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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Fahrzeugbatterie, einer dreiphasigen elektrischen Maschine und einem mit der Fahrzeugbatterie elektrisch gekoppelten Wechselrichter, der für jede der Phasen der elektrischen Maschine eine jeweilige Reihenschaltung aus jeweils zwei in Reihe geschalteten Schaltelementen umfasst, wobei die Schaltelemente einer jeweiligen der Reihenschaltungen einen jeweiligen Mittelanschluss bereitstellen, an den ein jeweiliger wechselrichterseitiger Wicklungsanschluss einer jeweiligen Phasenwicklung der elektrischen Maschine angeschlossen ist, wobei gegenüberliegende Sternpunktwicklungsanschlüsse der Phasenwicklungen einen Sternpunkt bildend miteinander elektrisch koppelbar sind.
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Bordnetze der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik umfänglich bekannt. Sie dienen insbesondere dazu, elektrische Einrichtungen und Einheiten, die an das elektrische Bordnetz angeschlossen sind, in vorgebbarer Weise miteinander elektrisch zu koppeln. An dem elektrischen Bordnetz ist zumindest ein Teil der elektrischen Einrichtungen beziehungsweise Einheiten angeschlossen. Das elektrische Bordnetz dient somit der Verteilung der elektrischen Energie innerhalb des Kraftfahrzeugs. Insbesondere bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen ist das Bordnetz für die Beaufschlagung mit einer Gleichspannung im Hochvoltbereich ausgebildet. Der Begriff „Hochvolt“ umfasst eine elektrische Gleichspannung, die größer als etwa 60 V ist. Vorzugsweise ist der Begriff „Hochvolt“ konform mit der Norm ECE R 100.
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Die Gleichspannung des Hochvoltbordnetzes kann im bestimmungsgemäßen Betrieb zum Beispiel etwa 400 V betragen. Darüber hinaus kann sie jedoch auch etwa 800 V oder dergleichen betragen. Natürlich kann der Wert der Gleichspannung auch abweichend hiervon gewählt sein. Grundsätzlich ergeben sich die vorgenannten Spannungswerte jedoch unter Berücksichtigung von standardisierten Bauteilen sowie elektrischen Einrichtungen, die für derartige elektrische Spannungen ausgelegt beziehungsweise standardisiert sind.
Das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug weist für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb eine Antriebseinrichtung auf, die in der Regel eine rotierende elektrische Maschine umfasst. Die rotierende elektrische Maschine ist in der Regel eine dreiphasige Wechselspannungsmaschine, beispielsweise eine Asynchronmaschine, eine Synchronmaschine, eine Synchronmaschine mit Dämpferkäfig und/oder dergleichen.
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Zur Kopplung der rotierenden elektrischen Maschine mit dem Bordnetz umfasst die Antriebseinrichtung in der Regel einen Wechselrichter, der gleichspannungsseitig an das Bordnetz angeschlossen ist und mit der Bordnetzspannung des Bordnetzes beaufschlagt ist. Zur Kopplung umfasst der Wechselrichter für jede der Phasen der rotierenden elektrischen Maschine eine jeweilige Reihenschaltung aus zwei jeweiligen Schaltelementen, die einen Mittelanschluss bereitstellen, an dem eine jeweilige Phasenwicklung der elektrischen Maschine mit ihrem jeweiligen wechselrichterseitigen Wicklungsanschluss angeschlossen ist. Jede der Phasenwicklungen weist einen gegenüberliegenden Sternpunktwicklungsanschluss auf. Für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb sind die Sternpunktwicklungsanschlüsse einen Sternpunkt bildend miteinander elektrisch koppelbar. Die Funktion des Wechselrichters in Verbindung mit der rotierenden elektrischen Maschine ist umfänglich bekannt und wird für die weiteren Ausführungen als vom Fachmann bekannt vorausgesetzt.
