DE102020131846A1 - Batterieladevorrichtung und -verfahren für ein Fahrzeug - Google Patents

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Sangkyu Lee
Young Chan Byun
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Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Batterieladevorrichtung und -verfahren für ein Fahrzeug, wobei die Ladevorrichtung aufweist: ein drittes Schaltelement, das zwischen einer ersten Batterie (104) und einer zweiten Batterie (106) vorgesehen ist, das konfiguriert ist, um die erste Batterie (104) und die zweite Batterie (106) elektrisch zu verbinden oder zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von außen der ersten Batterie (104) zugeführt wird, ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie (106) zugeführt wird, und eine Steuervorrichtung (112), die konfiguriert ist, um das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu steuern (412, 422), um mindestens eine von der ersten Batterie (104) oder der zweiten Batterie (106) selektiv zu laden.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung/Offenbarung betrifft ein Fahrzeug und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden einer Batterie in dem Fahrzeug.
  • Hintergrund
  • Da die Entwicklung umweltfreundlicher Fahrzeuge (wie zum Beispiel elektrischer Fahrzeuge oder hybrider Fahrzeuge) zunehmend voranschreitet, nimmt die Laufleistung (z.B. eine Reichweite) von umweltfreundlichen Fahrzeugen ebenfalls zu.
  • Eine Kapazität einer Batterie hat ebenfalls signifikant zugenommen, um hunderte Kilometer oder mehr mit einer vollen (Batterie-)Ladung zu fahren (z.B. zurückzulegen). Um die Batterie mit der erhöhten Kapazität in einer kürzeren Zeit zu laden, wird eine Spannung der Batterie ebenfalls von 400V auf 800V (weiter-)entwickelt. Jedoch reagieren die meisten der Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen, die aktuell verwendet werden, nur auf 400V-Typ-Batterien, aber unterstützen in vielen Fällen nicht 800V-Typ-Batterien. Obwohl die Verbreitung von 800V-Typ-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen zunimmt, sind 400V-Typ-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen nach wie vor in der Überzahl.
  • Aus diesem Grund müssen umweltfreundliche Fahrzeuge mit 800V-Typ-Batterien in der Lage sein, sowohl mittels 400V-Typ-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen als auch mittels 800V-Typ-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen geladen zu werden. Hierfür wird im Allgemeinen eine Spannung der 400V-Typ-Ladevorrichtung innerhalb des Fahrzeugs erhöht/verstärkt, um die 800V-Typ-Batterie zu laden.
  • Um die Spannung der 400V-Typ-Ladevorrichtung innerhalb des Fahrzeugs zu erhöhen/verstärken, muss ein Verstärkungswandler in dem Fahrzeug vorgesehen sein. In diesem Fall tritt Lärm während eines Verstärkungswandlungsprozesses auf. Der Lärm, der während des Verstärkungswandlungsprozesses erzeugt wird, kann einen Ladefehler hervorrufen. Zusätzlich, wenn ein Filter zum Blockieren des Lärms vorgesehen ist, kann dies der Grund für eine Zunahme des Fahrzeugpreises sein.
  • Erfindungserläuterung
  • Ein Aspekt der Erfindung/Offenbarung ist dazu da, um es einem Fahrzeug zu ermöglichen, zu einer Mehrzahl an externen Ladevorrichtungen zu korrespondieren, die unterschiedliche Ladespannungen haben, ohne einen separaten Verstärkunsgwandler zu verwenden.
  • Zusätzliche Aspekte der Offenbarung werden teilweise in der Beschreibung dargelegt, welche folgt, und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch die Anwendung der Offenbarung erlernt werden.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung kann eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug aufweisen: ein drittes Schaltelement, das zwischen einer ersten Batterie und einer zweiten Batterie vorgesehen ist, das konfiguriert ist, um die erste Batterie und die zweite Batterie elektrisch zu verbinden oder zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der ersten Batterie zugeführt wird, ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie zugeführt wird, und eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um das An-/Ausschalten des ersten Schaltelements, des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements zu steuern, um jede oder alle von der ersten Batterie und der zweiten Batterie selektiv zu laden.
  • Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um eine Größenordnung (z.B. eine Größe, z.B. Stärke) des Ladestroms variabel anzupassen, der zu jeder von der ersten Batterie und der zweiten Batterie zugeführt wird, so dass die Lademenge der ersten Batterie und der zweiten Batterie gleich ist.
  • Das erste Schaltelement kann einen ersten Transistor aufweisen, der konfiguriert ist, um die Zuführmenge des Ladestroms anzupassen. Das zweite Schaltelement kann einen zweiten Transistor aufweisen, der konfiguriert ist, um die Zuführmenge des Ladestroms anzupassen.
