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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert und beansprucht den Vorteil aus der Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2016-0149061 , welche am 9. November 2016 bei dem koreanischen Patentamt eingereicht wurde, wobei die Beschreibung davon hierin in deren Gesamtheit durch Bezugnahme eingebunden ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine in einem Fahrzeug angebrachte Ladevorrichtung, welche zum Steuern derart geeignet ist, dass eine Batterie nur durch ein Leistungsmodul geladen wird, wenn eine Ladesektion mit einer konstanten Spannung (CV) beginnt, während eine eine Vielzahl von parallel miteinander verbundenen Leistungsmodulen umfassende On-Board-Ladeeinheit (OBC) die Batterie auflädt.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen kann ein umweltfreundliches Fahrzeug als ein elektrisches Fahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein natürliches Gasfahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug basierend auf einer Art der verwendeten Energiequelle klassifiziert werden. Insbesondere ist es möglich ein Batterie-basiertes umweltfreundliches Fahrzeug als ein elektrisches Hybrid-Fahrzeug, ein elektrisches Plugin-Hybrid-Fahrzeug oder ein elektrisches Fahrzeug basierend auf der Kapazität einer Batterie oder einer rein elektrischen Reichweite davon zu klassifizieren. Aus dieser Gruppe benötigt das elektrische Hybrid-Fahrzeug und das elektrische Fahrzeug notwendigerweise eine getrennte Ladevorrichtung zum Aufladen einer Batterie mit einer hohen Kapazität und diese sind mit einer im Fahrzeug angebrachten On-Board-Ladeeinheit (OBC) ausgestattet, welche zum Laden der Batterie mit einer haushaltsüblichen Batteriequelle geeignet ist.
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Als die Technik zum Herstellen einer Batterie im Vergleich zu einer frühen Phase einer Entwicklung eines elektrischen Fahrzeugs voranschreitet, wird die Kapazität einer in einem Fahrzeug angebrachten Batterie mit einer Hochspannung erhöht, sodass OBC Produkte mit 6,6 kW neben 3,3 kW auf dem Markt erhältlich sind. Allerdings für den Fall eines mit einer Hochspannungsbatterie von ungefähr 50 kWh oder mehr ausgestatteten Fahrzeugs dauert es, selbst wenn eine OBC mit 6,6 kW verwendet wird, ungefähr 8 Stunden, um die Batterie aufzuladen.
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Um die Beschränkung aus dem Stand der Technik zu überwinden, wurde ein System zum Bereitstellen einer Vielzahl von parallel miteinander verbundenen Leistungsmodulen in der OBC zum Erhöhen einer Nennleistung der OBC eingeführt. Die eine Vielzahl von parallel miteinander verbundenen Leistungsmodulen umfassende OBC führt eine Ladeoperation in der Reihenfolge eines konstanten Stroms (CC), einer konstanten Leistung (CP) und einer konstanten Spannung (CV) aus. Wenn die Ladeoperation in die CV Ladesektion eintritt, tritt ein Ausgangsstrommissverhältnis-Phänomen (Lastenmissverhältnis-Phänomen) zwischen Leistungsmodulen auf.
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Um das Ausgangsstrommissverhältnis zwischen den Leistungsmodulen während eines solchen Parallelbetriebs zu überwinden, wurde entsprechend dem Stand der Technik ein Regeldifferenzverfahren (Droop-Verfahren) und ein Aktivstromverteilungsverfahren vorgeschlagen.
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Entsprechend dem Regeldifferenzverfahren wird, da die negative Eingabe eines Ausgangsspannungskondensators eines jeden Leistungsmoduls ein Wert ist, welcher durch Hinzufügen einer Information über eine Ausgangsspannung erhalten wird, welche durch Detektieren an einem Ausgangsstrom davon erhalten wird, wenn der Ausgangsstrom erhöht wird, ein Pulsweitenmodulation (PWM) Tastverhältnis, welches eine Endausgabe einer Steuereinheit ist, reduziert, sodass die Ausgangsspannung reduziert wird. In diesem Fall wird, wenn eine Abtastverstärkung des Ausgangsstroms hoch ist, obwohl eine Lastenstromverteilungseigenschaft zwischen Modulen verbessert ist, ein Schwankungsbereich der Ausgangsspannung vergrößert. Somit ist es notwendig einen gewissen Fehlergrad bei einer Stromverteilung zu erlauben, um den Spannungsschwankungsbereich zu beschränken.
