DE102017009584A1 - Method for operating an inverter of an electrical machine of a motor vehicle - Google Patents

Method for operating an inverter of an electrical machine of a motor vehicle Download PDF

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Jan Philipp Degel
André Haspel
Moritz Haußmann
Christian Klöffer
Alexander Nisch
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters (10) einer elektrischen Maschine (12) eines Kraftfahrzeugs, wobeieine erster Schalterreihe (14), welche einen mit einer ersten Phase (16) der elektrischen Maschine (12) verbundenen ersten Halbleiterschalter (18), einen mit einer zweiten Phase (20) der elektrischen Maschine (12) verbundenen zweiten Halbleiterschalter (22) und einen mit einer dritten Phase (24) der elektrischen Maschine (12) verbundenen dritten Halbleiterschalter (26) aufweist;The invention relates to a method for operating an inverter (10) of an electrical machine (12) of a motor vehicle, wherein a first switch row (14), which has a first semiconductor switch (18) connected to a first phase (16) of the electric machine (12), a second semiconductor switch (22) connected to a second phase (20) of the electric machine (12) and a third semiconductor switch (26) connected to a third phase (24) of the electrical machine (12);

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Inverters einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating an inverter of an electrical machine of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

In der heutigen Zeit nimmt die Bedeutung der Elektromobilität immer weiter zu. Um die Elektromobilität weiter nach vorne zu bringen, ist es entscheidend, dass die Reichweite von zumindest teilweise mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeugen möglichst groß wird. Um dies zu erreichen gibt es unterschiedlichste Ansätze. Man kann beispielsweise den Akku eines Kraftfahrzeugs vergrößern oder das Gewicht des Kraftfahrzeugs verringern. Des Weiteren kann versucht werden Verluste der elektrischen Energie möglichst gering zu halten.Today, the importance of electromobility is constantly increasing. In order to bring electric mobility further forward, it is crucial that the range of motor vehicles driven at least partially by an electric machine be as large as possible. To achieve this, there are many different approaches. For example, you can increase the battery of a motor vehicle or reduce the weight of the motor vehicle. Furthermore, attempts can be made to minimize losses of electrical energy.

Aus dem Stand der Technik sind Inverter elektrischer Maschinen bekannt, welche in einer Schaltreihe drei Halbleiterschalter und in einer zweiten Schaltreihe drei weitere Halbleiterschalter aufweisen, um aus einer Gleichspannung die Wechselspannung zum Betreiben der elektrischen Maschine zu erzeugen. Dabei werden die Halbleiterschalter beider Schaltreihen mit der gleichen Frequenz beziehungsweise Taktfrequenz geschaltet.Inverters of electrical machines are known from the state of the art which have three semiconductor switches in a series of switching circuits and three further semiconductor switches in a second series of switching circuits in order to generate the AC voltage for operating the electrical machine from a DC voltage. In this case, the semiconductor switches of both switching rows are switched with the same frequency or clock frequency.

