DE102019130106A1

DE102019130106A1 - Leistungsversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019130106A1
Application number: DE102019130106.8A
Authority: DE
Inventors: Philip Michael Gonzales; Stephanie Singer; Michael M. Magoulick; John Sturza; Dylan Erb; Charles HONICK; Abdul Lateef
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-05-14
Also published as: CN111186307A; US20200148064A1

Abstract

Die Offenbarung stellt eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, eine Batterie, einen Wechselrichter und eine flexible Schaltung. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, das Fahrzeug anzutreiben. Der Wechselrichter ist dazu konfiguriert, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln. Die flexible Schaltung weist einen darin eingebetteten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen. Der Sensor ist an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Elektrofahrzeuge und Leistungsversorgungsvorrichtungen für Elektrofahrzeuge.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektro- und Hybridfahrzeuge können Leistungsmodule beinhalten, die dazu konfiguriert sind, elektrische Leistung von Gleichstrom (direct current - DC) in Wechselstrom (alternating current - AC) umzuwandeln und/oder umgekehrt.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, eine Batterie, einen Wechselrichter und eine flexible Schaltung. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, das Fahrzeug anzutreiben. Der Wechselrichter ist dazu konfiguriert, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln. Die flexible Schaltung weist einen darin eingebetteten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen. Der Sensor ist an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, eine Batterie, einen Wechselrichter und eine flexible Schaltung. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, das Fahrzeug anzutreiben. Der Wechselrichter ist dazu konfiguriert, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln. Die flexible Schaltung weist einen darin eingebetteten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen. Der Sensor ist an einem Eingangsanschluss des Wechselrichters befestigt, der mit der Batterie verbunden ist.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, eine Batterie, einen Gleichrichter und eine flexible Schaltung. Der Gleichrichter ist dazu konfiguriert, Wechselstrom von der elektrischen Maschine in Gleichstrom umzuwandeln. Die flexible Schaltung weist einen darin eingebetteten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen. Der Sensor ist an einem Eingangsanschluss des Gleichrichters befestigt, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Figurenliste

1 ist ein Schaltplan einer Leistungssteuerung, der einen Wechselrichter veranschaulicht, der mit einer DC-Leistungsquelle und einer elektrischen Maschine gekoppelt ist;
2 ist ein Schaltplan der Leistungssteuerung, der einen Gleichrichter veranschaulicht, der mit einer AC-Leistungsquelle und einer Energiespeichervorrichtung, wie beispielsweise einer Batterie, gekoppelt ist; und
3 ist eine Draufsicht eines Leistungsmoduls, das die Wechselrichter- und Gleichrichterschaltung beinhaltet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin 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. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale 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.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Schaltplan einer Leistungssteuerung (oder Leistungsversorgungsvorrichtung) 10, die an eine Leistungsquelle 12 und eine elektrische Maschine 14 gekoppelt ist, veranschaulicht. Die elektrische Maschine kann ein Elektromotor oder eine Elektromotor/Generator-Kombination sein. Die Leistungssteuerung 10 kann in einem elektrischen Antriebssystem eines Fahrzeugs 11 verwendet werden, wie etwa einem Elektro- oder Hybridfahrzeug. Die Leistungsquelle 12 kann an die Leistungssteuerung 10 gekoppelt sein, um die elektrische Maschine 14 anzutreiben. In einigen Kontexten, einschließlich des Kontexts eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, kann die Leistungsquelle 12 eine Batterie sein, wie etwa eine Traktionsbatterie, und kann die elektrische Maschine 14 ein Elektromotor oder eine Elektromotor/Generator-Kombination sein. Die Leistungssteuerung 10 kann einen Wechselrichter 16 und einen Spannungswandler 17 beinhalten. Der Spannungswandler 17 kann ein DC/DC-Wandler sein. Alternativ kann der Spannungswandler 17 eine separate Komponente sein, die nicht in die Leistungssteuerung 10 integriert ist. Der Wechselrichter 16 und der Spannungswandler 17 können dazu konfiguriert sein, der elektrischen Maschine 14 elektrische Leistung bereitzustellen.
