DE102021131658A1 - Fahrzeugbordnetz mit einem wechselrichter und einem elektgromotor zur spannungserhöhrung - Google Patents

Fahrzeugbordnetz mit einem wechselrichter und einem elektgromotor zur spannungserhöhrung Download PDF

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Abstract

Ein Beispiel für ein elektrisches Fahrzeugsystem umfasst ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung und einen Wechselrichter, der selektiv mit dem RESS verbunden ist. Das System umfasst ferner einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen, wobei jede der Maschinenwicklungen einen mehrphasigen Anschluss aufweist, der elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist. Die Maschinenwicklungen umfassen außerdem einen von den mehrphasigen Anschlüssen getrennten neutralen Anschluss, der so konfiguriert ist, dass er elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden ist, die eine zweite Spannung aufweist, die unter der ersten Spannung des RESS liegt. Der Wechselrichter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebszustand wechselt, so dass der Wechselrichter und der Elektromotor die erste Spannung auf die zweite Spannung hochfahren.

Description

  • EINFUHRUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein elektrisches Fahrzeugsystem und insbesondere auf ein elektrisches Fahrzeugsystem mit einem Wechselrichter und einem Elektromotor zur Erhöhung der Spannung einer externen Stromquelle.
  • Antriebssysteme für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge umfassen in der Regel eine oder mehrere mehrphasige Hochspannungs-Elektromaschinen in Form einer Motor-Generatoreinheit oder eines elektrischen Fahrmotors. Die elektrischen Maschinen versorgen eine wiederaufladbare Gleichstrombatterie mit Strom oder nehmen Strom von ihr ab. Die erregten Elektromaschinen regulieren die Drehmomente der verschiedenen Getriebesätze des Antriebssystems, um einen optimalen Systemwirkungsgrad zu erreichen. Da der Batteriesatz moderner BEVs für Spannungen ausgelegt sein kann, die höher sind als die verfügbare Spannung herkömmlicher Gleichstrom-Ladestationen, verfügen die Fahrzeuge außerdem über einen separaten DC/DC-Wandler, um die Spannung der zum Laden des Batteriesatzes verwendeten externen Stromquellen zu erhöhen. Der DC/DC-Wandler kann jedoch die Kosten, die Masse und das Volumen des Fahrzeugs erhöhen.
  • Die Antriebssysteme umfassen in der Regel auch ein Wechselrichtermodul mit Halbleiterschaltern, die über Pulsweitenmodulation oder andere Schaltsteuersignale gesteuert werden, um die Batteriespannung in eine Wechselspannung umzuwandeln. Die AC-Ausgangsspannung des Wechselrichtermoduls wird an die einzelnen Maschinenwicklungen der elektrischen Maschine übertragen. Die erregte elektrische Maschine liefert ein Drehmoment oder eine andere Antriebskraft für das Antriebssystem des Fahrzeugs.
  • Während die bestehenden Fahrzeugbordnetzsysteme DC/DC-Wandler enthalten, um den beabsichtigten Zweck zu erfüllen, besteht daher ein Bedarf an einem neuen und verbesserten Bordnetz, das diese Probleme angeht.
  • BESCHREIBUNG
  • Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein elektrisches Fahrzeugsystem ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung und einen Wechselrichter, der selektiv mit dem RESS verbunden ist. Das System umfasst ferner einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen, wobei jede der Maschinenwicklungen einen mehrphasigen Anschluss aufweist, der elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist. Die Maschinenwicklungen enthalten außerdem einen von den mehrphasigen Anschlüssen getrennten neutralen Anschluss. Der neutrale Anschluss ist so ausgelegt, dass er elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden werden kann, die eine zweite Spannung erzeugt, die unter der ersten Spannung des RESS liegt. Der Wechselrichter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS elektrisch von den Maschinenwicklungen trennt, und einem zweiten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS elektrisch mit den Maschinenwicklungen verbindet, zyklisch wechselt, so dass der Wechselrichter die zweite Spannung der externen Stromquelle auf die erste Spannung des RESS erhöht.
  • In einem Aspekt umfasst das System außerdem einen oder mehrere Ladeschalter, die zwischen dem neutralen Anschluss des Elektromotors und der externen Stromquelle angeordnet sind. Der Ladeschalter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem Strom von der externen Stromquelle zum Elektromotor fließen kann, und einem offenen Zustand, in dem kein Strom zum Elektromotor fließen kann, umschaltet.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass die Maschinenwicklungen aus einer Vielzahl von Induktoren bestehen.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass der Wechselrichter einen Satz von Halbleiter-Wechselrichtern enthält, die so konfiguriert sind, dass sie Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass jeder der Halbleiter-Wechselrichterschalter ein spannungsgesteuertes Schaltgerät ist.
  • In einem anderen Aspekt ist die spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung mindestens einer der folgenden: ein Silizium-Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliziumkarbid-(SiC)-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), einem Silizium-(Si)-Superübergangs-MOSFET, einem Galliumnitrid-(GaN)-Feldeffekttransistor (FET), einem SiC-Feldeffekttransistor mit Sperrschicht (JFET), einem Halbleiter-Leistungsschalter mit breitem Bandabstand (WBG) oder einem Ultrabreitbandabstand (UWBG).
  • In einem anderen Aspekt umfasst der Wechselrichter eine Vielzahl von Phasenschenkeln, wobei jeder der Phasenschenkel ein Paar von Halbleiterwechselrichterschaltern aufweist und jeder der Phasenschenkel mit einer entsprechenden Induktivität verbunden ist.
