DE202010017000U1 - Function module for a serial hybrid drive, serial hybrid drive and vehicle - Google Patents

Function module for a serial hybrid drive, serial hybrid drive and vehicle Download PDF

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Abstract

Funktionsmodul (100) für einen seriellen Hybridantrieb, umfassend
– ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (2), mit:
– Zwischenkreis-Anschlüssen (3a, 3b) zum Anschließen eines Zwischenkreises,
– Kühlmittel-Anschlüssen (4a, 4b) zum Anschließen eines Kühlmittel-Kreislaufes und
– einem Feldbus-Anschluss (5) zum Anschließen eines Feldbusses,
– wobei in dem Gehäuse des Funktionsmoduls angeordnet sind:
– ein Zwischenkreis-Kondensator (1), wobei der Zwischenkreis-Kondensator elektrisch mit den Zwischenkreis-Anschlüssen verbunden ist, und
– ein Brems-Chopper (10) mit einem Brems-Widerstand (11), der überschüssige Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand leitet und dort in Wärme umwandelt, wobei der Brems-Chopper, insbesondere dessen Bremswiderstand, mittels des Kühlmittel-Kreislaufes kühlbar ist.Function module (100) for a serial hybrid drive, comprising
- A substantially closed housing (2), with:
- DC link connections (3a, 3b) for connecting a DC link,
- Coolant connections (4a, 4b) for connecting a coolant circuit and
A field bus connection (5) for connecting a field bus,
- Wherein are arranged in the housing of the functional module:
- A DC link capacitor (1), wherein the DC link capacitor is electrically connected to the DC link terminals, and
- A brake chopper (10) with a brake resistor (11), which conducts excess energy from the intermediate circuit in the braking resistor and converts it into heat, wherein the brake chopper, in particular its braking resistor, by means of the coolant circuit is coolable ,

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Funktionsmodul für einen seriellen Hybridantrieb, einen seriellen Hybridantrieb und ein Fahrzeug.The invention relates to a functional module for a serial hybrid drive, a serial hybrid drive and a vehicle.

So genannte serielle Hybridantriebe umfassen üblicherweise einen Verbrennungsmotor, einen vom Verbrennungsmotor angetriebenen elektrischen Generator und einen vom elektrischen Generator gespeisten Elektromotor, der mit einer anzutreibenden Komponente verbunden ist. Der Verbrennungsmotor ist folglich mit der anzutreibenden Komponente nicht direkt mechanisch gekoppelt.So-called serial hybrid drives usually comprise an internal combustion engine, an electric generator driven by the internal combustion engine, and an electric motor fed by the electric motor, which is connected to a component to be driven. The internal combustion engine is therefore not directly mechanically coupled to the component to be driven.

Bei einem Fahrzeug mit einem seriellen dieselelektrischen Hybridantrieb treibt ein Dieselmotor einen elektrischen Generator an, welcher die elektrische Leistung zur Verfügung stellt, um die anzutreibende Komponente bzw. den mechanischen Antrieb über den Elektromotor anzutreiben.In a vehicle having a series diesel-electric hybrid drive, a diesel engine drives an electric generator that provides the electrical power to drive the component to be driven or the mechanical drive via the electric motor.

Der elektrische Generator erzeugt üblicherweise in einem so genannten Zwischenkreis eine Zwischenkreisspannung als Gleichspannung, die mittels eines Zwischenkreis-Kondensators gepuffert wird. Die Zwischenkreisspannung dient in der Regel zur Versorgung von Frequenzumrichtern, welche aus der Zwischenkreisspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für den oder die Elektromotoren erzeugen.The electric generator usually generates in a so-called intermediate circuit an intermediate circuit voltage as a DC voltage, which is buffered by means of a DC link capacitor. The DC link voltage is usually used to supply frequency converters, which generate a high-frequency drive voltage for the one or more electric motors from the DC link voltage.

