DE102020102672A1 - Fahrzeugleistungssteuersysteme - Google Patents

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DE102020102672A1
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Andrew Hudson
John Anthony DeMarco
David Celinske
Farouq Mozip
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Es sind Fahrzeuge und Fahrzeugleistungsschaltungen zum Bereitstellen von mehreren verschiedenen Spannungen aus derselben Leistungsquelle bereitgestellt. Ein beispielhaftes Fahrzeug beinhaltet eine Leistungsquelle, eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern und eine Leistungsschaltung. Die Leistungsschaltung ist elektrisch mit der Leistungsquelle und der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern verbunden. Die Leistungsschaltung beinhaltet eine Vielzahl von Leistungssegmenten, die mit der Leistungsquelle parallelgeschaltet sind, wobei jedes Leistungssegment Folgendes umfasst: einen DC/DC-Wandler und einen Ultrakondensator in Reihe mit dem DC/DC-Wandler, wobei die Ultrakondensatoren der Vielzahl von Leistungssegmenten in Reihe geschaltet sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrzeugelektronik und insbesondere eine Schaltung zum Bereitstellen einer angemessenen Spannung für mehrere Verbraucher in einem Fahrzeug, die verschiedene Spannungen benötigen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Moderne Fahrzeuge beinhalten viele Funktionen und Fähigkeiten, welche die Verwendung verschiedener Spannungen erforderlich machen. Beispielsweise benötigen einige Verbraucher 12 V, während andere Verbraucher unter Umständen 24 V oder eine andere Spannung benötigen. Um richtig zu funktionieren, muss das Fahrzeug die Fähigkeit beinhalten, die für jeden Verbraucher angemessene Spannung bereitzustellen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die beigefügten Patentansprüche definieren diese Anmeldung. Die vorliegende Offenbarung fasst Aspekte der Ausführungsformen zusammen und sollte nicht zum Einschränken der Patentansprüche verwendet werden. Andere Umsetzungen werden gemäß den hierin beschriebenen Techniken in Betracht gezogen, wie für den Durchschnittsfachmann bei der Durchsicht der folgenden Zeichnungen und detaillierten Beschreibung ersichtlich wird, und diese Umsetzungen sollen innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung liegen.
  • Es sind beispielhafte Ausführungsformen gezeigt, die Systeme, Vorrichtungen und Verfahren zum Bereitstellen von verschiedenen Spannungen an verschiedenen Verbrauchern, ohne eine dedizierte Hochspannungsquelle erforderlich zu machen, beschreiben. Ein beispielhaftes Fahrzeug beinhaltet eine Leistungsquelle, eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern und eine Leistungsschaltung. Die Leistungsschaltung ist elektrisch mit der Leistungsquelle und der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern verbunden. Die Leistungsschaltung umfasst eine Vielzahl von Leistungssegmenten, die mit der Leistungsquelle parallelgeschaltet sind. Jedes Leistungssegment umfasst einen DC/DC-Wandler und einen Ultrakondensator in Reihe mit dem DC/DC-Wandler, wobei die Ultrakondensatoren der Vielzahl von Leistungssegmenten in Reihe geschaltet sind.
  • Eine beispielhafte Fahrzeugleistungsschaltung beinhaltet eine Leistungsquelle und eine Vielzahl von Leistungssegmenten, die mit der Leistungsquelle parallelgeschaltet sind. Jedes Leistungssegment umfasst einen DC/DC-Wandler und einen Ultrakondensator in Reihe mit dem DC/DC-Wandler, wobei die Ultrakondensatoren der Vielzahl von Leistungssegmenten in Reihe geschaltet sind.
