DE102019217666A1

DE102019217666A1 - Ladesystem mit mehreren eingängen und verfahren unter verwendung eines motorantriebssystems

Info

Publication number: DE102019217666A1
Application number: DE102019217666.6A
Authority: DE
Inventors: Chae Duck Chon; Jung Hwi Kim; Tae Hee Jung; Soung Han Noh
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2020-11-19
Also published as: KR102663664B1; US11351875B2; KR20200132447A; US20200361323A1; CN111942194A

Abstract

Ein Mehrfacheingangs-Ladesystem und ein Mehrfacheingangs-Ladeverfahren unter Verwendung eines Motorantriebssystems können eine hohe Ladespannung, die in einem Neutralpunktkondensator gebildet wird, der eine Neutralpunktspannung in einem Ladevorgang bildet, und in einem Gleichstrom-Kondensator zwischen einem Wechselrichter und einer Batterie gebildet wird, sofort zwangsweise entladen

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladesystem mit mehreren Eingängen und ein Ladeverfahren mit mehreren Eingängen unter Verwendung eines Motorantriebssystems und insbesondere ein Ladesystem mit mehreren Eingängen und ein Ladeverfahren mit mehreren Eingängen unter Verwendung eines Motorantriebssystems, wobei ein Kondensator, der zum Bilden einer bestimmten Spannung in einem Batterieladevorgang verwendet wird, sofort entladen werden kann, nachdem das Laden beendet ist.
HINTERRUND
Im Allgemeinen laden Elektrofahrzeuge oder Plug-in-Hybridfahrzeuge eine Batterie durch Umwandeln von elektrischer Energie, die von einer externen Versorgungseinrichtung für Elektrofahrzeuge bereitgestellt wird, in einem Zustand, der zum Laden einer Batterie in einem Fahrzeug geeignet ist, und durch Bereitstellen der umgewandelten elektrischen Energie an die Batterie.
Beispielsweise ist die Versorgungsvorrichtung für Elektrofahrzeuge zum Schnellladen gemäß dem Stand der Technik derart hergestellt, dass sie eine einzige Nennspannung von 400 V abgibt, aber eine in einem Fahrzeug verwendete Batterie in der Regel dazu ausgelegt ist, dass sie eine Spannung von 800 V oder mehr aufweist, um die Effizienz und Fahrstrecke zu verbessern. Dementsprechend liefert die Schnelllade-Versorgungsvorrichtung für Elektrofahrzeuge immer noch eine Ladespannung von 400 V, aber da die in dem Fahrzeug verwendete Batterie eine Spannungspezifikation von 800 V oder mehr aufweist, ist ein Hochsetzsteller zum Erhöhen bzw. Verstärken der von einer Elektrofahrzeug-Versorgungsvorrichtung bereitgestellten Spannung erforderlich, um die Batterie zu laden.
Der Hochleistungswandler zum Erhöhen der Spannung eines weiten Bereichs kann jedoch aufgrund des hohen Gewichts, des großen Volumens und seines Preises nicht in ein Fahrzeug eingebaut werden und kann einen Preisanstieg des Fahrzeugs verursachen.
Demzufolge umfasst auf dem technischen Gebiet eine Batterieladetechnik unter Verwendung eines Neutralpunkts bzw. Nullpunktes des Motors, der in der Lage ist, die Spannung der Elektrofahrzeug-Versorgungsvorrichtung aufzunehmen, die als eine vorhandene Infrastruktur eingerichtet ist und eine relativ geringe Ladespannung bereitstellt, ein Erhöhen einer Spannung ohne eine zusätzliche Vorrichtung und ohne Erhöhung der Kosten, ein Bereitstellen der erhöhten Spannung an eine Batterie und ein Laden der Batterie.
Die Batterieladetechnik unter Verwendung eines Motorneutralpunkts ist ein Ladeschema zum Anlegen einer externen Ladeleistung an den Motorneutralpunkt, wobei die Spannung des Motorneutralpunkts auf einen Spannungspegel angehoben wird, der die Spannung unter Verwendung einer Spule des Motors und der Schaltelemente eines Wechselrichters laden kann. Wenn die externe Ladespannung eine Größe aufweist, die für eine Batterieladespannung geeignet ist, kann eine externe Ladespannung direkt an die Batterie angelegt werden, anstatt externe Energie an den Motorneutralpunkt anzulegen. Somit kann das Ladesystem, das eine externe Ladespannung unter Verwendung eines Motors und eines Wechselrichters erhöht, wenn die externe Ladespannung niedriger als eine Ladespannung ist, oder die Ladeleistung direkt an die Batterie liefert, wenn die externe Ladespannung für die Batterieladespannung geeignet ist, unter dem Aspekt, dass die Batterie durch Anlegen verschiedener externer Ladespannungen geladen werden kann, als Ladesystem mit mehreren Eingängen bzw. Mehrfacheingangs-Ladesystem bezeichnet werden.
In dem Mehrfacheingangs-Ladesystem können verschiedene Kondensatoren, wie beispielsweise ein Kondensator zum Bilden der Spannung des Sternpunkts eines Motors, wenn eine externe Ladespannung angelegt wird, oder ein Kondensator zum Bilden der an die Batterie gelieferten Spannung, angewendet werden. In dem Batterieladevorgang können die Kondensatoren durch eine sehr hohe Spannung geladen werden. Beispielsweise wird in einem Kondensator, der eine Neutralpunktspannung bildet, und einem Kondensator, der eine Ausgansspannung des Wechselrichters bildet, eine Hochspannung von mindestens 400-800 V gebildet, und wenn die durch die Hochspannung in den Kondensatoren gespeicherten Ladungen nicht sofort zwangsweise entladen werden, während die Batterie geladen wird, besteht die Gefahr eines elektrischen Schlags für den Fahrer oder den Betrieb.
Um die Mehrfacheingangs-Ladetechnik der Batterie unter Verwendung eines Motorneutralpunkts stabil auszuführen, ist demzufolge zwangsläufig eine Maßnahme zum unverzüglichen Entladen der Kondensatoren unmittelbar nach Beendigung des Ladevorgangs erforderlich.
