DE-102024139555-A1 - AUF EINEM MULTIFUNKTIONS-OBCM BASIERENDER LEISTUNGSSPLITTER

Abstract

Ein Bordladesystem für ein Elektrofahrzeug enthält einen Ladeanschluss, der konfiguriert ist, Einphasen-Wechselstromleistung zu empfangen, einen Leistungsausgangsanschluss, der konfiguriert ist, die Einphasen-Wechselstromleistung einer oder mehreren externen Vorrichtungen bereitzustellen, einen Einphasen-Wechselrichter, der mit dem Leistungsausgangsanschluss verbunden ist und konfiguriert ist, eine Leistungsaufteilungs-Funktionalität bereitzustellen, eine Gleichstrombatterie, die selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist, einen bidirektionalen Wechselrichter, der konfiguriert ist, Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzusetzen und Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzusetzen, wobei der bidirektionale Wechselrichter selektiv an die Batterie gekoppelt ist, einen Elektromotor, der an den bidirektionalen Wechselrichter gekoppelt ist und selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer, der selektiv an den Elektromotor gekoppelt und selektiv an den Leistungsausgangsanschluss gekoppelt ist, und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer, der an den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer gekoppelt ist und selektiv an die Batterie gekoppelt ist.

Inventors

• Lei Hao
• Minh-Khai Nguyen

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241222

Priority Date

20241101

Claims (15)

