DE102017216388B4 - Traction network of a motor vehicle - Google Patents

Traction network of a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102017216388B4
DE102017216388B4 DE102017216388.7A DE102017216388A DE102017216388B4 DE 102017216388 B4 DE102017216388 B4 DE 102017216388B4 DE 102017216388 A DE102017216388 A DE 102017216388A DE 102017216388 B4 DE102017216388 B4 DE 102017216388B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
inductance
switching elements
switching element
inductances
connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017216388.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017216388A1 (en
Inventor
Christoph Kaufhold
Sebastian SCHULTE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102017216388.7A priority Critical patent/DE102017216388B4/en
Publication of DE102017216388A1 publication Critical patent/DE102017216388A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017216388B4 publication Critical patent/DE102017216388B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

Traktionsnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens ein Steuergerät (6), eine Hochvoltbatterie (2), 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 zwei 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, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten (L1-L3) der Elektromaschine (5) als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobeimindestens der Induktivität (L3) einer Phase Schaltelemente zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass der Stromfluss durch die Induktivität (L3) gegensinnig zum Stromfluss durch die Induktivitäten (L1, L2) der beiden anderen Phasen ist,dadurch gekennzeichnet, dassder Anschluss (A) mit einem Sternpunkt (SP) der Elektromaschine (5) verbunden ist, wobei der Induktivität (L3) drei Schaltelemente (S10-S12) zugeordnet sind, wobei ein erstes Schaltelement (S11) zwischen dem Sternpunkt (SP) und einem ersten Anschluss der Induktivität (L3), ein zweites Schaltelement (S10) zwischen Sternpunkt (SP) und einem zweiten Anschluss der Induktivität (L3) und das dritte Schaltelement (S12) zwischen dem ersten Anschluss der Induktivität (L3) und einem Mittelabgriff (M3) der zugeordneten Halbbrücke (7.3) angeordnet ist.Traction network (1) of a motor vehicle, comprising at least one control unit (6), a high-voltage battery (2), 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) at least two 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) for connecting an external direct voltage source is provided, the control device (6) being 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), with at least the inductance ( L3) switching elements are assigned to a phase, the control device (6) being designed to control the switching elements in such a way that the current flow through the inductance (L3) is opposite to the current flow through the d The inductances (L1, L2) of the other two phases are characterized in that the connection (A) is connected to a star point (SP) of the electric machine (5), with three switching elements (S10-S12) being assigned to the inductance (L3) , wherein a first switching element (S11) between the star point (SP) and a first connection of the inductance (L3), a second switching element (S10) between the star point (SP) and a second connection of the inductance (L3) and the third switching element (S12 ) is arranged between the first connection of the inductance (L3) and a center tap (M3) of the associated half-bridge (7.3).

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 arbeitet.A 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 2015/0231978 A1 ist ein Traktionsnetz für Kraftfahrzeuge bekannt, umfassend mindestens ein Steuergerät, eine Hochvoltbatterie, mindestens einen Zwischenkreiskondensator, eine dreiphasige Elektromaschine, einen Wechselrichter mit drei Halbbrücken, wobei in den Halbbrücken jeweils mindestens zwei Halbleiterschaltelemente angeordnet sind, zu denen jeweils eine Diode antiparallel geschaltet ist. Dabei ist mindestens ein Anschluss zum Anschließen einer externen Gleichspannungsquelle vorgesehen, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, den Wechselrichter derart anzusteuern, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten der Elektromaschine als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobei mindestens der Induktivität einer Phase Schaltelemente zugeordnet sind. Das Steuergerät ist dabei derart ausgebildet, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass der Stromfluss durch die Induktivität gegensinnig zu Stromfluss durch die Induktivitäten der beiden anderen Phasen ist. From the US 2015/0231978 A1 a traction network for motor vehicles is known, comprising at least one control unit, a high-voltage battery, at least one intermediate circuit capacitor, a three-phase electric machine, an inverter with three half-bridges, with at least two semiconductor switching elements being arranged in each of the half-bridges, to which a diode is connected in anti-parallel. At least one connection is provided for connecting an external DC voltage source, the control device being 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, with switching elements being assigned to at least the inductance of one phase . The control device is designed to control the switching elements in such a way that the current flow through the inductance is in the opposite direction to the current flow through the inductances of the other two phases.