Die DE 10 2016 013 056 A1 zeigt eine Wechselrichtereinheit zum Erzeugen einer primärseitigen Wechselspannung aus einer Gleichspannung für einen Gleichspannungswandler.The DE 10 2016 013 056 A1 shows an inverter unit for generating a primary-side AC voltage from a DC voltage for a DC-DC converter.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schalten beziehungsweise Betreiben eines Inverters einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, bei welchem der Verlust elektrischer Energie während des Betriebs möglichst gering ist.The object of the present invention is to provide a method for switching or operating an inverter of an electrical machine of a motor vehicle, in which the loss of electrical energy during operation is as low as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Betreiben eines Inverters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the method for operating an inverter with the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Inverters einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, welches insbesondere ein batteriebetriebenes elektrisches Fahrzeug, ein sogenanntes Battery Electric Vehicle (BEV) oder ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, ein sogenanntes Hybrid Electric Vehicle (HEV) ist. Dabei weist der Inverter eine erste Schalterreihe auf, welche einen mit einer ersten Phase der elektrischen Maschine verbundenen ersten Halbleiterschalter, einen mit einer zweiten Phase der elektrischen Maschine verbundenen zweiten Halbleiterschalter und einen mit einer dritten Phase der elektrischen Maschine verbundenen dritten Halbleiterschalter aufweist. Eine zweite Schaltreihe des Inverters umfasst einen mit der ersten Phase der elektrischen Maschine verbundenen vierten Halbleiterschalter, einen mit der zweiten Phase der elektrischen Maschine verbundenen fünften Halbleiterschalter und einen mit der dritten Phase der elektrischen Maschine verbundenen sechstens Halbleiterschalter. Um nun den Verlust an elektrischer Energie beziehungsweise einen Schaltverlust möglichst gering zu halten, werden zumindest zwei der Halbleiterschalter einer der Schalterreihen mit einer ersten Frequenz geschaltet, während wenigstens einer der Halbleiterschalter der jeweils anderen Schalterreihe mit einer von der ersten Frequenz unterschiedlichen zweiten Frequenz geschaltet wird.The inventive method is used to operate an inverter of an electric machine of a motor vehicle, which is in particular a battery-powered electric vehicle, a so-called Battery Electric Vehicle (BEV) or a vehicle with hybrid drive, a so-called Hybrid Electric Vehicle (HEV). In this case, the inverter has a first row of switches which has a first semiconductor switch connected to a first phase of the electrical machine, a second semiconductor switch connected to a second phase of the electrical machine and a third semiconductor switch connected to a third phase of the electrical machine. A second series of switching of the inverter comprises a fourth semiconductor switch connected to the first phase of the electric machine, a fifth semiconductor switch connected to the second phase of the electric machine and a sixth semiconductor switch connected to the third phase of the electric machine. In order to keep the loss of electrical energy or a switching loss as low as possible, at least two of the semiconductor switches of one of the rows of switches are switched to a first frequency, while at least one of the semiconductor switches of the other row of switches is switched at a different frequency from the first frequency.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die häufig in Halbleiterschaltern eingesetzten Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode einen großen Anteil an Wirkungsgradverlusten des Inverters verursachen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere diese Schaltverluste reduziert werden. Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode werden kurz aus dem Englischen als IGBT bezeichnet (Isolated Gate Bipolar Transistor). Bei aktuellen Schaltverfahren werden alle IGBTs innerhalb des Inverters mit der gleichen Taktfrequenz betrieben. Zum Betreiben von Solarwechselrichtern und Schweißgeräten existiert ein Verfahren, bei dem in einer H-Brückenschaltung jeweils zwei Halbleiterschalter mit einer Grundwelle des zu erzeugenden Wechselstroms takten, während die beiden anderen Halbleiterschalter mit einer konstanten hohen Schaltfrequenz takten, um die Stromwelligkeit gering zu halten.The invention is based on the finding that the insulated gate bipolar transistors frequently used in semiconductor switches cause a large proportion of efficiency losses of the inverter. The inventive method, in particular, these switching losses can be reduced. Isolated gate bipolar transistors are referred to as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) for short. In current switching methods, all IGBTs within the inverter are operated at the same clock frequency. To operate solar inverters and welders, there is a method in which two semiconductor switches each clock with a fundamental wave of the alternating current to be generated in an H-bridge circuit, while the other two semiconductor switches clock with a constant high switching frequency to keep the current ripple low.

