DE102018205063A1 - Leistungselektronikmodul und Fahrzeugbordnetz - Google Patents

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Abstract

Ein Leistungselektronikmodul (LM) ist mit einem Inverter (I), einem Batterieanschluss (BA), einer Netzschnittstelle (NS) und einer Elektromotorschnittstelle (ES) ausgestattet. Der Batterieanschluss (BA) ist über den Inverter (I) mit der Elektromotorschnittstelle (ES) verbunden. Die Elektromotorschnittstelle (ES) weist einen äußeren Phasenanschluss (APA) und einen inneren Phasenanschluss (IPA) auf.
Ferner wird ein Fahrzeugbordnetz (FB) beschrieben, das mit einem entsprechenden Leistungselektronikmodul (LM) ausgestattet ist.

Description

  • Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb verfügen über einen Inverter und eine daran angeschlossene elektrische Traktionsmaschine. Diese Komponenten werden von einer Batterie gespeist. Zahlreiche derartige Fahrzeuge verfügen über eine Ladeschaltung, mit der elektrische Leistung von einer externen Ladestation an die Batterie übertragen werden kann, um diese zu laden.
  • Es ist etwa aus der Druckschrift US 5,341,075 A bekannt, dass zur Vereinfachung der Ladeschaltung Teile des Inverters und Wicklungen der elektrischen Maschine beim Laden verwendet werden können, um einen Spannungswandler auszubilden, der beim Laden zur Anpassung von Spannungsniveaus eingesetzt wird. Der Inverter wird durch die Verbindung mit der elektrischen Maschine ladetauglich, d.h. kann eine Funktion beim Laden der Batterie ausführen. Aus dieser Druckschrift ist ferner bekannt, dass durch Pulsweitenmodulation Störungen entstehen, die durch geschirmte Kabelführungen gedämpft werden können. Die geschirmte Führung bedeutet jedoch, dass einzelne Verbindungen zwischen den Komponenten erforderlich sind, wodurch einem modularen Aufbau starke Grenzen gesetzt werden.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Realisierung von ladetauglicher Leistungselektronik eines elektrischen Antriebs aufzuzeigen, bei der Komponenten in einfacher Weise modular und somit austauschbar verbunden werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen, Merkmale, Eigenschaften und Vorteile ergeben sind mit den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Es wird vorgeschlagen, in einem Modul einen Inverter unterzugringen, wobei das Modul eine Elektromotorschnittstelle aufweist, die nicht nur einen äußeren Phasenanschluss für die elektrische Maschine aufweist, sondern auch einen inneren Phasenanschluss für zumindest einen der betreffenden inneren Phasenanschlussleiter der elektrischen Maschine aufweist. Da mit dem inneren Phasenanschluss es möglich ist, über die Wicklung der elektrischen Maschine zu verfügen und zur Spannungswandlung (zusammen mit dem Inverter) zu nutzen, kann so trotz modularem Aufbau das Fahrzeugbordnetz vielseitig ausgestaltet werden. Insbesondere kann so die Leistungselektronik ladetauglich ausgestaltet werden, indem beim Laden der innere Phasenanschluss als ein Teil der Schnittstellen zwischen Komponenten ausgeführt ist. Insbesondere können so die elektrische Maschine und der Inverter als zwei verschiedene Module ausgeführt werden. Es ergibt sich eine höhere Modularität und somit eine höhere Flexibilität beim Aufbau des Fahrzeugbordnetzes. Zudem können die Module auf einfache Weise ausgetauscht werden.