  • Das erste Schaltelement kann weiter ein erstes Relais aufweisen, das konfiguriert ist, um das Zuführen oder Unterbrechen des Ladestroms zu steuern. Das zweite Schaltelement kann weiter ein zweites Relais aufweisen, das konfiguriert ist, um das Zuführen oder Unterbrechen des Ladestroms zu steuern.
  • Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um die erste Batterie und die zweite Batterie zu steuern, um als eine einzelne Batterie geladen zu werden durch Anschalten des dritten Schaltelements und Ausschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
  • Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um die erste Batterie und die zweite Batterie zu steuern, um unabhängig geladen zu werden durch Ausschalten des dritten Schaltelements und Anschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
  • Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um nur eine von der ersten Batterie und der zweiten Batterie zu steuern, um unabhängig geladen zu werden durch Ausschalten des dritten Schaltelements und Anschalten eines von dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement und Ausschalten des jeweils anderen.
  • Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu steuern, so dass jede oder alle von der ersten Batterie und der zweiten Batterie selektiv geladen werden als Reaktion auf eine Ladekapazität einer externen Ladevorrichtung, die den Ladestrom zuführt.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Offenbarung, in einem Verfahren des Steuerns einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug, weist die Ladevorrichtung auf: ein drittes Schaltelement, das zwischen einer ersten Batterie und einer zweiten Batterie vorgesehen ist, das konfiguriert ist, um die erste Batterie und die zweite Batterie elektrisch zu verbinden oder zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der ersten Batterie zugeführt wird, und ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie zugeführt wird. Das Verfahren kann aufweisen: Identifizieren, durch eine Steuervorrichtung, einer Ladekapazität einer externen Ladevorrichtung, die den Ladestrom zuführt, und Steuern, durch die Steuervorrichtung, des ersten Schaltelements, des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements, so dass jede oder alle von der ersten Batterie und der zweiten Batterie selektiv geladen werden als Reaktion auf die Ladekapazität der externen Ladevorrichtung.
  • Das Verfahren kann weiter aufweisen das variable Anpassen, durch die Steuervorrichtung, einer Größenordnung (z.B. einer Größe, z.B. Stärke) des Ladestroms, der jeder von der ersten Batterie und der zweiten Batterie zugeführt wird, so dass die Lademengen der ersten Batterie und der zweiten Batterie gleich sind.
  • Das erste Schaltelement kann einen ersten Transistor aufweisen, der konfiguriert ist, um die Zuführmenge des Ladestroms anzupassen. Das zweite Schaltelement kann einen zweiten Transistor aufweisen, der konfiguriert ist, um die Zuführmenge des Ladestroms anzupassen.
  • Das erste Schaltelement kann weiter ein erstes Relais aufweisen, das konfiguriert ist, um das Zuführen oder Unterbrechen des Ladestroms zu steuern. Das zweite Schaltelement kann weiter ein zweites Relais aufweisen, das konfiguriert ist, um das Zuführen oder Unterbrechen der Ladestroms zu steuern.
  • Das Verfahren kann weiter aufweisen das Steuern, durch die Steuervorrichtung, der ersten Batterie und der zweiten Batterie, um als eine einzige Batterie geladen zu werden durch Anschalten des dritten Schaltelements und Ausschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
  • Das Verfahren kann weiter aufweisen das Steuern, durch die Steuervorrichtung, der ersten Batterie und der zweiten Batterie, um unabhängig geladen zu werden durch Ausschalten des dritten Schaltelements und Anschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
  • Das Verfahren kann weiter das Steuern aufweisen, durch die Steuervorrichtung, nur einer von der ersten Batterie und der zweiten Batterie, um unabhängig geladen zu werden durch Ausschalten des dritten Schaltelements und Anschalten eines von dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement und Ausschalten des jeweils anderen.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Offenbarung kann ein Fahrzeug aufweisen: eine erste Batterie und eine zweite Batterie, ein drittes Schaltelement, das zwischen der ersten Batterie und der zweiten Batterie vorgesehen ist, das konfiguriert ist, um die erste Batterie und die zweite Batterie elektrisch zu verbinden oder zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der ersten Batterie zugeführt wird, ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie zugeführt wird, und eine Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um das An-/Ausschalten des ersten Schaltelements, des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements zu steuern, um jede oder alle von der ersten Batterie und der zweiten Batterie zu laden.
