DE102017216386B4 - Traction network of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

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, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (A) mit einem Sternpunkt (SP) der Elektromaschine (5) verbunden ist.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), with the half-bridges (7.1 - 7.3) each 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, with at least one connection (A) being provided for connecting an external direct voltage source, wherein the control device (6) is designed to control 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), the control device (6) in such a way is designed that only two phases of the electric machine (5) are energized at the same time, characterized in that the connection (A) is connected to a star point (SP) of the electric machine (5).

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 device, 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 designed 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. Diodes which function as free-wheeling diodes are arranged anti-parallel to the semiconductor switching elements. It is also known that the traction network is provided with a connection for connecting an external DC voltage source, the control device being designed to control the inverter in such a way that it works as a DC / DC converter, including the inductances of the electric machine

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 for example in the DE 10 2012 014 178 A1 described as a stand. The low inductance of the electric machine has proven to be a disadvantage.

Aus der US 2011/031646 1 A1 ist ein Antriebsbordnetz mit integrierter Ladefunktion bekannt, bestehend aus einer dreiphasigen elektrischen Maschine, einer Hochvolt-Batterie mit Zwischenkreiskondensator, einem Wechselrichter mit drei Halbbrücken aus je zwei Halbleiterschaltern, einem Gleichstrom-Übertragungsanschluss zu einem externen Gleichrichter sowie einer Steuerung.From the US 2011/031646 1 A1 an on-board drive system with integrated charging function is known, consisting of a three-phase electrical machine, a high-voltage battery with intermediate circuit capacitor, an inverter with three half-bridges made up of two semiconductor switches each, a direct current transmission connection to an external rectifier and a controller.

Aus der US 2015/0231978 A1 ist ein Fahrzeugladesystem bekannt, wobei der Wechselrichter einer Elektromaschine als DC/DC-Wandler betrieben wird. Dabei werden die Motorwicklungen während des Ladebetriebes gegenphasig durchströmt, um die magnetische Verkopplung zu reduzieren.From the US 2015/0231978 A1 a vehicle charging system is known in which the inverter of an electric machine is operated as a DC / DC converter. The motor windings are flowed through in phase opposition during charging in order to reduce the magnetic coupling.

Aus der EP 2 863 528 A1 ist ein Wechselrichter bekannt, der als DC/DC-Wandler betrieben werden kann. Vorzugsweise sind dabei die Induktivitäten der Motorwicklungen nicht miteinander magnetisch gekoppelt, sodass ein im Wesentlichen unabhängiger Betrieb der parallel geschalteten Halbbrückenmodule des Wechselrichters erreicht werden kann.From the EP 2 863 528 A1 an inverter is known that can be operated as a DC / DC converter. The inductances of the motor windings are preferably not magnetically coupled to one another, so that an essentially independent operation of the half-bridge modules of the inverter connected in parallel can be achieved.

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, the functionality of the inverter, used as a DC / DC converter, in particular as a step-up converter, being 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 to the technical problem results from a traction network with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

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 intermediate circuit capacitor, a three-phase electric machine and an inverter with three half-bridges, with at least two semiconductor switching elements being arranged in each of the half-bridges, with a diode being connected in antiparallel to each. At least one connection is also provided for connecting an external DC voltage source. The control device is designed 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 device being designed such that only two phases of the electric machine are energized at the same time. This increases the effective inductance of the electric machine. The invention is based on the knowledge that when current is supplied to all three phases at the same time, the fields that build up are superimposed in such a way that the effective inductance is very small. Using only two phases improves this. Furthermore, it is possible to set a rotor position in which the inductances of the two phases used are identical, which leads to an even load in DC / DC operation and to an improvement in the control.

Dabei ist der Anschluss der externen Gleichspannungsquelle mit einem Sternpunkt der Elektromaschine verbunden.The connection of the external DC voltage source is connected to a star point of the electric machine.

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 number of pole pairs greater than 1, the inductances of the pole pairs of one phase being connected in parallel, with switching elements being assigned to at least one inductance, the control device being designed to control the switching elements in such a way that the inductances are parallel in traction mode are connected and the current flow through the inductances is in the same direction and in the charging mode the inductances are connected in parallel and the current flow through the at least one inductance with the switching elements is in the opposite direction to the current flow with the inductances without switching elements. As a result, the torques generated during charging are canceled or the remaining torque 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 nicht anspruchsgemäßen 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 is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic partial representation of a traction network in charging mode in a first embodiment,
  • 2 a schematic partial representation of a traction network in charging mode in a second embodiment not according to the claims,
  • 3 a schematic partial representation of a traction network in a third embodiment,
  • 4th a schematic representation of an interconnection of the inductances of a multi-pole electric machine
  • 5 a schematic representation of a traction network (state of the art),
  • 6th a schematic representation of a raised plate (state of the art),
  • 7th 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 the various embodiments of the invention are explained, should first be based on the 5 the construction of a traction network 1 are explained in more detail. The traction network 1 includes a high-voltage battery 2 , an intermediate circuit capacitor 3 , an inverter 4th and a three-phase electric machine 5 , of which only the inductors L1 - L3 the rotor windings are shown. The traction network also includes 1 a control unit 6th . The inverter 4th has three half bridges 7.1 - 7.3 on, with the center 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 in simplified form as switches. The semiconductor switching elements 8.1 - 8.3 , 9.1 - 9.3 are from control unit 6th 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 led out to a connection A, to which an external DC voltage source (not shown) can be connected. The negative pole of the DC voltage source is on the underside 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 direct voltage source, the control unit can now 6th the inverter by means of control signals S. 4th including the inductances L1 - L3 the electric machine 5 operated as a DC / DC converter or step-up converter and thus charge a high-voltage battery with a nominal voltage of 800 V using a 400V DC voltage source, for example.

