DE102008034668A1 - Doppelseitiges Wechselrichtersystem mit einem Impedanzwechselrichter-Untersystem - Google Patents

Doppelseitiges Wechselrichtersystem mit einem Impedanzwechselrichter-Untersystem Download PDF

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Brian A. Torrance Welchko
James M. Cerritos Nagashima
Gregory S. Woodland Hills Smith
Sibaprasad Torrance Chakrabarti
Milun Torrance Perisic
George Cerritos John
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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    • B60L58/20Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

Es wird ein doppelseitiges Wechselrichtersystem bereitgestellt, das zur Verwendung mit einem AC-Elektroantriebsmotor eines Fahrzeugs geeignet ist. Das doppelseitige Wechselrichtersystem wirkt mit einer ersten DC-Energiequelle und einer zweiten DC-Energiequelle zusammen, welche unterschiedliche Nennspannungen aufweisen können. Das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst ein Impedanzwechselrichter-Untersystem, das ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor unter Verwendung der ersten Energiequelle anzutreiben, und ein Wechselrichter-Untersystem, das ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor unter Verwendung der zweiten Energiequelle anzutreiben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem verwendet auch einen Controller, der mit dem Impedanzwechselrichter-Untersystem und dem Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist. Der Controller ist ausgestaltet, um das Impedanzwechselrichter-Untersystem und das Wechselrichter-Untersystem gemäß einem Spannungserhöhungs-Betriebsmodus, einem herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus und einem Wiederauflade-Betriebsmodus des doppelseitigen Wechselrichtersystems zu steuern.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/952,764, die am 30. Juli 2007 eingereicht wurde (deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist).
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Der hierin beschriebene Gegenstand betrifft allgemein ein Elektroantriebssystem. Insbesondere betrifft der Gegenstand ein doppelseitiges Wechselrichtersystem zur Verwendung in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, das einen Impedanzwechselrichter umfasst.
  • HINTERGRUND
  • In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte sowie sich immer weiter entwickelnde Vorlieben bezüglich des Stils zu wesentlichen Veränderungen bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen geführt. Eine der Veränderungen betrifft die Verwendung von Leistung und die Komplexität der verschiedenen elektrischen Systeme in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit alternativem Kraftstoff, wie z. B. Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen.
  • Viele der elektrischen Komponenten, welche die Elektromotoren einschließen, die in Elektro- und hybriden Elektrofahrzeugen verwendet werden, empfangen elektrische Leistung von Wechselstrom-Leistungsversorgungen (AC-Leistungsversorgungen). Die Leistungsquellen (z. B. Batterien), die bei derartigen Anwendungen verwendet werden, liefern jedoch nur Gleichstromleistung (DC-Leistung). Folglich werden Einrichtungen verwendet, die als Gleichrichter/Wechselrichter bekannt sind und im Folgenden nur als Wechselrichter bezeichnet werden, um die DC-Leistung in AC-Leistung umzuwandeln. 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 die elektrischen Antriebssysteme vorzusehen. Eine derartige Hochspannungsbatterie kann eine Nennspannung von 100 Volt oder mehr aufweisen. Darüber hinaus werden Batterien dazu verwendet, weitere fahrzeugeigene Untersysteme, wie etwa Beleuchtungs-Untersysteme, Geräte-Untersysteme, Unterhaltungs-Untersysteme und dergleichen mit Leistung zu versorgen. Zum Beispiel verwenden viele Elektro- und hybride Elektrofahrzeuge herkömmliche Untersysteme, die durch eine 12 Volt Batterie mit Leistung versorgt werden. Darüber hinaus kann ein Fahrzeug ein weiteres Niederspannungssystem mit etwa 42 Volt verwenden, um elektrische Lasten mit mittlerer Leistung, wie z. B. ein elektrisches Servolenkungs-Untersystem mit Leistung zu versorgen.
  • Bei Fahrzeugen, die mehr als ein Spannungsniveau verwenden, ist eine Einrichtung notwendig, die Energie von einer Spannungsquelle zu einer anderen übertragen kann, um an jeder Quelle wünschenswerte Ladungs niveaus aufrechtzuerhalten. Üblicherweise werden DC/DC-Wandler verwendet, um die Ladungsniveaus mehrerer Quellen in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug aufrechtzuerhalten. Ein doppelseitiges Wechselrichtersystem ist in der Lage, den Zustand der Ladungsniveaus zwischen zwei Spannungsquellen zu steuern, während es gleichzeitig die Leistung steuert, die an einen AC-Elektromotor geliefert wird. Herkömmliche doppelseitige Wechselrichtertopologien arbeiten jedoch ideal, wenn die zwei Energiequellen ähnliche Spannungsniveaus aufweisen. Daher kann eine herkömmliche doppelseitige Wechselrichtertopologie in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug-System, das deutlich unterschiedliche Spannungsquellen aufweist (z. B. 12 Volt und 100+ Volt), nicht auf eine effiziente oder optimierte Weise arbeiten.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • Es wird ein doppelseitiges Wechselrichtersystem für einen AC-Elektroantriebsmotor eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst eine erste Energiequelle mit einer ersten DC-Nennspannung und eine zweite Energiequelle mit einer zweiten DC-Nennspannung, die sich von der ersten DC-Nennspannung unterscheidet. Das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst auch ein Impedanzwechselrichter-Untersystem, das mit der ersten Energiequelle gekoppelt ist, und ein Wechselrichter-Untersystem, das mit der zweiten Energiequelle gekoppelt ist. Diese Wechselrichtersysteme sind so ausgestaltet, dass sie den AC-Elektroantriebsmotor einzeln oder gemeinsam antreiben.
