DE102023103747A1 - Wechselrichter für elektrifiziertes fahrzeug mit zwei nullleiterzweigen - Google Patents

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Krishna Prasad BHAT
Ke Zou
Chingchi Chen
Michael W. Degner
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Abstract

Ein elektrifiziertes Fahrzeug und ein zugehöriger Wechselrichter, die zum Versorgen von zwei unterschiedlichen Arten von externen Verbrauchern mit Leistung konfiguriert sind, beinhalten einen ersten und einen zweiten Phasen-/Leitungszweig in Kombination mit einem ersten Nullleiterzweig, der an ein Fahrzeugfahrgestell gekoppelt ist, und einem zweiten massefreien Nullleiterzweig, der nicht an das Fahrzeugfahrgestell gekoppelt ist. Der erste/zweite Phasenzweig und der erste Nullleiterzweig sind an eine erste Steckdose gekoppelt, die dazu konfiguriert ist, einen entsprechenden Stecker aufzunehmen, um einen ersten Verbraucher, wie etwa ein Elektrowerkzeug oder Zubehörteil, mit Leistung zu versorgen. Der erste/zweite Phasenzweig und der zweite Nullleiterzweig sind an eine zweite Steckdose gekoppelt, die dazu konfiguriert ist, einen entsprechenden Stecker aufzunehmen, um einen zweiten Verbraucher, wie etwa ein Haus oder Gebäude, der eine Erdungselektrode aufweist, mit Leistung zu versorgen. Der Wechselrichter kann einen Isoliertransformator zwischen den Verbrauchern und der Traktionsbatterie beinhalten und/oder kann dazu konfiguriert sein, einphasige, spaltphasige oder dreiphasige Leistung für eine oder beide der Nullleiterverbindungen bereitzustellen.

Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Diese Offenbarung betrifft ein elektrifiziertes Fahrzeug, das einen Wechselrichter mit zwei Nullleiterzweigen aufweist, um unterschiedlichen Arten von externen Verbrauchern Leistung bereitzustellen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Ein elektrifiziertes Fahrzeug (electric vehicle - EV), wie etwa ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid-electric vehicle - PHEV), ein Batterielektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) oder ein ähnliches Fahrzeug, das eine Hochspannungstraktionsbatterie zum Speichern und Bereitstellen von Energie für den Fahrzeugantrieb aufweist, kann auch als eine Leistungsquelle, um verschiedenen Arten von externen Verbrauchern Leistung bereitzustellen, fungieren. Die externe Leistung kann zusätzlich zu der Not- oder Reserveleistung, die zum Beispiel Häusern und Gebäuden bereitgestellt wird, an Elektrowerkzeuge, Beleuchtung, Zubehörteile usw. bereitgestellt werden. Verschiedene externe Verbraucher können unterschiedliche Leistungsanforderungen in Bezug auf Spannung, Strom, Masse-/Nullleiterverbindungen, Verbinderkonfigurationen usw. aufweisen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein elektrifiziertes Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, zwei verschiedene Arten von externen Verbrauchern mit Leistung zu versorgen, die unterschiedliche Masse-/Nullleiteranforderungen aufweisen. Der Wechselrichter beinhaltet einen ersten und einen zweiten Phasen-/Leitungszweig in Kombination mit einem ersten Nullleiterzweig, der an ein Fahrzeugfahrgestell gekoppelt ist, und einem zweiten massefreien Nullleiterzweig, der nicht an das Fahrzeugfahrgestell gekoppelt ist. Der erste/zweite Phasenzweig und der erste Nullleiterzweig sind an eine erste Steckdose gekoppelt, die dazu konfiguriert ist, einen entsprechenden Stecker aufzunehmen, um einen ersten externen Verbraucher, wie etwa ein Elektrowerkzeug oder Zubehörteil, mit Leistung zu versorgen. Der erste/zweite Phasenzweig und der zweite Nullleiterzweig sind an eine zweite Steckdose gekoppelt, die dazu konfiguriert ist, einen entsprechenden Stecker aufzunehmen, um einen zweiten Verbraucher, wie etwa ein Haus oder Gebäude, der eine Erdungselektrode aufweist, mit Leistung zu versorgen. Der Wechselrichter kann einen Isoliertransformator zwischen den Verbrauchern und der Traktionsbatterie beinhalten und/oder kann dazu konfiguriert sein, einphasige, spaltphasige oder dreiphasige Leistung für eine oder beide der Nullleiterkonfigurationen bereitzustellen.
  • Konfigurationen gemäß der Offenbarung können ein elektrifiziertes Fahrzeug beinhalten, das eine Traktionsbatterie und einen Wechselrichter aufweist, der an die Traktionsbatterie gekoppelt und betreibbar ist, um Gleichstrom (direct current - DC) von der Traktionsbatterie in Wechselstrom (alternating current - AC) umzuwandeln. Der Wechselrichter kann einen ersten Phasenzweig, einen zweiten Phasenzweig, einen ersten Nullleiterzweig, der mit einem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, und einen zweiten massefreien Nullleiterzweig, der nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, beinhalten. Das Fahrzeug kann eine erste Steckdose, die Leiter aufweist, die mit dem ersten Phasenzweig, dem zweiten Phasenzweig und dem ersten Nullleiterzweig verbunden sind, und eine zweite Steckdose, die Leiter aufweist, die mit dem ersten Phasenzweig, dem zweiten Phasenzweig und dem zweiten Nullleiterzweig verbunden sind, beinhalten. Der Wechselrichter kann durch einen Isoliertransformator an die Traktionsbatterie gekoppelt sein. Der Wechselrichter kann durch einen DC/DC-Wandler an die Traktionsbatterie gekoppelt sein, der die Traktionsbatteriespannung in eine gewünschte Spannung für den Wandler umwandelt, um eine oder mehrere entsprechende AC-Spannungen an einer oder beiden der Steckdosen bereitzustellen.
