DE102010061845A1

DE102010061845A1 - System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102010061845A1
Application number: DE102010061845A
Authority: DE
Inventors: Hong Seok Song; Ki Young Jang
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-01-12
Also published as: KR101171908B1; JP5648211B2; US8872473B2; KR20120005746A; US20120007552A1; JP2012019673A

Abstract

Es wird ein System zum Wiederaufladen einer Batterie in einem Hybridfahrzeug bereitgestellt, das mit zwei Motoren ausgestattet ist. Falls ein Anschluss einer Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) detektiert wird, wird eine anfängliche Aktivierung einer Steuerung durchgeführt und ein DC-Link wird vorgeladen. Falls der DC-Link auf eine Spannung vorgeladen wird, die höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, wird der Batterie von außerhalb ein AC- oder DC-Strom zugeführt, um die Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung wiederaufzuladen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der koreanischen Patentanmeldung Nummer 10-2010-0066376 , angemeldet im koreanischen Patentamt am 09. Juli 2010, wobei deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme hierin enthalten ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Plug-in-Hybridfahrzeug und insbesondere ein System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs. Das vorliegende System steuert insbesondere eine Vorladung eines DC-Link in einem mit zwei Motoren ausgerüsteten Plug-in-Hybridfahrzeug wenn eine Hochspannungsbatterie mit einem AC-Strom von außerhalb wiederaufgeladen wird.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Es sind Hybridfahrzeuge entwickelt worden, um verschärfte Abgasvorschriften bei Fahrzeugen zu erfüllen und um eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bereitzustellen.
Ein Hybridfahrzeug erzeugt Strom unter Verwendung einer Rückgewinnungsbremsung, bei welcher sich ein Motor während eines Abbremsens entgegengesetzt dreht und eine Batterie wieder auflädt. Das Hybridfahrzeug kann ebenfalls den Kraftstoffverbrauch und die Abgase durch eine Leerlaufabschaltung (ISG – Idle Stop and Go control) verringern. Insbesondere wird unter Verwendung der ISG der Verbrennungsmotor abgestellt wenn das Fahrzeug anhält, und der Verbrennungsmotor wird mit Hilfe des Motors wieder angelassen wenn das Fahrzeug anfängt zu fahren.
Darüber hinaus kann ein Plug-in-Wiederaufladverfahren bei dem Hybridfahrzeug verwendet werden. Gemäß dem Plug-in-Wiederaufladverfahren wird die Batterie mit Hilfe eines kommerziellen Stroms von außerhalb wieder aufgeladen.
Um das Plug-in-Wiederaufladverfahren zu verwenden, kann ein bordseitiges Batterieladegerät vorgesehen werden, um den kommerziellen Strom gleichzurichten und um die Batterie langsam wieder aufzuladen. Solche bordseitigen Batterieladegeräte sind jedoch sehr kostspielig und schwer, und somit erhöhen sich die Herstellungskosten des Hybridfahrzeugs und die Kraftstoffeinsparung kann sich verschlechtern. Insbesondere betragen die Kosten eines bordseitigen Batterieladegeräts ungefähr zehn Mal mehr als die eines Inverters, welcher die gleiche Ausgangsleistung zur Verfügung stellt. Somit erhöhen sich die Herstellungskosten von Hybridfahrzeugen in beträchtlicher Weise und die preisliche Wettbewerbsfähigkeit verschlechtert sich in hohem Maße. Da das Batterieladegerät im Allgemeinen in einem begrenzten Raum montiert wird, ist es außerordentlich schwierig, das Batterieladegerät als eine Baugruppe herzustellen. Darüber hinaus ist es wünschenswert, eine Schnellladevorrichtung vorzusehen, die die Batterie in einer kurzen Zeit wieder auflädt. Bei dem Versuch, dies zu erreichen, kann die kommerzielle Stromversorgung an eine Schnellladevorrichtung angeschlossen werden. Die Schnellladevorrichtung muss jedoch mit einer Hochleistungs-Batteriesteuerung in Echtzeit in Verbindung stehen, um eine Überladung der Batterie zu verhindern und um die Batterie zu schützen. Zu diesem Zweck ist die Schnellladevorrichtung im Allgemeinen mit einem zusätzlichen Übertragungskanal ausgerüstet. In einem Fall dass der Übertragungskanal eines äußeren Systems an Steuerungen in dem Hybridfahrzeug angeschlossen ist, ist es jedoch schwierig, eine zuverlässige Steuerung bereitzustellen.
Da eine Spannung eines DC-Link 0 V beträgt, in Situationen wenn die Batterie durch das Plug-in-Wiederaufladverfahren wieder aufgeladen wird, ist die kommerzielle Stromversorgung einer hohen Spannung ferner an einen Inverter angeschlossen. Infolgedessen kann ein anfänglicher Einschaltstrom auftreten und dadurch elektrische Schaltelemente des Inverters beschädigen.
Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs bereit. Das vorliegende System verhindert das Auftreten eines Einschaltstroms und stabilisiert ein Stromsystem. Das vorliegende System steuert insbesondere eine Vorladung eines DC-Link in einem Fall, dass ein Anschluss einer Wiederaufladsteckvorrichtung zum Wiederaufladen einer Batterie detektiert wird.
Ein System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen: eine Batterie, in welcher eine DC-Spannung gespeichert wird; erste und zweite Motoren, die als Elektromotor oder Generator betrieben werden; erste und zweite Inverter zum Betreiben der ersten beziehungsweise zweiten Motoren; einen Spannungswandler zum Erhöhen oder Verringern der DC-Spannung der Batterie, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung den ersten und zweiten Invertern zugeführt wird, und zum Erhöhen oder Verringern der von den ersten und zweiten Invertern zugeführten Spannung, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung der Batterie zugeführt wird, wobei der Spannungswandler mit einem DC-Link ausgerüstet ist; ein Hauptrelais, das wahlweise die Batterie an den Spannungswandler anschließt; einen Wiederaufladanschluss, der wahlweise an eine kommerzielle Stromversorgung angeschlossen ist, die vorzugsweise außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist; ein Anschlussdetektor, der an dem Wiederaufladanschluss zum Detektieren eines Anschlusses der kommerziellen Stromversorgung angeordnet ist; ein Wiederaufladrelais, das zwischen dem Wiederaufladanschluss und den ersten und zweiten Motoren zum wahlweisen Anschließen der kommerziellen Stromversorgung an die ersten und zweiten Motoren angeordnet ist; und eine Wiederaufladsteuerung zum Durchführen einer anfänglichen Aktivierung hiervon in einem ausgeschalteten Zustand des Wiederaufladrelais, wenn der Anschluss der kommerziellen Stromversorgung detektiert wird, so dass verhindert wird, dass die kommerzielle Stromversorgung mit den ersten und zweiten Motoren vor der anfänglichen Aktivierung elektrisch verbunden wird, wobei die Wiederaufladsteuerung den DC-Link mit der Spannung der Batterie durch Ausschalten des Wiederaufladrelais und Einschalten des Hauptrelais vorlädt, wenn der Anschluss des kommerziellen Stroms detektiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Anschlussdetektor detektieren wenn eine Wiederaufladabdeckung des Wiederaufladanschlusses geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wiederaufladsteuerung einen Anschluss der kommerziellen Stromversorgung unter Verwendung einer CAN-Datenkommunikation oder einer Bluetooth-Datenkommunikation detektieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wiederaufladsteuerung die Batterie durch Einschalten des Wiederaufladrelais wiederaufladen wenn der DC-Link auf eine Spannung vorgeladen ist, die höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Wiederaufladrelais: eine erstes Relais, das an einen ersten Neutralpunkt des ersten Motors angeschlossen ist; und ein zweites Relais, das an einen zweiten Neutralpunkt des zweiten Motors angeschlossen ist.
