DE102016211756A1

DE102016211756A1 - Precharge circuit for an electric turbocharger

Info

Publication number: DE102016211756A1
Application number: DE102016211756.4A
Authority: DE
Inventors: Walter Kolbeck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-01-04

Abstract

Es wird eine Vorladeschaltung für einen Prüfstand einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators beschrieben. Die Vorladeschaltung umfasst einen Vorlade-Widerstand, der über den Zwischenkreiskondensator mit einem ersten Pol einer Versorgungsspannung verbunden ist, und ein externes Schaltelement, das zwischen einem zweiten Pol der Versorgungsspannung und einem Kontaktpunkt zwischen dem Vorlade-Widerstand und dem Zwischenkreiskondensator angeordnet ist, so dass durch Schließen des externen Schaltelements der Zwischenkreiskondensator direkt mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannung verbunden werden kann. Die Vorladeschaltung umfasst weiter eine Messeinheit, die eingerichtet ist, Spannungsinformation in Bezug auf eine Spannung an dem Zwischenkreiskondensator zu erfassen, sowie eine Steuereinheit mit einem internen Schaltelement, wobei das interne Schaltelement eingerichtet ist, den Vorlade-Widerstand mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannung zu koppeln. A precharge circuit for a test bench of an electric machine of a vehicle for precharging a DC link capacitor is described. The precharge circuit comprises a precharge resistor, which is connected via the link capacitor to a first pole of a supply voltage, and an external switching element which is arranged between a second pole of the supply voltage and a contact point between the precharge resistor and the link capacitor, so that Closing the external switching element of the DC link capacitor can be connected directly to the second pole of the supply voltage. The precharge circuit further comprises a measurement unit configured to detect voltage information related to a voltage on the link capacitor, and a controller having an internal switching element, the internal switching element configured to couple the precharge resistor to the second pole of the supply voltage ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorladeschaltung zum Vorladen eines Zwischenkreises für den Betrieb einer elektrischen Maschine, insbesondere eines elektrischen Turboladers eines Fahrzeugs. The invention relates to a precharge circuit for precharging a DC link for the operation of an electrical machine, in particular an electric turbocharger of a vehicle.

Im Rahmen der Entwicklung eines Fahrzeugs, das zumindest eine elektrische Maschine (z.B. als Teil eines elektrischen Turboladers) aufweist, müssen zahlreiche Tests der elektrischen Maschine in unterschiedlichen Konfigurationen durchgeführt werden. Des Weiteren kann das Fahrzeug eine Mehrzahl von elektrischen Maschinen mit unterschiedlichen Eigenschaften aufweisen, die getestet werden müssen. So kann sich ein relativ hoher Aufwand für das Prüfen von elektrischen Maschinen ergeben. In the development of a vehicle having at least one electric machine (e.g., as part of an electric turbocharger), numerous tests of the electric machine must be made in different configurations. Further, the vehicle may include a plurality of electric machines having different characteristics that need to be tested. This can result in a relatively high outlay for testing electrical machines.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine flexible Vorladeschaltung für einen Prüfstand einen Fahrzeugs bereitzustellen, mit der unterschiedliche elektrische Maschinen eines Fahrzeugs betrieben werden können. The present document deals with the technical problem of providing a flexible pre-charge circuit for a test stand of a vehicle, with which different electrical machines of a vehicle can be operated.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorladeschaltung für einen Prüfstand einer elektrischen Maschine (insbesondere eines elektrischen Turboladers) eines Fahrzeugs zum Vorladen eines Zwischenkreiskondensators beschrieben. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Straßenfahrzeug, z.B. einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad umfassen. Der Zwischenkreiskondensator kann dazu verwendet werden, eine stabile Eingangsspannung für einen Inverter zum Betrieb der elektrischen Maschine bereitzustellen. Insbesondere kann der Zwischenkreiskondensator Bestandteil der zu prüfenden Anordnung an einem Prüfstand sein. Die Anordnung kann dabei eine elektrische Maschine und/oder eine Leistungselektronik (insbesondere einen Inverter) für den Betrieb der elektrischen Maschine umfassen. Der Zwischenkreiskondensator ist typischerweise ein Energiespeicher für die Leistungselektronik der zu prüfenden Anordnung. According to one aspect, a precharge circuit for a test stand of an electric machine (in particular an electric turbocharger) of a vehicle for precharging a DC link capacitor is described. The vehicle may in particular be a road vehicle, e.g. a passenger car, a truck or a motorcycle. The DC link capacitor may be used to provide a stable input voltage to an inverter for operating the electrical machine. In particular, the DC link capacitor may be part of the arrangement to be tested on a test stand. The arrangement may include an electrical machine and / or power electronics (in particular an inverter) for the operation of the electrical machine. The intermediate circuit capacitor is typically an energy store for the power electronics of the device to be tested.

