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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems und insbesondere auf ein System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems, das die im Fahrzeug angeordnete Batterie unter Verwendung eines offene-Wicklungsenden-Motorantriebssystems (open-end winding motor driving system) laden kann, das einen Motor unter Verwendung einer Vielzahl von Wechselrichtern betreibt, die jeweils mit gegenüberliegenden Enden von im Motor installierten Wicklungen verbunden sind.
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STAND DER TECHNIK
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Da die Kraftstoffeffizienz (oder elektrische Effizienz) von umweltfreundlichen Fahrzeugen, wie z. B. Elektrofahrzeugen, die das von einem Motor erzeugte Drehmoment als Leistung nutzen, durch die Leistungsumwandlungseffizienz von Wechselrichter und Motor bestimmt wird, ist es wichtig, die Leistungsumwandlungseffizienz eines Wechselrichters und die Effizienz eines Motors zu maximieren, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
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Dementsprechend hat der Anmelder dieser Anmeldung eine Technologie vorgeschlagen, die einen Antriebsmotor betreiben kann, indem sie selektiv einen Modus mit geschlossenem Ende der Wicklung (closed-end winding mode), in dem der Antriebsmotor betrieben wird, nachdem eine Y-Verbindung ausgebildet wurde, indem ein Ende der Wicklungen, die im Antriebsmotor eines Fahrzeugs angeordnet sind, miteinander verbunden werden, und einen Modus mit offenem Ende der Wicklung (open-end winding mode) bestimmt, in dem die gegenüberliegenden Enden der Motorwicklungen jeweils mit einem Wechselrichter verbunden sind, so dass der Antriebsmotor betrieben wird, während die beiden Enden der Motorwicklung offen sind.
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Grundsätzlich wandelt ein Elektrofahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug die von einer externen Ladeeinrichtung gelieferte elektrische Energie in einen Zustand um, der zum Laden einer im Fahrzeug angeordneten Batterie geeignet ist, und stellt sie der Batterie zur Verfügung, wodurch die Batterie geladen wird.
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Konventionell werden Ladegeräte für Schnellladungen so hergestellt, dass sie einen einzigen Spannungsstandard von 400 V ausgeben, aber Batterien, die in Fahrzeugen verwendet werden, sind in der Regel so ausgelegt, dass sie eine Spannung von 800 V oder mehr haben, um den Wirkungsgrad und die Fahrreichweite zu erhöhen. Um eine Batterie für ein Fahrzeug mit verschiedenen Spannungsniveaus zu laden, sollten daher Ladeeinrichtungen für verschiedene Spannungsbereiche vorgesehen werden, die den Batteriespannungsspezifikationen entsprechen, oder es sollte eine Ladeeinrichtung implementiert werden, die mehrere Spannungsbereiche ausgeben kann.
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Der Aufbau einer solchen Ladeinfrastruktur ist nicht nur sehr kostenintensiv, sondern kann auch zu dem Problem führen, dass die Ladezeit zunimmt, wenn die Ladeleistung sinkt, wenn die Spannung aufgrund der Ladestrombegrenzung der Ladeeinrichtung verringert wird.
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Dementsprechend ist es im Stand der Technik bei einem Motorantriebssystem, das einen Motor im Modus mit offener Wicklung unter Verwendung einer Vielzahl von Wechselrichtern betreibt, erforderlich, dass eine Batterieladetechnik, die eine Batterie durch Umwandlung des Niveaus der von der Ladeeinrichtung bereitgestellten Ladespannung laden kann, als die bestehende Infrastruktur ohne zusätzliche Vorrichtungen und zusätzliche Kosten aufgebaut wird.
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Die vorstehenden Ausführungen sollen lediglich zum Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung beitragen und bedeuten nicht, dass die vorliegende Offenbarung in den Bereich des verwandten Standes der Technik fällt, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend wurde die vorliegende Offenbarung unter Berücksichtigung des obigen Problems, das im Stand der Technik auftritt, gemacht, und die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, ein System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems vorzusehen, um die Batterie durch ordnungsgemäße Umwandlung der Höhe einer Ladespannung zu laden, die von einer externen Ladeeinrichtung mit dem Motorantriebssystem bereitgestellt wird, das einen Motor in einem Modus mit offenen Wicklungen betreibt, ohne eine separate exklusive Umwandlungsvorrichtung.
