DE102023111247A1

DE102023111247A1 - Fahrzeugaufladung unter Verwendung eines Mehrfachantriebssystems

Info

Publication number: DE102023111247A1
Application number: DE102023111247.3A
Authority: DE
Inventors: Chandra S. Namuduri; Rashmi Prasad
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2023-05-02
Publication date: 2024-03-21
Also published as: CN117734476A; US20240092203A1

Abstract

Ein Aufladungssystem eines Fahrzeugs umfasst eine erste Umsetzungsvorrichtung eines ersten Antriebssystems des Fahrzeugs, wobei die erste Umsetzungsvorrichtung mit einem ersten Elektromotor verbunden ist. Das System umfasst außerdem eine zweite Umsetzungsvorrichtung eines zweiten Antriebssystems des Fahrzeugs, wobei die zweite Umsetzungsvorrichtung mit einem zweiten Elektromotor verbunden ist. Das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem sind mit einem Batteriesystem des Fahrzeugs verbunden. Das System umfasst außerdem eine Schaltanordnung mit mehreren Schaltern, die dazu konfiguriert sind, den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor selektiv mit einem Ladeport des Fahrzeugs zu verbinden, und einen Controller, der dazu konfiguriert ist, die Schaltanordnung zu steuern, um eine Umsetzungsschaltung zu definieren, die Komponenten des ersten Antriebssystems und/oder des zweiten Antriebssystems umfasst, und die Umsetzungsschaltung zu steuern, um eine Ausgangsspannung zu regulieren und Leistung zu einem Energiespeichersystem zuzuführen.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeuge und insbesondere auf das Zuführen von elektrischer Energie von einem Fahrzeug.
Fahrzeuge, einschließlich Benzin- und Dieselkraftfahrzeugen, sowie Elektro- und Hybridelektrofahrzeugen, zeichnen sich durch einen Batteriespeicher für Zwecke wie z. B. Versorgung von Elektromotoren, Elektronik und anderen Fahrzeuguntersystemen aus. In Situationen, in denen ein Elektrofahrzeug unzureichend Batterieladung aufweist und eine Aufladung nicht unmittelbar verfügbar ist, können Optionen wie z. B. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Aufladung (V2V-Aufladung) verwendet werden. In einigen Fällen ist die Batteriespannung zwischen einem Fahrzeug, das Leistung bereitstellt, und dem aufgeladenen Fahrzeug unterschiedlich, was die Verfügbarkeit von Aufladungsoptionen begrenzen kann. Folglich ist es erwünscht, eine Vorrichtung oder ein System zu schaffen, das eine Aufladungsfähigkeit bereitstellen kann, die einen Energieaustausch zwischen Fahrzeugen und/oder Energiespeichersystemen mit unterschiedlichen Spannungscharakteristiken unterstützt.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Aufladungssystem eines Fahrzeugs eine erste Umsetzungsvorrichtung eines ersten Antriebssystems des Fahrzeugs, wobei die erste Umsetzungsvorrichtung mit einem ersten Elektromotor verbunden ist. Das System umfasst außerdem eine zweite Umsetzungsvorrichtung eines zweiten Antriebssystems des Fahrzeugs, wobei die zweite Umsetzungsvorrichtung mit einem zweiten Elektromotor verbunden ist. Das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem sind mit einem Batteriesystem des Fahrzeugs verbunden. Das System umfasst außerdem eine Schaltanordnung mit mehreren Schaltern, die dazu konfiguriert sind, den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor selektiv mit einem Ladeport des Fahrzeugs zu verbinden, und einen Controller, der dazu konfiguriert ist, die Schaltanordnung zu steuern, um eine Umsetzungsschaltung zu definieren, die Komponenten des ersten Antriebssystems und/oder des zweiten Antriebssystems umfasst, und die Umsetzungsschaltung zu steuern, um eine Ausgangsspannung zu regulieren und Leistung zu einem Energiespeichersystem zuzuführen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Energiespeichersystem eine Batterie eines zweiten Fahrzeugs.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst die Umsetzungsschaltung eine Hochsetzstellerschaltung und/oder eine Tiefsetzstellerschaltung.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der Controller dazu konfiguriert, das Definieren der Hochsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems von einem Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des ersten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung durchzuführen, und/oder der Controller ist dazu konfiguriert, das Definieren der Tiefsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems vom Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des zweiten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung durchzuführen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der Controller dazu konfiguriert, das Hochtransformieren einer empfangenen Spannung von der Batterieanordnung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung und/oder das Heruntertransformieren der empfangenen Spannung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung durchzuführen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der Controller dazu konfiguriert, gleichzeitig die Hochsetzstellerschaltung und die Tiefsetzstellerschaltung zu definieren, um die empfangene Spannung zu erhöhen oder zu verringern.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale wird eine der ersten Umsetzungsvorrichtung und der zweiten Umsetzungsvorrichtung in einem Durchgangsmodus betrieben, während eine andere der ersten Umsetzungsvorrichtung und der zweiten Umsetzungsvorrichtung betrieben wird, um die Tiefsetzstellerschaltung oder die Hochsetzstellerschaltung zu definieren.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die erste Umsetzungsvorrichtung ein erster Wechselrichter und die zweite Umsetzungsvorrichtung ist ein zweiter Wechselrichter und die Schaltanordnung umfasst einen ersten Schalter, der dazu konfiguriert ist, eine Phase des ersten Motors und den ersten Wechselrichter selektiv mit dem Ladeport zu verbinden, und einen zweiten Schalter, der dazu konfiguriert ist, eine Phase des zweiten Motors und den zweiten Wechselrichter selektiv mit dem Ladeport zu verbinden.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der erste Schalter mit einem Neutralpunkt des ersten Motors verbunden und der zweite Schalter ist mit einem Neutralpunkt des zweiten Motors verbunden.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichersystems von einem Batteriesystem eines Fahrzeugs das Empfangen einer Anforderung, das Energiespeichersystem aufzuladen, vom Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein erstes Antriebssystem mit einer ersten Umsetzungsvorrichtung, die mit einem ersten Elektromotor verbunden ist, und ein zweites Antriebssystem mit einer zweiten Umsetzungsvorrichtung, die mit einem zweiten Elektromotor verbunden ist, umfasst. Das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem sind mit dem Batteriesystem des Fahrzeugs verbunden. Das Verfahren umfasst außerdem das Bestimmen von Aufladungsparametern, einschließlich einer angeforderten Aufladungsspannung, und das Steuern einer Schaltanordnung mit mehreren Schaltern, um den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor selektiv mit einem Ladeport des Fahrzeugs zu verbinden, und eine Umsetzungsschaltung zu definieren, die Komponenten des ersten Antriebssystems und/oder des zweiten Antriebssystems umfasst. Das Verfahren umfasst ferner das Steuern der Umsetzungsschaltung, um eine Ausgangsspannung zu regulieren, um Leistung zum Energiespeichersystem mit der angeforderten Aufladungsspannung zuzuführen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Energiespeichersystem eine Batterie eines zweiten Fahrzeugs.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst die Umsetzungsschaltung eine Hochsetzstellerschaltung und/oder eine Tiefsetzstellerschaltung und das Definieren der Umsetzungsschaltung umfasst das Definieren der Hochsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems vom Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des ersten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung, und/oder das Definieren der Umsetzungsschaltung umfasst das Definieren der Tiefsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems vom Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des zweiten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Steuern der Schaltanordnung das Hochtransformieren einer empfangenen Spannung von der Batterieanordnung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung und/oder das Heruntertransformieren der empfangenen Spannung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Definieren der Umsetzungsschaltung das gleichzeitige Definieren der Hochsetzstellerschaltung und der Tiefsetzstellerschaltung, um die empfangene Spannung zu erhöhen oder zu verringern.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale wird eine der ersten Umsetzungsvorrichtung und der zweiten Umsetzungsvorrichtung in einem Durchgangsmodus betrieben, während eine andere der ersten Umsetzungsvorrichtung und der zweiten Umsetzungsvorrichtung betrieben wird, um die Tiefsetzstellerschaltung oder die Hochsetzstellerschaltung zu definieren.
