DE102020133489A1

DE102020133489A1 - Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020133489A1
Application number: DE102020133489.3A
Authority: DE
Inventors: Kai FRIEDRICH; Thomas Rinkleff
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-06-15

Abstract

Bordnetz für ein Kraftfahrzeug (1) zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Traktionsmotors (14) des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Bordnetz (2) wenigstens ein Leitungsnetz (3, 4) mit wenigstens einer zwei oder mehr Adern (8, 9, 11 - 13) umfassenden elektrischen Leitung (7, 10) und wenigstens eine Anpassungsschaltung (18, 19) aufweist, wobei die Anpassungsschaltung (18, 19) wenigstens ein elektronisches Bauteil aufweist, dessen Impedanz an die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung (7, 10) angepasst ist, wobei die Anpassungsschaltung (18, 19) zwischen die Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) und/oder zwischen wenigstens eine der Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) und eine Masse (21, 22) des Bordnetzes (2) geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Traktionsmotors des Kraftfahrzeugs, wobei das Bordnetz wenigstens ein Leitungsnetz mit wenigstens einer zwei oder mehr Adern umfassenden elektrischen Leitung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Ein Bordnetz in einem Kraftfahrzeug dient zum Verteilen von elektrischer Energie zwischen verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs. Neben Komponenten zur Energiespeicherung bzw. Energieerzeugung umfasst ein Bordnetz dabei auch eine oder mehrere Komponenten, welche mit dem Bordnetz verbunden sind und beispielsweise über das Bordnetz betrieben werden und/oder elektrische Energie in das Bordnetz einspeisen. Bei den Komponenten kann es sich beispielsweise um eine Leistungselektronik wie einen Pulswechselrichter oder einen Gleichspannungswandler sowie um elektrische Verbraucher wie beispielsweise einen Klimakompressor oder einen Heizer handeln.
Viele dieser Komponenten weisen Schaltelemente wie Transistoren oder Ähnliches auf, welche im Betrieb der Komponente insbesondere periodisch geschaltet werden. Aufgrund dieser Schaltvorgänge können in dem Bordnetz Störungen entstehen, welche abhängig von dem Frequenzbereich, in dem die Störungen auftreten, zum Beispiel einen Funkempfang in dem Kraftfahrzeug und/oder in der Umgebung des Kraftfahrzeugs stören können. Das Ausmaß, welches insbesondere von dem Kraftfahrzeug in die Umgebung abgestrahlte Störungen aufweisen dürfen, ist vielerorts durch Vorgaben gesetzlich beschränkt. Um das Ausmaß derartiger Störungen zu verhindern bzw. um die elektromagnetische Verträglichkeit des Kraftfahrzeugs zu verbessern, ist es bekannt, verschiedene Maßnahmen wie Schirmungen des Bordnetzes und/oder Filtereinrichtungen im Bordnetz zu verwenden. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zur Störungsunterdrückung in elektrischen Systemen bekannt.
In CN 108790862 A wird ein Hochvoltbordnetz, welches eine Batterie mit mehreren Batteriezellen umfasst, beschrieben. Dabei werden einzelne Zellen der Batterie derart verschaltet, dass eine Reihenschaltung der Batteriezellen eine möglichst kleine Leiterschleife bildet, so dass in Kombination mit einer zusätzlichen Unterdrückung von Gleichtaktstörungen die Störungsaussendung des Bordnetzes reduziert werden kann.
US 2002/0067168 A1 offenbart ein Verfahren zum Kalibrieren einer Leitungsimpedanz einer Kommunikationsleitung, bei dem eine Spannungstransiente an einem Ende der Leitung angelegt und über eine Messung ausgewertet wird. Anschließend wird die Impedanz an dem zweiten Ende der Leitung in Abhängigkeit des Messergebnisses angepasst.
Aus WO 2012/11503 A1 ist ein Kabelgeschirr für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges bekannt, welches zwei Hochvoltkabel umfasst, welche von einer elektromagnetischen Schirmung umgeben sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bordnetz für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welches insbesondere eine verbesserte Störungsunterdrückung aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Bordnetz der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Leitungsnetz wenigstens eine Anpassungsschaltung aufweist, wobei die Anpassungsschaltung wenigstens ein elektronisches Bauteil aufweist, dessen Impedanz an die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung angepasst ist, wobei die Anpassungsschaltung zwischen die Adern der elektrischen Leitung und/oder zwischen wenigstens eine der Adern der elektrischen Leitung und eine Masse des Bordnetzes geschaltet ist.
Durch das elektronische Bauteil der Anpassungsschaltung, dessen Impedanz an die Leitungsimpedanz der wenigstens einen elektrischen Leitung des Bordnetzes angepasst ist, wird eine Impedanzanpassung in dem Bordnetz erreicht. Durch diese Impedanzanpassung können Reflexionen von elektrischen Störungen, welche insbesondere an den Schnittstellen zwischen zwei elektrischen Leitungen und/oder an den Schnittstellen von mit dem Leitungsnetz verbundenen Komponenten auftreten, vermieden werden. Durch das Unterdrücken dieser Reflexionen der Störungen reduziert sich die Aussendung von Störungen bzw. die Amplitude der ausgesendeten Störungen durch das Bordnetz deutlich.
Mittels der Impedanzanpassung im Bordnetz durch die wenigstens eine Anpassungsschaltung können insbesondere Reflexionen von hochfrequenten Störungen, zum Beispiel in einem Frequenzbereich zwischen 5 kHz und 3 GHz, reduziert oder vollständig unterdrückt werden. Die Störungen können dabei insbesondere auf Schaltvorgänge in mit dem Leitungsnetz verbundenen Komponenten des Bordnetzes zurückgehen und als Wechselstromsignale einen Gleich- oder Wechselstrom in dem Leitungsnetz überlagern. Die Störungsunterdrückung durch die Impedanzanpassung verhindert das Ausbilden von Resonanzen bzw. stehenden Wellen, welche sich aufgrund der Reflexionen in dem Leitungsnetz und/oder zwischen mit dem Leitungsnetz verbundenen Komponenten aufbauen können, so dass auch das Entstehen von Peaks in der Störungsabstrahlung bei den jeweiligen Resonanzfrequenzen verhindert werden kann.
Das Bordnetz kann vollständig geschirmt, teilweise geschirmt oder ungeschirmt ausgeführt sein. Durch das Reduzieren von Reflexionen insbesondere auch in einem zur Funkübertragung vorgesehenen Frequenzbereich reduziert sich die Störungsabstrahlung des Bordnetzes und somit auch eines das Bordnetz umfassenden Kraftfahrzeugs, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit des Bordnetzes bzw. des Kraftfahrzeugs verbessert werden kann. Bei ausreichender Reduktion der Störabstrahlung durch die Impedanzanpassung kann das Bordnetz vorteilhaft nur teilweise geschirmt oder sogar gänzlich ungeschirmt ausgeführt werden. Dies hat den Vorteil dass auf zusätzliche Komponenten zur Abschirmung des Bordnetzesvorteilhaft ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden kann.
