DE102021213729A1 - Sensor device for a drive device for a vehicle, drive device for a vehicle and method for operating a sensor device - Google Patents
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Abstract
Sensorvorrichtung (104) für eine Antriebsvorrichtung (102) für ein Fahrzeug (100). Die Sensorvorrichtung (104) weist eine Hochvoltleitung (112) zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Maschine (106) zum Antreiben des Fahrzeugs (100) und eines Wechselrichters (108) zum Bereitstellen eines Wechselstroms zum Betreiben der elektrischen Maschine (106) auf, wobei die Hochvoltleitung (112) einen elektrisch leitfähigen Kern zum Leiten des Wechselstroms und einen den Kern umgebenden Schirm zum Abschirmen des Kerns aufweist. Eine Schirmspannung wird dabei in den Schirm induziert, wenn der Wechselstrom durch den Kern geleitet wird. Weiterhin weist die Sensorvorrichtung (104) eine Wandlereinrichtung (114) mit einer Eingangsschnittstelle (116), die elektrisch mit dem Schirm der Hochvoltleitung (112) verbunden ist, und einer Ausgangsschnittstelle (118) zu einer Sensoreinheit (109) der Antriebsvorrichtung (102) auf, wobei die Wandlereinrichtung (114) ausgebildet ist, um die Schirmspannung in eine Betriebsspannung für die Sensoreinheit (109) umzuwandeln.Sensor device (104) for a drive device (102) for a vehicle (100). The sensor device (104) has a high-voltage line (112) for electrically connecting an electric machine (106) for driving the vehicle (100) and an inverter (108) for providing an alternating current for operating the electric machine (106), the high-voltage line (112) has an electrically conductive core for conducting the alternating current and a screen surrounding the core for shielding the core. A shield voltage is induced in the shield when the alternating current is conducted through the core. Furthermore, the sensor device (104) has a converter device (114) with an input interface (116), which is electrically connected to the shield of the high-voltage line (112), and an output interface (118) to a sensor unit (109) of the drive device (102). , wherein the converter device (114) is designed to convert the screen voltage into an operating voltage for the sensor unit (109).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorvorrichtung für eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, auf eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.The present invention relates to a sensor device for a drive device for a vehicle, to a drive device for a vehicle and to a method for operating a sensor device.
Sensoren werden heutzutage im Automobilbereich beispielsweise zu Sicherheits- und Überwachungszwecken eingesetzt und erfordern eine entsprechende Energieversorgung. Üblicherweise werden Sensoren im Fahrzeug direkt über Komponenten, wie beispielsweise Auswerteeinheiten, mit Energie versorgt und somit zumindest indirekt über die Bordnetzbatterie.Sensors are used nowadays in the automotive sector, for example for security and monitoring purposes, and require a corresponding power supply. Sensors in the vehicle are usually supplied with energy directly via components, such as evaluation units, and thus at least indirectly via the on-board battery.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Sensorvorrichtung für eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, eine verbesserte Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention creates an improved sensor device for a drive device for a vehicle, an improved drive device for a vehicle and an improved method for operating a sensor device according to the main claims. Advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.
Der vorgestellte Ansatz ermöglicht es, eine Energieversorgungseinrichtung, beispielsweise eine Batterie, zu entlasten und somit beispielsweise eine Bordnetzenergiebilanz stabil zu halten. Dazu können Sensoren, beispielsweise Hochspannungssensoren autark mit elektrischer Energie versorgt werden.The approach presented makes it possible to relieve an energy supply device, for example a battery, and thus to keep a vehicle electrical system energy balance stable, for example. For this purpose, sensors, for example high-voltage sensors, can be independently supplied with electrical energy.
