DE102017216449A1 - Method for adjusting a DC electrical voltage in a vehicle electrical system of a motor vehicle and DC converter device - Google Patents

Method for adjusting a DC electrical voltage in a vehicle electrical system of a motor vehicle and DC converter device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer elektrischen Gleichspannung (8) in einem Bordnetz (9) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem die Gleichspannung (8) mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit (3) des Kraftfahrzeugs (1) und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit (4) des Kraftfahrzeugs (1) angepasst wird, wobei durch das Anpassen der Gleichspannung (8) von der ersten elektrischen Antriebseinheit (3) ein erster Rippelstrom (10) erzeugt wird und von der zweiten elektrischen Antriebseinheit (4) ein zweiter Rippelstrom (11) erzeugt wird, wobei der erste Rippelstrom (10) und der zweite Rippelstrom (11) gemeinsamen einen dritten Rippelstrom (12) erzeugen, wobei der erste Rippelstrom (10) und der zweite Rippelstrom (11) zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms (12) aufeinander abgestimmt erzeugt werden.

Figure DE102017216449A1_0000
The invention relates to a method for adapting a direct electrical voltage (8) in an electrical system (9) of a motor vehicle (1), in which the direct voltage (8) by means of a first electric drive unit (3) of the motor vehicle (1) and a second electric drive unit (4) of the motor vehicle (1) is adapted, wherein by adjusting the DC voltage (8) from the first electric drive unit (3) a first ripple current (10) is generated and from the second electric drive unit (4) a second ripple current (11 ), wherein the first ripple current (10) and the second ripple current (11) together generate a third ripple current (12), the first ripple current (10) and the second ripple current (11) for minimizing the AC component of the third ripple current (12 ) are created coordinated with each other.
Figure DE102017216449A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer elektrischen Gleichspannung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Gleichspannung wird mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs angepasst. Durch das Anpassen der Gleichspannung von der ersten elektrischen Antriebseinheit wird ein erster Rippelstrom erzeugt. Durch das Anpassen der Gleichspannung von der zweiten elektrischen Antriebseinheit wird ein zweiter Rippelstrom erzeugt. Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom erzeugen gemeinsam einen dritten Rippelstrom. Die Erfindung betrifft auch eine Gleichspannungswandlervorrichtung zum Anpassen einer elektrischen Gleichspannung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Die Gleichspannungswandlervorrichtung ist eingerichtet die Gleichspannung mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs anzupassen. Durch das Anpassen der Gleichspannung von der ersten elektrischen Antriebseinheit ist ein erster Rippelstrom erzeugbar. Durch das Anpassen der Gleichspannung durch die zweite elektrische Antriebseinheit ist ein zweiter Rippelstrom erzeugbar. Durch den ersten Rippelstrom und den zweiten Rippelstrom gemeinsam ist ein dritter Rippelstrom erzeugbar.The invention relates to a method for adjusting a DC electrical voltage in a vehicle electrical system of a motor vehicle. The DC voltage is adjusted by means of a first electric drive unit of the motor vehicle and a second electric drive unit of the motor vehicle. By adjusting the DC voltage from the first electric drive unit, a first ripple current is generated. By adjusting the DC voltage from the second electric drive unit, a second ripple current is generated. The first ripple current and the second ripple current together generate a third ripple current. The invention also relates to a DC voltage converter device for adapting a DC electrical voltage in a vehicle electrical system of a motor vehicle. The DC voltage converter device is set up to adapt the DC voltage by means of a first electric drive unit of the motor vehicle and a second electric drive unit of the motor vehicle. By adjusting the DC voltage of the first electric drive unit, a first ripple current can be generated. By adjusting the DC voltage through the second electric drive unit, a second ripple current can be generated. A third ripple current can be generated by the first ripple current and the second ripple current together.

Bekannt sind Kraftfahrzeuge mit zwei oder mehr elektrischen Antriebseinheiten. Eine elektrische Antriebseinheit ist dabei beispielsweise als Elektromotor ausgebildet und dient primär dem Antrieb des Kraftfahrzeugs. Zumindest ein Teil der jeweiligen elektrischen Antriebseinheit kann genutzt werden, um elektrische Gleichspannung anzupassen bzw. zu wandeln.Are known motor vehicles with two or more electric drive units. An electric drive unit is designed, for example, as an electric motor and serves primarily to drive the motor vehicle. At least a portion of the respective electric drive unit can be used to adapt or convert electrical DC voltage.

