EP3172828A1 - Electric machine for supplying energy to a vehicle on-board network - Google Patents

Electric machine for supplying energy to a vehicle on-board network

Info

Publication number
EP3172828A1
EP3172828A1 EP15739547.6A EP15739547A EP3172828A1 EP 3172828 A1 EP3172828 A1 EP 3172828A1 EP 15739547 A EP15739547 A EP 15739547A EP 3172828 A1 EP3172828 A1 EP 3172828A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator windings
sub
circuit configuration
electrical machine
pair
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.)
Pending
Application number
EP15739547.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Reinhard Meyer
Roberto Carlos RETANA HERNANDEZ
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.)
SEG Automotive Germany 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
Priority to DE102014214717 priority Critical
Priority to DE102014222163.3A priority patent/DE102014222163A1/en
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to PCT/EP2015/066020 priority patent/WO2016012300A1/en
Publication of EP3172828A1 publication Critical patent/EP3172828A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods 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
    • B60L58/20Methods 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 different nominal voltages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0814Circuits or control means specially adapted for starting of engines comprising means for controlling automatic idle-start-stop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584Bidirectional converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements 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
    • H02P25/22Multiple windings; Windings for more than three phases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50Structural details of electrical machines
    • B60L2220/58Structural details of electrical machines with more than three phases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M2001/0067Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M2001/008Plural converter units for generating at least two independent, non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

The invention relates to a method of operating an electric machine (100) having a first group (110) of stator windings (111, 112, 113) and a second group (210) of stator windings (211, 212, 213). In a first circuit configuration, equiphase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and second groups (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) are switched in series between a first pair (410) of subnet terminals (411, 412); in a second circuit configuration, the equiphase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 313) of the first and second groups (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) are switched in parallel between a second pair (420) of subnet terminals (421, 422); and, in a third circuit configuration, the stator windings (111, 112, 113) of the first group (110) of stator windings are switched between the first pair (410) of subnet terminals (411, 412) and the stator windings (211, 212, 213) of the second group (220) of stator windings are switched between the second pair (420) of subnet terminals (421, 422). The invention also relates to a correspondingly arranged electric machine (100).

Description

Beschreibung Titel Description title

Elektrische Maschine zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugbordnetzes Electric machine for supplying energy to a motor vehicle electrical system

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit zwei Teilnetzen, ein entsprechendes Kraftfahrzeugbordnetz und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine. The present invention relates to an electrical machine for supplying energy to a motor vehicle electrical system with two sub-networks, a corresponding motor vehicle electrical system, and a method for operating an electrical machine.

Stand der Technik State of the art

Kraftfahrzeugbordnetze können in Form sogenannter Zwei- oder Mehrspannungsbordnetze mit wenigstens zwei Teilnetzen ausgebildet sein. Motor vehicle electrical systems can be designed in the form of so-called dual or multi-voltage electrical systems with at least two sub-networks. Derartige Teilnetze kommen beispielsweise dann zum Einsatz, wenn in einem betreffenden Kraftfahrzeug Verbraucher mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen vorhanden sind. Such sub-networks are used, for example, when there are loads with different performance requirements in a relevant motor vehicle. In diesem Fall weisen wenigstens zwei der Teilnetze unterschiedliche Spannungsniveaus auf, zB 12 V (sogenanntes Niedervoltteilnetz) und 48 V (sogenanntes Hochvoltteilnetz). In this case, at least two of the sub-networks have different voltage levels, for example 12 V (so-called low-voltage sub-network) and 48 V (so-called high-voltage sub-network). Elektrische Maschinen wie Generatoren können für eine Energieversorgung der Teilnetze verwendet werden. Electrical machines such as generators can be used to supply power to the sub-networks. Eine derartige elektrische Maschine erzeugt einen mehrphasigen Drehstrom, der mittels einer Gleichrichterschaltung für die Teilnetze gleichgerichtet werden kann. Such an electrical machine generates a multiphase three-phase current, which can be rectified for the sub-networks by means of a rectifier circuit.

In der DE 28 10 201 C2 wird eine Möglichkeit zur Energieversorgung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs offenbart. DE 28 10 201 C2 discloses a possibility for supplying energy to an on-board network of a motor vehicle. Im Zuge eines Heizbetriebs sollen elektrische Verbraucher mit einer großen Stromaufnahme, beispielsweise elektrische Heizungen, mit Energie versorgt werden. In the course of a heating operation, electrical consumers with a large power consumption, for example electrical heaters, should be supplied with energy. Im Fall der DE 28 10 201 C2 sind derartige Verbraucher wegen des hohen Energieverbrauchs nicht unmittelbar an das Bordnetz angeschlossen. In the case of DE 28 10 201 C2, such consumers are not directly connected to the on-board network because of the high energy consumption. Ein Drehstromgenerator weist zwei Ständerwicklungen auf. A three-phase generator has two stator windings. Eine Hauptständerwicklung und eine Zusatzständerwicklung verfügen über jeweils eigene Gleichrichtersätze. A main stator winding and an additional stator winding each have their own rectifier sets. Um die entsprechenden Verbraucher im Zuge des Heizbetriebs mit Energie zu versorgen, werden die Spannungen der beiden Ständerwicklungen nach Gleichrichtung, also auf der Gleichspannungsseite, addiert. In order to supply the corresponding consumers with energy in the course of heating operation, the voltages of the two stator windings are added after rectification, i.e. on the DC voltage side. Zu diesem Zweck werden mittels einer Schalteinrichtung in einer Reihenschaltungsposition die Plus- und Minusdiodenanschlüsse beider Ständerwicklungen in Reihe geschaltet und mit dem entsprechenden Verbraucher verbunden. For this purpose, the plus and minus diode connections of both stator windings are connected in series by means of a switching device in a series connection position and connected to the corresponding consumer. Nach Abschalten dieses Heizbetriebs werden die Spannungen der beiden Ständerwicklungen nach Gleichrichtung parallel geschaltet. After switching off this heating mode, the voltages of the two stator windings are switched in parallel after rectification.

Eine derartige Energieversorgung ist nicht für moderne Zwei- oder Mehrspannungsbordnetze geeignet. Such an energy supply is not suitable for modern dual or multi-voltage vehicle electrical systems. Durch eine derartige Energieversorgung kann nicht gewährleistet werden, dass sowohl ein Niedervoltteilnetz als auch ein Such an energy supply cannot guarantee that both a low-voltage sub-network and a

Hochvoltteilnetz permanent mit der jeweiligen Spannung versorgt werden. High-voltage sub-network are permanently supplied with the respective voltage.

Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um Teilnetze eines Kraftfahrzeugbordnetzes effektiv mit Energie zu versorgen. It is therefore desirable to provide a way of effectively supplying sub-networks of a motor vehicle electrical system with energy.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden eine elektrische Maschine zur Energieversorgung eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit zwei Teilnetzen, ein entsprechendes Kraftfahrzeugbordnetz und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen According to the invention, an electrical machine for supplying energy to a motor vehicle electrical system with two sub-networks, a corresponding motor vehicle electrical system and a method for operating an electrical one

Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Machine proposed with the features of the independent claims. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Advantageous configurations are the subject of the subclaims and the description below. Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine weist eine erste Gruppe von An electrical machine according to the invention has a first group of

Statorwicklungen und eine zweite Gruppe von Statorwicklungen auf. Stator windings and a second group of stator windings. Die elektrische Maschine kann mit jeder dieser Gruppen von Statorwicklungen für sich alleine genommen regulär betrieben werden. The electrical machine can be operated regularly with each of these groups of stator windings. An dem Stator bzw. Ständer der elektrischen Maschine sind somit zwei separate, unabhängige Statorwicklungsgruppen angeordnet. Two separate, independent stator winding groups are thus arranged on the stator or stator of the electrical machine. Eine Statorwicklung der ersten Gruppe und eine Statorwicklung der zweiten Gruppe, die sich hinsichtlich der Magnetfelddurchdringung bzw. der elektrischen Phase entsprechen (insbesondere weil sie bspw. in derselben Statornut gewickelt sind), werden im Folgenden als gleichphasige Statorwicklungen bezeichnet. A stator winding of the first group and a stator winding of the second group, which correspond in terms of magnetic field penetration or electrical phase (in particular because they are wound in the same stator slot, for example), are referred to below as in-phase stator windings.

Die elektrische Maschine kann als eine m-phasige bzw. m-strängige elektrische Maschine mit 2 xm Statorwicklungen (Phasen) ausgebildet sein. The electrical machine can be designed as an m-phase or m-phase electrical machine with 2 × m stator windings (phases). Zweckmäßige Werte für diese Phasenanzahl m sind beispielsweise 3, 5, 6, 7 oder 9. Spannungen zweier benachbarter Statorwicklungen einer Gruppe sind jeweils um eine Phasenverschiebung von 3607m verschoben. Useful values ​​for this number of phases m are, for example, 3, 5, 6, 7 or 9. The voltages of two adjacent stator windings in a group are each shifted by a phase shift of 3607 m.