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Entsprechend dem aktiven Stromverteilungsverfahren, kann als ein Richtungswert eines Ausgangsstroms eines jeden Leistungsmoduls ein Ausgangsstromwert eines repräsentativen Moduls oder ein Durchschnittswert von Ausgangsströmen aller Leistungsmodule entsprechend der Größe einer Skalierungskonstante verwendet werden. Durch Reduzieren des Ausgangsspannungsrichtungswerts, wenn der Ausgangsstrom eines zugehörigen Moduls im Vergleich mit einem Stromrichtungswert groß ist, wird der Ausgangsstrom reduziert. Allerdings, da eine Information über Ausgangsströme aller Leistungsmodule benötigt wird, um an eine Mastersteuereinheit übertragen zu werden, ist die Konfiguration komplex und die Zuverlässigkeit wird aufgrund eines Stromabtastfehlers verschlechtert.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme, welche im Stand der Technik auftreten, zu lösen, während die durch den Stand der Technik erzielten Vorteile unbeschadet beibehalten werden.
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Die vorliegende Offenbarung dient dazu, eine in einem Fahrzeug angebrachte Ladevorrichtung bereitzustellen, welche geeignet ist zum Aufladen einer Batterie über eines von einer Vielzahl von Leistungsmodulen, welche parallel miteinander verbunden sind und in einer On-Board-Ladeeinheit (OBC) umfasst sind, wenn die Batterieladeoperation in eine Ladesektion mit einer konstanten Spannung (CV) eintritt, während die Batterie über die OBC aufgeladen wird.
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Die technischen Probleme, welche durch das vorliegende Erfindungskonzept zu lösen sind, sind nicht auf die vorgenannten Probleme beschränkt und beliebige andere technische Probleme, welche hierin nicht genannt sind, werden aus der nachfolgenden Beschreibung für den Fachmann, welchen die vorliegende Offenbarung betrifft, klar verstanden werden.
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Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine in einem Fahrzeug vorgesehene Ladevorrichtung bereitgestellt. Die Ladevorrichtung umfasst zumindest zwei Leistungsmodule, welche parallel miteinander verbunden sind, zum Umwandeln einer von außen zugeführten Eingangsleistung in eine Ladeleistung zum Aufladen einer Hochspannungsbatterie, zumindest zwei Slavesteuereinheiten, welche eine Information darüber ausgeben, ob jede der zumindest zwei Leistungsmodule in einen Lademodus mit einer konstanten Spannung eintritt, basierend auf der Ladeleistungsausgabe der zumindest zwei Leistungsmodule, und eine Mastersteuereinheit, welche bestimmt, ob die zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintreten, durch Verwenden der Information, welche von den zumindest zwei Slavesteuereinheiten empfangen ist, darüber, ob jede der zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintritt, wobei die Mastersteuereinheit derart steuert, dass eine der zumindest zwei Leistungsmodule betrieben wird, wenn zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintreten.
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Die Ladevorrichtung kann weiter einen ersten Filter umfassen, welcher eine Schaltwelligkeit der Eingangsleistung entfernt und eine Eingangsleistung mit einer entfernten Welligkeit an die zumindest zwei Leistungsmodule ausgibt, und einen zweiten Filter, welcher eine Schaltwelligkeit der Ladeleistungsausgabe der zumindest zwei Leistungsmodule reduziert.
