DE102022102410B4 - Discharge circuit, inverter circuit, electric drive device and method for determining an aging state of a discharge circuit - Google Patents

Discharge circuit, inverter circuit, electric drive device and method for determining an aging state of a discharge circuit Download PDF

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Abstract

Entladeschaltung zum Entladen eines elektrischen Energiespeichers (7, 8), wobei die Entladeschaltung (5) aufweist:eine Entladestrecke (14), durch die während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) ein Entladestrom (IE) fließt,wenigstens einen Memristor (12), durch den während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) zumindest ein Teil des Entladestroms (IE) fließt, undeine Steuereinrichtung (13), die zum Messen wenigstens eines den elektrischen Widerstand des Memristors (12) beschreibenden Widerstandsmesswerts ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, eine einen Alterungszustand des Memristors (12) beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts zu ermitteln.Discharge circuit for discharging an electrical energy storage device (7, 8), the discharge circuit (5) having: a discharge path (14) through which a discharge current (IE) flows during the discharging of the energy storage device (7, 8), at least one memristor (12 ), through which at least part of the discharge current (IE) flows during the discharging of the energy storage device (7, 8), and a control device (13) which is designed to measure at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor (12) and is set up for this purpose is to determine aging information describing an aging state of the memristor (12) depending on the resistance measurement value.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladeschaltung zur Entladung eines elektrischen Energiespeichers, wobei die Entladeschaltung eine Entladestrecke, durch die während des Entladens des Energiespeichers ein Entladestrom fließt, aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Inverterschaltung, eine elektrische Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands einer Entladeschaltung.The invention relates to a discharge circuit for discharging an electrical energy storage device, wherein the discharge circuit has a discharge path through which a discharge current flows during the discharging of the energy storage device. The invention further relates to an inverter circuit, an electric drive device and a method for determining an aging state of a discharge circuit.

Entladeschaltungen werden eingesetzt, um die in elektrischen Energiespeichern, insbesondere in Kondensatoren, gespeicherte Energie durch eine aktive Entladung gezielt in Wärme umzuwandeln. Die aktive Entladung derartiger Energiespeicher dient dabei dem Abbau der elektrischen Spannung des jeweiligen Energiespeichers, insbesondere zum Erreichen eines sicheren Zustands, in dem die Spannungsniveaus der Kondensatoren jeweils unterhalb eines vorgegebenen Maximalspannungswerts liegen. Die Entladung dient dabei sowohl dem Schutz von Personen, welche beispielsweise im Rahmen von Reparaturarbeiten oder Servicearbeiten Zugang zu der elektrischen Schaltung haben, als auch dem Schutz des Systems selbst. In einem Kraftfahrzeugbordnetz kann eine Entladeschaltung beispielsweise zum Entladen von Zwischenkreiskondensatoren bzw. Filterkondensatoren, insbesondere in einem Hochvolt-Teilnetz des Bordnetzes, eingesetzt werden.Discharge circuits are used to specifically convert the energy stored in electrical energy storage, especially in capacitors, into heat through an active discharge. The active discharge of such energy stores serves to reduce the electrical voltage of the respective energy store, in particular to achieve a safe state in which the voltage levels of the capacitors are below a predetermined maximum voltage value. The discharge serves both to protect people who have access to the electrical circuit, for example as part of repair work or service work, and to protect the system itself. In a motor vehicle electrical system, a discharge circuit can be used, for example, to discharge intermediate circuit capacitors or filter capacitors, in particular in a high-voltage subnetwork of the on-board electrical system.

In der Regel erfolgt das Entladen unter Zuhilfenahme wenigstens eines Entladewiderstands, durch den bei dem Entladen des Energiespeichers ein Entladestrom fließt. Der Entladewiderstand ermöglicht es, die in dem Energiespeicher bzw. dem Kondensator gespeicherte elektrische Energie unmittelbar in Wärme umzuwandeln.As a rule, discharging takes place with the aid of at least one discharging resistor through which a discharging current flows when the energy storage is discharging. The discharge resistor makes it possible to convert the electrical energy stored in the energy storage or the capacitor directly into heat.

Der Erfolg des Entladevorgangs bzw. das Erreichen eines bestimmten Ziels, beispielsweise das Erreichen eines vorgegebenen Maximalspannungsniveaus innerhalb einer vorgegebenen Entladedauer oder Ähnliches, hängt dabei von der Beschaffenheit des Entladewiderstands bzw. der Beschaffenheit der gesamten Entladeschaltung ab. Insbesondere bei Systemen, welche eine aktive Entladung nur in Notsituationen über eine eigens dafür vorgesehene Entladeschaltung umsetzen, ist es wichtig zu wissen, ob diese Entladeschaltung wie vorgesehen funktionsfähig ist.The success of the discharging process or the achievement of a specific goal, for example the achievement of a predetermined maximum voltage level within a predetermined discharge period or the like, depends on the nature of the discharge resistor or the nature of the entire discharge circuit. Particularly in systems that only implement active discharge in emergency situations via a specially designed discharge circuit, it is important to know whether this discharge circuit is functional as intended.

Aus jeder der CN 1 08 306 494 A , der CN 2 01 462 467 U der DE 10 2018 206 822 A1 , der US 2012 / 0 013 306 A1 und der CN 1 08 736 559 A sind eine Entladeschaltung zum Entladen eines elektrischen Energiespeichers und ein Verfahren zum Entladen des elektrischen Energiespeichers mittels der Entladeschaltung bekannt, wobei die Entladeschaltung eine Entladestrecke, durch die während des Entladens des Energiespeichers ein Entladestrom fließt, und wenigstens einen Memristor aufweist, durch den während des Entladens des Energiespeichers zumindest ein Teil des Entladestroms fließt.From each of the CN 1 08 306 494 A , the CN 2 01 462 467 U the DE 10 2018 206 822 A1 , the US 2012 / 0 013 306 A1 and the CN 1 08 736 559 A a discharging circuit for discharging an electrical energy storage device and a method for discharging the electrical energy storage device by means of the discharging circuit are known, the discharging circuit having a discharge path through which a discharge current flows during the discharging of the energy storage device, and at least one memristor through which the Energy storage at least part of the discharge current flows.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Entladeschaltung zur Entladung eines elektrischen Energiespeichers anzugeben, welche insbesondere eine verbesserte Auswertung eines Alterungszustands der Entladeschaltung ermöglicht.It is therefore the object of the invention to provide an improved discharge circuit for discharging an electrical energy storage device, which in particular enables an improved evaluation of an aging state of the discharge circuit.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Entladeschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Entladeschaltung wenigstens einen Memristor umfasst, durch welchen während des Entladens des Energiespeichers zumindest ein Teil des Entladestroms fließt.To solve this problem, in a discharge circuit of the type mentioned at the outset, it is provided according to the invention that the discharge circuit comprises at least one memristor through which at least part of the discharge current flows during the discharging of the energy storage device.

