DE10254411A1 - Powermanagementsystem für einen Elektromotor - Google Patents

Powermanagementsystem für einen Elektromotor

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DE10254411A1
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DE10254411A
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Scott D Downer
James F Lazar
James M Nagashima
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Motors Liquidation Co
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Abstract

Ein System zur Leistungssteuerung für einen elektrischen Fahrmotor in einem Fahrzeug umfasst mindestens einen Umrichter, um dem elektrischen Fahrmotor aufbereitete elektrische Leistung zu liefern, mehrere Leistungsstufen, um dem mindestens einen Umrichter Gleichstromleistung zu liefern, wobei jede Stufe eine Batterie und einen Boost/Buck-Gleichstromwandler umfasst, die Leistungsstufen parallel geschaltet sind und die Leistungsstufen gesteuert werden, um eine Ausgangsspannung an dem mindestens einen Umrichter aufrechtzuerhalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um einem Elektromotor Leistung zu liefern. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein mehrstufiges Leistungssystem, das eine geregelte Gleichspannung unter Verwendung von Niederspannungsbatterien bereitstellt, die von einem Umrichter aufbereitet werden kann, um einen elektrischen Fahrmotor in einem Fahrzeug anzutreiben.
  • Auf dem Kraftfahrzeugmarkt gibt es heutzutage eine Vielfalt von Antriebstechnologien, die dazu verwendet werden, Fahrzeuge zu motorisieren. Die Technologien umfassen Verbrennungsmotoren (ICE), elektrische Antriebssysteme, die Batterien und/oder Brennstoffzellen als Energiequelle benutzen, und Hybridsysteme, die eine Kombination aus Verbrennungsmotoren und elektrischen Antriebssystemen benutzen. Die Antriebssysteme weisen abhängig von dem Zustand der Energiepreise, den Entwicklungen der Energieinfrastruktur, der Umweltgesetzgebung und Anreizen der Regierung jeweils besondere technologische, finanzielle und leistungsmäßige Vorteile und Nachteile auf.
  • Die zunehmende Nachfrage, bei gegenwärtigen Fahrzeugen die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern und die Emissionen zu verringern, hat zur Entwicklung fortschrittlicher Hybridfahrzeuge geführt. Hybridfahrzeuge sind als Fahrzeuge mit mindestens zwei getrennten Leistungsquellen klassifiziert, und zwar typischerweise einem Verbrennungsmotor und einem elektrischen Fahrmotor. Hybridfahrzeuge bieten im Vergleich mit herkömmlichen, durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugen eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und verringerte Emissionen. Bei sich ändernden Fahrbedingungen werden Hybridfahrzeuge abhängig von der wirtschaftlichsten Arbeitsweise jeder Leistungsquelle zwischen getrennten Leistungsquellen hin- und herwechseln. Beispielsweise könnte ein mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor ausgestattetes Hybridfahrzeug den Verbrennungsmotor unter angehaltenen oder leer laufenden Bedingungen abschalten, wobei dem Elektromotor erlaubt wird, das Fahrzeug anfangs anzutreiben und schließlich den Verbrennungsmotor neu zu starten, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert und Emissionen verringert werden.
  • Hybridfahrzeuge werden im Allgemeinen, abhängig von der Ausgestaltung der Antriebsstränge, in Reihen- oder Parallel-Antriebsstränge klassifiziert. Bei einem Reihen-Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Fahrmotor benutzt, treibt nur der Elektromotor die Räder eines Fahrzeugs an. Der Verbrennungsmotor wandelt den Brennstoff aus einer Quelle in mechanische Energie um, die einen Generator dreht, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, um den Elektromotor anzutreiben. Bei einem Parallel-Hybridantriebsstrangsystem arbeiten zwei Leistungsquellen, wie etwa ein Verbrennungsmotor und ein elektrischer Fahrmotor, parallel, um ein Fahrzeug anzutreiben. Im Allgemeinen kombiniert ein Hybridfahrzeug mit einem Parallel-Antriebsstrang die Leistungs- und Reichweitenvorteile eines herkömmlichen Verbrennungsmotors mit dem Wirkungsgrad und der elektrischen Regenerationsfähigkeit, d. h. der Fähigkeit zur Energierückgewinnung, eines Elektromotors, so dass im Vergleich mit einem herkömmlichen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert und die Emissionen verringert sind.