In einer nochmals anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein Fahrzeugsystem einen Arbeitsspeicher mit computerlesbaren Anweisungen, und eine Verarbeitungsvorrichtung zum Ausführen der computerlesbaren Anweisungen, wobei die computerlesbaren Anweisungen die Verarbeitungsvorrichtung steuern, um ein Verfahren durchzuführen. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer Anforderung, das Energiespeichersystem aufzuladen, vom Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein erstes Antriebssystem mit einer ersten Umsetzungsvorrichtung, die mit einem ersten Elektromotor verbunden ist, und ein zweites Antriebssystem mit einer zweiten Umsetzungsvorrichtung, die mit einem zweiten Elektromotor verbunden ist, umfasst, wobei das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem mit dem Batteriesystem des Fahrzeugs verbunden sind. Das Verfahren umfasst außerdem das Bestimmen von Aufladungsparametern, einschließlich einer angeforderten Aufladungsspannung, das Steuern einer Schaltanordnung mit mehreren Schaltern, um den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor selektiv mit einem Ladeport des Fahrzeugs zu verbinden, und eine Umsetzungsschaltung zu definieren, die Komponenten des ersten Antriebssystems und/oder des zweiten Antriebssystems umfasst, und das Steuern der Umsetzungsschaltung, um eine Ausgangsspannung zu regulieren, um Leistung zum Energiespeichersystem mit der angeforderten Aufladungsspannung zuzuführen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst die Umsetzungsschaltung eine Hochsetzstellerschaltung und/oder eine Tiefsetzstellerschaltung, und das Definieren der Umsetzungsschaltung umfasst das Definieren der Hochsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems von einem Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des ersten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung, und/oder das Definieren der Umsetzungsschaltung umfasst das Definieren der Tiefsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems vom Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des zweiten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Steuern der Schaltanordnung das Hochtransformieren einer empfangenen Spannung von der Batterieanordnung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung und/oder das Heruntertransformieren der empfangenen Spannung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst das Definieren der Umsetzungsschaltung das gleichzeitige Definieren der Hochsetzstellerschaltung und der Tiefsetzstellerschaltung, um die empfangene Spannung zu erhöhen oder zu verringern.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die erste Umsetzungsvorrichtung ein erster Wechselrichter und die zweite Umsetzungsvorrichtung ist ein zweiter Wechselrichter.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Offenbarung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Details zeigen sich nur beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung, wobei die ausführliche Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

1 eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung oder einem Batteriesystem und einem Mehrfachantriebssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 ein Aufladungssystem, das eine Schaltanordnung und Komponenten eines doppelten Motors oder Doppelantriebssystems umfasst, in dem Wechselrichter der Antriebssysteme an einem Gleichstrombus (DC-Bus) mit hoher Spannung (HV) zum Aufladen parallel geschaltet sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
3 eine Ersatzschaltung, die das Aufladungssystem von 2 in einem Tiefsetz-Hochsetz-Modus darstellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
4 ein Aufladungssystem, das eine Schaltanordnung und Komponenten eines doppelten Motors oder Doppelantriebssystems umfasst, in dem Motorwicklungen des doppelten Motors oder Doppelantriebssystems zum Aufladen in Reihe geschaltet sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
5 eine Ersatzschaltung, die das Aufladungssystem von 4 in einem Tiefsetz-Hochsetz-Modus darstellt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
6 ein Ablaufdiagramm, das Aspekte eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugaufladungssystems und/oder einer Aufladung eines Energiespeichersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt; und
7 ein Computersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen nicht begrenzen. Es sollte zu verstehen sein, dass in allen Zeichnungen entsprechenden Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen werden Verfahren, Vorrichtungen und Systeme zum Zuführen von elektrischer Leistung von einem Batteriesystem eines Fahrzeugs (z. B. eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs) zu einem Energiespeichersystem wie z. B. einer Batterie eines anderen Fahrzeugs geschaffen. Ausführungsformen eines Aufladungssystems sind dazu konfiguriert, eine variable Ausgangsspannung zum Aufladen unter Verwendung von Komponenten des Vortriebssystems des Fahrzeugs zu schaffen, um eine Ausgangsspannung zu regulieren. Das System ist in der Lage, einen breiten Bereich von Spannungen (z. B. etwa 200 Volt (V) bis etwa 925 V) auszugeben. Folglich ist das System in der Lage, eine breite Vielfalt von Aufladungsschemen, einschließlich veralteter Aufladung und DC-Schnellaufladung (DCFC), zu verwenden.
In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Doppel- oder Mehrfachantriebssystem, das zwei oder mehr Elektromotoren für den Vortrieb verwendet. Das Aufladungssystem verwendet Komponenten eines Wechselrichters und eines Motors von einem Antriebssystem und/oder Komponenten eines Wechselrichters und eines Motors von einem anderen Antriebssystem, um einen Ausgangsspannungspegel gemäß den Anforderungen oder gewünschten Parametern eines Fahrzeugs oder eines anderen Energiespeichersystems, das aufgeladen wird, zu ändern. Das Aufladungssystem umfasst eine Schaltanordnung zum Setzen des Aufladungssystems in verschiedene Aufladungsmodi, und einen Controller zum Steuern der Schaltanordnung und/oder Steuern von Antriebssystemkomponenten, um die Ausgangsspannung zu regulieren (z. B. eine Batteriespannung hochzutransformieren oder herunterzutransformieren, um die Aufladungsparameter eines Energiespeichersystems zu erfüllen).
Hier beschriebene Ausführungsformen stellen zahlreiche Vorteile und technische Effekte dar. Die Ausführungsformen schaffen eine effektive V2V-Aufladungsfähigkeit von einer Fahrzeugbatterie zu einem anderen Fahrzeug (z. B. einem EV oder Hybrid), einschließlich sowohl veralteter als auch DC-Schnellaufladung (DCFC). Da die Ausführungsformen bereits existierende Komponenten (z. B. Controller und/oder Umsetzer) verwenden können, schaffen die Ausführungsformen außerdem eine kosteneffiziente Lösung. Die Ausführungsformen verwenden beispielsweise existierende Wechselrichter für die Verwendung als Tiefsetzsteller und Hochsetzsteller, um einen breiten Bereich von Aufladungsausgangsspannungen zu ermöglichen, wodurch der Bedarf an einem separaten oder zweckgebundenen Tiefsetz-Hochsetz-Steller vermieden wird.
Obwohl Ausführungsformen in Verbindung mit der V2V-Aufladung erörtert werden, sind die Ausführungsformen nicht so begrenzt. Das hier beschriebene Aufladungssystem kann beispielsweise dazu konfiguriert sein, Leistung zu irgendeinem gewünschten Speichersystem (z. B. Fahrzeug-zu-Allem-Aufladung (V2X-Aufladung) zuzuführen.
