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Es ist bekannt, Fahrzeuge mit einem elektrischen Traktionsantrieb auszustatten, der von einem Akkumulator gespeist wird. Um die während des Fahrens dem Akkumulator entnommene Energie in den Akkumulator zurückzuspeisen, können Fahrzeuge mit einem Ladeanschluss versehen werden, der an eine stationäre Spannungsquelle (einer Ladestation) angeschlossen werden kann.
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Ferner ist bekannt, dass in einem elektrischen Traktionsantrieb elektrische, elektromagnetische oder magnetische Wechselfelder erzeugt werden, insbesondere von einem Inverter und auch von einer elektrischen Maschine des Traktionsantriebs. Um Störungen zu vermeiden, die von diesen Wechselfeldern hervorgerufen werden können, werden zur besseren elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) Ableitkondensatoren verwendet, die Wechselströme an ein Ableitpotential, etwa die Fahrzeugmasse, ableiten.
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Es ergeben sich zueinander entgegengesetzte Ziele bei der Realisierung eines Fahrzeugbordnetzes dadurch, dass zur Optimierung der EMV möglichst hohe Ableitkapazitäten zu verwenden sind, während zur Vermeidung von Berührspannungen beim Laden des Akkumulators möglichst geringe Impedanzen zwischen Fahrzeugbordnetz und Fahrzeugchassis, d.h. Fahrzeugmasse, bestehen sollten. Es besteht eine Aufgabe darin, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich beide Ziele zumindest teilweise vereinen lassen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch das Bordnetz und das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der 1.
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Gefährliche Berührspannungen lassen sich vermeiden, indem zumindest ein Teilbordnetz mit Ableitkondensatoren beim Laden abgetrennt wird, während eine hohe EMV realisiert werden kann, indem dieses Teilbordnetz und ggf. ein weiteres Teilbordnetz mit weiteren Ableitkondensatoren beim Fahren verbunden. Durch das abgetrennte Teilbordnetz ist die Gesamt-Ableitkapazität um die Kapazität der Ableitkondensatoren des abgetrennten Teilbordnetzes verringert, während beim Fahren sich die Kapazitäten der Ableitkondensatoren der Teilbordnetze addieren und so Wechselströme, die Störungen verursachen können, mit der summierten Impedanz der Ableitkondensatoren der Teilbordnetze, abgeleitet werden können.
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Es wird ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das über einen Traktionsakkumulator, ein Traktions-Teilbordnetz und mindestens ein weiteres Teilbordnetz aufweist. Das Bordnetz ist insbesondere ein Hochvoltbordnetz und auch der Traktionsakkumulator ist vorzugsweise ein Hochvoltbordnetz. Mit der Vorsilbe „Hochvolt“ sind Nennspannungen von mehr als 60 V und insbesondere von mindestens 120 V, 200 V, 300 V, 350 V oder 380 V verknüpft, insbesondere von mindestens 600 V oder 750 V. Als Kraftfahrzeug kommen vor allem Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb in Betracht, die von außen konduktiv geladen werden können, d.h. Plug-In-Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge
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Das Traktions-Teilbordnetz weist eine elektrische Traktionseinheit, einen Traktionsinverter und zumindest einen ersten Ableitkondensator auf. Die Traktionseinheit umfasst eine elektrische Maschine, insbesondere eine (permanenterregte oder fremd- oder selbsterregte) Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine. Der Traktionsinverter ist zwischen der Traktionseinheit und dem Traktionsakkumulator angeschlossen und ist vorzugsweise eingerichtet, von dem Traktionsakkumulator gespeist zu werden und Phasenströme für die Traktionseinheit zu erzeugen, die zu einem Drehfeld in der elektrischen Maschine führen. Der Traktionsinverter kann bidirektional ausgebildet sein und somit auch zur Rekuperation von Energie zur Rückspeisung in den Traktionsakkumulator geeignet sein.