Die Vorladeschaltung umfasst einen Vorlade-Widerstand (z.B. von 5 Ohm, 10 Ohm, 20 Ohm oder mehr), der über den Zwischenkreiskondensator mit einem ersten Pol (z.B. mit einem negativen Pol) einer Versorgungsspannung verbunden ist. Insbesondere kann eine erste Seite des Zwischenkreiskondensators direkt mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbunden sein. Die zweite Seite des Zwischenkreiskondensators kann direkt mit einer ersten Seite des Vorlade-Widerstands verbunden sein. Eine zweite Seite des Vorlade-Widerstands kann direkt mit einem Port einer Steuereinheit der Vorladeschaltung verbunden sein. Die Versorgungsspannung kann zwischen 12V und 60V, insbesondere bei 12V oder 48V, liegen. The precharge circuit includes a precharge resistor (e.g., 5 ohms, 10 ohms, 20 ohms or more) connected across the link capacitor to a first pole (e.g., negative pole) of a supply voltage. In particular, a first side of the intermediate circuit capacitor can be connected directly to the first pole of the supply voltage. The second side of the DC link capacitor may be directly connected to a first side of the pre-charge resistor. A second side of the precharge resistor may be directly connected to a port of a controller of the precharge circuit. The supply voltage can be between 12V and 60V, especially at 12V or 48V.

Die Vorladeschaltung kann weiter ein externes Schaltelement (z.B. ein Schaltrelais) umfassen, das zwischen einem zweiten Pol (z.B. einem positiven Pol) der Versorgungsspannung und einem Kontaktpunkt zwischen dem Vorlade-Widerstand und dem Zwischenkreiskondensator angeordnet ist, so dass durch Schließen des externen Schaltelements der Zwischenkreiskondensator direkt mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannung verbunden werden kann. Der Kontaktpunkt kann insbesondere dem Punkt entsprechen, an dem die erste Seite des Vorlade-Widerstands mit der zweiten Seite des Zwischenkreiskondensators verbunden ist. Das externe Schaltelement kann dabei extern zu der Steuereinheit der Vorladeschaltung sein. Das externe Schaltelement kann dazu verwendet werden, den Vorlade-Widerstand zu überbrücken. The precharge circuit may further include an external switching element (eg, a switching relay) disposed between a second pole (eg, a positive pole) of the power supply voltage and a contact point between the precharge resistor and the link capacitor, so that by closing the external switching element, the link capacitor can be connected directly to the second pole of the supply voltage. The contact point may in particular correspond to the point at which the first side of the pre-charging resistor is connected to the second side of the intermediate circuit capacitor. The external switching element can be external to the control unit of the precharge circuit. The external switching element can be used to bridge the pre-charge resistor.

Die Vorladeschaltung kann weiter eine Messeinheit umfassen, die eingerichtet ist, Spannungsinformation in Bezug auf eine Spannung an dem Zwischenkreiskondensator zu erfassen. Über die Spannung an dem Zwischenkreiskondensator kann typischerweise auf den Ladezustand des Zwischenkreiskondensators geschlossen werden. The precharge circuit may further comprise a measuring unit configured to detect voltage information with respect to a voltage on the DC link capacitor. The voltage across the DC link capacitor can typically be used to determine the state of charge of the DC link capacitor.

Außerdem umfasst die Vorladeschaltung eine Steuereinheit mit einem internen Schaltelement, wobei das interne Schaltelement eingerichtet ist, den Vorlade-Widerstand mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannung zu koppeln. Dabei kann das interne Schaltelement in einem Gehäuse der Steuereinheit angeordnet sein (z.B. zwischen zwei unterschiedlichen Ports der Steuereinheit). Die Steuereinheit kann z.B. als eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) implementiert sein. In addition, the precharge circuit comprises a control unit having an internal switching element, wherein the internal switching element is arranged to couple the precharge resistor to the second pole of the supply voltage. In this case, the internal switching element may be arranged in a housing of the control unit (for example, between two different ports of the control unit). The control unit may e.g. be implemented as a programmable logic controller (PLC).