Durch die Nutzung der elektrischen Antriebseinheit als Gleichspannungswandler kann beispielsweise auf einen dedizierten Gleichspannungswandler im Kraftfahrzeug verzichtet werden. Nachteilig daran kann aber sein, dass die elektrische Antriebseinheit, welche primär zum Antrieb des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, nur einen Traktionsinverter aufweist. Üblicherweise ist bei einem solchen Traktionsinverter aufgrund der verwendeten Halbleiterschaltertechnologie (z.B. insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT) die Taktfrequenz auf 20 kHz beschränkt. Ein primär zu Gleichspannungswandlungszwecken ausgebildeter separater Gleichspannungswandler kann aufgrund seiner Halbleiterschaltertechnologie (z.B. silicon carbide metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, kurz SiC MOSFET) jedoch üblicherweise mit einer Taktfrequenz von bis zu 150 kHz betrieben werden. Je höher die Tatfrequenz ist desto geringer bzw. weniger störend ist der Wechselstromanteil eines Rippelstroms.By using the electric drive unit as a DC-DC converter, for example, can be dispensed with a dedicated DC-DC converter in the vehicle. The disadvantage of this may be that the electric drive unit, which is designed primarily to drive the motor vehicle, only has a traction inverter. Typically, in such a traction inverter, due to the semiconductor switch technology used (e.g., insulated-gate bipolar transistor, IGBT), the clock frequency is limited to 20 kHz. However, a separate DC-DC converter designed primarily for DC conversion purposes may typically be operated at a clock frequency of up to 150 kHz due to its semiconductor switch technology (e.g., silicon carbide metal oxide semiconductor field-effect transistor, SiC MOSFET for short). The higher the Tatfrequenz is the less or less disturbing is the AC component of a ripple current.

Vorliegend wird die jeweilige elektrische Antriebseinheit also als Gleichspannungswandler verwendet. Nachteilig ist vorliegend, dass beim Anpassen der Gleichspannung und der jeweiligen elektrischen Antriebseinheit ein unerwünschter Rippelstrom erzeugt wird. Als Rippelstrom oder überlagerter Wechselstrom, bezeichnet man in der Elektrotechnik einen Wechselstrom beliebiger Frequenz und Kurvenform, der einem Gleichstrom überlagert ist. Dabei kann es auch zu einem Polaritätswechsel kommen. Die Stromart mitunter auch pulsierender Gleichstrom genannt. Durch den Rippelstrom werden beispielsweise unerwünschte elektrische oder elektromagnetische Störeffekte hervorgerufen.In the present case, the respective electric drive unit is thus used as a DC-DC converter. The disadvantage here is that when adjusting the DC voltage and the respective electric drive unit, an undesirable ripple current is generated. As ripple current or superimposed alternating current, referred to in electrical engineering an alternating current of arbitrary frequency and waveform, which is superimposed on a direct current. It can also lead to a polarity change. The type of current sometimes called pulsating direct current. By the ripple current, for example, unwanted electrical or electromagnetic interference effects are caused.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Gleichspannungswandlervorrichtung zu schaffen, bei welchem bzw. mit welcher eine elektrische Gleichspannung störungsärmer angepasst werden kann.It is an object of the invention to provide a method and a DC voltage converter device, in which or with which a DC electrical voltage can be adjusted with less noise.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Gleichspannungswandlervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a method and a DC-DC converter device according to the independent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine elektrische Gleichspannung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs angepasst. Die Gleichspannung wird mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs angepasst. Durch das Anpassen der Gleichspannung wird von der ersten elektrischen Antriebseinheit ein erster Rippelstrom erzeugt. Weiterhin wird durch das Anpassen der Gleichspannung von der zweiten elektrischen Antriebseinheit ein zweiter Rippelstrom erzeugt. Der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom gemeinsam erzeugen einen dritten Rippelstrom. Insbesondere wird der dritte Rippelstrom, insbesondere direkt, zu einem elektrischen Energiespeicher geleitet. Als ein wichtiger Gedanke der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugt werden.In a method according to the invention, a direct electrical voltage is adapted in a vehicle electrical system of a motor vehicle. The DC voltage is adjusted by means of a first electric drive unit of the motor vehicle and a second electric drive unit of the motor vehicle. By adjusting the DC voltage, a first ripple current is generated by the first electric drive unit. Furthermore, by adjusting the DC voltage from the second electric drive unit, a second ripple current is generated. The first ripple current and the second ripple current together generate a third ripple current. In particular, the third ripple current, in particular directly, is conducted to an electrical energy store. As an important concept of the invention, it is provided that the first ripple current and the second ripple current are generated in a coordinated manner in order to minimize the alternating current component of the third ripple current.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Wechselstromanteil des dritten Rippelstroms minimiert werden kann, wenn der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom aufeinander abgestimmt erzeugt werden. Durch die Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms werden auch die unerwünschten elektrischen oder elektromagnetischen Störeffekte beim Anpassen der Gleichspannung reduziert. Die Gleichspannung kann also mit einer besseren elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) angepasst werden.The invention is based on the finding that the AC component of the third ripple current can be minimized if the first ripple current and the second ripple current are generated in a coordinated manner. By minimizing the AC component of the third ripple current, the unwanted electrical or electromagnetic interference effects when adjusting the DC voltage are also reduced. The DC voltage can therefore be adjusted with a better electromagnetic compatibility (EMC).