Der Wechselrichter 16 beinhaltet eine Wechselrichterschaltung. Die Wechselrichterschaltung kann Schalteinheiten 18 beinhalten. Die Schalteinheiten 18 können jeweils einen Transistor 20, wie etwa einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated gate bipolar transistor - IGBT), antiparallel mit einer Diode 22 geschaltet, umfassen. Die Schalteinheiten 18 können dazu konfiguriert sein, der elektrischen Maschine 14 Wechselstrom bereitzustellen. Insbesondere kann der Wechselrichter 16 dazu konfiguriert sein, elektrischen Gleichstrom, der durch die Leistungsquelle 12 bereitgestellt wird, in elektrischen Wechselstrom umzuwandeln, der dann an die elektrische Maschine 14 abgegeben wird. Die Leistungssteuerung 10 kann einen Koppelkondensator 24 beinhalten. Der Koppelkondensator 24 kann zwischen der Leistungsquelle 12 und dem Wechselrichter 16 angeordnet sein. Der Koppelkondensator 24 kann dazu konfiguriert sein, Welligkeitsströme, die an dem Wechselrichter 16 oder der Leistungsquelle 12 erzeugt werden, zu absorbieren und die DC-Koppelspannung, Vo, zur Steuerung des Wechselrichters 16 zu stabilisieren. Anders ausgedrückt kann der Koppelkondensator 24 dazu ausgelegt sein, eine Spannungsvariation bei einem Eingang der Wechselrichterschaltung aufgrund von Welligkeitsströmen einzuschränken, die durch die Wechselrichterschaltung oder eine Batterie, wie etwa eine Traktionsbatterie, erzeugt werden, welche die Leistungsquelle 12 umfassen kann. Die Leistungssteuerung 10 kann eine Ansteuerungsplatine 26 zum Steuern der Wechselrichterschaltung beinhalten. Die Ansteuerungsplatine 26 kann eine Gate-Ansteuerungsplatine sein, die konfiguriert dazu ist, die Transistoren 20 der Schalteinheiten 18 des Wechselrichters 16 zu betreiben, wenn der Gleichstrom der Leistungsquelle 12 in Wechselstrom umgewandelt und der Wechselstrom an die elektrische Maschine 14 abgegeben wird.
Der Spannungswandler 17 kann einen Induktor beinhalten. Die Schaltung des Spannungswandlers (nicht gezeigt), einschließlich des Induktors, kann dazu konfiguriert sein, die Spannung der elektrischen Leistung, die an die elektrische Maschine 14 von der Leistungsquelle 12 abgegeben wird, zu verstärken oder zu erhöhen. Auf der Gleichstromseite des Wechselrichters 16 kann eine Sicherung 28 angeordnet sein, um die Wechselrichterschaltung vor Überspannungen durch elektrische Leistung zu schützen.
Diese Offenbarung sollte nicht als auf den Schaltplan aus 1 eingeschränkt ausgelegt werden, sondern sollte Leistungssteuervorrichtungen beinhalten, die andere Arten von Wechselrichtern, Kondensatoren, Wandlern oder Kombinationen davon beinhalten. Zum Beispiel kann der Wechselrichter 16 ein Wechselrichter sein, der eine beliebige Anzahl von Schalteinheiten enthält, und nicht auf die Anzahl von Schalteinheiten, die in 1 dargestellt sind, beschränkt sein. Alternativ kann der Koppelkondensator 24 dazu konfiguriert sein, einen oder eine Vielzahl von Wechselrichtern an eine Leistungsquelle zu koppeln.
Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Schaltplan mit zusätzlichen Komponenten der Leistungssteuerung 10 veranschaulicht. Die Leistungssteuerung 10 ist ferner mit einer AC-Leistungsquelle 30 und einer Energiespeichervorrichtung 32 gekoppelt. Die AC-Leistungsquelle kann drei Wicklungsphasen 33 beinhalten. Die Energiespeichervorrichtung 32 kann eine Batterie, wie beispielsweise eine Traktionsbatterie, sein und die AC-Leistungsquelle 30 kann ein elektrischer Generator sein. Die Energiespeichervorrichtung 32 und die in 1 dargestellte Leistungsquelle 12 können die gleiche Komponente oder separate Komponenten sein. Die AC-Leistungsquelle 30 und die in 1 dargestellte elektrische Maschine 14 können separate Komponenten sein. So kann die elektrische Maschine 14 beispielsweise ein Elektromotor sein, der dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug 11 anzutreiben, indem er Leistung aus der Leistungsquelle 12 bezieht, während die AC-Leistungsquelle 30 ein elektrischer Generator sein kann, der dazu konfiguriert ist, die Energiespeichervorrichtung 30 aufzuladen (z. B. beim regenerativen Bremsen des Fahrzeugs 11 oder während die AC-Leistungsquelle 30 von einer zusätzlichen Leistungsquelle, wie zum Beispiel einer Brennkraftmaschine, angetrieben wird). Alternativ können die AC-Leistungsquelle 30 und die in 1 dargestellte elektrische Maschine 14 die gleiche Komponente sein, wie beispielsweise eine Elektromotor/Generator-Kombination, die dazu konfiguriert ist, unter einigen Bedingungen als Elektromotor und unter anderen Bedingungen als elektrischer Generator zu arbeiten. Die Leistungssteuerung 10 kann einen Gleichrichter 34 und einen Spannungswandler 36 beinhalten. Der Gleichrichter ist ein AC/DC-Wandler, während der Spannungswandler 36 ein DC/DC-Wandler sein kann. Alternativ kann der Spannungswandler 36 eine separate Komponente sein, die nicht in die Leistungssteuerung 10 integriert ist. Der Gleichrichter 34 und der Spannungswandler 36 können dazu konfiguriert sein, elektrische Gleichstromleistung an die Energiespeichervorrichtung 32 abzugeben.
Der Gleichrichter 34 beinhaltet eine Schaltung, die dazu konfiguriert ist, elektrischen Wechselstrom in elektrischen Gleichstrom umzuwandeln. Die Gleichrichterschaltung kann Schalteinheiten 18 beinhalten. Die Schalteinheiten 18 können jeweils einen Transistor 20, wie etwa einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (insulated gate bipolar transistor - IGBT), antiparallel mit einer Diode 22 geschaltet, umfassen. Die Schalteinheiten 18 können dazu konfiguriert sein, der Energiespeichervorrichtung 32 Gleichstrom bereitzustellen. Insbesondere kann der Gleichrichter 34 dazu konfiguriert sein, den von der AC-Leistungsquelle 30 bereitgestellten elektrischen Wechselstrom in elektrischen Gleichstrom umzuwandeln, der dann an die Energiespeichervorrichtung 32 abgegeben wird. Die Leistungssteuerung 10 kann einen Koppelkondensator 38 beinhalten. Der Koppelkondensator 38 kann zwischen der Energiespeichervorrichtung 32 und dem Gleichrichter 34 angeordnet sein. Der Koppelkondensator 38 kann dazu konfiguriert sein, Welligkeitsströme, die an dem Gleichrichter 34 oder der Energiespeichervorrichtung 32 erzeugt werden, zu absorbieren und die DC-Koppelspannung, Vo, zur Steuerung des Gleichrichters 34 zu stabilisieren. Anders ausgedrückt kann der Koppelkondensator 38 dazu ausgelegt sein, eine Spannungsvariation bei einem Ausgang der Gleichrichterschaltung aufgrund von Welligkeitsströmen einzuschränken, die durch die Gleichrichterschaltung oder eine Batterie, wie etwa eine Traktionsbatterie, erzeugt werden, welche die Energiespeichervorrichtung 32 umfassen kann. Die Leistungssteuerung 10 kann eine Ansteuerungsplatine 40 zum Steuern der Gleichrichterschaltung beinhalten. Die Ansteuerungsplatine 40 kann eine Gate-Ansteuerungsplatine sein, die konfiguriert dazu ist, die Transistoren 20 der Schalteinheiten 18 des Gleichrichters 34 zu betreiben, wenn der Wechselstrom der AC-Leistungsquelle 30 in Gleichstrom umgewandelt und der Gleichstrom an die Energiespeichervorrichtung 32 abgegeben wird.