Um eine hinreichende Störungsunterdrückung in dem Bordnetz durch die Anpassungsschaltung zu erreichen, ist es ausreichend, wenn die Impedanz des wenigstens einen Bauteils zumindest im Wesentlichen der Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung entspricht. In diesem Zusammenhang bedeutet zumindest im Wesentlichen, dass sich die Impedanz des Bauteils der Anpassungsschaltung und die Leitungsimpedanz um 30 %, insbesondere um 20 %, bevorzugt um 10 % und weiter bevorzugt um 5 % oder weniger unterscheiden. Auch bei einem geringen Unterschied zwischen der Impedanz des Bauteils und der Leitungsimpedanz der elektrischen Leistung kann bereits eine signifikante Reduzierung der Reflexionen bzw. der Resonanzen im Bordnetz erreicht werden, so dass ein vollständiges Übereinstimmen der Impedanzen nicht zwingend erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil der Impedanzanpassung in dem Bordnetz über die Anpassungsschaltung liegt darin, dass auf zusätzliche Filtermaßnahmen in dem Leitungsnetz und/oder in mit dem Leitungsnetz verbundenen Komponenten des Bordnetzes ganz oder teilweise verzichtet werden kann. Auf diese Weise kann der Filteraufwand in dem Bordnetz reduziert werden, da weniger oder keine weiteren Filtereinrichtungen zur Störungsunterdrückung eingesetzt werden müssen.
Die Anpassungsschaltung, welche das wenigstens eine, an die Leitungsimpedanz angepasste elektronische Bauteil aufweist, ist zwischen den wenigstens zwei Adern der elektrischen Leitung oder zwischen eine der Adern und eine Masse des Bordnetzes geschaltet. Es ist möglich, dass die Anpassungsschaltung mehrere elektronische Bauteile aufweist, deren Impedanz jeweils einzeln oder als Summe an die Leitungsimpedanz angepasst ist und welche jeweils zwischen den zwei Adern oder zwischen zwei der Adern bzw. zwischen einer unterschiedlichen Ader und der oder einer Masse des Bordnetzes angeordnet sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Leitungsnetz mehrere elektrische Leitungen aufweist, wobei das Bauteil der Anpassungsschaltung an die Leitungsimpedanzen der mehreren elektrischen Leitungen angepasst ist. Die mehreren elektrischen Leitungen weisen dabei insbesondere zumindest im Wesentlichen die gleiche Leitungsimpedanz auf, so dass eine Anpassung über das wenigstens eine elektronische Bauteil der Anpassungsschaltung möglich ist. Die mehreren elektrischen Leitungen des Leitungsnetzes können beispielsweise dazu verwendet werden, um mehrere Komponenten des Bordnetzes untereinander und/oder mit einer Energiequelle des Bordnetzes zu verbinden. Bei Leitungen, welche zumindest im Wesentlichen die gleiche Leistungsimpedanz aufweisen, ist es vorteilhaft möglich, eine einzelne Anpassungsschaltung in dem Leitungsnetz zu verwenden, um eine Impedanzanpassung des Bordnetzes zu erreichen. Die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung bzw. der elektrischen Leitungen kann zwischen 30 Ohm und 200 Ohm, beispielsweise 100 Ohm oder 120 Ohm, betragen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Adern der elektrischen Leitung derart angeordnet sind, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand der Adern und dem Durchmesser der Adern über die Länge der Leitung zumindest im Wesentlichen konstant ist und/oder dass die Adern der elektrischen Leitung als Flachleiter ausgeführt sind und/oder dass die Adern der elektrischen Leitung verdrillt sind. Durch ein konstantes Verhältnis zwischen dem Abstand der Adern und ihrem Durchmesser über die Länge der Leitung wird eine konstante Impedanz der Leitung über ihre gesamte Länge erreicht. Ferner können bei mehreren elektrischen Leitungen des Leitungsnetzes jeweils zumindest im Wesentlichen gleiche Verhältnisse zwischen dem Abstand der Adern und dem Durchmesser der Adern für die jeweiligen elektrischen Leitungen erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ dazu ist es möglich, dass die Adern der elektrischen Leitung als Flachleiter ausgeführt sind. Eine als Flachleiter ausgeführte Ader kann dabei wellenwiderstandskontrolliert ausgeführt werden, so dass eine konstante und bestimmbare Leitungsimpedanz der Adern bzw. der elektrischen Leitung erreicht werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Adern der elektrischen Leitung verdrillt werden, so dass sich eine im Wesentlichen konstante Impedanz über die Länge der Leitung ergibt.
Derartige Ausführungen der Adern bzw. der elektrischen Leitung ermöglichen es, dass mehrere elektrische Leitungen mit einer zumindest im Wesentlichen gleichen Impedanz bzw. einem zumindest im Wesentlichen gleichen Wellenwiderstand verwendet werden können, da für jede der Leitungen eine zumindest im Wesentlichen über die Länge der Leitung konstante Impedanz ermittelbar bzw. einstellbar ist. Dies hat weiterhin den Vorteil, dass auch innerhalb einer derartigen Leitung keine Impedanzsprünge aufgrund bereichsweise unterschiedlicher Leitungsimpedanzen auftreten, wodurch vorteilhaft auch das Auftreten von Störungsresonanzen bzw. Störungsreflexionen in der elektrischen Leitung verhindert werden kann. Der Durchmesser der Adern bzw. die Querschnittsfläche von als Flachleitern ausgeführten Adern kann sich dabei nach der über das Leitungsnetz übertragenen Leistung bzw. der jeweiligen Stromstärken der über die elektrische Leitung geführten Ströme richten.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Bordnetz ein Hochvolt-Bordnetz, insbesondere mit einer Spannung zwischen 200 V und 1000 V, ist. In einem Hochvolt-Bordnetz sind die Spannungen der entstehenden Störungen ebenfalls hoch, so dass durch ein Hochvolt-Bordnetz besonders starke Störungen abgestrahlt werden können. Vorteilhaft kann durch die Impedanzanpassung mittels der wenigstens einen Anpassungsschaltung eine Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit des Hochvolt-Bordnetzes erreicht werden.