Der jeweilige Rippelstrom kann eine beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine Rechteckform, Sägezahnform oder andere Stromform. Beim abgestimmten Erzeugen des ersten Rippelstroms und des zweiten Rippelstroms wird ein jeweiliges Spektrum dieser Rippelströme vorzugsweise aufeinander abgestimmt.The respective ripple current can have any shape, for example a rectangular shape, Sawtooth or other current form. In the coordinated generation of the first ripple current and the second ripple current, a respective spectrum of these ripple currents is preferably matched to one another.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass der ersten elektrischen Antriebseinheit und/oder der zweiten elektrischen Antriebseinheit zum Zwecke der Abstimmung Informationen über ein Spektrum des jeweils von der anderen Antriebseinheit erzeugten Rippelstroms bereitgestellt wird.In particular, it is provided that the first electric drive unit and / or the second electric drive unit for the purpose of tuning information about a spectrum of each generated by the other drive unit ripple current is provided.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Spektrum des ersten Rippelstroms und ein Spektrum des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugt werden. Durch das abgestimmte Erzeugen der jeweiligen Frequenz kann verhindert oder ermöglicht werden, dass sich Amplituden subtrahierend oder addierend überlagern und somit kann verhindert werden, dass ein Maximum einer Amplitude des dritten Rippelstroms größer wird als ein Maximum einer Amplitude des ersten Rippelstroms oder des zweiten Rippelstroms.Preferably, it is provided that a spectrum of the first ripple current and a spectrum of the second ripple current are generated in a coordinated manner. The concerted generation of the respective frequency can be prevented or allowed to superimpose amplitude subtracting or adding and thus can be prevented that a maximum of an amplitude of the third ripple current is greater than a maximum of an amplitude of the first ripple current or the second ripple current.

Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass eine Amplitude des ersten Rippelstroms und eine Amplitude des zweiten Rippelstroms versetzt zueinander erzeugt werden. Durch das versetzte Erzeugen kann beispielsweise ein Maximum einer Amplitude des ersten Rippelstroms mit einem Minimum einer Amplitude des zweiten Rippelstroms zusammentreffen. Dadurch kann verhindert werden, dass sich ein Maximum einer Amplitude des ersten Rippelstroms und ein Maximum einer Amplitude des zweiten Rippelstroms aufsummieren und ein unerwünschter Störeffekt zu groß wird. Furthermore, it is preferably provided that an amplitude of the first ripple current and an amplitude of the second ripple current are generated offset from one another. By staggered generation, for example, a maximum of an amplitude of the first ripple current may coincide with a minimum of an amplitude of the second ripple current. As a result, it can be prevented that a maximum of an amplitude of the first ripple current and a maximum of an amplitude of the second ripple current accumulate and an undesired interference effect becomes too great.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine Amplitude des ersten Rippelstroms und eine Amplitude des zweiten Rippelstroms, insbesondere vollständig, subtrahierend oder addierend überlagernd erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es nun vorgesehen, dass sich ein Maximum einer Amplitude des ersten Rippelstroms und ein Maximum einer Amplitude des zweiten Rippelstroms vollständig überlagern und aufsummieren. Vorteilhaft ist dies insbesondere dann, falls der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom mit Phasenopposition erzeugt werden. Dann können sich die jeweiligen Wechselstromanteile des ersten Rippelstroms und des zweiten Rippelstroms zumindest teilweise gegenseitig auslöschen.Furthermore, it is preferably provided that an amplitude of the first ripple current and an amplitude of the second ripple current, in particular completely, subtracting or adding superimposing are generated. In this embodiment, it is now provided that a maximum of an amplitude of the first ripple current and a maximum of an amplitude of the second ripple current are completely superimposed and summed. This is advantageous in particular if the first ripple current and the second ripple current are generated with phase opposition. Then, the respective AC components of the first ripple current and the second ripple current may at least partially cancel each other out.

