CN117813215A - 用于车辆的电驱动系统以及用于运行电驱动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电驱动系统(1)，具有：用于驱动该车辆的至少一个驱动轴(4)的第一三相交流电机(5)和第二三相交流电机(6)；用于在车辆的行驶操作期间给第一和第二三相交流电机(5,6)供电的蓄电器(2)，其中，第一三相交流电机(5)的第一逆变器(9)和第二三相交流电机(6)的第二逆变器(10)分别连接至蓄电器(2)；以及用于将蓄电器(2)电连接至车外充电单元(11)的车侧充电接线口(3)，其中，凭借第一和/或第二逆变器(9,10)可将车侧充电接线口(3)的充电电压(UL)变换为用于给蓄电器(2)充电的供电电压(UV)。本发明还涉及一种方法。

Description

用于车辆的电驱动系统以及用于运行电驱动系统的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于车辆的电驱动系统。本发明还涉及一种根据权利要求5的前序部分的用于运行车辆电驱动系统的方法。
背景技术
电驱动车辆如今具有800伏电压水平。在此，车辆具有能够给车载电网和/或驱动电机供电的800伏车辆电池。例如这在DE 10 2019 005 621 A1和DE 10 2009 052 680 A1中被公开。为了能够驱动车辆，车辆电机需要交流电压。交流电压借助逆变器由车辆电池电压产生。这例如在DE 10 2018 000488A1中被公开。
DE 10 2018 009 848 A1和DE 10 2018 009 840 A1分别公开了用于机动车的电路装置。在此，分别借助变流器通过车辆高压电池给车辆电机供应电能。
800伏车辆在400伏充电桩充电的可行方式的一个缺点是用于降压兼容性的更高额外支出。
发明内容
本发明的任务是可以按更简单且不受充电站电压水平影响的方式给至少部分电驱动的车辆的蓄电器充电。
该任务通过根据独立权利要求的电驱动系统和方法来完成。有意义的改进方案来自从属权利要求。
本发明的一个方面涉及一种用于车辆的电驱动系统，具有：
-用于驱动车辆的至少一个驱动轴的第一三相交流电机和第二三相交流电机，
-用于在车辆的行驶操作期间给第一和第二三相交流电机供电的蓄电器，其中，第一三相交流电机的第一逆变器和第二三相交流电机的第二逆变器分别连接至该蓄电器，以及
-用于将蓄电器电连接至车外充电单元的车侧充电接线口，
-其中，依赖于第一和/或第二逆变器可以将车侧充电接线口的充电电压变换为用于给蓄电器充电的供电电压。
通过使用所提出的电驱动系统的这两个逆变器，具有800伏电压水平的电驱动车辆可以高效简单地通过400伏或500伏充电站被充电。因此可以用所提出的电驱动系统来改善电驱动车辆的降压兼容性，使得具有800伏电池电压的电动车辆可以在400伏充电桩上充电。通过使用三相交流电机的两个逆变器，可以省去用于在400伏充电桩充电的附加的变压器或其它电路装置。故借助所提出的电驱动系统在与电池电压相比更低的充电站电压水平情况下也能高效简单地给电驱动车辆充电。由于省掉附加的电路装置，可以通过该降压兼容性获得重量减轻和成本减小。
换言之，车辆的、尤其是至少部分电动的车辆的电驱动系统针对每个驱动轴具有两个驱动电机或三相交流电机。尤其是，可以给车辆的每个驱动轴或轴设置两个电机。故尤其是车辆的每个轮、尤其是车辆的每个轴可以例如单独地用自己的电机来驱动和控制。这一方面带来以下额外优点，即，可以省掉机械差速器并且其可由通过电机提供的电动差速器取代。由此尤其可以获得车辆的重量减轻和成本节约。每个驱动轴或轴使用多个电机的优点是实现“扭矩矢量分配”。
换言之，例如车辆的车轴的这两个驱动逆变器被另行用于充电过程。故这些驱动逆变器的主要功能是满足三相交流电机的供电，而其次要功能是允许蓄电器在具有比车辆电压水平低的电压水平的充电站处充电。
