DE102018218802A1

DE102018218802A1 - Ladevorrichtung für Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102018218802A1
Application number: DE102018218802.5A
Authority: DE
Inventors: Jongpil Kim; Inyong YEO; Youngjin Kim; Woo Young Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190299793A1; US10654373B2; KR102486104B1; KR20190115603A; CN110350637A

Abstract

Eine Ladevorrichtung wird bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine AC-Leistungseingangsstufe, welche zumindest eine AC-Eingangsleistung von einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen AC-Leistung empfängt. Eine Blindleistungskorrektureinheit weist eine Einzel-Drei-Bein-Halbbrückenschaltung auf, welche die AC-Eingangsleistung über die AC-Leistungseingangsstufe empfängt. Ein Verbindungskondensator wird durch die Blindleistungskorrektureinheit aufgeladen. Ein Konverter verbindet zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie. Ein erster Schalter verbindet eine AC-Leistungseingangsleitung oder eine neutrale Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit. Einen zweiter Schalter verbindet die AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator selektiv. Eine Steuereinheit betreibt die Blindleistungskorrektureinheit unter Schaltnetzwerk basierend auf dem empfangenen Zustand der AC-Eingangsleistung.

Description

Hintergrund
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeug und insbesondere eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, welches zum Fahren lediglich unter Verwendung der Leistung eines Elektromotors ausgebildet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Im Gegensatz zu einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, welches zum Erhalten von primärer Energie durch Verbrennen von fossilen Brennstoffen ausgelegt ist, ist ein Elektrofahrzeug ausgelegt eine elektrische Energie als eine primäre Energiequelle zu verwenden. Daher ist es für das Elektrofahrzeug notwendig eine Hochspannungsbatterie zum Speichern von elektrischer Energie darin, einen als eine Energiequelle verwendeten Elektromotor und einen Inverter zum Antreiben des Elektromotors zu umfassen.
Ein Ladegerät zum Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs kann in ein Ladegerät mit einer geringen Ladegeschwindigkeit (Langsam-Ladegerät) und ein Ladegerät mit einer hohen Ladegeschwindigkeit (Schnell-Ladegerät) klassifiziert werden. Das Langsam-Ladegerät kann eine kommerzielle Wechselstrom (AC) Leistung an ein Fahrzeug übertragen, ohne dass diese umgewandelt wird. Das Schnell-Ladegerät kann eine kommerzielle AC-Leistung (Wechselstromleistung) in eine Gleichstrom (DC) Leistung umwandeln und kann die DC-Leistung an das Fahrzeug übertragen. Das Langsam-Ladegerät hat eine vereinfachte Struktur und einen geringen Preis, und ist somit dazu geeignet einfacher entwickelt zu werden. Allerdings ist es zum Verwenden des Langsam-Ladegeräts notwendig ein fahrzeugeigenes Ladegerät (OBC) in dem Elektrofahrzeug anzubringen.
Der Typ einer durch das Langsam-Ladegerät bereitgestellten AC-Leistung verändert sich entsprechend dem Land, bei welchem das Langsam-Ladegerät installiert ist. Um eine Batterie des Elektrofahrzeugs mittels verschiedenen Typen von AC-Leistung aufzuladen, sollte das fahrzeugeigene Ladegerät (OBC) auf verschiedene Typen einer AC-Leistung reagieren können. Wenn die Kapazität der Batterie des Elektrofahrzeugs zunimmt, nimmt die Reichweite des mit der Batterie ausgestatteten Elektrofahrzeugs mit einer einzelnen Ladung zu. Daher unternehmen viele Entwickler und Fahrzeughersteller Forschung in einer Technologie zum Erhöhen der Batteriekapazität des Elektrofahrzeugs. Eine Batterie mit einer großen Kapazität, welche in dem Elektrofahrzeug eingebettet ist, verursacht unweigerlich eine Zunahme der Gesamtladezeit des Elektrofahrzeugs. Um die Ladezeit der Batterie einer großen Kapazität zu reduzieren, sollte die OBC Kapazität zunehmen. Allerdings kann eine Zunahme der OBC Kapazität unweigerlich die Größe von Bauelementen des Elektrofahrzeugs erhöhen. Ebenso Produktionskosten des Elektrofahrzeugs.
Zusammenfassung
Daher stellt die vorliegende Offenbarung eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug bereit, welche eine reduzierte Größe und eine vereinfachte Struktur aufweist und eine Batterie des Elektrofahrzeugs auf einen Empfang von Leistung von verschiedenen Typen von Energiequellen auflädt. Zusätzliche Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden teilweise in der nachstehenden Beschreibung dargestellt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch Ausführen der vorliegenden Offenbarung gelernt werden.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug umfassen: eine Wechselstrom (AC) Leistungseingangsstufe, ausgebildet zum Empfangen von zumindest einer AC-Eingangsleistung entweder einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen AC-Leistung; eine Blindleistungskorrektureinheit mit einer Einzel-Drei-Bein-Halbbrückenschaltung, ausgebildet zum Empfangen der AC-Eingangsleistung durch die AC-Leistungseingangsstufe; einen mittels der Blindleistungskorrektureinheit aufzulegenden Verbindungskondensator; einen Konverter, ausgebildet zum Verbinden zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie; ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Schalter zum Verbinden einer AC-Leistungseingangsleitung oder einer neutralen Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit und zumindest einen zweiten Schalter S2, S3, S4, S5, S6 oder S7 zum selektiven Verbinden der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit und des Schaltnetzwerks basierend auf dem Zustand der durch die AC-Leistungseingangsstufe empfangenen AC-Eingangsleistung.
Der erste Schalter anbei der AC-Leistungseingangsstufe vorgesehen sein und kann ein oder ausgeschaltet werden in Reaktion auf einen Multiphasenzustand oder einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung. Der zumindest ein zweiter Schalter kann weiter einen dritten Schalter umfassen, welche zwischen der AC-Leistungseingangsstufe und der Blindleistungskorrektureinheit angeordnet ist. Das Schaltnetzwerk kann weiter einen vierten Schalter umfassen, welche zwischen der Blindleistungskorrektureinheit und dem Verbindungskondensator angeordnet ist. Das Schaltnetzwerk kann weiter einen fünften Schalter und einen sechsten Schalter umfassen, welche jeweils zwischen beiden Enden des Verbindungskondensators und zwischen beiden Enden des Konverters angeordnet sind.
