DE102018221455A1 - Circuit arrangement for electrical energy supply in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (100) zur Energieversorgung einer elektrischen Maschine (120) für ein Fahrzeug, die einen ersten Inverter (111) und einen zweiten Inverter (112) aufweist, sowie eine erste Wicklung (121) mit einem ersten Zentralpunkt (144) und eine zweite Wicklung (122) mit einem zweiten Zentralpunkt (145), der von dem ersten Zentralpunkt (144) separiert ist. Der erste Inverter (111) ist mit der ersten Wicklung (121) verbunden und der zweite Inverter (112) mit der zweiten Wicklung (122). Der erste Inverter (120) ist zum Anschluss an eine erste Energiequelle (101) und der zweite Inverter (122) zum Anschluss an eine zweite Energiequelle (102) eingerichtet.The invention relates to a circuit arrangement (100) for supplying energy to an electrical machine (120) for a vehicle, which has a first inverter (111) and a second inverter (112), and a first winding (121) with a first central point (144). and a second winding (122) having a second central point (145) separated from the first central point (144). The first inverter (111) is connected to the first winding (121) and the second inverter (112) to the second winding (122). The first inverter (120) is set up for connection to a first energy source (101) and the second inverter (122) is set up for connection to a second energy source (102).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur elektrischen Energieversorgung in einem Fahrzeug. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, welche eine solche Schaltungsanordnung zur elektrischen Energieversorgung umfasst.The present invention relates to a circuit arrangement and a method for electrical energy supply in a vehicle. In addition, the present invention relates to a motor vehicle, which comprises such a circuit arrangement for electrical power supply.
Viele der elektrischen Komponenten, welche Elektromotoren umfassen, die in Fahrzeugen verwendet werden, empfangen elektrische Leistung von Wechselspannungsversorgungen. Die Energiequellen (z. B. Energiequellen), welche bei derartigen Anwendungen verwendet werden, liefern jedoch nur Gleichspannung bzw. Gleichstrom. Daher werden zur Umwandlung der Gleichspannung in Wechselspannung Einrichtungen verwendet, die als „Wechselrichter/Gleichrichter“ bekannt sind und im Folgenden als Wechselrichter oder Inverter bezeichnet werden, welche oft mehrere Schalter oder Transistoren verwenden, die mit verschiedenen Intervallen betrieben werden, um die Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln.Many of the electrical components, including electrical motors used in vehicles, receive electrical power from AC power supplies. The energy sources (e.g. energy sources) which are used in such applications, however, only supply direct voltage or direct current. Therefore, devices that are known as “inverters / rectifiers” are used to convert the DC voltage to AC voltage and are referred to below as inverters or inverters, which often use multiple switches or transistors that are operated at different intervals to convert the DC voltage into AC voltage convert.
Zudem verwenden Fahrzeuge der hier interessierenden Art, insbesondere Brennstoffzellenfahrzeuge, oft zwei separate Energiequellen (z. B. eine Energiequelle und eine Brennstoffzelle), um die Elektromotoren, welche die Räder antreiben, mit Leistung zu versorgen. Typischerweise werden Spannungswandler, wie etwa Gleichspannung/ Gleichspannung -Wandler (DC/DC-Wandler) verwendet, um die Leistung von den zwei Energiequellen zu verwalten und zu übertragen. Moderne DC/DC-Wandler umfassen oft Transistoren, die durch eine Induktivität elektrisch verbunden sind. Durch Steuern der Zustände der verschiedenen Transistoren kann ein mittlerer Sollstrom durch die Induktivität eingeprägt werden und somit den Leistungsfluss zwischen den zwei Energiequellen steuern.In addition, vehicles of the type of interest here, particularly fuel cell vehicles, often use two separate energy sources (e.g. an energy source and a fuel cell) to power the electric motors that drive the wheels. Typically, voltage converters, such as DC / DC converters, are used to manage and transmit the power from the two energy sources. Modern DC / DC converters often include transistors that are electrically connected by an inductor. By controlling the states of the various transistors, an average target current can be impressed through the inductance and thus control the power flow between the two energy sources.