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, 2 oder 5. 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, 2 or 5. Further advantageous refinements 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. Dabei sind mindestens der Induktivität einer Phase Schaltelemente zugeordnet, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass der Stromfluss durch die Induktivität gegensinnig zum Stromfluss durch die Induktivitäten der beiden anderen Phasen ist. Hierdurch heben sich die erzeugten magnetischen Felder teilweise nicht auf, sodass die wirksame Induktivität erhöht wird.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. Switching elements are assigned to at least the inductance of one phase, the control device being designed to control the switching elements in such a way that the current flow through the inductance is in the opposite direction to the current flow through the inductances of the other two phases. As a result, the generated magnetic fields do not cancel each other out, so that the effective inductance is increased.

Dabei ist dabei der Anschluss der externen Gleichspannungsquelle mit einem Sternpunkt der Elektromaschine verbunden. Weiter sind der Induktivität drei Schaltelemente zugeordnet, wobei ein erstes Schaltelement zwischen dem Sternpunkt und einem ersten Anschluss der Induktivität, ein zweites Schaltelement zwischen Sternpunkt und einem zweiten Anschluss der Induktivität und das dritte Schaltelement zwischen dem ersten Anschluss der Induktivität und einem Mittelabgriff der zugeordneten Halbbrücke angeordnet ist.The connection of the external direct voltage source is connected to a star point of the electric machine. Furthermore, three switching elements are assigned to the inductance, a first switching element being arranged between the star point and a first connection of the inductance, a second switching element between the star point and a second connection of the inductance and the third switching element between the first connection of the inductance and a center tap of the assigned half bridge is.

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 sich zusätzlich teilweise die Induktivitäten addieren, da die Induktivität der Phasen, über die der Strom eingespeist wird, in Reihe zu den beiden Induktivitäten geschaltet ist.In an alternative embodiment, the connection is routed to a low-side semiconductor switching element via at least one switching element, at least one further switching element being arranged between the low-side semiconductor switching element and the adjacent low-side semiconductor switching elements. The advantage of this embodiment is that the star point no longer has to be brought out, with the inductances also partially adding up since the inductance of the phases through which the current is fed is connected in series with the two inductances.

In einer weiteren Ausführungsform ist jedem Low-Side-Halbleiterschaltelement ein Schaltelement zugeordnet, wobei zwischen den drei Low-Side-Halbleiterschaltelementen jeweils ein weiteres Schaltelement zugeordnet ist, wobei das Steuergerät derart ausgebildet ist, dass jeweils nur ein Low-Side-Halbleiterschaltelement mit dem Anschluss verbunden ist. Somit kann die thermische und elektrische Belastung der Bauelemente verteilt werden, indem jeweils die Phase, über die der Strom eingespeist wird, gewechselt werden kann.In a further embodiment, a switching element is assigned to each low-side semiconductor switching element, a further switching element being assigned between the three low-side semiconductor switching elements, the control device being designed such that only one low-side semiconductor switching element is connected to the terminal connected is. Thus, the thermal and electrical load on the components can be distributed by each Phase through which the electricity is fed in can be changed.

In einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Schaltelement und/oder das mindestens eine weitere Schaltelement als Relais oder als Halbleiterschalter ausgebildet. Der Vorteil des Relais ist die galvanische Trennung der Phasen am Anschluss.In a further embodiment, the at least one switching element and / or the at least one further switching element is designed as a relay or as a semiconductor switch. The advantage of the relay is the galvanic separation of the phases at the connection.