Der Spannungswandler 36 kann einen Induktor beinhalten. Die Schaltung des Spannungswandlers (nicht gezeigt), einschließlich des Induktors, kann dazu konfiguriert sein, die Spannung der elektrischen Leistung, die an die Energiespeichervorrichtung 32 von der AC-Leistungsquelle 30 abgegeben wird, zu verringern. Auf der Gleichstromseite des Gleichrichters kann eine Sicherung 42 angeordnet sein, um die Gleichrichterschaltung vor Überspannungen durch elektrische Leistung zu schützen.
Diese Offenbarung sollte nicht als auf den Schaltplan aus 2 eingeschränkt ausgelegt werden, sondern sollte Leistungssteuervorrichtungen beinhalten, die andere Arten von Gleichrichtern, Kondensatoren, Wandlern oder Kombinationen davon beinhalten. Zum Beispiel kann der Gleichrichter 34 ein Gleichrichter sein, der eine beliebige Anzahl von Schalteinheiten enthält, und nicht auf die Anzahl von Schalteinheiten, die in 2 dargestellt sind, beschränkt sein. Alternativ kann der Koppelkondensator 38 dazu konfiguriert sein, einen oder eine Vielzahl von Gleichrichtern 34 an eine AC-Leistungsquelle zu koppeln.
Ferner versteht es sich, dass die in den 1 und 2 dargestellten Komponenten der Leistungssteuerung 10 gemeinsame oder separate Komponenten sein können. So können beispielsweise der Spannungswandler 17 und der Spannungswandler 36 die gleiche Komponente sein oder separate Komponenten sein, können die Ansteuerungsplatine 26 und die Ansteuerungsplatine 40 die gleiche Komponente sein oder separate Komponenten sein, können der Koppelkondensator 24 und der Koppelkondensator 38 die gleiche Komponente sein oder separate Komponenten sein, können die Sicherung 28 und die Sicherung 42 die gleiche Komponente sein oder separate Komponenten sein usw.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet das Fahrzeug 11 ferner eine assoziierte Steuerung 44, wie beispielsweise eine Antriebsstrangsteuereinheit (powertrain control unit - PCU). Wenngleich sie als eine Steuerung veranschaulicht ist, kann die Steuerung 44 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen im gesamten Fahrzeug 11, wie etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC), gesteuert werden. Es versteht sich daher, dass die Steuerung 44 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Teilkomponenten des Fahrzeugs 11 als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie zum Beispiel das Betreiben der elektrischen Maschine 14 zum Erzeugen von Drehmoment und Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 11, Betreiben der AC-Leistungsquelle 30 zum Laden einer Batterie (z. B. der Energiespeichervorrichtung 32), Betreiben einer Brennkraftmaschine (wenn das Fahrzeug 11 ein Hybridfahrzeug ist, das zusätzlich zu einer oder mehreren elektrischen Maschinen eine Brennkraftmaschine enthält) zum Erzeugen von Drehmoment und Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 11 usw. Die Steuerung 44 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und Keep-Alive-Speicher (keep-alive memory - KAM) beinhalten. Bei einem KAM handelt es sich um einen dauerhaften oder nichtflüchtigen Speicher, der zum Speichern unterschiedlicher Betriebsvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung beliebiger einer Reihe von bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmable read-only memory - programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (elektrischer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Fahrzeugs 11 und Teilkomponenten davon verwendet werden.