Die Ausführungsformen sind nicht auf die Verwendung mit irgendeinem speziellen Fahrzeug begrenzt und können auf verschiedene Zusammenhänge anwendbar sein. Ausführungsformen können beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, Lastwagen, einem Flugzeug, einer Bauausrüstung, einer Landwirtschaftsausrüstung, einer automatisierten Fabrikausrüstung und/oder irgendeiner anderen Vorrichtung oder irgendeinem anderen System, das mehrere Antriebe und/oder mehrere Umsetzungsvorrichtungen umfasst, verwendet werden.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10, das eine Fahrzeugkarosserie 12 umfasst, die zumindest teilweise eine Fahrgastzelle 14 definiert. Die Fahrzeugkarosserie 12 stützt auch verschiedene Fahrzeuguntersysteme, einschließlich eines Vortriebssystems 16, und andere Untersysteme, um Funktionen des Vortriebssystems 16 und von anderen Fahrzeugkomponenten zu unterstützen, wie z. B. ein Bremsuntersystem, ein Aufhängungssystem, ein Lenkuntersystem, und falls das Fahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug ist, ein Brennstoffeinspritzuntersystem, ein Abgasuntersystem und andere, ab.
Das Fahrzeug 10 kann ein elektrisch betriebenes Fahrzeug (EV), ein Hybridfahrzeug oder irgendein anderes Fahrzeug sein, das sich durch mehrere Elektromotoren oder Antriebssysteme auszeichnet. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein Elektrofahrzeug, das mehrere Motoren und/oder Antriebssysteme umfasst. Das Vortriebssystem 16 ist beispielsweise ein Mehrfachantriebssystem, das ein erstes Antriebssystem 20 und ein zweites Antriebssystem 30 umfasst. Das erste Antriebssystem 20 umfasst einen ersten Elektromotor 22 und einen ersten Wechselrichter 24 sowie andere Komponenten wie z. B. ein Kühlsystem 26. Das zweite Antriebssystem 30 umfasst einen zweiten Elektromotor 32 und einen zweiten Wechselrichter 34 und andere Komponenten wie z. B. ein Kühlsystem 36. Die Wechselrichter 24 und 34 (z. B. Traktionsleistungswechselrichtereinheiten oder TPIMs) setzen jeweils Gleichstromleistung (DC-Leistung) von einer Hochspannungsbatteriebaugruppe (HV-Batteriebaugruppe) 44 in Mehrphasen-Wechselstromleistung (z. B. Zweiphasen-, Dreiphasen-, Sechsphasen- Wechselstromleistung usw.) (AC-Leistung) um, um die Motoren 22 und 32 anzutreiben.
Wie in 1 gezeigt, sind die Antriebssysteme derart konfiguriert, dass der erste Elektromotor 22 Vorderräder (nicht gezeigt) antreibt und der zweite Elektromotor 32 Hinterräder (nicht gezeigt) antreibt. Ausführungsformen sind jedoch nicht so begrenzt, da irgendeine Anzahl von Antriebssystemen und/oder Motoren an verschiedenen Stellen vorhanden sein kann (z. B. ein Motor, der jedes Rad antreibt, Doppelmotoren pro Achse usw.). Außerdem sind Ausführungsformen nicht auf ein Doppelantriebssystem begrenzt, da Ausführungsformen bei einem Fahrzeug mit irgendeiner Anzahl von Motoren und/oder Leistungswechselrichtern verwendet werden kann.
Das Antriebssystem 20 und das Antriebssystem 30 sind mit einem Batteriesystem 40 elektrisch verbunden und können auch mit anderen Komponenten wie z. B. Fahrzeugelektronik (z. B. über ein Hilfsleistungsmodul oder APM 42) elektrisch verbunden sein. Das Batteriesystem 40 kann als wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) konfiguriert sein.
In einer Ausführungsform umfasst das Batteriesystem 40 eine Batterieanordnung wie z. B. die Batteriebaugruppe 44. Die Batteriebaugruppe 44 umfasst mehrere Batteriemodule 46, wobei jedes Batteriemodul 46 eine Anzahl von individuellen Zellen (nicht gezeigt) umfasst. Das Batteriesystem 40 kann auch eine Überwachungseinheit 48 umfassen, die dazu konfiguriert ist, Messungen von Sensoren 50 zu empfangen. Jeder Sensor 50 kann eine Anordnung oder ein System mit einem oder mehreren Sensoren zum Messen von verschiedenen Batterie- und Umgebungsparametern wie z. B. Temperatur, Strom und Spannungen sein.
Das Fahrzeug 10 kann ein Aufladungssystem auf Doppelmotorantriebsbasis umfassen, das verwendet werden kann, um die Batteriebaugruppe 44 aufzuladen, und/oder zum Zuführen von Leistung von der Batteriebaugruppe 44 verwendet werden kann, um ein anderes Energiespeichersystem aufzuladen (z. B. V2V-Aufladung). Das Aufladungssystem umfasst ein Bordaufladungsmodul (OBCM) 56, das mit einem Ladeport 58 zum Aufladen von einem Energiespeichersystem wie z. B. einer Netz-AC-Leistungsversorgung elektrisch verbunden ist. Der Ladeport 58 kann dazu konfiguriert sein, DC-Leistung für Schnellaufladung der Batteriebaugruppe 44 direkt anzunehmen, wenn er über DC-Kontaktelemente (beispielsweise Schalter 74 und 76 von 2) verbunden ist.
Irgendeiner von verschiedenen Controllern kann verwendet werden, um Funktionen des Aufladungssystems und/oder anderer Fahrzeugsysteme zu steuern. Ein Controller umfasst irgendeine geeignete Verarbeitungsvorrichtung oder Verarbeitungseinheit und kann einen existierenden Controller wie z. B. das OCBM 56 und/oder Controller im Antriebssystem verwenden. Ein Controller 60 kann beispielsweise zum Steuern von Aufladungsvorgängen enthalten sein, wie hier erörtert.
Das Fahrzeug 10 umfasst außerdem ein Computersystem 62, das eine oder mehrere Verarbeitungsvorrichtungen 64 und eine Benutzerschnittstelle 66 umfasst. Das Computersystem 62 kann mit dem Aufladungssystem-Controller kommunizieren, beispielsweise um Befehle zu diesem in Reaktion auf eine Benutzereingabe zu liefern. Die verschiedenen Verarbeitungsvorrichtungen, Module und Einheiten können über eine Kommunikationsvorrichtung oder ein Kommunikationssystem wie z. B. einen Controller-Bereichsnetzbus (CAN-Bus) oder einen Übertragungssteuerprotokollbus (TCP-Bus) miteinander kommunizieren.
2-5 stellen Ausführungsformen des Aufladungssystems auf Doppelmotorantriebsbasis (hier als Aufladungssystem 70 bezeichnet) dar, die in der Lage sind, Ladung zu oder von einem zweiten Fahrzeug zu übertragen oder Leistung zu oder von diesem zuzuführen (z. B. Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Aufladung). Das Aufladungssystem 70 ist in der Lage, eine breite Vielfalt von Aufladungsmodalitäten bereitzustellen, einschließlich herkömmlicher oder veralteter Aufladung und DC-Schnellaufladung (DCFC). Obwohl Ausführungsformen in Verbindung mit V2V-Aufladung erörtert werden, sind die Ausführungsformen nicht so begrenzt und können verwendet werden, um Ladung zu irgendeinem gewünschten Energiespeichersystem (z. B. Fahrzeug-zu-Anhänger, Fahrzeug-zu-Allem (V2X) usw.) zuzuführen.