Die als Hintergrundtechnologien beschriebenen Gegenstände bzw. Elemente werden nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt und sollten nicht so verstanden werden, dass anerkannt wird, dass die Gegenstände bzw. Elemente der herkömmlichen Technologie entsprechen, die einem Fachmann auf diesem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, bekannt sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Ladesystem und Ladeverfahren mit mehreren Eingängen unter Verwendung eines Motorantriebssystems bereit, die einen Kondensator, der die Neutralpunktspannung des Motors bildet, und einen Kondensator, der die Ausgansspannung des Wechselrichters bildet, in einem Prozess zum Bereitstellen von Gleichstrom an einen Neutralpunkt des Motors und Erzeugen einer gewünschten Ladespannung durch Steuern/Regeln eines Wechselrichters eines Motors und von Schaltelementen in dem Wechselrichter unverzüglich zwangsweise entladen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung kann ein Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems umfassen: eine Batterie, die ladbar ist; einen Wechselrichter, der mit der Batterie verbunden ist und eine Vielzahl von Schaltelementen umfasst; einen Motor, der mit dem Wechselrichter verbunden ist und eingerichtet ist, um den Wechselrichter mit Strom zu versorgen, der an einen Neutralpunkt des Motors bereitgestellt wird; ein erstes Relais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit einem Ladeleistungs-Eingangsanschluss verbunden ist, an den von außen eine Gleichstrom-Ladeleistung angelegt wird; ein zweites Relais, dessen eines Ende mit dem Neutralpunkt verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem Ladeleistungs-Eingangsanschluss verbunden ist; einen Neutralpunktkondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des ersten Relais und dem gegenüberliegenden Ende des zweiten Relais verbunden ist und eingerichtet ist, um eine Eingangsladespannung zu bilden; ein drittes Relais, dessen eines Ende mit dem Neutralpunktkondensator verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem Ladeleistungs-Eingangsanschluss verbunden; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, um: in einem Lademodus zum Laden der Batterie das dritte Relais einzuschalten und das erste Relais und das zweite Relais auf der Grundlage einer Größe der Gleichstrom-Ladespannung wahlweise einzuschalten, um die Gleichstrom-Ladeleistung an die Batterie zuzuführen, und wenn ein Laden der Batterie abgeschlossen ist, um die Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters zu steuern, um den Neutralpunktkondensator zwangsweise zu entladen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung ferner eingerichtet sein, um: Wenn die Größe der Gleichstrom-Ladespannung eine Größe ist, die es ermöglicht, die Batterie in dem Lademodus zu laden, das erste Relais einzuschalten und das zweite Relais auszuschalten, um die Batterie direkt mit der Gleichstrom-Ladeleistung zu versorgen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung ferner eingerichtet sein, um: Wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist, einen Ein-Zustand des ersten Relais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung aufrechtzuhalten; und eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart durchzuführen, dass eine d-Achsenkomponente eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter der Wert ist und eine q-Achsenkomponente des Stroms 0 ist.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Mehrfacheingangs-Ladesystem ferner umfassen ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden ist; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des ersten Relais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, und wobei die Steuerung ferner eingerichtet sein kann, um: Wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist, dass Hauptrelais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung auszuschalten.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung ferner eingerichtet sein, um: Wenn die Größe der Gleichstrom-Ladespannung kleiner als eine Größe einer Spannung der Batterie in dem Lademodus ist, das zweite Relais einzuschalten und das erste Relais auszuschalten, um eine Gleichstrom-Ladeleistung an den Neutralpunkt des Motors zuzuführen; und eine Spannung des Neutralpunkts durch Steuern der Schaltelemente des Wechselrichters zu erhöhen und die erhöhte Spannung des Neutralpunkts anzulegen, um der Batterie Ladeleistung zuzuführen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung ferner eingerichtet sein, um: Wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist, einen Ein-Zustand des zweiten Relais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung aufrechtzuhalten; und zumindest eines von Folgendem durchzuführen: eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart, dass eine d-Achsenkomponente des von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter Wert ist und eine q-Achsenkomponente davon 0 ist, eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von unteren Schaltelementen, die zwischen dem Motor und einem Minuspol der Batterie angeschlossen sind, oder eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von oberen Schaltelementen, die zwischen gegenüberliegenden Anschlüssen bzw. Polen der Batterie angeschlossen sind.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung eingerichtet sein, um eines von Folgendem durchzuführen: die Null-Drehmoment-Steuerung, nach Durchführen der Null-Drehmoment-Steuerung, die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von unteren Schaltelementen oder die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von oberen Schaltelementen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Mehrfacheingangs-Ladesystem ferner umfassen: Ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden ist; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des Hauptrelais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, wobei die Steuerung ferner eingerichtet sein kann, um, wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist, das Hauptrelais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung auszuschalten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung kann ein Ladeverfahren unter Verwendung des Mehrfacheingangs-Ladesystems umfassen: Bestimmen, ob das Laden der Batterie abgeschlossen ist; wenn es bestimmt wird, dass das Laden der Batterie abgeschlossen ist, Abschalten bzw. Unterbrechen der Zufuhr der Gleichstrom-Ladeleistung; und Bestimmen eines Wechselrichter-Steuerschemas zum Entladen des Neutralpunktkondensators auf der Grundlage der Gleichstrom-Ladeleistung und Entladen des Neutralpunktkondensators durch Steuern der Vielzahl von Schaltelementen in dem Wechselrichter durch das bestimmte Wechselrichter-Steuerschema.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Abschalten umfassen: Identifizieren bzw. Ermitteln einer Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses; und wenn die Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses nicht Null ist, Ausschalten des dritten Relais.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Abschalten umfassen: Identifizieren bzw. Ermitteln einer Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses; und wenn die Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses nicht Null ist, Aufrechterhalten eines Zustandes des dritten Relais.