EP3111549A1 - Elektrisches antriebssystem - Google Patents

Elektrisches antriebssystem

Info

Publication number
EP3111549A1
EP3111549A1 EP15700349.2A EP15700349A EP3111549A1 EP 3111549 A1 EP3111549 A1 EP 3111549A1 EP 15700349 A EP15700349 A EP 15700349A EP 3111549 A1 EP3111549 A1 EP 3111549A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inverter
drive system
phase
electric drive
electric machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15700349.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Schroeder
Martin Braun
Stefan Butzmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3111549A1 publication Critical patent/EP3111549A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/12—Induction machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/14—Synchronous machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/16—DC brushless machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/18—Reluctance machines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system, in particular for an electrically operated vehicle such as an electric car or a hybrid vehicle.
  • a DC voltage provided by a DC voltage intermediate circuit 103 can be converted into a multi-phase AC voltage, for example a three-phase AC voltage
  • the DC intermediate circuit 103 is fed by a string 104 of serially connected battery modules 105 or any DC voltage sources.
  • the present invention provides an electric drive system with a n-phase electric machine, n> 1, which has at least two single-phase winding strands, a first
  • An inverter whose output terminal is connected to the phase terminal of a first of the single-phase windings of the electric machine, at least one second inverter whose output terminal is connected to the phase terminal of a second of the single-phase windings of the electric machine, and a DC voltage source, a plurality of serially connected Has battery modules and their
  • Inverter and are connected to the input terminals of the second inverter, so that the first inverter and the second inverter are arranged in parallel.
  • One idea of the present invention is to control electrical machines by means of standardized power assemblies, such as inverters, for example in B6 topology.
  • standardized power assemblies such as inverters, for example in B6 topology.
  • Such inverters are available as standardized module types, which are inexpensive to procure and implement by economies of scale.
  • the modularization of the power modules advantageously increases the efficiency of the electric drive system without the implementation of the electrical machine or of the individual power units per se being more expensive or expensive.
  • simple mechanical connection means can be provided for all power modules, by means of which the system modules can be interconnected.
  • a central control device for example, on a central control board, be provided equally for all power assemblies.
  • the first and the second inverter each having a single-phase self-commutated inverter comprising a balanced half-bridge of two power semiconductor switches in series circuit.
  • the switching elements may each comprise power semiconductor switches, preferably MOSFET switches or IGBT switches. These switches are particularly durable and reliable to control.
  • the drive system may further comprise a control device, which is designed to control the power semiconductor switches of the first inverter and the second inverter, wherein the control device is arranged on a central control board for the first inverter and the second inverter.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary conventional electric drive system
  • Fig. 2 is a schematic representation of an electric drive system according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 finally shows a schematic representation of an electrical
  • n-phase electric machine 6 n> l, which may be, for example, a switched reluctance machine or a rotating field machine.
  • the electric machine 6 has, for example, four single-phase
  • Winding strands 6a to 6d which may be coupled together in their neutral point.
  • the electric drive system 40 also has
  • the inverters 7a to 7d each have a half-bridge topology, that is, each of the inverters has a single-phase, self-commutated inverter, which has a symmetrical half-bridge of two each
  • Power semiconductor switches Hl and H2 comprises in series.
  • Power semiconductor switches may be, for example, MOSFET switches or IGBT switches. However, it is also possible to use any other type of To use switching elements as switches Hl and H2 while switching a free-wheeling diode parallel to each switching element Hl and H2. At a center tap of the half-bridge of the inverters 7a to 7d, respectively, the phase of the single-phase winding strands 6a to 6d is coupled.
  • the inverters 7a to 7d can be either as a separate
  • Inverter units or be implemented in a common inverter module. In the latter case, a single inverter module with four symmetrical half-bridges can be provided, which is coupled in a corresponding manner to the electric machine 6.
  • a single inverter module with four symmetrical half-bridges can be provided, which is coupled in a corresponding manner to the electric machine 6.