Die Verwendung sowohl eines Wechselrichters als auch eines Leistungswandlers erhöht die Komplexität des elektrischen Systems des Kraftfahrzeugs wesentlich und erhöht damit die Ausfallwahrscheinlichkeit des Antriebssystems.The use of both an inverter and a power converter significantly increases the complexity of the electrical system of the motor vehicle and thus increases the probability of failure of the drive system.
Der Hintergrund der Erfindung liegt darin, dass insbesondere beim autonomen Fahren ein zuverlässiges Antriebssystem notwendig ist. Bei den derzeit im Stand der Technik bekannten elektrischen Antriebssystemen kann bei Auftreten eines einfachen Fehlers noch bis zur nächsten Werkstatt oder zu einem nächsten Parkplatz bei meist reduzierter Antriebsleistung weitergefahren werden. Insbesondere beim autonomen Fahren wird jedoch gefordert, dass beim Auftreten eines einfachen Fehlers das Fahrzeug voll nutzbar bleibt.The background of the invention lies in the fact that a reliable drive system is necessary, particularly in autonomous driving. In the case of the electric drive systems currently known in the prior art, if a simple error occurs, the next workshop or a next parking space can be driven on with mostly reduced drive power. In autonomous driving in particular, however, it is required that the vehicle remain fully usable if a simple error occurs.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung bereitzustellen, mit welcher eine Ausfallwahrscheinlichkeit wesentlich reduziert wird.It is therefore the object of the present invention to provide a circuit arrangement for energy supply with which a probability of failure is significantly reduced.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung zur elektrischen Energieversorgung in einem Fahrzeug und ein Fahrzeug, das eine solche Schaltungsanordnung aufweist, gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a circuit arrangement for the electrical energy supply in a vehicle and a vehicle having such a circuit arrangement in accordance with the independent claims. The dependent claims, which refer back in each case, represent advantageous developments of the invention.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug vorgeschlagen, aufweisend: einen ersten Inverter und einen zweiten Inverter, sowie eine erste Wicklung mit einem ersten Zentralpunkt und eine zweite Wicklung mit einem zweiten Zentralpunkt, der von dem ersten Zentralpunkt separiert ist. Der erste Inverter ist mit der ersten Wicklung verbunden und der zweite Inverter mit der zweiten Wicklung. Der erste Inverter ist zum Anschluss an eine erste Energiequelle und der zweite Inverter zum Anschluss an eine zweite Energiequelle eingerichtet.According to one aspect of the invention, a circuit arrangement for supplying energy to an electrical machine for a vehicle is proposed, comprising: a first inverter and a second inverter, and also a first winding with a first central point and a second winding with a second central point, which is from the first central point is separated. The first inverter is connected to the first winding and the second inverter to the second winding. The first inverter is set up for connection to a first energy source and the second inverter is set up for connection to a second energy source.
Eine Energiequelle kann insbesondere eine Batterie bzw. ein Akkumulator sein, oder z.B. eine Brennstoffzelle.An energy source can in particular be a battery or an accumulator, or e.g. a fuel cell.
Unter Wicklung werden gewickelte elektrische Leiter zur Erzeugung eines Magnetfeldes verstanden. Das Magnetfeld dient z.B. in einem Motor bzw. in einer elektrischen Maschine durch Umwandlung in mechanische Energie dem Antrieb oder in einem Generator durch Umwandlung in elektrische Energie der Stromerzeugung. Wicklungen weisen insbesondere induktive Eigenschaften auf, weshalb sie auch für Spulen oder Induktionen verwendet werden. Insbesondere in Schaltkreisen verwendete Induktionen werden zur Umwandlung von elektrischer in magnetische Engerie und umgekehrt bzw. zur kurzfristigen Speicherung elektrischer Engergie in Form von magnetischer Engergie genutzt. In dieser Beschreibung wird der Begriff „Wicklung“ für die Wicklung in einer elektrischen Maschine verwendet, wobei eine Wicklung eines Motors mehrere Phasenwicklungen aufweisen kann. So weist z.B. ein dreiphasig angesteuerter Motor drei Phasenwicklungen auf. Die drei Phasenwicklungen werden hier als eine Wicklung (der elektrischen Maschine) bezeichnet.Winding is understood to mean wound electrical conductors for generating a magnetic field. The magnetic field serves e.g. in a motor or in an electrical machine by converting the drive into mechanical energy or in a generator by converting it into electrical energy for generating electricity. Windings have inductive properties in particular, which is why they are also used for coils or induction. Inductors used in particular in circuits are used to convert electrical to magnetic energy and vice versa, or for short-term storage of electrical energy in the form of magnetic energy. In this description, the term “winding” is used for the winding in an electrical machine, wherein a winding of a motor can have several phase windings. For example, a three-phase controlled motor has three phase windings. The three phase windings are referred to here as one winding (of the electrical machine).