  • Es wird auch eine alternative Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems für einen AC-Elektroantriebsmotor eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Fahrzeug weist eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle auf, und das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst ein Impedanzwechselrichter-Untersystem, das ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor unter Verwendung der ersten Energiequelle anzutreiben, ein Wechselrichter-Untersystem, das ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor unter Verwendung der zweiten Energiequelle anzutreiben, und einen Controller, der mit dem Impedanzwechselrichter-Untersystem und dem Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist. Der Controller ist so ausgestaltet, dass er das Impedanzwechselrichter-Untersystem und das Wechselrichter-Untersystem gemäß einem Spannungserhöhungs-Betriebsmodus, einem herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus und einem Wiederauflade-Betriebsmodus des doppelseitigen Wechselrichtersystems steuert.
  • Ein Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer Hochspannungsbatterie und einer Niederspannungsbatterie wird ebenfalls bereitgestellt. Das Elektroantriebssystem umfasst einen AC-Elektromotor 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 aus der Hochspannungsbatterie beschafft wird, und Energie, die aus der Niederspannungsbatterie beschafft wird, anzutreiben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst einen ersten Wechselrichterabschnitt, der mit dem AC-Elektromotor gekoppelt ist, eine gekreuzte LC-X-Verbindung, die zwischen den ersten Wechselrichterabschnitt und die Niederspannungsbatterie gekoppelt ist, und einen zweiten Wechselrichterabschnitt, der zwischen die Hochspannungsbatterie und den AC-Elektromotor gekoppelt ist.
  • 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 Merk male des beanspruchten Gegenstands zu kennzeichnen, noch ist sie dazu gedacht, als ein Hilfsmittel zur Bestimmung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Ein besseres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung und die Ansprüche bei einem Studium in Verbindung mit den folgenden Figuren erreicht werden, in denen gleiche Bezugszeichen in den Figuren ähnliche Elemente bezeichnen.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das eine Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems beinhaltet; und
  • 2 ist eine Schaltplandarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, das zur Verwendung mit einem Elektro- oder hybriden Elektrofahrzeug geeignet ist.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Die folgende genaue Beschreibung ist rein veranschaulichender Natur und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen des Gegenstands oder die Anwendung und Verwendungen derartiger Ausführungsformen zu beschränken. Wie hier verwendet, bedeutet das Wort "beispielhaft" "als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Veranschaulichung dienend". Jede hierin als beispielhaft beschriebene Implementierung ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen anzusehen. 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 und mit Bezug auf symbolische Darstellungen von Operationen, Verarbeitungsaufgaben und Funktionen beschrieben sein, welche 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 andere funktionale Aspekte der Systeme (und der individuellen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben sind. Darüber hinaus sind die Verbindungslinien, die in den hierin enthaltenen verschiedenen Figuren gezeigt sind, dazu gedacht, beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darzustellen. Es wird angemerkt, dass bei einer Ausführungsform des Gegenstands viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen vorhanden sein können.
  • Wie hierin verwendet, steht ein "Knoten" für einen internen oder externen Bezugspunkt, einen Verbindungspunkt, eine Verbindung, eine Signalleitung, ein leitfähiges Element oder dergleichen, an welchem/welcher ein gegebenes Signal, ein Logikpegel, eine Spannung, ein Datenmuster, ein Strom oder eine Größe vorhanden ist. Darüber hinaus können zwei oder mehr Knoten durch ein physikalisches Element realisiert sein (und zwei oder mehr Signale können gebündelt, moduliert oder anderweitig unterschieden sein, obwohl sie an einem gemeinsamen Knoten empfangen oder ausgegeben werden).
  • Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander "verbunden" oder "gekoppelt" sind. Wie hierin verwendet, 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. Gleichermaßen 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. Folglich können, obwohl die in 2 gezeigte schematische Darstellung eine beispielhafte Anordnung von Elementen darstellt, bei einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstands zusätzliche dazwischen kommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein.
  • Hier wird ein doppelseitiges Wechselrichtersystem für ein Elektroantriebssystem eines Fahrzeugs beschrieben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem verwendet eine Impedanzwechselrichter-Topologie, die mit einer DC-Energiequelle gekoppelt ist, und eine herkömmliche Wechselrichtertopologie, die mit einer weiteren DC-Energiequelle gekoppelt ist. Die Verwendung einer Impedanzwechselrichter-Topologie macht es wirtschaftlich sinnvoll, Spannungsquellen mit signifikant unterschiedlichen Nennspannungen zu verwenden. Bei gewissen Ausführungsformen ist das Antriebssystem derart konzipiert, dass beide Seiten des doppelseitigen Wechselrichtersystems eine bidirektionale Ladefähigkeit aufweisen.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs 100, das eine Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersys tems enthält. Das Fahrzeug 100 enthält vorzugsweise eine Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, wie es nachstehend genauer beschrieben wird. Das Fahrzeug 100 umfasst allgemein ein Chassis 102, eine Karosserie 104, vier Räder 106 und ein elektronisches Steuerungssystem 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 jeweils in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 104 mit dem Chassis 102 drehbar gekoppelt.
  • Das Fahrzeug 100 kann ein beliebiger einer Anzahl verschiedener Typen von Kraftfahrzeugen sein, wie z. B. 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 einen Kombination aus einer Anzahl verschiedener Typen von Maschinen und/oder Antriebssystemen beinhalten, wie z. B. eine benzin- oder dieselgespeiste Brennkraftmaschine, die 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 Wech selrichtersystem 116 und einen Radiator 118. Wie gezeigt ist, stehen die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 in wirksamer Verbindung mit dem elektronischen Steuerungssystem 108 und dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 116 und/oder sind damit elektrisch verbunden. Es wird auch angemerkt, dass das Fahrzeug 100 bei der dargestellten Ausführungsform keinen Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungswandler (DC/DC-Leistungswandler) als integralen Bestandteil seines Elektroantriebs/Vortriebssystems umfasst.
