DE102008034663A1

DE102008034663A1 - Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einem AC-Antriebsmotor mit dualer Wicklung

Info

Publication number: DE102008034663A1
Application number: DE102008034663A
Authority: DE
Inventors: James M. Cerritos Nagashima; Brian A. Torrance Welchko; George Cerritos John; Sibaprasad Torrance Chakrabarti; Milun Torrance Perisic; Gregory S. Woodland Hills Smith
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2009-02-26

Abstract

Es wird ein Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer Hochspannungsbatterie und einer Niederspannungsbatterie bereitgestellt. Das System umfasst einen AC-Elektromotor und ein doppelseitiges Wechselrichtersystem, das mit dem AC-Elektromotor gekoppelt ist. Der AC-Elektromotor weist einen ersten Satz von Wicklungen und einen zweiten Satz von Wicklungen auf, die gemeinsame Statorschlitze besetzen, wobei der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen elektrisch voneinander isoliert sind. Das doppelseitige Wechselrichtersystem treibt den AC-Elektromotor unter Verwendung von Energie, die von der Hochspannungsbatterie erhalten wird, und von Energie, die von der Niederspannungsbatterie erhalten wird, an. Das doppelseitige Wechselrichtersystem verwendet ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das zwischen den ersten Satz von Wicklungen und die Hochspannungsbatterie gekoppelt ist, und ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das zwischen den zweiten Satz von Wicklungen und die Niederspannungsbatterie gekoppelt ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/952,742, die am 30. Juli 2007 eingereicht wurde (deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist).
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands betreffen allgemein ein Elektroantriebssystem. Insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstands Verfahren und Vorrichtungen, um verschiedene Batteriespannungen unter Verwendung eines doppelseitigen Wechselrichters, der mit einem AC-Antriebsmotor mit dualer Wicklung gekoppelt ist, anzugleichen.
HINTERGRUND
In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte sowie immer neu entstehende Stilrichtungen zu wesentlichen Veränderungen bei der Konzeption von Kraftfahrzeugen geführt. Eine dieser Veränderungen betrifft die Leistungsverwendung und die Komplexität der verschiedenen elektrischen Systeme in Kraftfahrzeugen, speziell in Kraftfahrzeugen mit alternativem Kraftstoff, wie etwa Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen.
Viele der elektrischen Komponenten, welche die in Elektro- und hybriden Elektrofahrzeugen verwendeten Elektromotoren umfassen, empfangen elektrische Leistung von Wechselstrom-Leistungsversorgungen (AC-Leistungsversorgungen). Die bei derartigen Anwendungen verwendeten Leistungsquellen (z. B. Batterien) stellen jedoch nur Gleichstromleistung (DC-Leistung) zur Verfügung. Zur Umwandlung der DC-Leistung in AC-Leistung werden daher Einrichtungen verwendet, die als Gleichrichter/Wechselrichter bekannt sind und im Folgenden hierin nur als Wechselrichter bezeichnet werden. Zudem können doppelseitige Wechselrichtertopologien verwendet werden, um einen einzigen AC-Motor mit zwei DC-Leistungsquellen anzutreiben.
Bei den meisten Elektro- und hybriden Elektrofahrzeugen werden typischerweise Hochspannungsbatterien oder -batteriestapel verwendet, um einen Speicher für elektrische Leistung für das Elektroantriebssystem bereitzustellen. Eine derartige Hochspannungsbatterie kann eine Nennspannung von 100 Volt oder mehr aufweisen. Darüber hinaus werden Batterien zum Versorgen anderer fahrzeugeigener Untersysteme mit Leistung verwendet, wie Beleuchtungsuntersysteme, Geräte-Untersysteme, Unterhaltungs-Untersysteme und dergleichen. Viele Elektro- und hybride Elektrofahrzeuge verwenden beispielsweise herkömmliche Untersysteme, die durch eine 12 Volt Batterie mit Leistung versorgt werden. Wenn ein Fahrzeug eine Niederspannungsbatterie und eine Hochspannungsbatterie (die zum Beispiel eine Spannung größer als 60 Volt aufweist) verwendet, ist es wichtig, eine galvanische Isolierung zwischen dem elektrischen Niederspannungssystem und dem elektrischen Hochspannungssystem bereitzustellen, um für den Fall eines elektrischen Fehlers für eine sichere Umgebung zu sorgen.
KURZZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst einen AC-Elektromotor, der einen Stator mit darin ausgebildeten Wicklungsschlitzen, einen ersten Satz von Wicklungen, der in den Wicklungsschlitzen aufgewickelt ist, und einen zweiten Satz von Wicklungen, der in den Wicklungsschlitzen aufgewickelt ist, aufweist. Der zweite Satz von Wicklungen ist von dem ersten Satz von Wicklungen elektrisch isoliert. Das Elektroantriebssystem umfasst auch ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das mit dem ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, und eine erste DC-Energiequelle, die mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist. Das erste Wechselrichter-Untersystem ist ausgestaltet, um den AC-Elektromotor anzutreiben, und die erste DC-Energiequelle weist eine erste Nennspannung auf. Das Elektroantriebssystem verwendet auch ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das mit dem zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, und eine zweite DC-Energiequelle, die mit dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist. Das zweite Wechselrichter-Untersystem ist ausgestaltet, um den AC-Elektromotor anzutreiben, und die zweite DC-Energiequelle weist eine zweite Nennspannung auf. Der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen sind wie ein Transformator zur Spannungsanpassung zwischen der ersten DC-Energiequelle und der zweiten DC-Energiequelle ausgestaltet.