Um ein Fahrzeug mit einem seriellen Hybridantrieb abzubremsen gibt es verschiedenen Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines so genannten Brems-Choppers, der überschüssige Energie aus dem Zwischenkreis, die beispielsweise bei generatorischem Betrieb der Elektromotoren im Schiebebetrieb durch diese in den Zwischenkreis eingebracht wird, in einen Bremswiderstand leitet und dort in Wärme umwandelt, wodurch in den Elektromotoren ein Bremsmoment bewirkt wird. Wenn ein rückspeisefähiger Frequenzumrichter zur Ansteuerung der Elektromotoren verwendet wird, können sich die Elektromotoren auch am Verbrennungsmotor ”abstützen”.To decelerate a vehicle with a serial hybrid drive, there are various possibilities. One possibility is the use of a so-called brake chopper, the excess energy from the intermediate circuit, which is introduced, for example, in regenerative operation of the electric motors in sliding operation by these in the DC link, in a braking resistor and converts it into heat, thereby in the electric motors a braking torque is effected. If a regenerative frequency converter is used to control the electric motors, the electric motors can also "support" themselves on the internal combustion engine.

Aufgrund der hohen von dem Bremswiderstand gegebenenfalls aufgenommenen Leistung ist es notwendig, den Bremswiderstand zu kühlen.Due to the high power possibly absorbed by the braking resistor, it is necessary to cool the braking resistor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Funktionsmodul für einen seriellen Hybridantrieb, einen seriellen Hybridantrieb und ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, die eine kompakte Bauweise ermöglichen und die eine hohe Betriebssicherheit, insbesondere im Hinblick auf die Isolierung und Berührbarkeit spannungsführender Elemente, aufweisen.The invention has for its object to provide a functional module for a serial hybrid drive, a serial hybrid drive and a vehicle available that allow a compact design and have a high reliability, especially with regard to the isolation and touchable voltage-carrying elements.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Funktionsmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen seriellen Hybridantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11.The invention solves this problem by a functional module having the features of claim 1, a serial hybrid drive having the features of claim 10 and a vehicle having the features of claim 11.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, die hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der Beschreibung gemacht werden.Preferred embodiments are subject of the subclaims, which are hereby incorporated by reference into the subject matter of the description.

Das Funktionsmodul für einen seriellen Hybridantrieb umfasst ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse mit Zwischenkreis-Anschlüssen zum Anschließen eines Zwischenkreises bzw. von Ausgängen eines von einem Generator gespeisten bidirektionalen Gleichstromstellers, der eine Zwischenkreisspannung erzeugt, Kühlmittel-Anschlüssen zum Anschließen eines Kühlmittel-Kreislaufes und einem Feldbus-Anschluss zum Anschließen eines Feldbusses, beispielsweise CAN. Innerhalb des Gehäuses des Funktionsmoduls sind angeordnet: ein Zwischenkreis-Kondensator, wobei der Zwischenkreis-Kondensator elektrisch mit den Zwischenkreis-Anschlüssen verbunden ist, und ein Brems-Chopper mit mindestens einem Brems-Widerstand, der überschüssige Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand leitet und dort in Wärme umwandelt, wobei der Brems-Chopper, insbesondere dessen Bremswiderstand, mittels des Kühlmittel-Kreislaufes kühlbar ist bzw. gekühlt wird. Es versteht sich, dass sowohl der Brems-Widerstand als auch der Zwischenkreis-Kondensator aus mehreren einzelnen geeignet verschalteten Widerständen bzw. Kondensatoren bestehen können, die im Sinne der Beschreibung als ein Brems-Widerstand bzw. ein Zwischenkreis-Kondensator bezeichnet sind. Das Funktionsmodul, welches als funktionale Komponenten zumindest den Brems-Chopper und den Zwischenkreis-Kondensator eines seriellen Hybridantriebs umfasst, ermöglicht durch die funktionale Integration eine kompakte Bauweise und erhöht die elektrische Betriebssicherheit, da eine Verdrahtung der Komponenten innerhalb des Gehäuses verläuft und von außen ohne Demontage nicht zugänglich ist, wodurch ein versehentlicher Kontakt mit spannungsführenden Bauelementen erschwert wird.The function module for a serial hybrid drive comprises a substantially closed housing with DC link connections for connecting a DC link or outputs of a generator fed bidirectional DC adjuster which generates an intermediate circuit voltage, coolant connections for connecting a coolant circuit and a fieldbus Connection for connecting a fieldbus, for example CAN. Within the housing of the functional module are arranged: a DC link capacitor, wherein the DC link capacitor is electrically connected to the DC link terminals, and a brake chopper with at least one brake resistor that conducts excess energy from the DC link in the braking resistor and there converts into heat, wherein the brake chopper, in particular its braking resistor, by means of the coolant circuit is cooled or cooled. It is understood that both the brake resistor and the DC link capacitor can consist of a plurality of individually suitably connected resistors or capacitors, which are referred to as a brake resistor or a DC link capacitor in the sense of the description. The functional module, which includes as functional components at least the brake chopper and the DC link capacitor of a serial hybrid drive, allows the functional integration of a compact design and increases the electrical reliability, since a wiring of the components runs inside the housing and from the outside without disassembly is not accessible, whereby an inadvertent contact with live components is difficult.