Der Widerstandswert des Memristors kann als ein Maß für die bisherige Alterung der Entladeschaltung verwendet werden. Der elektrische Widerstand des Memristors stellt somit ein Maß für die bisher über die Entladeschaltung umgesetzte Leistung und/oder Energie dar. Der elektrische Widerstandswert des Memristors kann beispielsweise dazu herangezogen werden, das Verhältnis von umgesetzter Leistung zur Lebensdauer der Entladeschaltung zu bestimmen und/oder um eine verbleibende Lebensdauer bzw. umzusetzende Leistung über die Entladeschaltung zu prognostizieren.The resistance value of the memristor can be used as a measure of the previous aging of the discharge circuit. The electrical resistance of the memristor thus represents a measure of the power and/or energy previously converted via the discharge circuit. The electrical resistance value of the memristor can be used, for example, to determine the ratio of converted power to the service life of the discharge circuit and/or to a to predict the remaining service life or the power to be implemented via the discharge circuit.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung und der Auslegung des Memristors sowie gegebenenfalls weiterer Widerstände der Entladeschaltung ist entscheidend, dass ein bekannter Zusammenhang zwischen dem Strom in der Entladeschaltung und dem Strom durch den Memristor hergestellt wird. Dadurch ist es möglich, von dem erfassten Widerstand des Memristors auf die durch den Memristor geflossene Ladungsmenge und damit auf die geflossene Ladungsmenge in der gesamten Entladeschaltung zu schließen. Die Ladungsmenge, welche bereits durch die gesamte Entladeschaltung geflossen ist, kann als ein Maß für die bisherige Belastung und somit auch für die bisherige Alterung der Entladeschaltung verwendet werden.In the arrangement according to the invention and the design of the memristor and, if necessary, further resistors of the discharge circuit, it is crucial that a known connection is established between the current in the discharge circuit and the current through the memristor. This makes it possible to draw conclusions from the detected resistance of the memristor about the amount of charge that has flowed through the memristor and thus about the amount of charge that has flowed in the entire discharge circuit. The amount of charge that has already flowed through the entire discharge circuit can be used as a measure of the previous load and thus also of the previous aging of the discharge circuit.

Über die Entladeschaltung kann ein beliebiger Energiespeicher entladen werden. Insbesondere kann die Entladeschaltung zur Entladung wenigstens einer parasitären Kapazität und/oder eines Kondensators verwendet werden. Mithilfe des Memristors kann vorteilhaft die Historie der bisherigen Entladungen über die Entladeschaltung ermittelt werden. Der elektrische Widerstand eines Memristors ist dabei abhängig von der bisher durch ihn geflossenen elektrischen Ladung und somit abhängig von dem Entladestrom, welcher zumindest teilweise beim Entladen durch den Memristor fließt. Abhängig von der Anordnung des Memristors in der Entladeschaltung kann der gesamte Entladestrom oder ein Teil des Entladestroms durch den Memristor fließen.Any energy storage device can be discharged via the discharge circuit. In particular, the discharge circuit can be used to discharge at least one parasitic capacitor and/or a capacitor. With the help of the memristor, the history of previous discharges can be advantageously determined via the discharge circuit. The electrical resistance of a memristor depends on the electrical charge that has previously flowed through it and therefore depends on the discharge destrom, which at least partially flows through the memristor during discharging. Depending on the arrangement of the memristor in the discharge circuit, all or part of the discharge current can flow through the memristor.

Je nach Ausprägung und/oder Verschaltung des Memristors kann der Widerstandswert des Memristors größer oder kleiner werden, wenn ein Entladestrom durch ihn fließt. Der Memristor ist dabei in Bezug zu der Entladestrecke insbesondere derart verschaltet, dass der Entladestrom, bzw. der Teil des Entladestroms, bei jedem Entladevorgang in der gleichen Richtung durch ihn fließt.Depending on the design and/or wiring of the memristor, the resistance value of the memristor can become larger or smaller when a discharge current flows through it. The memristor is in particular connected in relation to the discharge path in such a way that the discharge current, or the part of the discharge current, flows through it in the same direction during each discharge process.

Der Memristor ist dabei in Bezug zu der Entladestrecke insbesondere derart verschaltet, dass jede Richtung der Ströme durch die Entladevorrichtung den Widerstand in derselben Richtung ändert, also jeweils zu einer Zunahme oder eine Abnahme des Widerstands führt. Dadurch kommt es unabhängig vom Stromfluss durch die Entladeschaltung immer zu einem Anstieg bzw. einer Abnahme des Widerstands des Memristors, so dass jeder Stromfluss durch die Entladeschaltung zu einer Reduktion der aus dem Widerstand des Memristors ableitbaren Lebensdauer der Entladeschaltung führt. Um unabhängig von der Stromrichtung durch die Entladeschaltung eine gleiche Stromflussrichtung durch den Memristor zu erzeugen, können beispielsweise Dioden zum Einsatz kommen, die den Strom durch den Memristor gleichrichten.The memristor is in particular connected in relation to the discharge path in such a way that each direction of the currents through the discharge device changes the resistance in the same direction, i.e. leads to an increase or a decrease in the resistance. As a result, regardless of the current flow through the discharging circuit, there is always an increase or a decrease in the resistance of the memristor, so that every current flow through the discharging circuit leads to a reduction in the service life of the discharging circuit, which can be derived from the resistance of the memristor. In order to generate the same current flow direction through the memristor regardless of the current direction through the discharge circuit, diodes can be used, for example, which rectify the current through the memristor.

Auf diese Weise ändert sich der elektrische Widerstand des Memristors fortlaufend mit jedem über die Entladeschaltung umgesetzten, aktiven Entladevorgang des Energiespeichers. Insbesondere ist der Memristor dazu ausgebildet, seinen elektrischen Widerstandswert dauerhaft in Abhängigkeit der durch ihn geflossenen Ladung bzw. des durch ihn geflossenen Stroms zu ändern.In this way, the electrical resistance of the memristor changes continuously with each active discharging process of the energy storage device implemented via the discharging circuit. In particular, the memristor is designed to permanently change its electrical resistance value depending on the charge or current flowing through it.

Da sich der Widerstandswert des Memristors in Abhängigkeit der bisher erfolgten Entladevorgänge ändert, ist es möglich, den Widerstandswert des Memristors auszulesen und als einen indirekten Lebensdaueranzeiger bzw. Alterungszustandsanzeiger der Entladeschaltung zu verwenden. Mithin stellt der elektrische Widerstand des Memristors somit nicht nur ein Maß für die Anzahl der bisherigen Entladevorgänge dar, sondern berücksichtigt zusätzlich auch die jeweils als Entladestrom geflossene Ladung. Vorteilhaft kann der Widerstandswert des Memristors somit eine Auskunft über die bisherigen Belastungen der Entladeschaltung geben.Since the resistance value of the memristor changes depending on the discharge processes that have taken place so far, it is possible to read out the resistance value of the memristor and use it as an indirect lifespan indicator or aging status indicator of the discharge circuit. The electrical resistance of the memristor therefore not only represents a measure of the number of previous discharge processes, but also takes into account the charge that flowed as a discharge current. The resistance value of the memristor can therefore advantageously provide information about the previous loads on the discharge circuit.

Die Verwendung des Memristors hat somit dabei den Vorteil, dass im Gegensatz zu einem reinen Softwarezähler, welcher die Entladevorgänge über die Entladeschaltung zählt, auch die Intensität der aktiven Entladungen über die Entladeschaltung berücksichtigt werden kann. Dies erlaubt es, auch anhand des Widerstands des Memristors Aussagen darüber zu treffen, wie sehr die Entladeschaltung bei den bisherigen Entladevorgängen insgesamt belastet wurde. Auch die Verwendung mehrerer Memristoren, durch die jeweils der Entladestrom bzw. der oder ein Entladeteilstrom fließt, ist möglich.The use of the memristor therefore has the advantage that, in contrast to a pure software counter, which counts the discharge processes via the discharge circuit, the intensity of the active discharges via the discharge circuit can also be taken into account. This makes it possible to use the resistance of the memristor to make statements about the overall load on the discharge circuit during the previous discharge processes. It is also possible to use several memristors, through which the discharge current or partial discharge current flows.