Die Steuerung 44 kann mit der Leistungsquelle 12, der elektrischen Maschine 14, der Ansteuerungsplatine 26, der AC-Leistungsquelle 30, der Energiespeichervorrichtung 32 und der Ansteuerungsplatine 40 in Kommunikation stehen. Als Reaktion auf einen Befehl zum Bereitstellen von Drehmoment und Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs 11 kann die Steuerung 44 die Leistungsquelle 12, die Ansteuerungsplatine 26 und die elektrische Maschine 14 so betreiben, dass die gewünschte Leistung von der Leistungsquelle 12 über den Wechselrichter 16 des Leistungsmoduls 10 an die elektrische Maschine 14 abgegeben wird. Die Leistung kann an verschiedenen Stellen innerhalb des Systems über die Steuerung 44 überwacht und angepasst werden, um die gewünschte Drehmoment- und Leistungsausgabe der elektrischen Maschine 14 zu erhalten. Die DC-Leistung, die an den Wechselrichter 16 abgegeben wird, kann durch einen ersten Sensor 46 bestimmt werden, der den elektrischen Gleichstrom misst, der an einem Eingang des Wechselrichters 16 abgegeben wird. Die AC-Leistung, die an jede Wicklungsphase 48 der elektrischen Maschine 14 abgegeben wird, kann durch einen zweiten Sensor 50 und einen dritten Sensor 52 bestimmt werden, die den elektrischen Wechselstrom messen, der vom Wechselrichter 16 an eine erste bzw. zweite der drei Wicklungsphasen 48 der elektrischen Maschine 14 abgegeben wird. Der elektrische Wechselstrom und die Leistung, die vom Wechselrichter 16 an die dritte Wicklungsphase 48 der elektrischen Maschine 14 abgegeben werden, können basierend auf den Messungen der ersten beiden Wicklungsphasen 48 geschätzt werden. Die Steuerung 44 kann einen Algorithmus beinhalten, der die verschiedenen Strommessungen in ein Drehmoment oder eine Leistung umwandelt, die von der elektrischen Maschine 14 ausgegeben wird.
Als Reaktion auf einen Befehl zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung 32 kann die Steuerung 44 die AC-Leistungsquelle 30, die Ansteuerungsplatine 40 und die Energiespeichervorrichtung 32 betreiben, um über den Gleichrichter 34 des Leistungsmoduls 10 Leistung von der AC-Leistungsquelle 30 an die Energiespeichervorrichtung 32 abzugeben. Insbesondere kann die Steuerung 44 die AC-Leistungsquelle 30, die Ansteuerungsplatine 40 und die Energiespeichervorrichtung 32 betreiben, um die gewünschte Leistung an die Energiespeichervorrichtung 32 von der AC-Leistungsquelle 30 über den Gleichrichter 34 des Leistungsmoduls 10 abzugeben. Die Leistung kann an verschiedenen Stellen innerhalb des Systems überwacht und angepasst werden, um die gewünschte Leistungseingabe von der AC-Leistungsquelle 30 für die Energiespeichervorrichtung 32 zu erhalten. Die AC-Leistung, die an den Gleichrichter 34 von jeder Wicklungsphase 33 der AC-Leistungsquelle 30 abgegeben wird, kann durch einen vierten Sensor 54 und einen fünften Sensor 56 bestimmt werden, die den elektrischen Wechselstrom messen, der von einer ersten bzw. zweiten der drei Wicklungsphasen 33 der AC-Leistungsquelle 30 ausgegeben und an den Gleichrichter 34 abgegeben wird. Der elektrische Wechselstrom und die Leistung, die von der dritten Wicklungsphase 33 der AC-Leistungsquelle 30 in den Gleichrichter 34 eingegeben werden, können basierend auf den Messungen der ersten beiden Wicklungsphasen 33 geschätzt werden. Der elektrische Gleichstrom und die Leistung, die vom Gleichrichter 34 ausgegeben und an die Energiespeichervorrichtung 32 abgegeben werden, können durch einen sechsten Sensor 58 bestimmt werden, der den Gleichstrom misst, der vom Gleichrichter 34 ausgegeben wird. Der erste Sensor 46, der zweite Sensor 50, der dritte Sensor 52, der vierte Sensor 54, der fünfte Sensor 56 und der sechste Sensor 58 können alle Hall-Effekt-Sensoren sein.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Draufsicht eines Leistungsmoduls 10 veranschaulicht, das die Wechselrichter- und Gleichrichterschaltung beinhaltet. Das Leistungsmodul 10 beinhaltet ein Gehäuse 60, das die Wechselrichter- und Gleichrichterschaltung enthält. Das Leistungsmodul beinhaltet einen DC-Bus 62, der die Leistungsquelle 12 mit dem Wechselrichter 16 und die Energiespeichervorrichtung 32 mit dem Gleichrichter 34 verbindet. Insbesondere ist ein erster Anschluss 64 dazu konfiguriert, die Leistungsquelle 12 mit dem Wechselrichter 16 zu verbinden, und ist ein zweiter Anschluss 66 dazu konfiguriert, die Energiespeichervorrichtung 32 mit dem Gleichrichter 34 zu verbinden. Der erste Anschluss 64 kann als ein Eingangsanschluss für den Wechselrichter 16 bezeichnet werden, da Elektrizität von der Leistungsquelle 12 in den Wechselrichter 16 fließt. Der zweite Anschluss 66 kann als ein Ausgangsanschluss des Gleichrichters 34 bezeichnet werden, da Elektrizität aus dem Gleichrichter 34 in die Energiespeichervorrichtung 32 fließt.