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Um dies zu erreichen, kann gemäß der vorliegenden Offenbarung ein System zum Laden einer Batterie für ein Fahrzeug unter Verwendung eines Motorantriebssystems, das einen Motor mit einer Vielzahl von Wicklungen, die jeweils einer Vielzahl von Phasen entsprechen, betreibt, Folgendes aufweisen: Einen ersten Wechselrichter, der eine Vielzahl von ersten Schaltelementen aufweist und einen Gleichstromanschluss, der mit der Batterie verbunden ist, und einen Wechselstromanschluss, der mit einem Anschluss der Vielzahl von Wicklungen verbunden ist, aufweist; einen zweiten Wechselrichter, der eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen aufweist und einen Gleichstromanschluss, der selektiv mit dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters kurzgeschlossen/geöffnet ist, und einen Wechselstromanschluss, der mit dem anderen Anschluss der Vielzahl von Wicklungen verbunden ist, aufweist und eine Steuerung, die in einem Lademodus zum Laden der Batterie so ausgestaltet ist, dass sie einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters und dem Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters und einen offenen/kurzgeschlossenen Zustand der Vielzahl von ersten Schaltelementen und der Vielzahl von zweiten Schaltelementen auf der Grundlage der Höhe einer an den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters angelegten Gleichstromladespannung und einer Höhe einer Spannung der Batterie steuert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Batterieladesystem ferner aufweisen: einen ersten Ladeleistungsanwendungsschalter, der so ausgestaltet ist, dass der eine Anschluss mit einem Anschluss mit hohem Potenzial des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbunden werden kann und ein hohes Potenzial der Gleichstromladespannung an den anderen Anschluss angelegt wird; und einen zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter, der so ausgestaltet ist, dass der eine Anschluss mit einem Anschluss mit niedrigem Potenzial des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbunden werden kann und ein niedriges Potenzial der Gleichstromladespannung an den anderen Anschluss angelegt wird, wobei die Steuerung im Lademodus den ersten Ladeleistungsanwendungsschalter und den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter so steuern kann, dass sie sich im kurzgeschlossenen Zustand befinden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung die Vielzahl der ersten Schaltelemente und die Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen und den Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters und den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters elektrisch verbinden, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung eine Spannung ist, die zum Laden der Batterie im Lademodus geeignet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung geringer ist als die Spannung der Batterie im Lademodus, den Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters und den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters miteinander elektrisch öffnen, ein mit dem Hochpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters verbundenes Schaltelement aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente kurzschließen, Öffnen eines mit dem Niedrigpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente, Öffnen eines mit dem Hochpotentialanschluss des ersten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der ersten Schaltelemente, und Erhöhen der Gleichstromladespannung durch Pulsbreitenmodulationssteuerung eines mit dem Niedrigpotentialanschluss des ersten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der ersten Schaltelemente, um die erhöhte Gleichstromladespannung an die Batterie anzulegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung größer ist als die Spannung der Batterie im Lademodus, den Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters und den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters miteinander elektrisch öffnen, die Vielzahl der ersten Schaltelemente öffnen, das mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundene Schaltelement aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen und die Gleichstromladespannung durch Pulsbreitenmodulationssteuerung eines mit dem Hochpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente absenken, um die abgesenkte Gleichstromladespannung an die Batterie anzulegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Batterieladesystem ferner einen dritten Ladeleistungsanwendungsschalter aufweisen, der so ausgestaltet ist, dass der eine Anschluss mit dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters verbunden werden kann und dass der andere Anschluss mit dem Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters verbunden werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung der Spannung entspricht, mit der die Batterie im Lademodus geladen werden kann, die Vielzahl der ersten Schaltelemente und die Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen und den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter kurzschließen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung geringer ist als die Spannung der Batterie im Lademodus, den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter öffnen, das mit dem Hochpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters verbundene Schaltelement unter der Vielzahl der zweiten Schaltelemente kurzschließen, das mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundene Schaltelement unter der Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen, das mit dem Hochpotentialanschluss des ersten Wechselrichters verbundene Schaltelement aus der Vielzahl der ersten Schaltelemente öffnen und die Gleichstromladespannung durch Pulsweitenmodulationssteuerung des mit dem Niedrigpotentialanschluss des ersten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der ersten Schaltelemente erhöhen, um die erhöhte Gleichstromladespannung an die Batterie anzulegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung größer ist als die Spannung der Batterie im Lademodus, den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter öffnen, die Vielzahl der ersten Schaltelemente öffnen, das mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundene Schaltelement aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen und die Gleichstromladespannung durch Pulsweitenmodulationssteuerung des mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente erhöhen, um die erhöhte Gleichstromladespannung an die Batterie anzulegen.
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Als weiteres Mittel zur Lösung des obigen technischen Problems kann ein System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems, das einen Motor mit einer Vielzahl von Wicklungen, die jeweils einer Vielzahl von Phasen entsprechen, betreibt, Folgendes aufweisen einen ersten Wechselrichter, der eine Vielzahl von ersten Schaltelementen aufweist und einen Gleichstromanschluss, der mit der Batterie verbunden ist, und einen Wechselstromanschluss, der mit einem Anschluss der Vielzahl von Wicklungen verbunden ist, aufweist; einen zweiten Wechselrichter, der eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen aufweist und einen Gleichstromanschluss, der selektiv mit dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters kurzgeschlossen/geöffnet wird, und einen Wechselstromanschluss, der mit dem anderen Anschluss der Vielzahl von Wicklungen verbunden ist, aufweist; und einen ersten Ladeleistungsanwendungsschalter, der so ausgestaltet ist, dass der eine Anschluss mit einem Hochpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbunden werden kann und dass der andere Anschluss ein hohes Potential einer daran angelegten Gleichstromladespannung aufnehmen kann; einen zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter, der so ausgestaltet ist, dass der eine Anschluss mit einem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbunden werden kann und der andere Anschluss ein niedriges Potential der daran angelegten Gleichstromladespannung aufnehmen kann; einen dritten Ladeleistungsanwendungsschalter, der so ausgestaltet ist, dass der eine Anschluss mit dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters verbunden werden kann und der andere Anschluss mit dem Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters verbunden werden kann; und eine Steuerung, die in einem Lademodus zum Laden der Batterie so ausgestaltet ist, dass sie einen Öffnungs-/Kurzschluss-Zustand des ersten bis dritten Ladeleistungsanwendungsschalters, der Vielzahl von ersten Schaltelementen und der Vielzahl von zweiten Schaltelementen auf der Grundlage einer Höhe der Gleichstromladespannung, die an den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters angelegt wird, und einer Höhe einer Spannung der Batterie steuert.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung eine Spannung ist, mit der die Batterie im Lademodus geladen werden kann, den ersten Ladeleistungsanwendungsschalter und den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter kurzschließen, die Vielzahl der ersten Schaltelemente und die Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen und den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter kurzschließen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung geringer ist als die Spannung der Batterie im Lademodus, den ersten Ladeleistungsanwendungsschalter und den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter kurzschließen, den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter öffnen, ein mit dem Hochpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundenes Schaltelement aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen, ein Schaltelement, das mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente verbunden ist, öffnen, ein Schaltelement, das mit dem Hochpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des ersten Wechselrichters aus der Vielzahl der ersten Schaltelemente verbunden ist, öffnen und die Gleichstromladespannung durch Pulsbreitenmodulationssteuerung eines Schaltelements, das mit dem Niedrigpotentialanschluss des ersten Wechselrichters aus der Vielzahl der ersten Schaltelemente verbunden ist, erhöhen, um die erhöhte Gleichstromladespannung an die Batterie anzulegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerung, wenn die Höhe der Gleichstromladespannung größer ist als die Spannung der Batterie im Lademodus, den ersten Ladeleistungsanwendungsschalter und den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter kurzschließen, den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter öffnen, die Vielzahl der ersten Schaltelemente öffnen, ein mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses des zweiten Wechselrichters verbundenes Schaltelement aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente öffnen und die Gleichstromladespannung durch Pulsbreitenmodulationssteuerung eines mit dem Hochpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters verbundenen Schaltelements aus der Vielzahl der zweiten Schaltelemente absenken, um die abgesenkte Gleichstromladespannung an die Batterie anzulegen.