  • Figurenliste
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung kann auf Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den folgenden Zeichnungen gezeigt sind. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht zwingend maßstabsgetreu und zugehörige Elemente können weggelassen sein oder in einigen Fällen können Proportionen vergrößert dargestellt sein, um so die hierin beschriebenen neuartigen Funktionen hervorzuheben und eindeutig zu veranschaulichen. Des Weiteren können Systemkomponenten verschiedenartig angeordnet sein, wie im Fachgebiet bekannt. Ferner sind in den Zeichnungen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
    • 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 veranschaulicht einen beispielhaften Schaltplan einer beispielhaften Fahrzeugleistungsschaltung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 veranschaulicht eine erweiterte Ansicht einiger Teile der in 2 gezeigten Schaltung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Wenngleich die Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt sein kann, sind in den Zeichnungen einige beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen gezeigt und nachfolgend beschrieben, wobei es sich versteht, dass die vorliegende Offenbarung als eine Erläuterung der Erfindung anhand von Beispielen anzusehen ist und damit nicht beabsichtigt wird, die Erfindung auf die konkreten veranschaulichten Ausführungsformen zu beschränken.
  • Wie vorangehend angemerkt, können moderne Fahrzeuge verschiedene Funktionen und Fähigkeiten beinhalten, die variierende Spannungen erforderlich machen. Viele Automobillade- und -speichersysteme enthalten 12-V-Wechselstromgeneratoren/-DC/DC-Wandler und 12-V-Starter-Licht-Zündung-Batterien (starting lighting ignition batteries - SLI-Batterien). Durch die Einführung von DC-Hochleistungsverbrauchern in elektrischen Automobilsystemen werden immer größere Belastungen bezüglich Gewicht und Kosten auf Wechselstromgeneratoren, Batterien und Kabelbäume ausgeübt. Ein möglicher Ansatz des Unterstützens von zusätzlichen Hochleistungsverbrauchern kann einfach darin bestehen, dem Fahrzeug mehr 12-V-Wechselstromgeneratoren/-DC/DC-Wandler hinzuzufügen. Der Nachteil dieses Ansatzes besteht jedoch in den erhöhten Kosten, der erhöhten Größe und dem erhöhten Gewicht sowie in verschiedenen Verpackungsbeschränkungen. Ein weiterer Ansatz könnte darin bestehen, die Betriebsspannung der Hochleistungsverbraucher zu erhöhen, wodurch wiederum die erforderliche Drahtgröße verringert wird, wodurch die Kosten und das Gewicht verringert werden. Dieser Ansatz kann ebenfalls ihm eigene Nachteile aufweisen.
  • In dieser Schrift offenbarte beispielhafte Ausführungsformen können konfiguriert sein, um ein verzweigtes Leistungsnetz zu ermöglichen, um durch Verwenden einer einzigen Reihe von Batteriesträngen oder Kondensatorsträngen, die alle durch ein herkömmliches 12-V-, 24-V-, 36-V- oder 48-V-System geladen werden, sowohl niedrige als auch hohe Spannungen bereitzustellen (z. B. 12 V, 24 V, 36 V und 48 V).
  • In einigen Beispielen kann eine Reihe von Leistungssegmenten verwendet werden, die jeweils zumindest einen DC/DC-Wandler und einen Leistungsspeicher beinhalten, wie etwa eine Batterie oder einen Ultrakondensator. Mehrere Segmente können mit einer Leistungsquelle parallelgeschaltet sein, sodass dieselbe Leistungsquelle jeden Leistungsspeicher laden kann. Des Weiteren können die Leistungsspeicher auf kaskadierende Weise in Reihe geschaltet sein, sodass die Ausgangsspannungen der Segmente abhängig davon, wo in der Schaltung der Ausgang verbunden ist, einander ergänzen. Dies ermöglicht, dass Verbraucher, die verschiedene Spannungen benötigen, mit dem Ausgang der Segmente verbunden werden und eine einzige Leistungsquelle verwendet werden kann, um alle der verschiedenen Ausgangsspannungen zuzuführen.
  • 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeug 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 100 kann ein standardmäßiges benzinbetriebenes Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Fahrzeugtyp mit beliebiger anderer Antriebsart sein. Das Fahrzeug 100 kann nichtautonom, halbautonom oder autonom sein. Das Fahrzeug 100 kann Teile beinhalten, die mit Antrieb in Verbindung stehen, wie etwa einen Antriebsstrang mit einem Motor, einem Getriebe, einer Aufhängung, einer Antriebswelle und/oder Rädern usw. In dem veranschaulichten Beispiel kann das Fahrzeug 100 eine oder mehrere elektronische Komponenten (nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben) beinhalten.