Weiterhin ist es deswegen vorzugsweise vorgesehen, dass beim Erzeugen der Rippelströme eine Phasenlage des ersten Rippelstroms und eine Phasenlage des zweiten Rippelstroms aufeinander abgestimmt werden. Durch das Abstimmen der jeweiligen Phasenlage kann dann auch wieder verhindert werden, dass eine Amplitude des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms zu groß wird.Furthermore, it is therefore preferably provided that, when generating the ripple currents, a phase position of the first ripple current and a phase position of the second ripple current are matched to one another. By tuning the respective phase position can then be prevented again that an amplitude of the AC component of the third ripple current is too large.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass beim Abstimmen der Phasenlage die Phasenlage des ersten Rippelstroms und die Phasenlage des zweiten Rippelstroms um 180° versetzt zueinander erzeugt werden. Durch das versetzte zueinander Erzeugen fällt ein Minimum einer Amplitude des ersten Rippelstroms beispielsweise auf ein Maximum einer Amplitude des zweiten Rippelstroms, wobei der erste Rippelstrom dabei im negativen Stromstärkebereich ist und der zweite Rippelstrom im positiven Stromstärkebereich ist. Dadurch können sich die jeweiligen Wechselstromanteile des ersten Rippelstroms und des zweiten Rippelstroms gegenseitig zumindest teilweise auslöschen bzw. aufheben. Als Folge wird der Wechselstromanteil des dritten Rippelstroms minimiert bzw. reduziert.Furthermore, it is preferably provided that, when tuning the phase position, the phase position of the first ripple current and the phase position of the second ripple current are generated offset by 180 ° to one another. Due to the offset generation to one another, a minimum of an amplitude of the first ripple current falls, for example, to a maximum of an amplitude of the second ripple current, wherein the first ripple current is in the negative current range and the second ripple current is in the positive current range. As a result, the respective alternating current components of the first ripple current and of the second ripple current can cancel each other out at least partially. As a result, the AC component of the third ripple current is minimized or reduced.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass nur der erste Rippelstrom zur Minimierung des dritten Rippelstroms an den zweiten Rippelstrom angepasst erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform kann also die zweite elektrische Antriebseinheit ohne Eingriff in die Steuerung zur Anpassung der Gleichspannung betrieben werden. Lediglich die erste elektrische Antriebseinheit erzeugt den ersten Rippelstrom abgestimmt auf den zweiten Rippelstrom. In diesem Fall wird der ersten elektrischen Antriebseinheit vorzugsweise die Frequenz und/oder die Phasenlage des zweiten Rippelstroms von der zweiten elektrischen Antriebseinheit mitgeteilt.Furthermore, it is preferably provided that only the first ripple current is generated adapted to minimize the third ripple current to the second ripple current. In this embodiment, therefore, the second electric drive unit can be operated without intervention in the control for adapting the DC voltage. Only the first electric drive unit generates the first ripple current matched to the second ripple current. In this case, the first electric drive unit is preferably informed of the frequency and / or the phase position of the second ripple current from the second electric drive unit.

Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom zur Minimierung des dritten Rippelstroms angepasst erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste elektrische Antriebseinheit sowie die zweite elektrische Antriebseinheit zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms gesteuert werden und keine der Antriebseinheiten während des Anpassens der Gleichspannung ungesteuert betrieben wird.Furthermore, it is preferably provided that the first ripple current and the second ripple current are generated adapted to minimize the third ripple current. In this embodiment, it is preferably provided that the first electric drive unit and the second electric drive unit are controlled to minimize the AC component of the third ripple current and none of the drive units is operated uncontrolled during the adjustment of the DC voltage.