Es wird eine Sensorvorrichtungfür eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Sensorvorrichtung eine Hochvoltleitung zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs und eines Wechselrichters zum Bereitstellen eines Wechselstroms. Die Hochvoltleitung weist einen elektrisch leitfähigen Kern zum Leiten des Wechselstroms und einen den Kern umgebenden Schirm zum Abschirmen des Kerns auf, wobei eine Schirmspannung in den Schirm induziert wird, wenn der Wechselstrom durch den Kern geleitet wird. Weiterhin weist die Sensorvorrichtung eine Wandlereinrichtung mit einer Eingangsschnittstelle, die elektrisch mit dem Schirm der Hochvoltleitung verbunden ist, und eine Ausgangsschnittstelle zu einer Sensoreinheit auf, wobei die Wandlereinrichtung ausgebildet ist, um die Schirmspannung in eine Betriebsspannung für die Sensoreinheit umzuwandeln.A sensor device for a drive device for a vehicle is presented, the sensor device having a high-voltage line for electrically connecting an electric machine for driving the vehicle and an inverter for providing an alternating current. The high-voltage line has an electrically conductive core for conducting the alternating current and a screen surrounding the core for shielding the core, a screen voltage being induced in the screen when the alternating current is passed through the core. Furthermore, the sensor device has a converter device with an input interface, which is electrically connected to the shield of the high-voltage line, and an output interface to a sensor unit, the converter device being designed to convert the shield voltage into an operating voltage for the sensor unit.
Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, beispielsweise in Form eines Personenkraftwagens, Lastkraftwagens oder Nutzfahrzeugs ausgeformt sein. Das Fahrzeug kann auch als ein einspuriges Fahrzeug ausgeformt sein. Das Fahrzeug kann zumindest teilelektrisch angetrieben werden. Die Antriebsvorrichtung kann in Verbindung mit einem Bordnetz des Fahrzeugs stehen. Die Hochvoltleitung kann beispielsweise als eine Phase für einen dreiphasigen Wechselstrom zum Betreiben der elektrischen Maschine verwendet werden. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als ein Elektromotor oder als ein Elektroantrieb ausgeformt sein. Die Hochvoltleitung weist den Kern auf, der beispielsweise eine Mehrzahl von Drähten, beziehungsweise elektrischen Leitungslitzen aufweisen kann. Die in einem Betriebszustand der Antriebsvorrichtung auftretende und anderweitig nicht genutzte Schirmspannung kann nun vorteilhafterweise zum Betreiben der Sensoreinheit verwendet werden. Vorteilhafterweise kann dadurch die Energiebilanz der Antriebsvorrichtung verbessert werden.The vehicle can be a motor vehicle, for example in the form of a passenger car, truck or commercial vehicle. The vehicle can also be configured as a single-track vehicle. The vehicle can be driven at least partially electrically. The drive device can be connected to an on-board network of the vehicle. The high-voltage line can be used, for example, as a phase for a three-phase alternating current to operate the electrical machine. The electric machine can be designed as an electric motor or as an electric drive, for example. The high-voltage line has the core, which can have, for example, a plurality of wires or stranded electrical cables. The shield voltage that occurs in an operating state of the drive device and is otherwise unused can now advantageously be used to operate the sensor unit. This can advantageously improve the energy balance of the drive device.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung die Sensoreinheit aufweisen, die mit der Ausgangsschnittstelle der Wandlereinrichtung verbunden sein kann. Die Sensoreinheit kann beispielsweise einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Hochvoltleitung, einen Spannungssensor zum Erfassen einer an dem Kern der Hochvoltleitung anliegenden elektrischen Spannung, einen Stromsensor zum Erfassen des durch den Kern fließenden Wechselstrom, einen Drehzahlsensor zum Erfassen einer Motordrehzahl der elektrischen Maschine oder einen andersartigen Sensor aufweisen. Beispielsweise kann die Sensoreinheit zumindest einen Hochspannungssensor umfassen. Vorteilhafterweise kann die Sensoreinheit unter Verwendung der Schirmspannung betrieben werden, sodass sich die Sensoreinheit vorteilhafterweise autark mit elektrischer Energie versorgen kann und somit beispielsweise die Batterie des Fahrzeugs nicht zusätzlich belastet.According to one embodiment, the sensor device can have the sensor unit, which can be connected to the output interface of the converter device. The sensor unit can, for example, be a temperature sensor for detecting a temperature of the high-voltage cable, a voltage sensor for detecting an electrical voltage present at the core of the high-voltage cable, a current sensor for detecting the alternating current flowing through the core, a speed sensor for detecting a motor speed of the electrical machine, or something else have sensor. For example, the sensor unit can include at least one high-voltage sensor. Advantageously, the sensor unit can be operated using the screen voltage, so that the sensor unit can advantageously supply itself with electrical energy independently and thus, for example, does not additionally load the battery of the vehicle.
