DE102020110747A1

DE102020110747A1 - System und verfahren zum laden unter verwendung eines elektromotorantriebssystems

Info

Publication number: DE102020110747A1
Application number: DE102020110747.1A
Authority: DE
Inventors: Seong Min Lee; Sang Cheol Shin; Young Seul Lim; Ki Jong Lee; Je Hwan Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2021-02-11
Also published as: US11772505B2; US20210044135A1; CN112339587A; KR20210018599A

Abstract

Ein Ladesystem (10) unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems weist auf: eine Batterie (100), einen Inverter (200), aufweisend DC-Verbindungsanschlüsse, die einen Plus-Anschluss (210p) und einen Minus-Anschluss (210n) aufweisen, und eine Mehrzahl von Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c) sowie eine Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6), welche eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen (210p, 210n) und den Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c) bilden, einen Elektromotor (300) mit einer Mehrzahl von Spulen, diese aufweisend erste Enden, welche jeweilig mit den mehreren Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c) verbunden sind, und zweite Enden, welche mit einander verbunden sind, um einen Sternpunkt (N) zu bilden, eine Mehrzahl von Schaltern (SW1 bis SW5), um eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie (100) und dem Inverter (200) zu bilden, eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie (100) und dem Sternpunkt (N) zu bilden, und einen Ladestrom an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) anzulegen oder zu lösen, und eine Steuereinrichtung (700), welche einen Betrieb der Mehrzahl von Schaltern (SW1 bis SW5) und des Inverters (200) basierend auf einer Höhe einer Ladespannung zu steuert.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Ladeleistungsversorgungssystem unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Laden einer Batterie unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems.
Hintergrund
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, welche sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, und stellen nicht unbedingt Stand der Technik dar.
Ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug kann eine Batterie darin unter Verwendung von Leistung bzw. Energie, welche von einer externen Ladestation bereitgestellt wird, laden und kann Leistung für das Fahrzeug durch Betreiben eines Elektromotors unter Verwendung der in der geladenen Batterie gespeicherten Energie erzeugen.
Als ein Verfahren des Ladens einer Batterie in einem Fahrzeug gibt es ein Langsamladen-Verfahren, welches eine Batterie unter Verwendung einer fahrzeugseitig verbauten Ladeeinrichtung, welche AC-Ladeleistung, die von außerhalb geliefert wird, in DC-Ladeleistung mit einer zum Laden einer Batterie geeigneten Höhe umwandelt, relativ langsam lädt, und ein Schnelladen-Verfahren, welches eine Batterie relativ schnell lädt, indem DC-Ladeleistung von außerhalb direkt an eine Batterie geliefert wird.
Da das Schnelladen-Verfahren DC-Ladeleistung von außerhalb direkt an die Batterie anlegt, sollte die DC-Ladeleistung von außerhalb in Form einer Spannung mit einer geeigneten Höhe, welche eine Batterie laden kann, bereitgestellt werden. Da diverse Typen von umweltfreundlichen Fahrzeugen entwickelt wurden und werden, wird der Spannungsbereich der für die diversen umweltfreundlichen Fahrzeuge eingerichteten Batterien groß. Es ist jedoch schwierig, die Infrastruktur zur Versorgung mit DC-Ladeleistung zu verändern, um solch einen großen Spannungsbereich der Batterien zu genügen, und folglich ist zusätzlich ein Wandler zum Verändern einer Ladespannung, so dass diese eine Höhe, welche Batterien laden kann, hat, gewünscht, was zusätzliche Kosten erzeugt oder die Herstellungskosten erhöht.
Sogar falls es möglich ist, die Höhe einer Spannung durch eine externe Schnellladeeinrichtung (auch Schnelllader genannt) anstatt eines (z.B. fahrzeugseitigen) Wandlers anzupassen, ist ferner die Höhe eines Stroms, der von der Schnellladeeinrichtung bereitgestellt wird, ungeachtet einer Spannung konstant, so dass, wenn eine Ladespannung auf unterhalb der maximalen Versorgungsspannung, die die Schnellladeeinrichtung liefern kann, angepasst wird, die von der Schnellladeeinrichtung bereitgestellte Ladeleistung abnimmt. Für die Schnellladeeinrichtung, welche einen Ladestrom von 250A bereitstellt, verringert sich zum Beispiel die Ladeleistung auf die Hälfte, wenn eine Ladespannung von 400V bereitgestellt wird, im Vergleich dazu, wenn eine Ladespannung von 800V bereitgestellt wird.
Erläuterung
Die vorliegende Erfindung bzw. Offenbarung (nachfolgend kurz: Offenbarung) schafft ein System und ein Verfahren zum Laden einer Batterie unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems, wobei das System und Verfahren dazu imstande sind, mit diversen Batteriespannungen zurechtzukommen, und eine Batterieladegeschwindigkeit unter Verwendung einer maximalen Ladeleistung, welche eine externe Ladestation bereitstellen kann, weiter verbessern, indem eine DC-Ladespannung von einer Außenseite/von außerhalb in eine Spannung mit einer zum Laden einer Batterie geeigneten Höhe umgewandelt wird unter Verwendung des Elektromotorantriebssystems, welches zum An- bzw. Betreiben eines Elektromotors vorgesehen ist.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung kann ein Ladesystem, welches ein Elektromotorantriebssystem nutzt, aufweisen: eine Batterie; einen Inverter, welcher aufweist: DC-Verbindungsanschlüsse, die einen Plus-Anschluss (z.B. positiver Anschluss, Pluspol) und einen Minus-Anschluss (z.B. negativer Anschluss, Minuspol) aufweisen, und eine Mehrzahl von Motorverbindungsanschlüssen sowie eine Mehrzahl von Schaltelementen, welche eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen und den mehreren Motorverbindungsanschlüssen bilden; einen Elektromotor mit einer Mehrzahl von Spulen, diese aufweisend: erste Enden, welche jeweilig mit den mehreren Motorverbindungsanschlüssen verbunden sind, und zweite Enden, welche mit einander verbunden sind, um einen Sternpunkt (z.B. Neutralpunkt) zu bilden; eine Mehrzahl von Schaltern, welche dazu eingerichtet sind: eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Inverter zu bilden, eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie und dem Sternpunkt zu bilden, und einen Ladestrom an die DC-Verbindungsanschlüsse anzulegen oder zu lösen; und eine Steuereinrichtung, welche einen Betrieb der Mehrzahl von Schaltern und des Inverters basierend auf einer Höhe einer Ladespannung steuert.