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Entladen des Neutralpunktkondensators umfassen: Wenn die Batterie durch Einschalten des ersten Relais und Ausschalten des zweiten Relais geladen wird, um die Gleichstrom-Ladeleistung direkt an die Batterie zuzuführen, Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten eines Ein-Zustandes des ersten Relais; und Durchführen einer Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart, dass eine d-Achsenkomponente eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter Wert ist und eine q-Achsenkomponente davon 0 ist.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Mehrfacheingangs-Ladesystem ferner umfassen: Ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des Hauptrelais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, und wobei das Beibehalten des Ein-Zustandes des ersten Relais umfasst: Nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten des Ein-Zustandes des ersten Relais und Ausschalten des Hauptrelais.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Entladen des Neutralpunktkondensators umfassen: Einschalten des zweiten Relais und Ausschalten des ersten Relais, um eine Gleichstrom-Ladeleistung an den Neutralpunkt des Motors zuzuführen; wenn die Batterie durch Erhöhen einer Spannung des Neutralpunkts durch Steuern der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters und Anlegen der erhöhten Spannung an die Batterie zum Laden der Batterie geladen wird, nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten eines Ein-Zustandes des zweiten Relais; und Durchführen von zumindest einem von Folgendem: eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart, dass eine d-Achsenkomponente des von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter Wert ist und eine q-Achsenkomponente davon 0 ist, eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von unteren Schaltelementen, die zwischen dem Motor und einem Minuspol der Batterie angeschlossen sind, oder eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von oberen Schaltelementen, die zwischen gegenüberliegenden Anschlüssen bzw. Polen der Batterie angeschlossen sind.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Durchführen ein Durchführen eines von Folgendem umfassen: die Null-Drehmoment-Steuerung; nach Durchführen der Null-Drehmoment-Steuerung die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von unteren Schaltelementen; oder die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von oberen Schaltelementen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Durchführen einer Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von unteren Schaltelementen, die zwischen dem Motor und einem Minuspol der Batterie angeschlossen sind, wenn ein unteres Schaltelement der Vielzahl von unteren Schaltelementen ausgeschaltet wird und dann das eine untere Schaltelement in einem Ein-Zustand Wärme abgibt, ein Ausschalten des unteren Schaltelements, dass Wärme abgibt, und Einschalten eines anderen unteren Schaltelements umfassen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung der vorliegenden Offenbarung kann das Durchführen einer Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von oberen Schaltelementen, die zwischen den gegenüberliegenden Anschlüssen der Batterie angeschlossen sind, wenn ein oberes Schaltelement der Vielzahl von oberen Schaltelementen ausgeschaltet wird und dann das eine obere Schaltelement in einem Ein-Zustand Wärme abgibt, Ausschalten des einen oberen Schaltelements, das Wärme abgibt, und Einschalten eines anderen oberen Schaltelements umfassen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann das Mehrfacheingangs-Ladesystem ferner umfassen: Ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden ist; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des Hauptrelais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, und wobei das Beibehalten eines Ein-Zustandes des zweiten Relais umfassen kann: Nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten des Ein-Zustandes des zweiten Relais und Ausschalten des Hauptrelais.
Gemäß dem Mehrfacheingangs-Ladesystem und dem Mehrfacheingangs-Ladeverfahren unter Verwendung eines Motorantriebs kann die Gefahr eines elektrischen Schlags für den Fahrer oder den Bediener durch sofortiges zwangsweises Entladen der Ladespannung mit hoher Spannung, die in dem Gleichstrom-Kondensator zwischen dem Neutralpunktkondensator, der eine Neutralpunktspannung in dem Ladevorgang bildet, und dem Wechselrichter und der Batterie gebildet wird, beseitigt werden, und verschiedene von den Bestimmungen geforderte Sicherheitshinweise können erfüllt werden.
Die vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben genannten beschränkt, und die anderen vorteilhaften Wirkungen werden von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, klar verstanden.
Figurenliste
Die obigen und andere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.

1 zeigt einen Schaltplan eines Mehrfacheingangs-Ladesystems unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 zeigt einen Schaltplan, der einen Zustand eines Relais darstellt, wenn das Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine Batterie auf eine erste Ladespannung lädt;
3 zeigt einen Schaltplan, der einen Zustand eines Relais darstellt, wenn das Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine Batterie auf eine zweite Ladespannung lädt; und
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Mehrfacheingang-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend wird ein Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Ladesystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein System, das eine Batterie 11 durch geeignetes Steuern eines Verbindungszustandes von Relais R1 und R2 gemäß der Größe einer Spannung der Ladeleistung, die von einer externen Versorgungseinrichtung für Elektrofahrzeuge (external electric vehicle supply equipment - EVSE) 20 bereitgestellt wird, um die Leistung der externen Versorgungseinrichtung für Elektrofahrzeuge 20 direkt an die Batterie 11 zuzuführen, oder durch Umwandeln der Größe der Spannung durch Verwenden eines Wechselrichters 12, der zum Antreiben eines Motors 13 vorgesehen ist, und Zuführen der Spannung an die Batterie 11 lädt.
Im Allgemeinen kann das System zum Antreiben des Motors 13 eine Batterie 11, die eine Energiespeichervorrichtung ist, die elektrische Energie zum Antreiben des Motors 13 speichert, und einen Wechselrichter (Inverter) 12, der in der Batterie 11 gespeicherte Gleichstrom- (direct urrent - DC) Leistung in Wechselstrom (alternate current - AC) von drei Phasen umwandelt und die Wechselstromleistung (AC-Leistung) an den Motor 13 zuführt, umfassen. Der Wechselrichter weist drei Zweige bzw. Schenkel auf, die mit einem positiven (+) Anschluss/Pol und einem negativen (-) Anschluss/Pol der Batterie 11 parallel zueinander geschaltet sind, und zwei Schaltelemente (zwei von S1 bis S6) sind mit jedem der Zweige L1 bis L3 in Reihe geschaltet und Antriebsleistung einer Phase wird von einem Verbindungsknoten zweier Schaltelemente an den Motor 13 zugeführt. Auf diese Weise fließt in einem Motorantriebsmodus zum Antreiben des Motors 13 Energie von der Batterie 11 von 1 zu dem Motor 13.
