DE102021003852A1 - Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden elektrischen Antriebssystems - Google Patents

Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden elektrischen Antriebssystems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrisches Antriebssystem (1) für ein Fahrzeug, mit- einer elektrischen Drehstrommaschine (2) zum Antreiben des Fahrzeugs,- einem elektrischen Energiespeicher (3) zum elektrischen Versorgen der elektrischen Drehstrommaschine (2) während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs,- einem Wechselrichter (4) der elektrischen Drehstrommaschine (2), welcher mit dem elektrischen Energiespeicher (3) elektrisch gekoppelt ist, und- einem fahrzeugseitigen Ladeanschluss (5) zum elektrischen Koppeln des elektrischen Energiespeichers (3) mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit (6), wobei- in Abhängigkeit von dem Wechselrichter (4) eine Ladespannung (UL) des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses (5) in eine Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers (3) umwandelbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit einer elektrischen Drehstrommaschine zum Antreiben des Fahrzeuges. Ebenfalls weist das elektrische Antriebssystem einen elektrischen Energiespeicher zum Versorgen der elektrischen Drehstrommaschine während eines Fahrbetriebs des Fahrzeuges auf. Das elektrische Antriebssystem weist des Weiteren einen Wechselrichter der elektrischen Drehstrommaschine auf, welcher mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch gekoppelt ist. Das elektrische Antriebssystem weist einen fahrzeugseitigen Ladeanschluss zum elektrischen Koppeln des elektrischen Energiespeichers mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit auf.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems eines Fahrzeugs, wobei während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs eine elektrische Drehstrommaschine mittels eines elektrischen Energiespeichers elektrisch versorgt wird, so dass das Fahrzeug mittels der elektrischen Drehstrommaschine angetrieben wird.
  • Elektrisch angetriebene, insbesondere batteriebetriebene, Fahrzeuge, wie Elektrofahrzeuge (BEV), werden häufig mit einer Batteriespannung im Bereich von 800 Volt betrieben. Dabei sind 800 Volt-Ladesäulen nicht immer verfügbar, so dass solch ein entsprechendes Elektrofahrzeug auch an 400 Volt-Ladesäulen geladen werden muss.
  • Hierzu können beispielsweise Boost-Wandler eingesetzt werden. Dabei wird eine zusätzliche Leistungselektronik im Elektrofahrzeug verbaut, die die Spannung der Ladesäule an die Batteriespannung des Fahrzeuges anpasst.
  • Beispielsweise werden im Stand der Technik Umschaltbatterien verwendet, welche in zwei Stränge aufgeteilt ist, welche mit Schaltern parallel oder seriell geschaltet werden können. Dabei kann das Elektrofahrzeug entweder mit 400 Volt oder mit 800 Volt geladen werden.
  • Beispielsweise ist aus der DE 10 2018 009 848 A1 eine Schaltanordnung für Hybrid- und Elektrofahrzeuge bekannt. Dabei kann in dem Fahrzeug ein zusätzlicher Spannungswandler integriert werden, mit welchem eine 400 Volt-Gleichspannung in eine 800 Volt-Gleichspannung umgewandelt werden kann. Ähnliches ist aus der DE 10 2018 009 840 A1 bekannt.
  • Nachteile bei dem Einsatz solcher zusätzlicher Spannungswandler im Stand der Technik sind die, dass im Fahrzeug zusätzlicher Bauraum benötigt wird, so dass das Fahrzeuggewicht erhöht wird und durch das höhere Gewicht und insbesondere durch den größeren Bauraum der Energieverbrauch größer wird und ebenfalls die Kosten steigen. Die Verwendung der Umschaltbatterie hat ebenfalls die Nachteile, dass durch zusätzliche Stromschienen und Schalter in der Batterie zusätzliches Gewicht, Bauraum und erhöhte Kosten auftreten. Insbesondere muss bei der Verwendung solcher Spannungswandler und/oder Umschaltbatterien beim Laden aktiv bleibenden Komponenten im Fahrzeug auf einen größeren Spannungsbereich ausgelegt werden.
  • Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Elektrofahrzeug mit einer Spannungslage von 800 Volt einfacher und ohne zusätzlichen Aufwand an einer 400 Volt-Ladesäule laden zu können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Antriebssystem und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit
    • - einer elektrischen Drehstrommaschine zum Antreiben des Fahrzeugs,
    • - einem elektrischen Energiespeicher zum elektrischen Versorgen der elektrischen Drehstrommaschine während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs,
    • - einem Wechselrichter der elektrischen Drehstrommaschine, welcher mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch gekoppelt ist, und
    • - einem fahrzeugseitigen Ladeanschluss zum elektrischen Koppeln des elektrischen Energiespeichers mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit, wobei
    • - in Abhängigkeit von dem Wechselrichter eine Ladespannung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses in eine Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers umwandelbar ist.
  • Durch das vorgeschlagene elektrische Antriebssystem können elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge, mit einer Spannungslage von 800 Volt einfacher an 400 Volt-Ladesäulen und/oder Ladeeinheiten geladen werden, da die Abwärtskompatibilität hierzu ohne Zusatzaufwand durchgeführt werden kann. Folglich können Elektrofahrzeuge effiziente betrieben werden, da eine einfachere und verbesserte Möglichkeit gegeben ist, um auch an Ladesäulen mit geringeren Spannungen Ladevorgänge durchführen zu können.
  • Diese Vorteile können dadurch erreicht werden, indem der bereits im Fahrzeug vorhandene Wechselrichter der elektrischen Drehstrommaschine des Fahrzeuges neben seiner Primärfunktion zusätzlich eine Sekundärfunktion aufweist. Bei der Primärfunktion des Wechselrichters handelt es sich um das Bereitstellen einer Wechselspannung für die Drehstrommaschine. Bei der Sekundärfunktion handelt es sich bei der Zweckentfremdung des Wechselrichters für den Ladebetrieb des Fahrzeuges, insbesondere an einer 400 Volt-Ladesäule. Folglich kann die Abwärtskompatibilität des Fahrzeuges ohne die Verwendung zusätzlicher Komponenten und/oder Bauteile erfolgen, da der Wechselrichter bereits im Fahrzeug vorhanden ist. Durch die Zweckentfremdung des Wechselrichters, insbesondere durch die Verwendung der Sekundärfunktion des Wechselrichters, können Kosten, Gewicht und Bauraum eines Elektrofahrzeuges eingespart werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems eines Fahrzeuges, wobei
    • - während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs eine elektrische Drehstrommaschine mittels eines elektrischen Energiespeichers elektrisch versorgt wird, sodass das Fahrzeug mittels der elektrischen Drehstrommaschine angetrieben wird, wobei
    • - für einen Ladebetrieb des Fahrzeugs ein fahrzeugseitiger Ladeanschluss des Fahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Drehstrommaschine gekoppelt wird, wobei
    • - in Abhängigkeit von dem Wechselrichter eine Ladespannung des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses in eine Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers umgewandelt wird.
  • Durch das Verfahren kann ein Ladevorgang eines 800 Volt-Elektrofahrzeuges einfacher und ohne zusätzlichen Aufwand auch bei einer 400 Volt-Ladesäule durchgeführt werden.
  • Insbesondere kann das soeben geschilderte Verfahren mit einem elektrischen Antriebssystem nach dem vorherigen Aspekt oder einer vorteilhaften Ausführungsform davon ausgeführt beziehungsweise durchgeführt werden.
  • Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem sind als Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt. Insbesondere können mit gegenständlichen Komponenten des elektrischen Antriebssystems alleine oder in Wirkverbindung das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.
  • Einzelne Ausführungsbeispiele eines Aspekts sind als vorteilhafte Ausführungsbeispiele des anderen Aspekts und umgekehrt anzusehen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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.
  • Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
    • 1 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems eines Fahrzeugs, wobei ein 800 Volt Ladebetrieb des Fahrzeugs dargestellt ist;
    • 2 ein weiteres schematisches Blockschaltbild des elektrischen Antriebssystems aus 1, wobei ein 400 Volt Ladebetrieb des Fahrzeugs dargestellt ist;
    • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebssystems aus 1; und
    • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Antriebssystems aus 2.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt beispielsweise ein schematisches Blockschaltbild eines elektrischen Antriebssystems 1 für ein Fahrzeug. Dabei kann es sich insbesondere um ein elektrisches Antriebssystem 1 für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere um ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug handeln. Insbesondere dient das elektrische Antriebssystem 1 dazu, das Fahrzeug für eine Fortbewegungsfahrt anzutreiben. Folglich können zu dem elektrischen Antriebssystem 1 eine Vielzahl an Komponenten oder Systemen zugehörig sein, mit welchen das Fahrzeug angetrieben werden kann.
  • Beispielsweise kann das elektrische Antriebssystem 1 als Antriebsvorrichtung, Schaltanordnung oder elektrisches System bezeichnet werden.
  • Für das Antreiben des Fahrzeuges kann die elektrische Antriebseinheit 1 eine elektrische Drehstrommaschine 2 aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei der elektrischen Drehstrommaschine 2 um eine elektrische Maschine, insbesondere um einen Elektromotor. Die elektrische Drehstrommaschine 2 weist, insbesondere genau, drei Phasen A, B und C auf. Insbesondere ist die elektrische Drehstrommaschine 2 beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Um die elektrische Drehstrommaschine 2 in dem Motorbetrieb zu betreiben, kann die elektrische Drehstrommaschine 2 über die Phasen A, B und C mit einer elektrischen Wechselspannung, insbesondere mit einer elektrischen Hochvolt-Wechselspannung, versorgt, insbesondere über den Phasen A, B und C zugeordneten Phasenleitungen beziehungsweise Phasenanschlüssen. Die Phasen A, B und C der elektrischen Drehstrommaschine 2 können insbesondere über einen mittels eines Sternpunkts verschaltet sein.
  • Um die elektrische Drehstrommaschine 2 mit einer Wechselspannung versorgen zu können, kann das elektrische Antriebssystem 1 einem elektrischen Energiespeicher 3 aufweisen. Mit Hilfe des elektrischen Energiespeichers 3 können zum einen die elektrische Drehstrommaschine 2 weitere Fahrzeugkomponenten und/oder Fahrzeugsysteme mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem elektrischen Energiespeicher 3 um mehrere Batterien oder Batteriesysteme handeln. Insbesondere handelt es sich bei dem elektrischen Energiespeicher 3 um eine Batterie, insbesondere um eine Fahrzeugbatterie. Beispielsweise handelt es sich bei dem elektrischen Energiespeicher 3 um eine Hochvolt-Batterie.
  • Mit Hilfe des elektrischen Energiespeichers 3 kann insbesondere eine Batteriespannung UBatt bereitgestellt werden. Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein batteriebetriebenes Fahrzeug mit einer Spannungslage von 800 Volt. Dabei kann die mittels der Batteriespannung UBatt einen Spannungswert von im Wesentlichen 800 Volt BC bereitgestellt werden.
  • Um die elektrische Drehstrommaschine 2 betreiben zu können, wird eine Wechselspannung benötigt. Diese Wechselspannung kann mittels eines Wechselrichters 4 der elektrischen Drehstrommaschine 2 durch Umwandlung der Batteriespannung UBatt bereitgestellt beziehungsweise erzeugt werden. Bei dem Wechselrichter 4 kann es sich beispielsweise um einen Stromrichter oder um einen Inverter handeln. Insbesondere kann der Wechselrichter 4 als Antriebswechselrichter bezeichnet werden. Insbesondere befolgt die Bereitstellung der Wechselspannung für die elektrische Drehstrommaschine 2 durch die Primärfunktion beziehungsweise Hauptfunktion des Wechselrichters 4.