Wenn die Ladespannung größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, kann die Steuereinrichtung Zustände der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die Ladespannung an die DC-Verbindungsanschlüsse angelegt wird und der Sternpunkt mit der Batterie verbunden wird, und die Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen in dem Inverter und die Mehrzahl von Spulen gebildet wird, als ein Abwärtswandler arbeitet.
Die Steuereinrichtung kann einen Tastgrad (z.B. Tastverhältnis, Ein-Aus-Verhältnis - Englisch „duty“ oder „duty cycle“) eines Schaltelements, welches mit dem Plus-Anschluss der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse angelegte Ladespannung herabgesetzt bzw. erniedrigt wird und am Sternpunkt ausgebildet wird.
Wenn die Ladespannung kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, kann die Steuereinrichtung Zustände der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die Ladespannung an den Sternpunkt angelegt wird und die DC-Verbindungsanschlüsse mit der Batterie verbunden werden, und die Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen in dem Inverter und die Mehrzahl von Spulen gebildet wird, als ein Aufwärtswandler arbeitet.
Die Steuereinrichtung kann einen Tastgrad eines Schaltelements, welches mit dem Minus-Anschluss der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse bzw. den Sternpunkt angelegte Ladespannung erhöht bzw. hochgesetzt wird und an den DC-Verbindungsanschlüssen ausgebildet wird.
Wenn die Ladespannung eine zum Laden der Batterie geeignete Höhe hat, kann die Steuereinrichtung Zustände der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die Ladespannung direkt an die Batterie angelegt wird.
Die Mehrzahl von Schaltern kann aufweisen: einen ersten Schalter, welcher zwischen einen Plus-Anschluss einer externen Ladestation, welche die Ladespannung bereitstellt, und den Plus-Anschluss des Inverters geschaltet (z.B. verbunden bzw. angeschlossen) ist, einen zweiten Schalter, welcher zwischen einen Minus-Anschluss der externen Ladestation und den Minus-Anschluss des Inverters geschaltet ist, einen dritten Schalter, welcher zwischen den Sternpunkt des Elektromotors und einen Plus-Anschluss der Batterie geschaltet ist, und einen vierten Schalter, welcher zwischen den Plus-Anschluss des Inverters und den Plus-Anschluss der Batterie geschaltet ist.
Wenn die Ladespannung größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, kann die Steuereinrichtung den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den dritten Schalter schließen und den vierten Schalter öffnen.
Die Steuereinrichtung kann einen Tastgrad eines Schaltelements, welches mit dem Plus-Anschluss der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse angelegte Ladespannung herabgesetzt wird und am Sternpunkt ausgebildet wird.
Wenn die Ladespannung eine zum Laden der Batterie geeignete Höhe hat, kann die Steuereinrichtung den ersten Schalter, den zweiten Schalter und den vierten Schalter schließen und den dritten Schalter öffnen.
Das System zum Laden, welches ein Elektromotorantriebssystem nutzt, kann ferner aufweisen: einen fünften Schalter, welcher zwischen den Plus-Anschluss der externen Ladestation und den Sternpunkt geschaltet ist.
Wenn die Ladespannung kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, kann die Steuereinrichtung den zweiten Schalter, den vierten Schalter und den fünften Schalter schließen sowie den ersten Schalter und den dritten Schalter öffnen.
Die Steuereinrichtung kann einen Tastgrad eines Schaltelements, welches mit dem Minus-Anschluss der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen so steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse angelegte Ladespannung erhöht bzw. hochgesetzt wird und an den DC-Verbindungsanschlüssen ausgebildet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung kann ein Ladesystem, welche ein Elektromotorantriebssystem nutzt, aufweisen: einen Inverter, welcher DC-Leistung (z.B. Gleichspannungsleistung) einer Batterie in AC-Leistung (z.B. Wechsel bzw. Drehspannungsleistung) mit einer Mehrzahl von Phasen wandelt, wenn ein Fahrzeug angetrieben wird; und einen Elektromotor mit einer Mehrzahl von Spulen, welche jeweilig die gewandelte AC-Leistung durch den Inverter erhalten. Das Ladesystem weist ferner eine Steuereinrichtung zum Ermitteln eines Lademodus aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Lademodus basierend auf einer Höhe einer Ladespannung auf. In dem ersten Lademodus wird die Ladespannung von außerhalb direkt der Batterie zugeführt, in dem zweiten Lademodus wird eine herabgesetzte Spannung durch einen Sternpunkt, an dem die mehreren Spulen miteinander verbunden sind, an die Batterie zugeführt, indem die Ladespannung an DC-Verbindungsanschlüsse des Inverters so angelegt wird, dass Schaltelemente im Inverter und die Spulen als ein Abwärtswandler arbeiten, und in dem dritten Lademodus wird eine erhöhte Spannung durch die DC-Verbindungsanschlüsse des Inverters an die Batterie zugeführt, indem die Ladespannung an den Sternpunkt so angelegt wird, dass die Spulen und der Inverter als ein Aufwärtswandler arbeiten.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Laden einer Batterie unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems, welches einen Elektromotor mit einer Mehrzahl von Spulen, eine Mehrzahl von Schaltern, eine Steuereinrichtung und einen Inverter aufweist, wobei der Inverter DC-Verbindungsanschlüsse, eine Mehrzahl von Motorverbindungsanschlüssen und eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: Ermitteln, mittels der Steuereinrichtung, eines Lademodus durch Vergleichen einer Höhe der Ladespannung mit einer Spannung der Batterie, und Steuern, mittels der Steuereinrichtung, von Zuständen der Mehrzahl von Schaltern und/oder Schaltelementen so, dass die Ladespannung an die DC-Verbindungsanschlüsse angelegt wird und der Sternpunkt, welcher durch die Enden der mehreren Spulen gebildet wird, mit der Batterie verbunden wird, und, wenn die Ladespannung größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, Steuern, mittels der Steuereinrichtung, der Mehrzahl von Schaltelementen so, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen und die Spulen gebildet wird, als ein Abwärtswandler arbeitet.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Steuern, mittels der Steuereinrichtung, von Zuständen der Mehrzahl von Schaltern so, dass die Ladespannung direkt an die Batterie angelegt wird, wenn die Ladespannung eine zum Laden der Batterie geeignete Höhe hat.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Steuern, mittels der Steuereinrichtung, von Zuständen der Mehrzahl von Schaltern und/oder Schaltelementen so, dass die Ladespannung an den Sternpunkt angelegt wird und die DC-Verbindungsanschlüsse mit der Batterie verbunden werden, und, wenn die Ladespannung kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, Steuern, mittels der Steuereinrichtung, der Mehrzahl von Schaltelementen so, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen und die Spulen gebildet wird, als ein Aufwärtswandler arbeitet.
