DE112019006788T5 - Energiesystem und Fahrzeug mit einem solchen System - Google Patents

Energiesystem und Fahrzeug mit einem solchen System Download PDF

Info

Publication number
DE112019006788T5
DE112019006788T5 DE112019006788.5T DE112019006788T DE112019006788T5 DE 112019006788 T5 DE112019006788 T5 DE 112019006788T5 DE 112019006788 T DE112019006788 T DE 112019006788T DE 112019006788 T5 DE112019006788 T5 DE 112019006788T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power
power supply
converter
storage battery
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112019006788.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Hirota
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of DE112019006788T5 publication Critical patent/DE112019006788T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/006—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to power outlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/106—Parallel operation of dc sources for load balancing, symmetrisation, or sharing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12—Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

Energiesystem mit einem ersten Energieversorgungsschaltkreis, der eine erste Speicherbatterie mit Strom versorgt, und einem zweiten Energieversorgungsschaltkreis, der elektrisch mit dem ersten Energieversorgungsschaltkreis verbunden ist und eine zweite Speicherbatterie mit Strom versorgt, wobei die erste Energieversorgungsschaltung einen ersten Leistungsumwandlungsschaltkreis umfasst und der zweite Energieversorgungsschaltkreis den ersten Leistungsumwandlungsschaltkreis als einen Teil des zweiten Energieversorgungsschaltkreises verwendet und Strom erzeugt, der der zweiten Speicherbatterie zugeführt wird.

Description

  • TECHNIKBEREICH
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Energiesystem (Energieversorgungssystem) und ein Fahrzeug, das dieses System umfasst. Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-016951 , die am 1. Februar 2019 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, und beansprucht deren Priorität.
  • STAND DER TECHNIK
  • Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge oder Elektrofahrzeuge sind mit einem Abwärts-DC/DC-Wandler zur Energieversorgung von einer Hochspannungsbatterie (beispielsweise einer Ausgangsspannung von 300 V) zum Antrieb eines Motors zu einer Niederspannungsbatterie (beispielsweise einem Bleiakkumulator mit der Ausgangsspannung 12 V) oder einer Niederspannungslast ausgestattet. Nachfolgend wird das Plug-in-Hybridfahrzeug als PHEV bezeichnet. Ein Elektrofahrzeug wird als EV bezeichnet. Sowohl das PHEV als auch das EV sind mit einem Ladegerät ausgestattet, das eine externe Energieversorgung ermöglicht.
  • Im Folgenden wird in PTL 1 ein Energieversorgungssystem eines Elektrofahrzeugs vorgeschlagen, bei dem ein Fahrzeugfahrsystem und ein externes Energieversorgungssystem voneinander getrennt sind, um die Effizienz der Fahrzeugenergieversorgung eines PHEV und eines EV zu verbessern. Das Energieversorgungssystem des PTL 1 wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Ein Energieversorgungssystem 900 umfasst ein Ladegerät 902, einen Sub-DC/DC-Wandler 904, eine Hochspannungsbatterie 906, eine Niederspannungsbatterie 908, einen Haupt-DC/DC-Wandler 910 und eine Energieversorgungssteuerungseinheit (PCU) 918. Das Energieversorgungssystem 900 umfasst ferner eine PLG-ECU 912 zur Steuerung eines externen Ladevorgangs, eine HV-ECU 914 zur Steuerung eines Betriebs des Elektrofahrzeugs während der Fahrt, eine MG-ECU 916 zur Steuerung eines Betriebs der PCU 918 und Relais 960 bis 974. Das Energieversorgungssystem 900 schaltet die Relais 960 bis 974 in Abhängigkeit vom Zustand des Fahrzeugs. Wenn die Fahrzeugbatterie durch die Wechselstromversorgung außerhalb des Fahrzeugs geladen wird (im Folgenden als externes Laden bezeichnet), trennt das Energieversorgungssystem 900 das Fahrzeugfahrsystem und lädt die Hochspannungsbatterie 906 und die Niederspannungsbatterie 908 durch die von der Wechselstromversorgung 990 gelieferte Wechselspannung. Während des Fahrbetriebs trennt das Energieversorgungssystem 900 das externe Ladesystem und liefert Strom von der Hochspannungsbatterie 906 und der Niederspannungsbatterie 908 an eine Antriebseinheit 992 und eine Hilfslast 994. Im Energieversorgungssystem des PTL 1 sind, wie oben beschrieben, das Fahrsystem des Fahrzeugs und das externe Ladesystem voneinander getrennt, wodurch die Haltbarkeit der einzelnen Komponenten und die Effizienz der Energieversorgung des gesamten Fahrzeugs verbessert werden.
  • ZITATLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • PTL 1: WO 2011/016135
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Energieversorgungssystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst einen ersten Energieversorgungsschaltkreis (Energieversorgungsschaltung), der eine erste Speicherbatterie mit Strom versorgt, und einen zweiten Energieversorgungsschaltkreis, der elektrisch mit dem ersten Energieversorgungsschaltkreis verbunden ist und eine zweite Speicherbatterie mit Strom versorgt, wobei die erste Energieversorgungsschaltung einen ersten Leistungsumwandlungsschaltkreis umfasst und der zweite Energieversorgungsschaltkreis den ersten Leistungsumwandlungsschaltkreis als einen Teil des zweiten Energieversorgungsschaltkreises verwendet und Strom erzeugt, der der zweiten Speicherbatterie zugeführt wird.
  • Ein Energieversorgungssystem gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Speicherbatterie, eine zweite Speicherbatterie, eine dritte Speicherbatterie, eine erste Energieversorgungsschaltung, die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die zweite Speicherbatterie liefert, und eine zweite Energieversorgungsschaltung, die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die dritte Speicherbatterie liefert, wobei die erste Energieversorgungsschaltung eine Leistungsumwandlungsschaltung umfasst und die zweite Energieversorgungsschaltung die Leistungsumwandlungsschaltung als einen Teil der zweiten Energieversorgungsschaltung verwendet und Leistung erzeugt, die an die dritte Speicherbatterie zu liefern ist.
  • Ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das oben beschriebene Energieversorgungssystem und eine Vorrichtung, die von dem Energieversorgungssystem mit Strom versorgt wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Energieversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
    • 2 ist eine schematische Darstellung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das den Zustand des Energieversorgungssystems in 1 während des externen Ladevorgangs zeigt.
    • 4 ist ein Blockdiagramm, das den Zustand des Energieversorgungssystems in 1 zeigt, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist.
    • 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Energieversorgungssystems gemäß einer ersten Modifikation zeigt.
    • 6 ist ein Schaltplan, der eine spezielle Konfiguration eines Ladegeräts und eines Sub-DC/DC-Wandlers im Energiesystem in 5 zeigt.
    • 7 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Energieversorgungssystems gemäß einer zweiten Modifikation zeigt.
    • 8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Energiesystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
    • 9 ist ein Blockdiagramm, das den Zustand des Energieversorgungssystems in 8 zeigt, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist.
    • 10 ist ein Blockdiagramm, das die Energieversorgung zwischen Niederspannungsbatterien im Energiesystem in 8 zeigt.
    • 11 ist ein Blockdiagramm, das die Energieversorgung zwischen Niederspannungsbatterien über einen anderen Pfad als in 10 zeigt.
    • 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Energieversorgungssystems gemäß einer dritten Modifikation zeigt.
    • 13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Energieversorgungssystems eines herkömmlichen Elektrofahrzeugs zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • [Probleme, die durch die vorliegende Offenbarung gelöst werden sollen]
  • Im Energieversorgungssystem von PTL 1 (siehe 13) ist neben dem Ladegerät 902 und dem Haupt-DC/DC-Wandler 910 auch der Sub-DC/DC-Wandler 904 erforderlich, um das Fahrzeugbetriebssystem vom externen Energieversorgungssystem zu trennen. Daher besteht bei der in PTL 1 offenbarten Konfiguration die Sorge, dass das Energieversorgungssystem insgesamt relativ groß wird.
  • Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Energieversorgungssystem bereitzustellen, das weiter miniaturisiert werden kann und das das von der Energieversorgungseinheit im Fahrzeug eingenommene Platzverhältnis reduzieren kann, wenn die Energieversorgungseinheit am Fahrzeug montiert ist. Die vorliegende Offenbarung zielt auch darauf ab, ein Fahrzeug bereitzustellen, das ein solches Energieversorgungssystem umfasst.
  • [Vorteilhafte Effekte der vorliegenden Offenbarung]
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Größe der Energieversorgungseinheit weiter zu reduzieren, und es ist möglich, das Platzverhältnis zu reduzieren, das die Energieversorgungseinheit im Fahrzeug einnimmt, wenn die Energieversorgungseinheit am Fahrzeug montiert ist.
  • [Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung]
  • Zunächst wird der Inhalt von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgelistet und beschrieben. Zumindest einige der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig kombiniert werden.
  • (1) Ein Energieversorgungssystem gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Energieversorgungsschaltung, die eine erste Speicherbatterie mit Strom versorgt, und eine zweite Energieversorgungsschaltung, die elektrisch mit der ersten Energieversorgungsschaltung verbunden ist und eine zweite Speicherbatterie mit Strom versorgt, wobei die erste Energieversorgungsschaltung eine erste Leistungsumwandlungsschaltung umfasst und die zweite Energieversorgungsschaltung die erste Leistungsumwandlungsschaltung als einen Teil der zweiten Energieversorgungsschaltung verwendet und Strom erzeugt, der der zweiten Speicherbatterie zugeführt wird. Auf diese Weise kann die erste Leistungsumwandlungsschaltung zum Laden der ersten Speicherbatterie und zum Laden der zweiten Speicherbatterie gemeinsam genutzt werden, und die Energieversorgungseinheit kann miniaturisiert werden.
  • (2) Vorzugsweise umfasst die erste Leistungsumwandlungsschaltung eine Schaltung zur Verbesserung des Leistungsfaktors und eine Wechselrichterschaltung, die mit der Schaltung zur Verbesserung des Leistungsfaktors verbunden ist. So können die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie effizient geladen werden.
  • (3) Noch bevorzugter umfasst die erste Energieversorgungsschaltung ferner einen Transformator mit einer Primärseite, die mit der ersten Leistungsumwandlungsschaltung verbunden ist, und einen Wandler, der mit einer ersten Sekundärseite des Transformators verbunden ist, und der Wandler wandelt die von der ersten Sekundärseite des Transformators ausgegebene Leistung um und liefert die umgewandelte Leistung an die erste Speicherbatterie. Dementsprechend kann eine für die erste Speicherbatterie geeignete Ladespannung an die erste Speicherbatterie geliefert werden.
  • (4) Noch bevorzugter umfasst die zweite Energieversorgungsschaltung eine Gleichrichterschaltung, die mit einer zweiten Sekundärseite des Transformators verbunden ist, und die Gleichrichterschaltung gleichrichtet die von der zweiten Sekundärseite des Transformators ausgegebene Leistung und liefert die gleichgerichtete Leistung an die zweite Speicherbatterie. Auf diese Weise kann der zweiten Speicherbatterie eine für die zweite Speicherbatterie geeignete Ladespannung zugeführt werden.
  • (5) Vorzugsweise ist der Wandler bidirektional, und der Wandler wandelt als Reaktion auf eine Leistungsaufnahme von der ersten Sekundärseite des Transformators die Leistung um und gibt die umgewandelte Leistung an die erste Speicherbatterie ab, und wandelt als Reaktion auf eine Leistungsaufnahme von der ersten Speicherbatterie die Leistung um und gibt die umgewandelte Leistung an die erste Sekundärseite des Transformators ab. So kann die Leistung von der ersten Speicherbatterie an die Zusatzlast geliefert werden.
