DE102010010124A1 - Steuerung eines Generator-Starters für ein Hybridelektrofahrzeug mit einer unterbrochenen Hochspannungsbatterie - Google Patents

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Abstract

Ein Hybridantriebsstrangsystem umfasst eine Elektromotor/Generator-Einheit mit einer mehrphasigen asynchronen AC-Maschine, die mit einem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden ist. Ein Hochspannungskondensator ist zwischen positiven und negativen Seiten eines DC-Hochspannungs-Leistungsbusses elektrisch verbunden. DC-Hochspannungsbus-Vorladungsschaltungen sind zwischen Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgungen und dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden. Eine Niederspannungsbatterie lädt den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator über die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgungen und die DC-Hochspannungsbus-Vorladungsschaltungen auf elektrische Weise auf, wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus getrennt ist.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung mit der Nummer 61/158,740, die am 03.09.2009 eingereicht wurde und hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft den elektrischen Leistungsfluss in einem Hybridelektrofahrzeug, und insbesondere die Erzeugung von Hilfsleistung, wenn eine Hochspannungsbatterie unterbrochen ist.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und bilden möglicherweise nicht den Stand der Technik.
  • Hybridelektrofahrzeuge können nach Bedarf selektiv verschiedene Energiequellen verwenden, um einen optimalen Kraftstoffwirkungsgrad zu erreichen. Ein Fahrzeug kann selektiv entweder eine Brennkraftmaschine oder eine oder mehrere mit einem Hochspannungs-Batteriemodul oder Energiespeichersystem verbundene Motor/Generator-Einheit(en) oder beide zum Antrieb und zur Steuerung des Betriebs verwenden.
  • Ein Fahrzeug umfasst einen Hybridantriebsstrang, der ein Maschinen-Stopp/Start-System umfasst, wobei die Maschine bei einem fortlaufenden Fahrzeugbetrieb automatisch ausgeschaltet wird und unter Verwendung einer Elektromotor/Generator-Einheit automatisch neu gestartet wird. Das System umfasst vorzugsweise ein regeneratives Bremssystem zum Wiederaufladen des Hochspannungs-Energiespeichersystems über die Elektromotor/Generator-Einheit und die Fähigkeit zum selektiven Ausschalten der Maschine während eines Fahrzeugleerlaufs, die als Autostopp-Steuerungsschema bezeichnet wird.
  • Die Motor/Generator-Einheit kann als ein riemengetriebenes Generatorstartersystem (BAS-System) anstelle eines Generators verwendet werden. Das BAS bringt ein Drehmoment auf einen Rippenkeilriemen der Maschine auf, wenn ein Bediener eine Absicht zum Wiederaufnehmen der Fahrt signalisiert, nachdem ein Autostopp-Steuerungsschema ausgeführt wurde. Drehmoment von der bzw. den Motor/Generator-Einheit(en) kann die Maschine eine kurze Zeitspanne lang drehen, um die Maschine anzulassen, bis sie zündet und läuft. Während eines Kaltstarts der Maschine kann ein an der Kurbelwelle montierter Hilfsmotor oder 12-Volt-Startermotor ein Anlassdrehmoment zum Anlassen und Starten der Maschine bereitstellen. Bekannte BAS-Systeme verwenden ein Hochspannungs-Energiespeichersystem, das elektrische Hochspannungsleistung durch einen Spannungsgleichrichter/Wechselrichter an die Motor/Generator-Einheit(en) liefert. Die Hochspannungsbatterie kann aufgrund einer Störung oder anderer Betriebsbedingungen temporär unterbrochen sein oder anderweitig nicht zur Verfügung stehen. Dies kann zu einem Verlust der oder einer nicht ausreichenden Felderregung führen, speziell bei einer Elektromotor/Generator-Einheit, die auf einer asynchronen Maschine basiert, was wiederum zu einem Verlust der fortgesetzten Erzeugung von elektrischer Hilfsleistung an Bord des Fahrzeugs führen kann. Nicht ausreichende elektrische Hilfsleistung kann zu einem Ausschalten des Fahrzeugs führen, was zu einer Heimkehr zu Fuß führt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem umfasst einen mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter, der über positive und negative Seiten eines DC-Hochspannungs-Leistungsbusses mit einem Hochspannungs-Energiespeichersystem elektrisch verbunden ist. Eine mehrphasige asynchrone AC-Maschine ist mit dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden und ein DC-Hochspannungs-Koppelkondensator ist zwischen den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses elektrisch verbunden. Eine Niederspannungsbatterie ist mit einer Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung elektrisch verbunden und eine Gatetreiber-Vorladungsschaltung ist zwischen der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden. Die Niederspannungsbatterie lädt den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator über die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und die Gatetreiber-Vorladungsschaltung elektrisch auf, wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus getrennt ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 eine schematische Veranschaulichung eines Kraftstoff-Elektrohybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, das eine Brennkraftmaschine umfasst, die mit einer Elektromotor/Generator-Einheit und einem Getriebe drehbar gekoppelt ist;
  • 2 Details einer elektrischen Schaltung schematisch zeigt, die mit einem Fahrzeug verbunden ist, welche die Hilfsbatterie, das Hilfsleistungsmodul, das Gleichrichter/Wechselrichtermodul und die mit der Maschine über ein Riemenantriebssystem gekoppelte Elektromotor/Generator-Einheit gemäß der vorliegenden Offenbarung umfassen.
  • GENAUE BESCHREIBUNG
  • Mit Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen das Gezeigte nur zum Zweck der Veranschaulichung einiger beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck der Einschränkung derselben gedacht ist, veranschaulicht 1 ein Antriebssystem für ein Kraftstoff-Elektrohybridfahrzeug 10 auf schematische Weise. So, wie das Kraftstoff-Elektrohybridfahrzeug 10 ausgestaltet ist, umfasst es eine Brennkraftmaschine (E) 12, die mit einer Elektromotor/Generator-Einheit (MGU) 26 und einem Getriebe (T) 14 drehbar gekoppelt ist. Das Getriebe 14 ist zur Übertragung von Antriebsdrehmoment auf Straßenräder 16 in Ansprechen auf Steuerungssignale ausgestaltet, welche von einem Steuerungsmodul (C) 5 stammen. In den verschiedenen Zeichnungen entsprechen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten.