  • In einem anderen Aspekt umfassen die Phasenschenkel einen ersten, zweiten und dritten Phasenschenkel, und mindestens einer der Halbleiterinverterschalter des ersten, zweiten und dritten Phasenschenkels ist pulsbreitenmoduliert, um einen Stromfluss durch einen zugehörigen der ersten, zweiten und dritten Phasenschenkel zu ermöglichen.
  • In einem anderen Aspekt umfasst das System außerdem eine Welligkeitsdrossel, die in Reihe zwischen dem Nullleiter des Elektromotors und der externen Stromquelle geschaltet ist, und die Welligkeitsdrossel ist so konfiguriert, dass sie die Stromwelligkeit und die Drehmomentstörung abschwächt.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass der Schalter des Ladegeräts ein Schütz ist.
  • Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein elektrisches Fahrzeugsystem ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung und einen Wechselrichter, der selektiv mit dem RESS verbunden ist. Das System umfasst ferner einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen, wobei jede der Maschinenwicklungen einen mehrphasigen Anschluss aufweist, der elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist. Die Maschinenwicklungen umfassen ferner einen von den mehrphasigen Anschlüssen getrennten neutralen Anschluss, der für den elektrischen Anschluss an eine externe Stromquelle geeignet ist, die eine zweite Spannung erzeugt, die unter der ersten Spannung des RESS liegt. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist, und die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Steuersignalen an den Wechselrichter überträgt. Der Wechselrichter kann in den ersten Betriebszustand versetzt werden, in dem der Wechselrichter das RESS elektrisch von den Maschinenwicklungen trennt, und der Wechselrichter kann in den zweiten Betriebszustand versetzt werden, in dem der Wechselrichter das RESS elektrisch mit den Maschinenwicklungen verbindet, nachdem der Wechselrichter die Steuersignale von der Steuerung empfangen hat. Der Wechselrichter ist so konfiguriert, dass er zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand zyklisch umschaltet, so dass der Wechselrichter die zweite Spannung der externen Stromquelle auf die erste Spannung des RESS anhebt.
  • In einem Aspekt umfasst das System außerdem einen oder mehrere Ladeschalter, die zwischen dem neutralen Anschluss des Elektromotors und der externen Stromquelle angeordnet sind. Der Ladeschalter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem Strom von der externen Stromquelle zum Elektromotor fließen kann, und einem offenen Zustand, in dem kein Strom zum Elektromotor fließen kann, umschaltet.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass die Maschinenwicklungen aus einer Vielzahl von Induktoren bestehen.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass der Wechselrichter einen Satz von Halbleiter-Wechselrichtern enthält, die so konfiguriert sind, dass sie Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass jeder der Halbleiter-Wechselrichterschalter ein spannungsgesteuertes Schaltgerät ist.
  • In einem anderen Aspekt ist die spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung mindestens einer der folgenden: ein Silizium-Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliziumcarbid-(SiC)-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Silizium-(Si)-Superübergangs-MOSFET, einem Galliumnitrid (GaN)-Feldeffekttransistor (FET), einem SiC-Feldeffekttransistor mit Sperrschicht (JFET), einem Halbleiter-Leistungsschalter mit Breitbandlücke (WBG) oder einem Halbleiter-Leistungsschalter mit Ultrabreitbandlücke (UWBG).
  • In einem anderen Aspekt ist die externe Stromquelle mindestens eine Gleichstrom-Schnellladestation während eines V2X-Ladevorgangs und ein elektrisches System eines fremden Kraftfahrzeugs, das vom Kraftfahrzeug getrennt ist, während eines V2V-Ladevorgangs.
  • Ein weiterer Aspekt ist, dass die Steuerung ein oder mehrere Software-Updates über eine Over-the-Air-Programmierung erhält, die mit den von der Steuerung erzeugten Steuersignalen verbunden ist.
  • Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Fahrzeugsystems bereitgestellt. Das System umfasst ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung, einen Wechselrichter und einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen. Jede der Maschinenwicklungen umfasst einen mehrphasigen Anschluss und einen von den mehrphasigen Anschlüssen getrennten neutralen Anschluss. Das System umfasst ferner eine Steuerung und einen Schalter zum Verbinden einer externen Stromquelle mit dem neutralen Anschluss des Elektromotors, wobei die externe Stromquelle eine verfügbare zweite Spannung aufweist, die unter der ersten Spannung des RESS liegt. Das Verfahren beinhaltet, dass die Steuerung eine Vielzahl von Steuersignalen erzeugt, wenn die Steuerung einen Befehl für einen Boost-Betrieb erhält. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebszustand wechselt, wenn der Wechselrichter die Steuersignale von der Steuerung empfängt. Im ersten Betriebszustand trennt der Wechselrichter das RESS elektrisch von den Maschinenwicklungen und im zweiten Betriebszustand verbindet der Wechselrichter das RESS elektrisch mit den Maschinenwicklungen. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter und der Elektromotor die zweite Spannung der externen Stromquelle auf die erste Spannung des RESS hochfahren, wenn der Wechselrichter zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand wechselt.
  • In einem Aspekt umfasst das Verfahren ferner, dass die Steuerung ein erstes und ein zweites Steuersignal erzeugt, wenn die Steuerung einen Befehl für einen Boost-Betrieb empfängt. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter in einen ersten Betriebszustand versetzt wird, nachdem der Wechselrichter das erste Steuersignal von der Steuerung empfangen hat. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter den RESS von den Maschinenwicklungen des Elektromotors elektrisch trennt, wenn sich der Wechselrichter in dem ersten Betriebszustand befindet. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter in einen zweiten Betriebszustand versetzt wird, wenn der Wechselrichter das zweite Steuersignal von der Steuerung empfängt. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter den RESS mit den Maschinenwicklungen des Elektromotors elektrisch verbindet, wenn sich der Wechselrichter in dem zweiten Betriebszustand befindet. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter und der Elektromotor die zweite Spannung der externen Stromquelle auf die erste Spannung des RESS erhöhen, wenn der Wechselrichter das RESS elektrisch von den Maschinenwicklungen trennt und mit diesen verbindet.
  • Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
  • Figurenliste
  • Die hier beschriebenen Figuren dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
    • 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Kraftfahrzeugs mit einem Bordnetz, das an eine externe Stromquelle in Form einer Gleichstrom-Schnellladestation angeschlossen ist.
    • 1B ist eine perspektivische Ansicht des Kraftfahrzeugs aus 1A, die das elektrische System des Fahrzeugs zeigt, das mit einer externen Stromquelle in Form eines elektrischen Systems eines fremden Kraftfahrzeugs während eines V2V-Ladevorgangs verbunden ist.
    • 2 ist ein Blockdiagramm des Systems von 1A, das das System mit einem Wechselrichter und einem Elektromotor zum Erhöhen einer verfügbaren Spannung der externen Stromquelle zum Laden eines wiederaufladbaren elektronischen Speichersystems (RESS) zeigt, das zum Speichern einer Spannung über der verfügbaren Spannung der externen Stromquelle ausgelegt ist.
    • 3A ist ein Schaltplan des Systems von 2, der den Wechselrichter in einem ersten Betriebszustand zeigt, in dem der Wechselrichter den RESS elektrisch vom Elektromotor trennt, der wiederum elektrisch mit der externen Stromquelle verbunden ist.
    • 3B ist ein Schaltplan des Systems von 2, der den Wechselrichter in einem zweiten Betriebszustand zeigt, in dem der Wechselrichter den RESS mit dem Elektromotor elektrisch verbindet.
    • 4 ist ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels des Systems von 1A, das das System mit einem einpoligen Umschalter zum Anschließen der externen Stromquelle an den Elektromotor oder das RESS zeigt.
    • 5A ist ein Schaltplan des Systems von 4, der den Wechselrichter in einem ersten Betriebszustand zeigt, in dem der Wechselrichter den RESS elektrisch vom Elektromotor trennt, der seinerseits elektrisch mit der externen Stromquelle verbunden ist.
    • 5B ist ein Schaltplan des Systems von 4, der den Wechselrichter in einem zweiten Betriebszustand zeigt, in dem der Wechselrichter den RESS elektrisch mit dem Elektromotor verbindet.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Betrieb des Systems von 2 darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Beispiel eines Kraftfahrzeugs 100 (1A und 1B) mit einem elektrischen System 102 (2, 3A und 3B) zur Erhöhung der von einer externen Stromquelle 122 erzeugten Spannung, um ein externes wiederaufladbares Energiespeichersystem 104 (RESS) zu laden, das eine Spannung oberhalb der Spannung der externen Stromquelle 122 speichert. Wie in den 3A und 3B im Einzelnen beschrieben, umfasst das System 102 einen Wechselrichter 108 mit einem Satz von Wechselrichterschaltern 110 und einen Elektromotor 112 mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen L1-L3, die mit den Wechselrichterschaltern 110 verbunden sind. Das System 102 umfasst ferner eine Steuerung 116 und eine Wechselrichtersteuerung 180 zum selektiven Umschalten eines oder mehrerer der Wechselrichterschalter 110 zwischen offenen und geschlossenen Zuständen, um zu bewirken, dass elektrische Energie von der externen Energiequelle 122 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 geleitet wird, um die Spannung der externen Energiequelle 122 zu erhöhen und den RESS 104 zu laden.
  • Bezug nehmend auf 1A ist ein Beispiel für ein Kraftfahrzeug 100 ein Plug-in-Elektrofahrzeug mit einer Karosserie 118, einer Vielzahl von Antriebsrädern 120 und dem System 102. Das System 102 kann eine Gleichstrom-Ladeschaltung 128 (2) enthalten, die Antriebs-/Fahrantriebskomponenten des Fahrzeugs 100 umfasst. Zu den üblichen Funktionen dieser Komponenten kann es gehören, den Elektromotor 112, z. B. einen Fahrmotor, mit Energie zu versorgen, um ein Motordrehmoment oder eine andere Antriebskraft zu erzeugen und an die Antriebsräder 120 zu liefern, um das Fahrzeug 100 anzutreiben oder andere nützliche Arbeiten an Bord des Fahrzeugs 100 auszuführen.
  • Das System 102 kann als Teil eines beliebigen mobilen Systems verwendet werden, wobei die bordeigene Stromquelle 122 eine Gleichstrom-Schnellladestation ist, die an einem festen Ort angeordnet und zum Aufladen des RESS 104 konfiguriert ist. Ein Ladekabel 124 und ein Ladeanschluss 126 verbinden das System 102 elektrisch mit der Gleichstrom-Schnellladestation 122 während eines Gleichstrom-Schnellladevorgangs. Das Gehäuse 118 kann den Ladeanschluss 126 an einer für den Benutzer zugänglichen Stelle definieren oder enthalten. Ein nicht einschränkendes Beispiel für das Ladekabel 124 kann ein SAE J1772-Ladestecker, CHAdeMO oder ein anderer geeigneter regionaler oder nationaler Standardladestecker oder -stecker sein. Die vorliegende Lehre ist unabhängig vom jeweiligen Ladestandard, der letztendlich in einem V2X-Ladevorgang mit der Gleichstrom-Schnellladestation 122 verwendet wird, und daher sind die hier beschriebenen Beispiele lediglich illustrativ. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel, wie in 1B gezeigt, kann die externe Stromquelle ein elektrisches System 103 eines fremden Kraftfahrzeugs 101 während eines V2V-Ladevorgangs sein. Das elektrische System kann als Teil eines stationären oder mobilen Kraftwerks, eines Roboters oder einer Plattform verwendet werden. Das elektrische System kann als Teil eines Flugzeugs, eines Schiffes oder eines Schienenfahrzeugs verwendet werden. Zur Veranschaulichung wird im Folgenden eine Anwendung des Systems als integraler Bestandteil des Kraftfahrzeugs 100 beschrieben, ohne die vorliegende Offenbarung auf eine solche Implementierung zu beschränken.
