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DE102017205760A1 - Vorrichtung und verfahren zur fahrzeug-energiesteuerung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur fahrzeug-energiesteuerung Download PDF

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DE102017205760A1
DE102017205760A1 DE102017205760.2A DE102017205760A DE102017205760A1 DE 102017205760 A1 DE102017205760 A1 DE 102017205760A1 DE 102017205760 A DE102017205760 A DE 102017205760A DE 102017205760 A1 DE102017205760 A1 DE 102017205760A1
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Original Assignee
Mando Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung, die in der Lage sind, die Größe und die Herstellungskosten einer Schaltung herabzusetzen. Die Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält einen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife, der mit Energie von einer Energiequelle beliefert wird und die Energie zu einer Last ausgibt, mehrere Wandler mit offener Schleife, die parallel zu dem Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife geschaltet sind und mit der Energie von der Energiequelle beliefert werden und die Energie zu der Last ausgeben, und eine Steuervorrichtung, die einen Betrieb des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife bzw. einen Betrieb der mehreren Wandler mit offener Schleife in Abhängigkeit von der von der Last geforderten Energiekapazität steuert.

Description

  • QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG(EN)
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0041652 , die am 5. April 2016 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung, die in der Lage sind, die Größe und die Herstellungskosten einer Schaltung herabzusetzen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • In den vergangenen Jahren wurde ein bidirektionaler Gleichspannungswandler auf verschiedenen Gebieten, wie einem Batterielade- und -Entladesystem für Fahrzeuge, einem unterbrechungsfreien Energiezuführungssystem (uninterruptible power supply system, UPS) und einem hybridelektrischen Fahrzeug (hybrid electric vehicle, HEV) verwendet. Herkömmlich wurden ein Spannungsquellenwandler oder ein Stromquellenwandler unter Verwendung eines isolierten Hochfrequenztransformators entwickelt und bei dem bidirektionalen Gleichspannungswandler angewendet.
  • Der existierende bidirektionale Gleichspannungswandler führt grundsätzlich eine Hartumschaltung durch und hat daher eine Begrenzung hinsichtlich der Erhöhung einer Umschaltfrequenz zum Herabsetzen eines Energieumwandlungsverlusts aufgrund eines Umschaltverlusts und zunehmender Integration. Demgemäß wurde ein bidirektionaler Gleichspannungswandler, der mit einem weichschaltenden LLC-Resonanzwandler zur Erhöhung der Integration und Verringerung eines Umschaltverlusts und elektromagnetischer Störungen versehen ist, aktiv entwickelt.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden, wenn ein Energiewandler für Gleichspannungsumwandlung verwendet wird, nicht isolierte Wandler parallel verbunden. Dies dient dazu, einen optimalen Punkt des Wirkungsgrads aufgrund eines parallelen Betriebs zu finden und die Größe einer Vorrichtung durch Verwendung einer verschachtelten Steuertechnik oder dergleichen zu verringern. Zusätzlich kann, selbst wenn ein Fehler in einer Phase eines Systems auftritt, aufgrund des parallelen Betriebs das System durch die verbleibenden Wandler betrieben werden, und daher kann die Stabilität des Systems verbessert werden.
  • Ein Gleichspannungswandler mit einer im Allgemeinen parallelen Struktur hat eine Struktur, bei der zwei nichtresonante Energiepfade parallel verbunden sind. Jedoch kann in diesem Fall, da die beiden nichtresonanten Wandler parallel verbunden sind, die Größe des Systems nicht im Verhältnis zu der Herabsetzung des Umschaltverlusts verringert werden, was ein Vorteil des resonanten Wandlers ist. Einerseits kann bestimmt werden, dass die Größe des Systems verringert werden kann durch paralleles Verbinden resonanter Wandler, aber es bestehen die folgenden Probleme, wenn nur resonante Wandler parallel verbunden sind.
  • Der resonante Wandler hat einen kleinen Bereich der Ausgangsspannung und wird daher häufig durch ein PWM-Schema mit offener Schleife betrieben. Wenn jedoch der resonante Wandler verwendet wird, kann er nicht durch das PWM-Schema mit offener Schleife gesteuert werden, und daher kann er nicht auf ein Energiesystem angewendet werden, das eine PWM-Steuerung erfordert. Das heißt, wenn nichtresonante Wandler parallel verbunden sind, kann das Energiesystem gesteuert werden, aber die Größe des Energiesystems kann zunehmen. Wenn andererseits resonante Wandler parallel verbunden sind, nimmt die Größe des Energiesystems ab, aber die Steuerung des Betriebs kann nicht durchgeführt werden.
  • [Dokument des Standes der Technik]
  • [Patentdokument]
    • (Patentdokument 1) Koreanisches Patent Nr. 10-1387829 (25. April 2014)
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Fahrzeug-Energiesteuerung anzugeben, die in der Lage sind, die Größe und die Herstellungskosten einer Schaltung herabzusetzen.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung verständlich und werden ersichtlich mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele der folgenden Erfindung. Auch ist es für den Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung offensichtlich, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die beanspruchten Mittel und ihre Kombinationen realisiert werden können.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugenergie-Steuervorrichtung einen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife, dem Energie von einer Energiequelle zugeführt wird und der die Energie zu einer Last ausgibt, zumindest einen Wandler mit offener Schleife, der mit dem Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife parallel geschaltet ist und mit der Energie von der Energiequelle beliefert wird und die Energie zu der Last ausgibt, und eine Steuervorrichtung, die eine Operation des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife bzw. eine Operation des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife steuert in Abhängigkeit von der für die Last geforderten Energiekapazität, wobei die Steuervorrichtung den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife so steuert, dass er in einem Operationszustand gehalten wird.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife bestimmen und den Wandler mit offener Schleife betreiben, wenn die Ausgangskapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife kleiner als die für die Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife so steuern, dass der Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife so viel Energie ausgibt, wie eine konstante Ausgabe des Wandlers mit offener Schleife kleiner als die für die Last geforderte ist.