Insbesondere wenn die Spannung des zu entladenden Energiespeichers zu Beginn des Entladevorgang hoch ist, muss viel elektrische Energie über die Entladeschaltung umgewandelt werden, so dass die Belastung der Entladeschaltung hoch ist bzw. die Entladeschaltung an ihrer oberen Betriebs- oder Belastungsgrenze betrieben wird. In Zuständen, in denen die Spannung des Energiespeichers geringer als ein zu erwartender Maximalwert ist, muss entsprechend eine kleinere Energiemenge über die Entladeschaltung umgesetzt werden, so dass entsprechend auch die Belastung der Entladeschaltung während einem solchen Entladevorgang geringer ist.In particular, if the voltage of the energy storage device to be discharged is high at the beginning of the discharging process, a lot of electrical energy must be converted via the discharging circuit, so that the load on the discharging circuit is high or the discharging circuit is operated at its upper operating or load limit. In states in which the voltage of the energy storage is lower than an expected maximum value, a smaller amount of energy must be converted via the discharging circuit, so that the load on the discharging circuit during such a discharging process is correspondingly lower.

Für die Bestimmung der Alterungsinformation kann es insbesondere ausreichend sein, wenn diese zum einem späteren Zeitpunkt nach der aktiven Entladung durch ein Auslesen des dann aktuellen elektrischen Widerstands des Memristors erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass während der Entladung kein vollfunktionsfähiges bzw. betriebsbereites Steuergerät vorhanden sein muss, um den Entladevorgang zu erfassen, so wie es beispielsweise bei einem software-basierten Zähler erforderlich ist. Dies ermöglicht vorteilhaft auch ein Erfassen der Alterung der Entladeschaltung, wenn sich weitere Bestandteile der Entladeschaltung bzw. eines die Entladeschaltung umfassenden Systems sicherheitsbedingt in einem abgeschalteten Zustand befinden.To determine the aging information, it may be particularly sufficient if this occurs at a later point in time after the active discharge by reading out the then current electrical resistance of the memristor. This has the advantage that a fully functional or operational control device does not have to be present during the discharging in order to record the discharging process, as is required, for example, with a software-based meter. This advantageously also makes it possible to detect the aging of the discharge circuit when other components of the discharge circuit or a system comprising the discharge circuit are in a switched off state for safety reasons.

Das Erfassen des Alterungszustands einer Entladeschaltung hat den Vorteil, dass die zur Entladung verwendeten Komponenten der Entladeschaltung wie der Memristor und/oder weitere Entladewiderstände nicht überdimensioniert sein müssen. Gleichzeitig wird eine präzise Bestimmung des bisherigen Alterungszustands der Entladeschaltung ermöglicht, welche insbesondere auch genauer ausfallen kann als bei der Verwendung einer nur die einzelnen Entladevorgänge zählenden Zählvorrichtung bzw. bei der Verwendung eines software-basierten Zählers in einem Steuergerät.Detecting the aging state of a discharging circuit has the advantage that the components of the discharging circuit used for discharging, such as the memristor and/or further discharging resistors, do not have to be oversized. At the same time, a precise determination of the previous aging state of the discharging circuit is made possible, which can in particular also be more accurate than when using a counting device that only counts the individual discharging processes or when using a software-based counter in a control device.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Memristor als ein passives Bauteil ausgeführt ist. Vorteilhaft braucht ein als passives Bauteil ausgeführter Memristor keine weitere Steuereinrichtung, um den Entladevorgang über die Entladeschaltung festzustellen, da sich der Widerstand des Memristors nur aufgrund des durch ihn fließenden Entladestrom bzw. Entladeteilstrom ändert. Die Auswirkung des Entladevorgangs wird somit in Form einer Widerstandsänderung festgehalten bzw. aufgezeichnet, ohne dass parallel eine Messung am Memristor oder eine Bestromung des Memristors oder Ähnliches durch eine weitere Steuereinrichtung erforderlich ist. According to the invention it can be provided that the memristor is designed as a passive component. Advantageously, a memristor designed as a passive component does not need any further control device to determine the discharging process via the discharging circuit, since the resistance of the mem ristor only changes due to the discharge current or partial discharge current flowing through it. The effect of the discharging process is thus recorded or recorded in the form of a change in resistance, without the need for a parallel measurement on the memristor or energization of the memristor or similar by another control device.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Entladeschaltung wenigstens einen Entladewiderstand umfasst, wobei der Memristor parallel zu dem Entladewiderstand geschaltet ist. Der Entladewiderstand und der parallel zu dem Entladewiderstand geschaltete Memristor bilden dabei zumindest einen Teil der Entladestrecke der Entladeschaltung. Bei einer Parallelschaltung des Memristors zu dem Entladewiderstand fließt ein Teil des Entladestroms durch den Entladewiderstand und ein weiterer Teil des Entladestroms durch den Memristor. Es ist möglich, dass die Entladeschaltung mehrere Entladewiderstände aufweist, welche parallel und/oder in Reihe zueinander geschaltet sind. In diesem Fall kann der Memristor parallel zu einem oder mehreren parallel und/oder in Reihe geschalteten Entladewiderständen verschaltet sein.In a preferred embodiment of the invention it can be provided that the discharge circuit comprises at least one discharge resistor, the memristor being connected in parallel to the discharge resistor. The discharge resistor and the memristor connected in parallel to the discharge resistor form at least part of the discharge path of the discharge circuit. When the memristor is connected in parallel with the discharge resistor, part of the discharge current flows through the discharge resistor and another part of the discharge current flows through the memristor. It is possible for the discharge circuit to have several discharge resistors which are connected in parallel and/or in series with one another. In this case, the memristor can be connected in parallel to one or more discharge resistors connected in parallel and/or in series.