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Insbesondere bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, das Kraftfahrzeug in regelmäßigen Abständen mit einer elektrischen Energiequelle zu verbinden, beispielsweise einer Ladestation, um von der elektrischen Energiequelle elektrische Energie dem Kraftfahrzeug zuführen zu können, die es für seinen bestimmungsgemäßen Betrieb, insbesondere für seinen bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb, benötigt. Zu diesem Zweck wird das Kraftfahrzeug in der Regel an der Ladestation abgestellt und mit dieser Energie technisch gekoppelt, sodass von der Ladestation elektrische Energie zum Kraftfahrzeug geführt werden kann. Die energietechnische Kopplung kann dabei auf unterschiedlichste Arten und Weisen erfolgen. Die energietechnische Kopplung kann zum Beispiel leitungsgebunden erfolgen, indem das Kraftfahrzeug mit der Ladestation beziehungsweise deren Kopplungseinheit mittels eines Ladekabels elektrisch verbunden wird. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, eine drahtlose energietechnische Kopplung bereitzustellen, beispielsweise basierend auf einem induktiven Koppeln mittels eines magnetischen Wechselfeldes oder dergleichen.
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Das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder dergleichen. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen.
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Wird von der Ladestation zum Zwecke des Aufladens eines Energiespeichers des Bordnetzes eine Wechselspannung bereitgestellt, so ist üblicherweise im Kraftfahrzeug eine Ladeeinheit vorgesehen, die die Wechselspannung der Ladestation in eine für das Bordnetz geeignete Gleichspannung umwandelt, sodass die energietechnische Kopplung hergestellt werden kann. Eine solche Ladeeinheit kann zum Beispiel eine Gleichrichtereinheit, beispielsweise einen Brückengleichrichter oder dergleichen umfassen.
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Stellt die Ladestation hingegen eine Gleichspannung bereit, ist die energietechnische Kopplung auf andere Weise zu bewerkstelligen. Ist die von der Ladestation bereitgestellte Gleichspannung geeignet, eine unmittelbare Kopplung mit dem Bordnetz herzustellen, kann dies dadurch erreicht werden, dass das Kraftfahrzeug den Gleichspannungsladeanschluss umfasst, an den die Ladestation angeschlossen werden kann, und zwar mittels des Ladekabels. Der Gleichspannungsladeanschluss kann über ein zweipoliges Schütz mit dem Bordnetz elektrisch gekoppelt werden, sodass Energie in vorgebbarer Weise ausgetauscht werden kann.
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In der Regel sind derartige Ladestationen dazu ausgebildet, eine Gleichspannung in einem Bereich von etwa 400 V bis etwa 500 V bereitstellen zu können. Dadurch kann bei einem mit einer vergleichbaren Bordnetzspannung beaufschlagten Bordnetz eine unmittelbare Kopplung zwischen der Ladestation und dem Bordnetz erreicht werden. Problematisch erweist es sich, wenn das Bordnetz eine höhere Betriebsspannung aufweist, beispielsweise 800 V oder dergleichen. Eine unmittelbare Kopplung der Ladestation mit dem Bordnetz ist in diesem Fall nicht möglich.
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Im Stand der Technik ist an dieser Stelle in der Regel vorgesehen, dass galvanisch trennende Gleichspannungswandler beziehungsweise DC/DC-Wandler eingesetzt werden, mit denen eine entsprechende geeignete Spannungsanpassung realisiert werden kann. Je nach Bedarf kann der Gleichspannungswandler für einen unidirektionalen Betrieb ausgelegt sein, sodass nur ein Ladevorgang ermöglicht ist, oder auch für einen bidirektionalen Betrieb, sodass eine bidirektionale energietechnische Kopplung zwischen der Ladestation und dem Bordnetz realisiert werden kann. Dies ist jedoch sehr aufwendig.
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Eine unmittelbare Verbindung mittels eines galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers ist jedoch problematisch und deshalb bislang nicht realisiert. Beim Verbinden von zwei Netzen mit unterschiedlichen Gleichspannungen durch einen galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler besteht nämlich die Gefahr, dass eine Asymmetrie zwischen einer Bezugsmasse eines Potentialausgleichs und den Hochvoltspannungen auf der Eingangsseite oder der Ausgangsseite des Wandlers entstehen kann. Eine Überschreitung der gesetzlich limitierten elektrisch gespeicherten Energie in den Y-Kondensatoren des positiven HV-Potential zum Potentialausgleich und des negativen HV-Potentials zu einem Potentialausgleich kann die Folge sein. Aus Sicherheitsgründen darf ein solcher Fehler bei einem Kraftfahrzeug auf keinen Fall zu einer Gefährdung von Personen führen.