In vorteilhafter Weise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die erste Frequenz kleiner als die zweite Frequenz. Beispielsweise entspricht die erste Frequenz einer elektrischen Grundwelle des Wechselstroms der elektrischen Maschine und weist eine Größenordnung von weniger als einem Kilohertz auf. Die zweite Frequenz entspricht dabei beispielweise einer Größenordnung von um die 10 Kilohertz. Die Halbleiterschalter weisen vorteilhafterweise eine Freilaufdiode und einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode auf. Erfindungsgemäß können die drei Halbleiterschalter einer der Schaltreihen vorteilhafterweise mit der ersten Frequenz geschaltet werden, während die drei Halbleiterschalter der jeweils anderen Schaltreihe mit der zweiten Frequenz geschaltet werden. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf elektrische Maschinen eines Kraftfahrzeugs beschränkt, sondern kann ebenso bei Invertern elektrischer Maschinen außerhalb eines Kraftfahrzeugs angewandt werden.Advantageously, in the method according to the invention, the first frequency is smaller than the second frequency. For example, the first frequency corresponds to a fundamental electric wave of the alternating current of the electric machine and has an order of magnitude of less than one kilohertz. The second frequency corresponds to an order of magnitude of 10 kilohertz, for example. The semiconductor switches advantageously have a freewheeling diode and an insulated gate bipolar transistor. According to the invention, the three semiconductor switches of one of the switching rows can advantageously be switched to the first frequency, while the three semiconductor switches of the other row of switching circuits are switched to the second frequency. In this case, the method according to the invention is not limited to electrical machines of a motor vehicle, but can also be applied to inverters of electrical machines outside a motor vehicle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the the following description of a preferred embodiment and with reference to the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Dabei zeigt die einzige Fig. einen schematischen Schaltplan eines Inverters für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, mittels welchen das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The single FIGURE shows a schematic circuit diagram of an inverter for an electrical machine of a motor vehicle, by means of which the method according to the invention can be carried out.

Die Fig. zeigt einen schematischen Schaltplan eines Inverters 10 einer elektrischen Maschine 12 eines Kraftfahrzeugs. Der Inverter 10 weist eine erste Schaltreihe 14 auf, welche einen mit einer ersten Phase 16 der elektrischen Maschine 12 verbundenen ersten Halbleiterschalter 18, einen mit einer zweiten Phase 20 der elektrischen Maschine 12 verbundenen zweiten Halbleiterschalter 22 und einen mit einer dritten Phase 24 der elektrischen Maschine 12 verbundenen dritten Halbleiterschalter 26 umfasst. Eine zweite Schaltreihe 28 des Inverters 10 weist einen mit der ersten Phase 16 der elektrischen Maschine 12 verbundenen vierten Halbleiterschalter 30, einen mit einer zweiten Phase 20 der elektrischen Maschine 12 verbundenen fünften Halbleiterschalter 32 und einen mit einer dritten Phase 24 der elektrischen Maschine 12 verbundenen sechsten Halbleiterschalter 34 auf. Um den Inverter 10 und die elektrische Maschine 12 besonders vorteilhaft betreiben zu können, werden zumindest zwei der Halbleiterschalter 18, 22, 26 beziehungsweise 30, 32, 34 einer der Schaltreihen 14 beziehungsweise 28 mit einer ersten Frequenz geschaltet, während wenigstens einer der Halbleiterschalter 30, 32, 34 beziehungsweise 18, 22, 26 der jeweils anderen Schaltreihe 18 beziehungsweise 14 mit einer von der ersten Frequenz unterschiedlichen zweiten Frequenz geschaltet wird. Vorteilhafterweise weist jeder der Halbleiterschalter 18, 22, 26, 30, 32, 34 jeweils eine Freilaufdiode 36 und eine Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode auf. Der Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode wird als IGBT 38 abgekürzt.The figure shows a schematic circuit diagram of an inverter 10 an electric machine 12 of a motor vehicle. The inverter 10 has a first row of switching 14 on, which one with a first phase 16 the electric machine 12 connected first semiconductor switch 18 , one with a second phase 20 the electric machine 12 connected second semiconductor switch 22 and one with a third phase 24 the electric machine 12 connected third semiconductor switch 26 includes. A second series of switching 28 of the inverter 10 has one with the first phase 16 the electric machine 12 connected fourth semiconductor switch 30 , one with a second phase 20 the electric machine 12 connected fifth semiconductor switch 32 and one with a third phase 24 the electric machine 12 connected sixth semiconductor switch 34 on. To the inverter 10 and the electric machine 12 To operate particularly advantageous at least two of the semiconductor switches 18 . 22 . 26 or 30, 32, 34 one of the switching rows 14 or 28 is connected to a first frequency, while at least one of the semiconductor switches 30 . 32 . 34 or 18, 22, 26 of the other switching row 18 or 14 is switched at a second frequency different from the first frequency. Advantageously, each of the semiconductor switches 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 one freewheeling diode each 36 and an insulated gate bipolar transistor. The insulated gate bipolar transistor is called IGBT 38 abbreviated.

