DE102017216386A1 - Traction network of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Traktionsnetz (1) eines Kraftfahrzeuges, umfassend mindestens ein Steuergerät (6), eine Hochvoltbatterie, mindestens einen Zwischenkreiskondensator (3), eine dreiphasige Elektromaschine (5), einen Wechselrichter (4) mit drei Halbbrücken (7.1 - 7.3), wobei in den Halbbrücken (7.1 - 7.3) jeweils mindestens 2 Halbleiterschaltelemente (8.1 - 8.3, 9.1 - 9.3) angeordnet sind, zu denen jeweils eine Diode (D1 - D6) antiparallel geschaltet ist, wobei mindestens ein Anschluss (A) zum Anschließen einer externen Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, den Wechselrichter (4) derart anzusteuern, das dieser unter Einschluss der Induktivitäten (L1 -L3) der Elektromaschine (5) als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, dass zeitgleich nur zwei Phasen der Elektromaschine (5) bestromt werden.The invention relates to a traction network (1) of a motor vehicle, comprising at least one control unit (6), a high-voltage battery, at least one intermediate circuit capacitor (3), a three-phase electric machine (5), an inverter (4) with three half-bridges (7.1 - 7.3), wherein in the half bridges (7.1 - 7.3) in each case at least 2 semiconductor switching elements (8.1 - 8.3, 9.1 - 9.3) are arranged, to each of which a diode (D1 - D6) is connected in anti-parallel, wherein at least one terminal (A) for connecting an external DC voltage source is provided, wherein the control device (6) is designed such that the inverter (4) to control such that it is operated including the inductances (L1 -L3) of the electric machine (5) as a DC / DC converter, wherein the control unit (6) is designed such that at the same time only two phases of the electric machine (5) are energized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges.The invention relates to a traction network of a motor vehicle.

Ein Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges umfasst üblicherweise mindestens ein Steuergerät, eine Hochvoltbatterie, mindestens einen Zwischenkreiskondensator, eine dreiphasige Elektromaschine und einen Wechselrichter mit drei Halbbrücken. In den Halbbrücken sind Halbleiterschaltelemente angeordnet, die vorzugsweise als Transistoren ausgebildet sind, wobei jede Halbbrücke ein Low-Side und ein High-Side-Schaltelement aufweist, zwischen denen der Mittelabgriff der Halbbrücke liegt. Antiparallel zu den Halbleiterschaltelementen sind Dioden angeordnet, die die Funktion von Freilaufdioden aufweisen. Dabei ist es weiter bekannt, dass das Traktionsnetz einen Anschluss zum Anschließen einer externen Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, den Wechselrichter derart auszusteuern, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten der Elektromaschine als DC/DC-Wandler arbeitetA traction network of a motor vehicle usually comprises at least one control unit, a high-voltage battery, at least one intermediate circuit capacitor, a three-phase electric machine and an inverter with three half-bridges. In the half bridges semiconductor switching elements are arranged, which are preferably formed as transistors, each half-bridge having a low-side and a high-side switching element, between which the center tap of the half-bridge is located. Antiparallel to the semiconductor switching elements diodes are arranged, which have the function of free-wheeling diodes. It is further known that the traction network is provided a connection for connecting an external DC voltage source, wherein the control device is designed such that the inverter so auszusteuern that it works to include the inductances of the electric machine as a DC / DC converter

