DE102019122261A1

DE102019122261A1 - Plug-and-play-leistungsausgangsplatte für ein fahrzeugmicrogrid

Info

Publication number: DE102019122261A1
Application number: DE102019122261.3A
Authority: DE
Inventors: Jacek Brauner; Theodore Joseph Filippi; Allan Roy Gale; Ke Zou
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2020-02-27
Also published as: CN110855168A; US20200062125A1; US11084393B2

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Plug-and-Play-Leistungsausgangsplatte für ein Fahrzeug-Microgrid bereit. Ein Fahrzeugsystem beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, Leistungsausgangsdaten von einer austauschbaren Ausgangsplatte über einen Kommunikationskanal zu empfangen und einen Wechselrichter zu betreiben, um Leistung an die austauschbare Ausgangsplatte über eine Leistungsschnittstelle gemäß den Leistungsausgangsdaten zu liefern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein System zum Betreiben eines Fahrzeugleistungssystems mit austauschbaren Ausgangsplatten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten elektrische Leistungsquellen, wie etwa eine Batterie und einen Generator. Die elektrischen Leistungsquellen werden zum Antrieb und Bereitstellen von Leistung für bordinterne Systeme verwendet. Die den bordinternen Systemen bereitgestellte Leistung ist vordefiniert und im Allgemeinen nicht auf bordexterne Vorrichtungen erweiterbar. Elektrifizierte Fahrzeug können eine begrenzte Leistungsbereitstellung für externe Vorrichtungen beinhalten. Zum Beispiel kann das Fahrzeug einen oder mehrere 12-Volt-Ausgänge zum Bereitstellen von Leistung für externe Vorrichtungen bereitstellen. Diese vordefinierten Leistungsausgänge stellen jedoch wenig Flexibilität im Hinblick auf Vorrichtungen bereit, die Leistung von dem Fahrzeug empfangen können. Nur Vorrichtungen, die mit der 12-Volt-Leistungsausgabe kompatibel sind, können eingesteckt werden. Viele Leistungskonfigurationen für externe Vorrichtungen werden von typischen Fahrzeugen nicht unterstützt.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter und ein Gehäuse, das dazu konfiguriert ist, Ausgangsplatten, die jeweils Leistungsspezifikationen, einschließlich Sollspannungen und Sollfrequenzen, definieren, austauschbar an den Wechselrichter zu koppeln. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte, Spannungs- und Frequenzausgaben des Wechselrichters in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Sollspannungen und Sollfrequenzen zu ändern.
Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, ein Rücksetzsignal zum Rücksetzen eines Trennschalters in Ausgangsplatten, die mit dem Trennschalter konfiguriert sind, an die Ausgangsplatten auszugeben. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, einen Status einer Erdschluss-Unterbrecherschaltung von den Ausgangsplatten zu empfangen. Die Ausgangsplatten können mehrere Leistungseingaben empfangen und die Leistungsspezifikation kann entsprechende Sollspannungen und Sollfrequenzen für jede der mehreren Leistungseingaben definieren und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass getrennte Ausgaben des Wechselrichters verwendet werden, um die mehreren Leistungseingaben mit den entsprechenden Sollspannungen und Sollfrequenzen zu liefern. Mindestens zwei der Sollspannungen können unterschiedliche Größen aufweisen. Die Leistungsspezifikation kann eine Soll-Gleichstrom-(direct current - DC-)Spannungsgröße definieren und die Steuerung kann dazu programmiert sein, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung mit der Soll-DC-Spannungsgröße zu liefern. Die Leistungsspezifikationen können ferner einen Stromgrenzwert definieren und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass ein Strom, der von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, den Stromgrenzwert nicht überschreitet. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, einen Status an die Ausgangsplatten zur Anzeige auszugeben. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, den Wechselrichter zu betreiben, um den Ausgangsplatten keine Leistung bereitzustellen.
Ein Fahrzeugsystem beinhaltet eine Steuerung, die dazu programmiert ist, Leistungsspezifikationen von austauschbaren Ausgangsplatten über einen Kommunikationskanal zu empfangen und in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte, einen Wechselrichter zu betreiben, um Ausgabeleistungsspezifikationen von Leistung, die von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Leistungsspezifikationen zu ändern.
Die Leistungsspezifikationen können eine Sollspannung und eine Sollfrequenz beinhalten und die Steuerung kann dazu programmiert sein, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung an die austauschbaren Ausgangsplatten mit der Sollspannung und der Sollfrequenz zu liefern. Die Leistungsspezifikationen können eine Anforderung von mehreren Spannungseingaben zur Lieferung durch den Wechselrichter beinhalten und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass getrennte Phasen des Wechselrichters verwendet werden, um jede der mehreren Spannungseingaben zu liefern. Die mehreren Spannungseingaben können unterschiedliche Größen aufweisen. Die Leistungsspezifikationen können eine Soll-DC-Größe beinhalten und die Steuerung kann dazu programmiert sein, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung mit der Soll-DC-Größe zu liefern. Die Leistungsspezifikationen können eine Strombegrenzung beinhalten und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass ein Strom, der von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, die Strombegrenzung nicht überschreitet. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, einen Status über den Kommunikationskanal zur Anzeige an den austauschbaren Ausgangsplatten auszugeben.
Ein Verfahren beinhaltet Empfangen von Leistungsspezifikationen, die Sollspannungen und entsprechende Sollfrequenzen definieren, durch eine Steuerung von Ausgangsplatten, die austauschbar an ein Gehäuse in Kommunikation mit einem Wechselrichter gekoppelt sind. Das Verfahren beinhaltet ferner, in Reaktion darauf, dass eine erste Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte mit unterschiedlichen Leistungsspezifikationen ersetzt wird, Ändern einer Leistungsausgabe des Wechselrichters in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Sollspannungen und entsprechenden Sollfrequenzen durch die Steuerung.
Das Verfahren kann ferner in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, Ausgeben eines Statussignals durch die Steuerung beinhalten, das anzeigt, das der Wechselrichter die Leistungsspezifikationen nicht erfüllen kann. Das Verfahren kann ferner in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, Ausgeben eines Signals durch die Steuerung beinhalten, um mindestens einen Trennschalter in den Ausgangsplatten zurückzusetzen. Das Verfahren kann ferner in Reaktion auf das Empfangen einer Statusanzeige, die einen Erdschluss anzeigt, von den Ausgangsplatten, Betreiben des Wechselrichters durch die Steuerung beinhalten, um das Ausgeben von Leistung an die Ausgangsplatten einzustellen.
Figurenliste

1 stellt eine mögliche Konfiguration für ein elektrifiziertes Fahrzeug dar.
2 stellt eine mögliche Konfiguration für ein Fahrzeugsystem zum Bilden einer Schnittstelle mit einer austauschbaren Ausgangsplatte dar.
3 stellt ein Schaubild einer möglichen elektrischen Verbindungsschnittstelle zu dem der austauschbaren Ausgangsplatte dar.
4 stellt eine erste mögliche Ausgangskonfiguration für die austauschbare Ausgangsplatte dar.
5 stellt eine zweite mögliche Ausgangskonfiguration für die austauschbare Ausgangsplatte dar.
6 stellt ein Schaubild dar, das elektrische Verbindungen zwischen Komponenten des Fahrzeugsystems darstellt.