Der gezeigte Inverter 10 der elektrischen Maschine 12 wird im Stand der Technik derart betrieben, dass die drei Halbleiterschalter beispielsweise 18, 22, 26 einer der Schaltreihen, beispielsweise der Schaltreihe 14, sowie die drei anderen Halbleiterschalter 30, 32, 34 der Schaltreihe 28 des Inverters 10 mit derselben Frequenz, insbesondere einer Taktfrequenz von beispielsweise 10 Kilohertz, geschaltet werden. Dabei wird immer nur jeweils ein Halbleiterschalter 18, 22, 26 der Schaltreihe 14 mit den beiden nicht an derselben Phase 16, 20, 24 der elektrischen Maschine 12 verbundenen Halbleiterschalter 30, 32, 34 der Schaltreihe 28 durchgeschaltet und umgekehrt. Ferner werden in einem Freilauf (Nullspannungszeiger) alle Halbleiterschalter 18, 22, 26, 30, 32, 34 geöffnet. Der Strom fließt dabei über die jeweilige Freilaufdiode 36 des jeweiligen Halbleiterschalters 18, 22, 26, 30, 32, 34 in die Quelle 40, welche beispielsweise als ZK-Kondensator oder Batterie ausgebildet ist, zurück. Dieser Zustand wird nur kurze Zeit eingenommen, um den direkten Kurzschluss zweier Halbleiterschalter 18, 22, 26, 30, 32, 34, welche jeweils an der gleichen Phase 16, 20, 22 anliegen, zu vermeiden. Im nächsten Schritt werden danach beim Nullspannungszeiger alle Halbleiterschalter 18, 22, 26, 30, 32, 34 der beiden Schaltreihen 14 und 18 geschlossen.The shown inverter 10 the electric machine 12 is operated in the prior art such that the three semiconductor switches, for example, 18, 22, 26 one of the switching rows, such as the switching row 14 , as well as the three other semiconductor switches 30 . 32 . 34 the switching sequence 28 of the inverter 10 be switched with the same frequency, in particular a clock frequency of, for example, 10 kilohertz. It is always only one semiconductor switch 18 . 22 . 26 the switching sequence 14 with the two not at the same stage 16 . 20 . 24 the electric machine 12 connected semiconductor switch 30 . 32 . 34 the switching sequence 28 switched through and vice versa. Furthermore, in a freewheel (zero voltage pointer) all semiconductor switches 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 open. The current flows through the respective freewheeling diode 36 the respective semiconductor switch 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 into the source 40 , which is designed for example as a ZK capacitor or battery back. This state is taken only a short time to the direct short circuit of two semiconductor switches 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 , each at the same stage 16 . 20 . 22 to avoid. In the next step, all semiconductor switches are then at the zero voltage pointer 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 the two switching rows 14 and 18 closed.