  • (6) Noch bevorzugter ist eine dritte Energieversorgungsschaltung, die Strom von der ersten Speicherbatterie umwandelt, wobei als Reaktion darauf, dass der Wandler Strom an die erste Sekundärseite des Transformators ausgibt, die zweite Energieversorgungsschaltung und die dritte Energieversorgungsschaltung Strom an die zweite Speicherbatterie liefern. Dementsprechend ist es möglich, einen Fall zu bewältigen, in dem die Verbrauchsleistung der an beiden Enden der zweiten Speicherbatterie angeschlossenen Hilfslast ansteigt und die Last der dritten Energieversorgungsschaltung zunimmt.
  • (7) Noch bevorzugter umfasst das Energieversorgungssystem ferner eine dritte Speicherbatterie, eine vierte Energieversorgungsschaltung, die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die dritte Speicherbatterie liefert; und eine fünfte Energieversorgungsschaltung, die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die zweite Speicherbatterie liefert, wobei die vierte Energieversorgungsschaltung eine zweite Leistungsumwandlungsschaltung umfasst und die fünfte Energieversorgungsschaltung die zweite Leistungsumwandlungsschaltung als einen Teil der fünften Energieversorgungsschaltung verwendet und Leistung erzeugt, die an die zweite Speicherbatterie geliefert wird. Somit kann die zweite Leistungsumwandlungsschaltung gemeinsam für die Energieversorgung von der ersten Speicherbatterie zur zweiten Speicherbatterie und zur dritten Speicherbatterie verwendet werden, und eine Energieversorgungseinheit mit drei Arten von Gleichstromversorgungsspannungen kann miniaturisiert werden.
  • (8) Vorzugsweise wandeln der vierte Energieversorgungsschaltkreis und der fünfte Energieversorgungsschaltkreis als Reaktion auf die Eingabe von Strom von der zweiten Speicherbatterie in den fünften Energieversorgungsschaltkreis den Strom um und liefern den umgewandelten Strom vom vierten Energieversorgungsschaltkreis an die dritte Speicherbatterie. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Energieversorgung verbessert werden.
  • (9) Noch bevorzugter umfasst das Energieversorgungssystem ferner eine sechste Energieversorgungsschaltung, wobei die sechste Energieversorgungsschaltung als Reaktion auf eine Stromeingabe von der zweiten Speicherbatterie den Strom umwandelt und den umgewandelten Strom an die dritte Speicherbatterie liefert und als Reaktion auf eine Stromeingabe von der dritten Speicherbatterie den Strom umwandelt und den umgewandelten Strom an die zweite Speicherbatterie liefert. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Energieversorgung verbessert werden. Außerdem kann im Energieversorgungspfad Redundanz bereitgestellt werden, und es kann ein zuverlässigeres Energieversorgungssystem realisiert werden.
  • (10) Ein Energieversorgungssystem gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine erste Speicherbatterie, eine zweite Speicherbatterie, eine dritte Speicherbatterie, eine erste Energieversorgungsschaltung, die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die zweite Speicherbatterie liefert, und eine zweite Energieversorgungsschaltung, die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die dritte Speicherbatterie liefert, wobei die erste Energieversorgungsschaltung eine Leistungsumwandlungsschaltung umfasst und die zweite Energieversorgungsschaltung die Leistungsumwandlungsschaltung als einen Teil der zweiten Energieversorgungsschaltung verwendet und Leistung erzeugt, die an die dritte Speicherbatterie geliefert wird. Somit kann die Leistungsumwandlungsschaltung für die Energieversorgung von der ersten Speicherbatterie zur zweiten Speicherbatterie und zur dritten Speicherbatterie gemeinsam genutzt werden, und eine Energieversorgungseinheit mit drei Arten von Gleichstromversorgungsspannungen kann miniaturisiert werden.
  • (11) Vorzugsweise wandeln die erste Energieversorgungsschaltung und der zweite Energieversorgungsschaltkreis als Reaktion auf eine Stromeingabe in den ersten Energieversorgungsschaltkreis von der zweiten Speicherbatterie den Strom um und liefern den umgewandelten Strom vom zweiten Energieversorgungsschaltkreis an die dritte Speicherbatterie, und wandeln als Reaktion auf eine Stromeingabe in den zweiten Energieversorgungsschaltkreis von der dritten Speicherbatterie den Strom um und liefern den umgewandelten Strom vom ersten Energieversorgungsschaltkreis an die zweite Speicherbatterie. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Energieversorgung verbessert werden.
  • (12) Noch bevorzugter umfasst das Energieversorgungssystem ferner eine dritte Energieversorgungsschaltung, wobei die dritte Energieversorgungsschaltung als Reaktion auf eine Stromeingabe von der zweiten Speicherbatterie den Strom umwandelt und den umgewandelten Strom an die dritte Speicherbatterie liefert und als Reaktion auf eine Stromeingabe von der dritten Speicherbatterie den Strom umwandelt und den umgewandelten Strom an die zweite Speicherbatterie liefert. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Energieversorgung verbessert werden. Außerdem kann im Energieversorgungspfad Redundanz bereitgestellt werden, und es kann ein zuverlässigeres Energieversorgungssystem realisiert werden.
  • (13) Ein Fahrzeug gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das oben beschriebene Energieversorgungssystem und ein Gerät, das von dem Energieversorgungssystem mit Strom versorgt wird. Dadurch kann das Platzverhältnis der Energieversorgungseinheit im Fahrzeug reduziert werden.
  • [Details der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung]
  • In den folgenden Ausführungsformen werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auch ihre Namen und Funktionen sind gleich. Daher wird ihre detaillierte Beschreibung nicht wiederholt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Bezugnehmend auf 1 umfasst ein Energieversorgungssystem 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Ladegerät 102, einen Unter-DC/DC-Wandler 104, eine Hochspannungsbatterie 106 und eine Niederspannungsbatterie 108. Das Energieversorgungssystem 100 umfasst ferner einen Haupt-DC/DC-Wandler 110, eine PLG-ECU 112, eine HV-ECU 114, eine MG-ECU 116 und eine PCU 118. Das Ladegerät 102, der Unter-DC/DC-Wandler 104 und der Haupt-DC/DC-Wandler 110 fungieren jeweils als erste bis dritte Energieversorgungsschaltung. Die Hochspannungsbatterie 106 und die Niederspannungsbatterie 108 fungieren als erste bzw. zweite Speicherbatterie.
  • Bezugnehmend auf 2 ist das Energieversorgungssystem 100 an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem PHEV oder einem EV, montiert. Das Energieversorgungssystem 100 lädt die Hochspannungsbatterie 106 und die Niederspannungsbatterie 108 mit Wechselstrom, der von einer Wechselstromversorgung 190 zugeführt wird, und versorgt eine Antriebseinheit 192 und eine Zusatzlast 194 mit Strom, wenn das Fahrzeug fährt. Die Antriebseinheit 192 ist eine elektrische Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise ein Hauptmotor. Der Hilfsverbraucher 194 ist ein Zusatzgerät, das für den Betrieb des Motors und der Maschine erforderlich ist. Zum Beispiel ist die Zusatzeinrichtung hauptsächlich ein Zellenmotor, eine Lichtmaschine, ein Kühlerlüfter und dergleichen. Die Zusatzlast 194 kann jedoch auch einen Scheinwerfer, einen Scheibenwischerantrieb, ein Navigationsgerät und dergleichen umfassen. Die Zeit, in der das Fahrzeug in Betrieb ist, ist nicht auf den Fahrzustand des Fahrzeugs beschränkt. Die Zeit, in der das Fahrzeug fährt, umfasst auch einen Zustand, in dem das Fahrzeug steht und ein Scheinwerfer oder ähnliches mit Strom versorgt wird. Im Falle des PHEV wird auch der Leerlaufzustand des Motors einbezogen, wenn das Fahrzeug fährt.
  • Die Hochspannungsbatterie 106 liefert eine hohe Spannung (beispielsweise etwa 300 V) zum Betrieb der Antriebseinheit 192. Niederspannungsbatterie 108 liefert eine niedrige Spannung (beispielsweise etwa 12 V) zum Betrieb von Hilfslast 194, PLG-ECU 112 und HV-ECU 114.
  • PLG-ECU 112 steuert Komponenten, die mit dem externen Laden zusammenhängen (Laden der Hochspannungsbatterie 106 und der Niederspannungsbatterie 108 durch eine externe Wechselstromversorgung). Insbesondere liefert PLG-ECU 112 Strom für die Betriebselemente (beispielsweise Halbleiterelemente), die das Ladegerät 102 und den Sub-DC/DC-Wandler 104 bilden. HV-ECU 114 steuert Komponenten, die mit der Energieversorgung der Antriebseinheit 192 und der Hilfslast 194 während des Fahrzeugbetriebs zusammenhängen. Insbesondere liefert die HV-ECU 114 Strom für die Betriebselemente (beispielsweise Halbleiterelemente), die den Haupt-DC/DC-Wandler 110 und die MG-ECU 116 bilden.
  • PCU 118 wandelt die Ausgangsleistung der Hochspannungsbatterie 106 in Strom für den Antrieb der Antriebseinheit 192 um und liefert den Strom an die Antriebseinheit 192. PCU 118 umfasst beispielsweise einen Wechselrichter, erzeugt Wechselstrom (Drehstrom, wenn die Hochspannungsbatterie 106 mit Drehstrom betrieben wird) aus Gleichstrom und liefert den Wechselstrom an die Antriebseinheit 192. MG-ECU 116 steuert PCU 118 unter der Kontrolle von HV-ECU 114.
  • Wenn das Fahrzeug, auf dem das Energiesystem 100 montiert ist, ein EV ist, ermöglicht die in 1 gezeigte Konfiguration die Fahrt des EV. Handelt es sich bei dem Fahrzeug, an dem das Energieversorgungssystem 100 montiert ist, um ein PHEV, umfasst das Fahrzeug zusätzlich zur Antriebseinheit 192 einen Motor. Daher kann das PHEV durch den Betrieb des Motors und der Antriebseinheit 192 in Zusammenarbeit miteinander fahren.
  • Das Ladegerät 102 umfasst einen ersten AC/DC-Wandler 120, einen ersten DC/AC-Wandler 122, einen Kondensator 124, einen zweiten AC/DC-Wandler 126 und einen ersten Transformator 128. Der Kondensator 124 ist mit der Verbindung zwischen dem Ausgangsende des ersten AC/DC-Wandlers 120 und dem Eingangsende des ersten DC/AC-Wandlers 122 verbunden. Der erste Transformator 128 verbindet ein Ausgangsende des ersten DC/DC-Wandlers 122 und ein Eingangsende des zweiten AC/DC-Wandlers 126. Der Eingangsanschluss des ersten AC/DC-Wandlers 120 ist über die Relais 160 und 162 mit der Wechselstromversorgung 190 verbunden. Der erste AC/DC-Wandler 120 wandelt eine Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um und gibt die Gleichspannung aus. Der erste AC/DC-Wandler 120 arbeitet als Schaltung zur Verbesserung des Leistungsfaktors. Der erste DC/AC-Wandler 122 wandelt eine Eingangsgleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung aus. Der erste DC/AC-Wandler 122 fungiert als Wechselrichter. Der erste AC/DC-Wandler 120 und der erste DC/AC-Wandler 122 fungieren als Leistungswandlerschaltung. Zweiter AC/DC-Wandler 126 wandelt eine Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um und gibt die Gleichspannung aus. Der Wechselspannungseingang des zweiten AC/DC-Wandlers 126 ist eine Wechselspannung, die an einem ersten sekundärseitigen Ende 134 des ersten Transformators 128 erzeugt wird, wenn der Wechselspannungsausgang des ersten DC/DC-Wandlers 122 einem primärseitigen Ende 132 des ersten Transformators 128 zugeführt wird. Das Ausgangsende des zweiten AC/DC-Wandlers 126 ist über Relais 164 und 166 mit beiden Enden der Hochspannungsbatterie 106 verbunden.
