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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher eines Fahrzeugs sowie ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einer solchen Anordnung.
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In den meisten Fahrzeugen finden sich elektrische Verbraucher, beispielsweise auch in der Form von elektrischen Antrieben oder elektrischen Teilantrieben (sog. Hybridantriebe, welche sowohl über einen elektrischen Antrieb als auch über eine Verbrennungskraftmaschine verfügen). Diese Verbraucher müssen mit elektrischer Energie versorgt werden, welche in den meisten Fällen in einem Energiespeicher gespeichert ist oder generiert werden kann, z.B. mittels einer Brennstoffzelle. Die so bereitgestellte elektrische Energie kann ein Wandeln erfordern, bevor diese dem Verbraucher zugeführt wird.
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Zur Regelung von elektrischen Maschinen, insbesondere zur Regelung der Leistung von elektrischen Kraftmaschinen wie z.B. von Elektromotoren, beispielsweise in Form einer Drehstrommaschine, werden Inverter verwendet, die eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umsetzen bzw. wandeln.
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Der Vorgang dieser Energiewandlung wird üblicherweise durch ein Schaltwerk ausgeführt, welches Leistungshalbleiterelemente aufweist und welche durch hochfrequente Schaltvorgänge so geschaltet werden, dass bei einer angelegten Gleichspannung eine Wechselspannung einer gewünschten Frequenz mit einem gewünschten Strom- oder Spannungsverlauf ausgegeben wird.
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Durch die Schaltvorgänge des Schaltwerks können Verluste entstehen, welche als Schaltverluste bezeichnet werden. Die Schaltverluste sind in der Regel näherungsweise der Schaltfrequenz proportional, d.h. dass mit zunehmender Schaltfrequenz die Schaltverluste zunehmen und umgekehrt. Daneben können in den Leistungshalbleiterelementen des Schaltwerks auf Grund des Stromflusses sog. Durchlassverluste entstehen.
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Eine Möglichkeit, die Verluste in einem Inverter zu reduzieren, besteht darin, die Schaltfrequenz zu reduzieren, wobei bei diesem Vorgehen in der Regel der Betriebspunkt berücksichtigt wird.
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Eine weitere Möglichkeit, die Verluste des Inverters zu reduzieren, stellt das sogenannte Flat-Top-Modulationsverfahren dar. Hierbei werden die Leistungshalbleiterelemente des Schaltwerks nicht mit einer gleichbleibenden Schaltfrequenz betrieben, sondern sie bleiben für einen vorgegebenen Winkelbereich der Periode der Wechselspannung (der Betriebsspannung der elektrischen Maschine) dauerhaft eingeschaltet. Über eine Periode der Wechselspannung gemittelt ergibt sich hierdurch eine geringere mittlere Schaltzahl, was die Schaltverluste und damit auch die Gesamtverluste des Inverters reduziert. Das Flat-Top-Modulationsverfahren kann in Untermodulationsverfahren eingeteilt werden. Diese unterscheiden sich darin, ab welchem Winkel und über welchen Winkelbereich der Periode der Wechselspannung nicht geschaltet wird. Als Referenzsignal wird üblicherweise das elektrische Wechselspannungssollsignal herangezogen.
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Es kann als Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, eine Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher eines Fahrzeugs anzugeben, welche sich durch eine verbesserte Verlustcharakteristik auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Gemäß einem Aspekt ist eine Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher eines Fahrzeugs angegeben. Die Anordnung weist einen Energiespeicher, einen Inverter und eine Steuereinheit auf. Der Energiespeicher ist ausgeführt, eine Gleichspannung zu liefern. Der Inverter ist ausgeführt, die von dem Energiespeicher gelieferte Gleichspannung gemäß einem vorgebbaren Modulationsverfahren in eine Wechselspannung für den Verbraucher umzuwandeln. Die Steuereinheit ist ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer Verlustenergie in der Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie vorzugeben.
