt. Während des Antriebsmotorsteuerprozesses im Fahrmodus I wird ein etwaiger Leistungsverlust reduziert, weil der erste Wandler 31 nicht geschaltet wird.During the drive mode control process in the drive mode I as described above, the electric power from the high voltage battery becomes 24 through the first converter 31 (the diode D1) supplied in the direct connection state to the input terminals of the second converter 32 supplied to the motor voltage Vm depending on the motor 20 requested torque controls / regulates. During the drive motor control process in drive mode I, any power loss is reduced because the first converter 31 not switched.

Wenn in Schritt S3 eine zustimmende Bewertung erfolgt (Schritt S3: JA), dann führt die ECU 40 in den Schritten S6, S7 einen Reduziertes-SOC-Steuerprozess in einem Fahrmodus V durch, worin die Batteriespannung Vb über der Hochspannungsbatterie 24 niedrig ist.If an affirmative judgment is made in step S3 (step S3: YES), then the ECU performs 40 in steps S6, S7 a reduced SOC Control process in a driving mode V by, wherein the battery voltage Vb across the high voltage battery 24 is low.

In dem Reduziertes-SOC-Steuerprozess wird, zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, zunächst der Prozess von Schritt S7 beschrieben. In Schritt S7 setzt, um einen etwaigen Schaltverlust des zweiten Wandlers 32 zu eleminieren, die ECU 40 das PWM-Signal P3 des Oberer-Ast-Elements UM2 des zweiten Wandlers 32 auf ein Tastverhältnis von 100[%] und setzt das PWM-Signal P4 des Unterer-Ast-Elements LM2 des zweiten Wandlers 32 auf ein Tastverhältnis von 0[%]. Nun wird der zweite Wandler 32 in einen Direktverbindungszustand versetzt, um hierdurch die Leitungsspannung V0 als Eingangsspannung des Inverters 22 durch den Transistor Q3, der eingeschaltet ist, zwischen den DC-Anschlüssen 26a, 26b des Inverters 22 anzulegen. In Schritt S6 stuft der erste Wandler 31 die Batteriespannung Vb über der Hochspannungsbatterie 24 in Abhängigkeit von dem vom Motor 20 angeforderten Drehmoment hoch, um hierdurch die Motorspannung Vm zu steuern. Während des reduzierten SOC-Steuerprozesses im Fahrmodus V wird daher ein Spannungsabfall der Hochspannungsbatterie 24 gemäß dem Hochstufbetrieb des ersten Wandlers 31 kompensiert.In the reduced SOC control process, for a better understanding of the present invention, the process of step S7 will first be described. In step S7, to set a possible switching loss of the second converter 32 to eliminate, the ECU 40 the PWM signal P3 of the upper-branch element UM2 of the second converter 32 to a duty cycle of 100 [%] and sets the PWM signal P4 of the lower-branch element LM2 of the second converter 32 to a duty cycle of 0 [%]. Now the second converter 32 is set in a direct connection state to thereby change the line voltage V0 as the input voltage of the inverter 22 through the transistor Q3, which is turned on, between the DC terminals 26a . 26b of the inverter 22 to apply. In step S6, the first converter classifies 31 the battery voltage Vb across the high voltage battery 24 depending on the engine 20 requested torque high, thereby controlling the motor voltage Vm. During the reduced SOC control process in the drive mode V, therefore, a voltage drop of the high-voltage battery 24 according to the step-up operation of the first converter 31 compensated.

Wenn die ECU 40 in Schritt S2 bewertet, dass das elektrische Automobil 10 im Regenerativmodus ist (Schritt S2: JA), dann führt die ECU 40 in den Schritten S8, S9 einen Regenerativsteuerprozess in einem Fahrmodus VI durch. Im Regenerativsteuerprozess setzt die ECU 40 alle PWM-Signale Puu, Puv, Puw, Plu, Plv, Plw des Inverters 22 auf ein Tastverhältnis von 0[%]. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst der Prozess von Schritt S9 beschrieben. In Schritt S9 versetzt, um die regenerierte elektrische Energie maximal in die Hochspannungsbatterie 24 zu laden, d. h. vollständig zu speichern, die ECU 40 den zweiten Wandler 32 in einen Direktverbindungszustand, in dem sie beide PWM-Signale P3, P4 auf ein Tastverhältnis von 0[%] setzt. In Schritt S8 versetzt die ECU 40 den ersten Wandler 31 in einen Direktverbindungszustand, in dem sie das PWM-Signal P1 auf ein Tastverhältnis von 100[%] setzt und das PWM-Signal P2 auf ein Tastverhältnis von 0[%] setzt, um hierdurch den Motorstrom Im, der ein vom Motor 20 regenerierter Strom ist, der durch den Reaktor Rb, die Diode D3, den Transistor Q1 und den Reaktor Ra fließt, die Hochspannungsbatterie 24 zuzuführen, um hierdurch die Hochspannungsbatterie 24 zu laden. Während des Regenerativsteuerprozesses im Fahrmodus VI wird ein etwaiger Leistungsverlust minimiert, weil beide ersten und zweiten Wandler 31, 32 nicht geschaltet werden.If the ECU 40 in step S2 assessed that the electric automobile 10 in the regenerative mode (step S2: YES), then the ECU performs 40 in steps S8, S9, a regenerative control process in a drive mode VI. In the regenerative control process, the ECU resets 40 all PWM signals Puu, Puv, Puw, Plu, Plv, Plw of the inverter 22 to a duty cycle of 0 [%]. For a better understanding of the invention, the process of step S9 will first be described. In step S9, the regenerated electric power is maximally supplied to the high-voltage battery 24 to load, ie to completely store the ECU 40 the second converter 32 in a direct connection state in which it sets both PWM signals P3, P4 to a duty cycle of 0 [%]. In step S8, the ECU shifts 40 the first converter 31 in a direct connection state in which it sets the PWM signal P1 to a duty ratio of 100 [%] and sets the PWM signal P2 to a duty ratio of 0 [%] to thereby make the motor current Im, that of the motor 20 regenerated current flowing through the reactor Rb, the diode D3, the transistor Q1 and the reactor Ra is the high voltage battery 24 to thereby supply the high voltage battery 24 to load. During the regenerative control process in drive mode VI, any power loss is minimized because both first and second converters 31 . 32 not be switched.