Die Erfindung betrifft auch eine Gleichspannungswandlervorrichtung. Die Gleichspannungswandlervorrichtung ist dazu ausgebildet eine elektrische Gleichspannung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs anzupassen. Weiterhin ist die Gleichspannungswandlervorrichtung eingerichtet die Gleichspannung mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs anzupassen. Durch das Anpassen der Gleichspannung ist von der ersten elektrischen Antriebseinheit ein erster Rippelstrom erzeugbar. Weiterhin ist durch das Anpassen der Gleichspannung von der zweiten elektrischen Antriebseinheit ein zweiter Rippelstrom erzeugbar. Durch den ersten Rippelstrom und den zweiten Rippelstrom gemeinsam ist ein dritter Rippelstrom erzeugbar. Insbesondere ist der dritte Rippelstrom, insbesondere direkt, einem elektrischen Energiespeicher zuleitbar. Als ein wichtiger Gedanke der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Rippelstrom und der zweite Rippelstrom zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms aufeinander abgestimmt erzeugbar sind.The invention also relates to a DC-DC converter device. The DC voltage converter device is designed to adapt a DC electrical voltage in a vehicle electrical system of a motor vehicle. Furthermore, the DC voltage converter device is set up to adapt the DC voltage by means of a first electric drive unit of the motor vehicle and a second electric drive unit of the motor vehicle. By adjusting the DC voltage of the first electric drive unit, a first ripple current can be generated. Furthermore, by adjusting the DC voltage of the second electric drive unit, a second ripple current can be generated. A third ripple current can be generated by the first ripple current and the second ripple current together. In particular, the third ripple current, in particular directly, can be supplied to an electrical energy store. As an important idea of the invention, it is provided that the first ripple current and the second ripple current can be generated in a coordinated manner in order to minimize the alternating current component of the third ripple current.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit und/oder die zweite Antriebseinheit dämpfungskondensatorlos mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden sind. Das bedeutet, dass zwischen der jeweiligen Antriebseinheit und dem elektrischen Energiespeicher kein Dämpfungskondensator bzw. Glättungskondensator angeordnet ist. Der Dämpfungskondensator wird üblicherweise zwischen die jeweilige Antriebseinheit und den elektrischen Energiespeicher parallel geschaltet, um den Wechselstromanteil bzw. die Rippel des jeweiligen Rippelstroms zu reduzieren. Durch das abgestimmte Erzeugen des ersten Rippelstroms und des zweiten Rippelstroms kann der Dämpfungskondensator entfallen und die jeweilige Antriebseinheit kann direkt, ohne Zwischenschalten eines Dämpfungskondensators, mit dem elektrischen Energiespeicher verbunden werden. Dadurch kann der Dämpfungskondensator eingespart werden und die Gleichspannungswandlervorrichtung kann leichter und energiesparender ausgebildet werden.It is preferably provided that the first drive unit and / or the second drive unit are electrically connected to the electrical energy store without damping capacitor. This means that no damping capacitor or smoothing capacitor is arranged between the respective drive unit and the electrical energy store. The damping capacitor is usually connected in parallel between the respective drive unit and the electrical energy storage in order to reduce the AC component or the ripple of the respective ripple current. Through the coordinated generation of the first ripple current and the second ripple current, the damping capacitor can be dispensed with and the respective drive unit can be connected directly to the electrical energy store without interposing a damping capacitor. Thereby, the snubber capacitor can be saved, and the DC / DC converter device can be made lighter and more energy efficient.

Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen der Gleichspannungswandlervorrichtung anzusehen. Die gegenständlichen Komponenten der Gleichspannungswandlervorrichtung sind dazu ausgebildet, die jeweiligen Verfahrensschritte durchzuführen.Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the DC voltage converter device. The subject components of the DC voltage converter device are designed to perform the respective method steps.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in die Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown in the figures alone, can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlervorrichtung mit einer ersten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines von der ersten elektrischen Antriebseinheit erzeugten ersten Rippelstroms und eines von der zweiten elektrischen Antriebseinheit erzeugten zweiten Rippelstroms, welche gemeinsam einen dritten Rippelstrom erzeugen.
Show it:
  • 1 a schematic plan view of a motor vehicle with an embodiment of a DC voltage converter device according to the invention with a first electric drive unit of the motor vehicle and a second electric drive unit of the motor vehicle; and
  • 2 a schematic representation of a first ripple current generated by the first electric drive unit and a second ripple current generated by the second electric drive unit, which together generate a third ripple current.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Gleichspannungswandlervorrichtung 2 auf. Die Gleichspannungswandlervorrichtung 2 umfasst eine erste Antriebseinheit 3 und eine zweite elektrische Antriebseinheit 4. Die jeweilige elektrische Antriebseinheit ist gemäß dem Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgebildet, welcher primär zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst die jeweilige Antriebseinheit einen nicht weiter dargestellten Traktionsinverter und wird vorliegend als Gleichspannungswandler genutzt. 1 shows a motor vehicle 1 in plan view. The car 1 has a DC-DC converter device 2 on. The DC-DC converter device 2 includes a first drive unit 3 and a second electric drive unit 4 , The respective electric drive unit is designed according to the embodiment as an electric motor, which is primarily for driving the motor vehicle 1 is provided. According to the exemplary embodiment, the respective drive unit comprises a traction inverter not shown in detail and is used here as a DC-DC converter.