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Aus diesen Gründen ist das Verbinden zweier Netze mit unterschiedlichen Messungsspannungen in Bezug auf Kriech- und Luftstrecken mittels eines galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers derzeit nicht erlaubt, weil im Falle eines Isolationsfehlers bei dem Netz mit der höheren Bemessungsspannung gleichzeitig auch eine Isolation des Netzes mit der niedrigeren Bemessungsspannung mit der größeren Betriebsspannung beaufschlagt wird, sodass an der Isolation eine Überspannung in Bezug auf die Potentialausgleichsleitung beziehungsweise eine Fahrzeugmasse und einem der beiden Hochvoltpotentiale anliegen kann. Dadurch besteht die Gefahr, dass sämtliche Komponenten bei dem Netz, welches für die kleinere Bemessungsspannung ausgelegt ist, überlastet werden und gegebenenfalls beschädigt oder zerstört werden. Dadurch können sich auch Folgefehler ergeben, bei denen zum Beispiel an der Isolation des für die kleinere Bemessungsspannung ausgelegten Netzes ein Überschlag und somit ein Hochvoltkurzschluss entstehen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Bordnetz mit einer Antriebseinrichtung dahingehend weiterzubilden, dass ohne großen zusätzlichen Aufwand ein galvanisch gekoppelter Gleichspannungswandler realisiert werden kann, der die vorgenannten Probleme in Bezug auf die elektrische Sicherheit vermeidet.
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Mit der Erfindung wird ein Bordnetz gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
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Für ein gattungsgemäßes Bordnetz wird insbesondere vorgeschlagen, dass das Bordnetz ein Wandlerschaltelement, welches zwischen zwei der Mittelanschlüsse angeschlossen ist, sowie eine Schalteinheit aufweist, die ausgebildet ist, die Sternpunktwicklungsanschlüsse in einem ersten Schaltzustand den Sternpunkt bildend elektrisch miteinander zu koppeln und in einem zweiten Schaltzustand den Sternpunkt aufzulösen und diejenigen zwei der Sternpunktwicklungsanschlüsse, deren wechselrichterseitige Wicklungsanschluss mit dem Wandlerschaltelement verbunden ist, mit einem Gleichspannungsladeanschluss des Kraftfahrzeugs elektrisch zu koppeln.
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Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass der Wechselrichter und die rotierende elektrische Maschine als Teil eines bidirektionalen Gleichspannungswandlers genutzt werden können. Dabei basiert der Gedanke der Erfindung insbesondere darauf, den Sternpunkt der rotierenden elektrischen Maschine aufzutrennen und zwei der Phasenwicklungen als elektrische Energiespeicher beziehungsweise Speicherdrosseln für die Wandlerfunktion zu nutzen. Jede der beiden Speicherdrosseln ist dabei für die Anpassung eines jeweiligen der beiden Hochvoltpotentiale zuständig. Dabei brauchen lediglich zwei der sechs Schaltelemente in den eingeschalteten Schaltzustand versetzt zu werden, um dann durch Betreiben des Wandlerschaltelements im Taktbetrieb beziehungsweise Schaltbetrieb die gewünschte Energiewandlungsfunktionalität zu realisieren. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, einen galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler zu realisieren, der die vorgenannten Problematiken bezüglich der elektrischen Sicherheit vermeidet.
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Dies ergibt sich unter anderem dadurch, dass - anders als bei gewöhnlichen galvanisch gekoppelten Energiewandlern - nicht nur ein einziges der beiden Potentiale verändert wird, wodurch sich ergibt, dass ein Bezugspotential bei der Spannungswandlung gemeinsam genutzt wird, sondern vielmehr dadurch, dass beide Potentiale der Gleichspannung entsprechend gleich gewandelt werden, sodass eine Symmetrierung in Bezug auf die ladestationsseitigen Potentiale und die bordnetzseitigen Potentiale erreicht werden kann. Dadurch kann auch vermieden werden, dass bei Auftreten eines Isolationsfehlers im kraftfahrzeugseitigen Bordnetz, welches mit einer größeren Betriebsspannung als die Ladestation betrieben wird, eine ungünstige Überlastung der Isolation der Ladestation verhindert werden kann.
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Damit die gewünschte Wandlungsfunktionalität realisiert werden kann, ist das Wandlerschaltelement an die beiden Mittelanschlüsse anzuschließen, deren Sternpunktwicklungsanschlüsse über die Schalteinheit mit dem Gleichspannungsladeanschluss koppelbar sind. Dadurch kann eine symmetrierende Spannungswandlung erreicht werden.