  • Control device can be used, which can be implemented for example on a common control board.
  • the inverters 7a to 7d for example, by a common DC voltage source 1, for example, a traction battery of a
  • Electric vehicle to be supplied with electrical DC voltage.
  • DC voltage source 1 can have, for example, a series connection of battery modules 5 whose number is shown in FIG. 2 only by way of example with FIG. 3 - any other number of battery modules 5 can also be possible. It is also possible to connect more than four inverters 7a to 7d in parallel, in particular if the electric machine 6 has more than four
  • Winding strands 6a to 6d has.
  • each of the inverters can be assigned to one of the winding strands and electrically connected to the same.
  • each of the inverters 7a to 7d can also be fed from a separate DC voltage source 1.
  • a supply of a four-phase electric machine 6 as shown in FIG. 2, also by two separate DC voltage sources. 1 take place, which in this variant advantageously adjacent inverters can each feed alternately, that is, adjacent winding strands of the electric machine 6 are each by different
  • the electric machine 6 for example, a synchronous or asynchronous machine, a
  • Reluctance machine or a brushless DC motor (BLDC, "brushless DC motor”). It may also be possible, the electric
  • Flywheel accumulators pumped storage or similar systems.
  • Another possible use of the electric drive system 40 of Fig. 2 are passenger or freight vehicles, which are designed for locomotion on or under the water, such as ships, motor boats or the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, mit einer n-phasigen elektrischen Maschine, n>1, welche mindestens zwei einphasige Wicklungsstränge aufweist, einem ersten Wechselrichter, dessen Ausgangsanschluss mit dem Phasenanschluss eines ersten der einphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden ist, mindestens einem zweiten Wechselrichter, dessen Ausgangsanschluss mit dem Phasenanschluss eines zweiten der einphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden ist, und einer Gleichspannungsquelle, die eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen aufweist und deren Ausgangsanschlüsse jeweils mit den Eingangsanschlüssen des ersten Wechselrichters und mit den Eingangsanschlüssen des zweiten Wechselrichters verbunden sind, so dass der erste Wechselrichter und der zweite Wechselrichter in Parallelschaltung angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Elektrisches Antriebssystem Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug wie ein Elektroauto oder ein Hybridfahrzeug.
Stand der Technik Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, erfolgt in einem elektrischen Antriebssystem
100 die Einspeisung einer elektrischen Maschine 101 üblicherweise durch einen Wechselrichter 102 in Form eines Pulswechselrichters. Dazu kann eine von einem Gleichspannungszwischenkreis 103 bereitgestellte Gleichspannung in eine mehrphasige Wechselspannung, beispielsweise eine dreiphasige
Wechselspannung umgerichtet werden. Der Gleichspannungszwischenkreis 103 wird dabei von einem Strang 104 aus seriell verschalteten Batteriemodulen 105 oder beliebigen Gleichspannungsquellen gespeist.
Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Leistung und Energie erfüllen zu können, werden häufig mehrere Batteriemodule oder
Batteriezellen in einem Energiespeichersystem in Serie geschaltet. Wenn jedoch hohe Leistungen an der elektrischen Maschine benötigt werden, kann es notwendig werden, Maßnahmen in der Implementierung des elektrischen Antriebssystems 100 zu treffen, die den erhöhten Leistungsanforderungen gerecht werden.
Beispielsweise kann es möglich sein, mehrere Stränge 104 aus seriell verschalteten Batteriemodulen 105 parallel zu schalten. Dies kann jedoch zu unerwünschten Ausgleichsströmen zwischen den Strängen 104 führen.
Zusätzlich dazu kann es auch notwendig sein, die Stromtragfähigkeit der Komponenten des Wechselrichters 102 und der elektrischen Maschine 101 zu erhöhen. Alternativ könnte auch die Zwischenkreisspannung angehoben werden. In jedem Fall werden umfangreiche Anpassungsentwicklungen und Änderungen in der Implementierung des elektrischen Antriebssystems nötig, die wiederum zu erhöhtem Implementierungsaufwand und -kosten führen.