Die elektrische Maschine kann insbesondere als ein Generator ausgebildet sein. The electrical machine can in particular be designed as a generator. Die elektrische Maschine kann weiter insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie in einem generatorischen Betriebsmodus als Generator und in einem motorischen Betriebsmodus als Motor betrieben werden kann. The electric machine can furthermore be designed in particular such that it can be operated as a generator in a generator operating mode and as a motor in a motor operating mode. Wird die elektrische Maschine als Generator betrieben, erzeugt die elektrische Maschine elektrische Energie zur Energieversorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes. If the electrical machine is operated as a generator, the electrical machine generates electrical energy for supplying energy to the vehicle electrical system. Über ein erstes Paar von Teilnetzanschlusspolen kann die elektrische Maschine mit einem ersten Teilnetz des Kraftfahrzeugbordnetzes verbunden werden. The electrical machine can be connected to a first subnetwork of the vehicle electrical system via a first pair of subsystem connection poles. Über ein zweites Paar von Teilnetzanschlusspolen kann die elektrische Maschine mit einem zweiten Teilnetz des Kraftfahrzeugbordnetzes verbunden werden. The electrical machine can be connected to a second sub-network of the vehicle electrical system via a second pair of sub-network connection poles. Diese beiden Teilnetze weisen insbesondere unterschiedliche Spannungsniveaus auf. These two sub-networks have, in particular, different voltage levels.

Im Folgenden wird das erste Teilnetz beispielhaft als ein Hochvoltteilnetz angenommen, das mit einer ersten Teilnetzgleichspannung (beispielsweise 48 V) betrieben wird, und das zweite Teilnetz als ein Niedervoltteilnetz, das mit einer zweiten Teilnetzgleichspannung (beispielsweise 12 V) betrieben wird, wobei die erste Teilnetzgleichspannung einen größeren Spannungswert besitzt als die zweite Teilnetzgleichspannung. In the following, the first sub-network is assumed to be a high-voltage sub-network operated with a first sub-network direct voltage (for example 48 V), and the second sub-network as a low-voltage sub-network operated with a second sub-network direct voltage (e.g. 12 V), the first sub-network direct voltage has a higher voltage value than the second DC subsystem voltage.

Der ersten Gruppe von Statorwicklungen ist eine erste Gleichrichterschaltung zugeordnet und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen eine zweite Gleichrichterschaltung. A first rectifier circuit is assigned to the first group of stator windings and a second rectifier circuit is assigned to the second group of stator windings. Mittels der jeweiligen Gleichrichterschaltungen kann eine in der jeweiligen Gruppe von Statorwicklungen erzeugte mehrphasige Wechselspannung in eine Gleichspannung gleichgerichtet werden. A polyphase alternating voltage generated in the respective group of stator windings can be rectified into a direct voltage by means of the respective rectifier circuits. Die Gleichrichterschaltungen weisen jeweils insbesondere Halbbrücken mit Schaltern, insbesondere MOSFETs, auf. The rectifier circuits each have in particular half bridges with switches, in particular MOSFETs.

Erfindungsgemäß ist zwischen gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweite Gruppe von Statorwicklungen eine Verbindungsschaltung mit einzelnen Schaltelementen angeordnet. According to the invention, a connection circuit with individual switching elements is arranged between in-phase stator windings of the first and the second group of stator windings. Insbesondere ist zwischen gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweite Gruppe von In particular, between in-phase stator windings of the first and the second group of

Statorwicklungen jeweils ein Schaltelement der Verbindungsschaltung angeordnet. Stator windings each arranged a switching element of the connecting circuit. Insbesondere sind somit m dieser Schaltelemente vorgesehen. In particular, m of these switching elements are thus provided. Insbesondere sind die Schaltelemente der Verbindungsschaltung derart ausgebildet, dass sie den Strom beim Durchschalten in beiden Richtungen leiten können. In particular, the switching elements of the connection circuit are designed such that they can conduct the current in both directions when switched through. Diese Schaltelemente können beispielsweise als These switching elements can, for example, as

Zweirichtungsthyristoren (TRIAC) oder als gegensinnig parallele MOSFETs ausgebildet sein. Bi-directional thyristors (TRIAC) or as oppositely parallel MOSFETs.

Insbesondere sind die Schaltelemente der Verbindungsschaltung jeweils derart angeordnet, dass jeweils die gleichphasigen Statorwicklungen der beiden In particular, the switching elements of the connecting circuit are each arranged such that the in-phase stator windings of the two

Gruppen von Statorwicklungen beim Durchschalten der Schaltelemente der Verbindungsschaltung in Reihe geschaltet sind. Groups of stator windings are connected in series when switching through the switching elements of the connection circuit. Somit wird insbesondere schon bei niedrigen Drehzahlen im generatorischen Betriebsmodus eine hohe Spannung erzeugt. In this way, a high voltage is generated in the generator operating mode, especially at low speeds.

Erfindungsgemäß können die Verbindungsschaltung und die Gleichrichterschaltungen in unterschiedlichen Schaltungskonfigurationen betrieben werden. According to the invention, the connection circuit and the rectifier circuits can be operated in different circuit configurations. Somit ergeben sich unterschiedliche Betriebsmodi, in welchen die elektrische Maschine betrieben werden kann. This results in different operating modes in which the electrical machine can be operated. Insbesondere werden die Verbindungsschaltung und die Gleichrichterschaltungen durch eine zweckmäßige Recheneinheit, beispielsweise ein Steuergerät, zur Bereitstellung der unterschiedlichen Schaltungskonfigurationen angesteuert. In particular, the connection circuit and the rectifier circuits are controlled by an expedient computing unit, for example a control unit, in order to provide the different circuit configurations. In einer ersten Schaltungskonfiguration sind die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen seriell zwischen das erste Paar von Teilnetzanschlusspolen geschaltet. In a first circuit configuration, the in-phase stator windings of the first and the second group of stator windings are connected in series between the first pair of sub-network connection poles. Sämtliche gleichphasigen Statorwicklungen sind somit paarweise in Reihe geschaltet. All in-phase stator windings are therefore connected in series in pairs. In dieser ersten Schaltungskonfiguration wird das erste Teilnetz des Kraftfahrzeugbordnetzes mit Energie versorgt. In this first circuit configuration, the first sub-network of the motor vehicle electrical system is supplied with energy.

In einer zweiten Schaltungskonfiguration sind die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen parallel zwischen das zweite Paar von Teilnetzanschlusspolen geschaltet. In a second circuit configuration, the in-phase stator windings of the first and the second group of stator windings are connected in parallel between the second pair of sub-network connection poles. In dieser zweiten Schaltungskonfiguration wird das zweite Teilnetz des Kraftfahrzeugbordnetzes mit Energie versorgt. In this second circuit configuration, the second sub-network of the motor vehicle electrical system is supplied with energy.

In einer dritten Schaltungskonfiguration sind die Statorwicklungen der ersten Gruppe von Statorwicklungen zwischen das erste Paar von Teilnetzanschlusspolen geschaltet, wodurch das erste Teilnetz mit Energie versorgt wird. In a third circuit configuration, the stator windings of the first group of stator windings are connected between the first pair of subsystem connection poles, whereby the first subsystem is supplied with energy. Gleichzeitig sind die Statorwicklungen der zweiten Gruppe von Statorwicklungen zwischen das zweite Paar von Teilnetzanschlusspolen geschaltet, wodurch das zweite Teilnetz mit Energie versorgt wird. At the same time, the stator windings of the second group of stator windings are connected between the second pair of sub-network connection poles, whereby the second sub-network is supplied with energy. Die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen sind in dieser dritten Schaltungskonfiguration nicht direkt elektrisch miteinander verbunden. The in-phase stator windings of the first and the second group of stator windings are not directly electrically connected to one another in this third circuit configuration.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Durch die Reihenschaltung der gleichphasigen Statorwicklungen in der ersten Schaltungskonfiguration werden die Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe kombiniert. By connecting the in-phase stator windings in series in the first circuit configuration, the stator windings of the first and second groups are combined. Somit ergibt sich für jede elektrische Phase eine kombinierte Statorwicklung aus den jeweiligen gleichphasigen Statorwicklungen. This results in a combined stator winding for each electrical phase from the respective in-phase stator windings. Eine Windungszahl der Wicklungen der einzelnen elektrischen Phasen wird erhöht. A number of turns of the windings of the individual electrical phases is increased. Diese erhöhte Windungszahl ergibt sich als Summe der Windungszahlen der jeweiligen gleichphasigen Statorwicklungen. This increased number of turns results from the sum of the number of turns of the respective in-phase stator windings. Durch diese Reihenschaltung der gleichphasigen Statorwicklungen wird eine Spannung erhöht, welche in der als Generator betriebenen elektrischen Maschine erzeugt wird. This series connection of the in-phase stator windings increases a voltage which is generated in the electrical machine operated as a generator. Somit kann die zur Energieversorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes bereitgestellte Energie insbesondere bei niedriger Generatordrehzahl erhöht werden. The energy provided for supplying energy to the vehicle electrical system can thus be increased, in particular at a low generator speed.