  • Sekundäre/wiederaufladbare Batterien sind ein wichtiges Bauteil eines Hybridfahrzeugsystems. Sekundäre Batterien sorgen für die Speicherung von Energie, die den Rädern eines Fahrzeugs bei Bedarf geliefert werden kann. Zusätzlich ermöglichen sekundäre Batterien, dass ein elektrischer Motor/Generator (MoGen) während des Bremsens zurückgewonnene Energie speichern kann. Dementsprechend stellen die Batterien ein Mittel zum Lastausgleich bereit, das die momentane Differenz der Energie, die von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird, und derjenigen, die durch die Fahrbedingungen gefordert wird, aufnimmt oder abgibt.
  • Ein Batteriemodul kann aus mehreren in Reihe geschalteten elektrochemischen Zellen bestehen. Typische Spannungen elektrochemischer Zellen liegen im Bereich von einem bis zwei Volt. Ausgangsspannungen von gegenwärtigen Batteriemodulen liegen im Bereich von 12 bis 42 Volt. Herkömmliche Fahrzeugzugsysteme arbeiten mit einer Spannung des Gleichstrombusses in dem hohen Bereich von im Wesentlichen 300 bis 400 Volt. Bei herkömmlichen Elektro- oder Hybridfahrzeuganwendungen werden Batteriemodule in Reihe geschichtet, um die gewünschten hohen Gleichspannungspegel zu liefern, die von dem Hochspannungs-Fahrzeugzugsystem gefordert werden. Im Allgemeinen liefert ein Hochspannungs-Fahrzeugzugsystem Vorteile hinsichtlich der Kosten, des Leistungsvermögens und des Gewichtes im Vergleich mit Niederspannungs- Zugsystemen.
  • In Reihe geschaltete Batteriepakete verkomplizieren ein Fahrzeugzugsystem und beeinträchtigen die Zuverlässigkeit des Zugsystems. Die Hauptschwierigkeit bei in Reihe geschalteten Batteriemodulen ist die Bereitstellung eines Ladungsausgleichs an den einzelnen Zellen, die die Batteriemodule umfassen. Das Laden und Entladen einer großen Anzahl von in Reihe geschalteten Zellen mit einem für alle Zellen gemeinsamen Strom führt zu einem schlechten Ladungsausgleich und einer beschleunigten Alterung, die vorwiegend durch Betriebstemperaturdifferenzen zwischen den Zellen hervorgerufen wird.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung, um einen Hochspannungs-Umrichter-Motorsatz mit Niederspannungs- Batteriemodulen zu benutzen. Die vorliegende Erfindung benutzt mehrere Leistungsstufen, um dem Fahrzeugzugsystem eine hohe Spannung (im Wesentlichen 300 bis 400 Volt) zu liefern. Jede Leistungsstufe umfasst ein Niederspannungs-Batteriemodul und einen bidirektionalen Boost/Buck- Gleichspannungswandler (Hochsetz-Tiefsetz-Gleichstromsteller). Die Hochspannungsseiten der Leistungsstufen sind parallel geschaltet und mit mindestens einem Spannungsumrichter- und Motorsatz verbunden, so dass die gesamte Leistungslast von den einzelnen Leistungsstufen aktiv geteilt wird. Jede Leistungsstufe weist eine individuelle Stromsteuerung auf, wobei ein Gesamt-Spannungsregelkreis die Ausgangsspannung steuert. Die Niederspannungs-Batteriemodule können über Dioden ODER- verknüpft sein, um verschiedene Leistungslasten von Niederspannungszubehör zu stützen. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Batteriemodule durch Brennstoffzellen-Leistungsmodule ersetzt sein.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst bei einer bevorzugten Ausführungsform ferner ein Fahrzeug mit einem Parallel-Hybridantriebssystem, das einen Hybridsystem-Controller umfasst, der die Verfahren der vorliegenden Erfindung ausführt, und einen Verbrennungsmotor (ICE), wobei aber jedes Fahrzeug, das einen elektrischen Fahrmotor oder MoGen benutzt, als im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegend angesehen wird. Der MoGen der vorliegenden Erfindung sorgt nicht nur für den Antrieb des Fahrzeugs während bestimmter Fahrzeugbetriebsbedingungen, sondern er ersetzt auch einen Wechselrichter, um das Batteriepaket in dem Fahrzeug aufzuladen, und ersetzt somit einen herkömmlichen Anlassermotor, um den Verbrennungsmotor anzulassen. Der Hybridsystem- Controller der vorliegenden Erfindung wird den Verbrennungsmotor und den MoGen dazu verwenden, das Fahrzeug auf eine Weise anzutreiben oder zu motorisieren, den Gesamtsystemwirkungsgrad optimieren wird, wobei gleichzeitig die erforderlichen Randbedingungen des Leistungsvermögens erfüllt werden.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen J3 beschrieben, in diesen ist:
  • Fig. 1 eine schematische Zeichnung des Powermanagementsystems der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 2 ein Prozesssteuerdiagramm für das Powermanagementsystem der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung des Powermanagementsystems der vorliegenden Erfindung, das in einem Hybridfahrzeug 10 enthalten ist.