  • Dementsprechend wird, wenn die Relais 160 bis 166 während des externen Ladevorgangs eingeschaltet werden, die Gleichspannung (die Ausgangsspannung des zweiten AC/DC-Wandlers 126), die aus der Wechselspannung von der AC-Energieversorgung 190 erzeugt wird, an die Hochspannungsbatterie 106 geliefert, und die Hochspannungsbatterie 106 wird geladen. Die Ausgangsspannung des zweiten AC/DC-Wandlers 126 ist vorzugsweise ein Spannungswert, der zum Laden der Hochspannungsbatterie 106 geeignet ist. Um eine zum Laden der Hochspannungsbatterie 106 geeignete Spannung zu erzeugen, kann ein erster Transformator 128 verwendet werden, der ein für die Erzeugung der Spannung geeignetes Übersetzungsverhältnis (ein Spannungsverhältnis zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite) aufweist. Das heißt, durch Verwendung eines ersten Transformators 128 mit einem geeigneten Spannungsverhältnis zwischen dem primärseitigen Ende 132 und dem ersten sekundärseitigen Ende 134 kann eine für die Hochspannungsbatterie 106 geeignete Ladespannung erzeugt werden.
  • Der Sub-DC/DC-Wandler 104 umfasst einen ersten DC/AC-Wandler 122, eine erste Gleichrichterschaltung 130 und einen ersten Transformator 128, der ein Ausgangsende des ersten DC/AC-Wandlers 122 und ein Eingangsende der ersten Gleichrichterschaltung 130 verbindet. Die erste Gleichrichterschaltung 130 gleichrichtet und glättet eine Eingangswechselspannung und gibt eine Gleichspannung aus. Die Wechselspannung, die in die erste Gleichrichterschaltung 130 eingegeben wird, ist eine Wechselspannung, die an einem zweiten sekundärseitigen Ende 136 des ersten Transformators 128 erzeugt wird, wenn der Wechselstromausgang des ersten Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 122 dem primärseitigen Ende 132 des ersten Transformators 128 zugeführt wird. Ein Ausgangsende der ersten Gleichrichterschaltung 130 ist mit der Niederspannungsbatterie 108 und der Hilfslast 194 verbunden. Somit ist der erste DC/AC-Wandler 122 sowohl eine Komponente des Sub-DC/DC-Wandlers 104 als auch eine Komponente des Ladegeräts 102, wie oben beschrieben. Das heißt, der erste DC/AC-Wandler 122 wird vom Ladegerät 102 und dem Sub-DC/DC-Wandler 104 gemeinsam genutzt.
  • Dementsprechend wird, wenn die Relais 160 und 162 zum Zeitpunkt des externen Ladens eingeschaltet sind, die aus der von der Wechselstromversorgung 190 gelieferten Wechselspannung erzeugte Spannung an die Niederspannungsbatterie 108 und die Hilfslast 194 geliefert, und die Niederspannungsbatterie 108 wird geladen. Die Ausgangsspannung der ersten Gleichrichterschaltung 130 ist vorzugsweise ein Spannungswert, der zum Laden der Niederspannungsbatterie 108 geeignet ist. Um eine Spannung zu erzeugen, die zum Laden der Niederspannungsbatterie 108 geeignet ist, kann ein erster Transformator 128 verwendet werden, der ein Transformationsverhältnis (ein Spannungsverhältnis zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite) aufweist, das zur Erzeugung der Spannung geeignet ist. Das heißt, durch Verwendung eines ersten Transformators 128 mit einem geeigneten Spannungsverhältnis zwischen dem primärseitigen Ende 132 und dem zweiten sekundärseitigen Ende 136 kann eine für die Niederspannungsbatterie 108 geeignete Ladespannung erzeugt werden.
  • Der Haupt-DC/DC-Wandler 110 umfasst einen zweiten DC/AC-Wandler 140, eine zweite Gleichrichterschaltung 142 und einen zweiten Transformator 144, der eine Ausgangsseite des zweiten DC/AC-Wandlers 140 und eine Eingangsseite der zweiten Gleichrichterschaltung 142 verbindet. Wie der erste Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 122 wandelt der zweite Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 140 eine Gleichspannung auf der Eingangsseite IN in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung auf der Ausgangsseite OUT aus. Wie die erste Gleichrichterschaltung 130 gleichrichtet und glättet auch die zweite Gleichrichterschaltung 142 eine Eingangswechselspannung (Ausgang des zweiten Transformators 144) und gibt eine Gleichspannung auf der Seite der Niederspannungsbatterie 108 aus. Der Wechselspannungseingang der zweiten Gleichrichterschaltung 142 ist eine Wechselspannung, die auf der Sekundärseite des zweiten Transformators 144 erzeugt wird, indem der Wechselspannungsausgang des zweiten DC/AC-Wandlers 140 an die Primärseite des zweiten Transformators 144 angelegt wird. Ein Ausgangsanschluss der zweiten Gleichrichterschaltung 142 ist mit der Niederspannungsbatterie 108 und der Hilfslast 194 verbunden.
  • Wenn also die Relais 168 und 170 bei laufendem Fahrzeug eingeschaltet werden, wird die Niederspannungsgleichspannung, die aus der von der Hochspannungsbatterie 106 gelieferten Hochspannungsgleichspannung erzeugt wird, an die Hilfslast 194 geliefert. Die Ausgangsspannung der zweiten Gleichrichterschaltung 142 ist vorzugsweise ein für die Hilfslast 194 geeigneter Spannungswert. Zu diesem Zweck kann das Übersetzungsverhältnis (ein Spannungsverhältnis zwischen der Primärseite und der Sekundärseite) des zweiten Transformators 144 auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.
  • Somit ist im Energieversorgungssystem 100 der erste DC/DC-Wandler 122 eine gemeinsame Komponente mit dem Ladegerät 102 und dem Sub-DC/DC-Wandler 104. Daher ist das Energieversorgungssystem 100 kleiner als das Energieversorgungssystem mit der konventionellen Konfiguration, wie in 13 dargestellt, und wenn das Energieversorgungssystem 100 in einem Fahrzeug montiert ist, kann das Platzverhältnis, das das Energieversorgungssystem 100 im Fahrzeug einnimmt, weiter reduziert werden. Darüber hinaus ist es bei dieser Konfiguration möglich, die Haltbarkeit der einzelnen Komponenten und den Wirkungsgrad der Energieversorgung des gesamten Fahrzeugs zu verbessern und gleichzeitig die Größe des Energieversorgungssystems zu verringern.
  • Das Energieversorgungssystem 100 umfasst einen ersten AC/DC-Wandler 120, der als Schaltung zur Verbesserung des Leistungsfaktors fungiert, und einen ersten DC/AC-Wandler 122, der als Wechselrichter fungiert und dadurch die Hochspannungsbatterie 106 und die Niederspannungsbatterie 108 effizient lädt.
  • (Betrieb während des externen Ladevorgangs)
  • Der Betrieb des Energieversorgungssystems 100 während des externen Ladevorgangs wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Im Ausgangszustand ist das Energieversorgungssystem 100 nicht an die Wechselstromversorgung 190 angeschlossen, und alle Relais 160 bis 174 des Energieversorgungssystems 100 sind ausgeschaltet.
  • Während des externen Ladevorgangs ist das Energieversorgungssystem 100 mit einer Wechselstromversorgung 190 (beispielsweise einer handelsüblichen Energieversorgung) verbunden, beispielsweise über ein Kabel (nicht dargestellt). Wenn die AC-Energieversorgung 190 und das Energieversorgungssystem 100 miteinander verbunden sind, wird das Relais 172 eingeschaltet, und die Energieversorgung von der Niederspannungsbatterie 108 zur PLG-ECU 112 über die Hilfslast 194 wird gestartet. Die Erkennung der Verbindung zwischen der AC-Energieversorgung 190 und dem Energieversorgungssystem 100 und das Einschalten des Relais 172 werden beispielsweise von einer ECU (nicht dargestellt) durchgeführt, die sich von der PLG-ECU 112 und der HV-ECU 114 unterscheidet.
  • Dementsprechend wird die PLG-ECU 112 aktiviert, und die PLG-ECU 112 schaltet die Relais 160 bis 166 ein. Zu diesem Zeitpunkt bleiben das Relais 168, das Relais 170 und das Relais 174 ausgeschaltet. Außerdem versorgt die PLG-ECU 112 das Ladegerät 102 und den Sub-DC/DC-Wandler 104 mit Strom, um das Ladegerät 102 und den Sub-DC/DC-Wandler 104 zu betreiben. Wenn das Ladegerät 102, wie oben beschrieben, betrieben wird, wird die Wechselspannung von der Wechselstromversorgung 190 in die hohe Gleichspannung umgewandelt und an die Hochspannungsbatterie 106 geliefert, und die Hochspannungsbatterie 106 wird geladen. Gleichzeitig wird bei Betrieb des Sub-DC/DC-Wandlers 104, wie oben beschrieben, die Wechselspannung von der AC-Energieversorgung 190 in die Niederspannungs-Gleichspannung umgewandelt und der Niederspannungsbatterie 108 zugeführt, und die Niederspannungsbatterie 108 wird geladen. Die Richtung des Stroms zu diesem Zeitpunkt ist durch den dicken Pfeil in 3 dargestellt.
  • Wenn zu diesem Zeitpunkt das Spannungsverhältnis zwischen dem primärseitigen Ende 132 und dem ersten sekundärseitigen Ende 134 im ersten Transformator 128 angemessen eingestellt ist, kann der Hochspannungsbatterie 106 eine angemessene Ladespannung zugeführt werden. Wenn das Spannungsverhältnis zwischen dem primärseitigen Ende 132 und dem zweiten sekundärseitigen Ende 136 im ersten Transformator 128 entsprechend eingestellt ist, kann eine geeignete Ladespannung an die Niederspannungsbatterie 108 angelegt werden.
  • (Betrieb bei laufendem Fahrzeug)
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird der Betrieb des Energieversorgungssystems 100 beschrieben, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist. Im Ausgangszustand ist das Energieversorgungssystem 100 nicht an die Wechselstromversorgung 190 angeschlossen, und alle Relais 160 bis 174 des Energieversorgungssystems 100 sind ausgeschaltet.
  • Wenn ein Zündschlüssel, ein Funkschlüssel o. Ä. betätigt wird, wird das Relais 174 eingeschaltet und die Energieversorgung von der Niederspannungsbatterie 108 zur HV-ECU 114 über die Hilfslast 194 wird gestartet. Die Erkennung der Betätigung des Zündschlüssels, des Funkschlüssels o. Ä. und das Einschalten des Relais 174 werden beispielsweise von einer ECU (nicht dargestellt) durchgeführt, die sich von der PLG-ECU 112 und der HV-ECU 114 unterscheidet.
  • Dementsprechend wird die HV-ECU 114 aktiviert, und die HV-ECU 114 schaltet die Relais 168 und 170 ein. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die Relais 160 bis 166 und 172 ausgeschaltet.
  • Die HV-ECU 114 versorgt den Haupt-DC/DC-Wandler 110, die MG-ECU 116 und die PCU 118 mit Strom, um den Haupt-DC/DC-Wandler 110, die MG-ECU 116 und die PCU 118 zu betreiben. Wenn MG-ECU 116 und PCU 118, wie oben beschrieben, in Betrieb sind, wird die von der Hochspannungsbatterie 106 gelieferte Hochspannungs-Gleichspannung an die PCU 118 geliefert, von der PCU 118 in Wechselstrom umgewandelt, und dann wird der Wechselstrom an die Antriebseinheit 192 geliefert. Somit nimmt die Antriebseinheit 192 ihren Betrieb auf. MG-ECU 116 steuert PCU 118, um den Betrieb der Antriebseinheit 192 zu steuern. Wenn der Haupt-DC/DC-Wandler 110 wie oben beschrieben arbeitet, wird die hohe Gleichspannung, die von der Hochspannungsbatterie 106 an den Haupt-DC/DC-Wandler 110 geliefert wird, in eine niedrige Gleichspannung umgewandelt, und die niedrige Gleichspannung wird an die Hilfslast 194 geliefert. Die Richtung des Stroms zu diesem Zeitpunkt ist durch den dicken Pfeil in 4 dargestellt.