另外，可以为了在充电站处的充电过程而利用三相交流电机的电感，故充电站的较低电压的升高不需要附加结构空间用于大型笨重的扼流圈。通过使用这两个电驱动电机在直流充电源处充电，可以将直流充电源(DC充电插座)侧的EMC干扰或电磁干扰因素保持在小范围内，并且DC充电插座侧的所需的EMC滤波器可以设计得更小型和有利。EMC滤波器通常用于保护充电桩以避免干扰因素或波动。因为使用三相交流电机的这两个逆变器和尤其是三相交流电机的电感，可以省掉这种EMC滤波器。故得到成本和重量的额外减小。
尤其有利的是，两个逆变器之一在400伏充电桩处充电时被用作升压转换器并且另一逆变器尤其以节拍化方式接通所需的电流路径。因此至少一个逆变器被用作升压转换器以将充电桩的400伏升高到车辆电池的800伏。因此也可以省掉用于在400伏充电过程中的降压兼容性的附加部件，因为车辆中已有的逆变器被另作他用。因此可以省掉附加部件，因为电驱动系统的逆变器除了其主功能外还具有用于在400伏充电桩处充电的附加功能。
本发明的另一方面涉及一种用于运行车辆电驱动系统的方法，其中，
-在车辆的行驶操作期间用第一三相交流电机和第二三相交流电机驱动该车辆的至少一个驱动轴，
-第一三相交流电机的第一逆变器和第二三相交流电机的第二逆变器分别由蓄电器供电，
-为了车辆的充电操作，将该车辆的车侧充电接线口电连接至第一和第二三相交流电机，和
-依赖于第一和第二逆变器将车侧充电接线口的充电电压变换为用于给该蓄电器充电的供电电压。
通过所提出的方法，除了用于借助三相交流电机驱动车辆的主要功能外，电驱动系统还能够另行用于车辆的充电操作，从而电驱动系统具有用于给三相交流电机供电以驱动车辆的主功能和用于在400伏充电站给800伏车辆充电的副功能。
尤其是，上述方法可以用根据在前方面的电驱动系统或其有利实施方式来执行。
电驱动系统的有利实施方式应被视为该方法的有利实施方式。电驱动系统为此具有允许执行该方法或其有利实施方式的主题特征。
特别是，一个方面的有利实施方式应被视为另一方面的有利实施方式，反之亦然。
附图说明
从以下对优选实施例的说明中以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出发明范围。在此，下述图示出：
图1示出在800伏车辆充电过程中车辆驱动系统的示意性电路框图，
图2示出在400伏车辆充电过程中图1的驱动系统的另一示意性电路框图。
具体实施方式
在图中，功能相同的零部件带有相同的附图标记。
图1例如示出根据本发明的车辆的电驱动系统1的示意图。它在此是电动车或混合动力车辆的电驱动系统。例如车辆具有800伏电压水平。该电压水平是指车辆蓄电器2的电压、尤其是电池电压UBatt。在此，蓄电器2的电池电压UBatt具有770～830伏的电压范围。电池电压UBatt尤其可能视蓄电器2的充电状态和/或电驱动系统1的电路结构和/或电驱动系统1的工作状态而波动。尤其是，蓄电器所具有的电池电压UBatt基本上为800伏电压。
在本申请中，“基本上”是指+/-5％、尤其是+/-10％的误差。尤其是在给定的电压值下应该考虑5％、尤其是10％的误差和/或测量误差。
特别是，电驱动系统1是指车辆被驱动或前行所需的所有部件和/或系统。尤其是，电驱动系统1能够包括车架、蓄电器2、车侧充电接线口3、至少一个驱动轴4、蓄电器2和至少一个第一三相交流电机5和第二三相交流电机6。因此可以借助电驱动系统1执行车辆的前进行驶。
尤其是，电驱动系统1具有至少一个驱动轴4。在此，它是尤其被三相交流电机5、6驱动的轴。尤其是，车辆或电驱动系统1可以具有多个驱动轴。车辆尤其可以是具有一个或两个驱动轴的轿车，或者是具有多个驱动轴的卡车。
