DE102021132525A1

DE102021132525A1 - Elektrisches fahrzeugsystem mit einem wechselrichter und elektromotor zur spannungsreduzierung

Info

Publication number: DE102021132525A1
Application number: DE102021132525.0A
Authority: DE
Inventors: Rashmi Prasad; Chandra S. Namuduri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-09-22
Also published as: CN115107534A; US20220297555A1

Abstract

Ein Beispiel für ein elektrisches Fahrzeugsystem umfasst ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung und einen Wechselrichter, der elektrisch 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. Der Elektromotor umfasst außerdem einen von den mehrphasigen Anschlüssen getrennten Nullleiter. Das System umfasst außerdem eine Zusatzlast, die elektrisch mit dem Wechselrichter und dem Nullleiter des Elektromotors verbunden ist, wobei die Zusatzlast eine zweite Spannung benötigt, die unter der ersten Spannung liegt. Ein Strom fließt durch die Maschinenwicklungen, um die erste Spannung auf die zweite Spannung herabzusetzen. Der Wechselrichter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebszustand zyklisch wechselt, so dass der Wechselrichter die erste Spannung auf die zweite Spannung herabsetzt.

Description

EINFUHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein elektrisches Fahrzeugsystem und insbesondere auf ein elektrisches Fahrzeugsystem mit einem Wechselrichter und einem Elektromotor zur Spannungsreduzierung einer Batterie.
Antriebssysteme für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEVs) umfassen in der Regel eine oder mehrere mehrphasige Hochspannungs-Elektromaschinen in Form einer Motor-Generatoreinheit oder eines elektrischen Fahrmotors. Die elektrischen Maschinen liefern Strom an eine wiederaufladbare Gleichstrombatterie oder entnehmen Strom aus dieser. Die mit Energie versorgten Elektromaschinen stellen die Drehmomente der verschiedenen Getriebesätze des Antriebssystems ein, um einen optimalen Systemwirkungsgrad zu erreichen. Die BEVs verfügen außerdem über separate DC/DC-Wandler, die die Spannung des Batteriesatzes herabsetzen, um eine Spannung einer Zusatzlast zu unterstützen, die unter der verfügbaren Spannung des Batteriesatzes liegt. Der DC/DC-Wandler kann die Kosten, die Masse und das Volumen des elektrischen Systems des Fahrzeugs erhöhen.
Zu den Antriebssystemen gehört in der Regel auch ein Wechselrichtermodul mit Halbleiterschaltern, die über Pulsweitenmodulation oder andere Schaltsteuersignale gesteuert werden, um die Ausgangsspannung der Batterie in eine Wechselspannung umzuwandeln. Die AC-Ausgangsspannung des Wechselrichtermoduls wird schließlich an die einzelnen Phasenwicklungen der elektrischen Maschine übertragen. Die mit Energie versorgte elektrische Maschine liefert ein Drehmoment oder eine andere Antriebskraft an das Antriebssystem des Fahrzeugs.
Während die bestehenden elektrischen Fahrzeugsysteme DC/DC-Wandler enthalten, um den beabsichtigten Zweck zu erfüllen, besteht daher ein Bedarf an einem neuen und verbesserten elektrischen Fahrzeugsystem, das diese Probleme angeht.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein elektrisches Fahrzeugsystem ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung und einen Leistungswechselrichter, der elektrisch 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 Nullleiter. Das System umfasst ferner eine Zusatzlast, die wahlweise mit dem RESS oder dem Nullleiter des Elektromotors verbunden ist, wobei die Zusatzlast eine zweite Spannung benötigt, die unter der ersten Spannung liegt. Ein Strom fließt durch mindestens eine der Maschinenwicklungen, um eine Spannung von der ersten Spannung des RESS auf die zweite Spannung der Zusatzlast herabzusetzen. Der Wechselrichter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS mit den Maschinenwicklungen des Elektromotors verbindet, und einem zweiten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS von den Maschinenwicklungen trennt und den Strom zu den Maschinenwicklungen unterbricht, zyklisch umschaltet, so dass der Wechselrichter die erste Spannung des RESS auf die zweite Spannung der Zusatzlast herabsetzt.
In einem Aspekt umfasst das System außerdem einen Zusatzlastschalter, der zwischen dem Nullleiter des Elektromotors und der Zusatzlast angeordnet ist. Der Zusatzlastschalter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, der den Stromfluss vom Elektromotor zur Zusatzlast ermöglicht, und einem offenen Zustand, der den Stromfluss zur Zusatzlast verhindert, wechselt.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Maschinenwicklungen aus einer Vielzahl von Induktoren bestehen.
Ein weiterer Aspekt ist, dass der Wechselrichter einen Satz von Halbleiter-Wechselrichterschaltern enthält, die so konfiguriert sind, dass sie Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.