Das Leistungsmodul beinhaltet einen AC-Bus 68, der den Wechselrichter 16 mit der elektrischen Maschine 14 und den Gleichrichter 34 mit der AC-Leistungsquelle 30 verbindet. Insbesondere sind ein dritter Anschluss 70, ein vierter Anschluss 72 und ein fünfter Anschluss 74 jeweils dazu konfiguriert, jeden Phasenausgang des Wechselrichters 16 mit einer der drei Wicklungsphasen 48 der elektrischen Maschine zu verbinden, und sind ein sechster Anschluss 76, ein siebter Anschluss 78 und ein achter Anschluss 80 jeweils dazu konfiguriert, jede Wicklungsphase 33 der AC-Leistungsquelle 30 mit einem entsprechenden der Phaseneingänge für den Gleichrichter 34 zu verbinden. Der dritte Anschluss 70, der vierte Anschluss 72 und der fünfte Anschluss können als Ausgangsanschlüsse des Wechselrichters 16 bezeichnet werden, da Elektrizität aus dem Wechselrichter 16 in die elektrische Maschine 14 fließt. Der sechste Anschluss 76, der siebte Anschluss 78 und der achte Anschluss 80 können als Eingangsanschlüsse für den Gleichrichter bezeichnet werden, da Elektrizität von der AC-Leistungsquelle 30 in den Gleichrichter 34 fließt.
Eine erste flexible Schaltung 82, die eine Reihe von elektrischen Schaltungen umfasst, die in eine flexible Matrix, wie beispielsweise einen weichen Kunststoff oder ein Polymer, eingebettet sind, kann einen oder mehrere darin eingebettete Sensoren aufweisen, die dazu konfiguriert sind, die Größe des durch eine benachbarte elektrische Komponente fließenden elektrischen Stroms zu messen. So können beispielsweise der zweite Sensor 50, der dritte Sensor 52, der vierte Sensor 54 und der fünfte Sensor 56 in die erste flexible Schaltung 82 eingebettet sein. Die erste flexible Schaltung 82 kann eine Logik-Leiterplatte 84 beinhalten, welche die Größe der Messwerte des elektrischen Stroms von den Sensoren 50, 52, 54, 56 an die Fahrzeugsteuerung 44 kommuniziert.
Die erste flexible Schaltung 82 kann so am AC-Bus 68 befestigt sein, dass der zweite Sensor 50 am dritten Anschluss 70 angeordnet ist (einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters 16, der mit einer ersten der Wicklungsphasen 48 der elektrischen Maschine 14 verbunden ist) und der dritte Sensor 52 am vierten Anschluss 72 angeordnet ist (einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters 16, der mit einer zweiten der Wicklungsphasen 48 der elektrischen Maschine 14 verbunden ist), sodass der zweite Sensor 50 und der dritte Sensor 52 den elektrischen Wechselstrom messen können, der vom Wechselrichter 16 an eine erste bzw. eine zweite der Wicklungsphasen 48 der elektrischen Maschine 14 abgegeben wird.