Um einen besonders großen Wirkungsgrad des Inverters 10 zu erzielen, das heißt den Inverter 10 und die elektrische Maschine 12 besonders verlustarm betreiben zu können, werden in dem Verfahren die Halbleiterschalter beispielsweise der ersten Schaltreihe 14, das heißt die Halbleiterschalter 18, 22, und 24 mit einer ersten Frequenz geschaltet, während die drei Halbleiterschalter 30, 32 und 34 der zweiten Schaltreihe 28 des Inverters 10 mit einer anderen Frequenz betrieben werden. Dabei ist die erste Frequenz vorteilhafterweise kleiner als die zweite Frequenz. So kann die erste Frequenz beispielsweise der elektrischen Grundwelle des Wechselstroms der elektrischen Maschine 12 entsprechen, was beispielsweise eine erste Frequenz kleiner als 1 Kilohertz entspricht. Die zweite Frequenz ist eine hohe Frequenz, welche beispielsweise eine Größenordnung von 10 Kilohertz aufweist. Dabei können die Schaltreihen 14 und 28 jeweils auch mit der vertauschten Frequenz betrieben werden, sodass der Effekt des verbesserten Wirkungsgrads sowohl auftritt, wenn die erste Schaltreihe 14 mit der niedrigen ersten Frequenz betrieben wird, während die zweite Schaltreihe 28 mit der zweiten hohen Frequenz betrieben wird, als auch wenn die erste Schaltreihe 14 mit der zweiten hohen Frequenz betrieben wird und die zweite Schaltreihe 28 mit der ersten niedrigen Frequenz betrieben wird. Kurz gesagt ist es von Vorteil die drei Halbleiterschalter 18, 22 ,24 oder 30, 32, 34 einer der Schaltreihen 14 oder 28 mit der ersten Frequenz zu schalten, während die drei Halbleiterschalter 30, 32 ,34 oder 18, 22, 26 der jeweils anderen Schaltreihe 28 oder 14 mit der zweiten Frequenz geschaltet werden.To a particularly high efficiency of the inverter 10 to achieve, that is the inverter 10 and the electric machine 12 to be able to operate particularly low loss, in the process, the semiconductor switches, for example, the first row of switching 14 that is the semiconductor switches 18 . 22 , and 24 switched at a first frequency while the three semiconductor switches 30 . 32 and 34 the second switching sequence 28 of the inverter 10 be operated at a different frequency. In this case, the first frequency is advantageously smaller than the second frequency. For example, the first frequency may be the fundamental electric wave of the alternating current of the electric machine 12 which corresponds, for example, to a first frequency less than 1 kilohertz. The second frequency is a high frequency, which has, for example, an order of magnitude of 10 kilohertz. This can be the switching series 14 and 28 each operated at the frequency changed so that the effect of the improved efficiency occurs both when the first series of switching 14 is operated at the low first frequency, while the second series of switching 28 is operated at the second high frequency, as well as when the first switching series 14 is operated at the second high frequency and the second series of switching 28 operated at the first low frequency. In short, it is beneficial the three semiconductor switches 18 . 22 , 24 or 30, 32, 34 one of the switching rows 14 or 28 to switch with the first frequency, while the three semiconductor switches 30 . 32 , 34 or 18, 22, 26 of the other series 28 or 14 be switched with the second frequency.

Die mit der ersten Frequenz beispielsweise der elektrischen Grundwelle der elektrischen Maschine 12 taktenden Halbleiterschalter, beispielsweise 18, 22, 26 verursachen durch ihre reduzierte Taktfrequenz jeweils einen geringeren Schaltverluste, als wenn diese mit einer anderen, insbesondere höheren, Frequenz getaktet wären. Damit kann der Wirkungsgrad des Inverters gesteigert werden. Je nach Betriebszustand und/oder Kennlinie der verwenden Halbleiterschalter 18, 22, 26, 30, 32, 34 beziehungsweise deren jeweiligen IGBT 38 kann es vorteilhaft sein, nur einen Halbleiterschalter, beispielsweise den Halbleiterschalter 18 in der ersten Schaltreihe 14 mit der ersten, niedrigen Frequenz zu takten und die dazu nicht auf der ersten Phase 16 liegenden beiden Halbleiterschalter 32 und 34 der zweiten Schalreihe 28 mit der zweiten, höheren Frequenz zu takten. Dabei tritt an dem Halbleiterschalter 18 der Schaltreihe 14, welcher mit der ersten Frequenz taktet, ein Durchfluss des vollen Motorstroms auf, wohingegen bei den beiden dazu geschalteten Halbleiterschaltern 32 und 34 der zweiten Schaltreihe 28 jeweils der halbe Motorenstrom bei der zweiten großen Frequenz anliegt. Dabei sind beliebige Kombinationen eines Halbleiterschalters 18, 22, 26 oder 30, 32, 34 einer der Schaltreihen 14 oder 18 mit den jeweils nicht auf der gleichen Phase 16, 20,24 liegenden Halbleiterschaltern 30, 32, 34 oder 18, 22, 26 der anderen Schaltreihe möglich. An dem jeweiligen Halbleiterschalter 18, 22, 26, 30, 32, 34 wird insbesondere der jeweilige IGBT 38 mit der jeweiligen Frequenz betrieben beziehungsweise geschaltet.The ones with the first frequency, for example, the electric fundamental wave of the electric machine 12 Clocking semiconductor switch, for example, 18, 22, 26 cause due to their reduced clock frequency in each case a lower switching losses, as if they were clocked with a different, especially higher, frequency. Thus, the efficiency of the inverter can be increased. Depending on the operating state and / or characteristic of the use Semiconductor switches 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 or their respective IGBT 38 It may be advantageous, only a semiconductor switch, for example, the semiconductor switch 18 in the first row 14 with the first, low frequency and not on the first phase 16 lying two semiconductor switches 32 and 34 the second series of scarfs 28 to clock at the second, higher frequency. In this case occurs at the semiconductor switch 18 the switching sequence 14 , which clocks at the first frequency, a flow of full motor current, whereas in the two semiconductor switches connected thereto 32 and 34 the second switching sequence 28 each half of the motor current at the second large frequency is applied. In this case, any combinations of a semiconductor switch 18 . 22 . 26 or 30 . 32 . 34 one of the switching rows 14 or 18 with each not at the same stage 16 , 20,24 lying semiconductor switches 30 . 32 . 34 or 18 . 22 . 26 the other switching row possible. At the respective semiconductor switch 18 . 22 . 26 . 30 . 32 . 34 in particular the respective IGBT 38 operated or switched with the respective frequency.