  • Wie in 1 gezeigt, kann das Fahrzeug 100 eine Leistungsschaltung 110, eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 120A-D und eine Leistungsquelle 130 beinhalten.
  • Die Leistungsschaltung 110 wird nachfolgend in Bezug auf 2 und 3 genauer beschrieben. Bei der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 120A-D kann es sich um beliebige elektrische Verbraucher handeln, die in ein Fahrzeug eingeschlossen sein können. Dies kann zum Beispiel verschiedene Leuchten, Fenster, ein Radio, Heiz- und Kühlsysteme und mehr einschließen. Jeder Verbraucher kann eine Nennbetriebsspannung benötigen. Wenn zwei Verbraucher verschiedene Betriebsspannungen benötigen, kann es vorteilhaft sein, diese Betriebsspannungen auf kompakte Weise bereitzustellen. Ausführungsformen in dieser Schrift können ermöglichen, dass das Fahrzeug die richtige Betriebsspannung an jedem Verbraucher bereitstellt, während dieselbe Leistungsquelle verwendet wird (d. h., ohne eine separate Leistungsquelle für jeden erforderlichen Spannungspegel erforderlich zu machen). Die Leistungsquelle 130 kann eine Fahrzeugbatterie (z. B. eine 12-V-Bleisäurebatterie) und/oder einen Fahrzeugwechselstromgenerator beinhalten.
  • 2 veranschaulicht eine beispielhafte erweiterte Ansicht der Leistungsschaltung 110. Die Leistungsschaltung kann die Leistungsquelle 130, ein erstes Segment 200, ein zweites Segment 300, einen ersten Verbraucher 220A und einen zweiten Verbraucher 220B beinhalten. Die Leistungsschaltung kann außerdem ein oder mehrere zusätzliche Segmente beinhalten, die ähnlich dem zweiten Segment 300 oder mit diesem identisch und auf dem zweiten Segment 300 positioniert sind, das in 2 gezeigt ist.
  • Bezüglich der Leistungsquelle 130 kann die Leistungsquelle 130 wie vorangehend angemerkt einen Wechselstromgenerator 132 und/oder eine Fahrzeugbatterie 134 beinhalten. Jeder von dem Wechselstromgenerator 132 und/oder der Fahrzeugbatterie 134 kann konfiguriert sein, um eine 12-V-Nennleistung bereitzustellen. Die Leistungsquelle kann somit verwendet werden, um Leistung zum Laden der verschiedenen Segmente 200, 300 und von beliebigen zusätzlichen Leistungssegmenten bereitzustellen, die in der Schaltung eingeschlossen sind. Die Leistungsquelle 130 kann außerdem elektrisch mit dem Fahrgestellboden 202 verbunden sein.
  • Jedes Segment 200, 300 usw. kann konfiguriert sein, um eine 12-V-Nennleistung bereitzustellen. Die Anordnung und Verbindung zwischen den Segmenten können ermöglichen, dass die Leistung gestapelt oder addiert wird, um Vielfache der 12-V-Nennleistung bereitzustellen.
  • Wie in 2 gezeigt, können die Segmente 200 und 300 mit der Leistungsquelle 130 parallelgeschaltet sein. Jedes Segment kann über einen dedizierten DC/DC-Wandler unabhängig geladen werden, der die Spannung aus der Leistungsquelle als Eingabe verwenden und eine Ausgabe aufweisen kann, bei der es sich um eine höhere Spannung handelt.
  • Wie in 2 gezeigt, kann das erste Segment 200 einen DC/DC-Wandler beinhalten. Wie veranschaulicht, ist der DC/DC-Wandler des ersten Segments 200 ein Auf- und Abwärtswandler, wenngleich es sich versteht, dass andere Arten von Wandlern ebenfalls verwendet werden können. Ein Auf- und Abwärtswandler kann in diesem Fall gewählt werden, da das erste Segment 200 auf den Fahrgestellboden 202 bezogen ist.