Es ist möglich, dass das Bordnetz mit wenigstens einem weiteren Bordnetz, welches ein unterschiedliches Spannungsniveau aufweist, verbunden ist. Beispielsweise das weitere Bordnetz ein Niedervolt-Bordnetz sein, welches mit einer Niedervoltspannung, z. B. zwischen 12 V und 48 V, betrieben wird. Ein solches Niedervolt-Bordnetz kann ein eigenes Leitungsnetz mit wenigstens einer Anpassungsschaltung aufweisen, so dass auch in dem Niedervolt-Bordnetz auftretende Störungen unterdrückt werden können. Es ist auch möglich, dass das Niedervolt-Bordnetz ein Leitungsnetz ohne Anpassungsschaltung ist und nur das Hochvolt-Bordnetz impedanzangepasst ist. Das Hochvolt-Bordnetz kann mit dem Niedervolt-Bordnetz zum Beispiel über einen Gleichspannungswandler verbunden sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bordnetz ein Gleichstromnetz oder ein Wechselstromnetz ist oder dass das Bordnetz wenigstens ein Gleichstromnetz und wenigstens ein Wechselstromnetz als Teilnetze aufweist. Sowohl in einem als Gleichstromnetz als auch in einem als Wechselstromnetz ausgebildeten Bordnetz bzw. in einem Gleichstromteilnetz und einem Wechselstromnetz eines Bordnetzes kann jeweils über wenigstens eine Anpassungsschaltung eine Impedanzanpassung erreicht werden, so dass vorteilhaft eine Störungsunterdrückung möglich ist. Die Teilnetze eines Bordnetzes können eine gemeinsame Masse aufweisen oder es können unterschiedliche Massen bzw. Massepotentiale für die Teilnetze vorliegen.
Ein Bordnetz, welches sowohl wenigstens ein Gleichstromteilnetz als auch wenigstens ein Wechselstromteilnetz aufweist, kann z. B. einen Inverter umfassen, über den das Gleichstromteilnetz mit dem Wechselstromteilnetz verbunden ist. Dabei ist insbesondere möglich, dass das Gleichstromteilnetz als eine Komponente eine Traktionsbatterie und das Wechselstromteilnetz als eine Komponente einen Traktionsmotor umfasst, wobei der Traktionsmotor über den die beiden Teilnetze verbindenden Inverter aus der Traktionsbatterie betrieben werden kann. Ein Bordnetz, das mehrere Teilnetze umfasst, kann auch mehrere Leitungsnetze umfassen, wobei z. B. ein Leitungsnetz ein Gleichstromleitungsnetz des Gleichstromteilnetzes und ein weiteres Leitungsnetz ein Wechselstromleitungsnetz des Wechselstromteilnetzes ist, wobei für das Gleichstromteilnetz und das Wechselstromteilnetz jeweils wenigstens eine separate Anpassungsschaltung eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das oder ein Leitungsnetz ein Gleichstromleitungsnetz ist, wobei die Anpassungsschaltung eine Reihenschaltung aus wenigstens einem Kondensator und wenigstens einem Widerstand aufweist, welche zwischen die Adern der elektrischen Leitung des Gleichstromnetzes geschaltet ist, wobei die Impedanz des Widerstands oder der Widerstände der Leitungsimpedanz zumindest im Wesentlichen entspricht. Das Gleichstromleitungsnetz kann dabei das Leitungsnetz eines als Gleichstromnetz ausgebildeten Bordnetzes bzw. eines Gleichstromteilnetzes des Bordnetzes sein.
Durch das Verwenden einer Reihenschaltung aus wenigstens einem Kondensator und wenigstens einem Widerstand kann erreicht werden, dass bei der zwischen die Adern der elektrischen Leitung des Gleichstromleitungsnetzes geschalteten Anpassungsschaltung keine durch einen Gleichstrom zu passierende Verbindung zwischen den Adern der Leitung erzeugt wird. Es ist insbesondere möglich, dass die Anpassungsschaltung mehr als einen Kondensator aufweist, um die Ausfallsicherheit der Anpassungsschaltung bzw. des Gleichstromleitungsnetzes zu erhöhen. Bei der Reihenschaltung aus dem wenigstens einen Kondensator und dem wenigstens einen Widerstand ist insbesondere die Impedanz des wenigstens einen Widerstands zumindest im Wesentlichen gleich der Leitungsimpedanz der wenigstens einen elektrischen Leitung des Gleichstromleitungsnetzes. Die Impedanz des Kondensators ist bevorzugt derart gewählt, dass sie in einem Frequenzbereich, in dem eine Störungsunterdrückung erfolgen soll, kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, als die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung ist, so dass sie die Impedanzanpassung über den wenigstens einen Widerstand in diesem Frequenzbereich nicht oder zumindest nicht wesentlich beeinflusst.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass ein Schaltungsknoten zwischen zwei Bauteilen der Reihenschaltung über wenigstens einen Widerstand mit der oder einer Masse des Bordnetzes verbunden ist und/oder dass die Adern der elektrischen Leitung jeweils über wenigstens eine aus wenigstens einem Widerstand und wenigstens einem Kondensator gebildete, weitere Reihenschaltung der Anpassungsschaltung mit der oder einer Masse des Bordnetzes verbunden sind. Auf diese Weise kann zusätzlich eine Unterdrückung von Gleichtaktstörungen erreicht werden, da der Schaltungsknoten zwischen den zwei Bauteilen der Reihenschaltung mit der oder einer Masse des Bordnetzes verbunden ist. Dabei ist insbesondere der Schaltungsknoten zu jeder der Adern der elektrischen Leitung über wenigstens eine Kapazität getrennt, so dass der Gleichstrom in dem Gleichstromleitungsnetz nicht über die Anpassungsschaltung nach Masse abfließt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das oder ein Leitungsnetz ein Wechselstromleitungsnetz ist, wobei die Adern der elektrischen Leitung des Wechselstromleitungsnetzes jeweils über wenigstens einen aus wenigstens einem Widerstand und wenigstens einem Kondensator gebildete Reihenschaltung der Anpassungsschaltung mit der Masse des Wechselstromnetzes verbunden sind, wobei die Impedanz des wenigstens einen Widerstands zumindest im Wesentlichen der halben Leitungsimpedanz entspricht. Dabei kann beispielsweise in einem dreiphasigen Wechselstromnetz die wenigstens eine elektrische Leitung des Wechselstromleitungsnetzes als eine dreiphasige elektrische Leitung ausgeführt sein, welche drei Adern als Phasenleitungen umfasst. Jede der Adern bzw. jede der Phasenleitungen kann über eine Reihenschaltung aus wenigstens einem Widerstand und wenigstens einem Kondensator mit der oder einer Masse des Bordnetzes verbunden sein. Die Reihenschaltungen können dabei direkt mit der Masse oder gemeinsam über wenigstens einen Widerstand mit der Masse des Bordnetzes verbunden sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass auch in dem Wechselstromleitungsnetz eine Impedanzanpassung zur Störungsunterdrückung bereitgestellt wird.