Der Konverter kann weiter 2 Schaltelemente umfassen, welche in Serie verbunden sind, einen Verbindungspunkt der 2 Schaltelemente, welche zumindest ein Bein der Blindleistungskorrektureinheit verbindet, und einen siebten Schalter, welcher zwischen dem Verbindungspunkt und einem Ende der Batterie angeordnet ist. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Umwandeln der Blindleistungskorrektureinheit in eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Konvertern durch Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit, des Schaltnetzwerks und eines Inverters, und kann ausgebildet sein zum Reagieren auf den Zustand der AC-Eingangsleistung. Der Zustand der AC-Eingangsleistung kann einen Multiphasenzustand und einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung sein. Der Zustand der AC-Eingangsleistung kann einen symmetrischen Leistungszustand und einen asymmetrischen Leistungszustand der AC-Eingangsleistung umfassen.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug umfassen: eine Wechselstrom (AC) Leistungseingangsstufe, ausgebildet zum empfangen von zumindest einer AC-Eingangsleistung entweder einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen AC-Leistung; eine Blindleistungskorrektureinheit mit einer einzelnen Drei-Bein-Halbbrückenschaltung, ausgebildet zum empfangen der AC-Eingangsleistung durch die AC-Leistungseingangsstufe; einen mittels der Blindleistungskorrektureinheit aufzuladenden Verbindungskondensator; einen Konverter, ausgebildet zum Verbinden zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie; ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Schalter zum Verbinden einer AC-Leistungseingangsleitung oder einer neutralen Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit, und zumindest einen zweiten Schalter zum selektiven Verbinden der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit und des Schaltnetzwerks basierend auf dem Zustand der durch die AC-Leistungseingangsstufe empfangenen AC-Eingangsleistung. Das Schaltnetzwerk kann weiter den an der AC-Leistungseingangsstufe vorgesehenen ersten Schalter umfassen und kann ein oder ausgeschaltet werden, in Reaktion auf einen Multiphasenzustand oder einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung; und den zwischen der AC-Leistungseingangsstufe und der Blindleistungskorrektureinheit angeordneten zweiten Schalter.
Das Schaltnetzwerk kann weiter einen vierten Schalter umfassen, welcher zwischen der Blindleistungskorrektureinheit und dem Verbindungskondensator angeordnet ist. Das Schaltnetzwerk kann weiter einen fünften Schalter und einen sechsten Schalter umfassen, welche jeweils zwischen beiden Enden des Verbindungskondensators und zwischen beiden Enden des Konverters angeordnet sind. Der Konverter kann weiter 2 Schaltelemente umfassen, welche in Serie verbunden sind, einen Verbindungspunkt der 2 Schaltelemente, welche mit zumindest einem Bein der Blindleistungskorrektureinheit verbunden ist, und einen siebten Schalter, welcher zwischen dem Verbindungspunkt und einem Ende der Batterie angeordnet ist.
Die Steuereinheit kann ausgebildet sein zum Umwandeln der Blindleistungskorrektureinheit in eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Konvertern durch Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit, des Schaltnetzwerks und eines Inverters und kann ausgebildet sein zum Reagieren auf den Zustand der AC-Eingangsleistung. Der Zustand der AC-Eingangsleistung kann einen Multiphasenzustand und einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung umfassen. Der Zustand der AC-Eingangsleistung kann einen symmetrischen Leistungszustand und einen asymmetrischen Leistungszustand der AC-Eingangsleistung umfassen.
Entsprechend anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug: eine Wechselstrom (AC) Leistungseingangsstufe, ausgebildet zum empfangen von zumindest einer AC-Eingangsleistung entweder einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen AC-Leistung; eine Blindleistungskorrektureinheit mit einer Einzel-Dreibein-Halbbrückenschaltung, ausgebildet zum Empfangen der AC-Eingangsleistung durch die AC-Leistungseingangsstufe; einen mittels der Blindleistungskorrektureinheit aufzuladenden Verbindungskondensator; einen Konverter, ausgebildet zum Verbinden zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie, und umfassend zwei in Serie verbundene Schaltelemente, einen Verbindungspunkt der zwei Schaltelemente, welcher mit zumindest einem Bein der Blindleistungskorrektureinheit verbunden ist, und einen siebten Schalter, welcher zwischen dem Verbindungspunkt und einem Ende der Batterie angeordnet ist; ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Schalter zum Verbinden einer AC-Leistungseingangsleitung und einer neutralen Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit, um zumindest einen zweiten Schalter zum selektiven Verbinden der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit und des Schaltnetzwerks entsprechend dem Zustand der durch die AC-Leistungseingangsstufe empfangenen AC-Eingangsleistung.
Figurenliste
Diese und/oder andere Aspekte der Offenbarung werden aus der nachstehenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen deutlicher werden und leichter verstanden werden, unter Berücksichtigung der beiliegenden Figuren, wobei:

1 eine Ansicht ist, welche das Aussehen eines Elektrofahrzeugs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ein Blockdiagramm ist, welches ein fahrzeugeigenes Ladegerät (OBC) für ein Elektrofahrzeug entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 eine Ansicht ist, welche eine Konfiguration der OBC entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 eine Ansicht ist, welche verschiedene Typen von in dem OBC eingebetteten Energiequellen entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
5 eine Ansicht ist, welche einen Kriechstrom darstellt, vor welchem das OBC entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schützt;
6 eine Ansicht ist, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellt, welche eine 240 V Einzelphasen-AC-Leistungsquelle (EVSE) zur Verwendung in Nordamerika oder eine 220 V Einzelphasen-AC-Leistungsquelle zur Verwendung in Europa und Korea bewältigen, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 eine Ansicht ist, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellt, welche eine 120 V Einzelphasen-AC-Leistungsquelle (ICCB) bewältigen, zur Verwendung in Europa entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8 eine Ansicht ist, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellt, welche eine 380 V Dreiphasen-AC-Leistungsquelle (ICCB) bewältigen, zur Verwendung in Europa entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
9 eine Ansicht ist, welche eine erste modifizierte Ausführungsform des OBC entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
10 eine Ansicht ist, welche eine zweite modifizierte Ausführungsform des OBC entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

Detailbeschreibung
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ähnliche Begriffe, wie diese hierin verwendet werden, motorbetriebene Fahrzeuge im Allgemeinen umfassen, wie beispielsweise Personenkraftfahrzeuge, umfassend Sports-Utility-Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, umfassend eine Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und etwas Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativem Brennstoff (beispielsweise aus Ressourcen mit Ausnahme von Erdöl abgeleitete Brennstoffe) umfassen. Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, welches 2 oder mehr Energiequellen aufweist, beispielsweise sowohl Benzinbetriebene und elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben ist, welche eine Vielzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess auszuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenso durch ein oder eine Vielzahl von Modulen ausgeführt werden können. Zusätzlich versteht es sich, dass der Begriff Steuereinheit/Controller eine Hardwarevorrichtung bezeichnet, welche einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist ausgebildet zum Speichern der Module und der Prozessor ist besonders ausgebildet zum Ausführen der Module, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, welche nachstehend beschrieben sind.