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Es wurde festgestellt, dass sich bei Verwendung bestimmter Modulationsverfahren für das Betreiben des Inverters Oberwellen ergeben, welche die Verluste in einem an die Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie angeschlossenen Verbraucher oder gar in einer anderen Komponente der Anordnung erhöhen. Durch Modulationsverfahren, welche die Schaltvorgänge reduzieren, können sich insbesondere in einem Zwischenkreis, welcher zwischen dem Energiespeicher und dem Inverter angeordnet ist, oder in den Leitungen, welche die Komponenten der Anordnung miteinander elektrisch verbinden, die Verluste erhöhen. Damit kann sich die Situation ergeben, dass beispielsweise ein Modulationsverfahren für den Inverter ausgewählt wird, welches die Verluste in dem Inverter durch eine reduzierte Anzahl von Schaltvorgängen der Leistungshalbleiter reduziert, aber gleichzeitig die Verluste in den anderen Komponenten der Anordnung oder in dem Verbraucher auf Grund der von dem Modulationsverfahren hervorgerufenen Oberwellen ansteigen. In der Gesamtbilanz kann sich somit herausstellen, dass die Verluste nicht reduziert werden oder gar steigen können.
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Ein solches Szenario kann sich insbesondere ergeben, wenn als Modulationsverfahren ein Flat-Top-Modulationsverfahren oder eines seiner Untermodulationsverfahren genutzt wird.
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Das Modulationsverfahren für den Inverter wird beispielsweise nicht nur unter Berücksichtigung von Betriebsparametern und Verlusten, insbesondere elektrischen Verlusten, des Inverters ausgewählt, sondern unter Berücksichtigung von Betriebsparametern, wie z.B. des Verlustes, zumindest einer weiteren Komponente oder aller Komponenten der Anordnung sowie des Verbrauchers.
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Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um eine Hochspannungsbatterie handeln.
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Damit kann die Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Betriebspunkt betrieben werden, welcher die Gesamtbilanzierung der Anordnung betrachtet, damit beispielsweise nicht durch Optimierung (also Reduzierung) der Verluste beim Inverter ggf. die Verluste in anderen Komponenten erhöht werden. In einer Ausführungsform kann die Verlustcharakteristik der Anordnung durch Auswahl eines Modulationsverfahrens so beeinflusst werden, dass in einer ersten Komponente auftretende Verluste zu Gunsten von in einer zweiten Komponente auftretenden Verlusten variiert werden. In anderen Worten kann also die Höhe der anfallenden Verluste in den einzelnen Komponenten der Anordnung beeinflusst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter aus einer Mehrzahl von verfügbaren Modulationsverfahren vorzugeben.
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Bei der Mehrzahl von Modulationsverfahren kann es sich beispielsweise um unterschiedliche Flat-Top-Modulationsverfahren handeln, d.h. bei denen die schaltfreien Perioden einen unterschiedlichen Winkelversatz und eine unterschiedliche Dauer aufweisen.
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Die Steuereinheit kann in dieser Ausführungsform die Verluste jeder einzelnen Komponente oder einer Gruppe von mehr als einer Komponente der Anordnung für jedes verfügbare Modulationsverfahren betrachten und dasjenige Modulationsverfahren zur Verwendung durch den Inverter vorgeben, welches die gewünschte Charakteristik aufweist. Die gewünschte Charakteristik eines Modulationsverfahrens kann beispielsweise sein, dass der Gesamtverlust der Anordnung minimiert wird. Alternativ kann eine Charakteristik gewünscht sein, welche eine bestimmte Verlustaufteilung auf die Komponenten der Anordnung vorsieht, um z.B. die Belastung einzelner Komponenten gezielt beeinflussen zu können, also zu reduzieren oder gezielt zu erhöhen, um damit den Verlust in anderen Komponenten zu reduzieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter aus einer Mehrzahl von verfügbaren Modulationsverfahren während einer Betriebszeit der Anordnung vorzugeben oder zu wechseln.
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Damit können die Verluste in der Anordnung an laufende Veränderungen der Betriebscharakteristika angepasst werden. Solche laufenden Veränderungen können sich bei der Verwendung der Anordnung zum Bereitstellen von Antriebsenergie in einem Fahrzeug daraus ergeben, dass sich die Last für den Antrieb verändert, beispielsweise durch veränderte Fahrbahnbedingungen (z.B. Befahren von Steigungen), schwankende Geschwindigkeit oder wechselnde Beladung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, die Verlustenergie in der Anordnung zu ermitteln, indem ein Umwandlungsverlust in dem Inverter in Abhängigkeit des vorgegebenen Modulationsverfahrens ermittelt wird.