Ein solches Traktionsnetz wird beispielsweise in der DE 10 2012 014 178 A1 als Stand beschrieben. Als nachteilig hat sich dabei die geringe Induktivität der Elektromaschine erwiesen.Such a traction network is used for example in DE 10 2012 014 178 A1 described as state. The disadvantage here is the low inductance of the electric machine has proven.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Traktionsnetz für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei die Funktionalität des Wechselrichters, genutzt als DC/DC-Wandler insbesondere als Hochsetzsteller, verbessert ist.The invention is based on the technical problem of creating a traction network for a motor vehicle, wherein the functionality of the inverter, used as a DC / DC converter in particular as a step-up converter, is improved.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Traktionsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from a traction network with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Hierzu umfasst das Traktionsnetz mindestens ein Steuergerät, eine Hochvoltbatterie, mindestens einen Zwischenkreiskondensator, eine dreiphasige Elektromaschine und einen Wechselrichter mit drei Halbbrücken, wobei in den Halbbrücken jeweils mindestens zwei Halbleiterschaltelemente angeordnet sind, zu denen jeweils eine Diode antiparallel geschaltet ist. Weiter ist mindestens ein Anschluss zum Anschließen einer externen Gleichspannungsquelle vorgesehen. Das Steuergerät ist derart ausgebildet, den Wechselrichter derart anzusteuern, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten der Elektromaschine als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass zeitgleich nur zwei Phasen der Elektromaschine bestromt werden. Hierdurch wird die wirksame Induktivität der Elektromaschine erhöht. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich bei einer gleichzeitigen Bestromung aller drei Phasen die sich aufbauenden Felder derart überlagern, dass die wirksame Induktivität sehr klein ist. Durch die Verwendung von nur zwei Phasen wird dies verbessert. Des Weiteren ist es so möglich, eine Rotorposition einzustellen, in der die Induktivitäten der beiden genutzten Phasen identisch sind, was zu einer gleichmäßigen Belastung im DC/DC-Betrieb und zu einer Verbesserung der Ansteuerung führt.For this purpose, the traction network comprises at least one control unit, a high-voltage battery, at least one DC link capacitor, a three-phase electric machine and an inverter with three half-bridges, wherein in the half bridges in each case at least two semiconductor switching elements are arranged, to each of which a diode is connected in anti-parallel. Furthermore, at least one connection is provided for connecting an external DC voltage source. The control unit is configured to control the inverter in such a way that it is operated as a DC / DC converter, including the inductances of the electric machine, the control unit being designed such that only two phases of the electric machine are energized at the same time. As a result, the effective inductance of the electric machine is increased. The invention is based on the recognition that superimposing at a simultaneous energization of all three phases, the constituent fields such that the effective inductance is very small. This is improved by using only two phases. Furthermore, it is possible to set a rotor position in which the inductances of the two phases used are identical, resulting in a uniform load in DC / DC operation and to improve the control.

In einer Ausführungsform ist der Anschluss der externen Gleichspannungsquelle mit einem Sternpunkt der Elektromaschine verbunden.In one embodiment, the terminal of the external DC voltage source is connected to a neutral point of the electric machine.

In einer alternativen Ausführungsform ist der Anschluss über mindestens ein Schaltelement an ein Low-Side Halbleiterschaltelement geführt, wobei mindestens ein weiteres Schaltelement zwischen dem Low-Side Halbleiterschaltelement und den benachbarten Low-Side Halbleiterschaltelementen angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Sternpunkt nicht mehr herausgeführt werden muss, wobei der Strom durch die beiden in Reihe geschalteten Induktivitäten der beiden Phasen fließt, sodass nur eine Phase den eigentlichen Hochsetzsteller bildet.In an alternative embodiment, the connection is guided via at least one switching element to a low-side semiconductor switching element, wherein at least one further switching element between the low-side semiconductor switching element and the adjacent low-side semiconductor switching elements is arranged. The advantage of this embodiment is that the star point no longer has to be led out, wherein the current flows through the two series-connected inductors of the two phases, so that only one phase forms the actual step-up converter.

In einer weiteren Ausführungsform ist jedem Low-Side-Halbleiterschaltelement ein Schaltelement zum Anschluss zugeordnet, wobei zwischen den drei Low-Side-Schaltelementen jeweils ein weiteres Schaltelement angeordnet ist. Hierdurch kann jeweils gewechselt werden, welche Phasen an der DC/DC-Wandlung beteiligt sind, sodass insbesondere die thermische Belastung gleichmäßig verteilt werden kann.In a further embodiment, each switching element is assigned to each low-side semiconductor switching element, wherein in each case a further switching element is arranged between the three low-side switching elements. In this way it can be changed in each case, which phases are involved in the DC / DC conversion, so that in particular the thermal load can be evenly distributed.

