DE102007027530A1

DE102007027530A1 - Hybridfahrzeug und Leistungselektronik-Steuergerät zur Ansteuerung elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE102007027530A1
Application number: DE102007027530A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr. Krammer; Steffen Lutz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug, umfassend: - eine erste elektrische Maschine zur Erzeugung eines - insbesondere auf zumindest ein Antriebsrad des Hybridfahrzeugs wirkenden - Antriebsmoments, - eine zweite elektrische Maschine zum Antrieb eines Klimakompressors einer Klimaanlage, - eine erste Leistungselektronik-Wechslerrichtereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine, - eine zweite Leistungseleketronik-Wechelrichtereinheit zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine - sowie mit der ersten und der zweiten Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit gekoppelte Energiespeichermittel zur Energieversorgung der elektrischen Maschinen. Gemäß der Erfindung sind die erste und die zweite Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit in einem gemeinsamen Leistungseleketronik-Steuergerät integriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Leistungselektronik-Steuergerät zur Ansteuerung elektrischer Maschinen.
Aus der DE 10 2004 041 161 A1 ist ein Klimakühlungssteuersystem für Hybridfahrzeuge sowie ein entsprechendes Verfahren zur Klimakühlungssteuerung bekannt. Hierbei wird über einen elektronischen Controller die Brennkraftmaschine im Rahmen einer Start-Stopp-Automatik gesteuert und während vorübergehender Stopp-Phasen, in der die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist, ein elektrischer Antriebsmotor eines Klimakompressors angesteuert, so dass auch während der Stopp-Phasen eine ausreichende Klimatisierung des Fahrgastraume gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hardware für ein Hybridfahrzeug mit Klimaanlage zu vereinfachen sowie Bauraum einzusparen. Ein weiteres Ziel ist die Vereinheitlichung von Komponenten, insbesondere von Steuerelektroniken, dahingehend, dass eine einzige Steuereinheit für eine Mehrzahl unterschiedlicher Fahrzeug- bzw. Motorisierungsvarianten verwendbar ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Klimaanlagen mit integrierter Ansteuer- bzw. Leistungselektronik, in den elektronischen Bauteilen entstehende Verlustwärme zusätzlich den Kältekreislauf der Klimaanlage negativ beeinflussen kann und der technische Aufwand zur Minimierung dieses Einflusses erheblichen konstruktiven Aufwand bedeutet. Des Weiteren findet man bei Hybridfahrzeugen bislang keine einheitliche standardisierte Spannungsanlage zur Versorgung des elektrischen Antriebssystems vor, so dass für unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschiedliche Klimaanlagen bereitgestellt werden müssen. Möchte man die Nachteile, die bei Klimaanlagen mit integrierter Leistungselektronik vermeiden, ist eine zusätzliche Komponente in Form eines Steuergerätes erforderlich, die zusätzlich mit dem Klimakompressor-Antriebsmotor elektrisch verbunden und in das Fahrzeug integriert werden muss.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Leistungselektronik zur Ansteuerung des elektrischen Klimakompressor-Antriebsmotors (im Folgenden auch als zweite elektrische Maschine bezeichnet) einer Klimaanlage mit der Leistungselektronik einer anderen elektrischen Antriebsmaschine (im Folgenden auch als erste elektrische Antriebsmaschine bezeichnet) in einem gemeinsamen Leistungselektronik-Steuergerät zu integrieren. Mit Vorteil wird die Leistungselektronik einer auf den Antriebsstrang (bzw. auf zumindest ein Antriebsrad) eines Hybridfahrzeugs wirkenden elektrischen Antriebsmaschine mit der Leistungselektronik der elektrischen Antriebsmaschine für den Klimakompressor in einem gemeinsamen Steuergerät zusammengefasst. Alternativ kann die Leistungselektronik des Klimakompressor-Antriebsmotors aber auch mit der Leistungselektronik einer anderen elektrischen Maschine, etwa einer elektrischen Antriebsmaschine für den Antrieb eines anderen Nebenaggregates, zu einem gemeinsamen Steuergerät zusammengefasst werden. Die integrierte Leistungssteuerelektronik umfasst eine erste Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine, eine zweite Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine sowie zumindest eine weitere Logikeinheit zur betriebsabhängigen Ansteuerung über welche der beiden Leistungselektronik-Wechselrichtereinheiten (erste, zweite oder beide) eine Ansteuerung der entsprechenden elektrischen Maschine erfolgen soll. Diese Logikeinheit kann ferner die Funktionalität zur vollständigen betriebsparameterabhängigen Ansteuerung zumindest einer, vorzugsweise beider elektrischer Maschinen aufweisen.
Mit Vorteil ist zumindest eine der beiden über die zentrale gemeinsame Steuerelektronik elektrischen Maschinen (insbesondere beide) als mehrphasige Wechsel- oder Drehstrommaschine ausgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines gemäß der Erfindung integrierten Leistungselektronik-Steuergeräts 2 zur Ansteuerung zweier unterschiedlicher elektrischer Antriebsmaschinen EM1; EM2, wobei eine der Antriebsmaschinen EM2 die elektrische Antriebsmaschine für einen Klimakompressor 4 ist. Im Leistungselektronik-Steuergerät 2 sind zwei funktional getrennte Leistungselektronik-Wechselrichtereinheiten WR1, WR2 und eine übergeordnete Logikeinheit LE integriert. Bei den Leistungselektronik-Wechselrichtereinheiten WR1, WR2 handelt es sich um herkömmliche Wechselrichtereinheiten, die zu einem gemeinsamen Steuergerät zusammengefasst worden sind. Das Leistungselektronik-Steuergerät 2 ist über Versorgungsleitungen mit einer Energiespeichereinrichtung 6 gekoppelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine unmittelbare Kopplung – ohne Zwischenschaltung weiterer Komponenten dargestellt. Alternativ kann die Energiespeichereinrichtung 6 auch über zusätzliche zwischengeschaltete Komponenten – beispielsweise über eine weitere DC/DC-Wandlereinheit oder dergleichen – mit dem Leistungselektronik-Steuergerät 2 indirekt gekoppelt sein. Die ebenfalls integrierte Logikeinheit LE kann derart ausgebildet sein, das über sie lediglich eine Auswahl bzw. Zuordnung der betriebsbedingt benötigten Wechselrichtereinheit erfolgt, wobei die Umsetzung einer übergeordneten Betriebsstrategie (z. B. Hybridantriebsstrategie) in einem anderen Steuergerät (z. B. μc) erfolgt. Alternativ kann aber auch die Logikeinheit 2 derart ausgebildet sein, dass eine Betriebsstrategie zur Ansteuerung der beiden Wechselrichtereinheit bzw. der mit diesen verbundenen elektrischen Antriebsmaschinen EM1, EM2 bereits integriert ist.
Durch die erfindungsgemäße Realisierung eines zentralen Wechselrichter-Steuergerätes zur Ansteuerung unterschiedlicher elektrischer Maschinen kann die jeweilige Elektronik, anstatt z. B. in die elektrische Maschine integriert, an Einbauorten mit günstigen Umgebungsbedingungen verbaut werden. Darüber hinaus werden Bauraum eingespart, der Wirkungsgrad des Gesamtsystems verbessert und Kosten reduziert. Der Wirkungsgrad des Systems wird insbesondere dadurch gesteigert, da kein Wärmeeintrag der Leistungselektronik (WR2) in den Klimakreislauf erfolgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004041161 A1 [0002]