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Hierbei betrachtet die Steuereinheit zunächst die Verluste in dem Inverter, welche sich zunächst unmittelbar durch die Anzahl und den zeitlichen Abstand der Schaltvorgänge ergeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer thermischen Belastung des Energiespeichers oder des Inverters vorzugeben.
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Insbesondere durch Verluste in den Komponenten kann sich die thermische Belastung, also beispielsweise die Wärmeleistung, welche durch die Verlustenergie bedingt ist, der einzelnen Komponenten erhöhen. Um nicht einzelne Komponenten stärker zu belasten als andere Komponenten, kann die Steuereinheit ausgeführt sein, das Modulationsverfahren so vorzugeben, dass die thermische Belastung der Komponenten aneinander angeglichen wird.
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In einer Ausführungsform können bei der Wahl des Modulationsverfahrens Verluste in einer elektrischen Maschine, welche von der Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie mit Energie versorgt wird, sowie Verluste in elektrischen Verbindungselementen, welche die Komponenten der Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie miteinander verbinden, berücksichtigt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit ausgeführt sein, bei der Vorgabe des Modulationsverfahrens die thermische Zeitkonstante (Verhältnis von thermischer Kapazität zu thermischer Leitungswiderstand) einer Komponente zu berücksichtigen. Dies bedeutet, dass z.B. die entstehende thermische Belastung in einer Komponente mit einer kürzeren thermischen Zeitkonstante höher sein kann als in einer Komponente mit einer längeren thermischen Zeitkonstante, da die Komponente mit der kürzeren thermischen Zeitkonstante eine entstehende thermische Belastung schneller abführen kann, z.B. durch passive oder aktive Kühlmittel. In Anlehnung an diese Überlegungen kann die Verlustleistung so auf die einzelnen Komponenten aufgeteilt werden, dass die relative thermische Belastung der Komponenten gleich ist.
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In einer Ausführungsform kann das Modulationsverfahren so gewählt werden, dass in einer ersten Komponente mit höherer thermischer Kapazität höhere Verluste anfallen als in einer zweiten Komponente mit niedrigerer thermischer Kapazität. Die Verluste stellen sich in der ersten Komponente üblicherweise als Wärme dar. Die erste Komponente kann im Vergleich zur zweiten Komponente einen kurzzeitigen Anstieg der Verluste auf Grund ihrer höheren thermischen Kapazität ertragen ohne dass ein Risiko für die erste Komponente signifikant steigt. Diese Ausführungsform kann den Vorteil mit sich bringen, dass die zweite Komponente thermisch entlastet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen Zwischenkreis auf, welcher ausgeführt ist, den Energiespeicher elektrisch mit dem Inverter zu koppeln. Dabei ist die Steuereinheit ausgeführt, die Verlustenergie in der Anordnung zu ermitteln, indem ein Verlust in dem Zwischenkreis in Abhängigkeit des vorgegebenen Modulationsverfahrens ermittelt wird.
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Die Verlustenergie in dem Zwischenkreis kann insbesondere zusätzlich zu dem Verlust in dem Inverter und/oder dem Energiespeicher berücksichtigt werden. Insbesondere der Verlust in dem Zwischenkreis kann von Oberwellen, die auf Grund der Schaltvorgänge im Inverter entstehen, beeinflusst werden und kann so die Gesamtbilanz der Anordnung wesentlich beeinflussen.
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Bei dem Zwischenkreis handelt es sich um eine Komponente, welche den Energiespeicher mit dem Inverter elektrisch koppelt. Der Zwischenkreis kann insbesondere einen Zwischenkreiskondensator aufweisen oder von einem solchen gebildet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer thermischen Belastung des Zwischenkreises vorzugeben.
