DE102020123983A1 - Schaltung zum Entladen von einem Energiespeicher eines Antriebssystems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantriebs mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler (1) als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler (1) einen ersten Kondensator (2), eine dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3) und einen ersten Schalter (4) für einen ersten Stromkreis (5) und den ersten Kondensator (2), die dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3), einen der Spule (3) nachgeschalteten zweiten Schalter (6) und einen dem zweiten Schalter (6) nachgeschalteten zweiten Kondensator (7) für einen zweiten Stromkreis (8) vorsieht, wobei der erste (4) Schalter und der zweite Schalter (6) so eingerichtet sind, um abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten zu sein, dass entweder der erste Stromkreis (5) oder der zweite Stromkreis (8) geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb und ein Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugs.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantrieb, insbesondere in einem hybridelektrischen-, Plug-In-Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeug, mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler einen ersten Kondensator, eine dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule und einen ersten Schalter für einen ersten Stromkreis und den ersten Kondensator, die dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule, einen der Spule nachgeschalteten zweiten Schalter und einen dem zweiten Schalter nachgeschalteten zweiten Kondensator für einen zweiten Stromkreis vorsieht. Zudem betrifft die Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb mit dieser Schaltung sowie ein Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebsystems eines elektrischen Fahrzeugs.
  • Gattungsgemäße Schaltungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Bspw. offenbart die DE 10 2012 203 778 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und mit einer als Motor und Generator betreibbaren Elektromaschine mit einem mit der Kurbelwelle in Wirkverbindung stehenden Rotor, einem mit der Kurbelwelle wirksam verbundenen Drehschwingungsdämpfer, einer Akkumulatoreinrichtung zum Austausch von elektrischer Energie mit der Elektromaschine sowie eine entsprechende Akkumulatoreinrichtung.
  • Es sind somit bereits Entladeschaltungen bekannt, bei welchen eine Entladung über eine aktive Entladeschaltung, eingebettet in einer Leistungselektronik, vorgesehen ist, welche zusätzlich notwendige Bauteile und somit Bauraum erfordert und Kosten verursacht. Dies hat den Nachteil, dass mindestens ein zusätzlicher Leistungshalbleiterschalter und zusätzliche Leistungswiderstände zur Umwandlung der gespeicherten Energie in Wärme notwendig sind. Darüber hinaus benötigt eine solche Entladeschaltung eine Logikansteuerung.
  • Gemäß einschlägigen Sicherheitsnormen muss die elektrische Energie in einem Gleichspannungszwischenkreis in einem Hochvolt-Fahrzeugbordnetz innerhalb einer kurzen Zeit von 2 Sekunden auf ein für den Menschen ungefährliches Maß/Spannungsniveau entladen werden. Ein derartiger Gleichspannungszwischenkreis wird mit einer Spannung von mehr als 60V DC/Gleichspannung betrieben und soll gemäß den Sicherheitsnormen auf unter 60V DC/Gleichspannung entladen werden.
  • Nach aktuellem Stand handelt es sich je nach Spannungsbereich bzw. Batteriespannung um Entladespannungen von 500 V bis zu 800 V DC/Gleichspannung. Gemäß dem Stand der Technik erfolgt eine solche Entladung über eine aktive Ladeschaltung eingebettet in einer Leistungselektronik, welche zusätzlich notwendige Bauteil und somit Bauraum und Kosten erfordert. Wie vorstehend bereits erläutert, sind mindestens ein zusätzlicher Leistungshalbleiterschalter und zusätzliche Leistungswiderstände zur Umwandlung der gespeicherten Energie in Wärme notwendig, zuzüglich einer Logikansteuerung dieser Schaltung.