  • Das hier beschriebene Leistungselektronikmodul ist mit einem Inverter, einem Batterieanschluss, einer Netzschnittstelle (NS) und einer Elektromotorschnittstelle ausgestattet. Der Inverter ist in dem Modul angeordnet. Der Batterieanschluss umfasst insbesondere zwei Versorgungsleiter oder -kontakte (für + und -) und ist eingerichtet, mit einem Batteriemodul verbunden zu werden. Die Netzschnittstelle kann einen Wechselstromanschluss (beispielsweise einphasig, dreiphasig oder allgemein mehrphasig) aufweisen. Alternativ oder in Kombination hiermit kann die Netzschnittstelle einen Gleichstromanschluss aufweisen. Die Netzschnittstelle ist eingerichtet, mit einem Ladeanschluss verbunden zu werden. Der Ladeanschluss ist eingerichtet, von außerhalb des Fahrzeugs kontaktiert zu werden. Auf den Ladeanschluss (extern des Moduls) kann von außen zugriffen werden. Der Ladeanschluss ist eingerichtet, in einer Außenhaut eines Fahrzeugs untergebracht zu werden, vorzugsweise unter eine Ladeanschlussklappe. Der Ladeanschluss kann gemäß einem Standard für das Laden von Elektrofahrzeugen ausgebildet sein, beispielsweise gemäß IEC 62196 oder ISO 61851. Die Netzschnittstelle, der Ladeanschluss (und/oder der Batterieanschluss) sind als Hochvoltschnittstelle bzw. Hochvoltanschluss ausgebildet. Die Vorsilbe „Hochvolt“ bedeutet die Auslegung für eine Nennspannung oder Maximalspannung von mehr als 60 V, insbesondere von mindestens 400 V oder 800 V.
  • Der Inverter ist mehrphasig ausgestaltet, insbesondere drei-, fünf- oder sechsphasig und kann als H-Brückenschaltung oder als BnC-Brücke ausgebildet sein, wobei n der doppelte Anzahl der Phasen entspricht, d.h. der Anzahl der steuerbaren Halbbrücken. Auch der äußere Phasenanschluss ist vorzugsweise mehrphasig ausgebildet, insbesondere drei-, fünf- oder sechsphasig. Der innere Phasenanschluss ist vorzugsweise mehrphasig ausgebildet, insbesondere drei-, fünf- oder sechsphasig, kann jedoch als ein einziger Leiter bzw. Kontakt ausgebildet sein.
  • Der Batterieanschluss ist über den Inverter mit der Elektromotorschnittstelle verbunden. Der Inverter weist eine Gleichstromseite und eine Wechselstromseite auf. Die Gleichstromseite ist mit dem Batterieanschluss verbunden, vorzugsweise kabelfrei, etwa mittels Stromschienen, die insbesondere Teil einer Leiterplatte bzw. eines Trägers sind. Die Verbindung kann direkt sein (d.h. frei von Gleichspannungswandlern) oder kann indirekt sein und einen Gleichspannungswandler aufweisen. Die Wechselstromseite ist mit der Elektromotorschnittstelle verbunden, insbesondere mit dem äußeren Phasenanschluss, d.h. mit dem Anschluss des Leistungselektronikmoduls, das zur Anbindung einer elektrischen Maschine an das Leistungselektronikmodul ausgebildet ist.
  • Die Elektromotorschnittstelle weist neben dem äußeren Phasenanschluss den inneren Phasenanschluss auf. Der innere Phasenanschluss ist mit der Netzschnittstelle verbunden. Diese Verbindung ist innerhalb des Leistungselektronikmoduls angeordnet. Die
  • Der innere Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls ist mit der Netzschnittstelle (insbesondere mit dem Wechselstromanschluss) verbunden, vorzugsweise kabelfrei, etwa mittels Stromschienen, die insbesondere Teil einer Leiterplatte bzw. eines Trägers sind, beispielsweise der Leiterplatte des Inverters.
  • Der innere Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls kann einen gemeinsamen Leiter für innere Phasenanschlüsse einer elektrischen Maschine aufweisen, der in Form eines Sternpunktleiters ausgebildet ist. Der innere Phasenanschluss kann somit als Sternpunktleiter oder -kontakt ausgebildet sein.
  • Weiterhin ist es möglich, dass der innere Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls mehrere Leiter aufweist, die für den individuellen Anschluss an entsprechende Anschlusspunkte bzw. Leiter von inneren Phasenanschlüssen einer elektrischen Maschine eingerichtet sind. Das Leistungselektronikmodul weist eine Sternpunktschaltvorrichtung auf. Diese Sternpunktschaltvorrichtung ist mit dem inneren Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls verbunden. Die Sternpunktschaltvorrichtung ist insbesondere zwischen dem Wechselstromanschluss der Netzschnittstelle und den inneren Phasenanschlüssen des Leistungselektronikmoduls angeschlossen.