Das Aufladungssystem 70 ist als durch den Controller 60 gesteuert gezeigt. Das Aufladungssystem 70 oder Komponenten davon können jedoch durch irgendeinen geeigneten Controller oder irgendeine geeignete Verarbeitungsvorrichtung wie z. B. einen Controller im Vortriebssystem oder einen Controller eines Batteriemanagementsystems (BMS) gesteuert werden.
Wie gezeigt, sind der erste Wechselrichter 24 und der zweite Wechselrichter 34 mit einem Vortriebsbus 72 verbunden. Jeder des ersten Motors 22 und des zweiten Motors 32 ist ein Dreiphasen-Motor mit Dreiphasen-Motorwicklungen. Hier beschriebene Ausführungsformen sind jedoch nicht so begrenzt, da der erste und der zweite Motor 22 und 32 beliebige Mehrphasen-Maschinen sein können, die durch Mehrphasen-Wechselrichter versorgt werden. In der Ausführungsform von 2 weist jeder Wechselrichter 24 und 34 drei Zweige zum Verbinden mit einem Anschluss der Phase A, einem Anschluss der Phase B bzw. einem Anschluss der Phase C eines zugehörigen Motors auf. Außerdem umfasst jeder Wechselrichter 24 und 34 einen oberen Schalter und einen unteren Schalter, die mit jeder Phase eines Motors verbunden sind, die moduliert werden können, um einen AC-Strom in einer gegebenen Phase zu erzeugen.
Das Aufladungssystem 70 umfasst eine Schaltanordnung, die verschiedene Schalter, die durch den Controller 60 gesteuert werden, zum Verbinden und Trennen der Wechselrichter 24 und 34 vom Ladeport 58 aufweist. Der Controller 60 steuert auch Schalter innerhalb jedes Wechselrichters 24 und 34 (hier als Wechselrichterschalter bezeichnet) zum Steuern der Verwendung der Wechselrichter 24 und 34, um Ladung bei verschiedenen Spannungen bereitzustellen. Im Allgemeinen kann das Aufladungssystem 70 ein zweites Fahrzeug mit einer höheren Spannung als der Batteriespannung des Fahrzeugs 10 durch Steuern der Schalter und Betreiben von einem des ersten Wechselrichters 24 und des zweiten Wechselrichters 34 als Hochsetzsteller aufladen und das zweite Fahrzeug mit einer niedrigeren Spannung durch Steuern der Schalter und Betreiben von einem des ersten Wechselrichters 24 und des zweiten Wechselrichters 34 als Tiefsetzsteller aufladen. Das Aufladungssystem 70 kann beide Wechselrichter 24 und 34 mit dem Ladeport 58 verbinden und die Wechselrichter nacheinander oder gleichzeitig betreiben (z. B. um eine Zwischenspannung bereitzustellen).
In dieser Weise kann das Aufladungssystem 70 elektrische Energie über einen breiten Bereich von Spannungen zuführen, ohne einen zusätzlichen oder separaten Tiefsetz-Hochsetz-Steller zu benötigen. Das Aufladungssystem 70 verwendet beispielsweise existierende Wechselrichter zum Hochtransformieren oder Heruntertransformieren, um normale Aufladungsspannungen (z. B. 400 V) zu erreichen und andere Spannungen wie z. B. DCFC-Spannungen (z. B. 800 V) zu erreichen.
Das Aufladungssystem 70 umfasst Schalter, um das Batteriesystem 40 (B1) selektiv mit dem Ladeport 58 zu verbinden, um ein DCFC- oder ein anderes Aufladungsschema bereitzustellen. Der Ladeport 58 wird beispielsweise selektiv mit der Batterie 40 (B1) durch Schalter 74 (SC1) und 76 (SC2) verbunden. Ein Schalter 77 (SC3) verbindet selektiv den zweiten Motor 32 und den zweiten Wechselrichter 34 mit dem Ladeport 58.
Das Aufladungssystem 70 umfasst zusätzliche Schalter, um zu ermöglichen, dass das Aufladungssystem 70 Komponenten des Vortriebssystems 16 als Tief- und Hochsetzsteller betreibt. In einer Ausführungsform umfasst die Schaltanordnung einen Schalter 78 (S1) zum selektiven Verbinden des zweiten Wechselrichters 34 (TPIM2) mit einem positiven Anschluss des Batteriesystems 40. Die Schaltanordnung umfasst außerdem einen Schalter 80 (S2) zum selektiven Verbinden des zweiten Wechselrichters 34 mit einem negativen Anschluss des Batteriesystems 40. Der Schalter 76 (SC2) verbindet selektiv den ersten Wechselrichter 24 mit dem negativen Anschluss des Ladeports 58. Ein Schalter 82 (S3) verbindet selektiv den ersten Motor 22 mit dem positiven Anschluss des Batteriesystems 40.
In der Ausführungsform von 2 werden der erste Motor 22 und der erste Wechselrichter 24 (TPIM1) als überlappter Dreiphasen- oder Zweiphasen-Hochsetzsteller während der Aufladung verwendet, um die Batteriespannung auf eine gewünschte Spannung am Vortriebsbus 72 hochzutransformieren. Der zweite Motor 32 und der zweite Wechselrichter 34 werden als überlappter Dreiphasen- oder Zweiphasen-Tiefsetzsteller verwendet, um die Spannung herabzutransformieren. Der erste Wechselrichter 24 und der zweite Wechselrichter 34 sind auf der DC-Seite über den Vortriebsbus 72 parallel geschaltet.
Der Schalter 82 (S3) ist beispielsweise mit einem Neutralpunkt (z. B. einem neuralen Anschluss) oder Phasenanschluss des ersten Motors 22 verbunden und der Schalter 77 (SC3) ist mit einem Neutralpunkt oder Phasenanschluss des zweiten Motors 32 verbunden. Wenn sich das Aufladungssystem 70 in einem Aufladungsmodus befindet, werden eine Induktivität der Phasenwicklungen des ersten Motors 22 und des ersten Wechselrichters 24 und eine DC-Bus-Kapazität des ersten Wechselrichters 24 als Teil einer Hochsetzstellerschaltung verwendet. Eine Induktivität der Phasenwicklungen des zweiten Motors 32 und des zweiten Wechselrichters 34 und eine DC-Bus-Kapazität des zweiten Wechselrichters 34 werden als Teil einer Tiefsetzstellerschaltung verwendet.
Der Controller 60 steuert die verschiedenen Schalter, um zwischen einem Vortriebsmodus und einem oder mehreren Aufladungsmodi zu wechseln. Im Vortriebsmodus führt das Batteriesystem 40 Leistung zu den Wechselrichtern 24 und 34 zu, um die Motoren 22 und 32 anzutreiben. Um das Aufladungssystem 70 in den Vortriebsmodus zu setzen, werden der Schalter 78 (S1) und der Schalter 80 (S2) geschlossen (d. h. in einer EIN-Position) und die restlichen Schalter 74 (SC1), 76 (SC2) und 82 (S3) sind offen (d. h. in einer AUS-Position).