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Das weitere Teilbordnetz weist eine Wechselspannungsladeeinheit auf. Diese ist zwischen einem Wechselstromladeanschluss des Fahrzeugbordnetzes und dem Traktionsakkumulator angeschlossen. Über die Wechselspannungsladeeinheit kann Energie von einem externen Wechselstromversorgungsnetz in den Traktionsakkumulator übertragen werden.
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Das weitere Teilbordnetz und insbesondere die Wechselspannungsladeeinheit ist vorzugsweise zum galvanisch verbundenen Laden eingerichtet. Hierbei ist, insbesondere über den Wechselstromladeanschluss, das externe Wechselstromversorgungsnetz zumindest ein Potential des Versorgungsnetzes leitend mit dem Traktionsakkumulator verbunden. Alternativ ist das weitere Teilbordnetz und insbesondere die Wechselspannungsladeeinheit zum galvanisch getrennten Laden eingerichtet. Hierbei ist, insbesondere über den Wechselstromladeanschluss, das externe Wechselstromversorgungsnetz potentialgetrennt mit dem Traktionsakkumulator verbunden, etwa über einen Transformator mit mindestens zwei galvanisch getrennten Wicklungen. Das weitere Bordnetz weist zumindest einen zweiten Ableitkondensator auf. Dieser dient zur Ableitung von Wechselstromkomponenten an ein Bezugspotential, etwa die Fahrzeugmasse. Die Fahrzeugmasse entspricht insbesondere dem Potential des Fahrzeugchassis.
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Ein Ableitkondensator ist zwischen einem spannungsführenden Leiter und dem Bezugspotential angeschlossen und verbindet diese. Weist der spannungsführende Leiter eine Wechselspannungskomponente auf, wie sie etwa beim getakteten Schalten eines gesteuerten Wandlers oder Stromrichter (etwa der Ladeeinheit, des Inverters und/oder der Traktionseinheit) entsteht, dann leitet der Ableitkondensator diese an das Bezugspotential ab. Dadurch werden elektrische Wechselfelder verringert. Jedoch kann wie erwähnt durch die Ableitung der Wechselstromkomponenten das Bezugspotential gegenüber einem anderen Potential (etwa eine Erdung) erhöht werden. Neben Ableitkondensatoren, die Teil eines Filters sein können, bestehen parasitäre Ableitkapazitäten von Komponenten wie der Traktionseinheit (bzw. deren elektrische Maschine), dem Inverter, der Ladeeinheit oder andere Komponenten des Bordnetzes. Ableitkondensatoren und auch parasitäre Ableitkapazitäten werden auch als Cy-Kondensatoren oder als Cy-Kapazitäten bezeichnet.
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Es ist ein Teilnetzverbindungsschalter vorgesehen, mit dem sich mindestens ein Teilbordnetz und somit auch Ableitkapazitäten des mindestens einen Teilbordnetzes von dem zum Laden erforderliche (weitere) Teilbordnetz abtrennen lassen. Die beim Laden unerwünschten (zusätzlichen) Ableitkapazitäten und Ableitkondensatoren anderer Teilbordnetze (etwa des Traktions-Teilbordnetzes) werden neutralisiert, indem die „anderen“ Teilbordnetze (etwa das mit der Traktionseinheit ausgestattete Teilbordnetz) von dem zum Laden benötigte Teilbordnetz abgetrennt werden. Insbesondere kann mit dem Teilnetzverbindungsschalter das Traktions-Teilbordnetz von dem Traktionsakkumulator (und somit von dem weiteren, zum Laden vorgesehenen Teilbordnetz) abgetrennt werden, wenn geladen wird, d.h. wenn Ableitkapazitäten zu unerwünschten Berührspannungen führen können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da das Traktions-Teilbordnetz eine relativ hohe Gesamt-Ableitkapazität aufweist, insbesondere um die im Inverter und der Traktionseinheit entstehenden Wechselstromkomponenten effektiv ableiten zu können.