Während die Schritte S1 bis S9 ausgeführt werden, sind die Schaltschütze S1, S2 AUS-geschaltet, d. h. geöffnet.While steps S1 to S9 are being executed, the contactors S1, S2 are turned OFF, i. H. open.

In Schritt S10 führt die ECU 40 einen Stromspeisesteuerprozess in Fahrmodi II, II und IV durch.In step S10, the ECU performs 40 a power supply control process in driving modes II, II and IV by.

Im 4 gezeigten Schritt S10a bewertet die ECU 40, ob ein Stromzufuhrmodus zum Zuführen von elektrischer Energie zum elektrischen Automobil 10 von den Stromleitungen L eingeschaltet werden kann oder nicht. Die ECU 40 wertet dies basierend darauf, ob die Straße, auf der das elektrische Automobil 10 fährt, mit den Stromleitungen L ausgestattet ist oder nicht, oder ob die Zone, in der das elektrische Automobil 10 fährt, mit den Stromleitungen L ausgestattet ist oder nicht.in the 4 The step S10a judges the ECU 40 Whether a power supply mode for supplying electric power to the electric automobile 10 can be turned on by the power lines L or not. The ECU 40 Evaluate this based on whether the road on which the electric automobile 10 drives, is equipped with the power lines L or not, or whether the zone in which the electric automobile 10 drives, is equipped with the power lines L or not.

Wenn in Schritt S10a eine positive Bewertung erfolgt (Schritt S10: JA), dann steuert der zweite Wandler 32, in Schritt S10b, die Motorspannung Vm in Abhängigkeit von dem vom Motor 20 angeforderten Drehmoment basierend auf der elektrischen Energie von der Hochspannungsbatterie 24, da angenommen wird, dass das Laden der Hochspannungsbatterie 24 verzögerungsfrei beginnen kann.If an affirmative judgment is made in step S10a (step S10: YES), then the second converter controls 32 in step S10b, the motor voltage Vm depending on that of the motor 20 requested torque based on the electrical energy from the high voltage battery 24 because it is believed that charging the high voltage battery 24 can begin without delay.

In Schritt S10 lädt die ECU 40 den Kondensator C1 während eines Vorspeisesteuerprozesses im Fahrmodus II vor.In step S10, the ECU loads 40 the condenser C1 during a haul control process in the drive mode II.

Insbesondere wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse CT des elektrischen Automobils 10 sich von einem Trennzustand in einen Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen L bewegen, fließt tendenziell ein sehr starker Einschaltstromstoß von der Stromleitung in den Kondensator C1, der ein Glättungskondensator mit einer großen elektrostatischen Kapazität ist, und die Hochspannungsbatterie 24. Um zu verhindern, dass der Kondensator C1 und die Hochspannungsbatterie 24 durch den Einschaltstromstoß beeinträchtigt werden, steuert die ECU 40 den ersten Wandler 31 an, um die Leitungsspannung V0 zwischen den Drähten 28 hochzustufen, um die Potentialdifferenz zwischen der Leitungsspannung V0 und der Stromleitungsspeisespannung Vh auf eine vorbestimmte Potentialdifferenz zu begrenzen, d. h. die ECU 40 steuert tatsächlich den ersten Wandler 31 an, um die Leitungsspannung V0 auf eine Spannung hochzustufen, die der Stromleitungsspeisespannung Vh entspricht, mit dem Zweck, den Einschaltstromstoß zu begrenzen.In particular, when the power line contact terminals CT of the electric automobile 10 From a disconnect state to a contact state with respect to the power lines L, a very large inrush current tends to flow from the power line into the capacitor C1, which is a smoothing capacitor having a large electrostatic capacity, and the high voltage battery 24 , To prevent the capacitor C1 and the high voltage battery 24 are affected by the inrush current, the ECU controls 40 the first converter 31 to the line voltage V0 between the wires 28 to limit the potential difference between the line voltage V0 and the power line supply voltage Vh to a predetermined potential difference, that is, the ECU 40 actually controls the first converter 31 to boost the line voltage V0 to a voltage corresponding to the power line supply voltage Vh for the purpose of limiting the inrush current.

Dann werden in Schritt S10d die Stromaufnehmerarme AM ausgefahren, d. h. das Ausfahren oder Verschwenken beginnt.Then, in step S10d, the current collector arms AM are extended, i. H. the extension or pivoting begins.

In Schritt S10e bewertet die ECU 40 unter Verwendung eines nicht gezeigten Steuerungssensors oder dergleichen, ob die Stromleitungskontaktanschlüsse CT, die mit den fernen Enden der Stromaufnehmerarme verbunden sind, die Stromleitungen L kontaktiert haben oder nicht.In step S10e, the ECU rates 40 using a control sensor, not shown, or the like, whether the Power line contact terminals CT, which are connected to the distal ends of the Stromaknehmerarme, the power lines L have contacted or not.

Wenn in Schritt S10e eine positive Bewertung erfolgt (Schritt S10e: JA), dann schaltet die ECU 40 in Schritt S10f den Schaltschütz S ein, um hierdurch die Leitungsspannung V0 der Stromleitungsspeisespannung Vh anzugleichen, d. h. die Spannung zwischen den Stromleitungen L (V0 = Vh).If an affirmative judgment is made in step S10e (step S10e: YES), the ECU shifts 40 in step S10f, the contactor S to thereby adjust the line voltage V0 of the power line supply voltage Vh, that is, the voltage between the power lines L (V0 = Vh).