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Zum Ermitteln der thermischen Belastung der einzelnen Komponenten kann die Anordnung geeignete Erfassungsmittel aufweisen, z.B. Temperatursensoren, welche an jeder einzelnen Komponente der Anordnung angeordnet sind und die Temperatur erfassen und diese an die Steuereinheit übermitteln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen ersten Wandler auf, welcher mit dem Energiespeicher elektrisch gekoppelt ist und ausgeführt ist, die von dem Energiespeicher gelieferte Gleichspannung in eine an den Inverter gelieferte Gleichspannung zu wandeln. Die Steuereinheit ist in dieser Ausführungsform ausgeführt, die Verlustenergie in der Anordnung zu ermitteln, indem ein Verlust in dem ersten Wandler in Abhängigkeit des vorgegebenen Modulationsverfahrens ermittelt wird.
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Der erste Wandler wandelt eine Gleichspannung des Energiespeichers in eine zweite Gleichspannung um, damit beispielsweise die von dem Inverter am Gleichspannungseingang erwartete Gleichspannung geliefert wird.
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Auch in dem ersten Wandler können Verluste entstehen, die die Gesamtbilanz der Anordnung beeinflussen können. Somit kann es vorteilhaft sein, wenn auch diese Verluste bei der Optimierung der Verluste in der Anordnung betrachtet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer thermischen Belastung des ersten Wandlers vorzugeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung einen zweiten Wandler auf, welcher mit dem Zwischenkreis elektrisch gekoppelt ist und ausgeführt ist, die von dem Zwischenkreis gelieferte Gleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung eines vorgegebenen Spannungswertes zu wandeln. In dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, die Verlustenergie in der Anordnung zu ermitteln, indem ein Verlust in dem zweiten Wandler in Abhängigkeit des vorgegebenen Modulationsverfahrens ermittelt wird.
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Der zweite Wandler kann insbesondere ausgeführt sein, eine Gleichspannung eines vorgegebenen Wertes für weitere Verbraucher zu liefern, z.B. 12 Volt für Kleinverbraucher im Innenraum eines Fahrzeugs. In Abhängigkeit der an dem zweiten Wandler abgenommenen Leistung kann sich ein Verlust in dem zweiten Wandler merklich auf die Gesamtbilanz des Verlusts der Anordnung auswirken.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer thermischen Belastung des zweiten Wandlers vorzugeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, zumindest einen der folgenden Parameter des Inverters zu erfassen und das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung des erfassten Parameters vorzugeben: Leistungsfaktor auf einer Ausgangsseite des Inverters, Verhältnis zwischen der Spannung auf der Ausgangsseite und der Spannung auf der Eingangsseite des Inverters, Durchlasscharakteristik des Inverters, Schaltverlustcharakteristik des Inverters, Stromamplitude auf der Ausgangsseite des Inverters.
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Die erfassten Parameter können allgemein als Betriebsparameter des Inverters bzw. als Betriebszustand des Inverters bezeichnet werden. Die Steuereinheit kann entsprechende Erfassungseinheiten bzw. Sensoren aufweisen, welche den jeweiligen Parameter erfassen und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stellen.
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Der Leistungsfaktor auf der Ausgangsseite ist als Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung zu verstehen, welche sich auf Grund der Eigenschaften des elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer elektrischen Maschine, ergeben kann. Die elektrische Maschine stellt eine Last dar, welche diese Phasenverschiebung auf der Ausgangsseite des Inverters verursacht. In Abhängigkeit davon, ob die Last induktiv oder kapazitiv wirkt, ergibt sich die entsprechende Phasenverschiebung.
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Das Verhältnis zwischen der Spannung auf der Ausgangsseite und der Spannung auf der Eingangsseite kann auch als Aussteuergrad bezeichnet werden.
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Es ist eine Eigenschaft der Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie, dass die Verluste in den einzelnen Komponenten bei verschiedenen Modulationsverfahren der Schaltvorgänge des Inverters betrachtet werden und dasjenige Modulationsverfahren ausgewählt wird, welche eine gewünschte Betriebscharakteristik in der Anordnung hervorruft, beispielsweise einen minimalen Gesamtverlust der Anordnung. Wird als Verbraucher ein elektrischer Antrieb eines Fahrzeugs genutzt, so können sich die verfügbaren Modulationsverfahren in einem Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld des elektrischen Antriebs unterscheiden.