Durch die Bereitstellung einer Vorladeschaltung mit einer Steuereinheit, die zumindest ein internes Schaltelement zum Schalten des Ladestroms für den Zwischenkreiskondensator umfasst, kann eine flexible und effiziente Vorladeschaltung für eine zu prüfenden Anordnung (bzw. für einen Prüfling) an einem Prüfstand bereitgestellt werden. By providing a precharge circuit with a control unit comprising at least one internal switching element for switching the charging current for the link capacitor, a flexible and efficient precharge circuit for a device under test (or for a device under test) can be provided on a test bench.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, das interne Schaltelement und das externe Schaltelement in Abhängigkeit von der Spannungsinformation anzusteuern. Insbesondere kann die Ansteuerung dabei derart erfolgen, dass der Zwischenkreiskondensator über den Vorlade-Widerstand geladen wird, wenn die Spannungsinformation eine Spannung an dem Zwischenkreiskondensator anzeigt, die kleiner als ein Spannungs-Schwellenwert ist. Dabei kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Spannungs-Schwellenwert zu ändern (z.B. zum Laden von unterschiedlich dimensionierten Zwischenkreiskondensatoren). So kann die Vorladeschaltung in flexibler Weise an unterschiedliche Zwischenkreiskondensatoren angepasst werden. The control unit may be configured to control the internal switching element and the external switching element as a function of the voltage information. In particular, the drive can be effected in such a way that the link capacitor is charged via the pre-charge resistor when the voltage information indicates a voltage on the link capacitor which is smaller than a voltage threshold. It can the control unit be set up to change the voltage threshold (eg for charging differently dimensioned DC link capacitors). Thus, the precharge circuit can be adapted in a flexible manner to different DC link capacitors.

Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, das interne Schaltelement und das externe Schaltelement derart anzusteuern, dass der Zwischenkreiskondensator zum Laden direkt mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannung verbunden ist, wenn die Spannungsinformation eine Spannung an dem Zwischenkreiskondensator anzeigt, die größer als oder gleich wie der Spannungs-Schwellenwert ist. Furthermore, the control unit may be configured to control the internal switching element and the external switching element such that the DC link capacitor is connected directly to the second pole of the supply voltage for charging when the voltage information indicates a voltage on the DC link capacitor that is greater than or equal to the voltage Voltage threshold is.

Durch die Steuereinheit kann somit gewährleistet werden, dass der Zwischenkreiskondensator in sicherer und energieeffizienter Weise geladen werden kann. The control unit can thus ensure that the DC link capacitor can be charged in a safe and energy-efficient manner.

Die Steuereinheit kann z.B. eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das externe Schaltelement offen ist und das interne Schaltelement geschlossen ist, so dass der Vorlade-Widerstand und der Zwischenkreiskondensator in Reihe zwischen dem zweiten Pol und dem ersten Pol der Versorgungsspannung angeordnet sind. Dabei verläuft die Verbindung zwischen dem Vorlade-Widerstand und dem zweiten Pol der Versorgungsspannung über das interne Schaltelement (und ggf. über die Steuereinheit). So kann ein sicheres Laden des Zwischenkreiskondensators (mit begrenztem Ladestrom) erfolgen, insbesondere wenn die Spannungsinformation eine Spannung an dem Zwischenkreiskondensator anzeigt, die kleiner als der Spannungs-Schwellenwert ist. The control unit may e.g. be arranged to cause the external switching element is open and the internal switching element is closed, so that the pre-charge resistor and the DC link capacitor are arranged in series between the second pole and the first pole of the supply voltage. In this case, the connection between the pre-charge resistor and the second pole of the supply voltage via the internal switching element (and possibly via the control unit). Thus, a reliable charging of the intermediate circuit capacitor (with a limited charging current) can take place, in particular if the voltage information indicates a voltage on the intermediate circuit capacitor which is smaller than the voltage threshold value.

Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das externe Schaltelement geschlossen ist und das interne Schaltelement offen ist, so dass der Vorlade-Widerstand floatet und der Zwischenkreiskondensator direkt zwischen dem zweiten Pol und dem ersten Pol der Versorgungsspannung angeordnet ist. So kann ein energieeffizientes Laden des Zwischenkreiskondensators (ohne Vorlade-Widerstand erfolgen, insbesondere wenn die Spannungsinformation eine Spannung an dem Zwischenkreiskondensator anzeigt, die größer als oder gleich wie der Spannungs-Schwellenwert ist. Des Weiteren können so Spannungsspitzen bei einem Rekuperationsvorgang bzw. bei einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine vermieden werden. The control unit may be further configured to cause the external switching element to be closed and the internal switching element to be open, such that the pre-charge resistor floats and the link capacitor is disposed directly between the second pole and the first pole of the supply voltage. Thus, an energy-efficient charging of the intermediate circuit capacitor (without a precharging resistor, in particular if the voltage information indicates a voltage on the DC link capacitor that is greater than or equal to the voltage threshold value) can also result in voltage peaks in a recuperation operation or in generator operation the electric machine can be avoided.

