DE102014225985A1 - Axial flow machine with an integrated charge functionality for an electric drive system - Google Patents

Axial flow machine with an integrated charge functionality for an electric drive system

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DE102014225985A1
DE102014225985A1 DE201410225985 DE102014225985A DE102014225985A1 DE 102014225985 A1 DE102014225985 A1 DE 102014225985A1 DE 201410225985 DE201410225985 DE 201410225985 DE 102014225985 A DE102014225985 A DE 102014225985A DE 102014225985 A1 DE102014225985 A1 DE 102014225985A1
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inverter
drive system
stators
5b
5a
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DE201410225985
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Martin Braun
Mickael Kremer
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Abstract

Ein elektrisches Antriebssystem umfasst eine dreiphasige Axialflussmaschine, welche einen Rotor und zwei in Serie geschaltete Statoren aufweist, einen ersten Wechselrichter, welcher mit einem ersten der zwei Statoren gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannung in eine den ersten der zwei Statoren speisende dreiphasige Wechselspannung zu wandeln, und einen zweiten Wechselrichter, welcher mit einem zweiten der zwei Statoren gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannung in eine den zweiten der zwei Statoren speisende dreiphasige Wechselspannung zu wandeln. An electric drive system includes a three-phase axial flow machine having a rotor and two series-connected stators, a first inverter which is coupled to a first of the two stators, and which is adapted to receive a DC voltage three-phase in a first of the two stators dining to convert AC voltage and a second inverter which is coupled to a second of the two stators, and which is adapted to convert a DC voltage into a second of the two stators supplying three-phase AC voltage. Die Axialflussmaschine weist drei Ladeanschlüsse zum Anschluss an ein Wechselspannungsnetz auf, welche jeweils mit einem Knotenanschluss zwischen den Induktivitäten der in Serie geschaltete Statoren verbunden sind. The axial flow machine includes three charging terminals for connection to an alternating voltage network, which are each connected to a node connecting between the inductances of the series-connected stators.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, welches eine Axialflussmaschine mit integrierter Ladefunktionalität aufweist, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug wie einem Elektro- oder Hybridauto. The invention relates to an electric drive system having an axial flow machine with an integrated charge functionality, especially for use in an electric powered vehicle such as an electric or hybrid car.
  • Stand der Technik State of the art
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie zB Windkraftanlagen oder Solaranlagen, wie auch in Fahrzeugen, wie Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, vermehrt elektronische Systeme zum Einsatz kommen, die neue Energiespeichertechnologien mit elektrischer Antriebstechnik kombinieren. It is becoming apparent that combine in the future both in stationary applications such as wind turbines or solar panels, as well as in vehicles such as hybrid or electric vehicles, increasingly electronic systems are used, the new energy storage technologies with electric drive technology.
  • Die Einspeisung von mehrphasigem Strom in eine elektrische Maschine wird üblicherweise durch einen Umrichter in Form eines Pulswechselrichters bewerkstelligt. The supply of multi-phase current in an electrical machine is usually accomplished by a converter in the form of a pulse-controlled inverter. Dazu kann eine von einem Gleichspannungszwischenkreis bereitgestellte Gleichspannung in eine mehrphasige Wechselspannung, beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung umgerichtet werden. For this purpose, one provided by a DC intermediate circuit DC voltage into a multi-phase AC voltage, for example a three-phase AC voltage to be redirected. Der Gleichspannungszwischenkreis kann dabei von einem Strang aus seriell verschalteten Batteriemodulen gespeist werden. The DC voltage intermediate circuit can thereby be fed by a string of series-connected battery modules. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Leistung und Energie erfüllen zu können, werden häufig mehrere Batteriemodule in einer Traktionsbatterie in Serie geschaltet. In order to meet the requirements for performance and energy given for a specific application, a number of battery modules are often connected in a traction battery in series.
