DE102018119810A1 - Vehicle electrical system with traction converter for electrically powered vehicles - Google Patents
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- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Abstract
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein Traktionsumrichter der im Fahrbetrieb als DC/AC Wandler arbeitet, für die Ladung der Batterie als DC/DC Wandler genutzt werden kann, wenn eine Gleichspannung an den Traktionsumrichter angelegt wird. The invention is based on the finding that a traction converter which operates while driving as a DC / AC converter, can be used for charging the battery as a DC / DC converter when a DC voltage is applied to the traction converter.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbordnetz mit Traktionsumrichter für Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb, umfassend einen elektrischen Energiespeicher, einen Traktionsumrichter zur Versorgung des elektrischen Antriebs und eine Anschlusseinrichtung zum Verbinden mit einer Stromquelle.The invention relates to a vehicle electrical system with traction converter for motor vehicles with an electric drive, comprising an electrical energy storage, a traction converter for supplying the electric drive and a connection device for connection to a power source.
Die Batterien von Elektrofahrzeugen wie auch Plug-In-Hybriden werden in der Regel über externe Ladegeräte geladen, die beispielsweise über eine Typ 2- (AC-Ladung) oder Combo 2 bzw. CCS-Steckverbindung (DC-Ladung) mit dem Fahrzeug verbunden werden. Das Ladegerät hat dabei die Aufgabe Netzstrom (230/400V AC) in den für die Batterie nötigen Gleichstrom DC mit der passenden Spannung umzuwandeln. Bekannt sind aber auch im Fahrzeug verbaute Ladegeräte. Je nach verwendeter Ladetechnik können Ladeleistungen von 3-350kW erreicht werden.The batteries of electric vehicles as well as plug-in hybrids are usually charged via external chargers, which are connected to the vehicle, for example via a type 2 (AC charge) or
Ab einer bestimmten Batteriegröße, wie sie in einem NKW z.B. einem Linienbus zum Einsatz kommt, ist die Ladung über AC, wegen der zu langen Ladedauer, nicht brauchbar. Das Fahrzeugbordnetz für derartige Fahrzeuge wird somit erst gar nicht für die Ladung über AC ausgerüstet.From a certain battery size, as in a commercial vehicle, for example. A bus is used, the charge over AC, because of the long charging time, not useful. The vehicle electrical system for such vehicles is therefore not even equipped for the charge of AC.
Dennoch wäre für Notsituationen ein kleines Ladegerät im Fahrzeug wünschenswert, so dass im Notfall auch eine Ladung über das Stromnetz möglich ist.Nevertheless, a small charger in the vehicle would be desirable for emergency situations, so that in an emergency, a charge via the mains is possible.
Die
Weiterhin umfasst der Traktionsumrichter ein Spannungsanpassungsmodul und einen Zwischenkreis um eine Ladung der Batterie gemäß den Ladeanforderungen zu gewährleisten.Furthermore, the traction converter comprises a voltage adjustment module and a DC link to ensure charging of the battery according to the charging requirements.
Aus der
Die Aufgaben der Erfindung ist es, ein alternatives Ladesystem und Ladeverfahren für ein Kraftfahrzeug mit elektrischem Antriebsstrang vorzuschlagen mittels dem die Fahrzeugbatterie aufgeladen werden kann.The objects of the invention is to propose an alternative charging system and charging method for a motor vehicle with an electric drive train by means of which the vehicle battery can be charged.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Traktionsumrichters entsprechend Anspruch 1 und einem Ladeverfahren nach Anspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved by means of a traction converter according to
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass ein Traktionsumrichter der im Fahrbetrieb als DC/AC Wandler arbeitet für die Ladung der Batterie als DC/DC Wandler genutzt werden kann, wenn eine Gleichspannung an den Traktionsumrichter angelegt wird.The invention is based on the finding that a traction converter which operates while driving as a DC / AC converter can be used for charging the battery as a DC / DC converter when a DC voltage is applied to the traction converter.