  • In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Offenbarung, in einem Verfahren des Steuerns eines Fahrzeugs, weist das Fahrzeug auf: eine erste Batterie und eine zweite Batterie, ein drittes Schaltelement, das zwischen der ersten Batterie und der zweiten Batterie vorgesehen ist, das konfiguriert ist, um die erste Batterie und die zweite Batterie elektrisch zu verbinden und zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der ersten Batterie zugeführt wird, und ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie zugeführt wird. Das Verfahren kann aufweisen: Identifizieren, durch eine Steuervorrichtung, einer Ladekapazität einer externen Ladevorrichtung, die den Ladestrom zuführt, und Steuern, durch die Steuervorrichtung, des ersten Schaltelements, des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements, so dass jede oder alle von der ersten Batterie und der zweiten Batterie selektiv geladen werden als Reaktion auf die Ladekapazität der externen Ladevorrichtung.
  • Figurenliste
  • Diese und/oder weitere Aspekte der Erfindung/Offenbarung werden ersichtlich und verständlicher aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gebracht wird, von denen:
    • 1 eine Ansicht ist, die eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einer Form der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 2 eine Ansicht ist, die ein Ladesteuern als Antwort auf eine 400V-Typ-externe-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung in einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einer Form der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 3 eine Ansicht ist, die ein Ladesteuern als Antwort auf eine 800V-Typ-externe-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einer Form der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 4 eine Ansicht ist, die ein Fahrzeug-Ladeverfahren einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einer Form der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 ist eine Ansicht, die eine Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einigen Formen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Bezugnehmend auf 1 kennzeichnet Bezugszeichen 102 eine externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung, die außerhalb eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Die externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 ist mit einer Ladevorrichtung für das Fahrzeug elektrisch verbunden, gemäß der Ausführungsform der Offenbarung, durch eine Hochspannung-Relaisbaugruppe 120 über ein Plug-In eines Ladekabels. Die Hochspannung-Relaisbaugruppe 120 kann aufweisen: einen Stromsensor 110 zum Detektieren einer Größenordnung eines Stroms, der durch zwei Hochspannung-Relais RL4 und RL5 fließt, und (+)-Pole, die jeweils zugeordnet mit den (+)- und (-)-Polen der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 verbunden sind. Wenn die externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 und eine Ladevorrichtung für das Fahrzeug, gemäß der Ausführungsform der Offenbarung, über das Plug-In des Ladekabels verbunden werden, werden die zwei Hochspannung-Relais RL4 und RL5 der Hochspannung-Relaisbaugruppe 102 angeschaltet, um den Strom zuzuführen.
  • Die Ladevorrichtung für das Fahrzeug kann bereitgestellt werden, um die Hochspannung-Batterien 104 und 106 zu laden, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind. Die Hochspannung-Batterien 104 und 106, die in 1 veranschaulicht sind, sind aus zwei 400V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 zusammengesetzt. Ein drittes Hochspannung-Relais RL3, welches ein drittes Schaltelement ist, kann zwischen den zwei 400V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 vorgesehen sein, das bedeutet, zwischen der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106. Diesbezüglich, wenn das dritte Hochspannung-Relais RL3 ausgeschaltet wird, werden die zwei 400V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 voneinander elektrisch separiert, um als separierte 400V-Typ-Batterien betrieben zu werden. Im umgekehrten Fall, wenn das dritte Hochspannung-Relais RL3 angeschaltet wird, werden die zwei 400V-Typen-Hochspannung-Batterien 104 und 106 elektrisch miteinander verbunden, um als die 800V-Typ-Batterie betrieben zu werden.
  • Die erste Hochspannung-Batterie 104 kann unabhängig geladen werden durch ein erstes Hochspannung-Relais RL1 und einen ersten Transistor IGBT1, die ein erstes Schaltelement begründen. Das bedeutet, wenn das erste Hochspannung-Relais RL1 und der erste Transistor IGBT1 angeschaltet werden, während das dritte Hochspannung-Relais RL3, ein zweites Hochspannung-Relais RL2 und ein zweiter Transistor IGBT2 ausgeschaltet sind, wird die erste Hochspannung-Batterie 104 unabhängig geladen. Das erste Schaltelement kann durch eine Kombination des ersten Hochspannung-Relais RL1 und des ersten Transistors IGBT1 konfiguriert sein oder kann alleine durch den ersten Transistor IGBT1 konfiguriert sein.