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Gemäß dem System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems der vorliegenden Offenbarung kann eine Höhe einer Ladespannung entsprechend einer Höhe einer Ladespannung, die von einem externen Ladegerät bereitgestellt wird, unter Verwendung des Motorantriebssystems, das zum Betreiben des Motors in einem Modus mit offenem Ende der Wicklung angeordnet ist, ordnungsgemäß umgewandelt werden, so dass die Batterie geladen werden kann.
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Dementsprechend erfordert das System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems nicht den Bau einer zusätzlichen Infrastruktur für eine Hochspannungsladeeinrichtung aufgrund der Verwendung von Hochspannung in der Fahrzeugbatterie, wodurch das Auftreten von Sozialkosten für den Bau der Infrastruktur verhindert wird.
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Darüber hinaus kann das System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems nicht die Spannung der Ladeeinrichtung mit Strombegrenzung absenken, sondern die Höhe der Spannung unter Verwendung des im Fahrzeug installierten Motorantriebssystems absenken, wenn eine von der Ladeeinrichtung gelieferte Ladespannung größer als eine Batteriespannung ist, so dass ein Problem der Verringerung der Ladeleistung in der Ladeeinrichtung vermieden wird, wenn die Ladespannung abgesenkt wird, wodurch das Problem gelöst wird, dass die Batterieladezeit aufgrund der Absenkung der Ladespannung verlängert wird.
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Darüber hinaus kann das System zum Laden einer Batterie für ein Fahrzeug, das ein Motorantriebssystem verwendet, den Motor in einem hocheffizienten Modus mit offenem Ende der Wicklung betreiben und auch das Laden der Batterie entsprechend verschiedener externer Ladespannungen ermöglichen.
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Die in der vorliegenden Offenbarung erzielbaren Wirkungen sind nicht auf die oben genannten Wirkungen beschränkt, und andere, nicht erwähnte Wirkungen werden von Fachleuten, die mit der vorliegenden Offenbarung vertraut sind, anhand der folgenden Beschreibung klar verstanden.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klarer verstanden werden.
- 1 ist ein Kreislaufdiagramm eines Systems zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 2 bis 4 sind Ansichten, die Betriebszustände eines Systems zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend wird ein System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist ein Kreislaufdiagramm eines Systems zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Batterieladesystem unter Verwendung eines Motorantriebssystems, das einen Motor 100 mit einer Vielzahl von Wicklungen L1 bis L3 mit Antriebsenergie versorgt.
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Das Motorantriebssystem kann einen ersten Wechselrichter 10 aufweisen, der eine Vielzahl von ersten Schaltelementen S11 bis S16 aufweist und mit einem Ende jeder Wicklung des Motors 100 verbunden ist, einen zweiten Wechselrichter 20, der eine Vielzahl von zweiten Schaltelementen S21 bis S26 aufweist und mit dem anderen Ende jeder Wicklung des Motors 100 verbunden ist, und eine Vielzahl von Schaltelementen S31 bis S33, die so ausgestaltet sind, dass ein Ende mit dem anderen Ende jeder Wicklung des Motors 100 verbunden werden kann und dass die anderen Enden miteinander kurzgeschlossen werden können.
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Der erste Wechselrichter 10 kann einen Gleichstromanschluss aufweisen, an den eine zwischen einem Pluspol und einem Minuspol einer Batterie 200 ausgebildete Gleichspannung angelegt wird, sowie einen Wechselstromanschluss, der mit jeder Wicklung L1 bis L3 des Motors 100 verbunden ist. Zwei Knotenpunkte, an denen der erste Wechselrichter 10 mit dem Pluspol und dem Minuspol der Batterie 200 verbunden ist, können den Gleichstromanschluss bilden, und drei Knotenpunkte, an denen der erste Wechselrichter 10 mit einem Ende jeder Wicklung des Motors 100 verbunden ist, können den Wechselstromanschluss bilden.
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In ähnlicher Weise kann der zweite Wechselrichter 20 einen Gleichstromanschluss aufweisen, der selektiv mit dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 verbunden ist, und einen Wechselstromanschluss, der mit jeder Wicklung L1 bis L3 des Motors 100 verbunden ist. Zwei Knoten, die einen Knoten aufweisen, in dem der zweite Wechselrichter 20 selektiv mit dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 verbunden ist, können den Gleichstromanschluss bilden, und drei Knoten, in denen der zweite Wechselrichter 20 mit dem anderen Ende jeder Wicklung des Motors 100 verbunden ist, können den Wechselstromanschluss bilden.
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Der Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 und der Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters 20 können durch einen Ladeleistungsanwendungsschalter R3 selektiv kurzgeschlossen/geöffnet werden. Der Zustand des Ladeleistungsanwendungsschalters R3 kann von einer Steuerung 40 gesteuert werden.