Je nach der Höhe der elektrischen Leistung, welche in der Anpassungsschaltung im Wechselstromleitungsnetz bei Betrieb des Wechselstromteilnetzes in Wärme umgesetzt wird, können die Anpassungsschaltung bzw. die Widerstände und/oder die Kondensatoren der Anpassungsschaltung mit einer Kühleinrichtung verbunden sein. Bei der Kühleinrichtung kann es sich beispielsweise um einen aktiven oder passiven Kühlkörper handeln, welcher zumindest die elektronischen Bauteile der Anpassungsschaltung kühlt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Bordnetz wenigstens eine Komponente umfasst, welche mit der elektrischen Leitung verbunden ist, wobei eine Abschlussimpedanz der Komponente an die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung angepasst ist. Bei der Komponente kann es sich z. B. um eine Leistungselektronikkomponente, beispielsweise einen Pulswechselrichter, handeln. Die Komponente kann auch als Gleichspannungswandler, als elektrischer Klimakompressor, als Hochvoltheizer oder Ähnliches ausgeführt sein. Bevorzugt ist jede Komponente, welche mit dem Bordnetz verbunden ist, an die Impedanz bzw. den Wellenwiderstand der elektrischen Leitungen des Leitungsnetzes des Bordnetzes angepasst.
Die wenigstens eine Komponente kann über die wenigstens eine Anpassungsschaltung des Leitungsnetzes angepasst sein oder ein kann eine separate Anpassungsschaltung, welche zum Beispiel in die Komponente integriert ist verwendet werden. Es ist auch möglich, dass die Komponente derart ausgeführt ist, dass die Eingangsimpedanz bzw. Ausgangsimpedanz der Komponente der Leitungsimpedanz der mit dem Eingang bzw. dem Ausgang der Komponente verbundenen wenigstens einen elektrischen Leitung des Leitungsnetzes zumindest im Wesentlichen entspricht. Bei einem mehrere Teilnetze umfassenden Bordnetz kann die Komponente bzw. können die Komponenten jeweils an die Impedanz des Leitungsnetzes bzw. des jeweiligen Teilnetzes angepasst sein.
Die Anpassungsschaltung kann erfindungsgemäß in einer mit der elektrischen Leitung verbundenen Komponente des Bordnetzes, an einem Ende der elektrischen Leitung, zwischen wenigstens zwei Leitungsabschnitten der elektrischen Leitung und/oder zwischen wenigstens zwei elektrischen Leitungen, insbesondere in einem Verbindungsbereich, in dem die zwei elektrischen Leitungen miteinander verbunden sind, angeordnet sein. Eine Anordnung der Anpassungsschaltung in einer mit der elektrischen Leitung verbundenen Komponente des Bordnetzes ermöglicht dabei, dass die Anpassungsschaltung z. B. mit einem Gehäuse der Komponente angeordnet ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Anpassungsschaltung beispielsweise in einem eigenen Gehäuse an einem Ende der elektrischen Leitung, zwischen zwei Leitungsabschnitten einer elektrischen Leitung und/oder zwischen wenigstens zwei Leitungen angeordnet ist.
Bevorzugt kann die Anpassungsschaltung, beispielsweise in einem eigenen Gehäuse, in einen Verbindungsbereich wenigstens zweier Leitungen angeordnet werden. Ein derartiger Verbindungsbereich wird auch als Hochvolt-Splice bezeichnet. Die wenigstens zwei Leitungen, welche an dem Verbindungsbereich anschließen, sind bevorzugt jeweils zwischen 1 m und 2 m lang, um ausreichend Leitungsinduktivität zwischen der Anpassungsschaltung und der Komponente bereitzustellen. Dies bewirkt eine Entkopplung der Anpassungsschaltung von einer gegebenenfalls vorhandenen Filtermaßnahme der Komponente, welche je nach Ausführung der Filtermaßnahme ebenfalls zwischen den Adern der elektrischen Leitung oder zwischen einer der Adern und einer Masse des Bordnetzes geschaltet sein kann. Entsprechend kann dies auch auf eine Anpassungsschaltung zutreffen , welche zwischen zwei insbesondere zwischen 1 m und 2 m langen Leitungsabschnitten einer elektrischen Leitung angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Anpassungsschaltung zwischen wenigstens zwei elektrischen Leitungen oder zwischen wenigstens zwei Leitungsabschnitten der elektrischen Leitung angeordnet ist, wobei die Anpassungsschaltung wenigstens zwei Induktivitäten umfasst, welche zwischen dem wenigstens einen Bauteil der Anpassungsschaltung und einer mit einer der elektrischen Leitungen oder einem der elektrischen Leitungsabschnitten verbundenen Komponente des Bordnetzes jeweils in die Adern der elektrischen Leitung geschaltet sind. Durch die wenigstens zwei Induktivitäten der Anpassungsschaltung, welche jeweils in einer der Adern geschaltet sind, kann die Leitungsinduktivität zwischen der Anpassungsschaltung und einer an der elektrischen Leitung verbundenen Komponente vergrößert werden. Dies kann insbesondere in den Fällen eingesetzt werden, in denen die elektrische Leitung bzw. der Leitungsabschnitt zwischen der Anpassungsschaltung und der Komponente zu kurz ist, um ausreichend Leitungsinduktivität bereitzustellen.
Die Induktivitäten können dabei z. B. als Luftspule oder als Spulen mit Kern ausgeführt sein. Der Wert der Induktivitäten kann dabei derart bemessen werden, dass sie in Abhängigkeit des Wellenwiderstands bzw. der Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung bzw. des Leitungsabschnitts bei den bevorzugt zu unterdrückenden Frequenzen, zum Beispiel ab 10 MHz, einen Kurzschluss der Anpassungsschaltung zumindest im Wesentlichen vermeiden.
Für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass es ein erfindungsgemäßes Bordnetz umfasst. Sämtliche vorangehend in Bezug zu dem erfindungsgemäßen Bordnetz beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für das Kraftfahrzeug.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellung und zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Bordnetzes,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Bordnetzes,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Bordnetzes,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Bordnetzes,
6 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Bordnetzes, und
7 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Anpassungsschaltung eines erfindungsgemäßen Bordnetzes.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Bordnetz 2, welches zwei Leitungsnetze 3, 4 umfasst. Dabei ist das Leitungsnetz 3 ein Gleichstrom leitungsnetz eines als Gleichstromnetzwerk ausgeführten ersten Teilnetzes 5 des Bordnetzes 2. Das Leitungsnetz 4 ist ein Wechselstromleitungsnetz eines als Wechselstromnetzwerk ausgeführten zweiten Teilnetzes 6 des Bordnetzes 2.