  • Der Auf- und Abwärtswandler kann Kondensatoren 204 und 216, Transistoren 206, 208, 212 und 214 und eine Induktionsspule 210 beinhalten. Die Werte dieser Komponenten können ein solcher beliebiger Betrag sein, dass die Nennleistung 12 V beträgt.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Spannung jeder Stufe anstelle von 12 V ein anderer Wert sein. In diesen Fällen können die Werte der verschiedenen Komponenten derart gewählt werden, dass eine andere Nennleistung erzielt wird. Jedes Segment in der Leistungsschaltung kann konfiguriert sein, um dieselbe Nennleistungsspannung bereitzustellen, sodass, wenn ein Verbraucher an ein gegebenes Segment gekoppelt ist, die durch den Verbraucher erkannte Spannung die Spannung des gegebenen Segments und aller nachgelagerten Segmente ist, was zu einem Vielfachen der Nennspannung des ersten Segments 200 führt.
  • Das erste Segment 200 beinhaltet außerdem einen Ultrakondensator 218. Der Ultrakondensator 218 kann eine hohe Leistungsdichte bereitstellen, während er eine niedrige Energiedichte aufweist. Dies kann in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, in denen der Verbraucher für kurze Zeiträume eine hohe Leistungsdichte benötigt. Alternativ kann es sich bei dem Ultrakondensator 218 stattdessen um eine Batterie oder ein anderes Leistungsspeichermedium handeln, wie etwa eine Bleisäure- oder Lithium-Ionen-Batterie. Eine Batterie kann gewählt werden, wenn der Verbraucher besser für eine Anordnung mit hoher Energiedichte, jedoch niedriger Leistungsdichte geeignet ist. Dies kann besonders nützlich sein, wenn der Verbraucher einen stabilen Strom für eine relativ lange Dauer benötigt.
  • Der Ultrakondensator 218 kann auch als Superkondensator bekannt sein. Der Ultrakondensator 218 aus 2 kann eine Nennspannung von 12 V zwischen einem positiven Ende des Ultrakondensators 218 (d. h der oberen Seite wie gezeigt) und dem Fahrgestellboden 202 bereitstellen. Der Verbraucher 220A kann zwischen dem Ultrakondensator 218 und dem Fahrgestellboden gekoppelt sein. Somit kann es sich bei dem Verbraucher 220A um einen beliebigen elektrischen Fahrzeugverbraucher handeln, der einen Nennwert von 12 V benötigt, um betrieben zu werden.
  • Das zweite Leistungssegment 300 kann statt auf den Fahrgestellboden 202 auf einen künstlichen Erdungspunkt bezogen sein, der äquivalent zu dem positiven Ende des ersten Segments ist. Gleichermaßen kann ein drittes Leistungssegment (nicht gezeigt) ähnlich dem zweiten Leistungssegment 300 oder mit diesem identisch sein und kann auf ein positives Ende des zweiten Segments 300 bezogen sein. Und jedes nachfolgende zusätzliche Leistungssegment kann auf ein positives Ende des Segments darunter bezogen sein. Somit kann eine Nennspannung zwischen dem positiven Ende des zweiten Segments 300 und dem Fahrgestellboden (d. h. die kombinierte Spannung von dem ersten und zweiten Segment) 24 V betragen, während die Nennspannung zwischen dem positiven Ende des dritten Segments und dem Fahrgestellboden (d. h. die kombinierte Spannung von dem ersten, zweiten und dritten Segment) 36 V beträgt und so weiter.
  • Das zweite Leistungssegment 300 ist in 3 erweitert gezeigt. Es versteht sich, dass jedes nachfolgende Leistungssegment, das dem Fahrgestellboden 202 vorgelagert gekoppelt ist, ähnlich dem Leistungssegment 300 oder mit diesem identisch sein kann.