Unterdessen fließt im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fluss der Energie zum Antreiben des Motors in einem Lademodus zum Laden der Batterie 11 Energie von der externen Versorgungseinrichtung für Elektrofahrzeuge 20 zu der Batterie 11. Die externe Versorgungsvorrichtung für Elektrofahrzeuge 20 und die Batterie 11 können direkt miteinander verbunden werden, so dass die Ladeleistung zu der Batterie 11 gemäß der Größe der Spannung der Ladeleistung zugeführt wird, die durch die externe Versorgungseinrichtung für Elektrofahrzeuge 20 bereitgestellt wird, oder die Batterie 11 kann durch Bereitstellen einer externen Ladeleistung an einen Neutralpunkt N des Motors 13, der an dem jeder der Phasen des Wechselrichters 12 entsprechenden Zweig vorgesehen ist, Steuern eine Schaltelements von jedem der Zweige zum Erhöhen der Spannung der externen Ladeleistung und Bereitstellen der erhöhten externen Ladeleistung an die Batterie 11 geladen werden.
Hierbei können in einem Lademodus, in dem Energie von der elektrischen Versorgungseinrichtung für Elektrofahrzeuge 20 zu der Batterie 11 fließt, eine Dreiphasenspule des Motors 13 und die Schaltelemente S1 bis S2 in den Zweigen L1 bis L3 des damit verbundenen Wechselrichters 12 eine Verstärkerschaltung bzw. Booster-Schaltung bilden. Mit anderen Worten besteht eine Schaltung, in der insgesamt drei Verstärkerschaltungen zwischen einem Neutralpunkt N des Motors 13 und der Batterie 11 parallelgeschaltet sind, aus einem Dreiphasenmotor und einem Dreiphasenwechselrichter.
In dem Motorantriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann eine Steuerung 100 einen Verbindungszustandes Relais R1 und R2 gemäß der Größe der Spannung der Ladeleistung steuern, die von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 bereitgestellt wird.
Die Steuerung 100 des Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ein Prozessor sein (z.B. ein Computer, ein Mikroprozessor, eine CPU, ein ASIC eine Schaltung, Logikschaltungen usw.). Die Steuerung 100 kann durch einen nichtflüchtigen Speicher ausgeführt sein, der z.B. ein oder mehrere Programme, Softwareanweisungen, die Algorithmen wiedergeben, usw. speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, Operationen bzw. Vorgänge verschiedener Komponenten des Motorantriebssystems steuern, und einen Prozessor, der eingerichtet ist, um das Programm bzw. die Programme, Softwareanweisungen, die Algorithmen wiedergeben, usw. auszuführen. Hierbei können der Speicher und der Prozessor als separate Halbleiterschaltungen ausgeführt sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor als eine einzelne integrierte Halbleiterschaltung ausgeführt sein. Der Prozessor kann einen oder mehrere Prozessoren enthalten.
2 zeigt einen Schaltplan, der einen Zustand eines Relais darstellt, wenn das Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine Batterie auf eine erste Ladespannung lädt. 3 zeigt einen Schaltplan, der einen Zustand eines Relais darstellt, wenn das Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine Batterie auf eine zweite Ladespannung lädt.
Wie in 2 dargestellt, wenn die Spannung der Gleichstromleistung, die von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 bereitgestellt wird, eine Größe aufweist, durch die die Batterie geladen werden kann, kann die Steuerung 100 die von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 bereitgestellte Gleichstromleistung direkt an die Batterie nach einem Einschalten eines dritten Relais R3, das einen elektrischen Verbindungszustand eines Ladeleistungs-Eingangsanschlusses 30 und des Neutralpunkts N des Motors 13 bestimmt, um den Verbindungszustand in einen Kurzschlusszustand umzuwandeln, und Steuern des ersten Relais R1 in einen Kurzschlusszustand anlegen.
Ferner, wie in 3 dargestellt, wenn die Spannung der von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 bereitgestellten Gleichstromleistung eine Größe aufweist, die kleiner als die der Spannung der Batterie 11 ist, kann die Steuerung 100 das zweite Relais R2 in einen Kurzschlusszustand durch Schalten des dritten Relais R3 steuern, das einen elektrischen Verbindungszustand des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses 30 und des Neutralpunkts N des Motors 13 bestimmt, die Steuerung 100 kann die Spannung der Gleichstromleistung der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 auf eine gewünschte Spannung durch eine Einschaltdauersteuerung (Duty-Control) der Schaltelemente S1 bis S6 unter Verwendung einer Verstärkerschaltung, die durch Induktivitäten der Spulen des Motors 13 und der Schaltelemente S1 bis S6 des Wechselrichters 12 realisiert ist, erhöhen, und die erhöhte Spannung der Gleichstromleistung kann an die Batterie 11 angelegt werden.
Wie oben beschrieben ist das erste Relais R1 ein Relais, das einen elektrischen Verbindungszustand der Batterie 11 und des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses 30 bestimmt, der eine Ladeleistung von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 empfängt, und das zweite Relais R2 ist ein Relais, das einen elektrischen Verbindungszustand des Neutralpunkts N des Motors 13 und des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses 30 bestimmt.
Wenn der obige Prozess zum Laden der Batterie 11 durch die Steuerung der Zustände der Relais R1 bis R3 und die Steuerung des Wechselrichters 12 abgeschlossen ist, kann die Steuerung 100 eine Steuertechnik zum zwangsweisen Entladen der in dem Neutralpunktkondensator Cnp geladenen Spannung bereitstellen. Verschiedene Steuertechniken, die von der Steuerung durchgeführt werden, um einen Kondensator zwangsweise zu entladen, werden durch eine Beschreibung des Mehrfacheingangs-Ladeverfahrens unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung klarer verstanden, das nachfolgend beschrieben wird.
Das Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann ferner ein Hauptrelais R_Haupt und ein drittes Relais R3 umfassen. Das Hauptrelais R_Haupt ist ein Relais, das zwischen der Batterie 11 und dem Wechselrichter 12 angeschlossen ist, um eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen der Batterie 11 und dem Wechselrichter 12 zu bestimmen, und wie oben beschrieben ist das dritte Relais ein Relais, das eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen dem Ladeleistungs-Eingangsanschluss 30 und dem Neutralpunktkondensator CnP bestimmt.