Der Controller 60 betätigt die Schaltanordnung, um das System 70 in einen oder mehrere Aufladungsmodi zu setzen. In einer Ausführungsform konfiguriert ein erster Aufladungsmodus („Hochsetzmodus“) das Aufladungssystem 70, um eine empfangene Spannung vom Batteriesystem 40 hochzutransformieren, um eine Ausgangsspannung zum Ladeport 58 zu liefern. Ein zweiter Aufladungsmodus („Tiefsetzmodus“) konfiguriert das Aufladungssystem 70, um die Spannung herunterzutransformieren. Der Controller 60 kann auch das Aufladungssystem 70 in einen dritten Aufladungsmodus oder „Tiefsetz-Hochsetz-Modus“ setzen, in dem beide Antriebssysteme simultan oder gleichzeitig verwendet werden. Der Tiefsetz-Hochsetz-Modus ist beispielsweise nützlich, um Spannungen auszugeben, die sich zwischen der hochtransformierten Spannung und der heruntertransformierten Spannung befinden.
Um das Aufladungssystem 70 in den Hochsetzmodus zu setzen, werden die Schalter 77 (SC3) und 76 (SC2) geschlossen und der Schalter 75 (SC1) ist offen. Der Schalter 78 (S1) ist offen und die Schalter 80 (S2) und 82 (S3) werden geschlossen. Untere Schalter (durch den Schalter S_2 in 3 dargestellt) im ersten Wechselrichter 24 werden in einem überlappten Muster mit einem Tastverhältnis pulsbreitenmoduliert, um die gewünschte hochgesetzte Spannung am Vortriebsbus 72 zu erreichen. Während der Modulation der unteren Schalter im ersten Wechselrichter 24 werden die oberen Schalter (durch den Schalter S_3 in 3 dargestellt) im zweiten Wechselrichter 34 in einer geschlossenen Position (EIN) gehalten, und die unteren Schalter (durch den Schalter S_4 in 3 dargestellt) im zweiten Wechselrichter 34 werden in einer offenen Position (AUS) gehalten, um die hochgesetzte Spannung zum Ladeport 58 durch den zweiten Motor 32 und den Schalter 77 (SC3) zu leiten.
Um das Aufladungssystem 70 in den Tiefsetzmodus zu setzen, ist der Schalter 74 (SC1) offen und die Schalter 76 (SC2) und 77 (SC3) werden geschlossen. Die Schalter 78 (S1) und 80 (S2) werden geschlossen und der Schalter 82 (S3) ist offen. Die oberen Schalter im zweiten Wechselrichter 34 werden in einem überlappten Muster mit einem Tastverhältnis pulsbreitenmoduliert, um die gewünschte verringerte Spannung am zweiten Motor 32 zu erreichen, die zum Ladeport 58 durch den Schalter 77 (SC3) geleitet wird.
Um das Aufladungssystem 70 in den Tiefsetz-Hochsetz-Modus zu setzen, ist der Schalter 78 (S1) offen und die Schalter 80 (S2) und 82 (S3) werden geschlossen.
Der Schalter 74 (SC1) ist offen und die Schalter 74 (SC2) und 77 (SC3) werden geschlossen. Die unteren Schalter im ersten Wechselrichter 24 werden in einem überlappten Muster mit einem Tastverhältnis pulsbreitenmoduliert, um eine gewünschte hochgesetzte Spannung am Vortriebsbus 72 zu erreichen, die höher ist als die gewünschte ausgegebene Ladespannung. Die oberen Schalter im zweiten Wechselrichter 34 werden in einem überlappten Muster mit einem Tastverhältnis pulsbreitenmoduliert, um eine gewünschte Verringerung der Vortriebsbusspannung 72 zu erreichen, um präzise eine gewünschte Spannung am Ausgang des zweiten Motors 32 zuzuführen und die gewünschte Spannung zum Ladeport 58 durch den Schalter 77 (SC3) zu leiten.
Der Controller 60 kann auch das Aufladungssystem 70 in einen „normalen“ oder „Durchgangs“-DC-Schnellaufladungsmodus setzen, in dem das Batteriesystem 40 direkt von einer geeigneten DC-Schnellaufladeeinrichtung auflädt. In normalen DC-Schnellaufladungsmodus sind die Schalter 78 (S1) und 80 (S2) geschlossen und der Schalter S3 ist offen. Die Schalter 74 (SC1) und 76 (SC2) sind geschlossen und der Schalter 77 (SC3) ist offen.

Die folgende Tabelle stellt verschiedene Betriebsmodi der Ausführungsform von 2 dar:

Betriebsmodus	S1 Schaltposition	S2 Schaltposition	S3 Schaltposition	SC1 Schaltposition	SC2 Schaltposition	SC3 Schaltposition
Ausgeschaltete Zündung	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS
Vortrieb	EIN	EIN	AUS	AUS	AUS	AUS
Tiefsetzen-Hochsetzen	AUS	EIN	EIN	AUS	EIN	EIN
Normal/ Durchgang	EIN	EIN	AUS	EIN	EIN	AUS

3 ist ein Schaltplan, der eine Ersatzschaltung darstellt, die durch die Schaltanordnung definiert ist, wenn sich das Aufladungssystem 70 im Tiefsetz-Hochsetz-Modus befindet. Ein Schalter S_1 stellt einen oder mehrere obere Schalter im ersten Wechselrichter 24 dar, die mit einer oder mehreren Phasen des ersten Motors 22 verbunden sind, und ein Schalter S_2 stellt einen oder mehrere untere Schalter im ersten Wechselrichter 24 dar, die mit der einen oder den mehreren Phasen des ersten Motors 22 verbunden sind. Ebenso stellt der Schalter S_3 einen oder mehrere obere Schalter im zweiten Wechselrichter 34 dar und der Schalter S_4 stellt einen oder mehrere untere Schalter im zweiten Wechselrichter 34 dar. L1 und L2 stellen die Wicklungsinduktivität des ersten Motors 22 bzw. des zweiten Motors 32 dar, und C4 stellt die gesamte DC-Bus-Kapazität der Wechselrichter 24 und 34 über den Vortriebsbus 72 dar.
In der Ausführungsform von 4 werden der erste Motor 22 und der erste Wechselrichter 24 (TPIM1) als überlappter Dreiphasen- oder Zweiphasen-Tiefsetzsteller während der Aufladung verwendet, um die Batteriespannung auf eine gewünschte ausgegebene Ladespannung herunterzutransformieren. Der zweite Motor 32 und der zweite Wechselrichter 34 werden als überlappter Dreiphasen- oder Zweiphasen-Hochsetzsteller verwendet, um die Spannung hochzutransformieren. Der erste Motor 22 und der zweite Motor 32 sind über einen zusätzlichen Schalter 84 (S4) verbunden, so dass, wenn der Schalter 84 (S4) geschlossen ist, der erste Motor 22 mit dem zweiten Motor 32 in Reihe geschaltet ist.
In dieser Ausführungsform verbindet der Schalter 77 (SC3) den positiven Anschluss des Ladeports 58 mit dem zweiten Wechselrichter 34 über eine Leitung, die mit dem Bus 72 an einem Knoten 86 verbunden ist. Der Schalter 84 (S4) verbindet selektiv einen Neutralpunkt (z. B. neutralen Anschluss) des ersten Motors 22 mit einem Neutralpunkt des zweiten Motors 32. Im Betrieb bildet der erste Motor 22 einen Teil einer Tiefsetzstellerschaltung und der zweite Motor 32 bildet einen Teil einer Hochsetzstellerschaltung.