Weiterhin kann die Sensorvorrichtung eine Verbindungsleitung aufweisen, die einen Kontaktpunkt des Schirms mit der Eingangsschnittstelle verbinden kann. Die Verbindungsleitung kann beispielsweise als Kabel beziehungsweise als eine elektrisch leitfähige Verbindung, beispielsweise als ein Draht realisiert sein. Unter Verwendung der Verbindungsleitung und des Kontaktpunktes kann die Schirmspannung direkt an dem Schirm abgegriffen werden. Dadurch können Verluste gering gehalten werden. Vorteilhafterweise kann somit ein in den Schirm induzierter Schirmstrom oder zumindest ein Teil des Schirmstroms direkt abgezweigt werden, um die Betriebsspannung für die Sensoreinheit zu generieren.Furthermore, the sensor device can have a connecting line that can connect a contact point of the shield to the input interface. The connecting line can be realized, for example, as a cable or as an electrically conductive connection, for example as a wire. Using the connecting line and the contact point, the screen voltage can be tapped directly on the screen. As a result, losses can be kept low. Advantageously, a shield current induced in the shield, or at least part of the shield current, can be branched off directly in order to generate the operating voltage for the sensor unit.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Kontaktpunkt an einem mittleren Drittel einer Länge der Hochvoltleitung angeordnet sein. Vorteilhafterweise können in der Mitte der Hochvoltleitung auf die Schirmspannung wirkende Effekte von Anschlussstellen der Hochvoltleitung vernachlässigt werden.According to one embodiment, the contact point can be arranged on a middle third of a length of the high-voltage line. Advantageously, effects acting on the shield voltage in the middle of the high-voltage line Connection points of the high-voltage cable are neglected.
Die Wandlereinrichtung kann ausgebildet sein, um die Betriebsspannung als eine Gleichspannung bereitzustellen. Vorteilhafterweise kann die Wandlereinrichtung die Betriebsspannung derart bereitstellen, dass diese direkt, also ohne weitere Anpassung, für einen Betrieb der Sensoreinheit genutzt werden kann.The converter device can be designed to provide the operating voltage as a DC voltage. Advantageously, the converter device can provide the operating voltage in such a way that it can be used directly, ie without further adjustment, for operating the sensor unit.
Entsprechend kann die Wandlereinrichtung ausgebildet sein, um einen Spannungspegel der Schirmspannung in einen angepassten Spannungspegel der Betriebsspannung umzusetzen. Beispielsweise kann der Spannungspegel erhöht oder gesenkt werden, sodass die Betriebsspannung einen für die Sensoreinheit benötigten Spannungspegel aufweisen kann.Accordingly, the converter device can be designed to convert a voltage level of the shield voltage into an adjusted voltage level of the operating voltage. For example, the voltage level can be increased or decreased so that the operating voltage can have a voltage level required for the sensor unit.
Die Wandlereinrichtung kann eine Transformatoreinheit aufweisen, die eingangsseitig mit der Eingangsschnittstelle gekoppelt sein kann. Weiterhin kann die Transformatoreinheit ausgebildet sein, um die Schirmspannung in eine Zwischenspannung umwandeln zu können. Vorteilhafterweise können die Schirmspannung und die Zwischenspannung galvanisch voneinander getrennt sein.The converter device can have a transformer unit which can be coupled to the input interface on the input side. Furthermore, the transformer unit can be designed to be able to convert the shield voltage into an intermediate voltage. Advantageously, the screen voltage and the intermediate voltage can be electrically isolated from one another.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Transformatoreinheit eine Diode aufweisen, um die Zwischenspannung als Gleichspannung bereitstellen zu können. Vorteilhafterweise kann durch die Diode verhindert werden, dass Energie bidirektional übertragen werden kann.According to one embodiment, the transformer unit can have a diode in order to be able to provide the intermediate voltage as a direct voltage. The diode can advantageously prevent energy from being able to be transmitted bidirectionally.