  • Die Brennkraftmaschine 12 ist mit der Elektromotor/Generator-Einheit 26 über ein Antriebssystem 23 mechanisch drehbar gekoppelt, das einen Rippenkeilriemen oder eine andere geeignete Kopplungsvorrichtung umfasst. Bei einer Ausführungsform umfasst das Antriebssystem 23 einen Rippenkeilriemen, der zwischen einer Riemenscheibe, die an einer Kurbelwelle 13 der Maschine 12 angebracht ist, und einer weiteren Riemenscheibe verlegt ist, die an einer Drehwelle angebracht ist, welche mit einem Rotor der Elektromotor/Generator-Einheit 26 gekoppelt ist. Die vorstehend erwähnten Elemente bilden ein riemengetriebenes Generatorstartersystem (BAS-System). Die Maschine 12 umfasst einen Hilfsstartermotor (M) 11, der durch einen Rädersatz mit der Kurbelwelle 13 der Maschine 12 selektiv verbunden werden kann, und der ausgestaltet ist, um ein Anlassdrehmoment zum Anlassen der Maschine 12 in Ansprechen auf einen Startbefehl bereitzustellen, der mit einem Schlüsseleinschaltbefehl eines Bedieners verbunden ist. Die Kurbelwelle 13 der Maschine 12 ist mit einem drehbaren Abtriebselement 20 gekoppelt, das mit einem Antriebselement 22 des Getriebes 14 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform ist das Abtriebselement 20 der Maschine 12 mit dem Antriebselement 22 des Getriebes 14 über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 18 gekoppelt, welche eine Kupplungseinrichtung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder eine andere geeignete Vorrichtung umfassen kann. Das Getriebe 14 kann ein Stufengetriebe mit mehreren Drehzahlen, ein elektrisch verstellbares Getriebe oder eine beliebige andere geeignete Getriebekonstruktion sein, die zum Übertragen von Antriebsdrehmoment zwischen dem Getriebe 14 und den Straßenrädern 16 über ein Abtriebselement 24 in der Lage ist.
  • Vorzugsweise ist die Maschine 12 eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, die während eines fortlaufenden Betriebs des Fahrzeugs 10 selektiv in einer Vielzahl von Stati betrieben werden kann, welche einen Sta tus mit eingeschalteter Maschine und einen Status mit ausgeschalteter Maschine umfassen. Die Stati mit eingeschalteter und ausgeschalteter Maschine werden unter Verwendung eines Autostart-Steuerungsschemas bzw. eines Autostopp-Steuerungsschemas erreicht. Während eines fortlaufenden Betriebs des Fahrzeugs 10 kann das Steuerungsmodul 5 die Maschine 12 in den Status mit ausgeschalteter Maschine unter Verwendung des Autostopp-Steuerungsschemas in Ansprechen auf Bedienerbefehle steuern, z. B. kein Niederdrücken eines Gaspedals und Fahrzeugbetriebsbedingungen, die einen Maschinenleerlauf umfassen, der in Ansprechen auf eine Fahrzeugstoppbedingung an einer Verkehrsampel auftreten kann. Es ist festzustellen, dass auch andere Betriebsbedingungen dazu führen können, dass die Maschine 12 im Leerlauf arbeitet. Auf diese Weise ist das Fahrzeug 10 zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs in der Lage. Anschließend kann das Steuerungsmodul 5 unter Verwendung des Autostart-Steuerungsschemas die Maschine 12 in den Status mit eingeschalteter Maschine steuern, um Antriebsdrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs in Ansprechen auf einen Bedienerbefehl bereitzustellen, z. B. das Niederdrücken eines Gaspedals. Ein Status mit eingeschalteter Maschine ist ein Maschinenbetriebsstatus, bei dem die Maschine 12 mit Kraftstoff versorgt und gezündet wird und genügend Drehmoment erzeugt, um den Maschinenbetrieb bei oder über einer Verbrennungsstabilitätsgrenze zu halten, und ein Status mit ausgeschalteter Maschine ist ein Maschinenbetriebsstatus, bei dem die Maschine 12 nicht mit Kraftstoff versorgt und nicht gezündet wird und kein Drehmoment erzeugt. Andere Maschinenstati können einen Status mit allen Zylindern oder einen Status mit abgeschalteten Zylindern und einen Status mit Kraftstoffzufuhr oder einen Status mit abgesperrtem Kraftstoff umfassen. Bei einer Ausführungsform ist die Maschine 12 eine Maschine mit Funkenzündung, bei der ein Timing der Verbrennung durch ein Frühverstellen oder Spätverstellen eines Funkenzündungstimings gesteuert wird. Alternativ ist die Maschine 12 eine Maschine mit Kompressionszündung, bei der das Verbrennungstiming durch Frühverstellen oder Spätverstellen des Timings von Kraftstoffeinspritzereignissen gesteuert wird. Es ist festzustellen, dass die Maschine 12 ausgestaltet sein kann, um in anderen Verbrennungsmodi zu arbeiten.
  • Die Elektromotor/Generator-Einheit 26 umfasst vorzugsweise eine mehrphasige Induktions- oder Asynchron-AC-Maschine, die einen Stator und einen mit dem Stator magnetisch gekoppelten Rotor umfasst. Wie dargestellt, ist die Elektromotor/Generator-Einheit 26 eine Dreiphasenmaschine. Es ist festzustellen, dass die Elektromotor/Generator-Einheit 26 eine beliebige einer Vielzahl mehrphasiger Einrichtungen umfassen kann, z. B. elektrische Maschinen mit zwei Phasen, vier Phasen, fünf Phasen und sechs Phasen. Der Rotor der Elektromotor/Generator-Einheit 26 ist vorzugsweise mit dem Riemenantriebssystem 23 gekoppelt, welches zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Elektromotor/Generator-Einheit 26 und der Maschine 12 ausgestaltet ist.
  • Ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (PIM) 27 ist über einen DC-Hochspannungs-Leistungsbus 31, der einen positiven DC-Hochspannungs-Leistungsbus 31A und einen negativen DC-Hochspannungs-Leistungsbus 31B umfasst, wie mit Bezug auf 2 veranschaulicht ist, mit einem Hochspannungs-Energiespeichersystem (ESS) 25 verbunden. Ein Hochspannungsschalter 40 ist derart positioniert, dass er das Energiespeichersystem 25 z. B. in Ansprechen auf eine Systemstörung von der positiven oder der negativen Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B oder von beiden trennt. Der Hochspannungsschalter 40 ist in einer offenen Position veranschaulicht, befindet sich aber während eines fortlaufenden Betriebs in einer geschlossenen Position. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 und zugehörige Steuerungsschaltungen und -schemata können elektrische Gleichstromleistung (DC-Leistung), die vom Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 stammt, in elektrische Wechselstromleistung (AC-Leistung) umsetzen, welche an die Elektromotor/Generator-Einheit 26 übertragen wird, um Drehmoment zu erzeugen. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 und zugehörige Steuerungsschaltungen und -schemata können elektrische AC-Leistung, die in der Elektromotor/Generator-Einheit 26 entsteht, in elektrische DC-Leistung umsetzen, um das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 elektrisch aufzuladen, wenn ein Magnetisierungsstrom den Stator in ausreichender Weise magnetisiert.
  • Ein Hilfsleistungsmodul (APM) 28 ist mit dem Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 elektrisch verbunden, wobei die elektrische Verbindung mit Bezug auf 2 beschrieben wird. Das Hilfsleistungsmodul 28 ist über einen DC-Niederspannungs-Leistungsbus (LV-Leistungsbus) 19 auch mit einer Hilfsbatterie (AUX) 41 elektrisch verbunden. Die Hilfsbatterie 41 ist vorzugsweise eine Niederspannungs-Energiespeichereinrichtung, wie etwa eine 12-Volt-DC-Batterie, und ist geeignet, um den Startermotor 11 und andere Zubehöreinrichtungen und Hilfssysteme (AUX-Systeme) 45 an Bord des Fahrzeugs 10 mit Leistung zu versorgen, welche z. B. Scheinwerfer und Innenbeleuchtungen 46, ein Radio oder ein Audiosystem 48, elektrische Sitze 50 und ein elektrische Servolenkungssystem (EPS-System) 52 umfassen. Das Hilfsleistungsmodul 28 kann als DC/DC-Leistungswandler ausgestaltet sein, der elektrische DC-Leistung von einem Hochspannungsniveau auf ein Niederspannungsniveau und umgekehrt umsetzt, dessen Arbeitsweise vom Steuerungsmodul 5 gesteuert wird. Das Hilfsleistungsmodul 28 ist vorzugsweise als ein DC/DC-Leistungswandler ausgestaltet, der zur Minimierung von Kosten nur elektrische DC-Leistung von einem Hochspannungsniveau auf ein Niederspannungsniveau umsetzt. Das heißt, dass das Hilfsleistungsmodul 28 Leistung von einer Hochspannung, die in dem Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 entsteht, in Niederspannungsleistung umsetzt, die zum Aufladen der Hilfsbatterie 41 und/oder nach Bedarf zum Versorgen eines oder mehrerer der Hilfssysteme 45 mit Leistung geeignet ist. Das Steuerungsmodul 5 steuert einen Leistungsfluss an Bord des Fahrzeugs 10 von dem Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 und der Hilfsbatterie 41, um die benötigte elektrische Funktionalität bereitzustellen.
  • Bei der Verwendung hierin soll der Begriff ”Hochspannung” so aufgefasst werden, dass er Nennspannungsniveaus bezeichnet, die primär bei Antriebsanwendungen für das Fahrzeug (z. B. für elektrische Hochspannungsmaschinen) verwendet werden. Bei der Verwendung hierin soll der Begriff ”Niederspannung” so aufgefasst werden, dass er Nennspannungsniveaus bezeichnet, die primär bei Niederspannungszubehörlasten für das Fahrzeug (z. B. für elektrische Hochspannungsmaschinen) verwendet werden. Allgemeiner sollen die Begriffe ”Hochspannung” und ”Niederspannung”, wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden, dass sie Nennspannungsniveaus relativ zueinander bezeichnen.
  • Das Steuerungsmodul 5 kann als ein verteiltes oder ein zentrales Steuerungsmodul ausgestaltet sein, das Controller und Fähigkeiten derart aufweist, wie sie zur Ausführung der gesamten benötigten Leistungsflusssteuerungsfunktionalität an Bord des Fahrzeugs 10 in gewünschter Weise notwendig sind. Ein Steuerungsmodul, ein Modul, ein Controller, ein Prozessor und ähnliche Ausdrücke bezeichnen eine beliebige geeignete oder verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierte(n) Schaltung(en) (ASIC), elektronischen Schaltung(en), zentralen Verarbeitungseinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zugehörigem Arbeitsspeicher und Speichereinrichtungen (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Speicher mit wahlfreiem Zugriff, Festplattenspeicher, usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, kombinatorische Logikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und Einrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Das Steuerungsmodul weist einen Satz von Steuerungsalgorithmen auf, die residente Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die im Arbeitsspeicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Algorithmen werden, etwa von einer zentralen Verarbeitungseinheit, ausgeführt und dienen dazu, Eingänge von Erfassungseinrichtungen und anderen Netzwerksteuerungsmodulen zu überwachen und um Steuerungs- und Diagnoseroutinen zum Steuern der Arbeitsweise von Stellgliedern auszuführen. Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während eines fortlaufenden Betriebs der Maschine und des Fahrzeugs. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Das Steuerungsmodul 5 weist einen Satz ausführbarer Steuerungsschemata 100 auf, die Algorithmen in der Form residenter Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in einem der Speichermedien gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen bereitzustellen.