Darüber hinaus kann das Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, wie oben beschrieben, ferner einen Neutralpunktkondensator Cnp, der zwischen einem positiven (+) Anschluss und einem negativen (-) Anschluss des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses 30 angeschlossen ist, der eine Ladeleistung von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 empfängt, um eine Gleichspannung Vnp zu bilden, und einen Gleichstrom-Kondensator Cdc, der an einem Eingangsanschluss der Batterie 11 des Wechselrichters 12 vorgesehen ist, umfassen.
4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Mehrfacheingang-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt.
4 stellt ein Mehrfacheingangs-Ladeverfahren unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar, nachdem ein Laden abgeschlossen ist, wobei, wenn festgestellt wird, dass das Laden abgeschlossen ist (S11), die Steuerung 100 gemäß der Größe der von der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 zugeführten Ladespannung an den Ladeleistungs-Eingangsanschluss 30 während des Ladens eine dazu entsprechende geeignete Technik zum zwangsweisen Entladen anlegen kann.
Hierbei kann die Beendigung eines Ladens durch die Steuerung 100 bestimmt werden, wenn der Ladezustand (state of charge - SOC) der Batterie, die geladen werden soll, einen voreingestellten Ladewert erreicht.
Wenn die von der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 zugeführte Ladespannung eine erste Ladespannung ist, die eine Spannung einer Größe darstellt, mit der die Batterie 100 geladen werden kann, wie in 2 dargestellt, wird das erste Relais R1 in einen Ein-Zustand während eines Ladens geändert bzw. versetzt, und eine externe Ladeleistung wird direkt an die Batterie 11 durch das erste Relais R1 und das Hauptrelais R_Haupt bereitgestellt. Wenn der Ladevorgang der Batterie 11 durch die erste Ladespannung abgeschlossen ist, nachdem festgestellt worden ist, dass sich das dritte Relais R3, das eine elektrische Verbindung der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 und des Fahrzeugsystems 10 bildet, in einem Aus-Zustand befindet (S21), ermittelt die Steuerung 100, ob eine Ladespannung von der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 angelegt wird, wenn sich die elektrische Verbindung nicht in einem Aus-Zustand befindet (S23).
Danach kann die Steuerung 100 eine Steuerung zum Ausschalten des dritten Relais R3 weglassen, wenn keine Ladespannung von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung zugeführt wird (S23), und kann eine Steuerung zum Ausschalten des dritten Relais R3 durchführen, wenn eine Ladespannung von der Elektrofahrzeug-Versorgungsvorrichtung zugeführt wird (S22).
In dem Ladevorgang der Batterie kann die in dem Fahrzeugsystem 10 vorgesehene Steuerung 100 und die in der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 vorgesehene Steuerung 200 durch eine separate Kommunikationsleitung miteinander kommunizieren bzw. in Verbindung treten. Wenn die Steuerung 100 des Fahrzeugsystems 100 bestimmt, dass das Laden der Batterie 11 abgeschlossen ist, kann das Bestimmungsergebnis an die Steuerung 200 in der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 bereitgestellt werden, so dass die Steuerung 200 die Zufuhr der Ladeleistung stoppen kann. In diesem Fall kann keine Ladespannung von der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 an den Ladeleistungs-Eingangsanschluss 30 angelegt werden, wobei eine Steuerung zum zwangsweisen Entladen des Kondensators sofort gesteuert werden kann, ohne dass das dritte Relais R3 ausgeschaltet werden muss.
Wenn die Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 bestimmt, dass es unmöglich ist, eine direkte Zufuhr der Ladeleistung durch die Steuerung 200 zu steuern, oder Ladeleistung kontinuierlich durch einen Kommunikationsfehler mit der Steuerung 100 oder dergleichen zugeführt wird, muss das dritte Relais R3 zwangsläufig ausgeschaltet werden.
Danach führt die Steuerung 100 in einem Zustand, in dem keine externe Ladespannung an den Ladeleistungs-Eingangsanschluss angelegt wird, indem eine Zufuhr der Ladeleistung durch die externe Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 gestoppt wird oder das dritte Relais R3 ausgeschaltet wird, eine Null-Drehmoment-Steuerung für die Schaltelemente in dem Wechselrichter 12 durch (S26), während der Ein-Zustand des ersten Relais R1 kontinuierlich beibehalten wird (S25).
Die Null-Drehmoment-Steuerung des Wechselrichters 12 wird derart durchgeführt, dass die d-Achsenkomponente des von dem Wechselrichter 12 an den Motor 13 ausgegebenen Stroms einen anderen voreingestellten Wert als 0 aufweist, und unter Strombefehlen zum Steuern des Wechselrichters 12 wird ein q-Achsen-Strombefehl auf 0 und ein d-Achsen-Strombefehl auf einen anderen voreingestellten Wert als 0 gesetzt. Durch die Null-Drehmoment-Steuerung wird kein Drehmoment des Motors 13 erzeugt, und die an den Motor 13 bereitgestellte Leistung kann durch Wärmeabgabe des Motors 13 verbraucht werden.
Das heißt, da das erste Relais R1 einen Ein-Zustand in Operation S25 beibehält, bildet der Neutralpunktkondensator Cnp eine Parallelverbindungsbeziehung mit dem Batterieeingangsanschluss-Gleichstrom-Kondensator Cdc des Wechselrichters 12, und der Neutralpunktkondensator Cnp und der Gleichstrom-Kondensator Cdc bilden eine vorgegebene Spannung an dem Batterieeingangsanschluss des Wechselrichters 12. In Operation S26 setzt die Steuerung 100 unter den Strombefehlen des Wechselrichters 12 den q-Achsen-Strombefehl auf 0, während der d-Achsen-Strombefehl auf einem konstanten Wert ungleich 0 gehalten wird, so dass die Ladespannung des Neutralpunktkondensators Cnp und des Gleichstrom-Kondensators Cdc verbraucht werden, während in dem Motor 13 kein Drehmoment erzeugt wird, wodurch der Neutralpunktkondensator Cnp und der Gleichstrom-Kondensator Cdc zwangsweisen Entladen werden.