  • Wie aus den 3A und 3B hervorgeht, umfasst das System 102 die RESS 104, die selektiv mit der externen Stromquelle 122 aufgeladen werden kann. Die RESS 104 ist für die Speicherung einer ersten Spannung ausgelegt, und die externe Stromquelle 122 hat eine zweite Spannung, die unter der ersten Spannung der RESS 104 liegt. Die RESS 104 kann ein oder mehrere unabhängig voneinander aufladbare Hochspannungsbatteriepakete 130 enthalten. Nicht einschränkende Beispiele für das RESS sind ein mehrzelliger Lithium-Ionen-Akkupack, ein Zink-Luft-Akkupack, ein Nickel-Metallhydrid-Akkupack und ein Blei-Säure-Gleichstrom-Akkupack. Der RESS 104 ist für die Speicherung von elektrischer Hochspannungsenergie geeignet, die für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird. Bei der RESS 104 kann es sich um ein Deep-Cycle-Batteriesystem mit hoher Amperekapazität handeln, das für eine erste Spannung ausgelegt ist. Die erste Spannung kann im Bereich zwischen vierhundert (400) und etwa achthundert (800) Volt Gleichstrom (VDC) liegen. Es ist jedoch denkbar, dass die RESS 104 für eine erste Spannung ausgelegt ist, die über 800 VDC liegt, abhängig von der gewünschten Fahrzeugreichweite, dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs und den Leistungswerten der verschiedenen Verbraucher, die elektrische Energie von der RESS 104 beziehen. Wie in den 3A, 3B, 5A und 5B dargestellt, kann ein Gleichstromzwischenkreiskondensator Ci zwischen den positiven und negativen Anschlüssen angeschlossen werden. Die RESS 104 kann elektrisch mit einer Hochspannungs-Gleichstromsammelschiene 136 und dem Wechselrichter 108 verbunden sein, um die Übertragung von elektrischer Energie zum und vom Elektromotor 112 zu steuern.
  • Das System 102 umfasst ferner den Wechselrichter 108, der die RESS 104 selektiv mit dem Elektromotor 112 verbinden kann. Der Wechselrichter 108 kann ein Gleichstrom-Wechselstrom- und Wechselstrom-Gleichstrom-Wechselrichter sein, der Teil eines Übertragungsstrom-Wechselrichtermoduls (TPIM) sein kann. Der Wechselrichter 108 umfasst den Satz 110 von Halbleiter-Wechselrichterschaltern S1-S6 („Wechselrichterschalter“), die in Zusammenarbeit Gleichstrom (DC) von der RESS 104 in Wechselstrom (AC) umwandeln, um den Elektromotor 112 durch Hochfrequenzschaltung zu betreiben. Jeder Wechselrichterschalter S1-S6 kann als spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung in Form eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT), eines Siliziumkarbid-(SiC)-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET), eines Silizium-(Si)-Superjunction-MOSFET, eines Galliumnitrid-(GaN)-Feldeffekttransistors (FET), eines Feldeffekttransistors (FET), eines SiC-Feldeffekttransistors mit Sperrschicht (JFET), eines anderen Halbleiter-Leistungsschaltelements mit Breitbandlücke (WBG) oder Ultrabreitbandlücke (UWBG) oder eines anderen geeigneten Schalters mit einem entsprechenden Gate, an das ein Gate-Signal angelegt wird, um den Ein/Aus-Zustand eines bestimmten Schalters zu ändern.
    Der Wechselrichter 108 umfasst mindestens ein Paar von Halbleiterschaltern für jede Phase des dreiphasigen Traktionsmotors 112. Jedes Schalterpaar, z. B. die Schalter S1 und S2 (Phase A), die Schalter S3 und S4 (Phase B) und die Schalter S5 und S6 (Phase C), kann als Phasenschenkel des Wechselrichters 108 bezeichnet werden. So kann der Wechselrichter 108 beispielsweise mindestens drei (3) Phasenabschnitte umfassen.
  • Jeder Phasenzweig des Wechselrichters 108 ist mit einem entsprechenden Phasenanschluss der Maschine verbunden, z. B. mit einer der Maschinenwicklungen L1-L3. In diesem Beispiel handelt es sich bei den Wechselrichterschaltern S1-S6 um Schütze, die unter elektrischer Last geschlossen werden können, um die unverzügliche oder nahezu unverzügliche Lieferung von elektrischer Energie an das Antriebssystem des Fahrzeugs zu gewährleisten und eine beliebige Anzahl von Zubehörteilen im Fahrzeug zu betreiben. Der Wechselrichter 108 kann mehrere Phasen und entsprechende Motorsteuerungsmodule umfassen, die Motorsteuerungsbefehle empfangen und den Wechselrichterzustand steuern können, um Motorantriebs- oder Rückspeisefunktionen bereitzustellen.