Die erste flexible Schaltung 82 kann ebenfalls so am AC-Bus 68 befestigt sein, dass der vierte Sensor 52 am sechsten Anschluss 76 angeordnet ist (einem Eingangsanschluss für den Gleichrichter 34, der mit einer ersten der Wicklungsphasen 33 der AC-Leistungsquelle 30 verbunden ist) und der fünfte Sensor 56 am siebten Abschluss 78 angeordnet ist (einem Eingangsanschluss für den Gleichrichter 34, der mit einer zweiten der Wicklungsphasen 33 der Wechselstromquelle 30 verbunden ist), sodass der vierte Sensor 52 und der fünfte Sensor 56 den elektrischen Wechselstrom messen können, der von einer ersten bzw. einer zweiten der Wicklungsphasen 33 der AC-Leistungsquelle 30 an den Gleichrichter 34 abgegeben wird.
Die Größe und Form der ersten flexiblen Schaltung 82 kann in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des AC-Busses 68 an die Größe und Form des AC-Busses 68 angepasst werden. Die erste flexible Schaltung 82 kann eine Klebstoffschicht beinhalten, welche die erste flexible Schaltung 82 am AC-Bus 68 befestigt. Eine hintere Fläche der ersten flexiblen Schaltung 82 kann eine „Abzieh-und-Haft“-Fläche beinhalten, welche die Klebstoffschicht und einen abnehmbaren Träger, wie beispielsweise Papier, umfasst, der die Klebstoffschicht vor der Installation schützt.
Eine zweite flexible Schaltung 86, die eine Reihe von elektrischen Schaltungen umfasst, die in eine flexible Matrix, wie beispielsweise einen weichen Kunststoff oder ein Polymer, eingebettet sind, kann einen oder mehrere darin eingebettete Sensoren aufweisen, die dazu konfiguriert sind, die Größe des durch eine benachbarte elektrische Komponente fließenden elektrischen Stroms zu messen. So können beispielsweise der erste Sensor 46 und der sechste Sensor 58 in die zweite flexible Schaltung 86 eingebettet sein. Die zweite flexible Schaltung 86 kann eine Logik-Leiterplatte 88 beinhalten, welche die Größe der Messwerte des elektrischen Stroms vom ersten Sensor 46 und sechsten Sensor 58 an die Fahrzeugsteuerung 44 übermittelt.
Die zweite flexible Schaltung 86 kann so am DC-Bus 62 befestigt sein, dass der erste Sensor 46 am ersten Anschluss 64 angeordnet ist (einem Eingangsanschluss für den Wechselrichter 16 von der Leistungsquelle 12), sodass der erste Sensor 46 den elektrischen Gleichstrom messen kann, der von der Leistungsquelle 12 an den Wechselrichter 16 abgegeben wird. Die zweite flexible Schaltung 86 kann ebenfalls so am DC-Bus 62 befestigt sein, dass der sechste Sensor 58 am zweiten Anschluss 66 angeordnet ist (einem Ausgangsanschluss des Gleichrichters 34 zur Energiespeichervorrichtung 32), sodass der sechste Sensor 58 den elektrischen Gleichstrom messen kann, der von dem Gleichrichter 24 an die Energiespeichervorrichtung 32 abgegeben wird.