  • Diese Sicherheitsanforderung betrifft generell alle elektrischen Fahrzeugantriebssysteme mit stets vorhandenen kapazitiven Energiespeichern, wobei der Energiespeicher funktional und/oder parasitär vorhanden ist. Des Weiteren werden DC/DC-Wandler bei batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeugantriebssystemen zum Erhöhen des Wirkungsgrades dem Antriebsumrichter vorgeschaltet. Diese Wandler haben generell die Aufgabe die DC-Zwischenkreisspannung des Antriebsumrichters abhängig vom Arbeitspunkt des Antriebssystems nachzuführen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Schaltung zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstiger ist und geringeren Bauraum benötigt. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Entladung bei einem Antriebssystem mit einem einphasigen DC/DC-Wandler mit minimalem Aufwand zu realisieren.
  • Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der erste Schalter und der zweite Schalter so eingerichtet sind, um so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten zu sein, dass entweder der erste Stromkreis oder der zweite Stromkreis geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen.
  • In anderen Worten ausgedrückt, wird eine aktive Entladung der gesamten Energiespeicher im Fahrzeugbordnetz durch eine geschickte Umladung der vorhandenen Energiespeicher erreicht. Dieses Umladen der Energiespeicher wird durch das abwechselnde Schließen und Öffnen des ersten Schalters und des zweiten Schalters realisiert. In anderen Worten, wird der Gleichspannungszwischenkreis einer Leistungselektronik bzw. die Kapazitäten in einem Fahrzeugbordnetz bei Antriebssystemen mit einem vorgeschalteten einphasigen DC/DC-Wandler in Buck-Boost oder Boost Topologie aktiv entladen. Es ist zu beachten, dass der erste Kondensator und der zweite Kondensator jeweils einen Energiespeicher darstellen, welche es zu entladen gilt.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn der erste Schalter und der zweite Schalter eingerichtet sind, um ein Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis und dem zweiten Stromkreis basierend auf einem vorbestimmten Zeitintervall zu erzwingen. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn das vorbestimmte Zeitintervall, in welchem der erste Stromkreis durch Schließen des ersten Schalters geschlossen ist, dem vorbestimmten Zeitintervall zumindest annährend entspricht, in welchem der zweite Stromkreis durch Schließen des zweiten Schalters geschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Stromkreis periodisch umschaltet. In anderen Worten bedeutet das, dass der erste Schalter periodisch versetzt zu dem zweiten Schalter geschaltet ist.
  • Hierbei ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Schaltung so eingerichtet ist, um das Umschalten selbstständig/automatisch dauerhaft durchzuführen bzw. bis zu dem Zeitpunkt durchzuführen, bis die gewünschte Spannung von weniger als 60 V erreicht ist, bzw. ein Entladen nicht mehr gewünscht ist.
  • Auch ist es bevorzugt, wenn der Entladevorgang derart vorgesehen ist, dass entweder der erste Schalter zu und der zweite Schalter offen oder der zweite Schalter zu und der erste Schalter offen ist. Das bedeutet in anderen Worten, dass sobald der Entladevorgang gestartet ist, immer einer der beiden Schalter in der Offenstellung ist und der andere der beiden Schalter geschlossen ist.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der erste Stromkreis einen ersten Zustand des Entladevorgangs definiert, in welchem der erste Kondensator über die Spule entladen wird, wenn der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter offen ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der zweite Stromkreis einen zweiten Zustand des Entladevorgangs definiert, in welchem der zweite Kondensator über die Spule und den ersten Kondensator entladen wird, wenn der zweite Schalter geschlossen und der erste Schalter offen ist. Das bedeutet, dass durch die zwei verwendeten Schalterstellungen lediglich ein Umschalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand vorgesehen ist. Somit wird der erste Kondensator als ein erster Energiespeicher immer abwechseln mit dem zweiten Kondensator als ein zweiter Energiespeicher entladen.