7 ist ein Ablaufdiagramm einer möglichen Sequenz von Vorgängen zum Bilden einer Schnittstelle zwischen der austauschbaren Ausgangsplatte und dem Fahrzeug.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden in dieser Schrift beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hierin offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 dar, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid electric vehicle - PHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Schaltgetriebe oder ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als ein Elektromotor und ein Generator betrieben zu werden. Des Weiteren ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Motor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 kann mechanisch an ein Differential 162 gekoppelt sein, das dazu konfiguriert ist, die Drehzahl von Antriebswellen 120 einzustellen, die mechanisch an Antriebsräder 122 des Fahrzeugs 112 gekoppelt sind. Die Antriebswellen 120 können als die Antriebsachse bezeichnet werden. In einigen Konfigurationen kann eine Kupplung zwischen dem Hybridgetriebe 116 und dem Differential 162 angeordnet sein. Die elektrischen Maschinen 114 können eine Antriebs- und Verlangsamungsfunktion bereitstellen, wenn der Motor 118 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem als Generatoren fungieren und können Vorteile hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können außerdem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie ermöglichen, dass der Motor 118 mit effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und ermöglichen, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 unter bestimmten Bedingungen im Elektromodus betrieben wird, in dem der Motor 118 ausgeschaltet ist. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 112 kann es sich außerdem um ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) handeln. In einer BEV-Konfiguration ist der Motor 118 unter Umständen nicht vorhanden. In anderen Konfigurationen kann es sich bei dem elektrifizierten Fahrzeug 112 um ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) ohne Plug-in-Funktion handeln.
Ein Batteriepack oder eine Traktionsbatterie 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 124 kann eine Hochspannungs-Gleichstrom-(direct current - DC-)Ausgabe bereitstellen. Ein Schützmodul 142 kann ein oder mehrere Schütze beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die Traktionsbatterie 124 von einem Hochspannungsbus 152 zu isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 124 mit dem Hochspannungsbus 152 zu verbinden, wenn sie geschlossen sind. Der Hochspannungsbus 152 kann Leistungs- und Rückleiter zum Transport von Strom über den Hochspannungsbus 152 beinhalten. Das Schützmodul 142 kann in die Traktionsbatterie 124 integriert sein. Ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 können elektrisch an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die Leistungselektronikmodule 126 sind außerdem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellen die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine Traktionsbatterie 124 eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 unter Umständen für ihre Funktionsfähigkeit mit einem Dreiphasen-Wechselstrom (alternating current - AC) betrieben werden. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 114 umwandeln. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
Neben dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe des Hochspannungsbusses 152 in einen Niederspannungs-DC-Pegel eines Niederspannungsbusses 154 umwandelt, der mit Niederspannungsverbrauchern 156 kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 130 zu laden. Die Niederspannungsverbraucher 156 können über den Niederspannungsbus 154 elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 können eine zugehörige Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 124 über eine externe Leistungsquelle 136 wiederaufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 136 kann es sich um eine Verbindung zu einer Netzsteckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladestation oder ein Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Bei der externen Leistungsquelle 136 kann es sich um ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder -netz handeln, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 138 kann Schaltungen und Steuerungen zum Regulieren und Verwalten der Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 136 kann dem EVSE 138 elektrische Leistung als DC oder AC bereitstellen. Das EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Koppeln an einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Bei dem Ladeanschluss 134 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, die dazu konfiguriert ist, Leistung von dem EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein fahrzeuginternes Leistungswandlungsmodul oder eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung 132 gekoppelt sein. Die Ladevorrichtung 132 kann die Leistung konditionieren, die vom EVSE 138 geliefert wird, um der Traktionsbatterie 124 und dem Hochspannungsbus 152 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Die Ladevorrichtung 132 kann eine Schnittstelle zu dem EVSE 138 bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann eine oder mehrere Radbremsen 144 beinhalten, die bereitgestellt sein können, um das Fahrzeug 112 abzubremsen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination daraus sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann andere Komponenten zum Betätigen der Radbremsen 144 beinhalten. Der Einfachheit halber stellt die Figur eine einzelne Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144 dar. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den anderen Radbremsen 144 ist impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung zum Überwachen und Koordinieren des Bremssystems 150 beinhalten. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 zur Abbremsung des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann außerdem autonom arbeiten, um Merkmale, wie etwa Stabilitätskontrolle, umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Aufbringen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies durch eine andere Steuerung oder Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Bei einem Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann es sich um einen seriellen Bus, wie etwa ein Controller Area Network (CAN), handeln. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Beispielsweise können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt, aber es kann impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem elektronischen Modul verbinden kann, das im Fahrzeug 112 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren. Es ist zu beachten, dass Vorgänge und Prozesse, die hierin beschrieben sind, in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt werden können. Die Umsetzung von Merkmalen, die derart beschrieben sein können, dass sie durch eine bestimmte Steuerung umgesetzt werden, ist nicht notwendigerweise auf die Umsetzung durch diese bestimmte Steuerung begrenzt. Die Funktionen können auf mehrere Steuerungen, die über das Fahrzeugnetzwerk kommunizieren, aufgeteilt sein.
Das Fahrzeug 112 kann eine Benutzerschnittstelle 164 zum Bilden einer Schnittstelle zu dem Bediener beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 164 kann Anzeigeelemente beinhalten, wie etwa Lampen oder ein Flüssigkristallanzeigen-(liquid-crystal display - LCD-)Modul. Die Anzeigeelemente können einen Touchscreen beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 164 kann ferner Eingabevorrichtungen, wie etwa Schalter, Tasten oder Touchscreen-Eingaben beinhalten.
Das Fahrzeug 112 kann dazu konfiguriert sein, elektrische Leistung für externe Vorrichtungen bereitzustellen. Das Fahrzeug 112 kann ferner ein Microgrid-System 160 beinhalten. Das Microgrid-System 160 kann ein Fahrzeugsystem sein, das dazu konfiguriert ist, einer oder mehreren externen Vorrichtungen 166 elektrische Leistung bereitzustellen. Das Microgrid-System 160 kann Leistung von dem Hochspannungsbus 152 und der Traktionsbatterie 124 empfangen. Das Microgrid-System 160 kann eine Leistungsumwandlungsschaltung beinhalten, um eine Ausgabespannung und einen Strom für externe Vorrichtungen zu erzeugen, die mit dem Microgrid-System 160 verbunden sind.
2 stellt ein mögliches Diagramm für das Microgrid-System 160 dar. Das Microgrid-System 160 kann einen DC/DC-Leistungswandler 202 beinhalten, der einem Wechselrichter 204 Leistung bereitstellt. In einigen Konfigurationen kann die Funktion des DC/DC-Leistungswandlers 202 durch das DC/DC-Wandlermodul 128 bereitgestellt werden, das den Niederspannungsbus 154 mit Leistung versorgt. Der Wechselrichter 204 kann dazu konfiguriert sein, eine DC-Spannungseingabe in eine Wechselstrom-(AC-)Spannungsausgabe umzuwandeln. Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann dazu konfiguriert sein, den Spannungspegel der Traktionsbatterie 124 an einen Spannungspegel anzupassen, der von dem Wechselrichter 204 verwendet wird. Der Wechselrichter 204 kann dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Spannungsausgaben bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Wechselrichter 204 dazu konfiguriert sein, drei Spannungsausgaben bereitzustellen (z. B. Dreiphasen-Wechselrichter). In einigen Konfigurationen kann das Microgrid-System 160 dazu konfiguriert sein, vorhandene DC/DC-Wandler und Wechselrichter zu verwenden, die sich im Fahrzeug befinden (z. B. das DC/DC-Wandlermodul 128 und das Leistungselektronikmodul 126). Das Microgrid-System 160 kann eine Steuerung 208 beinhalten. Die Steuerung 208 kann dazu konfiguriert sein, die Komponenten des Microgrid-Systems 160, einschließlich des DC/DC-Wandlers 202 und des Wechselrichters 204, zu betreiben. Die Steuerung 208 kann in den Wechselrichter 204 integriert sein. In einigen Konfigurationen kann die Steuerung 208 als mehrere verteilte oder in die anderen Komponenten integrierte Steuerungen implementiert sein.
Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann Eingänge beinhalten, die elektrisch an den Hochspannungsbus 152 und die Traktionsbatterie 124 gekoppelt sind. Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann dazu konfiguriert sein, den Spannungspegel des Hochspannungsbusses 152 in einen gewünschten Spannungseingabepegel für den Wechselrichter 204 umzuwandeln. Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann einen Umgehungsmodus beinhalten, in welchem die Spannung des Hochspannungsbusses zu den Eingängen des Wechselrichters 204 übertragen werden. Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann Schaltvorrichtungen und Schaltkreiselemente beinhalten, die angeordnet sind und gesteuert werden, um den gewünschten Spannungspegel auszugeben. Die Schaltvorrichtungen können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 208) gesteuert werden, welche das Schalten gemäß der gewünschten Leistungsausgabe sequenziert. Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann Verstärkungsbetriebsmodi beinhalten, welche eine Spannung ausgeben, die größer als eine Spannung des Hochspannungsbusses 152 ist. Der DC/DC-Leistungswandler 202 kann Abwärtswandlungsbetriebsmodi beinhalten, welche eine Spannung ausgeben, die kleiner als eine Spannung des Hochspannungsbusses 152 ist.
Der Wechselrichter 204 kann dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Spannungs/Stromausgaben bereitzustellen. Der Wechselrichter 204 kann dazu konfiguriert sein, eine DC-Spannungseingabe in eine oder mehrere AC-Spannungsausgaben umzuwandeln. Der Wechselrichter 204 kann ein Dreiphasen-Wechselrichter sein, der dazu konfiguriert ist, drei AC-Spannungs-/Stromwellenformen bereitzustellen. Der Wechselrichter 204 kann eine Leistungsschaltkreisanordnung beinhalten, welche eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen beinhaltet. Die Schaltvorrichtungen können Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (Insulated Gate Bipolar Junction Transistors - IGBTs) oder andere Festkörperschaltvorrichtungen sein. Die Schaltvorrichtungen können dazu angeordnet sein, selektiv einen Pluspol und einen Minuspol des Hochspannungsbusses 152 an jeden Anschluss oder Zweig des Wechselrichterleistungsausgangs zu koppeln. Jede der Schaltvorrichtungen innerhalb der Leistungsschaltkreisanordnung kann eine zugeordnete Diode aufweisen, die parallelgeschaltet ist, um einen Weg für einen Induktionsstrom bereitzustellen, wenn sich die Schaltvorrichtung in einem nicht leitenden Zustand befindet. Jede der Schaltvorrichtungen kann einen Steueranschluss zum Steuern des Betriebs der zugeordneten Schaltvorrichtung aufweisen. Die Steueranschlüsse können elektrisch an eine Steuerung gekoppelt sein. Die Steuerung kann einen zugeordneten Schaltkreis beinhalten, um die Steueranschlüsse anzutreiben und zu überwachen. Zum Beispiel können die Steueranschlüsse an den Gateeingang der Festkörperschaltvorrichtungen gekoppelt sein.
Jeder Zweig des Wechselrichters 204 kann eine erste Schaltvorrichtung beinhalten, welche den Pluspol des HS-Busses selektiv an den zugeordneten Ausgabeanschluss koppelt. Eine erste Diode kann mit der ersten Schaltungsvorrichtung parallelgeschaltet sein. Eine zweite Schaltvorrichtung kann den Minuspol des HS-Busses selektiv an den zugeordneten Ausgabeanschluss koppeln. Eine zweite Diode kann mit der zweiten Schaltungsvorrichtung parallelgeschaltet sein. Jeder Wechselrichterausgangszweig kann auf ähnliche Weise konfiguriert sein. Um eine DC-Spannungsausgabe bereitzustellen, kann die erste Schaltvorrichtung kontinuierlich aktiviert sein.
Die Steuerung (z. B. 208) kann dazu programmiert sein, die Schaltvorrichtungen zu betreiben, um die Spannung und den Strom an den Wechselrichterausgängen zu steuern. Die Steuerung 208 kann die Schaltvorrichtungen derart betreiben, dass jeder Wechselrichterausgang zu einem bestimmten Zeitpunkt an nur einen von dem Pluspol des HS-Busses oder dem Minuspol des HS-Busses gekoppelt ist. Verschiedene Leistungsausgabealgorithmen und -strategien stehen zur Umsetzung in der Steuerung 208 zur Verfügung. Die Steuerung 208 kann Leistungsspezifikationsdaten empfangen, die die gewünschte Spannungs- und Stromausgabewellenform identifizieren. Zum Beispiel können die Wechselrichterausgaben durch Spannungsgröße, Stromgröße und Frequenz gekennzeichnet sein. Die Steuerung 208 kann dazu programmiert sein, den Wechselrichter 204 zu betreiben, um die gewünschte Spannungs- und Stromausgabewellenform zu erreichen. Die Steuerung 208 kann Strategien mit offenem Regelgreis und/oder geschlossenem Regelkreis umsetzen, um das Ergebnis zu erreichen. Die Steuerung 208 kann die Schaltvorrichtungen mit einem impulsbreitenmodulierten (pulse-width modulated - PWM) Gatesignal betreiben.
Der Wechselrichter 204 kann Stromsensoren für jeden Wechselrichterleistungsausgabe beinhalten. Die Stromsensoren können induktive oder Hall-Effekt-Vorrichtungen sein, die dazu konfiguriert sind, ein Signal zu erzeugen, das den Strom anzeigt, der durch den zugehörigen Schaltkreis fließt. Die Steuerung 208 kann die Stromsensoren mit einer vorbestimmten Abtastrate abtasten.
Der Wechselrichter 204 kann einen oder mehrere Spannungssensoren beinhalten. Die Spannungssensoren können dazu konfiguriert sein, eine Eingabespannung zum Wechselrichter 204 und/oder eine oder mehrere der Ausgabespannungen des Wechselrichters 204 zu messen. Die Spannungssensoren können Widerstandsnetzwerke sein und Isolierungselemente beinhalten, um Hochspannungspegel von dem Niederspannungssystem zu trennen. Zusätzlich kann der Wechselrichter 204 einen zugehörigen Schaltkreis zum Skalieren und Filtern der Signale von den Stromsensoren und den Spannungssensoren beinhalten.
In einigen Konfigurationen können der DC/DC-Leistungswandler 202 und der Wechselrichter 204 als eine einzelne Einheit integriert sein. Die allgemeine Funktion kann so bleiben, wie sie beschrieben ist. Das Endergebnis ist, dass das Microgrid-System 160 dazu konfiguriert ist, eine oder mehrere Leistungsausgaben bereitzustellen. Das Microgrid-System 160 kann Leistungsausgaben mit variierenden Leistungsspezifikationen bereitstellen. Die Leistungsspezifikationen können Spannungsgröße, Stromgröße und Frequenz beinhalten. Die Steuerung 208 kann dazu konfiguriert sein, den DC/DC-Leistungswandler 202 und/oder den Wechselrichter 204 zu betreiben, um Leistungsausgaben mit den angeforderten Leistungsspezifikationen zu erreichen. Das Microgrid-System 160 kann eine Vielfalt unterschiedlicher Leistungsspezifikationen für unterschiedliche Ausgangsplatten 210 unterstützen. Das Microgrid-System 160 kann dazu konfiguriert sein, Leistung mit einer Bandbreite an gewünschten Frequenzen und gewünschten AC/DC-Spannungsgrößen bereitzustellen. Zusätzlich kann das Microgrid-System 160 dazu konfiguriert sein, die gleichzeitige Ausgabe von Leistungssignalen mit unterschiedlichen Leistungsspezifikationen zu unterstützen (z. B. mehrere Spannungen mit unterschiedlichen Größen zu unterstützen).