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Das Traktions-Teilbordnetz ist daher über den Teilnetzverbindungsschalter mit dem Traktionsakkumulator elektrisch verbunden. Durch Öffnen des Teilnetzverbindungsschalters lässt sich somit das Traktions-Teilbordnetz vom Traktionsakkumulator und somit vom weiteren Teilbordnetz abtrennen. Damit lassen sich insbesondere Ableitkapazitäten des Traktions-Teilbordnetz vom weiteren Teilbordnetz abtrennen, um beim Laden eine geringere (effektive) Gesamt-Ableitkapazität des Bordnetzes zu erreichen, als etwa beim Fahren. Das weitere Teilbordnetz ist mit dem Traktionsakkumulator elektrisch verbunden ist. Da das Traktions-Teilbordnetz über den genannten Schalter mit dem Akkumulator verbunden ist, wird durch das Abtrennen des Traktions-Teilbordnetz (durch Öffnen des Teilnetzverbindungsschalters) auch die Gesamt-Ableitkapazität des Traktions-Teilbordnetz von dem weiteren, zum Laden vorgesehenen Teilbordnetz abgetrennt. Das weitere Teilbordnetz kann auch als Lade-Teilbordnetz bezeichnet werden. Das weitere Teilbordnetz kann neben der Ladeeinheit auch weitere Komponenten aufweisen.
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Das Bordnetz kann mit einer Steuereinheit versehen sein. Diese ist ansteuernd mit dem Teilnetzverbindungsschalter verbunden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in einem Traktionsmodus, in welchem das Kraftfahrzeug angetrieben wird, und in einem Lademodus, in welchem ein Traktionsakkumulator des Kraftfahrzeugs geladen wird, betrieben zu werden. Die Steuereinheit ist vorzugsweise eingerichtet, im Traktionsmodus den Teilnetzverbindungsschalter in einem geschlossenen Zustand vorzusehen und im Lademodus in einem geöffneten Zustand vorzusehen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, vor dem Beginn des Lademodus den Teilnetzverbindungsschalter zu öffnen bzw. eingerichtet, eine Aktivierung der Ladeeinheit zu unterdrücken, bis der Teilnetzverbindungsschalter geöffnet ist. Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, vor dem Beginn des Traktionsmodus den Teilnetzverbindungsschalter zu schließen ist eingerichtet, eine Aktivierung der Traktionseinheit und/oder des Inverters zu unterdrücken, bis der Teilnetzverbindungsschalter geschlossen ist. Durch das Schließen des Teilnetzverbindungsschalters stehen im Traktionsmodus zur Erhöhung der EMV die Ableitkapazitäten des Traktions-Teilbordnetzes und des weiteren Teilbordnetzes zur Verfügung. Durch das Öffnen des Teilnetzverbindungsschalters ist nur die Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes aktiv, während die Ableitkapazität des Traktions-Teilbordnetzes abgetrennt ist, so dass im Lademodus nur die Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes zu einer Erhöhung des Potentials des Fahrzeugchassis (= Bezugspotential) beitragen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes kleiner ist als die Gesamt-Ableitkapazität des ersten Teilbordnetzes. Die Gesamt-Ableitkapazität umfasst die Kapazität von Ableitkondensatoren (die ein diskretes Bauelement sein können, etwa eines Filters, insbesondere eines EMV-Filters) sowie die parasitäre(n) Kapazität(en) von elektrischen Komponenten oder Leitungen des Teilbordnetzes. Die Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes umfasst insbesondere die Kapazität eines Ableitkondensators innerhalb des weiteren Teilbordnetzes, etwa der Ladeeinheit oder anderer Komponenten, und gegebenenfalls auch parasitäre Ableitkapazitäten.