1. Elektrofahrzeug, das umfasst: einen Ladeanschluss, der konfiguriert ist, Einphasen-Wechselstromleistung (Einphasen-AC-Leistung) zu empfangen; einen Leistungsausgangsanschluss, der konfiguriert ist, die Einphasen-Wechselstromleistung einer oder mehreren externen Vorrichtungen bereitzustellen; einen Einphasen-Wechselrichter, der mit dem Leistungsausgangsanschluss verbunden ist, um Gleichstromleistung (DC-Leistung) in Einphasen-Wechselstromleistung umzusetzen; eine Gleichstrombatterie, die über einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist; einen bidirektionalen Wechselrichter, der konfiguriert ist, Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzusetzen und Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzusetzen, wobei der bidirektionale Wechselrichter über einen dritten Schalter, einen vierten Schalter und einen fünften Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist; einen Elektromotor, der an den bidirektionalen Wechselrichter gekoppelt ist und über einen sechsten Schalter selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer, der über einen siebten Schalter und einen achten Schalter selektiv an den Elektromotor gekoppelt ist und über einen neunten Schalter und einen zehnten Schalter selektiv an den Leistungsausgangsanschluss gekoppelt ist; und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer, der an den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer gekoppelt ist und über einen zwölften Schalter und einen dreizehnten Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist; wobei der Ladeanschluss über einen vierzehnten Schalter selektiv an den bidirektionalen Wechselrichter, den Elektromotor oder den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer gekoppelt ist; und einen Prozessor, der konfiguriert ist, den Betrieb des ersten Schalters, des zweiten Schalters, des dritten Schalters, des vierten Schalters, des fünften Schalters, des sechsten Schalters, des siebten Schalters, des achten Schalters, des neunten Schalters, des zehnten Schalters, des zwölften Schalters, des dreizehnten Schalters und des vierzehnten Schalters basierend auf einer Betriebsart des Elektrofahrzeugs zu steuern.
2. Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 , wobei die Einphasen-Wechselstromleistung 120-Veff-Wechselstromleistung beträgt.
3. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Gleichstrom-Aufwärtsbetriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der siebte Schalter, der neunte Schalter, der zehnte Schalter, der zwölfte Schalter und der dreizehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der sechste Schalter und der vierzehnte Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
4. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abwärtsbetriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der neunte Schalter und der zehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter, der zwölfte Schalter, der dreizehnte Schalter und der vierzehnte Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
5. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Fahrzeug-zu-Lastwechselrichtermodul-Betriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter und der vierzehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der neunte Schalter, der zehnte Schalter, der zwölfte Schalter und der dreizehnte Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
6. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Fahrzeug-zu-Netz-Betriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der neunte Schalter und der zehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter, der zwölfte Schalter, der dreizehnte Schalter und der vierzehnte Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
7. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Fahrzeug-zu-Haus-Betriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der neunte Schalter und der zehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter, der zwölfte Schalter, der dreizehnte Schalter und der vierzehnte Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
8. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Wechselstrom-Ladebetriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der neunte Schalter, der zehnte Schalter, der erste Schalter und der zweite Schalter an einer offenen Position befinden und sich der zwölfte Schalter, der dreizehnte Schalter, der vierzehnte Schalter, der sechste Schalter, der siebte Schalter und der achte Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
9. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Antriebsbetriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter, der neunte Schalter, der zehnte Schalter, der zwölfte Schalter, der dreizehnte Schalter und der vierzehnte Schalter an einer offenen Position befinden, wobei der Prozessor zuerst den dritten Schalter und den fünften Schalter schließt, um den Wechselrichterkondensator vorzuladen, und dann den dritten Schalter öffnet und den vierten Schalter schließt.
10. Elektrofahrzeug nach Anspruch 2 , wobei während einer Gleichstrom-Schnellladebetriebsart des Elektrofahrzeugs der Prozessor veranlasst, dass sich der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter, der neunte Schalter, der zehnte Schalter, der zwölfte Schalter, der dreizehnte Schalter und der vierzehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der erste Schalter und der zweite Schalter an einer geschlossenen Position befinden.
11. Bordladesystem für ein Elektrofahrzeug, wobei das Bordladesystem umfasst: einen Ladeanschluss, der konfiguriert ist, Einphasen-Wechselstromleistung (Einphasen-AC-Leistung) zu empfangen; einen Leistungsausgangsanschluss, der konfiguriert ist, die Einphasen-Wechselstromleistung einer oder mehreren externen Vorrichtungen bereitzustellen; einen Einphasen-Wechselrichter, der mit dem Leistungsausgangsanschluss verbunden ist und konfiguriert ist, eine Leistungsaufteilungs-Funktionalität bereitzustellen; eine Gleichstrombatterie (DC-Batterie), die über einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist; einen bidirektionalen Wechselrichter, der konfiguriert ist, Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzusetzen und Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzusetzen, wobei der bidirektionale Wechselrichter über einen dritten Schalter, einen vierten Schalter und einen fünften Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist; einen Elektromotor, der an den bidirektionalen Wechselrichter gekoppelt ist und über einen sechsten Schalter selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist; einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer, der über einen siebten Schalter und einen achten Schalter selektiv an den Elektromotor gekoppelt ist und über einen neunten Schalter und einen zehnten Schalter selektiv an den Leistungsausgangsanschluss gekoppelt ist; und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer, der an den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer gekoppelt ist und über einen zwölften Schalter und einen dreizehnten Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist; und wobei der Ladeanschluss über den dreizehnten Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist.
12. Bordladesystem nach Anspruch 11 , wobei die Einphasen-Wechselstromleistung 120-Veff-Wechselstromleistung beträgt.
13. Bordladesystem nach Anspruch 11 , wobei ein positiver Anschluss des Ladeanschlusses über den sechsten Schalter zwischen dem bidirektionalen Wechselrichter und dem Elektromotor selektiv an eine Statorwicklung des Elektromotors gekoppelt ist, während ein negativer Anschluss des Ladeanschlusses über einen vierzehnten Schalter selektiv zwischen die Kondensatoren des bidirektionalen Wechselrichters gekoppelt ist.
14. Bordladesystem nach Anspruch 11 , wobei ein positiver Anschluss des Ladeanschlusses über den sechsten Schalter selektiv an drei Unterschalter gekoppelt ist, wobei die drei Unterschalter jeweils selektiv an separate Statorwicklungen des Elektromotors gekoppelt sind.
15. Bordladesystem nach Anspruch 14 , das ferner einen Prozessor umfasst, der konfiguriert ist, die Temperaturen der Statorwicklungen zu überwachen und die drei Unterschalter selektiv zu steuern, um zu verhindern, dass irgendeine der Statorwicklungen eine Schwellentemperatur übersteigt.