Die Transformatoreinheit kann beispielsweise zwei Spulen aufweisen, von denen die eingangsseitige der Spulen zwischen der Eingangsschnittstelle und der Masse geschaltet sein kann. Auf diese Weise kann die Schirmspannung optimal genutzt werden.The transformer unit can have two coils, for example, of which the coil on the input side can be connected between the input interface and ground. In this way, the screen voltage can be optimally used.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Wandlereinrichtung einen mit der Ausgangsschnittstelle gekoppelten Umsetzer aufweisen, der ausgebildet sein kann, um die Zwischenspannung in die Betriebsspannung umsetzen zu können. Der Umsetzer kann beispielsweise auch als Converter bezeichnet werden und ist beispielsweise ausgebildet, um Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Das bedeutet, dass die Zwischenspannung beispielsweise eine Wechselspannung und die Betriebsspannung für die Sensoreinheit eine Gleichspannung sein kann.According to one specific embodiment, the converter device can have a converter which is coupled to the output interface and can be designed to be able to convert the intermediate voltage into the operating voltage. The converter can also be referred to as a converter, for example, and is designed, for example, to convert AC voltage into DC voltage. This means that the intermediate voltage can be an AC voltage, for example, and the operating voltage for the sensor unit can be a DC voltage.
Weiterhin kann der Umsetzer gemäß einer Ausführungsform als ein Tiefsetzsteller ausgeführt sein. Der Tiefsetzsteller kann dabei beispielsweise ausgebildet sein, um die Zwischenspannung, die beispielsweise einen höheren Spannungspegel als die Betriebsspannung aufweist, in die Betriebsspannung umzuwandeln. Dadurch kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass die Sensoreinheit überlastet und dadurch beispielsweise geschädigt wird.Furthermore, according to one embodiment, the converter can be designed as a step-down converter. In this case, the step-down converter can be designed, for example, to convert the intermediate voltage, which has a higher voltage level than the operating voltage, for example, into the operating voltage. This can advantageously prevent the sensor unit from being overloaded and thereby damaged, for example.
Es wird ferner eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die Antriebsvorrichtung eine Sensorvorrichtung in einer zuvor genannten Variante, die elektrische Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs sowie einen Wechselrichter aufweist.A drive device for a vehicle is also presented, the drive device having a sensor device in an aforementioned variant, the electric machine for driving the vehicle, and an inverter.