Ein System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen: eine Batterie, in welcher eine DC-Spannung gespeichert wird; erste und zweite Motoren, die als Elektromotor oder Generator betrieben werden; erste und zweite Inverter zum Betreiben der ersten beziehungsweise zweiten Motoren; einen Spannungswandler zum Erhöhen oder Verringern der DC-Spannung der Batterie, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung den ersten und zweiten Invertern zugeführt wird, und zum Erhöhen oder Verringern der von den ersten und zweiten Invertern zugeführten Spannung, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung der Batterie zugeführt wird, wobei der Spannungswandler mit einem DC-Link ausgerüstet ist; ein Hauptrelais zum wahlweisen Anschließen der Batterie an den Spannungswandler; einen Wiederaufladanschluss, der wahlweise an eine kommerzielle Stromversorgung angeschlossen ist, die vorzugsweise außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist; ein Anschlussdetektor, der an dem Wiederaufladanschluss zum Detektieren eines Anschlusses der kommerziellen Stromversorgung angeordnet ist; ein Wiederaufladrelais, das zwischen dem Wiederaufladanschluss und den ersten und zweiten Motoren angeordnet ist, um wahlweise die kommerzielle Stromversorgung an die ersten und zweiten Motoren anzuschließen, und um eine Schwachstromschleife unter einer vorbestimmten Bedingung zu bilden; und eine Wiederaufladsteuerung zum Durchführen einer anfänglichen Aktivierung hiervon in einem ausgeschalteten Zustand des Wiederaufladrelais, wenn der Anschluss der kommerziellen Stromversorgung detektiert wird, so dass verhindert wird, dass die kommerzielle Stromversorgung mit den ersten und zweiten Motoren vor der anfänglichen Aktivierung elektrisch verbunden wird, wobei die Wiederaufladsteuerung die Schwachstromschleife bildet, um den DC-Link mit Hilfe des Stroms der Schwachstromschleife vorzuladen, wenn die anfängliche Aktivierung abgeschlossen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Wiederaufladrelais umfassen: ein erstes Relais, das an den ersten Motor angeschlossen ist; ein zweites Relais, das an den zweiten Motor angeschlossen ist; und ein drittes Relais, das parallel an das erste Relais angeschlossen ist und in Reihe mit einem Anfangswiederaufladwiderstand geschaltet ist, um die Schwachstromschleife zu bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Schwachstromschleife durch Ausschalten des ersten Relais, Einschalten des zweiten Relais und Einschalten des dritten Relais gebildet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wiederaufladsteuerung die Batterie durch Einschalten des ersten Relais, Ausschalten des dritten Relais und Einschalten des Hauptrelais wieder aufladen, wenn der DC-Link auf eine Spannung vorgeladen ist, die höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Wiederaufladrelais ferner ein viertes Relais umfassen, das parallel an das zweite Relais angeschlossen ist und in Reihe mit einem Anfangswiederaufladwiderstand geschaltet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Anschlussdetektor detektieren wenn eine Wiederaufladabdeckung des Wiederaufladanschlusses geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Wiederaufladsteuerung den Anschluss der kommerziellen Stromversorgung mit Hilfe einer CAN-Datenkommunikation oder einer Bluetooth-Datenkommunikation detektieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Schaltbild eines Systems zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung eines Systems zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß der beispielhaften Ausführungsform aus 1 darstellt.
3 zeigt ein Schaltbild, das ein System zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Steuerung eines Systems zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß der beispielhaften Ausführungsform aus 3 darstellt.
Bezugszeichenliste

101: erster Motor
102: zweiter Motor
103: erster Inverter
104: zweiter Inverter
105: Spannungswandler
106: Batterie
108: Wiederaufladanschluss
109: Anschlussdetektor
110: Wiederaufladrelais

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine erste und zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Wie der Fachmann erkennen kann, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene unterschiedliche Wege verändert werden, ohne jeweils von dem Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Auf eine Beschreibung von Bauelementen, die für die Erläuterung der Erfindung nicht erforderlich ist, wird verzichtet und die gleichen konstituierenden Elemente werden durch die gleichen Bezugszeichen in dieser Beschreibung bezeichnet.
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
1 zeigt ein Schaltbild eines Systems zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug nehmend auf 1 umfasst die erste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen ersten Motor 101, einen zweiten Motor 102, einen ersten Inverter 103, einen zweiten Inverter 104, einen Spannungswandler 105, eine Batterie 106, einen Wiederaufladanschluss 108, einen Anschlussdetektor 109, Hauptrelais SR1 und SR2, ein Wiederaufladrelais 110 und eine Wiederaufladsteuerung 200.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der erste Motor 101 ein 3-Phasen-AC-Elektromotor und wird als Elektromotor betrieben, welcher einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) starten kann, und wird ebenfalls wahlweise als ein durch den Verbrennungsmotor angetriebener Generator betrieben.
Der erste Motor 101 wird vorzugsweise durch eine 3-Phasen-AC-Spannung betrieben, die durch den ersten Inverter 103 zugeführt wird um den Verbrennungsmotor zu starten. Des Weiteren wird der erste Motor 101 durch den Verbrennungsmotor betrieben, um eine 3-Phasen-AC-Spannung zu erzeugen und um die 3-Phasen-AC-Spannung an den ersten Inverter 103 abzugeben.
Der zweite Motor 102 ist ein 3-Phasen-AC-Elektromotor, der ein Antriebsrad (nicht gezeigt) antreibt und erzeugt ein Antriebsmoment durch eine von dem zweiten Inverter 104 zugeführte 3-Phasen-AC-Spannung.