Es wird ein Traktionsumrichter zur Regelung eines elektrischen Motors in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, der mehrere Leistungshalbleiter, ein Batterieanschluss und ein Freischaltschütz zur Koppelung der Drosseln des elektrischen Motors mit den Leistungshalbleitern umfasst. Um den Traktionsumrichter als DC/DC Wandler verwenden zu können weißt der Traktionsumrichter weiterhin einen Gleichspannungsanschluss zum Anschluss einer Gleichspannungsquelle auf, mittels der eine an dem Batterieanschluss angeschlossenen Batterie geladen werden kann, wobei die Induktivitäten von zwei Drosseln für das Laden in Reihe in den Stromkreis schaltbar sind. The invention relates to a traction converter for controlling an electric motor in a motor vehicle, comprising a plurality of power semiconductors, a battery terminal and a contactor contactor for coupling the reactors of the electric motor to the power semiconductors. In order to use the traction converter as a DC / DC converter, the traction converter further has a DC connection for connecting a DC voltage source, by means of a battery connected to the battery terminal can be charged, the inductors of two chokes for charging in series in the circuit switchable are.
Weiterhin können zwischen Gleichspannungsanschluss und Gleichspannungsquelle Relais vorgesehen sein, so dass der Umrichterteil von der Gleichspannungsquelle trennbar ist.Furthermore, relays can be provided between the DC voltage connection and the DC voltage source, so that the converter part can be separated from the DC voltage source.
In einer Ausführung kann der Traktionsumrichter weiterhin einen Wechselspannungsanschluss umfasst, wobei zwischen dem Wechselstromanschluss und Gleichspannungsanschluss ein Gleichrichter vorgesehen ist. Dabei kann der Gleichrichter als Ein- oder Dreiphasengleichrichter ausgeführt sein, der einen CEE Steckanschluss aufweist, so dass eine Ladung der Batterie über einen Wechselstromanschluss aufgeladen werden kann.In one embodiment, the traction converter may further comprise an AC terminal, wherein a rectifier is provided between the AC terminal and DC terminal. In this case, the rectifier can be designed as a single or three-phase rectifier having a CEE plug connection, so that a charge of the battery can be charged via an AC power connection.
In einer weiteren Ausführung kann der Gleichspannungsanschluss einen Ladestecker zum Anschluss eines CCS Ladekabels aufweisen, wobei auch beide Ausführungen in einem Fahrzeug kombiniert werden können.In a further embodiment, the DC voltage connection can have a charging connector for connecting a CCS charging cable, wherein both versions can also be combined in a vehicle.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Laden einer Batterie, für einen elektrischen Motor (
- - schalten des Freischaltschützes zur Koppelung von zwei Drosseln in Reihe mit den Leistungshalbleiter des Stromkreises,
- - koppeln von Batterieanschluss mit einem Gleichspannungsanschluss, mittels Relais, so dass der Traktionsumrichter die Funktion eines DC/DC Stellers übernimmt, wobei die Induktivitäten der zwei in Reihe geschalteten Drosseln zur Anhebung der Eingangsspannung verwendet werden.
- switching the contactor to couple two reactors in series with the power semiconductors of the circuit,
- - Coupling of battery connection with a DC connection, by means of relays, so that the traction converter takes over the function of a DC / DC controller, whereby the inductances of the two series-connected reactors are used to increase the input voltage.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Traktionsumrichter ein Gleichrichter und ein Zwischenkreis umfasst, mittels dem eine Gleichspannung am Gleichspannungsanschluss bereitgestellt wird.Furthermore, it can be provided that the traction converter comprises a rectifier and an intermediate circuit, by means of which a DC voltage is provided at the DC voltage connection.