Mit anderen Worten, der Zwischenkreis kann mit Vorladewiderstand bis zu einem bestimmten Spannungswert (dem Spannungs-Schwellenwert) vorgeladen werden. Der restliche Spannungshub erfolgt ohne Vorlade-Widerstand direkt über den niederohmigen Übertragungspfad von der Quelle zum Zwischenkreiskondensator. In other words, the DC link can be precharged with precharge resistance up to a certain voltage level (the voltage threshold). The remaining voltage swing takes place without pre-charging resistor directly via the low-impedance transmission path from the source to the DC link capacitor.

Mögliche Spannungsspitzen beim Rekuperieren können insbesondere dadurch vermieden werden, dass am Umschalt-Zeitpunkt gleichzeitig der Überbrückungsschütz (d.h. das externe Schaltelement) geschlossen und der Zweig des Vorlade-Widerstandes (d.h. das interne Schaltelement) geöffnet werden. Das Umschalten kann dabei an dem Zeitpunkt erfolgen, an dem der Spannungs-Schwellenwert der Zwischenkreisspannung überschritten ist. Dadurch weist der Zwischenkreis bereits eine Vorladung auf und kann bis zu einem Zielwert schnell geladen werden. Dabei ist nur die niederohmige Strecke des Überbrückungspfads (über das externe Schaltelement) aktiv. Dadurch ist es auch bei einem möglichen Konstantstromverhalten der Leistungselektronik des Prüflings nicht möglich Spannungsspitzen aufzubauen, wenn rekuperiert wird und die Gleichspannungsquelle am Prüfstand von Quellen- auf Senkenbetrieb wechselt. In particular, potential spikes in recuperation may be avoided by simultaneously closing the bypass contactor (i.e., the external switching element) and opening the branch of the pre-charge resistor (i.e., the internal switching element) at the switching instant. The switching can take place at the time at which the voltage threshold value of the intermediate circuit voltage is exceeded. As a result, the intermediate circuit already has a precharge and can be charged quickly up to a target value. Only the low-resistance path of the bypass path (via the external switching element) is active. Thus, even with a possible constant-current behavior of the power electronics of the test object, it is not possible to build up voltage peaks when recuperating and the DC voltage source on the test bench changes from source to sink mode.

Die Vorladeschaltung kann ein Signalisierungselement (z.B. eine Lampe) umfassen, das eingerichtet ist, ein optisches, akustisches und/oder haptisches Signal zu generieren. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, das Signalisierungselement zu aktivieren, sobald der Zwischenkreiskondensator zum Laden direkt mit dem zweiten Pol der Versorgungsspannung verbunden wird. So kann am Prüfstand in zuverlässiger Weise über den Zustand des Vorladevorgangs informiert werden. The precharge circuit may include a signaling element (e.g., a lamp) configured to generate an optical, acoustic, and / or haptic signal. The control unit can be set up to activate the signaling element as soon as the DC link capacitor is connected directly to the second pole of the supply voltage for charging. This means that the condition of the pre-charging process can be reliably informed on the test bench.

Die Vorladeschaltung kann einen Startschalter umfassen, der manuell betätigt werden kann, um einen Ladevorgang des Zwischenkreiskondensators zu starten. Der Startschalter kann dabei ein Startsignal an die Steuereinheit senden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Ladevorgang in Reaktion auf eine Betätigung des Startschalters (d.h. in Reaktion auf das Startsignal) zu starten. So wird ein komfortabler Betrieb der Vorladeschaltung ermöglicht. Alternativ oder ergänzend zu einem manuellen Start kann der Vorladevorgang am Prüfstand über die Steuereinheit automatisiert werden. The precharge circuit may include a start switch that may be manually operated to start a charge of the link capacitor. The start switch can send a start signal to the control unit. The control unit may be configured to start charging in response to an actuation of the start switch (i.e., in response to the start signal). This enables a comfortable operation of the precharge circuit. Alternatively or in addition to a manual start, the pre-charging process on the test bench can be automated via the control unit.