Gemäß dem System und Verfahren zum Laden unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems ist es möglich, eine Ladespannung so zu wandeln, dass eine Spannung mit einer gewünschten Höhe an die Batterie bereitgestellt wird, indem eine Stromkreisstruktur, welche durch die Schaltelemente im Inverter und die Spulen des Elektromotors gebildet wird, ohne einen zusätzlichen Wandler genutzt wird, sogar falls die Höhe einer Ladespannung, welche zum Schnellladen von außerhalb geliefert wird, keine zum Laden der Batterie geeignete Höhe aufweist. Folglich ist es möglich, die durch Hinzufügen einer Vorrichtung (z.B. des zusätzlichen Wandlers) bedingten Kosten zu verringern und eine Erhöhung der Herstellungskosten zu unterbinden.
Gemäß dem System und Verfahren zum Laden unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems ist es insbesondere dann, wenn der Stromkreis, der durch die Schaltelemente im Inverter und die Spulen des Elektromotors gebildet wird, als ein Abwärtswandler genutzt wird, möglich, den Ladestrom, welcher bei der maximalen Spannung der externen Schnellladeeinrichtung bereitgestellt wird, mittels der reziproken Zahl des Tastgrads des Wandlers zu erhöhen und dann den Ladestrom der Batterie zuzuführen. Im Vergleich mit dem Fall, wenn ein Ladestrom bei einer niedrigen Spannung von der Schnellladeeinrichtung bereitgestellt wird, ist es folglich möglich, die Ladegeschwindigkeit erheblich zu erhöhen und die Ladezeit zu verringern.
Die Effekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Effekte beschränkt, und weitere Effekte können durch die Fachleute in der Technik aus der nachfolgenden Beschreibung klar und deutlich verstanden werden.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es sollte zu verstehen sein, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
Figurenliste
Damit die Erfindung gründlich verstanden werden kann, werden jetzt zahlreiche Ausgestaltungen davon, welche beispielhaft gegeben sind, beschrieben, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, wobei:

1 ist ein Systemschaltplan eines Ladesystems, welches ein Elektromotorantriebssystem nutzt, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung, und
2 ist ein Flussdiagramm eines Ladesystems und Verfahrens unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich Veranschaulichungszwecken und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung, Anwendung oder Nutzung zu beschränken. Es ist zu verstehen, dass durchgehend durch die Zeichnungen korrespondierende Bezugszeichen ähnliche oder korrespondierende Teile und Merkmale angeben.
Ein System und ein Verfahren zum unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems gemäß diversen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Systemschaltplan eines Ladesystems, welches ein Elektromotorantriebssystem nutzt, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Ladesystem 10 ein System, welches eine Spannung mit einer Höhe, die eine Batterie (z.B. Hochvolt-Batterie, Hochvolt-Akkumulator) 100, welche eine Energiespeichereinrichtung ist, durch ein System, das zum An- bzw. Betreiben eines Elektromotors 300 vorgesehen ist, auf Grundlage einer von außerhalb eines Fahrzeugs bereitgestellten DC-Ladespannung laden kann, erzeugt und bereitstellt oder welches eine DC-Ladespannung von außerhalb direkte an die Batterie 100 bereitstellt.
Das System zum An- bzw. Betreiben des Elektromotors 300 kann im Allgemeinen eine Batterie 100, welche eine Energiespeichereinrichtung ist, die Energie zum Antreiben des Elektromotors 300 speichert, und einen Inverter (z.B. Wechselrichter) 200, welcher die in der Batterie 100 gespeicherte DC-Leistung in dreiphasigen Wechselstrom (AC) wandelt und diesen dreiphasigen AC an den Elektromotor 300 liefert, aufweisen. Der Inverter 200 weist DC-Verbindungsanschlüsse mit einem Plus-(+)Anschluss (z.B. positiven (+) Anschluss, Pluspol) 210p und einem Minus-Anschluss (z.B. negativen (-) Anschluss, Minuspol) 210n, welche jeweilig mit beiden Enden (z.B. Anschlüssen) der Batterie 100 verbunden sind, und drei Zweige, welche zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen zueinander parallel geschaltet sind, auf. Zwei Schaltelemente (zwei von Q1 bis Q6) sind in jedem der Zweige in Reihe geschaltet (z.B. um eine jeweilige Halbbrücke zu bilden), und Verbindungspunkte der zwei Schaltelemente bilden mehrere Motorverbindungsanschlüsse 210a, 210b und 210c, welche jeweilige mit den Phasen des Elektromotors 300 verbunden sind.