Je nach verwendetem IGBT 38 und der jeweils zu einem Halbleiterschalter zugehörigen Freilaufdiode 36 kann es vorteilhaft sein, einen Halbleiterschalter, beispielsweise den Halbleiterschalter 22 der ersten Schaltreihe 14 mit der zweiten, höheren Frequenz zu takten, sodass an diesem Halbleiterschalter 22 der volle Motorenstrom abfällt und die beiden Halbleiterschalter 30, 34 der zweiten Schalreihe, welche nicht an der Phase 20 des Halbleiterschalters 22 anliegen mit der ersten niedrigen Frequenz zu takten, wobei an den beiden Halbleiterschaltern 30, 34 jeweils der halbe Motorenstrom anliegt. Dabei sind ebenfalls beliebige Kombinationen aus einem Halbleiterschalter einer der Schaltreihen 14 oder 28 und den jeweils nicht an der gleichen Phase 16, 20, 24 liegenden Halbleiterschaltern der jeweils anderen Schaltreihe 28 oder 14 möglich.Depending on the used IGBT 38 and each associated with a semiconductor switch freewheeling diode 36 It may be advantageous to use a semiconductor switch, for example the semiconductor switch 22 the first switching row 14 to clock at the second, higher frequency, so at this semiconductor switch 22 the full motor current drops and the two semiconductor switches 30 . 34 the second series, which is not at the phase 20 of the semiconductor switch 22 clocking at the first low frequency, with the two semiconductor switches 30 . 34 in each case half the motor current is applied. Any combinations of a semiconductor switch are also one of the switching rows 14 or 28 and each not at the same stage 16 . 20 . 24 lying semiconductor switches of the other switching row 28 or 14 possible.

Durch das gezeigte Verfahren ist es möglich, beim Betreiben des Inverters 10 einen besonders hohen Wirkungsgrad des Inverters zu erzielen und dadurch den Verlust elektrischer Energie während der Schaltung möglichst gering ist.The method shown makes it possible to operate the inverter 10 To achieve a particularly high efficiency of the inverter and thus the loss of electrical energy during the circuit is minimized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Inverterinverter
1212
elektrische Maschineelectric machine
1414
erste Schaltreihefirst switching row
1616
erste Phasefirst phase
1818
erster Halbleiterschalterfirst semiconductor switch
2020
zweite Phasesecond phase
2222
zweiter Halbleiterschaltersecond semiconductor switch
2424
dritte Phasethird phase
2626
dritter Halbleiterschalterthird semiconductor switch
2828
zweite Schaltreihesecond switching row
3030
vierter Halbleiterschalterfourth semiconductor switch
3232
fünfter Halbleiterschalterfifth semiconductor switch
3434
sechster Halbleiterschaltersixth semiconductor switch
3636
FreilaufdiodeFreewheeling diode
3838
Bipolartransistor (IGBT)Bipolar transistor (IGBT)
4040
Quellesource