Der zweite Motor 102 wird als Generator während einer Rückgewinnungsbremsung des Fahrzeugs betrieben, um eine 3-Phasen-AC-Spannung zu erzeugen und gibt die 3-Phasen-AC-Spannung an den zweiten Inverter 104 ab.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der erste Motor 101 eine 3-Phasen-Ständerwicklung. Wie gezeigt, sind die U-, V- und W-Phasewicklungen, die die 3-Phasen-Ständerwicklung bilden, jeweils mit einem Ende versehen, das miteinander verbunden ist, um einen ersten Neutralpunkt N1 zu bilden, und wobei das andere Ende an einen entsprechenden Zweig des ersten Inverters 103 angeschlossen ist.
Der erste Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 steht in Verbindung mit der kommerziellen Stromversorgung 300, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst der zweite Motor 102 ebenfalls eine 3-Phasen-Ständerwicklung. Wie gezeigt, sind die U-, V- und W-Phasewicklungen, die die 3-Phasen-Ständerwicklung bilden, jeweils mit einem Ende versehen, das miteinander verbunden ist, um einen zweiten Neutralpunkt N2 zu bilden, und wobei das andere Ende an einen entsprechenden Zweig des zweiten Inverters 104 angeschlossen ist.
Der zweite Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 steht ebenfalls mit der kommerziellen Stromversorgung 300 in Verbindung, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet.
Wie gezeigt, wird der erste Inverter 103 gebildet durch eine Reihenschaltung von elektrischen Schaltelementen, und umfasst U-Phasenzweige Sau und Sau', V-Phasenzweige Sav und Sav' und W-Phasenzweige Saw und Saw'.
Jegliche herkömmliche elektrische Schaltelemente können in der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden, und gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird einer von einem NPN-Transistor, einem IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und einem MOSFET als elektrisches Schaltelement verwendet.
Der erste Inverter 103 wandelt die durch den Spannungswandler 105 zugeführte DC-Spannung der Batterie 106 in eine 3-Phasen-AC-Spannung gemäß einem PWM-Signal um, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird und führt die 3-Phasen-AC-Spannung dem ersten Motor 101 als eine Betriebsspannung zu.
Wie ferner in 1 gezeigt, wird der zweite Inverter 104 gebildet durch eine Reihenschaltung von elektrischen Schaltelementen, und umfasst U-Phasenzweige Sbu und Sbu', V-Phasenzweige Sbv und Sbv' und W-Phasenzweige Sbw und Sbw'.
Wiederum können jegliche herkömmliche elektrische Schaltelemente in der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden, und gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird einer von einem NPN-Transistor, einem IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und einem MOSFET als elektrisches Schaltelement verwendet.
Der zweite Inverter 104 wandelt die durch den Spannungswandler 105 zugeführte DC-Spannung der Batterie 106 in eine 3-Phasen-AC-Spannung gemäß einem PWM-Signal um, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird und führt die 3-Phasen-AC-Spannung dem zweiten Motor 102 als eine Betriebsspannung zu.
In einem Fall, dass der kommerzielle Strom 300, der dem ersten Inverter 103 durch den ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 zugeführt wird, eine positive (+) Phase (Vs > 0) aufweist, wird ein oberer Zweig des ersten Inverters 103 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und führt einem DC-Link (ein Teil, an welchen Vdc angelegt wird) einen Ladestrom zu. Zu diesem Zeitpunkt wird ein unterer Zweig des zweiten Inverters 104 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und wird an die kommerzielle Stromversorgung 300 durch den zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 angeschlossen. Infolgedessen, in einem Fall, dass die eine positive Phase (Vs > 0) aufweisende kommerzielle Stromversorgung zugeführt wird, wird eine Stromschleife aus dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 -> dem oberen Zweig des ersten Inverters 103 -> dem DC-Link -> dem unteren Zweig des zweiten Inverters 104 -> dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 -> der kommerziellen Stromversorgung 300 gebildet, um den Ladestrom dem DC-Link zuzuführen.
Alternativ, in einem Fall, dass die kommerzielle Stromversorgung 300, die dem zweiten Inverter 104 durch den zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 zugeführt wird, eine negative (–) Phase (Vs < 0) aufweist, wird ein oberer Zweig des zweiten Inverters 104 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und führt den Ladestrom den DC-Link zu. Zu diesem Zeitpunkt wird ein unterer Zweig des ersten Inverters 103 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und wird an die kommerzielle Stromversorgung 300 durch den ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 angeschlossen. Infolgedessen, in einem Fall, dass die eine negative Phase (Vs < 0) aufweisende kommerzielle Stromversorgung zugeführt wird, wird eine Stromschleife aus dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 -> dem oberen Zweig des zweiten Inverters 104 -> dem DC-Link -> dem unteren Zweig des ersten Inverters 103 -> dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 -> der kommerziellen Stromversorgung 300 gebildet, um den Ladestrom dem DC-Link zuzuführen.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Spannungswandler 105 ein DC/DC-Wandler, und er erhöht oder verringert die von der Batterie 106 zugeführte DC-Spannung auf einen vorbestimmten Pegel gemäß einem PWM-Betriebssteuerungssignal, das von der Wiederaufladsteuerung 200 angelegt wird und gibt die Spannung an den ersten Inverter 103 oder den zweiten Inverter 104 ab. Darüber hinaus erhöht oder verringert der Spannungswandler 105 die DC-Spannung, die an dem DC-Link gemäß einem von der Wiederaufladsteuerung 200 angelegten PWM-Betriebssteuerungs-signal wiederaufgeladen wird, und gibt die Spannung an die Batterie 106 als eine Ladespannung ab.
Gemäß dieser Ausführungsform steht der Spannungswandler 105 mit beiden Enden der Batterie 106 in Verbindung und umfasst erste und zweite elektrische Schaltelemente S1 und S2, die in Reihe mit einem DC-Link-Kondensator Cdc und einem Glättungskondensator Cbc zum Glätten einer Spannung zwischen beiden Enden der Batterie 106 geschaltet sind.
Gemäß dieser Ausführungsform stellt die Batterie 106 einen DC-Strom bereit. Zum Beispiel kann eine wieder aufladbare Nickel-Wasserstoff oder wieder aufladbare Lithiumionen-Batterie und ein Kondensator mit einer großen Kapazität als die Batterie 106 verwendet werden. Die in dem Spannungswandler 105 wieder aufgeladene DC-Spannung wird erhöht oder verringert, um dem ersten Motor 101 oder dem zweiten Motor 102 zugeführt zu werden.
Des Weiteren wird die Batterie 106 durch eine äußeren kommerzielle Stromversorgung 300 wieder aufgeladen werden, welche durch den Spannungswandler 105 erhöht oder verringert wird und der Batterie 106 zugeführt wird.