  • Das System 102 umfasst ferner den Elektromotor 112 mit Maschinenwicklungen L1-L3, wobei jede der Maschinenwicklungen L1-L3 einen mehrphasigen Anschluss 132 (2) aufweist, der elektrisch mit dem Wechselrichter 108 verbunden ist. Die Maschinenwicklungen L1-L3 haben außerdem einen von den mehrphasigen Klemmen 132 getrennten neutralen Anschluss 134 ( ), der so konfiguriert ist, dass er elektrisch mit der externen Stromquelle 122 verbunden ist. In diesem Beispiel ist der Elektromotor ein dreiphasiger Fahrmotor 112 mit drei Maschinenwicklungen in Form von Induktoren L1-L3 mit drei zugehörigen Phasenklemmen 132 und einer gemeinsamen Nullleiterklemme 134. Jede Drosselspule L1-L3 ist elektrisch mit einer entsprechenden der drei Phasenklemmen des Wechselrichters 108 verbunden, und die drei Phasenklemmen sind elektrisch mit einem der ersten, zweiten und dritten Phasenschenkel des Wechselrichters verbunden. Die Drosselspule L4 kann elektrisch mit dem neutralen Anschluss des Motors 112 verbunden und in Reihe mit einer oder mehreren der Maschinenwicklungen L1-L3 geschaltet werden, um die Stromwelligkeit und die Drehmomentstörung zu reduzieren, z. B. abzuschwächen. Während des Antriebs des Kraftfahrzeugs 100 können die Maschinenwicklungen L1-L3 Dreiphasenstrom liefern, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das einen Rotor des Fahrmotors 112 in Drehung versetzt. Es versteht sich, dass der Traktionsmotor 112 je nach Motorkonfiguration mehr als drei Maschinenwicklungen umfassen kann.
  • Die externe Stromquelle 122 ist für die zweite Spannung ausgelegt, die zum Laden des RESS 104 verwendet wird und unter der ersten Spannung des RESS 104 liegt. In diesem Beispiel handelt es sich bei der externen Stromquelle 122 um eine Gleichstrom-Schnellladestation 122, die elektrisch mit dem neutralen Anschluss 134 des Elektromotors 112 verbunden ist. Die Gleichstrom-Schnellladestation 122 kann als Vload 138 dargestellt werden, wobei ein Filterkondensator Co elektrisch über Vload 138 angeschlossen ist. Ein nicht einschränkendes Beispiel ist, dass die Gleichstrom-Schnellladestation 122 etwa vierhundert (400) VDC liefern kann, und die RESS 104 kann so ausgelegt sein, dass sie etwa achthundert (800) VDC speichern kann. In anderen Beispielen kann die Gleichstrom-Schnellladestation 122 so ausgelegt sein, dass sie eine beliebige Spannung unterhalb der ersten Spannung des RESS liefert.
  • Das System 102 umfasst ferner einen Ladeschalter 152, der zwischen einem positiven Anschluss der Gleichstrom-Schnellladestation 122 und dem neutralen Anschluss 134 des Elektromotors 112 angeordnet ist, und das System 102 umfasst ferner einen Ladeschalter 150, der zwischen einem negativen Anschluss der Gleichstrom-Schnellladestation 122 und dem Wechselrichter 108 angeordnet ist, um einen verstärkten Gleichstrom-Gleichstrom-Betrieb zu steuern und elektrische Leistung von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 an die Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112 zu liefern. Die Ladegerätschalter 150, 152 sind so konfiguriert, dass sie zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 zu den Maschinenwicklungen L1-L3 fließen kann, und einem offenen Zustand, in dem verhindert wird, dass Strom zu den Maschinenwicklungen L1-L3 fließt, wechseln. Das System 102 umfasst ferner einen Ladeschalter 154, der zwischen dem positiven Anschluss des Gleichstrom-Schnellladesystems 122 und dem RESS 104 angeordnet ist, damit Strom direkt von einem Gleichstrom-Schnellladesystem zum RESS 104 fließen kann, wenn beispielsweise die Spannung des Gleichstrom-Schnellladesystems gleich der Spannung des RESS ist. Die Schalter 150, 154 des Ladegeräts sind so konfiguriert, dass sie zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 direkt zum RESS 104 fließen kann, und einem offenen Zustand wechseln, in dem verhindert wird, dass Strom zum RESS 104 fließt.
    Das elektrische System umfasst ferner eine Steuerung 116 und eine Wechselrichtersteuerung 180, die elektrisch mit den Wechselrichterschaltern S1-S6 des Leistungswechselrichters 108 und den Ladeschaltern 150, 152, 154 verbunden sind. Die Steuerung 116 und/oder die Wechselrichter-Steuerung 180 sind so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Steuersignalen an die Wechselrichter-Schalter S1-S6 und die Ladegerät-Schalter 150, 152, 154 übertragen, um zu ermöglichen, dass während des ersten Betriebszustands (3A) Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 zum RESS 104 fließt, und um zu verhindern, dass während des zweiten Betriebszustands (3B) Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 zum RESS 104 fließt.
  • Die Steuerung 116 und/oder die Wechselrichter-Steuerung 180 umfassen jeweils einen oder mehrere Prozessoren und einen ausreichenden Speicher zum Speichern computerlesbarer Anweisungen. Der Speicher umfasst einen greifbaren, nicht transitorischen Speicher, z. B. einen Festwertspeicher, sei es ein optischer, magnetischer, Flash-Speicher oder ein anderer. Die Steuerung 116 und/oder die Wechselrichter-Steuerung 180 umfassen auch ausreichende Mengen an Direktzugriffsspeicher, elektrisch löschbarem programmierbarem Festwertspeicher und dergleichen sowie einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog-Digital- und Digital-Analog-Schaltungen und Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -vorrichtungen sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen. Die Steuerung 116 und/oder das Wechselrichter-Steuergerät 180 können Ladeanforderungssignale von einem oder mehreren elektronischen Steuergeräten (ECUs) des Fahrzeugs 100 empfangen. Zum Beispiel kann ein Steuergerät, das mit der Fahrzeug-Ladestation oder dem Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationssystem verbunden ist, ein Signal liefern, das anzeigt, dass das RESS 104 von einer Quelle geladen werden muss, die eine niedrigere Spannung als die Spannung des RESS 104 hat, und die Steuerung 116 kann den Boost-DC-DC-Betrieb einleiten, wie unten beschrieben. Wenn die Gleichstrom-Schnellladestation 122 in der Lage ist, die erforderliche Ladespannung für das RESS 104 direkt zu liefern, senden die Steuerung 116 und/oder die Wechselrichtersteuerung 180 Steuersignale an die Schalter 150, 152 und 154, und die Schalter 150, 154 werden geschlossen und der Schalter 152 geöffnet, wenn die Steuersignale ansprechen, z. B. wenn der Boost-Betrieb nicht verwendet wird.