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Jede der zumindest zwei Leistungsmodule kann einen Leistungsfaktorkorrekturkonverter umfassen, welcher einen Wechselstromleistungseingang von außerhalb in eine Gleichstromleistung umwandelt und eine Leistungsfaktorkorrektur ausführt, und einen Gleichspannungswandler, welcher die Gleichstromleistung in eine Ladespannung zum Aufladen der Hochspannungsbatterie umwandelt.
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Die zumindest zwei Slavesteuereinheiten können einen Ausgangsstromrichtungswert mit einem Ausgangsstromschwellenwert vergleichen und an die Mastersteuereinheit ein Vergleichsergebnis als die Information darüber übertragen, ob jede der zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintritt.
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Der Ausgangsstromrichtungswert kann ein maximaler Ausgangsstromwert sein, welcher bei einer Ladesektion mit einem konstanten Strom zulässig ist.
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Der Ausgangsstromrichtungswert kann ein Wert sein, welche durch Teilen eines maximalen Ausgangsleistungswerts, welcher zum Ausgeben bei einer Ladesektion mit einem konstanten Strom geeignet ist, durch eine tatsächlich gemessene Ausgangsspannung erhalten werden kann.
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Die Mastersteuereinheit kann ein ODER Gate umfassen, welches eine ODER Operation an der Information ausführt (eine logische Trennung an der Information umsetzt), welche von den zumindest zwei Slavesteuereinheiten ausgegeben ist, darüber, ob die zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintreten.
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Die Mastersteuereinheit bestimmt, ob die zumindest zwei Slavesteuereinheiten in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintreten basierend auf einem Ausgang des ODER Gates.
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Die Mastersteuereinheit kann bestimmen, dass zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintreten, wenn von zumindest zwei Slavesteuereinheiten eine Information darüber empfangen wird, dass die zumindest zwei Leistungsmodule in den Lademodus mit einer konstanten Spannung eintreten.
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Die Mastersteuereinheit kann als einen Ausgangsspannungsrichtungswert einen Maximalwert in einem Betriebsspannungsbereich der Hochspannungsbatterie einer der zumindest zwei Slavesteuereinheiten bereitstellen und kann als einen Ausgangsspannungsrichtungswert „0“ den verbleibenden Slavesteuereinheiten bereitstellen.
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Die Mastersteuereinheit kann einen Ausgangsspannungsrichtungswert, einen Maximalwert eines zulässigen Ausgangsstroms, einen Maximalwert einer ausgebbaren Ausgangsleistung und einen Ausgangsstromschwellenwert an jede der zwei Slavesteuereinheiten bereitstellen.
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Der Ausgangsstromschwellenwert kann zu einem Ausgangsstrom zu einem Zeitpunkt eines Wechselns von einer Ladesektion mit einer konstanten Leistung zu einer Ladesektion mit einer konstanten Spannung gehören.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden Detailbeschreibung deutlicher werden, wenn diese zusammen mit den beiliegenden Figuren betrachtet wird:
- 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine in einem Fahrzeug angeordnete Ladevorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 2 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines einzelnen Leistungsmoduls in der in 1 dargestellten Ladevorrichtung darstellt;
- 3 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration einer in 1 dargestellten einzelnen Slavesteuereinheit darstellt;
- 4 ist eine Ansicht, welche darstellt, dass bestimmt wird, ob eine Mastersteuereinheit aus 1 in einen CV Lademodus eintritt; und
- 5 ist ein Graph, welcher ein Batterieladeprofil einer in einem Fahrzeug angebrachten Ladevorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Detailbeschreibung
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Durch die Beschreibung hindurch, wenn ein Teil andere Elemente „umfasst“, „einschließt“ oder „aufweist“, es sei denn etwas anderes ist explizit beschrieben, bedeutet dies, dass andere Elemente weiter umfasst allerdings nicht ausgeschlossen sein können.
