Entwurf und Aufbau eines intelligenten Ladegerätes zur Umrüstung eines Hybridfahrzeuges auf Plug-in Betrieb

Abstract

Diese Diplomarbeit befasst sich mit dem Entwurf und Aufbau eines intelligenten Ladegerätes, das die Umrüstung eines Hybridfahrzeuges zu einem Plug-in Hybrid ermöglicht. Dieses Gerät soll für all jene Fahrzeuge, die mit dem „Hybrid Synergy Drive“-System ausgestattet sind anwendbar sein. Hierbei handelt es sich um einen leistungsverzweigten Hybridantrieb mit NiMH-Traktionsbatterie. Das Ladegerät soll einen möglichst hohen Wirkungsgrad und ein kleines Bauvolumen haben. Diese Anforderungen erfüllt ein LLC-Resonanzkonverter. Das Ladegerät soll auch alle gesetzlichen Anforderungen erfüllen und ist deshalb mit einer aktiven Leistungsfaktor-Korrektur und einem EMV-Filter ausgestattet. Den intelligenten Teil dieses Ladesystems übernimmt eine Steuerelektronik mit Mikrokontroller, die eine Kommunikation mit dem Fahrzeug ermöglicht. Im Ladebetrieb am Stromnetz muss auch zu jeder Zeit die Sicherheit des Systems – insbesondere der Brandschutz – gewährleistet sein. Im realen Fahrbetrieb kann mit diesem System und ohne Erweiterung der Batteriekapazität, aber mit deren Vorladung, auf Kurzstrecken der Treibstoffverbrauch um rund ein Viertel gesenkt werden.

This diploma thesis is focused on the design and construction of an intelligent charger that enables the conversion of a hybrid vehicle to a plug-in hybrid. This device is intended to be applicable to the vehicles equipped with the "Hybrid Synergy Drive" system. This is a power-split hybrid drive with NiMH traction battery. The charger should have the highest possible efficiency and a small construction volume. These requirements are met by an LLC resonant converter. The charger should also meet all legal requirements and is therefore equipped with an active power factor correction and an EMI filter. The intelligent part of this charging system is an electronic control unit with a micro controller which enables communication with the vehicle. When charging on the power grid, the safety of the system, in particular the fire protection must be ensured at all times. In real driving mode and without an extension of the battery capacity, but with fully charged battery, the fuel consumption on short-haul routes can be reduced by around one quarter.