  • In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn der ohmsche Widerstand des ersten Kondensators, des zweiten Kondensators, der Spule, des ersten Schalters und des zweiten Schalters sowohl im ersten Stromkreis als auch im zweiten Stromkreis gezielt darauf abgestimmt ist, die im jeweiligen Stromkreis gespeicherte Energie in Wärme umzuwandeln und als Wärme abzugeben. Hierbei ist es von Vorteil, dass keine zusätzlichen Bauteile für den Entladevorgang bzw. die Entladefunktion benötigt / eingesetzt werden müssen. Dadurch können zusätzliche Kosten und Bauraum eingespart werden. Diese Einsparung betrifft hauptsächlich teure Leistungswiderstände und einen zusätzlichen Halbleiter-Schalter.
  • Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn sämtliche Leistungsbauteil des DC/DC-Wandlers Wasser gekühlt sind. Somit ist das thermische Verhalten stets unkritisch während der aktiven Entladung der Kondensatoren bzw. Energiespeicher. Dies ist bei der Verwendung von Leistungswiderständen nicht der Fall. In anderen Worten, besteht aufgrund der bestehenden Wasserkühlung bei sämtlichen Leistungsbauteilen des DC/DC-Wandlers keine Gefahr, dass diese aufgrund der in Wärme umgewandelten Energie überhitzen. Somit wird durch ohmsche Widerstände von dem ersten Kondensator, dem zweiten Kondensator, der Spule und dem ersten sowie dem zweiten Schalter die elektrische Energie als Wärme entsorgt.
  • Bevorzugterweise ist eine Software Routine in die Schaltung integriert. Mittels dieser integrierten Software Routine ist das Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis und dem zweiten Stromkreis möglich. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das vorbestimmte Zeitintervall zum Umschalten zwischen den beiden Schalterstellungen leicht einstellbar ist. Zudem können die Leistungsbauteile des DC/DC-Wandlers sowie dessen Ansteuer-Bauteile wie Gatetreiber, Mikroprozessor und Stromsensorik verwendet werden, so dass wiederum keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Software Routine bspw. zum automatischen Öffnen und Schließen des jeweiligen ersten Schalters oder zweiten Schalters ausgelegt ist.
  • Es ist bevorzugt, wenn die Schaltung dazu ausgebildet und ausgelegt ist, den zumindest einen Energiespeicher nach vorzugsweise 500ms auf unter 50V zu entladen, zumindest jedoch auf unter 60V in unter 2Sekunden. Dies hat den Vorteil, dass die Sicherheitsnorm den zumindest einen Energiespeicher auf unter 60V in zwei Sekunden zu entladen, leicht erfüllt ist.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb, insbesondere für ein hybridelektrisches-, Plug-In-Hybrid- oder reines Elektrofahrzeug, in welchem eine Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte enthalten ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantriebs, insbesondere in einem hybridelektrischen-, Plug-In-Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeug, mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler einen ersten Kondensator, eine dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule und einen ersten Schalter für einen ersten Stromkreis und den ersten Kondensator, die dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule, einen der Spule nachgeschalteten zweiten Schalter und einen dem zweiten Schalter nachgeschalteten zweiten Kondensator für einen zweiten Stromkreis vorsieht, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten werden, dass entweder der erste Stromkreis oder der zweite Stromkreis geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers,
    • 2 ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers gemäß einem ersten Zustand des aktiven Entladevorgangs,
    • 3 ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers gemäß einem zweiten Zustand des aktiven Entladevorgangs,
    • 4 ein Diagramm zur Darstellung des Spannungs- und des Stromverlaufs über der Zeit während eines gesamten aktiven Entladevorgangs, sowie
    • 5 ein Diagramm zur vergrößerten Darstellung des Ausschnitts A aus 4.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • 1 zeigt ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers 1 zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantriebs mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz. Der einphasige DC/DC-Wandler 1 ist dem Antriebssystem als Stellglied vorgeschaltet. In 1 ist gezeigt, dass der DC/DC-Wandler 1 einen ersten Kondensator 2, eine dem ersten Kondensator 2 nachgeschaltete Spule 3 und einen ersten Schalter 4 für einen ersten Stromkreis 5 (in 2 gezeigt) hat. Des Weiteren hat der DC/DC-Wandler 1 den ersten Kondensator 2, die dem ersten Kondensator 2 nachgeschaltete Spule 3, einen der Spule 3 nachgeschalteten zweiten Schalter 6 und einen dem zweiten Schalter 6 nachgeschalteten zweiten Kondensator 7 für einen zweiten Stromkreis 8 (in 3 gezeigt). In 1 sind der erste Schalter 4 und der zweite Schalter 6 in einer Offenstellung gezeigt.