  • Wenn die für die Last geforderte Energiekapazität größer als eine Summe einer Ausgabe des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife und einer konstanten Ausgabe des Wandlers mit offener Schleife ist, kann die Steuervorrichtung zusätzlich den zumindest einen Wandler mit offener Schleife betreiben.
  • Die Steuervorrichtung kann den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife und den zumindest einen Wandler mit offener Schleife betreiben und die Ausgabe des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife so weit steuern, wie die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers mit geschlossener kleiner als die für die Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife und den zumindest einen Wandler mit offener Schleife betreiben und den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife in einem Aufwärtsmodus betreiben, wenn die Ausgangskapazität des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife größer als die für die Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugenergie-Steuervorrichtung: einen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife, der mit Energie von einer Energiequelle beliefert wird und die Energie zu einer Last ausgibt; zumindest einen Wandler mit offener Schleife, der mit dem Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife parallel geschaltet ist und mit der Energie von der Energiequelle beliefert wird und die Energie zu der Last ausgibt; und eine Steuervorrichtung, die einen Betrieb des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife bzw. einen Betrieb des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife steuert in Abhängigkeit von der für die Last geforderten Energiekapazität, wobei die Steuervorrichtung den zumindest einen Wandler mit offener Schleife so steuert, dass er in einem Operationszustand gehalten wird.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife bestimmen und den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife in einem Aufwärtsmodus betreiben, wenn die Ausgangskapazität des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife kleiner als die von der Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife und die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife bestimmen und zusätzlich den Wandler mit offener Schleife betreiben, wenn eine Summe der Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife und der Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife kleiner als die für die Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität der mehreren Wandler mit offener Schleife bestimmen und den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife in dem Abwärtsmodus betreiben, wenn die Ausgabekapazität der mehreren Wandler mit offener Schleife kleiner als die für die Last geforderte Kapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität der mehreren Wandler mit offener Schleife bestimmen und den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife in einem Aufwärtsmodus betreiben, wenn die Ausgabekapazität der mehreren Wandler mit offener Schleife die für die Last geforderte Kapazität überschreitet.
  • Der Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife kann in dem Aufwärtsmodus betrieben werden, um die Energiequelle mit Energie zu laden, die nach dem Verbrauch durch die Last verbleibt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung: einen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife, der mit Energie von einer Energiequelle beliefert wird und die Energie zu einer Last ausgibt; zumindest einen Wandler mit offener Schleife, der parallel zu dem Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife geschaltet ist und mit der Energie von der Energiequelle beliefert wird und die Energie zu der Last ausgibt; und eine Steuervorrichtung, die einen Betrieb des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife bzw. einen Betrieb des zumindest einen Wandlers mit offener Schleife steuert in Abhängigkeit von der für die Last geforderten Energiekapazität.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife und der mehreren Wandler mit offener Schleife bestimmen und den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife in einem Abwärtsmodus betreiben, wenn die Ausgabekapazität kleiner als die für die Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife und der mehreren Wandler mit offener Schleife bestimmen und zusätzlich einen oder mehrere Wandler mit offener Schleife zusätzlich zu dem betriebenen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife betreiben, wenn die Ausgabekapazität kleiner als die für die Last geforderte Energiekapazität ist.
  • Die Steuervorrichtung kann die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers mit geschlossener Schleife und der mehreren Wandler mit offener Schleife bestimmen und den Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife in einem Aufwärtsmodus betreiben, wenn die Ausgabekapazität die für die Last geforderte Energiekapazität überschreitet.
  • Der Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife kann die Energiequelle mit Energie, die nach dem Verbrauch durch die Last verbleibt, laden.
  • Ein bidirektionaler Auf-Abwärts-Wandler kann als der Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife verwendet werden.
  • Ein resonanter LLC-Wandler kann als der Wandler mit offener Schleife verwendet werden.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Beschränkung in der Verringerung der Größe aufgrund der nichtresonanten Struktur haben, aber kann die Spannungssteuerung unter Verwendung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers mit der einfachen Spannungssteuerung durchführen. Weiterhin verwenden die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung den resonanten LLC-Wandler, der aufgrund der resonanten Struktur in der Größe verringert werden kann, aber eine Schwierigkeit hinsichtlich der technischen Durchführung der Spannungssteuerung hat, wodurch die elektrische Kapazität erhöht wird. Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, die Größe und die Herstellungskosten des Energiesteuersystems im Vergleich zu der Kapazität herabzusetzen, indem der Auf-Abwärts-Wandler und die mehreren resonanten LLC-Wandler parallel geschaltet werden.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Nennausgangsleistung aufrechterhalten durch Betreiben eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers und eines resonanten LLC-Wandlers, aber wenn die für Lasten geforderte Energiekapazität nicht ausreichend ist, können sie die Nennausgangsleistung durch zusätzliches Betreiben eines oder mehrerer resonanter LLC-Wandler aufrechterhalten.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die überschüssige Energiekapazität durch Betreiben des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers in dem Aufwärtsmodus absorbieren, wenn die Ausgabekapazität der mehreren resonanten LLC-Wandler die für die Lasten geforderte Ausgabekapazität zu der Zeit des Betreibens der mehreren resonanten LLC-Wandler überschreitet, wodurch die Nennausgangsleistung aufrechterhalten wird.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Nennausgangsleisung aufrechterhalten durch Betreiben des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers in dem Abwärtsmodus, wenn die Ausgabekapazität der mehreren resonanten LLC-Wandler kleiner als die für Lasten zu der Zeit des Betreibens der mehreren resonanten LLC-Wandler geforderte ist.