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Die Gesamt-Ableitkapazität des Traktions-Teilbordnetzes umfasst insbesondere die Kapazität eines Ableitkondensators innerhalb des ersten Traktions-Teilbordnetzes, etwa des Traktionsinverters und/oder der Traktionseinheit, und gegebenenfalls auch parasitäre Ableitkapazitäten innerhalb des Traktions-Teilbordnetzes (etwa parasitäre Ableitkapazitäten der Traktionseinheit). Parasitäre Ableitkapazitäten ergeben sich durch Kapazitäten von leitenden, unter Spannung Körpern gegenüber dem Chassis oder gegenüber einem Gehäuse (oder einem anderen leitenden Körper, das Bezugspotential aufweist, etwa Masse.
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Vorzugsweise ist die Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert (der sich insbesondere an Grenzwerte von Größen orientiert, die die Gefährlichkeit der entstehenden Berührspannung am Chassis wiederspiegeln, etwa die Berührspannung oder der Berührstrom). Dieser Grenzwert ist von der Nennspannung abhängig, insbesondere von der Nennspannung der Wechselstromseite der Ladeeinheit. Anstatt des Grenzwerts für die Gesamt-Ableitkapazität kann auch ein Grenzwert für einen Wechselstrom oder Gleichstrom, der durch die Gesamt-Ableitkapazität fließt, oder kann ein Grenzwert für eine Wechselspannung oder Gleichspannung sein, die am Bezugspotential (d.h. am Fahrzeugchassis) gegenüber Erdungspotential auftreten kann.
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Die Wechselspannungsladeeinheit kann zum dreiphasigen Wechselstromladen ausgebildet sein, d.h. zum Anschluss an ein Drehstromnetz. Hierbei beträgt der Grenzwert vorzugsweise 80 - 100 nF, beispielsweise ca. 90 nF. Die Wechselspannungsladeeinheit kann jedoch auch zum einphasigen Wechselstromladen ausgebildet sein, wobei der Grenzwert dann vorzugsweise 30 - 50 nF beträgt, beispielsweise ca. 40 nF. Die in diesem Absatz genannten Grenzwerte beziehen sich auf eine verkettete oder einphasige Nenn-Wechselspannung von 230 V, insbesondere bei 50 Hz. Bei einer davon abweichenden Nenn-Wechselspannung gelten die proportionalen Grenzwerte, da die Stromstärke des zugrundeliegenden Grenz-Wechselstroms proportional zur Nennspannung ist und insbesondere proportional zum Kehrwert der Frequenz des Wechselstroms ist. Werden statt 230 V Nennspannung 115 V Nennspannung (oder 110 V Nennspannung) verwendet, ergäben sich dadurch Grenzwerte, die ca. der Hälfte der oben genannten Werte entsprechen.
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Vorzugsweise ist die Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes (d.h. des Teilbordnetzes, welches die Wechselstromladeeinheit aufweist) derart ausgestaltet (insbesondere dimensioniert), dass ein Sicherheitsstandard eingehalten wird, insbesondere maximal zulässige Berührungsströme und/oder Berührspannungen, die von dem Sicherheitsstandard definiert werden. Insbesondere ist die Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes derart, dass der Standard ISO 6469 (insbesondere ISO 6469-3) eingehalten wird, der Sicherheitsspezifikationen zum Schutz von Personen gegen elektrischen Schlag enthält, welche maximal zulässige Berührungsströme und/oder Berührspannungen explizit oder implizit definieren, vorzugsweise für das Wechselstromladen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erste Entstörkondensator schalterlos in dem Traktions-Teilbordnetz elektrisch angeschlossen. Alternativ oder in Kombination hiermit kann der zweite Entstörkondensator schalterlos in dem weiteren Teilbordnetz elektrisch angeschlossen sein. Die jeweiligen Entstörkondensatoren sind hierbei mit spannungsführenden Leitern verbunden und verbinden diese (konstant, d.h. nicht schaltbar) mit einem Bezugspotential.