Weiter kann eine Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium ausgebildet sein, welches durch einen Prozessor, eine Steuereinheit/Controller oder etwas Ähnliches ausgeführte ausführbare Programmanweisungen enthält. Beispiele der computerlesbaren Medien umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, ROM, RAM, Kompaktdiskette (CD)-ROMs, magnetische Bänder, Floppydisks, Flash-Drives, Smartcards und optische Datenspeichervorrichtungen. Computerlesbare Speichermedien können ebenso in einem Computersysteme verbindenden Netzwerk verteilt werden, sodass das computerlesbare Medium in einer verteilten Weise gespeichert und ausgeführt wird, beispielsweise durch einen Telematikserver oder ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN).
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht die Erfindungen zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ dazu gedacht die Pluralformen ebenso zu umfassen, es sei denn der Zusammenhang gibt deutlich etwas anderes an. Es versteht sich weiter, dass die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“, wenn diese in der Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten bestimmen, allerdings nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige oder alle Kombinationen von einem oder mehreren der verknüpften aufgelisteten Elemente.
Es sei denn, es ist explizit angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, wie hierin verwendet, versteht sich der Begriff „um“ als innerhalb eines Bereichs einer normalen Toleranz im Stand der Technik, beispielsweise innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittels. „Um“ kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % des angegebenen Werts verstanden werden. Es sei denn etwas anderes wird aus dem Zusammenhang deutlich, dann sind alle bereitgestellten numerischen Werte durch den Begriff „um“ modifiziert.
Nun wird genau auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, wobei Beispiele in den beiliegenden Figuren dargestellt sind, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente durchweg bezeichnen.
1 ist eine Ansicht, welche das Aussehen eines Elektrofahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Mit Bezug zu 1, kann ein Elektrofahrzeug 100 einen Elektromotor (Motor) 212 (in 2) umfassen. Daher kann das Elektrofahrzeug 100 weiter eine Hochspannungsbatterie 102 umfassen, welche ausgebildet ist zum Speichern von zum Antreiben des Motors 212 zu verwendender Leistung. Eine Hilfsbatterie 208 (in 2) kann ebenso auf einer Seite eines Motorraums in einem Fahrzeug mit einem gängigen Verbrennungsmotor angeordnet sein. Allerdings ist eine große Hochspannungsbatterie 102 mit einer hohen Kapazität für das Elektrofahrzeug 100 notwendig, wohingegen die Hilfsbatterie 208 (in 2) auf einer Seite einer Motorkammer des Fahrzeugs mit einem allgemeinen Verbrennungsmotor angeordnet ist. In dem Elektrofahrzeug 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann die Hochspannungsbatterie 102 in einem unteren Raum eines hinteren Beifahrersitzes installiert sein. Eine in der Hochspannungsbatterie 102 gespeicherte Leistung kann zum Erzeugen von Leistung zum Antreiben des Motors 212 (in 2) verwendet werden. Die Hochspannungsbatterie 102 gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann eine Lithiumionenbatterie sein.
Das Elektrofahrzeug 100 kann einen Ladeanschluss 104 umfassen. Ein Ladeverbindungselement 152 eines externen Langsam-Ladegeräts 150 kann mit dem Ladeanschluss 104 zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102 mit Elektrizität oder Leistung verbunden werden. Mit anderen Worten, wenn das Ladeverbindungselement 152 des Langsam-Ladegeräts 150 mit dem Ladeanschluss 104 des Elektrofahrzeugs 100 verbunden ist, kann die Hochspannungsbatterie 102 des Elektrofahrzeugs 100 mit Elektrizität oder Leistung aufgeladen werden.
2 ist ein Blockdiagramm, welches ein fahrzeugeigenes Ladegerät (OBC) für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Mit Bezug zu 2 kann das Langsam-Ladegerät 150 zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102 verwendet werden. Die Hochspannungsbatterie 102 kann eine Ladespannung von ungefähr 400 V bis 800 V aufweisen. Das Langsam-Ladegerät 150 kann ausgebildet sein zum Zuführen einer AC-Leistung zu dem Elektrofahrzeug 100, ohne dass diese umgewandelt wird. Die durch das Langsam-Ladegerät 150 zugeführte AC-Leistung kann in eine vorbestimmte DC-Spannung durch das Elektrofahrzeug 100 umgewandelt werden.
Ein in dem Elektrofahrzeug 100 angebrachtes fahrzeugeigenes Ladegerät (OBC) 202 kann verwendet werden zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102. Insbesondere kann das OBC 202 ausgebildet sein zum Umwandeln einer von dem Langsam-Ladegerät 150 zugeführten AC-Leistung in eine DC-Spannung von ungefähr 800 V, und kann ausgebildet sein zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102 mit der DC-Spannung von ungefähr 800 V. Das Langsam-Ladegerät 150 kann ausgebildet sein zum Zuführen einer AC-Leistung zu dem Elektrofahrzeug 100, ohne dass diese umgewandelt wird. Die durch das Langsam-Ladegerät 150 zugeführte AC Spannung kann in eine DC-Spannung durch das OBC 202 umgewandelt werden und kann zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102 verwendet werden.