Der Memristor ist bevorzugt so dimensioniert, dass seine voraussichtliche Lebensdauer die voraussichtliche Lebensdauer der Entladevorrichtung übersteigt. Bei der Parallelschaltung des Memristors zu dem Entladewiderstand ist zu beachten, dass das Verhältnis des Teilstroms durch den Entladewiderstand und des Teilstroms durch den Memristor innerhalb einer vorgesehen Toleranz einem möglichst festen Verhältnis entspricht und den insgesamt durch die Entladestrecke fließenden Entladestrom nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Bei der seriellen Anordnung des Memristors ist zu beachten, dass der Memristor während seiner gesamten Funktionsdauer die notwendigen Entladeströme nicht unzulässig reduziert oder erhöht und nicht selbst zum Bauteil mit der kürzesten Lebensdauer der Entladeschaltung wird.The memristor is preferably dimensioned such that its expected lifespan exceeds the expected lifespan of the discharge device. When connecting the memristor to the discharge resistor in parallel, it should be noted that the ratio of the partial current through the discharge resistor and the partial current through the memristor corresponds to a ratio that is as fixed as possible within a specified tolerance and does not or only slightly influences the total discharge current flowing through the discharge path. When arranging the memristor in series, it is important to ensure that the memristor does not unacceptably reduce or increase the necessary discharge currents throughout its entire functional life and does not itself become the component with the shortest service life of the discharge circuit.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Memristor einen größeren elektrischen Widerstand aufweist als der Entladewiderstand. Bei einer Parallelschaltung des Memristors zu dem Entladewiderstand hat das Vorsehen eines größeren elektrischen Widerstands für den Memristor den Vorteil, dass der Teil des Entladestroms, welcher durch den Memristor fließt, kleiner ist als der Teil des Entladestroms, welcher durch den Entladewiderstand fließt. Auf diese Weise wird die Leistung, welche innerhalb des Memristors umgesetzt werden muss, vorteilhaft reduziert.According to the invention, it can be provided that the memristor has a greater electrical resistance than the discharge resistor. When the memristor is connected in parallel to the discharge resistor, providing a larger electrical resistance for the memristor has the advantage that the portion of the discharge current that flows through the memristor is smaller than the portion of the discharge current that flows through the discharge resistor. In this way, the power that must be implemented within the memristor is advantageously reduced.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein wesentlicher Teil des Entladestroms durch den Entladewiderstand fließt, so dass entsprechend auch ein wesentlicher Teil der Leistung im Entladewiderstand umgesetzt wird. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für alle Widerstandswerte, welche der Memristor annehmen kann, 90 % des Entladestroms oder mehr durch den wenigstens einen Entladewiderstand fließen. Entsprechend fließt dabei ein Anteil von 10 % oder weniger des Entladestroms durch den wenigstens einen Memristor. Zusätzlich oder alternativ dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass alle Widerstandwerte innerhalb eines Intervalls von Widerstandswerten, welche der Memristor annehmen kann, mindestens zehnmal so groß, insbesondere mindestens hundertmal so groß, wie der Widerstandswert des Entladewiderstands sind. Grundsätzlich können beliebige Verhältnisse zwischen dem Widerstand des Entladewiderstands und den möglichen, erreichbaren Widerstandswerten des Memristors verwendet werden, insbesondere wenn diese den vorangehend beschriebenen Anforderungen an die Lebensdauer und die Dimensionierung des Memristors bzw. der Entladeschaltung gerecht werden.In particular, it can be provided that a significant portion of the discharge current flows through the discharge resistor, so that a substantial portion of the power is correspondingly converted in the discharge resistor. It can preferably be provided that for all resistance values that the memristor can assume, 90% of the discharge current or more flows through the at least one discharge resistor. Accordingly, a proportion of 10% or less of the discharge current flows through the at least one memristor. Additionally or alternatively, it can be provided, for example, that all resistance values within an interval of resistance values that the memristor can assume are at least ten times as large, in particular at least a hundred times as large, as the resistance value of the discharge resistor. In principle, any ratio between the resistance of the discharge resistor and the possible, achievable resistance values of the memristor can be used, especially if these meet the previously described requirements for the service life and dimensioning of the memristor or the discharge circuit.

In einer alternativen Ausgestaltung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Memristor als ein Entladewiderstand ausgebildet ist und/oder dass der Memristor in Reihe zu einem Entladewiderstand der Entladeschaltung geschaltet ist. Der als Entladewiderstand ausgebildeter Memristor und/oder die Reihenschaltung aus Entladewiderstand und Memristor bilden dabei zumindest einen Teil der Entladestrecke.In an alternative embodiment, it can be provided according to the invention that the memristor is designed as a discharge resistor and/or that the memristor is connected in series to a discharge resistor of the discharge circuit. The memristor designed as a discharge resistor and/or the series connection of the discharge resistor and memristor form at least part of the discharge path.

Abhängig von der Ausgestaltung des Memristors bzw. den von dem Memristor erreichbaren Widerstandswerten kann dieser auch als ein Entladewiderstand ausgebildet sein bzw. in Reihe zu einem Entladewiderstand der Entladeschaltung geschaltet sein, so dass ein größerer Teil des Entladestroms oder sogar der gesamte Entladestrom auch durch den Memristor fließt. Auch in diesem Fall ist es möglich, den durch den Memristor geflossenen Entladestrom bzw. den durch einen Schaltungszweig der Entladeschaltung, in dem der Memristor als Entladewiderstand und/oder in Reihe zu einem weiteren Entladewiderstand geschaltet ist, geflossenen Entladeteilstrom, als Maß für die Alterung der Entladeschaltung heranzuziehen.Depending on the design of the memristor or the resistance values that can be achieved by the memristor, it can also be designed as a discharge resistor or connected in series to a discharge resistor of the discharge circuit, so that a larger part of the discharge current or even the entire discharge current also passes through the memristor flows. In this case too, it is possible to use the discharge current that flowed through the memristor or the partial discharge current that flowed through a circuit branch of the discharge circuit in which the memristor is connected as a discharge resistor and/or in series to a further discharge resistor, as a measure of the aging of the Use discharge circuit.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Entladestrecke über wenigstens ein Schaltelement, insbesondere parallel zu einem zu entladenden Energiespeicher, schaltbar ist. Das Schaltelement kann beispielsweise als ein Transistor ausgeführt sein, so dass ein zu entladender Energiespeicher bei geschlossenem Schaltelement über die Entladestrecke der Entladeschaltung entladen werden kann. Das Schaltelement kann dabei, insbesondere in geschlossenem Zustand, einen Teil der Entladestrecke darstellen.In a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the discharge path can be switched via at least one switching element, in particular in parallel to an energy storage device to be discharged. The switching element can be designed, for example, as a transistor, so that an energy storage device to be discharged can be discharged via the discharge path when the switching element is closed ck of the discharge circuit can be discharged. The switching element can represent part of the discharge path, particularly in the closed state.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen sein, dass die Entladeschaltung eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Ermittlung wenigstens eines den elektrischen Widerstand des Memristors beschreibenden Widerstandsmesswerts ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, eine einen Alterungszustand der Entladeschaltung beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts zu ermitteln.According to the invention, it is provided that the discharge circuit comprises a control device, wherein the control device is designed to determine at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor, wherein the control device is set up to determine aging information describing an aging state of the discharge circuit as a function of the resistance measurement value.

Die Steuereinrichtung kann zur Ermittlung des wenigstens einen, den elektrischen Widerstand des Memristors beschreibenden Widerstandsmesswerts direkt oder über eine Messschaltung mit dem Memristor verbunden sein. Die Steuereinrichtung und/oder eine Komponente der Messschaltung kann zur Bestimmung des elektrischen Widerstands beispielsweise eine Testspannung an den Memristor anlegen, wobei entsprechend der Stromfluss zur Ermittlung des Widerstandswerts des Memristors bestimmt wird. Auch andere Verfahren zur Bestimmung des elektrischen Widerstands des Memristors sind möglich.The control device can be connected to the memristor directly or via a measuring circuit to determine the at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor. The control device and/or a component of the measuring circuit can, for example, apply a test voltage to the memristor to determine the electrical resistance, the current flow being determined accordingly to determine the resistance value of the memristor. Other methods for determining the electrical resistance of the memristor are also possible.