In Schritt S10g führt die ECU 40 einen Anfangsspeisesteuerprozess im Fahrmodus III durch.In step S10g, the ECU performs 40 performs an initial feed control process in drive mode III.

Um im Anfangsspeisesteuerprozess zu verhindern, dass der Kondensator C1 und die Hochspannungsbatterie 24 beeinträchtigt werden, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse CT des elektrischen Automobils 10 sich vom Trennzustand in den Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitung L bewegen, begrenzt die ECU 40 insbesondere, dass ein zu starker Einschaltstromstoß in den Kondensator C1 und die Hochspannungsbatterie 24 fließt. Insbesondere begrenzt die ECU 40 eine Zunahme vom Batteriestrom Ib (zeitabhängige Änderung ΔIb/Δt) als Ladestrom so, dass diese nicht gleich oder größer als eine vorbestimmte Zunahme ist (Zunahmeschwellenwert). Anders ausgedrückt, die ECU 40 erhöht den Ladepegel SOC der Hochspannungsbatterie 24, bis die Bewertung in Schritt S10h positiv wird, d. h. bis die Differenz zwischen der Leitungsspannung V0 und der Batteriespannung Vb gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, während die Rate des allmählichen Anstiegs des Batteriestroms Ib begrenzt wird, der als Ladestrom in den Stromleitungen L durch die Stromleitungskontaktanschlüsse CT in die Hochspannungsbatterie 24 fließt.To prevent in the initial feed control process, the capacitor C1 and the high voltage battery 24 be affected when the power line contact terminals CT of the electric automobile 10 move from the disconnected state to the contact state with respect to the power line L, the ECU limits 40 in particular, that too strong inrush current into the capacitor C1 and the high voltage battery 24 flows. In particular, the ECU limits 40 an increase of the battery current Ib (time-dependent change ΔIb / Δt) as charging current so that it is not equal to or greater than a predetermined increase (increase threshold). In other words, the ECU 40 increases the charge level SOC of the high voltage battery 24 until the judgment in step S10h becomes positive, that is, until the difference between the line voltage V0 and the battery voltage Vb becomes equal to or lower than a predetermined value while limiting the rate of the gradual increase of the battery current Ib, which is the charging current in the power lines L through the power line contact terminals CT into the high voltage battery 24 flows.

Wenn die ECU 40 bewertet, dass die Differenz zwischen der Leitungsspannung V0 und der Batteriespannung Vb gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert wird (Schritt S10h: JA), dann wertet die ECU 40, dass kein übermäßiger Einschaltstromstoß in die Hochspannungsbatterie 24 fließt, auch dann, wenn der erste Wandler 31 im Direktverbindungszustand ist, indem er das PWM-Signal P1 auf ein Tastverhältnis von 100[%] setzt und das PWM-Signal P2 auf ein Tastverhältnis von 0[%] setzt. In Schritt S10i versetzt die ECU 40 den ersten Wandler 31 in den Direktverbindungszustand, um die Hochspannungsbatterie 24 kontinuierlich dem erhöhten Ladewirkungsgrad zu laden, indem der erste Wandler 31 im Speisesteuerprozess nicht geschaltet wird.If the ECU 40 judges that the difference between the line voltage V0 and the battery voltage Vb becomes equal to or smaller than the predetermined value (step S10h: YES), then the ECU evaluates 40 that no excessive inrush current into the high voltage battery 24 flows, even if the first converter 31 in the direct connection state, by setting the PWM signal P1 to a duty ratio of 100 [%] and setting the PWM signal P2 to a duty ratio of 0 [%]. In step S10i, the ECU sets 40 the first converter 31 in the direct connection state to the high voltage battery 24 continuously load the increased charging efficiency by the first converter 31 is not switched in the feed tax process.

In Schritt S10j bewertet die ECU 40 basierend auf dem Ladepegel SOC, ob die Hochspannungsbatterie 24 in einem vorbestimmten vollständig geladenen Zustand ist oder nicht. Wenn die ECU 40 bewertet, dass die Hochspannungsbatterie 24 im vollständig geladenen Zustand ist (Schritt S10j: JA), dann schaltet die ECU 40 in Schritt S10k die Stromspeisekontakte S1, S2 aus, d. h. öffnet diese.In step S10j, the ECU evaluates 40 based on the charge level SOC, whether the high voltage battery 24 is in a predetermined fully charged state or not. If the ECU 40 rated that the high voltage battery 24 is fully charged (step S10j: YES), then the ECU shifts 40 in step S10k, the power supply contacts S1, S2 off, that opens this.

Dann werden in Schritt S101 die Stromaufnahmerarme AM eingefahren oder zurück in ihre vorbestimmte Position im elektrischen Automobil 10 eingeklappt.Then, in step S101, the current collection arms AM are retracted or returned to their predetermined position in the electric automobile 10 collapsed.

Nun ist der Stromspeisesteuerprozess während der Fahrt beendet, und die Steuerung geht zurück zu Schritt S1. Wenn die ECU 40 bewertet, dass der Stromspeisemodus nicht eingeschaltet werden kann (Schritt S10: NEIN), dann überspringt die Steuerung den Prozess von Schritt S10a bis Schritt S10l und kehrt zu Schritt S1 zurück.Now, the power feeding control process is completed while driving, and the control goes back to step S1. If the ECU 40 judges that the power supply mode can not be turned on (step S10: NO), then the control skips the process from step S10a to step S10l and returns to step S1.