Erneut mit Bezug zu 2, kann ein Inverter 206 ausgebildet sein zum Umwandeln der Leistung der Hochspannungsbatterie 102, um die von dem Motor 212 benötigten elektrischen Eigenschaften aufzuweisen, und die Leistung an den Motor 212 zu übertragen. Der Motor 212 kann ausgebildet sein zum Erzeugen einer Leistung durch Rotation mittels der durch den Inverter 206 übertragenen Leistung. In der in 2 gezeigten Ladevorrichtung kann der Motor 212 und der Inverter 206 zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102 zusammen mit dem OBC 202 verwendet werden, wie dies notwendig ist. Eine Steuereinheit 210 kann ausgebildet sein zum Betreiben des OBC 202, des Inverters 206 und des Motors 212 zum Aufladen der Hochspannungsbatterie 102.
3 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches ein fahrzeugeigenes Ladegerät (OBC) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Mit Bezug zu 3, kann das OBC 202 eine Eingabeeinheit 312, eine Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 und eine Leistungsrelaiseinheit 316 umfassen.
Insbesondere kann die Eingabeeinheit 312 ausgebildet sein zum Empfangen einer AC-Leistung von einer externen AC-Energiequelle. Die Eingabeeinheit 312 kann Eingangsleitungen L1, L2, L3, N und G, einen elektromagnetischen Interferenz (EMI) Filter 322 und einen Schalter S1 umfassen. Der EMI Filter 322 kann in der empfangenen AC-Leistung umfasstes Rauschen entfernen. Der EMI Filter 322 kann mit den 5 Eingangsleitungen L1, L2, L3, N und G verbunden sein. Zusätzlich kann eine AC-Leistung von einer externen AC-Energiequelle an den EMI Filter 322 über die Eingangsleitungen L1, L2, L3, N und G eingegeben werden. Insbesondere können die Eingangsleitungen L1, L2 und L3 eine AC-Leistungseingangsleitung sein, kann N eine neutrale Leitung sein und kann G eine Erdungsleitungsleitung sein.
Es können bis zu einer Dreiphasen-AC-Leistung in den EMI Filter 322 über die AC-Leistungseingangsleitungen L1, L2 und L3 aus den 5 Eingangsleitungen L1, L2, L3, N und G eingegeben werden. Mit anderen Worten kann die Drei-Phasen AC-Leistung in den EMI Filter 322 über alle AC-Leistungseingangsleitungen L1, L2 und L3 eingegeben werden. Alternativ kann eine Bi-Phasen-AC-Leistung in den EMI Filter 322 über die AC-Leistungseingangsleitungen L1 und L2 eingegeben werden oder kann eine Einzelphasen-AC-Leistung in den EMI Filter 322 über die AC-Leistungseingangsleitung L1 und die neutrale Leitung N eingegeben werden.
Der Schalter S1 der Eingabeeinheit 312 kann mit der AC-Leistungseingangsleitung L2 oder der neutralen Leitung N mit dem EMI Filter 322 verbinden. Falls die eingegebene AC-Leistung eine Dreiphasen-AC-Leistung oder eine Bi-Phasen-AC-Leistung ist, kann der Schalter S1 betrieben werden, um die AC-Leistungseingangsleitungen L2 mit dem EMI Filter 322 zu verbinden. Falls die eingegebene AC-Leistung eine Einzelphasen-AC-Leistung ist, kann der Schalter S1 betrieben werden, um die neutrale Leitung N mit dem EMI Filter 322 zu verbinden.
Die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 kann eine Drei-Bein-Halbbrückenschaltung umfassen, welche aus Schaltelementen Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 gebildet ist. Ein erstes Bein 342, welches zwischen den Schaltelementen Q1 und Q4 angeordnet ist, ein zweites Bein 344, welches zwischen den Schaltelementen Q2 und Q5 angeordnet ist, und ein drittes Bein 346, welches zwischen den Schaltelementen Q3 und Q6 angeordnet ist, können mit dem EMI Filter 322 verbunden sein. Das erste Bein 342 kann ausgebildet sein zum Detektieren eines Phasenstroms I1, welcher von dem EMI Filter 322 an die Halbbrückenschaltung der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 übertragen ist. Das zweite Bein 344 kann ausgebildet sein zum Detektieren eines Phasenstroms 12, welcher von dem EMI Filter 322 an die Halbbrückenschaltung der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 übertragen ist. Das dritte Bein 346 kann ausgebildet sein zum Detektieren eines Phasenstroms 13, welcher von dem EMI Filter 322 an die Halbbrückenschaltung der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 übertragen ist. Die ersten bis dritten Beine 342, 344 und 346 können jeweils ein induktives Bauelement umfassen.
Ein Schalter S2 kann zwischen einem Ausgangsanschluss des EMI Filters 322 und dem dritten Bein 346 angeordnet sein, welches zwischen den Schaltelementen Q3 und Q6 angeordnet ist, aus den 3 Beinen 342, 344 und 346. Der Schalter S2 kann betrieben werden, um zwischen dem dritten Bein 346 der Drei-Bein-Halbbrückenschaltung und dem Ausgangsanschluss des EMI Filters 322 elektrisch verbunden zu werden. Das dritte Bein 346 der Drei-Bein-Halbbrückenschaltung kann ebenso zwischen einem Schaltelement Q7 eines Konverters 318 und einem Schaltelement Q8 des Konverters 318 elektrisch verbunden werden. Ein Schalter S6 kann zwischen dem Schaltelement Q7 und dem Schaltelement Q8 und einem Ende eines Kondensators CY1 verbunden werden. Die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 kann einen Kondensator C1 umfassen, welches ein Blindleistungskorrektureinheit (PFC-Blindleistungskompensation) Verbindungskondensator ist. Der Kondensator C1 kann zwischen den Enden der Halbbrückenschaltung angeordnet sein.