Ein weiterer Aspekt ist, dass jeder der Halbleiter-Wechselrichterschalter eine spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung ist.
In einem anderen Aspekt ist die spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung mindestens eines der folgenden: ein Silizium-Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliziumkarbid-(SiC)-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Silizium-(Si)-Superübergangs-MOSFET, ein Galliumnitrid-(GaN)-Feldeffekttransistor (FET), ein SiC-Feldeffekttransistor mit Sperrschicht (JFET), ein 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 Halbleiter-Wechselrichterschaltern 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 Halbleiter-Wechselrichterschalter des ersten, zweiten und dritten Phasenschenkels ist pulsweitenmoduliert, 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 Zusatzlast geschaltet ist, und die Welligkeitsdrossel ist so konfiguriert, dass sie die Stromwelligkeit und die Drehmomentstörung dämpft.
Ein weiterer Aspekt ist, dass der Zusatzlastschalter ein Schütz ist.
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein elektrisches Fahrzeugsystem ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung und einen Leistungswechselrichter, der elektrisch 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 Nullleiter. Das System umfasst außerdem eine Zusatzlast, die wahlweise mit dem RESS oder dem Nullleiter des Elektromotors verbunden ist. Die Zusatzlast erfordert eine zweite Spannung, die unter der ersten Spannung liegt. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden und so konfiguriert ist, dass sie eine Vielzahl von Steuersignalen an den Wechselrichter überträgt, wenn die Steuerung einen Befehl für einen Abwärtsbetrieb erhält. Der Wechselrichter kann sich in einem ersten Betriebszustand befinden, um das RESS mit den Maschinenwicklungen des Elektromotors zu verbinden, und der Wechselrichter kann sich in einem zweiten Betriebszustand befinden, um das RESS von den Maschinenwicklungen zu trennen, wenn der Wechselrichter die entsprechenden Steuersignale von der Steuerung empfängt. Der Wechselrichter ist so konfiguriert, dass er zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand zyklisch wechselt, so dass der Wechselrichter und der Elektromotor die erste Spannung des RESS auf die zweite Spannung der Zusatzlast herabsetzen.
In einem Aspekt umfasst das System außerdem einen Zusatzlastschalter, der zwischen dem Nullleiter des Elektromotors und der Zusatzlast angeordnet ist. Der Zusatzlastschalter ist so konfiguriert, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, der den Stromfluss vom Elektromotor zur Zusatzlast ermöglicht, und einem offenen Zustand, der den Stromfluss zur Zusatzlast verhindert, wechselt.
Ein weiterer Aspekt ist, dass das Zubehör mindestens eines der folgenden Systeme umfasst: ein Antriebsunterstützungssystem, ein Klimakontrollsystem und ein Fahrerkomfortsystem.
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 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.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Phasenzweige einen ersten und einen zweiten Phasenzweig umfassen und dass mindestens einer der Halbleiter-Wechselrichterschalter des ersten und des zweiten Phasenzweigs pulsweitenmoduliert ist, um einen Stromfluss durch einen zugehörigen der ersten und zweiten Phasenzweige zu ermöglichen.
Gemäß mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Fahrzeugsystems bereitgestellt. Das System umfasst ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS), einen Wechselrichter und einen Elektromotor, der eine Vielzahl von Maschinenwicklungen umfasst. Das System umfasst ferner eine Zusatzlast, die mit den Maschinenwicklungen des Elektromotors verbunden ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die Steuerung eine Vielzahl von Steuersignalen erzeugt, wenn die Steuerung einen Befehl für einen Abwärtsbetrieb erhält. Der Wechselrichter wechselt zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebszustand, wenn der Wechselrichter die Steuersignale von der Steuerung empfängt. Der Wechselrichter und der Elektromotor regeln eine erste Spannung des RESS auf eine zweite Spannung herunter, um die Zusatzlast zu unterstützen, 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 Abwärtsbetrieb empfängt. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter in den ersten Betriebszustand versetzt wird, nachdem der Wechselrichter das erste Steuersignal von der Steuerung empfangen hat. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter als Reaktion darauf, dass sich der Wechselrichter im ersten Betriebszustand befindet, den RESS elektrisch mit den Maschinenwicklungen des Elektromotors verbindet, der seinerseits elektrisch mit der Zusatzlast verbunden ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter in den zweiten Betriebszustand versetzt wird, wenn der Wechselrichter das zweite Steuersignal von der Steuerung empfängt. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter den RESS von den Maschinenwicklungen des Elektromotors elektrisch trennt, wenn sich der Wechselrichter im zweiten Betriebszustand befindet. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Wechselrichter und der Elektromotor die erste Spannung des RESS auf die zweite Spannung der Zusatzlast herabsetzen, und zwar in Reaktion darauf, dass der Wechselrichter das RESS mit den Maschinenwicklungen des Elektromotors elektrisch verbindet und trennt.