  • Wenn zu diesem Zeitpunkt das Spannungsverhältnis zwischen der Primärseite und der Sekundärseite im zweiten Transformator 144 entsprechend eingestellt ist, kann eine geeignete Spannung an die Hilfslast 194 geliefert werden.
  • (Erste Modifikation)
  • Wenn das Fahrzeug fährt, kann die Leistungsaufnahme der Zusatzlast variieren. Beispielsweise wird die Leistungsaufnahme durch das Einschalten eines Scheinwerfers bei Nachtfahrten oder durch das Einschalten einer Klimaanlage erhöht. Dies kann dazu führen, dass die Last des Haupt-DC/DC-Wandlers 110 ansteigt. Die erste Modifikation dient dazu, ein solches Problem zu lösen.
  • Bezugnehmend auf 5 ist ein Energiesystem 200 gemäß dieser Modifikation in der gleichen Weise konfiguriert wie das Energiesystem 100 in 1. Das Energieversorgungssystem 200 ist auf einem PHEV oder einem EV montiert. Das Energieversorgungssystem 200 unterscheidet sich vom Energieversorgungssystem 100 in den folgenden Punkten. Das heißt, der zweite AC/DC-Wandler 126 (siehe 1) des Energieversorgungssystems 100 wird durch einen bidirektionalen AC/DC-Wandler 202 ersetzt. Die HV-ECU 114 steuert außerdem die Energieversorgung eines Sub-DC/DC-Wandlers 204 zusätzlich zur Steuerung der Energieversorgung des Haupt-DC/DC-Wandlers 110 und der MG-ECU 116.
  • Der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 hat die Funktion, Wechselspannung und Gleichspannung bidirektional zu wandeln. Das heißt, wie der zweite AC/DC-Wandler 126 empfängt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 eine Ausgangsspannung (Wechselspannung) vom ersten sekundärseitigen Ende 134 des ersten Transformators 128, wandelt die Wechselspannung in eine Gleichspannung um, gibt die Gleichspannung aus und liefert die Gleichspannung an die Hochspannungsbatterie 106. Wenn außerdem eine Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 zugeführt wird, wandelt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 die Gleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 134 des ersten Transformators 128 aus. Wenn das Fahrzeug also fährt, funktionieren der bidirektionale AC/DC-Wandler 202, der erste Transformator 128 und die erste Gleichrichterschaltung 130 als Sub-DC/DC-Wandler 204.
  • Ähnlich wie beim Energieversorgungssystem 100 werden im Energieversorgungssystem 200 während des externen Ladevorgangs die Hochspannungsbatterie 106 und die Niederspannungsbatterie 108 durch Anschluss einer handelsüblichen Wechselstromversorgung an die Relais 160 und 162 geladen. Wenn das Fahrzeug fährt, wird die von der Hochspannungsbatterie 106 gelieferte Spannung der PCU 118 und dem Haupt-DC/DC-Wandler 110 zugeführt, umgewandelt und der Antriebseinheit 192 bzw. der Hilfslast 194 zugeführt. Diese Stromrichtung ist durch den dicken durchgezogenen Pfeil in 5 dargestellt.
  • Wenn die Leistungsaufnahme der Hilfslast 194 bei laufendem Fahrzeug steigt, erhöht sich die Last des Haupt-DC/DC-Wandlers 110. In diesem Fall werden im Energieversorgungssystem 200 die Relais 164 und 166 von der HV-ECU 114 eingeschaltet, und die Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 wird dem bidirektionalen AC/DC-Wandler 202 zugeführt. Außerdem startet die HV-ECU 114 die Energieversorgung des Sub-DC/DC-Wandlers 204 und betreibt den bidirektionalen AC/DC-Wandler 202 und die erste Gleichrichterschaltung 130. Dementsprechend wandelt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 die zugeführte Gleichspannung in eine Wechselspannung um und liefert die Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 134 des ersten Transformators 128. Zu diesem Zeitpunkt fungieren das erste sekundärseitige Ende 134 und das zweite sekundärseitige Ende 136 des ersten Transformators 128 als die Primärseite bzw. die Sekundärseite des Transformators. Daher wird eine Wechselspannung vom zweiten sekundärseitigen Ende 136 an die erste Gleichrichterschaltung 130 geliefert. Die erste Gleichrichterschaltung 130 wandelt die zugeführte Wechselspannung in eine Gleichspannung um und liefert die Gleichspannung an die Hilfslast 194. Diese Stromrichtung wird durch den dicken gestrichelten Pfeil in 5 angezeigt.
  • Dadurch kann das Energiesystem 200 den Anstieg der Last des Haupt-DC/DC-Wandlers 110 unterdrücken. Daher kann verhindert werden, dass der Haupt-DC/DC-Wandler 110 aufgrund einer Überlast des Haupt-DC/DC-Wandlers 110 beschädigt wird, und die Lebensdauer des Haupt-DC/DC-Wandlers 110 kann reduziert werden.
  • (Beispiele)
  • Eine spezifische Schaltung des ersten AC/DC-Wandlers 120, des ersten DC/AC-Wandlers 122, der ersten Gleichrichterschaltung 130 und des bidirektionalen AC/DC-Wandlers 202 in 5 ist in 6 dargestellt. Gemäß 6 umfasst der erste AC/DC-Wandler 120 die Induktivitäten 300 und 302 sowie die Schaltelemente 310 bis 316, die eine Vollbrückenschaltung bilden. In 6 wird jedes Schaltelement beispielsweise von einem FET (Feldeffekttransistor) mit einer Freilaufdiode gebildet. Zum Schutz vor einem Stoßstrom o.ä. sind das Schaltelement und die Freilaufdiode parallel geschaltet, so dass die Vorspannungsrichtungen in Durchlassrichtung einander entgegengesetzt sind. Zwei Eingangsanschlüsse der Vollbrückenschaltung, die aus den Schaltelementen 310 bis 316 besteht, sind mit den Induktivitäten 300 bzw. 302 verbunden. Zwei Ausgangsanschlüsse der Vollbrückenschaltung sind mit beiden Enden des Kondensators 124 verbunden. So kann der erste AC/DC-Wandler 120 während des externen Ladevorgangs eine Gleichspannung aus einem Wechselspannungseingang an Klemme 350 von einer handelsüblichen Wechselstromversorgung oder ähnlichem erzeugen und die Gleichspannung an beide Enden des Kondensators 124 liefern.
  • Der erste DC/AC-Wandler 122 umfasst Schaltelemente 320 bis 326, die eine Vollbrückenschaltung bilden, und eine Induktivität 328. Ein Anschluss der Induktivität 328 ist mit einem der beiden Ausgangsanschlüsse der durch die Schaltelemente 320 bis 326 gebildeten Vollbrückenschaltung verbunden. Der andere Anschluss der Induktivität 328 ist mit einem Anschluss eines primärseitigen Endes (beide Enden der Primärwicklung) 132 des ersten Transformators 128 verbunden. Der andere der beiden Ausgangsanschlüsse der Vollbrückenschaltung, die durch die Schaltelemente 320 bis 326 gebildet wird, ist mit dem anderen Anschluss des primärseitigen Endes 132 verbunden. Der erste DC/AC-Wandler 122 wandelt eine vom Kondensator 124 eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung an das primärseitige Ende 132 des Transformators 128 aus.
  • Der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 umfasst Schaltelemente 330 bis 336, die eine Vollbrückenschaltung bilden, und eine Induktivität 338. Ein Anschluss der Induktivität 338 ist mit einem Anschluss eines Anschlusspaares (das Anschlusspaar ist nicht mit dem Anschluss 352 verbunden) der durch die Schaltelemente 330 bis 336 gebildeten Vollbrückenschaltung verbunden. Der andere Anschluss der Induktivität 338 ist mit einem Anschluss eines ersten sekundärseitigen Endes (beide Enden der ersten Sekundärwicklung) 134 des ersten Transformators 128 verbunden. Der andere des Anschlusspaares (das Anschlusspaar, das nicht mit dem Anschluss 352 verbunden ist) der durch die Schaltelemente 330 bis 336 gebildeten Vollbrückenschaltung ist mit dem anderen Anschluss des ersten sekundärseitigen Endes 134 verbunden. Mit dieser Konfiguration kann der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 Wechselstrom und Gleichstrom bidirektional umwandeln. Das heißt, wenn eine Wechselspannung vom ersten sekundärseitigen Ende 134 des ersten Transformators 128 eingegeben wird, wandelt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 die Wechselspannung in eine Gleichspannung um und gibt die Gleichspannung an den Anschluss 352 aus. Wenn eine Gleichspannung von Klemme 352 eingegeben wird, gibt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 die Gleichspannung als Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 134 des ersten Transformators 128 aus. Während des externen Ladevorgangs wandelt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 also die vom ersten sekundärseitigen Ende 134 ausgegebene Wechselspannung in eine Gleichspannung um, indem er die vom ersten DC/AC-Wandler 122 ausgegebene Wechselspannung an das primärseitige Ende 132 weiterleitet. Die umgewandelte Gleichspannung wird von der Klemme 352 als Spannung zum Laden der Hochspannungsbatterie 106 zugeführt.
  • Wenn andererseits die Leistungsaufnahme der Hilfslast 194 während der Fahrt ansteigt, wandelt der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 die von der Hochspannungsbatterie 106 an der Klemme 352 eingespeiste Gleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 134 aus. Wenn eine Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 134 geliefert wird, wird eine Wechselspannung am zweiten sekundärseitigen Ende 136 durch die Wechselwirkung zwischen der ersten Sekundärwicklung 360 und der zweiten Sekundärwicklung 362 des ersten Transformators 128 erzeugt. Die am zweiten sekundärseitigen Ende 136 erzeugte Wechselspannung wird von der ersten Gleichrichterschaltung 130 in eine Gleichspannung umgewandelt und der Hilfslast 194 zugeführt.
  • Die erste Gleichrichterschaltung 130 umfasst Schaltelemente 340 und 342, eine Induktivität 344 und einen Kondensator 346. Die zweite Sekundärwicklung 362, die mit der Eingangsseite (zweites sekundärseitiges Ende 136) der ersten Gleichrichterschaltung 130 verbunden ist, ist eine Mittelabgriffspule. Somit gleichrichtet und glättet die erste Gleichrichterschaltung 130 die in der zweiten Sekundärwicklung 362 erzeugte Wechselspannung und gibt sie als Gleichspannung an der Klemme 354 aus. Wenn also die Leistungsaufnahme der Hilfslast 194 während der Fahrt des Fahrzeugs ansteigt, erzeugt die erste Gleichrichterschaltung 130 eine Gleichspannung aus der vom zweiten sekundärseitigen Ende 136 ausgegebenen Wechselspannung und liefert die Gleichspannung an die Hilfslast 194 von Klemme 354. Wie oben beschrieben, ist die vom zweiten sekundärseitigen Ende 136 ausgegebene Wechselspannung eine Spannung, die durch die Wechselwirkung zwischen der ersten Sekundärwicklung 360 und der zweiten Sekundärwicklung 362 aufgrund der vom bidirektionalen AC/DC-Wandler 202 an das erste sekundärseitige Ende 134 ausgegebenen Wechselspannung erzeugt wird.
  • Somit bilden der erste AC/DC-Wandler 120, der Kondensator 124, der erste DC/AC-Wandler 122, der erste Transformator 128 und der in 6 dargestellte bidirektionale AC/DC-Wandler 202 einen DC/DC-Wandler eines DAB-Systems (Dual Active Bridge). Daher funktionieren diese Schaltungen als Ladegerät. Der in 6 dargestellte bidirektionale AC/DC-Wandler 202, der erste Transformator 128 und die erste Gleichrichterschaltung 130 bilden einen DC/DC-Wandler mit einer Vollbrücken-/Mittelabgriffskonfiguration und funktionieren als Sub-DC/DC-Wandler. Der zweite DC/DC-Wandler 140 und der zweite Transformator 144 in 5 können mit ähnlichen Schaltungen wie der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 bzw. die erste Gleichrichterschaltung 130 konfiguriert sein. In diesem Fall bilden der zweite DC/DC-Wandler 140, der zweite Transformator 144 und die zweite Gleichrichterschaltung 142 einen DC/DC-Wandler mit einer Vollbrücken-/Mittelabgriffskonfiguration und fungieren als Haupt-DC/DC-Wandler.