Die Steuereinrichtung kann anschließend eine einen Alterungszustand der Entladeschaltung beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des gemessenen Widerstandswerts ermitteln. Dazu kann in der Steuereinrichtung beispielsweise eine Rechenvorschrift oder eine Zuordnungsvorschrift, beispielsweise eine Tabelle oder Ähnliches, hinterlegt sein. Der Alterungszustand der Entladeschaltung kann aus dem Widerstandswert des Memristors zum Beispiel durch einen Vergleich mit einem maximal oder minimal zulässigen Widerstandsreferenzwert erfolgen, wobei der Abstand zwischen dem ermittelten Widerstandswert des Memristors und dem Widerstandsreferenzwert als ein Maß für die Alterung des Memristors und somit auch für die Alterung der Entladeschaltung, insbesondere wenigstens eines parallel oder in Reihe zu dem Memristor geschalteten Entladewiderstands der Entladeschaltung, herangezogen werden kann.The control device can then determine aging information describing an aging state of the discharge circuit as a function of the measured resistance value. For this purpose, for example, a calculation rule or an assignment rule, for example a table or something similar, can be stored in the control device. The aging state of the discharge circuit can be determined from the resistance value of the memristor, for example by comparing it with a maximum or minimum permissible resistance reference value, with the distance between the determined resistance value of the memristor and the resistance reference value being a measure of the aging of the memristor and thus also of the aging the discharge circuit, in particular at least one discharge resistor of the discharge circuit connected in parallel or in series with the memristor.

Für eine erfindungsgemäße Inverterschaltung ist vorgesehen, dass sie einen Inverter und eine erfindungsgemäße Entladeschaltung umfasst. Der Inverter kann beispielsweise als ein Brückenwechselrichter bzw. Brückengleichrichter, insbesondere als eine B6-Brücke, ausgeführt sein. Auch eine andere Bauform des Inverters ist möglich.An inverter circuit according to the invention is intended to comprise an inverter and a discharge circuit according to the invention. The inverter can be designed, for example, as a bridge inverter or bridge rectifier, in particular as a B6 bridge. A different design of the inverter is also possible.

Der Inverter kann wenigstens eine parasitäre Kapazität und/oder wenigstens einen Kondensator, insbesondere in einem Gleichspannungszwischenkreis der Inverterschaltung, umfassen, welche über die Entladeschaltung entladen werden können. Der wenigstens eine Kondensator kann dabei als ein X-Kondensator oder als ein Y-Kondensator ausgeführt sein. Der Inverter kann auch mehrere Kondensatoren, welche als Kombination von wenigstens einem X-Kondensator und wenigstens einem Y-Kondensator verschaltet sein können, umfassen.The inverter can comprise at least one parasitic capacitance and/or at least one capacitor, in particular in a DC intermediate circuit of the inverter circuit, which can be discharged via the discharge circuit. The at least one capacitor can be designed as an X capacitor or as a Y capacitor. The inverter can also include several capacitors, which can be connected as a combination of at least one X capacitor and at least one Y capacitor.

Für eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass diese eine erfindungsgemäße Inverterschaltung sowie eine mit der Inverterschaltung verbundene elektrische Maschine umfasst. Über die Inverterschaltung kann beispielsweise eine ein- oder mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige, Statorwicklung der elektrischen Maschine bestromt werden.For an electric drive device according to the invention for a motor vehicle, it is provided that it comprises an inverter circuit according to the invention and an electrical machine connected to the inverter circuit. For example, a single- or multi-phase, in particular a three-phase, stator winding of the electrical machine can be energized via the inverter circuit.

Die elektrische Maschine kann insbesondere als ein Traktionsmotor für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein, so dass über die Inverterschaltung bzw. einen mit der Inverterschaltung verbundenen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, ein Antrieb der elektrischen Maschine erfolgen kann. Dabei kann der Inverter der Inverterschaltung auch bidirektional ausgeführt sein, so dass auch ein Laden des Energiespeichers in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine möglich ist.The electric machine can in particular be designed as a traction motor for a motor vehicle, so that the electric machine can be driven via the inverter circuit or an energy storage device connected to the inverter circuit, for example a traction battery of a motor vehicle. The inverter of the inverter circuit can also be designed bidirectionally, so that charging of the energy storage in generator operation of the electrical machine is also possible.

Für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands einer Entladeschaltung ist vorgesehen, dass die Entladeschaltung eine schaltbare Entladestrecke, durch die während des Entladens ein Entladestrom fließt, wenigstens einen Memristor, durch welchen während des Entladens zumindest ein Teil des Entladestroms fließt, sowie eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung wenigstens einen den elektrischen Widerstand des Memristors beschreibenden Widerstandsmesswert ermittelt und eine einen Alterungszustand der Entladeschaltung beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts bestimmt.For a method according to the invention for determining an aging state of a discharge circuit, it is provided that the discharge circuit comprises a switchable discharge path through which a discharge current flows during discharging, at least one memristor through which at least part of the discharge current flows during discharging, and a control device, wherein the control device determines at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor and determines aging information describing an aging state of the discharge circuit as a function of the resistance measurement value.

Sämtliche vorangehend in Bezug zu der erfindungsgemäßen Entladeschaltung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Inverterschaltung, die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Auch die für die erfindungsgemäße Inverterschaltung, die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen sind jeweils untereinander entsprechend übertragbar.All advantages and refinements described above in relation to the discharge circuit according to the invention apply accordingly to the inverter circuit according to the invention, the electrical drive device according to the invention, the method according to the invention and vice versa. The advantages and configurations described for the inverter circuit according to the invention, the electrical drive device according to the invention and the method according to the invention can also be transferred to one another accordingly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung, umfassend eine erfindungsgemäße Inverterschaltung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladeschaltung, und
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung, umfassend eine Inverterschaltung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladeschaltung.
The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:
  • 1 a first exemplary embodiment of an electric drive device according to the invention, comprising an inverter circuit according to the invention with a first exemplary embodiment of a discharge circuit according to the invention, and
  • 2 a further exemplary embodiment of an electric drive device according to the invention, comprising an inverter circuit with a second exemplary embodiment of a discharge circuit according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die elektrische Antriebseinrichtung 1 umfasst eine Inverterschaltung 2 sowie eine mit der Inverterschaltung 2 verbundene elektrische Maschine 3. Die Inverterschaltung 2 umfasst einen Inverter 4 sowie eine Entladeschaltung 5. Die Inverterschaltung 2 ist weiterhin mit einem Energiespeicher 6, welcher beispielsweise als eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs ausgeführt ist, verbunden. Über die Inverterschaltung 2 kann ein dem Energiespeicher 6 entnommener Gleichstrom in einen Wechselstrom zum Bestromen der elektrischen Maschine 3, beispielsweise zum Bestromen eines vorliegend dreiphasigen Stators der elektrischen Maschine 3, gewandelt werden.In 1 an exemplary embodiment of an electric drive device 1 for a motor vehicle is shown. The electric drive device 1 includes an inverter circuit 2 and an electrical machine 3 connected to the inverter circuit 2. The inverter circuit 2 includes an inverter 4 and a discharge circuit 5. The inverter circuit 2 is further equipped with an energy storage device 6, which is designed, for example, as a traction battery of a motor vehicle , tied together. Via the inverter circuit 2, a direct current taken from the energy storage 6 can be converted into an alternating current for energizing the electrical machine 3, for example for energizing a three-phase stator of the electrical machine 3.

Die elektrische Maschine 3 kann zum Beispiel als ein Traktionselektromotor für ein Kraftfahrzeug ausgeführt sein. Der Inverter 4 kann beispielsweise als ein bidirektionaler Inverter, insbesondere als eine B6-Brücke, ausgebildet sein, so dass über die Inverterschaltung 2 sowohl ein Gleichstrom aus dem Energiespeicher 6 in einen Wechselstrom für einen Motorbetrieb der elektrischen Maschine 3 als auch ein von der elektrischen Maschine 3 in einem Generatorbetrieb erzeugter Wechselstrom in einen Gleichstrom, insbesondere zum Laden des Energiespeichers 6, gewandelt werden kann.The electric machine 3 can be designed, for example, as a traction electric motor for a motor vehicle. The inverter 4 can, for example, be designed as a bidirectional inverter, in particular as a B6 bridge, so that via the inverter circuit 2 both a direct current from the energy storage 6 into an alternating current for motor operation of the electrical machine 3 as well as from the electrical machine 3 alternating current generated in a generator operation can be converted into a direct current, in particular for charging the energy storage 6.