  • Zusätzlich können andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung neu verstanden werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, klarer verstanden, in denen:
  • 1 ein Diagramm ist, das eine Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
  • 2 eine Ansicht ist, die eine Parallelschaltungsstruktur eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers und eines resonanten LLC-Wandlers, die in 1 illustriert sind, illustriert;
  • 3 eine Ansicht ist, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben eines resonanten LLC-Wandlers, bevor die Ausgabekapazität einen Operationspunkt erreicht, ist;
  • 4 eine Ansicht ist, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben mehrerer resonanter LLC-Wandler, bevor die Ausgabekapazität einen Operationspunkt erreicht, ist;
  • 5 eine Ansicht ist, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren bei einer Überlastoperation, nachdem die Ausgabekapazität den Operationspunkt erreicht hat, ist;
  • 6 eine Ansicht ist, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben nur eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers, bevor die Ausgabekapazität einen Operationspunkt erreicht, ist;
  • 7 eine Ansicht ist, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers und zumindest eines resonanten LLC-Wandlers ist; und
  • 8 ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Steuern einer Fahrzeug-Steuervorrichtung in jedem Intervall in Abhängigkeit von der für eine variable Last erforderlichen Energiekapazität ist.
  • BESCHREIBUNG spezifischer Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen so beschrieben, dass ein Fachmann die vorliegende Erfindung leicht anwenden kann. Wie der Fachmann realisieren kann, können die beschriebenen Ausführungsbeispiele auf unterschiedliche Weise modifiziert werden, ohne jeweils den Geist oder Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ein Teil, das für die Beschreibung nicht relevant ist, wird weggelassen, um die vorliegende Erfindung deutlich zu beschreiben, und die gleichen Elemente werden in der gesamten Beschreibung mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
  • Zusätzlich bedeutet in der gesamten vorliegenden Beschreibung, wenn auf irgendein Teil als mit einem anderen Teil ”verbunden” Bezug genommen wird, dies, dass irgendein Teil und ein anderes Teil ”direkt miteinander verbunden” sind oder ”elektrisch miteinander verbunden” sind, wobei das andere Teil dazwischen angeordnet ist. Weiterhin ist, sofern dies nicht ausdrücklich gegensätzlich beschrieben wird, irgendwelche Komponenten ”aufweisend” so zu verstehen, dass der Einschluss anderer Komponenten und nicht der Ausschluss irgendwelcher anderer Komponenten einbezogen wird.
  • Die Erwähnung, dass irgendein Teil ”über” einem anderen Teil vorhanden ist, bedeutet, dass irgendein Teil direkt auf einem anderen Teil gebildet ist oder ein dritter Teil zwischen einem Teil und einem anderen Teil angeordnet sein kann. Demgegenüber bedeutet die Erwähnung, dass irgendein Teil ”direkt über” einem anderen Teil vorhanden ist, dass ein dritter Teil nicht zwischen einem Teil und einem anderen Teil angeordnet sein sollte.
  • In der Beschreibung verwendete Begriffe ”erste”, ”zweite”, ”dritte” usw. können verwendet werden, um verschiedene Teile, Komponenten, Zonen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, aber sind nicht hierauf beschränkt. Diese Begriffe werden nur verwendet, um irgendeinen Teil, eine Komponente, eine Zone, eine Schicht oder einen Abschnitt von anderen Teilen, Komponenten, Zonen, Schichten oder Abschnitten zu unterscheiden. Daher können ein erster Bereich, Komponente, Zone, Schicht oder Abschnitt, die nachfolgend beschrieben werden, als ein zweiter Teil, Komponente, Zone, Schicht oder Abschnitt erwähnt werden, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Hier verwendete Fachausdrücke dienen nur zur Erwähnung eines spezifischen Ausführungsbeispiels und beschränken nicht die vorliegende Erfindung. Hier verwendete Singularformen enthalten Pluralformen, solange Sätze nicht deutlich eine entgegengesetzte Bedeutung anzeigen. Ein in der vorliegenden Beschreibung verwendeter Begriff ”enthaltend” zeigt konkret spezifische Eigenschaften, Zonen, ganze Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten an und soll nicht die Anwesenheit oder Hinzufügung anderer spezifischer Eigenschaften, Zonen, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten ausschließen.
  • Den relativen Raum ausdrückende Begriffe ”unter”, ”über” und dergleichen können verwendet werden, um leichter die Beziehung zwischen anderen Teilen und einem Teil, das in den Zeichnungen illustriert ist, zu beschreiben. Es ist beabsichtigt, dass die Begriffe andere Bedeutungen oder Operationen von Vorrichtungen enthalten, die zusammen mit der beabsichtigten Bedeutung in den Zeichnungen verwendet werden. Beispielsweise werden bei einem Umdrehen der Vorrichtung in den Zeichnungen jegliche Teile, die als ”unter” anderen Teilen angeordnet beschrieben sind, als ”über” anderen Teilen angeordnet beschrieben. Daher enthält der beispielhafte Ausdruck ”unter” sowohl die Richtung nach oben als auch nach unten. Eine Vorrichtung kann um 90° oder andere Winkel gedreht werden, und der einen relativen Raum ausdrückende Begriff wird entsprechend interpretiert.