Die in Reihe geschalteten gleichphasigen Statorwicklungen werden in der ersten Schaltungskonfiguration mit dem ersten Teilnetz verbunden. The in-phase stator windings connected in series are connected to the first sub-network in the first circuit configuration. Insbesondere werden die erste und die zweite Gleichrichterschaltung im Zuge dessen derart angesteuert, dass eine Gleichrichtung der in den kombinierten gleichphasigen Statorwicklungen erzeugten m-phasigen Wechselspannung durchgeführt wird. In particular, the first and the second rectifier circuit are controlled in the course of this in such a way that the m-phase AC voltage generated in the combined in-phase stator windings is rectified. Die von der elektrischen Maschine erzeugte Energie wird demgemäß in das erste Teilnetz eingespeist. The energy generated by the electrical machine is accordingly fed into the first sub-network.

Diese erste Schaltungskonfiguration bietet sich insbesondere für das Hochvoltteilnetz an. This first circuit configuration is particularly suitable for the high-voltage subsystem. Durch die erhöhte Spannung bzw. die erhöhte Energie, die von der elektrischen Maschine in dieser Schaltungskonfiguration bereitgestellt werden kann, wird gewährleistet werden, dass das Hochvoltteilnetz mit der vergleichsweise hohen ersten Teilnetzgleichspannung versorgt wird. The increased voltage or the increased energy that can be provided by the electrical machine in this circuit configuration ensures that the high-voltage subsystem is supplied with the comparatively high first subsystem DC voltage.

Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten DE 28 10 201 C2 wird es durch die Erfindung ermöglicht, die gleichphasigen Statorwicklungen direkt in Reihe zu schalten. In contrast to DE 28 10 201 C2 mentioned at the outset, the invention enables the in-phase stator windings to be connected directly in series. Gemäß der DE 28 10 201 C2 wird lediglich ermöglicht, According to DE 28 10 201 C2 it is only possible

Ständerwicklungen nach der Gleichrichtung, also auf der Gleichspannungsseite, zu addieren. To add stator windings after rectification, i.e. on the DC voltage side. Gemäß der DE 28 10 201 C2 kann die elektrische Maschine mit zwei Ständerwicklungen als zwei Gleichspannungsquellen angesehen werden, also als zwei unabhängige elektrische Maschinen, die unabhängig voneinander zwei Gleichspannungen bereitstellen. According to DE 28 10 201 C2, the electrical machine with two stator windings can be viewed as two DC voltage sources, that is to say as two independent electrical machines which provide two DC voltages independently of one another. Diese bereitgestellten Gleichspannungen können letztendlich addiert werden. These DC voltages provided can ultimately be added.

Im Gegensatz dazu ergibt sich durch die Erfindung eine sehr viel höhere Flexibilität. In contrast to this, the invention results in a very much greater flexibility. Zum einen ist die Spannungserzeugung in der ersten Schaltungskonfiguration durch seriell geschaltete, kombinierte gleichphasige On the one hand, the voltage generation in the first circuit configuration is through series-connected, combined in-phase ones

Statorwicklungen sehr viel effektiver als in der DE 28 10 201 C2. Stator windings are much more effective than in DE 28 10 201 C2. Weiterhin müssen in der ersten Schaltungskonfiguration nicht sämtliche Schalter der Gleichrichterschaltungen angesteuert werden, wohingegen in der DE 28 10 201 C2 stets sämtliche Schalter beider Gleichrichtersätze angesteuert werden müssen. Furthermore, not all switches of the rectifier circuits have to be activated in the first circuit configuration, whereas in DE 28 10 201 C2 all switches of both rectifier sets always have to be activated.

Weiterhin wird es durch die Erfindung ermöglicht, die beiden Gruppen von Statorwicklungen auch einzeln und unabhängig voneinander mit den einzelnen Furthermore, the invention enables the two groups of stator windings also individually and independently of one another with the individual

Teilnetzen zu verbinden. To connect subnets. Im Zuge der dritten Schaltungskonfiguration können die Statorwicklungen der ersten Gruppe mit dem ersten Teilnetz verbunden werden und dieses mit Energie versorgen. In the course of the third circuit configuration, the stator windings of the first group can be connected to the first subnetwork and supply it with energy. Gleichzeitig können unabhängig davon die Statorwicklungen der zweiten Gruppe mit dem zweiten Teilnetz verbunden werden und dieses mit Energie versorgen. At the same time, independently of this, the stator windings of the second group can be connected to the second sub-network and supply it with energy. Somit wird gewährleistet, dass beide This ensures that both

Teilnetze permanent mit der jeweiligen Spannung versorgt werden. Subnetworks are permanently supplied with the respective voltage. Die erste bzw. die zweite Gleichrichterschaltung wird im Zuge dessen insbesondere derart betrieben, dass eine Gleichrichtung der in der ersten bzw. zweiten Gruppe von Statorwicklungen erzeugten m-phasigen Wechselspannung durchgeführt wird. In the course of this, the first or the second rectifier circuit is operated in particular such that the m-phase alternating voltage generated in the first or second group of stator windings is rectified.

Darüber hinaus können die gleichphasigen Statorwicklungen in der zweiten Schaltungskonfiguration auch parallel mit dem zweiten Teilnetz verbunden werden. In addition, the in-phase stator windings in the second circuit configuration can also be connected in parallel to the second sub-network. Auch in dieser Schaltungskonfiguration wird die erste bzw. die zweite Gleichrichterschaltung insbesondere derart betrieben, dass eine Gleichrichtung der in der ersten bzw. zweiten Gruppe von Statorwicklungen erzeugten m- phasigen Wechselspannung durchgeführt wird. In this circuit configuration, too, the first or the second rectifier circuit is operated in particular such that the m-phase alternating voltage generated in the first or second group of stator windings is rectified.

In der zweiten Schaltungskonfiguration kann das zweite Teilnetz mit einem vergleichsweise hohen Strom versorgt werden. In the second circuit configuration, the second sub-network can be supplied with a comparatively high current. Beispielsweise kann in dieser zweiten Schaltungskonfiguration eine Batterie in dem zweiten Teilnetz schnell aufgeladen werden. For example, in this second circuit configuration, a battery in the second sub-network can be charged quickly.

Bevorzugt wird die elektrische Maschine in der zweiten Schaltungskonfiguration betrieben, wenn die elektrische Maschine bzw. das Bordnetz in einem Rekuperationsmodus betrieben wird. The electrical machine is preferably operated in the second circuit configuration when the electrical machine or the vehicle electrical system is operated in a recuperation mode. Im Zuge eines derartigen In the course of such a

Rekuperationsmodus wird beispielsweise während Bremsphasen Energie rückgewonnen und ein Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, wird aufgeladen. Recuperation mode, for example, energy is recovered during braking phases and an energy store, for example a battery, is charged. Ein derartiger Rekuperationsmodus kann beispielsweise im Rahmen eines Boost-Rekuperations-Systems (BRS) in der elektrischen Maschine (Boost- Rekuperations-Maschine) eingesetzt werden. Such a recuperation mode can be used, for example, in the context of a boost recuperation system (BRS) in the electrical machine (boost recuperation machine).

Vorteilhafterweise wird die elektrische Maschine in der ersten Schaltungskonfiguration betrieben, wenn ein Antrieb der elektrischen Maschine in einem Leerlauf betrieben wird. The electrical machine is advantageously operated in the first circuit configuration when a drive of the electrical machine is operated in an idle state. Als Antrieb der elektrischen Maschine ist im Folgenden ein Antrieb zu verstehen, der mechanische Energie bzw. kinetische Energie erzeugt. In the following, a drive of the electrical machine is to be understood as a drive that generates mechanical energy or kinetic energy. Insbesondere wandelt die als Generator betriebene elektrische Maschine diese mechanische bzw. kinetische Energie in elektrische Energie um. In particular, the electrical machine operated as a generator converts this mechanical or kinetic energy into electrical energy. Ein derartiger Antrieb ist insbesondere als Antrieb des Kraftfahrzeugs ausgebildet, beispielsweise als Verbrennungsmotor. Such a drive is designed in particular as a drive for the motor vehicle, for example as an internal combustion engine. Unter Leerlauf ist insbesondere zu verstehen, dass der Antrieb mit einer vergleichsweise geringen Drehzahl betrieben wird, beispielsweise bei Drehzahlen geringer als 1 .000 U/min, insbesondere bei Drehzahlen zwischen 600 U/min und 1 .000 U/min. Idling is to be understood as meaning, in particular, that the drive is operated at a comparatively low speed, for example at speeds of less than 1,000 rpm, in particular at speeds between 600 rpm and 1,000 rpm. Wenn die elektrische Maschine bei Leerlauf des Antriebs in der dritten When the electric machine is idling in the third

Schaltungskonfiguration betrieben wird, kann gegebenenfalls keine ausreichende Energieversorgung des Hochvoltteilnetzes gewährleistet werden, beispielsweise weil die Windungszahlen der einzelnen gleichphasigen Statorwicklungen zu gering sind. Circuit configuration is operated, it may not be possible to ensure sufficient energy supply to the high-voltage subsystem, for example because the number of turns of the individual in-phase stator windings is too low. Durch die Kombination der gleichphasigen Statorwicklungen in der ersten Schaltungskonfiguration kann eine ausreichende Energieversorgung des Through the combination of the in-phase stator windings in the first circuit configuration, a sufficient energy supply of the

Hochvoltteilnetzes gewährleistet werden, auch im Leerlauf des Antriebes. High-voltage sub-network can be guaranteed, even when the drive is idling.