  • Der Wechselrichter kann ein Ausgangsfilter beinhalten, das an den ersten und zweiten Phasenzweig und den ersten und zweiten Nullleiterzweig gekoppelt ist. Das Ausgangsfilter kann einen Induktor (L) und einen Kondensator (C) beinhalten, die als LC-Filter für jeden der Phasenzweige und jeden der Nullleiterzweige verbunden sind. Das Ausgangsfilter kann einen ersten und einen zweiten Induktor (L) mit einem Kondensator (C), der zwischen die Induktoren geschaltet ist, beinhalten, um ein LCL-Filter für jeden der Phasenzweige und der Nullleiterzweige zu bilden. Das elektrifizierte Fahrzeug kann eine dreiphasige elektrische Maschine beinhalten, die an den Wechselrichter gekoppelt ist. Der Wechselrichter kann einem oder mehreren der externen Verbraucher einphasige, spaltphasige oder dreiphasige Leistung bereitstellen. Der Wechselrichter kann durch einen ersten und einen zweiten Kondensator, die über die Traktionsbatterie in Reihe geschaltet sind, an die Traktionsbatterie gekoppelt sein, wobei die Phasenzweige und die Nullleiterzweige durch das Ausgangsfilter zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator gekoppelt sind.
  • Ausführungsformen gemäß der Offenbarung können ein Verfahren zum Zuführen von Leistung von einem elektrifizierten Fahrzeug zu einem ersten externen Verbraucher und einem zweiten externen Verbraucher beinhalten. Das Verfahren kann Umwandeln von DC-Leistung von einer Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs in AC-Leistung, die an einen ersten Phasenleiter, einen zweiten Phasenleiter und einen ersten Neutralleiter für den ersten externen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der erste Neutralleiter mit einem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, und Umwandeln der DC-Leistung von der Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs in AC-Leistung, die an den ersten Phasenleiter, den zweiten Phasenleiter und einen zweiten Neutralleiter für den zweiten externen Verbraucher gekoppelt ist, beinhalten, wobei der zweite Neutralleiter ein massefreier Nullleiter ist, der nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist. Das Verfahren kann auch Koppeln des ersten Phasenleiters, des zweiten Phasenleiters und des ersten und des zweiten Neutralleiters an ein Ausgangsfilter beinhalten, das mindestens einen Induktor (L) und einen Kondensator (C) umfasst, die als LC- oder LCL-Filter konfiguriert sind. Das Umwandeln von DC-Leistung von der Traktionsbatterie kann Isolieren der Traktionsbatterie von dem ersten und dem zweiten externen Verbraucher über einen Isoliertransformator beinhalten. Das Umwandeln von DC-Leistung von der Traktionsbatterie kann auch Umwandeln von DC-Spannung von der Traktionsbatterie mit einer ersten DC-Spannung in eine zweite DC-Spannung beinhalten, die niedriger als die erste DC-Spannung ist. Das Verfahren kann zudem Zuführen von Leistung zu dem ersten externen Verbraucher über eine erste Steckdose, die mit dem ersten und dem zweiten Phasenleiter und dem ersten Neutralleiter verbunden ist, und Zuführen von Leistung zu dem zweiten externen Verbraucher über eine zweite Steckdose, die mit dem ersten und dem zweiten Phasenleiter und dem zweiten Neutralleiter verbunden ist, beinhalten.
  • Konfigurationen können einen Wechselrichter eines elektrifizierten Fahrzeugs beinhalten, der ein erstes, zweites, drittes und viertes Transistorpaar aufweist, die zum Koppeln über positive und negative Anschlüsse einer Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert sind, wobei jedes der Transistorpaare in Reihe geschaltet ist, ein erster Phasenzweig zwischen das erste Transistorpaar geschaltet ist, ein zweiter Phasenzweig zwischen das zweite Transistorpaar geschaltet ist, ein erster Nullleiterzweig zwischen das dritte Transistorpaar geschaltet ist und ein zweiter Nullleiterzweig zwischen das vierte Transistorpaar geschaltet ist, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Schalten der Transistorpaare zu steuern, um DC-Spannung/Strom von der Hochspannungstraktionsbatterie in AC-Spannung/Strom umzuwandeln, die bzw. der dem ersten und zweiten Phasenzweig und dem ersten Nullleiterzweig zugeführt wird und dem ersten und zweiten Phasenzweig und dem zweiten Nullleiterzweig zugeführt wird. Der Wechselrichter des elektrifizierten Fahrzeugs kann einen Kopplungskondensator beinhalten, der über die Transistorpaare verbunden und zum Koppeln über die Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert ist. Der Wechselrichter des elektrifizierten Fahrzeugs kann einen ersten und einen zweiten DC-Kopplungskondensator beinhalten, die in Reihe geschaltet und über die Transistorpaare verbunden sind und zum Koppeln über die Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert sind. Der Wechselrichter des elektrifizierten Fahrzeugs kann einen DC/DC-Wandler beinhalten, der über die Transistorpaare gekoppelt und zum Koppeln an die Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert ist. Der Wechselrichter des elektrifizierten Fahrzeugs kann ein Ausgangsfilter beinhalten, das zwischen Folgende geschaltet ist: a) die Phasenzweige und die Nullleiterzweige; und b) den ersten und den zweiten DC-Kopplungskondensator.
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen gemäß der Offenbarung können damit verknüpfte Vorteile bereitstellen. Zum Beispiel stellen Ausführungsformen gemäß der Offenbarung ein elektrifiziertes Fahrzeug bereit, das einen Wechselrichter/Wandler aufweist, der dazu konfiguriert ist, eine bordeigene Traktionsbatterie zu verwenden, um externen Verbrauchern AC-Leistung zuzuführen und unterschiedliche Nullleiter-/Masseanforderungen für verschiedene Arten von externen Verbrauchern zu berücksichtigen, einschließlich Verbrauchern, die Erdung an dem Fahrzeugfahrgestell erfordern, sowie Verbrauchern, die eine Erdung über den externen Verbraucher erfordern, wie etwa ein Haus oder Gebäude. Leistung kann beiden Arten von Verbrauchern gleichzeitig bereitgestellt werden, abhängig von aggregierten Leistungs-/Stromgrenzen. Der Wechselrichter kann einem externen Verbraucher je nach konkreter Umsetzung spaltphasige, einphasige und/oder dreiphasige Leistung bereitstellen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm eines repräsentativen elektrifizierten Fahrzeugs, das einen Wechselrichter mit zwei Nulleiterzweigen aufweist.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das den Betrieb eines Wechselrichters des repräsentativen elektrifizierten Fahrzeugs, der eine HS-Traktionsbatterie an eine elektrische Maschine (Motor/Generator) koppelt, veranschaulicht.