  • (Zweite Modifikation)
  • Im Falle eines Stromausfalls aufgrund einer Katastrophe usw. oder im Freien auf einem Campingplatz usw. ist es wünschenswert, wenn das im PHEV oder EV installierte Stromsystem im Außenbereich des Fahrzeugs Strom liefern kann, der dem Strom für den Hausgebrauch gleichwertig ist. Mit der zweiten Modifikation soll dies realisiert werden.
  • In 7 ist ein Energiesystem 400 gemäß dieser Modifikation in der gleichen Weise konfiguriert wie das Energiesystem 100 in 1. Das Energieversorgungssystem 400 ist auf einem PHEV oder einem EV montiert. Das Energieversorgungssystem 400 unterscheidet sich vom Energieversorgungssystem 100 in den folgenden Punkten. Das heißt, der erste AC/DC-Wandler 120, der erste DC/AC-Wandler 122 und der zweite AC/DC-Wandler 126 (siehe 1) des Energieversorgungssystems 100 werden durch einen ersten bidirektionalen AC/DC-Wandler 402, einen bidirektionalen DC/AC-Wandler 404 bzw. einen zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 406 ersetzt. Ein dediziertes Kabel oder ähnliches mit einer Steckdose (nicht dargestellt), an die ein elektrisches Haushaltsgerät angeschlossen werden kann, kann mit den Relais 160 und 162 verbunden werden.
  • Der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 402, der bidirektionale DC/AC-Wandler 404 und der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 haben die Funktion, AC-Leistung und DC-Leistung bidirektional zu wandeln. Der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 funktioniert auf die gleiche Weise wie der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 der ersten Modifikation. Das heißt, wenn die Ausgangsspannung (Wechselspannung) vom ersten sekundärseitigen Ende 134 des ersten Transformators 128 eingegeben wird, wandelt der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 die Wechselspannung in eine Gleichspannung um und liefert die Gleichspannung an die Hochspannungsbatterie 106 (die Relais 164 und 166 werden eingeschaltet). Wenn die Relais 164 und 166 eingeschaltet sind und eine Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 geliefert wird, wandelt der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 die Gleichspannung in eine Wechselspannung um und liefert die Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 134 des ersten Transformators 128.
  • Der bidirektionale DC/AC-Wandler 404 wandelt wie der erste DC/AC-Wandler 122 die vom ersten bidirektionalen AC/DC-Wandler 402 gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung um und liefert die Wechselspannung an das primärseitige Ende 132 des ersten Transformators 128. Darüber hinaus wandelt der bidirektionale DC/DC-Wandler 404 eine vom primärseitigen Ende 132 gelieferte Wechselspannung in eine Gleichspannung um und liefert die Gleichspannung an den ersten bidirektionalen AC/DC-Wandler 402. Wie oben beschrieben, wird, wenn die Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 an den zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 406 geliefert wird, die Wechselspannung vom zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 406 an das erste sekundärseitige Ende 134 des ersten Transformators 128 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt fungiert die an das erste sekundärseitige Ende 134 angeschlossene Spule als Primärspule. Die Spule, die mit dem primärseitigen Ende 132 verbunden ist, funktioniert als Sekundärspule. Infolgedessen wird am primärseitigen Ende 132 eine Wechselspannung erzeugt. Diese Wechselspannung wird dem bidirektionalen DC/AC-Wandler 404 zugeführt.
  • Der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 402 wandelt, wie der erste AC/DC-Wandler 120, eine von außen über die Relais 160 und 162 zugeführte Wechselspannung in eine Gleichspannung um und gibt die Gleichspannung aus. Darüber hinaus wandelt der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 402 die vom bidirektionalen DC/AC-Wandler 404 gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung an die Relais 160 und 162 aus.
  • Daher kann, wie oben beschrieben, durch Einschalten der Relais 164 und 166 und Zuführen einer Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 zum zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 406 eine Wechselspannung von den Relais 160 und 162 ausgegeben werden. Wenn ein dediziertes Kabel oder ähnliches mit einer Steckdose an die Relais 160 und 162 angeschlossen ist, kann die an die Steckdose angeschlossene Last 408 (elektrisches Haushaltsgerät oder ähnliches) verwendet werden. Die Stromrichtung zu diesem Zeitpunkt ist durch einen dicken Pfeil in 7 dargestellt.
  • Die in 6 gezeigte Schaltung ist auch ein Beispiel für die in 7 gezeigte Schaltung des ersten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 402, des bidirektionalen DC/AC-Wandlers 404 und des zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 406. Das heißt, der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 402 kann in derselben Schaltung wie der erste AC/DC-Wandler 120 in 6 konfiguriert sein. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 404 und der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 können in der gleichen Schaltung wie der erste DC/DC-Wandler 122 bzw. der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 in 6 konfiguriert werden.
  • Das heißt, der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 402 kann so konfiguriert sein, dass er Induktivitäten 300 und 302 und Schaltelemente 310 bis 316 umfasst, die eine Vollbrückenschaltung bilden. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 404 kann so konfiguriert werden, dass er Schaltelemente 320 bis 326, die eine Vollbrückenschaltung bilden, und eine Induktivität 328 umfasst, die mit einem der Anschlusspaare (ein Anschlusspaar, das nicht mit dem Kondensator 124 verbunden ist) der Vollbrückenschaltung verbunden ist. Der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 kann so konfiguriert sein, dass er Schaltelemente 330 bis 336, die eine Vollbrückenschaltung bilden, und eine Induktivität 338 umfasst, die mit einem eines Paares von Anschlüssen (einem Paar von Anschlüssen, das nicht mit dem Anschluss 352 verbunden ist) der Vollbrückenschaltung verbunden ist.
  • Dementsprechend wandelt der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 406 die Eingangsgleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung aus, wenn eine Gleichspannung von der Klemme 352 eingespeist wird (siehe 6). Anschließend wandelt der bidirektionale DC/DC-Wandler 404 die Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um und gibt die Gleichspannung aus. Anschließend wandelt der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 402 die Eingangsgleichspannung in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung aus. Somit wird von der Klemme 350 eine dem Haushaltsstrom entsprechende Wechselspannung geliefert.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Das Energieversorgungssystem der ersten Ausführungsform wird an einem Fahrzeug (beispielsweise einem PHEV oder einem EV) mit einer externen Ladefunktion montiert. Ein Energieversorgungssystem, das eine Batterie umfasst, hat keine externe Ladefunktion, sondern wird an einem Hybridfahrzeug oder ähnlichem mit interner Ladefunktion montiert. Auch für ein solches Fahrzeug ist es vorteilhaft, ein Energieversorgungssystem bereitzustellen, das weiter miniaturisiert werden kann und ein Platzverhältnis im Fahrzeug reduzieren kann. Dies ist der Zweck der zweiten Ausführungsform. Nachfolgend wird das Hybridfahrzeug als HEV (Hybrid Electric Vehicle) bezeichnet.
  • Im HEV sind drei Arten von Gleichstromversorgungsspannungen (im Folgenden als „drei Energieversorgungssysteme“ bezeichnet) von Hochspannung, 48 V und 12 V erforderlich, um die Effizienz der Energieversorgung zu verbessern und Redundanz im Zusammenhang mit dem automatischen Betrieb zu gewährleisten. Wenn ein Motor oder ein Generator mit der gleichen Leistung verwendet wird, kann der Strom durch Erhöhung der Antriebsspannung reduziert werden, und daher kann bei Verwendung einer 48-V-Energieversorgung der Kabelbaum kleiner und leichter als bei einer 12-V-Energieversorgung ausgeführt werden. Daher wird das Gewicht des Fahrzeugs reduziert. Wenn der Strom reduziert werden kann, kann auch der Stromverbrauch reduziert werden. Wenn mehrere Energieversorgungsleitungen vorhanden sind, kann außerdem die Energieversorgung durch die verbleibenden Energieversorgungsleitungen ergänzt werden, wenn ein Ausfall in einigen der Energieversorgungsleitungen auftritt. Dies ist auch der Zweck der zweiten Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf 8 umfasst ein Energieversorgungssystem 500 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Hochspannungsbatterie 106, eine erste Niederspannungsbatterie 506, eine zweite Niederspannungsbatterie 508, einen ersten Haupt-DC/DC-Wandler 502, einen Unter-DC/DC-Wandler 504 und einen zweiten Haupt-DC/DC-Wandler 510. Das Energieversorgungssystem 500 umfasst ferner eine Hilfslast 194, eine Last 518, Kondensatoren 524 und 538 sowie Relais 568 und 570. Der erste Haupt-DC/DC-Wandler 502, der Unter-DC/DC-Wandler 504 und der zweite Haupt-DC/DC-Wandler 510 fungieren als vierte, fünfte und sechste Energieversorgungsschaltung. Die Hochspannungsbatterie 106 , die erste Niederspannungsbatterie 506 und die zweite Niederspannungsbatterie 508 fungieren als erste Speicherbatterie, zweite Speicherbatterie bzw. dritte Speicherbatterie. Die Energieversorgung für die Betriebselemente (beispielsweise Halbleiterelemente), die den ersten Haupt-DC/DC-Wandler 502, den Unter-DC/DC-Wandler 504 und den zweiten Haupt-DC/DC-Wandler 510 bilden, erfolgt über die HV-ECU 114. In 8 sind die Energieversorgungsleitungen zum ersten Haupt-DC/DC-Wandler 502 und zum Sub-DC/DC-Wandler 504 der Einfachheit halber nicht dargestellt. In 8 sind die mit den gleichen Bezugsziffern wie in 1 bezeichneten Komponenten identisch und haben die gleichen Funktionen. Eine redundante Beschreibung wird daher nicht wiederholt.
  • Das Energieversorgungssystem 500 ist an einem Fahrzeug montiert, das keine externe Ladefunktion hat, wie beispielsweise ein HEV. In 8 ist ein Mechanismus innerhalb des Fahrzeugs zum Laden der Hochspannungsbatterie 106 nicht dargestellt. Das HEV ist mit einem Verbrennungsmotor, einem Generator und einem Motor ausgestattet. Es sind verschiedene Ansätze bekannt, wie der Motor, der Generator und der Motor während des Betriebs des Fahrzeugs verwendet werden. Beispielsweise wird ein Motor hauptsächlich für den Betrieb des Fahrzeugs verwendet, und wenn beim Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs Energie benötigt wird, wird ein Motor von einer Batterie (Hochspannungsbatterie oder dergleichen) betrieben, um den Betrieb des Fahrzeugs zu unterstützen. Die Hochspannungsbatterie 106 wird durch den Motor, der den Generator antreibt, oder durch Energierückgewinnung geladen. Energierückspeisung bedeutet hier, den Motor während der Fahrzeugverzögerung als Generator arbeiten zu lassen.
  • Die Hochspannungsbatterie 106 gibt eine hohe Spannung (beispielsweise etwa 300 V) zum Antrieb des Motors aus. Die erste Niederspannungsbatterie 506 ist beispielsweise eine Speicherbatterie mit einer Lade-/Entladespannung von 48 V. Die zweite Niederspannungsbatterie 508 ist beispielsweise eine Speicherbatterie mit einer Lade-/Entladespannung von 12 V.
  • Der erste Haupt-DC/DC-Wandler 502 umfasst einen DC/AC-Wandler 522, einen ersten bidirektionalen AC/DC-Wandler 526 und einen ersten Transformator 528. Der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 522 fungiert als Leistungswandlerschaltung. Der Eingangsanschluss des Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlers 522 ist mit beiden Enden des Kondensators 524 verbunden. Der erste Transformator 528 verbindet einen Ausgangsanschluss des DC/AC-Wandlers 522 mit einem Eingangsanschluss des ersten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 526. Der Kondensator 524 ist über die Relais 568 und 570 mit der Hochspannungsbatterie 106 parallel geschaltet. Die Ausgangsklemme des ersten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 526 ist mit der ersten Niederspannungsbatterie 506 und dem Kondensator 538 verbunden, die parallel geschaltet sind.
