DE102017200220A1 - Ansteuerverfahren und Schaltvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansteuerverfahren und eine Schaltvorrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine als Antrieb in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug. Um ein Ansteuerungsverfahren und eine entsprechende Schaltvorrichtung zu schaffen, durch die die vorstehend beschriebene EMV-Problematik wesentlich gemindert wird, wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die als Schaltvorrichtung in einem Fahrzeug (1) mit einem Hochvoltkomponenten umfassenden Hochvoltnetz (3) zum Wandeln und/oder Verteilen elektrischer Energie innerhalb des Fahrzeugs (1), insbesondere einem Hybrid-, oder Elektro-Fahrzeug (1), vorgesehen ist, wobei eine asymmetrische Vollbrücke (5) vorgesehen ist, in deren Brückenzweig (6) ein Läufer einer SSM (4) angeordnet ist und Schalter (T1, T2) in der asymmetrischen Vollbrücke (5) vorgesehen sind zur Bereitstellung einer Pulsweiten-Modulation, die einer gewünschten Motordrehzahl und Leistung der SSM entspricht, und die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen parallel zu dem Brückenzweig (6) der asymmetrischen Vollbrücke (5) verlaufenden Kurzschluss-Zweig (7) umfasst, durch den der Läufer der SSM (4) kurzschließbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansteuerverfahren und eine Schaltvorrichtung für eine fremderregte Synchronmaschine als Antrieb in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug.
  • In bekannten Antrieben der vorstehend genannten Art ist für eine fremderregte Synchronmaschine, kurz SSM, deren SSM-Läufer zur Stromversorgung Schleifringe aufweist und über Kohlebürsten kontaktiert und mit elektrischer Energie versorgt wird, eine Ansteuerung über eine asymmetrische Vollbrücke bzw. H-Schaltung üblich, siehe 3a. Eine einer gewünschten SSM-Motordrehzahl oder Leistung entsprechende Pulsweiten-modulierte Ansteuerung des im Brückenzweig angeordneten SSM-Läufers erfolgt üblicherweise auf einem der beiden beispielsweise als IGBT ausgebildeten Schalter T1 und T2, während der andere Schalter dauerhaft ein- bzw. angeschaltet bleibt. Der jeweils zweite Schalter wird nur für eine schnelle Entregung des SSM-Läufers verwendet.
  • In einem normalen Stromregelbetrieb wird in einer Pulsweiten-Modulation bzw. PWM mit einer Frequenz von beispielsweise 10 kHz zwischen den Zuständen Erregung (EX) und Kurzschluss (SC) hin- und hergeschaltet, wie nachfolgend noch zu der Abbildung von 3b beschrieben. Dabei wird je nach erforderlicher Stromstärke ein Zeitanteil des Schaltzustandes Erregung (EX) je Periode erhöht oder entsprechend gesenkt. Da sich in einem Kurzschluss (SC) der Strom durch den Läufer der SSM nur sehr langsam ändert, ist insgesamt eine sehr gute Regelung möglich, die abhängig von der Versorgungsspannung und dem gewünschten Strom einen weiten Bereich von möglichen Tastgraden dieser Regelung ausnutzt.
  • Nachteilig an dieser Art einer asymmetrischen Ansteuerung ist jedoch das Umladen prinzipiell in jeder SSM vorhandener parasitärer Kapazitäten. Diese Umladevorgänge führen zu hochfrequenten Störströmen, die sich von dem Läufer der SSM über die Motorwelle und über die Gleichstrom- bzw. DC-Anschlüsse über die Leistungselektronik ins Fahrzeugbordnetz und über das Getriebe ausbreiten können. Dieses Phänomen kann zu hohen Lagerströmen führen, die durch Elektro-Korrosion Lagerschäden hervorrufen können. Weiter führen hochfrequente Störströme zu Problemen in der elektromagnetischen Verträglichkeit, kurz EMV, bzw. zu EMV- Störungen. In letzter Konsequenz können die vorstehend beschriebenen Effekte zu einer Nichterfüllung von EMV-Grenzwerten führen. Ein Einsatz bekannter EMV-Filter kann diesen Effekt nur abschwächen.