  • Das Steuerungsmodul 5 ist signaltechnisch und funktional jeweils mit der Maschine 12, dem Startermotor 11, der Elektromotor/Generator-Einheit 26, dem Hochspannungs-Energiespeichersystem 25, dem Hilfsleistungsmodul 28, dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 und der Hilfsbatterie 41 vorzugsweise über einen Kommunikationsbus 51 wie gezeigt verbunden. Es ist festzustellen, dass ein Informationstransfer an das und von dem Steuerungsmodul 5 durch einen oder mehrere Kommunikationspfade bewerkstelligt werden kann, welche die Verwendung einer Direktverbindung, die Verwendung eines lokalen Netzwerkbusses und die Verwendung eines seriellen peripheren Schnittstellenbusses (SPI-Busses) umfassen.
  • Wenn die Maschine 12 die Elektromotor/Generator-Einheit 26 umfasst und als ein riemengetriebenes Generatorstartersystem (BAS-System) wie vorstehend beschrieben ausgestaltet ist, kann das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 die Elektromotor/Generator-Einheit 26 selektiv so steuern, dass sie das Riemenantriebssystem 23 dreht, um die Maschine 12 z. B. nach einem Autostopp-Steuerungsschema anzulassen. Ferner kann das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 die Elektromotor/Generator-Einheit 26 selektiv so steuern, dass sie als Generator arbeitet, um das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 über einen Leistungstransfer von der Maschine 12 und dem Getriebe 14 wieder aufzuladen. Dies kann beispielsweise umfassen, dass Energie aufgefangen wird, die von den Rädern 16 durch das Getriebe 14 und die Maschine 12 während eines regenerativen Bremsereignisses an die Elektromotor/Generator-Einheit 26 übertragen wird. Der Startermotor 11 kann so gesteuert werden, dass er elektrische Leistung aus der Niederspannungs-Hilfsbatterie (AUX) 41 zum Anlassen und Starten der Maschine 12 nach Bedarf entnimmt, etwa bei einem anfänglichen Starten des Fahrzeugs 10 in Ansprechen auf ein Schlüsseleinschaltereignis und in Ansprechen auf eine elektrische Hochspannungs-Störungsbedingung, wie hier nachstehend beschrieben wird.
  • 2 zeigt auf schematische Weise Details einer elektrischen Schaltung, die dem Fahrzeug 10 von 1 zugeordnet ist, welche die Hilfsbatterie (AUX) 41, das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (PIM) 27, welches ein Gatetreibermodul (GDM) 27A umfasst, und die über das Riemenantriebssystem 23 mit der Maschine 12 gekoppelte Elektromotor/Generator-Einheit 26 umfasst. Das Gatetreibermodul 27a umfasst einen AC-Leistungsoszillator 32, der mit der Hilfsbatterie 41 über den LV-Bus 19 elektrisch verbunden ist. Der AC-Leistungsoszillator 32 ist mit oberen und unteren Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgungen 35A bzw. 35B elektrisch verbunden, die elektrische DC-Leistung an Gatetreiberschaltungen 94A bzw. 94B bereitstellen. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (PIM) 27 umfasst einen mehrphasigen Brückenwandler 27B, der gesteuerte Schaltereinrichtungen 95 umfasst, welche in Phasenpaaren angeordnet sind und durch individuelles Schalten gesteuert werden, um eine DC-Spannung zwischen den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B in eine AC-Spannung umzusetzen, um die Elektromotor/Generator-Einheit (MGU) 26 in einem Fahrmodus zu betreiben, oder um eine AC-Spannung von der Elektromotor/Generator-Einheit (MGU) 26, die in einem Generationsmodus arbeitet, in eine DC-Spannung zwischen den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B umzusetzen, um Energie an das Hochspannungs-Energiespeichersystem (ESS) 25 zurückzuspeichern.
  • Ein von jeder der Gatetreiberschaltungen 94A und 94B ausgegebenes Signal ist mit einer Basis einer der Schaltereinrichtungen 95A bzw. 95B des Brückenwandlers 27B elektrisch verbunden. Es sind ein paar der Gatetreiberschaltungen 94A und 94B und ein zugehöriges Paar der Schaltereinrichtungen 95A und 95B gezeigt, die einer einzelnen Phase (A) der Elektromotor/Generator-Einheit 26 entsprechen. Während eines fortlaufenden Betriebs erzeugt jede Gatetreiberschaltung 94, die einer der Schaltereinrichtungen 95 zugeordnet ist, einen Impuls in Ansprechen auf ein Steuerungssignal, das vom Steuerungsmodul 5 stammt, welches die Schaltereinrichtung 95 aktiviert und einen Stromfluss durch eine der Phasen der Elektromotor/Generator-Einheit 26 induziert. Es ist festzustellen, dass jeder Phase der Elektromotor/Generator-Einheit 26 ein Gatetreibermodul 27A, das eine obere und untere Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung 35A und 35B und zugehörige Schalteinrichtungen 95A und 95B für den Brückenwandler 27B umfasst, zugeordnet ist. Es ist festzustellen, dass jeder Schaltereinrichtung 95 eine Gatetreiberschaltung 94 zugeordnet ist.
  • Der Brückenwandler 27B ist mit jeder Phase der Elektromotor/Generator-Einheit 26 elektrisch verbunden. Der Brückenwandler 27B umfasst eine Vielzahl der Schaltereinrichtung 95, die als drei Paare der Schaltereinrichtungen 95A und 95B gezeigt ist, welche entsprechenden Phasen der Elektromotor/Generator-Einheit 26 zugeordnet sind. Jede Schaltereinrichtung 95 entspricht einer der Gatetreiberschaltungen 94 des Gatetreibermoduls 27A.