  • Die zweite Hochspannung-Batterie 106 kann unabhängig geladen werden durch das zweite Hochspannung-Relais RL2 und durch den zweiten Transistor IGBT 2, die ein zweites Schaltelement bilden. Das bedeutet, wenn das zweite Hochspannung-Relais RL2 und der zweite Transistor IGBT2 angeschaltet werden während das dritte Hochspannung-Relais RL3, das erste Hochspannung-Relais RL1 und der erste Transistor IGBT1 ausgeschaltet sind, wird die erste Hochspannung-Batterie 104 unabhängig geladen. Das zweite Schaltelement kann durch eine Kombination des zweiten Hochspannung-Relais RL2 und des zweiten Transistors IGBT2 konfiguriert sein oder kann alleine durch den zweiten Transistor IGBT2 konfiguriert sein.
  • Wenn das erste Hochspannung-Relais RL1, der erste Transistor IGBT1, das zweite Hochspannung-Relais RL2 und der zweite Transistor IGBT2 ausgeschaltet werden während das dritte Hochspannung-Relais RL3 ausgeschaltet ist, können beide von der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 unabhängig geladen werden.
  • Wenn nur das dritte Hochspannung-Relais RL3 von selbst angeschaltet wird, während das erste Hochspannung-Relais RL1, der erste Transistor IGBT1, das zweite Hochspannung-Relais RL2 und der zweite Transistor IGBT2 ausgeschaltet sind, werden die erste Hochspannung-Batterie 104 und die zweite Hochspannung-Batterie 106 elektrisch in Serie verbunden (z.B. geschaltet), um als eine 800V-Typ-Batterie geladen zu werden.
  • Der erste Transistor IGBT1 und der zweite Transistor IGBT2 sind Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), welche Hochleistungsschalter sind. Der erste Transistor IGBT1 kann durch eine Gate-Spannung V1 gesteuert werden, die durch eine Regler-Vorrichtung 114 unter einem Steuern eines Batteriemanagementsystems 112 zugeführt wird, das als eine Steuervorrichtung betrieben wird. Der zweite Transistor IGBT2 kann ebenfalls durch eine Gate-Spannung V2 gesteuert werden, die durch eine weitere Regler-Vorrichtung 116 unter dem Steuern des Batteriemanagementsystems 112 zugeführt wird.
  • Die Arbeitsbereiche des ersten und des zweiten Transistors IGBT1 und IGBT 2 können jeweils zugeordnet in einen Linearbereich, einen Sättigungsbereich und einen Unterbrechungs-Bereich unterteilt werden. In der Ausführungsform der Offenbarung, durch Betreiben jedes von dem ersten Transistor IGBT1 und dem zweiten Transistor IGBT2 in dem Sättigungsbereich und in dem Unterbrechungs-Bereich durch die Größenordnung der Gate-Spannungen V1 und V2, wirken der erste Transistor IGBT1 und der zweite Transistor IGBT2 einfach als An-/Aus-Schalter. Durch Betreiben jedes von dem ersten Transistor IGBT1 und dem zweiten Transistor IGBT2 in dem linearen Bereich durch die Größenordnung der Gate-Spannungen V1 und V2, wird die Größenordnung des Stroms angepasst, der durch jeden von dem ersten und dem zweiten Transistor IGBT1 und IGBT2 fließt. Das Anpassen der Größenordnung des Stroms durch jeden von dem ersten und zweiten Transistor IGBT1 und IGBT2, wie obig beschrieben ist, ist dazu da, die ersten Hochspannung-Batterie 104 und die zweiten Hochspannung-Batterie 106 gleichermaßen (gleichmäßig) zu laden, durch Steuern der Menge an Strom, die zu der ersten Hochspannung-Batterie 104 und zu der zweiten Hochspannung-Batterie 106 gleichermaßen fließt.
  • In 1 kann der Stromsensor 110 die Größenordnung eines Ladestroms ILaden messen, der durch den (+)-Pol der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 zugeführt wird. Ein weiterer Stromsensor 108 kann die Größenordnung des Stroms messen, der durch einen Strompfad zwischen dem ersten Hochspannung-Relais RL1 und der (+)-Elektrode der zweiten Hochspannung-Batterie 106 fließt (siehe 12 in den 2 und 3).
  • Die Ladevorrichtung für das Fahrzeug gemäß der Ausführungsform ist dazu in der Lage, eine 800V-Typ-Hochspannung-Batterie 104 und 106 als zwei 400V-Typ-Spannung-Batterien 104 und 106 unabhängig zu laden. Die meisten der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen, die derzeit in Anwendung sind, sind 400V-Typ-Modelle, und die Verbreitung von 800V-Typ-externen-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtungen nimmt zu für ein schnelleres Laden. Die Ladevorrichtung für das Fahrzeug gemäß der Ausführungsform ist dazu in der Lage, die 800V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 als zwei 400V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 unabhängig zu laden, um der 400V-Typ-externen-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung genauso wie der 800V-Typ-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung gerecht zu werden.