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Zusätzlich benennen die Begriffe „-Einheit“, „-or (er)“ und „Modul“, welche in der Beschreibung beschrieben sind, Einheiten zum Verarbeiten von zumindest einer Funktion oder einer Operation, welche durch eine Hardware oder Software und eine beliebige Kombination davon umgesetzt werden kann. Zusätzlich, wie in der Beschreibung verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der“ dazu gedacht die Pluralformen ebenso zu umfassen, es sei denn der Zusammenhang beschreibt deutlich etwas anderes oder es ist explizit etwas anderes angegeben.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung genau mit Bezug zu den beiliegenden Figuren beschrieben.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine in einem Fahrzeug angebrachte On-Board-Ladeeinheit (OBC), welche für ein elektrisches Fahrzeug (EV) und ein elektrisches Plugin-Hybrid-Fahrzeug (PHEV) verwendet wird, und im Grunde dazu dient Probleme zu lösen, welche während eines parallelen Betriebs verursacht werden, durch Vorschlagen einer Betriebssteuerungsstrategie einer in einem Fahrzeug angebrachten Multi-parallel OBC unter Berücksichtigung eines Ladeprofils der multi-parallel OBC.
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Insbesondere führt entsprechend der vorliegenden Offenbarung die eine Vielzahl von parallel zueinander ausgebildeten Leistungsmodulen umfassende multi-parallel OBC ein Aufladen in der Reihenfolge eines konstanten Stroms (CC), einer konstanten Leistung (CP) und einer konstanten Spannung (CV) aus. Da ein Ausgangsstrommissverhältnis-Phänomen (Lastenmissverhältnis-Phänomen) zwischen Leistungsmodulen auftritt, wenn die OBC in eine CV Ladesektion eintritt, steuert (betreibt) die OBC nur ein Leistungsmodul (Slavesteuereinheit) zum Aufladen der Batterie.
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1 ist ein Blockdiagramm, welches eine in einem Fahrzeug angebrachte Ladevorrichtung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 2 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines einzelnen Leistungsmoduls in der 1 dargestellten Ladevorrichtung darstellt. 3 ist ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration einer in 1 dargestellten einzelnen Slavesteuereinheit darstellt. 4 ist eine Ansicht, welche darstellt, dass bestimmt wird, ob eine Mastersteuereinheit aus 1 in einen CV Lademodus eintritt.
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Eine in einem Fahrzeug angebrachte Ladevorrichtung umfasst einen ersten Filter 110, zumindest zwei Leistungsmodule (Leistungsstufen) 120a bis 120n, einen zweiten Filter 130, zumindest zwei Slavesteuereinheiten 140a bis 140n und eine Mastersteuereinheit 150.
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Der erste Filter 110 entfernt eine Schaltwelligkeit einer Wechselstromleistung (beispielsweise einer kommerziellen Energiequelle), welche von außerhalb eingegeben ist. Mit anderen Worten entfernt der erste Filter 110 ein in einer Eingangsspannung umfasstes Rauschen. Der erste Filter 110 kann mit einem elektromagnetischen Schnittstellen (EMI) Filter umgesetzt werden.
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Die Leistungsmodule 120 oder 120a bis 120n wandeln die durch den ersten Filter 110 gefilterte Wechselstromleistung in eine Gleichstromleistung um und stellen die Gleichstromleistung einer Hochspannungs (HV) Batterie und/oder einem Verbraucher bereit.
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Jedes der Leistungsmodule 120a bis 120n umfasst einen Leistungsfaktorkorrektur (PFC) Converter 121a, 121b oder 121n und einen Gleichstromspannungswandler 122a, 122b oder 122n.
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Der PFC-Konverter 121 ist mit einem Ausgangsanschluss des ersten Filters 110 zum Umwandeln einer Wechselstromspannung Vin_n, welche von dem ersten Filter 110 ausgegeben wird, in eine Gleichstromspannung Vdc_n verbunden. Zusätzlich kann der PFC-Konverter 123 einen Leistungsfaktor durch Reduzieren von reaktiven Komponenten, welche nicht zu einer Leistungsübertragung beitragen, in der Wechselstromspannung verbessern. Der PFC-Konverter 121 kann mit einem Tiefsetzsteller einem Hochsetzsteller oder einem Tief-Hochsetzsteller umgesetzt werden.