Es sei weiterhin angemerkt, dass elektrische Maschinen auch als Generatoren arbeiten können.It should also be noted that electrical machines can also work as generators.
Die Energieversorgung einer elektrischen Maschine für ein Fahrzeug wird gemäß oben ausgeführtem Aspekt durch die erste Energiequelle einzeln, die zweite Energiequelle einzeln oder durch beide Energiequellen gleichzeitig bereitgestellt. Hierzu gibt eine erste Energiequelle, z.B. ein Akkumulator, mittels einem Inverter elektrische Energie an eine Wicklung weiter. Eine zweite Energiequelle, die sich von der ersten unterscheiden kann, gibt in ähnlicher Weise Energie über eine zweite Invertereinheit an die zweite Wicklung weiter. Die Inverter weisen dabei jeweils mehrere, z.B. drei, elektrische Phasen auf, die jeweils mit einer Phasenwicklung verbunden sind, so dass die Phasenwicklungen, die die elektrische Maschine für den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs bilden, mit Energie versorgt werden. Ein Inverter stellt hierbei einen Wechselrichter dar, wobei jeder der beiden Wechselrichter ein 2-Level oder ein Multilevel-Wechselrichter sein kann.The energy supply of an electrical machine for a vehicle is according to the above aspect provided by the first energy source individually, the second energy source individually or by both energy sources simultaneously. For this purpose, a first energy source, for example an accumulator, forwards electrical energy to a winding by means of an inverter. A second energy source, which can differ from the first, similarly transfers energy to the second winding via a second inverter unit. The inverters each have several, for example three, electrical phases, each of which is connected to a phase winding, so that the phase windings which form the electrical machine for the electrical drive of the vehicle are supplied with energy. An inverter represents an inverter, whereby each of the two inverters can be a 2-level or a multilevel inverter.
Der Anschluss der ersten und der zweiten Energiequelle erfolgt beispielsweise durch Schalter. Durch die Schalter kann gewählt werden, welche Energiequelle, bzw. durch welchen Inverter die elektrische Maschine mit Energie versorgt wird. Liegt in einem Ast ein Fehler vor, so kann die Energie über die verbleibenden Äste bereitgestellt werden.The first and second energy sources are connected, for example, by switches. The switches can be used to select which energy source or which inverter supplies the electrical machine with energy. If there is a fault in one branch, the energy can be provided via the remaining branches.
Die Phasenwicklungen der ersten bzw. der zweiten Wicklung sind so gewickelt, dass sie jeweils einen Zentralpunkt aufweisen. Der Zentralpunkt der ersten Wicklung ist dabei von dem Zentralpunkt der zweiten Wicklung separiert. So können beide Inverter dazu genutzt werden, sowohl die elektrische Maschine mit Strom zu versorgen als auch die Energiequellen zu laden. Die Phasenwicklungen können beispielsweise zwei dreiphasige Wicklungen aufweisen, die geometrisch beliebig winkelversetzt sein können und eine unterschiedliche Wicklungsanzahl aufweisen können. Weiterhin können sie beliebig getaktet werden.The phase windings of the first and second windings are wound in such a way that they each have a central point. The central point of the first winding is separated from the central point of the second winding. Both inverters can be used to supply the electrical machine with electricity and to charge the energy sources. The phase windings can have, for example, two three-phase windings, which can be geometrically offset at any angle and can have a different number of windings. They can also be clocked at any time.