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Diejenige der drei Phasenwicklungen, die für die Energiewandlung nicht benötigt wird, kann durch die Schalteinheit deaktiviert werden, indem ihr Sternpunktanschluss freigeschaltet wird. Dadurch können Beeinträchtigungen durch eine Asymmetrie vermieden werden.
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Die Schalteinheit ist vorzugsweise als elektromechanische Schalteinheit ausgebildet, die beispielsweise zwei Umschalteinheiten umfassen kann. In einem ersten Schaltzustand kann mittels der Umschalteinheiten erreicht werden, dass die drei Sternpunktwicklungsanschlüsse elektrisch miteinander gekoppelt sind. In einem zweiten Schaltzustand sind dann zwei der Sternpunktwicklungsanschlüsse mit dem Gleichspannungsladeanschluss elektrisch gekoppelt, wohingegen der dritte Sternpunktwicklungsanschluss freigeschaltet ist. Die Umschalteinheiten werden vorzugsweise gemeinsam geschaltet. Dem Grunde nach kann anstelle der elektromechanischen Schaltelemente natürlich auch eine entsprechende Konstruktion mit elektronischen Schaltelementen vorgesehen sein, beispielsweise unter Nutzung von Transistoren oder dergleichen.
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Die Schaltelemente des Wechselrichters können durch elektronische Schaltelemente wie Transistoren, Thyristoren oder dergleichen gebildet sein. Dem Grunde nach gilt das auch für das Wandlerschaltelement, wobei für das Wandlerschaltelement ergänzend die Funktion zu realisieren ist, dass es im ausgeschalteten Schaltzustand, beispielsweise während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs ein bidirektionales Sperren realisieren kann. Dies kann zum Beispiel durch zwei antiseriell geschaltete Transistoren oder dergleichen erreicht werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Es zeigt die einzige Figur:
- 1 eine schematische Schaltbilddarstellung für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebseinrichtung, die mittels eines Wandlerschaltelements und einer Schalteinheit zum energietechnischen Koppeln einer eine Gleichspannung bereitstellenden Ladestation ausgebildet ist.
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1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung ein Bordnetz 10 eines nicht weiter dargestellten Elektrofahrzeugs als elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Das Bordnetz 10 umfasst eine Fahrzeugbatterie 12, die vorliegend als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet ist und für eine Betriebsspannung von etwa 800 V ausgebildet ist.
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Das Bordnetz 10 umfasst weitere, in 1 nicht dargestellte elektrische Einrichtungen und Einheiten, die an die Fahrzeugbatterie 12 angeschlossen sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Klimakompressor, einen DC/DC-Wandler zum elektrischen Koppeln eines Niedervoltbordnetzes und/oder dergleichen handeln.
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Das Bordnetz 10 umfasst ferner eine Antriebseinrichtung mit einer dreiphasigen asynchronen Maschine 14 sowie einem mit der Fahrzeugbatterie 12 elektrisch gekoppelten Wechselrichter 16. Der Wechselrichter 16 umfasst für jede der Phasen der Asynchronmaschine 14 eine jeweilige Reihenschaltung aus jeweils zwei in Reihe geschalteten Schaltelementen S1, S2, S3, S4, S5, S6. Die Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6 einer jeweiligen der Reihenschaltungen stellen einen jeweiligen Mittelanschluss 18, 20, 22 bereit, an den ein jeweiliger wechselrichterseitiger Wicklungsanschluss 24, 26, 28 einer jeweiligen Phasenwicklung der Asynchronmaschine 14 angeschlossen ist.
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Gegenüberliegende Sternpunktwicklungsanschlüsse 30, 32, 34 der Phasenwicklungen sind einen Sternpunkt 36 bildend miteinander elektrisch koppelbar. Die Antriebseinrichtung ist hinsichtlich ihrer Funktion für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs für den Fachmann bekannt, sodass von weiteren Erläuterungen diesbezüglich abgesehen wird.
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Bekanntermaßen werden die Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6 in einem Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs in einem Schaltbetrieb betrieben. Die Schaltelemente S2, S3, S4, S5, S6 sind vorliegend durch Transistoren, und zwar MOSFET gebildet. In alternativen Ausgestaltungen können hier auch andere Transistoren, beispielsweise IGBT oder dergleichen, zum Einsatz kommen. Die Schaltelemente S1, S2, S3, S4, S5, S6 werden gemäß einer Pulsweitenmodulation im Schaltbetrieb betrieben, sodass Phasenwicklungen der Asynchronmaschine 14 mit einer entsprechenden Wechselspannung beziehungsweise einem entsprechendem Wechselstrom beaufschlagt sind.