  • Alternativ kann die asymmetrische Vollbrücke auch symmetrisch betrieben werden, wenn beide Schalter T1, T2 immer gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, was gleichbedeutet mit einem Wechsel zwischen den SSM-Betriebszuständen der Erregung (EX) sowie des Freilaufes (FW) der SSM ist, siehe dazu auch die Abbildung von 4a. Dabei werden die parasitären Kapazitäten im Bereich des Läufers der SSM gegenläufig umgepolt. Damit hebt sich der Störstrom gegen ein Massepotential im Wesentlichen auf. Diese positive Wirkung wird jedoch damit erkauft, dass sich eine viel stärke Welligkeit des Rotorstroms einstellt, da im Zustand des Freilaufs (FW) der Strom nun vergleichsweise stark abnimmt, um im darauffolgenden Zyklus wieder durch einen längeren Erregungs- bzw. EX-Puls kompensiert werden zu müssen. In der Folge nehmen die Tastverhältnisse insgesamt zu, um in Summe denselben mittleren Rotorstrom aufbringen zu können. Durch diese elektrischen Effekte nimmt eine akustische Abstrahlung bzw. ein elektrisch erzeugtes Betriebsgeräusch der fremderregten Synchronmaschine deutlich zu und die Regelgüte des Antriebsmomentes nimmt aufgrund der Welligkeit im magnetischen Fluss deutlich ab.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ansteuerungsverfahren und eine entsprechende Schaltvorrichtung zu schaffen, durch die die vorstehend beschriebene EMV-Problematik wesentlich gemindert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Demnach ist erfindungsgemäß die Verwendung eines neuen Kurzschluss-Zweiges vorgesehen, der parallel zu dem Brückenzweig geschaltet wird, wie nachfolgend auch anhand von 2a beschrieben. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist also als asymmetrische Vollbrücke ausgebildet, bei der der SSM-Läufer im Brückenzweig angeordnet ist, wobei parallel zu dem Brückenzweig ein Kurzschluss-Zweig angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Demnach werden die Schalter T1 und T2 synchronen geschaltet. Damit wird erreicht, dass sich die Wirkung parasitärer Kapazität zwischen Läufer-Wicklung und Läufer-Welle der SSM elektrisch im Wesentlichen kompensiert.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird in dem Kurzschluss-Zweig eine Diode verwendet, damit der Kurzschluss-Zweig nur in einer Richtung durchlässig wirkt und in der Gegenrichtung gesperrt ist, siehe nachfolgend auch 2b. Damit wird sichergestellt, dass ein stetiger Stromflusses durch den Läufer der SSM aufrechterhalten wird, auch wenn T1 und T2 ausgeschaltet sind. Weiterhin wird besonders bevorzugt, dass in dem Kurzschluss-Zweig statt nur mit einer Diode alleine auch ein Schalter verwendet wird, durch den der Kurzschluss-Zweig selber ein- und abgeschaltet wird. Dabei wird in dem Kurzschluss-Zweig ein Transistor oder ein Thyristor als schaltbares Halbleiterelement verwendet. In einer weiteren Ausführungsform wird der Schalter in Form der vorstehend genannten Halbleiterbauelemente in dem Kurzschluss-Zweig auch alleine verwendet. Auf die jeweiligen Eigenschaften der vorstehend genannten Ausführungsformen wird nachfolgend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen noch im Detail eingegangen werden.
  • Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
  • 1: ein Blockschaltbild einer elektrischen Energieversorgung in einem Hybrid- oder Elektro-Fahrzeug über ein Hochvoltnetzwerk mit Ansteuerung eines Fahrmotors;
  • 2a–2c: Ersatzschaltungen einer asymmetrischen Vollbrücke zur Ansteuerung des Fahrmotors gemäß dreier Ausführungsbeispiele;
  • 3a und 3b: Ersatzschaltungen einer asymmetrischen Vollbrücke zur Ansteuerung des Fahrmotors in den Betriebsmodi Erregung und Kurzschluss
  • 3c: Kurven der Strom- und Spannungsverläufe entsprechend der Modi der 3a und 3b mit anschließender langsamen Entregung jeweils im Betriebsmodus Kurzschluss;
  • 4a: eine Ersatzschaltungen einer asymmetrischen Vollbrücke zur Ansteuerung des Fahrmotors in den Betriebsmodus Schnelle Entregung (FW),
  • 4b: Kurven der Strom- und Spannungsverläufe entsprechend der Modi der 3a und 3b für die Betriebsmodi Kurzschluss und Freilauf sowie den Übergang dazwischen und anschließender schneller Entregung;
  • 5a und 5b: zwei um parasitäre Effekte erweiterte Ersatzschaltungen der Betriebsmodi gemäß 3a und 3b und
  • 6a–6c: zeitliche Verläufe von Spannungen und Strömen in Schaltungsvarianten einer asymmetrischen Vollbrücke zur Ansteuerung des Fahrmotors gemäß 3a ff..
  • Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dabei wird ohne Beschränkung nachfolgend nur ein Einsatz in einem Fahrzeug mit elektrischer Energieversorgung aus einem Akkumulator bzw. Hochvoltspeicher betrachtet.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines grundsätzlichen Aufbaus einer elektrischen Energieversorgung in einem aus dem Stand der Technik bekannten Hybrid- oder Elektro-Fahrzeug 1. Hierin ist in grob vereinfachter Darstellung eine Batterie bzw. ein Akkumulator 2 über Hochvolt-Potentiale V+, V– bzw. entsprechende Anschlüsse an einen Hochvolt-Wechselrichter 3 und über diesen mit einem elektrischen Antriebsmotor 4 bzw. Generator verbunden. Während die Rolle des Akkumulators 2 als genereller Energielieferant sowie Speicher von z.B. durch Rekuperation gewonnener Bremsenergie schnell dargestellt ist, ist die Rolle des Hochvolt-Wechselrichters 3 wesentlich komplexer. Der Hochvolt-Wechselrichter 3 stellt mehr als nur ein Verbindungsglied zwischen dem Akkumulator 2 und der Motor-/Generatoreinheit 4. Die Aufgaben des Hochvolt-Wechselrichters 3 sind vielfältig, zumal er die Motor-/Generatoreinheit 4 je Betriebsart korrekt ansteuern muss und elektrische Energie im gesamten Fahrzeug den unterschiedlichen Anforderungen von Aggregaten entsprechend verteilen und überwachen muss. Zudem muss in dem Fall des Einsatzes einer stromerregten Synchronmaschine SSM durch den Hochvolt-Wechselrichter 3 auch ein Erregerstrom I_EXC bei Spannungen UH für einen Läufer der Synchronmaschine SSM bereitgestellt werden, die über eine Brückenschaltung 5 im Bereich des Hochvolt-Wechselrichter 3 bereitgestellt wird. Davon getrennt wird auch ein Stator der Motor-/Generatoreinheit 4 durch den Hochvolt-Wechselrichter 3 über Versorgungsleitungen W mit entsprechend aufbereiteter elektrischer Energie versorgt.
  • Der Läufer der Motor-/Generatoreinheit 4 bzw. der Synchronmaschine SSM stellt nachfolgend eine Induktivität L dar. Die Induktivität L ist in einem Brückenzweig 6 der als asymmetrische Vollbrücke bzw. H-Schaltung ausgeführten Brückenschaltung 5 angeordnet, siehe u.a. 3a. Zu der Induktivität L in dem Brückenzweig 6 punktsymmetrisch sind in jeweils zwei Ästen der asymmetrische Vollbrücke 5 je ein Schalter T1 bzw. T2 sowie eine Diode D1 bzw. D2 vorgesehen.