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Zusätzlich kann durch die Wahl eines Modulationsverfahrens jedoch auch eine Verlustaufteilung zwischen den einzelnen Komponenten der Anordnung sowie dem Verbraucher gesteuert werden. Die Verlustaufteilung kann betriebspunktabhängig erfolgen. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die unterschiedlichen Komponenten unterschiedliche thermische Zeitkonstanten haben. Kurzzeitig kann in einzelnen Komponenten eine höhere Leistung, insbesondere Verlustleistung, umgesetzt werden, um andere Komponenten thermisch zu entlasten.
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Während der Bereitstellung von Energie kann das Modulationsverfahren gewechselt werden. Dies kann insbesondere erfolgen unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren: Temperaturreserve des Inverters (d.h. die Temperaturdifferenz zwischen maximal zulässiger Temperatur und aktueller Temperatur), Temperaturreserve des Verbrauchers, des Energiespeichers, des Zwischenkreises, der jeweiligen Kühlleistung dieser Komponenten, der Belastung des Verbrauchers, sowie der Betriebsparameter des Inverters.
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Die Voraussetzungen zur Aktivierung der oder Umschaltung zwischen den unterschiedlichen verfügbaren Modulationsverfahren kann entweder unmittelbar durch die Steuereinheit basierend auf dem aktuellen Betriebszustand (d.h. Berücksichtigung der oben beschriebenen Parameter) der Anordnung berechnet werden oder aus Kennfeldern durch die Steuereinheit ausgelesen werden.
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Das gewählte Modulationsverfahren kann dann dazu beitragen, beispielsweise die Leistung der Anordnung oder des Verbrauchers zu erhöhen, die Leistung und/oder die Stromtragfähigkeit des Inverters zu erhöhen, die Lebensdauer der Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie und des Verbrauchers zu erhöhen, die Dimensionierung des Zwischenkreises bzw. dessen Bauteilen zu verringern, die erforderliche Kühlleistung der Komponenten der Anordnung und/oder des Verbrauchers zu reduzieren und die benötigte Halbleiterfläche der Leistungshalbleiter des Inverters zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Fahrzeug angegeben. Das Antriebssystem weist eine Antriebseinheit und eine Anordnung wie oben und im Folgenden beschrieben auf. Die Anordnung ist mit der Antriebseinheit gekoppelt, um die Antriebseinheit mit Antriebsenergie zu versorgen.
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Bei der Antriebseinheit kann es sich beispielsweise um eine elektrische Kraftmaschine handeln, welche eines oder mehrere Antriebsmodule aufweist, die in einem Fahrzeug angeordnet sind.
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Die Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie kann ausgeführt sein, dass die elektrische Kraftmaschine in einem ersten Betriebsmodus als Antriebselement genutzt wird, d.h. dass die Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie als Energiequelle für die elektrische Kraftmaschine verwendet wird. In einem zweiten Betriebsmodus kann die Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie so verwendet werden, dass die elektrische Kraftmaschine zur Wiedergewinnung von Energie ausgeführt ist und als Generator fungiert, wobei in diesem Betriebsmodus die Energie von der elektrischen Kraftmaschine in die Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie eingespeist wird. In anderen Worten kehrt sich die Energiefließrichtung zwischen diesen beiden Betriebsmodi um. Die Steuereinheit kann ausgeführt sein, sowohl im ersten Betriebsmodus als auch im zweiten Betriebsmodus das Modulationsverfahren für das Schaltwerk bzw. die Leistungshalbleiterelemente vorzugeben und insbesondere zu verändern.
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Allgemein ausgedrückt stellt die Anordnung damit ein Energiesystem dar, welches im ersten Betriebsmodus Bewegungsenergie aus elektrischer Energie (Motorbetrieb) erzeugt und im zweiten Betriebsmodus elektrische Energie aus Bewegungsenergie (Generatorbetrieb) erzeugt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer Verlustenergie in der Antriebseinheit vorzugeben.