In einer alternativen Ausführungsform weist die Elektromaschine eine Polpaarzahl größer 1 auf, wobei die Induktivität 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. Diese Ausführungsform kann bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Anwendung kommen, wobei sich dabei die erzeugten Motormomente im Ladebetrieb reduzieren bzw. bei Symmetrie sogar aufheben, sodass die Motormomente nicht mehr (z.B. durch eine Parkbremse) abgestützt werden müssen.In an alternative embodiment, the electric machine has a number of pole pairs greater than 1, the inductance 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. This embodiment can be used in all of the embodiments described above, whereby the engine torques generated in the charging operation are reduced or even cancel out in the case of symmetry, so that the engine torques no longer have to be supported (e.g. by a parking brake).

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

  • 1 eine Teildarstellung eines Traktionsnetzes im Ladebetrieb in einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine Teildarstellung eines Traktionsnetzes im Ladebetrieb in einer zweiten Ausführungsform,
  • 3 eine 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 embodiments. The figures show:
  • 1 a partial representation of a traction network in charging mode in a first embodiment,
  • 2 a partial representation of a traction network in charging mode in a second embodiment,
  • 3 a 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, welche die Wicklungen der 3-phasigen E-Maschine repräsentieren, 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 ist aus der Elektromaschine 5 zu einem Anschluss A herausgeführt, an den eine nicht dargestellte externe Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann. Der Minuspol der externen Gleichspannungsquelle wird dabei 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 , which represent the windings of the 3-phase electric machine, 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 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 external 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 betreiben und somit beispielsweise mittels einer 400 V-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 operate 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 400 V DC voltage source.

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.In the 1 a first embodiment is shown. Here is the star point SP connected to 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.

Erfindungsgemäß fließt nun der Strom in einer Phase gegensinnig durch die zugeordnete Induktivität im Vergleich zu den beiden anderen Phasen. Hierzu sind der dritten Induktivität L3 drei Schaltelemente S10-S12 zugeordnet, die beispielsweise als Relais oder Halbleiterschaltelemente ausgebildet sind. Dabei liegt ein Schaltelement S11 zwischen Sternpunkt SP und einem ersten Anschluss der Induktivität L3. Ein zweites Schaltelement S10 liegt zwischen Sternpunkt SP und einem zweiten Anschluss der Induktivität L3 und ein drittes Schaltelement S12 liegt zwischen dem ersten Anschluss der Induktivität L3 und dem Mittelabgriff M3 der dritten Halbbrücke 7.3. Im Traktionsbetrieb ist das erste Schaltelement S11 geschlossen und die beiden anderen Schaltelemente S10, S12 offen, sodass der Strom durch alle drei Phasen gleichsinnig fließt. Soll hingegen die Traktionsbatterie durch die externe Gleichspannungsquelle geladen werden, so wird das erste Schaltelement S11 geöffnet und die beiden anderen Schaltelemente S10, S12 geschlossen. Im Ergebnis fließt dann der Strom gegensinnig durch die dritte Induktivität L3 im Vergleich zu den beiden anderen Induktivitäten L1, L2, wobei sich der Ladestrom ILaden gleichmäßig auf die drei Phasen aufteilt. Aufgrund der Stromumkehrung in einer der Phasen löschen sich die Felder in der Elektromaschine nicht mehr aus und es entsteht eine größere wirksame Induktivität. Durch die dargestellte Verschaltung kann die Ladeleistung auf alle drei Phasen verteilt werden und dennoch eine höhere Induktivität erreicht werden, was positive Auswirkungen auf die möglichen Ladeleistungen hat. Dabei kann prinzipiell auch vorgesehen sein, dass allen Induktivitäten die drei Schaltelemente S10-S12 zugeordnet sind, sodass die Phase mit dem gegensinnigen Strom gewechselt werden kann.According to the invention, the current in one phase now flows in opposite directions through the associated inductance compared to the other two phases. To do this are the third inductor L3 three Switching elements S10-S12 assigned, which are designed for example as a relay or semiconductor switching elements. There is a switching element S11 between star point SP and a first connection of the inductance L3 . A second switching element S10 lies between the star point SP and a second connection of the inductance L3 and a third switching element S12 lies between the first connection of the inductance L3 and the tapping of funds M3 the third half bridge 7.3 . The first switching element is in traction mode S11 closed and the other two switching elements S10 , S12 open so that the current flows through all three phases in the same direction. If, however, the traction battery is to be charged by the external DC voltage source, the first switching element is S11 open and the other two switching elements S10 , S12 closed. As a result, the current then flows in opposite directions through the third inductance L3 compared to the other two inductors L1 , L2 , where the charging current I Laden is evenly divided between the three phases. Due to the current reversal in one of the phases, the fields in the electric machine are no longer extinguished and a greater effective inductance is created. The circuitry shown allows the charging power to be distributed over all three phases and still achieving a higher inductance, which has positive effects on the possible charging power. In principle, it can also be provided that all inductances use the three switching elements S10-S12 are assigned so that the phase can be switched with the opposite current.