Die Schaltungsanordnung kann somit zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden, aber auch zum Laden der ersten oder der zweiten Energiequelle, wie in den Ausführungsformen gezeigt wird.The circuit arrangement can thus be used to drive the vehicle, but also to charge the first or the second energy source, as shown in the embodiments.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Inverter schaltbar mit dem zweiten Inverter zum Laden einer Energiequelle oder zur kombinatorischen Nutzung des ersten und / oder zweiten Inverters für den Antrieb eines elektrischen Motors verbunden. Zur Nutzung beider Energiequellen bzw. Inverter gleichzeitig oder einer Energiequelle mit einem beliebigen Inverter einzeln zum Antrieb des elektrischen Motors werden die Inverter miteinander verbunden. Durch die Schaltbarkeit wird der elektrische Antrieb mit den drei Phasen einer Wicklung oder mit den in Summe sechs Phasen beider Wicklungen mit Energie versorgt, so dass eine sechsphasige elektrische Maschine gebildet wird, die entweder dreiphasig oder sechsphasig betrieben wird.According to one embodiment, the first inverter is switchably connected to the second inverter for charging an energy source or for combinatorial use of the first and / or second inverter for driving an electric motor. To use both energy sources or inverters at the same time or an energy source with any inverter individually for driving the electric motor, the inverters are connected to one another. As a result of the switchability, the electrical drive is supplied with energy with the three phases of a winding or with the six phases in total of both windings, so that a six-phase electrical machine is formed which is operated either in three-phase or in six-phase.
Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Inverter eine erste positive Versorgungsleitung und der zweite Inverter eine zweite positive Versorgungsleitung auf, und der erste Inverter und der zweite Inverter sind durch einen Schalter, der an der ersten und an der zweiten positiven Versorgungsleitung angeschlossen ist zur kombinatorischen Nutzung des ersten und / oder zweiten Inverters für den Antrieb eines elektrischen Motors verbunden.According to one embodiment, the first inverter has a first positive supply line and the second inverter has a second positive supply line, and the first inverter and the second inverter are connected to the first and second positive supply lines by a switch for combinatorial use of the connected first and / or second inverter for driving an electric motor.
Das heißt, dass durch die Schalter verschiedene Zuordnungsmöglichkeiten der Energiequellen zu den Invertern entstehen. Zum Beispiel kann die erste Energiequelle Energie für den ersten Inverter und den zweiten Inverter liefern und die elektrische Maschine mit einer Energiequelle sechsphasig betrieben werden, oder die erste Energiequelle kann bei nicht betriebenem ersten Inverter die Energie nur für den zweiten Inverter liefern, so dass die elektrische Maschine dreiphasig mit den Phasenwicklungen der zweiten Wicklung betrieben wird.This means that the switches create different ways of assigning the energy sources to the inverters. For example, the first energy source can supply energy for the first inverter and the second inverter and the electrical machine can be operated with a six-phase energy source, or the first energy source can only supply the energy for the second inverter when the first inverter is not operated, so that the electrical Machine is operated three-phase with the phase windings of the second winding.
Die Inverter können ein gemeinsames elektrisches Potential aufweisen. Ist dies aufgrund der elektrischen Verschaltung nicht der Fall, wird dieses durch eine Verbindung der negativen Versorgungsleitung des ersten Inverters mit der negativen Versorgungsleitung des zweiten Inverters bereitgestellt. Diese Verbindung kann über einen zusätzlichen Schalter realisiert werden, der z.B. gleichzeitig mit dem Schalter, der die positiven Versorgungsleitungen miteinander verbindet geschaltet wird.The inverters can have a common electrical potential. If this is not the case due to the electrical connection, this is provided by connecting the negative supply line of the first inverter to the negative supply line of the second inverter. This connection can be implemented using an additional switch, e.g. simultaneously with the switch that connects the positive supply lines to each other.
Die Schalter können entsprechend ihres Einsatzzweckes sowohl mechanische oder elektromechanische Schalter, wie z.B. Relais oder Schützen sein, als auch elektronische Schalter, wie z.B. IGBT oder MOSFET.Depending on their intended use, the switches can be either mechanical or electromechanical switches, e.g. Relays or contactors, as well as electronic switches, e.g. IGBT or MOSFET.