Die Schaltschemata der Schaltelemente S1 bis S6 für eine Null-Drehmoment-Steuerung des Wechselrichters 12 können gemäß einem Modulationsschema, das angewendet wird, um den Wechselrichter 12 oder dergleichen zu steuern, geändert werden, und da verschiedene Techniken zum Steuern des Wechselrichters 12 auf ein Nulldrehmoment auf dem technischen Gebiet bekannt sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung der Ein-/Aus-Zustandssteuerung der Schaltelemente S1 bis S6 verzichtet.
Natürlich muss die Steuerung 100 das Laden der Kondensatoren durch die Batterie 11 stoppen, indem die Verbindung der Batterie 11, die vollständig aufgeladen worden ist, und des Wechselrichters 12 unterbrochen wird.
Unterdessen, wenn die von der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 zugeführte Ladespannung eine zweite Ladespannung ist, die eine Größe aufweist, die kleiner als die der Spannung der Batterie ist, und wie in 3 dargestellt, wird das zweite Relais R2 in einen Ein-Zustand während eines Ladens versetzt und externe Ladeleistung wird durch die Verstärkungssteuerung des zweiten Relais R1 und des Wechselrichters 12 direkt an die Batterie 11 bereitgestellt. Wenn der Ladevorgang der Batterie 11 durch die zweite Ladespannung abgeschlossen ist, kann die Steuerung 100 im Wesentlichen den gleichen Vorgang wie die oben beschriebenen Operationen S21 bis S23 durchführen. Das heißt, die Steuerung 100 kann einen Prozess zum Herstellen eines Zustandes durchführen, in dem keine externe Ladespannung an den Ladeleistungs-Eingangsanschluss 30 angelegt wird, indem die Größe der von der externen Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung 20 angelegte Ladespannung ermittelt und das dritte Relais R3 wahlweise in einen Aus-Zustand geschaltet wird (S31 bis S33).
Danach kann die Steuerung 100 die Schaltelemente in dem Wechselrichter 12 in verschiedenen Schemata steuern (S35), indem das Hauptrelais R_Haupt ausgeschaltet und das zweite Relais R2 kontinuierlich in einem Ein-Zustand gehalten wird (S34).
Wenn sich das zweite Relais R2 in einem Ein-Zustand befindet, können die Kondensatoren durch Steuern des Wechselrichters 12 in verschiedenen Schemata zwangsweisen entladen werden. Zunächst, wie in der oben beschriebenen Operation S26 beschrieben, kann das Verfahren zum Steuern des Wechselrichters, der auf das Schema zum zwangsweisen Entladen angewendet wird, umfassen
eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Setzen bzw. Einstellen des q-Achsen-Strombefehls des Wechselrichters 12 auf 0 und Setzen des d-Achsen-Strombefehls auf einen konstanten Wert ungleich 0,
ein Schema zum Einschalten von zumindest einem, unter den Schaltelementen, die in dem jeder der Phasen des Wechselrichters 12 entsprechenden Zweig umfasst sind, der oberen Schaltelemente S1, S3 und S5, die mit dem Motor 13 und dem Pluspol der Batterie 11 verbunden sind, und
ein Schema zum Einschalten von zumindest einem, unter den Schaltelementen, die in dem jeder der Phasen des Wechselrichters 12 entsprechenden Zweig umfasst sind, der unteren Schaltelemente S2, S4 und S6, die mit dem Motor 13 und dem Minuspol der Batterie 11 verbunden sind.
In Operation S35 kann die Steuerung 100 die Kondensatoren zwangsweise laden, indem sie wahlweise ein geeignetes Steuerverfahren unter einer Null-Drehmoment-Steuerung, einem Schema zum Einschalten von zumindest einem der oberen Schaltelemente S1, S3 und S5 und einem Schema zum Einschalten von zumindest einem der unteren Schaltelemente S2, S4 und S6 anwendet.
Zunächst kann die Steuerung 100 in Operation S35 die Kondensatoren zwangsweise entladen, indem eine Null-Drehmoment-Steuerung durchgeführt wird. In diesem Fall wird der mit einem Eingangsanschluss der Batterie 11 des Wechselrichters 12 verbundene Kondensator Cdc durch Wärmeabgabe des Motors 13 entladen, und in diesem Prozess kann ebenfalls der Neutralpunktkondensator Cnp durch einen während der Ein-/Aus-Steuerung der Schaltelemente gebildeten Strompfad entladen werden.
Als nächstes kann die Steuerung 100 in Operation S35 den Neutralpunktkondensator Cnp zwangsweise entladen, indem sie wie in Operation S26 eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Entladen des mit dem Eingangsanschluss der Batterie 11 des Wechselrichters 12 verbundenen Gleichstrom-Kondensators Cdc durchführt und zumindest eines der unteren Schaltelemente S2, S4 und S6 einschaltet, die mit dem Motor 13 und dem Minuspol der Batterie 11 verbunden sind. Die Null-Drehmoment-Steuerung ist eine Steuerung zum hauptsächlichen Entladen des Gleichstrom-Kondensators Cdc und kann ein Zustand sein, in dem der Neutralpunktkondensator Cnp nicht vollständig entladen ist, selbst nach dem das Entladen des Gleichstrom-Kondensators Cdc abgeschlossen ist. Demzufolge kann der Neutralpunktkondensator Cnp in Operation S35 nach Durchführen einer Null-Drehmoment-Steuerung des Wechselrichters 12 für eine vorgegebene Zeitdauer durch Einschalten zumindest eines der unteren Schalter S2, S4 und S6 des Wechselrichters und Bilden eines Strompfades, der sequenziell den Sternpunktkondensator Cnp, das zweite Relais R2, die unteren Schaltelemente S2, S4 und S6 und den Neutralpunktkondensator Cnp umfasst, entladen werden.
In dem Schema können alle unteren Schaltelemente von jedem der Zweige eingeschaltet werden, oder nur einige der unteren Schaltelemente des Zweigs können zuerst eingeschaltet werden. Wenn das untere Schaltelement, das eingeschaltet ist, durch einen Brand beschädigt wird oder durch einen Brand beschädigt werden kann, beispielsweise wenn die Wärmeabgabe des unteren Schaltelements, das eingeschaltet ist, einem voreingestellten Pegel bzw. Niveau oder mehr entspricht, kann ein Schema zum Einschalten des unteren Schaltelements eines anderen Zweigs und Ausschalten des unteren Schaltelements, das Wärme abgibt, angewendet werden. Wenn das Schaltelement, das ausgeschaltet ist, aufgrund der Möglichkeit einer Beschädigung durch einen Brand in einem Ein-Zustand wieder einen normalen Zustand (eine Abnahme der Wärmeabgabe) erlangt, kann das Schaltelement natürlich wieder eingeschaltet werden.