In einer weiteren Ausführungsform sind das mindestens eine Schaltelement und/oder das mindestens eine weitere Schaltelement als Relais oder als Halbleiterschalter ausgebildet.In a further embodiment, the at least one switching element and / or the at least one further switching element are designed as relays or as semiconductor switches.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Elektromaschine eine Polpaarzahl größer 1 auf, wobei die Induktivitäten der Polpaare einer Phase parallel geschaltet sind, wobei mindestens einer Induktivität Schaltelemente zugeordnet sind, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass im Traktionsbetrieb die Induktivitäten parallel geschaltet sind und der Stromfluss durch die Induktivitäten gleichsinnig ist und im Ladebetrieb die Induktivitäten parallel geschaltet sind und der Stromfluss durch die mindestens eine Induktivität mit den Schaltelementen gegensinnig zu dem Stromfluss mit den Induktivitäten ohne Schaltelemente ist. Hierdurch heben sich die erzeugten Momente im Ladebetrieb auf bzw. das verbleibende abzustützende Moment wird reduziert.In a further embodiment, the electric machine has a pole pair number greater than 1, wherein the inductances of the pole pairs of a phase are connected, wherein at least one inductance switching elements are assigned, wherein the control device is designed such that the switching elements to control such that in traction the inductors in parallel are switched and the current flow through the inductors in the same direction and in the charging operation, the inductors are connected in parallel and the current flow through the at least one inductance with the switching elements in opposite directions to the current flow with the inductors without switching elements. As a result, the generated moments cancel in the loading mode or the remaining moment to be supported is reduced.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Teildarstellung eines Traktionsnetzes im Ladebetrieb in einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine schematische Teildarstellung eines Traktionsnetzes im Ladebetrieb in einer zweiten Ausführungsform,
  • 3 eine schematische Teildarstellung eines Traktionsnetzes in einer dritten Ausführungsform,
  • 4 eine schematische Darstellung einer Verschaltung der Induktivitäten einer mehrpoligen Elektromaschine
  • 5 eine schematische Darstellung eines Traktionsnetzes (Stand der Technik),
  • 6 eine schematische Darstellung eines Hochsetztellers (Stand der Technik),
  • 7 eine schematische Darstellung einer Verschaltung der Induktivitäten einer mehrpoligen Elektromaschine in einer ersten Ausführungsform (Stand der Technik) und
  • 8 eine schematische Darstellung einer Verschaltung der Induktivitäten einer mehrpoligen Elektromaschine in einer zweiten Ausführungsform (Stand der Technik).
The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic partial view of a traction network in the loading operation in a first embodiment,
  • 2 a schematic partial representation of a traction network in the loading operation in a second embodiment,
  • 3 a schematic partial view of a traction network in a third embodiment,
  • 4 a schematic representation of an interconnection of the inductances of a multi-pole electric machine
  • 5 a schematic representation of a traction network (prior art),
  • 6 a schematic representation of a Hochsetzellers (prior art),
  • 7 a schematic representation of an interconnection of the inductances of a multi-pole electric machine in a first embodiment (prior art) and
  • 8th a schematic representation of an interconnection of the inductances of a multi-pole electric machine in a second embodiment (prior art).