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 Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Fahrzeugsystem, das an eine bordunabhängige Stromquelle angeschlossen ist.
2 ist ein Blockdiagramm des Systems von 1, das das System mit einem Wechselrichter und einem Elektromotor zum Herabsetzen der Spannung von einer ersten Spannung eines wiederaufladbaren elektronischen Speichersystems (RESS) auf eine zweite Spannung einer Zusatzlast zeigt.
3A ist ein Schaltplan des Systems von 2, der den Wechselrichter in einem ersten Betriebszustand zeigt, in dem der Wechselrichter den RESS mit dem Elektromotor verbindet, der wiederum mit der Zusatzlast elektrisch verbunden ist.
3B ist ein Schaltplan des Systems von 2, der den Wechselrichter in einem zweiten Betriebszustand zeigt, in dem der Wechselrichter den RESS elektrisch vom Elektromotor trennt.
4 ist ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels des Systems von 1, das das System mit einem einpoligen Umschalter zum Anschluss der Zusatzlast 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 mit dem Elektromotor verbindet, der wiederum elektrisch mit der Zusatzlast 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 vom Elektromotor trennt.
6 ist ein Schaltplan eines anderen elektrischen Systems von 1, der das System mit einem einpoligen Umschalter zeigt.
7 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 (1) mit einem elektrischen System 102 (2, 3A und 3B) zum Herunterregeln der Spannung von einem bordeigenen wiederaufladbaren Energiespeichersystem 104 (RESS), um eine oder mehrere Zusatzlasten 106 zu unterstützen, wenn das RESS 104 geladen wird. Wie nachstehend im Detail beschrieben, umfasst das System 102 einen Wechselrichter 108 mit einer Reihe von Schaltern 110 und einen Elektromotor 112 mit einer Vielzahl von Maschinenwicklungen L1-L3, die mit den Schaltern 110 verbunden sind. Das System 102 umfasst ferner eine Steuerung 116 und eine Wechselrichtersteuerung 180 zum selektiven Umschalten eines oder mehrerer der Schalter 110 zwischen offenen und geschlossenen Zuständen, um zu bewirken, dass elektrische Energie von der RESS 104 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 geleitet wird, um eine erste Spannung der RESS herabzusetzen und eine zweite Spannung der Zusatzlast 106 zu unterstützen.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Beispiel für das 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) umfassen, die Antriebs-/Fahrantriebskomponenten des Fahrzeugs 100 beinhaltet. Zu den üblichen Funktionen dieser Komponenten kann es gehören, den Elektromotor 112, z. B. einen Fahrmotor, mit Energie zu versorgen, um ein Motordrehmoment zu erzeugen und an die Antriebsräder 120 zu liefern, um den Rädern 120 ein Drehmoment oder eine andere Antriebskraft zu verleihen oder um andere nützliche Arbeiten an Bord des Fahrzeugs 100 auszuführen.
Das System 102 kann als Teil eines beliebigen mobilen Systems mit einer bordunabhängigen Stromquelle 122 verwendet werden, z. B. einer Gleichstrom-Schnellladestation, die sich an einem festen Ort befindet und so konfiguriert ist, dass sie das RESS 104 auflädt. Ein Ladekabel 124 und ein Ladeanschluss 126 verbinden die Gleichstrom-Ladeschaltung 128 (2) während eines Gleichstrom-Schnellladevorgangs elektrisch mit der Gleichstrom-Schnellladestation 122. 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 bei einem Gleichstrom-Schnellladevorgang mit der Gleichstrom-Schnellladestation 122 verwendet wird, und daher sind die hier beschriebenen Beispiele lediglich illustrativ. In anderen nicht einschränkenden Beispielen kann das System als Teil eines stationären oder mobilen Kraftwerks, eines Roboters oder einer Plattform verwendet werden. Das 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 das RESS 104, das ein oder mehrere unabhängig voneinander aufladbare Hochspannungsbatteriepakete enthalten kann. 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 höher als 800 VDC ist, 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 Teil eines Übertragungsstrom-Wechselrichtermoduls (TPIM) sein, das die bordinterne Stromquelle 122, z. B. die bordinterne Gleichstrom-Schnellladestation oder das Fahrzeug, mit dem RESS 104 verbindet. Der Wechselrichter 108 kann einen Satz 110 von Halbleiter-Wechselrichterschaltern S1-S6 („Wechselrichterschalter“) umfassen, die in Zusammenarbeit Gleichstrom (DC) von der RESS 104 in Wechselstrom (AC) umwandeln, um den Elektromotor 112 über Hochfrequenzschaltungen zu betreiben. Jeder Wechselrichterschalter S1-S6 kann als spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung in Form eines Silizium-Isolierschicht-Bipolartransistors (IGBT), eines Siliziumkarbid-(SiC)-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET), eines Silizium-(Si)-Superjunction-MOSFET, eines Galliumnitrid-(GaN)-Feldeffekttransistors (FET) einem SiC-Feldeffekttransistor mit Sperrschicht (JFET), einer Halbleiter-Leistungsschaltvorrichtung mit Breitbandlücke (WBG), einer Halbleiter-Leistungsschaltvorrichtung mit Ultrabreitbandlücke (UWBG) oder einem anderen geeigneten Schalter mit einem entsprechenden Gate ausgeführt sein, an das ein Gate-Signal angelegt wird, um den Ein-/Aus-Zustand eines bestimmten Schalters zu ändern.