Die elektrische Maschine kann beispielsweise ein Gehäuse aufweisen, von dem ein Stator und ein Rotor der elektrischen Maschine umschlossen sein kann.The electrical machine can have a housing, for example, which can enclose a stator and a rotor of the electrical machine.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung eine Energieversorgungseinrichtung zum Bereitstellen der elektrischen Energie aufweisen, wobei die Energieversorgungseinrichtung mit dem Wechselrichter verbunden sein kann. Die Energieversorgungseinrichtung kann beispielsweise als eine Stromquelle, beispielsweise als Batterie ausgeformt sein. Somit kann die Antriebsvorrichtung an ein Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossen sein. Unter Verwendung des Wechselrichters kann eine von der Energieversorgungseinrichtung bereitgestellte Gleichspannung auf bekannte Weise in eine Wechselspannung gewandelt werden. Für die elektrische Maschine kann auf bekannte Maschinen zurückgegriffen, wie sie in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden.According to one embodiment, the drive device can have an energy supply device for providing the electrical energy, it being possible for the energy supply device to be connected to the inverter. The energy supply device can be in the form of a power source, for example a battery. The drive device can thus be connected to an on-board network of the vehicle. Using the inverter, a DC voltage provided by the energy supply device can be converted into an AC voltage in a known manner. Known machines such as those used in electrically driven vehicles can be used for the electric machine.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Leitens und einen Schritt des Umwandelns umfasst. Im Schritt des Leitens wird ein Wechselstrom durch einen Kern einer Hochvoltleitung zum elektrischen Verbinden einer elektrischen Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs und eines Wechselrichters zum Bereitstellen eines Wechselstroms zum Betreiben der elektrischen Maschine geleitet, wobei die Hochvoltleitung den elektrisch leitfähigen Kern zum Leiten des Wechselstroms und einen den Kern umgebenden Schirm zum Abschirmen des Kerns aufweist, wobei eine Schirmspannung in den Schirm induziert wird. Im Schritt des Umwandelns wird die Schirmspannung in eine Betriebsspannung für eine Sensoreinheit umgewandelt.Furthermore, a method for operating a sensor device is presented in an aforementioned variant, the method comprising a conducting step and a converting step. In the conducting step, an alternating current is passed through a core of a high-voltage line for electrically connecting an electric machine for driving the vehicle and an inverter for providing an alternating current for operating the electric machine, the high-voltage line having the electrically conductive core for conducting the alternating current and a den Having a core surrounding shield for shielding the core, wherein a shield voltage is induced in the shield. In the conversion step, the screen voltage is converted into an operating voltage for a sensor unit.
Durch das Verfahren kann vorteilhafterweise ein während eines Betriebs der Antriebsvorrichtung wirkender Störstrom über die Schirmspannung genutzt werden, um die Sensorvorrichtung zu betreiben. Dazu kann der induzierte Störstrom über die Eingangsschnittstelle der Wandlereinrichtung abgezweigt, entsprechend umgewandelt und genutzt werden. Durch das Nutzen des Störstroms kann die Sensoreinheit autark mit Strom versorgt werden.With the method, an interference current acting during operation of the drive device can advantageously be used via the shield voltage in order to operate the sensor device. For this purpose, the induced interference current can be branched off via the input interface of the converter device, converted accordingly and used the. By using the interference current, the sensor unit can be supplied with power independently.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Antriebsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer Sensorvorrichtung.
-
1 a schematic representation of a vehicle with a drive device according to an embodiment; -
2 a schematic representation of a sensor device according to an embodiment; and -
3 a flowchart of an embodiment of a method for operating a sensor device.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference symbols are used for the elements which are shown in the various figures and have a similar effect, with a repeated description of these elements being dispensed with.