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Das weitere Teilbordnetz kann eine elektrische Heizeinheit, einen elektrischen Klimakompressor, oder eine Gleichspannungswandlereinheit, eine Untergruppe hiervon, oder alle drei der genannten Komponenten aufweisen. Diese Komponenten haben eine (im Vergleich zur Gesamt-Ableitkapazität des Traktions-Teilbordnetzes) geringere Ableitkapazität (einschließlich der parasitären Ableitkapazität und gegebenenfalls der Ableitkapazität eines diskreten Ableitkondensators). Aus diesem Grund können diese mit dem weiteren Teilbordnetz (konstant, d.h. nicht schaltbar) verbunden sein.
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Das weitere Teilbordnetz kann mittels eines Schalters mit dem Traktionsakkumulator elektrisch verbunden sein. Der Schalter kann wie der Teilnetzverbindungsschalter ausgestaltet sein. Ferner kann ein zusätzliches Teilbordnetz bestehen, das über einen Schalter mit dem Akkumulator verbunden ist, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den Schalter mit offenem Zustand vorzusehen, wenn der Lademodus aktiv ist. Dadurch kann die Ableitkapazität des zusätzlichen Bordnetzes beim Laden weggeschaltet werden (und bei der Traktion zugeschaltet werden).
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Der Schalter, der das weitere Teilbordnetz mit dem Akkumulator verbindet, kann verwendet werden, um etwa im Traktionsmodus das weitere Teilbordnetz vom Traktions-Teilbordnetz zu trennen, etwa um Komponenten des weiteren Teilbordnetzes zu schonen.
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Es können auch mehrere Traktionseinheiten vorgesehen sein. In einer Ausführungsform umfasst das Bordnetz ein drittes Teilbordnetz mit einer weiteren elektrischen Traktionseinheit. Das dritte Teilbordnetz ist über einen weiteren Teilnetzverbindungsschalter mit dem Traktionsakkumulator elektrisch verbunden ist. Die Steuerung ist ansteuernd auch mit diesem Schalter verbunden und schließt diesen im Traktionsmodus (und öffnet diesen im Lademodus).
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Es kann ferner ein Gleichspannungsladeanschluss des Bordnetzes vorgesehen sein. Dieser ist mit dem Traktionsakkumulator elektrisch verbunden. Der Gleichspannungsladeanschluss kann direkt mit dem Traktionsakkumulator verbunden sein, kann über eine schaltbare Trennvorrichtung mit diesem verbunden sein, und/oder kann über einen Gleichspannungswandler mit diesem verbunden sein. Der Gleichspannungsladeanschluss kann ferner mit Enden von Wicklungen der Traktionseinheit verbunden sein, die entgegengesetzt sind zu Enden der Wicklungen, die mit dem Traktionsinverter verbunden sind. Dadurch kann Gleichstrom von dem Gleichspannungsladeanschluss durch zumindest eine Wicklung der Traktionseinheit zum Inverter geführt werden und von diesem zum Akkumulator. Die Verbindung zwischen Gleichspannungsladeanschluss und Traktionseinheit kann einen Schalter umfassen.
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Zudem kann ein Wechselspannungsladeanschluss des Bordnetzes vorgesehen sein. Dieser ist mit der Ladeeinheit des weiteren Bordnetzes verbunden, insbesondere direkt oder über eine schaltbare Trennvorrichtung. Die Ladeeinheit des weiteren Teilbordnetzes kann direkt mit dem Traktionsakkumulator verbunden sein, kann über eine schaltbare Trennvorrichtung mit diesem verbunden sein, und/oder kann über einen Gleichspannungswandler mit diesem verbunden sein.
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Es wird ferner Verfahren zum Betreiben eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Bordnetz ist hierbei ausgebildet wie das eingangs beschriebene Bordnetz. Dies trifft auch für weitere Komponenten zu, die verfahrensgemäß verwendet werden. Das verfahrensgemäß verwendete Bordnetz weist mindestens ein Traktions-Teilbordnetz und mindestens ein weiteres Teilbordnetz auf. Das Traktions-Teilbordnetz ist mit einer elektrischen Traktionseinheit, einem Traktionsinverter und mindestens einem ersten Ableitkondensator ausgestattet. Der Traktionsinverter ist an die Traktionseinheit angeschlossen. Das weitere Teilbordnetz weist eine Wechselspannungsladeeinheit und zumindest einen zweiten Ableitkondensator auf.