Beispielsweise zum Filtern von während dem Betrieb der Inverterschaltung 2 auftretenden Störungen umfasst die Inverterschaltung 2 mehrere, als Kondensatoren ausgebildete Energiespeicher 7, 8. Dabei ist der als Kondensator ausgebildete Energiespeicher 7 als ein X-Kondensator verschaltet und die beiden jeweils als Kondensatoren ausgebildete Energiespeicher 8 sind jeweils als Y-Kondensatoren verschaltet. Der Energiespeicher 6 kann mit der Inverterschaltung 2 z. B. über wenigstens eine Schaltvorrichtung 9 verbunden sein, so dass ein Abtrennen des Energiespeichers 6 von der Inverterschaltung 2 möglich ist.For example, for filtering interference occurring during the operation of the inverter circuit 2, the inverter circuit 2 comprises a plurality of energy stores 7, 8 designed as capacitors. The energy store 7, designed as a capacitor, is connected as an X-capacitor and the two energy stores 8 are each designed as capacitors each connected as Y capacitors. The energy storage 6 can be connected to the inverter circuit 2 z. B. be connected via at least one switching device 9, so that the energy storage 6 can be separated from the inverter circuit 2.

Wenn der Energiespeicher 6 über die Schalteinrichtung 9 von der Inverterschaltung 2 abgetrennt ist, beispielsweise weil ein die elektrische Antriebseinrichtung 1 umfassendes Kraftfahrzeug abgestellt wird und/oder ein Fehlerfall in dem Kraftfahrzeug auftritt, ist in den Energiespeichern 7, 8 in der Regel noch eine elektrische Ladung gespeichert. Die an den Energiespeichern 7, 8 anliegende Spannung kann dabei insbesondere noch der Spannung des Energiespeichers 6 entsprechen. Insbesondere bei Antriebseinrichtungen, welche Teil eines Hochvoltkraftfahrzeugbordnetz sind, erfordert dies aus Sicherheitsgründen ein aktives Entladen der Energiespeicher 7, 8 sowie gegebenenfalls vorhandener, parasitärer Kapazitäten. Dieses aktive Entladen kann über die Entladeschaltung 5 erfolgen.If the energy storage 6 is separated from the inverter circuit 2 via the switching device 9, for example because a motor vehicle comprising the electric drive device 1 is parked and/or a fault occurs in the motor vehicle, there is usually still an electrical charge in the energy storage devices 7, 8 saved. The voltage applied to the energy stores 7, 8 can in particular correspond to the voltage of the energy store 6. Particularly in the case of drive devices that are part of a high-voltage vehicle electrical system, for safety reasons this requires an active discharging of the energy storage devices 7, 8 and any parasitic capacitances that may be present. This active discharging can take place via the discharging circuit 5.

Die Entladeschaltung 5 umfasst dazu einen Entladewiderstand 10 sowie ein Schaltelement 11, welches in Reihe zu dem Entladewiderstand 10 geschaltet ist. Das Schaltelement 11 kann beispielsweise als ein Transistor ausgeführt sein. Die Reihenschaltung aus Entladewiderstand 10 und Schaltelement 11 ist parallel zu dem Energiespeicher 7 geschaltet. Zum Entladen des Energiespeichers 7 wird dazu das Schaltelement 11 geschlossen, so dass insbesondere die in dem Energiespeicher 7 gespeicherte elektrische Energie im Entladewiderstand 10 in Wärme umgesetzt wird. Je nach Ladungszustand in den Energiespeichern 7, 8 können dabei zusätzlich oder alternativ auch die als Y-Kondensatoren ausgebildeten Energiespeicher 8 und/oder gegebenenfalls vorhandene, parasitäre Kapazitäten der Inverterschaltung 2 bzw. der Antriebseinrichtung 1 über die Entladeschaltung 5 entladen werden.For this purpose, the discharge circuit 5 comprises a discharge resistor 10 and a switching element 11, which is connected in series with the discharge resistor 10. The switching element 11 can be designed, for example, as a transistor. The series connection of discharge resistor 10 and switching element 11 is connected in parallel to the energy storage 7. To discharge the energy storage 7, the switching element 11 is closed, so that in particular the electrical energy stored in the energy storage 7 is converted into heat in the discharge resistor 10. Depending on the state of charge in the energy stores 7, 8, the energy stores 8 designed as Y capacitors and/or any parasitic capacitances of the inverter circuit 2 or the drive device 1 can additionally or alternatively be discharged via the discharge circuit 5.

Um einen Alterungszustand der Entladeschaltung 5 bestimmen zu können, umfasst die Entladeschaltung 5 weiterhin einen Memristor 12, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zu dem Entladewiderstand 10 geschaltet ist. Der elektrische Widerstand des Memristors 12 ist abhängig von der bisher durch ihn geflossenen Ladung bzw. des bisher durch ihn geflossenen Stroms. Es ist möglich, dass die Entladeschaltung 5 mehrere Entladewiderstände 10 aufweist, welche insbesondere in Reihe und/oder parallel zueinander bzw. in Reihe und/oder parallel zu dem Memristor 12 geschaltet sein können. Auch die Verwendung mehrerer parallel oder in Reihe zu einem oder mehreren Entladewiderständen 10 geschalteter Memristoren 12 ist möglich.In order to be able to determine an aging state of the discharge circuit 5, the discharge circuit 5 further comprises a memristor 12, which in the present exemplary embodiment is connected in parallel to the discharge resistor 10. The electrical resistance of the memristor 12 depends on the charge that has previously flowed through it or the current that has previously flowed through it. It is possible for the discharge circuit 5 to have a plurality of discharge resistors 10, which can in particular be connected in series and/or parallel to one another or in series and/or parallel to the memristor 12. The use of several memristors 12 connected in parallel or in series with one or more discharge resistors 10 is also possible.

Der Entladewiderstand 10, das Schaltelement 11 und der Memristor 12 bilden dabei eine Entladestrecke 14 der Entladeschaltung 5, über welche bei geschlossenem Schaltelement 11 ein Entladestrom IE zum Entladen der Energiespeicher 7, 8 fließt. Da vorliegend beim Entladen ein Teil des Entladestroms IE auch durch den parallel zu dem Entladewiderstand 10 geschalteten Memristor 12 fließt, kann der elektrische Widerstand des Memristors 12 als ein Maß für die bisher geflossenen Entladeströme sein und somit als ein Maß für eine Alterung der Entladeschaltung 5, insbesondere als Maß für eine Alterung des Entladewiderstands 10, herangezogen werden.The discharge resistor 10, the switching element 11 and the memristor 12 form a discharge path 14 of the discharge circuit 5, over which a discharge current I E flows for discharging the energy storage devices 7, 8 when the switching element 11 is closed. Since in this case part of the discharge occurs during unloading charging current I E also flows through the memristor 12 connected in parallel to the discharge resistor 10, the electrical resistance of the memristor 12 can be a measure of the discharge currents that have flowed so far and thus as a measure of aging of the discharge circuit 5, in particular as a measure of aging the discharge resistor 10 can be used.