Bevor die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden, soll zunächst anhand der 5 der Aufbau eines Traktionsnetzes 1 näher erläutert werden. Das Traktionsnetz 1 umfasst eine Hochvoltbatterie 2, einen Zwischenkreiskondensator 3, einen Wechselrichter 4 und eine dreiphasige Elektromaschine 5, von der nur die Induktivitäten L1 - L3 der Rotorwicklungen dargestellt sind. Weiter umfasst das Traktionsnetz 1 ein Steuergerät 6. Der Wechselrichter 4 weist drei Halbbrücken 7.1 - 7.3 auf, wobei die Mittelabgriffe der Halbbrücken 7.1 - 7.3 jeweils mit einer Induktivität L1 - L3 verbunden sind. Die Halbbrücken 7.1 - 7.3 weisen jeweils ein High-Side-Halbleiterschaltelement 8.1 - 8.3 sowie ein Low-Side-Halbleiterschaltelement 9.1 - 9.3 auf, die vorzugsweise als Transistoren ausgebildet sind und hier vereinfacht als Schalter dargestellt sind. Die Halbleiterschaltelemente 8.1 - 8.3, 9.1 - 9.3 werden von Steuergerät 6 angesteuert, vorzugsweise mittels PWM-Signalen. Antiparallel zu den Halbleiterschaltelementen 8.1 - 8.3, 9.1 - 9.3 sind jeweils Dioden D1 - D6 angeordnet. Ein gemeinsamer Sternpunkt SP der drei Induktivitäten L1 - L3, welche die Wicklungen der 3-phasigen E-Maschine repräsentieren, ist aus der Elektromaschine 5 zu einem Anschluss A herausgeführt, an den eine nicht dargestellte externe Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann. Dabei wird der Minuspol der Gleichspannungsquelle an der Unterseite der Low-Side-Halbleiterschaltelemente 9.1 - 9.3 angeschlossen.Before explaining the various embodiments of the invention, it is first to be explained with reference to FIG 5 the construction of a traction network 1 be explained in more detail. The traction network 1 includes a high-voltage battery 2 , a DC link capacitor 3 , an inverter 4 and a three-phase electric machine 5 from which only the inductors L1 - L3 of the rotor windings are shown. Next includes the traction network 1 a control unit 6 , The inverter 4 has three half-bridges 7.1 - 7.3 on, with the middle taps of the half bridges 7.1 - 7.3 each with an inductance L1 - L3 are connected. The half bridges 7.1 - 7.3 each have a high-side semiconductor switching element 8.1 - 8.3 and a low-side semiconductor switching element 9.1 - 9.3 on, which are preferably designed as transistors and are shown here simplified as a switch. The semiconductor switching elements 8.1 - 8.3 . 9.1 - 9.3 be from control unit 6 controlled, preferably by means of PWM signals. Antiparallel to the semiconductor switching elements 8.1 - 8.3 . 9.1 - 9.3 are each diodes D1 - D6 arranged. A common star point SP of the three inductors L1 - L3 , which represent the windings of the 3-phase electric machine, is from the electric machine 5 to a connection A led out, to which an external DC voltage source, not shown, can be connected. In this case, the negative pole of the DC voltage source at the bottom of the low-side semiconductor switching elements 9.1 - 9.3 connected.

Im Ladebetrieb durch die externe Gleichspannungsquelle kann nun das Steuergerät 6 mittels Steuersignalen S den Wechselrichter 4 unter Einschluss der Induktivitäten L1 - L3 der Elektromaschine 5 als DC/DC-Wandler bzw. Hochsetzsteller betrieben und somit beispielsweise mittels einer 400V-Gleichspannungsquelle eine Hochvoltbatterie mit einer Nennspannung von 800 V laden.In charging mode by the external DC voltage source can now be the controller 6 by means of control signals S the inverter 4 including the inductors L1 - L3 the electric machine 5 operated as a DC / DC converter or boost converter and thus, for example, by means of a 400V DC voltage source, a high-voltage battery with a rated voltage of 800 V load.

In der 6 ist ein Prinzipschaltbild eines Hochsetzstellers dargestellt, wobei die zugehörigen Bezugszeichen für die erste Halbbrücke 7.1 aus 5 verwendet werden. Um nun zu dieser Schaltung zu gelangen, wird der High-Side-Halbleiterschalter 8.1 permanent geöffnet und der Low-Side-Halbleiterschalter 9.1 getaktet, wobei die Diode D2 in Sperrrichtung gepolt ist.In the 6 is a schematic diagram of a boost converter shown, with the associated reference numerals for the first half-bridge 7.1 out 5 be used. To get to this circuit, the high-side semiconductor switch 8.1 permanently open and the low-side semiconductor switch 9.1 clocked, the diode D2 is poled in the reverse direction.