Ein oder mehrere Wechselrichterschalter können jeder Phase eines Drehstrommotors 112 zugeordnet werden. In diesem Beispiel mindestens ein Paar von Halbleiterschaltern für jede Phase des dreiphasigen Fahrmotors 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 Leistungswechselrichters 108 bezeichnet werden. So kann der Wechselrichter 108 beispielsweise mindestens drei (3) Phasenabschnitte umfassen. In diesem Beispiel handelt es sich bei den Wechselrichterschaltern S1-S6 um Schütze, die so ausgelegt sind, dass sie sich unter elektrischer Last schließen, 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 den Maschinenwicklungen L1-L3, wobei jede Wicklung eine mehrphasige Klemme 132 (2) aufweist, die elektrisch mit dem Wechselrichter 108 verbunden ist. Die Maschinenwicklungen L1-L3 umfassen außerdem einen von den mehrphasigen Klemmen 132 getrennten Nullleiter 134 (2). In diesem Beispiel ist der Elektromotor ein dreiphasiger Traktionsmotor 112 mit drei Wicklungen L1-L3 und zugehörigen Klemmen 132, und die Maschinenwicklungen L1-L3 sind Induktoren. Jede Drossel L1-L3 ist elektrisch mit einem der drei Phasenanschlüsse des Wechselrichters 108 verbunden. Die Drosselspule L4 kann elektrisch mit dem Nullleiter des Motors 112 verbunden und mit einer oder mehreren der Maschinenwicklungen L1-L3 in Reihe geschaltet werden, um die Stromwelligkeit und die Drehmomentstörung zu reduzieren, z. B. abzuschwächen. Obwohl in der Figur nur drei Maschinenwicklungen L1-L3 dargestellt sind, kann der Fahrmotor 112 je nach Motorkonfiguration zusätzliche Maschinenwicklungen 166 enthalten.
Das System 102 kann ferner eine oder mehrere Zusatzlasten 106 umfassen, die elektrisch mit dem Wechselrichter 108 und dem Nullleiter 134 des Elektromotors 112 verbunden sind, wobei die Zusatzlast 106 eine zweite Spannung benötigt, die unter der ersten Spannung des RESS 104 liegt. Die Zusatzlast 106 kann als Vload 138 dargestellt werden, und ein Filterkondensator Co kann elektrisch über Vload 138 angeschlossen werden. In Anlehnung an das vorangegangene Beispiel, bei dem die RESS 104 so ausgelegt sein kann, dass sie etwa achthundert (800) VDC speichern kann, kann die Zusatzlast 106 die zweite Spannung benötigen, beispielsweise etwa vierhundert (400) VDC. Es ist jedoch denkbar, dass die Zusatzlast 106 eine beliebige Spannung unterhalb der ersten Spannung der RESS 104 benötigt. Nicht einschränkende Beispiele für die Zusatzlast können mindestens eines der folgenden Systeme umfassen: ein Antriebsunterstützungssystem, ein Klimakontrollsystem und ein Fahrerkomfortsystem. In anderen Beispielen, in denen das System mehrere Zusatzlasten umfasst, ist es denkbar, dass die Zusatzlasten verschiedene Lasten haben, die sich voneinander unterscheiden und elektrische Energie von der RESS 104 beziehen.
In Fortsetzung des vorliegenden Beispiels, bei dem die Zusatzlast 106 von einer zweiten Spannung unterstützt wird, die unter der verfügbaren ersten Spannung des RESS 104 liegt, umfasst das System 102 ferner einen Zusatzlastschalter 140, der zwischen dem Nullleiter 134 des Elektromotors 112 und der Zusatzlast 106 angeordnet ist, um einen Abwärtsbetrieb zu steuern. Der Zusatzlastschalter 140 ist so konfiguriert, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, der einen Stromfluss vom Elektromotor 112 zur Zusatzlast 106 ermöglicht, und einem offenen Zustand, der einen Stromfluss zur Zusatzlast 106 verhindert, übergeht. Das System 102 umfasst ferner einen Zusatzlastschalter 142, der zwischen dem RESS 104 und der Zusatzlast angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass Strom vom RESS 104 direkt zu einer Zusatzlast fließt, ohne die Spannung herabzusetzen, wenn beispielsweise eine Zusatzlast eine Spannung hat, die der verfügbaren Spannung des RESS 104 entspricht.