  • Das zweite Leistungssegment 300 ist mit drei Stufen veranschaulicht, einschließlich einer anfänglichen Verstärkungsstufe 310, einer Isolationsstufe 340 und einer Ladungssteuerstufe 370. Die anfängliche Verstärkungsstufe 310 kann einen ersten DC/DC-Wandler beinhalten. Wie in 2 und 3 veranschaulicht, kann der erste DC/DC-Wandler ein einfacher Aufwärtswandler sein, der Kondensatoren 312 und 320, eine Induktionsspule 314 und Transistoren 316 und 318 beinhaltet. Der erste DC/DC-Wandler kann DC-Spannung aus der Leistungsquelle 130 in eine höhere DC-Spannung umwandeln (z. B. von einem Eingang von 12 V auf einen Ausgang von 60 V).
  • Das zweite Leistungssegment 300 kann außerdem eine Leistungsfaktorkorrekturstufe beinhalten. Die Leistungsfaktorkorrekturstufe kann zwischen der anfänglichen Verstärkungsstufe und der Isolationsstufe positioniert sein.
  • In einigen Beispielen können alle Leistungssegmente dieselbe Art von DC/DC-Wandler in der Verstärkungsstufe beinhalten (z. B. einen Auf- und Abwärtswandler, Aufwärtswandler usw.). In weiteren Beispielen kann das erste Segment 200 eine erste Art von DC/DC-Wandler (z. B. einen Auf- und Abwärtswandler) beinhalten, während das zweite Leistungssegment 300 und/oder alle anderen Leistungssegmente eine zweite, verschiedene Art von DC/DC-Wandler (z. B. einen Aufwärtswandler) beinhalten können/kann. Jeder von den DC/DC-Wandler kann voneinander unabhängig sein.
  • Die Isolationsstufe 340 kann eine DC-Ausgangsspannung aus der Verstärkungsstufe 310 in eine AC-Spannung umwandeln. Dies kann unter Verwendung einer Voll-H-Brückenkonfiguration von Transistoren (342, 344, 346 und 348), wie in 2 und 3 gezeigt, erfolgen. Alternativ können ein oder mehrere Schaltungselemente verwendet werden, um die DC-Spannung aus der anfänglichen Verstärkungsstufe 310 in eine AC-Spannung umzuwandeln.
  • Die Isolationsstufe 340 kann außerdem einen Isolationstransformator 350 beinhalten. Der Transformator 350 aus 2 und 3 kann ein Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 sein, der eine Primärspule und eine Sekundärspule aufweist. Der Transformator kann den AC aus der Primärspule in die Sekundärspule übertragen.
  • Die Isolationsstufe 340 kann außerdem einen Gleichrichter beinhalten, der die AC-Spannung aus der Sekundärspule des Transformators 350 in DC-Spannung umwandeln kann. Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst der Gleichrichter einen Voll-Brücken-Gleichrichter, der Dioden 352, 354, 356 und 358 beinhaltet, die wie gezeigt verbunden sind. Es versteht sich, dass andere Arten von Gleichrichtern ebenfalls verwendet werden können. Die Isolationsstufe 340 kann außerdem einen Glättungskondensator 360 beinhalten.
  • Die Ladungssteuerstufe 370 kann einen zweiten DC/DC-Wandler (z. B. einen Abwärtswandler) und eine Kontrollschleife (d. h. Transistoren 372, 374, eine Induktionsspule 376, eine Diode 378) und einen Ultrakondensator 380 beinhalten. Die Ladungssteuerstufe 370 kann eine Hochspannung aus der Isolationsstufe in die Nennausgangsspannung der Stufe 300 umwandeln (d. h. 12 V bezogen auf die erste Stufe).
  • Ein Ausgang der Ladungssteuerstufe ist zwischen der positiven Seite des Ultrakondensators 380 bezogen. Die negative Seite des Ultrakondensators 380 ist mit einer positiven Seite des Ultrakondensators 218 des Leistungssegments 200 verbunden.
  • Gleichermaßen ist eine negative Seite eines dritten Ultrakondensators eines dritten Segments (nicht gezeigt) mit der positiven Seite des Ultrakondensators 380 verbunden.
  • Somit sind die Ultrakondensatoren der ersten, zweiten und jeglicher zusätzlichen Leistungsstufen miteinander in Reihe geschaltet, sodass sich die Spannungsausgaben der Leistungssegmente letztendlich in Bezug auf den Fahrgestellboden stapeln oder addieren.