  • Bei der Erregung des Läufers zum Antreiben der an einem nicht weiter dargestellten Ständer ein Drehfeld aufweisenden Synchronmaschine SSM wird über hier als Transistoren ausgeführte Halbleiter-Schalter T1 und T2 eine Erregerwicklung des Läufers mit der Induktivität L unter Spannung gesetzt. Steuerspannung Us1, Us2 liegen dazu auf einem hohen Spannungspegel Hi. Damit wird der Erreger-Strom I_EXC erhöht. In einem normalen Stromregelbetrieb wird mit einer PWM Frequenz von z.B. 10kHz zwischen den Betriebsmodi EX und SC hin und her geschaltet. Je nach erforderlicher Stromstärke wird der Zeitanteil EX je Periode erhöht oder gesenkt.
  • Eine Regelung des Erreger-Stroms I_EXC erfolgt in Form einer Puls-Weiten-Modulation PWM der anliegenden Spannung UH. In den zur Stellung eines bestimmten Erreger-Stroms I_EXC erforderlichen PWM-Pausen des Schalters T1 bleibt Schalter T2 eingeschaltet. Dazu verbleibt die Steuerspannung Us2 auf einem hohen Spannungspegel Hi, während die Steuerspannung Us1 auf einem niedrigen Spannungspegel Lo gesetzt wird. Die Erregerwicklung ist in diesem Fall kurzgeschlossen, siehe 3b. Der Erregerstrom I_EXC kann über D1 weiter fließen, wobei der Erregerstrom durch den Innenwiderstand der Erregerwicklung bzw. des Rotors „leicht“ abgebaut wird. Es ergeben sich damit bei kurzzeitigen PWM-Pausen zeitliche Verläufe für eine anliegende Spannung U sowie den Erreger-Strom I_EXC, wie in der linken Hälfte von 3c für eine Entregung für einen Puls-Weiten-Modulationsgrad von 50% dargestellt. Bei länger anhaltendem Kurzschluss bzw. SC gemäß 3b stellt sich ein Verlauf der Kurve des Erreger-Stroms I_EXC gemäß der rechten Hälfte der 3c mit einem sehr langsamen Abklingen des Erreger-Stroms I_EXC ein.
  • Je nach erforderlicher Stromstärke I_EXC wird also ein Zeitanteil des Betriebszustands der Erregung EX je Periode erhöht oder gesenkt. Da sich im Kurzschluss SC der Erreger-Strom I_EXC nur sehr langsam ändert, ist insgesamt eine sehr gute Regelung möglich, die abhängig von der Versorgungsspannung und dem gewünschten Strom einen weiten Bereich von Tastgraden der Puls-Weiten-Modulation PWM der anliegenden Spannung U ausnutzt.
  • Nachteilig an dieser „asymmetrischen Ansteuerung“ ist das Umladen parasitärer Kapazitäten, hier in einer Ersatzschaltung als Cp1 und Cp2 gegen ein Rotorjoch der Synchronmaschine SSM dargestellt. Die Abbildungen der 5a und 5b zeigen entsprechende Erweiterungen der Abbildungen der 3a und 3b für die Betriebsmodi Erregung EX und Kurzschluss SC. Ein sich über diese parasitären Kapazitäten Cp1 und Cp2 einstellender Verschiebestrom führt sowohl zu einem hochfrequenten EMV-Störstrom, der sich über Rotorwelle und Getriebe, als auch über eine Ausbreitung über die DC-Anschlüsse der Leistungselektronik ausbreiten kann. Beide Effekte können zudem zu einem Nicht-Erfüllen von EMV-Grenzwerten und/oder dem Auftreten von Elektrokorrosion z.B. in den Lagern des Läufers führen. Bekannte EMV-Schutzschaltungen und HF-Filter können diese Effekte nur mindern, aber nicht prinzipiell beseitigen.