  • Eine von dem Fahrzeug 100 verwendete DC-Energiequelle kann als eine Batterie, ein Batteriestapel, eine Brennstoffzelle, ein Superkondensator oder dergleichen realisiert sein. Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen sind die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 Batterien (oder Batteriestapel) mit deutlich unterschiedlichen Spannungen. Obwohl es nicht immer notwendig ist, nimmt diese Beschreibung an, dass die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 wiederaufladbar sind. Darüber hinaus können die erste DC-Energiequelle 112 und die zweite DC-Energiequelle 114 weitere unterschiedliche und nicht zusammenpassende Betriebskennlinien aufweisen, wie z. B. Nennströme. In dieser Hinsicht kann die erste DC-Energiequelle 112 eine Batterie mit einer relativ niedrigen Spannung sein, die eine Nennbetriebsspannung in dem Bereich von etwa 12 bis 42 Volt aufweist. Zum Zweck dieser Beschreibung verwendet die beispielhafte Ausführungsform des Fahrzeugs 100 eine 12 Volt Batterie für die erste DC-Energiequelle 112. Im Gegensatz dazu kann die zweite DC-Energiequelle 114 eine Batterie mit einer relativ hohen Spannung sein, die eine Nennbetriebsspannung in dem Bereich von etwa 42 bis 350 Volt aufweist. Zum Zweck dieser Beschreibung verwendet die beispielhafte Ausführungsform des Fahrzeugs 100 eine Batterie, die mehr als 60 Volt (z. B. 100 Volt) liefert, für die zweite DC-Energiequelle 114. Die hierin beschriebenen Techniken und Technologien sind zur Verwendung bei einer Ausführungsform gut geeignet, in der die von der ersten DC-Energiequelle 112 bereitgestellte DC-Nennspannung weniger als die Hälfte der DC-Nennspannung ist, die von der zweiten DC-Energiequelle 114 bereitgestellt wird.
  • Der Motor 110 ist vorzugsweise ein dreiphasiger Wechselstrom-Elektroantriebsmotor (AC-Elektroantriebsmotor), obwohl 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 damit derart zusammenarbeiten, 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 beinhaltet, obwohl es nicht im Detail veranschaulicht ist, mehrere Kühlkanäle, die ein Kühlfluid (d. h. ein Kühlmittel), wie etwa Wasser und/oder Ethylenglykol (d. h. Frostschutz) enthalten. Der Radiator 118 ist mit dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 116 und dem Motor 110 gekoppelt, um das Kühlmittel an diese Komponenten zu leiten. 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 Wechselrichtersystem 116 auf diese Weise implementiert sein. Wie in 2 dargestellt ist, ist das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 mit einem AC-Elektroantriebsmotor 202, einer Niederspannungsbatterie 204 und einer Hochspannungsbatterie 206 gekoppelt und wirkt mit diesen zusammen. Ohne eine Einschränkung umfasst das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 im Allgemeinen: ein Impedanzwechselrichter-Untersystem 208, das mit der Niederspannungsbatterie 204 gekoppelt ist; ein Wechselrichter-Untersystem 210, das mit der Hochspannungsbatterie 206 gekoppelt ist, und einen Controller 212, der mit dem Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 und dem Wechselrichter-Untersystem 210 gekoppelt ist. Um ein Wiederaufladen der Niederspannungsbatterie 204 zu unterstützen, kann das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 ein geschaltetes Diodenelement 214 verwenden, welches zwischen die Niederspannungsbatterie 204 und das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 gekoppelt ist. Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 ermöglicht, dass der AC-Elektroantriebsmotor 202 von den unterschiedlichen Batterien mit Leistung versorgt wird, obwohl die Batterien deutlich unterschiedliche Nennbetriebsspannungen aufweisen. Wie nachstehend genauer erläutert wird, kann diese Topologie für eine Spannungsanpassung zwischen der Niederspannungsbatterie 204 und der Hochspannungsbatterie 206 sorgen.
  • Bei einer Ausführungsform ist der AC-Elektroantriebsmotor 202 ein dreiphasiger Motor, der einen Satz von drei Wicklungen (oder Spulen) 216 umfasst, von denen jede einer Phase des AC-Elektroantriebsmotors 202 entspricht, wie allgemein verstanden wird. Bei einer Ausführungsform ist der Neutralpunkt des AC-Elektroantriebsmotors 202 aufgetrennt, um ihn zu einem dreiphasigen Motor mit sechs Anschlüssen zu machen. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, umfasst der AC-Elektroantriebsmotor 202 eine Statoranordnung (welche die Spulen umfasst) und eine Rotoranordnung (welche einen ferromagnetischen Kern umfasst), wie ein Fachmann erkennen wird.
  • Das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 umfasst einen Wechselrichterabschnitt 218, und das Wechselrichter-Untersystem 210 umfasst einen Wechselrichterabschnitt 220. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Wechselrichterabschnitt 218 und der Wechselrichterabschnitt 220 jeweils sechs Schalter (z. B. Halbleitereinrichtungen, wie etwa Transistoren) mit antiparallelen Dioden (d. h. die Richtung eines Stroms durch den Transistorschalter ist der Richtung eines Stroms entgegengesetzt, der durch die jeweilige Diode zulässig ist). Wie gezeigt ist, sind die Schalter in dem Wechselrichterabschnitt 218 des Impedanzwechselrichter-Untersystems 208 in drei Paaren (oder Schenkeln) angeordnet: Paare 222, 224 und 226. Auf ähnliche Weise sind die Schalter in dem Wechselrichterabschnitt 220 des Wechselrichter-Untersystems 210 in drei Paaren (oder Schenkeln) angeordnet: Paare 228, 230 und 232. Eine erste Wicklung in dem Wicklungssatz 216 ist an entgegengesetzten Enden derselben zwischen die Schalter des Paars 222 (in dem Wechselrichterabschnitt 218) und die Schalter des Paars 228 (in dem Wechselrichterabschnitt 220) elektrisch gekoppelt. Eine zweite Wicklung in dem Wicklungssatz 216 ist zwischen die Schalter des Paars 224 (in dem Wechselrichterabschnitt 218) und die Schalter des Paars 230 (in dem Wechselrichterabschnitt 220) gekoppelt. Eine dritte Wicklung in dem Wicklungssatz 216 ist zwischen die Schalter des Paars 226 (in dem Wechselrichterabschnitt 218) und die Schalter des Paars 232 (in dem Wechselrichterabschnitt 220) gekoppelt. Somit ist ein Ende jeder Wicklung mit dem Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 gekoppelt, und das entgegengesetzte Ende jeder Wicklung ist mit dem Wechselrichter-Untersystem 210 gekoppelt.