  • Die Elektromotor/Generator-Einheit 26 ist mit dem Brückenwandler 27B wie gezeigt elektrisch verbunden und ist mit der Maschine 12 über das Riemenantriebssystem 23 mechanisch gekoppelt. Ein oder mehrere DC-Hochspannungs-Koppelkondensator(en) 17 ist bzw. sind über die positive und negative Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B positioniert. Bei einer Ausführungsform weist der bzw. weisen die DC-Koppelkondensator(en) 17 eine Kapazität von 3000 μF auf.
  • Das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 ist mit den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A bzw. 31B elektrisch verbunden, wobei der Hochspannungsschalter 40 so positioniert ist, dass er das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 von der positiven oder der negativen Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B oder von beiden trennen kann.
  • Jede Schaltereinrichtung 95 umfasst vorzugsweise eine Halbleitereinrichtung mit einer niedrigen Einschaltimpedanz, z. B. in einer Größenordnung von Milliohm. Eine beispielhafte Schaltereinrichtung umfasst eine Feldeffekttransistoreinrichtung. Bei einer Ausführungsform kann dies eine MOSFET-Einrichtung sein. Alternativ können die Schaltereinrichtungen 95 IGBT-Einrichtungen, JFET-Einrichtungen und andere Einrichtungen umfassen. Die Schaltereinrichtungen 95 sind als Paare konfiguriert, die als 95A und 95B bezeichnet sind, um einen elektrischen Leistungsfluss zwischen der positiven Seite des Hochspannungsbusses 31A und eines der Vielzahl elektrischer Kabel zu steuern, die mit einer der Phasen der Elektromotor/Generator-Einheit 26 und der negativen Seite des Hochspannungsbusses 31B verbunden und diesen zugeordnet sind. Das Steuerungsmodul 5 umfasst eine Schaltersteuerungsschaltung, um eine Aktivierung und Deaktivierung jeder der Schaltereinrichtungen 95 über die Gatetreiberschaltungen 94 zu steuern.
  • Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98 sind zwischen dem Gatetreibermodul 27A und dem Hochspannungsbus 31A des Brückenwandlers 27B seriell verbunden. Insbesondere umfasst jede Phase des Brückenwandlers 27B eine erste der Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98A, die zwischen einer Hochspannungsseite 91A der oberen Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung 35A und der positiven Seite des Hochspannungsbusses 31A seriell verbunden ist, und eine zweite der Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98B, die zwischen einer Hochspannungsseite 91B der unteren Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung 35B und einem elektrischen Knoten 92 seriell verbunden ist, der durch einen Verbindungspunkt zwischen dem zugehörigen Paar der Schaltereinrichtungen 95A und 95B definiert ist, der mit einer Phase der Elektromotor/Generator-Einheit 26 elektrisch verbunden ist.
  • Jede Gatetreiber-Vorladungsschaltung 98 umfasst eine Diode 97, die mit einer Widerstandseinrichtung 96 in Reihe verbunden ist. Die Diode 97 ist vorzugsweise so vorgespannt, dass sie einen Stromfluss von dem Hochspannungsbus 31A an den Brückenwandler 27B zulässt und einen Stromfluss von dem Brückenwandler 27B an das Gatetreibermodul 27A begrenzt.
  • Wenn in der Hochspannungsschaltung eine Störung detektiert wird, z. B. eine Störung bei der Masseisolierung, wird der Hochspannungsschalter 40 so gesteuert, dass er das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 von der positiven oder der negativen Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B oder von beiden trennt. Das Steuerungsmodul 5 fährt nicht mit dem Aktivieren und Deaktivieren aller Schaltereinrichtungen 95 über die Gatetreiberschaltungen 94 fort. Die Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98 sind so ausgestaltet, dass sie dem Gatetreibermodul 27A die Verwendung elektrischer Leistung ermöglichen, die von der Hilfsbatterie 41 stammt, um den bzw. die DC-Koppelkondensatoren 17 elektrisch aufzuladen. Wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 durch ein Öffnen des Hochspannungsschalters 40 von der Aufladeschaltung getrennt ist, bewirken folglich die Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98, dass der bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 unter Verwendung elektrischer Niederspannungsleistung, die von der Hilfsbatterie 41 stammt, aufgeladen wird bzw. werden. Bei einer Ausführungsform kann jede der oberen und unteren Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgungen 35A und 35B, wenn die Hilfsbatterie 41 eine Einrichtung mit 12 V DC-Nennspannung ist, eine an die Vorladungsschaltungen 98 angelegte Spannungsausgabe erzeugen, die zwischen 15 und 25 Volt lie gen kann. Wenn die Vorladungsschaltungen 98 wie hier vorstehend beschrieben mit dem Brückenwandler 27B verbunden sind und der Hochspannungsschalter 40 geöffnet ist, wodurch das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 aus der Schaltung entfernt wird, geht elektrische Leistung durch die Vorladungsschaltungen 98 und lädt den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 auf. Gemäß der Ausgestaltung werden die Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98 kombiniert, um eine Vorspannungsspannung über dem bzw. den DC-Koppelkondensator(en) 17 zu erzeugen, die ausreicht, um genügend Magnetisierungsenergie für einen Betrieb der AC-Maschine an die Elektromotor/Generator-Einheit 26 bereitzustellen, wenn die Maschine 12 im Leerlauf arbeitet, und kann bei einer Ausführungsform insgesamt mindestens 34 Volt betragen. Somit wird der bzw. werden die DC-Koppelkondensator(en) 17 vorgeladen, sodass sie genügend elektrische Energie bei einer Spannung aufweisen, die größer als erforderlich ist, um den Stator der Elektromotor/Generator-Einheit 26 zu magnetisieren und anderweitig zu betreiben, welche bei einer Ausführungsform eine Spannung ist, die größer als eine benötigte Betriebsspannung von 32 Volt ist.