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 6th a block diagram of a step-up converter is shown, with the associated reference numerals for the first half-bridge 7.1 out 5 be used. In order to get to this circuit, the high-side semiconductor switch 8.1 permanently open and the low-side semiconductor switch 9.1 clocked, with the diode D2 is polarized 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 connected to the connection A, via which a charging current I Laden is fed in from the external DC voltage source. For reasons of clarity, the diodes are included D1 - D6 not shown. According to the invention, only two phases are now used, in the example shown the phases with the inductances L1 , L2 . The third phase remains inactive by the two semiconductor switching elements 8.3 , 9.3 remain open or locked, whereas the other two phases are operated as boost converters. As a result, the charging current I Laden is divided equally. Using only two phases increases the effective inductance. Overall, the ripple currents and voltages are reduced, which are decisive for the load on the components and the resulting losses (battery, capacitors, cables, semiconductors). The two phases used can be changed in order to evenly distribute the thermal and electrical load on the components. The switchover, 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 nicht anspruchsgemäße 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 not according to the claims is shown where in contrast to 1 the star point SP is not brought out, but the low-side semiconductor switching element 9.3 the third phase via a switching element S3 is connected to the terminal A, and additionally 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. The switching element is in traction mode S3 open and the further switching element S4 closed. On the other hand, the switching element is in charging mode with the external DC voltage source S3 closed and the further switching element S4 open. In addition, the low-side semiconductor switching element 9.3 closed the high-side semiconductor switching element 8.3 open. Thus, the entire charging current I Laden is via the third inductance L3 fed in. 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 inductor L1 is in series with the third inductance L3 switched so that they add up. The step-up converter is then connected in series with the first inductance L1 and the third inductor 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 brought out and a very high inductance is available. The disadvantage is that the entire charging current flows through only a half bridge and additional switching elements S3 , S4 are needed. In order to evenly distribute the load again, it can be provided that the charging current I Laden can be fed in alternately via each half bridge.

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-Halbleiterschaltelementen 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. Each low-side semiconductor switching element 9.1 - 9.3 a switching element S1 - S3 assigned, with between the low-side semiconductor switching elements 9.1 - 9.3 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 should be charged via the first inductance L1 fed in, S1 is closed and S2 and S3 remain open. The two semiconductor switching elements 8.1 and 9.1 stay open. In addition, the further switching element S4 open and S5 closed. The step-up converter can then be implemented via the second or third half bridge. This interconnection allows flexible distribution via which inductances L1 - L3 the current is fed in or via which half-bridge the step-up converter is formed, which results in particular thermally in the cyclical or temperature-dependent current flow in the phases due to phase changes.

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.
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.Before a further embodiment is now to be explained in more detail, an interconnection of a 4-pole electric machine should first be made 5 based on 7th and 8th will be briefly explained. Each phase has two coils that are 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, where in 7th a common star point SP exists and in 8th the first partial inductors L1.1 - L3.1 a first star point and the second partial inductances L1.2 - L3.1 have a second star point, the first and second star points being connected to one another.
According to the invention, this can now be used in that, by means of suitable interconnection, the current is conducted in opposite directions through a second partial inductance compared to the first partial inductance, which is shown in FIG 4th for an interconnection according to 7th 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 of the inductance L1.2 - L3.2 4 switching elements each 21 - 24 assigned. In the traction mode, the current should flow through the first partial inductance L1.1 - L3.1 and the second partial inductance L1.2 - L3.2 flow in the same direction. The switching elements are accordingly 21st , 22nd closed and the switching elements 23 , 24 open. In the charging mode, however, the current should flow in opposite directions through the energized partial inductances. If, for example, the first phase is energized, the switches are 23 , 24 closed and the switch 21st , 22nd open. As a result, the engine torques generated cancel each other out and do not have to be supported (eg by a parking brake). This can also be done analogously for an interconnection according to 8th realize.

Claims (2)

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, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (A) mit einem Sternpunkt (SP) der Elektromaschine (5) verbunden ist.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), with the half-bridges (7.1 - 7.3) each 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, with at least one connection (A) being provided for connecting an external direct voltage source, wherein the control device (6) is designed to control 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), the control device (6) in such a way is designed that only two phases of the electric machine (5) are energized at the same time, 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 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 Claim 1 , characterized in that the electric machine (5) has a number of pole pairs greater than 1, the inductances (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) of the poles of a phase connected in parallel are, with at least one inductance switching elements (21-24) being assigned, the control device (6) being designed to control the switching elements (21-24) in such a way that the inductances (L1.1, L1,2; L2 , 1, L2,2; L3,1, L3.2) are connected in parallel and the current flow through the inductances (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) is in the same direction and the inductances (L1.1, L1,2; L2,1, L2,2; L3,1, L3.2) are connected in parallel during charging and the current flow through the at least one inductance (L1.2 - L3.2 ) with the switching elements (21 - 24) in opposite directions the current flow and the inductances (L1.1 - L3.1) are without switching elements.
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