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Der Wechselrichter umfasst ferner bordnetzseitig einen Kondensator C1, der jedoch auch zumindest teilweise durch das Bordnetz 10 bereitgestellt sein kann.
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An die Mittelanschlüsse 18, 22 ist ferner ein Wandlerschaltelement 38 angeschlossen, welches durch zwei antiseriell geschaltete MOSFET S7, S8 gebildet ist. Dadurch ist das Wandlerschaltelement 38 bidirektional sperrfähig. Im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs sind die MOSFET S7, S8 im ausgeschalteten Schaltzustand.
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An den Sternpunktwicklungsanschlüssen 30, 32, 34 ist eine Schalteinheit 40 angeschlossen. Die Schalteinheit 40 umfasst zwei Umschaltschütze S9, S10 als Umschalteinheiten. Die Umschaltschütze S9, S10, werden durch eine nicht weiter dargestellte Steuereinheit ebenso wie die weiteren Schaltelemente beziehungsweise MOSFET in bestimmungsgemäßer Weise im Schaltbetrieb betrieben. Vorliegend ist die Schalteinheit 40 ausgebildet, in einem ersten Schaltzustand die Sternpunktwicklungsanschlüsse 30, 32, 34 miteinander elektrisch zu verbinden, sodass der Sternpunkt 36 ausgebildet wird. In diesem Schaltzustand kann das Elektrofahrzeug im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb genutzt werden.
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In einem Ladezustand ist der Sternpunktwicklungsanschluss 32 freigeschaltet. Die beiden weiteren Sternpunktwicklungsanschlüsse 30, 34 sind mit einem Gleichspannungsladeanschluss 42 elektrisch gekoppelt. In diesem Zustand kann der Gleichspannungsladeanschluss 42 mit einer Ladestation 44 elektrisch gekoppelt sein, sodass zwischen dem Bordnetz 10 und der Ladestation 44 elektrische Energie ausgetauscht werden kann. In diesem Betriebszustand, der außerhalb des Fahrbetriebs ist, wird das Wandlerschaltelement 38 im Schaltbetrieb betrieben, sodass eine gewünschte Spannungswandlung realisiert werden kann.
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Am Gleichspannungsladeanschluss 42 sind ferner fahrzeugseitig ein elektrischer Widerstand R1 als Entladewiderstand sowie ein Kondensator C2 als Filterkondensator angeschlossen.
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In diesem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 40 kann somit durch geeignetes Takten des Wandlerschaltelements 38 beziehungsweise des MOSFET S7 eine Funktion als Hochsetzsteller (Booster) erreicht werden, wenn von der Ladestation 44 elektrische Energie zur Fahrzeugbatterie 12 gefördert wird. Für den umgekehrten Energietransfer kann der hierdurch gebildete Energiewandler als Tiefsetzsteller (Buck) betrieben werden. Zu diesem Zweck ist der MOSFET S8 permanent eingeschaltet, wohingegen der MOSFET S7 in einem geeigneten Schaltbetrieb betrieben wird. Die Schaltelemente S1, S6 sind im Ladebetrieb der Fahrzeugbatterie 12 beziehungsweise beim Hochsetzstellen im ausgeschalteten Schaltzustand, wobei jedoch durch die Inversdioden dieser MOSFET eine elektrische Kopplung erreicht wird. Das Tiefsetzstellen kann hingegen durch ein Takten der Schaltelemente beziehungsweise MOSFET S1, S6 erfolgen. Das Wandlerschaltelement 38 beziehungsweise die MOSFET S7, S8 sind in diesem Betriebsmodus im ausgeschalteten Schaltzustand.
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Die vorgenannten Betriebsmodi eignen sich also insbesondere für den Fall, dass die Ladestation 44 eine kleinere Betriebsspannung als die der Fahrzeugbatterie 12 bereitstellt. Vorliegend beträgt die Betriebsspannung der Ladestation 14 etwa 400 V.