  • Als elektrische Maschinen werden häufig Transversalflussmaschinen (TFM) oder Axialflussmaschinen (AFM) eingesetzt. As a transverse flux electrical machines (TFM) or axial flux machines (AFM) are frequently used. AFM werden dabei insbesondere in Ausführung als Scheibenläufer mit Permanentmagneten im Rotor verwendet. AFM are, in particular, in embodiments used as a disc rotor with permanent magnets in the rotor.
  • Dabei wird links und rechts von der Rotorscheibe jeweils ein Stator mit identischem Aufbau angeordnet. In each case a stator of identical construction is positioned left and right of the rotor disk. Die Rotorscheibe wird auf der Antriebswelle fixiert. The rotor disc is fixed on the drive shaft. Solche Synchronmaschinen in elektrischen Antriebssystemen sind beispielsweise in der Druckschrift Such synchronous machines in electric drive systems are, for example, in the publication WO 2009/115247 A1 WO 2009/115247 A1 offenbart. disclosed. Der Rotor wird dabei aus einem amagnetischen Material wie etwa Kunststoff gefertigt. The rotor is in this case made of a nonmagnetic material such as plastic. Der Magnetfluss zwischen Rotor und Stator verläuft parallel zur Drehachse des Rotors. The magnetic flux between rotor and stator is parallel to the axis of rotation of the rotor. Derartige AFM sind auch unter den Bezeichnungen bürstenloser Gleichstrommotor, permanenterregter Synchronmotor oder Scheibenläufermotor bekannt. Such AFM are also known under the names brushless DC motor, permanent magnet synchronous motor or disk motor.
  • Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge enthalten eine Traktionsbatterie, deren Kapazität auf eine Reichweite von etwa 50 bis derzeit 300 Kilometern ausgelegt ist. Electric vehicles or hybrid vehicles include a traction battery whose capacity is designed for a range of about 50 to 300 kilometers currently. Um diese Traktionsbatterie im Fahrzeug laden zu können, werden Ladegeräte benötigt. To view the traction battery in the vehicle chargers are needed. Elektrische Maschinen können beispielsweise mit integrierten Ladegeräten für die Traktionsbatterie in elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden, wie beispielhaft in den Druckschriften Electrical machines can be used, for example, with integrated chargers for traction batteries in electric vehicles, as exemplified in the publications EP 2 204 894 A1 EP 2204894 A1 , . US 4,920,475 A US 4,920,475 A , . US 5,099,186 A US 5,099,186 A , . US 5,341,075 A US 5,341,075 A , . US 5,504,414 A US 5,504,414 A , . WO 2010/012924 A1 WO 2010/012924 A1 und and WO 2010/103063 A1 WO 2010/103063 A1 offenbart. disclosed. Dabei können die in der elektrischen Maschinen enthaltenen Induktivitäten in Kombination mit aktiven Schaltelementen der ansteuernden Wechselrichter als Spannungswandler für das Laden der Traktionsbatterie aus einem externen Stromversorgungsnetz verwendet werden. Here, the inductors included in the electrical equipment can be used as voltage converter for charging the traction battery from an external power supply network in combination with active switching elements of the driving inverter.
  • In allen elektrischen Maschinen, die eine integrierte Ladefunktionalität besitzen, muss darauf geachtet werden, dass die Ladeströme kein Drehmoment bilden. In all electrical machines having an integrated charging functionality, it must be ensured that the charging currents do not form torque. Bei stromerregten Maschinen wird dazu der Erregerstrom abgeschaltet, bei Synchronmaschinen mit Permanentmagneten werden sich kompensierende Ladeströme eingeprägt, die keine q-Komponente in der dq-Ebene aufweisen. When excited by current machines, the exciting current is switched off to, in synchronous machines with permanent magnet, compensating charging currents are impressed, which have no q-component in the dq plane.
  • Es besteht daher ein Bedarf an verbesserten Lösungen für das Laden von Traktionsbatterien in elektrischen Antriebssystemen, bei der die als Axialflussmaschine ausgestaltete elektrische Maschine des Antriebssystem eine integrierte Ladefunktionalität aufweist. There is therefore a need for improved solutions for charging traction batteries in electric drive systems, wherein the configured as an axial flow electrical machine drive system comprising an integrated charge functionality.