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Das Verfahren sieht vor, der erste und der zweite Ableitkondensator in einem Traktionsmodus mit dem Traktionsinverter verbunden sind. Dies ist der Fall, wenn das Bordnetz im Traktionsmodus betrieben wird.
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Das Verfahren sieht ferner vor, in einem Lademodus Leistung von einem Versorgungsnetz über das weitere Teilbordnetz (und somit über die Ladeeinheit) zu übertragen, wobei hierbei das Traktions-Teilbordnetz (und somit dessen Ableitkapazität) abgetrennt ist. Das Bordnetz wird hierbei in dem Lademodus betrieben. In dem Lademodus ist der erste Ableitkondensator des Traktions-Teilbordnetzes von dem weiteren Teilbordnetz abgetrennt. Das weitere Bordnetz ist in diesem Betriebsmodus mit dem (Wechselstrom-)Versorgungsnetz verbunden. Das Traktions-Teilbordnetzes ist von dem Versorgungsnetz in diesem Betriebsmodus abgetrennt.
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Im Lademodus kann eine elektrische Heizeinheit, ein elektrischer Klimakompressor und/oder eine Gleichspannungswandlereinheit mit der Leistung betrieben werden, die von dem Versorgungsnetz an das Bordnetz übertragen wird. Die genannten Einheiten sind insbesondere Teil des weiteren Teilbordnetzes, d.h. Teil des Teilbordnetzes, welches die Ladeeinheit umfasst. Es wird vom Versorgungsnetz Leistung entnommen, die der Ladeinheit und mindestens einer der genannten weiteren Komponenten (d.h. Heizeinheit, Klimakompressor, Gleichspannungswandlereinheit) zugeführt wird.
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Die 1 zeigt eine symbolhafte Übersicht zur näheren Erläuterung des Bordnetzes und des Verfahrens.
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In der 1 ist ein Bordnetz BN eines Fahrzeugs dargestellt, das über eine Schnittstelle IF mit einem Wechselstromversorgungsnetz VN verbunden ist. Ferner kann das Bordnetz BN über die Schnittstelle IF mit einem optionalen Gleichspannungsversorgungsnetz VNDC verbunden sein. Die Schnittstelle wird von der Seite des Versorgungsnetzes aus von mindestens einem Ladestecker gebildet, insbesondere von entsprechenden Kontakten K. Es sind symbolhaft nur einzelne Kontaktsymbole dargestellt. Von der Seite des Bordnetzes wird die Schnittstelle IF gebildet von Wechselstromladeanschluss LA bzw. von Gleichstromladeanschluss LA'.
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Es besteht ein erstes Teilbordnetz TB1, das Traktions-Teilbordnetz TB1 genannt wird, sowie ein zweites Teilbordnetz TB2, das auch als weiteres Teilbordnetz TB2 bezeichnet wird. Der Wechselstromladeanschluss LA ist an das weitere Teilbordnetz TB2 angeschlossen.
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Das Traktions-Teilbordnetz TB1 umfasst eine elektrische Traktionseinheit M (d.h. eine elektrische Maschine) und einen Inverter TI, der die Traktionseinheit M mit einem Teilnetzverbindungsschalter TS verbindet. Über den Teilnetzverbindungsschalter TS ist das Traktions-Teilbordnetz TB1 mit einem Traktionsakkumulator TA des Bordnetzes BN verbunden. Ein Öffnen dieses Schalters trennt das Traktions-Teilbordnetz TB1 von dem weiteren Teilbordnetz TB2 (und somit von der Wechselstromladeeinheit) ab.