Die Vorladeschaltung kann einen Stopp-Schalter umfassen, der manuell betätigt werden kann, um den Zwischenkreiskondensator von der Versorgungsspannung zu trennen. Der Stopp-Schalter kann ein Stopp-Signal an die Steuereinheit senden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in Reaktion auf eine Betätigung des Stopp-Schalters (d.h. in Reaktion auf das Stopp-Signal) zu gewährleisten, dass das interne Schaltelement und das externe Schaltelement offen sind. So kann ein sicherer Betrieb der Vorladeschaltung gewährleistet werden. Insbesondere kann so in zuverlässiger Weise ein Vorladevorgang unterbrochen werden. The precharge circuit may include a stop switch that may be manually operated to disconnect the link capacitor from the supply voltage. The stop switch can send a stop signal to the control unit. The control unit may be configured to ensure that the internal switching element and the external switching element are open in response to an actuation of the stop switch (i.e., in response to the stop signal). Thus, safe operation of the precharge circuit can be ensured. In particular, a precharging process can be reliably interrupted in this way.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Prüfstand für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs beschrieben. Der Prüfstand umfasst einen Zwischenkreiskondensator (z.B. mit einer Kapazität von 1000μF, 5000μF oder mehr). Des Weiteren umfasst der Prüfstand die in diesem Dokument beschriebene Vorladeschaltung, die eingerichtet ist, den Zwischenkreiskondensator zu laden. In another aspect, a test bench for an electric machine of a vehicle is described. The test bench includes a DC link capacitor (eg with a capacity of 1000μF, 5000μF or more). Furthermore, the test bench includes the precharge circuit described in this document, which is configured to charge the link capacitor.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. It should be understood that the devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the devices and systems described in this document can be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. It shows

1 ein Schaltungsdiagramm einer beispielhaften Vorladeschaltung für einen Prüfstand. 1 a circuit diagram of an exemplary Vorladeschaltung for a test bench.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer flexiblen Vorladeschaltung für den Prüfstandsbetrieb ein oder mehrerer elektrischer Maschinen eines Fahrzeugs (insbesondere eines elektrischen Turboladers). As stated above, the present document is concerned with the provision of a flexible precharge circuit for the test bench operation of one or more electrical machines of a vehicle (in particular an electric turbocharger).

1 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer beispielhaften Vorladeschaltung 100 zum Vorladen eines Zwischenkondensators 130 für den Inverter einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs. Die Vorladeschaltung 100 umfasst eine Steuereinheit 101 mit ein oder mehreren internen Schaltelementen (z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung), die eingerichtet ist, in Reaktion auf ein Startsignal, den Vorladevorgang zum Vorladen des Zwischenkondensators 130 zu initiieren. Das Startsignal kann z.B. durch das (manuelle) Schließen eines Startschalters 111 generiert werden. 1 shows a circuit diagram of an exemplary Vorladeschaltung 100 for pre-charging an intermediate capacitor 130 for the inverter of an electric machine of a vehicle. The precharge circuit 100 includes a control unit 101 with one or more internal switching elements (eg, a programmable logic controller) configured, in response to a start signal, the precharge operation for precharging the intermediate capacitor 130 to initiate. The start signal can eg by the (manual) closing a start switch 111 to be generated.

Zum Vorladen wird der Kondensator 130 mit dem positiven Pol 122 und dem negativen Pol 121 einer Versorgungsspannung (z.B. von 48V) gekoppelt. Das Startsignal kann auf Basis einer Steuerspannung (z.B. von 24V) generiert werden. (mit dem positiven Pol 123 und dem negativen Pol 121). Des Weiteren kann aus der Steuerspannung ein Stopp-Signal generiert werden, um den Vorladevorgang zu unterbrechen (z.B. mittels eines manuell betätigbaren Schalters oder Tasters 112). The capacitor is pre-charged 130 with the positive pole 122 and the negative pole 121 a supply voltage (eg of 48V) coupled. The start signal can be generated on the basis of a control voltage (eg of 24V). (with the positive pole 123 and the negative pole 121 ). Furthermore, a stop signal can be generated from the control voltage in order to interrupt the precharging process (eg by means of a manually actuatable switch or pushbutton) 112 ).

Die Vorladeschaltung 100 weist einen Vorlade-Widerstand 103 auf, der durch ein internes Schaltelement in der Steuereinheit 101 mit dem positiven Pol 122 der Versorgungspannung gekoppelt werden kann. Der Vorlade-Widerstand 103 ist außerdem in Reihe zu dem Kondensator 130 angeordnet, der wiederum mit dem negativen Pol 121 der Versorgungsspannung gekoppelt ist. In Reaktion auf das Startsignal kann somit eine Reihenschaltung aus Vorlade-Widerstand 103 und Kondensator 130 zwischen den positiven Pol 122 und den negativen Pol 121 der Versorgungsspannung geschaltet werden, so dass der Kondensator 130 mit einem durch den Vorlade-Widerstand 103 begrenzten Strom geladen wird. The precharge circuit 100 has a pre-charge resistor 103 on, by an internal switching element in the control unit 101 with the positive pole 122 the supply voltage can be coupled. The pre-charge resistor 103 is also in series with the capacitor 130 arranged, in turn, with the negative pole 121 the supply voltage is coupled. In response to the start signal can thus be a series circuit of pre-charge resistor 103 and capacitor 130 between the positive pole 122 and the negative pole 121 the supply voltage can be switched so that the capacitor 130 with a through the pre-charge resistor 103 limited current is charged.