    • 3 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem isolierten Wandler/Wechselrichter, der eine erste Steckdose mit einem Nullleiter, der mit dem Fahrzeugfahrgestell verbunden ist, um einen ersten externen Verbraucher mit Leistung zu versorgen, und eine zweite Steckdose mit einem massefreien Nullleiter, um einen zweiten externen Verbraucher mit Leistung zu versorgen, aufweist.
    • 4 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einer nicht isolierten Wandler-/Wechselrichterkonfiguration, die zwei Nullleiterzweige zum Versorgen eines ersten und eines zweiten externen Verbrauchers mit Leistung aufweist.
    • 5 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem isolierten Wandler/Wechselrichter, der ohne einen geteilten DC-Zwischenkreiskondensator an die HS-Batterie gekoppelt ist.
    • 6A veranschaulicht ein repräsentatives LC-Ausgangsfilter für eine Wandler-/Wechselrichterphase oder einen Nullleiterzweig.
    • 6B veranschaulicht ein repräsentatives LCL-Ausgangsfilter für eine Wandler-/Wechselrichterphase oder einen Nullleiterzweig.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu und können vereinfacht sein; einige Merkmale könnten vergrößert, verkleinert oder nicht vorhanden dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die in der vorliegenden Schrift offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz des beanspruchten Gegenstands zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind, aber in den Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands fallen. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für konkrete Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines elektrifizierten Fahrzeugs 100, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug umgesetzt ist. Das elektrifizierte Fahrzeug 100 kann eine oder mehrere dreiphasige elektrische Maschinen 104 umfassen, die mechanisch mit einem Getriebe 106 verbunden sind. Zusätzlich ist das Getriebe 106 für Hybridumsetzungen mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 108 verbunden. Das Getriebe 106 kann auch mechanisch mit einer Antriebswelle 110 verbunden sein, die mechanisch mit den Rädern 112 verbunden ist. Die elektrischen Maschinen oder Motor/Generatoren 104 können Antrieb bereitstellen, egal ob der Verbrennungsmotor 108 an- oder abgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 104 können auch als Motoren, Generatoren oder beides betrieben werden und können durch Zurückgewinnen von Energie, die normalerweise als Wärme verloren gehen würde, Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen. Abhängig von der konkreten Konfiguration kann der Verbrennungsmotor 108 verwendet werden, um eine oder mehrere elektrische Maschinen 104 mit Leistung zu versorgen, die als Generator betrieben werden, um einen oder mehrere externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wie hierin beschrieben. Leistung kann direkt von einer oder mehreren elektrischen Maschinen 104 oder indirekt durch Laden des Batteriepacks 114 bereitgestellt werden. Das elektrifizierte Fahrzeug 100 kann auch als ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) ohne einen Verbrennungsmotor 108 umgesetzt sein und ausschließlich durch die Traktionsbatterie 114 angetrieben werden.
  • Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 114 speichert Energie, die durch die elektrischen Maschinen 104 verwendet werden kann, und/oder um einen oder mehrere externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Ein Fahrzeugbatteriepack 114 stellt durch Verbinden von Hunderten von Niederspannungszellen typischerweise einen Hochspannungs(HS)-DC-Ausgang bereit. Das Batteriepack 114 ist elektrisch mit einem Leistungselektronikmodul 116 verbunden. Das Leistungselektronikmodul 116 ist zudem elektrisch mit den elektrischen Maschinen 104 verbunden und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen dem Batteriepack 114 und den elektrischen Maschinen 104 zu übertragen. Zum Beispiel kann ein typisches Batteriepack 114 DC-Spannung/Strom bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 104 möglicherweise Dreiphasen-AC-Spannung/Strom benötigen. Das Leistungselektronikmodul 116 kann einen Wechselrichter beinhalten, um die DC-Spannung/den DC-Strom, die/der durch das Batteriepack 114 bereitgestellt wird, in eine AC-Spannung/einen AC-Strom umzuwandeln, um die elektrischen Maschinen mit Leistung zu versorgen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die AC-Spannung/der AC-Strom auch einer oder mehreren Steckdosen 150, 152 zugeführt werden, um entsprechende externe Verbraucher, wie hierin beschrieben, mit Leistung zu versorgen. In anderen Ausführungsformen kann das Leistungselektronikmodul 116 zwei oder mehr Wechselrichter/Wandler beinhalten, die mit mindestens einem Traktionswechselrichter, der die elektrischen Maschinen mit Leistung versorgt, und mindestens einem Hilfsverbraucher-Wechselrichter/Wandler, der Hilfsvorrichtungen und externe Verbraucher mit Leistung versorgt, versehen sind. Wie hierin im Allgemeinen beschrieben, können separate Leistungselektronikmodule für die Traktionsmotoren und die externen Verbraucher bereitgestellt sein, ungeachtet dessen, ob dies ausdrücklich derart beschrieben ist oder nicht.