Als nächstes kann die Steuerung 100 den Gleichstrom-Kondensator Cdc und den Neutralpunktkondensator Cnp gleichzeitig entladen, indem ein Schema zum Einschalten der von zumindest einem der oberen Schaltelemente S1, S3 und S5 des Wechselrichters 12 angewendet wird. Wenn das Schema angewendet wird, können der Gleichstrom-Kondensator Cdc und der Neutralpunktkondensator Cnp gleichzeitig entladen werden, indem ein Strompfad gebildet wird, der sequenziell den Gleichstrom-Kondensator Cdc, den Neutralpunktkondensator Cnp, das zweite Relais R2, die oberen Schaltelemente S1, S3 und S5 und den Gleichstrom-Kondensator Cdc umfasst.
In diesem Schema kann ein Schema zum Einschalten aller oberen Schaltelemente S1, S3 und S5 oder zum Einschalten einiger der oberen Schaltelemente zuerst angewendet werden. Wenn das obere Schaltelement, das eingeschaltet ist, durch einen Brand beschädigt wird oder durch einen Brand beschädigt werden kann, beispielsweise wenn die Wärmeabgabe des oberen Schaltelements, das eingeschaltet ist, einem voreingestellten Pegel bzw. Niveau oder mehr entspricht, kann ein Schema zum Einschalten des oberen Schaltelements eines anderen Zweigs und Ausschalten des oberen Schaltelements, das Wärme abgibt, angewendet werden. Wenn das Schaltelement, das ausgeschaltet ist, aufgrund der Möglichkeit einer Beschädigung durch einen Brand in einem Ein-Zustand wieder einen normalen Zustand (eine Abnahme der Wärmeabgabe) erlangt, kann das Schaltelement natürlich wieder eingeschaltet werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß dem Mehrfacheingangs-Ladesystem und dem Mehrfacheingangs-Ladeverfahren unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung die Gefahr eines elektrischen Schlags für den Fahrer oder den Bediener beseitigt werden, indem die Batterie unter Verwendung eines im Voraus bereitgestellten Systems geladen wird und die Ladespannung mit hoher Spannung, die in dem Gleichstrom-Kondensator zwischen dem Neutralpunktkondensator, der eine Neutralpunktspannung in dem Ladevorgang bildet, und dem Wechselrichter und der Batterie gebildet wird, unmittelbar zwangsweise entladen, auch wenn sich die von der Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung bereitgestellte Ladespannung von der Spannung der Batterie, die geladen werden soll, unterscheidet, und verschiedene von den Bestimmungen geforderte Sicherheitshinweise können erfüllt werden.
Obwohl die spezifischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bis jetzt dargestellt und beschrieben worden sind, ist es für einen Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, offensichtlich, dass die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise verbessert und modifiziert werden kann, ohne vom Umfang der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Mehrfacheingangs-Ladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems, das Mehrfacheingangs-Ladesystem aufweisend: einen Wechselrichter, der mit einer Batterie verbunden ist, die ladbar ist, und eine Vielzahl von Schaltelementen umfasst; einen Motor, der mit dem Wechselrichter verbunden ist und eingerichtet ist, um den Wechselrichter mit Strom zu versorgen, der an einen Neutralpunkt des Motors bereitgestellt wird; ein erstes Relais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit einem Ladeleistungs-Eingangsanschluss verbunden ist, an den von außen eine Gleichstrom-Ladeleistung angelegt wird; ein zweites Relais, dessen eines Ende mit dem Neutralpunkt verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem Ladeleistungs-Eingangsanschluss verbunden ist; einen Neutralpunktkondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des ersten Relais und dem gegenüberliegenden Ende des zweiten Relais verbunden ist und eingerichtet ist, um eine Eingangsladespannung zu bilden; ein drittes Relais, dessen eines Ende mit dem Neutralpunktkondensator verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem Ladeleistungs-Eingangsanschluss verbunden ist; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, um: in einem Lademodus zum Laden der Batterie, das dritte Relais einzuschalten und das erste Relais und das zweite Relais auf der Grundlage einer Größe der Gleichstrom-Ladespannung wahlweise einzuschalten, um die Gleichstrom-Ladeleistung an die Batterie zuzuführen, und die Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters zu steuern, um den Neutralpunktkondensator zwangsweise zu entladen, wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um das erste Relais einzuschalten und das zweite Relais auszuschalten, um die Gleichstrom-Ladeleistung direkt an die Batterie bereitzustellen, wenn die Größe der Gleichstrom-Ladespannung eine Größe ist, die es ermöglicht, die Batterie in dem Lademodus zu laden.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um: einen Ein-Zustand des ersten Relais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung aufrechtzuhalten, wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist; und eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart durchzuführen, dass eine d-Achsenkomponente eines von dem Wechselrichter an den Motor bereitgestellten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter Wert ist und eine q-Achsenkomponente des Stroms 0 ist.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 3, ferner aufweisend: ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden ist; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des ersten Relais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um das Hauptrelais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung auszuschalten, wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um: das zweite Relais einzuschalten und das erste Relais auszuschalten, um eine Gleichstrom-Ladeleistung an den Neutralpunkt des Motors zuzuführen, wenn die Größe der Gleichstrom-Ladespannung kleiner als eine Größe einer Spannung der Batterie in dem Lademodus ist; und eine Spannung des Neutralpunkts durch Steuern der Schaltelemente des Wechselrichters zu erhöhen und die erhöhte Spannung des Neutralpunkts anzulegen, um der Batterie Ladeleistung bereitzustellen.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um: einen Ein-Zustand des zweiten Relais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung aufrechtzuhalten, wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist; und zumindest eines von Folgendem durchzuführen: eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart, dass eine d-Achsenkomponente des von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter Wert ist und eine q-Achsenkomponente davon 0 ist, eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von unteren Schaltelementen, die zwischen dem Motor und einem Minuspol der Batterie angeschlossen sind, oder eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von oberen Schaltelementen, die zwischen gegenüberliegenden Anschlüssen der Batterie angeschlossen sind.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 6, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um eines von Folgendem durchzuführen: die Null-Drehmoment-Steuerung, nach Durchführen der Null-Drehmoment-Steuerung, die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von unteren Schaltelementen, oder die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von oberen Schaltelementen.