  • In dem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung wird eine Änderung in dem Ladeverfahren gemäß der Kapazität der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 mit Bezug auf die 2 bis 4 im Detail beschrieben.
  • 2 ist eine Ansicht, die ein Ladesteuern veranschaulicht als Reaktion auf eine 400V-Typ-externe-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung in einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einigen Formen der vorliegenden Offenbarung. Die externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102, die in 2 veranschaulicht ist, ist ein 400V-Typ-Modell. In diesem Fall teilt die Ladevorrichtung für das Fahrzeug gemäß der Ausführungsform die 800V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 elektrisch auf in die zwei 400V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 und führt jeweils das unabhängige Laden aus für die zwei 400V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106.
  • Wie in 2 veranschaulicht ist, werden das erste Hochspannung-Relais RL1, der erste Transistor IGBT 1, das zweite Hochspannung-Relais RL2 und der zweite Transistor IGBT2 angeschaltet während das dritte Hochspannung-Relais RL3 ausgeschaltet ist. Durch dieses Steuern wird die erste Hochspannung-Batterie 104 und die zweite Hochspannung-Batterie 106 jeweils als die 400V-Typ-Batterie unabhängig geladen.
  • Das Laden der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 kann durch den Ladestrom ILaden ausgeführt werden, der von der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 zugeführt wird. In dem Fall von 2 kann der Ladestrom ILaden zugeführt werden durch Aufteilen in die erste Hochspannung-Batterie 104 und in die zweite Hochspannung-Batterie 106. Idealerweise sollte ein erster Strom 11, der zu der ersten Hochspannung-Batterie 104 zugeführt wird, und ein zweiter Strom 12, der zu der zweiten Hochspannung-Batterie 106 zugeführt wird, jeweils gleich groß sein, aber der erste Strom 11 und der zweite Strom 12 können aufgrund der physikalischen Charakteristik des Strompfads nicht gleich groß sein. Wenn der erste Strom 11, der zu der ersten Hochspannung-Batterie 104 zugeführt wird, und der zweite Strom 12, der zu der zweiten Hochspannung-Batterie 106 zugeführt wird, nicht gleich groß sind, kann ein Ungleichgewicht zwischen den Batteriezellen der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 auftreten.
  • Dementsprechend werden in der Ladevorrichtung für das Fahrzeug der Ausführungsform durch Anpassen der Größenordnung des Stroms, der durch jeden von dem ersten Transistor IGBT1 und dem zweiten Transistor IGBTS2 fließt, durch Anpassen der Gate-Spannungen V1 und V2 von jedem des ersten Transistors IGBT1 und des zweiten Transistors IGBT2, der erste Strom 11, der der ersten Hochspannung-Batterie 104 zugeführt wird, und der zweite Strom 12, der der zweiten Hochspannung-Batterie 106 zugeführt wird, gleichmäßig gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt ist jede der Gate-Spannungen V1 und V2 größer als 0V, um den ersten Transistor IGBT1 und den zweiten Transistor IGBT2 anzuschalten. Jedoch, um jeden von dem ersten Strom 11 und dem zweiten Strom 12 anzupassen, um dieselbe Größenordnung zu haben (11 = 12), darf/muss jede von den Gate-Spannungen V1 und V2 unterschiedliche Spannungsniveaus haben, die jeweils größer als 0V sind. Wenn 11 > 12, kann 11 = 12 hergestellt werden durch Anpassen der Größenordnung der Gate-Spannungen V1 und V2, so dass V1 < V2 wird. Im entgegengesetzten Fall, wenn 11 < 12, kann 11 = 12 hergestellt werden durch Anpassen der Größenordnungen der Gate-Spannung V1 und V2, so dass V1 > V2 wird.
  • Die Beziehung zwischen dem Ladestrom ILaden, dem ersten Strom 11 und dem zweiten Strom 12 kann durch ILaden = 11 + 12 ausgedrückt werden. Davon ausgehend kann erkannt werden, dass der zweite Strom 12 = ILaden - 11 ist. Diesbezüglich können die zwei Stromsensoren 108 und 110 einzeln sowohl den Ladestrom ILaden messen als auch den ersten Strom 11 und den zweiten Strom 12.
  • 3 ist eine Ansicht, die ein Ladesteuern als Antwort auf eine 800V-Typexterene-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung in einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einigen Formen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102, die in 3 veranschaulicht ist, ist das 800V-Typ-Modell. In diesem Fall kann die Ladevorrichtung für das Fahrzeug, gemäß der Ausführungsform, das Laden als eine 800V-Typ-Hochspannung-Batterie 104 oder 106 ausführen ohne die 800V-Typ-Hochspannung-Batterie 104 und 106 aufzuteilen.