  • Beispielsweise kann der Wechselrichter 4 zwischen dem elektrischen Energiespeicher 3 und der elektrischen Drehstrommaschine 2 verschaltet sein.
  • Um insbesondere den elektrischen Energiespeicher 3 aufladen zu können, kann das elektrische Antriebssystem 1 einen Ladeanschluss, insbesondere fahrzeugseitigen Ladeanschluss 5 aufweisen. Bei dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 5 kann es sich beispielsweise um eine Ladedose des Fahrzeugs handeln. Mit Hilfe fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 5 kann das Fahrzeug, insbesondere der elektrische Energiespeicher 3, mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit 6 elektrisch verbunden werden. Bei der Ladeeinheit 6 kann es sich beispielsweise um eine Ladeinfrastruktur, ein Ladesystem, eine Ladestation oder eine Ladesäule handeln.
  • Mittels der Ladeeinheit 6 kann beispielsweise eine Spannung mit einem Spannungswert von 400 Volt oder 800 Volt bereitgestellt werden. Insbesondere kann über die Ladeeinheit 6 ein beliebiger Spannungswert zur Verfügung gestellt werden.
  • Wenn es sich bei dem Fahrzeug um ein 800 Volt-betriebenes Elektrofahrzeug handelt, ist speziell eine Lademöglichkeit mit einer Ladespannung von ebenfalls 800 Volt erforderlich. Wenn nun die Ladeeinheit 6 eine Ladespannung von im Wesentlichen 800 Volt zur Verfügung stellt, so kann die Ladeeinheit 6 direkt mit dem elektrischen Energiespeicher 3 verbunden werden, so dass der elektrische Energiespeicher 3 mit einer Spannung mit einem Spannungswert von 800 Volt direkt über die Ladeeinheit 6 geladen werden kann. Beispielsweise kann hierzu das elektrische Antriebssystem 1 eine Schaltvorrichtung 7 aufweisen. Insbesondere ist die Schaltvorrichtung 7 unmittelbar an den fahrzeugseitigen Ladeanschluss 5 angeordnet. Diese Schaltvorrichtung 7 kann zwischen verschiedenen Schaltstellungen beziehungsweise Schaltzuständen geschaltet beziehungsweise gewechselt werden.
  • Für den soeben geschilderten Fall des Bereitstellens eines Spannungswerts von 800 Volt durch die Ladeeinheit 6 kann die Schaltvorrichtung 7 in eine erste Schaltstellung gebracht werden. In der ersten Schaltstellung der Schaltvorrichtung 7 ist der fahrzeugseitige Ladeanschluss 5, insbesondere die Ladeeinheit 6, direkt mit dem elektrischen Energiespeicher 3 verbunden, so dass die Spannung der Ladeeinheit 6 ohne umgewandelt werden zu müssen, verwendet werden kann, um den elektrischen Energiespeicher 3 zu laden. Dazu kann die Schaltvorrichtung 7 beispielsweise Schaltelemente aufweisen, so dass ein Stromfluss von der Ladeeinheit 6 zu dem elektrischen Energiespeicher 3 direkt vorliegt. Beispielsweise kann hierzu die Schaltvorrichtung 7 Ladeschütze, insbesondere DC-Ladeschütze, aufweisen.
  • In der 1 ist mit dem Stromflusspfeilen SF die Stromrichtung beziehungsweise der Stromfluss visuell dargestellt, bei welchem der elektrische Energiespeicher 3 direkt mit Hilfe der Ladeeinheit 6 mit beispielsweise einem Spannungswert von im Wesentlichen 800 Volt geladen wird.