Das Microgrid-System 160 kann eine Ausgangsschnittstelle 206 beinhalten. Die Ausgangsschnittstelle 206 kann eine mechanische und elektrische Schnittstelle zu einer Ausgangsplatte 210 bereitstellen. Die Ausgangsschnittstelle 206 kann ein Gehäuse beinhalten, das dazu konfiguriert ist, die Ausgangsplatte 210 aufzunehmen. Das Gehäuse kann dazu konfiguriert sein, die Ausgangsplatte 210 austauschbar an den Wechselrichter 204 zu koppeln. Das Gehäuse kann mechanische Verbindungspunkte zum Befestigen der Ausgangsplatte 210 an dem Gehäuse beinhalten. Die Ausgangsplatte 210 kann durch ein bzw. einen oder mehrere Befestigungselemente und/oder Verriegelungsmechanismen befestigt sein. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse eine Öffnung zum Einsetzen der Ausgangsplatte 210 definieren. Eine Form der Öffnung und der Ausgangsplatte 210 kann derart sein, dass die Ausgangsplatte 210 nur in einer Ausrichtung in die Öffnung passt. Eine derartige Konfiguration kann einen fehlerhaften Einbau der Ausgangsplatte 210 in die Ausgangsschnittstelle 206 verhindern. In anderen Konfigurationen können die Öffnung und die Ausgangsplatte 210 derart komplementär verzahnt oder geschlitzt sein, dass nur ein richtiger Einbau möglich ist.
Die Ausgangsschnittstelle 206 kann ferner dazu konfiguriert sein, die Leistungsausgaben von dem Wechselrichter 204 zu empfangen. Die Ausgangsschnittstelle 206 kann ferner dazu konfiguriert sein, die Leistungsausgaben von dem Wechselrichter 204 zu der Ausgangsplatte 210 zu übertragen. Zum Beispiel kann die Ausgangsschnittstelle 206 eine Leiterplatte in dem Gehäuse beinhalten, die leitende Spuren zum Leiten von Signalen und Leistung aufweist. Die Ausgangsschnittstelle 206 kann einen Verbinder oder Anschluss zum Aufnehmen eines passenden Steckers der Ausgangsplatte 210 beinhalten. Die Leiter der Verbinder können elektrisch an die Spuren gekoppelt sein, um die Übertragung von Leistungs- und Datensignalen zu und von der Ausgangsplatte 210 zu ermöglichen. Der Verbinder oder der Anschluss kann die Schnittstelle zwischen dem elektrischen Fahrzeugsystem und der Ausgangsplatte 210 definieren.
Industrielle und haushaltsübliche Systeme verwenden im Allgemeinen allgemein verfügbare Leistungsverbindungen. Zum Beispiel verwenden haushaltsübliche Anwendungen typischerweise eine elektrische Leistung in Höhe von 120 V AC. Andere haushaltsübliche Anwendungen können eine elektrische Leistung in Höhe von 240 V AC verwenden. Industrielle Anwendungen können eine elektrische Leistung in Höhe von 240 V Dreiphasen-AC verwenden. Die Ausgangsplatte 210 kann dazu ausgestaltet sein, eine Vielfalt von Leistungsverbindungen zu unterstützen. Standards können definiert sein, um bestimmte Stecker und Verbinder für jede Art von elektrischer Leistungsverbindung zu identifizieren. Die Ausgangsplatte 210 kann mit einer Vielfalt von Ausgängen konfiguriert sein, die Leistung mit unterschiedlichen kennzeichnenden Parametern bereitstellen.
Die Ausgangsplatte 210 kann als austauschbare Komponenten ausgestaltet sein. Das heißt, Ausgangsplatten mit unterschiedlichen Leistungsverbindungen können in die Ausgangsschnittstelle 206 ein- und ausgewechselt werden. Um die Ausgangsplattenaustauschbarkeit zu erleichtern, kann eine bestimmte Form von Kommunikation zwischen der Ausgangsplatte 210 und der Steuerung 208 erfolgen. Jede Ausgangsplatte 210 kann Leistungsausgänge mit einer vorbestimmten Leistungsspezifikation bereitstellen. Die Ausgangsplatten 210 können dazu konfiguriert sein, Informationen, die die Leistungsspezifikation anzeigen, an die Steuerung 208 zu übertragen. Die Steuerung 208 kann dann die Fahrzeugkomponenten betreiben, um die Leistungsspezifikationen zu erreichen.
Die Steuerung 208 kann allgemeine Steuerstrategien umsetzen, die Leistungsspezifikationen in einem bestimmten Wertebereich unterstützen. Die Steuerung 208 kann den DC/DC-Wandler 202 und den Wechselrichter 204 betreiben, um die Leistungsspezifikationen zu erreichen. In einigen Konfigurationen kann die Steuerung 208 dazu programmiert sein, einen vorbestimmten Satz von Leistungsspezifikationen umzusetzen. Zum Beispiel kann die Steuerung 208 dazu programmiert sein, typische Haushaltsspannungen und -ströme (z. B. 120 V AC, 240 V AC, 60 Hz) umzusetzen.
3 stellt eine mögliche Seitenansicht des Verbinders einer Ausgangsplatte 300 mit einer elektrischen Verbindungsschnittstelle 302 dar. Die elektrische Verbindungsschnittstelle 302 kann eine Schnittstelle zu der Ausgangsschnittstelle 206 bilden, um Leiter zwischen der Ausgangsplatte 300 und der Ausgangsschnittstelle 206 elektrisch zu verbinden. Zum Beispiel kann sich die Verbindungsschnittstelle 302 physisch an einer Rückseite der Ausgangsplatte 300 befinden. Die Verbindungsschnittstelle 302 kann eine oder mehrere Leistungsverbindungen 304 beinhalten. Die Leistungsverbindungen können zu den Ausgängen der Ausgangsplatte 300 geführt sein. In diesem Beispiel können L1, L2 und L3 Leistungssignale darstellen, N kann eine neutrale Verbindung darstellen und G kann eine Erdverbindung darstellen. Die Leistungsverbindungen 304 können Stifte oder Aussparungen sein, die eine Schnittstelle zu einem passenden Verbinder der Ausgangsschnittstelle 206 bilden. Die Leistungsverbindungen 304 können als Leistungsübertragungsanschlüsse bezeichnet werden.
Die elektrische Verbindungsschnittstelle 302 kann eine oder mehrere Signal- oder Datenverbindungen 306 beinhalten. Die Datenverbindungen 306 können als Kommunikationsanschlüsse bezeichnet werden. Zum Beispiel können die Signalverbindungen 306 Leiter für eine serielle Datenschnittstelle zwischen der Ausgangsplatte 300 und der Steuerung 208 beinhalten. Die Signalverbindungen 306 können Stifte oder Aussparungen sein, die eine Schnittstelle zu einem passenden Verbinder der Ausgangsschnittstelle 206 bilden. In einigen Konfigurationen können die Signalverbindungen 306 Teil eines von den Leistungsverbindungen 304 getrennten Verbinders sein. Die Signalverbindungen 306 können Leistungsverbindungen für elektronische Vorrichtungen beinhalten, die Teil der Ausgangsplatte 300 sind. Zum Beispiel können die Signalverbindungen 306 in einigen Konfigurationen eine oder mehrere Verbindungen zu dem Niederspannungsbus des Fahrzeugs (z. B. 12 V) beinhalten. In anderen Konfigurationen kann Leistung für elektronische Vorrichtungen der Ausgangsplatte 300 von den Leistungsverbindungen 304 abgeleitet werden und eine Leistungsumwandlungsschaltung kann in der Ausgangsplatte 300 beinhaltet sein. In einigen Konfigurationen kann die Kommunikationsschnittstelle eine Verlängerung des Fahrzeugnetzwerks (z. B. CAN) sein. In einigen Konfigurationen kann die Kommunikationsschnittstelle ein dedizierter Kommunikationskanal zwischen der Steuerung 208 und der Ausgangsschnittstelle 206 sein.