Um den Elektromotor zu betreiben, kann eine Pulsbreitenmodulationssteuerung der Schaltelemente Q1 bis Q6 im Inverter 200 durchgeführt werden, so dass ein Strom an den Motor 300 mittels eines Strombefehls, welcher mit dem Drehmoment des Elektromotors 300, dessen Erlangung durch Betreiben des Elektromotors 300 beabsichtigt wird, korrespondiert, geliefert werden kann.
Anders als beim Betrieb des Motors, wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß diversen Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung möglich, eine DC-Spannung mit einer gewünschten Höhe am Sternpunkt (z.B. Neutralpunkt) N des Elektromotors 300 zu erzeugen und dann die DC-Spannung an die Batterie 100 anzulegen, indem ein externer DC-Ladestrom an die DC-Verbindungsanschlüsse 210p und 210n des Inverters angelegt wird und die Schaltelemente Q1 bis Q6 des Inverters 200 angesteuert werden. Alternativ ist es möglich, eine DC-Spannung mit einer gewünschten Höhe am DC-Verbindungsanschluss des Inverters 200 zu erzeugen und dann die DC-Spannung an die Batterie 100 zu liefern, indem eine externe DC-Ladeleistung (z.B. ein externer DC-Ladestrom bzw. eine externe DC-Ladespannung) an den Sternpunkt N des Elektromotors 300 angelegt wird und die Schaltelemente Q1 bis Q6 des Inverters 200 angesteuert werden. Wenn ferner die Spannung, die von einer externen Ladestation (einer Schnellladeeinrichtung 20, welche eine DC-Ladespannung liefert) bereitgestellt wird, eine zum Laden der Batterie 100 geeignete Höhe hat, kann die externe DC-Ladespannung direkt an die Batterie 100 nicht über den Inverter 200 oder den Elektromotor 300 (z.B. ohne Umweg über Inverter oder Elektromotor) angelegt werden.
Um die vorstehend beschriebenen Funktionen zu erzielen, kann ein Ladesystem, welches ein Elektromotorantriebssystem nutzt, gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung aufweisen: eine Batterie 100; einen Inverter 200, welcher DC-Verbindungsanschlüsse, die einen Plus-Anschluss (z.B. positiven (+) Anschluss, Pluspol) 210p und einen Minus-Anschluss (z.B. negativen (-) Anschluss, Minuspol) 210n aufweisen, und eine Mehrzahl von Motorverbindungsanschlüssen 210a, 210b und 210c sowie eine Mehrzahl von Schaltelementen Q1 bis Q6, welche eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen 210p und 210n und den mehreren Motorverbindungsanschlüssen 210a, 210b und 210c bilden; einen Elektromotor 300 mit einer Mehrzahl von Spulen, welche erste Enden, welche jeweilig mit den mehreren Motorverbindungsanschlüssen 210a, 210b und 210c verbunden sind, und zweite Enden, welche mit einander verbunden sind, um einen Sternpunkt N zu bilden, aufweisen; eine Mehrzahl von Schaltern SW1 bis SW5, welche eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen der Batterie 100 und dem Inverter 200 bestimmen, eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen der Batterie 100 und dem Sternpunkt N bestimmen und einen Ladestrom, welcher von außerhalb zugeführt wird, an die DC-Verbindungsanschlüssen 210p und 210n anlegen oder davon lösen; und eine Steuereinrichtung 700, welche einen Betrieb der Mehrzahl von Schaltern SW1 bis SW5 und des Inverters 200 in Abhängigkeit von der Höhe der Ladespannung steuert.
Die Batterie 100, welche eine Komponente ist, die das Ziel des Ladens darstellt, kann in einem Lademodus mit einer von der externen Ladestation 20 bereitgestellten DC-Ladeleistung geladen werden. Im Allgemeinen ist die Batterie 100 eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von Antriebsenergie, welche an den Elektromotor 300, der betrieben wird, wenn ein Fahrzeug gefahren wird, geliefert wird.
Der Inverter 200 kann die DC-Verbindungsanschlüsse mit dem Plus-Anschluss 210p und dem Minus-Anschluss 210n und die mehreren Schaltelemente Q1 bis Q6, welche die mehreren Motorverbindungsanschlüsse 210a, 210b und 210c aufweisen und eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen 210p und 210n und den mehreren Motorverbindungsanschlüsse 210a, 210b und 210c ausbilden, aufweisen. Wenn ein Fahrzeug gefahren wird, dann kann im Allgemeinen der Inverter 200 die in der Batterie 100 gespeicherte DC-Leistung in AC-Leistung mit mehreren Phasen umwandeln und die Leistung mit den mehreren Phasen an die jeweiligen Phasen des Elektromotors 300 bereitstellen.
Wie vorstehend beschrieben, können die Verbindungsknoten der zwei Schaltelemente (Q1, Q2 / Q3, Q4 / Q5, Q6), welche jeweilig in den Zweigen des Elektromotors enthalten sind, durch die Motorverbindungsanschlüsse 210a, 210b und 210c mit Spulen, welche jeweilig den Phasen des Elektromotors 300 entsprechen, verbunden sein. Dementsprechend können zwei Schaltelemente, welche in einem Zweig des Inverters 200 enthalten sind, und eine Spule im Elektromotor 300, deren erstes Ende mit dem Verbindungsknoten der Schaltelemente verbunden ist, die Topologie eines Abwärts-DC-DC-Wandlers (z.B. Gleichstrom-Tiefsetzsteller - Englisch „step-down DC-DC converter“) oder eines Aufwärts-DC-DC-Wandlers (z.B. Gleichstrom-Hochsetzsteller - Englisch „step-up DC-DC converter“) in Abhängigkeit von der Energieflussrichtung umsetzen.