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Der Gleichstromspannungswandler 122 ist mit einem Ausgangsanschluss des PFC 121 zum Empfangen einer Gleichstromspannung (Gleichstromleistung) verbunden, welche von dem PFC-Konverter 121 ausgegeben wird. Der Gleichstromspannungswandler 122 wandelt die dazu eingegebene Gleichstromspannung in eine Ladespannung (Ladeleistung, Ausgangsspannung) zum Aufladen der Hochspannungsbatterie in einem Pulsweitenmodulation (PWM) System um. Somit steuert der Gleichstromspannungswandler 122 das Laden der Hochspannungsbatterie.
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Zusätzlich kann der Gleichstromspannungswandler 122 die Gleichstromspannung, welche in eine Spannungsversorgung (Energieversorgung) eingegeben wird, umwandeln und die Versorgungsspannung an einen mit einem Ausgangsanschluss davon verbundenen Verbraucher ausgeben, wobei der Verbraucher eine Lampe, ein Heizelement, eine Klimaanlage, ein Scheibenwischer, ein Antiblockiersystem (ABS) eine elektronische Servolenkung (EPS) etc. umfassen kann.
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Ein Spannungsmessgerät und ein Strommessgerät können an dem Ausgangsanschluss des Gleichstromspannungswandlers 122 installiert sein. Das Spannungsmessgerät misst eine tatsächlich Ausgangsspannung Vo_n, welche von jedem Leistungsmodul 120 ausgegeben wird. Das Strommessgerät misst einen tatsächlich Ausgangsstrom Io_n, welche von jedem Leistungsmodul 120 ausgegeben wird. Die Spannung- und Strommessgeräte können bei jeder Slavesteuereinheit 140 vorgesehen werden, welche nachfolgend zu beschreiben ist.
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Der zweite Filter 130 ist mit den Ausgangsanschlüssen der Gleichstromspannungswandler 122a, 122b und 122n zum Reduzieren einer Schaltwelligkeitskomponente der Ausgangsspannung verbunden. Mit anderen Worten filtert der zweite Filter 130 die Ausgangsspannung, um ein in der Ausgangsspannung umfasstes Rauschen zu entfernen. Der zweite Filter 130 führt (überträgt) die von Rauschen befreite Ausgangsspannung an die Hochspannungsbatterie und/oder den Verbraucher zu.
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Die zumindest zwei Slavesteuereinheiten 140a bis 140n steuern die zumindest zwei Leistungsmodule 120a bis 120n zum Steuern der Ausgangsleistungsquellen (Ausgangsleistung), welche von den zumindest zwei Leistungsmodulen 120a bis 120n jeweils ausgegeben werden. Mit anderen Worten steuert die erste Slaveversteuerung 140a das erste Leistungsmodul 120a, steuert die zweite Slavesteuereinheit 140b das zweite Leistungsmodul 120b und steuert die n-te Slavesteuereinheit 140n das n-te Leistungsmodul 120n.
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Jede Slavesteuereinheit 140 (140a, 140b oder 110n) empfängt von der Hauptsteuereinheit 150 einen Ausgangsspannungsrichtungswert Vo_ref_n, den Maximalwert Io_Max eines zulässigen Ausgangsstroms (Ausgangsstrom Beschränkungswert), den Maximalwert Po_Max einer ausgebbaren Ausgangsleistung und einen Ausgangsstromschwellenwert Io_bound, welches ein Ausgangsstrom zu einem Zeitpunkt eines Wechselns von einer CP Ladesektion zu einer CV Ladesektion ist.