  • Das Leistungselektronikmodul weist somit eine Anschlussstelle für die inneren Phasenleiter der elektrischen Maschine auf. Diese Anschlussstelle seitens des Leistungselektronikmoduls wird verkürzend als innerer Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls bezeichnet. Auch die elektrische Maschine weist eine derartige Anschlussstelle auf, die als innere Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine bezeichnet werden. Der innere Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls kann auch als „Anschluss für den inneren Phasenanschluss einer elektrischen Maschine“ betrachtet werden. Das in diesem Absatz genannte gilt ebenso für den äußeren Phasenanschluss der elektrischen Maschine bzw. des Leistungselektronikmoduls.
  • Die Netzschnittstelle kann wie erwähnt einen Wechselstromanschluss aufweisen. Dieser ist mit dem inneren Phasenanschluss verbunden, vorzugsweise direkt (d.h. ohne Spannungsrichtung oder -wandlung), gegebenenfalls über mindestens ein Filterelement. Das Filterelement kann so störende Frequenzanteile, die durch inverterseitige Schaltvorgänge insbesondere beim Laden entstehen, blockieren und zu einem Referenzpotential abführen. Der Wechselstromanschluss kann mit dem inneren Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls über eine Netzschnittstellenschaltung verbunden sein. Die Netzschnittstellenschaltung kann eine Notfall-Trennschalter aufweisen, sowie eine Fehlerstromerkennung und/oder eine Überspannungserkennung und/oder eine Überstromerkennung, die den Trennschalter ansteuert. Zudem kann die Netzschnittstellenschaltung eine Überstrom-Schutzschaltung aufweisen, die trennt, wenn ein Stromgrenzwert überschritten wird.
  • Ferner kann zwischen dem Wechselstromanschluss bzw. der Netzschnittstelle einerseits und dem inneren Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls andererseits ein Filterelement in Form einer Drossel in Serie geschaltet sein. Seitens des inneren Phasenanschluss kann ein weiteres Filterelement in Form eines Parallel-Kondensators vorgesehen sein. Zusammen mit der Drossel ergibt sich ein T-Filter, wobei der Querzweig von dem Kondensator gebildet wird, der zur Netzschnittstelle führende Längszweig von der Drossel gebildet wird und der zum inneren Phasenanschluss führende Längszweig von mindestens einer Wicklung der angeschlossenen elektrischen Maschine gebildet wird. Die Netzschnittstellenschaltung kann eine Filterschaltung aufweisen; die Drossel und der Kondensator oder andere Filterelemente können Teil der Netzschnittstellenschaltung sein. Der innere Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls wird mit dem äußeren Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls von den Wicklungen einer elektrischen Maschine verbunden, die an das Leistungselektronikmodul angeschlossen ist. Zwischen der Netzschnittstelle des Leistungselektronikmoduls und dem Ladeanschluss des Fahrzeugs (außerhalb des Moduls) kann ein Filter (etwa ein Tiefpass) und/oder eine Überstromsicherung oder ein Trennschalter oder eine Fehlerstrom- oder Überspannungsschutzschaltung vorgesehen sein.
  • Der Inverter weist eine Gleichspannungsseite auf, die direkt (d.h. ohne Spannungswandlung) mit dem Batterieanschluss verbunden ist. Alternativ ist die Gleichspannungsseite des Inverters über einen Gleichspannungswandler mit dem Batterieanschluss verbunden. Mittels des Gleichspannungswandlers kann die Spannung der Batterie an ein gewünschtes Spannungsniveau an der Gleichspannungsseite des Inverters angepasst werden. Der Gleichspannungswandler ist vorzugsweise ein Aufwärtswandler.
  • Die Netzschnittstelle kann einen Gleichstromanschluss aufweisen. Dieser ist mit dem Batterieanschluss verbunden oder ist mit der Gleichspannungsseite des Inverters verbunden. Dies fällt zusammen, wenn der Batterieanschluss direkt (d.h. ohne Spannungswandlung) mit dem Inverter verbunden ist. Ist ein Gleichspannungswandler vorgesehen, dann kann der Gleichstromanschluss direkt mit dem Batterieanschluss verbunden sein, oder kann direkt mit dem Inverter verbunden sein. Ist ein Gleichspannungswandler vorgesehen, dann kann auch ein Auswahlschalter vorgesehen sein, der den Gleichstromanschluss auswählbar mit dem Inverter oder mit dem Batterieanschluss verbindet. Ferner kann eine schaltbare Überbrückungsverbindung vorgesehen sein, die parallel zu dem Gleichspannungswandler angeschlossen ist, und die (falls der Gleichspannungswandler inaktiv ist) den Inverter direkt mit dem Batterieanschluss verbindet. Der Wechselstromanschluss kann über eine Verbindung mit dem Batterieanschluss verbunden sein, oder kann über eine Verbindung mit der Gleichspannungsseite des Inverters verbunden sein. Die genannte Verbindung ist spannungswandlerfrei und somit vorzugsweise eine direkt Verbindung.