  • In einem Beispiel kann die Wechselrichtersteuerung 180 Signale von der Steuerung 116 und/oder von Sensoren innerhalb des Fahrmotors 112 empfangen. Beispielsweise kann der Fahrmotor 112 Phasenstromsensoren und/oder Rotorpositionssensoren enthalten und Signale liefern, die einen Phasenstrom und/oder eine Position des Rotors anzeigen. Der Wechselrichter-Controller 180 kann die Halbleiterschalter S1-S6 steuern, indem er ein Signal an ein oder mehrere Gates liefert, um die Halbleiterschalter S1-S6 zu veranlassen, zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand zu wechseln, wie unten ausführlicher erläutert.
    In einigen Implementierungen kann die Software des Steuergeräts 150 und/oder des Wechselrichter-Steuergeräts 180 auf der Grundlage einer Over-the-Air-Programmierung aktualisiert werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Software-Updates über ein oder mehrere geeignete Kommunikationsnetze von einer Datenquelle, wie z. B. einem Originalgerätehersteller (OEM), an die Steuerung 150 übertragen werden. Die Over-the-Air-Updates können die gewünschten Parameter zur Anpassung der Ladeleistung bereitstellen, indem die Steuersignale des Wechselrichters, z. B. Stromsollwert, Frequenz, Tastverhältnis, Phasenverschiebung usw., für einen oder mehrere Schalter S1-S6 entsprechend einem Ladeleistungspegel über die Wechselrichtersteuerung 180 angepasst werden.
  • Der Wechselrichter 108 ist so konfiguriert, dass er zwischen einem ersten Betriebszustand (3A), in dem der Wechselrichter 108 das RESS 104 von jeder der Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112 elektrisch trennt, und einem zweiten Betriebszustand (3B), in dem der Wechselrichter 108 das RESS 104 mit einer oder mehreren der Maschinenwicklungen L1-L3 elektrisch verbindet, zyklisch umschaltet, so dass der Wechselrichter 108 die zweite Spannung der Gleichstrom-Schnellladestation 122 zum Laden des RESS 104 erhöht. Die zugehörigen Maschinenwicklungen L1-L3 führen eine Aufwärtswandlung durch, wenn die Wechselrichterschalter S1-S6 und die Ladegerätschalter 150, 152 die Steuersignale von der Steuerung 116 und/oder der Wechselrichtersteuerung 108 empfangen.
  • Wie in 3A gezeigt, befindet sich der Wechselrichter 108 im ersten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS 104 elektrisch vom Elektromotor 112 trennt, um zu verhindern, dass Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 zum RESS 104 fließt, und um den Strom durch eine oder mehrere der Induktoren zu erhöhen. Genauer gesagt werden die Schalter 150, 152 des Ladegeräts zunächst in den geschlossenen Zustand versetzt, und dann wird jeder der Wechselrichterschalter S1, S3 und S5 in den offenen Zustand versetzt, und einer oder mehrere der Wechselrichterschalter S2, S4 und S6 werden in den geschlossenen Zustand versetzt. Im gezeigten Beispiel fließt Strom durch die Induktivitäten L1, L4, wenn sich der Wechselrichterschalter S2 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1 und S3-S6 im offenen Zustand befinden. In ähnlicher Weise fließt Strom durch die Induktivitäten L2, L4, wenn die Ladegerätschalter 150, 152 und der Wechselrichterschalter S6 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S5 im offenen Zustand sind. Strom fließt durch die Induktivitäten L3, L4, wenn sich die Schalter 150, 152 des Ladegeräts und der Wechselrichterschalter S4 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S3, S5 und S6 im geöffneten Zustand befinden. Jede geeignete Kombination von Wechselrichterschaltern S2, S4 und S6 kann einem Pulsbreitenmodulationssignal von der Steuerung 116 unterworfen werden, um die zugehörigen Wechselrichterschalter zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand umzuschalten, während die Wechselrichterschalter S1, S3, S5 im offenen Zustand verbleiben. Es ist denkbar, dass das Schalten der einzelnen Phasenschenkel synchron oder verschachtelt moduliert werden kann. In diesem nicht einschränkenden Beispiel kann das Tastverhältnis fünfzig Prozent (50%) betragen. Die Einschaltdauer hängt von der über die Steuerung befohlenen Ladeleistung ab.