Der Controller 60 steuert die Schaltanordnung, um zwischen dem Vortriebsmodus und einem oder mehreren Aufladungsmodi zu wechseln. Um das Aufladungssystem 70 in den Vortriebsmodus zu setzen, werden der Schalter 78 (S1), der Schalter 80 (S2) und der Schalter 82 (S3) geschlossen. Die Schalter 84 (S4), 74 (SC1), 76 (SC2) und 77 (SC3) sind offen.
Um das Aufladungssystem 70 in einen V2X-Aufladungsmodus zu setzen, ist der Schalter 74 (SC1) offen und die Schalter 76 (SC2) und 77 (SC3) werden geschlossen. Die Schalter 78 (S1) und 80 (S2) werden geschlossen und der Schalter 82 (S3) ist offen. Der Schalter 84 (S4) wird geschlossen.
Im V2X-Aufladungsmodus betätigt der Controller 60 Schalter im ersten Wechselrichter 24 und/oder im zweiten Wechselrichter 34, um das Aufladungssystem 70 als Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller oder Tiefsetz-Hochsetz-Steller zu konfigurieren. Im Hochsetzmodus werden beispielsweise die unteren Schalter (durch den Schalter S_4 dargestellt) im zweiten Wechselrichter 34 betätigt, um die Spannung hochzutransformieren. Im ersten Wechselrichter 24 wird ein Satz von Schaltern (z. B. die unteren Schalter, die durch den Schalter S_2 dargestellt sind) ausgeschaltet, während ein anderer Satz von Schaltern (z. B. die oberen Schalter, die durch den Schalter S_1 dargestellt sind) in einer geschlossenen Position in einem „Durchgangsmodus“ gehalten wird (d. h. der Strom wird durch diese übertragen, ohne sich auf die Spannung auszuwirken).
Im Tiefsetzmodus werden die oberen Schalter (Schalter S_1) im ersten Wechselrichter 24 betätigt, um die Spannung herunterzutransformieren. Im zweiten Wechselrichter 34 wird ein Satz von Schaltern (z. B. die unteren Schalter, die durch den Schalter S_4 dargestellt sind) ausgeschaltet, während ein anderer Satz von Schaltern (z. B. die oberen Schalter, die durch den Schalter S_3 dargestellt sind) in einer geschlossenen Position im Durchgangsmodus gehalten wird. Im Tiefsetz-Hochsetz-Modus wird ein Satz von Schaltern im Wechselrichter 24 betätigt, um die Spannung herunterzutransformieren, und ein Satz von Schaltern im Wechselrichter 34 wird betätigt, um die Spannung hochzutransformieren.
In normalen DC-Schnellaufladungsmodus werden die Schalter 78 (S1) und 80 (S2) geschlossen, der Schalter 82 (S3) und der Schalter 84 (S4) sind offen. Die Schalter 74 (SC1) und 76 (SC2) werden geschlossen und der Schalter 77 (SC3) ist offen.

Die folgende Tabelle stellt verschiedene Betriebsmodi der Ausführungsform von 4 dar:

Betriebsmodus	S1 Schaltposition	S2 Schaltposition	S3 Schaltposition	S4 Schaltposition	SC1 Schaltposition	SC2 Schaltposition	SC3 Schaltposition
Ausgeschaltete Zündung	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS
Vortrieb	EIN	EIN	EIN	AUS	AUS	AUS	AUS
V2X	EIN	EIN	AUS	EIN	AUS	EIN	EIN
Normal	EIN	EIN	AUS	AUS	EIN	EIN	AUS

5 ist ein Schaltplan, der eine Ersatzschaltung darstellt, die durch die Schaltanordnung von 4 definiert ist, wenn sich das Aufladungssystem 70 im Aufladungsmodus befindet. In dieser Ausführungsform stellen C1 und C2 DC-Bus-Kapazitäten des ersten Wechselrichters 24 bzw. des zweiten Wechselrichters 34 dar. L stellt die kombinierte Wicklungsinduktivität der Motoren 22 und 32 dar, die in Reihe geschaltet sind (wenn der Schalter 84 (S4) geschlossen ist).
In den obigen Ausführungsformen werden zwei Elektromotoren und ihre jeweiligen Wechselrichter verwendet, um gemäß den verschiedenen Modi die Umsetzungsschaltungen zu definieren und die Aufladung zu steuern. Die Ausführungsformen sind nicht so begrenzt. Die Umsetzungsschaltungen können beispielsweise ebenso unter Verwendung eines einzelnen Elektromotors mit geteilten Phasenwicklungsabschnitten und einem isolierten Neutralpunkt definiert werden, wobei jeder Wicklungsabschnitt durch einen separaten Wechselrichter versorgt wird.
Zusätzliche Diagnose- und Schutzfunktionen können in den Controller 60 integriert sein, um die effizienteste V2V-Aufladung bei der angeforderten Leistung, der angeforderten Spannung und dem angeforderten Strompegel unter Verwendung von existierenden Sensoren und seriellen Kommunikationskanälen zwischen verschiedenen Controllern sicherzustellen.
Irgendeine geeignete Vorrichtung kann als Schalter verwendet werden. Die Schalter können beispielsweise Festkörperrelais und Transistoren wie z. B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) mit Silizium (Si) und Feldeffekttransistoren (FETs) umfassen. Beispiele von FETs umfassen Metalloxid-Halbleiter-FETs (MOSFETs), Si-MOSFETs, Siliziumcarbid-MOSFETs (Sic-MOSFETs), Galliumnitrid-Transistoren (GaN-Transistoren) mit hoher Elektronenmobilität (GaN-HEMTs) und SiC-Sperrschicht-Gate-FETs (JFETs). Andere Beispiele von Schaltern, die verwendet werden können, umfassen Diamant-, Galliumoxid- und andere Leistungsschaltvorrichtungen auf Halbleiterbasis mit breiter Bandlücke (WBG).
6 stellt Ausführungsformen eines Verfahrens 100 zum Steuern eines Vortriebssystems und Steuern der Übertragung von Ladung zwischen einem Fahrzeugbatteriesystem und einem Energiespeichersystem dar. In dem Verfahren 100 wird Ladung vom Fahrzeug 10 zu einer Batterie eines zweiten Fahrzeugs übertragen. Es wird angemerkt, dass das Verfahren 100 verwendet werden kann, um irgendein geeignetes Speichersystem aufzuladen, und somit nicht auf die V2V-Aufladung begrenzt ist.
Aspekte des Verfahrens 100 können durch einen Prozessor oder Prozessoren durchgeführt werden, die in einem Fahrzeug angeordnet sind, wie z. B. den Controller 60. Das Verfahren 100 wird in Verbindung mit einem Beispiel beschrieben, in dem der Controller 60 ein separater Controller ist, das Verfahren 100 ist jedoch nicht so begrenzt, da das Verfahren durch irgendeine geeignete Verarbeitungsvorrichtung oder irgendein geeignetes System oder eine Kombination von Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden kann.
Das Verfahren 100 umfasst eine Anzahl von Schritten oder Stufen, die durch Blöcke 101-105 dargestellt sind. Das Verfahren 100 ist nicht auf die Anzahl oder Reihenfolge von Schritten darin begrenzt, da einige Schritte, die durch die Blöcke 101-105 dargestellt sind, in einer anderen Reihenfolge als der nachstehend beschriebenen durchgeführt werden können oder weniger als alle der Schritte durchgeführt werden können.