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. Dieser teilt sich dann auf die erste und zweite Induktivität L1, L2 auf, wobei die dritte Induktivität L3 in Reihe zur ersten Induktivität L1 und zur zweiten Induktivität L2 geschaltet ist, sodass sich die Gesamtinduktivität erhöht, wobei zusätzlich der Strom durch die dritte Induktivität L3 gegensinnig zur Stromrichtung in den beiden anderen Induktivitäten L1, L2 ist. Die Hochsetzsteller werden dabei durch die erste und zweite Halbbrücke gebildet. Einer der Vorteile ist, dass der Sternpunkt SP nicht mehr herausgeführt werden muss sowie die hohe wirksame Induktivität. Nachteilig sind die zusätzlichen Schaltelemente S3-S4 sowie die ungleichmäßige Belastung der Phasen. 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 in contrast to 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 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. This is then divided between the first and second inductance L1 , L2 on, being the third inductor L3 in series with the first inductor L1 and to the second inductor L2 is switched, so that the total inductance increases, with the current through the third inductance L3 opposite to the direction of current in the other two inductors L1 , L2 is. The boost converters are formed by the first and second half bridges. One of the advantages is that the star point SP no longer has to be brought out and the high effective inductance. The additional switching elements are disadvantageous S3-S4 as well as the uneven loading of the phases. 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-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 geschlossen und S5 geöffnet. Der Hochsetzsteller kann dann durch die zweite und dritte Halbbrücke jeweils gebildet werden. Somit kann die Belastung der Phasen gleichmäßig verteilt werden, da die Phase, über die der Ladestrom ILaden eingespeist wird, gewechselt werden kann.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 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 are fed in, 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 further switching element S4 closed and S5 open. The step-up converter can then be formed by the second and third half bridges. The load on the phases can thus be evenly distributed, since the phase via which the charging current I Laden is fed in can be changed.

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 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.

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.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.

Die Ausführungsform gemäß 4 kann dabei mit jeder der Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 kombiniert werden.The embodiment according to 4th can with each of the embodiments according to the 1 to 3 be combined.

Claims (5)

Traktionsnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens ein Steuergerät (6), eine Hochvoltbatterie (2), 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 zwei 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, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten (L1-L3) der Elektromaschine (5) als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobei mindestens der Induktivität (L3) einer Phase Schaltelemente zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass der Stromfluss durch die Induktivität (L3) gegensinnig zum Stromfluss durch die Induktivitäten (L1, L2) der beiden anderen Phasen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (A) mit einem Sternpunkt (SP) der Elektromaschine (5) verbunden ist, wobei der Induktivität (L3) drei Schaltelemente (S10-S12) zugeordnet sind, wobei ein erstes Schaltelement (S11) zwischen dem Sternpunkt (SP) und einem ersten Anschluss der Induktivität (L3), ein zweites Schaltelement (S10) zwischen Sternpunkt (SP) und einem zweiten Anschluss der Induktivität (L3) und das dritte Schaltelement (S12) zwischen dem ersten Anschluss der Induktivität (L3) und einem Mittelabgriff (M3) der zugeordneten Halbbrücke (7.3) angeordnet ist.Traction network (1) of a motor vehicle, comprising at least one control unit (6), a high-voltage battery (2), 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) at least two 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) for connecting an external direct voltage source is provided, 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), with at least the inductance (L3) switching elements are assigned to a phase, the control device (6) being designed to control the switching elements in such a way that the current flow through the inductance (L3) is opposite to the current flow the inductances (L1, L2) of the other two phases, characterized in that the connection (A) is connected to a star point (SP) of the electric machine (5), with three switching elements (S10-S12) assigned to the inductance (L3) are, with a first switching element (S11) between the star point (SP) and a first connection of the inductance (L3), a second switching element (S10) between the star point (SP) and a second connection of the inductance (L3) and the third switching element ( S12) is arranged between the first connection of the inductance (L3) and a center tap (M3) of the associated half-bridge (7.3). Traktionsnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens ein Steuergerät (6), eine Hochvoltbatterie (2), 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 zwei 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, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten (L1-L3) der Elektromaschine (5) als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobei mindestens der Induktivität (L3) einer Phase Schaltelemente zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass der Stromfluss durch die Induktivität (L3) gegensinnig zum Stromfluss durch die Induktivitäten (L1, L2) der beiden anderen Phasen ist, 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 dem benachbarten Low-Side-Halbleiterschaltelement (9.1-9.3) angeordnet ist, um diese direkt unmittelbar miteinader zu verbinden.Traction network (1) of a motor vehicle, comprising at least one control unit (6), a high-voltage battery (2), 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) at least two 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) for connecting an external direct voltage source is provided, 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), with at least the inductance (L3) switching elements are assigned to a phase, the control device (6) being designed to control the switching elements in such a way that the current flow through the inductance (L3) is opposite to the current flow the inductances (L1, L2) of the other two phases, characterized in that the connection (A) is led via at least one switching element (S1-S3) to a low-side semiconductor switching element (9.1-9.3), with at least one further Switching element (S4, S5) is arranged between the low-side semiconductor switching element (9.1-9.3) and the adjacent low-side semiconductor switching element (9.1-9.3) in order to connect them directly to one another. Traktionsnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Low-Side-Halbleiterschaltelement (9.1-9.3) ein Schaltelement (S1-S3) zugeordnet ist, wobei zwischen den drei Low-Side-Halbleiterschaltelementen (S1-S3) jeweils ein weiteres Schaltelement (S4, S5) zugeordnet ist, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, dass jeweils nur ein Low-Side-Halbleiterschaltelement (9.1-9.3) mit dem Anschluss (A) verbunden wird.Traction network according to Claim 2 , characterized in that each low-side semiconductor switching element (9.1-9.3) is assigned a switching element (S1-S3), a further switching element (S4, S5) being assigned between the three low-side semiconductor switching elements (S1-S3) is, wherein the control device (6) is designed such that only one low-side semiconductor switching element (9.1-9.3) is connected to the connection (A). Traktionsnetz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schaltelement (S1-S3) und/oder das mindestens eine weitere Schaltelement (S4, S5) als Relais oder als Halbleiterschalter ausgebildet ist.Traction network according to Claim 2 or 3 , characterized in that the at least one switching element (S1-S3) and / or the at least one further switching element (S4, S5) is designed as a relay or as a semiconductor switch. Traktionsnetz (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens ein Steuergerät (6), eine Hochvoltbatterie (2), 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 zwei 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, dass dieser unter Einschluss der Induktivitäten (L1-L3) der Elektromaschine (5) als DC/DC-Wandler betrieben wird, wobei mindestens der Induktivität (L3) einer Phase Schaltelemente zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, die Schaltelemente derart anzusteuern, dass der Stromfluss durch die Induktivität (L3) gegensinnig zum Stromfluss durch die Induktivitäten (L1, L2) der beiden anderen Phasen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (5) eine Polpaarzahl größer 1 aufweist, wobei die Induktivität (L1.1, L1.2; L2.1, L2.2; L3.1, L3.2) der Pole einer Phase parallel geschaltet sind, wobei mindestens einer Induktivität Schaltelemente (S21-S24) zugeordnet sind, wobei das Steuergerät (6) derart ausgebildet ist, die Schaltelemente (S21-S24) 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 (S21-S24) gegensinnig zu dem Stromfluss mit den Induktivitäten (L1.1-L3.1) ohne Schaltelemente ist.Traction network (1) of a motor vehicle, comprising at least one control unit (6), a high-voltage battery (2), 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) at least two 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) for connecting an external direct voltage source is provided, 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), with at least the inductance (L3) switching elements are assigned to a phase, the control device (6) being designed to control the switching elements in such a way that the current flow through the inductance (L3) is opposite to the current flow the inductances (L1, L2) of the other two phases, characterized in that the electric machine (5) has a number of pole pairs greater than 1, the inductance (L1.1, L1.2; L2.1, L2.2; L3.1, L3.2) of the poles of a phase are connected in parallel, with switching elements (S21-S24) being assigned to at least one inductance, the control device (6) being designed in such a way, the switching elements (S21-S24) in such a way to control that in traction 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 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 in charging mode and the current flow through the at least one inductance (L1.2-L3.2) with the switching elements (S21-S24) is opposite to the current flow with the inductances (L1.1-L3.1) without switching elements.
DE102017216388.7A 2017-09-15 2017-09-15 Traction network of a motor vehicle Active DE102017216388B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017216388.7A DE102017216388B4 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Traction network of a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017216388.7A DE102017216388B4 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Traction network of a motor vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017216388A1 DE102017216388A1 (en) 2019-03-21
DE102017216388B4 true DE102017216388B4 (en) 2020-12-31