  • Der DC/AC-Wandler 522 wandelt eine von der Hochspannungsbatterie 106 eingespeiste Gleichspannung über den Kondensator 524 in eine Wechselspannung um und gibt die Wechselspannung aus. Der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 522 arbeitet als Wechselrichter. Der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 526 wandelt eine Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um, gibt die Gleichspannung aus und liefert die Gleichspannung an die erste Niederspannungsbatterie 506 und die Last 518. Die Last 518 umfasst andere Hilfslasten als die Hilfslast 194. Der Wechselspannungseingang des ersten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 526 ist eine Wechselspannung, die am ersten sekundärseitigen Ende 534 des ersten Transformators 528 erzeugt wird, wenn der Wechselspannungsausgang des DC/AC-Wandlers 522 dem primärseitigen Ende 532 des ersten Transformators 528 zugeführt wird.
  • Die Ausgangsspannung des ersten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 526 ist vorzugsweise ein Spannungswert, der zum Laden der ersten Niederspannungsbatterie 506 geeignet ist. Um eine Spannung (beispielsweise 48 V) zu erzeugen, die zum Laden der ersten Niederspannungsbatterie 506 geeignet ist, kann der erste Transformator 528 mit einem für die Spannung geeigneten Übersetzungsverhältnis (ein Spannungsverhältnis zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite) zur Erzeugung der Spannung verwendet werden. Das heißt, durch Verwendung des ersten Transformators 528 mit einem geeigneten Spannungsverhältnis zwischen dem primärseitigen Ende 532 und dem ersten sekundärseitigen Ende 534 kann eine für die erste Niederspannungsbatterie 506 geeignete Ladespannung erzeugt werden.
  • Der Sub-DC/DC-Wandler 504 umfasst einen DC/AC-Wandler 522, einen zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 530 und einen ersten Transformator 528. Der erste Transformator 528 verbindet einen Ausgangsanschluss des DC/AC-Wandlers 522 und einen Eingangsanschluss des zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 530. Der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 530 gleichrichtet und glättet eine Eingangswechselspannung und gibt eine Gleichspannung aus. Der Wechselspannungseingang des zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 530 ist eine Wechselspannung, die am zweiten sekundärseitigen Ende 536 des ersten Transformators 528 erzeugt wird, indem der Wechselspannungsausgang des DC/AC-Wandlers 522 dem primärseitigen Ende 532 des ersten Transformators 528 zugeführt wird. Ein Ausgangsanschluss des zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 530 ist mit der zweiten Niederspannungsbatterie 508 und der Hilfslast 194 verbunden. Somit ist der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 522 sowohl eine Komponente des Unter-DC/DC-Wandlers 504 als auch eine Komponente des ersten Haupt-DC/DC-Wandlers 502, wie oben beschrieben. Das heißt, der DC/AC-Wandler 522 wird von dem ersten Haupt-DC/DC-Wandler 502 und dem Sub-DC/DC-Wandler 504 gemeinsam genutzt.
  • Die Ausgangsspannung des zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 530 ist vorzugsweise ein Spannungswert, der zum Laden der zweiten Niederspannungsbatterie 508 geeignet ist. Um eine Spannung (beispielsweise 12 V) zu erzeugen, die zum Laden der zweiten Niederspannungsbatterie 508 geeignet ist, kann der erste Transformator 528 mit einem für die Spannung geeigneten Übersetzungsverhältnis (ein Spannungsverhältnis zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite) verwendet werden, um die Spannung zu erzeugen. Das heißt, durch Verwendung des ersten Transformators 528 mit einem geeigneten Spannungsverhältnis zwischen dem primärseitigen Ende 532 und dem zweiten sekundärseitigen Ende 536 kann eine für die zweite Niederspannungsbatterie 508 geeignete Ladespannung erzeugt werden.
  • (Betrieb bei laufendem Fahrzeug)
  • Wenn das Fahrzeug fährt, sind die Relais 568 und 570 eingeschaltet. Dieser Zustand ist in 9 dargestellt. In 9 sind die Stromrichtungen durch dicke durchgezogene Pfeile und gestrichelte Pfeile dargestellt.
  • Wenn die Relais 568 und 570 eingeschaltet sind, wird die Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 an den DC/AC-Wandler 522 geliefert. So wird, wie oben beschrieben, die Ausgangsspannung des ersten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 526 erzeugt. Die Ausgangsspannung wird der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der Last 518 zugeführt (siehe den dicken durchgezogenen Pfeil). So kann die erste Niederspannungsbatterie 506 geladen werden. Ferner wird durch Zuführen der Gleichspannung von der Hochspannungsbatterie 106 zum DC/AC-Wandler 522 die Ausgangsspannung des zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandlers 530 wie oben beschrieben erzeugt. Die Ausgangsspannung wird der zweiten Niederspannungsbatterie 508 und der Hilfslast 194 zugeführt (siehe gestrichelter Pfeil). So kann die zweite Niederspannungsbatterie 508 geladen werden.
  • Der DC/DC-Wandler 522 ist eine gemeinsame Komponente des ersten Haupt-DC/DC-Wandlers 502 und des Sub-DC/DC-Wandlers 504. Daher ist das Energieversorgungssystem 500, das die drei Energieversorgungssysteme umfasst, kleiner als in einem Fall, in dem der Haupt-DC/DC-Wandler und der Sub-DC/DC-Wandler separat konfiguriert sind. Wenn das Energieversorgungssystem 500 auf einem Fahrzeug montiert ist, kann das Platzverhältnis des Energieversorgungssystems 500 im Fahrzeug weiter reduziert werden. Darüber hinaus ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, die Haltbarkeit der einzelnen Komponenten und den Energieversorgungswirkungsgrad des gesamten Fahrzeugs zu verbessern und gleichzeitig die Größe des Energieversorgungssystems einschließlich der drei Energieversorgungssysteme zu reduzieren.
  • (Spannungsversorgung zwischen Niederspannungsbatterien)
  • Das Energieversorgungssystem 500 hat mehrere Pfade zur bidirektionalen Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508. Der Zustand der Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508 über den ersten Pfad ist in 10 dargestellt. Die Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508 über den zweiten Pfad ist in dargestellt.
  • Der erste Pfad wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 526 hat die Funktion der bidirektionalen Umwandlung von Wechselstrom und Gleichstrom. Dementsprechend kann die Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508 in einem Zustand, in dem die Relais 568 und 570 ausgeschaltet sind, bidirektional erfolgen. In 10 sind die Richtungen durch dicke durchgezogene Pfeile und gestrichelte Pfeile dargestellt.
  • Das heißt, der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 526 empfängt eine Ausgangsspannung (Wechselspannung) vom ersten sekundärseitigen Ende 534 des ersten Transformators 528, wandelt die Wechselspannung in eine Gleichspannung um, gibt die Gleichspannung aus und liefert die Gleichspannung an die erste Niederspannungsbatterie 506. Wenn eine Gleichspannung von der ersten Niederspannungsbatterie 506 eingegeben wird, wandelt der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 526 die Gleichspannung in eine Wechselspannung um, gibt die Wechselspannung aus und liefert die Wechselspannung an das erste sekundärseitige Ende 534 des ersten Transformators 528. Somit fungieren der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 526, der erste Transformator 528 und der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 530 als Sub-DC/DC-Wandler 554. Das heißt, Strom kann von der ersten Niederspannungsbatterie 506 über den Sub-DC/DC-Wandler 554 an die zweite Niederspannungsbatterie 508 geliefert werden (siehe den dicken durchgezogenen Pfeil). Daher wird die Leistung aus der ersten Niederspannungsbatterie 506 auch der Hilfslast 194 zugeführt. Zusätzlich kann Strom von der zweiten Niederspannungsbatterie 508 über den Sub-DC/DC-Wandler 554 an die erste Niederspannungsbatterie 506 geliefert werden (siehe gestrichelter Pfeil). Der Strom von der zweiten Niederspannungsbatterie 508 wird auch der Last 518 zugeführt.
  • Der zweite Pfad wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Jeder der dritten bidirektionalen AC/DC-Wandler 540 und bidirektionalen DC/AC-Wandler 542 hat die Funktion, Gleichstrom und Wechselstrom bidirektional zu wandeln. Dementsprechend kann in einem Zustand, in dem die Relais 568 und 570 ausgeschaltet sind, die Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508 über den zweiten Haupt-DC/DC-Wandler 510 bidirektional erfolgen. In 11 sind die Richtungen durch einen dicken durchgezogenen Pfeil und einen gestrichelten Pfeil dargestellt.
  • Das heißt, der dritte bidirektionale AC/DC-Wandler 540 wandelt eine von der ersten Niederspannungsbatterie 506 eingespeiste Gleichspannung in eine Wechselspannung um und speist die Wechselspannung in das sekundärseitige Ende 548 des zweiten Transformators 544 ein. Dadurch wird eine Wechselspannung am primärseitigen Ende 546 des zweiten Transformators 544 erzeugt, und die Wechselspannung wird in den bidirektionalen DC/AC-Wandler 542 eingegeben. Der bidirektionale DC/AC-Wandler 542 wandelt die Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um und liefert die Gleichspannung an die zweite Niederspannungsbatterie 508 (siehe dicker durchgezogener Pfeil). Die Hilfslast 194 wird ebenfalls von der ersten Niederspannungsbatterie 506 mit Strom versorgt. Der bidirektionale DC/AC-Wandler 542 wandelt die von der zweiten Niederspannungsbatterie 508 zugeführte Gleichspannung in Wechselspannung um und speist die Wechselspannung in das primärseitige Ende 546 des zweiten Transformators 544 ein. Als Ergebnis wird eine Wechselspannung am sekundärseitigen Ende 548 des zweiten Transformators 544 erzeugt, und die Wechselspannung wird in den dritten bidirektionalen AC/DC-Wandler 540 eingegeben. Der dritte bidirektionale AC/DC-Wandler 540 wandelt die Eingangswechselspannung in eine Gleichspannung um und liefert die Gleichspannung an die erste Niederspannungsbatterie 506 (siehe gestrichelter Pfeil). Strom von der zweiten Niederspannungsbatterie 508 wird auch an die Last 518 geliefert.
  • Durch die Aktivierung der bidirektionalen Energieversorgung zwischen Niederspannungsbatterien kann die Effizienz der Energieversorgung verbessert werden. So kann beispielsweise jede Last entsprechend dem Zustand der einzelnen Niederspannungsbatterien effizient mit Strom versorgt werden. Außerdem kann durch die Bereitstellung mehrerer bidirektionaler Energieversorgungspfade eine Redundanz der Energieversorgung realisiert werden. Daher kann ein zuverlässigeres Energieversorgungssystem realisiert werden.
  • Die Schaltungsbeispiele für den DC/DC-Wandler 502, den Sub-DC/DC-Wandler 504 und den zweiten Haupt-DC/DC-Wandler 510 in 8 werden unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Der DC/DC-Wandler 522 und der erste bidirektionale AC/DC-Wandler 526 sind in der gleichen Schaltung konfiguriert wie der erste DC/DC-Wandler 122 bzw. der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 in 6. Das heißt, der erste Haupt-DC/DC-Wandler 502 bildet einen bidirektionalen DC/DC-Wandler des DAB-Systems. Der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 530 ist in einer Schaltung ähnlich der ersten Gleichrichterschaltung 130 in 6 aufgebaut. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 542 und der dritte bidirektionale AC/DC-Wandler 540 sind in der gleichen Schaltung konfiguriert wie der erste DC/DC-Wandler 122 und der bidirektionale AC/DC-Wandler 202 in 6. Das heißt, der zweite Haupt-DC/DC-Wandler 510 bildet einen bidirektionalen DC/DC-Wandler des DAB-Systems. Der zweite Haupt-DC/DC-Wandler 510 ist nicht auf den Wandler des DAB-Systems beschränkt. Der zweite Haupt-DC/DC-Wandler 510 kann ein isolierter DC/DC-Wandler unter Verwendung eines Transformators oder ein nicht isolierter DC/DC-Wandler eines Choppersystems oder ähnliches sein.