Vorzugsweise wird die elektrische Maschine in der dritten Schaltungskonfiguration betrieben, wenn der Antrieb der elektrischen Maschine in einem Arbeitsbetriebsmodus betrieben wird. The electrical machine is preferably operated in the third circuit configuration when the drive of the electrical machine is operated in a working operating mode. Wird der Antrieb im If the drive is in

Arbeitsbetriebsmodus betrieben, also nicht im Leerlauf, kann auch durch die einzelnen Gruppen von Statorwicklungen eine ausreichende Energieversorgung der Teilnetze gewährleistet werden. Operated operating mode, that is, not in idle mode, the individual groups of stator windings can also ensure a sufficient supply of energy to the sub-networks. In einem derartigen regulären Betriebsmodus wird die elektrische Maschine insbesondere bei vergleichsweise normalen oder hohen Drehzahlen betrieben, insbesondere bei Drehzahlen größer als 1.000 U/min. In such a regular operating mode, the electrical machine is operated in particular at comparatively normal or high speeds, in particular at speeds greater than 1,000 rpm.

Insbesondere wenn der Läufer der hier beschrieben elektrischen Maschine sich nicht dreht, können vorteilhafterweise die Verbindungsschaltung und die Gleichrichterschaltungen in einer weiteren vierten Schaltungskonfiguration derart betrieben werden, dass die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen als ein Gleichspannungswandler zur Gleichspannungswandlung zwischen das erste und das zweite Paar von Teilnetzanschlusspolen geschaltet sind. In particular if the rotor of the electrical machine described here is not rotating, the connection circuit and the rectifier circuits can advantageously be operated in a further fourth circuit configuration in such a way that the in-phase stator windings of the first and second group of stator windings are used as a DC voltage converter for DC voltage conversion between the first and second groups the second pair of sub-network connection poles are connected. Im Zuge dieser vierten In the course of this fourth

Schaltungskonfiguration wird eine Gleichspannungswandlung zwischen den zwei Teilnetzen des Kraftfahrzeugbordnetzes durchgeführt. In the circuit configuration, a DC voltage conversion is carried out between the two sub-networks of the vehicle electrical system. Je nach Bedarf wird die erste Teilnetzgleichspannung des Hochvoltteilnetzes abwärts gewandelt und in das Niedervoltteilnetz übertragen oder die zweite Teilnetzgleichspannung des Niedervoltteilnetzes wird aufwärts gewandelt und in das Hochvoltteilnetz übertragen. Depending on requirements, the first DC sub-network voltage of the high-voltage sub-network is converted downwards and transferred to the low-voltage sub-network or the second DC sub-network voltage of the low-voltage sub-network is converted upwards and transferred to the high-voltage sub-network.

Bevorzugt fungieren die erste und die zweite Gruppe von Statorwicklungen als ein Transformator zwischen den beiden Teilnetzen. The first and the second group of stator windings preferably function as a transformer between the two sub-networks. Je nach Bedarf wird eine der beiden Gleichrichterschaltungen als ein Wechselrichter betrieben, um die Depending on requirements, one of the two rectifier circuits is operated as an inverter in order to convert the

Teilnetzgleichspannung des entsprechenden Teilnetzes in eine Wechselspannung umzuwandeln. Convert sub-network direct voltage of the corresponding sub-network into an alternating voltage. Diese Wechselspannung erzeugt in der zugehörigen der beiden Gruppen von Statorwicklungen einen Stromfluss, welcher wiederum eine Wechselspannung in der anderen der beiden Gruppen von Statorwicklungen induziert. This alternating voltage generates a current flow in the associated one of the two groups of stator windings, which in turn induces an alternating voltage in the other of the two groups of stator windings. Die andere der beiden Gleichrichterschaltungen wird als ein Gleichrichter betrieben, um diese induzierte Wechselspannung gleichzurichten und in das andere Teilnetz einzuspeisen. The other of the two rectifier circuits is operated as a rectifier in order to rectify this induced AC voltage and feed it into the other sub-network. Insbesondere sind die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen in diesem Fall nicht elektrisch miteinander verbunden. In particular, the in-phase stator windings of the first and the second group of stator windings are not electrically connected to one another in this case.

Weiter bevorzugt können die beiden Statorwicklungsgruppen und die beiden Gleichrichterschaltungen auch als Aufwärtswandler oder Abwärtswandler zur Gleichspannungswandlung betrieben werden. The two stator winding groups and the two rectifier circuits can also preferably be operated as step-up converters or step-down converters for direct voltage conversion. Die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen sind in diesem Fall über die Verbindungsschaltung elektrisch miteinander verbunden. The in-phase stator windings of the first and the second group of stator windings are in this case electrically connected to one another via the connection circuit.

Die bereits vorhandenen Bauteile und Komponenten der Gleichrichterschaltungen werden im Zuge der Gleichspannungswandlung entsprechend für die Gleichrichtung, die Wechselrichtung, die Aufwärtswandlung, die Abwärtswandlung und/oder die Transformation genutzt, wodurch letztendlich die Gleichspannungswandlung ermöglicht wird. The existing parts and components of the rectifier circuits are used in the course of the DC voltage conversion for the rectification, the inversion, the step-up conversion, the step-down conversion and / or the transformation, which ultimately enables the direct voltage conversion. Somit werden keine zusätzlichen Komponenten und Bauteile benötigt und der Kostenaufwand kann reduziert werden. Thus, no additional components and parts are required and the cost can be reduced.

Vorzugsweise wird die elektrische Maschine in der vierten Schaltungskonfiguration betrieben, wenn der Antrieb der elektrischen Maschine in einem Start-Stopp-Betriebsmodus betrieben wird. The electrical machine is preferably operated in the fourth circuit configuration when the drive of the electrical machine is operated in a start-stop operating mode. Im Zuge eines derartigen Start-Stopp-Betriebsmodus wird der Antrieb des Kraftfahrzeugs beispielsweise in Standphasen (zB an roten Ampeln) automatisch abgeschaltet. In the course of such a start-stop operating mode, the drive of the motor vehicle is automatically switched off, for example in stationary phases (for example at red traffic lights). In derartigen In such

Phasen mit abgeschaltetem Antrieb werden die Teilnetze aus entsprechenden Energiespeichern (zB Batterien) versorgt. In phases with the drive switched off, the sub-networks are supplied from appropriate energy storage devices (e.g. batteries). Während längerer Standphasen kann es vorkommen, dass ein Ladezustand der Energiespeicher so stark abnimmt, dass ein Nachladen des Energiespeichers erforderlich ist. During prolonged standing phases it can happen that the charge state of the energy storage device decreases so much that it is necessary to recharge the energy storage device. Dies kann insbesondere in dem Niedervoltteilnetz der Fall sein. This can be the case in particular in the low-voltage subsystem. In herkömmlichen In conventional

Kraftfahrzeugen wird zu diesem Zweck der Antrieb wieder gestartet, um mit der elektrischen Maschine den entsprechenden Energiespeicher zu laden und das entsprechende Teilnetz mit Energie zu versorgen. For this purpose, the drive of motor vehicles is restarted in order to charge the corresponding energy store with the electric machine and to supply the corresponding sub-network with energy. Durch die vierte Schaltungskonfiguration kann in einem derartigen Fall Energie zwischen den Teilnetzen transferiert werden und es ist nicht notwendig, den Antrieb zu starten. In such a case, the fourth circuit configuration allows energy to be transferred between the sub-networks and it is not necessary to start the drive.

Somit kann insbesondere Energie von dem Hochvoltteilnetz in das Niedervoltteilnetz transferiert werden. In this way, in particular, energy can be transferred from the high-voltage sub-network to the low-voltage sub-network. Das Niedervoltteilnetz kann aus dem Energiespeicher des Hochvoltteilnetzes versorgt werden. The low-voltage sub-network can be supplied from the energy storage of the high-voltage sub-network. Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, zB ein Steuergerät eines A computing unit according to the invention, for example a control unit of a

Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Motor vehicle is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing

Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Control unit is still used for other tasks and is therefore available anyway. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs uam Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and configurations of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Figure 1 shows schematically a preferred embodiment of an electrical machine according to the invention.

Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention

In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. In FIG. 1, a preferred embodiment of an electrical machine according to the invention is shown schematically and designated by 100.