Die Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass durch die verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten von den Energiequellen mit den Invertern, die zur Stromversorgung des Fahrzeugs genutzt werden können, eine Redundanz hergestellt wird, und damit die Ausfallsicherheit bezüglich der elektrischen Energieversorgung des Systems deutlich erhöht wird. Fällt ein Inverter aus oder fällt eine Energiequelle aus, kann das Fahrzeug mit der zweiten Energiequelle oder mit dem zweiten Inverter weiterhin betrieben werden.The circuit arrangement has the advantage that the various possible combinations of the energy sources with the inverters, which can be used to supply power to the vehicle, produce redundancy, and thus the reliability with regard to the electrical energy supply of the system is significantly increased. If an inverter fails or an energy source fails, the vehicle can continue to be operated with the second energy source or with the second inverter.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die elektrische Maschine in einem effizienten Betriebspunkt betrieben werden kann. Durch die mögliche Entnahme der Energie aus zwei Energiequellen und den Einsatz von zwei Invertern kann ein optimaler Betriebspunkt der Energiespeicher angefahren werden, bei gleichzeitiger Schonung der Bauteile durch geringere Auslastung, was z.B. die Alterung reduziert und zu einer längeren Lebensdauer führt und außerdem die Energieverluste verringert.Another advantage is that the electrical machine can be operated at an efficient operating point. Due to the possible extraction of energy from two energy sources and the use of two inverters, an optimal operating point of the energy store can be approached, while at the same time protecting the components by lower utilization, which, for example, reduces aging and becomes one leads to a longer service life and also reduces energy losses.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Inverter mit dem zweiten Inverter durch einen Zentralpunktverbindungsschalter, der an dem ersten und an dem zweiten Zentralpunkt angeschlossen ist, verbunden. Durch diese schaltbare Verbindung kann zwischen der Nutzung der Inverterschaltung zum Antrieb des Fahrzeugs und dem Laden einer Energiequelle umgeschaltet werden.In one embodiment, the first inverter is connected to the second inverter through a central point connection switch connected to the first and second central points. This switchable connection can be used to switch between using the inverter circuit to drive the vehicle and charging an energy source.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Inverter bei geschlossenem Zentralpunktverbindungsschalter über die erste Wicklung und die zweite Wicklung galvanisch mit dem zweiten Inverter verbunden, und ist sowohl der erste als auch der zweite Inverter als Gleichspannungswandler für eine bidirektionale Gleichspannungswandlung zum Laden einer Energiequelle eingerichtet. Das Laden der Energiequelle erfolgt in diesem Fall dann, wenn das Fahrzeug nicht angetrieben wird, bzw. ruht. Durch die galvanische Verbindung kann die erste Energiequelle die zweite Energiequelle über den oder die Gleichspannungswandler laden. Dies ist besonders bei hybriden Energiequellen vorteilhaft, wenn einer der Energiequelle eine Brennstoffzelle und der andere ein Akkumulator auf Alkali- oder Übergangsmetallbasis ist. Die Inverter können hierbei als Hochsetzsteller oder als Tiefsetzsteller eingesetzt werden.According to one embodiment, when the central point connection switch is closed, the first inverter is galvanically connected to the second inverter via the first winding and the second winding, and both the first and the second inverter are set up as DC voltage converters for bidirectional DC voltage conversion for charging an energy source. In this case, the energy source is charged when the vehicle is not being driven or is at rest. Due to the galvanic connection, the first energy source can charge the second energy source via the DC converter or converters. This is particularly advantageous in the case of hybrid energy sources if one of the energy sources is a fuel cell and the other is an alkaline or transition metal-based accumulator. The inverters can be used as step-up converters or as step-down converters.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Inverter bei geöffnetem Zentralpunktverbindungsschalter über die erste und die zweite Wicklung induktiv mit dem zweiten Inverter verbunden. Der erste Inverter ist eingerichtet, den Motor anzutreiben, und der zweite Inverter ist eingerichtet, als Gleichspannungswandler zu wirken, um aus der induzierten Spannung eine Ladespannung zum Laden einer Energiequelle zu erzeugen. Das heißt, durch diese Ausführungsform kann während das Fahrzeug angetrieben wird die zweite Energiequelle über die Wicklungen und den zweiten Inverter durch die erste Energiequelle geladen werden.According to one embodiment, when the central point connection switch is open, the first inverter is connected inductively to the second inverter via the first and the second winding. The first inverter is set up to drive the motor, and the second inverter is set up to act as a DC-DC converter in order to generate a charging voltage for charging an energy source from the induced voltage. That is, by this embodiment, while the vehicle is being driven, the second power source via the windings and the second inverter can be charged by the first power source.