Die Vorladeschaltung 100 umfasst eine Spannungs-Messeinheit 102, die eingerichtet ist, Spannungsinformation in Bezug auf die Spannung über dem Kondensator 130 zu erfassen. Die Spannungsinformation kann von der Spannungs-Messeinheit 102 an die Steuereinheit 101 weitergeleitet werden. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, ein (externes) Schaltelement 104, 105, 106 (z.B. mit ein oder mehreren Relais) anzusteuern, insbesondere zu schließen. Das Schaltelement 104, 105, 106 kann in Abhängigkeit von der Spannungsinformation angesteuert werden. Insbesondere kann das Schaltelement 104, 105, 106 angesteuert werden, wenn die Spannungsinformation anzeigt, dass die Spannung über dem Kondensator 130 einen vordefinierten (flexibel einstellbaren) Spannungs-Schwellenwert erreicht oder überschreitet. The precharge circuit 100 includes a voltage measuring unit 102 , which is arranged voltage information with respect to the voltage across the capacitor 130 capture. The voltage information may be from the voltage measurement unit 102 to the control unit 101 to get redirected. The control unit 101 can be set up, an (external) switching element 104 . 105 . 106 (eg with one or more relays) to control, in particular to close. The switching element 104 . 105 . 106 can be controlled depending on the voltage information. In particular, the switching element 104 . 105 . 106 be driven when the voltage information indicates that the voltage across the capacitor 130 reaches or exceeds a predefined (flexibly adjustable) voltage threshold.

Das Schaltelement 104, 105, 106 kann eingerichtet sein, den Vorlade-Widerstand 103 zu überbrücken. Insbesondere kann durch Schließen des Schaltelements 104, 105, 106 der positive Pol 122 der Versorgungsspannung direkt (ohne den Vorlade-Widerstand 103) mit dem Kondensator 130 gekoppelt werden. Durch Überbrücken des Vorlade-Widerstands 103 kann ein energieeffizientes Laden des Kondensators 130 (nach Erreichen einer Grundladung) bewirkt werden. The switching element 104 . 105 . 106 can be set up the pre-charge resistor 103 to bridge. In particular, by closing the switching element 104 . 105 . 106 the positive pole 122 the supply voltage directly (without the pre-charge resistor 103 ) with the capacitor 130 be coupled. By bridging the pre-charge resistor 103 can be an energy efficient charging of the capacitor 130 (after reaching a base charge) can be effected.

Das Schaltelement 104, 105, 106 kann wie in 1 dargestellt ein Treiberelement 104 und ein oder mehrere Schalter 105, 106 umfassen. Über eine Diode 109 kann dabei der Spannungsabfall an dem Treiberelement 104 begrenzt werden. Insbesondere kann die Diode 109 als Freilaufdiode arbeiten und Spannungsspitzen beim Schalten von induktiven Lasten verhindern. Dabei stellt z.B. die Spule des Schützes 105, 106 eine induktive Last dar. The switching element 104 . 105 . 106 can be like in 1 illustrated a driver element 104 and one or more switches 105 . 106 include. About a diode 109 may be the voltage drop across the driver element 104 be limited. In particular, the diode 109 work as freewheeling diode and prevent voltage peaks when switching inductive loads. For example, the coil of the contactor sets 105 . 106 an inductive load.

Die Vorladeschaltung 100 kann weiter einen Entlade-Widerstand 108 aufweisen, der parallel zu dem Kondensator 130 angeordnet ist. Durch den Entlade-Widerstand 108 kann ein passives Entladen des Kondensators 130 (im Anschluss an einen Prüfbetrieb) bewirkt werden. Des Weiteren kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein (z.B. durch Schließen eines internen Schaltelements), den Kondensator 130 aktiv zu entladen. Außerdem kann die Vorladeschaltung 100 eine Kontrollleuchte 107 umfassen, die durch das Schaltelement 104, 105, 106 aktiviert werden kann, um anzuzeigen, dass der Vorladevorgang des Kondensators 130 über den Vorlade-Widerstand 103 abgeschlossen ist. The precharge circuit 100 can continue a discharge resistance 108 that is parallel to the capacitor 130 is arranged. Through the discharge resistor 108 can be a passive discharge of the capacitor 130 (following a test operation) are effected. Furthermore, the control unit 101 be established (eg by closing an internal switching element), the capacitor 130 actively unload. In addition, the precharge circuit 100 a warning light 107 comprise, by the switching element 104 . 105 . 106 can be activated to indicate that the pre-charging of the capacitor 130 over the pre-charge resistor 103 is completed.