  • Offenbarung der Erfindung Disclosure of the Invention
  • Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt ein elektrisches Antriebssystem, mit einer dreiphasigen Axialflussmaschine, welche einen Rotor und zwei in Serie geschaltete Statoren aufweist, einem ersten Wechselrichter, welcher mit einem ersten der zwei Statoren gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannung in eine den ersten der zwei Statoren speisende dreiphasige Wechselspannung zu wandeln, und einem zweiten Wechselrichter, welcher mit einem zweiten der zwei Statoren gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannung in eine den zweiten der zwei Statoren speisende dreiphasige Wechselspannung zu wandeln, wobei die Axialflussmaschine drei Ladeanschlüsse zum Anschluss an ein Wechselspannungsnetz aufweist, welche jeweils mit einem Knotenanschluss zwischen den Induktivitäten der in Serie geschaltete Statoren verbunden sind. The present invention provides in one aspect an electric drive system, with a three-phase axial flow machine having a rotor and two series-connected stators, a first inverter which is coupled to a first of the two stators, and which is adapted to a DC voltage in to convert a first of the two stators supplying three-phase AC voltage, and a second inverter which is coupled to a second of the two stators, and which is adapted to convert a DC voltage into a second of the two stators supplying three-phase AC voltage, the has on an alternating voltage network axial flow three charging terminals for connection, which are each connected to a node connecting between the inductances of the series-connected stators.
  • Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
  • Es ist Idee der vorliegenden Erfindung, bei einem Einsatz von Axialflussmaschinen in einem elektrischen Antriebssystem den Anschluss einer externen Energieversorgung an Ladeanschlüsse der Axialflussmaschine zu ermöglichen und die Statorinduktivität der Axialflussmaschine als Drossel für das Laden von das elektrische Antriebssystem speisenden elektrischen Energiespeichern zu verwenden. It is the idea of ​​the present invention to enable the connection of an external power supply of charging terminals of the axial flow machine in a use of axial flux machines in an electric drive system and to use the stator inductance of the axial flow machine as a throttle for the loading of the electric drive system supplying electrical energy storage. Durch die Integration der Ladefunktionalität in die Axialflussmaschinen können zusätzliche Implementierungskosten sowie Systemgewicht für ein ansonsten notwendiges zusätzliches Ladegerät eingespart werden. By integrating the charge functionality into the axial flux machines additional implementation costs and system weight for an otherwise necessary additional charger can be saved.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die Batteriespannung durch die Verwendung von zwei getrennten Wechselrichtern für die zwei Statoren der Axialflussmaschine reduziert werden kann. It is particularly advantageous here that the battery voltage can be reduced by the use of two separate inverters for the two stators of the axial flow. Dadurch wird zudem die Leistungsaufnahme für jeden der Wechselrichter verringert. Thus, the power consumption is also reduced for each of the inverters. Dies senkt auch die Spannungsbelastung sowie die notwendige Maximalspannungsauslegung für Zwischenkreiskondensatoren, die die elektrischen Energiespeicher des elektrischen Antriebssystems an die Wechselrichter koppeln. This also reduces the stress load and the necessary maximum voltage rating for DC link capacitors that couple the electrical energy storage of the electric drive system to the inverter.
  • Ein weiterer Vorteil dieses Antriebssystems besteht darin, dass durch die Verwendung der Axialflussmaschine als intrinsisches Ladegerät die Geschwindigkeit der Ladungsaufnahme aus dem externen Energieversorgungsnetz durch entsprechende Ansteuerung der den Ladevorgang kontrollierenden Wechselrichter gesteuert werden kann. Another advantage of this drive system is that the velocity of the charge drawn from the external power supply network can be controlled by corresponding control of the charging process controlling inverter through the use of axial flow machine as an intrinsic charger.
  • Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems kann das Antriebssystem weiterhin eine Traktionsbatterie umfassen, welche mit dem ersten Wechselrichter und dem zweiten Wechselrichter gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter mit einer Gleichspannung zu versorgen. According to an embodiment of the drive system of the invention, the drive system may further include a traction battery, which is coupled to the first inverter and the second inverter, and which is adapted to supply the first inverter and the second inverter with a DC voltage.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems kann das Antriebssystem weiterhin eine erste Traktionsbatterie umfassen, welche mit dem ersten Wechselrichter gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den ersten Wechselrichter mit einer ersten Gleichspannung zu versorgen. According to an alternative embodiment of the drive system of the invention, the drive system may include a first traction battery further, which is coupled to the first inverter, and which is adapted to supply the first inverter having a first DC voltage. In einer zusätzlichen Ausführungsform kann das Antriebssystem weiterhin eine zweite Traktionsbatterie umfassen, welche mit dem zweiten Wechselrichter gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den zweiten Wechselrichter mit einer von der ersten Gleichspannung unabhängigen zweiten Gleichspannung zu versorgen. In an additional embodiment, the drive system may comprise a second traction battery further coupled to the second inverter, and which is adapted to provide the second inverter with an independent of the first DC voltage second DC voltage. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn zur Speisung des Antriebssystems zwei getrennte Traktionsbatterien verwendet werden, die dadurch eine geringere Anforderung an Kapazität und Zuverlässigkeit erfüllen müssen. This is particularly advantageous when two separate traction batteries are used to power the drive system, which must meet thus a lower requirement on capacity and reliability. Im Teillastbereich kann mit dieser Anordnung zudem nur ein der beiden Traktionsbatterien zur Spannungs- und Stromversorgung der Axialflussmaschine zurückgegriffen werden, so dass sich die Lebensdauer der jeweils nicht benutzten Traktionsbatterie entsprechend verlängern lässt. In the part-load range only one of the two traction batteries can be resorted to voltage and current supply of axial flow with this arrangement also, so that the life of the traction battery is not used in each case can be extended accordingly.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems kann der erste Wechselrichter einen Pulswechselrichter in B6-Topologie aufweisen und/oder wobei der zweite Wechselrichter einen Pulswechselrichter in B6-Topologie aufweist. According to a further embodiment of the drive system of the invention, the first inverter may include a pulse-controlled inverter in B6 topology and / or wherein the second inverter includes a PWM inverter in B6 topology.
  • Gemäß noch einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems kann das Antriebssystem weiterhin einen ersten Gleichspannungszwischenkreis aufweisen, welcher mit dem ersten Wechselrichter gekoppelt ist. According to yet another embodiment of the drive system of the invention, the drive system may include a first DC voltage intermediate circuit further coupled to the first inverter. In einer weiteren Ausführungsform kann das Antriebssystem weiterhin einen zweiten Gleichspannungszwischenkreis aufweisen, welcher mit dem zweiten Wechselrichter gekoppelt ist. In a further embodiment the drive system may include a second direct-voltage intermediate circuit further coupled to the second inverter. Diese Gleichspannungszwischenkreise können aufgrund der Trennung der Wechselrichter für die beiden Statoren mit geringerer Maximalspannungsfestigkeit und Maximalkapazität ausgelegt werden, so dass sich Kosten und Gewicht sparen lassen. This DC voltage intermediate circuits can be designed due to the separation of the inverters for the two stators with a lower maximum voltage stability and maximum capacity, so that the cost and weight can be saved.