Die Druckschrift US 2007/0070667 AI offenbart ein Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit mehrfach parallel geschalteten
Wechselrichtern, die einen mehrphasigen Motor mit Wechselspannung versorgen. Die Druckschrift DE 10 2011 085 731 AI offenbart ein elektrisches
Antriebssystem für einen sechsphasigen Motor mit zwei parallel geschalteten Wechselrichtern. Die Druckschrift DE 10 2008 008 978 AI offenbart modulare Antriebsstromrichter. Die Druckschrift DE 10 2010 001 250 AI offenbart ein elektrisches Antriebssystem für eine elektrische Maschine mit zwei
Phasensystemen, die über getrennte Wechselrichter gespeist werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein elektrisches Antriebssystem, mit einer n-phasigen elektrischen Maschine, n>l, welche mindestens zwei einphasige Wicklungsstränge aufweist, einem ersten
Wechselrichter, dessen Ausgangsanschluss mit dem Phasenanschluss eines ersten der einphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden ist, mindestens einem zweiten Wechselrichter, dessen Ausgangsanschluss mit dem Phasenanschluss eines zweiten der einphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden ist, und einer Gleichspannungsquelle, die eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen aufweist und deren
Ausgangsanschlüsse jeweils mit den Eingangsanschlüssen des ersten
Wechselrichters und mit den Eingangsanschlüssen des zweiten Wechselrichters verbunden sind, so dass der erste Wechselrichter und der zweite Wechselrichter in Parallelschaltung angeordnet sind.
Vorteile der Erfindung Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Maschinen mithilfe von standardisierten Leistungsbaugruppen, wie etwa Wechselrichtern, beispielsweise in B6-Topologie, anzusteuern. Derartige Wechselrichter sind als standardisierte Modultypen verfügbar, die durch Skaleneffekte kostengünstig zu beschaffen und implementieren sind. Durch die Modularisierung der Leistungsbaugruppen wird die Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebssystems vorteilhafterweise erhöht, ohne dass die Ausführung der elektrischen Maschine oder der einzelnen Leistungsbaugruppen an sich aufwändiger oder kostenintensiver wird. Für alle Leistungsbaugruppen können zudem einfache mechanische Verbindungsmittel vorgesehen werden, durch die die Systemmodule zusammengeschaltet werden können. Außerdem kann eine zentrale Steuereinrichtung, beispielsweise auf einer zentralen Steuerplatine, für alle Leistungsbaugruppen gleichermaßen vorgesehen werden.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen
Antriebssystems können der erste und der zweite Wechselrichter jeweils einen einphasigen selbstgeführten Wechselrichter aufweisen, der eine symmetrische Halbbrücke aus jeweils zwei Leistungshalbleiterschaltern in Serienschaltung umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems können die Schaltelemente jeweils Leistungshalbleiterschalter, vorzugsweise MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter, aufweisen. Diese Schalter sind besonders belastbar und zuverlässig anzusteuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems kann das Antriebssystem weiterhin eine Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, die Leistungshalbleiterschalter des ersten Wechselrichters und des zweiten Wechselrichters anzusteuern, wobei die Steuereinrichtung auf einer zentralen Steuerplatine für den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter angeordnet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften konventionellen elektrischen Antriebssystems; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleich wirkende Komponenten. Die in den Figuren gezeigten schematischen
Darstellungen sind nur beispielhafter Natur, die aus Gründen der
Übersichtlichkeit idealisiert abgebildet sind. Es versteht sich, dass die
dargestellten Komponenten lediglich zur Veranschaulichung von Prinzipien und funktionellen Aspekten der vorliegenden Erfindung dienen.