  • Bezug nehmend auf 3B ist der Wechselrichter 108 im zweiten Betriebszustand angeordnet, in dem der Wechselrichter 108 das RESS 104 elektrisch mit dem Elektromotor 112 verbindet, um einen Stromfluss von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 durch eine oder mehrere der Induktoren L1-L3 der elektrischen Maschine 112 zum RESS 104 zu ermöglichen. Genauer gesagt sind die Schalter 150, 152 des Ladegeräts zunächst in geschlossenem Zustand angeordnet, und dann sind einer oder mehrere der Schalter S1, S3 und S5 des Wechselrichters in einem geschlossenen Zustand angeordnet, die Schalter S2, S4 und S6 des Wechselrichters sind in einem offenen Zustand angeordnet. Im dargestellten Beispiel fließt Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 durch die Induktivitäten L1, L4, wenn sich die Schalter 150, 152 des Ladegeräts und der Wechselrichterschalter S1 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S2-S6 im offenen Zustand befinden. Ebenso kann Strom von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 durch die Induktivitäten L2, L4 fließen, wenn die Schalter 150, 152 des Ladegeräts und der Wechselrichterschalter S5 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S4 und S6 im offenen Zustand sind. Strom kann von der Gleichstrom-Schnellladestation 122 durch die Induktivitäten L3, L4 fließen, wenn sich die Schalter 150, 152 des Ladegeräts und der Wechselrichterschalter S3 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1, S2 und S4-S6 im offenen Zustand befinden. Jede geeignete Kombination von Wechselrichterschaltern S1, S3 und S5 kann einem Pulsbreitenmodulationssignal von der Steuerung 116 unterworfen werden, um die zugehörigen Wechselrichterschalter zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand umzuschalten, während die Wechselrichterschalter S2, S4, S6 im offenen Zustand verbleiben. Es ist denkbar, dass das Schalten der einzelnen Phasenschenkel synchron oder verschachtelt moduliert werden kann. In diesem nicht einschränkenden Beispiel kann das Tastverhältnis fünfzig Prozent (50%) betragen. Die Einschaltdauer hängt von der über die Steuerung befohlenen Ladeleistung ab.
  • Bei Verwendung kann die Filterdrossel L4 in Reihe mit den Maschinenwicklungen L1-L3 geschaltet werden, um die Stromwelligkeit sowie die Welligkeit des Maschinendrehmoments zu reduzieren, z. B. abzuschwächen. Es versteht sich von selbst, dass die Filterinduktivität in einigen Implementierungen optional sein kann.
  • Die 4, 5A und 5B zeigen ein weiteres Beispiel für ein elektrisches Fahrzeugsystem 202, das dem System 102 der 2, 3A und 3B ähnelt und dieselben Komponenten aufweist, die durch dieselben, um 100 erhöhten Referenznummern gekennzeichnet sind. Während das elektrische System von 2, 3A und 3B die Ladeschalter 152, 154 umfasst, verfügt das elektrische System 202 über einen einpoligen Umschalter 256, der die externe Stromquelle 222 elektrisch mit dem Elektromotor 212 oder dem RESS 204 verbindet.
    6 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Betreiben des Systems 102 von 2, um die Spannung der externen Stromquelle 122 zum Laden des RESS 104 zu erhöhen. Die Blöcke des Verfahrens 300 können von der Steuerung 116 und/oder der Wechselrichtersteuerung 180 ausgeführt werden. Das Verfahren 300 beginnt in Block 302 mit der Feststellung des Steuergeräts 116, ob die Steuerung 116 einen Befehl für einen Boost-Vorgang im Zusammenhang mit dem Laden des RESS 104 erhalten hat. Beispielsweise können ein oder mehrere Steuergeräte ein Ladesignal an die Steuerung 116 senden, das anzeigt, dass das RESS 104 von der externen Stromquelle 122 geladen werden muss, deren verfügbare Spannung unter der Spannung des RESS 104 liegt. Wenn die Steuerung 116 feststellt, dass die Steuerung 116 das Ladesignal nicht empfangen hat, wiederholt das Verfahren 300 den Block 302. Wenn die Steuerung 116 feststellt, dass die Steuerung 116 das Ladesignal empfangen hat, fährt das Verfahren mit Block 304 fort.
  • In Block 304 erzeugt die Steuerung 116 ein oder mehrere Steuersignale und überträgt die Steuersignale an den Wechselrichter 108, z. B. an die Wechselrichter-Steuerung 180, um einen zugehörigen der Schalter S1-S6 des Wechselrichters 108 und/oder der Ladegerätschalter 150, 152, 154 zu steuern. Bei den Steuersignalen kann es sich um Spannungssignale handeln, die bewirken, dass die Schalter S1-S6 des Wechselrichters und/oder die Schalter 150, 152, 154 des Ladegeräts in einen gewünschten Betriebszustand übergehen, z. B. in den offenen Zustand oder den geschlossenen Zustand, um die RESS 104 mit dem Elektromotor 112 elektrisch zu trennen oder zu verbinden.
  • In Block 306 wechselt der Wechselrichter 108 zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand, um den Strom durch eine oder mehrere der Induktivitäten L1-L3 zu erhöhen, nachdem der Wechselrichter 108 die Steuersignale von der Steuerung 116 empfangen hat. Genauer gesagt befindet sich der Wechselrichter 108 im ersten Betriebszustand, um jeden der Wechselrichterschalter S1-S3 in den offenen Zustand zu versetzen und einen oder mehrere der Wechselrichterschalter S4-S6 in den geschlossenen Zustand zu versetzen, wenn die zugehörigen Wechselrichterschalter das erste Steuersignal von der Steuerung 116 erhalten. Die Wechselrichterschalter S2, S4 und/oder S6 können dem zweiten Steuersignal in Form eines Pulsbreitenmodulationssignals von der Steuerung 116 ausgesetzt werden, um die Wechselrichterschalter S2, S4 und S6 während des zweiten Betriebszustands zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand zu wechseln. Die RESS 104 ist elektrisch von jeder der Maschinenwicklungen L1-L3 getrennt, und es fließt kein Strom von den Drosseln zur RESS 104, wenn sich der Wechselrichter 108 im ersten Betriebszustand befindet. Wie oben beschrieben, fungieren der Wechselrichter 108 und die Maschinenwicklungen L1-L3 als Hochsetzsteller, indem der Strom vom Wechselrichter 108 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112 fließt, wodurch die Spannung von der zweiten Spannung, z. B. 400 VDC der externen Stromquelle 122, auf die erste Spannung, z. B. 800 VDC, des RESS 104 erhöht wird. In diesem Beispiel befindet sich der Ladeschalter 154 auch im geschlossenen Zustand, um eine Verbindung zwischen der externen Stromquelle 122 und dem neutralen Anschluss 134 des Elektromotors 112 herzustellen.