Das bedeutet: wenn Energie von den DC-Verbindungsanschlüssen 210ü und 210n des Inverters 200 aus zum Sternpunkt N des Elektromotors 300 fließt, die Schaltelemente des Inverters 200 und die Spulen des Elektromotors 300 einen Abwärts-DC-DC-Wandler realisieren, welcher den Tastgrad (z.B. Tastverhältnis, Ein-Aus-Verhältnis - Englisch „duty“ oder „duty cycle“) der Schaltelemente Q1, Q3 und Q5, welche eine obere Phase aufweisen und mit dem Plus-Anschluss 210p verbunden sind, steuert. Da der dreiphasige Inverter 200 insgesamt drei Zweige aufweist, wird eine Struktur, bei welcher drei Abwärts-DC-DC-Wandler parallel geschaltet sind, zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen des Inverters 200 und dem Sternpunkt N des Elektromotors 300 ausgebildet.
Wenn ferner Energie vom Sternpunkt N des Elektromotors 300 aus zu den DC-Verbindungsanschlüssen 210p und 210n des Inverters 200 fließt, können die Schaltelemente des Inverters 200 und die Spulen des Elektromotors 300 einen Aufwärts-DC-DC-Wandler realisieren, welcher den Tastgrad der Schaltelemente Q2, Q4 und Q6, welche eine untere Phase aufweisen und mit dem Minus-Anschluss 210n verbunden sind, steuert. Da der dreiphasige Inverter 200 insgesamt drei Zweige aufweist, wird eine Struktur, bei welcher drei Aufwärts-DC-DC-Wandler parallel geschaltet sind, zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen des Inverters 200 und dem Sternpunkt N des Elektromotors 300 ausgebildet.
Um einen Abwärtswandler und einen Aufwärtswandler, wie vorstehend beschrieben, auszubilden und eine Spannung mit einer geeigneten Höhe an die Batterie 100 beim Laden anzulegen, können die mehreren Schalter SW1 bis SW5 dazu vorgesehen sein, einen geeigneten elektrischen Verbindungspfad auszubilden.
Der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 können zwischen dem Plus-Anschluss und dem Minus-Anschluss der externen Schnellladeeinrichtung 20 und dem Plus-Anschluss 210p und dem Minus-Anschluss 210n des Inverters 200 geschaltet sein (z.B. kann der erste Schalter SW1 zwischen dem Plus-Anschluss der externen Schnellladeeinrichtung 20 und dem Plus-Anschluss 210p des Inverters 200 angeordnet und angeschlossen sein und kann der zweite Schalter SW2 zwischen dem Minus-Anschluss der externen Schnellladeeinrichtung 20 und dem Minus-Anschluss 210n des Inverters 200 angeordnet und angeschlossen sein). Der dritte Schalter SW3 kann zwischen den Sternpunkt N des Elektromotors 300 und dem Plus-Anschluss der Batterie 100 geschaltet sein, und der vierte Schalter SW4 kann zwischen den Plus-Anschluss 210p des Inverters 200 und den Plus-Anschluss der Batterie 100 geschaltet sein. Wenn der Verbindungszustand der ersten bis vierten Schalter SW1 bis SW4 passend eingestellt wird, ist es möglich, die Ladespannung der Schnellladeeinrichtung 20 herabzusetzen und dann diese Ladespannung an die Batterie bereitzustellen, oder ist es möglich, die Ladespannung der Schnellladeeinrichtung 20 ohne Änderung an die Batterie 100 bereitzustellen.
Um die Ladespannung der externen Schnellladeeinrichtung 20 zu erhöhen und dann bereitzustellen, kann ferner der fünfte Schalter SW5 vorgesehen sein, welcher zwischen den Plus-Anschluss der Schnellladeeinrichtung 20 und den Sternpunkt N des Elektromotors 300 geschaltet ist.
Diverse in der Technik bekannte Schaltelemente (ein Halbleiterschalter, ein Relais, etc.) können als der erste bis fünfte Schalter SW1 bis SW5 genutzt werden.
Die Steuereinrichtung 700 stellt den Verbindungszustand des ersten bis fünften Schalters SW1 bis SW5 basierend auf der Höhe der Ladespannung, welche von der Schnellladeeinrichtung 20 bereitgestellt wird, ein und steuert die Schaltelemente Q1 bis Q6 im Inverter 200 gemäß dem Verbindungszustand, so dass eine Spannung mit einer geeigneten Spannung an die Batterie 100 angelegt werden kann. Diverse Betriebsvorgänge und Effekte der vorliegenden Offenbarung, welche durch die Steuereinrichtung 700 erzielt werden, werden anhand der folgenden Beschreibung über das Verfahren des Ladens unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung klarer und deutlicher verstanden.
In 1 gibt das Bezugszeichen „400“ ein Hauptrelais an, welches den Verbindungszustand der Batterie 100 und der anderen Einrichtungen bestimmt, und das Hauptrelais kann geschlossen werden, wenn der Motor (z.B. ein Verbrennungsmotor) gestartet wird oder wenn geladen wird. Ferner gibt das Bezugszeichen „500“ einen Niedrigspannung-DC-DC-Wandler (LDC) an, welcher die hohe Spannung der Batterie 100 in eine niedrige Spannung, welche mit der Energieversorgung für elektronische Vorrichtungen des Fahrzeugs korrespondiert, wandelt. Ferner gibt Bezugszeichen „600“ eine Niedrigspannung-Batterie (z.B. Niedervolt-Batterie) an, welche die Energie für die elektronischen Vorrichtungen liefert, und die Niedrigspannung-Batterie kann mit der Energie, welche vom LDC 500 bereitgestellt wird, geladen werden. Bezugszeichen „Cdc1“ gibt einen Kondensator zum Erzeugen einer hohen Spannung an einem Hochvolt-DC-Zwischenkreis-Anschluss an, und Bezugszeichen „Cdc2“ gibt einen Kondensator zum Erzeugen einer DC-Spannung, wenn die Ladespannung der externen Schnellladeeinrichtung 20 an den Sternpunkt N des Elektromotors 300 angelegt wird, an.