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In einem Motorantriebsmodus, in dem der Motor Leistung für den Antrieb des Fahrzeugs erzeugt, sind der erste Wechselrichter 10 und der zweite Wechselrichter 20 gemeinsam mit einem Gleichstromanschluss der Batterie 200 verbunden, so dass in der Batterie 200 gespeicherte Gleichstromleistung in dreiphasige Wechselstromleistung umgewandelt und die umgewandelte Gleichstromleistung dem Motor 100 zugeführt werden kann, oder regenerative Bremsenergie, die aufgrund der Erzeugung eines regenerativen Bremsmoments des Motors 100 während des regenerativen Bremsens erzeugt wird, kann in Gleichstrom umgewandelt werden, so dass der Gleichstrom der Batterie 200 zugeführt werden kann. Die Umwandlung zwischen der Gleichstromleistung und der Wechselstromleistung kann durch Pulsweitenmodulationssteuerung einer Vielzahl von ersten Schaltelementen S11 bis S16 und einer Vielzahl von zweiten Schaltelementen S21 bis S26 erfolgen, die jeweils im ersten Wechselrichter 10 und im zweiten Wechselrichter 20 vorgesehen sind.
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Der erste Wechselrichter 10 kann eine Vielzahl von Zweigen 11 bis 13 aufweisen, an die eine im Gleichstromanschluss ausgebildete Gleichspannung angelegt wird. Jeder Zweig 11 bis 13 kann jeder einer Vielzahl von Phasen des Motors 100 entsprechen, um eine elektrische Verbindung auszubilden.
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Genauer gesagt kann ein erster Zweig 11 zwei Schaltelemente S11 und S12 aufweisen, die zwischen zwei Knoten, die den Gleichstromanschluss bilden, in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S11 und S12 kann mit einem Ende der Wicklung L1 einer Phase verbunden sein, so dass Wechselstrom, der einer Phase aus der Vielzahl von Phasen entspricht, ein-/ausgegeben wird.
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In ähnlicher Weise kann ein zweiter Zweig 12 zwei Schaltelemente S13 und S14 aufweisen, die zwischen zwei Knoten, die den Gleichstromanschluss bilden, in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S13 und S14 kann mit einem Ende der Wicklung L2 einer Phase im Motor 100 verbunden werden, so dass Wechselstrom, der einer Phase aus der Vielzahl von Phasen des Motors entspricht, ein-/ausgegeben wird.
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Darüber hinaus kann ein dritter Zweig 13 zwei Schaltelemente S15 und S16 aufweisen, die zwischen zwei Knoten, die den Gleichstromanschluss bilden, in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S15 und S16 kann mit einem Ende der Wicklung L3 einer Phase im Motor 100 verbunden werden, so dass Wechselstrom, der einer Phase aus der Vielzahl von Phasen im Motor 100 entspricht, ein-/ausgegeben wird.
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Der zweite Wechselrichter 20 kann auch eine ähnliche Ausgestaltung wie der erste Wechselrichter 10 haben. Der zweite Wechselrichter 20 kann eine Vielzahl von Zweigen 21 bis 23 aufweisen, an denen die Gleichspannung des Gleichstromanschlusses anliegt, an dem die Gleichspannung zwischen den beiden Polen der Batterie 200 anliegt. Jeder der Zweige 21 bis 23 kann der Vielzahl der Phasen des Motors 100 entsprechen, um eine elektrische Verbindung auszubilden.
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Genauer gesagt kann ein erster Zweig 21 zwei Schaltelemente S21 und S22 aufweisen, die zwischen zwei Knoten, die den Gleichstromanschluss bilden, in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S21 und S22 kann mit dem anderen Ende der Wicklung L1 einer Phase verbunden sein, so dass der Wechselstrom, der einer Phase aus der Vielzahl der Phasen entspricht, ein-/ausgegeben wird.
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In ähnlicher Weise kann ein zweiter Zweig 22 zwei Schaltelemente S23 und S24 aufweisen, die zwischen zwei Knoten, die den Gleichstromanschluss bilden, in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S23 und S24 kann mit dem anderen Ende der Wicklung L2 einer Phase im Motor 100 verbunden werden, so dass Wechselstrom, der einer Phase aus der Vielzahl der Phasen des Motors entspricht, ein-/ausgegeben wird.
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Darüber hinaus kann ein dritter Zweig 23 zwei Schaltelemente S25 und S26 aufweisen, die zwischen zwei Knoten, die den Gleichstromanschluss bilden, in Reihe geschaltet sind, und ein Verbindungsknoten der beiden Schaltelemente S25 und S26 kann mit dem anderen Ende der Wicklung L3 einer Phase des Motors 100 verbunden werden, so dass Wechselstrom, der einer Phase aus der Vielzahl der Phasen des Motors 100 entspricht, ein-/ausgegeben wird.
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Der erste Wechselrichter 10 ist mit einem Ende der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 verbunden und der zweite Wechselrichter 20 ist mit dem anderen Ende der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 verbunden. Das heißt, die gegenüberliegenden Enden der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 können in einer Wicklungsstruktur mit offenem Ende, die mit dem ersten Wechselrichter 10 und dem zweiten Wechselrichter 20 verbunden ist, elektrisch miteinander verbunden sein.
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Die Schaltelemente S11 bis S16 und S21 bis S26, die im ersten Wechselrichter 10 und im zweiten Wechselrichter 20 vorhanden sind, sind Schaltelemente, die in einem herkömmlichen Wechselrichter zum Antreiben eines Motors vorhanden sind, und ein IGBT oder FET, in dem das eigentliche Schalten durchgeführt wird, so dass es als ein Konzept zu verstehen ist, das einen IGBT, einen FET oder eine Diode aufweist, die in einer Rückwärtsrichtung zwischen einer Source und einem Drain eines IGBT oder FET angeschlossen ist, in dem das eigentliche Schalten durchgeführt wird.