Das System umfasst ferner eine Steuerung 116 und eine Wechselrichtersteuerung 180, die elektrisch mit den Wechselrichterschaltern S1-S6 des Wechselrichters 108 und den Zusatzlastschaltern 140, 142 verbunden sind. Das Steuergerät 116 und/oder das Wechselrichter-Steuergerät 180 sind so konfiguriert, dass sie eine Vielzahl von Steuersignalen an die Wechselrichterschalter S1-S6 und die Zusatzlastschalter 140, 142 übertragen, um zu ermöglichen, dass während des ersten Betriebszustands (3A) Strom vom RESS 104 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 zur Zusatzlast 106 fließt, und um zu verhindern, dass während des zweiten Betriebszustands (3B) Strom vom RESS 104 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 zur Zusatzlast 106 fließt.
Sowohl die Steuereinheit 116 als auch die Wechselrichter-Steuereinheit 180 enthalten mindestens einen Prozessor und einen ausreichenden Speicher zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen. Der Speicher umfasst einen greifbaren, nicht flüchtigen Speicher, z. B. einen Festwertspeicher, sei es ein optischer, magnetischer, Flash-Speicher oder ein anderer. Die Steuereinheit 116 und/oder die Wechselrichter-Steuereinheit 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. Das Steuergerät 116 und/oder das Wechselrichter-Steuergerät 180 können Ladeanforderungssignale von einem oder mehreren elektronischen Steuergeräten (ECUs) des Fahrzeugs 100 empfangen. Beispielsweise kann ein Steuergerät ein Signal bereitstellen, das anzeigt, dass das RESS 104 eine heruntergeregelte Spannung für eine Zusatzlast bereitstellen muss, die von der zweiten Spannung unterstützt wird, die unter der ersten Spannung des RESS 104 liegt, und das Steuergerät 116 und/oder das Wechselrichter-Steuergerät 180 können den Abwärts-Gleichstrom-Gleichstrom-Betrieb einleiten, wie unten beschrieben. Wenn die RESS 104 in der Lage ist, die erforderliche Spannung für die Zusatzlast direkt zu liefern, kann das Steuergerät 116 Steuersignale an die Schalter 140 und 142 senden, so dass der Schalter 140 geöffnet und der Schalter 142 geschlossen ist.
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 beschrieben.
In einigen Implementierungen kann die Software für die Steuereinheit 116 und/oder die Wechselrichter-Steuereinheit 180 auf der Grundlage einer Over-the-Air-Programmierung aktualisiert werden. Beispielsweise können Software-Updates über ein oder mehrere geeignete Kommunikationsnetze von einer Datenquelle, wie z. B. einem Originalgerätehersteller (OEM), an das Steuergerät 116 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 mit den Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112 verbindet, und einem zweiten Betriebszustand (3B), in dem der Wechselrichter 108 das RESS von den Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112 trennt und den Strom zu den Maschinenwicklungen L1-L3 unterbricht, zyklisch umschaltet, so dass der Wechselrichter 108 die erste Spannung des RESS 104 auf die zweite Spannung der Zusatzlast 106 herabsetzt.
Wie in 3A gezeigt, befindet sich der Wechselrichter 108 im ersten Betriebszustand, in dem einer oder mehrere der Wechselrichterschalter S1, S3 und S5 in einem geschlossenen Zustand, die Wechselrichterschalter S2, S4 und S6 in einem offenen Zustand und der Zusatzlastschalter 142 im geschlossenen Zustand angeordnet sind, um einen Stromfluss von der RESS 104 zu den zugehörigen Induktoren L1-L3 zu ermöglichen. Die zugehörigen Maschinenwicklungen L1-L3 führen eine Abwärtswandlung durch, wenn die Wechselrichterschalter S1-S6 und der Zubehör-Lastschalter 140 die Steuersignale von der Steuerung 116 und/oder der Wechselrichtersteuerung 180 empfangen. Im dargestellten Beispiel fließt Strom durch die Drosseln L1, L4, wenn der Wechselrichterschalter S1 und der Zusatzlastschalter 140 geschlossen und die Wechselrichterschalter S2-S6 geöffnet sind. Ebenso kann Strom durch die Induktivitäten L2, L4 fließen, wenn der Wechselrichterschalter S5 und der Zusatzlastschalter 140 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S4 und S6 im geöffneten Zustand angeordnet sind. Strom kann durch die Induktivitäten L3, L4 fließen, wenn sich der Wechselrichterschalter S3 und der Zubehör-Lastschalter 140 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1, S2 und S4-S6 im offenen Zustand befinden. Die Wechselrichterschalter S1, S3 und/oder S5 können einem Pulsbreitenmodulationssignal von der Wechselrichtersteuerung 180 unterworfen werden, um die Wechselrichterschalter S1, S3 und S5 zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand zu wechseln. In diesem nicht einschränkenden Beispiel kann das Tastverhältnis fünfzig Prozent (50%) betragen.