Fig. 2 zeigt schließlich eine schematische Darstellung eines elektrischen
Antriebssystems 40 mit einer n-phasigen elektrischen Maschine 6, n>l, welche beispielsweise eine geschaltete Reluktanzmaschine oder eine Drehfeldmaschine sein kann. Die elektrische Maschine 6 weist beispielhaft vier einphasige
Wicklungsstränge 6a bis 6d auf, die in ihrem Sternpunkt miteinander gekoppelt sein können. Das elektrische Antriebssystem 40 weist zudem ein
Wechselrichtersystem aus vier parallel gekoppelten Wechselrichtern 7a bis 7d auf. Dabei speist jeder der vier Wechselrichter 7a bis 7d an seinen
Ausgangsanschlüssen jeweils einen der einphasigen Wicklungsstränge 6a bis 6d der elektrischen Maschine 6.
Die Wechselrichter 7a bis 7d weisen dabei jeweils eine Halbbrückentopologie auf, das heißt, jeder der Wechselrichter weist einen einphasigen selbstgeführten Wechselrichter auf, der ein symmetrische Halbbrücke aus jeweils zwei
Leistungshalbleiterschaltern Hl und H2 in Serienschaltung umfasst. Die
Leistungshalbleiterschalter können beispielsweise MOSFET-Schalter oder IGBT- Schalter sein. Es ist dabei jedoch auch möglich, jede andere Art von Schaltelementen als Schalter Hl und H2 zu verwenden und dabei parallel zu jedem Schaltelement Hl und H2 eine Freilaufdiode zu schalten. An einem Mittelabgriff der Halbbrücke der Wechselrichter 7a bis 7d ist jeweils die Phase der einphasigen Wicklungsstränge 6a bis 6d gekoppelt.
Die Wechselrichter 7a bis 7d können dabei entweder als separate
Wechselrichtereinheiten oder auch in einem gemeinsamen Wechselrichtermodul implementiert sein. In letzterem Fall kann ein einziges Wechselrichtermodul mit vier symmetrischen Halbbrücken vorgesehen werden, dass in entsprechender Weise mit der elektrischen Maschine 6 gekoppelt wird. Für die Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter Hl, H2 kann eine (nicht explizit dargestellte)
Steuereinrichtung eingesetzt werden, welche beispielsweise auf einer gemeinsamen Steuerplatine implementiert werden kann.
Die Wechselrichter 7a bis 7d können beispielsweise durch eine gemeinsame Gleichspannungsquelle 1, beispielsweise eine Traktionsbatterie eines
Elektrofahrzeugs mit elektrischer Gleichspannung versorgt werden. Die
Gleichspannungsquelle 1 kann dazu beispielsweise eine Serienschaltung aus Batteriemodulen 5 aufweisen, deren Anzahl in Fig. 2 nur beispielhaft mit 3 dargestellt ist - jede andere Anzahl an Batteriemodulen 5 kann ebenso möglich sein. Ebenso ist es möglich, mehr als vier Wechselrichter 7a bis 7d parallel zu schalten, insbesondere wenn die elektrische Maschine 6 mehr als vier
Wicklungsstränge 6a bis 6d aufweist. Dazu kann jeder der Wechselrichter einem der Wicklungsstränge zugeordnet und mit selbigem elektrisch verbunden werden.
Durch den Einsatz von mehreren prinzipiell gleichartigen Wechselrichtern 7a bis 7d könnnen die Phasenströme durch jeden der Wechselrichter 7a bis 7d gleich gehalten werden, auch wenn die Zahl der Wechselrichter größer als eins ist. Dadurch muss die Stromtragfähigkeit der Leistungshalbleiterschalter Hl, H2 der Wechselrichter 7a bis 7d gegenüber herkömmlichen Leistungshalbleiterschaltern nicht erhöht werden. Darüber hinaus kann jeder der Wechselrichter 7a bis 7d auch aus einer separaten Gleichspannungsquelle 1 gespeist werden.