  • Gemäß noch einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems können der erste und der zweite Wechselrichter Leistungshalbleiterschalter als aktive Schaltelemente umfassen. According to yet another embodiment of the drive system of the invention may include power semiconductor switch as the active switching elements of the first and second inverters. Dabei können die Leistungshalbleiterschalter in einer möglichen Ausführungsform normal sperrende oder normal leitende n- oder p-Kanal-MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter umfassen. The power semiconductor switch may normally be blocked in a possible embodiment, or normally comprise conductive n-type or p-channel MOSFET switches or IGBT switches. Derartige Leistungshalbleiterschalter lassen sich sehr vorteilhaft für die Implementierung einer Ladesteuerstrategie im Zusammenhang mit den Statorinduktivitäten als Ladedrosseln einsetzen. Such power semiconductor switches can be used as a charging chokes very beneficial for the implementation of a charging control strategy in relation to the stator inductances.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Other features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einer Axialflussmaschine mit integrierter Ladefunktionalität gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; a schematic representation of an electric drive system having an axial flow machine with an integrated charge functionality according to an embodiment of the invention;
  • 2 2 eine schematische Darstellung eines Wechselrichters für die Spannungs- und Stromversorgung der Axialflussmaschine aus a schematic illustration of an inverter for the voltage and current supply of the axial flow from 1 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; according to another embodiment of the invention; und and
  • 3 3 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einer Axialflussmaschine mit integrierter Ladefunktionalität gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. a schematic representation of an electric drive system having an axial flow machine with an integrated charge functionality according to another embodiment of the invention.
  • Axialflussmaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen bürstenlose Gleichstrommotoren, permanenterregte Synchronmotoren und Scheibenläufermotoren. Axial flux machines in the sense of the present invention include DC brushless motors, permanent magnet synchronous motors, and disk motors. Bei Axialflussmaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung umgeben ein oder mehrere fixierte Statoren einen permanent erregten Rotor, deren Spulen zeitlich versetzt angesteuert werden und ein momentenbildendes Drehfeld am Rotor erzeugen. In axial flux machines in the sense of the present invention one or more fixed stators surrounding a permanently excited rotor, the coils are driven with a time delay, and produce a torque-rotating field on the rotor.
  • 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems shows a schematic representation of a system 100 100 mit einer elektrischen Maschine with an electric machine 10 10 . , Beispielhaft dient das System Illustratively, the system is used 100 100 in in 1 1 zur Speisung einer dreiphasigen elektrischen Maschine for feeding a three-phase electrical machine 10 10 , beispielsweise in einem elektrischen Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug. , For example in an electric drive system for an electrically operated vehicle. Die elektrische Maschine The electric machine 10 10 kann dabei eine Axialflussmaschine sein, welche einen Rotor mit Permanentmagneten sowie zwei Statoren aufweist, die durch zwei verschiedene Wechselrichter mit Strom versorgt werden. may be an axial flow machine having a rotor having permanent magnets, two stators which are supplied by two different inverter with current.
  • Die Statoren weisen jeweils drei Statorzweige mit in Serie geschalteten Statorinduktivitäten The stators each have three Statorzweige with series-connected stator inductances 1a 1a und and 1b 1b bzw. or. 2a 2a und and 2b 2 B bzw. or. 3a 3a und and 3b 3b auf. on. Zwischen den beiden zugehröigen Statorinduktivitäten Between the two zugehröigen stator inductances 1a 1a und and 1b 1b bzw. or. 2a 2a und and 2b 2 B bzw. or. 3a 3a und and 3b 3b sind in den Statorzweigen jeweils Knotenanschlüsse K1, K2 und K3 angeordnet, an denen drei Ladeanschlüsse each node terminals K1, K2 and K3 are arranged at which three charging terminals in the Statorzweigen 8 8th für die elektrische Maschine for the electrical machine 10 10 angekoppelt sind. are coupled. An den Ladeanschlüssen On the charging terminals 8 8th kann dann ein ein- oder dreiphasiges externes Energieversorgungsgerät bzw. Energieversorgungsnetz then a single or three phase external power supply unit or power supply network 9 9 angeschlossen werden, welches dazu ausgelegt ist, die elektrische Maschine be connected, which is adapted to control the electric machine 10 10 über die Ladeanschlüsse via the charging terminals 8 8th mit einer ein- oder dreiphasigen Ladewechselspannung zu beaufschlagen. to apply a single or three-phase AC voltage charging.