Die elektrische Maschine 106 ist ausgebildet, um das Fahrzeug 100 anzutreiben und ist entsprechend beispielsweise als ein Fahrzeugantrieb in Form eines Elektromotors ausgeformt oder nutzbar. Der Wechselrichter 108 ist unter Verwendung der Sensorvorrichtung 104 mit der elektrischen Maschine 106 elektrisch verbunden und ist ausgebildet, um eine Wechselspannung zum Betreiben der elektrischen Maschine 106 bereitzustellen. Der Wechselrichter 108 wird beispielsweise auch als Inverter bezeichnet. Weiterhin weist die Antriebsvorrichtung 102 optional eine Energieversorgungseinrichtung 110 auf, die ausgebildet ist, um elektrische Energie bereitzustellen, die von dem Wechselrichter 108 genutzt wird, um die Wechselspannung zum Betreiben der elektrischen Maschine 106 bereitzustellen. Die Energieversorgungseinrichtung 110 ist dabei beispielsweise als eine Batterie realisiert, die mit dem Wechselrichter 108 elektrisch verbunden ist.The
Die Sensorvorrichtung 104 weist eine Hochvoltleitung 112 zum elektrischen Verbinden der elektrischen Maschine 106 und des Wechselrichters 108 auf. Die Hochvoltleitung 112 weist wiederum einen elektrisch leitfähigen Kern zum Leiten des von dem Wechselrichter 108 bereitgestellten Wechselstroms sowie einen Schirm zum Abschirmen des Kerns auf, wie sie in
Dazu weist die Sensorvorrichtung 104 eine Wandlereinrichtung 114 mit einer Eingangsschnittstelle 116 auf, die elektrisch leitfähig mit dem Schirm der Hochvoltleitung 112 verbunden ist. Die Wandlereinrichtung 114 weist weiterhin eine Ausgangsschnittstelle 118 zu der Sensoreinheit 109 auf. Dabei ist die Wandlereinrichtung 114 ausgebildet, um die über die Eingangsschnittstelle 116 abgegriffene Schirmspannung in eine Betriebsspannung für die Sensoreinheit 109 umzuwandeln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Wandlereinrichtung 114 ausgebildet, um die Betriebsspannung als eine Gleichspannung bereitzustellen. Dabei setzt die Wandlereinrichtung 114 lediglich optional einen Spannungspegel der Schirmspannung in einen angepassten Spannungspegel der Betriebsspannung um. Das bedeutet, dass der Spannungspegel der Schirmspannung beispielsweise erhöht oder gesenkt wird, um die Sensoreinheit 109 entsprechend mit dem angepassten Spannungspegel zu betreiben. Zum Wandeln der Schirmspannung in die Betriebsspannung kann die Wanderleinrichtung 114 auf eine geeignete bekannte Weise realisiert sein.For this purpose, the
Lediglich beispielhaft weist die Wandlereinrichtung 114 eine Transformatoreinheit 120 und einen Umsetzer 122 auf. Die Transformatoreinheit 120 ist eingangsseitig mit der Eingangsschnittstelle 116 gekoppelt und ausgebildet, um die Schirmspannung in eine Zwischenspannung umzuwandeln. Der Umsetzer 122, beispielsweise in Form eines Tiefsetzstellers (oder Hochsetzstellers) , ist ausgebildet, um die Zwischenspannung in die Betriebsspannung umzuwandeln und an der Ausgangsschnittstelle 118 bereitzustellen.By way of example only, the
Beispielsweise ist die Transformatoreinheit 120 eingangsseitig mit Masse 124 verbunden und weist zwei induktiv gekoppelte Spulen 126 auf. Eine eingangsseitige der Spulen 126 ist zwischen die Eingangsschnittstelle 116 und Masse 124 geschaltet. Dabei kann die eingangsseitige der Spulen 126 direkt mit Masse 124 oder beispielsweise über ein Gehäuse der elektrischen Maschine 106 mit Masse 124 verbunden sein. Die Transformatoreinheit 120 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel zudem eine Diode 128 auf, um die Zwischenspannung als Gleichspannung bereitzustellen. Die Diode 128 ist beispielhaft zwischen einen Anschluss einer ausgangsseitigen der Spulen 126 und einen Anschluss des Umsetzers 122 geschaltet.For example, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 109 als Teil der Sensorvorrichtung 104 realisiert. Die Sensoreinheit 109 ist mit der Ausgangsschnittstelle 118 elektrisch verbunden und wird über die Ausgangsschnittstelle 118 mit der Betriebsspannung versorgt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Sensoreinheit 109 ausschließlich über die Ausgangsschnittstelle 118 mit der aus der Schirmspannung generierten Betriebsspannung versorgt.According to one exemplary embodiment,