  • Das Hybridfahrzeug 10 umfasst mehrere Leistungsstufen 12, die parallel geschaltet sind, um eine hohe Ausgangsspannung V+, im Wesentlichen im Bereich von 300 bis 400 Volt, zu erzeugen. Die Spannung V+ wird Motorumrichtern 14 zugeführt, die die bereitgestellte Gleichspannung V+ zerhacken oder schalten, um vorzugsweise eine Drei-Phasen-Leistung für Motoren/Generatoren (MoGen) 18 zu erzeugen. Die MoGens 18 sind vorzugsweise Wechselstrom-Induktionsmaschinen, aber sie können irgendeine bekannte elektrische Motor/Generator-Technologie umfassen, die Gleichstrommaschinen und Synchronmaschinen mit geschalteter Reluktanz einschließt aber nicht auf diese begrenzt ist. Es ist ein Filterkondensator 16 vorgesehen, um die Spannung auf dem Hochspannungs-Gleichstrombus zu stabilisieren.
  • Die MoGens 18 sind dynamisch mit einem Verbrennungsmotor (ICE von Internal Combustion Engine) 22 über eine Reihen- oder Parallelkopplung 24 gekoppelt und wirken entweder als Motor, um das Fahrzeug 10 anzutreiben, oder als Generator, um die Batteriemodule 26 innerhalb der Leistungsstufen 12 aufzuladen, und zwar abhängig von dem Betriebszustand des Fahrzeugs 10 (d. h. bremsend, angehalten oder bei einer konstanten Geschwindigkeit auf einer Autobahn arbeitend).
  • Die bidirektionalen Boost/Buck-Wandler (Hochsetz-Tiefsetz-Wandler) 13 stellen eine steuerbare Schnittstelle zwischen den Niederspannungs- Batteriemodulen 26 und einem Hochspannungs-Gleichstrombus 48 bereit. Wenn der MoGen 18 nach Fig. 1 als Motor arbeitet, erfolgt der Leistungsfluss von links nach rechts in Fig. 1 und man kann sagen, dass die bidirektionalen Boost/Buck-Wandler 13 in einer Boost-Betriebsart, d. h. einer Hochsetz-Betriebsart, arbeiten. Wenn im Gegensatz dazu der MoGen 18 in der Generatorbetriebsart arbeitet, ist der Leistungsfluss in Fig. 1 von rechts nach links und man kann sagen, dass die bidirektionalen Boost/Buck-Wandler 13 in einer Buck-Betriebsart, d. h. einer Tiefsetz- Betriebsart, arbeiten.
  • Die Leistungsstufen 12 und Motorumrichter 14 werden von einem Hybridsystem-Controller 28 gesteuert. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können der Controller 28, die Leistungsstufen 12 und die Motorumrichter 14 als einheitliches System ausgestaltet sein. Der Hybridsystem-Controller 28 kann irgendeine Art von in der Technik bekanntem Steuermodul oder Fahrzeug-Controller umfassen und ist mit einem nichtflüchtigen Speicher (NVM von Non-Volatile Memory), einem Direktzugriffsspeicher (RAM von Random Access Memory), einer diskreten und analogen Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (I/O von Input/Output), einer zentralen Verarbeitungseinheit, Kommunikationsschnittstellen für eine herkömmliche und drahtlose (Bluetooth®) Vernetzung innerhalb eines Kommunikationsnetzes eines Kraftfahrzeugs usw. ausgestattet. Der Hybridsystem-Controller 28 kann mit den Leistungsmodulen 12 und Motorumrichtern 14 unter Verwendung diskreter Signale, analoger Signale oder eines Kommunikationsnetzes des Kraftfahrzeugs kommunizieren.
  • Der Controller 28 und die Umrichtermodule 14 bestimmen die Richtung des Leistungs- oder Stromflusses für die MoGens 18 gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs 10. Wie es zuvor diskutiert wurde, wirken die Boost/Buck-Gleichstromwandler 13 innerhalb der Leistungsstufen 12 derart, dass sie den Hochspannungs-Gleichstrombus 48 über Pulsweitenmodulation auf eine Spannung V+ regeln. In einem Regenerationszustand (wie etwa beim Bremsen) oder einem Ladezustand, fließt Energie bzw. Leistung von den MoGen 18 über die Umrichtermodule 14, um die Batterien 26 in den Leistungsstufen 12 aufzuladen. In einem Zustand, in dem die MoGens 18 benötigt werden, um einen Vortrieb zu liefern, fließt Energie bzw. Leistung von den Leistungsstufen 12 durch die Umrichtermodule 14 zu den MoGens 18.
  • Die Leistungsstufen 12 umfassen jeweils eine erste Ausgangsdiode 29, die Batterien 26, ein Strommesselement 32, einen Induktor 34, einen Boost- Schalter (Hochsetzschalter) 36, und einen Buck-Schalter (Tiefsetzschalter) 38. Die Ausgangsdioden 29 sind mit den Batterien 26 gekoppelt, um Zubehörlasten 40 in dem Fahrzeug 10 Leistung zu liefern. Der Induktor 34 wird dazu verwendet, einen Boost- oder Buck-Energiespeicher bereitzustellen und den Wellenstrom, der in und aus den Batterien 26 fließt, zu glätten. Das Strommesselement 32 liefert dem Controller 28 Strommesswerte.
  • Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Batterien 26 sind vorzugsweise Niederspannungsbatterien mit einer Spannung im Wesentlichen im Bereich von 12 Volt bis 42 Volt. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Batterien NiMH-Batterien. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Batterien 26 irgendeine bekannte Batterietechnologie umfassen, die Blei-Säure und Lithium-Polymer einschließt aber nicht auf diese begrenzt ist.
  • Der Boost-Schalter 36 und der Buck-Schalter 38, die in Fig. 1 gezeigt sind, sind gattungsgemäße NPN-Transistoren, sie können aber unter Verwendung irgendeines bekannten elektrischen Schaltgerätes ausgeführt sein, das MOSFETs, IBGTs oder Bipolar-Transistoren umfasst aber nicht auf diese begrenzt ist. Eine Boost-Diode 37 kann die integral ausgebildete Body-Diode des Buck-Schalters 38 sein, wenn MOSFET-Einrichtungen dazu verwendet werden, den Buck-Schalter 38 auszuführen. Ähnlich kann eine Buck-Diode 39 die integral ausgebildete Body-Diode des Boost- Schalters 36 sein, wenn MOSFET-Einrichtungen dazu verwendet werden, den Boost-Schalter 36 auszuführen.
  • In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des in dem Controller 48 eingesetzten Steuerungssystems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Steuerungssystem besteht aus einem einzigen Spannungs-Controller 50 und mehreren Strom-Controllern 54. Der Spannungs-Controller 50 regelt die Hochspannungs-Busgleichspannung auf einen gewünschten Sollwert, wie er von den Motorumrichtern 14 verlangt wird. Die Strom-Controller 54 regeln den Strom, der in oder aus den einzelnen Batterien 26 fließt, und ein Strom-Controller 54 wird dazu verwendet, jede Leistungsstufe 12 in dem System zu steuern.
  • Bei dem bevorzugten Powermanagementverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Strom aktiv zwischen den Leistungsstufen 12 gelenkt, um eine verbesserte Alterungscharakteristik der Batterien 26 bereitzustellen, indem der Ladebetrieb und der thermische Betrieb ausgeglichen werden. In einer Motorantriebs- oder Traktionsbetriebsart für das Fahrzeug 10 und die MoGens 18 wird der Strom aus jeder Batterie 26 heraus gesteuert, um ein ausgeglichenes Entladen zu erhalten. Da die Leistungsstufen 12 parallel geschaltet sind, wird die Gesamtlastleistung aktiv geteilt. In einer Regenerations-Betriebsart wird der Strom in jeden Energiespeicherblock hinein gesteuert, um ein ausgeglichenes Laden für die Batterien 26 zu erhalten. Der regenerative Strom wird zwischen den Stufen 12aufgeteilt, um die Batterien 26 aufzuladen. Die Energieübertragung zwischen den Batterien 26 in den Leistungsstufen kann auch dazu verwendet werden, die Batterien 26 auszugleichen. Ein Algorithmus zur Batteriemanagementsteuerung in dem Hybridsystem-Controller 28 wird auswählen, welcher Anteil des Gesamtlast- oder Gesamtregenerationsstromes durch jede Batterie 26 hindurchgelangt, so dass die Batterie aktiv auf dem gleichen durchschnittlichen Ladezustand (SOC von State Of Charge) gehalten wird, wie die anderen Batterien 26 in dem System. Der SOC ist definiert als der Prozentsatz der vollen Kapazität einer Batterie, der noch für ein weiteres Entladen zur Verfügung steht. Zubehörlasten 40 zapfen die Batterien 26 über die Dioden 29 an.
  • Der grundlegende Regelkreis der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 als ein Boost/Buck-Steuerungssystem in einer Strom-Betriebsart gezeigt. Der Spannungs-Controller 50 umfasst eine gemessene und verstärkte Spannung, die von einem Spannungssensor 48 (in Fig. 1 zu sehen) geliefert wird, einen Spannungs-Sollwert Vreg, einen Summierknoten 52, um einen Spannungsfehler zu erzeugen, und einen Proportional-Integral-Regler (Controller) mit einer proportionalen Verstärkung Kpv und einer integralen Verstärkung Kiv, die auf den Fehler einwirken und an einem Summierknoten 53 einen Ausgang erzeugen. Jeder Strom-Controller 54 regelt den durch die Stromsensoren 30 gemessenen Strom auf einen durch die Spannungsschleife 50 angeforderten Wert.
  • Nominal beträgt der in jeder Leistungsstufe fließende Strom 1/N des Gesamtstromes in oder aus den Motorumrichtern 14, wobei N die Anzahl von parallel geschalteten Leistungsstufen 12 ist. Jeder Strom-Controller 54 kann den maximalen positiven oder negativen Strom durch seine entsprechende Leistungsstufe 12 an den Blöcken 56 derart festklemmen, dass er im Bereich der Ip-Variablen, zwischen Ip+ und Ip-, liegt, wodurch eine unabhängige Strombegrenzungssteuerung für jede Leistungsstufe 12 bereitgestellt wird. Diese unabhängige Strombegrenzung lässt dynamische sichere Betriebsgrenzen zu und kann auch derart gesteuert werden, dass ein übermäßiger Stromfluss im Fall einer kurzgeschlossenen Batterie 26 oder irgendeines anderen Fehlers in irgendeiner der Leistungsstufen 12 verhindert wird.
  • Für dieses Steuerverfahren werden die summierten Variablen Iadj(n) an Summierknoten 58 addiert. Die Idaj(n)-Werte werden von einem Managementalgorithmus des Gesamtbatterie-SOC in dem Hybrid-Controller 28 abgeleitet. Da der Iadj(n) in allen Betriebsarten (Zug, regeneratives Bremsen und Stillstand bei Leerlauf) kontinuierlich einstellbar ist, wird das Gleichgewicht des Stromflusses zwischen den Leistungsstufen 12 aktiv gesteuert, um den gewünschten SOC in jeder Batterie aufrecht zu erhalten. Jeder verbleibende Ausgleich des Batterie-SOC, der am Beginn oder Ende eines Fahrzyklus erforderlich ist, kann erhalten werden, indem die Iadj(n)-Werte eingestellt werden, um die Batterieladung zwischen den Batterien 26 für den Ausgleich neu zu verteilen.
  • Bei dem Betrieb der Stromregelkreise 54 werden der gemessene Strom mit einer Verstärkung von Ai und der begrenzte Stromsollwert [Iadj(n) innerhalb der Stromgrenzen] an Summierknoten 60 addiert, um einen Fehler zu erzeugen. Die proportionale Verstärkung Kpi und die integrale Verstärkung Kii wirken auf den Fehler ein, um einen Ausgang an Totzeitblöcken 64 zu erzeugen und somit die diskreten Ausgänge Q und Q zu schalten. Q ist der Eingang in den Boost-Schalter 36 und Q ist der Eingang in den Buck-Schalter 38. Der Boost-Schalter und der Buck-Schalter 36 und 38 werden dementsprechend in Abhängigkeit von der Spannungsschleife 50 und den Stromschleifen 54 pulsweitenmoduliert, um die Ausgangsspannung V+ aufrecht zu erhalten und die Ladung an den Batterien 26 auszugleichen.
  • Zusammengefasst umfasst ein System zur Leistungssteuerung für einen elektrischen Fahrmotor in einem Fahrzeug mindestens einen Umrichter, um dem elektrischen Fahrmotor aufbereitete elektrische Leistung zu liefern, mehrere Leistungsstufen, um dem mindestens einen Umrichter Gleichstromleistung zu liefern, wobei jede Stufe eine Batterie und einen Boost/ Buck-Gleichstromwandler umfasst, die Leistungsstufen parallel geschaltet sind, und die Leistungsstufen gesteuert werden, um eine Ausgangsspannung an dem mindestens einen Umrichter aufrecht zu erhalten.

Claims (20)

1. System zur Leistungssteuerung für einen elektrischen Fahrmotor in einem Fahrzeug, umfassend:
mindestens einen Umrichter, um dem elektrischen Fahrmotor aufbereitete elektrische Leistung zu liefern,
mehrere Leistungsstufen, um dem mindestens einen Umrichter Gleichstromleistung zu liefern, wobei jede Stufe eine Batterie und einen Boost/Buck-Gleichstromwandler umfasst, und wobei die Leistungsstufen parallel geschaltet sind, und
wobei die Leistungsstufen gesteuert sind, um eine Ausgangsspannung an dem mindestens einen Umrichter aufrecht zu erhalten.
2. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stufe einzeln stromgesteuert ist, um den Ladezustand jeder Batterie auszugleichen.
3. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter dem Elektromotor eine geschaltete Drei-Phasen- Leistung liefert.
4. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Niederspannungsbatterie umfasst.
5. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Batterie mit einer Spannung von im Wesentlichen 12 Volt umfasst.
6. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Batterie mit einer Spannung von im Wesentlichen 42 Volt umfasst.
7. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Stromsensor für jede Leistungsstufe, um den Strom in der Leistungsstufe zu detektieren.
8. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Energiestufe einen Boost-Schalter umfasst.
9. System zur Leistungssteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leistungsstufe einen Buck-Schalter umfasst.
10. Fahrzeugantriebssystem, umfassend:
mehrere Leistungsstufen, wobei jede Leistungsstufe eine Batterie und einen Boost/Buck-Gleichstromwandler umfasst,
mindestens einen Motorumrichter, der elektrisch mit den Leistungsstufen gekoppelt ist, um aufbereitete elektrische Leistung zu liefern,
mindestens einen Elektromotor, der elektrisch mit dem mindestens einen Motorumrichter gekoppelt ist, und
wobei die Leistungsstufen einzeln stromgesteuert sind, und wobei die Leistungsstufen gemeinsam gesteuert sind, um eine Ausgangsspannung zu regeln.
11. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsmotor, der in einer Parallel-Hybridanordnung mit dem Elektromotor gekoppelt ist.
12. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsmotor, der in einer Reihen-Hybridanordnung mit dem Elektromotor gekoppelt ist.
13. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Batterie mit einer Betriebsspannung von im Wesentlichen 12 Volt umfasst.
14. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor ein Induktionsmotor ist.
15. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie bei einer Spannung von im Wesentlichen 42 Volt arbeitet.
16. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorumrichter dem Elektromotor eine elektrische Drei-Phasen- Leistung liefert.
17. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Stromsensor für jeden Gleichstromwandler.
18. Verfahren zum Erzeugen einer Spannung für den Betrieb eines Elektromotors in einem Fahrzeug, mit den Schritten, dass:
mehrere parallel geschaltete Leistungsstufen bereitgestellt werden, wobei jede Leistungsstufe einen Boost/Buck-Gleichstromwandler und eine Niederspannungsbatterie umfasst,
mindestens ein Motorumrichter bereitgestellt wird, um für den Elektromotor aufbereitete elektrische Leistung zu erzeugen und somit den Elektromotor zu betätigen,
der von jeder Leistungsstufe gelieferte Strom gemessen wird,
der Strom einzeln in jeder Leistungsstufe gesteuert wird, und
die Gesamtausgangsspannung der parallel geschalteten Leistungsstufen gesteuert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt, dass der Regenerationsstrom in jede Leistungsstufe hinein gesteuert wird, um ein ausgeglichenes Laden in jeder Niederspannungsbatterie zu erhalten.
20. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt, dass der Strom aus jeder Leistungsstufe heraus gesteuert wird, um ein ausgeglichenes Entladen in jeder Niederspannungsbatterie zu erhalten.
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