Ein Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer Hochspannungsbatterie und einer Niederspannungsbatterie wird ebenfalls bereitgestellt. Das System umfasst einen AC-Elektromotor mit einem ersten Satz von Wicklungen und einem zweiten Satz von Wicklungen, die gemeinsame Statorschlitze des AC-Elektromotors besetzen, wobei der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen elektrisch isoliert sind, und ein doppelseitiges Wechselrichtersystem, das mit dem AC-Elektromotor gekoppelt ist. Das doppelseitige Wechselrichtersystem ist ausgestaltet, um den AC-Elektromotor unter Verwendung von Energie, die von der Hochspannungsbatterie erhalten wird, und Energie, die von der Niederspannungsbatterie erhalten wird, anzutreiben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das mit dem ersten Satz von Wicklungen und der Hochspannungsbatterie gekoppelt ist, und ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das mit dem zweiten Satz von Wicklungen und der Niederspannungsbatterie gekoppelt ist.
Ein Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer ersten Energiequelle mit einer relativ hohen DC-Nennspannung und einer zweiten Energiequelle mit einer relativ niedrigen DC-Nennspannung wird ebenfalls bereitgestellt. Dieses System umfasst einen AC-Elektromotor mit einem ersten Satz von Wicklungen und einem zweiten Satz von Wicklungen. Der erste Satz von Wicklungen ist von dem zweiten Satz von Wicklungen elektrisch isoliert, und der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen besetzen gemeinsame Statorschlitze des AC-Elektromotors, um einen Transformator zur Spannungsanpassung zwischen der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle auszubilden. Das Elektroantriebssystem verwendet auch ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das mit der ersten Energiequelle und dem ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, und ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das mit der zweiten Energiequelle und dem zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt ist. Das erste und zweite Wechselrichter-Untersystem sind zum Antreiben des AC-Elektromotors (einzeln oder gemeinsam) ausgelegt. Das Elektroantriebssystem verwendet einen Controller, der mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist. Der Controller ist ausgestaltet, um das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem so zu steuern, dass ein Soll leistungsfluss zwischen der ersten Energiequelle, der zweiten Energiequelle und dem AC-Elektromotor erreicht wird.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten, die nachstehend in der genauen Beschreibung weiter beschrieben werden, in einer vereinfachten Form vorzustellen. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, und soll auch nicht als ein Hilfsmittel zur Ermittlung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein besseres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit den folgenden Figuren erreicht werden, wobei in den Figuren gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das eine Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems enthält;
2 ist eine Schaltplandarstellung einer Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, das zur Verwendung mit einem Elektro- oder hybriden Elektrofahrzeug geeignet ist;
3 ist eine vereinfachte Darstellung eines AC-Elektromotors mit dualer Wicklung, der zur Verwen dung mit dem doppelseitigen Wechselrichtersystem geeignet ist, das in 2 gezeigt ist; und
4 ist eine Zeichnung, die einen Stator veranschaulicht, der duale isolierte Wicklungen aufweist.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende genaue Beschreibung ist rein veranschaulichender Natur und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendung und Verwendungen derartiger Ausführungsformen zu beschränken. Bei der Verwendung hierin bedeutet das Wort "beispielhaft" "als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Veranschaulichung dienend". Jede hierin als beispielhaft beschriebene Implementierung muss nicht unbedingt so aufgefasst werden, dass sie gegenüber anderen Implementierungen bevorzugt oder vorteilhaft ist. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
Techniken und Technologien können hierin mit Hilfe von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten beschrieben sein, und mit Bezug auf symbolische Darstellungen von Operationen, Verarbeitungsaufgaben und Funktionen, die von verschiedenen Rechenkomponenten oder Einrichtungen ausgeführt werden können. Der Kürze halber kann es sein, dass herkömmliche Techniken mit Bezug auf Wechselrichter, eine AC-Motorsteuerung, den Betrieb eines Elektro- und hybriden Elektrofahrzeugs und weitere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben sind. Darüber hinaus sind die Verbindungslinien, in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigt sind, zur Darstellung beispielhafter funktionaler Beziehungen und/oder physikalischer Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen gedacht. Es wird angemerkt, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen bei einer Ausführungsform des Gegenstands vorhanden sein können.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander "verbunden" oder "gekoppelt" sind. Bei der Verwendung hierin bedeutet "verbunden", sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal direkt verbunden ist (oder direkt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Auf die gleiche Weise bedeutet "gekoppelt", sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Obwohl der in 2 gezeigte Schaltplan eine beispielhafte Anordnung von Elementen darstellt, können daher zusätzliche dazwischenkommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten bei einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstands vorhanden sein.
Es besteht ein Bedarf zur Schaffung eines Elektro- oder hybriden Elektrofahrzeugs mit zwei verschiedenen Batterien (oder Batteriestapeln) mit sich wesentlich unterscheidenden Spannungen. Um gewisse Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, sollte eine derartige Konfiguration eine galvanische Isolierung der Niederspannungsseite (welche für Spannungen unter etwa 60 Volt benötigt wird) bereitstellen. Die hierin beschriebene doppelseitige Wechselrichtertopologie stellt eine Schnittstelle zwischen einer Energie quelle mit einer relativ niedrigen Spannung, einer Energiequelle mit einer relativ hohen Spannung und einem AC-Elektromotor bereit. Besonders regelt die doppelseitige Wechselrichterarchitektur den Energiefluss für das Elektroantriebssystem des Fahrzeugs ohne die Verwendung eines DC/DC-Wandlers. Die Beseitigung eines DC/DC-Wandlers ist wünschenswert, um Kosten und Gewicht zu sparen und um die Herstellung zu vereinfachen.