  • Der Wechselrichter des Leistungselektronikmoduls 116 kann dazu konfiguriert sein, einphasige(n), spaltphasige(n) und/oder dreiphasige(n) AC-Spannung/Strom für die elektrischen Maschinen 104 und/oder Steckdosen 150, 152 mit verschiedenen Spannungen in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung zu erzeugen. In einigen Anwendungen kann das Leistungselektronikmodul 116 einen ersten Wechselrichter, der der bidirektionalen Leistungsübertragung zwischen dem Batteriepack 114 und der/den elektrischen Maschine(n) 104 gewidmet ist, und einen zweiten Wechselrichter, der der Zufuhr von Leistung zu einer oder mehreren Steckdosen gewidmet ist, um Hilfs- oder externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen. In einem Regenerationsmodus wandelt das Leistungselektronikmodul 116 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 104, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung um, die erforderlich ist, um Energie in dem Batteriepack 114 zurückzugewinnen.
  • Neben dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann das Batteriepack 114 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann ein DC/DC-Wandlermodul 118 beinhalten, das die Hochspannungs-DC-Ausgabe des Batteriepacks 114 in eine Niederspannungs-DC-Versorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeugverbrauchern kompatibel ist. Andere Hochspannungsverbraucher, wie Verdichter und elektrische Heizgeräte, können direkt mit dem Hochspannungsbus des Batteriepacks 114 verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer 12-V-, 24-V- oder 48-V-Batterie 120 verbunden. Ein vollelektrisches Fahrzeug kann über eine ähnliche Architektur verfügen, jedoch ohne den Verbrennungsmotor 108.
  • Das Batteriepack 114 kann von einer externen Leistungsquelle 126 aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 126 kann dem Fahrzeug 102 AC- oder DC-Leistung bereitstellen, indem sie elektrisch über einen Ladeanschluss 124 verbunden ist. Der Ladeanschluss 124 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung von der externen Leistungsquelle 126 an das Fahrzeug 102 zu übertragen. Der Ladeanschluss 124 kann elektrisch mit einem Leistungsumwandlungsmodul 122 verbunden sein, das gelegentlich als Lader oder Lademodul bezeichnet wird. Das Leistungsumwandlungsmodul kann die Leistung aus der externen Leistungsquelle 126 konditionieren, um dem Batteriepack 114 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. In einigen Anwendungen kann die externe Leistungsquelle 126 dazu konfiguriert sein, dem Batteriepack 114 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen, und das Leistungsumwandlungsmodul 122 kann nicht notwendig sein. Die Funktionen des Leistungsumwandlungsmoduls 122 können in einigen Anwendungen von der externen Leistungsquelle 126 übernommen werden. Der Verbrennungsmotor, das Getriebe, die elektrischen Maschinen, die Batterie, die Leistungsumwandlung, die Leistungselektronik und verschiedene andere Steuermodule, Komponenten oder Systeme des Fahrzeugs können durch ein Antriebsstrangsteuermodul (Powertrain Control Module - PCM) 128 gesteuert werden. Alternativ oder in Kombination können verschiedene Systeme oder Teilsysteme zugeordnete Steuermodule oder Steuerungen in Kommunikation mit dem PCM 128 über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk des Fahrzeugs beinhalten, um eine koordinierte Steuerung des Fahrzeugs bereitzustellen.
  • 2 veranschaulicht eine Traktionsbatterie 114, die an ein Leistungselektronikmodul 116 gekoppelt ist, das mit einer dreiphasigen elektrischen Maschine 104 in einem repräsentativen elektrifizierten Fahrzeug 100 verbunden ist. Ein oder mehrere Schütze oder Hochspannungsschalter, die durch eine zugehörige Steuerung, wie das Antriebsstrangsteuermodul 128, gesteuert werden, können betrieben werden, um die Batteriespannung von der Batterie 114 selektiv mit dem Leistungselektronikmodul 116 zu verbinden, nachdem verschiedene Diagnoseroutinen abgeschlossen wurden. Diese Hochspannungsschalter können als Relais, Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Junction Transistors - IGBTs), Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors - MOSFETs) oder Bipolartransistoren (Bipolar Junction Transistors - BJTs) und/oder andere elektromechanische oder Halbleiterschalter umgesetzt sein. Das System kann eine Vorladeschaltung beinhalten, um den Stromfluss von der Batterie 114 zu begrenzen, während das System hochgefahren wird.
  • Das Leistungselektronikmodul 116 kann eine DC/DC- oder Abwärts-Aufwärts-Wandlerschaltung 200 beinhalten, die Wechselrichterkomponenten 220 vorgeschaltet ist, um eine oder mehrere elektrische Maschinen 104 anzutreiben oder externe Hilfsverbraucher mit Leistung zu versorgen. Das Leistungselektronikmodul 116 kann eine Aufwärtsschaltung mit einem Induktor 206, einen Schalter 212 zum Laden eines elektrischen Felds in dem Induktor 206 und einen Schalter 214 zum Entladen des elektrischen Felds und Ändern der Spannung zum Antreiben des Motors/Generators 104 beinhalten. Dieses Leistungselektronikmodul 200 kann auch eine Abwärtsschaltung unter Verwendung des Induktors 206 und der Schalter 202 und 204 beinhalten. Diese DC/DC-Wandlerschaltung wandelt die Batteriespannung in eine Betriebsspannung um, die größer als die Batterieanschlussspannung sein kann. Der Abwärts-Aufwärts-Leistungswandler 200 kann IGBTs, BJTs, MOSFETs, Relais oder andere elektromechanische oder Halbleiterschalter verwenden. Die Verwendung von IGBTs mit Fast-Recovery-Dioden (FRDs) in diesem Diagramm ist beispielhaft und kann unter Verwendung von MOSFETs, BJTs oder anderen elektromechanischen oder Halbleiterschaltern erreicht werden. Der Kondensator 208 wird verwendet, um die durch den DC/DC-Wandler erzeugte Spannung zu filtern, sodass die an den Wechselrichter 210 angelegte Betriebsspannung im Allgemeinen stabil ist. Diese Abwärts-Aufwärts-Schaltung soll die Spannung einer Hochspannungsbatterie 114 (mit einer Spannung von mehr als 60 V DC) auf eine Betriebsspannung ändern, die sich von der Batteriespannung unterscheidet. Ein Beispiel dafür ist eine Hochspannungsbatterie von 90-400 Volt, die auf eine Betriebsspannung von 100-1200 Volt geändert wird.