  • Ein Steuerungsschema 100 wird bereitgestellt, das die Erzeugung elektrischer Hilfsleistung an Bord des Fahrzeugs 10 aufrecht erhält, wenn eine elektrische Hochspannungs-Störungsbedingung (HV-Störungsbedingung) detektiert wird, wie etwa wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 unterbrochen oder offline ist, sei es wegen einer elektrischen Störung, Systeminstallationsproblemen oder sonstigem. Der Hochspannungsschalter 40 wird in Ansprechen auf eine derartige Störung vorzugsweise automatisch geöffnet, um das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 aus der Schaltung zu entfernen, wobei der offene Hochspannungsschalter 40 eine Vorrichtung bereitstellt, um zu diagnostizieren, dass das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 unterbrochen ist. In Abhängigkeit von dem eingeschalteten/ausgeschalteten Betriebsstatus der Maschine 12 kann, wenn eine derartige Störung auftritt, automatisch ein Heimschleichmodus ausgeführt werden, um einen Betrieb des Fahrzeugs 10 fortzusetzen. Die Details des Heimschleichmodus werden in Abhängigkeit von dem Betriebsstatus der Maschine 12 zu dem Zeitpunkt, an dem eine elektrische Hochspannungsstörung detektiert wird, gewählt.
  • Das Steuerungsschema 100 wird im Steuerungsmodul 5 im Vertrauen auf die in 2 gezeigten Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98 ausgeführt. Das Steuerungsschema 100 sorgt für einen fortgesetzten elektrischen Leistungsfluss im Fahrzeug 10 nach der Detektion oder Ermittlung einer elektrischen Hochspannungs-Störungsbedingung, z. B. wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 offline, unterbrochen oder anderweitig nicht verfügbar ist. Der aufrechterhaltene elektrische Leistungsfluss wird erreicht, indem der DC-Koppelkondensator 17 auf eine minimale Spannung vorgeladen und als eine Quelle für Magnetisierungsenergie an den Stator der Elektromotor/Generator-Einheit 26 verwendet wird, um den Aufbau einer Spannung zu ermöglichen, wenn diese von der Maschine 12 gedreht wird. Das Steuerungsmodul 5 ist so ausgestaltet, dass es beim Vorhandensein einer elektrischen Hochspannungs-Störungsbedingung arbeitet, die mit dem Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 und zugehörigen Elementen verbunden ist. Das Steuerungsmodul 5 steuert folglich eine Spannung über den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B über den Brückenwandler 27B, es steuert das Hilfsleistungsmodul 28 in einen Abwärtsmodus zum Wiederaufladen der Hilfsbatterie 41 und es steuert den Brückenwandler 27B in einen Vorladungsmodus, um den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 zwischen den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B zur Verwendung zum Erregen des Stators der Elektromotor/Generator-Einheit 26 aufzuladen, was ein Betreiben der Elektromotor/Generator-Einheit 26 in einem elektrischen Leistungserzeugungsmodus ermöglicht.
  • Das Steuerungsschema 100 hält einen Betrieb der Elektromotor/Generator-Einheit 26 aufrecht, wobei es deren Fähigkeit zur Erzeugung von Niederspannungshilfsleistung verwendet. Das System verwendet eine isolierte elektrische DC-Leistung, die von der Hilfsbatterie 41 über das Gatetreibermodul 27A durch die oberen und unteren Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgungen 35A und 35B und die Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98 verfügbar ist, um den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 elektrisch aufzuladen, um eine vorbestimmte Spannung über den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B zu erreichen, die ausreicht, um Magnetisierungsenergie an die Statorwicklungen der Elektromotor/Generator-Einheit 26 zu liefern. Sobald sich die Elektromotor/Generator-Einheit 26 dreht und magnetisiert wird, wird sie von dem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 gesteuert, um den DC-Hochspannungs-Leistungsbus 31 auf seinem Nenneinstellpunkt zu halten, und ermöglicht, dass das Hilfsleistungsmodul 28 elektrische Leistung bereitstellt, um die Niederspannungslasten zu unterstützen, z. B. diejenigen, die den Hilfssystemen 45 zugeordnet sind.
  • Im Betrieb detektiert das Steuerungsschema 100, dass das Hochspannungs-Energiespeichersystem 25 von der Aufladeschaltung getrennt ist, z. B., indem ein Öffnen des Schalters 40 detektiert wird. Anfänglich werden die Leistungsausgabe von dem Hilfsleistungsmodul 28 und Transistor-Gatesteuerungssignale deaktiviert, die von dem Steuerungsmodul 5 an das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 ausgegeben werden. Die an die obere und untere Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung 35A bzw. 35B übertragene Gatetreiberleistung wird über die Gatetreiber- Vorladungsschaltungen 98 bereitgestellt, um den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 auf eine vorbestimmte Spannung aufzuladen. Somit laden die Gatetreiberschaltungen 98 den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 vor, wodurch eine Magnetisierung der Elektromotor/Generator-Einheit 26 über den Brückenwandler 27B ermöglicht wird. Die Magnetisierung der Elektromotor/Generator-Einheit 26 ermöglicht es, sie im elektrischen Leistungserzeugungsmodus zu betreiben. Die Vorladungszeitkonstante ist eine Funktion eines Widerstandswerts jedes der Widerstände 96, des DC-Koppelkondensators 17 und der Anzahl von Phasen der Elektromotor/Generator-Einheit 26. Es ist ein Paar der Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98A und 98B gezeigt, das einer einzelnen Phase der Elektromotor/Generator-Einheit 26 zugeordnet ist.