In einer Weiterbildung umfasst der Brems-Chopper eine Steuereinheit, insbesondere in Form einer mikroprozessorbasierten Schaltung, und mittels der Steuereinheit angesteuerte Schaltmittel, wobei die Schaltmittel und der Bremswiderstand in Serie zwischen die Zwischenkreis-Anschlüsse eingeschleift sind. Bevorzugt sind die Schaltmittel Insulatedgate bipolar(IGB)-Transistoren.In a refinement, the brake chopper comprises a control unit, in particular in the form of a microprocessor-based circuit, and switching means controlled by the control unit, wherein the switching means and the braking resistor are connected in series between the DC link connections. The switching means are preferably insulated-gate bipolar (IGB) transistors.

In einer Weiterbildung ist der Brems-Chopper dazu ausgebildet, in einer ersten Betriebsart die Zwischenkreisspannung zu überwachen und Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand zu leiten, wenn die Zwischenkreisspannung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.In a development, the brake chopper is designed to monitor the intermediate circuit voltage and energy in a first operating mode from the DC link in the braking resistor to conduct when the DC link voltage exceeds a predetermined threshold.

In einer Weiterbildung ist der Brems-Chopper dazu ausgebildet, in einer zweiten Betriebsart eine Nothalt-Funktion zur Verfügung zu stellen, bei der Energie aus dem Zwischenkreis dauerhaft in den Bremswiderstand geleitet wird.In a development, the brake chopper is designed to provide an emergency stop function in a second operating mode in which energy from the DC link is conducted permanently into the braking resistor.

In einer Weiterbildung ist in dem Gehäuse eine Brems-Chopper-Überwachungseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, für den Fall einer Fehlfunktion des Brems-Choppers Energie aus dem Zwischenkreis dauerhaft in den Bremswiderstand zu leiten.In a development, a brake chopper monitoring device is provided in the housing, which is designed to permanently conduct energy from the DC link in the braking resistor in the event of malfunction of the brake chopper.

In einer Weiterbildung ist in dem Gehäuse eine Isolationsüberwachungseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, einen Widerstand gegen ein Bezugspotential, insbesondere gegen eine Fahrzeugmasse, zu messen und in Abhängigkeit von dem gemessenen Widerstand einen Isolationsfehler anzuzeigen.In a development, an insulation monitoring device is provided in the housing, which is designed to measure a resistance to a reference potential, in particular to a vehicle ground, and to indicate an insulation fault as a function of the measured resistance.

In einer Weiterbildung ist in dem Gehäuse eine Temperaturüberwachungseinrichtung vorgesehen.In a further development, a temperature monitoring device is provided in the housing.