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Das Bordnetz 10 umfasst ferner zwei Schaltelemente S11 und S12, die es ermöglichen, die Fahrzeugbatterie 12 unmittelbar mit dem Gleichspannungsladeanschluss 42 elektrisch zu koppeln. In den vorgenannten Betriebsmodi sind die Schaltelemente S11, S12 jedoch im ausgeschalteten Schaltzustand. Die Schaltelemente S11, S12 sind vorliegend durch elektromechanische Schaltelemente, beispielsweise ein Schütz oder dergleichen, gebildet und werden ebenfalls gemeinsam geschaltet. Die Schaltelemente S11, S12 können aber auch durch elektronische Schaltelemente wie auch die Schalteinheit S40 gebildet sein.
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Die Schaltelemente S11, S12 werden in den eingeschalteten Schaltzustand geschaltet, wenn die Betriebsspannung der Ladestation 44 etwa der Betriebsspannung der Fahrzeugbatterie 12 entspricht, sodass ein vorgebbarer Energieaustausch ohne Spannungsanpassung ermöglicht werden kann. In diesem Betriebszustand ist die Schalteinheit 40 im ersten Schaltzustand, sodass die Asynchronmaschine 14 im Sternpunkt 36 geschaltet ist. Das Wandlerschaltelement 38 ist in diesem Betriebsmodus im ausgeschalteten Schaltzustand.
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Durch die Erfindung können der Wechselrichter 16 sowie die Asynchronmaschine 14 als Teil eines bidirektionalen Buck-Boost-Gleichspannungswandlers genutzt werden. Dabei wird der Sternpunkt 36 der Asynchronmaschine 14 aufgetrennt und zwei der Phasenwicklungen beziehungsweise Statorwicklungen können als Speicherdrosseln für die Wandlungsfunktion genutzt werden. Jede der beiden Speicherdrosseln ist für die Anpassung eines der Hochvoltpotentiale zuständig. Zudem können im Wechselrichter 16 zwei Halbleiterschalter eingesetzt sein, die als Kurzschlussschalter (S7) oder als Freilaufpfad für die Drosselströme eingesetzt werden können. Der MOSFET S8 ist in diesem Fall im permanent eingeschalteten Schaltzustand. Durch geeignetes Ansteuern der Schaltelemente S1 oder S6 bei einem Isolationsfehler kann eine Überlastung der Isolation verhindert werden.
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Es können unter anderem folgende Vorteile erreicht werden:
- • Symmetrierung der Y-Kapazitäten während der DC-Ladevorgangs bei gleichzeitigem Boosten von zum Beispiel 450V auf 800V
- • Symmetrierung der Y-Kapazitäten während der DC-Einspeisevorgangs von der Fahrzeugbatterie in die DC-Ladesäule bei gleichzeitigem Buck-Betrieb von zum Beispiel etwa 800 V auf etwa 450 V
- • Reaktion auf ISO-Fehler durch Ansteuerung der Schalter S1 oder S6 ermöglicht es, eine Überlastung der Isolation der Ladesäule durch Spannung des Fahrzeugs beim Boost-Betrieb zu vermeiden
- • Reaktion auf ISO-Fehler durch Ansteuerung der Schalter S1 oder S6 ermöglicht es, eine Überlastung der Isolation der Ladesäule durch Spannung des Fahrzeugs beim Buck-Betrieb zu vermeiden
- • Darstellung der Boost-Funktion und Buck-Funktion durch geringen Mehraufwand (C2, SW1 und SW2, S7) und Nutzung von vorhandenen Komponenten aus dem Inverter (zwei Drosseln, S1, S6, C1). Einsparung von Kosten, Gewicht und Volumen durch die Synergieeffekte.
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Das Ausführungsbeispiel dient ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bordnetz
- 12
- Fahrzeugbatterie
- 14
- Asynchronmaschine
- 16
- Wechselrichter
- 18
- Mittelanschluss
- 20
- Mittelanschluss
- 22
- Mittelanschluss
- 24
- Wicklungsanschluss
- 26
- Wicklungsanschluss
- 28
- Wicklungsanschluss
- 30
- Sternpunktwicklungsanschluss
- 32
- Sternpunktwicklungsanschluss
- 34
- Sternpunktwicklungsanschluss
- 36
- Sternpunkt
- 38
- Wandlerschaltelement
- 40
- Schalteinheit
- 42
- Gleichspannungsladeanschluss
- 44
- Ladestation
- S1 bis S8
- MOSFET
- S9
- Umschalteinheit
- S10
- Umschalteinheit
- S11
- Schütz
- S12
- Schütz
- C1
- Kondensator
- C2
- Kondensator
- R1
- elektrischer Widerstand