  • Der Inverter kann wie erwähnt über den Gleichspannungswandler mit dem Batterieanschluss verbunden sein. Der Inverter ist vorzugsweise über eine elektrische Verbindung mit dem Gleichspannungswandler verbunden, die mindestens eine Stromschiene aufweist und kabelfrei (d.h. ohne Kabel) ausgebildet ist. Die Verbindung kann von einer Stromschiene und ggf. Leiterbahnen und/oder Kontakten ausgebildet sein. Es ergibt sich eine geringere (parasitäre) Induktivität zwischen dem Gleichspannungswandler und dem Inverter, so dass Schwingungen unterdrückt werden.
  • Der Inverter ist vorzugsweise kabelfrei mit dem äußeren Phasenanschluss verbunden. Insbesondere ist der Batterieanschluss kabelfrei mit dem Inverter in direkter oder indirekter Weise verbunden. Ferner kann die Netzschnittstelle kabelfrei innerhalb des Leistungselektronikmoduls angeschlossen sein.
  • Das Leistungselektronikmodul ist insbesondere ein gehäustes Modul. Das Leistungselektronikmodul ist vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse (mit oder ohne Zwischenwände) untergebracht. Die Anschlüsse und Schnittstellen (sowie Kontakte und damit verbundenen Leiter) sind in einer Wand des Gehäuses angeordnet bzw. dort eingelassen. Eine Vorrichtung, die das Leistungselektronikmodul umfasst, weist ferner das Gehäuse auf. Das Gehäuse umgreift alle genannten Komponenten des Leistungselektronikmoduls bis auf die Anschlüsse und Schnittstellen, welche wiederum in der Wand des Gehäuses untergebracht bzw. eingelassen sind. Alternativ ist das Leistungselektronikmodul leiterplattenbasiert bzw. trägerbasiert; in diesem Fall umfasst das Modul ein oder mehrere Leiterplatten, die die Schnittstellen bzw. Anschlüsse (etwa in Form von Kontakten, Kontaktflächen, Pins, o.ä.) bilden.
  • Das Gehäuse weist vorzugsweise zwei zueinander entgegengesetzte Stirnseiten auf. Der Batterieanschluss und die Netzschnittstelle können an verschiedenen, entgegengesetzten Stirnseiten vorgesehen sein. Das Gehäuse ist insbesondere im Wesentlichen quaderförmig oder erstreckt sich entlang einer Linie, die einen Knick aufweist, etwa in der Form eines L. Die Phasenanschlüsse sind nebeneinander vorgesehen. Die Phasenanschlüsse sind insbesondere zwischen dem Batterieanschluss und der Netzschnittstelle angeordnet (in Längsverlauf des Gehäuses gesehen). Ein Fahrzeugbordnetz, das das Modul und eine daran angeschlossene elektrische Maschine aufweist, kann derart ausgestaltet sein, dass sich das Modul entlang der Längsachse der elektrischen Maschine erstreckt. In einer alternativen Ausführungsform befinden sich der innere Phasenanschluss an einer Stirnseite des Gehäuses bzw. Moduls und der äußere an einer hierzu entgegengesetzten Stirnseite. Dadurch sind der innere und der äußere Phasenanschluss zu beiden Seiten der Wicklungen angeordnet, d.h. an den Enden, an denen die Wicklungen ohnehin terminiert sind.
  • Es wird ferner ein Fahrzeugbordnetz beschrieben, das das Leistungselektronikmodul aufweist. Das Fahrzeugbordnetz umfasst eine Batterieeinheit (insbesondere eine Hochvoltbatterie, etwa eine Traktionsbatterie). Diese ist an den Batterieanschlüssen des Moduls angeschlossen. Das Fahrzeugbordnetz umfasst ferner eine elektrische Maschine. Diese umfasst äußere Phasenanschlussstellen, die wiederum mit dem äußeren Phasenanschluss (des Leistungselektronikmoduls) angeschlossen sind. Die elektrische Maschine weist ferner mindestens eine innere Phasenanschlussstelle auf. Bei mehreren inneren Phasenanschlussstellen sind diese einzeln mit mehreren Leitern des inneren Phasenanschlusses des Leistungselektronikmoduls verbunden. Sind die inneren Phasenanschlussstellen in Form eines Sternpunkts miteinander verbunden, ist diese gemeinsame innere Phasenanschlussstelle mittels des gemeinsamen Sternpunkts der elektrischen Maschine über einen Sternpunktleiter (der elektrischen Maschine) mit dem gemeinsamen Leiter des inneren Phasenanschlusses (des Leistungselektronikmoduls)verbunden.