  • Diese Anordnung kann als eine gestufte oder kaskadierte Anordnung der Leistungssegmente bezeichnet werden. Des Weiteren kann das erste Segment 200 als dem zweiten Segment 300 nachgelagert bezeichnet werden, was sich auf die Tatsache bezieht, dass das erste Segment an den Fahrgestellboden gekoppelt ist. Vorgelagert kann sich auf ein Segment beziehen, das einen Ultrakondensator aufweist, der weiter von dem Fahrgestellboden 202 entfernt ist.
  • Die Spannung zwischen einem gegebenen Leistungssegment oder Zielleistungssegment und dem Fahrgestellboden 202 ist die Spannung zwischen der positiven Seite des entsprechenden Ultrakondensators dieses Segments und dem Fahrgestellboden. Somit ist die Ausgangsspannung eines gegebenen Segments zwischen der positiven Seite des entsprechenden Ultrakondensators und dem Fahrgestellboden die kombinierte Spannung des Zielleistungssegments plus die aller nachgelagerten Leistungssegmente.
  • In einigen Beispielen kann die Leistungsschaltung ein erstes, zweites, drittes und viertes Leistungssegment beinhalten. Die Nennleistungen zwischen den entsprechenden Ultrakondensatoren und dem Fahrgestellboden können somit 12 V, 24 V, 36 V und 48 V betragen. Diese Ausgabe kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass das erste Segment auf den Fahrgestellboden bezogen ist, das zweite Segment auf das erste Segment bezogen ist, das dritte Segment auf das zweite Segment bezogen ist und das vierte Segment auf das dritte Segment bezogen ist. Es versteht sich, dass mehr oder weniger Segmente in die Leistungsschaltung eingeschlossen sein können.
  • In dieser Anmeldung soll die Verwendung der Disjunktion die Konjunktion einschließen. Die Verwendung von bestimmten oder unbestimmten Artikeln soll keine Kardinalität anzeigen. Insbesondere soll ein Verweis auf „das“ Objekt oder „ein“ Objekt auch eines aus einer möglichen Vielzahl derartiger Objekte bezeichnen. Ferner kann die Konjunktion „oder“ dazu verwendet werden, Merkmale wiederzugeben, die gleichzeitig vorhanden sind, anstelle von sich gegenseitig ausschließenden Alternativen. Anders ausgedrückt sollte die Konjunktion „oder“ so verstanden werden, dass sie „und/oder“ einschließt. Die Ausdrücke „beinhaltet“, „beinhaltend“ und „beinhalten“ sind einschließend und weisen jeweils den gleichen Umfang auf wie „umfasst“, „umfassend“ und „umfassen“.
  • Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen und insbesondere etwaige „bevorzugte“ Ausführungsformen sind mögliche Beispiele für Umsetzungen und sind lediglich zum eindeutigen Verständnis der Grundsätze der Erfindung dargelegt. Viele Variationen und Modifikationen können an der bzw. den vorangehend beschriebenen Ausführungsform(en) vorgenommen werden, ohne im Wesentlichen von dem Geist und den Grundsätzen der hierin beschriebenen Techniken abzuweichen. Sämtliche Modifikationen sollen hierin im Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen und durch die folgenden Patentansprüche geschützt sein.
  • In einem Aspekt der Erfindung ist der DC/DC-Wandler ein erster DC/DC-Wandler, und wobei die Ladungssteuerstufe Folgendes umfasst: einen zweiten DC/DC-Wandler; eine Induktionsspule; und den Ultrakondensator.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Vielzahl von Leistungssegmenten in einer gestuften Anordnung gekoppelt, sodass ein erstes Leistungssegment einem zweiten Leistungssegment zur Erde hin nachgelagert gekoppelt ist, wobei: eine Spannungsausgabe zwischen einem Zielleistungssegment und der Erde eine kombinierte Spannung von dem Zielleistungssegment plus allen nachgelagerten Leistungssegmenten ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein erstes Leistungssegment auf die Erde bezogen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein zweites Leistungssegment auf das erste Leistungssegment bezogen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein drittes Leistungssegment auf das zweite Leistungssegment bezogen, und wobei ein viertes Leistungssegment auf das dritte Leistungssegment bezogen ist.