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Ein erster Ableitkondensator AC1, der Teil des Traktions-Teilbordnetzes TB1 ist, verbindet ein Versorgungspotential oder eine Phase (oder mehrere Phasen) der Traktionseinheit oder des Inverters mit Masse als Bezugspotential. Dies dient zur Reduktion von EMV-relevanten Störungen beim Betrieb des Traktionsinverters TI bzw. der Traktionseinheit M. Der dargestellte Kondensator steht insbesondere sinnbildlich für diskrete Ableitkondensatoren und parasitäre Ableitkapazitäten, insbesondere für die in Richtung Teilnetzverbindungsschalter TS bzw. in Richtung Masse wirkende Summe (d.h. Gesamt-Ableitkapazität des Traktions-Teilbordnetzes TB1.
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Ein zweiter Ableitkondensator AC2, der Teil des weiteren Teilbordnetzes TB2 ist, verbindet ein Versorgungspotential der Wechselstrom-Ladeeinheit LE (insbesondere deren Gleichspannungsseite) mit Masse als Bezugspotential. Dies dient zur Reduktion von EMV-relevanten Störungen, die beim Betrieb der Ladeeinheit LE auftreten können. Der dargestellte Kondensator AC2 steht insbesondere sinnbildlich für diskrete Ableitkondensatoren und parasitäre Ableitkapazitäten, insbesondere für die in Richtung Wechselstromladeanschluss LA bzw. in Richtung Masse wirkende Summe (d.h. Gesamt-Ableitkapazität des weiteren Teilbordnetzes TB2).
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Ist der Schalter TS geöffnet, dann wirkt in Richtung Wechselstromladeanschluss LA nur die Ableitkapazität des Kondensators AC2; der Ableitkondensator AC1 ist durch den Teilbordnetz-Verbindungsschalter TS abgetrennt. Der Schalter TS ist offen während dem Lademodus (so dass der Ableitstrom nur von AC2 definiert wird und nicht noch zusätzlich durch AC1) . Der Schalter TS ist geschlossen während dem Traktionsmodus, so dass AC1 und AC2 zur Verbesserung der EMV-Verträglichkeit beim Betrieb des Inverters TI und der Traktionseinheit M beitragen.
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Die Darstellung der 1 dient auch zur Beschreibung von weiteren, optionalen Komponenten im weiteren Teilbordnetz TB2. Dort sind beispielhaft eine Heizeinheit HE, ein elektrischer Klimakompressor EK und eine Gleichspannungswandlereinheit GW dargestellt. Diese weisen weitere Ableitkapazitäten auf, entweder durch diskrete Ableitkondensatoren, etwa eines Filters (EMV-Filters), durch parasitäre Ableitkapazitäten, oder durch beides. Jedoch sind die weiteren Komponenten ohmsche Verbraucher und weisen daher nur geringe Ableitkapazitäten auf, siehe Komponente HE, oder weisen aufgrund der Leistung oder dem Aufbau geringe Ableitkapazitäten auf. Die Ableitkapazitäten der Ladeeinheit und die Ableitkapazitäten der weiteren Komponenten oder Komponente (falls vorhanden) sind zusammen nicht größer als ein Grenzwert für eine Gesamt-Ableitkapazität, der beispielsweise durch Obergrenzen für Berührspannungen oder -ströme definiert ist.
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Ein drittes Teilbordnetz TB3, das ein zweites bzw. weiteres Traktions-Teilbordnetz ist, umfasst eine Traktionseinheit M', einen Traktionsinverter TI' und einen symbolhaften Ableitkondensator AC1' (der alle diskreten Ableitkondensatoren und parasitären Ableitkapazitäten im Teilbordnetz TB3 als ein Bauelement symbolhaft darstellt). Ein weiterer Teilnetz-Verbindungsschalter TS' verbindet dieses dritte Teilbordnetz TB3 mit dem weiteren Teilbordnetz TB2, welches die Wechselstromladeeinheit aufweist.