Beispielsweise kann eine Speisung einer vierphasigen elektrischen Maschine 6 wie in Fig. 2 dargestellt, auch durch zwei getrennte Gleichspannungsquellen 1 erfolgen, die in dieser Variante vorteilhafterweise benachbarte Wechselrichter jeweils alternierend speisen können, das heißt, benachbarte Wicklungsstränge der elektrischen Maschine 6 werden jeweils durch unterschiedliche
Gleichspannungsquellen 1 bedient.
In dem gezeigten Antriebssystem 40 der Fig. 2 kann die elektrische Maschine 6 beispielsweise eine Synchron- oder Asynchronmaschine, eine
Reluktanzmaschine oder ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC,„brushless DC motor") sein. Es kann dabei auch möglich sein, das elektrische
Antriebssystem 40 der Fig. 2 in stationären Systemen einzusetzen,
beispielsweise in Kraftwerken, in elektrischen Energiegewinnungsanlagen wie zum Beispiel Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen oder
Kraftwärmekopplungsanlagen, in Energiespeicheranlagen wie zum Beispiel Druckluftspeicherkraftwerken, Batteriespeicherkraftwerken,
Schwungradspeichern, Pumpspeichern oder ähnlichen Systemen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit des elektrischen Antriebssystems 40 der Fig. 2 sind Personen- oder Gütertransportfahrzeuge, welche zur Fortbewegung auf oder unter dem Wasser ausgelegt sind, beispielsweise Schiffe, Motorboote oder dergleichen.

Claims

Ansprüche 1. Elektrisches Antriebssystem (40), mit:
einer n-phasigen elektrischen Maschine (6), n>l, welche mindestens zwei einphasige Wicklungsstränge (6a, 6b) aufweist;
einem ersten Wechselrichter (7a), dessen Ausgangsanschluss mit dem
Phasenanschluss eines ersten der einphasigen Wicklungsstränge (6a) der elektrischen Maschine (6) verbunden ist;
mindestens einem zweiten Wechselrichter (7b), dessen Ausgangsanschluss mit dem Phasenanschluss eines zweiten der einphasigen Wicklungsstränge (6b) der elektrischen Maschine (6) verbunden ist; und
einerGleichspannungsquelle (1), die jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen (5) aufweist und deren Ausgangsanschlüsse (1) jeweils mit den Eingangsanschlüssen des ersten Wechselrichters (7a) und mit den Eingangsanschlüssen des zweiten Wechselrichters (7b) verbunden sind, so dass der erste Umrichter (7a) und der zweite Umrichter (7b) in Parallelschaltung angeordnet sind.
2. Elektrisches Antriebssystem (40) nach Anspruch 1, wobei der erste und der mindestens zweite Wechselrichter (7a, 7b) jeweils einen einphasigen selbstgeführten Wechselrichter aufweisen, der eine symmetrische Halbbrücke aus jeweils zwei Leistungshalbleiterschaltern (Hl, H2) in Serienschaltung umfasst.
3. Elektrisches Antriebssystem (40) nach Anspruch 2, wobei die
Leistungshalbleiterschalter (Hl, H2) MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter aufweisen.
4. Elektrisches Antriebssystem (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, weiterhin mit:
einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die
Leistungshalbleiterschalter (Hl, H2) des ersten Wechselrichters (7a) und des zweiten Wechselrichters (7b) anzusteuern, wobei die Steuereinrichtung auf einer zentralen Steuerplatine für den ersten Wechselrichter (7a) und den zweiten Wechselrichter (7b) angeordnet ist.