  • (Dritte Modifikation)
  • Auch in einem Fahrzeug (einschließlich eines PHEV und eines EV) mit einer externen Ladefunktion ist es vorteilhaft, drei Energieversorgungssysteme mit Hochspannung, 48 V und 12 V zu verwenden, um die Effizienz der Energieversorgung zu verbessern und Redundanz in Bezug auf das automatische Fahren zu gewährleisten, wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform. Die dritte Variante zielt hierauf ab.
  • Bezugnehmend auf 12 wird ein Leistungssystem 600 gemäß dieser Modifikation durch Kombination des Leistungssystems 100 in 1 und des Leistungssystems 500 in 8 konfiguriert. Das von einer doppelt gestrichelten Linie umgebene Teilsystem 650 entspricht dem Leistungssystem 100 in 1. Die anderen Komponenten als das Teilsystem 650 sind die gleichen wie die Komponenten des Energieversorgungssystems 500 in 8. In 12 sind die Komponenten, die mit denselben Bezugsziffern wie in 1 und 8 bezeichnet sind, dieselben und haben dieselben Funktionen wie in 1 und 8. Daher werden verschiedene Punkte hauptsächlich beschrieben, und redundante Beschreibungen werden nicht wiederholt.
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst das Teilsystem 650 die Relais 168 und 170, eine PCU 118 und eine Antriebseinheit 192, die über die Relais mit der Hochspannungsbatterie 106 verbunden sind, sowie eine MG-ECU 116 zur Steuerung der PCU 118, die in 12 der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Der Einfachheit halber wird in 12 die Niederspannungsbatterie 108 in 1 durch eine zweite Niederspannungsbatterie 508 ersetzt.
  • Der Sub-DC/DC-Wandler 604 entspricht dem Haupt-DC/DC-Wandler 110 in 1 und fungiert als Energieversorgungsschaltung. Der Sub-DC/DC-Wandler 604 umfasst einen dritten DC/AC-Wandler 622, einen dritten Transformator 628 und einen zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 530. Der dritte DC/AC-Wandler 622, der dritte Transformator 628 und der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 530 entsprechen dem zweiten DC/AC-Wandler 140, dem zweiten Transformator 144 bzw. der zweiten Gleichrichterschaltung 142 in 1. In 12 ersetzen der Einfachheit halber der dritte DC/AC-Wandler 622 und der dritte Transformator 628 den DC/AC-Wandler 522 und den ersten Transformator 528 in 8. Das heißt, der Sub-DC/DC-Wandler 604 entspricht dem Sub-DC/DC-Wandler 504 in 8. Der Sub-DC/DC-Wandler 604 hat also die gleiche Funktion wie der in 1 dargestellte Haupt-DC/DC-Wandler 110. Der zweite bidirektionale AC/DC-Wandler 530 unterscheidet sich jedoch von der zweiten Gleichrichterschaltung 142 in 1 dadurch, dass er die Funktion hat, Wechselstrom und Gleichstrom bidirektional zu wandeln.
  • Wie oben beschrieben, ersetzt der dritte DC/DC-Wandler 622 der Einfachheit halber den DC/DC-Wandler 522 in 8, und der erste Haupt-DC/DC-Wandler 602 entspricht dem ersten Haupt-DC/DC-Wandler 502 in 8. Das heißt, der erste Haupt-DC/DC-Wandler 602 hat die gleiche Funktion wie der erste Haupt-DC/DC-Wandler 502 in 8.
  • (Betrieb während des externen Ladevorgangs)
  • Wenn die Relais 160 bis 166 während des externen Ladevorgangs eingeschaltet werden, wie in 3, wird eine Gleichspannung (Ausgangsspannung des zweiten AC/DC-Wandlers 126), die aus einer Wechselspannung von der AC-Energieversorgung 190 erzeugt wird, an die Hochspannungsbatterie 106 geliefert, und die Hochspannungsbatterie 106 wird geladen. Außerdem wird eine Gleichspannung (eine Ausgangsspannung der ersten Gleichrichterschaltung 130), die aus einer von der Wechselstromversorgung 190 gelieferten Wechselspannung erzeugt wird, der zweiten Niederspannungsbatterie 508 zugeführt, und die zweite Niederspannungsbatterie 508 wird geladen.
  • Die Ausgangsspannung (Gleichspannung) der ersten Gleichrichterschaltung 130 kann auch über den zweiten Haupt-DC/DC-Wandler 510 an die erste Niederspannungsbatterie 506 geliefert werden (siehe 11). Somit wird die erste Niederspannungsbatterie 506 geladen, während die Relais 568 und 570 ausgeschaltet sind. Die Ausgangsspannung der ersten Gleichrichterschaltung 130 kann auch über den zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 530, den dritten Transformator 628 und den ersten bidirektionalen AC/DC-Wandler 526 an die erste Niederspannungsbatterie 506 geliefert werden (siehe 10). Dadurch kann auch die erste Niederspannungsbatterie 506 geladen werden, während die Relais 568 und 570 ausgeschaltet sind.
  • (Betrieb bei laufendem Fahrzeug)
  • Wenn das Fahrzeug fährt, sind die Relais 164 und 166 ausgeschaltet, und die Relais 568 und 570 sind eingeschaltet. Als Ergebnis wird Energie (Strom) in der gleichen Weise wie in 9 gezeigt (siehe dicker durchgehender Pfeil und gestrichelter Pfeil) zugeführt. Das heißt, Strom wird von der Hochspannungsbatterie 106 an die erste Niederspannungsbatterie 506 und die Last 518 über den ersten DC/DC-Hauptwandler 602 geliefert. Strom wird von der Hochspannungsbatterie 106 an die zweite Niederspannungsbatterie 508 und die Hilfslast 194 über den Unter-DC/DC-Wandler 604 geliefert.
  • Im Energieversorgungssystem 600 ist der erste DC/DC-Wandler 122 ein gemeinsames Bauteil mit dem Ladegerät 102 und dem Sub-DC/DC-Wandler 104. Im Energieversorgungssystem 600 ist der dritte DC/DC-Wandler 622 eine gemeinsame Komponente mit dem ersten Haupt-DC/DC-Wandler 602 und dem Sub-DC/DC-Wandler 604, wie im Energieversorgungssystem 500 in 8 gezeigt. Daher ist das Energieversorgungssystem 600, das die drei Energieversorgungssysteme umfasst, kleiner als in einem Fall, in dem der Haupt-DC/DC-Wandler und der Sub-DC/DC-Wandler separat konfiguriert sind, und wenn das Energieversorgungssystem 600 in einem Fahrzeug montiert ist, kann das vom Energieversorgungssystem 600 im Fahrzeug eingenommene Platzverhältnis weiter reduziert werden. Darüber hinaus ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, die Haltbarkeit der einzelnen Komponenten und den Energieversorgungswirkungsgrad des gesamten Fahrzeugs zu verbessern und gleichzeitig die Größe des
  • Energieversorgungssystems einschließlich der drei Energieversorgungssysteme zu reduzieren.
  • (Spannungsversorgung zwischen Niederspannungsbatterien)
  • Das Energieversorgungssystem 600 hat mehrere Pfade für die bidirektionale Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508, ähnlich wie das Energieversorgungssystem 500 in 8. Der erste Pfad ist ein Pfad für die bidirektionale Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508 über den ersten bidirektionalen AC/DC-Wandler 526, den dritten Transformator 628 und den zweiten bidirektionalen AC/DC-Wandler 530 (siehe 10). Der zweite Pfad ist ein Pfad zur bidirektionalen Energieversorgung zwischen der ersten Niederspannungsbatterie 506 und der zweiten Niederspannungsbatterie 508 über den zweiten Haupt-DC/DC-Wandler 510 (siehe 11).
  • Es ist möglich, die Effizienz der Energieversorgung zu verbessern, indem eine bidirektionale Energieversorgung zwischen Niederspannungsbatterien ermöglicht wird. So kann beispielsweise jede Last entsprechend dem Zustand der einzelnen Niederspannungsbatterien effizient mit Strom versorgt werden. Außerdem kann durch die Bereitstellung mehrerer bidirektionaler Energieversorgungspfade eine Redundanz der Energieversorgung realisiert werden. Daher kann ein zuverlässigeres Energieversorgungssystem realisiert werden.
  • In der obigen Beschreibung wurde der Fall beschrieben, in dem die Energieversorgungssysteme 100, 200, 400, 500 und 600 an einem Fahrzeug (PHEV, EV oder HEV) montiert sind, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Die Energieversorgungssysteme 100, 200, 400, 500 und 600 können auch auf anderen Geräten als Fahrzeugen montiert werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben wurde, sind die Ausführungsformen lediglich Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung der Erfindung definiert und schließt alle Modifikationen im Sinne und Umfang ein, die dem dort beschriebenen Wortlaut entsprechen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100, 200, 400, 500, 600, 900
    Leistungssystem
    102, 902
    Ladegerät
    104, 204, 504, 554, 604, 904
    Sub-DC/DC-Wandler
    106, 906
    Hochspannungsbatterie
    108, 908
    Unterspannungsbatterie
    110, 910
    Haupt-DC/DC-Wandler
    112, 912
    PLG-ECU
    114, 914
    HV-ECU
    116, 916
    MG-ECU
    118, 918
    PCU
    120
    erster AC/DC-Wandler
    122
    erster DC/AC-Wandler
    124, 346,
    524, 538 Kondensatoren
    126
    Sekunden AC/DC-Wandler
    128, 528
    erster Transformator
    130 erste
    Gleichrichterschaltung
    132, 532,
    546 primärseitiges Ende
    134, 534
    erstes sekundäres Seitenende
    136, 536
    zweites sekundäres Seitenende
    140
    Sekunden DC/AC-Wandler
    142
    zweite Gleichrichterschaltung
    144, 544
    zweiter Transformator
    160, 162, 164, 166, 168, 170, 172, 174, 568, 570, 960, 962, 964, 966, 968, 970, 972, 974
    Relais
    190, 990
    AC-Netzteil
    192, 992
    Antriebseinheit
    194, 994
    Hilfslast
    202
    bidirektionaler AC/DC-Wandler
    300, 302, 328, 338, 344
    Induktor
    310, 312, 314, 316, 320, 322, 324, 326, 330, 332, 334, 336, 340, 342
    Schaltelement
    350, 352, 354
    Klemme
    360
    erste Sekundärwicklung
    362
    zweite Sekundärwicklung
    402, 526
    erster bidirektionaler AC/DC-Wandler
    404, 542
    bidirektionaler DC/AC-Wandler
    406, 530
    zweiter bidirektionaler AC/DC-Wandler
    408 Last 502, 602
    erster Haupt-DC/DC-Wandler
    506
    erste Unterspannungsbatterie
    508
    zweite Niederspannungsbatterie
    510
    zweiter Haupt-DC/DC-Wandler
    518
    Last
    522
    DC/AC-Wandler
    540
    dritter bidirektionaler AC/DC-Wandler
    548
    sekundärseitiges Ende
    622
    dritter DC/AC-Wandler
    628
    dritter Transformator
    650
    Untersystem
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2019016951 [0001]
    • WO 2011/016135 [0004]

Claims (13)

  1. Ein Energiesystem, das Folgendes umfasst: eine erste Energieversorgungsschaltung, die eine erste Speicherbatterie mit Strom versorgt; und eine zweite Energieversorgungsschaltung, die elektrisch mit der ersten Energieversorgungsschaltung verbunden ist und die eine zweite Speicherbatterie mit Strom versorgt, wobei die erste Energieversorgungsschaltung eine erste Leistungsumwandlungsschaltung umfasst, und die zweite Energieversorgungsschaltung die erste Leistungsumwandlungsschaltung als einen Teil der zweiten Energieversorgungsschaltung verwendet und Strom erzeugt, der der zweiten Speicherbatterie zugeführt wird.