Ein Beispiel der Beziehung zwischen den Fahrmodi I bis VI, die das elektrische Automobil 10 durchläuft, und den physikalischen Größen wird nachfolgend in Bezug auf das in 6 gezeigten Zeitdiagramm beschrieben.An example of the relationship between the driving modes I to VI, which is the electric automobile 10 passes through, and the physical quantities are described below with respect to in 6 described timing diagram described.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei angenommen, dass die elektrische Motorleistung Pm auf einen positiven konstanten Wert geregelt wird, wenn der Betriebsmodus vorliegt, und auf einen negativen konstanten Wert geregelt wird, wenn der Regenerativmodus vorliegt, und die vom Spannungssensor 34 erfasste Motorspannung Vm im sowohl dem Antriebsmodus als auch dem Regenerativmodus auf einen konstanten Wert geregelt wird.For a better understanding of the present invention, let it be assumed that the electric motor power Pm is controlled to a positive constant value when in the operating mode and regulated to a negative constant value when the regenerative mode is present and that from the voltage sensor 34 detected motor voltage Vm is controlled in both the drive mode and the regenerative mode to a constant value.

Während des Antriebssteuerprozesses im Fahrmodus I zwischen der Zeit t0 und der Zeit t1 (die Schaltkontakte S1, S2 sind ausgeschaltet), nimmt die Batteriespannung Vb und die Leitungsspannung V0 ab, der Ladungspegel SOC abnimmt, da der erste Wandler 31 in den Direktverbindungszustand versetzt ist. Da die elektrische Motorleistung Pm durch den Inverter 22 auf einem konstanten Wert gehalten wird, nehmen der Batteriestrom Ib als Entladestrom und der Eingangsstrom I0, der in den zweiten Wandler 32 fließt, zu, wenn der Ladepegel SOC abnimmt.During the drive control process in the drive mode I between the time t0 and the time t1 (the switch contacts S1, S2 are turned off), the battery voltage Vb and the line voltage V0 decrease, the charge level SOC decreases because the first converter 31 is placed in the direct connection state. Since the electric motor power Pm through the inverter 22 is kept at a constant value, take the battery current Ib as the discharge current and the input current I0, in the second converter 32 flows when the charge level SOC decreases.

Während des Vorspeisesteuerprozesses im Fahrmodus II zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2, d. h. unmittelbar bevor die Stromleitungskontaktanschlüsse CT des elektrischen Automobils 10 die Stromleitungen L kontaktieren, wird die Spannung über den Kondensator C1, d. h. die Leitungsspannung V0, allmählich bis zu der angenäherten Stromleitungsspeisespannung Vh erhöht, um den Kondensator C1 vorzuladen, um zu verhindern, dass ein übermäßiger Einschaltstromstoß in den Kondensator C1 fließt. Wenn das elektrische Automobil 10 im Antriebsmodus ist, während der elektrische Motorleistung Pm zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 konstant ist, werden der Eingangsstrom I0, der Ladepegel SOC, die Batteriespannung Vb und der Batteriestrom Ib allmählich reduziert.During the hauling control process in the drive mode II, between the time t1 and the time t2, that is, immediately before the electric-wire contact terminals CT of the electric automobile 10 When the power lines L contact, the voltage across the capacitor C1, that is, the line voltage V0, is gradually increased up to the approximate power supply voltage Vh to pre-charge the capacitor C1 to prevent an excessive inrush current from flowing into the capacitor C1. When the electric car 10 is in the drive mode while the motor electric power Pm is constant between the time t1 and the time t2, the input current I0, the charge level SOC, the battery voltage Vb and the battery current Ib are gradually reduced.

Zur Zeit t2 beginnen sich die Stromaufnahmerarme Am auszufahren, um die Stromleitungskontaktanschlüsse CT mit den Stromleitungen L in Kontakt zu bringen. Während des Anfangsspeisesteuerprozesses im Fahrmodus III zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3, steuert der erste Wandler 31 den Batteriestrom Ibat als Ladestrom so, dass er allmählich zunimmt. Wenn die Batteriespannung Vb zunimmt, bis die Differenz zwischen der Batteriespannung Vb und der Stromleitungsspeisespannung Vh in einen vorbestimmten Wert fällt, wird der erste Wandler 31 in den Direktverbindungszustand gebracht, indem das PWM-Signal P1 auf ein Tastverhältnis von 100[%] gesetzt wird und das PWM-Signal P2 auf ein Tastverhältnis von 0[%] gesetzt wird (Zeit t3). At time t2, the current-carrying arms Am start to extend to bring the power line contact terminals CT into contact with the power lines L. During the initial feed control process in drive mode III between time t2 and time t3, the first converter controls 31 the battery current Ibat as charging current so that it gradually increases. When the battery voltage Vb increases until the difference between the battery voltage Vb and the power line supply voltage Vh falls within a predetermined value, the first converter becomes 31 is brought into the direct connection state by setting the PWM signal P1 at a duty ratio of 100 [%] and setting the PWM signal P2 at a duty ratio of 0 [%] (time t3).

Während des Speisesteuerprozesses im Fahrmodus VI zwischen Zeit t3 und Zeit t4 wird die Hochspannungsbatterie 24 rasch geladen. Wenn der Ladepegel SOC der Hochspannungsbatterie 24 anzeigt, dass die Hochspannungsbatterie 24 geladen ist (Zeit t4), schaltet die ECU 40 die Schaltschütze S1, S2 in den Aus-Zustand, und fährt die Stromaufnahmerarme AM von den Stromleitungen L zurück.During the feed control process in driving mode VI between time t3 and time t4, the high voltage battery becomes 24 loaded quickly. When the charge level SOC of the high voltage battery 24 indicates that the high voltage battery 24 is charged (time t4), the ECU switches 40 the contactors S1, S2 in the off state, and drives the current collection arms AM back from the power lines L.