Die elektrische Maschine 100 ist in diesem Beispiel als eine 2 x dreiphasige elektrische Maschine ausgeführt. In this example, the electrical machine 100 is designed as a 2 × three-phase electrical machine. Die elektrische Maschine 100 weist eine erste Gruppe von Statorwicklung 1 10 und eine zweite Gruppe von Statorwicklung 210 auf. The electrical machine 100 has a first group of stator windings 110 and a second group of stator windings 210. Jede der Gruppen von Statorwicklungen 1 10 bzw. 210 weist je drei Statorwicklungen bzw. Phasen 1 1 1 , 1 12, 1 13 bzw. 21 1 , 212, 213 auf. Each of the groups of stator windings 110 and 210 has three stator windings or phases 1 1 1, 1 12, 1 13 and 21 1, 212, 213, respectively. Die The

Statorwicklungen der Gruppen von Statorwicklungen 1 10 und 210 sind in diesem Beispiel jeweils zu einer Dreiecksschaltung verbunden. In this example, stator windings of the groups of stator windings 110 and 210 are each connected to form a delta connection. Die elektrische Maschine 100 weist des Weiteren eine Erregerwicklung 105 auf. The electrical machine 100 furthermore has an excitation winding 105. Für jede elektrische Phase der elektrischen Maschine 100 sind jeweils eine Statorwicklung der ersten Gruppe 1 10 und eine Statorwicklung der zweiten Gruppe 210 vorgesehen. A stator winding of the first group 110 and a stator winding of the second group 210 are provided for each electrical phase of the electrical machine 100. Diese Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 und der zweiten Gruppe 210, welche derselben elektrischen Phase zugeordnet sind, werden als gleichphasige Statorwicklungen bezeichnet. These stator windings of the first group 110 and the second group 210, which are assigned to the same electrical phase, are referred to as in-phase stator windings. Für die dreiphasige elektrische Maschine 100 ergeben sich somit drei Paare von gleichphasigen Statorwicklungen. For the three-phase electrical machine 100 there are thus three pairs of in-phase stator windings. In diesem Beispiel sind die Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 , 1 12 und 212 sowie 1 13 und 213 jeweils als Paare von gleichphasigen Statorwicklungen ausgebildet. In this example, the stator windings 1 1 1 and 21 1, 1 12 and 212 and 1 13 and 213 are each designed as pairs of in-phase stator windings.

Der ersten Gruppe von Statorwicklungen 1 10 und der zweiten Gruppe von Statorwicklungen 210 ist jeweils eine erste Gleichrichterschaltung 120 bzw. eine zweiten Gleichrichterschaltung 220 zugeordnet. The first group of stator windings 110 and the second group of stator windings 210 are each assigned a first rectifier circuit 120 and a second rectifier circuit 220.

Die elektrische Maschine 100 weist ein erstes Paar 410 von Teilnetzanschlusspolen 41 1 und 412 auf. The electrical machine 100 has a first pair 410 of sub-network connection poles 41 1 and 412. Über diese Teilnetzanschlusspole 41 1 und 412 kann die elektrische Maschine 100 mit einem ersten Teilnetz eines Kraftfahrzeugbordnetzes verbunden werden. The electrical machine 100 can be connected to a first subnetwork of a motor vehicle electrical system via these subsystem connection poles 41 1 and 412. Weiterhin weist die elektrische Maschine 100 ein zweites Paar 420 von Teilnetzanschlusspolen 421 und 422 auf. Furthermore, the electrical machine 100 has a second pair 420 of sub-network connection poles 421 and 422. Über diese Teilnetzanschlusspole 421 und 422 kann die elektrische Maschine 100 mit einem zweiten Teilnetz des Kraftfahrzeugbordnetzes verbunden werden. The electrical machine 100 can be connected to a second subnetwork of the vehicle electrical system via these subsystem connection poles 421 and 422.

Das erste Teilnetz ist in diesem Beispiel als ein Hochvoltteilnetz ausgebildet und das zweite Teilnetz als ein Niedervoltteilnetz. In this example, the first sub-network is designed as a high-voltage sub-network and the second sub-network as a low-voltage sub-network. Zwischen dem ersten Paar 410 von Between the first pair 410 of

Teilnetzanschlusspolen 41 1 und 412 liegt eine erste Teilnetzgleichspannung von beispielsweise 48 V an. Subsystem connection poles 41 1 and 412 have a first subsystem DC voltage of 48 V, for example. Zwischen dem zweiten Paar 420 von Teilnetzanschlusspolen 421 und 422 liegt eine zweite Teilnetzgleichspannung von beispielsweise 12 V an. A second DC subsystem voltage of, for example, 12 V is applied between the second pair 420 of subsystem connection poles 421 and 422.

Jede der Gleichrichterschaltungen 120 bzw. 220 weist jeweils drei Halbbrücken 121 , 122, 123 bzw. 221 , 222, 223 auf. Each of the rectifier circuits 120 and 220 has three half bridges 121, 122, 123 and 221, 222, 223, respectively. Jede der Halbbrücken weist jeweils zwei Schalter 1 1 bis 16 bzw. 21 bis 26 auf. Each of the half bridges has two switches 11 to 16 and 21 to 26 respectively. Die erste Gleichrichterschaltung 120 weist zusätzlich zur zweiten Gleichrichterschaltung 220 noch drei weitere Schalter 31 , 33 und 35 auf. The first rectifier circuit 120 has, in addition to the second rectifier circuit 220, three further switches 31, 33 and 35. Die Schalter 1 1 bis 16, 21 bis 26 und 31 bis 35 sind in diesem Beispiel als Dioden dargestellt, sind jedoch als ansteuerbare bzw. schaltbare Schaltelemente ausgebildet, beispielsweise als MOSFETs. The switches 11 to 16, 21 to 26 and 31 to 35 are shown as diodes in this example, but are designed as controllable or switchable switching elements, for example as MOSFETs. Jede der Halbbrücken 121 , 122, 123 der ersten Gleichrichterschaltung 120 ist über jeweils einen Mittelabgriff mit jeweils einem Phasenanschluss der ersten Gruppe von Statorwicklungen 1 10 verbunden. Each of the half bridges 121, 122, 123 of the first rectifier circuit 120 is connected to a respective phase connection of the first group of stator windings 110 via a center tap. Analoges gilt für Mittelabgriffe der zweiten Gleichrichterschaltung 220 und Phasenanschlüsse der zweiten Gruppe von Statorwicklungen 210. The same applies to center taps of the second rectifier circuit 220 and phase connections of the second group of stator windings 210.

Zwischen den Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 und der zweiten Gruppe 210 ist eine Verbindungsschaltung 300 angeordnet. A connection circuit 300 is arranged between the stator windings of the first group 110 and the second group 210. Diese Verbindungsschaltung 300 umfasst drei Schaltelemente 301 , 302 und 303. Im Speziellen ist zwischen den gleichphasigen Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 das Schaltelement 301 angeordnet, zwischen den gleichphasigen Statorwicklungen 1 12 und 212 das This connection circuit 300 comprises three switching elements 301, 302 and 303. In particular, the switching element 301 is arranged between the in-phase stator windings 1 1 1 and 21 1, and the switching element 301 between the in-phase stator windings 1 12 and 212

Schaltelement 302 und zwischen den gleichphasigen Statorwicklungen 1 13 und 213 das Schaltelement 303. Die Schaltelemente 301 , 302 und 303 sind in diesem Beispiel als Dioden dargestellt, sind jedoch als ansteuerbare bzw. schaltbare Schaltelemente, die den Strom in beiden Richtungen leiten können, ausgebildet, beispielsweise als Zweirichtungsthyristoren (TRIAC) oder als gegensinnig parallele MOSFETs. Switching element 302 and between the in-phase stator windings 1 13 and 213 the switching element 303. The switching elements 301, 302 and 303 are shown in this example as diodes, but are designed as controllable or switchable switching elements that can conduct the current in both directions. for example as bidirectional thyristors (TRIAC) or as oppositely parallel MOSFETs.

Neben der elektrischen Maschine 100 ist eine Recheneinheit dargestellt, die insbesondere als ein Steuergerät 500 eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. In addition to the electrical machine 100, a computing unit is shown, which is designed in particular as a control device 500 of a motor vehicle. Das Steuergerät 500 ist dazu eingerichtet, die elektrische Maschine 100 anzusteuern und weiterhin das Kraftfahrzeugbordnetz mit den zwei Teilnetzen zu betreiben. The control unit 500 is set up to control the electrical machine 100 and continue to operate the motor vehicle electrical system with the two sub-networks. Im Zuge dessen steuert das Steuergerät 500 die Verbindungsschaltung 300 und die Gleichrichterschaltungen 120 und 220 zweckmäßig an. In the course of this, the control device 500 appropriately controls the connection circuit 300 and the rectifier circuits 120 and 220. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 500 insbesondere programmtechnisch dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. For this purpose, the control device 500 is set up in particular in terms of programming to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention.