  • Wie zuvor beschrieben, wandelt der Wechselrichter 220 die DC-Spannung/den DC-Strom in einphasige(n), spaltphasige(n) und/oder dreiphasige(n) AC-Spannung/Strom (abhängig von der konkreten Konfiguration) um, die/der der elektrischen Maschine 104 und/oder externen Verbrauchern bereitgestellt wird, wie in Bezug auf die 3-6 veranschaulicht und beschrieben. Wie hierin ausführlicher beschrieben, kommuniziert der Wechselrichter 220 mit einer zugehörigen Steuerung, wie bei 228 angegeben, um die Transistorpaare zu steuern, um eine gewünschte Spannungsamplitude und -wellenform über die verschiedenen Zweige, die den Wechselrichter 220 mit der Maschine 104 und/oder anderen Verbrauchern verbinden, zu erzeugen. Stromsensoren 232, 242, 252, die jeder Phase/jedem Zweig zugeordnet sind, können optional bereitgestellt sein, um den Stromfluss zu überwachen. Die elektrische Maschine 104 kann einen Drehmelder oder einen anderen Drehpositionssensor 262 beinhalten, der ein entsprechendes Signal bereitstellt, das die Drehposition/Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine 104 angibt.
  • 3 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem isolierten Wandler/Wechselrichter, der eine erste Steckdose mit einem Nullleiter, der mit dem Fahrzeugfahrgestell verbunden ist, um einen ersten externen Verbraucher mit Leistung zu versorgen, und eine zweite Steckdose mit einem massefreien Nullleiter, um einen zweiten externen Verbraucher mit Leistung zu versorgen, aufweist. Das System 300 beinhaltet einen isolierten Wandler/Wechselrichter 310, der an eine HS-Batterie 312 eines elektrifizierten Fahrzeugs gekoppelt ist. Ein DC/DC-Wandler 314 beinhaltet einen Isoliertransformator 320 und kann verwendet werden, um die durch die HS-Batterie 312 bereitgestellte Spannung zu erhöhen oder zu verringern. Ein DC-Zwischenkreiskondensator 330 beinhaltet eine geteilte Kondensatorkonfiguration mit einem ersten Kondensator 332, der mit einem zweiten Kondensator 334 in Reihe geschaltet ist, wobei das geteilte Kondensatorpaar über den DC/DC-Wandler 314 über den positiven und negativen Pol der HS-Batterie 312 verbunden ist. Schaltpaare 340, die durch Transistoren, die Transistorpaare bilden, umgesetzt sein können, werden durch eine entsprechende Steuerung, wie zuvor beschrieben, gesteuert, um die DC-Spannung von dem DC/DC-Wandler 314 in eine gewünschte AC-Spannungswellenform mit einer gewünschten Amplitude oder einem gewünschten Spannungspegel umzuwandeln, die bzw. der für die konkreten Verbraucher, die durch das System 300 versorgt werden, ausgewählt ist. Ein erster Phasenzweig (L1) 350 ist zwischen ein erstes Transistorpaar geschaltet, ein zweiter Phasenzweig (L2) 352 ist zwischen ein zweites Transistorpaar geschaltet, ein erster Nullleiterzweig (N1) 354 ist zwischen ein drittes Transistorpaar geschaltet und ein zweiter Nullleiterzweig (N2) 356 ist zwischen ein viertes Transistorpaar geschaltet. Ein zusätzliches Transistorpaar (nicht gezeigt) kann mit einem dritten Phasenzweig versehen sein, der zwischen die Transistoren geschaltet ist, um zum Beispiel einem externen Verbraucher oder bordeigenen elektrischen Maschinen dreiphasige Leistung bereitzustellen. Die Phasenzweige und Nullleiterzweige sind mit jeweiligen Zweigen eines Ausgangsfilters 360 verbunden, das in diesem Beispiel durch ein LC-Filter umgesetzt ist. Die Ausgangsfilterkondensatoren sind zwischen die DC-Zwischenkreiskondensatoren 330 geschaltet. Andere Arten von Ausgangsfiltern können verwendet werden, wie zum Beispiel in den 6A und 6B veranschaulicht.
  • Eine erste Netzsteckdose 370 für Hilfs- oder externe Verbraucher beinhaltet Verbindungen zu den Phasenzweigen (L1 und L2) 350, 352 und dem ersten Nullleiterzweig 354, der mit dem Fahrzeugfahrgestell 372 verbunden ist, sodass die Netzsteckdose 370 dazu konfiguriert ist, einen nicht-geerdeten spaltphasigen Verbraucher 380, der durch einen zugehörigen Netzstecker 382 an die Steckdose 370 gekoppelt ist, mit Leistung zu versorgen. Die Steckerkonfiguration kann zum Beispiel auf Grundlage der konkreten Art der bereitgestellten Leistung und/oder um lokale oder regionale Standards zu erfüllen, variieren. Wie der Durchschnittsfachmann im Allgemeinen versteht, kann eine Konfiguration mit Spaltphase, wie veranschaulicht, verwendet werden, um eine erste AC-Spannung über beide Phasenzweige 350, 352 und den Nullleiterzweig 354 oder eine zweite AC-Spannung über den ersten Phasenzweig 350 und den zweiten Phasenzweig 352 bereitzustellen. Während in 3 eine Konfiguration mit Spaltphase gezeigt ist, kann der Wandler/Wechselrichter 372 auch dazu konfiguriert sein, einphasige Leistung und/oder dreiphasige Leistung, je nach konkreter Anwendung und Umsetzung, bereitzustellen.