Im Block 101 bestimmt der Controller 60, ob es erwünscht ist, eine Batterie eines zweiten Fahrzeugs zum Übertragen von Energie von der Batteriebaugruppe 44 des Fahrzeugs 10 aufzuladen. Die Bestimmung kann auf dem Empfangen einer Anforderung (z. B. über eine Benutzerwechselwirkung mit dem Fahrzeug 10 oder eine Anforderung von einem zweiten Fahrzeug oder einer anderen entfernten Entität) basieren. Die Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die Aufladung erwünscht ist, kann auf einer Benutzereingabe, einem drahtlosen Signal vom zweiten Fahrzeug oder anderen Informationen basieren.
Das Aufladungssystem 70 und/oder ein anderes System (z. B. das Computersystem 62) empfängt beispielsweise eine Anforderung über eine V2V-Kommunikationsverbindung vom zweiten Fahrzeug, die eine Anforderung für eine V2V-Aufladung umfasst und einen angeforderten Strom, eine angeforderte Spannung und eine angeforderte Leistung festlegt. Das Aufladungssystem 70 und/oder das andere System können eine Authentifizierungsprozedur durchführen, um sicherzustellen, dass das zweite Fahrzeug für die V2V-Aufladung autorisiert ist (z. B. authentifiziert das System das zweite Fahrzeug, um zu bestimmen, ob das zweite Fahrzeug ein Teil einer Fahrzeugflotte ist.).
Im Block 102 wird das zweite Fahrzeug (z. B. über ein Ladekabel) mit dem Ladeport 58 verbunden. Die Spannung der Batterie des zweiten Fahrzeugs (Batteriespannung des zweiten Fahrzeugs) wird gelesen. Der Controller 60 kann verschiedene Ladeparameter wie z. B. die nominale Batteriespannung, den maximalen zulässigen Ladestrom und die gewünschte Ladeenergie des zweiten Fahrzeugs bestimmen.
Im Block 103 überführt der Controller 60 das Fahrzeug 10 von einem Vortriebsmodus in einen Aufladungsmodus. Der Controller 60 kann das Fahrzeug durch Steuern von Schaltern und Definieren von Umsetzungsschaltungen in einen Aufladungsmodus setzen, wie hier erörtert. Verschiedene Schalter werden gesteuert, wie vorstehend erörtert, um das Aufladungssystem in einen Tiefsetzmodus, einen Hochsetzmodus oder einen Tiefsetz-Hochsetz-Modus zu setzen.
Im Block 104 steuert der Controller 60 das Aufladungssystem 70 und Schalter, um eine Hochsetzstellerschaltung (mit entweder dem ersten Wechselrichter 24 und dem ersten Motor 22 oder dem zweiten Wechselrichter 34 und dem zweiten Motor 32) zu betreiben und/oder eine Tiefsetzstellerschaltung (mit entweder dem ersten Wechselrichter 24 und dem ersten Motor 22 oder dem zweiten Wechselrichter 34 und dem zweiten Motor 32) zu betreiben. Die Schaltanordnung kann beispielsweise gesteuert werden, um nur die Hochsetzstellerschaltung zu betreiben, wenn Spannungen hochtransformiert werden, oder nur die Tiefsetzstellerschaltung zu betreiben, um herunterzutransformieren. In einer Ausführungsform kann die Steuerung das simultane oder gleichzeitige Betreiben der Hochsetz- und Tiefsetzstellerschaltungen umfassen, um eine Zwischenspannung zu erzeugen.
Im Block 105 wird das zweite Fahrzeug vom Ladeport 58 getrennt. Der Controller 60 überführt das Fahrzeug 10 zurück in den Vortriebsmodus durch Steuern von Schaltern, wie hier erörtert.
7 stellt Aspekte einer Ausführungsform eines Computersystems 140 dar, das verschiedene Aspekte von hier beschriebenen Ausführungsformen durchführen kann. Das Computersystem 140 umfasst mindestens eine Verarbeitungsvorrichtung 142, die im Allgemeinen einen oder mehrere Prozessoren zum Durchführen von Aspekten von Bilderfassungs- und Bildanalyseverfahren, die hier beschrieben sind, umfasst.
Komponenten des Computersystems 140 umfassen die Verarbeitungsvorrichtung 142 (wie z. B. einen oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten), einen Arbeitsspeicher 144 und einen Bus 146, der verschiedene Systemkomponenten, einschließlich des Systemarbeitsspeichers 144, mit der Verarbeitungsvorrichtung 142 koppelt. Der Systemarbeitsspeicher 144 kann ein nichttransitorisches computerlesbares Medium sein und kann eine Vielfalt von für ein Computersystem lesbaren Medien umfassen. Solche Medien können verfügbare beliebige Medien sein, die für die Verarbeitungsvorrichtung 142 zugänglich sind, und umfassen sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien und entnehmbare und nicht entnehmbare Medien.
Der Systemarbeitsspeicher 144 umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Arbeitsspeicher 148, wie z. B. ein Festplattenlaufwerk, und kann auch einen flüchtigen Arbeitsspeicher 150 wie z. B. einen Direktzugriffsarbeitsspeicher (RAM) und/oder einen Cache-Arbeitsspeicher umfassen. Das Computersystem 140 kann ferner andere entnehmbare/nicht entnehmbare, flüchtige/nichtflüchtige Computersystemspeichermedien umfassen.
Der Systemarbeitsspeicher 144 kann mindestens ein Programmprodukt mit einem Satz (z. B. mindestens einem) von Programmmodulen umfassen, die dazu konfiguriert sind, Funktionen der hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Der Systemarbeitsspeicher 144 speichert beispielsweise verschiedene Programmodule, die im Allgemeinen die Funktionen und/oder Methodologien von hier beschriebenen Ausführungsformen ausführen. Ein Modul 152 kann zum Durchführen von Funktionen in Bezug auf die Überwachung eines Vortriebssystems enthalten sein und ein Modul 154 kann zum Durchführen von Funktionen in Bezug auf das Umschalten zwischen Aufladungsmodi und Steuern von Aspekten des Vortriebssystems enthalten sein, um Ausgangsspannungen zu erzeugen und die Aufladung durchführen, wie hier beschrieben. Das System 140 ist nicht so begrenzt, da andere Module enthalten sein können. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Modul“ auf eine Verarbeitungsschaltungsanordnung, die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, zweckgebunden oder Gruppe) und einen Arbeitsspeicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, umfassen kann.
Die Verarbeitungsvorrichtung 142 kann auch mit einer oder mehreren externen Vorrichtungen 156 wie z. B. einer Tastatur, einer Zeigevorrichtung und/oder beliebigen Vorrichtungen (z. B. Netzkarte, Modem usw.) kommunizieren, die ermöglichen, dass die Verarbeitungsvorrichtung 142 mit einer oder mehreren anderen Rechenvorrichtungen kommuniziert. Die Kommunikation mit verschiedenen Vorrichtungen kann über Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen (E/A-Schnittstellen) 164 und 165 stattfinden.