  • Der Wechselrichter 108 befindet sich im zweiten Betriebszustand, um einen oder mehrere der Wechselrichterschalter S1-S3 in den geschlossenen Zustand zu versetzen und jeden der Wechselrichterschalter S4-S6 in den offenen Zustand zu versetzen, wenn die zugehörigen Wechselrichterschalter das zweite Steuersignal von der Steuerung 116 empfangen. Die Wechselrichterschalter S1, S3 und/oder S5 können dem ersten Steuersignal in Form eines Pulsbreitenmodulationssignals von der Steuerung 116 ausgesetzt werden, um die Wechselrichterschalter S1, S3 und S5 während des ersten Betriebszustands zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand zu wechseln. Eine oder mehrere der zugehörigen Drosseln L1, L2 oder L3 der Maschinenwicklungen L1-L3 sind elektrisch mit dem RESS 104 verbunden, und Strom fließt von den Drosseln zum RESS 104, wenn sich der Wechselrichter 108 im zweiten Betriebszustand befindet.
  • In Block 308 erhöhen der Wechselrichter 108 und der Elektromotor 112 die Spannung von der zweiten Spannung der externen Stromquelle 122 auf die erste, vom RESS 104 gespeicherte Spannung, wenn der Wechselrichter 108 zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand wechselt.
  • In Block 310 stellt die Steuerung 116 fest, ob die Steuerung 116 ein Signal zum Beenden des Ladevorgangs von einem oder mehreren ECUs empfangen hat, die mit den Zubehörverbrauchern 106 verbunden sind. Wenn die Steuerung 116 das Ladeabbruchsignal nicht empfangen hat, kehrt das Verfahren 300 zu Block 304 zurück. Wenn die Steuerung 116 das Ladeabbruchsignal empfangen hat, fährt das Verfahren 300 mit Block 312 fort.
  • In Block 312 sendet die Steuerung 116 Signale zur Umschaltung der Wechselrichterschalter S1-S6 und der Ladeschalter 152, 154, um zu bewirken, dass der RESS 104 Strom an den Elektromotor 112 liefert.
  • Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich beispielhaft, und Abweichungen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.

Claims (10)

  1. Elektrisches Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: ein wiederaufladbares Energiespeichersystem, RESS, mit einer ersten Spannung; einen Wechselrichter, der selektiv mit dem RESS verbunden ist, und einen Elektromotor mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen, wobei jede der Maschinenwicklungen einen mehrphasigen Anschluss aufweist, der elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist, und wobei der Elektromotor ferner einen neutralen Anschluss aufweist, der von dem mehrphasigen Anschluss getrennt ist und so angepasst ist, dass er elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden werden kann, die eine zweite Spannung erzeugt, die unter der ersten Spannung liegt; wobei der Wechselrichter so konfiguriert ist, dass er zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS elektrisch von den Maschinenwicklungen trennt, und einem zweiten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS elektrisch mit den Maschinenwicklungen verbindet, zyklisch wechselt, so dass der Wechselrichter und der Elektromotor die zweite Spannung der externen Stromquelle auf die erste Spannung des RESS erhöhen.
  2. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, das ferner mindestens einen Ladeschalter umfasst, der zwischen dem neutralen Anschluss des Elektromotors und der externen Stromquelle angeordnet ist, wobei der mindestens eine Ladeschalter so konfiguriert ist, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem Strom von der externen Stromquelle zum Elektromotor fließen kann, und einem offenen Zustand übergeht, in dem verhindert wird, dass Strom zum Elektromotor fließt.
  3. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Maschinenwicklungen eine Mehrzahl von Induktoren umfasst.
  4. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 3, wobei der Wechselrichter einen Satz von Halbleiter-Wechselrichtern umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie Gleichstrom, DC, in Wechselstrom, AC, umwandeln.
  5. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 4, wobei jeder der Halbleiterwechselrichterschalter eine spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung umfasst.
  6. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 5, wobei die spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung mindestens einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate, IGBT, einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, MOSFET, oder eine Halbleiter-Leistungsvorrichtung mit breitem Bandabstand, WBG, umfasst.
  7. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 4, wobei der Wechselrichter eine Vielzahl von Phasenschenkeln umfasst, wobei jeder der Phasenschenkel ein Paar der Halbleiterwechselrichterschalter umfasst und jeder der Phasenschenkel mit einem entsprechenden Phasenanschluss der Vielzahl von Maschinenwicklungen des Elektromotors verbunden ist.
  8. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 7, wobei die mehreren Phasenschenkel einen ersten, einen zweiten und einen dritten Phasenschenkel umfassen und mindestens einer der Halbleiterinverterschalter des ersten, zweiten und dritten Phasenschenkels pulsbreitenmoduliert ist, um einen Stromfluss durch einen zugehörigen der ersten, zweiten und dritten Phasenschenkel zu ermöglichen.
  9. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Welligkeitsdrossel, die in Reihe zwischen den neutralen Anschluss des Elektromotors und die externe Stromquelle geschaltet ist, wobei die Welligkeitsdrossel so konfiguriert ist, dass sie die Stromwelligkeit und die Drehmomentstörung dämpft.
  10. Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Ladeschalter ein Schütz umfasst.
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