Eine beispielhafte Ausführungsform kann bei einer beliebigen Anzahl von Kraftfahrzeugen verwendet werden, welche ein Elektro-, ein hybrides Elektro- oder ein Brennstoffzellenfahrzeug mit zwei Batterien mit sehr unterschiedlichen Spannungen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Die beispielhafte Ausführungsform einer doppelseitigen Wechselrichtertopologie ermöglicht, dass ein einziger Elektromotor von zwei unterschiedlichen DC-Leistungsquellen angetrieben wird. Wenn es zum Beispiel gewünscht ist, die doppelseitige Topologie mit einer Hochspannungsbatterie (z. B. größer als 60 Volt) und einer Niederspannungsbatterie (z. B. etwa 12 Volt) zu verwenden, dann ist eine galvanische Isolierung von großem Nutzen. Dies wird erreicht, indem ein Motor mit zwei Sätzen von isolierten Wicklungen verwendet wird, welche die gleichen Statorschlitze besetzen. Die dualen Wicklungen wirken wie ein Transformator, um sowohl eine Spannungsanpassung als auch eine elektrische Isolierung bereitzustellen. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, ist das Verhältnis der Wicklungszahlen proportional zu dem Spannungsverhältnis der zwei Batterien.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs 100, das eine Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems enthält. Das Fahrzeug 100 enthält vorzugsweise eine Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, wie es nachstehend genauer beschrieben ist. Das Fahrzeug 100 umfasst allgemein ein Chassis 102, eine Karosserie 104, vier Räder 106 und ein elektronisches Steue rungssystem 108. Die Karosserie 104 ist auf dem Chassis 102 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 100. Die Karosserie 104 und das Chassis 102 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 106 sind in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 104 mit dem Chassis 102 jeweils drehbar gekoppelt.
Das Fahrzeug 100 kann ein beliebiger einer Anzahl verschiedener Kraftfahrzeugtypen sein, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein Sportnutzfahrzeug (SUV, SUV von Sport Utility Vehicle), und kann ein Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Heckantrieb oder Frontantrieb), ein Vierradantrieb (4WD) oder ein Allradantrieb (AWD) sein. Das Fahrzeug 100 kann auch einen beliebigen oder eine Kombination aus einer Anzahl verschiedener Maschinentypen und/oder Antriebssysteme beinhalten, wie zum Beispiel eine benzin- oder dieselgespeiste Brennkraftmaschine, eine Maschine eines "Fahrzeugs mit flexiblem Kraftstoff" (FFV, FFV von Flex Fuel Vehicle) (d. h., die eine Mischung aus Benzin und Alkohol verwendet), eine mit einem gasförmigen Gemisch (z. B. Wasserstoff und Erdgas) gespeiste Maschine, eine hybride Brennkraft/Elektromotormaschine und einen Elektromotor.
Bei der in 1 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist das Fahrzeug 100 ein vollständiges Elektro- oder ein hybrides Elektrofahrzeug mit einem Elektroantriebssystem, und das Fahrzeug 100 umfasst ferner einen Elektromotor (oder Antriebsmotor) 110, eine erste DC-Energiequelle 112 mit einer ersten Nennspannung, eine zweite DC-Energiequelle 114 mit einer zweiten Nennspannung, ein doppelseitiges Wechselrichtersystem 116 und einen Radiator 118. Wie gezeigt ist, stehen die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 in wirksamer Verbindung mit und/oder sind mit dem elektronischen Steuerungssystem 108 und dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 116 elektrisch verbunden. Es wird auch angemerkt, dass bei der dargestellten Ausführungsform das Fahrzeug 100 keinen Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungswandler (DC/DC-Leistungswandler) umfasst.
Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen sind die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 Batterien (oder Batteriestapel) mit wesentlich unterschiedlichen Spannungen. Darüber hinaus können die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 unterschiedliche und nicht angepasste Stromklassifizierungen aufweisen. In dieser Hinsicht kann die erste DC-Energiequelle 112 eine Batterie mit einer relativ hohen Spannung sein, die eine Nennbetriebsspannung in dem Bereich von etwa 42–350 Volt aufweist. Zum Zweck dieser Beschreibung verwendet die beispielhafte Ausführungsform des Fahrzeugs 100 eine Batterie für die erste DC-Energiequelle 112, die mehr als 60 Volt (z. B. 100 Volt) bereitstellt. Im Gegensatz dazu kann die zweite DC-Energiequelle 114 eine Batterie mit einer relativ niedrigen Spannung sein, die eine Nennbetriebsspannung in dem Bereich von etwa 12–42 Volt aufweist. Zum Zweck dieser Beschreibung verwendet die beispielhafte Ausführungsform des Fahrzeugs 100 eine 12 Volt Batterie für die zweite DC-Energiequelle 114. Die hierin beschriebenen Techniken und Technologien sind zur Verwendung bei einer Ausführungsform, bei der das Verhältnis der relativ hohen Spannung, die von der ersten DC-Energiequelle 112 bereitgestellt wird, zu der relativ niedrigen Spannung, die von der zweiten DC-Energiequelle 114 bereitgestellt wird, mindestens 8:1 beträgt, gut geeignet.
Der Motor 110 ist vorzugsweise ein dreiphasiger Wechselstrom-Elektroantriebsmotor (AC-Elektroantriebsmotor), obwohl auch andere Motortypen mit einer anderen Anzahl von Phasen verwendet werden können. Wie in 1 gezeigt ist, kann der Motor 110 auch ein Getriebe umfassen oder mit einem solchen derart zusammenwirken, dass der Motor 110 und das Getriebe mit wenigstens einigen der Räder 106 durch eine oder mehrere Antriebswellen 120 mechanisch gekoppelt sind. Der Radiator 118 ist mit dem Rahmen an einem äußeren Abschnitt desselben verbunden und umfasst, obwohl es nicht im Detail veranschaulicht ist, mehrere Kühlkanäle, die ein Kühlfluid (d. h. ein Kühlmittel) enthalten, wie etwa Wasser und/oder Ethylenglykol (d. h. Frostschutz). Der Radiator 118 ist mit dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 116 und dem Motor 110 zum Zweck des Leitens des Kühlmittels an diese Komponenten gekoppelt. Bei einer Ausführungsform empfängt das doppelseitige Wechselrichtersystem 116 ein Kühlmittel und teilt dieses mit dem Motor 110. Bei alternativen Ausführungsformen kann das doppelseitige Wechselrichtersystem 116 luftgekühlt sein.