  • Eine zweite Netzsteckdose 390 für einen Hilfs- oder externen Verbraucher beinhaltet Leiter, die mit den Phasenzweigen (L1 und L2) 350, 352 und dem zweiten Nullleiterzweig 356 verbunden sind, bei dem es sich um einen massfreien Nullleiter handelt, der nicht mit dem Fahrzeugfahrgestell 372 verbunden ist, sodass die Leistung für einen geerdeten externen Verbraucher konfiguriert ist, wie etwa ein Haus oder Gebäude 392, das eine Erdungselektrode 394 aufweist. Das Haus oder Gebäude 392 ist durch einen entsprechenden Stecker 393 mit der Steckdose 390 des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden und kann einen zugeordneten Transferschalter 396 beinhalten, um Leistung von einem Stromnetz 398 zu verbinden/zu trennen.
  • 4 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einer nicht isolierten Wandler-/Wechselrichterkonfiguration, die zwei Nullleiterzweige zum Versorgen eines ersten und eines zweiten externen Verbrauchers mit Leistung aufweist. Das Wandler-/Wechselrichtersystem 400 arbeitet wie allgemein in Bezug auf das zuvor beschriebene beispielhafte isolierte Wandler-/Wechselrichtersystem 300 beschrieben. Der nicht isolierte Wandler 410 beinhaltet jedoch keinen Isoliertransformator zwischen der HS-Batterie 420 und den Wechselrichterschaltern. Die HS-Batterie 420 ist durch DC-Zwischenkreiskondensatoren 430 gekoppelt, die in einer geteilten Kondensatorkonfiguration angeordnet sind. Ein einzelner DC-Zwischenkreiskondensator kann alternativ verwendet werden, wie in Bezug auf das Beispiel aus 5 veranschaulicht und beschrieben. Der nicht isolierte Wandler 410 beinhaltet einen ersten und einen zweiten Phasenzweig (L 1 und L2), einen ersten Nullleiterzweig 442, der mit dem Fahrzeugfahrgestell 444 verbunden ist, und einen zweiten Nullleiterzweig 446, der nicht mit dem Fahrzeugfahrgestell 444 verbunden ist. Eine erste Steckdose 440 beinhaltet Verbindungen zu dem ersten und dem zweiten Phasenzweig (L1 und L2) und dem ersten Nulleiterzweig 442, um einen Verbraucher 450 mit Spaltphase, der durch einen Stecker 452 gekoppelt ist, mit Leistung zu versorgen. Eine zweite Steckdose (nicht gezeigt) kann mit Verbindungen zu den Phasenzweigen L1 und L2 und dem Nullleiterzweig 446, der nicht mit dem Fahrzeugfahrgestell 444 verbunden ist, bereitgestellt sein, um einen externen Verbraucher, der eine Erdungselektrode aufweist, wie etwa ein Haus oder Gebäude, mit Leistung zu versorgen, wie zuvor beschrieben.
  • 5 veranschaulicht ein elektrifiziertes Fahrzeug mit einem isolierten Wandler/Wechselrichter, der ohne einen geteilten DC-Zwischenkreiskondensator an die HS-Batterie gekoppelt ist. Wie in Bezug auf die vorhergehenden Beispiele beschrieben, beinhaltet das Wandler-/Wechselrichtersystem 500 zwei Nullleiterzweige, wobei ein Nullleiterzweig mit dem Fahrzeugfahrgestell verbunden ist, um nicht geerdete externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen, und ein anderer Nullleiterzweig nicht mit dem Fahrzeugfahrgestell verbunden ist, um geerdete externe Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Im Gegensatz zu den vorherigen Beispielen beinhaltet das System 500 einen isolierten Wandler 510, der durch einen einzelnen DC-Zwischenkreiskondensator 520 anstelle einer geteilten Kondensatorkonfiguration an die Schalttransistorpaare gekoppelt ist. In dem veranschaulichten Beispiel ist der externe Verbraucher ein Haus oder Gebäude, das eine Erdungselektrode aufweist, sodass die durch das Fahrzeug bereitgestellte Nullleiterverbindung nicht mit dem Fahrzeugfahrgestell verbunden ist.
  • Die 6A und 6B veranschaulichen alternative repräsentative Ausgangsfilterkonfigurationen zur Verwendung in einem Wandler/Wechselrichter für elektrifizierte Fahrzeuge gemäß der Offenbarung. 6A veranschaulicht ein repräsentatives LC-Ausgangsfilter 610 für einen Wandler-/Wechselrichterphasenzweig und/oder einen Nullleiterzweig, das einen Induktor 620, der mit dem Verbraucher in Reihe geschaltet ist, und einen Kondensator 630, der zwischen den Verbraucher und eine gemeinsame Leitung geschaltet ist, aufweist. 6B veranschaulicht ein repräsentatives LCL-Ausgangsfilter 640 für einen Wandler-/Wechselrichterphasenzweig und/oder einen Nullleiterzweig des elektrifizierten Fahrzeugs gemäß der Offenbarung. Das Ausgangsfilter 640 beinhaltet einen ersten Induktor 650, der mit einem zweiten Induktor 660 in Reihe geschaltet ist, wobei der erste und der zweite Induktor 660 in Reihe mit dem externen Verbraucher geschaltet sind. Ein Kondensator 670 ist zwischen die Induktoren 650, 660 zu einer gemeinsamen Leitung geschaltet.
  • Wie in den 1-6 veranschaulicht, beinhaltet ein Verfahren zum Zuführen von Leistung von einem elektrifizierten Fahrzeug 100 zu einem ersten externen Verbraucher 380 und einem zweiten externen Verbraucher 392 gemäß der Offenbarung Umwandeln von DC-Leistung von einer Traktionsbatterie 114 des elektrifizierten Fahrzeugs 100 in AC-Leistung, die an einen ersten Phasenleiter (L1), einen zweiten Phasenleiter (L2) und einen ersten Neutralleiter (N1) für den ersten externen Verbraucher 380 gekoppelt ist, wobei der erste Neutralleiter mit einem Fahrgestell 372 des elektrifizierten Fahrzeugs 100 verbunden ist; und Umwandeln der DC-Leistung von der Traktionsbatterie 114 des elektrifizierten Fahrzeugs 100 in AC-Leistung, die an den ersten Phasenleiter (L1), den zweiten Phasenleiter (L2) und einen zweiten Neutralleiter (N2) für den zweiten externen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der zweite Neutralleiter (N2) nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist.
  • Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung, einem Prozessor oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die bzw. der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausgeführt werden können, in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa ROM-Vorrichtungen, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa RAM-Vorrichtungen, FLASH-Vorrichtungen MRAM-Vorrichtungen und anderen nichtflüchtigen optischen Medien, gespeichert sein. Alternativ dazu können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder beliebigen anderen Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, verwirklicht sein. Während die Algorithmen, Prozesse, Verfahren oder Schritte in einer sequenziellen Weise veranschaulicht und/oder beschrieben werden können, können verschiedene Schritte oder Funktionen gleichzeitig oder auf der Grundlage eines Auslösers oder einer Unterbrechung durchgeführt werden, was zu einer anderen Sequenz oder Reihenfolge als dargestellt oder beschrieben führt. Einige Prozesse, Schritte oder Funktionen können wiederholt durchgeführt werden, unabhängig davon, ob sie als solche veranschaulicht sind oder nicht. Gleichermaßen können verschiedene Prozesse, Schritte oder Funktionen in einigen Anwendungen oder Umsetzungen weggelassen werden.
  • Die beschriebenen repräsentativen Ausführungsformen sollen nicht alle möglichen Formen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche einschließen. Die in der Patentschrift verwendeten Ausdrücke sind eher beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen im Einklang mit den Lehren der Offenbarung gemäß dem Schutzumfang des beanspruchten Gegenstands vorgenommen werden können. Wie vorstehend beschrieben, können ein oder mehrere Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als Vorteile bereitstellend beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für konkrete Anwendungen wünschenswert sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrifiziertes Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Traktionsbatterie; und einen Wechselrichter, der an die Traktionsbatterie gekoppelt und betreibbar ist, um Gleichstromleistung (DC-Leistung) von der Traktionsbatterie in Wechselstromleistung (AC-Leistung) umzuwandeln, wobei der Wechselrichter einen ersten Phasenzweig, einen zweiten Phasenzweig, einen ersten Nullleiterzweig, der mit einem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, und einen zweiten Nullleiterzweig, der nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, beinhaltet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine erste Steckdose, die Leiter aufweist, die mit dem ersten Phasenzweig, dem zweiten Phasenzweig und dem ersten Nullleiterzweig verbunden sind, und eine zweite Steckdose, die Leiter aufweist, die mit dem ersten Phasenzweig, dem zweiten Phasenzweig und dem zweiten Nullleiterzweig verbunden sind, gekennzeichnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wechselrichter durch einen Isoliertransformator an die Traktionsbatterie gekoppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wechselrichter durch einen DC/DC-Wandler an die Traktionsbatterie gekoppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Ausgangsfilter gekennzeichnet, das an den ersten und den zweiten Phasenzweig und den ersten und den zweiten Nullleiterzweig gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ausgangsfilter einen Induktor (L) und einen Kondensator (C), die als ein LC-Filter für jeden der Phasenzweige und der Nullleiterzweige verbunden sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ausgangsfilter einen ersten und einen zweiten Induktor (L) mit einem Kondensator (C), der zwischen die Induktoren geschaltet ist, um ein LCL-Filter für jeden der Phasenzweige und der Nullleiterzweige zu bilden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine dreiphasige elektrische Maschine gekennzeichnet, die an den Wechselrichter gekoppelt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Wechselrichter durch einen ersten und einen zweiten Kondensator, die über die Traktionsbatterie in Reihe geschaltet sind, an die Traktionsbatterie gekoppelt, wobei die Phasenzweige und die Nullleiterzweige durch ein Ausgangsfilter zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator gekoppelt sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Phasenzweige und die Nullleiterzweige durch entsprechende Ausgangsfilterkondensatoren eines LC- oder LCL-Ausgangsfilters an den ersten und zweiten Kondensator gekoppelt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Zuführen von Leistung von einem elektrifizierten Fahrzeug zu einem ersten externen Verbraucher und einem zweiten externen Verbraucher Folgendes: Umwandeln von DC-Leistung von einer Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs in AC-Leistung, die an einen ersten Phasenleiter, einen zweiten Phasenleiter und einen ersten Neutralleiter für den ersten externen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der erste Neutralleiter mit einem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist; und Umwandeln der DC-Leistung von der Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs in AC-Leistung, die an den ersten Phasenleiter, den zweiten Phasenleiter und einen zweiten Neutralleiter für den zweiten externen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der zweite Neutralleiter ein massefreier Nullleiter ist, der nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist.
  • In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Koppeln des ersten Phasenleiters, des zweiten Phasenleiters und des ersten und des zweiten Neutralleiters an ein Ausgangsfilter, das mindestens einen Induktor (L) und einen Kondensator (C) umfasst, die als LC- oder LCL-Filter konfiguriert sind.
  • In einem Aspekt der Erfindung umfasst jeder Schritt zum Umwandeln von DC-Leistung von der Traktionsbatterie Isolieren der Traktionsbatterie von dem ersten und dem zweiten externen Verbraucher über einen Isoliertransformator.
  • In einem Aspekt der Erfindung umfasst jeder Schritt zum Umwandeln von DC-Leistung von der Traktionsbatterie Umwandeln von DC-Spannung von der Traktionsbatterie mit einer ersten DC-Spannung in eine zweite DC-Spannung, die niedriger als die erste DC-Spannung ist.