  • Wenn eine elektrische Hochspannungs-Störungsbedingung auftritt, während sich die Maschine 12 in dem Status mit eingeschalteter Maschine befindet und die Elektromotor/Generator-Einheit 26 als elektrischer Leistungsgenerator arbeitet, wird ein Heimschleichmodus ausgeführt. Während eines Betriebs in Heimschleichmodus liefert die Maschine 12 mechanische Leistung an die Elektromotor/Generator-Einheit 26, was ermöglicht, dass die Elektromotor/Generator-Einheit 26 in ihrer Eigenschaft als Generator arbeitet. Folglich wird elektrische Leistung von der Elektromotor/Generator-Einheit 26 erzeugt und an den Brückenwandler 27B und nach erfolgter Umsetzung als DC-Leistung an das Hilfsleistungsmodul 28 geliefert. Während die Maschine 12 das Fahrzeug 10 antreibt, wird ein Leistungsfluss an die Hilfsbatterie 41 bereitgestellt, was ermöglicht, dass die mit Bezug auf 1 beschriebenen Hilfssysteme 45 erregt bleiben.
  • Wenn eine elektrische Hochspannungs-Störungsbedingung auftritt, während sich die Maschine 12 während eines fortlaufenden Fahrzeugbetriebs in Anschluss an das Ausführen des Autostopp-Steuerungsschemas in dem Status mit ausgeschalteter Maschine befindet, oder wenn die Elektromotor/Generator-Einheit 26 keine Leistung erzeugt, kann das Steuerungsmodul 5 den Startermotor 11 aktivieren, um die Maschine 12 über die Hilfsbatterie 41 anzulassen, um die Maschine 12 in Ansprechen auf einen Befehl zum Steuern der Maschine 12 in den Status mit eingeschalteter Maschine in Ansprechen auf das befohlene Autostart-Steuerungsschema zu starten.
  • Nachdem sich die Maschine 12 in dem Status mit eingeschalteter Maschine befindet, signalisiert das Steuerungsmodul 5 dem Gatetreibermodul 27A, elektrischen Strom von der Hilfsbatterie 41 durch das Gatetreibermodul 27A an die Gatetreiber-Vorladungsschaltungen 98 zu übertragen, um den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17 auf eine vorbestimmte Spannung aufzuladen. Der bzw. die geladenen DC-Koppelkondensator(en) 17 liefert bzw. liefern einen Magnetisierungsstrom an den Stator der Elektromotor/Generator-Einheit 26, der von der Hilfsbatterie 41 stammt, um die Elektromotor/Generator-Einheit 26 in einem asynchronen Modus zu betreiben. Die Maschine 12 stellt das Drehmoment bereit, das notwendig ist, um den Rotor der Elektromotor/Generator-Einheit 26 zu drehen.
  • In einem Spannungsregelungsmodus steuert das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 die Elektromotor/Generator-Einheit 26 so, dass die Elektromotor/Generator-Einheit 26 in ihrer Eigenschaft als elektrischer Leistungsgenerator mit einer DC-Spannung arbeitet, die größer als die Spannung ist, die von den Vorladungsschaltungen 98 geliefert wird. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul 27 liefert einen Magnetisierungsstrom unter Verwendung des DC-Koppelkondensators bzw. der DC-Koppelkondensatoren 17 an den Stator und trägt dazu bei, die Ladung an dem bzw. den DC-Koppelkondensator(en) 17 unter Verwendung von Drehmo ment von der Elektromotor/Generator-Einheit 26 aufrecht zu erhalten. Sobald im Spannungsregelungsmodus die Spannung des bzw. der DC-Koppelkondensatoren 17 die Vorladungsspannung überschreitet, z. B. etwa 32 Volt oder mehr bei einer beispielhaften Ausführungsform, werden die Dioden 97 in der Vorspannungsschaltung 98 in Sperrrichtung vorgespannt und stoppen die Bereitstellung von Leistung an den bzw. die DC-Koppelkondensator(en) 17.
  • Wenn die Elektromotor/Generator-Einheit 26 als elektrischer Leistungsgenerator arbeitet, ist das Beibehalten der elektrischen Ladung an dem bzw. den DC-Koppelkondensator(en) 17 mit umfasst. Das Hilfsleistungsmodul 28 kann aktiviert werden, um die Hilfsbatterie 41 elektrisch aufzuladen.
  • Bei jedem der vorstehend erwähnten Modi kann die Drehzahl der Maschine 12 auf weniger als ein vorbestimmtes Niveau begrenzt sein, z. B. etwa 4000 U/min oder weniger bei einer beispielhaften Ausführungsform, um die Spannungsniveaus über den positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses 31A und 31B zu steuern.
  • Die Offenbarung hat einige bevorzugte Ausführungsformen und Modifikationen dazu beschrieben. Beim Lesen und Verstehen der Beschreibung können Anderen weitere Modifikationen und Veränderungen einfallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform bzw. Ausführungsformen begrenzt sein soll, die als die beste Art zum Ausführen dieser Offenbarung betrachtet wird bzw. werden, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen soll, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (12)

  1. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem, die umfasst: einen mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter, der über positive und negative Seiten eines DC-Hochspannungs-Leistungsbusses mit einem Hochspannungs-Energiespeichersystem elektrisch verbunden ist; eine mehrphasige asynchrone AC-Maschine, die mit dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden ist; einen DC-Hochspannungs-Koppelkondensator, der zwischen der positiven und negativen Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses elektrisch verbunden ist; eine Niederspannungsbatterie, die mit einer Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung elektrisch verbunden ist; und eine Gatetreiber-Vorspannungsschaltung, die zwischen der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden ist; wobei die Niederspannungsbatterie den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator über die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und die Gatetreiber-Vorladungsschaltung elektrisch auflädt, wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus getrennt wird.
  2. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei die Niederspannungsbatterie den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator auf ein Spannungsniveau elektrisch auflädt, das ausreicht, um einen Stator der mehrphasigen asynchronen AC-Maschine funktional zu magnetisieren.