EP15700349.2A 2014-02-27 2015-01-08 Elektrisches antriebssystem Withdrawn EP3111549A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203550.3A DE102014203550A1 (de) 2014-02-27 2014-02-27 Elektrisches Antriebssystem
PCT/EP2015/050223 WO2015128104A1 (de) 2014-02-27 2015-01-08 Elektrisches antriebssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3111549A1 true EP3111549A1 (de) 2017-01-04

Family

ID=52350092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15700349.2A Withdrawn EP3111549A1 (de) 2014-02-27 2015-01-08 Elektrisches antriebssystem

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170070176A1 (de)
EP (1) EP3111549A1 (de)
CN (1) CN106031018A (de)
DE (1) DE102014203550A1 (de)
WO (1) WO2015128104A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016214103A1 (de) * 2016-07-29 2018-02-01 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) Antriebsumrichter für geschaltete Reluktanzmaschine
CN106655916B (zh) * 2016-12-20 2018-11-06 合肥工业大学 一种开关磁阻电机的控制电路
DE102017210739A1 (de) * 2017-06-27 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antriebsstrang sowie Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5394321A (en) * 1992-09-02 1995-02-28 Electric Power Research Institute, Inc. Quasi square-wave back-EMF permanent magnet AC machines with five or more phases
US6054837A (en) * 1994-06-28 2000-04-25 Borealis Technical Limited Polyphase induction electrical rotating machine
JP3323106B2 (ja) * 1996-10-16 2002-09-09 株式会社日立製作所 半導体電力変換装置
JP3595096B2 (ja) * 1997-02-07 2004-12-02 三菱電機株式会社 交流電力供給装置
WO1998036123A2 (de) * 1997-02-17 1998-08-20 Miele & Cie. Gmbh & Co. Wäschebehandlungsgerät mit einem auf der trommelwelle angeordneten antriebsmotor
JP2000354392A (ja) * 1999-06-09 2000-12-19 Denso Corp ブラシレスモータ
DE10041607B4 (de) * 2000-08-24 2006-04-13 Berger Lahr Gmbh & Co. Kg Elektrisches Arbeitsgerät sowie Verfahren zu dessen Betreiben
DE102005026779A1 (de) * 2005-06-10 2006-12-28 Bayerische Motoren Werke Ag Elektrische Antriebseinrichtung
US7277304B2 (en) 2005-09-23 2007-10-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Multiple inverter system with single controller and related operating method
DE102008008978B3 (de) 2008-02-13 2009-03-19 Thomas Magnete Gmbh Antriebsvorrichtung für einen Steuerschieber eines hydraulischen Ventils
US7909124B2 (en) * 2008-04-02 2011-03-22 GM Global Technology Operations LLC Power systems for hybrid electric vehicle (HEV)
US8115433B2 (en) * 2008-09-23 2012-02-14 GM Global Technology Operations LLC Electrical system for pulse-width modulated control of a power inverter using phase-shifted carrier signals and related operating methods
JP5525743B2 (ja) * 2009-03-30 2014-06-18 株式会社日本総合研究所 電池制御装置、電池制御方法、及び車両
JP5493532B2 (ja) * 2009-07-17 2014-05-14 富士電機株式会社 負荷駆動装置及びこれを使用した電気自動車
JP4768056B2 (ja) * 2009-07-24 2011-09-07 ファナック株式会社 複数の固定子巻線を備えた電動機の駆動システム
JP2011152027A (ja) * 2009-12-25 2011-08-04 Denso Corp 電動機駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
DE102010001250B4 (de) 2010-01-27 2022-09-15 Seg Automotive Germany Gmbh Elektrisches Bordnetz sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes
US8278850B2 (en) * 2010-03-09 2012-10-02 GM Global Technology Operations LLC Methods, systems and apparatus for optimization of third harmonic current injection in a multi-phase machine
JP5045799B2 (ja) * 2010-08-27 2012-10-10 株式会社デンソー 電力変換装置、駆動装置、及び、これを用いた電動パワーステアリング装置
WO2012077227A1 (ja) * 2010-12-10 2012-06-14 三菱電機株式会社 回転電機
US8866428B2 (en) * 2011-06-02 2014-10-21 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for thermally monitoring a permanent magnet electric motor
US8773049B2 (en) * 2011-07-13 2014-07-08 General Electric Company System for use in controlling motor torque and method of assembling same
JP5999677B2 (ja) * 2011-09-20 2016-09-28 ローム株式会社 電子回路