Die Ladung der Batterie kann auch über ein CCS Ladekabel erfolgen, das mit einem zweiten Kraftfahrzeug verbunden ist. Dabei ist es erforderlich, dass die Batterie des zweiten Kraftfahrzeugs eine höhere Batteriespannung aufweist als die zu ladende Batterie.The charging of the battery can also be done via a CCS charging cable, which is connected to a second motor vehicle. It is necessary that the battery of the second motor vehicle has a higher battery voltage than the battery to be charged.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das erste Kraftfahrzeug und das zweite Kraftfahrzeug über das CCE-Ladekabel kommunizieren.Furthermore, it can be provided that the first motor vehicle and the second motor vehicle communicate via the CCE charging cable.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
-
1 Schaltschema mit einphasigem Anschluss -
2 Schaltschema mit dreiphasigem Anschluss -
3 Ladeoption 1 zwischen zwei gleichwertigen Fahrzeugen -
4 Schaltschema zurLadeoption 1 -
5 Ladeoption 2 zwischen zwei unterschiedlichen Fahrzeugen -
6 Schaltschema zurLadeoption 2
-
1 Schematic diagram with single-phase connection -
2 Schematic with three-phase connection -
3 load option 1 between two equivalent vehicles -
4 Wiring diagram forcharging option 1 -
5 load option 2 between two different vehicles -
6 Schematic forcharging option 2
An den Energieverteiler
Der Traktionsumrichter
Ein nicht dargestelltes Fahrzeugsteuergerät steuert übergeordnet unter anderem auch den Ladevorgang. Beim Laden wird in einem ersten Schritt das Freischaltschütz
Sobald die Spannung anliegt wird der Traktionsumrichter
Once the voltage is applied, the
Der Gleichstromversorgung kann von einer externen Gleichstromquelle, über ein CCS Ladekabel
Um eine Fahrzeugbewegung beim Laden zu verhindern wird über das Fahrzeugsteuergerät die Haltestellenbremse aktiviert. Da der Motor während des Ladevorgangs nur mit Gleichstrom beaufschlagt wird, bewegt sich der Motor maximal um einen Pol weiter. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, dass bei einer Ausführung des Motors mit einer Wasserkühlung, die Drosseln während des Ladevorgangs gekühlt werden können.In order to prevent a vehicle movement while loading, the stop brake is activated via the vehicle control unit. Since the motor is only charged with direct current during the charging process, the motor moves a maximum of one pole further. An advantage of this arrangement is that at an embodiment of the engine with a water cooling, the throttles can be cooled during the charging process.
Der zusätzliche Zwischenkreis
Der Zwischenkreis
Da die Ladung über einen passiven Gleichrichter erfolgt wird zudem keine Einrichtung zur Synchronisierung der Netzspannung im Traktionsumrichter wie zum oben beschrieben Patent benötigt.Since the charge is carried out via a passive rectifier also no means for synchronizing the mains voltage in the traction converter as required for the above-described patent.
Fahrzeug
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Batterieanschlussbattery terminal
- 33
- Synchronmotorsynchronous motor
- 44
- Traktionsumrichtertraction
- 5.1 bis 5.65.1 to 5.6
- LeistungshalbleiterPower semiconductor
- 6.1, 6.26.1, 6.2
- GleichspannungsanschlussDC voltage connection
- 77
- FreischaltschützFree contactor
- 8.1 bis 8.38.1 to 8.3
- Drosselnthrottle
- 99
- WechselspannungsanschlussAC voltage connection
- 1010
- Batteriebattery
- 1111
- ZwischenkreisDC
- 1212
- ZwischenkreisDC
- 1313
- Steckeranschluss CEEPlug connection CEE
- 1414
- Energieverteilerenergy distributors
- 1515
- Gleichrichterrectifier
- 1616
- Motoranschlussmotor connection
- 1717
- CCS LadekabelCCS charging cable
- 1818
- Relaisrelay
- 1919
- BatteriemanagementsystemBattery Management System
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009033185 A1 [0005]DE 102009033185 A1 [0005]
- EP 0603778 A1 [0007]EP 0603778 A1 [0007]
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DE102018119810.8A DE102018119810A1 (en) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | Vehicle electrical system with traction converter for electrically powered vehicles |
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DE102018119810.8A Withdrawn DE102018119810A1 (en) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | Vehicle electrical system with traction converter for electrically powered vehicles |
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2018
- 2018-08-15 DE DE102018119810.8A patent/DE102018119810A1/en not_active Withdrawn
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CN114552742B (en) * | 2022-03-15 | 2024-04-26 | 福建宏大时代新能源科技有限公司 | High-voltage platform driving and charging integrated main circuit of pure electric mining dump truck |
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Legal Events
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