2 ist ein Flussdiagramm eines Ladesystems und Verfahrens unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 2 verwendet das Ladeverfahren ein Ladesystem, wie zum Beispiel jenes, welches in 1 gezeigt ist. In einer Ausgestaltung kann, wenn das Laden gestartet wird, die Steuereinrichtung 700 eine Lademethode auf Grundlage der Spannungshöhe der Ladeleistung, welche von einer externen Ladestation (Schnellladeeinrichtung) 20, die DC-Ladeleistung liefert, bereitgestellt wird, ermitteln (S10).
In Schritt S10 kann die Steuereinrichtung 700 mit Informationen über die Höhe der Ladespannung, welche von der Schnellladeeinrichtung 20 geliefert wird, durch Kommunikation mit der Schnellladeeinrichtung 20 versorgt werden.
Wenn die Höhe der Ladespannung, welche die Schnellladeeinrichtung 20 liefert, größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zur Spannung der Batterie 100, welche das Ziel des Ladens ist, ist, kann die Steuereinrichtung 700 ferner ein Herabsetzen-Ladeverfahren zum Herabsetzen bzw. Verringern der Ladespannung, welche von außerhalb zum Laden zugeführt wird, ermitteln und anwenden.
Wenn das Herabsetzen-Ladeverfahren angewendet wird, dann schließt die Steuereinrichtung 700 den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2, so dass die Ladespannung der Schnellladeeinrichtung 20 an die DC-Verbindungsanschlüsse 210p und 210n des Inverters 200 angelegt wird, und schließt die Steuereinrichtung 700 den dritten Schalter SW3, so dass der Sternpunkt N des Elektromotors 300 elektrisch mit dem Plus-Anschluss der Batterie 100 verbunden wird. Ferner öffnet die Steuereinrichtung 700 den vierten Schalter SW4 und den fünften Schalter SW5 (S21).
Die Steuereinrichtung 700 steuert ferner den Tastgrad der Schaltelemente Q1, Q3 und Q5, welche mit dem Plus-Anschluss 210p der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden sind, der Schaltelemente des Inverters 200, so dass der Stromkreis, der durch die Spulen des Elektromotors 300, welche mit den Motorverbindungsanschlüsse 210a, 210b und 210c des Inverters 200 verbunden sind, gebildet wird, als ein Abwärtswandler (Tiefsetzsteller - Englisch „buck converter“) arbeitet, wodurch eine Spannung, welche durch Verringern der Höhe der Ladespannung erlangt wird, am Sternpunkt N des Elektromotors 300 gebildet wird, so dass eine verringerte bzw. herabgesetzte Spannung an die Batterie geliefert werden kann (S22). Die Höhe der Spannung, welche am Sternpunkt N des Elektromotors 300 ausgebildet wird, kann durch geeignetes Festlegen des Tastgrads der Schaltelemente Q1, Q3 und Q5 so gesteuert werden, dass sie eine zum Laden der Batterie 100 geeignete Höhe hat.
Das Steuern eines Abwärtswandlers ist in der Technik wohlbekannt, so dass eine Beschreibung einer detaillierten Schalttechnik eines Schaltelements weggelassen wird.
Das Laden der Batterie durch Herabsetzen-Steuerung kann unter Berücksichtigung des Ladezustands der Batterie fortgesetzt werden, bis das Laden beendet ist (S23).
Solch eine Herabsetzen-Steuerung kann die Höhe des Stroms, welcher von der externen (Schnell-)Ladeeinrichtung 20, welche eine externe Ladestation ist, bereitgestellt wird, mittels der reziproken Zahl des Tastgrads (z.B. durch den Kehrwert des Tastgrads) erhöhen, so dass es möglich wird, hohen Ladestrom an die Batterie 100 zu liefern, im Vergleich zum beschränkten Ladestrom, welcher von der Schnellladeeinrichtung 20 geliefert wird. Dementsprechend kann die Ladezeit verringert werden.
Wenn hingegen die Höhe der Ladespannung, welche die Schnellladeeinrichtung 20 liefert, kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zur Spannung der Batterie 100, welche das Ziel des Ladens ist, ist, kann die Steuereinrichtung 700 ein Heraufsetzen-Ladeverfahren zum Erhöhen der Ladespannung, welche von außerhalb zum Laden zugeführt wird, ermitteln und anwenden.
Wenn das Heraufsetzen-Ladeverfahren angewendet wird, dann schließt die Steuereinrichtung 700 den zweiten Schalter SW2 und den fünften Schalter SW5, so dass die Ladespannung der Schnellladeeinrichtung 20 an den Sternpunkt N des Elektromotors 300 angelegt wird, und schließt die Steuereinrichtung 700 den vierten Schalter SW4, so dass der Plus-Anschluss 210p der DC-Verbindungsanschlüsse des Inverters 20 elektrisch mit dem Plus-Anschluss der Batterie 100 verbunden wird. Ferner öffnet die Steuereinrichtung 700 den ersten Schalter SW1 und den dritten Schalter SW3 (S31).
Die Steuereinrichtung 700 steuert ferner den Tastgrad der Schaltelemente Q2, Q4 und Q6, welche mit dem Negativ-Anschluss 210n der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden sind, der Schaltelemente des Inverters 200, so dass der Stromkreis, der durch die Spulen des Elektromotors 300, welche mit den Motorverbindungsanschlüsse 210a, 210b und 210c des Inverters 200 verbunden sind, gebildet wird, als ein Aufwärtswandler (Hochsetzsteller - Englisch „boost converter“) arbeitet, wodurch eine Spannung, welche durch Erhöhen der Höhe der Ladespannung, welche an den Sternpunkt N des Elektromotors 3000 angelegt wird, erlangt wird, an dem DC-Verbindungsanschluss des Inverters 200 gebildet wird, so dass eine erhöhte bzw. heraufgesetzte Spannung an die Batterie geliefert werden kann (S32). Die Höhe der Spannung, welche am Sternpunkt N des Elektromotors 300 ausgebildet wird, kann durch geeignetes Festlegen des Tastgrads der Schaltelemente Q2, Q4 und Q6 so gesteuert werden, dass sie eine zum Laden der Batterie 100 geeignete Höhe hat.