Das Leitungsnetz 3 umfasst mehrere elektrische Leitungen 7, welche zum Transport des Gleichstroms in dem Gleichstromteilnetz 5 dienen. Die elektrischen Leitungen 7 umfassen jeweils zwei Adern 8, 9. Entsprechend umfasst das Leitungsnetz 4 eine elektrische Leitung 10, welche zum Transport des Wechselstroms in dem Wechselstromteilnetz 6 dient. Dazu umfasst die elektrische Leitung 10 drei Adern 11, 12, 13, welche jeweils eine Phasenleitung der elektrischen Leitung 10 darstellen, so dass über die elektrische Leitung 10 ein dreiphasiger Wechselstrom transportiert werden kann.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst weiterhin einen elektrischen Traktionsmotor 14, welcher eine Komponente des Wechselstromteilnetzes 6 darstellt. Das Wechselteilnetz 6 ist mit dem Gleichstromteilnetz 5 über einen Inverter 15 des Kraftfahrzeugs verbunden. Das Gleichstromteilnetz 5 umfasst als eine Komponente einen als Batterie ausgeführten Traktionsenergiespeicher 16 sowie wenigstens eine weitere Komponente 17. Die weitere Komponente 17 kann beispielsweise als ein elektrischer Klimakompressor, ein elektrischer Heizer und/oder als ein Gleichspannungswandler ausgeführt sein.
Das Bordnetz 2 ist als Hochvolt-Bordnetz ausgeführt, welches ein Spannungsniveau zwischen 200 V und 1000 V aufweist. Die Spannung wird durch den Traktionsenergiespeicher 16 des Gleichstromteilnetzes 5 bereitgestellt, so dass über den Inverter 15 der Traktionsmotor 14 im dem Wechselstromteilnetz 6 betrieben werden kann bzw. in einem Generatorbetrieb des Traktionsmotors 14 elektrische Energie in dem Traktionsenergiespeicher 16 gespeichert werden kann.
Es ist möglich, dass das Kraftfahrzeug 1 weitere Bordnetze, beispielsweise ein Niedervolt-Bordnetz, aufweist, welches mit dem als Hochvolt-Bordnetz ausgeführten Bordnetz 2 beispielsweise über eine als Gleichspannungswandler ausgebildete weitere Komponente 17 verbunden werden kann.
Um während dem Betrieb des Inverters 15 und/oder der wenigstens einen weiteren Komponente 17 entstehende Störungen in dem Bordnetz 2 zu unterdrücken, umfassen das Leitungsnetz 3 und das Leitungsnetz 4 jeweils wenigstens eine Anpassungsschaltung 18 bzw. 19. Durch die Anpassungsschaltung 18 wird eine Impedanzanpassung der elektrischen Leitungen 7 in dem Gleichstromteilnetz 5 erreicht und durch die Anpassungsschaltung 19 wird entsprechend eine Impedanzanpassung der Leitung 10 des Wechselstromteilnetzes 6 erreicht.
Das Bordnetz 2 kann vollständig geschirmt, teilweise geschirmt oder gänzlich ungeschirmt ausgeführt sein. Durch die Impedanzanpassungen in den Teilnetzen 5, 6 werden Reflexionen bzw. Resonanzen von Störungen, welche beispielsweise auf Schaltvorgänge von Schaltelementen wie Transistoren in dem Inverter 15 und/oder der wenigstens einen weiteren Komponente 17 zurückgehen, unterbunden. Auf diese Weise kann die Abstrahlung von elektromagnetischen Störungen, insbesondere bei den Resonanzfrequenzen, durch das Bordnetz 2 bzw. des Kraftfahrzeugs 1 reduziert werden. Vorteilhaft erfolgt die Reduzierung dabei derart, dass keine oder zumindest keine vollständige Schirmung des Bordnetzes 2 benötigt wird, so dass das Bordnetz 2 ganz oder zumindest teilweise ungeschirmt ausgeführt werden kann. Weiterhin können durch die Impedanzanpassung in den Leitungsnetzen 3, 4 zusätzliche Filtermaßnahmen in dem Inverter 15 und/oder der wenigstens einen Komponente 17 reduziert werden. Es ist auch möglich, dass aufgrund der Impedanzanpassung auf zusätzliche Filtermaßnahmen in dem Inverter 15 und/oder der wenigstens einen Komponente 17 zumindest teilweise verzichtet werden kann.
Durch die Anpassungsschaltungen 18 bzw. 19 kann erreicht werden, dass der Reflexionsfaktor R, welcher sich zwischen einer Leitung 7 bzw. 10 und einer mit der Leitung verbundenen Komponente ergibt, zumindest im Wesentlichen null beträgt. Der Reflexionsfaktor R bestimmt sich bei einer Leitungsimpedanz von Z_L und einer Impedanz der Komponente Z_K zu R = (Z_L-Z_R)/(Z_L+Z_R).
Durch die Impedanzanpassung können in dem Bordnetz 2 auftretende, hochfrequente Störungen nicht mehr reflektiert werden, so dass sich auch keine Resonanzen bzw. stehenden Wellen ausbilden können und insgesamt die von dem Bordnetz 2 erzeugten elektromagnetischen Störungen, insbesondere von dem Bordnetz 2 abgestrahlte elektromagnetische Störungen, reduziert werden können. Bevorzugt sind sämtliche mit dem Bordnetz 2 verbundene Komponenten an die jeweilige Leitungsimpedanz des Bordnetzes 2 bzw. des Teilnetzes 5, 6 des Bordnetzes 2 angepasst, so dass möglichst viele Reflexionen von Störungen vermieden werden können.
Zur Impedanzanpassung umfassen die Anpassungsschaltungen 18, 19 jeweils wenigstens ein elektronisches Bauteil, welches an die Impedanz der elektrischen Leitungen 7 bzw. 10 angepasst ist. Weiterhin sind die Leitungsimpedanzen der elektrischen Leitungen 7 des Gleichstromteilnetzes 5 zumindest im Wesentlichen gleich, so dass das wenigstens eine Bauteil der Anpassungsschaltung 18 an die Leitungsimpedanzen der elektrischen Leitungen 7 angepasst werden kann.
Zumindest im Wesentlichen gleich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Leitungsimpedanzen bzw. die Leitungsimpedanz und die Impedanz des wenigstens einen Bauteils der Anpassungsschaltung um höchstens 30 %, insbesondere um höchstens 20 %, bevorzugt um höchstens 10 % und weiter bevorzugt um höchstens 5 % unterscheiden. Auch in dem Wechselstromteilnetz 6 ist die Impedanz des wenigstens einen elektronischen Bauteils der Anpassungsschaltung 19 an die Impedanz der elektrischen Leitung 10 angepasst.