In einer Weiterbildung ist der Brems-Chopper mit dem Feldbusanschluss gekoppelt, wobei der Brems-Chopper über den Feldbus steuerbar ist. Über den Feldbus können auch weitere Einheiten, beispielsweise sämtliche Überwachungseinheiten innerhalb des Gehäuses, mit dem Feldbus gekoppelt sein.In a development, the brake chopper is coupled to the fieldbus connection, wherein the brake chopper is controllable via the fieldbus. Other units, for example all monitoring units within the housing, can also be coupled to the field bus via the fieldbus.

Der serielle Hybridantrieb umfasst einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, mindestens einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator, der unter Mitwirkung weiterer Komponenten, beispielsweise eines bidirektionalen Wechselrichters, zur Erzeugung einer Zwischenkreisspannung eines Zwischenkreises ausgebildet ist, mindestens einen Elektromotor, der aus der Zwischenkreisspannung gespeist ist, der motorisch und generatorisch betreibbar ist und der zum Antreiben einer Komponente eines Fahrzeugs dient, und ein oben genanntes Funktionsmodul.The serial hybrid drive comprises an internal combustion engine, in particular a diesel engine, at least one generator driven by the internal combustion engine, which is formed with the cooperation of further components, for example a bidirectional inverter, for generating an intermediate circuit voltage of an intermediate circuit, at least one electric motor, which is fed from the intermediate circuit voltage. which is operable by a motor and a generator and which serves to drive a component of a vehicle, and an above-mentioned functional module.

Das Fahrzeug umfasst einen oben genannten seriellen Hybridantrieb.The vehicle includes an above-mentioned serial hybrid drive.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.The invention will now be described with reference to the drawings which show preferred embodiments of the invention.

Hierbei zeigt schematisch:This shows schematically:

1 ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul in perspektivischer Darstellung und 1 an inventive functional module in perspective view and

2 das in 1 gezeigte Funktionsmodul als funktionales Blockschaltbild. 2 this in 1 shown function module as a functional block diagram.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Funktionsmodul 100 in perspektivischer Darstellung. Das Funktionsmodul umfasst ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse 2 mit Zwischenkreis-Anschlüssen 3a und 3b zum Anschließen eines Zwischenkreises, Kühlmittel-Anschlüssen 4a und 4b zum Anschließen eines Kühlmittel-Kreislaufes, wobei als Kühlmittel beispielsweise spezielles Öl verwendet werden kann, und einem Feldbus-Anschluss 5 zum Anschließen eines Feldbusses, beispielsweise CAN. 1 shows a functional module according to the invention 100 in perspective view. The functional module comprises a substantially closed housing 2 with DC link connections 3a and 3b for connecting a DC link, coolant connections 4a and 4b for connecting a coolant circuit, wherein as a coolant, for example, special oil can be used, and a field bus connection 5 for connecting a fieldbus, for example CAN.

2 zeigt das in 1 gezeigte Funktionsmodul als funktionales Blockschaltbild. Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich ein Zwischenkreis-Kondensator 1, der elektrisch mit den Zwischenkreis-Anschlüssen 3a und 3b verbunden ist, und ein Brems-Chopper 10 mit einem Brems-Widerstand 11, der aus mehreren, nicht dargestellten Widerstandselementen zusammengesetzt ist und der überschüssige Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand 11 leitet und dort in Wärme umwandelt, wobei der Brems-Chopper 10 mittels des Kühlmittel-Kreislaufes gekühlt wird. 2 shows that in 1 shown function module as a functional block diagram. Inside the case 2 there is a DC link capacitor 1 that electrically connects to the DC link connections 3a and 3b connected, and a brake chopper 10 with a brake resistor 11 , which is composed of a plurality of resistive elements, not shown, and the excess energy from the intermediate circuit in the braking resistor 11 conducts and converts to heat there, with the brake chopper 10 is cooled by means of the coolant circuit.

Der Brems-Chopper 10 umfasst eine Steuereinheit 13 und mittels der Steuereinheit 13 angesteuerte Schaltmittel in Form von IGBTs 12a und 12b, wobei die IGBTs 12a und 12b und der Bremswiderstand 11 in Serie zwischen die Zwischenkreis-Anschlüsse 3a und 3b eingeschleift sind.The brake chopper 10 includes a control unit 13 and by means of the control unit 13 controlled switching means in the form of IGBTs 12a and 12b , where the IGBTs 12a and 12b and the braking resistor 11 in series between the DC link connections 3a and 3b are looped.