Das Kraftfahrzeug 1 weist auch einen elektrischen Energiespeicher 5 auf, der vorzugsweise als Akkumulator ausgebildet ist. Der Akkumulator ist dazu ausgebildet elektrische Energie aufzunehmen und diese in Form von chemischer Energie zu speichern.The car 1 also has an electrical energy storage 5 on, which is preferably designed as an accumulator. The accumulator is designed to receive electrical energy and store it in the form of chemical energy.

Die erste elektrische Antriebseinheit 3 und die zweite elektrische Antriebseinheit 4 sind über einen Sternpunkt 6 mit dem elektrischen Energiespeicher 5 direkt elektrisch verbunden.The first electric drive unit 3 and the second electric drive unit 4 are about a star point 6 with the electrical energy storage 5 directly electrically connected.

Weiterhin sind die erste elektrische Antriebseinheit 3 und die zweite elektrische Antriebseinheit 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einer Gleichspannungsquelle 7 elektrisch verbunden. Durch die Gleichspannungsquelle 7 wird eine elektrische Gleichspannung 8 in ein Bordnetz 9 des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere in ein Hochvoltbordnetz mit mehr als 60 V Netzspannung, eingespeist. Die elektrische Gleichspannung 8 wird von der ersten elektrischen Antriebseinheit 3 und der zweiten elektrischen Antriebseinheit 4 angepasst. Insbesondere wird die elektrische Gleichspannung 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel hochgesetzt. Das heißt von der elektrischen Gleichspannungsquelle 7 wird beispielsweise eine Gleichspannung von 400 V bereitgestellt, welche durch die erste elektrische Antriebseinheit 3 und die zweite elektrische Antriebseinheit 4 zu 800 V hochgesetzt werden.Furthermore, the first electric drive unit 3 and the second electric drive unit 4 according to the embodiment with a DC voltage source 7 electrically connected. Through the DC voltage source 7 becomes a DC electrical voltage 8th in a wiring system 9 of the motor vehicle 1 , in particular in a high-voltage electrical system with more than 60 V mains voltage, fed. The electrical DC voltage 8th is from the first electric drive unit 3 and the second electric drive unit 4 customized. In particular, the electrical DC voltage 8th set high according to the embodiment. That is, from the DC electric power source 7 For example, a DC voltage of 400 V is provided by the first electric drive unit 3 and the second electric drive unit 4 to 800 V be elevated.

Beim Hochsetzen der elektrischen Gleichspannung 8 wird durch die erste elektrische Antriebseinheit 3 ein erster Rippelstrom 10 erzeugt und durch die zweite elektrische Antriebseinheit 4 wird ein zweiter Rippelstrom 11 erzeugt. Der erste Rippelstrom 10 und/oder der zweite Rippelstrom 11 wird als unerwünschtes Beiprodukt beim Anpassen der Gleichspannung erzeugt. Beim Zusammentreffen des ersten Rippelstroms 10 und des zweiten Rippelstroms 11 an dem Sternpunkt 6 wird ein dritter Rippelstrom 12 erzeugt. Der dritte Rippelstrom 12 ergibt sich aus der Kombination des ersten Rippelstroms 10 und des zweiten Rippelstroms 11. Vorgesehen ist es nun die Erzeugung des ersten Rippelstroms 10 und des zweiten Rippelstroms 11 aufeinander abzustimmen, um einen Wechselstromanteil des dritten Rippelstroms 12 zu minimieren. Durch das Minimieren des Wechselstromanteils mittels der abgestimmten Erzeugung des ersten Rippelstroms 10 und des zweiten Rippelstroms 11 kann auf einen Dämpfungskondensator zur Minimierung bzw. Reduzierung des Wechselstromanteils verzichtet werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist es demnach vorgesehen, dass die erste elektrische Antriebseinheit 3 und die zweite elektrische Antriebseinheit 4 mit dem elektrischen Energiespeicher 5 dämpfungskondensatorlos elektrisch verbunden sind. Im Sternpunkt 6 ist also gemäß dem Ausführungsbeispiel kein Dämpfungskondensator bzw. Glättungskondensator, insbesondere in Parallelschaltung, angeordnet.When raising the electrical DC voltage 8th is through the first electric drive unit 3 a first ripple current 10 generated and by the second electric drive unit 4 becomes a second ripple current 11 generated. The first ripple current 10 and / or the second ripple current 11 is generated as an unwanted by-product when adjusting the DC voltage. At the meeting of the first ripple current 10 and the second ripple current 11 at the star point 6 becomes a third ripple current 12 generated. The third ripple current 12 results from the combination of the first ripple current 10 and the second ripple current 11 , It is now planned to generate the first ripple current 10 and the second ripple current 11 to match an AC component of the third ripple current 12 to minimize. By minimizing the AC component by means of the coordinated generation of the first ripple current 10 and the second ripple current 11 can be dispensed with a damping capacitor to minimize or reduce the AC component. According to the embodiment, it is therefore provided that the first electric drive unit 3 and the second electric drive unit 4 with the electrical energy storage 5 attenuation capacitor are electrically connected. At the star point 6 Thus, according to the exemplary embodiment, no damping capacitor or smoothing capacitor is arranged, in particular in parallel connection.