  • Das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 und das 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 Impedanzwechselrichter-Untersystems 208 und des Wechselrichter-Untersystems 210 zu beeinflussen, um einen Leistungstransfer zwischen der Niederspannungsbatterie 204, der Hochspannungsbatterie 206 und dem AC-Elektroantriebsmotor 202 zu verwalten. Zum Beispiel ist der Controller 212 vorzugsweise so ausgestaltet, dass er auf Befehle anspricht, die von dem Fahrer des Fahrzeugs empfangen werden (z. B. über ein Gaspedal), und Steuerungssignale oder Befehle an den Wechselrichterabschnitt 218 des Impedanzwechselrichter-Untersystems 208 und an den Wechselrichterabschnitt 220 des Wechselrichter-Untersystems 210 liefert, um den Ausgang der Wechselrichterabschnitte 218 und 220 zu steuern. In der Praxis können hochfrequente Pulsbreitenmodulationstechniken (PWM-Techniken) verwendet werden, um die Wechselrichterabschnitte 218 und 220 zu steuern und um die Spannung zu verwalten, die von den Wechselrichterabschnitten 218 und 220 erzeugt wird.
  • Zusätzlich zu dem Wechselrichterabschnitt 218 umfasst das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 eine gekreuzte LC-X-Verbindung 234, welche zwischen den Wechselrichterabschnitt 218 und die Niederspan nungsbatterie 204 gekoppelt ist. Diese spezielle Ausführungsform der gekreuzten LC-X-Verbindung 234 umfasst ein erstes induktives Element 236, ein zweites induktives Element 238, ein erstes kapazitives Element 240 und ein zweites kapazitives Element 242. Ein Ende des induktiven Elements 236 ist mit einem Knoten 244 gekoppelt und das andere Ende des induktiven Elements 236 ist mit einem Knoten 246 gekoppelt. Ein Ende des induktiven Elements 238 ist mit einem Knoten 248 gekoppelt und das andere Ende des induktiven Elements 238 ist mit einem Knoten 250 gekoppelt. Der Wechselrichterabschnitt 218 kann zwischen die Knoten 246 und 250 gekoppelt sein, wie in 2 dargestellt ist. In dieser Hinsicht können die Knoten 246 und 250 als Eingangs- und/oder Ausgangsknoten des Wechselrichterabschnitts 218 angesehen werden. Ein Ende des kapazitiven Elements 240 ist mit dem Knoten 246 gekoppelt und das andere Ende des kapazitiven Elements 240 ist mit dem Knoten 248 gekoppelt. Ein Ende des kapazitiven Elements 242 ist mit dem Knoten 244 gekoppelt und das andere Ende des kapazitiven Elements 242 ist mit dem Knoten 250 gekoppelt. Mit anderen Worten ist das kapazitive Element 240 zwischen das erste Ende des induktiven Elements 236 und das zweite Ende des induktiven Elements 238 gekoppelt, während das kapazitive Element 242 zwischen das erste Ende des induktiven Elements 238 und das zweite Ende des induktiven Elements 236 gekoppelt ist. Die Induktivität und die Kapazität der Komponenten in der gekreuzten LC-X-Verbindung 234 sind auf der Grundlage von Faktoren, wie etwa der Schaltfrequenz des Wechselrichterabschnitts 218, der Ausgangsfrequenz, dem Betrag an tolerierbarem Restwelligkeitsstrom etc. gewählt. Die gekreuzte LC-X-Verbindung 234 arbeitet auf eine bekannte Weise, um einen Betrieb des Impedanzwechselrichter-Untersystems 208 in einem Spannungsverringerungs- oder Spannungserhöhungs-Modus zu erleichtern, wie nachstehend genauer beschrieben wird.
  • Das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 arbeitet allgemein auf die folgende Weise. Die gekreuzte LC-X-Verbindung 234 wird idealerweise mit dem zweifachen (oder dem sechsfachen, in Abhängigkeit von dem Steuerungsverfahren) der Schaltfrequenz des Wechselrichterabschnitts 218 moduliert, weil die gekreuzte LC-X-Verbindung 234 während der Ausschalt-Zustände des Schaltnetzwerks aktiv ist. Während der Ausschalt-Zustände des Schaltnetzwerks (d. h. alle oberen oder unteren Schalter sind eingeschaltet), kann die Effektivspannung des Impedanznetzwerks erhöht werden, indem beide Schalter in einem, zwei oder drei der Phasenschenkel für eine gesteuerte Dauer eingeschaltet werden. Diese Durchschussbedingung lädt die Induktivitäten, welche während des nächsten aktiven Zustands des Wechselrichterabschnitts 218 zu der verfügbaren effektiven DC-Verbindungsspannung beitragen. In dieser Hinsicht kann das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 und die gekreuzte LC-X-Verbindung 234 in Übereinstimmung mit bekannten Prinzipien und Techniken funktionieren. Zum Beispiel ist der Betrieb eines bekannten Impedanz-Leistungswandlers in dem US-Patent Nr. 7,130,205 beschrieben, dessen Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der Knoten 248 mit dem Niederpotentialanschluss der Niederspannungsbatterie 204 (z. B. einer Masse oder einem anderen Bezug) gekoppelt, und der Knoten 244 ist mit einer Seite eines geschalteten Diodenelements 214 gekoppelt. Darüber hinaus ist die andere Seite des geschalteten Diodenelements 214 mit dem Hochpotentialanschluss der Niederspannungsbatterie 204 gekoppelt. Das geschaltete Diodenelement 214 kann einen Schalter 252 und eine Diode 254 umfassen, die antiparallel mit dem Schalter 252 gekoppelt ist. Bei dieser speziellen Implementierung sind der Schalter 252 und die Diode 254 beide zwischen den positiven Anschluss der Niederspannungsbatterie 204 und den Knoten 244 gekoppelt. Insbesondere ist die Anode der Diode 254 mit der Niederspannungsbatterie 204 gekoppelt, und die Kathode der Diode 254 ist mit dem Knoten 244 gekoppelt. Der Controller 212 kann geeignet ausgestaltet sein, um die Aktivierung des Schalters 252 nach Bedarf zu steuern, um den Betrieb des doppelseitigen Wechselrichtersystems 200 in verschiedenen Modi zu unterstützen. Zum Beispiel kann das geschaltete Diodenelement 214 in einen ersten Zustand gesteuert werden (bei dem der Schalter 252 geschlossen ist), um ein Aufladen der Niederspannungsbatterie 204 über das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 zu ermöglichen. Dieser erste Zustand entspricht dem Wiederauflade-Betriebsmodus des doppelseitigen Wechselrichtersystems 200. Das geschaltete Diodenelement 214 kann auch in einen zweiten Zustand (bei dem der Schalter 252 geöffnet ist) gesteuert werden, der einen Stromfluss in die Niederspannungsbatterie 204 begrenzt. Mit anderen Worten ermöglicht die Diode 254 in dem zweiten Zustand, dass ein Strom von der Niederspannungsbatterie 204 in die gekreuzte LC-X-Verbindung 234 fließt, während ein Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung verhindert oder beschränkt wird.
  • In Abhängigkeit von der Implementierung und Einsatzweise des doppelseitigen Wechselrichtersystems 200 kann der Controller 212 geeignet so ausgestaltet sein, dass er das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 und/oder das Wechselrichter-Untersystem 210 gemäß einer Anzahl verschiedener Betriebsmodi steuert. Derartige Betriebsmodi können ohne eine Einschränkung einen Spannungserhöhungs-Betriebsmodus, einen herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus, einen Wiederauflade-Betriebsmodus oder dergleichen umfassen. Bei dem Spannungserhöhungs-Betriebsmodus erhöht das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 die DC-Nennspannung der Niederspannungsbatterie 204 für die Kompatibilität und Übereinstimmung mit der Hochspannungsbatterie 206. Um den Spannungserhöhungs-Betriebsmodus zu erhalten, öffnet der Controller 212 den Schalter 252 derart, dass die gekreuzte LC-X-Verbindung 234 so funktionieren kann, dass das Potential an den Knoten 246 und 250 auf eine Spannung erhöht wird, die diejenige der Niederspannungsbatterie 204 überschreitet. Insbesondere wird die Spannung an den Knoten 246 und 250 derart erhöht, dass sie sich der DC-Nennspannung der Hochspannungsbatterie 206 annähert oder dieser angleicht. Als Folge ist die AC-Ausgangsspannung des Wechselrichterabschnitts 218 höher als die AC-Ausgangsspannung, die andernfalls mit einer herkömmlichen Wechselrichtertopologie erreicht würde. Diese höhere Spannung, die durch die Aufnahme des Impedanzwechselrichter-Untersystems 208 geschaffen wurde, kann verwendet werden, um das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 bei einem effizienteren Arbeitspunkt zu betreiben. Bei diesem Typ von Betrieb liefert die Niederspannungsbatterie 204 entweder Wirkleistung an den AC-Elektroantriebsmotor 202, oder sie liefert eine Null-Wirkleistung derart, dass der Wechselrichterabschnitt 218 nur Blindleistung an den AC-Elektroantriebsmotor 202 liefert, wobei sie bewirkt, dass der Leistungsfaktor des doppelseitigen Wechselrichtersystems 200 verbessert wird.
  • Der Controller 212 öffnet den Schalter 252 auch, um einen Betrieb in dem herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus zu erhalten. Bei dem herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus hält der Controller 212 die DC-Nennspannung der Niederspannungsbatterie 204 aufrecht. Mit anderen Worten wird die Spannung nicht erhöht. Obwohl die AC-Ausgangsspannung begrenzt ist, kann es sein, dass der gewünschte Motorarbeitspunkt keine höhere Spannung benötigt und folglich die niedrigere verfügbare Spannung ausreichend sein kann, wodurch ein effizienterer Gesamtarbeitspunkt bereitgestellt wird. Wie voranstehend erwähnt, schließt der Controller 212 den Schalter 252 für den Wiederauflade-Betriebsmodus und steuert die Wechselrichterabschnitte 218 und 220, um einen geeigne ten Fluss von Wiederaufladeenergie in die Niederspannungsbatterie 204 bereitzustellen. Während des Wiederauflade-Betriebsmodus wird das Impedanzwechselrichter-Untersystem 208 auf eine Weise betrieben, die einem herkömmlichen Wechselrichter ähnelt. Bei diesem Modus ist die AC-Ausgangsspannung des Wechselrichterabschnitts 218 auf die eines herkömmlichen Wechselrichters beschränkt.
  • Auch mit Bezug auf 1 wird das Fahrzeug 100 betrieben, indem über den AC-Elektroantriebsmotor 202 Leistung an die Räder 106 bereitgestellt wird, welcher seine Betriebsenergie von der Niederspannungsbatterie 204 und/oder der Hochspannungsbatterie 206 empfängt. Um den Motor mit Leistung zu versorgen, wird DC-Leistung von der Niederspannungsbatterie 204 und der Hochspannungsbatterie 206 an den Wechselrichterabschnitt 218 bzw. den Wechselrichterabschnitt 220 bereitgestellt, welche die DC-Leistung in AC-Leistung umwandeln, wie in der Technik allgemein verstanden wird. Bei gewissen Ausführungsformen, wenn der Motor die maximale Leistungsausgabe der Niederspannungsbatterie 204 nicht benötigt, kann die zusätzliche Leistung von der Niederspannungsbatterie 204 verwendet werden, um die Hochspannungsbatterie 206 aufzuladen. Auf ähnliche Weise kann, wenn der Motor die maximale Leistungsausgabe der Hochspannungsbatterie 206 nicht benötigt, die zusätzliche Leistung von der Hochspannungsbatterie 206 verwendet werden, um die Niederspannungsbatterie 204 aufzuladen. Selbstverständlich kann bei gewissen Betriebsbedingungen der Controller 212 dazu verwendet werden, um den Motor unter Verwendung von Energie aus beiden Energiequellen anzutreiben.