Der Brems-Chopper 10 ist dazu ausgebildet, in einer ersten Betriebsart eine am Zwischenkreis-Kondensator 1 anstehende Zwischenkreisspannung UZ zu überwachen und Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand 11 zu leiten, wenn die Zwischenkreisspannung UZ einen vorgegebenen Schwellenwert, beispielsweise 1000 V, überschreitet. Der Brems-Chopper ist weiter dazu ausgebildet, in einer zweiten Betriebsart eine Nothalt-Funktion zur Verfügung zu stellen, bei der Energie aus dem Zwischenkreis dauerhaft in den Bremswiderstand 11 geleitet wird.The brake chopper 10 is designed to be in a first mode one at the DC link capacitor 1 Pending intermediate circuit voltage UZ to monitor and energy from the DC link in the braking resistor 11 to conduct when the DC link voltage UZ exceeds a predetermined threshold, for example, 1000V. The brake chopper is further designed to provide an emergency stop function in a second operating mode, in which the energy from the DC link is permanently fed into the braking resistor 11 is directed.

Weiter ist in dem Gehäuse 2 eine nicht gezeigte Brems-Chopper-Überwachungseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, für den Fall einer Fehlfunktion des Brems-Choppers 10 Energie aus dem Zwischenkreis dauerhaft in den Bremswiderstand 11 zu leiten, um so einen sicheren Betriebszustand bei einem Ausfall des Brems-Choppers 10 herzustellen.Next is in the case 2 a brake chopper monitoring device, not shown, which is designed, in the event of malfunction of the brake chopper 10 Energy from the DC link permanently in the braking resistor 11 To ensure a safe operating condition in case of failure of the brake chopper 10 manufacture.

Eine in dem Gehäuse 2 installierte, nicht dargestellte Isolationsüberwachungseinrichtung überwacht einen Widerstand, beispielsweise eines Bezugspotentials des Funktionsmoduls 100, gegen eine Fahrzeugmasse, d. h. gegen ein Bezugspotential eines Fahrzeugs mit einem seriellen Hybridantrieb, in dem das Funktionsmodul 100 als Teil des Hybridantriebs angeordnet ist, und zeigt in Abhängigkeit von dem gemessenen Widerstand einen Isolationsfehler an, beispielsweise indem eine entsprechende Nachricht über den Feldbus ausgegeben wird. Zusätzlich kann in dem Gehäuse 2 eine Temperaturüberwachungseinrichtung vorgesehen sein, die bei einem Überschreiten einer Grenztemperatur eine Meldung ausgibt.One in the case 2 installed, not shown insulation monitoring device monitors a resistor, such as a reference potential of the functional module 100 , Against a vehicle mass, ie against a reference potential of a vehicle with a serial hybrid drive, in which the functional module 100 is arranged as part of the hybrid drive, and indicates an insulation fault as a function of the measured resistance, for example by outputting a corresponding message via the fieldbus. In addition, in the housing 2 a temperature monitoring device may be provided which outputs a message when a limit temperature is exceeded.

Der Brems-Chopper 10 sowie alle Überwachungseinrichtungen des Funktionsmoduls 100 sind mit dem Feldbusanschluss 5 gekoppelt.The brake chopper 10 as well as all monitoring devices of the function module 100 are with the fieldbus connection 5 coupled.

Das gezeigte Funktionsmodul 100 ist Teil eines nicht näher dargestellten seriellen Hybridantriebs, der zum Antrieb eines kettengetriebenen Pistenfahrzeugs dient.The shown function module 100 is part of a non-illustrated serial hybrid drive, which is used to drive a chain-driven snow groomer.