  • Die Netzschnittstelle und die Batterieeinheit können jeweils über Kabel sowie über Schraub-/oder Steckanschlüsse mit dem Leistungselektronikmodul verbunden sein, oder können mittels Stromschienen (etwa Stromschienen einer Leiterplatte) verbunden sein. Die elektrische Maschine kann kabelfrei mit dem Leistungselektronikmodul verbunden sein, etwa durch Stromschienen.
  • Das Leistungselektronikmodul kann sich entlang der elektrischen Maschine erstrecken; die Längserstreckungsrichtungen können zumindest abschnittsweise zu einander im Wesentlichen parallel sein.
  • Die 1 und 2 zeigen symbolhaft Fahrzeugbordnetze FB mit Leistungselektronikmodulen LM unterschiedlicher Ausprägung zum näheren Verständnis des Anmeldungsgegenstands.
  • Die 1 und 2 zeigen jeweils ein Fahrzeugbordnetz FB mit einer Batterieeinheit B, einem Leistungselektronikmodul LM, einer elektrischen Maschine EM und einem Ladeanschluss LB. Die Batterieeinheit B ist über einen Batterieanschluss BA des Leistungselektronikmoduls LM mit diesem verbunden. Der Ladeanschluss LB ist über eine Netzschnittstelle NS mit der Leistungselektronikmodul LM. Hierbei ist der Wechselstromanschluss ACA der Netzschnittstelle NS mit dem Ladeanschluss LB verbunden. Der Ladeanschluss kann alternativ oder in Kombination hierzu mit einem Gleichstromanschluss DCA der Netzschnittstelle NS verbunden sein. Die elektrische Maschine EM weist äußere Phasenanschlussstellen L1, L2, L3 auf. Die elektrische Maschine EM in den 1 und 2 ist eine dreiphasige Maschine EM mit den Phasenanschlüssen L1, L2 und L3. Die Phasenanschlussstellen L1, L2, L3 der elektrischen Maschine EM sind an dem (dreiphasigen) äußeren Phasenanschluss APA des Leistungselektronikmoduls LM angeschlossen.
  • Der äußeren Phasenanschluss APA des Leistungselektronikmoduls LM, d.h. der Anschluss für äußere Phasen einer elektrischen Maschine EM, die mit dem Modul LM verbunden werden kann, ist mit einem Inverter I des Moduls LM verbunden. Der Inverter I ist über einen optionalen Gleichspannungswandler GW mit dem Batterieanschluss BA verbunden.
  • Ein Gleichstromanschluss DCA der Netzschnittstelle NS ist über eine Verbindung V mit dem Batterieanschluss BA verbunden. Dadurch kann über die Verbindung V Gleichspannung direkt an die Batterieeinheit B angelegt werden. Alternativ ist der Gleichstromanschluss DCA über eine Verbindung V' (strichpunktiert) mit dem Inverter verbunden, insbesondere mit einer Seite des Gleichspannungwandlers GW, die dem Batterieanschluss BA entgegengesetzt ist. Dadurch kann von außen eine Gleichspannung angelegt werden, die mittels des Gleichspannungswandlers GW an das Spannungsniveau der Batterieeinheit B angepasst werden kann.