Während zwischen der Zeit t2 und der Zeit t4 die Hochspannungsbatterie 24 von der externen elektrischen Stromversorgung geladen wird (Batterie laden), hat die externe Stromversorgungsvorrichtung 12 eine konstante Spannung. Während dieser Zeit kann die Stromleitungsspeisespannung Vh verändert werden, um die externe elektrische Stromversorgungsvorrichtung 12 so zu steuern, dass sie eine konstante elektrische Energie zuführt.During between time t2 and time t4 the high voltage battery 24 is charged from the external electrical power supply (battery charge), has the external power supply device 12 a constant tension. During this time, the power line supply voltage Vh can be changed to the external electric power supply device 12 be controlled so that it supplies a constant electrical energy.

Wenn während des Antriebsmodussteuerprozesses im Fahrmodus I zwischen der Zeit t4 und der Zeit t5, mit dem ersten Wandler 31 im Direktverbindungszustand und dem zweiten Wandler 32 zur Steuerung der Motorspannung Vm, zur Zeit t5 der Ladepegel SOC gleich oder niedriger als der Ladepegelschwellenwert SOCth ist, wird der reduzierte SOC-Steuerprozess im Fahrmodus V initiiert und zwischen der Zeit t5 und der Zeit t6, mit dem ersten Wandler 31 zur Steuerung der Motorspannung Vm dem zweiten Wandler 32 im Direktverbindungszustand, fortgesetzt. Um während des reduzierten SOC-Steuerprozesses die elektrische Motorleistung Pm zu behalten, um das Drehmoment aufrechtzuerhalten, wird die Leitungsspannung V0 durch den ersten Wandler 31 erhöht und gehalten.When during the drive mode control process in the drive mode I between the time t4 and the time t5, with the first converter 31 in the direct connection state and the second converter 32 For controlling the motor voltage Vm, at the time t5, the charge level SOC is equal to or lower than the charge level threshold SOCth, the reduced SOC control process is initiated in the drive mode V and between the time t5 and the time t6, with the first converter 31 for controlling the motor voltage Vm the second converter 32 in direct connection state, continued. In order to maintain the motor electric power Pm during the reduced SOC control process in order to maintain the torque, the line voltage V0 becomes through the first converter 31 raised and held.

Während des Regenerativsteuerprozesses im Fahrmodus VI zwischen der Zeit t6 und der Zeit t7 werden sowohl der erste Wandler 31 als auch der zweite Wandler 32 in den Direktverbindungszustand versetzt, was die Batteriespannung Vb und den Ladepegel SOC erhöht.During the regenerative control process in the traveling mode VI between time t6 and time t7, both the first converter become 31 as well as the second converter 32 placed in the direct connection state, which increases the battery voltage Vb and the charge level SOC.

[Übersicht über die Ausführung][Overview of the execution]

Wie oben beschrieben wird, mit dem elektrischen Automobil 10 gemäß der vorliegenden Ausführung, die elektrische Energie, die von der Hochspannungsbatterie 24 als der am elektrischen Automobil 10 angebrachten elektrischen Energiespeichervorrichtung zugeführt wird, und/oder die elektrische Energie, die von den Stromleitungen L durch die Stromleitungskontaktanschlüsse CT am elektrischen Automobil 10 zugeführt wird, durch den Inverter 22 umgewandelt und dem Motor 20 zugeführt, um das elektrische Automobil 10 anzutreiben.As described above, with the electric automobile 10 According to the present embodiment, the electrical energy coming from the high-voltage battery 24 as the one at the electric automobile 10 mounted electric power storage device is supplied, and / or the electrical energy from the power lines L through the power line contact terminals CT on the electric automobile 10 is fed through the inverter 22 converted and the engine 20 fed to the electric automobile 10 drive.

Das elektrische Automobil 10 hat den ersten Wandler 31, der zwischen den positiven und negativen Anschlüssen der Hochspannungsbatterie 24 und den Stromleitungskontaktanschlüssen CT angeschlossen ist, den zweiten Wandler 32, der zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen CT und den DC-Anschlüssen 26a, 26b des Inverters 22 angeschlossen ist, und die ECU 40 zum Steuern/Regeln der ersten und zweiten Wandler 31, 32. Wenn elektrische Energie von den Stromleitungen L durch die Stromleitungskontaktanschlüsse CT zugeführt wird, steuert/regelt die ECU 40 den zweiten Wandler 32 so, dass die an den Inverter 22 angelegte Spannung (Gleichspannung V0) in der Lage ist, die vom Motor 20 angeforderte elektrische Leistung zu liefern. Wenn von den Stromleitungen L kein elektrischer Strom zugeführt wird, wobei die Stromleitungskontaktanschlüsse CT mit Abstand von den Stromleitungen L angeordnet sind, steuert/regelt die ECU 40 den ersten Wandler 31 in den Direktverbindungszustand (Schritt S4) und steuert/regelt den zweiten Wandler 32 so an, dass die Motorspannung Vm, welche die an den Inverter 22 angelegte Spannung ist, in der Lage ist, die vom Motor 20 angeforderte elektrische Leistung zu liefern (Schritt S5), wenn der Ladepegel SOC gleich oder höher als der Ladepegelschwellenwert SOCth ist, d. h. wenn die Spannung über der Hochspannungsbatterie 24 gleich oder höher als eine vorbestimmte Spannung ist (Schritt S3: NEIN), und die ECU 40 steuert/regelt den ersten Wandler 31 so, dass die Motorspannung Vm, welche die an den Inverter 22 angelegte Spannung ist, in der Lage ist, die vom Motor 20 angeforderte elektrische Leistung zu liefern (Schritt S6), und steuert den zweiten Wandler 32 in den Direktverbindungszustand (Schritt S7), wenn der Ladepegel SOC niedriger als der Ladepegelschwellenwert SOCth ist, d. h. wenn die Spannung über der Hochspannungsbatterie 24 niedriger als eine vorbestimmte Spannung ist (Schritt S3: JA).The electric automobile 10 has the first converter 31 between the positive and negative terminals of the high voltage battery 24 and the power line contact terminals CT is connected, the second converter 32 between the power line contact terminals CT and the DC terminals 26a . 26b of the inverter 22 connected, and the ECU 40 for controlling the first and second transducers 31 . 32 , When electric power is supplied from the power lines L through the power line contact terminals CT, the ECU controls 40 the second converter 32 so that the to the inverter 22 applied voltage (DC voltage V0) is capable of that of the motor 20 to deliver requested electrical power. When no electric power is supplied from the power lines L with the power line contact terminals CT spaced apart from the power lines L, the ECU controls 40 the first converter 31 in the direct connection state (step S4) and controls the second converter 32 so on, that the motor voltage Vm, which is the to the inverter 22 applied voltage is capable of that of the motor 20 requested electric power (step S5) when the charge level SOC is equal to or higher than the charge level threshold SOCth, that is, when the voltage across the high voltage battery 24 is equal to or higher than a predetermined voltage (step S3: NO), and the ECU 40 controls / regulates the first converter 31 so that the motor voltage Vm, which is the to the inverter 22 applied voltage is capable of that of the motor 20 requested electric power (step S6), and controls the second converter 32 in the direct connection state (step S7) when the charge level SOC is lower than the charge level threshold SOCth, that is, when the voltage across the high voltage battery 24 is lower than a predetermined voltage (step S3: YES).