Die Vorladeschaltung 100 kann somit insbesondere ein SPS-Modul 101 zur Steuerung, ein Messmodul 102 und einen Arbeitsstromkreis (über den Vorlade-Widerstand 103) zu Laden des Kondensators 130 umfassen. The precharge circuit 100 can thus in particular a PLC module 101 for control, a measuring module 102 and a working circuit (via the pre-charge resistor 103 ) to charge the capacitor 130 include.

Über den Vorlade-Widerstand 103 wird die Kapazität 130 des Zwischenkreises der Leistungselektronik eines E-Turboladers kontrolliert aufgeladen. Das SPS Modul 101 vergleicht die gemessene Spannung (Messung über das Messmodul 102) an der Kapazität 130 mit dem abgespeicherten Spannungs-Schwellwert. Sobald beide Werte übereinstimmen wird der DC-Schütz 104, 105, 106 geschalten. Der DC-Schütz 104, 105, 106 überbrückt dabei den Vorlade-Widerstand 103, so dass höhere Ströme in die Kapazität 130 fließen können. Gleichzeitig wird der Vorladekreis geöffnet (d.h. das Schaltelement im SPS-Modul 101 entkoppelt den Vorlade-Widerstand 103 von dem positiven Pol 122 der Versorgungsspannung), womit verhindert wird, dass Spannungsspitzen entstehen, falls der E-Turbolader rekuperiert. Die Energieversorgung erfolgt somit nur noch über den DC-Schütz 104, 105, 106. About the pre-charge resistor 103 will the capacity 130 the intermediate circuit of the power electronics of an e-turbocharger controlled charged. The PLC module 101 compares the measured voltage (measurement via the measuring module 102 ) at the capacity 130 with the stored voltage threshold. As soon as both values match, the DC contactor will be 104 . 105 . 106 switched. The DC contactor 104 . 105 . 106 bypasses the pre-charge resistor 103 , so that higher currents in the capacity 130 can flow. At the same time, the pre-charge circuit is opened (ie the switching element in the PLC module 101 decouples the pre-charge resistor 103 from the positive pole 122 the supply voltage), which prevents voltage spikes occur if the e-turbocharger recuperates. The power supply is thus only via the DC contactor 104 . 105 . 106 ,

Die SPS Steuerung 101 steuert somit die Vorladung und den Hauptenergiezweig. Der DC-Schütz 104, 105, 106 kann zusätzlich verriegelt werden, damit der Energiefluss nicht unterbrochen werden kann. Dies ist typischerweise insbesondere am Prüfstand ein wichtiges Kriterium, da sonst die Kontakte des DC-Schütz 104, 105, 106 geschädigt werden könnten. Der DC-Schütz 104, 105, 106 wird typischerweise nur dann geöffnet, wenn die Spannung an der Kapazität 130 unterhalb des Spannungs-Schwellenwertes des Zwischenkreises liegt oder wenn die Steuerspannung für die Steuereinheit 101 mit dem Energie-Stopp Taster 112 unterbrochen wird. The PLC control 101 thus controls the summons and the main energy branch. The DC contactor 104 . 105 . 106 can be additionally locked, so that the flow of energy can not be interrupted. This is typically an important criterion particularly at the test stand, otherwise the contacts of the DC contactor 104 . 105 . 106 could be harmed. The DC contactor 104 . 105 . 106 is typically only opened when the voltage at the capacity 130 is below the voltage threshold of the DC link or if the control voltage for the control unit 101 with the energy stop button 112 is interrupted.

Der Zwischenkreis kann passiv über den Entlade-Widerstand 108 kontrolliert entladen werden. The DC link can passively over the discharge resistor 108 be unloaded in a controlled manner.