Der elektrische Widerstand des Memristors 12 ist dabei insbesondere größer als der elektrische Widerstand des Entladewiderstands 10, so dass der Teil des Entladestroms IE, welcher durch den Memristor 12 fließt, geringer ist als der Teil des Entladestroms IE, welcher durch den Entladewiderstand 10 fließt. Bevorzugt kann für alle Widerstandswerte, welche der Memristor 12 in Abhängigkeit der durch ihn geflossenen Ladung annehmen kann, wenigstens 90 % des Entladestroms IE durch wenigstens in einen Entladewiderstand 10 fließen. Entsprechend fließt dabei ein Anteil von 10 % oder weniger des Entladestroms IE durch den Memristor 12. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass alle Widerstandwerte innerhalb eines Intervalls von Widerstandswerten, welche der Memristor 12 annehmen kann, mindestens zehnmal so groß, insbesondere mindestens hundertmal so groß, wie der Widerstandswert des Entladewiderstands sind.The electrical resistance of the memristor 12 is in particular greater than the electrical resistance of the discharge resistor 10, so that the part of the discharge current I E which flows through the memristor 12 is less than the part of the discharge current I E which flows through the discharge resistor 10 . Preferably, for all resistance values that the memristor 12 can assume depending on the charge flowing through it, at least 90% of the discharge current I E can flow through at least one discharge resistor 10. Accordingly, a proportion of 10% or less of the discharge current I E flows through the memristor 12. Additionally or alternatively, it can be provided that all resistance values within an interval of resistance values that the memristor 12 can assume are at least ten times as large, in particular at least 100 times as large as the resistance value of the discharge resistor.

Zur Bestimmung des Alterungszustands der Entladeschaltung 5 umfasst die Entladeschaltung 5 weiterhin eine Steuereinrichtung 13, welche mit dem Memristor 12 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 13 ist dazu ausgebildet, einen den elektrischen Widerstand des Memristors 12 beschreibenden Widerstandsmesswert zu ermitteln. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass von der Steuereinrichtung 13 ein kleiner Strom in den Memristor 12 eingeprägt und die am Memristor 12 abfallende Spannung ausgelesen wird. Alternativ kann auch am Memristor 12 eine kleine Spannung angelegt und der durch den Memristor 12 fließende Strom ausgewertet werden. Auch andere Verfahren zur Ermittlung des elektrischen Widerstands des Memristors 12 sind denkbar. Der Memristor 12 kann direkt an die Steuereinrichtung 13 angebunden werden oder es kann vorgesehen sein, dass eine Messschaltung (nicht dargestellt) zwischen dem Memristor 12 und der Steuereinrichtung 13 angeordnet wird.To determine the aging state of the discharge circuit 5, the discharge circuit 5 further comprises a control device 13, which is connected to the memristor 12. The control device 13 is designed to determine a resistance measurement value that describes the electrical resistance of the memristor 12. This can be done, for example, by the control device 13 impressing a small current into the memristor 12 and reading out the voltage dropping across the memristor 12. Alternatively, a small voltage can also be applied to the memristor 12 and the current flowing through the memristor 12 can be evaluated. Other methods for determining the electrical resistance of the memristor 12 are also conceivable. The memristor 12 can be connected directly to the control device 13 or it can be provided that a measuring circuit (not shown) is arranged between the memristor 12 and the control device 13.

Das Verwenden des Memristors 12 zur Ermittlung der Alterung der Entladeschaltung 5 hat dabei den Vorteil, dass die Steuereinrichtung 13 während des Entladens nicht in Betrieb sein muss. Insbesondere bei einem Entladevorgang, welcher aufgrund eines Notfalls oder eines spontan aufgetretenen Fehlerfalls erfolgt, können mithilfe des Memristors 12 somit der Entladevorgang und insbesondere auch die auf die Entladeschaltung 5 wirkenden Belastungen während des Entladevorgangs erfasst werden. Das Auslesen des den elektrischen Widerstand des Memristors 12 beschreibenden Widerstandsmesswerts und die Ermittlung der Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts durch die Steuereinrichtung 13 können auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.Using the memristor 12 to determine the aging of the discharging circuit 5 has the advantage that the control device 13 does not have to be in operation during discharging. In particular, in the case of a discharging process which occurs due to an emergency or a spontaneously occurring fault, the discharging process and in particular the loads acting on the discharging circuit 5 can be recorded with the help of the memristor 12 during the discharging process. The reading of the resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor 12 and the determination of the aging information depending on the resistance measurement value by the control device 13 can also take place at a later point in time.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinrichtung 2 dargestellt. Dabei werden die Elemente, welche auch im ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das zweite Ausführungsbeispiel der elektrischen Antriebseinrichtung 2 unterscheidet sich durch die Ausbildung der Entladeschaltung 5 von dem ersten Ausführungsbeispiel. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Memristor 12 in Reihe zu dem Entladewiderstand 10 geschaltet. Dadurch fließt beim Entladen eines der Energiespeicher 7, 8 der Entladestrom IE vollständig auch durch den Memristor 12, welcher insbesondere ebenfalls als Entladewiderstand bzw. zur Umsetzung eines signifikanten Anteils des Entladestroms IE in Wärme ausgebildet sein kann. Es ist auch hierbei möglich, dass die Entladeschaltung 5 mehrere Entladewiderstände 10 aufweist, welche in Reihe und/oder parallel zueinander bzw. in Reihe und/oder parallel zu dem Memristor 12 geschaltet sind.In 2 a further exemplary embodiment of an electric drive device 2 is shown. The elements that are also present in the first exemplary embodiment are designated with the same reference numerals. The second exemplary embodiment of the electric drive device 2 differs from the first exemplary embodiment in the design of the discharge circuit 5. In the second exemplary embodiment, the memristor 12 is connected in series with the discharge resistor 10. As a result, when discharging one of the energy storage devices 7, 8, the discharge current I E also flows completely through the memristor 12, which in particular can also be designed as a discharge resistor or to convert a significant portion of the discharge current I E into heat. It is also possible here for the discharge circuit 5 to have a plurality of discharge resistors 10, which are connected in series and/or parallel to one another or in series and/or parallel to the memristor 12.

In einem Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands der Entladeschaltung 5 ermittelt die Steuereinrichtung 13 wenigstens einen den elektrischen Widerstand des Memristors 12 beschreibenden Widerstandsmesswert. Anschließend bestimmt bzw. ermittelt die Steuereinrichtung 13 eine einen Alterungszustand des Memristors beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des ermittelten Widerstandsmesswerts.In an exemplary embodiment of a method for determining the aging state of the discharge circuit 5, the control device 13 determines at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor 12. The control device 13 then determines or determines aging information describing an aging state of the memristor depending on the determined resistance measurement value.

Der Alterungszustand der Entladeschaltung 5 kann aus dem Widerstandswert des Memristors 12 zum Beispiel durch einen Vergleich mit einem maximal oder minimal zulässigen Widerstandsreferenzwert erfolgen, wobei der Abstand zwischen dem ermittelten Widerstandswert des Memristors 12 und dem Widerstandsreferenzwert als ein Maß für die Alterung des Memristors 12 und somit auch für die Alterung der Entladeschaltung 5, insbesondere des parallel oder in Reihe zu dem Memristor 12 geschalteten Entladewiderstands 10, herangezogen werden kann.The aging state of the discharge circuit 5 can be determined from the resistance value of the memristor 12, for example by comparing it with a maximum or minimum permissible resistance reference value, the distance between the determined resistance value of the memristor 12 and the resistance reference value being a measure of the aging of the memristor 12 and thus can also be used for the aging of the discharge circuit 5, in particular the discharge resistor 10 connected in parallel or in series with the memristor 12.