Die vorliegende Ausgestaltung des Wechselstromnetzwerks 6 mit einer elektrischen Leitung 10 sowie die Ausgestaltung des Gleichstrombordnetzes 5 mit drei elektrischen Leitungen 7 und einer weiteren elektrischen Komponente 17 ist rein beispielhaft. Beide Teilnetze 5, 6 können weitere Komponenten und/oder weitere elektrische Leitungen 7, 10 umfassen. Die weiteren Leitungen 7, 10 weisen entsprechend eine zumindest im Wesentlichen gleiche Leitungsimpedanz auf.
Zum Erreichen von im Wesentlichen gleichen Leitungsimpedanzen kann vorgesehen sein, dass die Adern 8, 9 bzw. 11 bis 13 der elektrischen Leitung derart angeordnet sind, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand der Adern 8, 9 bzw. 11, bis 13 und dem Durchmesser der Adern über die Länge der Leitung zumindest im Wesentlichen konstant bleibt. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Adern 8, 9 bzw. die Adern 11 bis 13 jeweils als Flachleitung ausgeführt sein, welche insbesondere impedanzangepasst bzw. wellenwiderstandskontrolliert ausgeführt werden kann. Es ist auch möglich, dass die Adern 8, 9 bzw. 11 bis 13 jeweils verdrillt werden, um eine möglichst konstante und reproduzierbare Leitungsimpedanz der elektrischen Leitungen 7 bzw. 10 zu erreichen. Dies vereinfacht es, dass mehrere Leitungen der Teilnetze 5, 6 jeweils mit zumindest im Wesentlichen gleichen Wellenwiderständen bzw. Impedanzen ausgeführt werden können.
Die Anpassungsschaltung 18 ist in einem auch als Hochvolt-Splice bezeichneten Verbindungsbereich zwischen den drei elektrischen Leitungen 7 angeordnet. Alternativ kann die Anpassungsschaltung 18 zwischen zwei Leitungsabschnitten einer der elektrischen Leitungen 7 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass die Anspannungsschaltung 18, wie gestrichelt dargestellt ist, an einem Ende einer der elektrischen Leitungen 7 angeordnet ist oder dass an den Enden der elektrischen Leitungen 7 bzw. vor dem Inverter 15, dem Traktionsenergiespeicher 16 und der weiteren Komponente 17 als Komponenten des Gleichstromteilnetzes 5 jeweils eine Anpassungsschaltung 18 angeordnet ist.
Die Anpassungsschaltung 19 ist zwischen zwei Leitungsabschnitten der Leitung 10 angeordnet. Es ist auch möglich, dass die Anpassungsschaltung 19, wie gestrichelt dargestellt ist, an einem der Enden der Leitung 10 vor dem Traktionsmotor 14 oder dem Inverter 15 als Komponenten des Wechselstromteilnetzes 6 angeordnet ist bzw. dass an jedem der Enden eine Anpassungsschaltung 19 angeordnet ist.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18 für die Impedanzanpassung in dem Gleichstromteilnetz 5 dargestellt. Die Anpassungsschaltung 18 umfasst eine Reihenschaltung aus einem ersten Kondensator C₁ und einem ersten Widerstand R₁. Die Reihenschaltung ist dabei zwischen den Adern 8, 9 der elektrischen Leitung 7 geschaltet. Dabei führt die Ader 8 ein positives Gleichstrompotential HV+ und die Ader 9 ein negatives Gleichstrompotential HV-, welche jeweils insbesondere den von dem Traktionsenergiespeicher 16 bereitgestellten Potentialen entsprechen.
Die elektrische Leitung 7 weist eine Leitungsimpedanz von Z_L auf, wobei die Impedanz des Widerstandes R₁ der Leitungsimpedanz Z_L zumindest im Wesentlichen entspricht. Die Impedanz Z_c1 = 1/(ωC₁) des Kondensators C₁ ist dabei insbesondere in einem zu schützenden Frequenzbereich, in dem die Störungsabstrahlung reduziert werden soll, kleiner, insbesondere wesentlich kleiner, als die Leitungsimpedanz Z_L. Durch die Impedanzanpassung des Widerstands R₁ als elektronischem Bauteil der Anpassungsschaltung 18 an den Leitungswiderstand Z_L der elektrischen Leitung 7 wird eine Impedanzanpassung in dem Gleichstromnetzwerk 5 ermöglicht. Der zu schützende Frequenzbereich kann zum Beispiel bei einer unteren Grenze von 5 kHz beginnen, wobei der sich durch die Impedanzanpassung erzielte Effekt des Vermeidens von Reflexionen bzw. der Störungsunterdrückung auch auf Frequenzen oberhalb dieser unteren Grenze erstreckt. Auch eine Auslegung der Anpassungsschaltung 18 auf eine andere untere Grenze, insbesondere auf eine oberhalb von 5 kHz liegenden Frequenz, ist in diesem oder in den weiteren Ausführungsbeispielen möglich.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Anpassungsschaltung 18 eine Reihenschaltung aus einer ersten Kapazität C₁, einem ersten Widerstand R₁ sowie einer zweiten Kapazität C₂. Die Impedanz des Widerstands R₁ entspricht dabei zumindest im Wesentlichen der Leitungsimpedanz Z_L, so dass eine Impedanzanpassung in dem Gleichstromnetzwerk 5 erreicht wird.
Durch das Verwenden von zwei Kapazitäten C₁, C₂ in der Reihenschaltung wird eine Ausfallsicherheit der Anpassungsschaltung 18 bzw. des Gleichstromteilnetzes 5 oder des Bordnetzes 2 erhöht, da durch die beiden Kapazitäten C₁, C₂ eine doppelte Trennung des Widerstandes R₁ von den Adern 8, 9 der elektrischen Leitung 7 erreicht wird. Ein Kurzschluss zwischen den Adern 8, 9 bei einem Kurzschluss in einem der Kondensatoren C₁ bzw. C₂ kann somit vermieden werden. Dabei können die Kapazitäten C₁ und C₂ insbesondere zumindest im Wesentlichen den gleichen Kapazitätswert aufweisen, wobei ihre jeweiligen Impedanzen Z_C1 bzw. Z_C2 insbesondere in dem zu schützenden Frequenzbereich wesentlich kleiner als die Leitungsimpedanz Z_L der elektrischen Leitung 7 sind.