Das Steuern eines Aufwärtswandlers ist in der Technik wohlbekannt, so dass eine Beschreibung einer detaillierten Schalttechnik eines Schaltelements weggelassen wird.
Das Laden der Batterie durch Heraufsetzen-Steuerung kann unter Berücksichtigung des Ladezustands der Batterie fortgesetzt werden, bis das Laden beendet ist (S33).
Wenn andererseits im Schritt S10 die Ladespannung, welche die Schnellladeeinrichtung 20 liefert, eine Spannung mit einer Höhe ist, die zum Laden der Batterie 100, welche das Ziel des Ladens ist, geeignet ist, dann schließt die Steuereinrichtung 700 den ersten Schalter SW1, den zweiten Schalter SW2 und den vierten Schalter SW4 und öffnet die Steuereinrichtung 700 den dritten Schalter SW3 und den fünften Schalter SW5, so dass die Ladespannung der Schnellladeeinrichtung 20 direkt an die Batterie 100 angelegt wird (S41).
Das Laden der Batterie durch direktes Anlegen der Ladespannung kann unter Berücksichtigung des Ladezustands der Batterie fortgesetzt werden, bis das Laden beendet ist (S42).
Wie vorstehend beschrieben, können das Ladesystem und -verfahren unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems eine Ladespannung derart wandeln, dass eine Spannung mit einer gewünschten Höhe an die Batterie bereitgestellt wird, indem eine Stromkreisstruktur, welche durch die Schaltelemente Q1 bis Q6 im Inverter 200 und die Spulen des Elektromotors 300 gebildet wird, ohne einen zusätzlichen Wandler genutzt wird, sogar falls die Höhe der DC-Ladespannung, welche zum Schnellladen von außerhalb zugeführt wird, keine zum Laden der Batterie geeignete Höhe ist. Folglich ist es möglich, Kosten aufgrund der Hinzufügung einer Vorrichtung zu verringern und eine Erhöhung der Herstellungskosten zu unterbinden.
Insbesondere dann, wenn der Stromkreis, der durch die Schaltelemente Q1 bis Q6 im Inverter 200 und die Spulen des Elektromotors 300 gebildet wird, als ein Abwärtswandler verwendet wird, ist es möglich, den Ladestrom, welcher bei der maximalen Spannung der externen Schnellladeeinrichtung 20 bereitgestellt wird, mittels der reziproken Zahl des Tastgrads des Wandlers zu erhöhen und dann den Ladestrom der Batterie 100 zuzuführen. Folglich ist es möglich, die Ladegeschwindigkeit im Vergleich mit dem Fall, wenn ein Ladestrom bei einer niedrigen Spannung von der Schnellladeeinrichtung 20 bereitgestellt wird, erheblich zu erhöhen und die Ladezeit zu verringern.
Obwohl die vorliegende Offenbarung vorstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausgestaltungen beschrieben wurde, werden die Fachleute in der Technik verstehen, dass die vorliegende Offenbarung auf zahlreiche Weisen abgewandelt und modifiziert werden kann.

Claims

System (10) zum Laden einer Batterie (100) unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems, das System (10) zum Laden aufweisend: einen Inverter (200), welcher aufweist: DC-Verbindungsanschlüsse, die einen Plus-Anschluss (210p) und einen Minus-Anschluss (210n) aufweisen, eine Mehrzahl von Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c), und eine Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6), welche dazu eingerichtet sind, eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen den DC-Verbindungsanschlüssen (210p, 210n) und den mehreren Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c) zu bilden, einen Elektromotor (300) mit einer Mehrzahl von Spulen, diese aufweisend: erste Enden, welche jeweilig mit den mehreren Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c) verbunden sind, und zweite Enden, welche mit einander verbunden sind, um einen Sternpunkt (N) zu bilden; eine Mehrzahl von Schaltern (SW1 bis SW5), welche dazu eingerichtet sind: eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie (100) und dem Inverter (200) zu bilden, eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie (100) und dem Sternpunkt (N) zu bilden, und einen Ladestrom an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) anzulegen oder zu lösen; und eine Steuereinrichtung (700), welche dazu eingerichtet ist, einen Betrieb der Mehrzahl von Schaltern (SW1 bis SW5) und des Inverters (200) basierend auf einer Höhe einer Ladespannung zu steuern.
System (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist, wenn die Ladespannung größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie (100) ist: Zustände der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die Ladespannung an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) angelegt wird und der Sternpunkt (N) mit der Batterie (100) verbunden wird, und die Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) in dem Inverter (200) und die Mehrzahl von Spulen gebildet wird, als ein Abwärtswandler arbeitet.
System (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist: einen Tastgrad eines Schaltelements (Q1, Q3, Q5), welches mit dem Plus-Anschluss (210p) der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) angelegte Ladespannung herabgesetzt und am Sternpunkt (N) ausgebildet wird.
System (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist, wenn die Ladespannung kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist: Zustände der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die Ladespannung an den Sternpunkt (N) angelegt wird und die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) mit der Batterie (100) verbunden werden, und die Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) in dem Inverter (200) und die Mehrzahl von Spulen gebildet wird, als ein Aufwärtswandler arbeitet.
System (10) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist: einen Tastgrad eines Schaltelements (Q2, Q4, Q6), welches mit dem Minus-Anschluss (210n) der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) angelegte Ladespannung erhöht wird und an den DC-Verbindungsanschlüssen (210p, 210n) ausgebildet wird.
System (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn die Ladespannung eine zum Laden der Batterie geeignete Höhe hat, die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist, Zustände der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die Ladespannung direkt an die Batterie (100) angelegt wird.