Die Sensoreinheit 109 ist beispielsweise als ein Sensor zum Erfassen einer Temperatur, einer elektrischen Spannung eines elektrischen Stroms und/oder einer Drehzahl oder einer Lage eines Rotors der elektrischen Maschine 106 ausgeführt. Beispielsweise kann ein entsprechender Sensor der Sensoreinheit 109 in dem Wechselrichter 108 integriert sein oder an einem Mantel der Hochvoltleitung 112 oder an der elektrischen Maschine 106 angeordnet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Sensorvorrichtung 104 eine Verbindungsleitung 130 auf, die einen direkt an dem Schirm der Hochvoltleitung 112 angeordneten Kontaktpunkt 132 mit der Eingangsschnittstelle 116 verbindet. Der Kontaktpunkt 132 ist dabei lediglich optional an einem mittleren Drittel einer Länge der Hochvoltleitung 112 angeordnet. Alternativ ist der Kontaktpunkt 132 jedoch auch anderweitig platzierbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsleitung 130 ausgeformt, um den Kontaktpunkt 132 direkt, also ohne Einbeziehung weiterer Komponenten oder elektrischer Bauteile, mit der Eingangsschnittstelle 116, hier einem Anschluss der eingangsseitigen der Spulen 126 zu verbinden.According to one exemplary embodiment,
In anderen Worten ausgedrückt wird durch den beschriebenen Ansatz eine autarke Sensorversorgung durch einen leitungsgebundenen induzierten Schirmstrom ermöglicht, sodass die Energiebilanz des Gesamtsystems nicht weiter durch beispielsweise zusätzliche Kleinsensorik beeinflusst wird. Das bedeutet, dass die beispielsweise als Batterie ausgeformte Energieversorgungseinrichtung 110 weiter entlastet und somit eine Bordnetzenergiebilanz des Fahrzeugs 100 stabil gehalten wird, indem sich hinsichtlich der elektrischen Energiebilanz beispielsweise Hochspannungssensoren, die von der Sensoreinheit 109 umfasst sein können, autark versorgt. Durch den Betrieb des Aggregats, hier der Antriebsvorrichtung 102, wird dazu ein Strom auf der geschirmten Hochvoltleitung 112 induziert und ein Teil des induzierten Schirmstromes der Hochvoltleitung 112 wird für die Versorgung des Sensorpunktes genutzt, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Sensoreinheit 109 bezeichnet ist. So wird der abgezweigte Schirmstrom transformiert und elektrische Sicherheit hergestellt. An einer Ausgangsseite sichert beispielsweise die Diode 128 das System ab, sodass die Energie innerhalb der Wandlereinrichtung 114 nicht bidirektional übertragen wird. Um die Sensoreinheit 109 mit einem entsprechenden Spannungslevel zu versorgen, wird die Schirmspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel durch den Umsetzer 122 umgesetzt und versorgt so die Sensoreinheit 109. Beispielhaft ist der Umsetzer 122 als DC/DC-Wandler, beispielsweise als Tiefsetzsteller ausgeführt.In other words, the approach described enables an autonomous sensor supply by means of a line-bound induced shielding current, so that the energy balance of the overall system is no longer influenced by additional small sensors, for example. This means that the
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Fahrzeugvehicle
- 102102
- Antriebsvorrichtungdrive device
- 104104
- Sensorvorrichtungsensor device
- 106106
- elektrische Maschineelectric machine
- 108108
- Wechselrichterinverter
- 109109
- Sensoreinheitsensor unit
- 110110
- Energieversorgungseinrichtungpower supply device
- 112112
- Hochvoltleitunghigh-voltage line
- 114114
- Wandlereinrichtungconverter device
- 116116
- Eingangsschnittstelleinput interface
- 118118
- Ausgangsschnittstelleoutput interface
- 120120
- Transformatoreinheittransformer unit
- 122122
- Umsetzerconverter
- 124124
- MasseDimensions
- 126126
- SpulenWash
- 128128
- Diodediode
- 130130
- Verbindungsleitungconnection line
- 132132
- Kontaktpunkt contact point
- 200200
- elektrisch leitfähiger Kernelectrically conductive core
- 202202
- Schirm umbrella
- 300300
- Verfahren zum Betreiben einer SensorvorrichtungMethod for operating a sensor device
- 302302
- Schritt des Leitensstep of guiding
- 304304
- Schritt des Umwandelnsstep of converting
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021213729.6A DE102021213729A1 (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Sensor device for a drive device for a vehicle, drive device for a vehicle and method for operating a sensor device |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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-
2021
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Patent Citations (2)
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