Im Folgenden wird beispielhaft anhand des Paares von gleichphasigen Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 die Ansteuerung der Verbindungsschaltung 300 und der Gleichrichterschaltungen 120 und 220 im Speziellen beschrieben. In the following, the control of the connection circuit 300 and the rectifier circuits 120 and 220 is specifically described using the pair of in-phase stator windings 1 1 1 and 21 1. Die nachfolgenden Ausführungen gelten in analoger Weise für die übrigen gleichphasigen Statorwicklungen im Allgemeinen. The following statements apply in an analogous manner to the other in-phase stator windings in general. In einer ersten Schaltungskonfiguration steuert das Steuergerät 500 die In a first circuit configuration, the control device 500 controls the

Verbindungsschaltung 300 und die Gleichrichterschaltungen 120 und 220 derart an, dass die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 und der zweiten Gruppe 210 über das jeweilige Schaltelement (hier 301 ) seriell zwischen das erste Paar 410 von Teilnetzanschlusspolen 41 1 und 412 geschaltet sind. Connection circuit 300 and rectifier circuits 120 and 220 such that the in-phase stator windings of the first group 110 and the second group 210 are connected in series between the first pair 410 of sub-grid connection poles 41 1 and 412 via the respective switching element (here 301).

Zu diesem Zweck steuert das Steuergerät 500 die Schalter 24, 23, 301 , 1 1 und 12 an. For this purpose, the control device 500 controls the switches 24, 23, 301, 11 and 12. Durch Ansteuern des Schalters 301 werden die gleichphasigen Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 in Reihe geschaltet. By activating the switch 301, the in-phase stator windings 1 1 1 and 21 1 are connected in series. Die beiden Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 werden somit zu einer gemeinsamen Statorwicklung kombiniert. The two stator windings 1 1 1 and 21 1 are thus combined to form a common stator winding. Die kombinierten Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 werden somit seriell in das erste The combined stator windings 1 1 1 and 21 1 are thus serially in the first

Teilnetz geschaltet. Subnet switched.

Die Schalter 24, 23, 1 1 und 12 werden zeitlich derart angesteuert, dass eine Gleichrichtung der dreiphasigen Wechselspannung durchgeführt wird, die in der kombinierten Statorwicklung erzeugt wird. The switches 24, 23, 11 and 12 are timed in such a way that the three-phase alternating voltage generated in the combined stator winding is rectified. Im Zuge dieser ersten In the course of this first

Schaltungskonfiguration wird das erste Teilnetz mit Energie versorgt. Circuit configuration, the first sub-network is supplied with energy.

In einer zweiten Schaltungskonfiguration steuert das Steuergerät 500 die Verbindungsschaltung 300 und die Gleichrichterschaltungen 120 und 220 derart an, dass die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 und der zweiten Gruppe 210 parallel zwischen das zweite Paar 420 von Teilnetzanschlusspolen 421 und 422 geschaltet sind. In a second circuit configuration, the control device 500 controls the connection circuit 300 and the rectifier circuits 120 and 220 in such a way that the in-phase stator windings of the first group 110 and the second group 210 are connected in parallel between the second pair 420 of sub-grid connection poles 421 and 422.

Zu diesem Zweck steuert das Steuergerät 500 die Schalter 23, 24, 25, 26, 12, 31 , 16 und 35 an. For this purpose, the control device 500 controls the switches 23, 24, 25, 26, 12, 31, 16 and 35. Die beiden Statorwicklungen 1 1 1 und 21 1 werden somit parallel in das zweite Teilnetz geschaltet. The two stator windings 1 1 1 and 21 1 are thus connected in parallel to the second sub-network. Die Schalter 23 bis 26 werden zeitlich derart angesteuert, dass eine Gleichrichtung der dreiphasigen Wechselspannung, die in der Statorwicklung 21 1 erzeugt wird, durchgeführt wird. The switches 23 to 26 are timed in such a way that the three-phase alternating voltage that is generated in the stator winding 21 1 is rectified. Die Schalter 12, 31 , 16 und 35 werden zeitlich derart angesteuert, dass eine Gleichrichtung der dreiphasigen Wechselspannung, die in der Statorwicklung 1 1 1 erzeugt wird, durchgeführt wird. The switches 12, 31, 16 and 35 are timed in such a way that the three-phase alternating voltage generated in the stator winding 1 1 1 is rectified. Im Zuge dieser zweiten Schaltungskonfiguration wird das zweite Teilnetz mit Energie versorgt. In the course of this second circuit configuration, the second sub-network is supplied with energy. In einer dritten Schaltungskonfiguration steuert das Steuergerät 500 die In a third circuit configuration, the control device 500 controls the

Verbindungsschaltung 300 und die Gleichrichterschaltungen 120 und 220 derart an, dass die Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 zwischen das erste Paar 410 von Teilnetzanschlusspolen 41 1 und 412 geschaltet sind und dass gleichzeitig die Statorwicklungen der zweiten Gruppe 210 zwischen das zweite Paar 420 von Teilnetzanschlusspolen 421 und 422 geschaltet sind. Connection circuit 300 and rectifier circuits 120 and 220 in such a way that the stator windings of the first group 1 10 are connected between the first pair 410 of sub-network connection poles 41 1 and 412 and that at the same time the stator windings of the second group 210 are connected between the second pair 420 of sub-network connection poles 421 and 422 are switched. Die The

Schaltelemente 301 , 302, 303 sind nicht leitend, dh die Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 und die Statorwicklungen der zweiten Gruppe 210 sind nicht direkt elektrisch verbunden. Switching elements 301, 302, 303 are non-conductive, ie the stator windings of the first group 110 and the stator windings of the second group 210 are not directly electrically connected. Zu diesem Zweck steuert das Steuergerät 500 die Schalter 23, 24, 25, 26, 1 1 , For this purpose, the control unit 500 controls the switches 23, 24, 25, 26, 1 1,

12, 15 und 16 an. 12, 15 and 16. Die Statorwicklung 1 1 1 wird in das erste Teilnetz geschaltet und die Statorwicklung 21 1 wird in das zweite Teilnetz geschaltet. The stator winding 1 1 1 is switched into the first subsystem and the stator winding 21 1 is switched into the second subsystem. Die Schalter 23 bis 26 werden zeitlich derart angesteuert, dass eine Gleichrichtung der dreiphasigen Wechselspannung, die in der Statorwicklung 21 1 erzeugt wird, durchgeführt wird. The switches 23 to 26 are controlled in terms of time in such a way that the three-phase AC voltage generated in the stator winding 21 1 is rectified. Die Schalter 1 1 , 12, 15 und 16 werden zeitlich derart angesteuert, dass eine Gleichrichtung der dreiphasigen Wechselspannung, die in der Statorwicklung 1 1 1 erzeugt wird, durchgeführt wird. The switches 11, 12, 15 and 16 are timed in such a way that the three-phase alternating voltage generated in the stator winding 11 is rectified. Im Zuge dieser dritten Schaltungskonfiguration werden das erste und das zweite Teilnetz gleichzeitig mit Energie versorgt. In the course of this third circuit configuration, the first and the second subnetwork are supplied with energy at the same time.

Weiterhin kann das Steuergerät 500 die Verbindungsschaltung 300 und die Gleichrichterschaltungen 120 und 220 in einer vierten Schaltungskonfiguration derart ansteuern, dass die gleichphasigen Statorwicklungen der ersten Gruppe 1 10 und der zweiten Gruppe 210 als Gleichspannungswandler, hier zB als Transformator zur Gleichspannungswandlung geschaltet werden. Furthermore, the control device 500 can control the connection circuit 300 and the rectifier circuits 120 and 220 in a fourth circuit configuration such that the in-phase stator windings of the first group 110 and the second group 210 are switched as DC voltage converters, here e.g. as a transformer for DC voltage conversion. Im Zuge dieser vierten Schaltungskonfiguration wird eine Gleichspannungswandlung zwischen den zwei Teilnetzen durchgeführt. In the course of this fourth circuit configuration, a DC voltage conversion is carried out between the two sub-networks. Im Folgenden wird beispielhaft die Übertragung elektrischer Leistung von dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz beschrieben. The following describes the transmission of electrical power from the first sub-network to the second sub-network by way of example. Analoges gilt für die Übertragung elektrischer Leistung in die andere Richtung. The same applies to the transmission of electrical power in the other direction. Die erste Teilnetzgleichspannung von 48 V wird mittels der ersten Gleichrichterschaltung 120, die als ein Wechselrichter betrieben wird, in eine dreiphasige Wechselspannung umgewandelt. The first DC sub-grid voltage of 48 V is converted into a three-phase AC voltage by means of the first rectifier circuit 120, which is operated as an inverter. Das Steuergerät 500 steuert zu diesem Zweck die Schalter 1 1 bis 16 der ersten Gleichrichterschaltung 120 zweckmäßig an. For this purpose, the control device 500 controls the switches 11 to 16 of the first rectifier circuit 120. Diese dreiphasige Wechselspannung erzeugt in der ersten Gruppe 1 10 von Statorwicklungen einen Stromfluss, welcher wiederum eine dreiphasige Wechselspannung in der zweiten Gruppe 210 von Statorwicklungen induziert. This three-phase alternating voltage generates a current flow in the first group 110 of stator windings, which in turn induces a three-phase alternating voltage in the second group 210 of stator windings. Diese induzierte dreiphasige Wechselspannung wird mittels der zweiten Gleichrichterschaltung 220, die als ein Gleichrichter betrieben wird, gleichgerichtet und in das zweite Teilnetz eingespeist. This induced three-phase AC voltage is rectified by means of the second rectifier circuit 220, which is operated as a rectifier, and fed into the second sub-network. Das Steuergerät 500 steuert zu diesem Zweck die Schalter 21 bis 26 der zweiten Gleichrichterschaltung 220 zweckmäßig an. For this purpose, control unit 500 appropriately controls switches 21 to 26 of second rectifier circuit 220. Durch getaktetes, zweckmäßiges Ansteuern der einzelnen Schalter der ersten und der zweiten Gleichrichterschaltung 120 und 220 kann die zweite Teilnetzgleichspannung eingestellt werden. The second subsystem DC voltage can be set by clocked, appropriate control of the individual switches of the first and second rectifier circuits 120 and 220.