Wie in 1 gezeigt, ist der Wiederaufladanschluss 108 ist an einen Wiederaufladanschluss 310 der äußeren kommerziellen Stromversorgung 300 durch irgendwelche herkömmlichen Mittel angeschlossen. Ein Anschlussdetektor 109 kann ferner vorgesehen werden, um zu detektieren, wenn die kommerzielle Stromversorgung 300 in Verbindung mit dem Wiederaufladanschluss 108 steht, und kann ferner eine dazu entsprechende Information zu der Wiederaufladsteuerung 200 übertragen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Anschlussdetektor 109 ein Detektor einer offenen Abdeckung sein, welcher detektiert falls eine Abdeckung des Wiederaufladanschlusses geöffnet ist. In bevorzugten Ausführungsformen kann ein Anschluss der Steckvorrichtung (welche den Wiederaufladanschluss 108 und 310 verbindet) durch eine Datenkommunikation zwischen dem Wiederaufladanschluss 108 und einer Ladestation (welche gemäß herkömmlichen Ladestationen ausgeführt sein kann) zum Zuführen des kommerziellen Stroms detektiert werden. In solchen Ausführungsformen kann eine Datenkommunikation zwischen dem Wiederaufladanschluss 108 und der Ladestation durch verschiedene Mittel ausgeführt werden, einschließlich zum Beispiel einer drahtgebundenen Datenkommunikation und einer drahtlosen Datenkommunikation einschließlich einer CAN-Datenkommunikation, Bluetooth-Datenkommunikation.
In einem Fall, dass der Anschlussdetektor 109 detektiert dass die Abdeckung des Wiederaufladanschlusses 108 geöffnet ist, kann dann die Absicht oder das Signal der Wiederaufladung der Batterie 106 zu der Wiederaufladsteuerung 200 übertragen werden, bevor die kommerzielle Stromversorgung 300 elektrisch mit dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 und dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 verbunden ist.
Wie in 1 gezeigt, stehen die Hauptrelais SRI und SR2 mit beiden Enden der Batterie 106 in Verbindung, und steuern eine Spannungs- und Stromzufuhr zu der Batterie oder eine Spannungs- und Stromabgabe von der Batterie 106.
Wie gezeigt kann das Wiederaufladrelais 110 zwischen dem Wiederaufladanschluss 108 und den ersten und zweiten Motoren 101 und 102 angeordnet werden, um die kommerzielle Stromversorgung 300 zu verbinden oder zu trennen, die dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 und dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 zugeführt wird. Das Wiederaufladrelais 110 kann insbesondere ein erstes Relais SR3, das an den ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 angeschlossen ist, und ein zweites Relais SR4 umfassen, das an den zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 angeschlossen ist.
Das Wiederaufladrelais 110 wird gemäß einer Steuerung der Wiederaufladsteuerung 200 ein- oder ausgeschaltet. In einem Fall, dass der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung an dem Wiederaufladanschluss 108 detektiert wird, verhindert das Wiederaufladrelais 110, dass die kommerzielle Stromversorgung 300 dem System einen Strom zuführt, bis eine anfängliche Aktivierung der Wiederaufladsteuerung 200 und ein Vorladen des DC-Link abgeschlossen sind. Demzufolge kann die Stabilität des Systems gesichert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die kommerzielle Stromversorgung 300 einen AC-Strom oder DC-Strom zuführen.
In einem Fall, dass der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung an den Wiederaufladanschluss 108 detektiert wird, erkennt die Wiederaufladsteuerung 200 dies als die Absicht oder das Signal zum Wiederaufladen der Batterie 106. In diesem Fall verhindert die Wiederaufladsteuerung 200, dass die kommerzielle Stromversorgung 300 dem System durch Ausschalten des Wiederaufladrelais 110 und Durchführen der anfänglichen Aktivierung einen Strom zuführt. Als solches wird die Stabilität des Systems verbessert.
Nach Durchführen der anfänglichen Aktivierung schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 die Hauptrelais SR1 und SR2 ein, um den DC-Link mit der Batterie 106 auf eine Spannung eines vorbestimmten Pegels vorzuladen. Demzufolge kann ein Auftreten eines Einschaltstroms verhindert werden und elektrische Schaltelemente können ferner geschützt werden wenn die kommerzielle Stromversorgung 300 einen Strom zuführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Arbeitsabläufe wie zum Beispiel ein Antreiben des ersten Motors durch die Batteriespannung und Anlassen des Verbrennungsmotors, Wiederaufladen der Batterie durch die Spannung die durch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors erzeugt wird, Antreiben des zweiten Motors durch die Batteriespannung und Fahren des Fahrzeugs, und Wiederaufladen der Batterie durch die Rückgewinnungsbremsung gemäß den herkömmlichen Arbeitsabläufen durchgeführt werden, und somit wird auf ausführliche Beschreibungen von solchen herkömmlichen Arbeitsabläufen verzichtet.
Die erste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft wie in 1 gezeigt und beschrieben eine Steuerung der anfänglichen Aktivierung und ein Vorladen des DC-Link, wenn die Absicht oder das Signal zum Wiederaufladen der Batterie detektiert wird. Diese Ausführungsform wird in Verbindung mit 2 ausführlicher beschrieben, welche ein Flussdiagramm zeigt, das eine Steuerung eines Systems zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Mit Bezugnahme auf 2 wird in einem Zustand, dass sich die Wiederaufladsteuerung 200 des Hybridfahrzeugs gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Stand-by befindet (Schritt S101), dann bestimmt, ob die Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) an den Wiederaufladanschluss 108 durch Analysieren eines Signals des Anschlussdetektors angeschlossen ist, der an dem Wiederaufladanschluss 108 montiert ist (Schritt S102).
Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) detektiert werden, wenn die Abdeckung des Wiederaufladanschlusses 108 geöffnet ist oder durch eine Datenkommunikation mit der Ladestation durch eine drahtgebundene Datenkommunikation oder eine drahtlose Datenkommunikation.
Falls der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) in Schritt S102 detektiert wird, bestimmt oder detektiert die Wiederaufladsteuerung 200, dass die Absicht oder Bedingungen zum Wiederaufladen der Batterie 106 vorhanden sind und führt die anfängliche Aktivierung durch. Eine anfängliche Aktivierung wird insbesondere durchgeführt wenn das Wiederaufladrelais 110 in einem ausgeschalteten Zustand beibehalten wird (Schritt S103).
Falls die anfängliche Aktivierung der Wiederaufladsteuerung 200 abgeschlossen ist, schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 die Hauptrelais SR1 und SR2 ein, um die Spannung der Batterie 106 an den Spannungswandler 105 abzugeben (Schritt S104).
Zu diesem Zeitpunkt gibt die Wiederaufladsteuerung 200 das PWM-Signal an den Spannungswandler aus, um die ersten elektrischen Schaltelemente S1 und die zweiten elektrischen Schaltelemente S2 ein- oder auszuschalten (Schritt S105).
Demnach wird die von der Batterie 106 abgegebene Spannung durch Ein- oder Ausschalten eines Betriebs des ersten elektrischen Schaltelements S1 und des zweiten elektrischen Schaltelements S2 und Laden des Kondensators Cdc des DC-Link erhöht. Demzufolge wird die Vorladung des DC-Link durchgeführt (Schritt S106).