Das elektronische Steuerungssystem 108 steht in wirksamer Verbindung mit dem Motor 110, der ersten DC-Energiequelle 112, der zweiten DC-Energiequelle 114 und dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 116. Obwohl es nicht im Detail gezeigt ist, umfasst das elektronische Steuerungssystem 108 verschiedene Sensoren und Kraftfahrzeugsteuerungsmodule oder elektronische Steuerungseinheiten (ECUs), wie etwa ein Wechselrichtersteuerungsmodul (d. h. den in 2 gezeigten Controller) und einen Fahrzeugcontroller, und mindestens einen Prozessor und/oder einen Speicher, welcher darin (oder in einem anderen computerlesbaren Medium) gespeicherte Anweisungen umfasst, um die Prozesse und Verfahren wie nachstehend beschrieben auszuführen.
2 ist eine Schaltplandarstellung einer Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems 200, das zur Verwendung mit einem Elektro- oder hybriden Elektrofahrzeug geeignet ist. Bei gewissen Ausführungsformen kann das (in 1 gezeigte) doppelseitige Wechselrichtersys tem 116 auf diese Weise implementiert sein. Wie in 2 dargestellt ist, ist das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 mit einem AC-Elektroantriebsmotor 202, einer Hochspannungsbatterie 204 und einer Niederspannungsbatterie 206 gekoppelt und wirkt mit diesen zusammen. Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 umfasst allgemein ohne eine Einschränkung: ein erstes Wechselrichter-Untersystem 208, das mit der Hochspannungsbatterie 204 gekoppelt ist; ein zweites Wechselrichter-Untersystem 210, das mit der Niederspannungsbatterie 206 gekoppelt ist, und einen Controller 212, der mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem 208 und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem 210 gekoppelt ist. Obwohl es in 2 nicht gezeigt ist, können jeweilige Kondensatoren parallel zu der Hochspannungsbatterie 204 und der Niederspannungsbatterie 206 gekoppelt sein, um eine Stromrestwelligkeit im Betrieb zu glätten.
Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 ermöglicht, dass der AC-Elektroantriebsmotor 202 von den verschiedenen Batterien mit Leistung versorgt wird, obwohl die Batterien deutlich unterschiedliche Nennbetriebsspannungen aufweisen. Diese Topologie in Verbindung mit der dualen isolierten Wicklungsanordnung des AC-Elektroantriebsmotors 202 (nachstehend genauer beschrieben) stellt eine Spannungsanpassung zwischen der Hochspannungsbatterie 204 und der Niederspannungsbatterie 206 bereit. Darüber hinaus stellt diese Topologie in Verbindung mit der dualen isolierten Wicklungsanordnung des AC-Elektroantriebsmotors 202 eine galvanische Isolierung zwischen den elektrischen Untersystemen, die von der Hochspannungsbatterie 204 mit Leistung versorgt werden, und den elektrischen Untersystemen, die von der Niederspannungsbatterie 206 mit Leistung versorgt werden, bereit. In diesem Kontext bedeutet "galvanische Isolierung", dass zwischen der Hochspannungsseite und der Niederspannungsseite des doppelseitigen Wechselrichtersystems 200 kein Strom direkt fließen kann. Obwohl kein Strom direkt fließen kann, kön nen unter Verwendung anderer Techniken, wie der magnetischen Induktion, Energie und Leistung zwischen den Seiten fließen.
Obwohl es in 2 nicht veranschaulicht ist, umfasst der AC-Elektroantriebsmotor 202 eine Statoranordnung (welche die Spulen umfasst) und eine Rotoranordnung (welche einen ferromagnetischen Kern umfasst), wie der Fachmann feststellen wird. Bei einer nicht beschränkenden Ausführungsform ist der AC-Elektroantriebsmotor 202 ein dreiphasiger Motor, der einen ersten Satz von Wicklungen (oder Spulen) 214 und einen zweiten Satz von Wicklungen (oder Spulen) 216 umfasst. Mit anderen Worten ist der erste Satz von Wicklungen 214 als eine dreiphasige Wicklung implementiert, während der zweite Satz von Wicklungen 216 als eine weitere dreiphasige Wicklung implementiert ist. Die Wicklungen in dem ersten Satz von Wicklungen 214 sind mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem 208 gekoppelt, und die Wicklungen in dem zweiten Satz von Wicklungen 216 sind mit dem zweiten Wechselrichter-Untersystem 210 gekoppelt. Es ist festzustellen, dass praktische Ausführungsformen nicht immer drei Phasen verwenden müssen, und dass die spezielle Implementierung nach Bedarf so modifiziert werden kann, dass sie Phasenzahlen Rechnung trägt, die von drei verschieden sind.