Claims (15)

  1. Fahrzeug, umfassend: eine Leistungsquelle; eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern; und eine Leistungsschaltung, die elektrisch mit der Leistungsquelle und der Vielzahl von elektrischen Verbrauchern verbunden ist, wobei die Leistungsschaltung Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leistungssegmenten, die mit der Leistungsquelle parallelgeschaltet sind, wobei jedes Leistungssegment Folgendes umfasst: einen DC/DC-Wandler; und einen Ultrakondensator in Reihe mit dem DC/DC-Wandler; wobei die Ultrakondensatoren der Vielzahl von Leistungssegmenten in Reihe geschaltet sind.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Leistungsquelle einen Wechselstromgenerator umfasst.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei jeder Ultrakondensator unabhängig geladen wird und wobei jedes Leistungssegment einen unabhängigen DC/DC-Wandler umfasst.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei jedes der Vielzahl von Leistungssegmenten ferner eine Isolationsstufe und eine Ladungssteuerstufe umfasst.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Isolationsstufe Folgendes umfasst: einen DC/AC-Wandler; einen Transformator; einen Gleichrichter; und einen Glättungskondensator.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der DC/DC-Wandler ein erster DC/DC-Wandler ist und wobei die Ladungssteuerstufe Folgendes umfasst: einen zweiten DC/DC-Wandler; eine Induktionsspule; und den Ultrakondensator.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Leistungssegmenten in einer gestuften Anordnung gekoppelt sind, sodass ein erstes Leistungssegment einem zweiten Leistungssegment zur Erde hin nachgelagert gekoppelt ist, wobei: eine Spannungsausgabe zwischen einem Zielleistungssegment und der Erde eine kombinierte Spannung von dem Zielleistungssegment plus allen nachgelagerten Leistungssegmenten ist.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: ein erstes Leistungssegment auf die Erde bezogen ist, ein zweites Leistungssegment auf das erste Leistungssegment bezogen ist und jedes nachfolgende Leistungssegment auf ein benachbartes nachgelagertes Leistungssegment bezogen ist.
  9. Fahrzeugleistungsschaltung, umfassend: eine Leistungsquelle; und eine Vielzahl von Leistungssegmenten, die mit der Leistungsquelle parallelgeschaltet sind, wobei jedes Leistungssegment Folgendes umfasst: einen DC/DC-Wandler; und einen Ultrakondensator in Reihe mit dem DC/DC-Wandler; wobei die Ultrakondensatoren der Vielzahl von Leistungssegmenten in Reihe geschaltet sind.
  10. Fahrzeugleistungsschaltung nach Anspruch 9, wobei die Leistungsquelle einen Wechselstromgenerator umfasst.
  11. Fahrzeugleistungsschaltung nach Anspruch 9, wobei jeder Ultrakondensator unabhängig geladen wird und wobei jedes Leistungssegment einen unabhängigen DC/DC-Wandler umfasst.
  12. Fahrzeugleistungsschaltung nach Anspruch 9, wobei jeder DC/DC-Wandler der Vielzahl von Leistungssegmenten dieselbe Art von Wandler ist.
  13. Fahrzeugleistungsschaltung nach Anspruch 9, wobei ein erster DC/DC-Wandler eines ersten Leistungssegments eine erste Art von DC/DC-Wandler ist und wobei ein zweiter DC/DC-Wandler eines zweiten Leistungssegments eine zweite Art von DC/DC-Wandler ist, die sich von der ersten Art von DC/DC-Wandler unterscheidet.
  14. Fahrzeugleistungsschaltung nach Anspruch 9, wobei jedes der Vielzahl von Leistungssegmenten ferner eine Isolationsstufe und eine Ladungssteuerstufe umfasst.
  15. Fahrzeugleistungsschaltung nach Anspruch 14, wobei die Isolationsstufe Folgendes umfasst: einen DC/AC-Wandler; einen Transformator; einen Gleichrichter; und einen Glättungskondensator.
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