  • Im Betrieb empfängt der Controller 212 einen Drehmomentbefehl für den AC-Elektroantriebsmotor 202 und ermittelt, wie der Leistungsfluss zwischen der Niederspannungsbatterie 204 und dem Impedanzwechselrich ter-Untersystem 208 und zwischen der Hochspannungsbatterie 206 und dem Wechselrichter-Untersystem 210 am besten verwaltet werden kann. Auf diese Weise regelt der Controller 212 auch die Weise, auf welche der Wechselrichterabschnitt 218 und der Wechselrichterabschnitt 220 den AC-Elektromotor 202 antreiben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 kann irgendeine geeignete Methodik, ein Protokoll, ein Schema oder eine Technik zur Steuerung verwenden. Beispielsweise können gewisse Aspekte der Techniken und Technologien von dem doppelseitigen Wechselrichtersystem 200 verwendet werden, welche in den US-Patenten mit den Nr. 7,154,237 und 7,199,535 (beide gehören der General Motors Corporation) beschrieben sind. Der relevante Inhalt dieser Patente ist durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
  • In der Praxis kann das Fahrzeug einen Batteriecontroller umfassen, welcher von dem Controller 212 getrennt sein oder damit integriert sein kann (typischerweise ist er getrennt). Der Batteriecontroller ist geeignet ausgestaltet, um die Ladezustands-Information (zusammen mit anderen Informationen, wie z. B. einem Zellenausgleich) der Batterien zu überwachen. Der Batteriecontroller kann derartige Informationen analysieren und/oder verarbeiten und dem Fahrzeugcontroller eine Leistungskapazität liefern. Der Fahrzeugcontroller verarbeitet die von dem Batteriecontroller erhaltene Information zusammen mit Fahrerbefehlen, um zu ermitteln, wie die Anforderung des Fahrers am besten erfüllt werden kann und irgendwelche Untersystemanforderungen befriedigt werden können, wie etwa der Leistungsausgleich zwischen den zwei Energiequellen.
  • Obwohl die veranschaulichte Ausführungsform ein Impedanzwechselrichter-Untersystem für die Niederspannungsseite verwendet, können alternative Ausführungsformen ein Impedanzwechselrichter-Untersystem für die Hochspannungsseite anstelle von (oder zusätzlich zu) einem Impedanz- Wechselrichter-Untersystem für die Niederspannungsseite verwenden. Zudem zieht die voranstehend beschriebene Ausführungsform zwei DC-Energiequellen in Betracht, die verschiedene Nennspannungen aufweisen. Eine alternative Ausführungsform kann ein oder zwei Impedanzwechselrichter-Untersysteme mit zwei DC-Energiequellen verwenden, die annähernd die gleiche Nennspannung aufweisen.
  • 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 hierin beschriebene beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen 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 7130205 [0030]
    • - US 7154237 [0035]
    • - US 7199535 [0035]

Claims (20)

  1. Doppelseitiges Wechselrichtersystem für einen AC-Elektroantriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst: eine erste Energiequelle, die eine erste DC-Nennspannung aufweist; ein Impedanzwechselrichter-Untersystem, das mit der ersten Energiequelle gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor anzutreiben; eine zweite Energiequelle mit einer zweiten DC-Nennspannung, die sich von der ersten DC-Nennspannung unterscheidet; und ein Wechselrichter-Untersystem, das mit der zweiten Energiequelle gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor anzutreiben.
  2. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 1, das ferner einen Controller umfasst, der mit dem Impedanzwechselrichter-Untersystem und dem Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um den Betrieb des Impedanzwechselrichter-Untersystems und des Wechselrichter-Untersystems zu beeinflussen, um einen Leistungstransfer zwischen der ersten Energiequelle, der zweiten Energiequelle und dem AC-Elektroantriebsmotor zu verwalten.
  3. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 1, wobei die erste DC-Nennspannung kleiner als die Hälfte der zweiten DC-Nennspannung ist.
  4. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 1, wobei das Impedanzwechselrichter-Untersystem umfasst: einen Wechselrichterabschnitt; und eine gekreuzte LC-X-Verbindung, die zwischen den Wechselrichterabschnitt und die erste Energiequelle gekoppelt ist.
  5. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 4, wobei die gekreuzte LC-X-Verbindung umfasst: ein erstes induktives Element mit jeweiligen ersten und zweiten Enden; ein zweites induktives Element mit jeweiligen ersten und zweiten Enden; ein erstes kapazitives Element; und ein zweites kapazitives Element; wobei das erste kapazitive Element zwischen das zweite Ende des ersten induktiven Elements und das erste Ende des zweiten induktiven Elements gekoppelt ist; und das zweite kapazitive Element zwischen das erste Ende des ersten induktiven Elements und das zweite Ende des zweiten induktiven Elements gekoppelt ist.
  6. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 1, wobei: die erste Energiequelle wiederaufladbar ist; und das doppelseitige Wechselrichtersystem ferner ein geschaltetes Diodenelement umfasst, das zwischen die erste Energiequelle und das Impedanzwechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei das geschaltete Diodenelement einen ersten Zustand, der ein Laden der ersten Energiequelle über das Impedanzwechselrichter-Untersystem ermöglicht, und einen zweiten Zustand aufweist, der einen Stromfluss in die erste Energiequelle begrenzt.