Bezugnehmend auf 3B befindet sich der Wechselrichter 108 im zweiten Betriebszustand, in dem jeder der Wechselrichterschalter S1, S3 und S5 im offenen Zustand angeordnet ist, um zu verhindern, dass Strom von der RESS 104 zu den zugehörigen Induktoren L1-3 des Elektromotors 112 fließt. Einer oder mehrere der Wechselrichterschalter S2, S4 und S6 befinden sich im geschlossenen Zustand, damit weiterhin Strom von einer oder mehreren der zugehörigen Drosseln L1-L3 zur Zusatzlast 106 fließen kann. Im dargestellten Beispiel fließt Strom von den Spulen L1, L4 zur Zusatzlast 106, wenn der Zusatzlastschalter 142 und der Wechselrichterschalter S2 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S3, S5 und S6 im offenen Zustand angeordnet sind. In einem anderen Beispiel fließt Strom von den Drosseln L2, L4 zur Zusatzlast 106, wenn der Zusatzlastschalter 142 und der Wechselrichterschalter S6 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S5 im geöffneten Zustand sind. In einem weiteren Beispiel fließt Strom von den Induktivitäten L3, L4 zur Zusatzlast 106, wenn der Zusatzlastschalter 142 und der Wechselrichterschalter S4 im geschlossenen Zustand und die Wechselrichterschalter S1-S3, S5 und S6 im geöffneten Zustand sind. Es ist denkbar, dass eine oder mehrere der Induktoren die Zusatzlast weiterhin mit Strom versorgen, wenn das RESS von den Induktoren getrennt ist. Die Wechselrichterschalter S2, S4 und/oder S6 können einem Pulsbreitenmodulationssignal von der Wechselrichtersteuerung 180 unterworfen werden, um die Wechselrichterschalter S2, S4 und S6 zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand umzuschalten. In diesem nicht einschränkenden Beispiel kann das Tastverhältnis fünfzig Prozent (50%) betragen.
Die 4, 5A und 5B zeigen ein weiteres Beispiel für ein elektrisches System 202, das dem System 102 der 2, 3A und 3B ähnelt und die gleichen Komponenten aufweist, die durch die gleichen, um 100 erhöhten Bezugsnummern gekennzeichnet sind. Während das System von 2, 3A und 3B die Zusatzlastschalter 140, 142 enthält, verfügt das System 202 über einen einpoligen Umschalter 244, der die Zusatzlast 206 wahlweise mit dem Elektromotor 212 oder dem RESS 204 verbindet.
6 zeigt ein weiteres Beispiel eines elektrischen Systems 302, das dem System 102 der 2, 3A und 3B ähnelt und dieselben Komponenten aufweist, die durch dieselben, um 200 erhöhten Referenznummern gekennzeichnet sind. Während das System 102 der 2, 3A und 3B den Zusatzlastschalter 140 enthält, der zwischen dem Nullleiter 134 des Elektromotors 112 und der Zusatzlast 106 angeordnet ist, enthält das System 302 einen bordinternen Schalter 350, der zwischen dem Nullleiter 134 des Elektromotors 112 und der bordinternen Stromquelle 322 angeordnet ist. Während das System 102 der 2, 3A und 3B den Zusatzlastschalter 142 enthält, der zwischen dem RESS 104 und der Zusatzlast 104 angeordnet ist, enthält das System 302 einen bordunabhängigen Schalter 352, der zwischen dem RESS 304 und der bordunabhängigen Stromquelle 322 angeordnet ist. Das System 302 umfasst ferner einen bordunabhängigen Schalter 352, der zwischen dem RESS 304 und der bordunabhängigen Stromquelle 322 angeordnet ist. Während eines Buck-Betriebs können die Schalter 350, 354 in den geschlossenen Zustand und der Schalter 352 in den offenen Zustand gebracht werden, so dass der Wechselrichter 308 und der Elektromotor 312 die Spannung des RESS herabsetzen können, um die Bordstromquelle 322 zu unterstützen oder zu laden. Wenn das RESS 304 und die Bordstromquelle 322 für eine gemeinsame Spannung ausgelegt sind, können die Schalter 352 und 354 in den geschlossenen Zustand und der Schalter 350 in den offenen Zustand gebracht werden. Die bordunabhängige Stromquelle 322 kann ein RESS eines anderen Fahrzeugs für einen V2V-Ladevorgang sein. In anderen, nicht einschränkenden Beispielen kann die bordfremde Stromquelle stattdessen eine Zusatzlast sein, wie z. B. Elektrowerkzeuge, die elektrische Energie vom System 300 eines Lkw erhalten.