In der 1 ist eine erste Ausführungsform dargestellt. Dabei ist der Sternpunkt SP mit dem Anschluss A verbunden, über den ein Ladestrom ILaden von der externen Gleichspannungsquelle eingespeist wird. Aus Übersichtsgründen sind dabei die Dioden D1 - D6 nicht dargestellt. Erfindungsgemäß werden nun nur zwei Phasen verwendet, im dargestellten Beispiel die Phasen mit den Induktivitäten L1, L2. Die dritte Phase bleibt inaktiv, indem die beiden Halbleiterschaltelemente 8.3, 9.3 offen bzw. gesperrt bleiben, wobei hingegen die beiden anderen Phasen als Hochsetzsteller betrieben werden. Dadurch teilt sich der Ladestrom ILaden gleichmäßig auf. Durch die Nutzung nur zweier Phasen ist die wirksame Induktivität vergrößert. Insgesamt werden die Rippleströme und -spannungen verringert, die entscheidend für die Belastung der Bauteile und die entstehenden Verluste sind (Batterie, Kondensatoren, Leitungen, Halbleiter). Dabei können die benutzten zwei Phasen gewechselt werden, um die thermische und elektrische Belastung der Bauelemente gleichmäßig zu verteilen. Die Umschaltung, welche zwei Phasen genutzt werden, kann dabei je Ladezyklus erfolgen, kann aber auch während eines Ladezyklus erfolgen.In the 1 a first embodiment is shown. The star point SP is the connection A connected via a charging current I shop is fed from the external DC voltage source. For reasons of clarity, the diodes are included D1 - D6 not shown. According to the invention now only two phases are used, in the example shown, the phases with the inductors L1 . L2 , The third phase remains inactive by the two semiconductor switching elements 8.3 . 9.3 remain open or locked, however, the other two phases are operated as a boost converter. This divides the charging current I shop evenly. By using only two phases, the effective inductance is increased. Overall, the ripple currents and voltages are reduced, which are crucial for the load on the components and the resulting losses (battery, capacitors, lines, semiconductors). The used two phases can be changed in order to evenly distribute the thermal and electrical load on the components. The switching, which two phases are used, can take place per charging cycle, but can also take place during a charging cycle.

In der 2 ist eine alternative Ausführung dargestellt, wo im Gegensatz zu 1 der Sternpunkt SP nicht herausgeführt ist, sondern das Low-Side-Halbleiterschaltelement 9.3 der dritten Phase über ein Schaltelement S3 mit dem Anschluss A verbunden ist, wobei zusätzlich zwischen dem Low-Side-Halbleiterschaltelement 9.3 und dem benachbarten Low-Side-Halbleiterschaltelement 9.2 ein weiteres Schaltelement S4 angeordnet ist. Im Traktionsbetrieb ist dabei das Schaltelement S3 offen und das weitere Schaltelement S4 geschlossen. Im Ladebetrieb mit der externen Gleichspannungsquelle ist hingegen das Schaltelement S3 geschlossen und das weitere Schaltelement S4 offen. Zusätzlich wird das Low-Side-Halbleiterschaltelement 9.3 geschlossen das High-Side-Halbleiterschaltelement 8.3 geöffnet. Somit wird der gesamte Ladestrom ILaden über die dritte Induktivität L3 eingespeist. Die zweite Phase mit der Induktivität L2 wird inaktiv geschaltet, indem die beiden Halbleiterschaltelemente 8.2, 9.2 offen bzw. gesperrt bleiben. Die erste Induktivität L1 ist dabei in Reihe zu der dritten Induktivität L3 geschaltet, sodass sich diese addieren. Der Hochsetzsteller wird dann durch die Reihenschaltung der ersten Induktivität L1 und der dritten Induktivität L3 sowie der Elemente der ersten Halbbrücke 7.1 gebildet. Der Vorteil dieser Schaltung ist, dass der Sternpunkt SP nicht herausgeführt werden muss und eine sehr hohe Induktivität zur Verfügung steht. Nachteilig ist, dass der gesamte Ladestrom über nur eine Halbbrücke fließt und zusätzliche Schaltelemente S3, S4 benötigt werden. Um nun die Belastung wieder gleichmäßig zu verteilen, kann vorgesehen sein, dass wechselweise über jede Halbbrücke der Ladestrom ILaden eingespeist werden kann.In the 2 an alternative embodiment is shown where, unlike 1 the star point SP is not led out, but the low-side semiconductor switching element 9.3 the third phase via a switching element S3 with the connection A In addition, between the low-side semiconductor switching element 9.3 and the adjacent low-side semiconductor switching element 9.2 another switching element S4 is arranged. In traction mode is the switching element S3 open and the other switching element S4 closed. In the charging mode with the external DC voltage source, however, is the switching element S3 closed and the other switching element S4 open. In addition will the low-side semiconductor switching element 9.3 closed the high-side semiconductor switching element 8.3 open. Thus, the entire charge current I shop over the third inductance L3 fed. The second phase with the inductance L2 is switched inactive by the two semiconductor switching elements 8.2 . 9.2 remain open or locked. The first inductance L1 is in series with the third inductance L3 switched so that they add up. The boost converter is then connected through the series connection of the first inductance L1 and the third inductance L3 as well as the elements of the first half bridge 7.1 educated. The advantage of this circuit is that the star point SP does not have to be led out and a very high inductance is available. The disadvantage is that the entire charging current flows through only one half-bridge and additional switching elements S3 . S4 needed. In order to distribute the load evenly again, it can be provided that the charging current alternately across each half-bridge I shop can be fed.