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, wenn nur das dritte Hochspannung-Relais RL3 von selbst angeschaltet wird, während das erste Hochspannung-Relais RL1, der erste Transistor IGBT1, das zweite Hochspannung-Relais RL2 und der zweite Transistor IGBT2 ausgeschaltet sind, wird die erste Hochspannung-Batterie 104 und die zweite Hochspannung-Batterie 106 in Serie elektrisch verbunden (z.B. elektrisch geschaltet), um als eine 800V-Typ-Batterie geladen zu werden.
  • Da beide von dem ersten Transistor IGBT1 und dem zweiten Transistor IGBT2 ausgeschaltet sind, wird das Ladesteuern durch Anpassen der Gate-Spannung V1 und V2 nicht benötigt. Diesbezüglich sind/betragen die Gate-Spannung V1 und V2 zu diesem Zeitpunkt alle 0V. Zusätzlich wird der Ladestrom ILaden, der von der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 zugeführt wird, der zweiten Hochspannung-Batterie 106 und der ersten Hochspannung-Batterie 104 unter den gegebenen Umständen sequentiell zugeführt, um die erste Hochspannung-Batterie 104 und die zweite Hochspannung-Batterie 106 zu laden.
  • Als Reaktion auf die 800V-Typ-externe-Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102, falls die Hochspannung-Batterien 104 und 106 auf dieselbe Weise geladen werden, wie in 3 veranschaulicht ist, aber wenn ein Lade-Ungleichgewicht zwischen der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 vorkommt, wie in der obigen Beschreibung von 1 aufgeführt ist, werden nur das erste Hochspannung-Relais RL1 und der erste Transistor IGBT1 angeschaltet, um nur die erste Hochspannung-Batterie 104 einzeln zu laden. Im Gegenteil kann durch Anschalten nur des zweiten Hochspannung-Relais RL2 und des zweiten Transistors IGBT 2, um nur die zweite Hochspannung-Batterie 106 einzeln zu laden, das Lade-Ungleichgewicht zwischen der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 behoben werden.
  • 4 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug-Ladeverfahren einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug in einigen Formen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Das Batteriemanagementsystem 112 kann identifizieren, ob die externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 mit dem Fahrzeug über das Plug-In elektrisch verbunden ist (402).
  • Wenn die externe Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 mit dem Fahrzeug über das Plug-In elektrisch verbunden ist, kann das Batteriemanagementsystem 112 identifizieren, ob eine Ladespannung der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 400V oder 800V ist (404).
  • Wenn identifiziert wird, dass die Ladespannung der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 400V ist, kann das Batteriemanagementsystem 112 starten, so dass jede von der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 durch das nachfolgende Schaltsteuern als die 400V-Typ-Batterie unabhängig geladen wird (412). Das bedeutet, in diesem Fall kann das Batteriemanagementsystem 112 das erste Hochspannung-Relais RL1 und das zweite Hochspannung-Relais RL2 anschalten, das dritte Hochspannung-Relais RL3 ausschalten, wie mit Bezug auf 2 beschrieben ist, und jede von den Gate-Spannungen V1 und V2 größer als 0V machen, so dass jede von der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 als die 400V-Typ-Batterie unabhängig geladen wird.
  • Wenn der erste Strom 11 zum Laden der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweite Strom 12 zum Laden der zweiten Hochspannung-Batterie 106 gleich groß sind (YES in 414), hält das Batteriemanagementsystem 112 jede von den Gate-Spannungen V1 und V2 bei einem Wert größer als 0V aufrecht, so dass unabhängiges Laden der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweiten Hochspannung-Batterie 106 fortgeführt wird (416).
  • Wenn der erste Strom 11 zum Laden der ersten Hochspannung-Batterie 104 und der zweite Strom 12 zum Laden der zweiten Hochspannung-Batterie 106 nicht gleich groß sind (NO in 414), kann das Batteriemanagementsystem 112 jede von den Gate-Spannungen V1 und V2 auf einen spezifischen Wert anpassen (variieren), der größer als 0V ist, so dass die Größenordnungen des ersten Stroms 11 und des zweiten Stroms 12 gleich groß wird. Die erste Hochspannung-Batterie 104 und die zweite Hochspannung-Batterie 106 werden durch Anpassen (variabel) des ersten Stroms 11 und des zweiten Stroms 12 gleichmäßig geladen (418).