  • In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Zuführen von Leistung zu dem ersten externen Verbraucher über eine erste Steckdose, die mit dem ersten und dem zweiten Phasenleiter und dem ersten Neutralleiter verbunden ist, und Zuführen von Leistung zu dem zweiten externen Verbraucher über eine zweite Steckdose, die mit dem ersten und dem zweiten Phasenleiter und dem zweiten Neutralleiter verbunden ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wechselrichter eines elektrifizierten Fahrzeugs bereitgestellt, der Folgendes aufweist: ein erstes, zweites, drittes und viertes Transistorpaar, die zum Koppeln über positive und negative Anschlüsse einer Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert sind, wobei jedes der Transistorpaare in Reihe geschaltet ist; einen ersten Phasenzweig, der zwischen das erste Transistorpaar geschaltet ist, einen zweiten Phasenzweig, der zwischen das zweite Transistorpaar geschaltet ist, einen ersten Nullleiterzweig, der zwischen das dritte Transistorpaar geschaltet ist, und einen zweiten Nullleiterzweig, der zwischen das vierte Transistorpaar geschaltet ist; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, das Schalten der Transistorpaare zu steuern, um DC-Spannung/Strom von der Hochspannungstraktionsbatterie in AC-Spannung/Strom umzuwandeln, die bzw. der dem ersten und zweiten Phasenzweig und dem ersten Nullleiterzweig zugeführt wird und dem ersten und zweiten Phasenzweig und dem zweiten Nullleiterzweig zugeführt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Kopplungskondensator gekennzeichnet, der über die Transistorpaare verbunden und zum Koppeln über die Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen ersten und einen zweiten DC-Kopplungskondensator gekennzeichnet, die in Reihe geschaltet und über die Transistorpaare verbunden sind und zum Koppeln über die Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen DC/DC-Wandler gekennzeichnet, der über die Transistorpaare gekoppelt und zum Koppeln an die Hochspannungstraktionsbatterie konfiguriert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Ausgangsfilter gekennzeichnet, das zwischen Folgende geschaltet ist: a) die Phasenzweige und die Nullleiterzweige; und b) den ersten und zweiten DC-Kopplungskondensator.

Claims (15)

  1. Elektrifiziertes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Traktionsbatterie; und einen Wechselrichter, der an die Traktionsbatterie gekoppelt und betreibbar ist, um Gleichstromleistung (DC-Leistung) von der Traktionsbatterie in Wechselstromleistung (AC-Leistung) umzuwandeln, wobei der Wechselrichter einen ersten Phasenzweig, einen zweiten Phasenzweig, einen ersten Nullleiterzweig, der mit einem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, und einen zweiten Nullleiterzweig, der nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist, beinhaltet.
  2. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Steckdose, die Leiter aufweist, die mit dem ersten Phasenzweig, dem zweiten Phasenzweig und dem ersten Nullleiterzweig verbunden sind, und eine zweite Steckdose, die Leiter aufweist, die mit dem ersten Phasenzweig, dem zweiten Phasenzweig und dem zweiten Nullleiterzweig verbunden sind.
  3. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter durch einen Isoliertransformator an die Traktionsbatterie gekoppelt ist.
  4. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der Wechselrichter durch einen DC/DC-Wandler an die Traktionsbatterie gekoppelt ist.
  5. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Ausgangsfilter, das an den ersten und den zweiten Phasenzweig und den ersten und den zweiten Nullleiterzweig gekoppelt ist.
  6. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Ausgangsfilter einen Induktor (L) und einen Kondensator (C) umfasst, die als ein LC-Filter für jeden der Phasenzweige und der Nullleiterzweige verbunden sind.
  7. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Ausgangsfilter einen ersten und einen zweiten Induktor (L) mit einem Kondensator (C), der zwischen die Induktoren geschaltet ist, umfasst, um ein LCL-Filter für jeden der Phasenzweige und der Nullleiterzweige zu bilden.
  8. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine dreiphasige elektrische Maschine, die an den Wechselrichter gekoppelt ist.
  9. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter durch einen ersten und einen zweiten Kondensator, die über die Traktionsbatterie in Reihe geschaltet sind, an die Traktionsbatterie gekoppelt ist, wobei die Phasenzweige und die Nullleiterzweige durch ein Ausgangsfilter zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensator gekoppelt sind.
  10. Elektrifiziertes Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Phasenzweige und die Nullleiterzweige durch entsprechende Ausgangsfilterkondensatoren eines LC- oder LCL-Ausgangsfilters an den ersten und den zweiten Kondensator gekoppelt sind.
  11. Verfahren zum Zuführen von Leistung von einem elektrifizierten Fahrzeug zu einem ersten externen Verbraucher und einem zweiten externen Verbraucher, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Umwandeln von DC-Leistung von einer Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs in AC-Leistung, die an einen ersten Phasenleiter, einen zweiten Phasenleiter und einen ersten Neutralleiter für den ersten externen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der erste Neutralleiter mit einem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist; und Umwandeln der DC-Leistung von der Traktionsbatterie des elektrifizierten Fahrzeugs in AC-Leistung, die an den ersten Phasenleiter, den zweiten Phasenleiter und einen zweiten Neutralleiter für den zweiten externen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der zweite Neutralleiter ein massefreier Nullleiter ist, der nicht mit dem Fahrgestell des elektrifizierten Fahrzeugs verbunden ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Koppeln des ersten Phasenleiters, des zweiten Phasenleiters und des ersten und des zweiten Neutralleiters an ein Ausgangsfilter, das mindestens einen Induktor (L) und einen Kondensator (C) umfasst, die als ein LC- oder LCL-Filter konfiguriert sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei jeder Schritt zum Umwandeln von DC-Leistung von der Traktionsbatterie Isolieren der Traktionsbatterie von dem ersten und dem zweiten externen Verbraucher über einen Isoliertransformator umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei jeder Schritt zum Umwandeln von DC-Leistung von der Traktionsbatterie Umwandeln von DC-Spannung von der Traktionsbatterie mit einer ersten DC-Spannung in eine zweite DC-Spannung, die niedriger als die erste DC-Spannung ist, umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend Zuführen von Leistung zu dem ersten externen Verbraucher über eine erste Steckdose, die mit dem ersten und dem zweiten Phasenleiter und dem ersten Neutralleiter verbunden ist, und Zuführen von Leistung zu dem zweiten externen Verbraucher über eine zweite Steckdose, die mit dem ersten und dem zweiten Phasenleiter und dem zweiten Neutralleiter verbunden ist.
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