Eine solche Ausführungsform ist in 3 dargestellt. Dabei ist jedem Low-Side-Halbleiterschaltelement 9.1 - 9.3 ein Schaltelement S1 - S3 zugeordnet, wobei zwischen den Low-Side-Halbleiterschaltelementen 9.1 - 9.3 jeweils weitere Schaltelemente S4, S5 angeordnet sind, mittels derer jeweils die Verbindung zwischen den Low-Side-Halbleiter-schaltelementen 9.1 - 9.3 aufgetrennt werden kann. Soll beispielsweise der Ladestrom ILaden über die erste Induktivität L1 eingespeist werden, so wird S1 geschlossen und S2 und S3 bleiben offen. Die beiden Halbleiterschaltelemente 8.1 und 9.1 bleiben offen. Zusätzlich wird das weitere Schaltelement S4 geöffnet und S5 geschlossen. Der Hochsetzsteller kann dann über die zweite oder dritte Halbbrücke realisiert werden. Diese Verschaltung erlaubt eine flexible Verteilung über welche Induktivitäten L1 - L3 der Strom eingespeist wird bzw., über welche Halbbrücke der Hochsetzsteller gebildet wird, wodurch sich insbesondere thermisch beim zyklischen oder temperaturabhängigen Stromfluss in den Phasen durch Phasenwechsel Vorteile ergeben.Such an embodiment is in 3 shown. In this case, each low-side semiconductor switching element 9.1 - 9.3 a switching element S1 - S3 associated with, between the low-side semiconductor switching elements 9.1 - 9.3 in each case further switching elements S4 . S5 are arranged, by means of which in each case the connection between the low-side semiconductor switching elements 9.1 - 9.3 can be separated. For example, if the charging current I shop via the first inductance L1 be fed, so will S1 closed and S2 and S3 stay open. The two semiconductor switching elements 8.1 and 9.1 stay open. In addition, the other switching element S4 opened and S5 closed. The boost converter can then be realized via the second or third half-bridge. This interconnection allows a flexible distribution over which inductances L1 - L3 the current is fed or, via which half-bridge the step-up converter is formed, which results in particular thermally in the cyclic or temperature-dependent current flow in the phases by phase change advantages.