Jede Ausgangsplatte kann dazu ausgestaltet sein, eine spezifische Leistungsschnittstelle zur Versorgung externer Ausrüstung mit Leistung bereitzustellen. Demzufolge kann jede Ausgangsplatte dazu ausgestaltet sein, eine bestimmte Spannung und einen bestimmten Strom an die externe Ausrüstung zu liefern. Die Ausgangsplatten können Stecker oder Ausgänge für allgemein verfügbare Schnittstellen beinhalten. 4 stellt ein erstes Beispiel dar, das eine 120 V AC-Ausgangsplatte 400 sein kann, die dazu konfiguriert ist, Leistungsausgänge bereitzustellen, die dazu konfiguriert sind, der externen Ausrüstung Leistung in Höhe von 120 V AC bereitzustellen. Leistung kann über einen oder mehrere Leistungsausgänge 406 an die externe Ausrüstung geliefert werden. Die Leistungsausgänge 406 können an einer Fläche der Ausgangsplatte 400 montiert sein. Zum Beispiel können die Leistungsausgänge 406 an einer Fläche parallel zu der Verbindungsschnittstelle 302 (z. B. der vorderen oder oberen Fläche) montiert sein. Die Leistungsausgänge 406 können Standardausgänge sein, die durch gewerbliche oder Haushaltsstandards definiert sind. In diesem Beispiel ist die Ausgangsplatte 400 dazu konfiguriert vier 120 V AC-Leistungsausgänge 406 bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass die Ausgangsplatten 406 mit Anschlüssen konfiguriert sein können, die einen bestimmten passenden Verbinder aufnehmen.
Die Ausgangsplatte 400 kann eine oder mehrere Statusanzeigen 402 beinhalten. Die Statusanzeigen 402 können Lampen oder Leuchtdioden (light-emitting diodes - LEDs) sein, die dazu konfiguriert sind, eine visuelle Anzeige des Status der Ausgangsplatte 400 anzuzeigen. In einigen Konfigurationen kann die Statusanzeigen 402 Licht in unterschiedlichen Farben bereitstellen, um unterschiedliche Statusbedingungen anzuzeigen. Zum Beispiel kann ein grünes Licht anzeigen, dass die Ausgangsplatte 400 in die Ausgangsschnittstelle 206 eingesteckt ist und Leistung verfügbar ist. Ein rotes Licht kann anzeigen, dass die Ausgangsplatte 400 in die Ausgangsschnittstelle 206 eingesteckt ist und keine Leistung verfügbar ist.
Die Ausgangsplatte 400 kann eine Anzeigeeinheit 404 beinhalten. Die Anzeigeeinheit 404 kann eine Flüssigkristallanzeige (liquid-crystal display - LCD) sein, die dazu konfiguriert ist, Text und Grafiken anzuzeigen. Die Anzeigeeinheit 404 kann dazu konfiguriert sein, ausführlichere Statusinformationen bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Status Meldungen anzeigen, die die Verfügbarkeit von Leistung für die Ausgangsplatten 406 anzeigen. In einigen Konfigurationen kann der Status Informationen bezüglich der bereitgestellten Leistung anzeigen. Zum Beispiel können Spannungs- und Strompegel angezeigt werden. Das Vorhandensein anormaler Bedingungen kann ebenfalls angezeigt werden.
Die Ausgangsplatte 400 kann eine Steuerungsschaltung beinhalten, die ein Mikroprozessorsystem zum Betreiben der Komponenten der Ausgangsplatte 400 beinhalten kann. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung dazu konfiguriert sein, die Statusanzeigen 402 und die Anzeigeeinheit 404 zu betreiben. In einigen Konfigurationen kann die Ausgangsplatte 400 Eingabeschalter und/oder Tasten beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Benutzerschnittstelle für einige Merkmale bereitzustellen.
Leistungsverbindungen von dem Wechselrichter 204 (über die Ausgangsschnittstelle 206) können den Leitern der Ausgangsplatten 406 bereitgestellt sein. Die Ausgangsplatte 400 kann eine einzelne Leistungsverbindung zu jedem von den Leistungsausgängen 406 leiten. In einigen Konfigurationen kann die Ausgangsplatte 400 eine unterschiedliche Leistungsverbindung zu jedem von den Leistungsausgängen 406 führen. Die Ausgangsplatte 400 kann dazu konfiguriert sein, die Leitung der Leistungssignale (z. B. L1, L2, L3, N, G) zu jedem von den Leistungsausgängen 406 zu definieren. Die bestimmte Leitung, die definiert ist, kann für jede Art von Ausgangsplatte unterschiedlich sein. Durch Verteilen der Leistung auf die Leistungssignale kann die Leistung ausgeglichen werden, um sicherzustellen, dass Leistungsbegrenzungen des Wechselrichters 204 nicht überschritten werden.
5 stellt eine weitere mögliche Ausgangsplatte 500 dar. Die Ausgangsplatte 500 kann mit einem ersten Satz von Leistungsausgängen 506 und einem zweiten Satz von Leistungsausgängen 508 konfiguriert sein. Bei dem ersten Satz von Leistungsausgängen 506 kann es sich um 240 V AC-Leistungsausgänge handeln. Bei dem zweiten Satz von Leistungsausgängen 508 kann es sich um 120 V AC-Leistungsausgänge handeln. Die erste Ausgangsplatte 500 kann eine erste Anzeige 502 und eine zweite Anzeige 504 beinhalten. Die erste Anzeige 502 kann dazu konfiguriert sein, den Status des ersten Satzes von Leistungsausgängen 506 zu übermitteln. Die zweite Anzeige 504 kann dazu konfiguriert sein, den Status des zweiten Satzes von Leistungsausgängen 508 zu übermitteln.
In diesem Beispiel können die Leistungssignale L1 und L2 definiert sein, um dem ersten Satz von Leistungsausgängen 506 Leistung bereitzustellen. Das Leistungssignal L3 kann definiert sein, um dem zweiten Satz von Leistungsausgängen 508 Leistung bereitzustellen. Die Leitungs- und Leistungsspezifikationen für die Ausgänge können die Art und Weise definieren, auf die der Wechselrichter 204 betrieben werden soll.
Das Microgrid-System kann derart konfiguriert sein, dass Ausgangsplatten ausgetauscht oder gewechselt werden können, wenn eine unterschiedliche Leistungskonfiguration gewünscht wird. Ausgangsplatten mit unterschiedlichen Kombinationen von Leistungsausgängen können definiert sein (z. B. 4, 5). Dieses Merkmal stellt Flexibilität in dem Microgrid-System bereit, da viele Ausgangsplatten mit unterschiedlichen Leistungsspezifikationen ausgestaltet sein können. Viele zusätzliche Kombinationen von Leistungsausgängen können definiert sein. Die Ausgangsplatten können dazu konfiguriert sein, von der Ausgangsschnittstelle 206 entfernbar zu sein. In einigen Konfigurationen können die Ausgangsplatten an der Ausgangsschnittstelle 206 über ein Befestigungselement (z. B. eine Flügelschraube) befestigt sein. Der Betreiber kann Ausgangsplatten austauschen, sodass sie mit der Ausrüstung, die von dem Microgrid-System mit Leistung versorgt werden soll, übereinstimmen.
Wie erörtert, kann eine Vielfalt von Ausgangsplatten in der Ausgangsschnittstelle 206 eingebaut sein. Um sicherzustellen, dass der Wechselrichter 204 die korrekten Spannungspegel ausgibt, kann das System davon profitieren, zu wissen, welche Art von Ausgangsplatten verbunden sind. In einer Konfiguration, in der der Wechselrichter eine feste Ausgabespannung bereitstellt, können die Ausgangsplatten derart verzahnt sein, dass nur Ausgangsplatten, die kompatibel sind, eingebaut werden können. Jede Ausgangsplatte kann dazu konfiguriert sein, eine Verbindung zu der elektrischen Verbindungsschnittstelle 302 bereitzustellen. Jede Ausgangsplatte kann dazu konfiguriert sein, die Leistungs- und Datensignale von der elektrischen Verbindungsschnittstelle 302 nach Bedarf zu verwenden. Die Ausgangsplatte kann jedoch dazu konfiguriert sein, sicherzustellen, dass beliebige Begrenzungen, die durch die elektrischen Verbindungsschnittstelle 302 definiert sind, nicht überschritten werden. Zum Beispiel sollte die Ausgangsplatte dazu ausgestaltet sein, Leistungs- und Strombegrenzungen für jedes Signal in der elektrischen Verbindungsschnittstelle 302 nicht zu überschreiten.