Gemäß der vorliegenden Ausführung enthält das elektrische Automobil 10, zusätzlich zum ersten Wandler 31, der die Batteriespannung Vb der Hochspannungsbatterie 24 auf einen Pegel entsprechend der Stromleitungsspeisespannung Vh hochstuft, den zweiten Wandler 32, der zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen CT angeschlossen ist, die mit den Stromleitungen L in Kontakt gebracht werden, um elektrische Energie unter der Stromleitungsspeisespannung Vh aufzunehmen, welche hoch ist, und den DC-Anschlüssen 26 des Inverters 22 zum Anregen des Motors 20. Selbst wenn daher die hohe Stromleitungsspeisespannung Vh von den Stromleitungen L an das elektrische Automobil 10 angelegt wird, fungiert der zweite Wandler 32 als elektrische Dämpfvorrichtung, um zu verhindern, dass die hohe Spannung an den Inverter 22 angelegt wird.According to the present embodiment, the electric automobile includes 10 , in addition to the first converter 31 representing the battery voltage Vb of the high voltage battery 24 to a level corresponding to the power line supply voltage Vh, the second converter 32 that between the Power line contact terminals CT is connected, which are brought into contact with the power lines L to receive electrical energy under the power line supply voltage Vh, which is high, and the DC terminals 26 of the inverter 22 to stimulate the engine 20 , Even if, therefore, the high power supply voltage Vh from the power lines L to the electric automobile 10 is applied, the second converter acts 32 as an electric damping device, to prevent the high voltage to the inverter 22 is created.

Im Ergebnis wird verhindert, dass der Inverter 22 überhitzt wird, und es wird eine geeignete Spannung, die niedriger als die hohe Spannung ist, an den Inverter 22 und den Motor 20 durch den zweiten Wandler 32 angelegt.As a result, the inverter is prevented 22 is overheated, and it is an appropriate voltage, which is lower than the high voltage, to the inverter 22 and the engine 20 through the second transducer 32 created.

Wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse CT vom Trennzustand zum Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen L bewegt werden, steuert die ECU 40 den ersten Wandler 31 an, um die Batteriespannung Vb hochzustufen, um die Spannung zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen CT auf einen Pegel entsprechend der Stromleitungsspeisespannung Vh zu bringen (Schritt S10c), und steuert den zweiten Wandler 32 an, um die an den Inverter 22 angelegte Spannung in die Lage zu versetzen, die vom Motor 20 geforderte elektrische Leistung zu liefern (Schritt S10b). Auf diese Weise wird verhindert, dass ein starker Einschaltstromstoß erzeugt wird, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse CT die Stromleitungen L kontaktieren. Ferner ist es nicht erforderlich, die vom Motor 20 angeforderte elektrische Energie zu begrenzen, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse CT die Stromleitungen L kontaktieren.When the power line contact terminals CT are moved from the disconnected state to the contact state with respect to the power lines L, the ECU controls 40 the first converter 31 to boost the battery voltage Vb to bring the voltage between the power line contact terminals CT to a level corresponding to the power line supply voltage Vh (step S10c), and controls the second converter 32 to the inverter 22 applied voltage to be able to put that from the engine 20 to supply required electric power (step S10b). In this way, a strong inrush current is prevented from being generated when the power line contact terminals CT contact the power lines L. Furthermore, it is not necessary, that of the engine 20 requested electric power to limit when the power line contact terminals CT contact the power lines L.

Wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse CT vom Trennzustand in den Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen L bewegt werden, steuert die ECU 40 den ersten Wandler 31 an, um den Ladestrom allmählich zu erhöhen, welcher von den Stromleitungen L der Hochspannungsbatterie 24 durch den ersten Wandler 31 zugeführt wird (Schritt S10g), und wenn danach die Potentialdifferenz zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des ersten Wandlers 31 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird (Schritt S10h: JA), steuert die ECU 40 den ersten Wandler 31 in den Direktverbindungszustand (Schritt S10i), um hierdurch einen etwaigen Schaltverlust des ersten Wandlers 31 zu reduzieren. Es ist somit möglich, den Wirkungsgrad zu erhöhen, mit dem die Hochspannungsbatterie 24 von der externen elektrischen Stromversorgungsvorrichtung 12 durch die Stromleitungen L, die Stromaufnehmerarme AM, den Schaltschütz S und den ersten Wandler 31 geladen wird.When the power line contact terminals CT are moved from the disconnected state to the contact state with respect to the power lines L, the ECU controls 40 the first converter 31 to gradually increase the charging current, which of the power lines L of the high voltage battery 24 through the first converter 31 is supplied (step S10g), and thereafter the potential difference between the input and output terminals of the first converter 31 becomes equal to or less than a predetermined value (step S10h: YES), the ECU controls 40 the first converter 31 in the direct connection state (step S10i) to thereby reduce any switching loss of the first converter 31 to reduce. It is thus possible to increase the efficiency with which the high voltage battery 24 from the external electric power supply device 12 through the power lines L, the current collector arms AM, the contactor S and the first converter 31 is loaded.