Bevor nun eine weitere Ausführungsform näher erläutert werden soll, soll zunächst eine Verschaltung einer 4-poligen Elektromaschine 5 anhand der 7 und 8 kurz erläutert werden. Dabei weist jede Phase zwei Spulen auf, die räumlich versetzt angeordnet sind, aber parallel geschaltet sind. Beispielsweise weist die erste Phase eine erste Teil-Induktivität L1.1 und eine zweite Teil-Induktivität L1.2 auf, wobei in 7 ein gemeinsamer Sternpunkt SP existiert und in 8 die ersten Teil-Induktivitäten L1.1 - L3.1 einen ersten Sternpunkt und die zweiten Teil-Induktivitäten L1.2 - L3.1 einen zweiten Sternpunkt aufweisen, wobei der erste und der zweite Sternpunkt miteinander verbunden sind.Before now another embodiment is to be explained in more detail, is initially an interconnection of a 4-pole electric machine 5 based on 7 and 8th will be briefly explained. Each phase has two coils, which are arranged spatially offset, but are connected in parallel. For example, the first phase has a first partial inductance L1.1 and a second partial inductance L1.2 on, in 7 a common star point SP exists and in 8th the first part inductors L1.1 - L3.1 a first neutral point and the second partial inductances L1.2 - L3.1 have a second neutral point, wherein the first and the second neutral point are connected to each other.

Dies kann nun erfindungsgemäß ausgenutzt werden, indem durch geeignete Verschaltung der Strom gegensinnig durch eine zweite Teil-Induktivität im Vergleich zur ersten Teilinduktivität geführt wird, was in 4 für eine Verschaltung gemäß 7 dargestellt ist.This can now be utilized according to the invention by conducting the current in opposite directions through a second partial inductance in comparison to the first partial inductance by means of suitable interconnection, which is described in US Pat 4 for an interconnection according to 7 is shown.

Dabei sind jeder zweiten Teil-Induktivität L1.2 - L3.2 jeweils 4 Schaltelemente 21 - 24 zugeordnet. Im Traktionsbetrieb soll dabei der Strom durch die erste Teil-Induktivität L1.1 - L3.1 und die zweite Teil-Induktivität L1.2 - L3.2 gleichsinnig fließen. Entsprechend werden die Schaltelemente 21, 22 geschlossen und die Schaltelemente 23, 24 geöffnet. Im Ladebetrieb soll hingegen der Strom gegensinnig durch die bestromten Teil-Induktivitäten fließen. Wird also z.B. die erste Phase bestromt, so werden die Schalter 23, 24 geschlossen und die Schalter 21, 22 geöffnet. Hierdurch heben sich die erzeugten Motormomente auf und müssen nicht (z.B. durch eine Parkbremse) abgestützt werden. Dies lässt sich analog auch für eine Verschaltung gemäß 8 realisieren.Every second part is inductance L1.2 - L3.2 each 4 switching elements 21 - 24 assigned. In traction mode, the current through the first partial inductance L1.1 - L3.1 and the second partial inductance L1.2 - L3.2 flow in the same direction. Accordingly, the switching elements 21 . 22 closed and the switching elements 23 . 24 open. In charging mode, on the other hand, the current should flow in opposite directions through the energized partial inductances. So if, for example, the first phase is energized, then the switches 23 . 24 closed and the switches 21 . 22 open. As a result, the generated engine torques cancel and do not need to be supported (eg by a parking brake). This can be analogously for a circuit according to 8th realize.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012014178 A1 [0003]DE 102012014178 A1 [0003]

Claims (6)