Claims

Hybridfahrzeug umfassend – eine erste elektrische Maschine (EM1) zur Erzeugung eines – insbesondere auf zumindest ein Antriebsrad des Hybridfahrzeugs wirkenden – Antriebsmoments, – eine zweite elektrische Maschine (EM2) zum Antrieb eines Klimakompressors (4) einer Klimaanlage, – eine erste Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR1) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (EM1), – eine zweite Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR2) zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (EM2), – mit der ersten und der zweiten Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR1; WR2) gekoppelte Energiespeichermittel (6) zur Energieversorgung der elektrischen Maschinen (EM1; EM2), dadurch gekennzeichnet, dass – dass die erste und die zweite Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR1; WR2) in einem gemeinsamen Leistungselektronik-Steuergerät (2) integriert sind.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Leistungselektronik-Steuergerät (2) zusätzlich eine Logikeinheit (LE) integriert ist, über die in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebsparametern die jeweilige integrierte Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR1; WR2) ansteuerbar ist.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Leistungselektronik-Steuergerät (2) zusätzlich die Logik zur Steuerung mindestens einer der zwei elektrischen Maschinen (EM1; EM2) integriert ist.
Leistungselektronik-Steuergerät (2) zur Ansteuerung unterschiedlicher elektrischer Maschinen (EM1; EM2), wobei eine erste elektrische Maschine (EM1) als Antriebsmaschine der Antriebsräder und/oder eines anzutreibenden Nebenaggregats eines Hybridfahrzeugs ausgebildet ist und die zweite elektrische Maschine (EM2) als Antriebsmaschine für einen Klimakompressor (4) ausgebildet ist, umfassend in einem gemeinsamen Steuergerätegehäuse integriert: – eine erste Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR1) zur Ansteuerung der ersten elektrischen Maschine (EM1), – eine zweite Leistungselektronik-Wechselrichtereinheit (WR2) zur Ansteuerung der zweiten elektrischen Maschine (EM2), und – eine mit beiden Leistungselektronik-Wechselrichtereinheiten (WR1; WR2) gekoppelte Logikeinheit (LE) zur betriebsparameter- bzw. -betriebszustandsabhängigen Ansteuerung der beiden Leistungselektronik-Wechselrichtereinheiten (WR1; WR2).