System (10) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mehrzahl von Schaltern aufweist: einen ersten Schalter (SW1), welcher zwischen einen Plus-Anschluss einer externen Ladestation (20), welche die Ladespannung bereitstellt, und den Plus-Anschluss (210p) des Inverters (200) geschaltet ist, einen zweiten Schalter (SW2), welcher zwischen einen Minus-Anschluss der externen Ladestation (20) und den Minus-Anschluss (210n) des Inverters (200) geschaltet ist, einen dritten Schalter (SW3), welcher zwischen den Sternpunkt (N) des Elektromotors (300) und einen Plus-Anschluss der Batterie (100) geschaltet ist, und einen vierten Schalter (SW4), welcher zwischen den Plus-Anschluss (210p) des Inverters (200) und den Plus-Anschluss der Batterie (100) geschaltet ist.
System (10) nach Anspruch 7, wobei, wenn die Ladespannung größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie (100) ist, die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter (SW1), den zweiten Schalter (SW2) und den dritten Schalter (SW3) zu schließen und den vierten Schalter (SW4) zu öffnen.
System (10) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist: einen Tastgrad eines Schaltelements (Q1, Q3, Q5), welches mit dem Plus-Anschluss (210p) der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse angelegte Ladespannung herabgesetzt wird und am Sternpunkt (N) ausgebildet wird.
System (10) nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, wobei, wenn die Ladespannung eine zum Laden der Batterie (100) geeignete Höhe hat, die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist, den ersten Schalter (SW1), den zweiten Schalter (SW2) und den vierten Schalter (SW4) zu schließen und den dritten Schalter (SW3) zu öffnen.
System (10) nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 10, ferner aufweisend: einen fünften Schalter (SW5), welcher zwischen den Plus-Anschluss der externen Ladestation (20) und den Sternpunkt (N) geschaltet ist.
System (10) nach Anspruch 11, wobei, wenn die Ladespannung kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist, den zweiten Schalter (SW2), den vierten Schalter (SW4) und den fünften Schalter (SW5) zu schließen sowie den ersten Schalter (SW1) und den dritten Schalter (SW3) zu öffnen.
System (10) nach Anspruch 12, wobei die Steuereinrichtung (700) dazu eingerichtet ist: einen Tastgrad eines Schaltelements (Q2, Q4, Q6), welches mit dem Minus-Anschluss (210n) der DC-Verbindungsanschlüsse verbunden ist, aus der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so zu steuern, dass die an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) angelegte Ladespannung erhöht wird und an den DC-Verbindungsanschlüssen (210p, 210n) ausgebildet wird.
System zum Laden einer Batterie (100) unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems, das System (10) zum Laden aufweisend: einen Inverter (200), welcher DC-Leistung einer Batterie (100) in AC-Leistung mit einer Mehrzahl von Phasen wandelt, wenn ein Fahrzeug angetrieben wird; einen Elektromotor (300) mit einer Mehrzahl von Spulen, welche jeweilig die gewandelte AC-Leistung durch den Inverter (200) erhalten, und eine Steuereinrichtung (700), welche eingerichtet ist zum Ermitteln eines Lademodus aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Lademodus basierend auf einer Höhe einer Ladespannung, wobei: in dem ersten Lademodus die Ladespannung von außerhalb direkt der Batterie (100) zugeführt wird, in dem zweiten Lademodus eine herabgesetzte Spannung durch einen Sternpunkt (N), an dem die mehreren Spulen miteinander verbunden sind, an die Batterie (100) zugeführt wird, indem die Ladespannung an DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) des Inverters (200) so angelegt wird, dass Schaltelemente (Q1 bis Q6) im Inverter (200) und die Mehrzahl von Spulen als ein Abwärtswandler arbeiten, und in dem dritten Lademodus eine erhöhte Spannung durch die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) des Inverters (200) an die Batterie (100) zugeführt wird, indem die Ladespannung an den Sternpunkt (N) so angelegt wird, dass die Mehrzahl von Spulen und der Inverter (200) als ein Aufwärtswandler arbeiten.
Verfahren zum Laden einer Batterie (100) unter Verwendung eines Elektromotorantriebssystems, welches einen Elektromotor (300) mit einer Mehrzahl von Spulen, eine Mehrzahl von Schaltern (SW1 bis SW5), eine Steuereinrichtung (700) und einen Inverter (200) aufweist, wobei der Inverter (200) DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n), eine Mehrzahl von Motorverbindungsanschlüssen (210a, 210b, 210c) und eine Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) aufweist, das Verfahren aufweisend: Ermitteln (S10), mittels der Steuereinrichtung (700), eines Lademodus durch Vergleichen einer Höhe der Ladespannung mit einer Spannung der Batterie (100), und Steuern (S21), mittels der Steuereinrichtung (700), von Zuständen der Mehrzahl von Schaltern und/oder Schaltelementen so, dass die Ladespannung an die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) angelegt wird und der Sternpunkt (N), welcher durch die Enden der mehreren Spulen gebildet wird, mit der Batterie (100) verbunden wird, und wenn die Ladespannung größer als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, Steuern (S22), mittels der Steuereinrichtung (700), der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) und die Mehrzahl von Spulen gebildet wird, als ein Abwärtswandler arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner aufweisend: Steuern (S41), mittels der Steuereinrichtung (700), von Zuständen der Mehrzahl von Schaltern so, dass die Ladespannung direkt an die Batterie (100) angelegt wird, wenn die Ladespannung eine zum Laden der Batterie (100) geeignete Höhe hat.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, ferner aufweisend: Steuern (S31), mittels der Steuereinrichtung (700), von Zuständen der Mehrzahl von Schaltern und/oder Schaltelementen so, dass die Ladespannung an den Sternpunkt (N) angelegt wird und die DC-Verbindungsanschlüsse (210p, 210n) mit der Batterie verbunden werden, und wenn die Ladespannung kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert im Vergleich zu einer Spannung der Batterie ist, Steuern (S32), mittels der Steuereinrichtung (700), der Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) so, dass ein Stromkreis, welcher durch die Mehrzahl von Schaltelementen (Q1 bis Q6) und die Mehrzahl von Spulen gebildet wird, als ein Aufwärtswandler arbeitet.