Die Inverter enthalten Schalter, die elektronisch gesteuert werden. Parallel zu den Schaltern werden üblicherweise sogenannten Freilaufdioden angeordnet, die Stromspitzen, die beim Schalten entstehen, ableiten. Elektronische Bauelemente können hierbei integrierte Schutzdioden enthalten, die die Freilauffunktion übernehmen.The inverters contain switches that are electronically controlled. So-called free-wheeling diodes are usually arranged in parallel with the switches, which derive current peaks that arise during switching. Electronic components can contain integrated protective diodes that take over the freewheeling function.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Wicklung und/oder die zweite Wicklung jeweils mehrphasig in Dreiecksschaltung ausgeführt und der erste bzw. der zweite Zentralpunkt ist ein Punkt einer Dreiecksschaltung.According to one embodiment, the first winding and / or the second winding is in each case of a multi-phase connection in a delta connection and the first or the second central point is a point of a delta connection.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Wicklung und/oder die zweite Wicklung jeweils mehrphasig in Sternschaltung ausgeführt und der erste bzw. der zweite Zentralpunkt ist ein Punkt einer Sternschaltung.According to one embodiment, the first winding and / or the second winding are each made of multiple phases in a star connection and the first or the second central point is a point of a star connection.
Während eine Dreieckschaltung aufgrund der höheren Spannungen an den Induktivitäten eine höhere Motorleistung bereitstellen kann als Sternschaltungen, benötigen Sternschaltungen einen deutlich geringeren Anlaufstrom. Besonders vorteilhaft ist daher eine Kombination von Stern- und Dreieckschaltung zu einer sogenannten Stern-Dreieck-Anlaufschaltung, so dass zunächst der niedrige Anlaufstrom der Sternschaltung genutzt werden kann und danach zur Dreieckschaltung umgeschaltet bzw. die Dreieckschaltung dazugeschaltet wird, um hierbei die Energie zum Antrieb durch beide Energiequelle zu nutzen.While a delta connection can provide a higher motor power than star connections due to the higher voltages at the inductors, star connections require a significantly lower starting current. A combination of star and delta connection to a so-called star-delta starting circuit is therefore particularly advantageous, so that first the low starting current of the star connection can be used and then switched to delta connection or the delta connection is switched on in order to thereby drive the energy through to use both energy sources.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Energiequellen gleicher Art oder unterschiedlicher Art. Die Energiequellen sind z.B. als Brennstoffzellen, Superkondensatoren oder Akkumulatoren auf Alkali- oder Übergangsmetallbasis ausgeführt. Alkali- oder Übergangsmetalle sind beispielsweise Nickel, Natrium, oder Lithium. Die Energiequellen können somit auch eine Kombination von Mitteltemperatur, Hochenergie- und HochleistungsEnergiequellen sein.According to a further embodiment, the energy sources are of the same type or different types. designed as fuel cells, supercapacitors or accumulators based on alkali or transition metal. Alkali or transition metals are, for example, nickel, sodium or lithium. The energy sources can therefore also be a combination of medium temperature, high energy and high performance energy sources.
Die Schalter der Schaltungsanordnung können elektronischer, elektromechanischer oder mechanischer Art sein. Elektronische Schalter sind beispielsweise Transistoren, wie z.B. IGBTs und MOSFETs. Elektromechanische Schalter sind z.B. Relais.The switches of the circuit arrangement can be electronic, electromechanical or mechanical. Electronic switches are, for example, transistors, e.g. IGBTs and MOSFETs. Electromechanical switches are e.g. Relay.