  • Werden hingegen aus einer Erregung EX gemäß 3a heraus beide Schalter T1, T2 geöffnet, dementsprechend die Transistoren T1 und T2 ausgeschaltet, wird ein sog. Freilauf FW geschaltet, siehe 4a. Hier wird die Erregerwicklung des SSM-Läufers über die Dioden D1 und D2 deutlich schneller als im Kurzschlussfall entladen, siehe in Vergleich dazu das Ersatzschaltbild der 3b mit der rechten Hälfte der 3c. In diesem Fall wird Energie des SSM-Läufers bzw. L in den Hochvolt-Wechselrichter entladen bzw. entregt, siehe 4b. Bei dem Umschalten vollzieht sich allerdings im Unterschied zu der Situation gemäß 3b eine Umpolung der Erregerspannung bei konstantem Stromfluss auf eine betragsgleiche Versorgungsspannung umgekehrter Polarität, siehe gestrichelt umkreisen Bereich in 4b. Dadurch nimmt anschließend der Strom unter Rückspeisung in das Hochvolt-Board-Netz in deutlich kürzerer Zeit bis zur Stromlosigkeit des Läufers hin ab.
  • 6a zeigt eine zeitlich gedehnte Darstellung von EX-Schaltvorgängen gemäß der linken Hälfte von 3c bzw. 4b. Die 6b stellen weiter die Verläufe der Verschiebeströme Icp1 und Icp2 an den jeweiligen parasitären Kapazitäten Cp1 und Cp2 dar. Bei einer der 6a unterstellten asymmetrischen Ansteuerung der Brücke 5 bzw. asymmetrischen Betätigung der Schalter T1, T2 ist ein Umladen insbesondere der parasitären Kapazität Cp1 nachteilig. Eine Zusammenschau der Kurvenverläufe der 6b mit beiden Verschiebeströmen Icp1 und Icp2 zeigt, dass sich diese parasitären Effekte der Umladeströme sogar noch konstruktiv überlagern und damit den Störeffekt verstärken.
  • Alternativ kann die asymmetrische Vollbrücke 5 symmetrisch angesteuert und betrieben werden. Hierzu werden beide Schalter T1, T2 stets gleichzeitig ein- und ausgeschaltet. Es erfolgt also ein Wechsel zwischen den Betriebsmodi Erregung EX und Freilauf FW. Dabei werden die parasitären Kapazitäten Cp1 und Cp2 nun gegenpolig geladen bzw. gegenläufig gepolt. Eine sich so ergebende Überlagerung ist entgegen der Darstellung von 6b nicht mehr konstruktiv bzw. verstärkend, sondern destruktiv. Eine Summe aus beiden Verschiebeströmen Icp1 und Icp2 an den jeweiligen parasitären Kapazitäten Cp1 und Cp2 schwächt sich also sehr stark. Wenn Cp1 und Cp2 denselben Wert haben, heben sich beide Verschiebeströme Icp1 und Icp2 gegen Masse im Wesentlichen auf. Bei einer Lösung gemäß 6c ergibt sich jedoch eine viel stärkere Welligkeit des Rotorstroms, da im Freilauf-Zustand der Strom durch den Läufer deutlich stärker abnimmt, um im darauf folgenden Zyklus wieder durch einen längeren Erregungsstrom EX kompensiert zu werden. Die Tastverhältnisse nehmen damit insgesamt deutlich zu, um in Summe denselben Rotorstrom einprägen zu können, wie zuvor. Damit nimmt durch zwischen Wicklung und Zwischenkreis hin- und herpendelnde Blindleistung auch eine akustische Abstrahlung der elektrischen Schaltung und des Rotors als Geräuschbelastung der Umwelt deutlich zu.
  • Eine erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand der in den Abbildungen der 2a und 2b dargestellten Ausführungsbeispiele verdeutlicht. Beide Figuren zeigen Ersatzschaltungen einer asymmetrischen Vollbrücke 5 zur Ansteuerung des nur durch die Induktivität L des Läufers repräsentierten Fahrmotors 4. Hier wird durch Hinzufügen eines potentialfreien Kurzschluss-Pfades bzw. eines Zweiges 7 parallel zu dem Brückenzweig 6 eine neue Möglichkeit geschaffen, um zwischen dem Betriebsmodus der Erregung EX und einem modifizierten Kurzschluss SC2 hin- und her zu schalten bzw. zu wechseln. Bei dem in 2a dargestellten Zustand sollte T3 dauerhaft eingeschaltet sein, es sei denn, der Rotor soll schnell entregt werden.