Das Funktionsmodul 100 übernimmt im Pistenfahrzeug die Funktionen mehrerer Einzelkomponenten und vereint diese. Die Vorteile der kompakten Bauweise ermöglichen einen Bauraumgewinn und erhöhen die elektrische Sicherheit. Die elektrische Verkabelung verläuft innerhalb des Gehäuses 2 und ist von außen ohne Demontage nicht zugänglich.The functional module 100 takes over the functions of several individual components in the snow groomer and unites these. The advantages of the compact design allow a gain in space and increase electrical safety. The electrical wiring runs inside the housing 2 and is not accessible from the outside without disassembly.

In dem Gehäuse 2 wird die Funktion eines Brems-Choppers durch Verwendung von Hochleistungsstahlgitterelementen als Widerstandselemente mit der direkten Anbindung an die Steuerelektronik 13 realisiert, wobei der Brems-Chopper 10 bei Bedarf gezielt die überschüssige nicht speicherbare Energie in Wärme umwandelt.In the case 2 The function of a brake chopper is by using high performance steel grid elements as resistance elements with the direct connection to the control electronics 13 realized, with the brake chopper 10 If necessary, the excess non-storable energy is converted into heat.

Die Zuschaltung des Widerstands 11 bzw. der Widerstandselemente erfolgt mittels der Hochleistungs-IGBTs 12a und 12b, die in einem Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM) geschaltet werden. Die variabel getaktete Schaltung des Widerstands 11 ermöglicht eine gezielte Regelung der Leistung, die dem Zwischenkreis entzogen wird.The connection of the resistor 11 or the resistance elements by means of the high-performance IGBTs 12a and 12b , which are switched in a pulse width modulation (PWM). The variably clocked circuit of the resistor 11 allows a targeted control of the power that is removed from the DC link.

Der Brems-Chopper 10 arbeitet in zwei Betriebmodi und überwacht im ersten Betriebsmodus die Zwischenkreisspannung UZ und schaltet sich automatisch zu, wenn ein eingestellter Schwellwert überschritten wird und erfüllt somit eine Überlastungsüberwachung.The brake chopper 10 operates in two operating modes and monitors the intermediate circuit voltage UZ in the first operating mode and automatically switches on when a set threshold is exceeded, thus fulfilling overload monitoring.

Im zweiten Betriebsmodus erfüllt der Brems-Chopper 10 die Aufgabe einer Nothalt-Funktion im Falle des gleichzeitigen Ausfalls von Umrichtern der Elektromotoren. In diesem Fall kann die Eigenschaft von permanent erregten Synchron-Motoren (PSM) genutzt werden, dass diese eine Induktionsspannung erzeugen, sobald sie angetrieben werden. Diese Induktionsspannung wird über Freilaufdioden der Umrichter-IGBTs gleichgerichtet und dem Zwischenkreis zugeführt. Wenn der Stromkreis über den Brems-Chopper 10 geschlossen wird, wird ein Bremsmoment erzeugt, über welches das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird.In the second operating mode, the brake chopper fulfills 10 the task of an emergency stop function in case of simultaneous failure of converters of electric motors. In this case, the property of permanent-magnet synchronous motors (PSM) can be used to generate an induction voltage as soon as they are driven. This induction voltage is rectified via freewheeling diodes of the converter IGBTs and fed to the DC link. When the circuit is over the brake chopper 10 is closed, a braking torque is generated, via which the vehicle is brought to a standstill.

Der Brems-Chopper 10 definiert über die PWM-Ansteuerung der Brems-Chopper-IGBTs 12a und 12b den Bremsstrom und das Bremsmoment, um eine Verzögerung des Fahrzeuges nach definierter Bremsrampe zu erreichen.The brake chopper 10 defined via the PWM control of the brake chopper IGBTs 12a and 12b the braking current and the braking torque to achieve a deceleration of the vehicle after a defined braking ramp.