Die Spannung des durch die Spannung der Batterie 106 wieder aufgeladenen DC-Link wird dann detektiert und es wird bestimmt, ob die Spannung des DC-Link höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung V1 ist (Schritt S107).
Falls die Spannung des DC-Link niedriger als die vorbestimmte Spannung V1 in Schritt S107 ist, wird die Steuerung des Systems zu Schritt S105 zurück geführt und das Vorladen wird weitergeführt. Andererseits, falls die Spannung des DC-Link höher als oder gleich der vorbestimmten Spannung V1 in Schritt S107 ist, wird das Wiederaufladrelais 110 eingeschaltet (Schritt S108).
Wie gezeigt, wird der kommerzielle Strom 300, der an den Wiederaufladanschluss 108 angeschlossen ist, dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 und dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 zugeführt, und somit wird ein Strompfad durch Ein- oder Ausschalten der Zweige des ersten Inverters 103 und des zweiten Inverters 104 entsprechend der Phase der kommerziellen Stromversorgung 300 gebildet. Darüber hinaus werden das erste elektrische Schaltelement S1 und das zweite elektrische Schaltelement S2 in dem Spannungswandler 105 ein- oder ausgeschaltet, um die Batterie 106 wiederaufzuladen.
In einem Fall, dass detektiert wird, dass die Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) an das Hybridfahrzeug angeschlossen ist, das mit einem doppelten Motorsystem ausgerüstet ist, wird die anfängliche Aktivierung der Wiederaufladsteuerung zuerst durchgeführt und der DC-Link wird durch die Spannung der Batterie gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeladen. Demzufolge tritt der Einschaltstrom gemäß der Zuführung des kommerziellen Stroms nicht auf und das System kann stabilisiert werden.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
3 zeigt ein Schaltbild eines Systems zum Wiederaufladen eines Hybridfahrzeugs gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen ersten Motor 101, einen zweiten Motor 102, einen ersten Inverter 103, einen zweiten Inverter 104, einen Spannungswandler 105, eine Batterie 106, einen Wiederaufladanschluss 108, einen Anschlussdetektor 109, Hauptrelais SR1 und SR2, ein Wiederaufladrelais 110 und eine Wiederaufladsteuerung 200.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der erste Motor 101 ein 3-Phasen-AC-Elektromotor und wird als Elektromotor betrieben, welcher einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) starten kann, und wird ferner wahlweise als ein durch den Verbrennungsmotor angetriebener Generator betrieben.
Wie gezeigt, wird der erste Motor 101 durch eine 3-Phasen-AC-Spannung betrieben, die durch den ersten Inverter 103 zugeführt wird um den Verbrennungsmotor zu starten. Des Weiteren wird der erste Motor 101 durch den Verbrennungsmotor betrieben, um eine 3-Phasen-AC-Spannung zu erzeugen und um die 3-Phasen-AC-Spannung an den ersten Inverter 103 abzugeben.
Der zweite Motor 102 ist ebenfalls ein 3-Phasen-AC-Elektromotor, der ein Antriebsrad (nicht gezeigt) antreibt und erzeugt ein Antriebsmoment durch eine von dem zweiten Inverter 104 zugeführte 3-Phasen-AC-Spannung.
Der zweite Motor 102 wird als Generator während einer Rückgewinnungsbremsung des Fahrzeugs betrieben, um eine 3-Phasen-AC-Spannung zu erzeugen und gibt die 3-Phasen-AC-Spannung an den zweiten Inverter 104 ab.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst der erste Motor 101 eine 3-Phasen-Ständerwicklung. Wie gezeigt, sind die U-, V- und W-Phasewicklungen, die die 3-Phasen-Ständerwicklung bilden, jeweils mit einem Ende versehen, das miteinander verbunden ist, um einen ersten Neutralpunkt N1 zu bilden, und wobei das andere Ende an einen entsprechenden Zweig des ersten Inverters 103 angeschlossen ist. Der erste Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 steht in Verbindung mit der kommerziellen Stromversorgung 300, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform umfasst der zweite Motor 102 ebenfalls eine 3-Phasen-Ständerwicklung. Wie gezeigt, sind die U-, V- und W-Phasewicklungen, die die 3-Phasen-Ständerwicklung bilden, jeweils mit einem Ende versehen, das miteinander verbunden ist, um einen zweiten Neutralpunkt N2 zu bilden, und wobei das andere Ende an einen entsprechenden Zweig des zweiten Inverters 104 angeschlossen ist.
Der zweite Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 steht ebenfalls mit der kommerziellen Stromversorgung 300 in Verbindung, welche sich außerhalb des Fahrzeugs befindet.
Wie gezeigt, wird der erste Inverter 103 gebildet durch eine Reihenschaltung von elektrischen Schaltelementen, und umfasst U-Phasenzweige Sau und Sau', V-Phasenzweige Sav und Sav' und W-Phasenzweige Saw und Saw'.
Jegliche herkömmliche elektrische Schaltelemente können in der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden, und gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird einer von einem NPN-Transistor, einem IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und einem MOSFET als elektrisches Schaltelement verwendet.
Der erste Inverter 103 wandelt die durch den Spannungswandler 105 zugeführte DC-Spannung der Batterie 106 in eine 3-Phasen-AC-Spannung gemäß einem PWM-Signal um, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird und führt die 3-Phasen-AC-Spannung dem ersten Motor 101 als eine Betriebsspannung zu.
Wie ferner in 1 gezeigt, wird der zweite Inverter 104 gebildet durch eine Reihenschaltung von elektrischen Schaltelementen, und umfasst U-Phasenzweige Sbu und Sbu', V-Phasenzweige Sbv und Sbv' und W-Phasenzweige Sbw und Sbw'.
Wiederum können jegliche herkömmliche elektrische Schaltelemente in der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise verwendet werden, und gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird einer von einem NPN-Transistor, einem IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) und einem MOSFET als elektrisches Schaltelement verwendet.
Der zweite Inverter 104 wandelt die durch den Spannungswandler 105 zugeführte DC-Spannung der Batterie 106 in eine 3-Phasen-AC-Spannung gemäß einem PWM-Signal um, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird und führt die 3-Phasen-AC-Spannung dem zweiten Motor 102 als eine Betriebsspannung zu.
In einem Fall, dass der kommerzielle Strom 300, der dem ersten Inverter 103 durch den ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 zugeführt wird, eine positive (+) Phase (Vs > 0) aufweist, wird ein oberer Zweig des ersten Inverters 103 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und führt einem DC-Link (ein Teil, an welchen Vdc angelegt wird) einen Ladestrom zu. Zu diesem Zeitpunkt wird ein unterer Zweig des zweiten Inverters 104 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und wird an die kommerzielle Stromversorgung 300 durch den zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 angeschlossen. Infolgedessen, in einem Fall, dass die eine positive Phase (Vs > 0) aufweisende kommerzielle Stromversorgung 300 zugeführt wird, wird eine Stromschleife aus dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 -> dem oberen Zweig des ersten Inverters 103 -> dem DC-Link -> dem unteren Zweig des zweiten Inverters 104 -> dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 -> der kommerziellen Stromversorgung 300 gebildet, um den Ladestrom dem DC-Link zuzuführen.