Wenn der Motor 20 im Regenerativmodus ist (Schritt S2: JA), dann steuert die ECU 40 den ersten und zweiten Wandler 31, 32 in den Direktverbindungszustand (Schritte S8, S9). Daher kann ein etwaiger Leistungsverlust der ersten und zweiten Wandler 31, 32 im Regenerativmodus reduziert werden und kann die vom Motor regenerierte elektrische Leistung effizient durchgeführt werden.If the engine 20 in the regenerative mode (step S2: YES), then the ECU controls 40 the first and second transducers 31 . 32 in the direct connection state (steps S8, S9). Therefore, any power loss of the first and second converters 31 . 32 can be reduced in the regenerative mode, and the electric power regenerated by the engine can be efficiently performed.

Da gemäß der vorliegenden Ausführung wie oben beschrieben der zweite Wandler 32 zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen CT und den DC-Anschlüssen 26 des Inverters 22 angeschlossen ist, macht es das elektrische Automobil 10 möglich, eine geeignete Spannung, die niedriger als eine solche hohe Spannung ist, an den Motor 20 und den Inverter 22 anzulegen, der den Motor 20 mit elektrischer Energie versorgt, selbst wenn die hohe Spannung für elektrische Schienenfahrzeuge von den Stromleitungen L angelegt wird, so dass verhindert wird, dass der Inverter 22 überhitzt wird, und ferner der Inverter 22 und der Motor 20 relativ klein sein können.As described above, according to the present embodiment, the second converter 32 between the power line contact terminals CT and the DC terminals 26 of the inverter 22 connected, it makes the electric automobile 10 possible, an appropriate voltage that is lower than such a high voltage to the motor 20 and the inverter 22 to put on the engine 20 supplied with electric power, even if the high voltage for electric rail vehicles is applied by the power lines L, so that prevents the inverter 22 is overheated, and also the inverter 22 and the engine 20 can be relatively small.

Selbst wenn hohe Spannung, die im Bereich von elektrischen Schienenfahrzeugen benutzt wird, von Stromleitungen an ein elektrisches Automobil angelegt wird, macht es das elektrische Automobil möglich, eine geeignete Spannung, die niedriger als eine solche hohe Spannung ist, an einen Motor und einen Inverter anzulegen, der dem Motor elektrische Energie zuführt.Even when high voltage used in the field of electric railway vehicles is applied from power lines to an electric automobile, the electric automobile makes it possible to apply an appropriate voltage lower than such a high voltage to a motor and an inverter which supplies electric power to the engine.

Das elektrische Automobil enthält, zusätzlich zum ersten DC/DC-Wandler, der die Batteriespannung einer Hochspannungsbatterie auf einen Pegel entsprechend einer Stromleitungsspeisespannung hochstuft, einen zweiten Wandler, der zwischen Stromleitungskontaktanschlüssen, die mit Stromleitungen in Kontakt gebracht werden, um unter der hohen Stromleitungsspeisespannung elektrische Energie von den Stromleitungen aufzunehmen, und den DC-Anschlüssen des Inverters zum Anregen des Motors angeschlossen ist. Selbst wenn daher die hohe Stromleitungsspeisespannung von den Stromleitungen an das elektrische Automobil angelegt wird, fungiert der zweite DC/DC-Wandler als elektrische Dämpfvorrichtung, um zu verhindern, dass die hohe Spannung an den Inverter angelegt wird.The electric automobile includes, in addition to the first DC / DC converter that upgrades the battery voltage of a high-voltage battery to a level corresponding to a power line supply voltage, a second converter connected between power line contact terminals that are brought into contact with power lines to supply electrical energy under the high power line supply voltage from the power lines, and is connected to the DC terminals of the inverter for energizing the motor. Therefore, even if the high power line supply voltage is applied from the power lines to the electric automobile, the second DC / DC converter functions as an electric damping device to prevent the high voltage from being applied to the inverter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2008/018131 [0004, 0005, 0008, 0008, 0009, 0009] WO 2008/018131 [0004, 0005, 0008, 0008, 0009, 0009]

Claims (4)