  • Nachdem die gemeinsamen Merkmale der 1 und 2 erwähnt wurden, werden im Folgenden vor allem Merkmale erwähnt, die bei den Ausführungsformen der 1 und 2 unterschiedliche ausfallen. Die elektrische Maschine EM hat einzelne innere Phasen bzw. Phasenanschlüsse, die nicht statisch miteinander verbunden sind. Es besteht somit kein Sternpunkt, der innerhalb der elektrischen Maschine gebildet wird. Stattdessen sind die einzelnen inneren Phasen bzw. Phasenanschlüsse oder Anschlussstellen der elektrischen Maschine EM mit den mehreren Leitern ML des inneren Phasenanschlusses IPA des Leistungselektronikmoduls LM verbunden. Die Verbindung der inneren Phasen der elektrischen Maschine und dem Leistungselektronikmodul LM ist mehrphasig und hinsichtlich der einzelnen Phasen individuell. Eine dem inneren Phasenanschlusses IPA des Leistungselektronikmoduls LM nachgeschaltete Sternpunktschaltvorrichtung (SPS) ist eingerichtet, die Konfiguration der inneren Phasen der elektrischen Maschine EM einzustellen, und ist insbesondere eingerichtet, abhängig von der Schaltstellung der Sternpunktschaltvorrichtung SPS einen Sternpunkt zu bilden, oder nicht. Es kann mittels der Sternpunktschaltvorrichtung SPS auch eine Untergruppe von Phasen ausgewählt werden, die mit der Netzschnittstelle NS verbunden wird. Zwischen der Sternpunktschaltvorrichtung SPS und der Netzschnittstelle NS ist eine optionale Netzschnittstellenschaltung dargestellt, etwa zur Fehlerstromüberwachung und zur Spannungs- und Stromüberwachung, und ggf. zum Abtrennen der Netzschnittstelle NS von der elektrischen Maschine EM. Die Verbindung zwischen dem internen Phasenanschluss des Leistungselektronikmoduls ist wie dargestellt mehrphasig; im dargestellten Fall dreiphasig (wie die elektrische Maschine EM).
  • In der 2 werden die einzelnen inneren Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine EM nicht einzeln mit dem Leistungselektronikmodul LM verbunden, wie es in 1 der Fall ist, sondern mittels eines Sternpunktleiters L (der den EM-Sternpunkt mit Modul LM verbindet) und eines gemeinsamen Leiters GL, der Teil des inneren Phasenanschlusses IPA des Leistungselektronikmoduls LM ist. Die elektrische Maschine EM weist einen Sternpunkt SP auf, der bereits durch Verbindung der inneren Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine EM in dieser gebildet wird (und nicht im Leistungselektronikmodul LM) . Da nur ein einzelnes Potential der inneren Phasen der elektrischen Maschine zum Leistungselektronikmodul LM zu übertragen ist, ist folglich auch der innere Phasenanschluss IPA des Leistungselektronikmoduls LM nur ein einzelner Leiter. Zwischen dem innere Phasenanschluss IPA des Leistungselektronikmoduls LM und der Netzschnittstelle NS ist keine Sternpunktschaltung SPS wie in der 1 vorgesehen, da bei einem einzelnen Potential keine Konfiguration eingestellt werden kann. Es befindet sich eine optionale Netzschnittstellenschaltung NSS (wie in der 1, insbesondere mit den gleichen Eigenschaften) zwischen dem inneren Phasenanschluss IPA und dem Wechselstromanschluss ACA der Netzschnittstelle NS.
  • In den 1 und 2 sind die Verbindungen nur schematisch dargestellt. Insbesondere ist nicht an jeder Stelle jede Phase oder jeder Leiter dargestellt. An den Schnittstellen und Anschlüssen sind einzelne Kontakte dargestellt, um die Phasenanzahl beispielhaft zu zeigen. Die internen Verbindungen innerhalb des Leistungselektronikmoduls LM sind hingegen nicht Phase für Phase oder Leiter für Leiter dargestellt.
  • In beiden Figuren ist das Leistungselektronikmodul mit einem Überbrückungspfad SB dargestellt. Dieser ist vorzugsweise schaltbar und dann aktiv, wenn der Wandler GW nicht aktiv ist. Dadurch kann die Spannung am Batterieanschluss BA direkt an den Inverter I angelegt werden. Wenn der Überbrückungspfad SB offen ist, dann wird die Leistung zwischen Batterieanschluss BA und dem Inverter I über den Gleichspannungswandler GW übertragen. Der Überbrückungspfad SB ist optional und gestrichelt dargestellt.
  • Das Fahrzeugbordnetz und das Leistungselektronikmodul sind für Fahrzeuge geeignet, die über einen elektrischen Antrieb verfügen, dessen Batterie von außen über einen Ladeanschluss des Fahrzeugs geladen werden kann („Plug-In Fahrzeug“).