  3. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei die Niederspannungs-Hilfsbatterie den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator auf ein vorbestimmtes Spannungsniveau elektrisch auflädt, wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus durch eine Betätigung eines Hochspannungsschalters getrennt wird.
  4. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 1, wobei die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung eine elektrische DC-Leistung an eine Gatetreiberschaltung zur Aktivierung eines Leistungstransistors des mehrphasigen Brückengleichrichters/Wechselrichters liefert.
  5. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 4, wobei der Leistungstransistor des mehrphasigen Brückengleichrichters/Wechselrichters zwischen der positiven Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses und einer Phase der AC-Maschine verbunden ist, und wobei die Gatetreiber-Vorladungsschaltung zwischen einer Hochspannungsseite der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und der positiven Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses verbunden ist.
  6. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 4, wobei der Leistungstransistor des mehrphasigen Brückengleichrichters/Wechselrichters zwischen der negativen Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses und einer Phase der AC-Maschine verbunden ist, und wobei die Gatetreiber-Vorladungsschaltung zwischen einer Hochspannungsseite der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und der einen Phase der AC-Maschine verbunden ist.
  7. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem, die umfasst: einen mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter, der über positive und negative Seiten eines DC-Hochspannungs-Leistungsbusses mit einem Hochspannungs-Energiespeichersystem elektrisch verbunden ist; eine mehrphasige asynchrone AC-Maschine, die mit dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden ist; einen Hochspannungsschalter, der das Hochspannungs-Energiespeichersystem mit dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus elektrisch verbindet, wenn er geschlossen ist, und der das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus elektrisch trennt, wenn er geöffnet ist; einen DC-Hochspannungs-Koppelkondensator, der zwischen positiven und negativen Seiten des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses elektrisch verbunden ist; eine Niederspannungs-Hilfsbatterie, die mit einer Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung, welche elektrische DC-Leistung an eine Gatetreiberschaltung liefert, elektrisch verbunden ist, wobei die Gatetreiberschaltung Leistungstransistoren des mehrphasigen Brückengleichrichters/Wechselrichters aktiviert; und eine Gatetreiber-Vorladungsschaltung, die zwischen der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden ist; wobei die Niederspannungs-Hilfsbatterie den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator über die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und die Gatetreiber-Vorladungsschaltung auf ein bevorzugtes Spannungsniveau elektrisch auflädt, wenn der Hochspannungsschalter geöffnet ist.
  8. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 1 oder 7, wobei die Gatetreiber-Vorladungsschaltung eine Diode umfasst, die mit einer Widerstandseinrichtung in Reihe verbunden ist, wobei die Diode angeordnet ist, um einen elektrischen Stromfluss von der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung an den mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter zuzulassen und einen elektrischen Stromfluss von dem mehrphasigen Brückengleichrichter/Wechselrichter an die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung zu beschränken.
  9. Elektrische Schaltung für ein Hybridantriebsstrangsystem nach Anspruch 7, wobei die Gatetreiber-Vorladungsschaltung zwischen einer Hochspannungsseite der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung und der positiven Seite des DC-Hochspannungs-Leistungsbusses verbunden ist, und/oder wobei die Gatetreiber-Vorladungsschaltung zwischen einer Hochspannungsseite der Gatetreiber-Vorspannungsleistungs versorgung und einem Knoten verbunden ist, der ein Paar von Schaltereinrichtungen des mehrphasigen Brückengleichrichters/Wechselrichters verbindet, und/oder wobei das bevorzugte Spannungsniveau eine Spannung umfasst, die ausreicht, um die mehrphasige asynchrone AC-Maschine zu betreiben, und/oder wobei die Niederspannungs-Hilfsbatterie ausgestaltet ist, um den DC-Hochspannungs-Koppelkondensator über die Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgungen und die Gatetreiber-Vorladungsschaltungen auf ein bevorzugtes Spannungsniveau aufzuladen, wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem durch eine Betätigung des Hochspannungsschalters von dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus getrennt ist, und/oder die ferner ein Steuerungsmodul umfasst, das ausgestaltet ist, um einen Betrieb der Vielzahl von Gatetreiberschaltungen und des Hochspannungsschalters zu steuern.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebsstrangsystems, das eine mit einer Elektromotor/Generator-Einheit mechanisch gekoppelte Brennkraftmaschine, wobei die Elektromotor/Generator-Einheit mit einem Brückengleichrichter/Wechselrichter elektrisch verbunden ist, der einen DC-Hochspannungs-Leistungsbus mit einem positiven DC-Hochspannungsbus und einem negativen DC-Hochspannungsbus umfasst, ein Hochspannungs-Energiespeichersystem, das mit dem DC-Hochspannungs-Leistungsbus selektiv verbunden werden kann, und eine Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung umfasst, die elektrische DC-Leistung von einer Niederspannungsbatterie an eine Gatetreiberschaltung zum Aktivieren eines Leistungstransistors des mehrphasigen Brückengleich richters/Wechselrichters bereitstellt, wobei das Verfahren umfasst, dass: wenn das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungsbus getrennt wird, ein Kondensator zwischen dem positiven DC-Hochspannungsbus und dem negativen DC-Hochspannungsbus mit der Gatetreiber-Vorspannungsleistungsversorgung aufgeladen wird, um eine Betriebsspannung der Motor/Generator-Einheit über dem DC-Hochspannungsbus zu schaffen; und die Elektromotor/Generator-Einheit in einem elektrischen Leistungserzeugungsmodus gedreht und betrieben wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Drehen der Elektromotor/Generator-Einheit umfasst, dass ein Maschinenstartermotor mit der Niederspannungsbatterie elektrisch verbunden wird, um elektrische Leistung zum Starten der Maschine aus einem Status mit ausgeschalteter Maschine dorthin zu übertragen.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Hochspannungs-Energiespeichersystem von dem DC-Hochspannungsbus selektiv getrennt wird.
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