Schalter S4, S5 und S7 können weiter in der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 umfasst sein. Der Schalter S4 kann zwischen einem oberen Ende der Halbbrückenschaltung und einer positiven (+) Elektrode des Kondensators C1 angeordnet sein, und kann ebenso parallel zu einem Blindleistungskorrekturelement P1 verbunden sein. Die verbleibenden zwei Schalter S5 und S7 können jeweils an den Enden des Kondensators C1 angeordnet sein, und können mit der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 und dem später zu beschreibenden Konverter 318 elektrisch verbunden sein. Mit anderen Worten kann die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 mit dem Konverter 318 über die Schalter S5 und S7 elektrisch verbunden werden. Die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 kann ebenso mit den Enden der Leistungsrelaiseinheit 316 über die Schalter S4 und S5 elektrisch verbunden werden. Kondensatoren CY1 und CY2, welche jeweils als ein baugleicher Kondensator Y betrieben werden, können in Serie mit dem Konverter 318 verbunden werden. Ein Knoten, durch welchen die Kondensatoren CY1 und CY2 zwischen verbunden sind, kann geerdet sein.
In der Leistungsrelaiseinheit 316 können zwei Schalter BS1 und BS2 und ein Einzelblindleistungselement P2 zwischen dem Kondensator CY1 und der positiven (+) Elektrode der Hochspannungsbatterie 102 angeordnet sein. Der Schalter BS1 und das Blindleistungselement P1 können in Serie zwischen dem Kondensator CY1 und der positiven (+) Elektrode der Hochspannungsbatterie 102 verbunden sein, und der Schalter BS2 kann parallel zu dieser seriellen Verbindungstruktur verbunden sein. Der Schalter BS3 kann zwischen dem Kondensator CY2 und einer negativen (-) Elektrode der Hochspannungsbatterie 102 angeordnet sein.
Die Vielzahl von Schaltern S1, S2, S4, S5, S6, S7, BS1, BS2 und BS3, welche in dem Schaltnetzwerk des OBCs 202 umfasst sind, können durch die in 2 gezeigte Steuereinheit 210 betrieben werden, und können ein oder ausgeschaltet werden. Entsprechend der PFC-Verbindungskondensator-Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Hochspannungsbatterie 102 mit verschiedenen Typen von AC-Leistung über verschiedene Ein/Aus-Kombinationen der Vielzahl von Schaltern S1, S2, S4, S5, S6, S7, BS1, BS2 und BS3, welche in dem Schaltnetzwerk umfasst sind, aufgeladen werden. Verschiedene Typen von AC-Leistung können nachfolgend mit Bezug zu den 4A-4C beschrieben werden. Eine Einschaltoperation und eine Ausschaltoperation der Schalter S1, S2, S4, S5, S6, S7, BS1, BS2 und BS3, gezeigt in 3, kann durch die Steuereinheit 210 ausgeführt werden, und eine Einschaltoperation und eine Ausschaltoperation der Schaltelemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7 und Q8, gezeigt in 3, kann ebenso durch die Steuereinheit 210 ausgeführt werden.
Die 4A bis 4C sind Ansichten, welche verschiedene Typen von in dem OBC gemäß einer PFC Verbindungskondensator Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eingebetteten Energiequellen darstellen. 4A ist eine Ansicht, welche eine Bi-Phasen symmetrische Energiequelle darstellt. Mit Bezug zu 4A kann die Bi-Phasen symmetrische Energiequelle zulassen, dass eine Energieversorgungsspannung in zwei Spannungen 1/2 Vac und -1/2 Vac geteilt wird. Da die zwei Spannungen 1/2 Vac und -1/2 Vac entgegengesetzte Phasen aufweisen können, können die zwei Spannungen als eine Bi-Phasen symmetrische Energiequelle bezeichnet werden. Die Bi-Phasen symmetrische Energiequelle, gezeigt in 4A, wird hauptsächlich in Nordamerika verwendet.
4B ist eine Ansicht, welche eine Einzelphasen asymmetrische Energiequelle darstellt. Mit Bezug zu 4B kann die Einzelphasen asymmetrische Energiequelle eine Energieversorgungsspannung bereitstellen, welche in einer einzelnen Spannung (Vac) mit einer einzelnen Phase gebildet ist. Da die Einzelspannung (Vac) eine einzelne Phase aufweist, kann die Einzelspannung (Vac) als eine Einzelphasen asymmetrische Energiequelle bezeichnet werden. Die in 4B gezeigte Einzelphasen asymmetrische Energieversorgung wird hauptsächlich in Korea, Nordamerika und Europa verwendet.
4C ist eine Ansicht, welche eine Drei-Phasen symmetrische Energiequelle darstellt. Mit Bezug zu 4C kann die Drei-Phasen asymmetrische Energiequelle zulassen, dass eine Energieversorgungsspannung in drei Spannungen Va, Vb und Vc geteilt wird. Da die drei Spannungen Va, Vb und Vc unterschiedliche Phasen aufweisen können, können die drei Spannungen als eine Dreiphasen asymmetrische Energiequelle bezeichnet werden. Die in 4C gezeigte Dreiphasen asymmetrische Energiequelle wird hauptsächlich in Europa verwendet.
Der Typ einer verwendeten AC-Energiequelle variiert basierend auf dem Land, wie oben beschrieben, sodass das OBC 202 entsprechend der PFC-Verbindungskondensator-Ausführungsform auf verschiedene Typen von AC-Leistung von einzelnen Ländern reagieren kann, durch die Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks. Beispielsweise wird für die Bi-Phasen symmetrische Energiequelle ein in einem Einzelphasen Vollbrückenschaltung-Typ gebildete Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit umgesetzt, um die Hochspannungsbatterie 102 mit Energie aufzuladen. Für die Einzelphasen asymmetrische Energiequelle wird ein in einem Einzelphasen-Vollbrückenschaltung-Typ gebildete Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit zusammen mit einem Tiefsetzsteller umgesetzt, oder wird eine Verstärkung-plus-Verstärkung-Struktur umgesetzt, um die Hochspannungsbatterie 102 mit Energie aufzuladen. Für die Drei-Phasen symmetrische Energiequelle wird eine Drei-Bein-Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit zusammen mit dem Tiefsetzsteller umgesetzt, um die Hochspannungsbatterie 102 aufzuladen.