  7. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 6, wobei das geschaltete Diodenelement umfasst: einen Schalter, der zwischen einen positiven Anschluss der ersten Energiequelle und einen Referenzknoten des Impedanzwechselrichter-Untersystems gekoppelt ist; und eine Diode, die eine mit dem positiven Anschluss der ersten Energiequelle gekoppelte Anode und eine Kathode aufweist, die mit dem Referenzknoten des Impedanzwechselrichter-Untersystems gekoppelt ist.
  8. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 1, wobei die erste Energiequelle und die zweite Energiequelle beide wiederaufladbar sind.
  9. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 1, wobei das Impedanzwechselrichter-Untersystem ausgestaltet ist, um die erste DC-Nennspannung zu erhöhen.
  10. Doppelseitiges Wechselrichtersystem für einen AC-Elektroantriebsmotor eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine erste Energiequelle und eine zweite Energiequelle aufweist, wobei das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst: ein Impedanzwechselrichter-Untersystem, das ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor unter Verwendung der ersten Energiequelle anzutreiben; ein Wechselrichter-Untersystem, das ausgestaltet ist, um den AC-Elektroantriebsmotor unter Verwendung der zweiten Energiequelle anzutreiben; und einen Controller, der mit dem Impedanzwechselrichter-Untersystem und dem Wechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um das Impedanzwechselrichter-Untersystem und das Wechselrichter-Untersystem gemäß einem Spannungserhöhungs-Betriebsmodus, einem herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus und einem Wiederauflade-Betriebsmodus des doppelseitigen Wechselrichtersystems zu steuern.
  11. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 10, wobei der Controller ausgestaltet ist, um den Betrieb des Impedanzwechselrichter-Untersystems und des Wechselrichter-Untersystems zu beeinflussen, um einen Leistungstransfer zwischen der ersten Energiequelle, der zweiten Energiequelle und dem AC-Elektroantriebsmotor zu verwalten.
  12. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 10, wobei: die erste Energiequelle eine erste DC-Nennspannung aufweist; die zweite Energiequelle eine zweite DC-Nennspannung aufweist; und die erste DC-Nennspannung kleiner als die Hälfte der zweiten DC-Nennspannung ist.
  13. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller ausgestaltet ist, um den Spannungserhöhungs-Betriebsmodus durch Erhöhen der ersten DC-Nennspannung für das Impedanzwechselrichter-Untersystem zu erhalten.
  14. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 12, wobei der Controller ausgestaltet ist, um den herkömmlichen Wechselrichter-Betriebsmodus zu erhalten, indem die erste DC-Nennspannung des Impedanzwechselrichter-Untersystems beibehalten wird.
  15. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 10, wobei das Impedanzwechselrichter-Untersystem umfasst: ein erstes induktives Element mit jeweiligen ersten und zweiten Enden; ein zweites induktives Element mit jeweiligen ersten und zweiten Enden; ein erstes kapazitives Element; und ein zweites kapazitives Element; wobei das erste kapazitive Element zwischen das zweite Ende des ersten induktiven Elements und das erste Ende des zweiten induktiven Elements gekoppelt ist; und das zweite kapazitive Element zwischen das erste Ende des ersten induktiven Elements und das zweite Ende des zweiten induktiven Elements gekoppelt ist.
  16. Doppelseitiges Wechselrichtersystem nach Anspruch 10, wobei: die erste Energiequelle wiederaufladbar ist; und das doppelseitige Wechselrichtersystem ferner ein geschaltetes Diodenelement umfasst, das zwischen die erste Energiequelle und das Impedanzwechselrichter-Untersystem gekoppelt ist, wobei das geschaltete Diodenelement einen ersten Zustand aufweist, der dem Wiederauflade-Betriebsmodus entspricht, der das Aufladen der ersten Energiequelle über das Impedanzwechselrichter-Untersystem ermöglicht, und einen zweiten Zustand aufweist, der einen Stromfluss in die erste Energiequelle begrenzt.
  17. Elektroantriebssystem für ein Fahrzeug mit einer Hochspannungsbatterie und einer Niederspannungsbatterie, wobei das Elektroantriebssystem umfasst: einen AC-Elektromotor; und ein doppelseitiges Wechselrichtersystem, das mit dem AC-Elektromotor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um den AC-Elektromotor unter Verwendung von Energie, die aus der Hochspannungsbatterie beschafft wird, und Energie, die aus der Niederspannungsbatterie beschafft wird, anzutreiben, wobei das doppelseitige Wechselrichtersystem umfasst: einen ersten Wechselrichterabschnitt, der mit dem AC-Elektromotor gekoppelt ist; eine gekreuzte LC-X-Verbindung, die zwischen den ersten Wechselrichterabschnitt und die Niederspannungsbatterie gekoppelt ist; und einen zweiten Wechselrichterabschnitt, der zwischen die Hochspannungsbatterie und den AC-Elektromotor gekoppelt ist.
  18. Elektroantriebssystem nach Anspruch 17, das ferner einen Controller umfasst, der mit dem ersten Wechselrichterabschnitt und dem zweiten Wechselrichterabschnitt gekoppelt ist, wobei der Controller ausgestaltet ist, um einen Betrieb des ersten Wechselrichterabschnitts und des zweiten Wechselrichterabschnitts zu beeinflussen, um einen Leistungstransfer zwischen der Hochspannungsbatterie, der Niederspannungsbatterie und dem AC-Elektromotor zu verwalten.
  19. Elektroantriebssystem nach Anspruch 17, wobei die gekreuzte LC-X-Verbindung umfasst: ein erstes induktives Element mit jeweiligen ersten und zweiten Enden; ein zweites induktives Element mit jeweiligen ersten und zweiten Enden; ein erstes kapazitives Element; und ein zweites kapazitives Element; wobei das erste kapazitive Element zwischen das zweite Ende des ersten induktiven Elements und das erste Ende des zweiten induktiven Elements gekoppelt ist; und das zweite kapazitive Element zwischen das erste Ende des ersten induktiven Elements und das zweite Ende des zweiten induktiven Elements gekoppelt ist.