2 zeigt den ersten Rippelstrom 10 und den zweiten Rippelstrom 11. Aus dem ersten Rippelstrom 10 und dem zweiten Rippelstrom 11 ergibt sich der dritte Rippelstrom 12. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird ein Spektrum 13 des ersten Rippelstroms 10 und ein Spektrum 14 des zweiten Rippelstroms 11 angepasst. Eine Amplitude 17 des ersten Rippelstroms 10 und eine Amplitude 18 des zweiten Rippelstroms 11 überlagern sich vollständig. Weiterhin wird eine Phasenlage 15 des ersten Rippelstroms 10 und eine Phasenlage 16 des zweiten Rippelstroms 11 um 180° versetzt zueinander erzeugt. Die Phasenlage 15 des ersten Rippelstroms 10 und die Phasenlage 16 des zweiten Rippelstroms 11 sind demnach in Phasenopposition erzeugt. Durch das vollständige Überlagern der Amplituden 17, 18 und der Phasenopposition wird der Wechselstromanteil des dritten Rippelstroms 3 minimiert bzw. reduziert oder sogar teilweise ausgelöscht. 2 shows the first ripple current 10 and the second ripple current 11 , From the first ripple current 10 and the second ripple current 11 this results in the third ripple current 12 , According to the embodiment, a spectrum 13 of the first ripple current 10 and a spectrum 14 of the second ripple current 11 customized. An amplitude 17 of the first ripple current 10 and an amplitude 18 of the second ripple current 11 completely overlap. Furthermore, a phase position 15 of the first ripple current 10 and a phasing 16 of the second ripple current 11 generated offset by 180 ° to each other. The phase position 15 of the first ripple current 10 and the phase position 16 of the second ripple current 11 are thus generated in phase opposition. By completely superimposing the amplitudes 17 . 18 and the phase opposition becomes the AC component of the third ripple current 3 minimized or reduced or even partially extinguished.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
22
GleichspannungswandlervorrichtungDC converter device
33
erste elektrische Antriebseinheitfirst electric drive unit
44
zweite elektrische Antriebseinheitsecond electric drive unit
55
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
66
Sternpunktstar point
77
GleichspannungsquelleDC voltage source
88th
elektrische Gleichspannungelectrical DC voltage
99
Bordnetzboard network
1010
erster Rippelstromfirst ripple current
1111
zweiter Rippelstromsecond ripple current
1212
dritter Rippelstromthird ripple current
1313
Spektrum des ersten RippelstromsSpectrum of the first ripple current
1414
Spektrum des zweiten RippelstromsSpectrum of the second ripple current
1515
Phasenlage des ersten RippelstromsPhase angle of the first ripple current
1616
Phasenlage des zweiten RippelstromsPhase angle of the second ripple current
1717
Amplitude des ersten RippelstromsAmplitude of the first ripple current
1818
Amplitude des zweiten RippelstromsAmplitude of the second ripple current

Claims (10)