6 stellt ein mögliches elektrisches Verbindungsschaublid für das Microgrid-System dar. Eine Ausgangsplatte 600 kann derart in der Ausgangsschnittstelle eingebaut sein, dass elektrische Verbindungen zwischen der Ausgangsplatte 600 und dem Wechselrichter 204 und der Steuerung 208 hergestellt sind. Wechselrichterausgänge können als L1, L2, L3, N und G gekennzeichnet sein und können wie vorstehend beschrieben funktionieren. In diesem Beispiel kann die neutrale Verbindung (N) mit neutralen Verbindungen eines ersten Ausgangsanschlusses 602 und eines zweiten Ausgangsanschlusses 604 verbunden sein. Die Erdverbindung von dem Wechselrichter 204 kann mit Erdverbindungen des ersten Ausgangsanschlusses 602 und des zweiten Ausgangsanschlusses 604 gekoppelt sein. Die Ll-Verbindung des Wechselrichters 204 kann mit einer Leistungsverbindung des ersten Ausgangsanschlusses 602 über einen ersten Trennschalter 608 gekoppelt sein. Die L2-Verbindung des Wechselrichters 204 kann mit einer Leistungsverbindung des zweiten Ausgangsanschlusses 604 über einen zweiten Trennschalter 606 gekoppelt sein. Die Trennschalter 606, 608 können dazu konfiguriert sein, den Schaltkreis zu öffnen, wenn hindurch fließender Strom einen Schwellenwert (z. B. 15 Ampere) überschreitet. Die Trennschalter 606, 608 können über ein Steuersignal rücksetzbar sein. Das heißt, ein Trennschalter 606, 608 kann dazu konfiguriert sein, zu schließen, wenn das Steuersignal einen Rücksetzzustand erreicht. Zusätzlich können die Trennschalter 606, 608 dazu konfiguriert sein, ein Statussignal bereitzustellen, das den offenen/geschlossenen Zustand des Trennschalters anzeigt.
Die Ausgangsplatte 600 kann eine Ausgangsplattensteuerung 610 beinhalten. Die Trennschalter 606, 608 können durch die Ausgangsplattensteuerung 610 über ein Steuersignal, das mit der Ausgangsplattensteuerung 610 elektrisch verbunden ist, elektrisch rücksetzbar sein. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann eine Schnittstellenschaltung zum Aktivieren und Deaktivieren des Steuersignals beinhalten. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann mit der Steuerung 208 über die Signal- und Datenverbindungen der elektrischen Schnittstelle elektrisch verbunden sein. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann dazu programmiert sein, Daten über die elektrische Schnittstelle zu übertragen und zu empfangen. Zum Beispiel kann die Ausgangsplattensteuerung 610 eine serielle Datenschnittstelle zum Kommunizieren mit der Steuerung 208 umsetzen. Ein Kommunikationsprotokoll kann zum Übertragen von Daten zwischen der Ausgangsplattensteuerung 610 und der Steuerung 208 erstellt werden.
Die von der Ausgangsplattensteuerung 610 übertragenen Daten können Leistungsausgangsdaten beinhalten, die Leistungsspezifikationen für die Ausgangsplatte beinhalten. Die Leistungsspezifikationen können Sollspannungsgrößen und -frequenzen beinhalten. Die Leistungsspezifikationen können eine Strombegrenzung beinhalten. Die Strombegrenzung kann ein Wert sein, der einem Nennstrom der Trennschalter 606, 608 entspricht. Zusätzlich können die Leistungsspezifikationen eine Stromart beinhalten. Zum Beispiel kann die Stromart DC oder AC sein. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann die Leistungsausgangsdaten an die Steuerung 208 übertragen, wenn die Ausgangsplatte 600 in der Ausgangsschnittstelle 206 eingebaut ist. Die Spezifikationen können ferner Informationen für jede von den Leistungsverbindungen (z. B. L1, L2, L3) beinhalten. Jede Leistungsverbindung kann einer Spannungs-, Frequenz- und Phaseninformation zugeordnet sein. Zum Beispiel kann in einigen Konfigurationen eine Phasendifferenz zwischen zwei der Leistungsverbindungen definiert sein. Die Leistungsausgangsdaten können die Leistungsverbindungen und die gewünschte Phasendifferenz definieren. Die Leistungsausgangsdaten können ferner eine Anzeige beinhalten, welche Leistungsverbindungen für die Ausgangsplatte verwendet werden und welche nicht verwendet werden.
Zusätzliche Daten können über die Kommunikationsschnittstelle übertragen werden. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann dazu programmiert sein, ein Trennschalter-Rücksetzsignal von der Steuerung 208 zu empfangen. Das Rücksetzsignal kann die Ausgangsplattensteuerung 610 dazu veranlassen, das Steuersignal zu den Trennschaltern 606, 608 zu leiten, um die Trennschalter zu schließen und die Leistungssignale mit den Ausgangsanschlüssen 602, 604 zu verbinden. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann außerdem einen Status des Trennschalters (z. B. offen oder geschlossen) an die Steuerung 208 übertragen.
Die Ausgangsplatte 600 oder der Wechselrichter 204 kann eine Erdschluss-Unterbrecherschaltung beinhalten. Die Erdschluss-Unterbrecherschaltung kann dazu konfiguriert sein, den Strom, der zu den Leistungsstiften und dem neutralen Stift fließt, zu vergleichen und den Schaltkreis zu öffnen, wenn die Ströme um mehr als einen vorbestimmten Betrag abweichen. Die Erdschluss-Unterbrecherschaltung kann in Verbindung mit den Trennschaltern 606, 608 arbeiten. In einigen Konfigurationen können der Trennschalter und die Erdschluss-Unterbrecherschaltung kombiniert sein. Die Erdschluss-Unterbrecherschaltung kann auch in dem Wechselrichter 204 umgesetzt sein. Nach dem Öffnen des Schaltkreises kann die Erdschluss-Unterbrecherschaltung über ein Steuersignal zurückgesetzt werden.
Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann dazu konfiguriert sein, das Steuersignal für die Erdschluss-Unterbrecherschaltung zu liefern. Die Ausgangsplattensteuerung 610 kann einen Status der Erdschluss-Unterbrecherschaltung (z. B. ausgelöst, nicht ausgelöst) an die Steuerung 208 übertragen. In Konfigurationen, in denen die Erdschluss-Unterbrecherschaltung in dem Wechselrichter 204 umgesetzt ist, kann die Steuerung 208 den Status der Ausgangsplattensteuerung 610 übertragen.
Die Ausgangsplatten können dazu konfiguriert sein, eine Vielfalt von Leistungsverbindungen und -anschlüssen zu unterstützen. Ein Vorteil des Systems besteht darin, dass Ausgangsplatten dazu ausgestaltet sein können, übliche elektrische Verbindungen in einer Vielfalt von Ländern zu unterstützen. Die Ausgangsplatten kommunizieren die gewünschten Leistungsanforderungen an das Fahrzeug, das den Wechselrichter auf die richtige Weise betreiben kann. Da die Ausgangsplatten austauschbar sein können, kann das Microgrid-System dazu konfiguriert sein, den Ausgangsplatten eine Vielfalt von Leistungssignalen bereitzustellen. Auf diese Weise sind die Ausgangsplatten mit dem Fahrzeug Plug-and-Play.
Der Betrieb des Microgrid-Systems 160 kann während Zeiträumen mit ausgeschalteter Zündung aufrecht erhalten werden. Während dieser Zeit kann Leistung durch die Traktionsbatterie 124 bereitgestellt werden. Zusätzlich kann der Betrieb des Microgrid-Systems 160 während Zeiträumen mit eingeschalteter Zündung aufrecht erhalten werden. Während Zeiträumen mit eingeschalteter Zündung kann Leistung durch die Traktionsbatterie 124 bereitgestellt werden. In elektrifizierten Fahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor beinhalten, kann Leistung ferner durch die elektrischen Maschinen 114 bereitgestellt werden, die als durch den Verbrennungsmotor 118 angetriebene Generatoren betrieben werden können. Dies ermöglicht es dem Microgrid-System 160, über potentiell lange Zeiträume betrieben zu werden. Das Microgrid-System 160 kann in Fahrzeugen für Konstruktionsvorgänge Verwendung finden, die eine Vielfalt von Leistungsausgängen an entfernten Standorten, an denen möglicherweise keine Leistung verfügbar ist, benötigen.