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Der Ausgangsspannungsrichtungswert Vo_ref_n in der CC Ladesektion und der CP Ladesektion ist auf einen maximalen Wert Vbatt_Max in einem Betriebsspannungsbereich der Hochspannungsbatterie derart eingestellt, dass der Ausgangsstromrichtungswert in der CC Ladesektion der Ausgangsstromsbeschränkungswert Io_Max ist, und der Ausgangsstromrichtungswert in der CP Ladesektionen Po_Max/Vo_n ist.
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Jede Slavesteuereinheit 140 umfasst einen ersten Operator 141, einen Minimalwertextraktor 142 einen Comparator 143, einen zweiten Operator 144, eine erste Proportional-Integral (PI) Steuereinheit 145, einen ersten Begrenzer 146, einen dritten Operator 147, eine zweite PI Steuereinheit 148 und einen zweiten Begrenzer 149.
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Der erste Operator 141 empfängt den Ausgangsleistungsmaximalwert Po_Max und eine Ausgangsspannung Vo_n, welche durch das mit dem Ausgangsanschluss eines jeden Leistungsmodul 120 verbundenen Spannungsmessgerät tatsächlich gemessen ist. Der erste Operator 141 führt eine Divisionsoperation zum Dividieren des Ausgangsleistungsmaximalwerts Po_Max durch die tatsächlich gemessene Ausgangsspannung Vo_n. Der Ausgangswert Po_Max/Vo_n des ersten Operators 141 ist der Ausgangsstromrichtungswert in der CP Ladesektion.
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Der Minimalwertextraktor 142 vergleicht den Ausgangsstromsbeschränkungswert Io_Max mit dem Operationsergebnisausgang des ersten Operators 141 zum Ausgeben eines kleineren Werts (die Größe des Ausgangsstromrichtungswerts). Das heißt der von dem Minimalwertextraktor 142 ausgegebene Ausgangswert ist der allerhöchste Wert Io_refHigh Limit des Ausgangsstromrichtungswerts.
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Der Comparator 143 vergleicht den Ausgangsstromschwellenwert Io_bound, welcher von der Mastersteuereinheit 140 übertragen ist, und den Ausgangswert Io_refHigh Limit, welche von dem Minimalwertextraktor 142 ausgegeben ist, miteinander zum Ausgeben eines CV Lademodus-Eintritt/Nicht-Eintrittsignals CV_mode_n als das Vergleichsergebnis. Wenn Io_bound Io_refHigh Limit überschreitet, gibt der Comparator 143 „1“ als eine CV Lademoduseintrittinformation aus. Im Gegensatz dazu, wenn Io_bound gleich oder geringer als Io_refHigh Limit ist, gibt der Operator 143 „0“ als eine CV Lademodus-Nicht-Eintritt-Information aus.
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Der Comparator 143 benachrichtigt die Mastersteuereinheit 150 über das CV Lademoduseintritt/Nicht-Eintrittsignal basierend auf dem Vergleichsergebnis. Mit anderen Worten überträgt (übermittelt) der Comparator 143 das Vergleichsergebnis an die Mastersteuereinheit 150.
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Der zweite Operator 144 berechnet einen Ausgangsspannungsfehler durch Subtrahieren der tatsächlich gemessenen Ausgangsspannung Vo_n von dem Ausgangsspannungsrichtungswert Vo_ref_n.
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Die erste PI Steuereinheit 145 steuert den Stromsteuerrichtungswert proportional zu dem von dem zweiten Operator 144 ausgegebenen Ausgangsspannungsfehler und steuert den Stromsteuerrichtungswert durch Integrieren des Ausgangsspannungsfehlers zum Zweck einer Steuerung der Ausgangsspannung.
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Der erste Begrenzer 146 vergleicht den von der ersten PI Steuereinheit 145 ausgegebenen Stromsteuerrichtungswert und den obersten Wert Io_refHigh Limit des Ausgangsstromrichtungswerts miteinander. Wenn der Stromsteuerungrichtungswert (Ausgangsstromrichtungswert) geringer als der oberste Wert Io_refHigh Limit des Ausgangsstromrichtungswerts ist, gibt der erste Begrenzer 146 den Stromsteuerrichtungswert selbst aus. Indessen, wenn der Stromsteuerrichtungswert (Ausgangsstromrichtungswert) gleich oder größer als der oberste Wert Io_refHigh Limit des Ausgangsstromrichtungswerts ist, gibt der erste Begrenzer 146 den obersten Wert Io_refHigh Limit des Ausgangsstromrichtungswerts aus.