  • Alle technische Begriffe und wissenschaftliche Begriffe enthaltenden, hier verwendeten Ausdrücke haben dieselbe Bedeutung wie die Bedeutung, die im Allgemeinen von dem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet der Erfindung verstanden werden, sofern dies nicht anders definiert ist. Ausdrücke, die in einem allgemein verwendeten Wörterbuch definiert sind, werden zusätzlich so interpretiert, dass sie eine mit dem Dokument des Standes der Technik und dem gegenwärtig offenbarten Inhalt übereinstimmende Bedeutung haben, und werden nicht als eine ideale oder formale Bedeutung interpretiert, sofern dies nicht anders definiert ist.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen so beschrieben, dass sie von einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet der Erfindung leicht angewendet werden können. Jedoch kann die vorliegende Offenbarung in verschiedener Weise modifiziert werden und ist nicht auf die in der vorliegenden Beschreibung enthaltenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können eine Beschränkung hinsichtlich der Herabsetzung der Größe aufgrund der nichtresonanten Struktur haben, aber können die Spannungssteuerung unter Verwendung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers mit der einfachen Spannungssteuerung durchführen. Weiterhin verwenden die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung den resonanten LLC-Wandler, dessen Größe aufgrund der resonanten Struktur herabgesetzt werden kann, aber der eine Schwierigkeit hinsichtlich der technischen Durchführung der Spannungssteuerung hat, wodurch die elektrische Kapazität erhöht wird. Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, die Größe und die Herstellungskosten des Energiesteuersystems für die Kapazität zu verringern, indem der Auf-Abwärts-Wandler mit den mehreren resonanten LLC-Wandlern parallel geschaltet wird.
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, und 2 ist eine Ansicht, die eine parallele Verbindungsstruktur eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers und eines resonanten LLC-Wandlers, die in 1 illustriert sind, illustriert.
  • Gemäß den 1 und 2 kann eine Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 100 eine Energiequelle 110, einen bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler (Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife) 120, eine resonante LLC-Wandlereinheit (Wandler mit offener Schleife) 130 und eine Steuervorrichtung 140 enthalten. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein bidirektionaler Auf-Abwärts-Wandler 120 als ein Beispiel für einen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife verwendet. Die resonante LLC-Wandlereinheit 130 enthält mehrere resonante LLC-Wandler 132 und 134. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein resonanter LLC-Wandler als ein Beispiel für einen Wandler mit offener Schleife verwendet.
  • In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 als ein Beispiel für einen Auf-Abwärts-Wandler mit geschlossener Schleife verwendet. Weiterhin enthält die resonante LLC-Wandlereinheit 130 mehrere resonante LLC-Wandler 132 und 134. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der resonante LLC-Wandler als ein Beispiel für den Wandler mit offener Schleife verwendet.
  • Ein bidirektionaler Auf-Abwärts-Wandler 120 und die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 sind parallel geschaltet. Eine Energiequelle 110 kann Energie zu dem bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und den mehreren resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 liefern. Die Steuervorrichtung 140 kann die Kapazität der Energieausgabe von dem bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und die Kapazität der Energieausgabe von der resonanten LLC-Wandlereinheit 130 steuern. Jeder der resonanten LLC-Wandler 132 und 134, die die resonanten LLC-Wandlereinheit 130 bilden, kann Energie mit einer vorbestimmten Kapazität ausgeben (d. h. eine konstante Ausgangsleistung). Die Steuervorrichtung 140 kann den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 unter Verwendung einer Niedriggeschwindigkeits-Umschaltfrequenz steuern und kann die resonanten LLC-Wandler 132 und 134 unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeits-Umschaltfrequenz steuern. Weiterhin kann die Steuervorrichtung 140 die für eine Last 150 erforderliche Energiekapazität messen und kann die der Last 150 zugeführte Energie mit der für die Last 150 erforderlichen Energiekapazität vergleichen, um die Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und die Ausgangsleistung der mehreren resonanten Wandler 132 und 134 zu steuern.
  • Die Anzahl von resonanten LLC-Wandlern 132 und 134, die mit dem einen bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 parallel geschaltet sind, ist nicht so beschränkt, und daher kann die Anzahl von resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 auf zwei, drei, vier usw. erhöht werden, um die Kapazität des Energiesystems zu erhöhen. Die resonanten LLC-Wandler 132 und 134 brauchen nicht die Kapazität der Ausgabeenergie zu steuern, aber die Größe der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 ist klein, und der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 kann die Kapazität der Ausgabeenergie steuern, aber der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 ist relativ größer. Daher kann die Größe der Energiesteuervorrichtung herabgesetzt werden, indem der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 und die resonanten LLC-Wandler 132 und 134 parallel geschaltet werden, und die der Last 150 zugeführte Energie kann leicht gesteuert werden durch Steuern der Ausgabeleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und der Anzahl von resonanten LLC-Wandlern 132 und 134, die in Betrieb sind. Das heißt, die Anzahl der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 wird unter Berücksichtigung der Kapazität der Last 150 bestimmt, um die optimale Energiegestaltung zu implementieren, derart, dass die Größe, das Gewicht, das Volumen und die Herstellungskosten des Energiesystems herabgesetzt werden können.
  • Die Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 100 kann selektiv einen bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 in Abhängigkeit von der Kapazität der Last 150 betreiben.
  • Anders als bei dem vorbeschriebenen Beispiel kann auch der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 mehrfach vorgesehen sein. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 140 die Ausgangsleistung der mehreren bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 unter Berücksichtigung der konstanten Energie von zumindest einem der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 steuern.
  • 3 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben eines resonanten LLC-Wandlers, bevor die Ausgabekapazität einen Operationspunkt erreicht, ist.
  • Gemäß 3 prüft die Steuervorrichtung 140 einen Operationspunkt der Kapazität der Last 150 und kann immer einen resonanten LLC-Wandler 132 betreiben, bevor die Kapazität der Last 150 den Operationspunkt erreicht. Weiterhin wird Energie von einem resonanten LLC-Wandler 132 zu der Last 150 geliefert. Die Steuervorrichtung 140 betreibt den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in einem Aufwärtsmodus, um die überschüssige Ausgabekapazität zu der Energiequelle 110 zu liefern, wodurch die Energiequelle 110 geladen wird.
  • Wenn beispielsweise die für die Last 150 geforderte Energiekapazität gleich der für einen resonanten LLC-Wandler 132 geforderten Ausgabekapazität ist, braucht die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 nicht zu betreiben.
  • Als ein anderes Beispiel kann, wenn die für die Last 150 geforderte Energiekapazität die für einen resonanten LLC-Wandler 132 geforderte Ausgabekapazität überschreitet, die Steuervorrichtung 140 weiterhin den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 betreiben, um eine Energiekapazität entsprechend einer Differenz zwischen der für die Last 150 geforderten Energiekapazität und der für einen resonanten LLC-Wandler 132 geforderten Ausgabekapazität bereitzustellen.
  • Hier kann, wenn der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Aufwärtsmodus betrieben wird, der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 einen gewissen Energieverlust bewirken, während zwei Stufen passiert werden. Da jedoch der Ausgabewirkungsgrad des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 gleich 95% oder höher ist, ist die Größe des Energieverlusts unbedeutend. Da zusätzlich die Zeit zum Erreichen des Operationspunkts der Last 150 kurz ist, ist der Energieverlust aufgrund der Aufwärtsmodusoperation des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 vernachlässigbar.
  • 4 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben mehrerer resonanter LLC-Wandler, bevor die Ausgabekapazität den Operationspunkt erreicht, illustriert.
  • Gemäß 4 kann die Steuervorrichtung 140 immer einen resonanten LLC-Wandler 132 betreiben. Die Steuervorrichtung 140 bestätigt, ob die für die Last 150 geforderte Energiekapazität die Ausgabekapazität durch den Betrieb des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und eines resonanten LLC-Wandlers 132 überschreitet.
  • Als das Bestätigungsergebnis betätigt, wenn bestimmt wird, dass die für die Last 150 geforderte Energiekapazität die Ausgabekapazität des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und eines resonanten LLC-Wandlers überschreitet, die Steuervorrichtung zusätzlich den resonanten LLC-Wandler 134 neben dem einen resonanten LLC-Wandler 132, der bereits in Betrieb ist. Somit betätigt die Steuervorrichtung 140 die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134, um die Nennausgangsleistung aufrechtzuerhalten. Das heißt, wenn die Ausgabeenergie den Operationspunkt durch den Betrieb des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und der mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 erreicht, erhalten die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 die Nennausgabeleistung aufrecht. Weiterhin betreibt die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in einem Aufwärtsmodus, um die überschüssige Ausgabekapazität zu der Energiequelle 110 zu liefern, wodurch die Energiequelle 110 geladen wird.
  • Hier können abhängig von der für die Last 150 geforderten Energiekapazität zwei resonante LLC-Wandler, drei resonanten LLC-Wandler oder vier oder mehr resonante LLC-Wandler gleichzeitig betrieben werden, um die Nennkapazität aufrechtzuerhalten.
  • 5 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren bei einer Überlastoperation, nachdem die Ausgabekapazität den Operationspunkt erreicht hat, ist.
  • Gemäß 5 kann die Steuervorrichtung 140 immer einen resonanten LLC-Wandler 132 betreiben. Wenn die Ausgabeenergie den Operationspunkt durch den Betrieb des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und der mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 erreicht, erhalten die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 die Nennausgabeleistung aufrecht.
  • Dann prüft die Steuervorrichtung 140, ob eine Last, die größer als die an dem Operationspunkt ist, zugeführt wird. Das heißt, wenn die für die Last 150 geforderte Kapazität größer als die an dem Operationspunkt ist, wird der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 in einem Aufwärtsmodus betrieben, derart, dass die Gesamtenergie, die von dem bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und den mehreren resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 ausgegeben wird, als die Nennenergie aufrechterhalten wird. Das heißt, wenn an dem Operationspunkt eine Überlast zugeführt wird, kann die Energiekapazität entsprechend der Differenz zwischen der für die Last 150 geforderten Energiekapazität und der durch die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 gelieferten konstanten Ausgangsleistung durch Betreiben des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 in dem Abwärtsmodus kompensiert werden. Die Nennausgangsleistung wird aufrechterhalten durch Ausgeben einer Energie von ungenügender Energiekapazität durch den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Beschränkung in Bezug auf die Herabsetzung der Größe aufgrund der nichtresonanten Struktur haben, aber kann die Spannungssteuerung unter Verwendung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers mit der einfachen Spannungssteuerung durchführen. Weiterhin verwenden die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung den resonanten LLC-Wandler, der aufgrund der resonanten Struktur in der Größe herabgesetzt werden kann, aber Schwierigkeiten bei der technischen Durchführung der Spannungssteuerung hat, wodurch die elektrische Kapazität vergrößert wird. Wie vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, die Größe und die Herstellungskosten des Energiesteuersystems für die Kapazität herabzusetzen, indem der Auf-Abwärts-Wandler mit den mehreren resonanten LLC-Wandlern parallel geschaltet wird.
  • Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fahrzeug-Energiesteuerung nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Nennausgabeleistung aufrechterhalten durch Betreiben eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und eines resonanten LLC-Wandlers 132, aber wenn die für Lasten geforderte Energiekapazität unzureichend ist, können sie die Nennausgangsleistung aufrechterhalten durch zusätzliches Betreiben eines oder mehrerer resonanter LLC-Wandler 132 und 134.
  • Die Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betreibt den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Aufwärtsmodus, wenn die Energiekapazität zu hoch ist, wenn die mehreren resonanten LLC-Wandler 132 und 134 betrieben werden, um die überschreitende Energiekapazität zu absorbieren, wodurch die Nennausgangsleistung aufrechterhalten wird.
  • 6 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben nur eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers, bevor die Ausgabekapazität einen Operationspunkt erreicht, illustriert.
  • Gemäß 6 prüft die Steuervorrichtung 140 den Operationspunkt der Kapazität der Last 150 und kann immer den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 betreiben, bevor die Kapazität der Last 150 den Operationspunkt erreicht. Das heißt, wenn die Steuervorrichtung 140 der für die Last 150 geforderten Energiekapazität durch nur den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 genügen kann, betreibt die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Aufwärtsmodus, um Energie zu der Last 150 zu liefern. An diesem Punkt kann die Steuervorrichtung 140 die resonante LLC-Wandlereinheit 130 so steuern, dass sie nicht betrieben wird.
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeug-Energiesteuerverfahren nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, das ein Energiesteuerverfahren zum Betreiben eines bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers und zumindest eines resonanten LLC-Wandlers ist.
  • Gemäß 7 kann die Steuervorrichtung 140 immer den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 betreiben, bevor oder nachdem die Kapazität der Last 150 den Operationspunkt erreicht (hat). Wenn die für die Last 150 geforderte Energiekapazität die Energiekapazität, die der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 ausgeben kann, überschreitet, kann die Steuervorrichtung 140 zusätzlich zumindest einen resonanten LLC-Wandler 132 betreiben. Das heißt, der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 kann eine Energiekapazität liefern, die so groß ist, wie die Energiekapazität (d. h. konstante Ausgangsleistung, die von dem einen resonanten LLC-Wandler 132 ausgegeben wird, kleiner als die für die Last 150 geforderte ist. Die Steuervorrichtung 140 kann die für die Last 150 geforderte Energiekapazität und die Energiekapazität, die der gegenwärtig betriebene bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 und zumindest einer der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 ausgeben können, bestimmen, wodurch der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 und zumindest einer der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 gesteuert werden.
  • Zusätzlich kann, wenn die für die Last 150 geforderte Energiekapazität größer als die Summe der Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und der konstanten Ausgangsleistung eines resonanten LLC-Wandlers 132 ist, die Steuervorrichtung 140 zusätzlich einen resonanten LLC-Wandler 134 enthalten.
  • Das heißt, die Steuervorrichtung 140 kann den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und den resonanten LLC-Wandler 132 betreiben, und die Steuervorrichtung 140 kann den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 so steuern, dass er eine Energiekapazität ausgibt, die so groß ist, wie die von einem resonanten Wandler 132 ausgegebene Energiekapazität kleiner als die für die Last 150 geforderte ist. Wenn weiterhin die von den mehreren resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 ausgegebene Ausgabekapazität kleiner als die für die Last 150 geforderte ist, kann die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 so steuern, dass er die Energiekapazität entsprechend der ungenügenden Energiekapazität ausgibt, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 200 aufrechterhalten wird. Zusätzlich kann, wenn die von den mehreren resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 und dem bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 ausgegebenen Ausgabekapazitäten kleiner als die für die Last 150 geforderte sind, die Steuervorrichtung 140 den zusätzlichen resonanten LLC-Wandler steuern. Wenn der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 immer betrieben wird, kann die Steuervorrichtung 140 die Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und der Anzahl von resonanten LLC-Wandlern 132 und 134, die in Betrieb sind, steuern, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung aufrechterhalten wird.
  • Anders als bei dem vorhergehenden Beispiel betreibt, wenn die von einem resonanten LLC-Wandler 132 ausgegebene Ausgabekapazität größer als die für die Last 150 geforderte ist, die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Aufwärtsmodus, wodurch die Nennausgangsleistung aufrechterhalten wird. In diesem Fall kann der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 die Energiekapazität entsprechend der Differenz zwischen der für die Last 150 geforderten Energiekapazität und der Ausgabekapazität von dem resonanten LLC-Wandler 132 zu der Energiequelle 110 liefern.
  • Die Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 200 nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann zumindest einen der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 in dem Zustand, in welchem ein bidirektionaler Auf-Abwärts-Wandler 120 immer betrieben wird, betreiben, wodurch die Nennausgangsleistung aufrechterhalten wird, und zusätzlich einen oder mehrere resonante LLC-Wandler betreiben, wenn die für die Last geforderte Energiekapazität unzureichend ist, wodurch die Nennausgangsleistung aufrechterhalten wird.
  • 8 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Steuern einer Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung in jedem Intervall in Abhängigkeit von der für eine variable Last geforderten Energiekapazität. Eine Beschreibung mit überlappendem Inhalt wird zur Vereinfachung der Erläuterung weggelassen. Eine x-Achse stellt die Zeit dar, und eine y-Achse stellt die für eine Last geforderte Energie dar.
  • Gemäß 8 variiert die für die variable Last geforderte Energie in jedem Intervall. Da die Energie variiert, kann die Steuervorrichtung den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler und zumindest einen resonanten LLC-Wandler steuern.
  • Wie in den 3 bis 5 illustriert ist, kann die für die Last 150 geforderte Energie in einem Intervall (erstes Intervall) von 0 bis t1 auf der x-Achse von 0 bis P1 variieren. In diesem Fall ist die von einem resonanten LLC-Wandler 132 ausgegebene Energiekapazität als PL definiert, ein maximaler Wert der Energiekapazität, den der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 ausgeben kann, ist als Pc definiert, und die für die Last 150 geforderte Energie ist als P0 definiert. Die Steuervorrichtung 140 hält immer einen resonanten LLC-Wandler 132 in einem Betriebszustand und kann daher die Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 in dem ersten Intervall steuern, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 100 aufrechterhalten wird. Im Einzelnen kann, wenn die für die Last 150 geforderte Energie kleiner als die konstante Ausgangsleistung eines resonanten LLC-Wandlers 132 ist (PL > P0), die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Aufwärtsmodus betreiben. Wenn die für die Last 150 geforderte Energie größer als die konstante Ausgangsleistung eines resonanten LLC-Wandlers 132 ist (PL > P0), kann die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Abwärtsmodus betreiben.
  • Die für die Last 150 geforderte Energie kann in einem Intervall (zweites Intervall) von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 auf der x-Achse von P1 bis P2 variieren. Wenn die für die Last 150 geforderte Energie größer als die konstante Ausgangsleistung eines resonanten LLC-Wandlers 132 ist (PL < P0), kann die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Abwärtsmodus betreiben. Wenn weiterhin die für die Last 150 geforderte Energie größer als die Summe aus der konstanten Ausgangsleistung eines resonanten LLC-Wandlers 132 und der Ausgangskapazität des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 ist (P0 > PL + Pc), kann die Steuervorrichtung 140 zusätzlich den resonanten LLC-Wandler 134 betreiben. In diesem Fall kann, wenn die für die Last 150 geforderte Energie kleiner als die konstante Ausgangsleistung der beiden resonanten LLC-Wandler 132 und 134 ist (2PL > P0), die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Aufwärtsmodus betreiben. In diesem Fall kann, wenn die für die Last 150 geforderte Energie größer als die konstante Ausgangsleistung der beiden resonanten LLC-Wandler 132 und 134 ist (2PL < P0), die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in dem Abwärtsmodus betreiben.
  • Selbst in einem Intervall von t2 bis t3 (drittes Intervall) und anderen Intervallen kann die Steuervorrichtung 140 die für die Last 150 geforderte Energiekapazität bestimmen und die Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und die Anzahl der betriebenen resonanten LLC-Wandler 132 und 134 steuern, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 100 aufrechterhalten wird.
  • In dem Fall der 6 und 7 hält die Steuervorrichtung 140 immer den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 in einem Betriebszustand. Wenn die für die Last 150 geforderte Energiekapazität kleiner als die Energiekapazität, die der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 ausgeben kann, ist (Pc > P0), steuert die Steuervorrichtung 140 die Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 200 aufrechterhalten wird. Das heißt, die Steuervorrichtung braucht die separaten resonanten LLC-Wandler 132 und 134 nicht zu betreiben. Wenn die für die Last 150 geforderte Energiekapazität größer als die Energiekapazität, die der bidirektionale Auf-Abwärts-Wandler 120 ausgeben kann, ist (Pc < P0), betreibt die Steuervorrichtung 140 einen resonanten LLC-Wandler 132. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 140 den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 so steuern, dass er die Energiekapazität entsprechend der Differenz zwischen der Ausgabekapazität des resonanten LLC-Wandlers 132 und der für die Last 150 geforderten Energiekapazität ausgibt (Pc = P0 – PL).
  • Selbst in anderen Intervallen betreibt die Steuervorrichtung 140 immer den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und kann die für die Last 150 geforderte Energiekapazität bestimmen, um die Ausgangsleistung des bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandlers 120 und die Anzahl der betriebenen resonanten LLC-Wandler 132 und 134 zu steuern, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung 100 aufrechterhalten wird.
  • Abschließend ist festzustellen, dass, wenn die für die Last 150 geforderte Energie die von einem resonanten LLC-Wandler 132 ausgegebene Energiekapazität überschreitet, die Steuervorrichtung 140 gleichzeitig zumindest einen der resonanten LLC-Wandler 132 und 134 und den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler betreiben muss. Wenn jedoch die für die Last 150 geforderte Energie die von einem resonanten LLC-Wandler 132 ausgegebene Energiekapazität nicht überschreitet, ist die Differenz zwischen dem Steuerverfahren nach dem in den 3 bis 5 illustrierten Ausführungsbeispiel und dem Steuerverfahren nach einem anderen, in den 6 und 7 illustrierten Ausführungsbeispiel gezeigt.
  • Zusätzlich zu den vorbeschriebenen Beispielen vergleicht die Steuervorrichtung 140 die von dem bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 und den mehreren resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 ausgegebene Energiekapazität mit der für die Last 150 geforderten Energiekapazität, um den bidirektionalen Auf-Abwärts-Wandler 120 mit den mehreren resonanten LLC-Wandlern 132 und 134 zu kombinieren, wodurch die Nennausgangsleistung der Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung aufrechterhalten wird.