Ein Erregerstrom der Erregerwicklung 105 der elektrischen Maschine 100 ist dabei zweckmäßigerweise gleich Null, so dass keine Polradspannung in der ersten Gruppe 1 10 von Statorwicklungen und in der zweiten Gruppe 210 von Statorwicklungen induziert wird. An excitation current of the excitation winding 105 of the electrical machine 100 is expediently equal to zero, so that no pole wheel voltage is induced in the first group 110 of stator windings and in the second group 210 of stator windings. Die Übertragung elektrischer Energie von einem Teilbordnetz in das andere wird vorzugsweise bei stehender elektrischer Maschine 100 durchgeführt. The transmission of electrical energy from one sub-on-board network to the other is preferably carried out when the electrical machine 100 is stationary.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektrische Maschine (100) zur Energieversorgung eines 1. Electrical machine (100) for supplying energy to a
Kraftfahrzeugbordnetzes mit zwei Teilnetzen, Vehicle electrical system with two sub-networks,
aufweisend eine erste Gruppe (110) von Statorwicklungen (111, 112, 113), eine zweite Gruppe (210) von Statorwicklungen (211, 212, 213), ein erstes Paar (410) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412) und ein zweites Paar (420) von Teilnetzanschlusspolen (421 , 422), comprising a first group (110) of stator windings (111, 112, 113), a second group (210) of stator windings (211, 212, 213), a first pair (410) of sub-grid connection poles (411, 412) and a second pair (420) of sub-network connection poles (421, 422),
- wobei der ersten Gruppe (110) von Statorwicklungen (111, 112, 113) eine erste Gleichrichterschaltung (120) zugeordnet ist und wobei der zweiten Gruppe (210) von Statorwicklungen (211 , 212, 213) eine zweite - The first group (110) of stator windings (111, 112, 113) being assigned a first rectifier circuit (120) and the second group (210) of stator windings (211, 212, 213) being assigned a second
Gleichrichterschaltung (220) zugeordnet ist, Rectifier circuit (220) is assigned,
wobei zwischen gleichphasigen Statorwicklungen (111,211; 112,212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110, 210) von wherein between in-phase stator windings (111,211; 112,212; 113, 213) of the first and the second group (110, 210) of
Statorwicklungen (111, 112, 113, 211 , 212, 213) eine Stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) one
Verbindungsschaltung (300) angeordnet ist, Connecting circuit (300) is arranged,
wobei die Verbindungsschaltung (300) und die Gleichrichterschaltungen (120, 220) in eine erste Schaltungskonfiguration schaltbar sind, in der die gleichphasigen Statorwicklungen (111, 211; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110,210) von Statorwicklungen (111, 112, 113, 211 , 212, 213) über die Verbindungsschaltung (300) seriell zwischen das erste Paar (410) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412) geschaltet sind, wherein the connection circuit (300) and the rectifier circuits (120, 220) can be switched into a first circuit configuration in which the in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and the second group (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) are connected in series between the first pair (410) of sub-network connection poles (411, 412) via the connection circuit (300),
wobei die Verbindungsschaltung (300) und die Gleichrichterschaltungen (120, 220) in eine zweite Schaltungskonfiguration schaltbar sind, in der die gleichphasigen Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110,210) von Statorwicklungen (111, 112, 113,211,212,213) parallel zwischen das zweite Paar (420) von wherein the connecting circuit (300) and the rectifier circuits (120, 220) can be switched into a second circuit configuration in which the in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and second groups (110, 210) of stator windings (111, 112, 113,211,212,213) parallel between the second pair (420) of
Teilnetzanschlusspolen (421, 422) geschaltet sind und wobei die Verbindungsschaltung (300) und die Gleichrichterschaltungen (120, 220) in eine dritte Schaltungskonfiguration schaltbar sind, in der die Statorwicklungen (111, 112, 113) der ersten Gruppe (110) von Sub-network connection poles (421, 422) are connected and the connection circuit (300) and the rectifier circuits (120, 220) can be switched into a third circuit configuration in which the stator windings (111, 112, 113) of the first group (110) of
Statorwicklungen zwischen das erste Paar (410) von Stator windings between the first pair (410) of
Teilnetzanschlusspolen (411,412) geschaltet sind und in der die Sub-network connection poles (411,412) are connected and in which the
Statorwicklungen (211,212, 213) der zweiten Gruppe (220) von Stator windings (211, 212, 213) of the second group (220) of
Statorwicklungen zwischen das zweite Paar (420) von Stator windings between the second pair (420) of
Teilnetzanschlusspolen (421 , 422) geschaltet sind. Sub-network connection poles (421, 422) are connected.
Elektrische Maschine (100) nach Anspruch 1, wobei die The electric machine (100) of claim 1, wherein the
Verbindungsschaltung (300) und die Gleichrichterschaltungen (120, 220) in eine vierte Schaltungskonfiguration schaltbar sind, in der die gleichphasigen Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110, 210) von Statorwicklungen (111, 112, 113, 211, 212, 213) als Gleichspannungswandler zur Gleichspannungswandlung zwischen das erste und das zweite Paar (410; 420) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412; 421, 422) geschaltet sind. Connection circuit (300) and the rectifier circuits (120, 220) can be switched into a fourth circuit configuration in which the in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and second groups (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) are connected as DC voltage converters for DC voltage conversion between the first and second pairs (410; 420) of sub-network connection poles (411, 412; 421, 422).
Elektrische Maschine (100) nach Anspruch 2, wobei die Electric machine (100) according to claim 2, wherein the
Verbindungsschaltung (300) und die Gleichrichterschaltungen (120, 220) in der vierten Schaltungskonfiguration derart schaltbar sind, dass die Connection circuit (300) and the rectifier circuits (120, 220) in the fourth circuit configuration can be switched in such a way that the
gleichphasigen Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110,210) von Statorwicklungen (111, 112, 113,211, 212, 213) als Transformator, als Aufwärtswandler oder als Abwärtswandler zur Gleichspannungswandlung zwischen das erste und das zweite Paar (410; 420) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412; 421, 422) geschaltet sind. in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and second group (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) as a transformer, as a step-up converter or as a step-down converter for DC voltage conversion between the first and the second pair (410; 420) of sub-network connection poles (411, 412; 421, 422) are connected.
Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine (100) mit einer ersten Gruppe (110) von Statorwicklungen (111, 112, 113) und einer zweiten Gruppe (210) von Statorwicklungen (211, 212, 213), A method for operating an electrical machine (100) with a first group (110) of stator windings (111, 112, 113) and a second group (210) of stator windings (211, 212, 213),
wobei in einer ersten Schaltungskonfiguration gleichphasige being in-phase in a first circuit configuration
Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110, 210) von Statorwicklungen (111, 112, 113,211,212, 213) seriell zwischen ein erstes Paar (410) von Teilnetzanschlusspolen (411,412) geschaltet werden, Stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and second group (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) connected in series between a first pair (410) of sub-network connection poles (411, 412) will,
wobei in einer zweiten Schaltungskonfiguration die gleichphasigen Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110, 210) von Statorwicklungen (111, 112, 113,211,212, 213) parallel zwischen ein zweites Paar (420) von Teilnetzanschlusspolen (421 , 422) geschaltet werden und wherein in a second circuit configuration the in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and the second group (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) in parallel between a second pair (420 ) are switched by sub-network connection poles (421, 422) and
wobei in einer dritten Schaltungskonfiguration die Statorwicklungen (111, 112, 113) der ersten Gruppe (110) von Statorwicklungen zwischen das erste Paar (410) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412) und die wherein in a third circuit configuration the stator windings (111, 112, 113) of the first group (110) of stator windings between the first pair (410) of sub-network connection poles (411, 412) and the
Statorwicklungen (211, 212, 213) der zweiten Gruppe (220) von Stator windings (211, 212, 213) of the second group (220) of
Statorwicklungen zwischen das zweite Paar (420) von Stator windings between the second pair (420) of
Teilnetzanschlusspolen (421 , 422) geschaltet werden. Sub-network connection poles (421, 422) are switched.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei in einer vierten Schaltungskonfiguration die gleichphasigen Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110,210) von Statorwicklungen (111, 112, 113, 211, 212, 213) als Gleichspannungswandler zur Method according to claim 4, wherein in a fourth circuit configuration the in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and the second group (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) as a DC voltage converter for
Gleichspannungswandlung zwischen das erste und das zweite Paar (410; 420) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412; 421, 422) geschaltet werden. DC voltage conversion between the first and the second pair (410; 420) of sub-network connection poles (411, 412; 421, 422) are connected.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in der vierten Schaltungskonfiguration die gleichphasigen Statorwicklungen (111 , 211 ; 112, 212; 113, 213) der ersten und der zweite Gruppe (110,210) von Statorwicklungen (111, 112, 113,211, 212, 213) als Transformator, als Aufwärtswandler oder als Abwärtswandler zur Gleichspannungswandlung zwischen das erste und das zweite Paar (410; 420) von Teilnetzanschlusspolen (411, 412; 421, 422) geschaltet werden. Method according to claim 5, wherein in the fourth circuit configuration the in-phase stator windings (111, 211; 112, 212; 113, 213) of the first and the second group (110, 210) of stator windings (111, 112, 113, 211, 212, 213) as a transformer , as a step-up converter or a step-down converter for direct voltage conversion between the first and the second pair (410; 420) of sub-network connection poles (411, 412; 421, 422).
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die elektrische Maschine (100) in der vierten Schaltungskonfiguration betrieben wird, wenn ein Antrieb der elektrischen Maschine (100) in einem Start-Stopp-Betriebsmodus betrieben wird. Method according to Claim 5 or 6, the electrical machine (100) being operated in the fourth circuit configuration when a drive of the electrical machine (100) is operated in a start-stop operating mode.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die elektrische Maschine (100) in der ersten Schaltungskonfiguration betrieben wird, wenn ein Antrieb der elektrischen Maschine (100) in einem Leerlauf betrieben wird. 8. The method according to any one of claims 4 to 7, wherein the electrical machine (100) is operated in the first circuit configuration when a drive of the electrical machine (100) is operated in an idle.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die elektrische Maschine (100) in der zweiten Schaltungskonfiguration betrieben wird, wenn die elektrische Maschine (100) in einem Rekuperationsmodus betrieben wird. 9. The method according to any one of claims 4 to 8, wherein the electrical machine (100) is operated in the second circuit configuration when the electrical machine (100) is operated in a recuperation mode.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die elektrische Maschine (100) in der dritten Schaltungskonfiguration betrieben wird, wenn ein Antrieb der elektrischen Maschine (100) in einem Arbeitsbetriebsmodus betrieben wird. 10. The method according to any one of claims 4 to 9, wherein the electrical machine (100) is operated in the third circuit configuration when a drive of the electrical machine (100) is operated in an operating mode.
1 1 . 1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei eine elektrische A method according to any one of claims 4 to 10, wherein an electrical
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3 betrieben wird. Machine according to one of claims 1 to 3 is operated.
12. Steuergerät (500), das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 1 1 durchzuführen. 12. Control device (500) which is set up to carry out a method according to any one of claims 4 to 11.
13. Kraftfahrzeugbordnetz mit zwei Teilnetzen, mit einer elektrischen Maschine (100) zur Energieversorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und mit einem Steuergerät (500) nach Anspruch 12. 13. Motor vehicle electrical system with two sub-networks, with an electrical machine (100) for supplying energy to the motor vehicle electrical system according to one of claims 1 to 3 and with a control device (500) according to claim 12.
14. Computerprogramm, das ein Steuergerät dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 1 1 durchzuführen, wenn es auf dem Steuergerät ausgeführt wird. 14. Computer program that causes a control device to carry out a method according to any one of claims 4 to 1 1 when it is executed on the control device.
15. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten 15. Machine-readable storage medium with a stored on it
Computerprogramm nach Anspruch 14. Computer program according to claim 14.
EP15739547.6A 2014-07-25 2015-07-14 Electric machine for supplying energy to a vehicle on-board network Pending EP3172828A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014214717 2014-07-25
DE102014222163.3A DE102014222163A1 (en) 2014-07-25 2014-10-30 Electric machine for supplying energy to a motor vehicle electrical system
PCT/EP2015/066020 WO2016012300A1 (en) 2014-07-25 2015-07-14 Electric machine for supplying energy to a vehicle on-board network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3172828A1 true EP3172828A1 (en) 2017-05-31