Alternativ, in einem Fall, dass die kommerzielle Stromversorgung 300, die dem zweiten Inverter 104 durch den zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 zugeführt wird, eine negative (–) Phase (Vs < 0) aufweist, wird ein oberer Zweig des zweiten Inverters 104 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und führt den Ladestrom dem DC-Link zu. Zu diesem Zeitpunkt wird ein unterer Zweig des ersten Inverters 103 durch das PWM-Signal elektrisch geladen, das von der Wiederaufladsteuerung 200 an jeden Zweig angelegt wird, und wird an die kommerzielle Stromversorgung 300 durch den ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 angeschlossen. Infolgedessen, in einem Fall, dass die eine negative Phase (Vs < 0) aufweisende kommerzielle Stromversorgung zugeführt wird, wird eine Stromschleife aus dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 -> dem oberen Zweig des zweiten Inverters 104 -> dem DC-Link -> dem unteren Zweig des ersten Inverters 103 -> dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 -> der kommerziellen Stromversorgung 300 gebildet, um den Ladestrom dem DC-Link zuzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spannungswandler 105 ein DC/DC-Wandler, und er erhöht oder verringert die von der Batterie 106 zugeführte DC-Spannung auf Spannung mit einem vorbestimmten Pegel gemäß einem PWM-Betriebssteuerungssignal, das von der Wiederaufladsteuerung 200 angelegt wird und gibt die Spannung an den ersten Inverter 103 oder den zweiten Inverter 104 ab. Ferner erhöht oder verringert der Spannungswandler 105 die DC-Spannung, die an dem DC-Link gemäß einem von der Wiederaufladsteuerung 200 angelegten PWM-Betriebssteuerungs-signal wiederaufgeladen wird, und gibt die Spannung an die Batterie 106 als eine Ladespannung ab.
Wie gezeigt, steht der Spannungswandler 105 mit beiden Enden der Batterie 106 in Verbindung und umfasst erste und zweite elektrische Schaltelemente S1 und S2, die in Reihe mit einem DC-Link-Kondensator Cdc und einem Glättungskondensator Cbc zum Glätten einer Spannung zwischen beiden Enden der Batterie 106 geschaltet sind.
Gemäß dieser Ausführungsform stellt die Batterie 106 einen DC-Strom bereit. Zum Beispiel kann eine wieder aufladbare Nickel-Wasserstoff oder wieder aufladbare Lithiumionen-Batterie und ein Kondensator mit einer großen Kapazität als die Batterie 106 verwendet werden. Die in dem Spannungswandler 105 wieder aufgeladene DC-Spannung wird erhöht oder verringert, um dem ersten Motor 101 oder dem zweiten Motor 102 zugeführt zu werden.
Des Weiteren kann die Batterie 106 durch eine äußeren kommerzielle Stromversorgung 300 weiter aufgeladen werden, welche durch den Spannungswandler 105 erhöht oder verringert wird und der Batterie 106 zugeführt wird.
Wie gezeigt, ist der Wiederaufladanschluss 108 an einen Wiederaufladanschluss 310 der äußeren kommerziellen Stromversorgung 300 durch irgendwelche herkömmlichen Mittel angeschlossen.
Ein Anschlussdetektor 109 kann ferner vorgesehen werden zum Detektieren einer Verbindung zwischen der kommerziellen Stromversorgung 300 und dem Wiederaufladanschluss 108, und zum Übertragen einer dazu entsprechenden Information zu der Wiederaufladsteuerung 200. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Anschlussdetektor 109 ein Detektor einer offenen Abdeckung sein, welcher detektiert falls eine Abdeckung des Wiederaufladanschlusses geöffnet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann ein Anschluss der Steckvorrichtung (welche den Wiederaufladanschluss 108 und 310 verbindet) durch eine Datenkommunikation zwischen dem Wiederaufladanschluss 108 und einer Ladestation (welche gemäß herkömmlichen Ladestationen ausgeführt sein kann) zum Zuführen des kommerziellen Stroms detektiert werden.
In solchen Ausführungsformen kann eine Datenkommunikation zwischen dem Wiederaufladanschluss 108 und der Ladestation durch verschiedene Mittel ausgeführt werden, einschließlich zum Beispiel einer drahtgebundenen Datenkommunikation und einer drahtlosen Datenkommunikation einschließlich einer CAN-Datenkommunikation, Bluetooth-Datenkommunikation.
In einem Fall, dass der Anschlussdetektor 109 detektiert dass die Abdeckung des Wiederaufladanschlusses 108 geöffnet ist, kann dann die Absicht oder das Signal der Wiederaufladung der Batterie 106 dann zu der Wiederaufladsteuerung 200 übertragen werden, bevor die kommerzielle Stromversorgung 300 elektrisch mit dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 und dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt, stehen die Hauptrelais SR1 und SR2 mit beiden Enden der Batterie 106 in Verbindung, und steuern eine Spannungs- und Stromzufuhr zu der Batterie oder eine Spannungs- und Stromabgabe von der Batterie 106.
Wie gezeigt kann das Wiederaufladrelais 110 zwischen dem Wiederaufladanschluss 108 und den ersten und zweiten Motoren 101 und 102 angeordnet werden, um die kommerzielle Stromversorgung 300 zu verbinden oder zu trennen, die dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 und dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 zugeführt wird. Vorzugsweise umfasst das Wiederaufladrelais 110 ein erstes Relais SR3, das an den ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 angeschlossen ist, ein zweites Relais SR4, das an den zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 angeschlossen ist, und ein drittes Relais, das parallel mit dem ersten Relais SR3 geschaltet ist und in Reihe mit einem Anfangswiederaufladwiderstand R1 geschaltet ist.
In bevorzugten Ausführungsformen kann ein zusätzliches Relais ferner parallel mit dem zweiten Relais SR4 geschaltet werden und in Reihe mit dem Anfangswiederaufladwiderstand geschaltet werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das Wiederaufladrelais 110 gemäß einer Steuerung der Wiederaufladsteuerung 200 ein oder ausgeschaltet. In einem Fall, dass der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung an dem Wiederaufladanschluss 108 detektiert wird, werden das dritte Relais SR5, das an den Anfangsaufladwiderstand R1 angeschlossen ist, und das zweite Relais SR4 gemäß einer Steuerung der Wiederaufladsteuerung 200 eingeschalten, und die kommerzielle Stromversorgung 300 wird auf eine Niederspannung und einen Schwachstrom abgesenkt. Die Niederspannung und der Schwachstrom werden dann dem DC-Link zugeführt und die Vorladung des DC-Link wird durchgeführt.