  • An den jeweiligen Spannungsversorgungsanschlüssen At the respective power supply terminals 4a 4a und and 4b 4b der elektrischen Maschine the electrical machine 10 10 sind auf beiden Seiten Wechselrichter on both sides inverter 5a 5a bzw. or. 5b 5b angeschlossen, die dazu ausgelegt sind, eine durch elektrische Energiespeicher connected, are adapted to an electric energy storage by 7a 7a und and 7b 7b , wie etwa Traktionsbatterien bereitgestellte Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung zum motorischen Betrieb der elektrischen Maschine Such as traction batteries supplied DC voltage into a three-phase AC voltage for motor operation of the electrical machine 10 10 zu wandeln. to convert. Dabei speist ein erster Wechselrichter In this case, feeding a first inverter 5a 5a einen ersten Stator mit den Statorinduktivitäten a first stator having the stator inductances 1a 1a , . 2a 2a und and 3a 3a , und ein zweiter Wechselrichter And a second inverter 5b 5b speist den zweiten Stator mit den Statorinduktivitäten feeding the second stator having the stator inductances 1b 1b , . 2b 2 B und and 3b 3b . , Die beiden Wechselrichter The two inverters 5a 5a und and 5b 5b können dabei jeweils Pulswechselrichter in B6-Topologie aufweisen, wie beispielhaft in may each PWM inverter in B6 topology case, as exemplified in 2 2 dargestellt. shown.
  • Der in in 2 2 dargestellte Pulswechselrichter weist dabei Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 als aktive Schaltelemente auf, die in einer B6-Brücke verschaltet sind. Pulse inverter illustrated here has semiconductor power switches T1 to T6 as the active switching elements, which are connected in a B6 bridge. Die Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 können zum Beispiel normal sperrende oder normal leitende n- oder p-Kanal-MOSFET-Schalter, welche bereits eine intrinsische Diode aufweisen, oder IGBT-Schalter umfassen. The semiconductor power switches T1 to T6, for example, normal blocking or normally comprise conductive n-type or p-channel MOSFET switch, which already have an intrinsic diode or IGBT switches. Bei der Verwendung von Leistungshalbleiterschaltern mit definierter und ausreichender Rückwärtssperrfähigkeit kann auf die entsprechenden Reihenschaltungen mit Dioden verzichtet werden. In the use of power semiconductor switches with a defined and adequate reverse blocking capability can be dispensed to the respective series circuits of diodes.
  • Die Wechselrichter The inverters 5a 5a und and 5b 5b sind eingangsseitig über jeweils einen Gleichspannungszwischenkreis are respectively the input side via a DC voltage intermediate circuit 6a 6a bzw. or. 6b 6b mit jeweils einer Traktionsbatterie each having a traction battery 7a 7a bzw. or. 7b 7b gekoppelt. coupled. Die erste Traktionsbatterie The first traction battery 7a 7a ist dazu ausgelegt, den ersten Wechselrichter is adapted to the first inverter, 5a 5a mit einer ersten Gleichspannung zu versorgen, die Traktionsbatterie to be supplied with a first DC voltage, the traction battery 7b 7b ist dazu ausgelegt, den zweiten Wechselrichter is adapted to the second inverter 5b 5b mit einer zweiten, von der ersten Gleichspannung unabhängigen Gleichspannung zu versorgen. be supplied with a second, independent from the first direct voltage direct voltage. Die Traktionsbatterien The traction batteries 7a 7a und and 7b 7b können dabei beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien oder andere Akkumulatortypen aufweisen. may have, for example, lithium-ion batteries, or other battery types.