  • Beispielsweise kann die Schaltvorrichtung 7 zumindest einen EMV-Filter 8 oder mehrere Filtereinheiten aufweisen. Mit Hilfe des EMV-Filters 8 kann insbesondere die fahrzeugexterne Ladeeinheit 6 gegenüber Störgrößen, wie beispielsweise elektromagnetische Störungen, geschützt werden.
  • Sollte mit Hilfe der Ladeeinheit 6 eine Spannung mit einem Spannungswert von 400 Volt, insbesondere kleiner 800 Volt, bereitgestellt werden, so liegt das Problem vor, da wie im Stand der Technik zusätzliche Spannungswandler benötigt werden, um diese im Vergleich zu der Batteriespannung niedrigere Spannung hochtransformieren.
  • Um hierzu Abhilfe zu schaffen, kann der Wechselrichter 4 neben seiner Primärfunktion zusätzlich eine Sekundärfunktion aufweisen. Mit anderen Worten wird der Wechselrichter 4 der elektrischen Drehstrommaschine 2 für den Ladebetrieb des elektrischen Energiespeichers 3 zweckentfremdet. Folglich weist der Wechselrichter 4 eine zusätzliche Funktionalität auf. Für diesen Fall kann der Wechselrichter 4 so angesteuert werden, dass er für den Ladebetrieb des elektrischen Energiespeichers 3 verwendet werden kann. Für diesen Fall kann der Wechselrichter 4 derart angesteuert beziehungsweise betrieben werden, dass der Wechselrichter 4 als Aufwärtswandler beziehungsweise Hochsetzsteller arbeitet beziehungsweise fungiert. Folglich kann mit Hilfe des Wechselrichters 4 die Ladespannung UL des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses 5 in eine dazu höhere Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers 3 umgewandelt beziehungsweise hochtransformiert werden. Folglich kann mit Hilfe des Wechselrichters 4 die Ladespannung UL , welche in diesem Fall 400 Volt beträgt, in eine Versorgungsspannung mit einem Spannungswert von im Wesentlichen 800 Volt gewandelt werden. Somit kann ohne zusätzliche Spannungswandlerelemente auch bei einer zu geringen bereitgestellten Ladespannung L der Ladeeinheit 6 diese in eine höhere Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers 3 umgewandelt und bereitgestellt werden. Insbesondere kann bei einem 400 Volt-Laden des Fahrzeuges der Wechselrichter 4 als Hochsetzer verwendet werden, um diese 400 Volt Spannung der Ladeeinheit 6 an die 800 Volt Spannung des elektrischen Energiespeichers 3 anzupassen.
  • Um diese Abwärtskompatibilität erreichen zu können, kann der Wechselrichter 4 als 3-Level-Wechselrichter, S3-Inverter oder als 3-Stufen-Inverter in T-Typ-Ausführung ausgebildet sein. Insbesondere kann der Wechselrichter 4 als 3-Level-Wechselrichter in NPC (Nutrial Point Claimed)-Topologie oder als 3-Punkt-Wechselrichter in NPC-Schaltung ausgebildet sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Wechselrichter 4 um einen Nutrial-Point-Claimed-3-Level-Inverter. Dieser weist im Gegensatz zu dem herkömmlich verwendeten 2-Level-Inverter eine deutlich höhere Spannungsfestigkeit auf.
  • Der Wechselrichter 4 kann frei Schaltanordnungen für jede der Phasen A, B und C aufweisen. Dabei kann der Wechselrichter 4 einzelne Halbleiterschalter, wie IGBT's oder MOSFET's: SA1, SA2, SA3, SA4, SB1, SB2, SB3, SB4, SC1, SC2, SC3 und SC4 aufweisen. Ebenfalls weist der Wechselrichter 4 mehrere Dioden DA1, DA2, DA3, DA4, DZA1, DZA2, DB1, DB2, DB3, DB4, DZB1, DZB2, DC1, DC2, DC3, DC4, DZC1 und DZC2 auf. Des Weiteren weist der Wechselrichter 4 einen Zwischenkreis 9 auf, dieser Zwischenkreis 9 kann beispielsweise einen Kondensator C1 und C2 aufweisen, welche über einen Mittelabgriff Z mit dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 5 verbunden werden können.