Verfahren zum Anpassen einer elektrischen Gleichspannung (8) in einem Bordnetz (9) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem die Gleichspannung (8) mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit (3) des Kraftfahrzeugs (1) und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit (4) des Kraftfahrzeugs (1) angepasst wird, wobei durch das Anpassen der Gleichspannung (8) von der ersten elektrischen Antriebseinheit (3) ein erster Rippelstrom (10) erzeugt wird und von der zweiten elektrischen Antriebseinheit (4) ein zweiter Rippelstrom (11) erzeugt wird, wobei der erste Rippelstrom (10) und der zweite Rippelstrom (11) gemeinsam einen dritten Rippelstrom (12) erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rippelstrom (10) und der zweite Rippelstrom (11) zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms (12) aufeinander abgestimmt erzeugt werden.Method for adapting a direct electrical voltage (8) in an electrical system (9) of a motor vehicle (1), in which the direct voltage (8) is generated by means of a first electric drive unit (3) of the motor vehicle (1) and a second electric drive unit (4) of the Motor vehicle (1) is adjusted, wherein by adjusting the DC voltage (8) from the first electric drive unit (3) a first ripple current (10) is generated and by the second electric drive unit (4) a second ripple current (11) is generated, wherein the first ripple current (10) and the second ripple current (11) together generate a third ripple current (12), characterized in that the first ripple current (10) and the second ripple current (11) for minimizing the AC component of the third ripple current (12) be created coordinated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spektrum (13) des ersten Rippelstroms (10) und ein Spektrum (14) des zweiten Rippelstroms (11) aufeinander abgestimmt erzeugt werden.Method according to Claim 1 , characterized in that a spectrum (13) of the first ripple current (10) and a spectrum (14) of the second ripple current (11) are generated coordinated with each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude (17) des ersten Rippelstroms (10) und eine Amplitude (18) des zweiten Rippelstroms (11) versetzt zueinander erzeugt werden.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that an amplitude (17) of the first ripple current (10) and an amplitude (18) of the second ripple current (11) are generated offset from each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude (17) des ersten Rippelstroms (10) und eine Amplitude (18) des zweiten Rippelstroms (11) subtrahierend oder addierend überlagernd erzeugt werden.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that an amplitude (17) of the first ripple current (10) and an amplitude (18) of the second ripple current (11) are generated subtracting or adding superimposing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erzeugen der Rippelströme (10, 11) eine Phasenlage (15) des ersten Rippelstroms (11) und eine Phasenlage (16) des zweiten Rippelstroms (11) aufeinander abgestimmt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when generating the ripple currents (10, 11) a phase position (15) of the first ripple current (11) and a Phase position (16) of the second ripple current (11) are coordinated. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage (15) des ersten Rippelstroms (10) und die Phasenlage (16) des zweiten Rippelstroms (11) um 180° versetzt zueinander erzeugt werden.Method according to Claim 5 , characterized in that the phase position (15) of the first ripple current (10) and the phase position (16) of the second ripple current (11) offset by 180 ° to each other are generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur der erste Rippelstrom (10) zur Minimierung des dritten Rippelstroms (12) an den zweiten Rippelstrom (11) angepasst erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that only the first ripple current (10) is generated to minimize the third ripple current (12) adapted to the second ripple current (11). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Rippelstrom und der zweite Rippelstrom (11) zur Minimierung des dritten Rippelstroms (12) an den ersten Rippelstrom (10) angepasst erzeugt werden.Method according to one of Claims 1 to 6 characterized in that the first ripple current and the second ripple current (11) are generated adapted to minimize the third ripple current (12) to the first ripple current (10). Gleichspannungswandlervorrichtung (2) zum Anpassen einer elektrischen Gleichspannung (8) in einem Bordnetz (9) eines Kraftfahrzeugs (1), welche eingerichtet ist die Gleichspannung (8) mittels einer ersten elektrischen Antriebseinheit (3) des Kraftfahrzeugs (1) und einer zweiten elektrischen Antriebseinheit (4) des Kraftfahrzeugs (1) anzupassen, wobei durch das Anpassen der Gleichspannung (8) von der ersten elektrischen Antriebseinheit (3) ein erster Rippelstrom (10) erzeugbar ist und von der zweiten elektrischen Antriebseinheit (4) ein zweiter Rippelstrom (11) erzeugbar ist, wobei durch den ersten Rippelstrom (10) und den zweiten Rippelstrom (11) gemeinsam ein dritter Rippelstrom (12) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rippelstrom (10) und der zweite Rippelstrom (11) zur Minimierung des Wechselstromanteils des dritten Rippelstroms (12) aufeinander abgestimmt erzeugbar sind.DC converter device (2) for adapting a DC electrical voltage (8) in an electrical system (9) of a motor vehicle (1), which is set up the DC voltage (8) by means of a first electric drive unit (3) of the motor vehicle (1) and a second electric drive unit (4) of the motor vehicle (1), wherein a first ripple current (10) can be generated by adjusting the DC voltage (8) from the first electric drive unit (3) and a second ripple current (11) from the second electric drive unit (4). can be generated, wherein by the first Rippelstrom (10) and the second Rippelstrom (11) together a third Rippelstrom (12) can be generated, characterized in that the first Rippelstrom (10) and the second Rippelstrom (11) for minimizing the AC component of third ripple current (12) can be generated coordinated with each other. Gleichspannungswandlervorrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (3) und/oder die zweite Antriebseinheit (4) dämpfungskondensatorlos mit dem elektrischen Energiespeicher (5) elektrisch verbunden ist.DC voltage converter device (2) according to Claim 9 , characterized in that the first drive unit (3) and / or the second drive unit (4) is electrically connected to the electrical energy store (5) without damping capacitor.
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