  • 3 3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren elektrischen Antriebssystems shows a schematic representation of another electric drive system 100 100 , welches sich von dem in , Which differs from the in 1 1 dargestellten Antriebssystem Drive system shown 100 100 im Wesentlichen darin unterscheidet, dass eine einzelne Traktionsbatterie substantially differs in that a single traction battery 7 7 sowohl mit dem ersten Wechselrichter with both the first inverter 5a 5a als auch mit dem zweiten Wechselrichter and with the second inverter 5b 5b gekoppelt ist, und dazu ausgelegt ist, beide Wechselrichter is coupled, and is adapted to both inverters 5a 5a , . 5b 5b mit einer Gleichspannung zu versorgen. to be supplied with a DC voltage.
  • Mit beiden Antriebssystemen With two drive systems 100 100 ist es möglich, die Axialflussmaschine it is possible the axial flow 10 10 als Ladedrossel für die Ladung der Traktionsbatterien as a charging choke to charge the traction batteries 7 7 bzw. or. 7a 7a und and 7b 7b einzusetzen, wenn ein externes Wechselspannungsnetz to be used if an external AC power supply system 9 9 an die Ladeanschlüsse to the charging terminals 8 8th angeschlossen wird. is connected. Die Ladeströme fließen dabei durch die Statorinduktivitäten The charging currents flow through the stator inductances here 1a 1a , . 1b 1b , . 2a 2a , . 2b 2 B , . 3a 3a , . 3b 3b und durch die Dioden in den Wechselrichtern and by the diodes in the inverters 5a 5a und and 5b 5b bis in die Traktionsbatterie(n) up in the traction battery (s) 7 7 bzw. or. 7a 7a , . 7b 7b . , Die Ladeleistung der Traktionsbatterie(n) The charging capacity of the traction battery (s) 7 7 bzw. or. 7a 7a , . 7b 7b wird über den maximalen Dauerstrom durch die Maschine is the maximum continuous current through the machine 10 10 bzw. den Wechselrichter and the inverter 5a 5a , . 5b 5b gesteuert. controlled. Es kann zudem auf einen Wasserkühlkreis des elektrischen Antriebssystems It may also refer to a water cooling circuit of the electric drive system 100 100 , beispielsweise in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug, zurückgegriffen werden, um die Komponenten des Antriebssystems , For example in an electrically operated vehicle, recourse to the components of the drive system 100 100 zu kühlen. cool. Dadurch können höhere Ladeleistungen erzielt werden. This higher loading performance can be achieved.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. This list of references cited by the applicant is generated automatically and is included solely to inform the reader. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. The list is not part of the German patent or utility model application. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen. The DPMA is not liable for any errors or omissions.
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Claims (9)

  1. Elektrisches Antriebssystem ( Electric propulsion system ( 100 100 ), mit: einer dreiphasigen Axialflussmaschine ( ), Comprising: a three-phase axial-flux ( 10 10 ), welche einen Rotor und zwei in Serie geschaltete Statoren ( ) Which (a rotor and two series-connected stators 1a 1a , . 2a 2a , . 3a 3a ; ; 1b 1b , . 2b 2 B , . 3b 3b ) aufweist; ) having; einem ersten Wechselrichter ( (A first inverter 5a 5a ), welcher mit einem ersten der zwei Statoren ( ), Which (with a first of the two stators 1a 1a , . 2a 2a , . 3a 3a ) gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannung in eine den ersten der zwei Statoren ( ) Is coupled, and which is adapted to receive a DC voltage (in a first of the two stators 1a 1a , . 2a 2a , . 3a 3a ) speisende dreiphasige Wechselspannung zu wandeln; to walk) supplying three-phase AC voltage; und einem zweiten Wechselrichter ( (And a second inverter 5b 5b ), welcher mit einem zweiten der zwei Statoren ( ), Which (with a second of the two stators 1b 1b , . 2b 2 B , . 3b 3b ) gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannung in eine den zweiten der zwei Statoren ( ) Is coupled, and which is adapted to receive a DC voltage to a second of the two stators ( 1b 1b , . 2b 2 B , . 3b 3b ) speisende dreiphasige Wechselspannung zu wandeln, wobei die Axialflussmaschine ( to walk) feeding three-phase AC voltage, wherein the axial flow ( 10 10 ) drei Ladeanschlüsse ( ) Includes three charging terminals ( 8 8th ) zum Anschluss an ein Wechselspannungsnetz ( ) (For connection to an alternating voltage network 9 9 ) aufweist, welche jeweils mit einem Knotenanschluss (K1, K2, K3) zwischen den Induktivitäten der in Serie geschaltete Statoren ( ) Which in each case (with a node connection K1, K2, K3) between the inductances of the series-connected stators ( 1a 1a , . 2a 2a , . 3a 3a ; ; 1b 1b , . 2b 2 B , . 3b 3b ) verbunden sind. ) are connected.