  • Für den Fachmann ist offensichtlich, dass, da verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist oder das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung zu verlassen, die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind, sondern in allen Aspekten beispielhaft sind. Die Auslegung sollte so erfolgen, dass der Bereich der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche anstatt durch die vorbeschriebene detaillierte Beschreibung definiert ist und alle Modifikationen oder Änderungen, die von der Bedeutung, dem Bereich oder den Äquivalenten der Ansprüche abgeleitet werden können, in dem Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2016-0041652 [0001]
    • KR 10-1387829 [0008]

Claims (19)

  1. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung, welche aufweist: einen Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife, der mit Energie von einer Energiequelle (110) beliefert wird und die Energie zu einer Last (150) ausgibt; zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife, der parallel zu dem Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife geschaltet ist und mit der Energie von der Energiequelle (110) beliefert wird und der die Energie zu der Last (150) ausgibt; und eine Steuervorrichtung (140), die einen Betrieb des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife beziehungsweise einen Betrieb des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife in Abhängigkeit von der für die Last (150) geforderten Energiekapazität steuert, wobei die Steuervorrichtung (140) den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife so steuert, dass er in einem Betriebszustand gehalten wird.
  2. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife bestimmt und den Wandler (130) mit offener Schleife betreibt, wenn die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife kleiner als die für die Last (150) geforderte Abgabekapazität ist.
  3. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Steuervorrichtung (140) den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife so steuert, dass der Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife so viel Energie ausgibt, wie eine konstante Ausgangsleistung des Wandlers (130) mit offener Schleife kleiner als die für die Last (150) geforderte ist.
  4. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der, wenn die für die Last (150) geforderte Energiekapazität größer als eine Summe einer Ausgangsleistung des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife und einer konstanten Ausgangsleistung des Wandlers (130) mit offener Schleife ist, die Steuervorrichtung (140) zusätzlich den zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife betreibt.
  5. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Steuervorrichtung (140) den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife und den zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife betreibt und die Ausgangsleistung des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife so groß steuert, wie die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife kleiner als die für die Last (150) geforderte Energiekapazität ist.
  6. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Steuervorrichtung (140) den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife und den zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife betreibt und den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife in einem Aufwärtsmodus betreibt, wenn die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife größer als die für die Last (150) geforderte Energiekapazität ist.
  7. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung, welche aufweist: einen Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife, der mit Energie von einer Energiequelle (110) beliefert wird und die Energie zu einer Last (150) ausgibt; zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife, der parallel zu dem Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife geschaltet ist und mit der Energie von der Energiequelle (110) beliefert wird und der die Energie zu der Last (150) ausgibt; und eine Steuervorrichtung (140), die einen Betrieb des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife beziehungsweise einen Betrieb des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife steuert in Abhängigkeit von der für die Last (150) geforderten Energiekapazität, wobei die Steuervorrichtung (140) den zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife so steuert, dass er in einem Betriebszustand gehalten wird.
  8. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife bestimmt und den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife in einem Abwärtsmodus betreibt, wenn die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife kleiner als die für die Last (150) geforderte Energiekapazität ist.
  9. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife und die Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife bestimmt und zusätzlich den Wandler (130) mit offener Schleife betreibt, wenn eine Summe der Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife und der Ausgabekapazität des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife kleiner als die für die Last (150) geforderte Energiekapazität ist.
  10. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife bestimmt und den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife in dem Abwärtsmodus betreibt, wenn die Ausgabekapazität der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife kleiner als die für die Last (150) geforderte Kapazität ist.
  11. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife bestimmt und den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife in einem Aufwärtsmodus betreibt, wenn die Ausgabekapazität der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife die für die Last (150) geforderte Kapazität überschreitet.
  12. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der der Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife in dem Aufwärtsmodus betrieben wird, um die Energiequelle (110) mit Energie zu laden, die nach dem Verbrauch durch die Last (150) übrig bleibt.
  13. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung, welche aufweist: einen Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife, der mit Energie von einer Energiequelle (110) beliefert wird und die Energie zu einer Last (150) ausgibt; zumindest einen Wandler (130) mit offener Schleife, der parallel zu dem Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife geschaltet ist und mit der Energie von der Energiequelle (110) beliefert wird und der die Energie zu der Last (150) ausgibt; und eine Steuervorrichtung (140), die einen Betrieb des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife beziehungsweise einen Betrieb des zumindest einen Wandlers (130) mit offener Schleife in Abhängigkeit von der für die Last (150) geforderten Energiekapazität steuert.
  14. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife und der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife bestimmt und den Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife in einem Abwärtsmodus betreibt, wenn die Ausgabekapazität kleiner als die von der Last (150) geforderte Energiekapazität ist.
  15. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife und der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife bestimmt und zusätzlich einen oder mehrere Wandler (130) mit offener Schleife zusätzlich zu dem betriebenen Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife betreibt, wenn die Ausgabekapazität kleiner als die für die Last (150) geforderte Energiekapazität ist.
  16. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Steuervorrichtung (140) die Ausgabekapazität des Auf-Abwärts-Wandlers (120) mit geschlossener Schleife und der mehreren Wandler (130) mit offener Schleife bestimmt und den Auf-Abwärts-Wandler (120) in einem Aufwärtsmodus betreibt, wenn die Ausgabekapazität die von der Last (150) geforderte Energiekapazität überschreitet.
  17. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der der Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife die Energiequelle (110) mit nach dem Verbrauch durch die Last (150) übrig bleibender Energie lädt.
  18. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der ein bidirektionaler Auf-Abwärts-Wandler als der Auf-Abwärts-Wandler (120) mit geschlossener Schleife verwendet wird.
  19. Fahrzeug-Energiesteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei der ein resonanter LLC-Wandler als der Wandler (130) mit offener Schleife verwendet wird.
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