Vorteil der in 1 dargestellten Schaltung 100 ist unter anderem, dass die Schaltung 100 schnell an die unterschiedlichen E-Turbolader bzw. elektrischen Maschinen eines Fahrzeugs anpassbar ist, da die Zwischenkreisspannung über das Messmodul 102 erfasst wird und der Spannungs-Schwellenwert individuell eingestellt werden kann. Mit der Vorladeschaltung 100 können verschiedene elektrische Maschine bzw. E-Turbolader mit einer Zwischenkreisspannung von 12V bis 48V betrieben werden. Insbesondere kann dabei die Schaltung 100 in flexibler Weise an unterschiedliche Maschinentypen angepasst werden. Dies sichert Flexibilität am Prüfstand und minimiert die Prüfstandsnebenzeiten. Des Weiteren können Kosten reduziert werden, da die gleiche Schaltung 100 für unterschiedliche Maschinentypen verwendet werden kann. Advantage of in 1 illustrated circuit 100 Among other things, that is the circuit 100 can be quickly adapted to the different e-turbocharger or electrical machines of a vehicle, since the DC link voltage via the measuring module 102 is detected and the voltage threshold can be set individually. With the precharge circuit 100 Various electric machines or electric turbochargers with a DC link voltage of 12V to 48V can be operated. In particular, while the circuit 100 be flexibly adapted to different machine types. This ensures flexibility on the test bench and minimizes test bench overheads. Furthermore, costs can be reduced because the same circuit 100 can be used for different machine types.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen. The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims

Precharge circuit ( 100 ) for a test stand of an electric machine of a vehicle for precharging a DC link capacitor ( 130 ), wherein the precharge circuit ( 100 ), - a pre-charge resistor ( 103 ) connected via the DC link capacitor ( 130 ) with a first pole ( 121 ) is connected to a supply voltage; An external switching element ( 104 . 105 . 106 ) connected between a second pole ( 122 ) of the supply voltage and a contact point between the pre-charge resistor ( 103 ) and the DC link capacitor ( 130 ) is arranged so that by closing the external switching element ( 104 . 105 . 106 ) the DC link capacitor ( 130 ) directly to the second pole ( 122 ) of the supply voltage can be connected; A measuring unit ( 102 ), which is adapted to supply voltage information with respect to a voltage at the intermediate circuit capacitor ( 130 ) capture; and a control unit ( 101 ) with an internal switching element, wherein the internal switching element is set up, the pre-charge resistor ( 103 ) with the second pole ( 122 ) to couple the supply voltage; the control unit ( 101 ), the internal switching element and the external switching element ( 104 . 105 . 106 ) in response to the voltage information, so that - the DC link capacitor ( 130 ) via the pre-charge resistor ( 103 ) is loaded when the voltage information is a voltage at the DC link capacitor ( 130 ) which is less than a voltage threshold; and - the DC link capacitor ( 130 ) for loading directly with the second pole ( 122 ) is connected to the supply voltage when the voltage information is a voltage at the DC link capacitor ( 130 ) which is greater than or equal to the voltage threshold.

Precharge circuit ( 100 ) according to claim 1, wherein the control unit ( 101 ) is arranged to cause The external switching element ( 104 . 105 . 106 ) is open and the internal switching element is closed, so that the pre-charge resistor ( 103 ) and the DC link capacitor ( 130 ) in series between the second pole ( 122 ) and the first pole ( 121 ) of the supply voltage are arranged; and / or the external switching element ( 104 . 105 . 106 ) is closed and the internal switching element is open, so that the pre-charge resistor ( 103 ) and the DC link capacitor ( 130 ) directly between the second pole ( 122 ) and the first pole ( 121 ) of the supply voltage is arranged.

Precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the control unit ( 101 ) - is arranged to change the voltage threshold; and / or - a programmable logic controller comprises.

Precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the external switching element ( 104 . 105 . 106 ) comprises a switching relay.

Precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the supply voltage is between 12V and 60V, in particular at 48V.

Precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein - the precharge circuit ( 100 ) a signaling element ( 107 ) configured to generate an optical, acoustic and / or haptic signal; and - the control unit ( 101 ), the signaling element ( 107 ) as soon as the DC link capacitor ( 130 ) for loading directly with the second pole ( 122 ) of the supply voltage is connected.

Precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein - the precharge circuit ( 100 ) a start switch ( 111 ), which can be manually operated, in order to charge the DC link capacitor ( 130 ) to start; and - the control unit ( 101 ), the charging process in response to an actuation of the start switch ( 111 ) to start.

Precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein - the precharge circuit ( 100 ) a stop switch ( 112 ), which can be manually operated to the DC link capacitor ( 130 ) to disconnect from the supply voltage; and - the control unit ( 101 ) in response to an actuation of the stop switch ( 112 ) to ensure that the internal switching element and the external switching element ( 104 . 105 . 106 ) are open.

Test bench for an electrical machine of a vehicle, the test bench comprising, - a DC link capacitor ( 130 ); and - a precharge circuit ( 100 ) according to one of the preceding claims, which is arranged to connect the intermediate circuit capacitor ( 130 ) to load.