  2. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach Anspruch 1, weiterhin mit: einer Traktionsbatterie ( (A traction battery:) according to claim 1, further comprising 7 7 ), welche mit dem ersten Wechselrichter ( ), Which (with the first inverter, 5a 5a ) und dem zweiten Wechselrichter ( ) And the second inverter ( 5b 5b ) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den ersten Wechselrichter ( ) Is coupled and which is adapted to the first inverter ( 5a 5a ) und den zweiten Wechselrichter ( ) And the second inverter ( 5b 5b ) mit einer Gleichspannung zu versorgen. to supply) to a direct voltage.
  3. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach Anspruch 1, weiterhin mit: einer ersten Traktionsbatterie ( (A first traction battery:) according to claim 1, further comprising 7a 7a ), welche mit dem ersten Wechselrichter ( ), Which (with the first inverter, 5a 5a ) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den ersten Wechselrichter ( ) Is coupled and which is adapted to the first inverter ( 5a 5a ) mit einer ersten Gleichspannung zu versorgen. to supply) having a first DC voltage.
  4. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach Anspruch 3, weiterhin mit: einer zweiten Traktionsbatterie ( (A second traction battery:) according to claim 3, further comprising 7b 7b ), welche mit dem zweiten Wechselrichter ( ), Which (with the second inverter 5b 5b ) gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, den zweiten Wechselrichter ( ) Is coupled and which is adapted to the second inverter ( 5b 5b ) mit einer von der ersten Gleichspannung unabhängigen zweiten Gleichspannung zu versorgen. to provide) with a body independent of the first DC voltage second DC voltage.
  5. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Wechselrichter ( ) (According to any of claims 1 to 4, wherein the first inverter 5a 5a ) einen Pulswechselrichter in B6-Topologie aufweist und/oder wobei der zweite Wechselrichter ( ) Has a pulse-controlled inverter in B6 topology and / or wherein the second inverter ( 5b 5b ) einen Pulswechselrichter in B6-Topologie aufweist. ) Has a pulse-controlled inverter in B6 topology.
  6. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin mit: einem ersten Gleichspannungszwischenkreis ( ) According to one of claims 1 to 5, further comprising: (a first DC voltage intermediate circuit 6a 6a ), welcher mit dem ersten Wechselrichter ( ), Which (with the first inverter, 5a 5a ) gekoppelt ist. ) Is coupled.
  7. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin mit: einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis ( ) According to one of claims 1 to 6, further comprising: (a second DC voltage intermediate circuit 6b 6b ), welcher mit dem zweiten Wechselrichter ( ), Which (with the second inverter 5b 5b ) gekoppelt ist. ) Is coupled.
  8. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste und der zweite Wechselrichter ( ) (According to any of claims 1 to 7, wherein the first and second inverters 5a 5a ; ; 5b 5b ) Leistungshalbleiterschalter als aktive Schaltelemente umfassen. include) power semiconductor switches as active switch elements.
  9. Antriebssystem ( Drive system ( 100 100 ) nach Anspruch 8, wobei die Leistungshalbleiterschalter normal sperrende oder normal leitende n- oder p-Kanal-MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter umfassen. ) According to claim 8, wherein the power semiconductor switch normally-blocking or normally conducting n- or p-channel MOSFET switches or IGBT switches comprise.
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