Für den Fall der Fehlfunktion des Brems-Choppers 10 selbst ist eine Failsafe-Schutzschaltung integriert, die bei Ausfall einer 24 Volt Hilfsspannungsversorgung, die über den Feldbusanschluss 5 geliefert werden kann, oder der Steuerelektronik 13 die IGBTs 12a und 12b einschaltet und ein Abbremsen ermöglicht. Eine Not-Spannungsversorgung aus dem Zwischenkreis kann vorgesehen sein.In case of malfunction of the brake chopper 10 itself is a failsafe protection circuit integrated, which in case of failure of a 24 volt auxiliary power supply, via the fieldbus connection 5 can be supplied, or the control electronics 13 the IGBTs 12a and 12b turns on and allows a deceleration. An emergency power supply from the DC link can be provided.

Der Brems-Chopper 10 hat eine Anbindung an einen CAN-Bus des Fahrzeugs, wodurch alle notwendigen Einstellungen und Programmierungen der Steuerelektronik 13 vorgenommen werden können.The brake chopper 10 has a connection to a CAN bus of the vehicle, creating all the necessary settings and programming the control electronics 13 can be made.

Die Kühlung des Widerstands 11 und der Steuerelektronik 13 wird durch die Anbindung and den Kühlkreislauf des Fahrzeugs verwirklicht.The cooling of the resistor 11 and the control electronics 13 is realized by the connection to the cooling circuit of the vehicle.

Der integrierte Zwischenkreis-Kondensator 1 sorgt für die Stabilisierung des Energiebedarfs der elektrischen Antriebe und wirkt einem Einbruch der Antriebsspannung entgegen.The integrated DC link capacitor 1 ensures the stabilization of the energy requirements of the electric drives and counteracts a collapse of the drive voltage.

Die integrierte Isolationsüberwachungseinrichtung, die Spannung und Widerstand messen kann, errechnet durch einen Bezugswiderstand gegen die Fahrzeugmasse den Isolationswiderstand der elektrischen Kabel und führt eine Isolationsüberwachung aus. Fällt der Wert des Isolationswiderstandes unter ein vorgegebenes Minimum, so wird eine Isolationswarnung bzw. Isolationsfehler in Abhängigkeit der eingestellten Schwellwerte ausgelöst.The integrated insulation monitoring device, which can measure voltage and resistance, calculates the insulation resistance of the electrical cables by means of a reference resistance against the vehicle ground and carries out insulation monitoring. If the value of the insulation resistance falls below a specified minimum, an insulation warning or insulation fault is triggered as a function of the set threshold values.

Die CAN-Anbindung zum Funktionsmodul 100 verläuft getrennt von der Verkabelung des Zwischenkreises.The CAN connection to the function module 100 runs separately from the wiring of the DC link.

Claims (11)