JP5568533B2 (ja) * 2011-09-22 2014-08-06 日立建機株式会社 建設機械およびその電池パック
DE102011085731A1 (de) 2011-11-03 2013-05-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrisches System
WO2013146212A1 (ja) * 2012-03-28 2013-10-03 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
DE102012207534A1 (de) * 2012-05-07 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Auswahleinheit zur Auswahl der Konfiguration eines Elektromotors, Transportmaschine und zugehöriges Verfahren
US9800193B2 (en) * 2013-03-15 2017-10-24 Hengchun Mao Dynamically reconfigurable motors and generators and systems

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2015128104A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106031018A (zh) 2016-10-12
WO2015128104A1 (de) 2015-09-03
US20170070176A1 (en) 2017-03-09
DE102014203550A1 (de) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015128103A1 (de) Elektrisches antriebssystem
DE102005016177B4 (de) Schaltungsanordnung und zugehöriges Ansteuerverfahren für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit zwei Gleichstromquellen
DE102019130738A1 (de) Batterie mit einem Batteriemodul und Verfahren zu deren Betrieb
EP2658738B1 (de) System zur ankopplung mindestens einer gleichstromquelle an einen steuerbaren energiespeicher und zugehöriges betriebsverfahren
DE102013202652A1 (de) Ladeschaltung für eine Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Laden einer Energiespeichereinrichtung
EP2764614B1 (de) Modularer mehrstufiger wechselrichter mit einer vielzahl seriell geschalteter wechselrichtermodule zur erzeugung mehrphasiger ausgangsspannungen
EP2608397A1 (de) Modularer Hochfrequenz-Umrichter für Antriebe
DE102012210010A1 (de) Energiespeichereinrichtung, System mit Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung
WO2015128101A1 (de) Elektrisches antriebssystem
WO2014154495A1 (de) Energiespeichereinrichtung und system mit einer energiespeichereinrichtung
EP3111549A1 (de) Elektrisches antriebssystem
WO2014127871A2 (de) Interne energieversorgung von energiespeichermodulen für eine energiespeichereinrichtung und energiespeichereinrichtung mit solchem
EP2673876B1 (de) Energiespeichereinrichtung für eine fremderregte elektrische maschine
WO2012107150A2 (de) System mit einer elektrisch erregten maschine
DE102012209179A1 (de) Energiespeichereinrichtung, System mit Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung
DE102005044341A1 (de) Elektrischer Generator für ein Fahrzeug, der zwei Ausgangsspannungen erzeugt
WO2015000669A1 (de) Vermeidung von bremsmomenten bei permanenterregten synchronmaschinen
WO2013072107A1 (de) Energiespeichereinrichtung, system mit energiespeichereinrichtung und verfahren zum ansteuern einer energiespeichereinrichtung
DE102016118995A1 (de) Aufbau eines Motor/Generators mit zugehöriger Leistungselektronik für die kontrollierte Versorgung eines Zweispannungsbordnetzes mit Leistung
WO2015128102A1 (de) Elektrisches antriebssystem
WO2015113780A1 (de) Energiespeichereinrichtung, system mit energiespeichereinrichtung und verfahren zum ansteuern einer energiespeichereinrichtung
WO2012163572A2 (de) Energieversorgungseinrichtung für wechselrichterschaltungen
DE102012203415A1 (de) Ladeschaltung für elektrisches Antriebssystem und Verfahren zum Laden von Energiespeicherzellen in einem elektrischen Antriebssystem
WO2014048462A1 (de) Antriebsanordnung für ein kraftfahrzeug
DE102012202868A1 (de) Gleichspannungsabgriffsanordnung für eine Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer Gleichspannung aus einer Energiespeichereinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20160927

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20191125

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ROBERT BOSCH GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200603