Family

ID=55065547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15739547.6A Pending EP3172828A1 (en) 2014-07-25 2015-07-14 Electric machine for supplying energy to a vehicle on-board network

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170207738A1 (en)
EP (1) EP3172828A1 (en)
DE (1) DE102014222163A1 (en)
WO (1) WO2016012300A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016216041A1 (en) * 2016-08-25 2018-03-01 Robert Bosch Gmbh Method and control device for heating a device driven by a brushless DC motor
DE102016118995A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Lsp Innovative Automotive Systems Gmbh Construction of a motor / generator with associated power electronics for the controlled supply of a two-voltage on-board network with power
US10044305B2 (en) * 2016-12-22 2018-08-07 Hamilton Sundstrand Corporation Controlling aircraft VFG over voltage under fault or load-shed

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3585358A (en) * 1969-07-24 1971-06-15 Motorola Inc Automotive quick heat system
US3793544A (en) * 1972-02-10 1974-02-19 Caterpillar Tractor Co Multiple winding, multiple voltage, alternator system
DE2810201C2 (en) 1978-03-09 1985-11-14 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
JP2006345591A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Fuji Seratekku Kk Flux controller in permanent magnet generator
JP2006345592A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Fuji Seratekku Kk High output generator rotating at extremely low speed
US20090033253A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Gm Global Technology Operations, Inc. Electric traction system for a vehicle having a dual winding ac traction motor
DE102008034663A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-26 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Electric traction system for e.g. wagon, has inverter subsystem driving alternating current electric motor, and two sets of windings wound in slots configured as transformer for voltage matching between direct current energy sources
JP4441920B2 (en) * 2007-11-22 2010-03-31 株式会社デンソー Power supply
US7554303B1 (en) * 2008-05-15 2009-06-30 Hideo Kawamura Controller of permanent magnet generator
US8039982B2 (en) * 2010-06-29 2011-10-18 General Electric Company Method for operating a wind turbine, coil arrangement for an electric machine, and controller for a wind turbine
US8803384B2 (en) * 2011-05-10 2014-08-12 The Boeing Company Stators with reconfigurable coil paths
DE102011085731A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electrical system
US8928264B2 (en) * 2012-04-05 2015-01-06 Denso Corporation Control device for rotating electrical machine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014222163A1 (en) 2016-01-28
WO2016012300A1 (en) 2016-01-28
US20170207738A1 (en) 2017-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2308164B1 (en) Circuit arrangement for an electric drive
EP2580857B1 (en) Shaft-driven generator system
DE102006020144B4 (en) Method for operating a marine propulsion system with waste heat recovery and marine propulsion system with waste heat recovery
JP5738759B2 (en) Reversible charging apparatus and method for electric vehicle powertrain
EP1784910B1 (en) Voltage regulator with over-voltage protection
EP2745394B1 (en) Operating state circuit for an inverter and method for adjusting operating states of an inverter
EP2576303B1 (en) Method for operating a system, system, controller, and computer program product
US8994318B2 (en) Electrical on-board network and method for operating an electrical on-board network
WO2016150792A1 (en) Energy accumulator device
EP2501588B1 (en) Electric power network, method and device for controlling the electric power network
EP2504918B1 (en) Preventing load rejection overvoltages in synchronous rectifiers
EP2619842B1 (en) Power supply system, and method for charging at least one power storage cell used as an energy storage for an intermediate dc circuit in a power supply system
EP3189575B1 (en) Device for charging an energy store
EP2625059B1 (en) Hybrid drive device
EP3161923B1 (en) Propulsion system using dc network for submersible vehicles
EP3014725B1 (en) Energy storage device having a dc voltage supply circuit and method for providing a dc voltage from an energy storage device
DE10305357A1 (en) Device for supplying power to an electrical system
EP2460253B1 (en) Circuit arrangement for an on-board system
RU2525836C2 (en) Electric system to start aircraft engines
DE10254411A1 (en) Power management system for an electric motor
DE10356515A1 (en) drive system
DE102006003398A1 (en) Topology of a double ended inverter drive system for a hybrid vehicle
DE102012200841A1 (en) Discharging a DC bus capacitor of an electrical converter system
DE102016213070A1 (en) Vehicle electrical system and procedure
EP2427342B1 (en) Charging arrangement for a vehicle and a vehicle with such an arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
17P Request for examination filed

Effective date: 20170227

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

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Rights of an application transferred

Owner name: SEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH

17Q First examination report despatched

Effective date: 20200818