Description

EINLEITUNG Die in diesem Abschnitt bereitgestellten Informationen dienen dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Sowohl die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem Ausmaß, in dem sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, als auch die Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Elektrofahrzeuge und insbesondere auf Bordladesysteme von Elektrofahrzeugen. Elektrofahrzeuge verwenden Hochspannungsbatterien, um eine oder mehrere elektrische Maschinen mit Leistung zu versorgen und dadurch entweder allein oder in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine dem Antriebsstrang des Fahrzeugs Drehmoment zuzuführen. Der Begriff „Plug-in-Fahrzeug“ beschreibt irgendein Fahrzeug, z. B. batterieelektrisches oder hybridelektrisches, z. B. durch das Anschließen eines Ladekabels vom Fahrzeug an eine 120-Volt-Wechselstrom-(120-VAC-) oder eine 240-VAC-Steckdose. Ein Bordlademodul (OBCM) kann verwendet werden, um das Aufladen der Hochspannungsbatterie zu erleichtern. Ein typisches OBCM weist die erforderliche elektronische Schaltungs-Hardware und Steuer-Software auf, um Einphasen- oder Dreiphasen-Netzwechselspannung (Einphasen- oder Dreiphasen-AC-Netzspannung in eine durch die Batterie nutzbare Gleichspannung (DC-Spannung) umzusetzen. ZUSAMMENFASSUNG Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Mittel und Verfahren bereit, die der Erfindung zugeordnet sind, und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale. Ein Aspekt der Offenbarung stellt ein Elektrofahrzeug bereit, das einen Ladeanschluss, der konfiguriert ist, Einphasen-Wechselstromleistung (Einphasen-AC-Leistung) zu empfangen, einen Leistungsausgangsanschluss, der konfiguriert ist, die Einphasen-Wechselstromleistung einer oder mehreren externen Vorrichtungen bereitzustellen, einen Einphasen-Wechselrichter, der mit dem Leistungsausgangsanschluss verbunden ist, um Gleichstromleistung (DC-Leistung) in Einphasen-Wechselstromleistung umzusetzen, eine Gleichstrombatterie, die über einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist, einen bidirektionalen Wechselrichter, der konfiguriert ist, Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umzusetzen und Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzusetzen, wobei der bidirektionale Wechselrichter über einen dritten Schalter, einen vierten Schalter und einen fünften Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist, einen Elektromotor, der an den bidirektionalen Wechselrichter gekoppelt ist und über einen sechsten Schalter selektiv an den Ladeanschluss gekoppelt ist, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer, der über einen siebten Schalter und einen achten Schalter selektiv an den Elektromotor gekoppelt ist und über einen neunten Schalter und einen zehnten Schalter selektiv an den Leistungsausgangsanschluss gekoppelt ist, und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer, der an den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer gekoppelt ist und über einen zwölften Schalter und einen dreizehnten Schalter selektiv an die Batterie gekoppelt ist, wobei der Ladeanschluss über einen vierzehnten Schalter selektiv an den bidirektionalen Wechselrichter, den Elektromotor oder den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer gekoppelt ist, und einen Prozessor, der konfiguriert ist, den Betrieb des ersten Schalters, des zweiten Schalters, des dritten Schalters, des vierten Schalters, des fünften Schalters, des sechsten Schalters, des siebten Schalters, des achten Schalters, des neunten Schalters, des zehnten Schalters, des zwölften Schalters, des dreizehnten Schalters und des vierzehnten Schalters basierend auf einer Betriebsart des Elektrofahrzeugs zu steuern, enthält. Die Implementierungen der Offenbarung können eines oder mehrere der folgenden optionalen Merkmale enthalten. Gemäß einigen Implementierungen beträgt die Einphasen-Wechselstromleistung 120-Veff-Wechselstromleistung. Während der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Gleichstrom-Aufwärtsbetriebsart des Elektrofahrzeugs veranlasst der Prozessor, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der siebte Schalter, der neunte Schalter, der zehnte Schalter, der zwölfte Schalter und der dreizehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der sechste Schalter und der vierzehnte Schalter an einer geschlossenen Position befinden. Während einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Abwärtsbetriebsart des Elektrofahrzeugs veranlasst der Prozessor, dass sich der erste Schalter, der zweite Schalter, der dritte Schalter, der vierte Schalter, der fünfte Schalter, der neunte Schalter und der zehnte Schalter an einer offenen Position befinden und sich der sechste Schalter, der siebte Schalter, der achte Schalter