  • In Arbeitsvorgang 404, wenn ermittelt wird, dass die Ladespannung der externen Hochgeschwindigkeits-Ladevorrichtung 102 800V ist, kann das Batteriemanagementsystem 112 das Laden starten, um als eine 800V-Typ-Hochspannung-Batterie 104 und 106 geladen zu werden, ohne die 800V-Typ-Hochspannung-Batterien 104 und 106 durch das nachfolgende Schaltsteuern aufzuteilen (422). Das bedeutet, in diesem Fall kann das Batteriemanagementsystem 112 das erste Hochspannung-Relais RL1 und das zweite Hochspannung-Relais RL2 ausschalten, das dritte Hochspannung-Relais RL3 anschalten, wie obig mit Verweis auf 3 beschrieben ist, und jede von den Gate-Spannungen V1 und V2 bei 0V aufrechterhalten, so dass beide von dem ersten Transistor IGBT 1 und dem zweiten Transistor IGBT2 ausgeschaltet werden (422).
  • Wenn das gewünschte Laden der Hochspannung-Batterien 104 und 106 durch ein solches Laden (Ja in 430) komplettiert wird, kann das Batteriemanagementsystem 112 das Laden der Hochspannung-Batterien 104 und 106 komplettieren.
  • Gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung kann das Fahrzeug auf eine Mehrzahl an externen Ladevorrichtungen reagieren, die verschiedene Ladespannungen haben, ohne einen separaten Verstärkungswandler zu verwenden.
  • Die offenbarten Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend für die technische Idee und ein Fachmann wird es würdigen, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Substitutionen getätigt werden können, ohne von der wesentlichen Charakteristik davon abzuweichen. Diesbezüglich sind die beispielhaften Ausführungsformen, die obig offenbart sind, und die beigefügten Zeichnungen nicht dazu gedacht, die technische Idee zu limitieren, aber um den technischen Gedanken zu beschreiben, und der Umfang der technischen Idee wird nicht durch die Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen eingeschränkt. Der Umfang des Schutzes soll durch die nachfolgenden Ansprüche interpretiert werden und alle technischen Ideen innerhalb des Umfangs des Äquivalenten sollen interpretiert werden, als in dem Umfang der Rechte enthalten.

Claims (17)

  1. Ladevorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend: ein drittes Schaltelement, das zwischen einer ersten Batterie (104) und einer zweiten Batterie (106) vorgesehen ist, wobei das dritte Schaltelement konfiguriert ist, um die erste Batterie (104) und die zweite Batterie (106) elektrisch zu verbinden oder zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von außen der ersten Batterie (104) zugeführt wird, ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie (106) zugeführt wird, und eine Steuervorrichtung (112), die konfiguriert ist, um das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu steuern, um mindestens eine von der ersten Batterie (104) oder der zweiten Batterie (106) selektiv zu laden.
  2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (112) konfiguriert ist, um: eine Größenordnung des Ladestroms variabel anzupassen, der zu jeder von der ersten Batterie (104) und der zweiten Batterie (106) zugeführt wird, so dass eine Lademenge der ersten Batterie (104) gleich ist zu einer Lademenge der zweiten Batterie (106).
  3. Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das erste Schaltelement einen ersten Transistor (IGBT1) aufweist, der konfiguriert ist, um eine Zuführmenge des Ladestroms anzupassen, und das zweite Schaltelement einen zweiten Transistor (IGBT2) aufweist, der konfiguriert ist, um die Zuführmenge des Ladestroms anzupassen.
  4. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das erste Schaltelement weiter ein erstes Relais (RL1) aufweist, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zu steuern, und das zweite Schaltelement weiter ein zweites Relais (RL2) aufweist, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zu steuern.
  5. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Steuervorrichtung (112) konfiguriert ist, um die erste Batterie (104) und die zweite Batterie (106) zu steuern, um als eine einzelne Batterie geladen zu werden durch Anschalten des dritten Schaltelements und Ausschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
  6. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Steuervorrichtung (112) konfiguriert ist, um: die erste Batterie (104) und die zweite Batterie (106) zu steuern, um unabhängig geladen zu werden durch Ausschalten des dritten Schaltelements und Anschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements.
  7. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Steuervorrichtung (112) konfiguriert ist, um: nur eine von der ersten Batterie (104) oder der zweiten Batterie (106) zu steuern, um unabhängig geladen zu werden durch: Ausschalten des dritten Schaltelements, Anschalten eines von dem ersten Schaltelement oder dem zweiten Schaltelement, und, wenn eines von dem ersten Schaltelement oder dem zweiten Schaltelement angeschaltet wird, Ausschalten entweder des ersten Schaltelements oder des zweiten Schaltelements.