Elektrisches Automobil (10) zum Umwandeln von elektrischer Energie, die von einer am elektrischen Automobil (10) angebrachten elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) und/oder Stromleitungen (L1, L2) durch Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) an dem elektrischen Automobil (10) zugeführt wird, durch einen am elektrischen Automobil (10) angebrachten Inverter, und Zuführen der umgewandelten elektrischen Energie zu einem Motor (20) zum Antrieb des elektrischen Automobils (10), wobei es ferner aufweist: einen ersten DC/DC-Wandler (31), der zwischen Anschlüssen der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) und den Stromleitungskontaktanschlüssen (CT1, CT2) angeschlossen ist; einen zweiten DC/DC-Wandler (32), der zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen (CT1, CT2) und Anschlüssen des Inverters (22) angeschlossen ist; und eine Steuervorrichtung (40) zum Steuern/Regeln des ersten DC/DC-Wandlers (31) und des zweiten DC/DC-Wandlers (32); wobei, wenn von den Stromleitungen (L1, L2) durch die Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) elektrische Energie zugeführt wird, die Steuervorrichtung (40) den zweiten DC/DC-Wandler (32) ansteuert, um die an den Inverter (22) angelegte Spannung in die Lage zu versetzen, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern; und wenn keine elektrische Energie von den Stromleitungen (L1, L2) zugeführt wird, während die Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) mit Abstand von den Stromleitungen (L1, L2) angeordnet sind, die Steuervorrichtung (40) den ersten DC/DC-Wandler (31) in einen Direktverbindungszustand steuert/regelt und den zweiten DC/DC-Wandler (32) so steuert/regelt, dass die an den Inverter (22) angelegte Spannung (V0) in der Lage ist, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern, wenn eine Spannung (Vb) über der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) gleich oder höher als eine vorbestimmte Spannung ist, und den ersten DC/DC-Wandler (31) so steuert/regelt, dass die an den Inverter (22) angelegte Spannung (V0) in der Lage ist, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern, und den zweiten DC/DC-Wandler (32) in einen Direktverbindungszustand steuert/regelt, wenn die Spannung (Vb) über der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) kleiner als die vorbestimmte Spannung ist.Electric automobile ( 10 ) for converting electrical energy generated by an electric automobile ( 10 ) mounted electrical energy storage device ( 24 ) and / or power lines (L1, L2) through power line contact terminals (CT1, CT2) on the electric automobile ( 10 ) is supplied by one on the electric automobile ( 10 ) and supplying the converted electrical energy to an engine ( 20 ) for driving the electric automobile ( 10 ), further comprising: a first DC / DC converter ( 31 ) connected between terminals of the electrical energy storage device ( 24 ) and the power line contact terminals (CT1, CT2); a second DC / DC converter ( 32 ) between the power line contact terminals (CT1, CT2) and terminals of the inverter ( 22 ) connected; and a control device ( 40 ) for controlling the first DC / DC converter ( 31 ) and the second DC / DC converter ( 32 ); wherein, when electric power is supplied from the power lines (L1, L2) through the power line contact terminals (CT1, CT2), the control device (12) 40 ) the second DC / DC converter ( 32 ) to the inverter ( 22 ) in order to enable the voltage applied by the engine ( 20 ) to deliver requested electrical power; and when no electric power is supplied from the power lines (L1, L2) while the power line contact terminals (CT1, CT2) are spaced from the power lines (L1, L2), the control device (FIG. 40 ) the first DC / DC converter ( 31 ) controls in a direct connection state and the second DC / DC converter ( 32 ) controls so that the to the inverter ( 22 ) applied voltage (V0), that of the engine ( 20 ) to supply requested electrical power when a voltage (Vb) across the electrical energy storage device ( 24 ) is equal to or higher than a predetermined voltage, and the first DC / DC converter ( 31 ) controls so that the to the inverter ( 22 ) applied voltage (V0), that of the engine ( 20 ) and the second DC / DC converter ( 32 ) in a direct connection state controls when the voltage (Vb) across the electrical energy storage device ( 24 ) is less than the predetermined voltage. Das elektrische Automobil (10) nach Anspruch 1, worin, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) von einem Trennzustand in einen Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen (L1, L2) bewegt werden, die Steuervorrichtung (40) den ersten DC/DC-Wandler (31) so ansteuert, dass er eine Spannung zwischen den Stromleitungskontaktanschlüssen (CT1, CT2) auf einen Pegel entsprechend einer Stromleitungsspeisespannung (Vh) hochstuft, und den zweiten DC/DC-Wandler (32) so ansteuert, dass die an den Inverter (22) angelegte Spannung (V0) in die Lage versetzt wird, die vom Motor (20) angeforderte elektrische Leistung zu liefern.The electric automobile ( 10 ) according to claim 1, wherein, when the power line contact terminals (CT1, CT2) are moved from a disconnected state to a contact state with respect to the power lines (L1, L2), the control device (FIG. 40 ) the first DC / DC converter ( 31 ) drives a voltage between the power line contact terminals (CT1, CT2) to a level corresponding to a power line supply voltage (Vh), and the second DC / DC converter ( 32 ) so that the to the inverter ( 22 ) applied voltage (V0) in the position which is from the engine ( 20 ) to deliver requested electrical power. Das elektrische Automobil (10) nach Anspruch 2, worin, wenn die Stromleitungskontaktanschlüsse (CT1, CT2) von dem Trennzustand in den Kontaktzustand in Bezug auf die Stromleitungen (L1, L2) bewegt werden, die Steuervorrichtung (40) den ersten DC/DC-Wandler (31) so ansteuert, dass er einen Ladestrom, der von den Stromleitungen (L1, L2) der elektrischen Energiespeichervorrichtung (24) durch den ersten DC/DC-Wandler (31) zugeführt wird, allmählich erhöht, und wenn danach eine Potentialdifferenz (V0 – Vb) zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des ersten DC/DC-Wandlers (31) gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, die Steuervorrichtung (40) den ersten DC/DC-Wandler (31) in den Direktverbindungszustand steuert.The electric automobile ( 10 ) according to claim 2, wherein, when the power line contact terminals (CT1, CT2) are moved from the disconnected state to the contact state with respect to the power lines (L1, L2), the control device (FIG. 40 ) the first DC / DC converter ( 31 ) is driven so that it receives a charging current from the power lines (L1, L2) of the electrical energy storage device ( 24 ) by the first DC / DC converter ( 31 ) is gradually increased, and when thereafter a potential difference (V0 - Vb) between the input and output terminals of the first DC / DC converter ( 31 ) becomes equal to or smaller than a predetermined value, the control device ( 40 ) the first DC / DC converter ( 31 ) in the direct connection state. Das elektrische Automobil (10) nach Anspruch 1, worin die Steuervorrichtung (40) den ersten DC/DC-Wandler (31) und den zweiten DC/DC-Wandler (32) in den Direktverbindungszustand steuert, wenn der Motor (20) im Regenerativmodus ist.The electric automobile ( 10 ) according to claim 1, wherein the control device ( 40 ) the first DC / DC converter ( 31 ) and the second DC / DC converter ( 32 ) in the direct connection state, when the engine ( 20 ) in regenerative mode.
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