Vorteilhaft kann das Ermitteln der Alterungsinformation dabei zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Auslösen der Entladeschaltung 5, das heißt nach dem Schließen des Schaltelements 11, erfolgen. Es ist nicht erforderlich, dass die Steuereinrichtung 13 während des Entladevorgangs selbst bestromt wird und/oder eine Messung vornimmt. Vorteilhaft kann somit der Alterungszustand der Entladeschaltung 5 auch bestimmt werden, wenn sich beispielsweise die Steuereinrichtung 13 aufgrund einer Notabschaltung oder Ähnlichem nicht im betriebsbereiten Zustand befindet.The aging information can advantageously be determined at any time after the discharge circuit 5 has been triggered, that is to say after the switching element 11 has been closed. It is not necessary for the control device 13 itself to be energized and/or to carry out a measurement during the discharging process. Before In some cases, the aging state of the discharge circuit 5 can also be determined if, for example, the control device 13 is not in the operational state due to an emergency shutdown or the like.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
AntriebseinrichtungDrive device
22
InverterschaltungInverter circuit
33
elektrische Maschineelectric machine
44
InverterInverters
55
EntladeschaltungDischarge circuit
66
EnergiespeicherEnergy storage
77
EnergiespeicherEnergy storage
88th
EnergiespeicherEnergy storage
99
SchalteinrichtungSwitching device
1010
EntladewiderstandDischarge resistance
1111
SchaltelementSwitching element
1212
Memristormemristor
1313
SteuereinrichtungControl device
1414
Entladestreckedischarge distance
IEIE
Entladestromdischarge current

Claims (9)

Entladeschaltung zum Entladen eines elektrischen Energiespeichers (7, 8), wobei die Entladeschaltung (5) aufweist: eine Entladestrecke (14), durch die während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) ein Entladestrom (IE) fließt, wenigstens einen Memristor (12), durch den während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) zumindest ein Teil des Entladestroms (IE) fließt, und eine Steuereinrichtung (13), die zum Messen wenigstens eines den elektrischen Widerstand des Memristors (12) beschreibenden Widerstandsmesswerts ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, eine einen Alterungszustand des Memristors (12) beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts zu ermitteln.Discharge circuit for discharging an electrical energy storage device (7, 8), the discharge circuit (5) having: a discharge path (14) through which a discharge current (I E ) flows during the discharging of the energy storage device (7, 8), at least one memristor ( 12), through which at least part of the discharge current (I E ) flows during the discharging of the energy storage device (7, 8), and a control device (13) which is designed to measure at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor (12). and is set up to determine aging information describing an aging state of the memristor (12) as a function of the resistance measurement value. Entladeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Memristor (12) als ein passives Bauteil ausgeführt ist.Discharge circuit after Claim 1 , characterized in that the memristor (12) is designed as a passive component. Entladeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (5) wenigstens einen Entladewiderstand (10) aufweist, und der Memristor (12) parallel zu dem Entladewiderstand (10) geschaltet ist.Discharge circuit after Claim 1 or 2 , characterized in that the discharge circuit (5) has at least one discharge resistor (10), and the memristor (12) is connected in parallel to the discharge resistor (10). Entladeschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Memristor (12) einen größeren elektrischen Widerstand als der Entladewiderstand (10) aufweist.Discharge circuit after Claim 3 , characterized in that the memristor (12) has a greater electrical resistance than the discharge resistor (10). Entladeschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Memristor (12) als ein Entladewiderstand ausgebildet ist, und/oder der Memristor (12) in Reihe zu einem Entladewiderstand (10) geschaltet ist.Discharging circuit according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the memristor (12) is designed as a discharge resistor, and / or the memristor (12) is connected in series to a discharge resistor (10). Entladeschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladestrecke (14) über wenigstens ein Schaltelement (11), insbesondere parallel zu einem zu entladenden Energiespeicher (7, 8), schaltbar ist.Discharging circuit according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the discharge path (14) can be switched via at least one switching element (11), in particular in parallel to an energy storage device (7, 8) to be discharged. Inverterschaltung, die aufweist: eine Entladeschaltung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, und einen Inverter (4).Inverter circuit comprising: a discharge circuit (5) according to one of Claims 1 until 6 , and an inverter (4). Elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Antriebseinrichtung aufweist: eine Inverterschaltung (2) nach Anspruch 7, und eine mit der Inverterschaltung (2) verbundene elektrische Maschine (3).Electric drive device for a motor vehicle, wherein the electric drive device has: an inverter circuit (2). Claim 7 , and an electrical machine (3) connected to the inverter circuit (2). Verfahren zum Bestimmen eines Alterungszustands einer Entladeschaltung (5), die eine schaltbare Entladestrecke (14), durch die während des Entladens ein Entladestrom (IE) fließt, wenigstens einen Memristor (12), durch den während des Entladens zumindest ein Teil des Entladestroms (IE) fließt, und eine Steuereinrichtung (13) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (13) die Schritte durchführt: Erfassen wenigstens eines den elektrischen Widerstand des Memristors (12) beschreibenden Widerstandsmesswerts, und Ermitteln einer einen Alterungszustand des Memristors (12) beschreibenden Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts.Method for determining an aging state of a discharge circuit (5), which has a switchable discharge path (14) through which a discharge current (I E ) flows during discharging, at least one memristor (12) through which at least part of the discharge current (I E ) flows during discharging. I E ) flows, and a control device (13), wherein the control device (13) carries out the steps: detecting at least one resistance measurement value describing the electrical resistance of the memristor (12), and determining aging information describing an aging state of the memristor (12). Dependence of the resistance measurement value.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201462467U (en) 2009-08-05 2010-05-12 陈展新 LED energy-saving lamp tube capable of controlling and changing light
US20120013306A1 (en) 2010-07-15 2012-01-19 Karthik Kadirvel Electrical energy storage systems and methods
CN108306494A (en) 2017-01-13 2018-07-20 湖北文理学院 A kind of high-power intermediate frequency power supply soft starting circuit based on memristor
CN108736559A (en) 2017-04-24 2018-11-02 西华大学 A kind of solar storage battery charging-discharging controller based on memristor
DE102018206822A1 (en) 2018-05-03 2019-11-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft An electrical energy storage device, method and system for operating an electrical energy storage device and vehicle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017030591A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Supply clamp circuits with memristors
US10035422B2 (en) * 2016-06-14 2018-07-31 Ford Global Technologies, Llc Self-limiting active discharge circuit for electric vehicle inverter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201462467U (en) 2009-08-05 2010-05-12 陈展新 LED energy-saving lamp tube capable of controlling and changing light
US20120013306A1 (en) 2010-07-15 2012-01-19 Karthik Kadirvel Electrical energy storage systems and methods
CN108306494A (en) 2017-01-13 2018-07-20 湖北文理学院 A kind of high-power intermediate frequency power supply soft starting circuit based on memristor
CN108736559A (en) 2017-04-24 2018-11-02 西华大学 A kind of solar storage battery charging-discharging controller based on memristor
DE102018206822A1 (en) 2018-05-03 2019-11-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft An electrical energy storage device, method and system for operating an electrical energy storage device and vehicle

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