Funktionsmodul (100) für einen seriellen Hybridantrieb, umfassend – ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (2), mit: – Zwischenkreis-Anschlüssen (3a, 3b) zum Anschließen eines Zwischenkreises, – Kühlmittel-Anschlüssen (4a, 4b) zum Anschließen eines Kühlmittel-Kreislaufes und – einem Feldbus-Anschluss (5) zum Anschließen eines Feldbusses, – wobei in dem Gehäuse des Funktionsmoduls angeordnet sind: – ein Zwischenkreis-Kondensator (1), wobei der Zwischenkreis-Kondensator elektrisch mit den Zwischenkreis-Anschlüssen verbunden ist, und – ein Brems-Chopper (10) mit einem Brems-Widerstand (11), der überschüssige Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand leitet und dort in Wärme umwandelt, wobei der Brems-Chopper, insbesondere dessen Bremswiderstand, mittels des Kühlmittel-Kreislaufes kühlbar ist.Function module ( 100 ) for a serial hybrid drive, comprising - a substantially closed housing ( 2 ), with: - DC link connections ( 3a . 3b ) for connecting an intermediate circuit, - coolant connections ( 4a . 4b ) for connecting a coolant circuit and - a fieldbus connection ( 5 ) for connecting a field bus, - are arranged in the housing of the functional module: - a DC link capacitor ( 1 ), wherein the DC link capacitor is electrically connected to the DC link terminals, and - a brake chopper ( 10 ) with a brake resistor ( 11 ), which conducts excess energy from the intermediate circuit in the braking resistor and converts it into heat, wherein the brake chopper, in particular its braking resistor, by means of the coolant circuit is coolable. Funktionsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems-Chopper eine Steuereinheit (13) und mittels der Steuereinheit angesteuerte Schaltmittel (12a, 12b) umfasst, wobei die Schaltmittel und der Bremswiderstand in Serie zwischen die Zwischenkreis-Anschlüsse eingeschleift sind.Function module according to claim 1, characterized in that the brake chopper a control unit ( 13 ) and controlled by the control unit switching means ( 12a . 12b ), wherein the switching means and the braking resistor are connected in series between the DC link connections. Funktionsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel IGB-Transistoren sind.Function module according to claim 2, characterized in that the switching means are IGB transistors. Funktionsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems-Chopper dazu ausgebildet ist, in einer ersten Betriebsart die Zwischenkreisspannung zu überwachen und Energie aus dem Zwischenkreis in den Bremswiderstand zu leiten, wenn die Zwischenkreisspannung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.Function module according to one of the preceding claims, characterized in that the brake chopper is adapted to monitor the intermediate circuit voltage in a first mode and to direct energy from the intermediate circuit in the braking resistor when the intermediate circuit voltage exceeds a predetermined threshold. Funktionsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems-Chopper dazu ausgebildet ist, in einer zweiten Betriebsart eine Nothalt-Funktion zur Verfügung zu stellen, bei der Energie aus dem Zwischenkreis dauerhaft in den Bremswiderstand geleitet wird.Function module according to one of the preceding claims, characterized in that the brake chopper is adapted to provide an emergency stop function in a second mode of operation, in which energy from the DC link is permanently conducted into the braking resistor. Funktionsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Brems-Chopper-Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, für den Fall einer Fehlfunktion des Brems-Choppers Energie aus dem Zwischenkreis dauerhaft in den Bremswiderstand zu leiten.Function module according to one of the preceding claims, characterized in that in the housing, a brake chopper monitoring device is provided which is adapted to lead in the event of malfunction of the brake chopper energy from the DC link permanently in the braking resistor. Funktionsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Isolationsüberwachungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Widerstand gegen ein Bezugspotential, insbesondere gegen eine Fahrzeugmasse, zu messen und in Abhängigkeit von dem gemessenen Widerstand einen Isolationsfehler anzuzeigen.Function module according to one of the preceding claims, characterized in that an insulation monitoring device is provided in the housing, which is designed to measure a resistance to a reference potential, in particular against a vehicle ground, and to indicate an insulation fault as a function of the measured resistance. Funktionsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Temperaturüberwachungseinrichtung vorgesehen ist.Function module according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature monitoring device is provided in the housing. Funktionsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems-Chopper mit dem Feldbusanschluss gekoppelt ist, wobei der Brems-Chopper über den Feldbus steuerbar ist.Function module according to one of the preceding claims, characterized in that the brake chopper is coupled to the field bus connection, wherein the brake chopper is controllable via the fieldbus. Serieller Hybridantrieb, umfassend: – einen Verbrennungsmotor, – mindestens einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Generator, der zur Erzeugung einer Zwischenkreisspannung (UZ) eines Zwischenkreises ausgebildet ist, und – mindestens einen Elektromotor, der aus der Zwischenkreisspannung gespeist ist und der motorisch und generatorisch betreibbar ist, gekennzeichnet durch – ein Funktionsmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Hybrid serial drive, comprising: - an internal combustion engine, - at least one generator driven by the internal combustion engine, which is designed to generate an intermediate circuit voltage (UZ) of an intermediate circuit, and - at least one electric motor, which is fed from the intermediate circuit voltage and which is operable by motor and generator , characterized by - a functional module ( 100 ) according to one of claims 1 to 9. Fahrzeug, insbesondere kettengetriebenes Pistenfahrzeug, gekennzeichnet durch – einen seriellen Hybridantrieb nach Anspruch 10.Vehicle, in particular chain-driven snow groomer, characterized by - A serial hybrid drive according to claim 10.
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