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Im Traktionsmodus ist der weitere Teilnetz-Verbindungsschalter TS' geschlossen (damit dieser mit dem Traktionsakkumulator TA verbunden ist). Im Lademodus ist der weitere Teilnetz-Verbindungsschalter TS' offen, damit dessen Ableitkapazität (dargestellt durch den Ableitkondensator AC1') nicht mit dem weiteren Teilbordnetz TB2 und dessen Wechselstromladeeinheit LE verbunden ist bzw. damit das dritte Teilbordnetz TB3 abgetrennt (und somit potentialfrei) ist. Durch den Ableitkondensator AC1' ergeben sich daher im Lademodus keine zusätzlichen Ableitströme.
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Eine Steuereinheit SE ist ansteuernd mit dem Teilnetz-Verbindungsschalter TS, mit dem weiteren Teilnetz-Verbindungsschalter TS' und gegebenenfalls mit einem Schalter S verbunden, wir durch die Pfeile dargestellt ist. Das weitere Teilbordnetz TB2 ist mittels dieses Schalters S mit dem Traktionsakkumulator TA (bzw. mit dem Traktions-Teilbordnetz TB1) elektrisch verbunden und somit auch von diesem abtrennbar.
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Das Bordnetz BN umfasst ferner einen Gleichstromladeanschluss LA' zur Anbindung des Bordnetzes BN an ein Gleichstromversorgungsnetz VNDC. Der Gleichstromladeanschluss LA' ist über einen optionalen Schalter S', über eine optionale Gleichspannungsladeeinheit LE' (etwa ein DC/DC-Wandler), über beides oder direkt ohne diese Komponenten mit der Traktionsakkumulator TA verbunden. Dies ermöglicht einen Leistungspfad für das (zusätzliche) Gleichstromladen. Falls ein Schalter S' vorhanden ist, wird dieser ebenso von der Steuereinheit SE angesteuert.
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Eine Möglichkeit ist es, den Gleichstromladeanschluss LA' über einen optionalen Schalter S', über eine optionale Gleichspannungsladeeinheit LE' (etwa ein DC/DC-Wandler), über beides oder direkt ohne diese Komponenten mit einem Ende mindestens einer Wicklung der Traktionseinheit M zu verbinden, das demjenigen Ende der mindestens einen Wicklung entgegengesetzt ist, welches an den Traktionsinverter TI angeschlossen ist. Dadurch wird das Gleichstromladen durch die Traktionseinheit M hindurch möglich; der Traktionsinverter TI bzw. dessen Leistungshalbleiter können verwendet werden, um das Laden zu steuern und die mindestens eine Wicklung kann als Induktivität eines Gleichspannungswandlers verwendet werden, der zumindest einen Leistungsschalter des Traktionsinverters TI umfasst, der zusammen mit der Induktivität den Gleichspannungswandler bildet.
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Es kann eine Steuerung vorgesehen sein, etwa die Steuereinheit SE, um den Traktionsinverter im Traktionsmodus und im Gleichstromlademodus (Laden über Traktionseinheit M) anzusteuern. Es kann ein Schalter S'' vorgesehen sein, der derjenigen Seite der Traktionseinheit M vorgeschaltet ist, welche der mit dem Inverter TI verbundenen Seite der Traktionseinheit M entgegengesetzt ist. Der Schalter S'' ist in der Verbindung zwischen Gleichstromladeanschluss und der Traktionseinheit M vorgesehen.
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Abgesehen von der Verbindung zwischen der Wechselstromladeeinheit LE und dem Wechselstromladeanschluss LA, die etwa einphasig oder dreiphasig sein kann, sind alle Verbindungen vorzugsweise zweipolig, d.h. umfassen einen Plus- und eine Minusschiene. Die erwähnten Schalter (insbesondere die mit den Bezugszeichen TS, TS', S, S', S'') sind daher zweipolig, d.h. verbinden bzw. öffnen sowohl in der Plusschiene als auch in der Minusschiene.