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Der dritte Operator 147 subtrahiert den von dem ersten Begrenzer 146 ausgegebenen Ausgangswert (Ausgangsstromrichtungswert) von einem tatsächlichen Ausgangsstrommesswert Io_n.
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Die zweite PI Steuereinheit 148 steuert einen Ausgangssteuerwert durch Integrieren eines Fehlers zwischen dem tatsächlichen Ausgangsstrommesswert Io_n und dem Ausgangsstromrichtungswert und steuert den Ausgangsstromwert proportional zu dem Fehler zwischen dem Tatsächlichen Ausgangsstrommesswert Io_n und dem Ausgangsstromrichtungswert zum Zweck einer Steuerung des Ausgangsstroms.
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Der zweite Begrenzer 149 beschränkt den von der zweiten PI Steuereinheit 148 ausgegebenen Ausgangssteuerwert zum Verhindern, dass der Ausgangssteuerwert von einem Tastverhältnis-Maximalwert Duty-Max und einem Tastverhältnis-Minimalwert Duty-Min abweicht. Der zweite Begrenzer 149 überträgt ein Tastverhältnis an den Gleichstromspannungswandler 122 eines jeden Leistungsmoduls 120. Der Gleichstromspannungswandler 122 steuert die basierend auf dem Tastverhältnis ausgegebene Ladespannung unter einer PWM Steuerung.
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Die Mastersteuereinheit 150 steuert die zumindest zwei Slavesteuereinheiten 140a bis 140n. Die Mastersteuereinheit 150 empfängt die Information CV_mode_n über ein CV Lademodus-Eintreten/Nicht-Eintreten von jeder Slavesteuereinheit 140. Die Mastersteuereinheit 150 für eine ODER-Operation der Information CV_mode_n über ein CV Lademodus-Eintreten/Nicht-Eintreten über ein ODER Gate 151. Falls das ODER-Operationsergebnis gleich „1“ ist, betreibt die Mastersteuereinheit 150 nur eine der Slavesteuereinheiten 140a bis 140n.
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Mit anderen Worten bestimmt die Mastersteuereinheit 150, ob in den CV Lademodus einzutreten ist, durch Verwenden der Information über ein CV Lademodus-Eintreten/nicht-Eintreten, welches von zumindest zwei Slavesteuereinheiten 140a bis 140n übertragen ist. Wenn die Mastersteuereinheit 150 „1“ von allen zumindest zwei Slavesteuereinheiten 41a bis 41n als die Information über ein CV Lademodus-Eintreten empfängt, überträgt die Hauptsteuereinheit 150 Vbatt_Max an nur eine der zumindest zwei Slavesteuereinheiten 140a bis 140n überträgt „0“ als den Ausgangsspannungsrichtungswert Vo_ref_n an die anderen. Somit kann die Batterieladesteuerung derart ausgeführt werden, dass nur ein Leistungsmodul in dem CV Lademodus betrieben wird, wodurch ein Lastenmissverhältnis-Phänomen verhindert wird.
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5 ist ein Graph, welcher ein Batterieladeprofil einer in einem Fahrzeug angebrachten Ladevorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, wobei die in einem Fahrzeug angebrachte Ladevorrichtung, welches ein 10 kW Ladegerät ist, und drei parallel zueinander verbundene Leistungsmodule zum Aufladen einer Hochspannungsbatterie mit 60 kWh umfasst.