Falls die Vorladung des DC-Link gemäß der Steuerung der Wiederaufladsteuerung 200 abgeschlossen ist, schaltet das Wiederaufladrelais 110 das dritte Relais SR5 aus und schaltet das erste Relais SR3 und das zweite Relais SR4 ein. Demzufolge führt die normale kommerzielle Stromversorgung 300 (d. h. einen Strom, der von der kommerziellen Stromversorgung ohne Änderung zugeführt wird) der Batterie 106 einen Strom als eine Wiederaufladspannung zu.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die kommerzielle Stromversorgung 300 einen AC-Strom oder DC-Strom zuführen.
In einem Fall, dass der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung an den Wiederaufladanschluss 108 detektiert wird, erkennt die Wiederaufladsteuerung 200 dies als die Absicht oder Bestätigung/Signal zum Wiederaufladen der Batterie 106. In diesem Fall schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 das Wiederaufladrelais 110 aus, um das System zu stabilisieren und führt die anfängliche Aktivierung durch.
Falls die anfängliche Aktivierung der Wiederaufladsteuerung 200 durchgeführt ist, schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 dann das dritte Relais SR5, das an den Anfangsaufladungswiderstand R1 angeschlossen ist, und das zweite Relais SR4 in dem Wiederaufladrelais 110 ein, um den kommerziellen Strom 300 auf eine Niederspannung herabzusetzen und den DC-Link vorzuladen. Falls die Vorladung des DC-Link abgeschlossen ist, schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 das dritte Relais SR5 aus und schaltet das erste Relais SR3 und das zweite Relais SR4 ein, um der Batterie 106 den normalen kommerziellen Strom 300 zuzuführen und um die Batterie wiederaufzuladen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Arbeitsabläufe wie zum Beispiel ein Antreiben des ersten Motors durch die Batteriespannung und Anlassen des Verbrennungsmotors, Wiederaufladen der Batterie durch die Spannung die durch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors erzeugt wird, Antreiben des zweiten Motors durch die Batteriespannung und Fahren des Fahrzeugs, und Wiederaufladen der Batterie durch die Rückgewinnungsbremsung gemäß den herkömmlichen Arbeitsabläufen durchgeführt werden, und somit wird auf ausführliche Beschreibungen von solchen herkömmlichen Arbeitsabläufen verzichtet.
Gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der DC-Link zuerst durch die Niederspannung wiederaufgeladen, falls die Wiederaufladsteckvorrichtung angeschlossen ist. Falls die Vorladung des DC-Link abgeschlossen ist, wird die Batterie durch den normalen kommerziellen Strom wiederaufgeladen. Die zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 4 ausführlicher beschrieben, welche ein Flussdiagramm zeigt, das eine Steuerung eines Systems gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Mit Bezugnahme auf 4, in einem Zustand, dass sich die Wiederaufladsteuerung 200 des Hybridfahrzeugs gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Stand-by befindet (Schritt S201), analysiert die Wiederaufladsteuerung 200 ein Signal des Anschlussdetektors 109 und bestimmt, ob die an den kommerziellen Strom 300 angeschlossene Wiederaufladsteckvorrichtung an den Wiederaufladanschluss 108 angeschlossen ist (Schritt S202).
Zum Beispiel kann der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) detektiert werden, wenn die Abdeckung des Wiederaufladanschlusses 108 geöffnet ist oder durch eine Datenkommunikation mit der Ladestation, wie beispielsweise durch eine drahtgebundene Datenkommunikation oder eine drahtlose Datenkommunikation.
Falls der Anschluss der Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) in Schritt S202 detektiert wird, führt die Wiederaufladsteuerung 200 die anfängliche Aktivierung durch, wobei die anfängliche Aktivierung vorzugsweise in einem Zustand durchgeführt wird, dass das Wiederaufladrelais 110 ausgeschaltet ist (Schritt S203).
Falls die anfängliche Aktivierung der Wiederaufladsteuerung 200 abgeschlossen ist, bildet die Wiederaufladsteuerung 200 die Schwachstromschleife durch Einschalten des zweiten Relais SR4 des Wiederaufladrelais 110 und des dritten Relais SR5, das in Reihe mit dem Anfangsaufladwiderstand R1 geschaltet ist und parallel an das erste Relais SR3 angeschlossen ist (Schritt S204).
Ferner schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 die oberen und unteren Zweige des ersten Inverters 103 und des zweiten Inverters 104 gemäß der Phase Vs der kommerziellen Stromversorgung 300 ein oder aus, und führt den durch das Wiederaufladrelais 110 gebildeten Strom der Schwachstromschleife dem DC-Link zu (Schritt S205).
Als solches wird der DC-Link durch den durch den ersten Inverter 103 und den zweiten Inverter 104 zugeführten Strom vorgeladen (Schritt S206).
Falls der DC-Link beginnt vorgeladen zu werden, wird die Wiederaufladspannung des DC-Link detektiert und es wird bestimmt, ob die Spannung des DC-Link höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung V1 ist (Schritt S207).
Falls die Spannung des DC-Link höher als oder gleich der vorbestimmten Spannung in Schritt S207 ist, schaltet die Wiederaufladsteuerung 200 das dritte Relais SR5 des Wiederaufladrelais 110 aus und schaltet das erste Relais SR3 und das zweite Relais SR4 ein (Schritt S208). Demzufolge führt die normale kommerzielle Stromversorgung 300 den normalen kommerziellen Strom dem ersten Neutralpunkt N1 des ersten Motors 101 und dem zweiten Neutralpunkt N2 des zweiten Motors 102 zu (Schritt S209).
Wenn der DC-Link in dem Spannungswandler 105 wiederaufgeladen wird, steuert die Wiederaufladsteuerung 200 das erste elektrische Schaltelement S1 und das zweite elektrische Schaltelement S2 in dem Spannungswandler 105 durch das PWM-Betriebssteuerungssignal und lädt die Batterie wieder auf (Schritt S210).