  • Während der Erregungsphase EX sind die Schalter T1 und T2 leitend eingeschaltet, und durch die sperrende Diode D3 ist der Kurzschluss-Zweig 7 ausgeschaltet. Während des neu geschaffenen Kurzschluss-Betriebszustandes SC2 sind die Schalter T1 und T2 beide ausgeschaltet. Dabei übernehmen die Diode D3 und der Schalter T3 den stetig durch die Induktivität L der Läuferwicklung weiterfließenden Strom I_EXC.
  • 2b stellte eine Alternative zu der Ausführungsform von 2a dar. Hier wird ein erfindungsgemäßer Schaltkreis ohne den Transistor T3 betrieben. Zudem wird auf die Freilaufdioden D1 und D2 in den Brückenzweigen verzichtet. In diesem Ausführungsbeispiel werden also gleich an mehreren Stellen hochstromfähige Halbleiterbauteile eingespart. Nachteilig ist hier aber, dass keine schnelle Entregung (FW) möglich ist, siehe 4b.
  • Alternativ kann ohne weiter zeichnerische Darstellung ein Thyristor (SCR) diese Funktion übernehmen. Damit spart man sich gegenüber der erstgenannten Lösung durch Auslassen der Diode D3 ein für Hochstrom- und Hochspannung taugliches Bauteil. Eingeschaltet wird der Thyristor mittels eines Zünd-Trafos. Während des Ausschalt-Kommutierungsvorgangs schwingt der Rotorstrom von Freilauf FW auf die Transistoren T1 und T2, und damit unterschreitet der Thyristor seinen Haltestrom und sperrt automatisch. Zwingend erforderlich für diese Schaltung ist ein Snubber- bzw. Dämpfungsnetzwerk.
  • Anstelle eines Thyristors kann auch ein IGBT eingesetzt werden. Dieser muss dann aktiv ein und ausgeschaltet werden. Vorteilhaft ist dies, da gegenüber dem Thyristor dieselbe Gate-Ansteuerung und derselbe Bauteiltyp wie für T1 und T2 verwendet werden kann. Nachteil ist allerdings eine nun erforderliche Totzeitüberwachung, wobei T1 und T2 ausgeschaltet sein müssen, bevor T3 einschaltet, und umgekehrt.
  • Dazu wird der Schalter T3 als IGBT bzw. MOS-FET in der Schaltung durch einen Thyristor ersetzt. Ein großer Nachteil eines Thyristors gegenüber einem Transistor besteht darin, dass er jedes Mal neu gezündet werden muss, weil der Thyristor bei der Kommutierung von Freilauf FW auf Erregung EX mit dann anliegender hoher Versorgungs-Gleichspannung HVDC bzw. HV± unter den Haltestrom fällt und somit sperrt. Dahingegen wird die IGBT- oder MOS-FET-Lösung nach 2a nur einmal je Zyklus eingeschaltet und bleibt solange eingeschaltet, bis entweder eine Schnellentladung gefordert oder die Felderregung ausgeschaltet wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektro-Fahrzeug
    2
    Akkumulator/HV-Speicher
    3
    Hochvolt-Wechselrichter
    4
    elektr. Antriebsmotor/fremderregte Synchronmaschine SSM
    5
    asymmetrische Vollbrücke
    6
    Brückenzweig
    7
    Kurzschluss-Zweig
    a
    asynchrones Schalten der Schalter T1, T2
    Di
    Diode, i = 1, 2, 3
    EX
    Erregung
    FW
    Freilauf
    Hi
    hoher Signalpegel
    UH
    Hochvoltpotentiale am Läufer der fremderregten Synchronmaschine SSM
    HV±
    Hochvoltspannung
    I_EXC
    Erregerstrom für Läufer der SSM als Regelgröße für die fremderregte Synchronmaschine SSM
    Cp1
    parasitäre Kapazität des Läufers gegen ein Rotorjoch der SSM
    Cp2
    parasitäre Kapazität des Läufers gegen ein Rotorjoch der SSM
    Icp1, Icp2
    Verschiebeströmen an den jeweiligen parasitäre Kapazitäten Cp1, Cp2
    L
    Induktivität des Läufers der Synchronmaschine SSM
    Lo