In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Anpassungsschaltung 18 eine Reihenschaltung aus zwei Kapazitäten C₁, C₂ sowie zwei Widerständen R₁, R₂. Ein Schaltungsknoten 20, welcher zwischen jeweils einer Reihenschaltung aus einer Kapazität C₁ bzw. C₂ und einem Widerstand R₁ bzw. R₂ liegt, ist über einen Widerstand R_G mit einer Masse 21 des Bordnetzes 2 verbunden. Dabei kann es sich bei der Masse 21 um eine Masse des Gleichstromteilnetzes 5 handeln, welche verschieden von einer Masse des Wechselstromnetzwerks 6 sein kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Summe der Impedanzen der Widerstände R₁ und R₂ zumindest im Wesentlichen gleich der Leitungsimpedanz Z_L. Die Kapazitäten C₁ und C₂ werden derart gewählt, dass die jeweiligen Impedanzen Z_C1 und Z_C2 in dem zu schützenden Frequenzbereich kleiner als die Leitungsimpedanz Z_L sowie kleiner die Impedanz Z_G zwischen den Adern 8 und 9 ist. Die Impedanz Z_G entspricht für die Ader 8 dann im Wesentlichen der Summe der Widerstände R₁ und R_G und für die Adern 9 entsprechend im Wesentlichen der Summe der Widerstände R₂ und R_G. Das zusätzliche Anbinden des Schaltungsknoten 20 an die Masse 21 ermöglicht, dass über die Anpassungsschaltung 18 zusätzlich zu Gleichtaktstörungen auch Gegentaktstörungen auf der elektrischen Leitung 7 bzw. in dem Gleichstromteilnetz 5 unterdrückt werden können.
In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18 dargestellt, welches ebenfalls eine Unterdrückung von Gegentaktstörungen auf der elektrischen Leitung 7 bzw. in dem Gleichstromteilnetz 5 ermöglicht. Dabei sind die Adern 8, 9 der elektrischen Leitung 7 jeweils über eine weitere Reihenschaltung aus einer Kapazität C_G und einem Widerstand R_G mit einer Masse 21 des Gleichstromnetzwerks 5 verbunden. Zusätzlich umfasst die Anpassungsschaltung 18 eine Reihenschaltung aus einer Kapazität C₁ und einem Widerstand R₁, welche zwischen die Adern 8, 9 der elektrischen Leitung 7 geschaltet ist. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Impedanz des Widerstandes R₁ zumindest im Wesentlichen der Leitungsimpedanz Z_L. Analog zum zweiten Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18 sind die Kapazitäten C₁ und C₂ derart gewählt, dass die jeweiligen Impedanzen Z_C1 und Z_C2 jeweils in dem zu schützenden Frequenzbereich kleiner als die Leitungsimpedanz Z_L sind. Auch die Kapazitäten C_G werden derart gewählt, dass ihre Impedanz Z_CG = 1/(ωC_G) jeweils in dem zu schützenden Frequenzbereich insbesondere wesentlich kleiner als die Impedanz Z_RG des Widerstands R_G ist.
In 6 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18 dargestellt. Diese entspricht dabei dem dritten Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 18, wobei die Anpassungsschaltung 18 zusätzlich zwei Induktivitäten L₁ und L₂ umfasst. Dabei ist die Induktivität L₁ in Reihe in die Ader 8 und die Induktivität L₂ in Reihe in die Ader 9 der elektrischen Leitung 7 geschaltet. Durch die Induktivitäten L₁ und L₂ kann erreicht werden, dass die Anpassungsschaltung 18, insbesondere die Reihenschaltung aus den Kapazitäten C₁, C₂ und den Widerständen R₁, R₂ nicht über eine in einer mit der Leitung 7 verbundenen Komponente 17 des Gleichstromnetzwerks 5 vorhandenen Filtermaßnahme kurzgeschlossen wird. Insbesondere, wenn diese Filtermaßnahme der Komponente 17 zwischen die Adern 8, 9 der elektrischen Leitung 7 geschaltet ist und eine vergleichsweise geringe Impedanz aufweist bzw. niederohmig ist, würde ohne die Induktivitäten L₁ bzw. L₂ die Impedanzanpassung über die Anpassungsschaltung 18 zumindest teilweise verhindert werden.
Die Induktivitäten L₁ und L₂ können auch in einer Anpassungsschaltung 18 verwendet werden, welche gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dem zweiten Ausführungsbeispiel oder dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist.
In allen Ausführungsbeispielen kann die Anpassungsschaltung 18 an einem Ende der elektrischen Leitung 7 und/oder zwischen zwei Leitungsabschnitten der elektrischen Leitung 7 angeordnet sein. Bei der Anordnung zwischen zwei Leitungsabschnitten der elektrischen Leitung 7 erfolgt die Anordnung der Anpassungsschaltung 18 insbesondere in einem Verbindungsbereich, in dem die zwei Leitungsabschnitte miteinander verbunden sind. Bei dem Verbindungsbereich kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Hochvolt-Splice des Gleichstromnetzwerks 5 handeln, in dem eine oder mehrere elektrische Leitungen 7 unterbrochen und/oder miteinander verbunden werden.
Bevorzugt sind die elektrischen Leitungen 7 zwischen der Anpassungsschaltung 18 und dem Inverter 15 bzw. einer Komponente 17 des Gleichstromnetzwerks 5 oder dem Traktionsenergiespeicher 16 und der Anpassungsschaltung 18 jeweils zwischen 1 m und 2 m lang, so dass ausreichend Leitungsinduktivität zwischen der Anpassungsschaltung 18 und dem Inverter 15 bzw. der Komponente 17 bereitgestellt werden kann. Dadurch kann eine Entkopplung der Anpassungsschaltung 18 von gegebenenfalls vorhandenen Filtermaßnahmen in der Komponente 17 erfolgen. In dem Fall, dass die Leitungslängen kürzer sind, können wie vorangehend beschrieben wenigstens zwei Induktivitäten L₁, L₂ der Anpassungsschaltung 18 vorgesehen werden, welche jeweils in Reihe in eine der Adern 8, 9 der elektrischen Leitung 7 geschaltet sind.
In 7 ist ein Ausführungsbeispiel der Anpassungsschaltung 19 dargestellt, welche Teil des Leitungsnetzes 4 des Wechselstromteilnetzes 6 ist. Die elektrische Leitung 10 verbindet den Inverter 15 mit dem elektrischen Traktionsmotor 14 und umfasst drei Phasen U, V, W, welche jeweils in einer der Adern 11 bis 13 der elektrischen Leitung 10 anliegen.