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Im Allgemeinen kann ein tatsächlicher Ladebereich einer in einem fahrzeugangebrachten OBC eine Ladesektion mit einem konstanten Strom (CC) und eine Ladesektion mit einer konstanten Leistung (CP) umfassen. Da jede Slavesteuereinheit 140a bis 140n eine Stromsteuerung durch Verwenden des Ausgangsstromsbeschränkungswerts Io_Max ausführt, welche von der Mastersteuereinheit 150 als Einrichtungswert einer Stromsteuereinheit übertragen ist, tritt ein Missverhältnis-Phänomen zwischen den Leistungsmodulen 120a bis 120n nicht auf. Allerdings, wenn das Laden weiter fortfährt, um in die CV Ladesektion einzutreten, tritt, selbst obwohl jedes Leistungsmodul 120a bis 120n eine konstante Spannungssteuerung ausführt, ein AusgangsstromMissverhältnis-Phänomen aufgrund eines Ausgangsenden-Leitungsimpedanz-Missverhältnisses und eines Abtastfehlers auf.
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Da die CV Ladesektion einen winzigen Effekt auf die tatsächliche Batterieladezeit aufweist, sodass eine getrennte komplexe Stromverteilereinheit unnötig ist, schlägt die vorliegende Offenbarung eine Steuerstrategie zum Betreiben lediglich eines der Vielzahl von Leistungsmodulen 120a bis 120n vor, wodurch ein Strommissverhältnis-Phänomen einfach vermieden wird, welches ein Problem eines parallelen Betreibens ist.
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Zusätzlich, da ein Gleichstromrelais zwischen dem OBC-Ausgangsende und der Hochspannungsbatterie vorhanden ist, kann die in dieser Offenbarung vorgeschlagene einzelne Betriebssteuerungsstrategie selbst auf eine anfängliche Ladeoperation angewendet werden. Das heißt, während der anfänglichen Ladeoperation kann lediglich eine der Vielzahl von Leistungsmodulen alleine betrieben werden.
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Entsprechend der vorliegenden Offenbarung, da eine Batterie über eines von einer Vielzahl von Leistungsmodulen aufgeladen wird, welche parallel zueinander verbunden sind und in einer On-Board-Ladeeinheit (OBC) umfasst sind, wenn die Batterieladeoperation in eine Ladesektion mit einer konstanten Spannung (CV) eintritt, während die Batterie über die OBC geladen wird, kann verhindert werden, dass ein Lastenmissverhältnis-Phänomen zwischen den Leistungsmodulen in der CV Ladesektion auftritt. Beispielsweise, wenn ein multi-parallel OBC-System mit einer hohen Kapazität verwendet wird, um eine zum Aufladen einer Hochspannungsbatterie für ein elektrisches Fahrzeug benötigte Zeit zu reduzieren, kann das Lastenmissverhältnis-Phänomen im Wesentlichen verhindert werden, welches zwischen Leistungsmodulen in der CV Ladesektionen auftritt.
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Zusätzlich entsprechend der vorliegenden Offenbarung, da eine zum Aktualisieren benötigte Information während einem Synchronisieren mit einer Steuerperiode bei zwischen Steuereinheiten übertragenen/empfangenen Signalen nicht existiert, ist es möglich die Ladevorrichtung über eine Steuerbereichsnetzwerk (CAN) Kommunikation einfach umzusetzen.
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In der obigen Beschreibung, obwohl alle Komponenten der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung als zusammengesetzt oder operativ verbunden als eine Einheit erläutert wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht dazu gedacht sich auf solche Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung die jeweiligen Komponenten selektiv und operativ in einer beliebigen Anzahl kombiniert werden. Ebenso kann jede einzelne der Komponenten durch sich selbst in Hardware umgesetzt werden, während die jeweiligen zum Teil oder als Ganzes selektiv kombiniert werden können und in einem Computerprogramm mit Programmmodulen zum Ausführen von Funktionen der Hardwareäquivalente umgesetzt werden können. Codes oder Codesegmente zum Bilden eines solchen Programms können durch einen Fachmann leicht hier geleitet werden. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, welches im Betrieb die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung realisieren kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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