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Eine Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 kann mit dem anderen Ende der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 ( Wechselstromanschluss des zweiten Wechselrichters) verbunden werden. Ein Ende der Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 ist mit einem Ende der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 verbunden und die anderen Enden der Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 sind miteinander verbunden, so dass ein elektrischer Kurzschluss ausgebildet werden kann.
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Wenn die Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 geöffnet wird, werden die gegenüberliegenden Enden der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 mit dem ersten Wechselrichter 10 bzw. dem zweiten Wechselrichter 20 verbunden, und es kann eine Wicklungsstruktur mit offenem Ende ausgebildet werden.
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Wenn die Vielzahl von Umschaltern S31-S33 kurzgeschlossen ist, werden außerdem die anderen Enden der Wicklungen L1-L3 des Motors 100 elektrisch miteinander kurzgeschlossen, so dass die Wicklungen L1-L3 des Motors 100 eine elektrische Verbindung einer Wicklungsstruktur mit geschlossenem Ende ausbilden können, die eine Y-Verbindung bildet.
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Wenn die Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 geöffnet ist, sind die gegenüberliegenden Enden der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 jeweils mit dem ersten Wechselrichter 10 und dem zweiten Wechselrichter 20 verbunden, so dass eine Wicklungsstruktur mit offenem Ende ausgebildet werden kann. Wenn die Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 kurzgeschlossen ist, werden außerdem die anderen Enden der Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 elektrisch miteinander kurzgeschlossen, so dass die Wicklungen L1 bis L3 des Motors 100 eine elektrische Verbindung einer Wicklungsstruktur mit geschlossenem Ende ausbilden können, die eine Y-Verbindung bildet. Wenn die elektrische Verbindung der Wicklungsstruktur mit geschlossenem Ende ausgebildet ist, kann der Motor 100 durch Pulsweitenmodulationssteuerung der Schaltelemente S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 betrieben werden, und alle Schaltelemente S21 bis S26 des zweiten Wechselrichters 20 können immer einen offenen Zustand beibehalten.
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Die Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 spielen eine Rolle beim Umschalten einer Schaltungsverbindungsstruktur für den Betrieb des Motors zwischen der Wicklungsstruktur mit offenem Ende und der Wicklungsstruktur mit geschlossenem Ende und können daher gemeinsam als Umschaltereinheit 30 bezeichnet werden.
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Wie das erste Schaltelement oder das zweite Schaltelement kann die Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 in der Umschalteinheit 30 als MOSFET, IGBT und dergleichen implementiert sein.
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Die Steuerung 40 kann die Pulswellenmodulation der Schaltelemente S11 bis S16 und S21 bis S26, die der erste Wechselrichter 10 und der zweite Wechselrichter 20 aufweisen, so steuern, dass der Motor 100 auf der Grundlage einer erforderlichen Ausgangsgröße betrieben werden kann, die für den Motor 100 in einem Motorantriebsmodus erforderlich ist.
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Genauer gesagt kann die Steuerung 40 den für den Betrieb des Motors zu verwendenden Wechselrichter auf der Grundlage der erforderlichen Ausgangsgröße des Motors 100 bestimmen, einen Einschalt-/Ausschaltzustand der Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 der Umschalteinheit 30 gemäß einem Bestimmungsergebnis bestimmen und die Pulsweitenmodulation des Schaltelements des bestimmten Wechselrichters steuern.
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Zum Beispiel, wenn eine für den Motor 100 erforderliche Ausgangsgröße kleiner als ein voreingestellter Referenzwert ist, kann die Steuerung 40 den Motor 100 betreiben, indem sie alle der Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 der Umschalteinheit 30 in einen kurzgeschlossenen Zustand versetzt und die Pulswellenmodulation der Schaltelemente S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 steuert, ohne den zweiten Wechselrichter 20 zu betreiben (Modus mit geschlossenem Ende der Wicklung).
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Im Modus mit geschlossenem Ende der Wicklung wird der Motor angetrieben, indem die Steuerung 40 die Pulswellenmodulation der Vielzahl von Schaltelementen S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 auf der Grundlage einer an den Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 angelegten Gleichspannung, eines dem Motor 100 vom Wechselstromanschluss des Wechselrichters 10 bereitgestellten Phasenstroms, eines von einem im Motor 100 installierten Motorrotorsensor (nicht gezeigt) erfassten Motordrehwinkels und dergleichen steuert. Da verschiedene Techniken für den Betrieb des Motors 100 durch Pulsweitenmodulationssteuerung einer Vielzahl von Schaltelementen in einem Wechselrichter bereits im Stand der Technik bekannt sind, wird auf eine weitere detaillierte Beschreibung eines Pulsweitenmodulationssteuerungsverfahrens des Wechselrichters verzichtet.
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Andererseits kann die Steuerung 40, wenn die für den Motor 100 benötigte Ausgangsgröße größer als der voreingestellte Referenzwert ist, betrieben werden, indem alle der Vielzahl von Umschaltern S31 bis S33 der Umschalteinheit 30 in einen offenen Zustand versetzt werden und sowohl der erste Wechselrichter 10 als auch der zweite Wechselrichter 20 betrieben werden (Modus mit offenem Ende der Wicklung). Das heißt, im Modus mit offenem Ende der Wicklung kann der Motor 100 betrieben werden, indem ein Ende der Vielzahl von Wicklungen L1 bis L3 miteinander in den offenen Zustand versetzt wird, auch das andere Ende davon miteinander in den offenen Zustand versetzt wird, und die Pulswellenmodulation von zwei Wechselrichtern 10 und 20 gesteuert wird, die jeweils mit gegenüberliegenden Enden der Wicklungen L1 bis L3 verbunden sind.