尤其是，至少一个驱动轴4具有所述两个三相交流电机5、6。因此车辆的每个驱动轴可以具有至少两个三相交流电机。换言之，例如驱动轴的每个轮可以借助于自己的电机(即这两个三相交流电机5、6)被驱动。尤其是，车辆的每个轮可以通过自己的驱动电机被驱动或控制。
例如第一三相交流电机5和第二三相交流电机6可以共同或一起布置在作为驱动轴的后轴或前轴上。因此例如每个轴可以设有两个三相交流电机。例如，后轴和前轴都可以具有两个三相交流电机。尤其是这两个三相交流电机5、6布置在后轴或前轴上，视后轴或前轴是否是车辆驱动轴而定。在此，驱动轴4的第一轮7可以例如用第一三相交流电机5来驱动，驱动轴4的不同于第一轮7的第二轮8可以用第二三相交流电机6来驱动。
为了能够驱动该驱动轴4，由蓄电器2给这两个三相交流电机5、6供电或馈电。因为电池电压UBatt是直流电压、但三相交流电机5、6需要交流电压，故三相交流电机5、6分别具有逆变器9、10。在此，第一三相交流电机5具有第一逆变器9，第二三相交流电机6具有第二逆变器10。逆变器9、10尤其是变流器、变换器或三相整流器。借助逆变器9、10，电池电压UBatt可被分别变换或整流为交流电压，用于三相交流电机5、6的供电或运行。
尤其是，这两个逆变器9、10连接或接合至蓄电器2。例如为此可以分别将这两个逆变器9、10通过其输入侧共同连接至蓄电器2。故两个逆变器9、10可以同时被供以尤其相同的电池电压UBatt。
尤其是，逆变器9、10可被称为驱动逆变器。尤其是，逆变器9、10可以是S3L逆变器或三电平逆变器。
为了能够给蓄电器2充电，它被电连接至车侧充电接线口3。车侧充电接线口3尤其是车辆的充电插座或充电插口。在车侧充电接线口上可以尤其连接车外充电单元11。车外充电单元11可以例如是充电站或充电桩。充电单元11尤其是用于提供直流电压的直流充电源。尤其是利用充电单元11将充电电压UL提供给车侧充电接线口3。
为了现在能高效地给蓄电器2充电，有利的是充电电压UL具有与电池电压UBatt基本上相同的电压值。换言之，有利的是电池电压UBatt和充电电压UL为800伏。因为并非总是这种情况，故两个逆变器9、10和尤其是三相交流电机5、6可被另行用于下述情况，即，用充电单元11仅能提供小于500伏的充电电压L。故在此情况下需要电驱动系统1的降压兼容性。为了现在在此可省掉附加充电单元如变压器或车载充电器，三相交流电机5、6和尤其是逆变器9、10被另行用于充电操作。在此，为了车辆的和尤其蓄电器2的充电操作，第一逆变器9或第二逆变器10作为升压变换器或升压转换器运行。
蓄电器2可以例如是：车辆电池；或电池系统或多个单体电池；或高压电池。
为了现在可将逆变器9、10用于蓄电器2的充电操作，电驱动系统1可以具有开关装置12或开关机构或开关矩阵。借助开关装置12，可以在蓄电器2利用充电单元11的直接充电过程与间接经由逆变器9、10的充电过程之间进行调整或切换。
图1现在示出800伏DC充电情况。在此将开关装置12切换到第一开关位置。在此情况下，车侧充电接线口3或充电单元11直接连接或接合至蓄电器2，使得蓄电器2可借助充电电压UL被充电。
直接800伏DC充电在图1中用电流方向箭头13表示。在下述的图2中，现在举例示出蓄电器2的400伏DC充电过程。在此，关于电驱动系统的说明与关于图1的电驱动系统的说明一样。
在此情况下，现在将开关装置12切换到不同于第一开关位置的第二开关位置。故在第二开关位置，该车侧充电接线口3电连接或电接合至第一和第二三相交流电机5、6和逆变器9、10。在此情况下，可以凭借第一和/或第二逆变器9、10将在此情况下可以是400伏的充电电压UL变换为或升压变换为供电电压UV。因此，充电电压UL的电压值可被升压变换，使得作为供电电压UV存在800伏的电压值。利用该供电电压，现在可以给蓄电器2充电。对此，例如在图2中用电流方向箭头14表示从充电单元11经由三相交流电机5、6和逆变器9、10通向蓄电器2的电流流动。尤其在这里，两个逆变器9、10中的至少一个作为升压转换器运行。另一个逆变器9、10在此以时钟控制/节拍化/周期化的方式操作或作为时钟/节拍发生器操作。在此用电流方向箭头15表示时钟发生元件的电流流动。时钟控制操作的电流方向箭头15在此用虚线表示。