Die Größe und Form der zweiten flexiblen Schaltung 86 kann in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des DC-Busses 62 an die Größe und Form des DC-Busses 62 angepasst werden. Die zweite flexible Schaltung 86 kann eine Klebstoffschicht beinhalten, welche die zweite flexible Schaltung 86 am DC-Bus 62 befestigt. Eine hintere Fläche der zweiten flexiblen Schaltung 86 kann eine „Abzieh-und-Haft“-Fläche beinhalten, welche die Klebstoffschicht und einen abnehmbaren Träger, wie beispielsweise Papier, umfasst, der die Klebstoffschicht vor der Installation schützt. Es versteht sich, dass die Bezeichnungen erste(r), zweite(r), dritte(r), vierte(r) usw. für die flexiblen Schaltungen, Sensoren, Wicklungsphasen, Anschlüsse usw. oder eine beliebige andere Komponente, einen beliebigen anderen Zustand oder eine beliebige andere Bedingung, wie hierin beschrieben, in den Ansprüchen neu angeordnet sein können, sodass sie in Bezug auf die Ansprüche eine chronologische Reihenfolge aufweisen.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise 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 ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. 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 wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben; eine Batterie; einen Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln; und eine flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der Sensor an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die flexible Schaltung einen darin eingebetteten zweiten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der zweite Sensor an einem zweiten Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer zweiten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe der ersten Phase des echselstroms an die Steuerung zu kommunizieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine zweite flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen, wobei der zweite Sensor an einem Eingangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit der Batterie verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die zweite flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe des Gleichstroms der Batterie an die Steuerung zu kommunizieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor über einen Klebstoff am Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben; eine Batterie; einen Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln; und eine flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen, wobei der Sensor an einem Eingangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit der Batterie verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine zweite flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der zweite Sensor an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite flexible Schaltung einen darin eingebetteten dritten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der dritte Sensor an einem zweiten Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer zweiten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die zweite flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe der ersten Phase des Wechselstroms an die Steuerung zu kommunizieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe des Gleichstroms der Batterie an die Steuerung zu kommunizieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor über einen Klebstoff am Eingangsanschluss des Wechselrichters befestigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine; eine Batterie; einen Gleichrichter, der dazu konfiguriert ist, Wechselstrom von der elektrischen Maschine in Gleichstrom umzuwandeln; und eine flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der Sensor an einem Eingangsanschluss des Gleichrichters befestigt ist, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die flexible Schaltung einen darin eingebetteten zweiten Sensor auf, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der zweite Sensor an einem zweiten Eingangsanschluss des Gleichrichters befestigt ist, der mit einer zweiten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe der ersten Phase des Wechselstroms an die Steuerung zu kommunizieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine zweite flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen, wobei der zweite Sensor an einem Ausgangsanschluss des Gleichrichters befestigt ist, der mit der Batterie verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die zweite flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe des Gleichstroms der Batterie an die Steuerung zu kommunizieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor.

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben; eine Batterie; einen Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln; und eine flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der Sensor an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die flexible Schaltung einen darin eingebetteten zweiten Sensor aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der zweite Sensor an einem zweiten Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer zweiten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe der ersten Phase des Wechselstroms an die Steuerung zu kommunizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen, wobei der zweite Sensor an einem Eingangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit der Batterie verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die zweite flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe des Gleichstroms der Batterie an die Steuerung zu kommunizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Hall-Effekt-Sensor ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Sensor über einen Klebstoff am Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist.
Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug anzutreiben; eine Batterie; einen Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, Gleichstrom von der Batterie in Wechselstrom umzuwandeln; und eine flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen, wobei der Sensor an einem Eingangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit der Batterie verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend eine zweite flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der zweite Sensor an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die zweite flexible Schaltung einen darin eingebetteten dritten Sensor aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der dritte Sensor an einem zweiten Ausgangsanschluss des Wechselrichters befestigt ist, der mit einer zweiten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die zweite flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe der ersten Phase des Wechselstroms an die Steuerung zu kommunizieren.
Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Leistungsausgabe der elektrischen Maschine anzupassen, und wobei die flexible Schaltung dazu konfiguriert ist, eine Größe des Gleichstroms der Batterie an die Steuerung zu kommunizieren.
Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Maschine; eine Batterie; einen Gleichrichter, der dazu konfiguriert ist, Wechselstrom von der elektrischen Maschine in Gleichstrom umzuwandeln; und eine flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten Sensor, der dazu konfiguriert ist, eine erste Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der Sensor an einem Eingangsanschluss des Gleichrichters befestigt ist, der mit einer ersten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die flexible Schaltung einen darin eingebetteten zweiten Sensor aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine zweite Phase des Wechselstroms zu messen, wobei der zweite Sensor an einem zweiten Eingangsanschluss des Gleichrichters befestigt ist, der mit einer zweiten Wicklungsphase der elektrischen Maschine verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, ferner umfassend eine zweite flexible Schaltung mit einem darin eingebetteten zweiten Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom der Batterie zu messen, wobei der zweite Sensor an einem Ausgangsanschluss des Gleichrichters befestigt ist, der mit der Batterie verbunden ist.