  • 2 zeigt ein Schaltbild des einphasigen DC/DC-Wandlers 1 aus 1 gemäß einem ersten Zustand 10 (in 5 gezeigt) des aktiven Entladevorgangs. In dem ersten Zustand 10 ist der erste Schalter 4 geschlossen und der zweite Schalter 6 in einer Offenstellung. Der durch den ersten Schalter 4 geschlossene erste Stromkreis 5 ermöglicht das Entladen des ersten Kondensators 2 über die nachgeschaltete Spule 3. Der zweite Kondensator 7 wird hierbei nicht beachtet.
  • 3 zeigt ein Schaltbild des einphasigen DC/DC-Wandlers 1 aus 1 gemäß einem zweiten Zustand 11 (in 5 gezeigt) des aktiven Entladevorgangs. In dem zweiten Zustand 11 ist der zweite Schalter 6 geschlossen und der erste Schalter 4 in einer Offenstellung. Der durch den zweiten Schalter 6 geschlossene zweite Stromkreis 8 ermöglicht das Entladen des zweiten Kondensators 7 über die Spule 3 und den ersten Kondensator 2.
  • 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung des Spannungs- und des Stromverlaufs über der Zeit während eines gesamten aktiven Entladevorgangs. 4 enthält ein oberes spannungsbezogenes und ein unteres strombezogenes Diagramm. Auf der x-Achse ist die Zeit in Millisekunden in einem Bereich zwischen 0s bis 600ms aufgetragen. Auf der y-Achse ist in dem oberen Diagramm die Spannung in Volt in einem Bereich zwischen -46 V bis +489 V aufgetragen und in dem unteren Diagramm der Strom in Ampere in einem Bereich zwischen -200 A bis +200 A.
  • Das obere Diagramm der 4 zeigt den Spannungsverlauf UC1 in dem ersten Kondensator 2 und den Spannungsverlauf UC2 in dem zweiten Kondensator 7. Hierbei ist zu erkennen, dass die Spannungen UC1 von dem ersten Kondensator 2 und die Spannungen UC2 von dem zweiten Kondensator 7 bereits nach 500ms auf unter 50V liegen. Eine detailliertere Beschreibung hierzu folgt zu 5
  • Das untere Diagramm der 4 zeigt den Stromverlauf IL in der Spule 3. Der Strom IL beschreibt das Verhalten des Stroms an der Spule 3 während des Entladevorgangs gemäß dem abwechselnden Schalten zwischen dem ersten Zustand 10 und dem zweiten Zustand 11. In anderen Worten beschreibt IL den Verlauf des Stroms basierend auf dem Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis 5 und dem zweiten Stromkreis 8.
  • 5 zeigt ein Diagramm zur vergrößerten Darstellung des Ausschnitts A aus 4. Gemäß 4 sind in 5 ebenfalls zwei Diagramme, ein oberes spannungsbezogenes und ein unteres strombezogenes, gezeigt. Im oberen Diagramm sind zwei Kennlinien zu erkennen. Eine erste Kennlinie beschreibt den Spannungsverlauf UC1 und eine zweite Kennlinie beschreibt den Spannungsverlauf UC2.