例如为了第一和/或第二逆变器9、10的升压操作和时钟控制操作，可以控制逆变器9、10的各半导体开关。例如逆变器9、10为此可具有IGBT或MOSFET。
附图标记列表
1 电驱动系统
2 蓄电器
3 车侧充电接线口
4 驱动轴
5,6 第一和第二三相交流电机
7,8 第一和第二轮
9,10 第一和第二逆变器
11 车外充电单元
12 开关装置
13,14,15 电流方向箭头
UBatt 电池电压
UL 充电电压
UV 供电电压

Claims (5)

1.一种用于车辆的电驱动系统(1)，具有：
-第一三相交流电机(5)和第二三相交流电机(6)，用于驱动该车辆的至少一个驱动轴(4)，
-用于在车辆的行驶操作期间给所述第一和第二三相交流电机(5,6)供电的蓄电器(2)，其中，该第一三相交流电机(5)的第一逆变器(9)和该第二三相交流电机(6)的第二逆变器(10)分别连接至该蓄电器(2)，以及
-用于将该蓄电器(2)电连接至车外充电单元(11)的车侧充电接线口(3)，
其特征是，
-凭借所述第一和/或第二逆变器(9,10)能够将该车侧充电接线口(3)的充电电压(UL)变换为用于给该蓄电器(2)充电的供电电压(UV)，
-其中，该第一三相交流电机(5)和该第二三相交流电机(6)布置在该车辆的后轴或该车辆的前轴上，该第一三相交流电机(5)能够驱动该前轴或后轴的第一轮(7)并且该第二三相交流电机(6)能够驱动该前轴或后轴的不同于该第一轮(7)的第二轮(8)。
2.根据权利要求1所述的电驱动系统(1)，其特征是，为了该车辆的充电操作，该第一逆变器(9)或该第二逆变器(10)能够作为升压变换器运行。
3.根据权利要求1或2所述的电驱动系统(1)，其特征是，该电驱动系统(1)具有开关装置(12)，用于将该车侧充电接线口(3)电连接至所述第一和第二三相交流电机(5,6)以用于所述车辆的充电操作，其中，在该开关装置(12)的第一开关位置，该车侧充电接线口(3)被直接电连接至该蓄电器(2)，并且在该开关装置(12)的第二开关位置，该车侧充电接线口(3)电连接至所述第一和第二三相交流电机(5,6)。
4.根据权利要求3所述的电驱动系统(1)，其特征是，在该开关装置(12)的第一开关位置，该蓄电器(2)能够直接以该充电电压(UL)被充电，在该开关装置(12)的第二开关位置，该蓄电器(2)能够以比该充电电压(UL)更高的供电电压(UV)被充电。
5.一种用于运行车辆的电驱动系统(1)的方法，其中，
-在车辆的行驶操作期间，用第一三相交流电机(5)和第二三相交流电机(6)驱动该车辆的至少一个驱动轴(4)，其中，
-该第一三相交流电机(5)的第一逆变器(9)和该第二三相交流电机(6)的第二逆变器(10)分别由蓄电器(2)供电，
其特征是，
-为了车辆的充电操作，将该车辆的车侧充电接线口(3)电连接至所述第一和第二三相交流电机(5,6)，并且
-凭借所述第一和第二逆变器(9,10)将该车侧充电接线口(3)的充电电压(UL)变换为用于给该蓄电器(2)充电的供电电压(UV)，
-其中，该第一三相交流电机(5)和该第二三相交流电机(6)按下述方式布置在车辆的后轴或车辆的前轴上，即，使得该第一三相交流电机(5)能够驱动该前轴或后轴的第一轮(7)并且该第二三相交流电机(6)能够驱动该前轴或后轴的不同于该第一轮(7)的第二轮(8)。
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