5 ist eine Ansicht, welche einen Fehlerstromschutz des OBC entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der in 3 beschriebene Konverter 318 kann vor dem Fehlerstrom schützen und eine Multi-Stufen-Verstärkung ermöglichen. Wie in 5 gezeigt, kann die von der Systemenergiequelle empfangene AC-Eingangsleistung in eine positive (+) Polarität, welche mit einem Pfeil mit einer einfach gepunkteten Kettenlinie bezeichnet ist, und einer negativen (-) Polarität klassifiziert werden, welche mit einem Pfeil mit einer zweifach gepunkteten Kettenlinie bezeichnet ist. Die Leistung der positiven (+) Polarität, welche mit dem Pfeil mit einer einfach gepunkteten Kettenlinie bezeichnet ist, kann durch Ausschalten des Schaltelements Q8 getrennt werden, und die Leistung der negativen (-) Polarität, welche mit dem Pfeil mit einer zweifach gepunkteten Kettenlinie bezeichnet ist, kann durch Ausschalten der Schaltelemente Q7 und Q8 getrennt werden. Wie oben beschrieben kann vor dem Fehlerstrom durch die Schaltelemente Q7 und Q8 und den Schalter S6 des Konverters 318 geschützt werden. Zusätzlich kann die Multistufenverstärkung durch die Schaltelemente Q7 und Q8 erhöht werden.
Die 6 bis 8 sind Ansichten, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellen, welche verschiedene Typen von AC-Energiequellen bewältigen, zur Verwendung in verschiedenen Ländern. 6 ist eine Ansicht, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellt, welche mit einer 240 V Einzelphasen-AC-Energiequelle (EVSE) zur Verwendung in Nordamerika bewältigen, oder eine 220 V Einzelphasen-AC-Energiequelle zur Verwendung in Europa und Korea. In 6 sind die Ein/Aus-Kombinationen der entsprechenden Schalter S1, S2, S4, S5, S6, S7, BS1, BS2 und BS3 zur Verwendung in dem Schaltnetzwerk wie folgt.
S1: ein, S2: aus, S4: ein, S5: aus, S6: ein, S7: ein BS1: ein, BS2: ein, BS3: ein
Der Schalter S1 kann eingeschaltet werden und die neutrale Leitung N kann mit dem EMI Filter 322 verbunden werden, um zuzulassen, dass eine Einzelphasen symmetrische AC-Leistung in das Elektrofahrzeug über die AC-Leistungseingangsleitung L1 und die neutrale Leitung N eingegeben wird. Alle Schalter S2 und S6 können eingeschaltet werden, um das dritte Bein 346 der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 mit dem Knoten zwischen dem Schaltelement Q7 und dem Schaltelement Q8 zu verbinden. Zusätzlich können die Schaltelemente Q1, Q3 und Q5 der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 eingeschaltet werden.
In 6 kann die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit eines Einzelphasen-Vollbrückenschaltung-Typs umgesetzt werden, wenn der Schalter S5 eingeschaltet wird und der Schalter S6 ausgeschaltet wird. Umgekehrt, wenn der Schalter S5 ausgeschaltet wird und der Schalter S6 eingeschaltet wird, kann lediglich die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit eines Einzelphasen-Vollbrückenschaltung-Typs umgesetzt werden. Durch die oben genannten Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks kann der Kondensator C1 entlang eines mit einem gestrichelten Pfeil in 6 bezeichneten Pfad aufgeladen werden. Eine Ladespannung des Kondensators C1 kann die Hochspannungsbatterie 102 über die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 und den Inverter 318 entlang eines durch einen durchgezogenen Pfeil in 6 bezeichneten Pfad aufgeladen werden. Durch die oben beschriebenen Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks kann das Umsetzungsergebnis auf die 240 V Einzelphasen-AC-Energiequelle (BVS E), welche in Nordamerika verwendet wird, oder die 220 V Einzelphasen-AC-Energiequelle, welche in Europa und Korea verwendet wird, reagieren.
7 ist eine Ansicht, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellt, welche eine 120 V Einzelphasen-AC-Energiequelle (ICCB) bewältigen, zur Verwendung in Europa. Die ICCB ist ein Haushaltsladegerät (beispielsweise eine Fahrzeugsteuerungsbox) zum Aufladen von Elektrofahrzeugen. In 7 sind die Ein/Aus-Kombinationen der entsprechenden Schalter S1, S2, S4, S5, S6, S7, BS1, BS2 und BS3 zur Verwendung in dem Schaltnetzwerk wie folgt.
S1: ein, S2: aus, S4: ein, S5: aus, S6: ein, S7: ein BS1: ein, BS2: ein, BS3: ein
Der Schalter S1 kann eingeschaltet werden und die neutrale Leitung N kann mit dem EMI Filter 322 verbunden werden, um zuzulassen, dass eine Einzelphasen symmetrische AC-Leistung in das Elektrofahrzeug über die AC-Leistungseingangsleitung L1 und die neutrale Leitung N eingegeben wird. Der Schalter S2 kann ausgeschaltet werden und der Schalter S6 kann eingeschaltet werden. Im Ergebnis kann das dritte Bein 346 der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 mit dem Knoten zwischen dem Schaltelement Q7 und dem Schaltelement Q8 verbunden werden, und kann mit der positiven (+) Elektrode der Hochspannungsbatterie 102 über den Schalter S6 verbunden werden. Zusätzlich können die Schaltelemente Q1, Q3 und Q5 der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 eingeschaltet werden.
In 7 kann eine Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit eines Einzelphasen Vollbrückenschaltung-Typs und Einheitsbrücken-Tiefsetzsteller umgesetzt werden, wenn der Schalter S5 geschaltet wird und der Schalter S6 ausgeschaltet wird. Umgekehrt, wenn die Schalter S5 und S6 alle ausgeschaltet werden, kann lediglich die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit eines Einzelphasen-Vollbrückenschaltung-Typs umgesetzt werden. Durch die oben genannten Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks kann der Kondensator C1 entlang eines durch einen gestrichelten Pfeil in 7 bezeichneten Pfads aufgeladen werden. Eine Ladespannung des Kondensators C1 kann die Hochspannungsbatterie 102 über die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 und den Konverter 318 entlang eines durch einen durchgezogenen Pfeil in 7 bezeichneten Pfad aufgeladen werden. Da die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit eines Einzelphasen Vollbrückenschaltung Typs und der Halbbrücken Tiefsetzsteller-Modus durch die oben genannten Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks umgesetzt werden, kann das Umsetzungsergebnis auf die 120 V Einzelphasen-AC-Energiequelle (ICCB) reagieren, welche in Europa verwendet wird.