  • Bei den genannten Spannungen, insbesondere den Hochvolt-Spannungen, ist im Allgemeinen eine elektrische Spannung zu verstehen, welche größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist. Vorzugsweise betragen die Spannungen, insbesondere die Hochvolt-Spannungen mehrere hundert Volt.
  • Mit dem Begriff „im Wesentlichen“ ist insbesondere eine Toleranz von plus/minus 5 Prozent, insbesondere 10 Prozent zu verstehen.
  • In der nachfolgenden 2 ist nun dargestellt, bei welchem sich das elektrische Antriebssystem 1 bei einem Ladevorgang an der Ladeeinheit 6 bei einer Ladespannung UL mit einem Spannungswert von 400 Volt vorliegt. In diesem Fall ist die Schaltvorrichtung 7 in eine zur ersten Schaltstellung verschiedene zweite Schaltstellung geschaltet beziehungsweise gewechselt. Dieser Wechsel kann insbesondere mit Hilfe einer Steuereinheit automatisch durchgeführt werden. Dabei ist in der 2 zum einen der Stromfluss SFL eingezeichnet. Dieser zeigt beispielsweise einen den Stromfluss für das Laden mittels der Ladespannung UL von 400 Volt. Dabei können mittels des Wechselrichters 4 die 400 Volt der Ladeeinheit 6 hochtransformiert, insbesondere auf 800 Volt, werden. Damit dies durchgeführt werden kann, werden einzelne Halbleiterelemente des Wechselrichters 4 getaktet betrieben. Beispielsweise können die Bauelemente zwischen dem stromliefernden Betrieb und dem getakteten Betrieb wechselweise angesteuert werden. In diesem Fall ist zusätzlich mit dem Stromflusspfeile SFG der getaktete Betrieb der einzelnen Bauelemente dargestellt. Als Beispiel befindet sich in diesem Ausführungsfall das Halbleiterelement SA2 in dem Stromfluss SFL. Beispielsweise finden sich die Elemente SB3 und SB4 als Taktgeber. Durch die Aufteilung der getakteten und nicht getakteten Bauelemente können die Halbleiter und/oder Dioden des Wechselrichters 4 unterschiedlich belastet werden. Somit ergibt sich eine verringerte Belastung des Wechselrichters 4.
  • Insbesondere werden die Induktivitäten der elektrischen Drehstrommaschine 2 für das Hochsetzen der Spannung verwendet, so dass keine zusätzlichen Bauelemente und/oder große und schwere Drosseln benötigt werden.
  • Die 3 und 4 zeigen zum einen eine etwas verschiedene Verschaltungsmöglichkeit zwischen dem fahrzeugseitigen Ladeanschluss 5 und dem elektrischen Energiespeicher 3.
  • Insbesondere ist in der 3 wie in der 1 der Fall des 800 Volt-Ladens in analoger Weise dargestellt. Dazu können die Ausführungen zu der 1 ebenso in analoger Weise in der zu der 3 betrachtet werden.
  • In der 4 ist die ähnliche Verschaltungsveränderung wie in der 3 dargestellt. Insbesondere können zu der 4 die Ausführungen zu der 2 und 1 betrachtet werden.
  • In der 4 sind nun die Bauelemente des Wechselrichters 4 und insbesondere des elektrischen Antriebssystems 2 in dem Stromflussbetrieb und in dem getakteten Betrieb vertauscht. Insbesondere können hierzu die verschiedensten Variationen bezüglich des stromfließenden Betriebs der Bauelemente und des getakteten Betriebs der Bauelemente vertauscht werden. Somit ist hier ebenfalls mit dem Stromfluss SFL die stromleitenden Bauelemente und mit dem Stromfluss SFG die taktgebenden Bauelemente dargestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrisches Antriebssystem
    2
    elektrische Drehstrommaschine
    3
    elektrischer Energiespeicher
    4
    Wechselrichter
    5
    fahrzeugseitige Ladeanschluss
    6
    fahrzeugexterne Ladeeinheit
    7
    Schaltvorrichtung
    8
    EMV-Filter
    9
    Zwischenkreis
    A, B, C
    Phasen der Drehstrommaschine
    DA1, DA2, DA3, DA4, DZA1, DZA2, DB1, DB2, DB3, DB4, DZB1, DZB2, DC1, DC2, DC3, DC4, DZC1, DZC2
    Dioden
    SA1, SA2, SA3, SA4, SB1, SB2, SB3, SB4, SC1, SC2, SC3, SC4
    Halbleiterelemente
    SF
    Stromflusspfeile
    SFL
    Stromflusspfeile des Ladebetrieb
    SFG
    Stromflusspfeile des getakteten Betrieb
    C1, C2
    Kondensatoren
    Z
    Mittelabgriff
    UL
    Ladespannung
    UBatt
    Batteriespannung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018009848 A1 [0006]
    • DE 102018009840 A1 [0006]

Claims (6)

  1. Elektrisches Antriebssystem (1) für ein Fahrzeug, mit - einer elektrischen Drehstrommaschine (2) zum Antreiben des Fahrzeugs, - einem elektrischen Energiespeicher (3) zum elektrischen Versorgen der elektrischen Drehstrommaschine (2) während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs, - einem Wechselrichter (4) der elektrischen Drehstrommaschine (2), welcher mit dem elektrischen Energiespeicher (3) elektrisch gekoppelt ist, und - einem fahrzeugseitigen Ladeanschluss (5) zum elektrischen Koppeln des elektrischen Energiespeichers (3) mit einer fahrzeugexternen Ladeeinheit (6), dadurch gekennzeichnet, dass - in Abhängigkeit von dem Wechselrichter (4) eine Ladespannung (UL) des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses (5) in eine Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers (3) umwandelbar ist.
  2. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (4) der elektrischen Drehstrommaschine (2) als 3-Level-Wechselrichter ausgebildet ist.
  3. Elektrisches Antriebssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Ladebetrieb des Fahrzeugs der Wechselrichter (4) als Aufwärtswandler betreibbar ist.
  4. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebssystem (1) eine Schaltvorrichtung (7) zum elektrischen Koppeln des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses (5) mit dem Wechselrichter (4) der elektrischen Drehstrommaschine (2) für einen Ladebetrieb des Fahrzeugs aufweist, wobei die Schaltvorrichtung (7) ein EMV-Filter (8) zum Schutz der fahrzeugexternen Ladeeinheit (6) gegenüber Störgrößen aufweist.
  5. Elektrisches Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung der Schaltvorrichtung (7) der fahrzeugseitige Ladeanschluss (5) direkt mit dem elektrischen Energiespeicher (3) und in einer zweiten Schaltstellung der Schaltvorrichtung (7) der fahrzeugseitige Ladeanschluss (5) mit dem Wechselrichter (4) verbunden ist.
  6. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (1) eines Fahrzeugs, wobei - während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs eine elektrische Drehstrommaschine (2) mittels eines elektrischen Energiespeichers (3) elektrisch versorgt wird, sodass das Fahrzeug mittels der elektrischen Drehstrommaschine (2) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass - für einen Ladebetrieb des Fahrzeugs ein fahrzeugseitiger Ladeanschluss (5) des Fahrzeugs mit einem Wechselrichter (4) der elektrischen Drehstrommaschine (2) gekoppelt wird, wobei - in Abhängigkeit von dem Wechselrichter (4) eine Ladespannung (UL) des fahrzeugseitigen Ladeanschlusses (5) in eine Versorgungsspannung zum Laden des elektrischen Energiespeichers (3) umgewandelt wird.
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