Die Adern 11, 12, 13 der elektrischen Leitung 10 sind jeweils über eine Reihenschaltung eines Kondensators C₁, C₂ oder C₃ und einem Widerstand R₁, R₂ oder R₃ untereinander und jeweils zusätzlich über einen Widerstand R_G mit einer Masse 22 des Wechselstromnetzwerks 6, welche von der Masse 21 des Gleichstromteilnetzes 5 verschieden sein kann, verbunden. Die jeweiligen Reihenschaltungen aus dem Kondensator C₁ und dem Widerstand R₁ bzw. aus dem Kondensator C₂ und dem Widerstand R₂ oder dem Kondensator C₃ und dem Widerstand R₃ sind dabei jeweils mit einem Schaltungsknoten 23 sowie einer der Phasen U, V, W verbunden, wobei der Schaltungsknoten 23 über den Widerstand R_G mit der Masse 22 verbunden ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Widerstandswerte der Widerstände R₁, R₂ und R₃ so gewählt, dass sie jeweils der halben Leitungsimpedanz Z_L zwischen jeweils zwei der Adern 11, 12, 13 der elektrischen Leitung 10 entsprechen. Die Kapazitätswerte sind derart gewählt, dass die jeweiligen Impedanzen Z_C1, Z_C2 und Z_C3 in dem zu schützenden Frequenzbereich kleiner als die Leitungsimpedanz Z_L sind. Die Impedanz Z_G zwischen den Adern 11, 12, 13 und der Masse 22 entspricht daher jeweils im Wesentlichen der Summe aus dem Widerstand R_G und dem mit der jeweiligen Phase verbundenen Widerstand R₁, R₂ bzw. R₃.
In allen Ausführungsbeispielen kann die Anpassungsschaltung 18, 19 jeweils in einem eigenen Gehäuse 24 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass die Anpassungsschaltung in eine mit dem jeweiligen Teilnetz 5, 6 verbundene Komponente, wie den Traktionsmotor 14, den Inverter 15, den Traktionsenergiespeicher 16 und/oder die wenigstens eine Komponente 17, integriert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 108790862 A [0004]
US 2002/0067168 A1 [0005]
WO 2012/11503 A1 [0006]

Claims

Bordnetz für ein Kraftfahrzeug (1) zur Versorgung wenigstens eines elektrischen Traktionsmotors (14) des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Bordnetz (2) wenigstens ein Leitungsnetz (3, 4) mit wenigstens einer zwei oder mehr Adern (8, 9, 11 - 13) umfassenden elektrischen Leitung (7, 10) und wenigstens eine Anpassungsschaltung (18, 19) aufweist, wobei die Anpassungsschaltung (18, 19) wenigstens ein elektronisches Bauteil aufweist, dessen Impedanz an die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung (7, 10) angepasst ist, wobei die Anpassungsschaltung (18, 19) zwischen die Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) und/oder zwischen wenigstens eine der Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) und eine Masse (21, 22) des Bordnetzes (2) geschaltet ist.
Bordnetz nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsnetz (3, 4) mehrere elektrische Leitungen (7, 10) aufweist, wobei das Bauteil der Anpassungsschaltung (18, 19) an die Leitungsimpedanzen der mehreren elektrischen Leitungen (7, 10) angepasst ist.
Bordnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) derart angeordnet sind, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand der Adern (8, 9, 11 - 13) und dem Durchmesser der Adern (8, 9, 11 - 13) über die Länge der Leitung (7, 10) zumindest im Wesentlichen konstant ist und/oder dass die Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) als Flachleiter ausgeführt sind und/oder dass die (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) verdrillt sind.
Bordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz (2) ein Hochvolt-Bordnetz, insbesondere mit einer Spannung zwischen 200 V und 1000 V, ist.
Bordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz (2) ein Gleichstromnetz oder ein Wechselstromnetz ist oder dass das Bordnetz (2) wenigstens ein Gleichstromnetz und wenigstens ein Wechselstromnetz als Teilnetze (5, 6) aufweist.
Bordnetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Leitungsnetz (3, 4) ein Gleichstromleitungsnetz (3) ist, wobei die Anpassungsschaltung (18) eine Reihenschaltung aus wenigstens einem Kondensator (C₁, C₂) und wenigstens einem Widerstand (R₁, R₂) aufweist, welche zwischen die Adern (8, 9) der elektrischen Leitung (7) des Gleichstromleitungsnetzes (3) geschaltet ist, wobei die Impedanz des Widerstands (R₁) oder der Widerstände (R₁, R₂) der Leitungsimpedanz zumindest im Wesentlichen entspricht.
Bordnetz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltungsknoten (20) zwischen zwei Bauteilen der Reihenschaltung über wenigstens einen Widerstand (R_G) mit der oder einer Masse (21) des Bordnetzes (2) verbunden ist und/oder dass die Adern (8, 9) der elektrischen Leitung (7) jeweils über wenigstens eine aus wenigstens einem Widerstand (R_G) und wenigstens einem Kondensator (C_G) gebildete, weitere Reihenschaltung der Anpassungsschaltung (18) mit der oder einer Masse (21) des Bordnetzes (2) verbunden sind.
Bordnetz nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das oder ein Leitungsnetz (3, 4) ein Wechselstromleitungsnetz (4) ist, wobei die Adern (11 - 13) der elektrischen Leitung (10) des Wechselstromleitungsnetzes (4) jeweils über wenigstens eine aus wenigstens einem Widerstand (R₁, R₂, R₃) und wenigstens einem Kondensator (C₁, C₂, C₃) gebildete Reihenschaltung der Anpassungsschaltung (19) mit der oder einer Masse (22) des Bordnetzes (2) verbunden sind, wobei die Impedanz des wenigstens einen Widerstands (R₁, R₂, R₃) zumindest im Wesentlichen der halben Leitungsimpedanz entspricht.
Bordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz wenigstens eine Komponente (17) umfasst, welche mit der elektrischen Leitung verbunden ist, wobei eine Abschlussimpedanz der Komponente (17) an die Leitungsimpedanz der elektrischen Leitung (7, 10) angepasst ist.
Bordnetz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (18, 19) in einer mit der elektrischen Leitung (7, 10) verbundenen Komponente des Bordnetzes (2), an einem Ende der elektrischen Leitung (7, 10), zwischen wenigstens zwei Leitungsabschnitten der elektrischen Leitung (7, 10) und/oder zwischen wenigstens zwei elektrischen Leitungen (7, 10), insbesondere in einem Verbindungsbereich, in dem die zwei elektrischen Leitungen (7, 10) miteinander verbunden sind, angeordnet ist.
Bordnetz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungsschaltung (18, 19) zwischen wenigstens zwei elektrischen Leitungen oder zwischen wenigstens zwei Leitungsabschnitten der elektrischen Leitung (7, 10) angeordnet ist, wobei die Anpassungsschaltung (18, 19) wenigstens zwei Induktivitäten (L₁, L₂) umfasst, welche zwischen dem Bauteil der Anpassungsschaltung (18, 19) und einer mit einer der elektrischen Leitungen (7, 10) oder einem der Leitungsabschnitte verbundenen Komponente des Bordnetzes (2) jeweils in die Adern (8, 9, 11 - 13) der elektrischen Leitung (7, 10) geschaltet sind.
Kraftfahrzeug umfassend ein Bordnetz (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.