    niedriger Signalpegel
    s
    synchrones Schalten der Schalter T1, T2
    SC
    Kurzschluss
    SSM
    Stromerregte Synchronmaschine
    Ti
    Schalter/Transistor, i = 1, 2, 3
    Usi
    Steuerspannung an den Schaltern Ti, i = 1, 2, 3
    V
    Potentiale des Akkumulators/HV-Speichers 2 zum HV-Wechselrichter 3
    W
    Versorgungsleitungen vom HV-Wechselrichter 3 zur Motor-/Generatoreinheit 4

Claims (10)

  1. Ansteuerverfahren für eine fremderregte Synchronmaschine (SSM) als Antrieb in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei eine asymmetrische Vollbrücke (5) verwendet wird, um eine einer gewünschten Motordrehzahl und Leistung der SSM entsprechende Ansteuerung eines in dem Brückenzweig (6) angeordneten Läufers der SSM (4) durch eine Pulsweiten-Modulation zu erzeugen, die durch ein entsprechend gesteuertes Schalten zwei Schalter (T1, T2) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein parallel zu dem Brückenzweig (6) verlaufender Kurzschluss-Zweig (7) zur Erzeugung eines Kurzschluss-Betriebszustandes (SC2) des Läufers der SSM (4) genutzt wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (T1, T2) synchronen geschaltet werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kurzschluss-Zweig (7) eine Diode (D3) verwendet wird, damit der Kurzschluss-Zweig (7) nur in einer Richtung zur Aufrechterhaltung eines Stromflusses durch den Läufer der SSM (4) durchlässig wirkt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschluss-Zweig (7) durch einen Schalter (T3) ein- und abgeschaltet wird, insbesondere ein Schalter in Form eines Transistors.
  5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kurzschluss-Zweig (7) ein Thyristor als Schalter verwendet wird.
  6. Vorrichtung zur Umsetzung eines Ansteuerverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als Schaltvorrichtung in einem Fahrzeug (1) mit einem Hochvoltkomponenten umfassenden Hochvolt-Zwischenkreis (3) zum Wandeln und/oder Verteilen elektrischer Energie innerhalb des Fahrzeugs (1), insbesondere einem Hybrid-, oder Elektro-Fahrzeug (1), vorgesehen ist, wobei eine asymmetrische Vollbrücke (5) vorgesehen ist, in deren Brückenzweig (6) ein Läufer einer SSM (4) angeordnet ist und Schalter (T1, T2) in der asymmetrischen Vollbrücke (5) vorgesehen sind zur Bereitstellung einer Pulsweiten-Modulation, die einer gewünschten Motordrehzahl und Leistung der SSM (4) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen parallel zu dem Brückenzweig (6) der asymmetrischen Vollbrücke (5) verlaufenden Kurzschluss-Zweig (7) umfasst, durch den der Läufer der SSM (4) kurzschließbar ist.
  7. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kurzschluss-Zweig (7) eine Diode (D3) vorgesehen ist.
  8. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kurzschluss-Zweig (7) ein Schalter (T3) in Form eines Transistors (T3) vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der beiden Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kurzschluss-Zweig (7) ein Schalter (T3) in Form eines Thyristors vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zweigen der H-Schaltung, die den mit Schaltern (T1, T2) bestückten Zweigen entsprechen, Dioden (D1, D2) zur Aufrechterhaltung des Stromflusses durch die Induktivität (L) des SSM-Läufers im Zustand des geöffneten Kurzschlusszweiges (7) vorgesehen sind.
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