  • Die erste Kennlinie gemäß UC1 im oberen Diagramm beschreibt den Verlauf der Spannung gemäß dem ersten Kondensator 2 im einphasigen DC/DC-Wandler 1. Dabei ist das abwechselnde Schließen und Öffnen der Schalter 4 und 6 zu erkennen. Wenn der erste Schalter 4 geschlossen ist und der erste Kondensator 2 gemäß dem ersten Zustand 10 entladen wird, fällt die Kurve der Kennlinie UC1. Sobald der erste Schalter 4 geöffnet und der zweite Schalter 6 geschlossen ist, wird der zweite Kondensator 7 gemäß dem zweiten Zustand 11 entladen. In diesem zweiten Zustand 11 steigt die Kennlinie UC1 an.
  • Bei einer Zusammenschau des abwechselnden Schaltens zwischen den beiden Zuständen 10 und 11 entsteht ein wellförmiger/sinusförmiger Verlauf. Hierbei wird der Spitze-Tal-Wert 12 mit dem Fortschreiten der Zeit immer kleiner, bis sich die Kurve bei etwa 500ms Sekunden nur noch in dem Spannungsbereich von 0V bis 50V gemäß 4 bewegt.
  • Die zweite Kennlinie gemäß UC2 im oberen Diagramm beschreibt den Verlauf der Spannung gemäß dem zweiten Kondensator 7 im einphasigen DC/DC-Wandler 1. Dabei ist wiederum das abwechselnde Schließen und Öffnen der Schalter 4 und 6 zu erkennen. Wenn der zweite Schalter 6 geschlossen ist und der zweite Kondensator 7 gemäß dem zweiten Zustand 11 entladen wird, fällt die Kurve der Kennlinie UC2. Sobald der zweite Schalter 6 geöffnet und der erste Schalter 4 geschlossen ist, wird der erste Kondensator 2 gemäß dem ersten Zustand 10 entladen. In diesem ersten Zustand 10 steigt die Kennlinie UC2 an.
  • Bei einer Zusammenschau des abwechselnden Schaltens der beiden Zustände 10 und 11 entsteht wiederum ein wellenförmiger/sinusförmiger Verlauf. Hierbei wird der Spitze-Tal-Wert 12 mit dem Fortschreiten der Zeit immer kleiner und das gesamte Spannungsniveau fällt so ab, dass sich bei etwa 500ms der Spannungsbereich zwischen 0 und 50V befindet.
  • Bei einem Vergleich der beiden Kennlinien UC1 und UC2 ist zu erkennen, dass der Spitze-Tal Wert 12 der Kennlinie UC1 deutlich größer ist, als der Spitze-Tal-Wert 12 der Kennlinie UC2. Des Weiteren zeigt das obere Diagramm der 5, dass die Kurve UC1 fällt, wenn die Kurve UC2 steigt und andersherum. Das spiegelt das Umschalten zwischen den beiden Zuständen 10 und 11, bzw. das abwechselnde Entladen des ersten Kondensators2 und des zweiten Kondensators 7 wider. Der Spitze-Tal-Wert 12 der UC1 ist deutlich größer als der der Kennlinie UC2. Dies hat den Hintergrund, dass der zweite Kondensator 7 über den ersten Kondensator 2 und die Spule 3, und der erste Kondensator 2 nur über die Spule 3 entladen wird. Somit steigt das Spannungsniveau der Kennlinie UC1 deutlich höher an. Die Kennlinie UC2 zeigt einen sehr flachen Kurvenverlauf, allerdings auf einem durchgehend höheren Spannungsniveau. Die Periodendauer 14 beider Kennlinien UC1 und UC2 definiert sich über die gemeinsame Dauer des ersten Zustands 10 und des zweiten Zustands 11 zusammen.