Unter Bezugnahme auf 7 wird ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 für den Betrieb des Systems 102 von 2 zur Unterstützung einer oder mehrerer Zusatzlasten 106 des Fahrzeugs 100 bereitgestellt. Die Blöcke des Verfahrens 400 können von der Steuereinheit 116 und der Wechselrichtersteuerung 180 ausgeführt werden. Das Verfahren 400 beginnt in Block 402 damit, dass das Steuergerät 116 feststellt, ob das Steuergerät 116 ein Ladesignal in Verbindung mit einem Abwärtssteuerungsvorgang erhält. Zum Beispiel können ein oder mehrere Steuergeräte, die mit den Zusatzlasten 106 verbunden sind, ein Ladesignal an das Wechselrichter-Steuergerät 180 senden, das anzeigt, dass die Zusatzlasten 106 geladen werden müssen. Wenn das Steuergerät 116 das Ladesignal empfangen hat, fährt das Verfahren mit Block 404 fort. Wenn das Steuergerät 116 das Ladesignal nicht empfangen hat, wiederholt das Verfahren 400 den Block 402.
In Block 404 erzeugen die Steuerung 116 und/oder die Wechselrichtersteuerung 180 ein oder mehrere Steuersignale. Bei den Steuersignalen kann es sich um Spannungssignale handeln, die bewirken, dass die Schalter S1-S6 des Wechselrichters 108 in den offenen und geschlossenen Zustand übergehen. Genauer gesagt, erzeugen in diesem Beispiel die Steuereinheit 116 und/oder die Wechselrichter-Steuereinheit 180 ein erstes Steuersignal, das mit der elektrischen Verbindung des RESS 104 mit einer oder mehreren der Induktoren L1-L3 der Maschinenwicklungen verbunden ist, und die Steuereinheit 116 und/oder die Wechselrichter-Steuereinheit 180 erzeugen ein zweites Steuersignal, das mit der elektrischen Trennung des RESS 104 von einer oder mehreren der Induktoren L1-L3 der Maschinenwicklungen L1-L3 verbunden ist. Das Steuergerät 116 überträgt auch Steuersignale an die Zubehör-Lastschalter 140, 142, um die Schalter 140, 142 in einen gewünschten Betriebszustand, z. B. den offenen Zustand oder den geschlossenen Zustand, zu versetzen.
In Block 406 wechselt der Wechselrichter 108 zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebszustand, nachdem der Wechselrichter 108 die Steuersignale von der Wechselrichtersteuerung 180 empfangen hat. Genauer gesagt, befindet sich der Wechselrichter 108 im ersten Betriebszustand, nachdem der Wechselrichter 108 das erste Steuersignal von der Wechselrichtersteuerung 180 empfangen hat. Im ersten Betriebszustand befinden sich einer oder mehrere der Wechselrichterschalter S1-S3 im geschlossenen Zustand und jeder der Wechselrichterschalter S4-S6 im offenen Zustand. Die Wechselrichterschalter S1, S3 und/oder S5 können dem ersten Steuersignal in Form eines Pulsweitenmodulationssignals von der Wechselrichtersteuerung 180 unterworfen werden, um die Wechselrichterschalter S1, S3 und S5 während des ersten Betriebszustands zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand umzuschalten. Der Wechselrichter 108 befindet sich im zweiten Betriebszustand, nachdem der Wechselrichter 108 das zweite Steuersignal von der Wechselrichtersteuerung 180 empfangen hat. Im zweiten Betriebszustand befindet sich jeder der Wechselrichterschalter S1-S3 im offenen Zustand, und einer oder mehrere der Wechselrichterschalter S4-S6 befinden sich im geschlossenen Zustand. Die Wechselrichterschalter S2, S4 und/oder S6 können dem zweiten Steuersignal in Form eines Pulsweitenmodulationssignals von der Wechselrichtersteuerung 180 unterworfen werden, um die Wechselrichterschalter S2, S4 und S6 während des zweiten Betriebszustands zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand zu wechseln.
In Block 408 verbindet der Wechselrichter 108 das RESS 104 elektrisch mit einer oder mehreren der Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112, und als Reaktion darauf, dass sich der Wechselrichter im ersten Betriebszustand befindet, fließt Strom vom RESS 104 durch eine oder mehrere der Maschinenwicklungen L1-L3 zu der Zusatzlast 106. Der Wechselrichter trennt die RESS 104 elektrisch von den Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112, und es fließt kein Strom von der RESS 104 zu den Maschinenwicklungen L1-L3, wenn sich der Wechselrichter 108 im zweiten Betriebszustand befindet. Wie oben beschrieben, funktionieren der Wechselrichter 108 und die Maschinenwicklungen L1-L3 als Abwärtswandler, indem der Strom vom Wechselrichter 108 durch die Maschinenwicklungen L1-L3 des Elektromotors 112 fließt, wodurch die Spannung von der ersten Spannung, z. B. 800 V, auf die zweite Spannung, z. B. 400 V, reduziert wird. In diesem Beispiel befindet sich der Zusatzlastschalter 142 ebenfalls im geschlossenen Zustand, um eine Verbindung zwischen den Zusatzlasten 106 und den Maschinenwicklungen L1-L3 herzustellen.