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102016013056 A1 [0004]DE 102016013056 A1 [0004]

Claims (4)

Verfahren zum Betreiben eines Inverters (10) einer elektrischen Maschine (12) eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch: - eine erster Schalterreihe (14), welche einen mit einer ersten Phase (16) der elektrischen Maschine (12) verbundenen ersten Halbleiterschalter (18), einen mit einer zweiten Phase (20) der elektrischen Maschine (12) verbundenen zweiten Halbleiterschalter (22) und einen mit einer dritten Phase (24) der elektrischen Maschine (12) verbundenen dritten Halbleiterschalter (26) aufweist; - eine zweite Schalterreihe (28), welche einen mit der ersten Phase (16) der elektrischen Maschine (12) verbundenen vierten Halbleiterschalter (30), einen mit der zweiten Phase (20) der elektrischen Maschine (12) verbundenen fünften Halbleiterschalter (32) und einen mit der dritten Phase (24) der elektrischen Maschine (12) verbundenen sechstens Halbleiterschalter (34) aufweist; wobei zumindest zwei der Halbleiterschalter (18, 22, 26, 30, 32, 34) einer der Schalterreihen (14, 28) mit einer ersten Frequenz geschaltet werden, während wenigstens einer der Halbleiterschalter (18, 22, 26, 30, 32, 34) der jeweils anderen Schalterreihe (14, 28) mit einer von der ersten Frequenz unterschiedlichen zweiten Frequenz geschaltet wird.Method for operating an inverter (10) of an electrical machine (12) of a motor vehicle, characterized by : - a first row of switches (14) having a first semiconductor switch (18) connected to a first phase (16) of the electric machine (12), a second semiconductor switch (22) connected to a second phase (20) of the electric machine (12) and a third semiconductor switch (26) connected to a third phase (24) of the electrical machine (12); a second row of switches (28) having a fourth semiconductor switch (30) connected to the first phase (16) of the electrical machine (12), a fifth semiconductor switch (32) connected to the second phase (20) of the electrical machine (12) and a sixth semiconductor switch (34) connected to the third phase (24) of the electric machine (12); wherein at least two of the semiconductor switches (18, 22, 26, 30, 32, 34) of one of the switch rows (14, 28) are switched at a first frequency, while at least one of the semiconductor switches (18, 22, 26, 30, 32, 34 ) of the respective other row of switches (14, 28) is switched at a second frequency different from the first frequency. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz kleiner als die zweite Frequenz ist.Method according to Claim 1 , characterized in that the first frequency is less than the second frequency. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Halbleiterschalter (18, 22, 26, 30, 32, 34) einen Freilaufdiode und einen Bipolartransistor (38) mit isolierter Gate-Elektrode aufweist.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the respective semiconductor switch (18, 22, 26, 30, 32, 34) comprises a freewheeling diode and an insulated gate bipolar transistor (38). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Halbleiterschalter (18, 22, 26, 30, 32, 34) einer der Schalterreihen (14, 28) mit der ersten Frequenz geschaltet werden, während die drei Halbleiterschalter (18, 22, 26, 30, 32, 34) der jeweils anderen Schalterreihe (14, 28) mit der zweiten Frequenz geschaltet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the three semiconductor switches (18, 22, 26, 30, 32, 34) of one of the switch rows (14, 28) are switched at the first frequency, while the three semiconductor switches (18, 22 , 26, 30, 32, 34) of the respective other row of switches (14, 28) are switched to the second frequency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016013056A1 (en) 2016-11-02 2017-05-18 Daimler Ag Galvanically isolated DC voltage conversion by means of different switching frequencies

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DE102016013056A1 (en) 2016-11-02 2017-05-18 Daimler Ag Galvanically isolated DC voltage conversion by means of different switching frequencies

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