Family

ID=65526970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017216388.7A Active DE102017216388B4 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Traction network of a motor vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017216388B4 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150231978A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Jabil Circuit, Inc. Charge transfer system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012014178A1 (en) 2012-01-31 2013-08-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Device and method for charging at least one traction battery of an electric vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150231978A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Jabil Circuit, Inc. Charge transfer system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017216388A1 (en) 2019-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016218304B3 (en) Device for voltage conversion, traction network and method for charging a battery
DE102018207290B4 (en) Configurable charging device and method of configuring the charging device
DE102017206809A1 (en) DC-DC converter, vehicle electrical system with a DC-DC converter
EP2608397A1 (en) Modular high frequency converter for drive systems
DE102010060508B4 (en) Voltage converter with a storage choke with a winding and a storage choke with two windings
DE102018216236B4 (en) Charging circuit for an electrical energy store on the vehicle
DE102012205725A1 (en) Power electronics module, method of manufacture
WO2020064429A1 (en) Charging circuit for a vehicle-side electrical energy store
EP2928060A1 (en) Modular frequency converter circuit with submodules having different switching capacities
DE102016201283A1 (en) Inverter, electric drive arrangement with an inverter
WO2015128101A1 (en) Electric drive system
DE102018221519B4 (en) Vehicle-side loading device
DE102017216468A1 (en) Charging an electrical energy storage of a motor vehicle
DE102017216386B4 (en) Traction network of a motor vehicle
DE102017216388B4 (en) Traction network of a motor vehicle
DE102016207288A1 (en) Electric machine with two connected inverters
DE102015105889A1 (en) Switching module and converter with at least one switching module
WO2013092043A2 (en) Power converter circuit
DE102017212844A1 (en) Bidirectional inverter loader
DE102006039792A1 (en) Multi-system traction converter
WO2013092039A1 (en) Power converter circuit
WO2021174279A1 (en) Machine converter and method for operating a machine converter
EP3571758B1 (en) Modular inverter
DE19742429C1 (en) Circuit arrangement e.g. for supplying electrical traction motor in multi-stage vehicle traction devices
CH698725B1 (en) Device for three-phase drive system of hybrid motor vehicle, has star-point of stator phase of polyphase machine taken to input face first end of HF-isolated circuit part

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BRESSEL UND PARTNER MBB, DE

R163 Identified publications notified
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0011180000

Ipc: B60L0050600000

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative