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Die Erfindung betrifft eine Invertereinrichtung, umfassend eine Anschlusseinrichtung und ein Gehäuse. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebsanordnung.
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Elektrische Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen umfassen neben einem Elektromotor in der Regel einen Inverter, um den Elektromotor zu bestromen. Der Inverter kann dazu mit einem beispielsweise als Traktionsbatterie ausgebildeten Energiespeicher verbunden sein und einen dem Energiespeicher entnommenen Gleichstrom in einen Wechselstrom zum Bestromen der elektrischen Maschine wandeln. Umgekehrt kann auch ein in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine erzeugter Wechselstrom über den Inverter in einen Gleichstrom gewandelt werden, so dass dieser in einem Rekuperationsbetrieb wieder dem elektrischen Energiespeicher zugeführt werden kann. Ein solcher Rekuperationsbetrieb kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn ein den Antriebsstrang umfassendes Kraftfahrzeug bremst oder bergab fährt, wobei die dabei abzubauende kinetische Energie in elektrische Energie gewandelt wird.
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Beispielsweise bei langen Bergabfahrten kann es jedoch dazu kommen, dass der elektrische Energiespeicher bereits vollständig geladen ist. In solchen Fällen ist der Einsatz eines Bremschoppers bekannt, welcher zum Abbau von durch die elektrische Maschine erzeugter elektrischer Energie ausgebildet ist. Mit einem solchen Bremschopper können der elektrische Energiespeicher und/oder ein gegebenenfalls vorhandener Zwischenkreiskondensator im Batterieschaltkreis vor einer Überladung geschützt werden. Dieser Bremschopper stellt dabei eine separate Baueinheit dar, welche im Kraftfahrzeug zusätzlich zu dem Inverter Bauraum in Anspruch nimmt und Verbindungen zu anderen Komponenten erfordert sowie ein eigenes Steuergerät benötigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Invertereinrichtung anzugeben, welche insbesondere einen vereinfachten Aufbau aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Invertereinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Gehäuse der Invertereinrichtung eine Inverterschaltung, eine Schalteinrichtung und eine Steuereinrichtung aufgenommen sind, wobei die Inverterschaltung über die Anschlusseinrichtung mit einem Gleichstromkreis sowie mit einer elektrischen Maschine verbindbar ist und die Schalteinrichtung über die Anschlusseinrichtung mit dem Gleichstromkreis und mit wenigstens einem Widerstand verbindbar ist, wobei die Inverterschaltung durch die Steuereinrichtung zum Betrieb der elektrischen Maschine ansteuerbar ist und die Schalteinrichtung durch die Steuereinrichtung zum Bestromen des Widerstands aus dem Gleichstromkreis und/oder über die Inverterschaltung ansteuerbar ist.
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Eine mit dem Invertereinrichtung verbundene elektrische Maschine kann bei Verbinden der Invertereinrichtung mit dem Gleichstromkreis über den Gleichstromkreis als Motor betrieben werden oder in einem Generatorbetrieb über die Invertereinrichtung Strom in den Gleichstromkreis einspeisen. Die Inverterschaltung der Invertereinrichtung kann dabei die Wandlung eines dem Gleichstromkreis entnommenen Gleichstroms in den Wechselstrom für den Motorbetrieb der elektrischen Maschine bzw. die Wandlung eines von der elektrischen Maschine erzeugten Wechselstroms in einen Gleichstrom vornehmen. Die Anschlusseinrichtung der Invertereinrichtung kann z. B. in das Gehäuse integriert sein und eine Verbindung der in dem Gehäuse der Invertereinrichtung angeordneten Komponenten mit der elektrischen Maschine, dem Gleichstromkreis und/oder dem Widerstand ermöglichen. Dabei kann eine Wechselstromseite der Inverterschaltung über eine einphasige oder mehrphasige Verbindung mit einer elektrischen Maschine verbunden werden. Bei Anschluss eines Gleichstromkreises an die Invertereinrichtung ist insbesondere eine Gleichstromseite der Inverterschaltung mit dem Gleichstromkreis verbunden bzw. in den Gleichstromkreis integriert, so dass in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine über die Inverterschaltung Energie in den Gleichstromkreis abgebbar ist.
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Die Schalteinrichtung der Invertereinrichtung, welche über die Anschlusseinrichtung mit einem oder mehreren Widerständen und dem Gleichstromkreis verbindbar ist, kann in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine verwendet werden, um gezielt in der elektrischen Maschine erzeugte elektrische Energie zu vernichten. Dazu kann der Widerstand über die Schalteinrichtung parallel zu der Gleichstromseite der Inverterschaltung geschaltet werden. Dadurch kann die elektrische Energie über die Schalteinrichtung dem wenigstens einen Widerstand zugeführt werden, um eine Überlastung des Gleichstromkreis zu verhindern. Dabei können insbesondere eine Überlastung eines Energiespeichers und/oder eines Zwischenkreiskondensators, welche in dem Gleichstromkreis angeordnet bzw. mit dem Gleichstromkreis verbunden sind, verhindert werden. Der Zwischenkreiskondensator kann dabei als Komponente des mit der Invertereinrichtung verbindbaren Gleichstromkreises ausgeführt sein oder es kann sich um eine ebenfalls im Inneren des Gehäuses der Invertereinrichtung angeordnete und zum Beispiel mit der Gleichstromseite des Inverters verbundene Komponente handeln.
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Zum Betrieb der elektrischen Maschine in einem Motorbetrieb und/oder einem Generatorbetrieb ist die Inverterschaltung über die Steuereinrichtung ansteuerbar. Auch die Schalteinrichtung ist durch die Steuereinrichtung zum Bestromen des Widerstands aus dem Gleichstromkreis ansteuerbar. Dabei kann insbesondere dem Widerstand Energie zugeführt werden, welche in der elektrischen Maschine in einem Generatorbetrieb erzeugt und über die Inverterschaltung in einen in den Gleichstromkreis gespeisten Gleichstrom gewandelt wird.
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Die erfindungsgemäße Invertereinrichtung hat dabei den Vorteil, dass sowohl zum Betrieb der Inverterschaltung als auch zum Betrieb der Schalteinrichtung eine gemeinsame Steuereinrichtung verwendet werden kann. Dies reduziert insbesondere bei einer Verwendung der Invertereinrichtung als Teil eines elektrischen Antriebsstrangs die benötigten Komponenten. Vorteilhaft kann auf diese Weise Bauraum eingespart werden. Das Verwenden einer gemeinsamen Steuereinrichtung für die Inverterschaltung und die Schalteinrichtung hat weiterhin den Vorteil, dass die Anzahl an benötigten Schnittstellen und/oder Verbindemitteln, welche zwischen den unterschiedlichen Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs angeordnet werden müssen, reduziert werden können. Ferner vereinfacht das Verwenden einer gemeinsamen Steuereinrichtung die Durchführung von Tests in einem Prüfungsverfahren, da nur ein einzelnes Steuergerät überprüft werden muss. Vorteilhaft reduzieren sich somit neben der Komplexität auch der Herstellungs- und der Prüfungsaufwand der Invertereinrichtung bzw. einer die Invertereinrichtung umfassenden elektrischen Antriebsanordnung.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Schalteinrichtung zum Bestromen des Widerstands in einem Bremschopper-Betrieb anzusteuern. In einem Bremschopper-Betrieb kann die Schalteinrichtung nach Vorgabe durch die Steuereinrichtung in schneller Folge geöffnet und geschlossen werden, wobei elektrische Energie bei geschlossener Schalteinrichtung in den Widerstand geleitet und dort in Wärme umgesetzt werden kann. Auf diese Weise können ein Energiespeicher und/oder ein Zwischenkreiskondensator in dem Gleichstromkreis entladen werden bzw. es kann von der elektrischen Maschine erzeugte und vom Gleichstromkreis nicht mehr aufnehmbare elektrische Energie in dem Widerstand verbraucht werden.
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Der Widerstand ist insbesondere zur Vernichtung von hohen elektrischen Leistungen ausgebildet, so dass insbesondere sämtliche über die elektrische Maschine rückspeisbare Energie in dem Widerstand in Wärme umwandelbar ist. Zum Betrieb der Schalteinrichtung kann die Steuereinrichtung beispielsweise ein Steuerverfahren oder ein Regelungsverfahren durchführen, mit dem der Betrieb der Schalteinrichtung und somit die dem Widerstand zugeführte elektrische Leistung vorgegeben werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine erste Treiberschaltung zur Ansteuerung der Inverterschaltung, eine zweite Treiberschaltung zur Ansteuerung der Schalteinrichtung und ein Steuergerät aufweist, wobei das Steuergerät zur Ansteuerung der ersten Treiberschaltung und der zweiten Treiberschaltung eingerichtet ist. Durch die erste Treiberschaltung der Steuereinrichtung können die Schaltelemente der Inverterschaltung, beispielsweise die Transistoren von die Inverterschaltung bildenden Halbbrücken, angesteuert werden. Entsprechend kann durch die zweite Treiberschaltung die Schalteinrichtung, welche den Gleichstromkreis mit dem Widerstand verbinden kann, angesteuert werden. Durch das Steuergerät der Steuereinrichtung können sowohl die erste Treiberschaltung als auch die zweite Treiberschaltung betrieben werden, so dass vorteilhaft für den Betrieb der Schalteinrichtung dasselbe Steuergerät wie für den Betrieb der ersten Treiberschaltung verwendet werden kann. Dies reduziert vorteilhaft die Komplexität und den Aufwand bei der Herstellung der Invertereinrichtung.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die erste Treiberschaltung, die zweite Treiberschaltung und das Steuergerät auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind. Die Steuereinrichtung kann somit als ein einzelnes Bauteil, welches auf einer Platine realisiert ist, bereitgestellt werden. Dadurch kann vorteilhaft der Aufwand bei der Herstellung der Invertereinrichtung reduziert werden, da weniger Schnittstellen und weniger Verbindemittel, welche zwischen den Schnittstellen unterschiedlicher Komponenten angeordnet werden müssen, benötigt werden.
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Alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die erste Treiberschaltung und das Steuergerät auf einer ersten Platine angeordnet sind und die zweite Treiberschaltung auf einer zweiten Platine angeordnet ist, wobei die erste Platine und die zweite Platine verbunden sind. Die Verbindung zwischen der ersten Platine und der zweiten Platine kann dabei insbesondere über eine Steckverbindung und/oder oder über zwischen der ersten Platine und der zweiten Platine angeordnete Kabel erfolgen. Die erste Platine und die zweite Platine sind insbesondere mechanisch und elektrische miteinander verbunden. Auf diese Weise wird ein modularer Aufbau der Steuereinrichtung erreicht, bei der zusätzlich zu der ersten Treiberschaltung und dem Steuergerät, welche zum Betrieb der Inverterschaltung verwendet werden, die zweite Platine mit der zweiten Treiberschaltung hinzugefügt werden kann, um bei Bedarf auch ein Ansteuern der Schalteinrichtung der Invertereinrichtung zu ermöglichen. Bei mit der ersten Platine verbundener zweiter Platine sind das Steuergerät auf der ersten Platine und die zweite Treiberschaltung auf der zweiten Platine elektrisch verbunden, so dass insbesondere ein Betrieb der zweiten Treiberschaltung über das Steuergerät möglich ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Schaltung über die Anschlusseinrichtung mit einem einphasigen und/oder einem mehrphasigen Widerstand verbindbar ist. Ein einphasiger Widerstand kann dabei zwei Anschlüsse aufweisen, welche über die Anschlusseinrichtung mit der Schalteinrichtung verbindbar sind. Zwischen den Anschlüssen des Widerstands ist ein aus einem oder mehreren Widerstandselementen gebildeter ohmscher Widerstand angeordnet, welcher somit über die Schalteinrichtung mit dem Gleichstromkreis und insbesondere parallel zu einem in dem Gleichstromkreis angeordneten Energiespeicher geschaltet werden kann.
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Bei einem mehrphasigen Widerstand kann dieser mehr als zwei Anschlüsse aufweisen, beispielsweise zwei Endanschlüsse und wenigstens einen, insbesondere unsymmetrischen, Mittelabgriff, so dass zwischen den verschiedenen Anschlüssen des Widerstands unterschiedliche Widerstandswerte abgreifbar sind. Diese unterschiedlichen Widerstandswerte können durch eine Verbindung der drei oder mehr Anschlüsse über die Anschlusseinrichtung mit der Schalteinrichtung jeweils einzeln und/oder parallel oder in Reihe mit dem Gleichstromkreis verbunden werden bzw. parallel zu einem in dem Gleichstromkreis angeordneten Energiespeicher geschaltet werden. Auf diese Weise kann abzubauende elektrische Leistung über unterschiedliche Widerstandswerte des Widerstands vernichtet werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen ein, dass die Schalteinrichtung wenigstens ein Leistungsschaltelement, insbesondere einen Bipolartransistor mit einem isolierenden Gate oder einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, aufweist. Bevorzugt ist das Leistungsschaltelement auf Siliziumcarbid-Basis gefertigt. Dies ermöglicht vorteilhaft das Schalten hoher Leistungen, so dass auch bei leistungsstarken elektrischen Maschinen eine Vernichtung von erzeugter elektrischer Energie über die Schalteinrichtung und den Widerstand erfolgen kann.
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Für die Schalteinrichtung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sie mehrere Leistungsschaltelemente aufweist, wobei die Leistungsschaltelemente wenigstens eine Halbbrücke und/oder wenigstens eine Vollbrücke bilden. Das Verwenden von mehreren Leistungsschaltelementen kann dazu verwendet werden, um die Ausfallsicherheit der Schalteinrichtung zu verbessern und somit ein unbeabsichtigtes Bestromen des Widerstands vorteilhaft zu verhindern. Bei einer als Halbbrücke ausgeführten Schalteinrichtung kann der Widerstand zum Beispiel zwischen dem Highside-Schalter und dem Lowside-Schalter angeordnet werden. Bei einer als Vollbrücke ausgebildeten Schalteinrichtung kann der Widerstand in den Brückenzweig geschaltet werden oder es können bei einem mehrphasigen Widerstand unterschiedliche Anschlüsse mit den jeweiligen Brückenpunkten der Halbbrücken verbunden werden.
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Das Verwenden einer als Halbbrücke oder als Vollbrücke ausgebildeten Schalteinrichtung hat den Vorteil, dass insbesondere auch die Inverterschaltung ein oder mehrere Halbbrücken und/oder Vollbrücken umfassen kann, so dass beispielsweise gleichartig ausgebildete Schalteinrichtungen verwendet werden können, was die Anordnung der Inverterschaltung und der Schalteinrichtung in dem Gehäuse weiter vereinfacht. Es ist möglich, dass die Leistungsschaltelemente der Schalteinrichtung Freilaufdioden umfassen und/oder dass zur Festlegung einer einzelnen Stromrichtung eine Diode in Reihe zu einem über die Schalteinrichtung schaltbaren Widerstand geschaltet ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Inverterschaltung und die Schalteinrichtung gemeinsam an einer Gehäuseseite des Gehäuses und/oder an einer gemeinsamen Kühleinrichtung angeordnet sind. Die Kühleinrichtung kann z. B. ein passiver Kühlkörper wie ein Wärmeleitblech oder Ähnliches sein. Dies ermöglicht vorteilhaft, dass die Inverterschaltung und die Schalteinrichtung bzw. die jeweiligen Schaltelemente der Inverterschaltung und der Schalteinrichtung gemeinsam über eine Gehäuseseite des Gehäuses und/oder über die gemeinsame Kühleinrichtung gekühlt werden können. Dazu kann die Invertereinrichtung beispielsweise mit einem Kühlkreislauf verbindbar sein, so dass über die Gehäuseseite bzw. über die Kühleinrichtung aus den Schaltelementen aufgenommene Wärme an eine Kühleinrichtung abgeführt werden kann. Das gemeinsame Kühlen der Schaltelemente von Inverterschaltung und Schalteinrichtung trägt zu einem kompakten Aufbau der Invertereinrichtung bei und reduziert insbesondere vorteilhaft den für die Invertereinrichtung benötigten Bauraum in einem Kraftfahrzeug.
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Für eine elektrische Antriebsanordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sie eine erfindungsgemäße Invertereinrichtung, eine elektrische Maschine, einen Widerstand und einen elektrischen Energiespeicher umfassenden Gleichstromkreis aufweist. Der Gleichstromkreis kann weiterhin einen Zwischenkreiskondensator aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator kann dabei außerhalb des Gehäuses der Invertereinrichtung oder im Inneren des Gehäuses der Invertereinrichtung angeordnet sein.
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Sämtliche vorangehend in Bezug zu der erfindungsgemäßen Invertereinrichtung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße elektrische Antriebsanordnung und umgekehrt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsanordnung,
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Invertereinrichtung, und
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Invertereinrichtung.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebsanordnung 1 dargestellt. Die elektrische Antriebsanordnung 1 kann zum Beispiel in einem Elektrofahrzeug, insbesondere in einem PKW, einem LKW oder einem Bus, zum rein elektrischen Antrieb oder in Kombination mit einem Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Die elektrische Antriebsanordnung 1 umfasst eine Invertereinrichtung 2, eine elektrische Maschine 3, einen Widerstand 4 und einen Gleichstromkreis 5, welcher einen elektrischen Energiespeicher 6 umfasst. Die Invertereinrichtung 2 umfasst eine Anschlusseinrichtung 7, welche mehrere Anschlüsse 8 umfasst sowie ein Gehäuse 9. Die Anschlüsse 8 der Anschlusseinrichtung 7 können beispielsweise am Gehäuse 9 angeordnet werden, um den Anschluss der Invertereinrichtung 1 an die elektrische Maschine 3, den Widerstand 4 sowie den Gleichstromkreis 5 zu ermöglichen.
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Die Invertereinrichtung 2 umfasst weiterhin eine Inverterschaltung 10, eine Schalteinrichtung 11 sowie eine Steuereinrichtung 12, welche im Inneren des Gehäuses 9 angeordnet sind. Über die Inverterschaltung 10 ist ein Gleichstrom, welcher dem Gleichstromkreis 5 entnommen wird, in einen Wechselstrom für einen Motorbetrieb der elektrischen Maschine 3 wandelbar. Weiterhin kann durch die Inverterschaltung 10 in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 3 ein durch die elektrische Maschine 3 erzeugter Wechselstrom in einen Gleichstrom gewandelt werden, welcher dem Gleichstromzwischenkreis 5 und insbesondere dem elektrischen Energiespeicher 6 zugeführt werden kann. Dazu ist die Gleichstromseite der Inverterschaltung 10 mit dem Gleichstromkreis verbunden bzw. in den Gleichstromkreis 5 integriert. Die Wechselstromseite der Inverterschaltung 10 ist mit der elektrischen Maschine 3 über eine beispielsweise dreiphasige Verbindung verbunden.
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Um in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 3 bzw. einem Rekuperationsbetrieb eines die elektrische Antriebsanordnung 1 umfassenden Kraftfahrzeugs ein Überladen des elektrischen Energiespeichers 6 und/oder eines im Gleichstromzwischenkreis 5 angeordneten Zwischenkreiskondensators 13 zu verhindern, kann über die Schalteinrichtung 11 der Invertereinrichtung 2 von der elektrischen Maschine 3 erzeugte elektrische Energie an den Widerstand 4 geleitet und dort in Wärme umgewandelt werden. Insbesondere überschüssige, das heißt nicht mehr in dem Energiespeicher 6 und/oder dem Zwischenkreiskondensator 13 aufnehmbare elektrische Energie, welche von der elektrischen Maschine 3 erzeugt wird, kann aufgrund der Parallelschaltung des Widerstands 4 bei geschlossener Schalteinrichtung 11 zu der Gleichstromseite der Inverterschaltung 10 im Widerstand 4 in Wärme umgewandelt werden. Aufgrund der Parallelschaltung des Widerstandes 4 zu dem Energiespeicher 6 und/oder dem Zwischenkreiskondensator 13 können auch der Energiespeicher 6 und der Zwischenkreiskondensator 13 über den Widerstand 4 entladen werden.
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Dazu ist die Steuereinrichtung 12 dazu ausgebildet, die Schalteinrichtung 11 zum Bestromen des Widerstandes 4 in einem Bremschopper-Betrieb anzusteuern. Die Steuereinrichtung 12 kann die Schalteinrichtung 11 in einem gesteuerten bzw. geregelten Verfahren zum gezielten Bestromen des Widerstands 4 ansteuern und dazu insbesondere in schneller Folge den Widerstand über die Schalteinrichtung 11 mit dem Gleichstromkreis 5 bzw. der Gleichstromseite der Inverterschaltung 10 verbinden und wieder trennen. Weiterhin wird durch die Steuereinrichtung 12 auch der Betrieb der Inverterschaltung 10 zum Betrieb der elektrischen Maschine 3 insbesondere im Motorbetrieb und im Generatorbetrieb ermöglicht. Der Aufbau der Inverterschaltung 2 wird nachfolgend in Bezug zu 2 genauer erläutert.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Invertereinrichtung 2 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinrichtung 12 eine Platine 14, auf der eine erste Treiberschaltung 15, eine zweite Treiberschaltung 16 sowie ein Steuergerät 17 angeordnet sind. Durch die erste Treiberschaltung 15 werden die Schaltelemente der Inverterschaltung 10 angesteuert. Bei den Schaltelementen der Inverterschaltung 10 kann es sich beispielsweise um Leistungsschaltelemente wie Transistoren mit isolierendem Gate oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren handeln. Die Schaltelemente können beispielsweise in Form von Leistungsmodulen, beispielsweise als Halbbrückenmodule, realisiert sein. Die Inverterschaltung 10 kann beispielsweise im Falle einer dreiphasigen elektrischen Maschine 3 drei Halbbrückenmodule und somit sechs Leistungsschaltelemente umfassen. Entsprechend kann die erste Treiberschaltung 15 sechs Gatetreiber aufweisen.
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Die zweite Treiberschaltung 16 ist dazu ausgebildet, die Schalteinrichtung 11 anzusteuern. Auch die Schalteinrichtung 11 kann einen oder mehrere Leistungsschalter, wie einen Bipolartransistor mit isolierendem Gate und/oder einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, aufweisen. Es ist beispielsweise möglich, dass die Schalteinrichtung 11 ein erstes Schaltelement 18 und ein zweites Schaltelement 19 aufweist, mit denen jeweils einer der Anschlüsse des Widerstands 4 mit dem Gleichstromzwischenkreis 5 verbunden werden kann. Das Vorsehen von zwei Schaltelementen 18, 19 erhöht die Ausfallsicherheit, da bei Ausfall eines einzelnen Schalterelements kein unbeabsichtigtes Bestromen des Widerstands 4 aus dem Gleichstromkreis 5 erfolgt.
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Es ist auch möglich, dass die Schalteinrichtung 11 mehr als zwei Schaltelemente 18, 19 umfasst, um, wie gestrichelt angedeutet ist, auch einen mehrphasigen Widerstand 4 mit dem Gleichstromkreis 5 zu verbinden. Ein mehrphasiger Widerstand 4 kann beispielsweise einen oder mehrere, insbesondere unsymmetrische Mittelabgriffe aufweisen, mit denen zwischen unterschiedlichen Anschlüssen des Widerstands 4 unterschiedliche Widerstandswerte abgegriffen und mit dem Gleichstromkreis 5 verbunden werden können. Auf diese Weise können, beispielsweise in Abhängigkeit einer über den Widerstand 4 in Wärme umzuwandelnden elektrischen Leistung, unterschiedliche Widerstandswerte des Widerstands 4 mit dem Gleichstromkreis 5 bzw. der Gleichstromseite der Inverterschaltung 10 verbunden werden. Dazu können die mehreren Leistungsschaltelemente 18, 19 der Schalteinrichtung 11 beispielsweise wenigstens eine Halbbrücke und/oder wenigstens eine Vollbrücke bilden, welche mit den zwei oder mehr Anschlüssen eines einphasigen bzw. mehrphasigen Widerstands 4 verbindbar sind. Die Leistungsklassen der Schaltelemente 18, 19 können an die maximal an den Widerstand 4 übertragbare Leistung angepasst werden, so dass insbesondere auch die maximal von der elektrischen Maschine 3 erzeugbare Leistung an den Widerstand 4 übertragen werden kann.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Invertereinrichtung 2 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinrichtung 12 eine erste Platine 20 sowie eine zweite Platine 21, welche mit der ersten Platine 20 verbunden ist. Die erste Platine 20 und die zweite Platine 21 können beispielsweise über eine Steckverbindung und/oder über wenigstens ein Kabel mechanisch und elektrisch verbunden sein. Insbesondere ist die zweite Treiberschaltung 16, welche auf der zweiten Platine 21 angeordnet ist, mit dem Steuergerät 17 auf der ersten Platine 20 elektrisch verbunden, so dass auch die zweite Treiberschaltung 16 über das Steuergerät 17 betrieben werden kann. Dies ermöglicht es, dass die Steuereinrichtung 12 modular aufgebaut wird, und im Falle der Integration eines Bremschoppers in die Invertereinrichtung 1 bzw. der Möglichkeit des Anschlusses eines elektrischen Widerstands 4 an eine Schalteinrichtung 11 der Invertereinrichtung 2, entsprechend zur Ansteuerung der Schalteinrichtung 11 ausgebildet werden kann.
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Es wird in beiden Ausführungsbeispielen vorteilhaft ermöglicht, sowohl die Invertereinrichtung 10 als auch die Schalteinrichtung 11 über die Steuereinrichtung 12 zu betreiben. Dies reduziert den Aufwand bei der Herstellung der Invertereinrichtung 2, da diese nur eine einzige Steuereinrichtung 12 aufweist, welche geprüft bzw. freigegeben werden muss. Weiterhin wird es in beiden Ausführungsbeispielen vorteilhaft ermöglicht, dass die Inverterschaltung 10, bzw. die Leistungsschaltelemente der Inverterschaltung 10, und die Schalteinrichtung 11, bzw. die Leistungsschaltelemente der Schalteinrichtung 11, an einer gemeinsamen Gehäusefläche des Gehäuses 9 angeordnet werden können. Auf diese Weise wird eine Kühlung insbesondere der Leistungsschaltelemente der Schalteinrichtung 11 sowie der Inverterschaltung 10 über eine gemeinsame Kühleinrichtung ermöglicht.
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Zusätzlich oder alternativ zu der Anbindung an eine Gehäusefläche des Gehäuses 9 können die Inverterschaltung 10 und die Schalteinrichtung 11 auch an einem gemeinsamen Kühlkörper, beispielsweise einem Kühlblech, angeordnet werden. Eine Kühlung der Invertereinrichtung 2 kann über eine an einer Gehäuseseite angebrachte Wärmesenke, beispielsweise einen thermisch gekoppelten Kühlkreislauf oder Ähnliches, gekühlt werden.
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Die Darstellung der Anschlüsse 8 der Anschlusseinrichtung 7 in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist rein schematisch, die Anschlüsse 8 können auch an anderen Positionen am Gehäuse 9 angeordnet werden. Auch ein anderes Zusammenfassen der Anschlüsse 8 ist möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsanordnung
- 2
- Invertereinrichtung
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- Widerstand
- 5
- Gleichstromkreis
- 6
- Energiespeicher
- 7
- Anschlusseinrichtung
- 8
- Anschluss
- 9
- Gehäuse
- 10
- Inverterschaltung
- 11
- Schalteinrichtung
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Zwischenkreiskondensator
- 14
- Platine
- 15
- erste Treiberschaltung
- 16
- zweite Treiberschaltung
- 17
- Steuergerät
- 18
- Schaltelement
- 19
- Schaltelement
- 20
- erste Platine
- 21
- zweite Platine