Der AC-Elektroantriebsmotor 202 ist auch in 3 gezeigt. Mit Bezug auf 2 und 3 umfasst der erste Satz von Wicklungen 214 drei Wicklungen 218, 220 und 222. Ein Ende der Wicklung 218 ist mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem 208 gekoppelt, und das andere Ende der Wicklung 218 ist mit einem gemeinsamen Knoten 224 gekoppelt (oder entspricht diesem, wie in 3 dargestellt ist). Auf die gleiche Weise sind die Wicklung 220 und die Wicklung 222 jeweils zwischen das erste Wechselrichter-Untersystem 208 und den gemeinsamen Knoten 224 gekoppelt. Der zweite Satz von Wicklungen 216 umfasst drei Wicklungen 226, 228 und 230. Eine Ende der Wicklung 226 ist mit dem zweiten Wechselrichter-Untersystem 210 gekoppelt, und das andere Ende der Wicklung 226 ist mit einem gemeinsamen Knoten 232 gekoppelt (oder entspricht diesem, wie in 3 dargestellt ist). Auf die gleiche Weise sind die Wicklung 228 und die Wicklung 230 jeweils zwischen das zweite Wechselrichter-Untersystem 210 und den gemeinsamen Knoten 232 gekoppelt. In der Praxis kann der AC-Elektroantriebsmotor 202 als eine Einrichtung mit sechs Anschlüssen realisiert sein und der gemeinsame Knoten 224 und der gemeinsame Knoten 232 können zwei verschiedenen internen Verbindungspunkten in dem AC-Elektroantriebsmotor 202 entsprechen.
3 stellt die Wicklung 218 gepaart mit der Wicklung 226, die Wicklung 220 gepaart mit der Wicklung 228 und die Wicklung 222 gepaart mit der Wicklung 230 dar, weil jedes Paar von Wicklungen gemeinsame Statorschlitze des AC-Elektroantriebsmotors 202 besetzt. In dieser Hinsicht ist 4 eine Zeichnung, die einen Stator 300 veranschaulicht, der duale isolierte Wicklungen aufweist. Der Stator 300 wird hier zu Veranschaulichungszwecken verwendet; eine Ausführungsform des AC-Elektroantriebsmotors 202 muss die spezielle Ausgestaltung und/oder das Wicklungsmuster von Stator 300 nicht verwenden. In 4 stellen die kleinen Kreise Wicklungsschlitze 302 dar, die im Stator 300 ausgebildet sind, die durchgezogenen Linien zwischen den Schlitzen 302 stellen den vorderen Abschnitt der Wicklungen dar, und die gestrichelten Linien zwischen den Schlitzen 302 stellen den hinteren (versteckten) Abschnitt der Wicklungen dar.
Der Klarheit und der leichteren Beschreibung wegen stellt 4 nur ein Paar von Wicklungen dar, welches einer Phase a des Motors zugeordnet ist. Dieses Paar von Wicklungen besetzt acht Wicklungsschlitze 302 in dem Stator 300. Besonders sind beide Wicklungen in dem Paar in den gemeinsamen Wicklungsschlitzen 302 aufgewickelt, wie in 4 schematisch dargestellt ist. Um sicherzustellen, dass die zwei Wicklungen elektrisch isoliert bleiben, sind die jeweiligen Leiter isoliert. Auf diese Weise können die zwei Wicklungen in den gemeinsamen Wicklungsschlitzen 302 so aufgewickelt werden, dass die zwei Wicklungen sich physikalisch nahe und benachbart zueinander befinden. Wieder mit Bezug auf 3 bilden die Wicklung 218 und die Wicklung 226 ein erstes Paar, das eine erste Gruppe gemeinsamer Schlitze besetzt, die Wicklung 220 und die Wicklung 228 bilden ein zweites Paar, das eine zweite Gruppe gemeinsamer Schlitze besetzt, und die Wicklung 222 und die Wicklung 230 bilden ein drittes Paar, das eine dritte Gruppe gemeinsamer Schlitze besetzt.
Wieder auf 2 Bezug nehmend umfasst bei dieser Ausführungsform das erste Wechselrichter-Untersystem 208 und das zweite Wechselrichter-Untersystem 210 jeweils sechs Schalter (z. B. Halbleitereinrichtungen, wie etwa Transistoren) mit antiparallelen Dioden (d. h. die Stromdichtung durch den Transistorschalter verläuft entgegengesetzt zu der zulässigen Stromrichtung durch die jeweilige Diode). Wie gezeigt, sind die Schalter in einem Abschnitt 250 des ersten Wechselrichter-Untersystems 208 in drei Paaren (oder Schenkeln) angeordnet: Paare 252, 254 und 256. Auf ähnliche Weise sind die Schalter in einem Abschnitt 258 des zweiten Wechselrichter-Untersystems 210 in drei Paaren (oder Schenkeln) angeordnet: Paare 260, 262 und 264. Eine erste Wicklung in dem Satz von Wicklungen 214 ist an entgegengesetzten Enden derselben zwischen die Schalter des Paars 252 (in Abschnitt 250) und einen ersten gemeinsamen Knoten des AC-Elektroantriebsmotors 202 elektrisch gekoppelt. Eine zweite Wicklung in dem Satz von Wicklungen 214 ist zwischen die Schalter des Paars 254 (in Abschnitt 250) und den ersten gemeinsamen Knoten gekoppelt. Eine dritte Wicklung in dem Satz von Wicklungen 214 ist zwischen die Schalter des Paars 256 (in Abschnitt 250) und den ersten gemeinsamen Knoten gekoppelt. Auf ähnliche Weise ist eine erste Wicklung in dem Satz von Wicklungen 216 an entgegengesetzten Enden derselben zwischen die Schalter des Paars 260 (in Abschnitt 258) und einen zweiten gemeinsamen Knoten des AC-Elektroantriebsmotors 202 elektrisch gekoppelt. Eine zweite Wicklung in dem Satz von Wicklungen 216 ist zwischen die Schalter des Paars 262 (in Abschnitt 258) und den zweiten gemeinsamen Knoten gekoppelt. Eine dritte Wicklung in dem Satz von Wicklungen 216 ist zwischen die Schalter des Paars 264 (in Abschnitt 258) und den zweiten gemeinsamen Knoten gekoppelt.