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Im Modus mit offenem Ende der Wicklung wird der Motor angetrieben, indem die Steuerung 40 als Eingang eine Gleichspannung, die an den Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 und des zweiten Wechselrichters 20 angelegt wird, Phasenströme, die jeweils an die Vielzahl von Wicklungen, die jeder Phase des Motors 100 entsprechen, geliefert werden, einen Motordrehwinkel, der von einem im Motor 100 installierten Motorrotorsensor (nicht dargestellt) erfasst wird, und Ähnliches empfangen kann, um die Pulswellenmodulation sowohl der Schaltelemente S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 als auch der Schaltelemente S21 bis S26 des zweiten Wechselrichters 20 zu steuern.
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Da verschiedene Techniken zum Betrieb des Motors 100 durch Pulsweitenmodulationssteuerung von zwei Wechselrichtern, die an gegenüberliegenden Enden von Wicklungen im Modus mit offenem Ende der Wicklung angeschlossen sind, bereits im Stand der Technik bekannt sind, wird auf eine weitere detaillierte Beschreibung eines Pulsweitenmodulations-Steuerverfahrens des Wechselrichters verzichtet.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ferner Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und R2 aufweisen, um eine elektrische Verbindung zwischen einem externen Ladegerät 300 und dem Motorantriebssystem in einem Lademodus zum Laden einer Batterie zu verbinden/trennen.
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Die Steuerung 40 kann die Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und R2 so steuern, dass sie sich in einem kurzgeschlossenen Zustand befinden, damit eine Gleichstromladespannung, die von dem externen Ladegerät 300 bereitgestellt wird, an den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters 20 angelegt werden kann.
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Darüber hinaus kann die Steuerung 40 die Schaltelemente S11 bis S16 und S21 bis S26, die der erste Wechselrichter 10 und der zweite Wechselrichter 20 aufweisen, und einen dritten Ladeleistungsanwendungsschalter R3 steuern, um die Batterie 200 zu laden, indem die Gleichstromladespannung an die Batterie 200 angelegt wird, ohne dass oder nachdem die Höhe der Gleichstromladespannung auf der Grundlage der Höhe der vom externen Ladegerät 300 vorgesehenen Gleichstromladespannung und der Spannungshöhe der Batterie 200 geändert wurde.
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Ein Fahrzeug kann einen Ladeeingang (nicht gezeigt) aufweisen, an den das externe Ladegerät 300 angeschlossen ist, und der Ladeeingang kann während des Ladevorgangs mit einem Ladeausgang des externen Ladegeräts 300 verbunden werden. Der Ladeausgang des externen Ladegeräts 300 hat einen Hochpotentialanschluss (positiver Anschluss) und einen Niedrigpotentialanschluss (negativer Anschluss), die eine Ladespannung ausbilden, und diese Anschlüsse können jeweils mit einem Hochpotentialanschluss und einem Niedrigpotentialanschluss des Ladeeingangs verbunden werden. Der erste Ladeleistungsanwendungsschalter R1 kann zwischen dem Hochpotentialanschluss des Ladeeingangs und dem Hochpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters 20 angeschlossen werden, und der zweite Ladeleistungsanwendungsschalter R2 kann zwischen dem Niedrigpotentialanschluss des Ladeeingangs und dem Niedrigpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters 20 angeschlossen werden.
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In einem Motorantriebsmodus kann die Steuerung 40 den ersten Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter R2 so steuern, dass sie sich immer in einem offenen Zustand befinden, und kann den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter R3 zwischen dem Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 und dem Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters 20 so steuern, dass er sich immer in einem kurzgeschlossenen Zustand befindet.
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Darüber hinaus kann die Steuerung 40 im Batterielademodus den ersten Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter R2 so steuern, dass sie sich immer in einem Kurzschlusszustand befinden, und kann den Zustand des dritten Ladeleistungsanwendungsschalters R3 selektiv steuern, ob die externe Ladespannung direkt an die Batterie 200 angelegt wird oder die externe Ladespannung auf der Grundlage der Höhe der von außen angelegten Ladespannung und der Höhe der Batterie 200 umgewandelt wird.
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Der erste Ladeleistungsanwendungsschalter R1 bis der dritte Ladeleistungsanwendungsschalter R3 können mit verschiedenen in der Technik bekannten Schaltmitteln betrieben werden, aber der erste Ladeleistungsanwendungsschalter R1 bis der dritte Ladeleistungsanwendungsschalter R3 werden zum Bestimmen des offenen/kurzgeschlossenen Zustands während der Modusumschaltung oder der Erhöhungs-/Absenkungsbestimmung und zum Beibehalten des bestimmten Zustands verwendet, während der Modus fortgesetzt wird, so dass ein Hochgeschwindigkeitsschalten nicht erforderlich ist. Dementsprechend sind der erste Ladeleistungsanwendungsschalter R1 bis der dritte Ladeleistungsanwendungsschalter R3 vorzugsweise als Relais ausgeführt.
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Dabei können der erste Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und der zweite Ladeleistungsanwendungsschalter R2 in Form einer Anschlussdose 400 zum Ausbilden einer elektrischen Verbindungsbeziehung in einer Schaltung ausgeführt sein. Zum Beispiel kann die Anschlussdose 400 eine Hardwareform sein, die eine Verdrahtung zum Ausbilden einer Verbindung zwischen einem Niederspannungsanschluss der Batterie 200 und der Erdung, eine Verdrahtung zwischen dem ersten Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und dem externen Ladegerät und zwischen dem zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter R2 und dem externen Ladegerät, und eine Verdrahtung zwischen dem ersten Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und dem Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters 20 und zwischen dem zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter R2 und dem Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters 20 aufweist.
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2 bis 4 sind Ansichten, die Betriebszustände eines Systems zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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Zunächst zeigt 2 ein Beispiel für einen Fall, in dem die Höhe der vom externen Ladegerät 300 bereitgestellten Ladespannung eine Höhe aufweist, die zum Laden der Batterie 200 geeignet ist.
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In einem Fall, in dem die Batterie 200 durch direktes Anlegen der externen Ladespannung an die Batterie 200 geladen werden kann, wenn die Höhe der externen Ladespannung größer ist als die Spannung der Batterie 200 innerhalb eines voreingestellten Bereichs, wie in 2 gezeigt, kann die Steuerung 40 es ermöglichen, dass eine externe Ladeleistung direkt an die Batterie 200 über den Gleichstromanschluss des zweiten Wechselrichters 20 und den Gleichstromanschluss des ersten Wechselrichters 10 angelegt wird, indem der erste bis alle dritten Ladeleistungsanwendungsschalter R1 bis R3 so gesteuert werden, dass sie sich im Kurzschlusszustand befinden.
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In diesem Fall kann die Steuerung 40 die Schaltelemente S11 bis S16 und S21 bis S26 im ersten Wechselrichter 10 und im zweiten Wechselrichter 20 so steuern, dass sie sich im offenen Zustand befinden.
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Hier kann der Bereich der Höhe der externen Ladespannung, mit der die Batterie 200 geladen werden kann, im Voraus gemäß den Batteriespezifikationen und dergleichen bestimmt werden, und die Batterie 200 kann durch eine herabsetzende Steuerung der externen Ladespannung, die später beschrieben wird, geladen werden, wenn die Höhe der externen Ladespannung größer ist als die Höhe einer voreingestellten maximalen Spannung, die von der Batterie 200 zugelassen wird.
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3 zeigt als nächstes ein Beispiel, bei dem die vom externen Ladegerät 300 gelieferte Ladespannung niedriger ist als die Spannung der im Fahrzeug installierten Batterie 200 im Lademodus.
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Wie in 3 gezeigt, kann die Steuerung 40 im Lademodus die Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und R2 so steuern, dass sie sich im Kurzschlusszustand befinden, und den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter R3 so steuern, dass er sich im offenen Zustand befindet.
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Wenn die vom Ladegerät 300 gelieferte Ladespannung niedriger ist als die Spannung der im Fahrzeug installierten Batterie 200, kann die Steuerung 40 außerdem alle Schaltelemente S21, S23, und S25, die mit dem Hochpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters 20 unter den Schaltelementen S21 bis S26 des zweiten Wechselrichters 20 verbunden sind, so steuern, dass sie im Kurzschlusszustand gehalten werden, und kann alle Schaltelemente S22, S24 und S26, die mit dem Niedrigpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters 20 unter den Schaltelementen S21 bis S26 des zweiten Wechselrichters 20 verbunden sind, so steuern, dass sie im offenen Zustand gehalten werden.
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Außerdem kann die Steuerung 40 alle mit dem Hochpotentialanschluss des ersten Wechselrichters 10 verbundenen Schaltelemente S11, S13 und S15 unter den Schaltelementen S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 so steuern, dass sie im offenen Zustand gehalten werden, und sie kann die Pulswellenmodulation aller mit dem Niedrigpotentialanschluss des ersten Wechselrichters 10 verbundenen Schaltelemente S12, S14 und S16 unter den Schaltelementen S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 steuern.
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Das heißt, die Wicklungen des Motors 100, eine Diode der Schaltelemente S11, S13 und S15, die mit dem Hochpotentialanschluss des ersten Wechselrichters 10 verbunden sind, der mit einem Ende der Wicklungen verbunden ist, und die Schaltelemente S12, S14 und S16, die mit dem Niedrigpotentialanschluss des ersten Wechselrichters 10 verbunden sind, der durch Pulsweitenmodulation gesteuert werden soll, können eine Topologie eines Verstärkungswandlers ausbilden, der in der Lage ist, eine Spannung in einer Richtung vom externen Ladegerät 300 zur Batterie 200 zu verstärken.
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Die von dem externen Ladegerät 300 gelieferte Ladespannung wird durch die Topologie des Boostkonverters verstärkt und der Batterie 200 zugeführt, so dass die Batterie 200 geladen werden kann.
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Im Folgenden wird das Schaltelement, das mit dem Hochpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses jedes Wechselrichters verbunden ist, als oberes Schaltelement jedes Wechselrichters bezeichnet, und das Schaltelement, das mit dem Niedrigpotentialanschluss des Gleichstromanschlusses jedes Wechselrichters verbunden ist, wird als das untere Schaltelement jedes Wechselrichters bezeichnet.
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Darüber hinaus sind in 3 alle Schaltelemente, die mit Spulen verbunden sind, die einer Vielzahl von Phasen im Motor entsprechen, als verstärkt dargestellt, aber die Steuerung 40 kann die Verstärkung durch Pulsbreitenmodulationssteuerung der Spulen, die einer oder zwei Phasen der Vielzahl von Phasen entsprechen, und des damit verbundenen Schaltelements durchführen.
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Im Falle der Durchführung der Verstärkung durch Steuerung der Spulen, die zwei oder mehr Phasen entsprechen, und des daran angeschlossenen Schaltelements kann die Steuerung 40 einen Verstärkungswandler in mehreren Phasen in einer verschachtelten Weise steuern.
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Da der Verstärkungswandler, der eine Spule (Induktor), eine Diode und einen Schalter aufweist, um die Höhe der Spannung durch Pulsweitenmodulationssteuerung des Schalters zu erhöhen, und eine verschachtelte Steuerungstechnik unter Verwendung einer Vielzahl von Verstärkungswandlern in der Technik gut bekannt sind, wird auf eine weitere Beschreibung verzichtet.