8 ist eine Ansicht, welche Ein/Aus-Kombinationen eines Schaltnetzwerks darstellt, welche eine 380 V Dreiphasen-AC-Energiequelle (ICCB) bewältigt, welche in Europa verwendet wird. In 8 sind die Ein/Aus-Kombinationen der entsprechenden Schalter S1, S2, S4, S5, S6, S7, BS1, BS2 und BS3 zur Verwendung in dem Schaltnetzwerk wie folgt.
S1: aus, S2: aus, S4: ein, S5: aus, S6: aus, S7: ein BS1: ein, BS2: ein, BS 3: ein
Der Schalter S1 kann ausgeschaltet werden und die AC-Leistungseingangsleitung L2 kann mit dem EMI Filter 322 verbunden werden, um zuzulassen, dass die Drei-Phasen AC-Leistung in das Elektrofahrzeug über die AC-Leistungseingangsleitungen L1 und L2 und die neutrale Leitung N eingegeben wird. Alle Schalter S2 und S6 können ausgeschaltet werden. Im Ergebnis kann das dritte Bein 346 der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 mit dem Knoten zwischen dem Schaltelement Q7 und dem Schaltelement Q8 verbunden werden. Zusätzlich können die Schaltelemente Q1, Q3 und Q5 der Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 eingeschaltet werden.
In 8 kann eine Bi-Phasenverstärkung-Blindleistungskorrektureinheit und der Halbbrücken-Tiefsetzsteller umgesetzt werden, wenn der Schalter S2 eingeschaltet wird. Wenn der Schalter S2 ausgeschaltet wird, kann die Bi-Phasenverstärkung Blindleistungskorrektureinheit und die Drei-Bein-Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit umgesetzt werden. Durch die oben genannten Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks kann der Kondensator C1 entlang eines mit einem gestrichelten Pfeil in 8 bezeichneten Pfad aufgeladen werden. Eine Ladespannung des Kondensators C1 kann die Hochspannungsbatterie 102 über die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit 314 und den Konverter 318 entlang eines durch einen durchgezogenen Pfeil in 8 bezeichneten Pfad aufgeladen werden. Da die Verstärkung-Blindleistungskorrektureinheit eines Einzelphasen-Vollbrücken-Inverter-Typs und der Halbbrücken-Tiefsetzsteller-Modus durch die oben genannten Ein/Aus-Kombinationen des Schaltnetzwerks umgesetzt werden, kann das Umsetzungsergebnis auf die 380 V Dreiphasen-AC-Energiequelle reagieren, welche in Europa verwendet wird. In der Ladevorrichtung aus 8 kann, wenn der Schalter S5 eingeschaltet wird diese als eine Dreiphasen-Verstärkungsschaltung betrieben werden.
9 ist eine Ansicht, welche eine erste modifizierte Ausführungsform des OBCs entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Ein OBC 202A der in 9 gezeigten ersten modifizierten Ausführungsform ist einer Einzelphasen-AC-Energiequelle zugewiesen. Das OBC 202A kann eine Einzelphasen-AC-Leistungseingangsleitung L1, die neutrale Leitung N und die Erdung G umfassen und kann den Schalter S2 aus 3 auslassen. Somit kann lediglich die Einzelphasen-AC-Leistung durch die AC-Leistungseingangsleitung L1, die neutrale Leitung N und die Erdung G eingegeben werden. Insbesondere kann der Schalter S2 in 3 ausgelassen werden. Wenn das Langsam-Ladegerät 150 nur die Einzelphasen-AC-Leistung zuführt, kann die Struktur kompakter umgesetzt werden und kann vereinfacht werden durch ausbilden des OBC 202A, wie in 9 gezeigt.
10 ist eine Ansicht, welche eine zweite modifizierte Ausführungsform des OBC gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein OBC 202B der in 10 gezeigten zweiten modifizierten Ausführungsform weist eine Struktur zum Bewältigen der Dreiphasen-AC-Energieversorgung auf und weist eine Struktur auf, welche angewendet werden kann, insbesondere wenn ein Multistufen-Verstärken nicht notwendig ist. Entsprechend kann das OBC 202B aus 10 das Schaltelement Q8 aus 3 auslassen. Mit anderen Worten kann aus den Schaltelementen Q7 und Q8 lediglich das Schaltelement Q7 zwischen einem Ende des Kondensators C2 und dem dritten Bein 346 verbunden werden. Wenn nur die Drei-Phasen-AC-Leistung an das Langsam-Ladegerät 150 zugeführt wird und insbesondere das Multistufen verstärken nicht notwendig ist, kann die Struktur kompakter umgesetzt werden und vereinfacht werden, durch Ausbilden des OBC 202B, wie in 10 gezeigt.
Wie es aus der obigen Beschreibung deutlich wird, weist die Ladevorrichtung für das Elektrofahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine vereinfachte Struktur mit einer reduzierten Größe auf und lädt die Batterie des Elektrofahrzeugs auf ein Empfangen von verschiedenen Typen von Energiequellen auf.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung technische Ideen nur beispielhaft darstellt und verschiedene Modifikationen, Änderungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von den wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, daher sind die beispielhaften Ausführungsformen und die beiliegenden Figuren, welche oben beschrieben sind, dazu gedacht die technische Idee darzustellen und nicht zu beschränken, und der Schutzbereich des technischen Gedanken ist nicht auf diese Ausführungsformen und die beiliegenden Figuren beschränkt. Der Schutzbereich, welcher entsprechend den nachstehenden Ansprüchen zu bewerten ist, und alle technischen Ideen, welche innerhalb des Schutzbereichs desselben fallen, sollten, als in dem Schutzbereich des Rechts umfasst, verstanden werden.

Claims

Eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: eine Wechselstrom (AC) Leistungseingangsstufe, ausgebildet zum Empfangen von zumindest einer AC-Eingangsleistung von einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen AC-Leistung; eine Blindleistungskorrektureinheit mit einer Einzel-Drei-Bein-Halbbrückenschaltung, ausgebildet zum Empfangen der AC-Eingangsleistung durch die AC-Leistungseingangsstufe; ein durch die Blindleistungskorrektureinheit aufzuladenden Verbindungskondensator; einen Konverter, ausgebildet zum Verbinden zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie; ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Schalter zum Verbinden einer AC-Leistungseingangsleitung oder einer neutralen Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit, und zumindest einen zweiten Schalter zum selektiven Verbinden der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit und des Schaltnetzwerks basierend auf dem Zustand der durch die AC-Leistungseingangsstufe empfangenen AC-Eingangsleistung.
Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Schalter an der AC-Leistungseingangsstufe vorgesehen ist und ein oder ausgeschaltet wird, um auf einen Multiphasenzustand oder einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung zu reagieren.
Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein zweiter Schalter weiter umfasst: einen dritten Schalter, welcher zwischen der AC-Leistungseingangsstufe und der Blindleistungskorrektureinheit angeordnet ist.
Ladevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schaltnetzwerk weiter umfasst: einen vierten Schalter, welcher zwischen der Blindleistungskorrektureinheit und dem Verbindungskondensator angeordnet ist.
Ladevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schaltnetzwerk weiter umfasst: einen fünften Schalter und einen sechsten Schalter, welche jeweils zwischen beiden Enden des Verbindungskondensators und zwischen beiden Enden des Konverters angeordnet sind.
Ladevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Konverter weiter umfasst: zwei in Serie verbundene Schaltelemente, wobei ein Verbindungspunkt der zwei Schaltelemente mit zumindest einem Bein der Blindleistungskorrektureinheit verbunden ist; und einen siebten Schalter, welcher zwischen dem Verbindungspunkt und einem Ende der Batterie angeordnet ist.
Ladevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist zum Umwandeln der Blindleistungskorrektureinheit in eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Konvertern durch Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit, des Schaltnetzwerks und eines Inverters, und ausgebildet ist zum Reagieren auf den Zustand der AC-Eingangsleistung.
Ladevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zustand der AC-Eingangsleistung einen Multiphasenzustand und einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung umfasst.
Ladevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zustand der AC-Eingangsleistung einen symmetrischen Leistungszustand und einen asymmetrischen Leistungszustand der AC-Eingangsleistung umfasst.
Eine Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: eine Wechselstrom (AC) Leistungseingangsstufe, ausgebildet zum Empfangen von zumindest einer AC-Eingangsleistung von einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen AC-Leistung; eine Blindleistungskorrektureinheit mit einer einzelnen Drei-Bein-Halbbrückenschaltung, ausgebildet zum Empfangen der AC-Eingangsleistung durch die AC-Leistungseingangsstufe; einen über die Blindleistungskorrektureinheit aufzuladenden Verbindungskondensator; einen Konverter, ausgebildet zum Verbinden zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie; ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Schalter zum Verbinden einer AC-Leistungseingangsleitung oder einer neutralen Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit, und zumindest einem zweiten Schalter zum selektiven Verbinden der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit und des Schaltnetzwerks basierend auf dem Zustand der durch die AC-Leistungseingangsstufe empfangenen AC-Eingangsleistung, wobei das Schaltnetzwerk weiter umfasst: den ersten Schalter, welcher an der AC-Leistungseingangsstufe vorgesehen ist und ein oder ausgeschaltet wird, in Reaktion auf einen Multiphasenzustand oder einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung; und den zweiten Schalter, welcher zwischen der AC-Leistungseingangsstufe und der Blindleistungskorrektureinheit angeordnet ist.
Ladevorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Schaltnetzwerk weiter umfasst: einen vierten Schalter, welcher zwischen der Blindleistungskorrektureinheit und dem Verbindungskondensator angeordnet ist.
Ladevorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Schaltnetzwerk weiter umfasst: einen fünften Schalter und einen sechsten Schalter, welche jeweils zwischen beiden Enden des Verbindungskondensators und zwischen beiden Enden des Konverters angeordnet sind.
Ladevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Konverter weiter umfasst: zwei in Serie verbundene Schaltelemente, wobei ein Verbindungspunkt der zwei Schaltelemente mit zumindest einem Bein der Blindleistungskorrektureinheit verbunden ist; und einen siebten Schalter, welcher zwischen dem Verbindungspunkt und einem Ende der Batterie angeordnet ist.
Ladevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist zum Umwandeln der Blindleistungskorrektureinheit in eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Konvertern durch einen Betrieb der Blindleistungskorrektureinheit, des Schaltnetzwerks und eines Inverters, und ausgebildet ist zum Reagieren auf den Zustand der AC-Eingangsleistung.
Ladevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Zustand der AC-Eingangsleistung einen Multiphasenzustand und einen Einzelphasenzustand der AC-Eingangsleistung umfasst.
Ladevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der Zustand der AC-Eingangsleistung einen symmetrischen Leistungszustand und einen asymmetrischen Leistungszustand der AC-Eingangsleistung umfasst.
Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: eine Wechselstrom (AC) Leistungseingangsstufe, ausgebildet zum Empfangen von zumindest einer AC-Eingangsleistung von einer Einzelphasen-AC-Leistung oder einer Multiphasen-AC-Leistung; eine Blindleistungskorrektureinheit mit einer Einzel-Drei-Bein-Halbbrückenschaltung, ausgebildet zum Empfangen der AC-Eingangsleistung durch die AC-Leistungseingangsstufe; einen durch die Blindleistungskorrektureinheit aufzuladenden Verbindungskondensator; einen Konverter, ausgebildet zum Verbinden zwischen dem Verbindungskondensator und einer Batterie, und umfassend zwei in Serie verbundene Schaltelemente, wobei ein Verbindungspunkt der zwei Schaltelemente mit zumindest einem Bein der Blindleistungskorrektureinheit verbunden ist, und einen siebten Schalter, welcher zwischen dem Verbindungspunkt und einem Ende der Batterie angeordnet ist; ein Schaltnetzwerk mit einem ersten Schalter zum Verbinden einer AC-Leistungseingangsleitung oder einer neutralen Leitung der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit, und zumindest einen zweiten Schalter zum selektiven Verbinden der AC-Leistungseingangsstufe mit der Blindleistungskorrektureinheit oder dem Verbindungskondensator; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Betreiben der Blindleistungskorrektureinheit und des Schaltnetzwerks basierend auf dem Zustand der durch die AC-Leistungseingangsstufe empfangenen AC-Eingangsleistung.