Die Verarbeitungsvorrichtung 142 kann auch mit einem oder mehreren Netzen 166 wie z. B. einem lokalen Netz (LAN), einem allgemeinen weiträumigen Netz (WAN), einem Busnetz und/oder einem öffentlichen Netz (z. B. dem Internet) über einen Netzadapter 168 kommunizieren. Es sollte zu verstehen sein, dass, obwohl nicht gezeigt, andere Hardware- und/oder Software-Komponenten in Verbindung mit dem Computersystem 40 verwendet werden können. Beispiele umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf: einen Mikrocode, Vorrichtungstreiber, redundante Verarbeitungseinheiten, externe Plattenlaufwerksanordnungen, RAID-Systeme und Datenarchivspeichersysteme usw.
Die Begriffe „ein“ und „eine“ bezeichnen keine Begrenzung der Menge, sondern bezeichnen vielmehr die Anwesenheit von mindestens einem des angeführten Gegenstandes. Der Begriff „oder“ bedeutet „und/oder“, wenn nicht deutlich durch den Zusammenhang anders angegeben. Die Bezugnahme in der gesamten Patentbeschreibung auf „einen Aspekt“ bedeutet, dass ein spezielles Element (z. B. Merkmal, Struktur, Schritt oder Eigenschaft), das in Verbindung mit dem Aspekt beschrieben ist, in mindestens einem hier beschriebenen Aspekt enthalten ist und in anderen Aspekten vorhanden sein kann oder nicht. Außerdem soll zu verstehen sein, dass die beschriebenen Elemente in irgendeiner geeigneten Weise in den verschiedenen Aspekten kombiniert werden können.
Wenn ein Element wie z. B. eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat als „auf“ einem anderen Element bezeichnet wird, kann es direkt auf dem anderen Element sein oder Zwischenelemente können auch vorhanden sein. Wenn dagegen ein Element als „direkt auf“ einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden.
Wenn hier nicht gegenteilig angegeben, sind alle Testnormen die jüngste geltende Norm seit dem Einreichungsdatum dieser Anmeldung, oder wenn Priorität beansprucht wird, dem Einreichungsdatum der frühesten Prioritätsanmeldung, in der die Testnorm erscheint.
Wenn nicht anders definiert, weisen technische und wissenschaftliche Begriffe, die hier verwendet werden, dieselbe Bedeutung auf, wie sie üblicherweise durch einen Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem diese Offenbarung gehört.
Obwohl die obige Offenbarung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist für den Fachmann auf dem Gebiet zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente davon gegen Äquivalente ausgetauscht werden können, ohne von ihrem Schutzbereich abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Offenbarung anzupassen, ohne vom wesentlichen Schutzbereich davon abzuweichen. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen begrenzt ist, sondern alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzbereich davon fallen.

Claims

Aufladungssystem eines Fahrzeugs, das umfasst: eine erste Umsetzungsvorrichtung eines ersten Antriebssystems des Fahrzeugs, wobei die erste Umsetzungsvorrichtung mit einem ersten Elektromotor verbunden ist; eine zweite Umsetzungsvorrichtung eines zweiten Antriebssystems des Fahrzeugs, wobei die zweite Umsetzungsvorrichtung mit einem zweiten Elektromotor verbunden ist, wobei das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem mit einem Batteriesystem des Fahrzeugs verbunden sind; eine Schaltanordnung mit mehreren Schaltern, die dazu konfiguriert sind, den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor selektiv mit einem Ladeport des Fahrzeugs zu verbinden; und einen Controller, der dazu konfiguriert ist, die Schaltanordnung zu steuern, um eine Umsetzungsschaltung zu definieren, die Komponenten des ersten Antriebssystems und/oder des zweiten Antriebssystems umfasst, und die Umsetzungsschaltung zu steuern, um eine Ausgangsspannung zu regulieren und einem Energiespeichersystem Leistung zuzuführen.
Aufladungssystem nach Anspruch 1, wobei das Energiespeichersystem eine Batterie eines zweiten Fahrzeugs umfasst.
Aufladungssystem nach Anspruch 1, wobei die Umsetzungsschaltung eine Hochsetzstellerschaltung und/oder eine Tiefsetzstellerschaltung umfasst.
Aufladungssystem nach Anspruch 3, wobei der Controller dazu konfiguriert ist, Folgendes durchzuführen: Definieren der Hochsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems von einem Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des ersten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung; und/oder Definieren der Tiefsetzstellerschaltung durch Trennen des Batteriesystems vom Vortriebsbus, Steuern der Schaltanordnung, um das Batteriesystem mit dem Ladeport zu verbinden, und Verbinden des Batteriesystems und des Ladeports mit einer Phase des zweiten Motors und mit einer Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung.
Aufladungssystem nach Anspruch 4, wobei der Controller dazu konfiguriert ist, durchzuführen: Hochtransformieren einer empfangenen Spannung von der Batterieanordnung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der ersten Umsetzungsvorrichtung; und/oder Heruntertransformieren der empfangenen Spannung auf die Ausgangsspannung durch Betätigen der Schaltvorrichtung der zweiten Umsetzungsvorrichtung.
Aufladungssystem nach Anspruch 4, wobei der Controller dazu konfiguriert ist, gleichzeitig die Hochsetzstellerschaltung und die Tiefsetzstellerschaltung zu definieren, um eine empfangene Spannung zu erhöhen oder zu verringern.
Aufladungssystem nach Anspruch 4, wobei eine der ersten Umsetzungsvorrichtung und der zweiten Umsetzungsvorrichtung in einem Durchgangsmodus betrieben wird, während eine andere der ersten Umsetzungsvorrichtung und der zweiten Umsetzungsvorrichtung betrieben wird, um die Tiefsetzstellerschaltung oder die Hochsetzstellerschaltung zu definieren.
Aufladungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Umsetzungsvorrichtung ein erster Wechselrichter ist und die zweite Umsetzungsvorrichtung ein zweiter Wechselrichter ist, und wobei die Schaltanordnung einen ersten Schalter, der dazu konfiguriert ist, eine Phase des ersten Motors und den ersten Wechselrichter selektiv mit dem Ladeport zu verbinden, und einen zweiten Schalter, der dazu konfiguriert ist, eine Phase des zweiten Motors und den zweiten Wechselrichter selektiv mit dem Ladeport zu verbinden, umfasst.
Aufladungssystem nach Anspruch 8, wobei der erste Schalter mit einem Neutralpunkt des ersten Motors verbunden ist und der zweite Schalter mit einem Neutralpunkt des zweiten Motors verbunden ist.
Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichersystems von einem Batteriesystem eines Fahrzeugs, das umfasst: Empfangen einer Anforderung, das Energiespeichersystem aufzuladen, vom Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein erstes Antriebssystem mit einer ersten Umsetzungsvorrichtung, die mit einem ersten Elektromotor verbunden ist, und ein zweites Antriebssystem mit einer zweiten Umsetzungsvorrichtung, die mit einem zweiten Elektromotor verbunden ist, umfasst, wobei das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem mit dem Batteriesystem des Fahrzeugs verbunden sind; Bestimmen von Aufladungsparametern, einschließlich einer angeforderten Aufladungsspannung; Steuern einer Schaltanordnung mit mehreren Schaltern, um den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor selektiv mit einem Ladeport des Fahrzeugs zu verbinden, und eine Umsetzungsschaltung zu definieren, die Komponenten des ersten Antriebssystems und/oder des zweiten Antriebssystems umfasst; und Steuern der Umsetzungsschaltung, um eine Ausgangsspannung zu regulieren, um Leistung zum Energiespeichersystem mit der angeforderten Aufladungsspannung zuzuführen.