Wie voranstehend erwähnt, sind der erste Satz von Wicklungen 214 und der zweite Satz von Wicklungen 216 voneinander elektrisch isoliert. Demgemäß kann kein Strom direkt zwischen dem ersten Wechselrichter-Untersystem 208 und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem 210 fließen. Mit anderen Worten sind der AC-Elektroantriebsmotor 202, das erste Wechselrichter-Untersystem 208 und das zweite Wechselrichter-Untersystem 210 geeignet ausgestaltet, um eine galvanische Isolierung zwischen der Hochspannungsbatterie 204 und der Niederspannungsbatterie 206 bereitzustellen. Insbesondere werden alle zusätzlichen elektrischen Untersysteme, die von der Hochspannungsbatterie 204 mit Leistung versorgt werden, geschützt vor und isoliert von allen zusätzlichen elektrischen Untersystemen sein, die von der Niederspannungsbatterie 206 mit Leistung versorgt werden (und umgekehrt).
In der Praxis ist der erste Satz von Wicklungen 214 und der zweite Satz von Wicklungen 216 geeignet ausgestaltet, um wie ein Transformator zu funktionieren, welcher eine Spannungsanpassung zwischen der Hochspannungsbatterie 204 und der Niederspannungsbatterie 206 bereitstellt. Eine derartige Spannungsanpassung ermöglicht, dass die Hochspannungsbatterie 204 die Niederspannungsbatterie 206 durch den AC- Elektroantriebsmotor auflädt. Die Spannungsanpassung ermöglicht auch, dass die Niederspannungsbatterie 206 die Hochspannungsbatterie 204 durch den AC-Elektroantriebsmotor wieder auflädt. Eine derartige transformatorbasierte Wiederaufladung kann von dem Controller 212 geregelt und verwaltet werden, während sich der AC-Elektroantriebsmotor 202 dreht.
Die Transformatoreigenschaften des AC-Elektroantriebsmotors 202 können durch ein Konfigurieren der Wicklungszahlen, die den verschiedenen Wicklungen zugeordnet sind, erreicht werden. Es wird beispielsweise angenommen, dass der erste Satz von Wicklungen 214 eine diesem zugeordnete erste Wicklungszahl aufweist, und dass der zweite Satz von Wicklungen 216 eine diesem zugeordnete zweite Wicklungszahl aufweist. Dann wird das Verhältnis der Nennspannung der Hochspannungsbatterie 204 zu der Nennspannung der Niederspannungsbatterie 206 annähernd proportional zu dem Verhältnis der ersten Wicklungszahl zu der zweiten Wicklungszahl sein. Die jeweiligen Leistungsklassifizierungen der Hochspannungsbatterie 204 und der Niederspannungsbatterie 206 können das Verhältnis der ersten Wicklungszahl zu der zweiten Wicklungszahl auch beeinflussen. Dementsprechend können die Wicklungszahl in dem ersten Satz von Wicklungen 214 und die Wicklungszahl in dem zweiten Satz von Wicklungen 216 so gewählt sein, dass sie den angegebenen Nennspannungen und/oder Leistungsklassifizierungen der Hochspannungsbatterie 204 bzw. der Niederspannungsbatterie 206 Rechnung tragen.
Das erste Wechselrichter-Untersystem 208 und das zweite Wechselrichter-Untersystem 210 sind ausgestaltet, um den AC-Elektroantriebsmotor 202 einzeln oder gemeinsam anzutreiben (in Abhängigkeit von den speziellen Betriebsbedingungen). In dieser Hinsicht ist der Controller 212 geeignet ausgestaltet, um den Betrieb des ersten Wechselrichter-Untersystems 208 und des zweiten Wechselrichter-Untersystems 210 so zu beeinflussen, dass er einen Leistungstransfer zwischen der Hochspannungsbatterie 204, der Niederspannungsbatterie 206 und dem AC-Elektroantriebsmotor 202 verwaltet. Der Controller 212 spricht auf Befehle an, die von dem Fahrer des Fahrzeugs empfangen werden (z. B. über ein Gaspedal), und liefert Steuerungssignale oder Befehle an den Abschnitt 250 des ersten Wechselrichter-Untersystems 208 und den Abschnitt 258 des zweiten Wechselrichter-Untersystems 210, um den Ausgang der Abschnitte 250 und 258 zu steuern. Hochfrequente Pulsbreitenmodulationstechniken (PWM-Techniken) können verwendet werden, um die Abschnitte 250 und 258 zu steuern und um die Spannung zu verwalten, die von den Abschnitten 250 und 258 erzeugt wird.
Auch mit Bezug auf 1 wird das Fahrzeug 100 betrieben, indem den Rädern 106 über den AC-Elektroantriebsmotor Leistung bereitgestellt wird, welcher seine Betriebsenergie von der Hochspannungsbatterie 204 und/oder der Niederspannungsbatterie 206 empfangt. Um den Motor mit Leistung zu versorgen, wird DC-Leistung von der Hochspannungsbatterie 204 und der Niederspannungsbatterie 206 an das erste Wechselrichter-Untersystem 208 bzw. das zweite Wechselrichter-Untersystem 210 bereitgestellt, welche die DC-Leistung in AC-Leistung umwandeln, wie in der Technik allgemein verstanden wird. Wenn der Motor bei gewissen Ausführungsformen die maximale Leistung, die von der Hochspannungsbatterie 204 ausgegeben wird, nicht benötigt, kann die zusätzliche Leistung von der Hochspannungsbatterie 204 verwendet werden, um die Niederspannungsbatterie 206 aufzuladen (indem die Wicklungen des AC-Elektroantriebsmotors 202 wie ein Transformator verwendet werden). Auf ähnliche Weise kann, wenn der Motor die maximale Leistung, die von der Niederspannungsbatterie 206 ausgegeben wird, nicht benötigt, die zusätzliche Leistung von der Niederspannungsbatterie 206 verwendet werden, um die Hochspannungsbatterie 204 aufzuladen (indem die Wicklungen des AC-Elektroantriebsmotors 202 als ein Transformator verwendet werden). Selbstverständlich kann der Controller 212 bei gewissen Betriebsbedingungen verwendet werden, um den Motor unter Verwendung von Energie aus beiden Energiequellen anzutreiben. Ein weiterer Betriebsmodus betrifft die Fähigkeit, das System aus der Niederspannungsbatterie 206" fremd zu starten". Da beispielsweise die meisten Abschleppwagen nur über eine 12 Volt Fremdstartbatterie verfügen, ermöglicht diese Topologie, dass die Hochspannungsbatterie 204 aus einem 12 Volt System eines Abschleppwagens aufgeladen wird.