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4 zeigt als nächstes ein Beispiel für einen Fall, in dem die vom externen Ladegerät 300 gelieferte Ladespannung größer ist als die Spannung der im Fahrzeug installierten Batterie 200 im Lademodus, d.h. ein Fall, in dem die externe Ladespannung abgesenkt werden sollte.
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Wie in 4 gezeigt, kann die Steuerung 40 in dem Lademodus, in dem das Absenken der Ladespannung durchgeführt wird, sowohl den ersten als auch den zweiten Ladeleistungsanwendungsschalter R1 und R2 so steuern, dass sie sich im Kurzschlusszustand befinden und den dritten Ladeleistungsanwendungsschalter R3 so steuern, dass er sich im offenen Zustand befindet.
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Darüber hinaus kann die Steuerung 40, wenn die vom Ladegerät 300 gelieferte Ladespannung größer ist als die Höhe der Spannung, die zum Laden der Batterie 200 geeignet ist, alle Schaltelemente S11 bis S16 des ersten Wechselrichters 10 so steuern, dass sie sich im offenen Zustand befinden, alle unteren Schaltelemente S22, S24 und S26 des zweiten Wechselrichters so steuern, dass sie im offenen Zustand gehalten werden, und eine Pulswellenmodulationssteuerung der oberen Schaltelemente S21, S23 und S25 des zweiten Wechselrichters 20 durchführen.
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Das heißt, die Wicklungen des Motors 100, die Schaltelemente S21, S23 und S25, die mit dem Hochpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters 20 verbunden sind, der mit einem Ende der durch Pulsweitenmodulationssteuerung zu schaltenden Wicklung verbunden ist, und eine Diode der Schaltelemente S22, S24 und S26, die mit dem Niedrigpotentialanschluss des zweiten Wechselrichters 20 verbunden sind, können eine Topologie eines Abwärtswandlers ausbilden, der in der Lage ist, die Spannung in einer Richtung vom externen Ladegerät 300 zur Batterie 200 abzusenken. Die vom externen Ladegerät 300 gelieferte Ladespannung wird abgesenkt und unter Verwendung der Topologie des Abwärtswandlers an die Batterie 200 vorgesehen, so dass die Batterie 200 geladen werden kann.
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Selbst zum Zeitpunkt der Spannungsabsenkung kann die Absenkung durch Steuerung der Spule, die einem Teil der Spulen entspricht, die der Vielzahl von Phasen entsprechen, und des damit verbundenen Schaltelements durchgeführt werden. Außerdem kann die Steuerung 40, wenn die Absenkung durch Steuerung der Spulen, die zwei oder mehr Phasen entsprechen, und des damit verbundenen Schaltelements durchgeführt wird, die Absenkungswandler, die mehreren Phasen entsprechen, in einer verschachtelten Weise steuern.
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Die Steuerung 40 kann einen Prozessor oder einen Mikroprozessor aufweisen. Optional kann die Steuerung 40 auch einen Speicher aufweisen. Die vorgenannten Operationen/Funktionen der Steuerung 40 können als computerlesbarer Code/Algorithmus/Software ausgestaltet sein, der/die in seinem/ihrem Speicher gelagert ist, der ein nichttransitorisches computerlesbares Aufzeichnungsmedium aufweisen kann. Das nichttransitorische, computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist eine beliebige Speichereinrichtung, in der Daten gespeichert werden können, die anschließend von dem Prozessor oder dem Mikroprozessor gelesen werden können. Beispiele für ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium sind ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein Solid-State-Laufwerk (SSD), ein Silicondisk-Laufwerk (SDD), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), eine CD-ROM, Magnetbänder, Disketten, optische Speichereinrichtungen, usw. Der Prozessor oder der Mikroprozessor kann die oben beschriebenen Operationen/Funktionen der Steuerung 40 ausführen, indem er den computerlesbaren Code/Algorithmus/die Software ausführt, der/die auf dem nicht-transitorischen computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert ist.
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Wie oben beschrieben, kann ein System zum Laden einer Batterie für ein Fahrzeug unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Höhe einer Ladespannung entsprechend der Höhe einer Ladespannung, die von einem externen Ladegerät bereitgestellt wird, ordnungsgemäß umwandeln, indem das Motorantriebssystem verwendet wird, das für einen einseitigen Wicklungsbetrieb (one-end winding operation) eines Motors angeordnet ist, wodurch die Batterie geladen wird.
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Dementsprechend kann das System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Notwendigkeit beseitigen, eine zusätzliche Infrastruktur für eine Hochspannungsladeeinrichtung entsprechend der Hochspannungsnutzung einer Fahrzeugbatterie zu bauen, wodurch soziale Kosten für den Bau der Infrastruktur vermieden werden.
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Darüber hinaus kann das System zum Laden einer Fahrzeugbatterie unter Verwendung eines Motorantriebssystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht die Spannung der Ladeeinrichtung mit Strombegrenzung absenken, sondern die Höhe der Spannung unter Verwendung des im Fahrzeug installierten Motorantriebssystems absenken, wenn eine von der Ladeeinrichtung gelieferte Ladespannung größer als eine Batteriespannung ist, so dass ein Problem der Verringerung der Ladeleistung in der Ladeeinrichtung auftritt, wenn die Ladespannung abgesenkt wird, wodurch das Problem gelöst wird, dass die Batterieladezeit aufgrund der Absenkung der Ladespannung verlängert wird.
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Darüber hinaus kann das System zum Laden einer Batterie für ein Fahrzeug, das ein Motorantriebssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet, den Motor in einem Modus mit offenem Ende der Wicklung mit hohem Wirkungsgrad betreiben und auch das Laden der Batterie entsprechend verschiedenen externen Ladespannungen ermöglichen.
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Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Abwandlungen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Geist der Offenbarung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.