In Block 410 verringern der Wechselrichter 108 und der Elektromotor 112 die Spannung von der verfügbaren ersten Spannung des RESS 104 auf die zweite Spannung, die die Zusatzlast 106 unterstützt, als Reaktion darauf, dass der Wechselrichter 108 zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand wechselt.
In Block 412 stellt das Steuergerät 116 fest, ob das Steuergerät 116 ein Signal zum Beenden des Ladevorgangs von einem oder mehreren ECUs empfangen hat, die mit den Zubehörverbrauchern 106 verbunden sind. Wenn das Steuergerät 116 das Ladeabbruchsignal nicht empfangen hat, kehrt das Verfahren 400 zu Block 404 zurück. Wenn das Steuergerät 116 das Ladeabbruchsignal empfangen hat, fährt das Verfahren 400 mit Block 414 fort.
In Block 414 übermitteln die Steuereinheit 116 und/oder die Wechselrichter-Steuereinheit 180 Signale zur Umschaltung der Wechselrichterschalter S1-S6 und der Zubehör-Lastschalter 140, 142, um den RESS 104 zu veranlassen, Strom an den Elektromotor 112 zu liefern.
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich beispielhaft, und Variationen, 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

Elektrisches Fahrzeugsystem, aufweisend: ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) mit einer ersten Spannung; einen Wechselrichter, der elektrisch mit dem RESS verbunden ist, 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 von den mehrphasigen Anschlüssen getrennten Nullleiter aufweist; und eine Zusatzlast, die wahlweise mit dem RESS oder dem Nullleiter des Elektromotors verbunden ist, wobei die Zusatzlast eine zweite Spannung benötigt, die unter der ersten Spannung liegt; wobei der Wechselrichter so konfiguriert ist, dass er zwischen einem ersten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS mit der Mehrzahl von Maschinenwicklungen des Elektromotors verbindet, und einem zweiten Betriebszustand, in dem der Wechselrichter das RESS von der Mehrzahl von Maschinenwicklungen des Elektromotors trennt und den Strom zu den Maschinenwicklungen unterbricht, zyklisch umschaltet, sodass der Wechselrichter die erste Spannung des RESS auf die zweite Spannung der Zusatzlast herabsetzt.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, das ferner mindestens einen Zusatzlastschalter umfasst, der zwischen dem Nullleiter des Elektromotors und der Zusatzlast angeordnet ist, wobei der mindestens eine Zusatzlastschalter so konfiguriert ist, dass er zwischen einem geschlossenen Zustand, der einen Stromfluss vom Elektromotor zur Zusatzlast ermöglicht, und einem offenen Zustand, der einen Stromfluss zur Zusatzlast verhindert, übergeht.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 2, wobei die Mehrzahl der Maschinenwicklungen eine Mehrzahl von Induktoren umfasst.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 3, wobei der Wechselrichter einen Satz von Halbleiter-Wechselrichterschaltern umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandeln.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 4, wobei jeder der Halbleiter-Wechselrichterschalter eine spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung umfasst.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 5, wobei die spannungsgesteuerte Schaltvorrichtung mindestens einen eines Silizium-Isolierschicht-Bipolartransistors (IGBT), eines Siliziumcarbid-(SiC)-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET), eines Silizium-(Si)-Superübergangs-MOSFET, eines Galliumnitrid-(GaN)-Feldeffekttransistors (FET), eines SiC-Übergangs-Gate-Feldeffekttransistors (JFET), eines Breitbandlücken-(WBG)- und eines Ultrabreitbandlücken-(UWBG)-Halbleiter-Leistungsschaltvorrichtungs aufweist.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 4, wobei der Wechselrichter eine Vielzahl von Phasenschenkeln umfasst, wobei jeder der Phasenschenkel ein Paar der Halbleiter-Wechselrichterschalter umfasst und jeder der Phasenschenkel mit einem entsprechenden der Induktoren verbunden ist.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 7, wobei die mehreren Phasenschenkel einen ersten, einen zweiten und einen dritten Phasenschenkel umfassen und mindestens einer der Halbleiter-Wechselrichterschalter des ersten, zweiten und dritten Phasenschenkels pulsweitenmoduliert ist, damit Strom durch einen zugehörigen der ersten, zweiten und dritten Phasenschenkel fließen kann.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 8, das ferner eine Welligkeitsdrossel umfasst, die in Reihe zwischen den Nullleiter des Elektromotors und die Zusatzlast geschaltet ist, wobei die Welligkeitsdrossel so konfiguriert ist, dass sie die Stromwelligkeit und die Drehmomentstörung mildert.
Elektrisches Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Zusatzlastschalter ein Schütz umfasst.