  20. Elektroantriebssystem nach Anspruch 19, wobei: das zweite Ende des ersten induktiven Elements mit einem ersten Eingangsknoten des ersten Wechselrichterabschnitts gekoppelt ist; das zweite Ende des zweiten induktiven Elements mit einem zweiten Eingangsknoten des ersten Wechselrichterabschnitts gekoppelt ist; das erste Ende des zweiten induktiven Elements mit einem Niederpotentialanschluss der Niederspannungsbatterie gekoppelt ist; und das doppelseitige Wechselrichtersystem ferner ein geschaltetes Diodenelement umfasst, das zwischen das erste Ende des ersten induktiven Elements und einen Hochpotentialanschluss der Niederspannungsbatterie gekoppelt ist.
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US60/952,764 2007-07-30
US12/132,486 2008-06-03
US12/132,486 US7956569B2 (en) 2007-07-30 2008-06-03 Double ended inverter system with an impedance source inverter subsystem

Publications (1)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011111243B4 (de) 2010-09-09 2022-04-21 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Mit einem Ladegerät zusammengebauter Gleichrichter/Wechselrichter für einen Permanentmotor/Induktionsmotorantrieb eines Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugs
US11964570B2 (en) 2019-12-18 2024-04-23 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Method for operating an electric vehicle and electric vehicle

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100085787A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Ajit Wasant Kane System and method for powering a hybrid electric vehicle
US8094469B2 (en) * 2008-11-27 2012-01-10 Sansha Electric Manufacturing Co., Ltd. Current balanced push-pull inverter circuit
JP5143187B2 (ja) * 2010-06-01 2013-02-13 Tdkラムダ株式会社 放電灯始動回路および放電灯点灯装置
US8648559B2 (en) * 2011-03-16 2014-02-11 Deere & Company System for controlling rotary electric machines to reduce current ripple on a direct current bus
US9399402B2 (en) 2011-04-21 2016-07-26 Lear Corporation Proximity detection circuit for on-board vehicle charger
DE102011075560A1 (de) * 2011-05-10 2012-11-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Leistungselektronische Vorrichtung und Steuerverfahren für eine elektrische Maschineund für elektrische Energiespeicher
US9211798B2 (en) 2011-07-28 2015-12-15 Lear Corporation Multistage power supply system and method for providing uninterrupted power to vehicle circuitry
US9233611B2 (en) 2011-11-10 2016-01-12 Lear Corporation Proximity detection circuit having short protection
US9440538B2 (en) 2011-11-11 2016-09-13 Lear Corporation Housekeeping circuit having trickle charge capabilities
GB2503693A (en) * 2012-07-03 2014-01-08 Bombardier Transp Gmbh Using impedance to control energy transfer in an inductively powered vehicle
WO2014125568A1 (ja) * 2013-02-12 2014-08-21 三菱電機株式会社 モータ駆動装置
CN104578881A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 北京理工大学 一种新型z源并网变流器
EP3101805B1 (de) * 2015-06-01 2019-04-03 Aros Electronics AB Schwankungsreduzierung für gleichstromschiene
US10550816B2 (en) * 2016-02-17 2020-02-04 General Electric Company Start/stop system for vehicles and method of making same
US10076971B2 (en) * 2016-07-05 2018-09-18 Nio Nextev Limited Split electric vehicle (EV) battery including both a replaceable and fixed portion
US10063180B2 (en) * 2017-01-31 2018-08-28 Ford Global Technologies, Llc Multiple inverter hybrid drive system
EP3628109B1 (de) * 2017-06-13 2023-11-22 The Governing Council of the University of Toronto Systeme und verfahren für ein bordseitiges schnellladegerät
JP6958132B2 (ja) * 2017-08-31 2021-11-02 株式会社デンソー 回転電機制御装置
US20190092180A1 (en) * 2017-09-27 2019-03-28 Zhengmao Zhu Method of operating an electric vehicle charging and traction system
GB201809400D0 (en) * 2018-06-07 2018-07-25 Trw Ltd Control for electric power steering
GB2592241B (en) * 2020-02-21 2022-04-20 Dyson Technology Ltd A System
GB2592242B (en) * 2020-02-21 2022-09-07 Dyson Technology Ltd A system
WO2021165655A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Dyson Technology Limited A system
US11420533B2 (en) * 2020-03-30 2022-08-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7130205B2 (en) 2002-06-12 2006-10-31 Michigan State University Impedance source power converter
US7154237B2 (en) 2005-01-26 2006-12-26 General Motors Corporation Unified power control method of double-ended inverter drive systems for hybrid vehicles
US7199535B2 (en) 2005-01-26 2007-04-03 General Motors Corporation Doubled-ended inverter drive system topology for a hybrid vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0538182A (ja) 1991-07-24 1993-02-12 Hitachi Ltd エレベーター装置
US6242884B1 (en) * 1998-03-24 2001-06-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Dual stator winding induction machine drive
DE102005016177B4 (de) 2005-04-08 2008-07-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung und zugehöriges Ansteuerverfahren für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit zwei Gleichstromquellen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7130205B2 (en) 2002-06-12 2006-10-31 Michigan State University Impedance source power converter
US7154237B2 (en) 2005-01-26 2006-12-26 General Motors Corporation Unified power control method of double-ended inverter drive systems for hybrid vehicles
US7199535B2 (en) 2005-01-26 2007-04-03 General Motors Corporation Doubled-ended inverter drive system topology for a hybrid vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011111243B4 (de) 2010-09-09 2022-04-21 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Mit einem Ladegerät zusammengebauter Gleichrichter/Wechselrichter für einen Permanentmotor/Induktionsmotorantrieb eines Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugs
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