Im Betrieb empfangt der Controller 212 einen Drehmomentbefehl für den AC-Elektroantriebsmotor 202 und ermittelt, wie der Leistungsfluss zwischen der Hochspannungsbatterie 204 und dem ersten Wechselrichter-Untersystem 208 und zwischen der Niederspannungsbatterie 206 und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem 210 am besten zu verwalten ist. Auf diese Weise regelt der Controller 212 auch die Weise, auf welche das erste Wechselrichter-Untersystem 208 und das zweite Wechselrichter-Untersystem 210 den AC-Elektroantriebsmotor 202 antreiben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 kann eine beliebige geeignete Methodik, ein Protokoll, ein Schema oder eine Technik zur Steuerung verwenden. Zum Beispiel können von dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 200 gewisse Aspekte der Techniken und Technologien verwendet werden, welche in den US-Patenten mit den Nummern 7,154,237 und 7,199,535 (beide gehören der General Motor Corporation) beschrieben sind. Der relevante Inhalt dieser Patente ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die voranstehend beschriebene doppelseitige Wechselrichtertopologie kann verwendet werden, um zwei unterschiedliche Energiequellen (z. B. Batterien) mit verschiedenen und ganz unterschiedlichen Nennbetriebs spannungen für einen gesteuerten und verwalteten Betrieb in Kombination mit einem AC-Antriebsmotor mit dualer Wicklung eines Elektro- oder hybriden Elektrofahrzeugs zu koppeln. Die doppelseitige Wechselrichtertopologie und die isolierten Wicklungen des AC-Antriebsmotors stellen eine galvanische Isolierung zwischen dem Niederspannungs-Untersystem und dem Hochspannungs-Untersystem des Fahrzeugs bereit.
Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung des beanspruchten Gegenstands in irgendeiner Weise zu beschränken. Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen bereitstellen. Es sollte verstanden sein, dass in der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen, der durch die Ansprüche definiert ist, welcher bekannte Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Patentanmeldung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7154237 [0038]
- US 7199535 [0038]

Claims

Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug, wobei das System umfasst: einen AC-Elektromotor, der umfasst: einen Stator mit darin ausgebildeten Wicklungsschlitzen; einen ersten Satz von Wicklungen, die in den Wicklungsschlitzen aufgewickelt sind; und einen zweiten Satz von Wicklungen, die in den Wicklungsschlitzen aufgewickelt sind, wobei der zweite Satz von Wicklungen von dem ersten Satz von Wicklungen elektrisch isoliert ist; ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das mit dem ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, wobei das erste Wechselrichter-Untersystem ausgestaltet ist, um den AC-Elektromotor anzutreiben; eine erste DC-Energiequelle, die mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei die erste DC-Energiequelle eine erste Nennspannung aufweist; ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das mit dem zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, wobei das zweite Wechselrichter-Untersystem ausgestaltet ist, um den AC-Elektromotor anzutreiben; und eine zweite DC-Energiequelle, die mit dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei die zweite DC-Energiequelle eine zweite Nennspannung aufweist; wobei der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen wie ein Transformator zur Spannungsanpassung zwischen der ersten DC-Energiequelle und der zweiten DC-Energiequelle ausgestaltet sind.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 1, das ferner einen Controller umfasst, der mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem so zu steuern, dass ein Sollleistungsfluss zwischen der ersten DC-Energiequelle, der zweiten DC-Energiequelle und dem AC-Elektromotor erreicht wird.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um einen Leistungsfluss aus der ersten DC-Energiequelle zum Antreiben des AC-Elektromotors zu steuern.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um einen Leistungsfluss aus der zweiten DC-Energiequelle zum Antreiben des AC-Elektromotors zu steuern.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um ein Aufladen der ersten DC-Energiequelle durch den AC-Elektromotor zu steuern.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 2, wobei der Controller ausgestaltet ist, um ein Aufladen der zweiten DC-Energiequelle durch den AC-Elektromotor zu steuern.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 1, wobei: der AC-Elektromotor ein dreiphasiger Motor ist; der erste Satz von Wicklungen eine dreiphasige Wicklung mit drei Wicklungen ist, von denen jede ein jeweiliges erste Ende aufweist, das mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, und jede ein jeweiliges zweites Ende aufweist, das mit einem ersten gemeinsamen Knoten gekoppelt ist; und der zweite Satz von Wicklungen eine dreiphasige Wicklung mit drei Wicklungen ist, von denen jede ein jeweiliges erstes Ende aufweist, das mit dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, und jede ein jeweiliges zweites Ende aufweist, das mit einem zweiten gemeinsamen Knoten gekoppelt ist.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 1, wobei: der erste Satz von Wicklungen eine diesem zugeordnete erste Wicklungszahl aufweist; der zweite Satz von Wicklungen eine diesem zugeordnete zweite Wicklungszahl aufweist; und das Verhältnis der ersten Nennspannung zu der zweiten Nennspannung annähernd proportional zu dem Verhältnis der ersten Wicklungszahl zu der zweiten Wicklungszahl ist.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 1, wobei: die erste Nennspannung eine relativ hohe Spannung ist; die zweite Nennspannung eine relative niedrige Spannung ist; und der AC-Elektromotor, das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem ausgestaltet sind, um eine galvanische Isolierung zwischen der ersten DC-Energiequelle und der zweiten DC-Energiequelle bereitzustellen.
Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer Hochspannungsbatterie und einer Niederspannungsbatterie, wobei das System umfasst: einen AC-Elektromotor mit einem ersten Satz von Wicklungen und einem zweiten Satz von Wicklungen, die gemeinsame Statorschlitze des AC-Elektromotors besetzen, wobei der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen elektrisch isoliert sind; und ein doppelseitiges Wechselrichtersystem, das mit dem AC-Elektromotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den AC-Elektromotor unter Verwendung von Energie, die von der Hochspannungsbatterie erhalten wird, und von Energie, die von der Niederspannungsbatterie erhalten wird, anzutreiben, wobei das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst: ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das mit dem ersten Satz von Wicklungen und der Hochspannungsbatterie gekoppelt ist; und ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das mit dem zweiten Satz von Wicklungen und der Niederspannungsbatterie gekoppelt ist.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 10, wobei der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen wie ein Transformator zur Spannungsanpassung zwischen der Hochspannungsbatterie und der Niederspannungsbatterie ausgestaltet sind.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 10, das ferner einen Controller umfasst, der mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem so zu steuern, dass ein Sollleistungsfluss zwischen der Hochspannungsbatterie, der Niederspannungsbatterie, und dem AC-Elektromotor erreicht wird.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 10, wobei: der erste Satz von Wicklungen eine diesem zugeordnete erste Wicklungszahl aufweist; der zweite Satz von Wicklungen eine diesem zugeordnete zweite Wicklungszahl aufweist; die Hochspannungsbatterie eine hohe Nennspannung aufweist; die Niederspannungsbatterie eine niedrige Nennspannung aufweist; und das Verhältnis der hohen Nennspannung zu der niedrigen Nennspannung annähernd proportional zu dem Verhältnis der ersten Wicklungszahl zu der zweiten Wicklungszahl ist.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 10, wobei der AC-Elektromotor, das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem ausgestaltet sind, um eine galvanische Isolierung zwischen der Hochspannungsbatterie und der Niederspannungsbatterie bereitzustellen.
Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer ersten Energiequelle mit einer relativ hohen DC-Nennspannung und einer zweiten Energiequelle mit einer relativ niedrigen DC-Nennspannung, wobei das System umfasst: einen AC-Elektromotor mit einem ersten Satz von Wicklungen und einem zweiten Satz von Wicklungen, wobei der erste Satz von Wicklungen von dem zweiten Satz von Wicklungen elektrisch isoliert ist und der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen gemeinsame Statorschlitze des AC-Elektromotors besetzen, um einen Transformator zur Spannungsanpassung zwischen der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle auszubilden; ein erstes Wechselrichter-Untersystem, das mit der ersten Energiequelle und dem ersten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, wobei das erste Wechselrichter-Untersystem ausgelegt ist, um den AC-Elektromotor anzutreiben; ein zweites Wechselrichter-Untersystem, das mit der zweiten Energiequelle und dem zweiten Satz von Wicklungen gekoppelt ist, wobei das zweite Wechselrichter-Untersystem ausgelegt ist, um den AC-Elektromotor anzutreiben; und einen Controller, der mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem und dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem so zu steuern, dass ein Sollleistungsfluss zwischen der ersten Energiequelle, der zweiten Energiequelle und dem AC-Elektromotor erreicht wird.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 15, wobei: der AC-Elektromotor ein dreiphasiger Motor ist; der erste Satz von Wicklungen eine dreiphasige Wicklung mit drei Wicklungen ist, wobei jede ein jeweiliges erstes Ende aufweist, das mit dem ersten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, und jede ein jeweiliges zweites Ende aufweist, das mit einem ersten gemeinsamen Knoten gekoppelt ist; und der zweite Satz von Wicklungen eine dreiphasige Wicklung mit drei Wicklungen ist, wobei jede ein jeweiliges erstes Ende aufweist, das mit dem zweiten Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, und jede ein jeweiliges zweites Ende aufweist, das mit einem zweiten gemeinsamen Knoten gekoppelt ist.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 15, wobei: der erste Satz von Wicklungen eine diesem zugeordnete erste Wicklungszahl aufweist; der zweite Satz von Wicklungen eine diesem zugeordnete zweite Wicklungszahl aufweist; und das Verhältnis der relativ hohen DC-Nennspannung zu der relativ niedrigen DC-Nennspannung in etwa proportional zu dem Verhältnis der ersten Wicklungszahl zu der zweiten Wicklungszahl ist.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 15, wobei der AC-Elektromotor, das erste Wechselrichter-Untersystem und das zweite Wechselrichter-Untersystem ausgestaltet sind, um eine galvanische Isolierung zwischen der ersten Energiequelle und der zweiten Energiequelle bereitzustellen.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 15, wobei das Verhältnis der relativ hohen DC-Nennspannung zu der relativ niedrigen DC-Nennspannung mindestens 8:1 beträgt.
Elektroantriebssystem nach Anspruch 15, wobei: die relativ hohe DC-Nennspannung größer als 60 Volt ist; und die relativ niedrige DC-Nennspannung etwa 12 Volt beträgt.