Die Steuerung 208 kann dazu programmiert sein, den Wechselrichter 204 gemäß den Leistungsspezifikationen, die von der Ausgangsplattensteuerung 610 empfangen werden, zu betreiben. Die Steuerung 208 kann den Betrieb des DC/DC-Wandlers 202 und des Wechselrichters 204 anweisen, um die Leistungsausgaben mit der festgelegten Leistungskonfiguration zu erreichen. Zum Beispiel kann die Steuerung 208 den Wechselrichter 204 betreiben, um eine AC-Spannung mit einer Größe und Frequenz auszugeben, die mit der durch die Ausgangsplatte bereitgestellten Leistungsspezifikation übereinstimmen. Zusätzlich kann die Steuerung 208 den Wechselrichter 204 derart betreiben, dass die Leistungsausgaben des Wechselrichters 204 eine gewünschte Phasendifferenz, wie durch die Leistungsausgangsdaten definiert, aufweisen. Die Steuerung 208 kann den DC/DC-Wandler 202 anweisen, dem Wechselrichter 204 eine DC-Spannung bereitzustellen, die es dem Wechselrichter 204 ermöglicht, die Spannungsgröße, wie in der durch die Ausgangsplatte bereitgestellten Leistungsspezifikation festgelegt, bereitzustellen. Die Steuerung 208 kann den Wechselrichter 204 unter Verwendung von Spannungs- und Stromrückkopplung betreiben, um sicherzustellen, dass die Leistungsspezifikation erfüllt wird.
In einigen Konfigurationen kann die Ausgangsplattensteuerung 610 ein Schaltkreis sein, der der Steuerung 208 Signale bereitstellt. Die Leistungsausgangsdaten können mit diskreten Signalen kodiert sein, die durch die Steuerung 208 dekodiert werden. Zum Beispiel können die Leistungsausgangsdaten in vier Datenstiften kodiert sein, in denen fünfzehn unterschiedliche Konfigurationen identifiziert sind. Es ist zu beachten, dass zusätzliche Datenstifte enthalten sein können, um die Konfigurationen zu erweitern. Die Datenschnittstelle kann ferner diskrete Signale für Status und Rücksetzen der Trennschalter und der Erdschluss-Unterbrecherschaltung beinhalten.
Die Steuerung 208 kann dazu programmiert sein, das System zu verwalten, wenn Ausgangsplatten gegen eine andere Art von Ausgangsplatte ausgetauscht und/oder ersetzt werden. Die Steuerung 208 kann dazu programmiert sein, in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte mit unterschiedlichen Leistungsspezifikationen, die Leistungsspezifikationen von Leistung, die von dem Wechselrichter 204 ausgegeben wird, in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Leistungsspezifikationen zu ändern. Die Steuerung 208 kann ferner das Entfernen der ersten Ausgangsplatte erfassen und den Wechselrichter 204 betreiben, um nach dem Entfernen der ersten Ausgangsplatte vor dem Einsetzen der zweiten Ausgangsplatte keine Leistung bereitzustellen.
Einige der Ausgangsplatten können dazu konfiguriert sein, mehrere Leistungseingaben zu empfangen und die entsprechenden Leistungsspezifikationen können Sollspannungen und Sollfrequenzen für mehrere Leistungseingaben definieren. Die Steuerung 208 kann dazu programmiert sein, den Wechselrichter 204 derart zu betreiben, dass getrennte Ausgaben des Wechselrichters 204 verwendet werden, um die mehreren Leistungseingaben mit den entsprechenden Sollspannungen und Sollfrequenzen zu liefern. Die Sollspannung und/oder Sollfrequenzen können für jede der mehreren Leistungseingaben unterschiedlich sein.
7 ist ein Ablaufdiagramm 700 für eine mögliche Sequenz von Vorgängen zum Verwalten des Microgrid-Systems. Bei Vorgang 702 werden Anweisungen zum Starten des Microgrid durchgeführt. Der Microgrid-Start kann die Initialisierung der Komponenten beim Einschalten oder Einsetzen der Ausgangsplatte in die Ausgangsschnittstelle beinhalten. Der Microgrid-Start kann das Aufbauen einer Kommunikation zwischen der eingebauten Ausgangsplatte und der Steuerung 208 beinhalten. Bei Vorgang 704 kann die Ausgangsplatte Leistungsausgangsdaten an die Steuerung 208 übertragen. Die Leistungsausgangsdaten können die Leistungskonfiguration anzeigen, die der Ausgangsplatte bereitgestellt werden soll.
Bei Vorgang 706 kann die Steuerung 208 die Leistungsausgangsdaten empfangen und verarbeiten. Die Leistungsausgangsdaten können Leistungsspezifikationen, einschließlich Sollspannung und Sollfrequenzen, beinhalten. Bei Vorgang 708 kann die Steuerung 208 eine Überprüfung vornehmen, um zu bestimmen, ob die Leistungsausgangsdaten mit dem Microgrid-System kompatibel sind. Zum Beispiel kann die Steuerung 208 bestimmen, ob der Wechselrichter 204 dazu in der Lage ist, Leistung mit den angeforderten Leistungsspezifikationen bereitzustellen. Die Steuerung 208 kann außerdem bestimmen, ob der DC/DC-Wandler 202 dazu in der Lage ist, dem Wechselrichter 204 einen angemessenen Eingabepegel bereitzustellen. Wenn die Anforderung mit der Wechselrichterfähigkeit nicht kompatibel ist, kann Vorgang 712 durchgeführt werden. Bei Vorgang 712 kann die Steuerung 208 einen Status ausgeben, der die Inkompatibilität anzeigt. Zum Beispiel kann der Status an die Ausgangsplatte zur Anzeige (z. B. Lampe oder Anzeige) gesendet werden. Der Status kann außerdem an die Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs zur Anzeige in dem Fahrzeug gesendet werden.
Wenn die Anforderung mit der Wechselrichterfähigkeit kompatibel ist, kann Vorgang 710 durchgeführt werden. Bei Vorgang 710 kann die Steuerung 208 die Leistungsausgabe an die Ausgangsplatte konfigurieren, um die Leistungsspezifikation zu erfüllen. Die Steuerung 208 kann Betriebsparameter des Wechselrichters 204 und des DC/DC-Wandlers 202 konfigurieren, um die festgelegten Leistungsausgaben bereitzustellen. Bei Vorgang 714 kann die Ausgangsplatte den Plattenstatus aktualisieren. Zum Beispiel kann die Ausgangsplattensteuerung den Status von der Steuerung 208 empfangen und kann den Status ausgeben. Zum Beispiel kann die Ausgangsplatte, wenn das Microgrid-System betriebsfähig ist, eine Lampe erleuchten oder Statusinformationen auf einer Anzeige darstellen. Zusätzlich kann die Ausgangsplatte Trennschalter zurücksetzen, sofern vorhanden. Bei Vorgang 716 erfolgt eine Überprüfung, um zu bestimmen, ob das Microgrid abgeschaltet werden soll. Zum Beispiel kann das System erfassen, dass die Ausgangsplatte von dem Fahrzeug entfernt wurde. In anderen Beispielen kann die Ausgangsplatte einen Schalter (z. B. einen Ein/Aus-Schalter) zum Aktivieren und Deaktivieren des Betriebs beinhalten. Wenn das Microgrid-System abgeschaltet werden soll, kann der Wechselrichter 204 angewiesen werden, die Ausgabe von Leistung einzustellen. Wenn keine Microgrid-Abschaltung erfasst wird, kann Vorgang 720 durchgeführt werden und die Sequenz kann ab Vorgang 704 wiederholt werden. Bei Vorgang 720 kann die Steuerung 208 den Wechselrichter 204 und/oder den DC/DC-Wandler 202 betreiben, um eine Leistungsausgabe, die die angeforderte Leistungsspezifikation erfüllt, zu erreichen.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die bzw. der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können außerdem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, umgesetzt sein.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Wechselrichter, ein Gehäuse, das dazu konfiguriert ist, Ausgangsplatten, die jeweils Leistungsspezifikationen, einschließlich Sollspannungen und Sollfrequenzen, definieren, austauschbar an den Wechselrichter zu koppeln, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte, Spannungs- und Frequenzausgaben des Wechselrichters in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Sollspannungen und Sollfrequenzen zu ändern, aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, ein Rücksetzsignal zum Rücksetzen eines Trennschalters in Ausgangsplatten, die mit dem Trennschalter konfiguriert sind, an die Ausgangsplatten auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, einen Status einer Erdschluss-Unterbrecherschaltung von den Ausgangsplatten zu empfangen.