  • Die dargestellte elektrische Maschine EM ist insbesondere eine Asynchronmaschine und vorzugsweise eine Synchronmaschine (permanenterregt, fremderregt oder selbsterregt).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5341075 A [0002]

Claims (11)

  1. Leistungselektronikmodul (LM) mit einem Inverter (I), einem Batterieanschluss (BA), einer Netzschnittstelle (NS) und einer Elektromotorschnittstelle (ES), wobei der Batterieanschluss (BA) über den Inverter (I) mit der Elektromotorschnittstelle (ES) verbunden und die Elektromotorschnittstelle (ES) einen äußeren Phasenanschluss (APA) und einen inneren Phasenanschluss (IPA) aufweist.
  2. Leistungselektronikmodul nach Anspruch 1, wobei der innere Phasenanschluss (IPA) einen gemeinsamen Leiter (GL) für innere Phasen (IP) einer elektrischen Maschine (EM) aufweist, der in Form eines Sternpunktleiters ausgebildet ist, oder der innere Phasenanschluss (IPA) mehrere Leiter (ML) für einzelne innere Phasen (IP) einer elektrischen Maschine (EM) aufweist, die mit einer Sternpunktschaltvorrichtung (SPS) des Leistungselektronikmoduls (LM) verbunden sind.
  3. Leistungselektronikmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Netzschnittstelle (NS) einen Wechselstromanschluss (ACA) aufweist, der mit dem inneren Phasenanschluss (IPA) verbunden ist.
  4. Leistungselektronikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei der Inverter (I) eine Gleichspannungsseite aufweist, die direkt mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist, oder die über einen Gleichspannungswandler (GW) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist.
  5. Leistungselektronikmodul nach Anspruch 4, wobei die Netzschnittstelle (NS) einen Gleichstromanschluss (DCA) aufweist, der über eine Verbindung (V) mit dem Batterieanschluss verbunden ist, oder über eine Verbindung (V') mit der Gleichspannungsseite des Inverters (I) verbunden ist.
  6. Leistungselektronikmodul nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Inverter (I) über den Gleichspannungswandler (GW) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist, und der Inverter (I) über eine elektrische Verbindung mit dem Gleichspannungswandler (GW) verbunden ist, die mindestens eine Stromschiene aufweist und kabelfrei ausgebildet ist.
  7. Leistungselektronikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, das in einem einzigen Gehäuse untergebracht ist, wobei die Anschlüsse und Schnittstellen in einer Wand des Gehäuses angeordnet sind.
  8. Leistungselektronikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Inverter (I) kabelfrei mit dem äußeren Phasenanschluss (APA) verbunden ist und der Batterieanschluss (BA) kabelfrei mit dem Inverter (I) in direkter oder indirekter Weise verbunden ist und die Netzschnittstelle (NS) kabelfrei innerhalb des Leistungselektronikmoduls angeschlossen ist.
  9. Fahrzeugbordnetz (FB) mit einem Leistungselektronikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeugbordnetz (FB) eine Batterieeinheit (B) umfasst, die an den Batterieanschlüssen angeschlossen ist, und eine elektrische Maschine (EM) umfasst, die äußere Phasenanschlussstellen (L1, L2, L3) aufweist, welche an dem äußeren Phasenanschluss (APA) des Leistungselektronikmoduls (LM) angeschlossen sind, und die innere Phasenanschlussstellen (IP) aufweist, die einzeln mit mehreren Leitern (ML) des inneren Phasenanschlusses (IPA) des Leistungselektronikmoduls (LM) verbunden sind, oder mittels eines gemeinsamen Sternpunkts (SP) der elektrischen Maschine (EM) über einen Sternpunktleiter (SPL) mit dem gemeinsamen Leiter (GL) des inneren Phasenanschlusses (IPA) verbunden sind.
  10. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 9, wobei die Netzschnittstelle (NS) und die Batterieeinheit (B) jeweils über Kabel sowie über Schraub-/oder Steckanschlüsse mit dem Leistungselektronikmodul (LM) verbunden sind und die elektrische Maschine (EM) kabelfrei mit dem Leistungselektronikmodul (LM) verbunden ist.
  11. Fahrzeugbordnetz (FB) nach Anspruch 9 oder 10, wobei sich das Leistungselektronikmodul entlang der elektrischen Maschine (EM) erstreckt.
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