  2. Energiesystem gemäß Anspruch 1, wobei die erste Leistungsumwandlungsschaltung eine Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung und eine mit der Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung verbundene Wechselrichterschaltung umfasst.
  3. Energiesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Energieversorgungsschaltung weiter umfasst: einen Transformator mit einer Primärseite, die mit der ersten Leistungsumwandlungsschaltung verbunden ist; und einem Wandler, der mit einer ersten Sekundärseite des Transformators verbunden ist, und der Wandler die von der ersten Sekundärseite des Transformators abgegebene Leistung umwandelt und die umgewandelte Leistung an die erste Speicherbatterie liefert.
  4. Energiesystem gemäß Anspruch 3, wobei die zweite Energieversorgungsschaltung eine Gleichrichterschaltung umfasst, die mit einer zweiten Sekundärseite des Transformators verbunden ist, und die Gleichrichterschaltung die von der zweiten Sekundärseite des Transformators ausgegebene Leistung gleichrichtet und die gleichgerichtete Leistung an die zweite Speicherbatterie liefert.
  5. Energiesystem gemäß Anspruch 4, wobei der Wandler bidirektional ist, und der Wandler, als Reaktion auf eine Leistungseingabe von der ersten Sekundärseite des Transformators, die Leistung umwandelt und die umgewandelte Leistung an die erste Speicherbatterie abgibt, und, als Reaktion auf die Stromzufuhr von der ersten Speicherbatterie, die Leistung umwandelt und die umgewandelte Leistung an die erste Sekundärseite des Transformators ausgibt.
  6. Energiesystem gemäß Anspruch 5, ferner umfassend eine dritte Energieversorgungsschaltung, die Strom von der ersten Speicherbatterie umwandelt, wobei als Reaktion darauf, dass der Wandler Strom an die erste Sekundärseite des Transformators abgibt, die zweite Energieversorgungsschaltung und die dritte Energieversorgungsschaltung die zweite Speicherbatterie mit Strom versorgen.
  7. Energiesystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine dritte Speicherbatterie; eine vierte Energieversorgungsschaltung, die die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die dritte Speicherbatterie liefert; und eine fünfte Energieversorgungsschaltung, die die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die zweite Speicherbatterie liefert, wobei die vierte Energieversorgungsschaltung eine zweite Leistungsumwandlungsschaltung umfasst, und die fünfte Energieversorgungsschaltung die zweite Leistungsumwandlungsschaltung als einen Teil der fünften Energieversorgungsschaltung verwendet und Strom erzeugt, der der zweiten Speicherbatterie zugeführt wird.
  8. Energiesystem gemäß Anspruch 7, wobei die vierte Energieversorgungsschaltung und die fünfte Energieversorgungsschaltung, als Reaktion auf die Eingabe von Energie in die fünfte Energieversorgungsschaltung von der zweiten Speicherbatterie, die Energie umwandeln und die umgewandelte Energie von der vierten Energieversorgungsschaltung an die dritte Speicherbatterie liefern, und, als Reaktion auf die Eingabe von Energie in die vierte Energieversorgungsschaltung von der dritten Speicherbatterie, die Energie umwandeln und die umgewandelte Energie von der fünften Energieversorgungsschaltung an die zweite Speicherbatterie liefern.
  9. Energiesystem gemäß Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend eine sechste Energieversorgungsschaltung, wobei die sechste Energieversorgungsschaltung, als Reaktion auf eine Energiezufuhr von der zweiten Speicherbatterie, die Energie umwandelt und die umgewandelte Energie an die dritte Speicherbatterie liefert, und, als Reaktion auf eine Leistungsaufnahme aus der dritten Speicherbatterie, die Leistung umwandelt und die umgewandelte Leistung an die zweite Speicherbatterie liefert.
  10. Ein Energiesystem, das Folgendes umfasst: eine erste Speicherbatterie; eine zweite Speicherbatterie; eine dritte Speicherbatterie; eine erste Energieversorgungsschaltung, die die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die zweite Speicherbatterie liefert; und eine zweite Energieversorgungsschaltung, die die Ausgangsleistung der ersten Speicherbatterie an die dritte Speicherbatterie liefert, wobei die erste Energieversorgungsschaltung eine Leistungsumwandlungsschaltung umfasst, und die zweite Energieversorgungsschaltung die Leistungsumwandlungsschaltung als Teil der zweiten Energieversorgungsschaltung verwendet und Strom erzeugt, der der dritten Speicherbatterie zugeführt wird.
  11. Energiesystem gemäß Anspruch 10, wobei die erste Energieversorgungsschaltung und die zweite Energieversorgungsschaltung, als Reaktion auf die Eingabe von Energie in die erste Energieversorgungsschaltung von der zweiten Speicherbatterie, die Energie umwandeln und die umgewandelte Energie von der zweiten Energieversorgungsschaltung an die dritte Speicherbatterie liefern, und, als Reaktion auf die Eingabe von Strom in die zweite Energieversorgungsschaltung von der dritten Speicherbatterie, den Strom umwandeln und den umgewandelten Strom von der ersten Energieversorgungsschaltung an die zweite Speicherbatterie liefern.
  12. Energiesystem gemäß Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend eine dritte Energieversorgungsschaltung, wobei die dritte Energieversorgungsschaltung, als Reaktion auf eine Energiezufuhr von der zweiten Speicherbatterie, die Energie umwandelt und die umgewandelte Energie an die dritte Speicherbatterie liefert, und, als Reaktion auf eine Leistungsaufnahme aus der dritten Speicherbatterie, die Leistung umwandelt und die umgewandelte Leistung an die zweite Speicherbatterie liefert.
  13. Ein Fahrzeug mit: dem Energiesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12; und ein Gerät, das mit Strom aus dem Stromnetz versorgt wird.
DE112019006788.5T 2019-02-01 2019-10-08 Energiesystem und Fahrzeug mit einem solchen System Pending DE112019006788T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019016951 2019-02-01
JP2019-016951 2019-02-01
PCT/JP2019/039643 WO2020158053A1 (ja) 2019-02-01 2019-10-08 電源システム及びそれを備えた車両

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112019006788T5 true DE112019006788T5 (de) 2021-12-02

Family

ID=71841040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112019006788.5T Pending DE112019006788T5 (de) 2019-02-01 2019-10-08 Energiesystem und Fahrzeug mit einem solchen System

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220085641A1 (de)
JP (1) JP6973669B2 (de)
CN (1) CN113228462A (de)
DE (1) DE112019006788T5 (de)
WO (1) WO2020158053A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7371580B2 (ja) * 2020-07-07 2023-10-31 トヨタ自動車株式会社 車両制御装置、方法、プログラム、及び車両
JP7454469B2 (ja) * 2020-08-18 2024-03-22 株式会社Subaru 車両の電源システム
KR20220097820A (ko) * 2020-12-31 2022-07-08 현대자동차주식회사 배터리 제어방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
WO2023044606A1 (zh) * 2021-09-22 2023-03-30 蔚然（南京）动力科技有限公司 电池系统
US20230361679A1 (en) * 2022-05-03 2023-11-09 Infineon Technologies Austria Ag Partial power converters and split partial power conversion

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011016135A1 (ja) 2009-08-07 2011-02-10 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システム
JP2019016951A (ja) 2017-07-07 2019-01-31 株式会社東芝 画像処理装置及び画像処理方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6333337U (de) * 1986-08-20 1988-03-03
US7745025B2 (en) * 2006-02-14 2010-06-29 Mti Microfuel Cells Inc. Fuel cell based rechargable power pack system and associated methods for controlling same
JP5033697B2 (ja) * 2008-03-31 2012-09-26 株式会社日立製作所 家庭用充放電装置及びその制御方法
EP3576276A1 (de) * 2009-07-31 2019-12-04 Thermo King Corporation Bidirektionaler batteriespannungswandler
JP5071519B2 (ja) * 2010-05-14 2012-11-14 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置およびそれを搭載する車両
JP5577986B2 (ja) * 2010-09-22 2014-08-27 株式会社豊田自動織機 電源装置および車載用電源装置
JP2013187995A (ja) * 2012-03-07 2013-09-19 Toyota Industries Corp スイッチング電源装置
JP2015208086A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 トヨタ自動車株式会社 電力装置
WO2017218660A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 Clay Rodney L Power supply charging system
CN108569142B (zh) * 2017-03-10 2022-04-15 法拉第未来公司 用于向电力系统内集成冗余母线架构的系统及方法
KR102433999B1 (ko) * 2017-08-24 2022-08-19 현대자동차주식회사 모터 구동 및 배터리 충전 장치 및 차량

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011016135A1 (ja) 2009-08-07 2011-02-10 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システム
JP2019016951A (ja) 2017-07-07 2019-01-31 株式会社東芝 画像処理装置及び画像処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020158053A1 (ja) 2020-08-06
JP6973669B2 (ja) 2021-12-01
JPWO2020158053A1 (ja) 2021-10-14
CN113228462A (zh) 2021-08-06
US20220085641A1 (en) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112019006788T5 (de) Energiesystem und Fahrzeug mit einem solchen System
EP2460253B1 (de) Schaltungsanordnung für ein bordnetz
DE102009033185B4 (de) Ladesystem und Ladeverfahren zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs und Fahrzeug mit einem solchen Ladesystem
EP2822808B1 (de) Bordnetz für ein fahrzeug
DE102009044211A1 (de) Energiemanagementsystem zur Verbesserung der Effizienz von Elektro- und Hybridantriebssträngen
DE102011111243A1 (de) Mit einem Ladegerät zusammengebauter Gleichrichter/Wechselrichter für einen Permanentmotor/Induktionsmotorantrieb eines Elektro- oder Hybridelektrofahrzeugs
EP1386389A1 (de) Vorrichtung zur energieeinspeisung in ein mehrspannungsbordnetz eines kraftfahrzeugs
DE102018108083B4 (de) Hybrid-antriebsstrang mit dualen energiespeichervorrichtungen
DE102008023510A1 (de) Energieerzeugung-Steuergerät für die Verwendung in einem Fahrzeug
DE102015108789A1 (de) Energieversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102012211543A1 (de) Versorgung von elektrischen Traktionsmotoren und zusätzlichen elektrischen Hilfsbetrieben eines Schienenfahrzeugs mit elektrischer Energie
DE102014213980A1 (de) Startvorrichtung und -Verfahren eines Brennstoffzellenfahrzeugs
DE102019126601A1 (de) Elektrisches leistungsumwandlungsgerät
EP2735073A1 (de) System mit batterieladegerät und bordnetzversorgungsstufe
DE102020118904A1 (de) Bordseitiger wechselstromgenerator für power-to-the-box in fahrzeugen mit einer brennkraftmaschine
DE102009029524A1 (de) Steuerung für ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und verfahren zum Betreiben der Steuerung
WO2004006422A1 (de) Kraftfahrzeug-bordnetz
DE10042524A1 (de) Spannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE10313081B4 (de) Kraftfahrzeug
DE102013011104A1 (de) Elektrische Energieverteilungseinrichtung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie Verfahren zum Betrieb der Energieverteilungseinrichtung
WO2019105943A1 (de) Fahrzeugbordnetz mit wechselrichter, energiespeicher, elektrischer maschine und wechselstrom-übertragungsanschluss
WO2009121575A2 (de) Akkumulator-ladevorrichtung
DE2503269A1 (de) Ladeeinrichtung fuer antriebs- und bordnetzbatterie eines elektrofahrzeuges
DE102022002607B3 (de) Fahrzeug mit einer elektrischen Schaltungsanordnung und zwei elektrischen Antriebseinheiten und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102022212556A1 (de) Wandler und leistungswandlungssystem zur wandlung der leistung einer hilfsbatterie unter verwendung von obc