  • Im unteren Diagramm ist eine Kennlinie IL1 gezeigt. In der Stromkurve IL1 ist zu erkennen, dass bei einem Umschalten von dem ersten Zustand 10 in den zweiten Zustand 11 oder bei einem Umschalten von dem zweiten Zustand 11 in den ersten Zustand 10 jeweils eine Nullstelle 15 durchlaufen wird. Demnach befindet sich ein Hochpunkt 16 der Stromkurve IL1 zeitlich betrachtet in der Mitte des ersten Zustands 10 und ein Tiefpunkt 17 der Stromkurve IL1 zeitlich betrachtet in der Mitte des zweiten Zustands 11. Die Amplitude 13 definiert sich von der Nulllinie bis zum Hochpunkt 16 bzw. Tiefpunkt 17 des Stromverlaufs IL1 und nimmt ebenfalls mit dem Fortschreiten der Zeit so ab, dass sich die Stromkurve mit dem Fortschreiten des Entladevorgangs der Nulllinie annähert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    DC/DC-Wandler
    2
    Erster Kondensator
    3
    Spule
    4
    Erster Schalter
    5
    Erster Stromkreis
    6
    Zweiter Schalter
    7
    Zweiter Kondensator
    8
    Zweiter Stromkreis
    9
    Zeitintervall
    10
    Erster Zustand
    11
    Zweiter Zustand
    12
    Spitze-Tal-Wert
    13
    Amplitude
    14
    Periodendauer
    15
    Nullstelle
    16
    Hochpunkt
    17
    Tiefpunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012203778 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Schaltung zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantriebs, insbesondere in einem hybridelektrischen-, Plug-In-Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeug, mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler (1) als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler (1) einen ersten Kondensator (2), eine dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3) und einen ersten Schalter (4) für einen ersten Stromkreis (5) und den ersten Kondensator (2), die dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3), einen der Spule (3) nachgeschalteten zweiten Schalter (6) und einen dem zweiten Schalter (6) nachgeschalteten zweiten Kondensator (7) für einen zweiten Stromkreis (8) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (6) so eingerichtet sind, um so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten zu sein, dass entweder der erste Stromkreis (5) oder der zweite Stromkreis (8) geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen.
  2. Schaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (6) eingerichtet sind, um ein Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis (5) und dem zweiten Stromkreis (8) basierend auf einem vorbestimmten Zeitintervall (9) zu erzwingen.
  3. Schaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladevorgang derart vorgesehen ist, dass entweder der erste Schalter (4) zu und der zweite Schalter (6) offen oder der zweite Schalter (6) zu und der erste Schalter (4) offen ist.
  4. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromkreis (5) einen ersten Zustand (10) des Entladevorgangs definiert, in welchem der erste Kondensator (2) über die Spule (3) entladen wird, wenn der erste Schalter (4) geschlossen und der zweite Schalter (6) offen ist.
  5. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stromkreis (8) einen zweiten Zustand (11) des Entladevorgangs definiert, in welchem der zweite Kondensator (7) über die Spule (3) und den ersten Kondensator (2) entladen wird, wenn der zweite Schalter (6) geschlossen und der erste Schalter (4) offen ist.
  6. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand des ersten Kondensators (2), des zweiten Kondensators (7), der Spule (3), des ersten Schalters (4) und des zweiten Schalters (6) sowohl im ersten Stromkreis (5) als auch im zweiten Stromkreis (8) gezielt darauf abgestimmt ist, die im jeweiligen Stromkreis (5, 8) gespeicherte Energie in Wärme umzuwandeln und als Wärme abzugeben.
  7. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Software Routine in den DC/DC-Wandler (1) integriert ist.
  8. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (1) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Energiespeicher auf unter 50V zu entladen.
  9. Elektrischer Fahrzeugantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthalten ist.
  10. Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugs mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler (1) als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler (1) einen ersten Kondensator (2), eine dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3) und einen ersten Schalter (4) für einen ersten Stromkreis (5) und den ersten Kondensator (2), die dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3), einen der Spule (3) nachgeschalteten zweiten Schalter (6) und einen dem zweiten Schalter (6) nachgeschalteten zweiten Kondensator (7) für einen zweiten Stromkreis (8) vorsieht, wobei der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (6) so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten werden, dass entweder der erste Stromkreis (5) oder der zweite Stromkreis (8) geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen.
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