Mehrfacheingangs-Ladesystem nach Anspruch 6, ferner aufweisend: ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden ist; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des Hauptrelais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, wobei die Steuerung ferner eingerichtet ist, um das Hauptrelais nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung auszuschalten, wenn das Laden der Batterie abgeschlossen ist.
Ladeverfahren unter Verwendung des Mehrfacheingangs-Ladesystems nach Anspruch 1, aufweisend: Bestimmen, ob das Laden der Batterie abgeschlossen ist; Abschalten der Zufuhr der Gleichstrom-Ladeleistung, wenn es bestimmt wird, dass das Laden der Batterie abgeschlossen ist; und Bestimmen eines Wechselrichter-Steuerschemas zum Entladen des Neutralpunktkondensators auf der Grundlage der Gleichstrom-Ladeleistung und Entladen des Neutralpunktkondensators durch Steuern der Vielzahl von Schaltelementen in dem Wechselrichter durch das bestimmte Wechselrichter-Steuerschema.
Ladeverfahren nach Anspruch 9, wobei das Abschalten umfasst: Ermitteln einer Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses; und Ausschalten des dritten Relais, wenn die Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses nicht Null ist.
Ladeverfahren nach Anspruch 9, wobei das Abschalten umfasst: Ermitteln einer Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses; und Aufrechterhalten eines Zustandes des dritten Relais, wenn die Spannung des Ladeleistungs-Eingangsanschlusses nicht Null ist.
Ladeverfahren nach Anspruch 9, wobei das Entladen des Neutralpunktkondensators umfasst: wenn die Batterie durch Einschalten des ersten Relais und Ausschalten des zweiten Relais geladen wird, um die Gleichstrom-Ladeleistung direkt an die Batterie zuzuführen, Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung; Beibehalten eines Ein-Zustandes des ersten Relais; und Durchführen einer Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart, dass eine d-Achsenkomponente eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellte Wert ist und eine q-Achsenkomponente davon 0 ist.
Ladeverfahren nach Anspruch 12, wobei das Mehrfacheingangs-Ladesystem ferner aufweist: ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des Hauptrelais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, und das Beibehalten des Ein-Zustandes des ersten Relais umfasst: nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten des Ein-Zustandes des ersten Relais und Ausschalten des Hauptrelais.
Ladeverfahren nach Anspruch 9, wobei das Entladen des Neutralpunktkondensators umfasst: Einschalten des zweiten Relais und Ausschalten des ersten Relais, um eine Gleichstrom-Ladeleistung an den Neutralpunkt des Motors zuzuführen; nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten eines Ein-Zustandes des zweiten Relais, wenn die Batterie durch Erhöhen einer Spannung des Neutralpunkts durch Steuern der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters und Anlegen der erhöhten Spannung an die Batterie zum Laden der Batterie geladen wird; und Durchführen von zumindest einem von Folgendem: eine Null-Drehmoment-Steuerung zum Steuern der Vielzahl von Schaltelementen derart, dass eine d-Achsenkomponente des von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stroms ein von 0 verschiedener voreingestellter Wert ist und eine q-Achsenkomponente davon 0 ist, eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von unteren Schaltelementen, die zwischen dem Motor und einem Minuspol der Batterie angeschlossen sind, oder eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von oberen Schaltelementen, die zwischen gegenüberliegenden Anschlüssen bzw. Polen der Batterie angeschlossen sind.
Ladeverfahren nach Anspruch 14, wobei das Durchführen ein Durchführen eines von Folgendem umfasst: die Null-Drehmoment-Steuerung, nach Durchführen der Null-Drehmoment-Steuerung, die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von unteren Schaltelementen, oder die Technik zum Einschalten des zumindest einen der Vielzahl von oberen Schaltelementen.
Ladeverfahren nach Anspruch 14, wobei das Durchführen eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von unteren Schaltelementen, die zwischen dem Motor und einem Minuspol der Batterie angeschlossen sind, ein Ausschalten des unteren Schaltelements, das Wärme abgibt, und Einschalten eines anderen unteren Schaltelements umfasst, wenn ein unteres Schaltelement der Vielzahl von unteren Schaltelementen ausgeschaltet wird und dann das eine untere Schaltelement in einem Ein-Zustand Wärme abgibt.
Ladeverfahren nach Anspruch 14, wobei das Durchführen eine Technik zum Einschalten von zumindest einem, unter der Vielzahl von Schaltelementen des Wechselrichters, einer Vielzahl von oberen Schaltelementen, die zwischen den gegenüberliegenden Anschlüssen der Batterie angeschlossen sind, Ausschalten des einen oberen Schaltelements, das Wärme abgibt, und Einschalten eines anderen oberen Schaltelements umfasst, wenn ein oberes Schaltelement der Vielzahl von oberen Schaltelementen ausgeschaltet wird und dann das eine obere Schaltelement in einem Ein-Zustand Wärme abgibt.
Ladeverfahren nach Anspruch 14, wobei das Mehrfacheingangs-Ladesystem ferner aufweist: ein Hauptrelais, dessen eines Ende mit der Batterie verbunden ist und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem einen Ende des ersten Relais verbunden ist; und einen Gleichstrom-Kondensator, der mit dem gegenüberliegenden Ende des Hauptrelais verbunden ist, um eine Gleichspannung eines Ausgangsanschlusses der Batterie zu bilden, und das Beibehalten eines Ein-Zustandes des zweiten Relais umfasst: nach Abschalten der Gleichstrom-Ladeleistung, Beibehalten des Ein-Zustandes des zweiten Relais und Ausschalten des Hauptrelais.