Gemäß einer Ausführungsform empfangen die Ausgangsplatten mehrere Leistungseingaben und die Leistungsspezifikation definiert entsprechende Sollspannungen und Sollfrequenzen für jede der mehreren Leistungseingaben und die Steuerung ist ferner dazu programmiert, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass getrennte Ausgaben des Wechselrichters verwendet werden, um die mehreren Leistungseingaben mit den entsprechenden Sollspannungen und Sollfrequenzen zu liefern.
Gemäß einer Ausführungsform weisen mindestens zwei der Sollspannungen unterschiedliche Größen auf.
Gemäß einer Ausführungsform definiert die Leistungsspezifikation eine Soll-Gleichstrom-(direct current - DC-)Spannungsgröße und die Steuerung ist dazu programmiert, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung mit der Soll-DC-Spannungsgröße zu liefern.
Gemäß einer Ausführungsform definieren die Leistungsspezifikationen ferner einen Stromgrenzwert und die Steuerung ist ferner dazu programmiert, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass ein Strom, der von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, den Stromgrenzwert nicht überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, einen Status an die Ausgangsplatten zur Anzeige auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, den Wechselrichter zu betreiben, um den Ausgangsplatten keine Leistung bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das eine Steuerung aufweist, die dazu programmiert ist, Leistungsspezifikationen von austauschbaren Ausgangsplatten über einen Kommunikationskanal zu empfangen und in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte, einen Wechselrichter zu betreiben, um Ausgabeleistungsspezifikationen von Leistung, die von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Leistungsspezifikationen zu ändern.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Leistungsspezifikationen eine Sollspannung und eine Sollfrequenz und die Steuerung ist dazu programmiert, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung an die austauschbaren Ausgangsplatten mit der Sollspannung und der Sollfrequenz zu liefern.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Leistungsspezifikationen eine Anforderung von mehreren Spannungseingaben zur Lieferung durch den Wechselrichter und die Steuerung ist ferner dazu programmiert, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass getrennte Phasen des Wechselrichters verwendet werden, um jede der mehreren Spannungseingaben zu liefern.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die mehreren Spannungseingaben unterschiedliche Größen auf.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Leistungsspezifikationen eine Soll-DC-Größe und die Steuerung ist dazu programmiert, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung mit der Soll-DC-Größe zu liefern.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Leistungsspezifikationen eine Strombegrenzung und die Steuerung ist ferner dazu programmiert, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass ein Strom, der von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, die Strombegrenzung nicht überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, einen Status über den Kommunikationskanal zur Anzeige an den austauschbaren Ausgangsplatten auszugeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Empfangen von Leistungsspezifikationen, die Sollspannungen und entsprechende Sollfrequenzen definieren, durch eine Steuerung von Ausgangsplatten, die austauschbar an ein Gehäuse in Kommunikation mit einem Wechselrichter gekoppelt sind, und in Reaktion darauf, dass eine erste Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte mit unterschiedlichen Leistungsspezifikationen ersetzt wird, Ändern einer Leistungsausgabe des Wechselrichters in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Sollspannungen und entsprechenden Sollfrequenzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, Ausgeben eines Statussignals durch die Steuerung, das anzeigt, das der Wechselrichter die Leistungsspezifikationen nicht erfüllen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, Ausgeben eines Signals durch die Steuerung, um mindestens einen Trennschalter in den Ausgangsplatten zurückzusetzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, in Reaktion auf das Empfangen einer Statusanzeige, die einen Erdschluss anzeigt, von den Ausgangsplatten, Betreiben des Wechselrichters durch die Steuerung, um das Ausgeben von Leistung an die Ausgangsplatten einzustellen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Wechselrichter; ein Gehäuse, das dazu konfiguriert ist, Ausgangsplatten, die jeweils Leistungsspezifikationen, einschließlich Sollspannungen und Sollfrequenzen, definieren, austauschbar an den Wechselrichter zu koppeln; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte, Spannungs- und Frequenzausgaben des Wechselrichters in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Sollspannungen und Sollfrequenzen zu ändern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, ein Rücksetzsignal zum Rücksetzen eines Trennschalters in Ausgangsplatten, die mit dem Trennschalter konfiguriert sind, an die Ausgangsplatten auszugeben.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen Status einer Erdschluss-Unterbrecherschaltung von den Ausgangsplatten zu empfangen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsplatten mehrere Leistungseingaben empfangen und die Leistungsspezifikation entsprechende Sollspannungen und Sollfrequenzen für jede der mehreren Leistungseingaben definiert und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass getrennte Ausgaben des Wechselrichters verwendet werden, um die mehreren Leistungseingaben mit den entsprechenden Sollspannungen und Sollfrequenzen zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei mindestens zwei der Sollspannungen unterschiedliche Größen aufweisen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Leistungsspezifikationen eine Soll-Gleichstrom-(direct current - DC-)Spannungsgröße definieren und die Steuerung dazu programmiert ist, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung mit der Soll-DC-Spannungsgröße zu liefern.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Leistungsspezifikationen ferner einen Stromgrenzwert definieren und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass ein Strom, der von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, den Stromgrenzwert nicht überschreitet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, einen Status an die Ausgangsplatten zur Anzeige auszugeben.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, den Wechselrichter zu betreiben, um den Ausgangsplatten keine Leistung bereitzustellen.
Fahrzeugsystem, umfassend: eine Steuerung, die dazu programmiert ist, Leistungsspezifikationen von austauschbaren Ausgangsplatten über einen Kommunikationskanal zu empfangen und in Reaktion auf das Ersetzen einer ersten Ausgangsplatte durch eine zweite Ausgangsplatte, einen Wechselrichter zu betreiben, um Ausgabeleistungsspezifikationen von Leistung, die von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, in die von der zweiten Ausgangsplatte empfangenen Leistungsspezifikationen zu ändern.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die Leistungsspezifikationen eine Sollspannung und eine Sollfrequenz beinhalten und die Steuerung dazu programmiert ist, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung an die austauschbaren Ausgangsplatten mit der Sollspannung und der Sollfrequenz zu liefern.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die Leistungsspezifikationen eine Anforderung von mehreren Spannungseingaben zur Lieferung durch den Wechselrichter beinhalten und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass getrennte Phasen des Wechselrichters verwendet werden, um jede der mehreren Spannungseingaben zu liefern.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die Leistungsspezifikationen eine Soll-DC-Größe beinhalten und die Steuerung dazu programmiert ist, den Wechselrichter zu betreiben, um Leistung mit der Soll-DC-Größe zu liefern.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die Leistungsspezifikationen eine Strombegrenzung beinhalten und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Wechselrichter derart zu betreiben, dass ein Strom, der von dem Wechselrichter bereitgestellt wird, die Strombegrenzung nicht überschreitet.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, in Reaktion darauf, dass die Leistungsspezifikationen Parameter definieren, die von dem Wechselrichter nicht erfüllt werden können, einen Status über den Kommunikationskanal zur Anzeige an den austauschbaren Ausgangsplatten auszugeben.