Traktionsnetz (1) eines Kraftfahrzeuges, umfassend mindestens ein Steuergerät (6), eine Hochvoltbatterie, mindestens einen Zwischenkreiskondensator (3), eine dreiphasige Elektromaschine (5), einen Wechselrichter (4) mit drei Halbbrücken (7.1 - 7.3), wobei in den Halbbrücken (7.1 - 7.3) jeweils mindestens 2 Halbleiterschaltelemente (8.1 - 8.3, 9.1 - 9.3) angeordnet sind, zu denen jeweils eine Diode (D1 - D6) antiparallel geschaltet ist, wobei mindestens ein Anschluss (A) zum Anschließen einer externen Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, den Wechselrichter (4) derart anzusteuern, das dieser unter Einschluss der Induktivitäten (L1 -L3) der Elektromaschine (5) als DC/DC-Wandler betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, dass zeitgleich nur zwei Phasen der Elektromaschine (5) bestromt werden.Traction network (1) of a motor vehicle, comprising at least one control unit (6), a high-voltage battery, at least one intermediate circuit capacitor (3), a three-phase electric machine (5), an inverter (4) with three half bridges (7.1 - 7.3), wherein in the half bridges (7.1 - 7.3) are each arranged at least 2 semiconductor switching elements (8.1 - 8.3, 9.1 - 9.3), to each of which a diode (D1 - D6) is connected in anti-parallel, at least one terminal (A) is provided for connecting an external DC voltage source, wherein the control device (6) is designed to drive the inverter (4) in such a way that it is operated as a DC / DC converter, including the inductances (L1-L3) of the electric machine (5), characterized in that the control unit ( 6) is designed such that at the same time only two phases of the electric machine (5) are energized. Traktionsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (A) mit einem Sternpunkt (SP) der Elektromaschine (5) verbunden ist.Traction network after Claim 1 , characterized in that the connection (A) is connected to a star point (SP) of the electric machine (5). Traktionsnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (A) über mindestens ein Schaltelement (S1 - S3) an ein Low-Side-Halbleiterschaltelement (9.1 - 9.3) geführt ist, wobei mindestens ein weiteres Schaltelement (S4 - S5) zwischen dem Low-Side-Halbleiterschaltelement (9.1 - 9.3) und den benachbarten Low-Side-Halbleiterschaltelementen angeordnet ist.Traction network after Claim 1 , characterized in that the connection (A) via at least one switching element (S1 - S3) to a low-side semiconductor switching element (9.1 - 9.3) is guided, wherein at least one further switching element (S4 - S5) between the low-side Semiconductor switching element (9.1 - 9.3) and the adjacent low-side semiconductor switching elements is arranged. Traktionsnetz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Low-Side-Halbleiterschaltelement (9.1 - 9.3) ein Schaltelement (S1 - S3) zum Anschluss (A) zugeordnet ist, wobei zwischen den drei Low-Side-Halbleiterschaltelementen (9.1 - 9.3) jeweils ein weiteres Schaltelement (S4 - S5) angeordnet ist.Traction network after Claim 3 , characterized in that each low-side semiconductor switching element (9.1 - 9.3) is associated with a switching element (S1 - S3) to the terminal (A), wherein between the three low-side semiconductor switching elements (9.1 - 9.3) in each case a further switching element ( S4 - S5) is arranged. Traktionsnetz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schaltelement (S1 - S3) und/oder das mindestens eine weitere Schaltelement (S4 -S5) als Relais oder als Halbleiterschalter ausgebildet sind.Traction network after Claim 3 or 4 , characterized in that the at least one switching element (S1 - S3) and / or the at least one further switching element (S4 -S5) are designed as a relay or as a semiconductor switch. Traktionsnetz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (5) eine Polpaarzahl größer 1 aufweist, wobei die Induktivitäten (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) der Pole einer Phase parallel geschaltet sind, wobei mindestens einer Induktivität Schaltelemente (21 - 24) zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, die Schaltelemente (21 - 24) derart anzusteuern, dass im Traktionsbetrieb die Induktivitäten (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) parallel geschaltet sind und der Stromfluss durch die Induktivitäten (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) gleichsinnig ist und im Ladebetrieb die Induktivitäten (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) parallel geschaltet sind und der Stromfluss durch die mindestens eine Induktivität (L1.2 - L3.2) mit den Schaltelementen (21 - 24) gegensinnig zu dem Stromfluss und den Induktivitäten (L1.1 - L3.1) ohne Schaltelemente ist.Traction network according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine (5) has a number of pole pairs greater than 1, wherein the inductances (L1.1, L1.2; L2.1, L2.2; L3.1, L3.2) the poles of a phase are connected in parallel, wherein at least one inductance switching elements (21 - 24) are assigned, wherein the control device (6) is designed such that the switching elements (21 - 24) to control such that in traction the inductances (L1.1 , L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) are connected in parallel and the current flow through the inductors (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1 , L3.2) is in the same direction and in the charging mode the inductances (L1.1, L1.2, L2.1, L2.2, L3.1, L3.2) are connected in parallel and the current flow through the at least one inductor (L1 .2-L3.2) with the switching elements (21-24) is in the opposite direction to the current flow and the inductances (L1.1-L3.1) without switching elements.
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