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Damit wird also nicht nur der Betriebszustand der Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie berücksichtigt, sondern auch der Betriebszustand der Antriebseinheit, deren Betriebscharakteristika einen wesentlichen Einfluss auf die Verluste des Antriebssystems haben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, das Modulationsverfahren für den Inverter unter Berücksichtigung einer thermischen Belastung der Antriebseinheit vorzugeben.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Antriebssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Werden gleiche Bezugsziffern verwendet, so beziehen sich diese auf gleiche oder ähnliche Elemente.
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1 zeigt ein Antriebssystem 2. Das Antriebssystem 2 weist eine Anordnung 10 zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Verbraucher 20 auf. Die Komponenten der Anordnung 10 zum Bereitstellen von elektrischer Energie sind von einer gestrichelten Linie umgeben.
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Die Anordnung 10 zum Bereitstellen von elektrischer Energie weist eine Energiequelle 100, einen ersten Wandler 110, einen Zwischenkreis 120 mit einem Zwischenkreiskondensator 122, einen zweiten Wandler 140, einen Inverter 130, sowie eine Steuereinheit 150 auf.
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Bei der Energiequelle kann es sich um eine Batterie, insbesondere eine Hochspannungsbatterie, mit einem oder mehreren Batteriemodulen handeln.
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Der erste Wandler 110 ist über ein elektrisches Verbindungselement 101 mit der Energiequelle 100 gekoppelt und kann insbesondere ausgeführt sein, eine Ausgangsspannung der Energiequelle 100 in einen anderen Gleichspannungswert um zu wandeln, welcher an die Anforderung des Inverters 130 angepasst ist. Bei dem ersten Wandler handelt es sich um eine optionale Komponente.
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Der erste Wandler 110 ist über ein elektrisches Verbindungselement 111 mit dem Zwischenkreis 120 und einem hiervon enthaltenen Zwischenkreiskondensator 122 gekoppelt. Der Zwischenkreis 120 dient dem Koppeln des ersten Wandlers 110 oder alternativ der Energiequelle 100 mit einer Eingangsseite 132 des Inverters 130. Der Zwischenkreis 120 ist über ein elektrisches Verbindungselement 121 mit dem Inverter 130 gekoppelt.
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Der zweite Wandler 140 ist ebenfalls über das elektrische Verbindungselement 121 mit dem Zwischenkreis 120 gekoppelt.
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Die Steuereinheit 150 ist ausgeführt, die Betriebsparameter jeder Komponente der Anordnung 10 zu erfassen und in Anlehnung an die erfassten Parameterwerte ein Modulationsverfahren des Inverters 130 vorzugeben, wie oben detailliert beschrieben.
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Der Inverter 130 liefert auf einer Ausgangsseite 133 eine Ausgangswechselspannung, welche über ein elektrisches Verbindungselement 131 an den Verbraucher 20 geliefert wird.
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Bei den elektrischen Verbindungselementen 101, 111, 121, 131 kann es sich beispielsweise um Stromschienen oder Stromleitungen handeln, welche jeweils ausgeführt sind, elektrische Energie zwischen den miteinander gekoppelten Komponenten zu übertragen.
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2 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Antriebssystem 2. Das Antriebssystem 2 weist eine Anordnung 10 zum Bereitstellen von elektrischer Energie und eine Antriebseinheit 20A auf. Die Anordnung 10 zum Bereitstellen von elektrischer Energie liefert Antriebsenergie an die Antriebseinheit 20A, um das Fahrzeug 1 anzutreiben.
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Bei der Antriebseinheit 20A kann es sich um einen oder mehrere Elektromotoren handeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Antriebssystem
- 10
- Anordnung zum Bereitstellen von elektrischer Energie
- 20
- Verbraucher
- 20A
- Antriebseinheit
- 100
- Energiespeicher
- 101
- Verbindungselement
- 110
- DC/DC-Wandler
- 111
- Verbindungselement
- 120
- Zwischenkreis
- 121
- Verbindungselement
- 122
- Zwischenkreiskondensator
- 130
- DC/AC-Inverter
- 131
- Verbindungselement
- 132
- Eingangsseite
- 133
- Ausgangsseite
- 140
- DC/DC-Wandler
- 150
- Steuereinheit