In einem Fall, dass detektiert wird, dass die Wiederaufladsteckvorrichtung (Ladestation) an das Hybridfahrzeug angeschlossen ist, das mit einem doppelten Motorsystem ausgerüstet ist, wird der DC-Link durch den Schwachstrom vorgeladen, der durch das Wiederaufladrelais gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeführt wird. Demzufolge kann der Einschaltstrom verhindert werden und das System kann stabilisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, dass ein Anschluss einer Wiederaufladsteckvorrichtung zum Wiederaufladen einer Batterie detektiert wird, eine Vorladung eines DC-Link gesteuert, so dass durch eine Zufuhr eines kommerziellen Stroms kein Einschaltstrom auftritt. Als solches kann ein Stromsystem stabilisiert werden.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Batterie durch einen Motor und einen Inverter wiederaufgeladen wird, die in einem Hybridfahrzeug vorgesehen sind. Als solches braucht keine kostspielige Ladevorrichtung mehr verwendet werden und die preisliche Wettbewerbsfähigkeit wird verbessert.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine Schnellladungsfunktion durch Verwendung eines Motors mit einer großen Leistung und des Inverters bereit, die in dem Hybridfahrzeug vorgesehen sind. Als solches brauchen gemäß der vorliegenden Erfindung keine zusätzlichen Bauteile und externe Ladevorrichtungen für eine Schnellladung mehr verwendet werden.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen erachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Geistes und dem Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2010-0066376 [0001]

Claims

System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs, aufweisend: eine Batterie, in welcher eine DC-Spannung gespeichert; erste und zweite Motoren, die als Elektromotor oder Generator betrieben werden; erste und zweite Inverter zum Betreiben der ersten beziehungsweise zweiten Motoren; ein Spannungswandler zum Erhöhen oder Verringern der DC-Spannung der Batterie, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung den ersten und zweiten Invertern zugeführt wird, und zum Erhöhen oder Verringern einer von den ersten und zweiten Invertern zugeführten DC-Spannung, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung der Batterie zugeführt wird, wobei der Spannungswandler mit einem DC-Link versehen ist; ein Hauptrelais zum wahlweisen Anschließen der Batterie an den Spannungswandler; ein Wiederaufladanschluss, der wahlweise an eine kommerzielle Stromversorgung angeschlossen ist, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet; ein an dem Wiederaufladanschluss angeordneter Anschlussdetektor zum Detektieren eines Anschlusses der kommerziellen Stromversorgung; ein Wiederaufladrelais, das zwischen dem Wiederaufladanschluss und den ersten und zweiten Motoren angeordnet ist, zum wahlweisen Anschließen des kommerziellen Stroms an die ersten und zweiten Motoren; und eine Wiederaufladsteuerung zum Durchführen einer anfänglichen Aktivierung in einem Ausschaltzustand des Wiederaufladrelais, wenn der Anschluss der kommerziellen Stromversorgung detektiert wird, so dass verhindert wird, dass die kommerzielle Stromversorgung elektrisch mit den ersten und zweiten Motoren vor der anfänglichen Aktivierung verbunden wird, wobei die Wiederaufladsteuerung den DC-Link mit der Spannung der Batterie durch Ausschalten des Wiederaufladrelais und Einschalten des Hauptrelais vorlädt, wenn der Anschluss der kommerziellen Stromversorgung detektiert wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Anschlussdetektor detektiert wenn eine Wiederaufladabdeckung des Wiederaufladanschlusses geöffnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Wiederaufladsteuerung den Anschluss der kommerziellen Stromversorgung mit Hilfe einer CAN-Datenkommunikation oder einer Bluetooth-Datenkommunikation detektiert.
System nach Anspruch 1, wobei die Wiederaufladsteuerung die Batterie durch Einschalten des Wiederaufladrelais wieder auflädt, wenn der DC-Link auf eine Spannung vorgeladen wird, die höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Wiederaufladrelais aufweist: ein erstes Relais, das an einen ersten Neutralpunkt des ersten Motors angeschlossen ist; und ein zweites Relais, das an einen zweiten Neutralpunkt des zweiten Motors angeschlossen ist.
System zum Wiederaufladen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs, aufweisend: eine Batterie, in welcher eine DC-Spannung gespeichert; erste und zweite Motoren, die als Elektromotor oder Generator betrieben werden; erste und zweite Inverter zum Betreiben der ersten beziehungsweise zweiten Motoren; ein Spannungswandler zum Erhöhen oder Verringern der DC-Spannung der Batterie, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung den ersten und zweiten Invertern zugeführt wird, und zum Erhöhen oder Verringern einer von den ersten und zweiten Invertern zugeführten DC-Spannung, so dass die erhöhte oder verringerte DC-Spannung der Batterie zugeführt wird, wobei der Spannungswandler mit einem DC-Link versehen ist; ein Hauptrelais zum wahlweisen Anschließen der Batterie an den Spannungswandler; ein Wiederaufladanschluss, der wahlweise an eine kommerzielle Stromversorgung angeschlossen ist, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet; ein an dem Wiederaufladanschluss angeordneter Anschlussdetektor zum Detektieren eines Anschlusses der kommerziellen Stromversorgung; ein Wiederaufladrelais, das zwischen dem Wiederaufladanschluss und den ersten und zweiten Motoren angeordnet ist, um wahlweise die kommerzielle Stromversorgung an die ersten und zweiten Motoren anzuschließen, und um eine Schwachstromschleife unter einer vorbestimmten Bedingung zu bilden; und eine Wiederaufladsteuerung zum Durchführen einer anfänglichen Aktivierung hiervon in einem Ausschaltzustand des Wiederaufladrelais, wenn der Anschluss der kommerziellen Stromversorgung detektiert wird, so dass verhindert wird, dass die kommerzielle Stromversorgung elektrisch mit den ersten und zweiten Motoren vor der anfänglichen Aktivierung verbunden wird, wobei die Wiederaufladsteuerung die Schwachstromschleife bildet, um den DC-Link mit Hilfe eines Stroms der Schwachstromschleife vorzuladen, wenn die anfängliche Aktivierung abgeschlossen ist.
System nach Anspruch 6, wobei das Wiederaufladrelais aufweist: ein erstes Relais, das an den ersten Motor angeschlossen ist; ein zweites Relais, das an den zweiten Motor angeschlossen ist; und ein drittes Relais, das parallel an das erste Relais angeschlossen ist und in Reihe mit einem Anfangswiederaufladwiderstand geschaltet ist, um die Schwachstromschleife zu bilden.
System nach Anspruch 7, wobei die Schwachstromschleife durch Ausschalten des ersten Relais, Einschalten des zweiten Relais und Einschalten des dritten Relais gebildet wird.
System nach Anspruch 8, wobei die Wiederaufladsteuerung die Batterie durch Einschalten des ersten Relais, Ausschalten des dritten Relais, und Einschalten des Hauptrelais wieder auflädt, wenn der DC-Link auf eine Spannung vorgeladen wird, die höher als oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist.
System nach Anspruch 8, wobei das Wiederaufladrelais ferner ein viertes Relais aufweist, das parallel an das zweite Relais angeschlossen ist und in reihe mit dem Anfangswiederaufladwiderstand geschaltet ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Anschlussdetektor detektiert, dass eine Wiederaufladabdeckung des Wiederaufladanschlusses geöffnet wird.
System nach Anspruch 6, wobei die Wiederaufladsteuerung den Anschluss der kommerziellen Stromversorgung mit Hilfe einer CAN-Datenkommunikation oder einer Bluetooth-Datenkommunikation detektiert.