  8. Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Steuervorrichtung (112) konfiguriert ist, um: das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu steuern, so dass mindestens eine von der ersten Batterie (104) oder der zweiten Batterie (106) selektiv geladen werden als Reaktion auf eine Ladekapazität einer externen Ladevorrichtung, die den Ladestrom zuführt.
  9. Verfahren des Steuerns einer Ladevorrichtung für ein Fahrzeug, das Verfahren aufweisend: Identifizieren, durch eine Steuervorrichtung (112), einer Ladekapazität einer externen Ladevorrichtung, die einen Ladestrom zuführt (404), und Steuern, durch die Steuervorrichtung (112), eines ersten Schaltelements, eines zweiten Schaltelements und eines dritten Schaltelements, so dass mindestens eine von einer ersten Batterie (104) oder einer zweiten Batterie (106) selektiv geladen wird als Reaktion auf die Ladekapazität der externen Ladevorrichtung (412, 422), wobei das erste Schaltelement konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von außen der ersten Batterie (104) zugeführt wird, und das zweite Schaltelement konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie (106) zugeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren weiter aufweist: variables Anpassen, durch die Steuervorrichtung (112), einer Größenordnung des Ladestroms, der der ersten Batterie (104) und der zweiten Batterie (106) zugeführt wird, so dass eine Lademenge der ersten Batterie (104) zu einer Lademenge der zweiten Batterie (106) gleich wird (418).
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Verfahren weiter aufweist: Anpassen, durch einen ersten Transistor (IGBT1), der in dem ersten Schaltelement enthalten ist, einer Zuführmenge des Ladestroms, und Anpassen, durch einen zweiten Transistor (IGBT2), der in dem zweiten Schaltelement enthalten ist, der Zuführmenge des Ladestroms.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, wobei das Verfahren aufweist: Steuern, durch ein erstes Relais (RL1), das in dem ersten Schaltelement enthalten ist, des Ladestroms, und Steuern, durch ein zweites Relais (RL2), das in dem zweiten Schaltelement enthalten ist, des Ladestroms.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, wobei das Verfahren weiter aufweist: Steuern, durch die Steuervorrichtung (112), der ersten Batterie (104) und der zweiten Batterie (106), um als eine einzelne Batterie geladen zu werden durch Anschalten des dritten Schaltelements und Ausschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements (422).
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, wobei das Verfahren weiter aufweist: Steuern, durch die Steuervorrichtung (112), der ersten Batterie (104) und der zweiten Batterie (106), um unabhängig geladen zu werden durch Ausschalten des dritten Schaltelements und Anschalten des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements (412).
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, wobei das Verfahren weiter aufweist: Steuern, durch die Steuervorrichtung (112), nur einer von der ersten Batterie (104) oder der zweiten Batterie (106), um unabhängig geladen zu werden (412) durch: Ausschalten des dritten Schaltelements, Anschalten eines von dem ersten Schaltelement oder dem zweiten Schaltelement, und, wenn eines von dem ersten Schaltelement oder dem zweiten Schaltelement angeschaltet wird, Ausschalten entweder des ersten Schaltelements oder des zweiten Schaltelements.
  16. Fahrzeug, aufweisend: eine erste Batterie (104) und eine zweite Batterie (106), ein drittes Schaltelement, das zwischen der ersten Batterie (104) und der zweiten Batterie (106) vorgesehen ist, wobei das dritte Schaltelement konfiguriert ist, um die erste Batterie (104) und die zweite Batterie (106) elektrisch zu verbinden oder zu trennen, ein erstes Schaltelement, das konfiguriert ist, um einen Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von außen der ersten Batterie (104) zugeführt wird, ein zweites Schaltelement, das konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie (106) zugeführt wird, und eine Steuervorrichtung (112), die konfiguriert ist, um das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement zu steuern, um mindestens eine von der ersten Batterie (104) oder der zweiten Batterie (106) zu laden.
  17. Verfahren des Steuerns eines Fahrzeugs, das Verfahren aufweisend: Identifizieren, durch eine Steuervorrichtung (112), einer Ladekapazität einer externen Ladevorrichtung, die einen Ladestrom zuführt (404), und Steuern, durch die Steuervorrichtung (112), eines ersten Schaltelements, eines zweiten Schaltelements und eines dritten Schaltelements, so dass mindestens eine von einer ersten Batterie (104) oder einer zweiten Batterie (106) selektiv geladen werden als Reaktion auf die Ladekapazität der externen Ladevorrichtung (412, 422), wobei das erste Schaltelement konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der ersten Batterie (104) zugeführt wird, das zweite Schaltelement konfiguriert ist, um den Ladestrom zuzuführen oder zu unterbrechen, der von der Außenseite der zweiten Batterie (106) zugeführt wird.
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