Gemäß einem Aspekt wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das eine oben beschriebene Schaltungsanordnung aufweist. Kraftfahrzeuge können beispielsweise Elektroautos, Busse, LKWs, Bahnen, selbstfahrende Arbeitsmaschinen, Elektroflugzeuge oder Elektroboote sein. Die Landfahrzeuge können und schienengebundene Fahrzeuge oder Fahrzeuge mit Oberleitung sein. In einem Fahrzeug mit Achsen könnten die Energiequellen beispielsweise in der Nähe der Achsen angeordnet sein.According to one aspect, a motor vehicle is provided which has a circuit arrangement described above. Motor vehicles can be, for example, electric cars, buses, trucks, trains, self-propelled work machines, electric planes or electric boats. The land vehicles can be rail-bound vehicles or vehicles with overhead lines. For example, in a vehicle with axles, the energy sources could be located near the axles.
Somit kann die elektrische Energie von z.B. zwei Energiequellen gleichen oder unterschiedlichen Typs bereitgestellt werden. Fährt das Auto, wird über die Inverter und die Wicklungen die Energie der elektrischen Maschine in geeigneter Form zur Verfügung gestellt, um das Fahrzeug anzutreiben, oder es kann eine Energiequelle durch die andere in einer Konfiguration während des Fahrbetriebs und in einer anderen Konfiguration während der Ruhephase des Fahrzeugs geladen werden. Durch die zweifache Auslegung der Einheiten und deren schaltbare Verbindung wird eine Redundanz hergestellt, so dass bei Auftreten eines Fehlers in einem der beiden Teilanordnungen das Fahrzeug mit der anderen Teilanordnung weiterhin fahren kann. Falls der Fehler darin liegt, dass einer der beiden Energiequelle geladen werden muss, kann dieser behoben werden.The electrical energy can thus be provided by, for example, two energy sources of the same or different types. When the car is driving, the energy of the electrical machine is provided in a suitable form via the inverters and the windings in order to drive the vehicle, or one energy source can be provided by the other in one configuration during driving operation and in another configuration during the idle phase of the vehicle. The double design of the units and their switchable connection creates redundancy so that if an error occurs in one of the two Partial arrangements the vehicle can continue to drive with the other partial arrangement. If the error is that one of the two energy sources needs to be charged, this can be remedied.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Energieversorgung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
2 ein Blockschaltbild einer Energiequelleanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
3 ein Blockschaltbild eines Inverters gemäß einem Ausführungsbeispiel, -
4 eine Schaltungsanordnung von Wicklungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
5 ein Schaltungsanordnung von Wicklungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
6 ein Diagramm, das die Kennlinie des Moments in Abhängigkeit der sechsphasigen elektrischen Maschine zeigt, -
7 ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 2 shows a block diagram of a circuit arrangement for supplying energy to an electrical drive system according to an exemplary embodiment, -
2nd 2 shows a block diagram of an energy source arrangement according to an exemplary embodiment, -
3rd 2 shows a block diagram of an inverter according to an exemplary embodiment, -
4th 1 shows a circuit arrangement of windings according to a first exemplary embodiment, -
5 1 shows a circuit arrangement of windings according to a second exemplary embodiment, -
6 a diagram showing the characteristic curve of the torque as a function of the six-phase electrical machine, -
7 a motor vehicle according to an embodiment.
Wie in
Wird die elektrische Maschine gerade nicht zum Antreiben des Fahrzeugs betrieben, z.B., wenn das Fahrzeug steht, dann kann die Schaltungsanordnung
Mit der Schaltungsanordnung
Wenn das Fahrzeug in Ruhe ist, kann eine Energiequelle entweder über die direkte oder die indirekte Verbindung geladen werden.When the vehicle is at rest, an energy source can be charged via either the direct or indirect connection.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018221455.7A DE102018221455A1 (en) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | Circuit arrangement for electrical energy supply in a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018221455.7A DE102018221455A1 (en) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | Circuit arrangement for electrical energy supply in a vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102018221455A1 true DE102018221455A1 (en) | 2020-06-18 |
Family
ID=70859389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102018221455.7A Pending DE102018221455A1 (en) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | Circuit arrangement for electrical energy supply in a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
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2018
- 2018-12-12 DE DE102018221455.7A patent/DE102018221455A1/en active Pending
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