WO2011151131A1 - Antriebseinheit eines elektrofahrzeugs - Google Patents

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WO2011151131A1
WO2011151131A1 PCT/EP2011/057380 EP2011057380W WO2011151131A1 WO 2011151131 A1 WO2011151131 A1 WO 2011151131A1 EP 2011057380 W EP2011057380 W EP 2011057380W WO 2011151131 A1 WO2011151131 A1 WO 2011151131A1
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charging
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Wilhelm Reischer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Definitions

  • the invention relates to a drive unit of a
  • Electric vehicle comprising an electric machine, which via a bidirectionally designed converter to a
  • the drive of an electric vehicle usually includes a DC voltage source
  • an inverter operated as an inverter
  • the electric machine operates during a braking operation in
  • the inverter thus operates according to the mode of operation of the
  • Electric machine as an alternator or as a rectifier.
  • the inverter converts either AC or AC to DC, or vice versa, to DC or AC.
  • the energy store is located in a voltage intermediate circuit.
  • Discharge processes are also important if Energy storage in vehicles as storage stations within an intelligent energy network, also Smart Grid
  • the charger in the vehicle is supplied with mains power via a charging cable.
  • the invention has for its object to provide an improvement over the prior art for a drive unit of the type mentioned.
  • this object is achieved by a
  • the charging station is connected either to a supply network or to another source of energy such as an emergency generator.
  • a control of the drive unit which is set up to control the converter while driving, preferably also assumes the charging or
  • the inverter operates as active
  • Rectifier which practically causes no harmonic load of the connected supply network.
  • the electric machine as
  • a disconnecting device for switching off the electric machine during a loading or
  • Torque is generated as long as the vehicle with a
  • Stands can then be used as damping filter elements during a charging or discharging process of the energy accumulator.
  • Windings comprises, which are arranged in a star connection and that releasable electrical contacts of the
  • Windings includes, which in a delta connection
  • a vehicle socket for connecting the drive unit to the external charging station is mechanically coupled to the disconnecting device in such a way that in the connected state the electric motor is switched off by means of a disconnecting device.
  • there is an inadvertent lock which prevents the vehicle from erroneously starting with a connected charging cable. Cable break, risk of injury, destruction of the charging station or the
  • control of the inverter assumes the additional function of activating the isolating device when it is connected to a supply network.
  • a supply network for example, the vehicle socket with a
  • This sensor detects whether a charging cable is connected to the vehicle socket and reports each change of state to the controller. If in the charging station no or only insufficient
  • Filter throttles used This is done by a charge or discharge path from the energy storage via the inverter to
  • An alternative variant provides that a loading or
  • Discharge path leads from the energy storage device via the inverter to a vehicle socket and that in this path a separate filter assembly is provided. This allows independent of the electric machine filter sizing or
  • Throttle filters in the charging or discharging path have the effect, in addition to the damping effect, that of being controlled
  • Rectifier operating inverter acts as a voltage booster.
  • the charging voltage can be adapted to the requirements of the energy storage, even at a low supply voltage.
  • An advantageous further development provides that a circuit breaker is arranged in a charging or discharging path between the energy store and a vehicle socket.
  • Fig. 1 drive unit and charging station with charging cable
  • the drive unit 1 shown in FIG. 1 comprises in
  • Three-phase bridge circuit formed inverter 3 and an energy storage 4.
  • a control is the
  • Switches of the converter 3 are controlled either as elements of an inverter or as elements of a controlled
  • Rectifier also known as Active Line Module (ALM).
  • ALM Active Line Module
  • these switches are formed by transistors with parallel-connected diodes (preferably IGBT).
  • the energy store 4 preferably forms a multicellular battery. To reduce the peak current load of the battery, this is conveniently combined with supercapacitors, these elements then a
  • Electric machine 2 is preferably designed as a three-phase machine. This has a stand 6 and a rotor, not shown. Each of the three phases of the
  • Three-phase current is assigned to a stator winding.
  • the variant shown in Fig. 1 shows a star connection of these stator windings.
  • Stator windings are chosen if another one
  • a separator 5 is provided.
  • a star connection of the stator windings comprises
  • Separator 5 two detachable electrical contacts to Separation of the star point.
  • a detachable electrical contact is provided in each case in series with a stator winding. Are the stator windings not as filter elements during a charging or
  • the separator 5 can also be in a connecting line between inverter 3 and
  • Electric machine 2 may be arranged.
  • a circuit breaker 10 For charging or discharging the energy storage 4 of the three-phase output of the inverter 3 is connected via a charge ⁇ or discharge path 8 with a vehicle socket 7.
  • a circuit breaker 10 is conveniently arranged.
  • the automatic circuit breaker 10 protects the drive unit against impermissible voltage peaks and short circuits as well as their consequences.
  • a simple embodiment of the invention provides that a separate filter unit 9 is arranged in the loading or unloading path 8. In each strand of the
  • Three-phase line is a filter choke provided. In addition to the reduction of harmonics, these chokes are used to operate the inverter 3 as a boost converter. To charge the energy storage 4 is then a higher charging voltage than the voltage available, which would normally result from a connected supply network LI, L2, L3.
  • An alternative to this is a transformer, which can be integrated into the charging station 12. In addition to the adaptation of the charging voltage can be achieved in this way, a galvanic isolation between the drive unit 1 and the supply network LI, L2, L3. In addition, the effect
  • the charging line 11 connects as a flexible intermediate element, the charging station with the
  • Separating device 5 has.
  • the function of this coupling then consists in triggering the separating device 5 as soon as the charging line 11 is connected to the vehicle socket 7.
  • the separator 5 interrupts so long
  • Discharge process takes place at a charging station.
  • the vehicle socket 7 has a sensor for detecting an infected charging line 11. A corresponding sensor signal is then fed to a controller for activating the separating device 5.
  • the charging station 12 optionally comprises filter throttles 13, which either supplement or replace the filter unit 9 of the drive unit 1.
  • FIGS. 2 and 3 Possibilities to use the stator windings of the electric machine 2 as filter elements are shown in FIGS. 2 and 3.
  • Fig. 2 the individual windings of the stator 6 are tapped.
  • a charge or discharge path ⁇ leads to the vehicle power outlet 7, optionally with an intermediate circuit breaker.
  • the location of the tap determines which portion of the stator windings act as filter chokes. If the respective entire stator winding is used as a filter choke, eliminates the taps, as shown in Fig. 3 Then usually the nominal current of the electric machine 2 is sufficient to charge the energy storage 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (1) eines Elektrofahrzeugs, umfassend eine Elektromaschine (2), welche über einen bidirektional ausgebildeten Umrichter (3) an einen Energiespeicher (4) geschaltet ist, wobei der Energiespeicher (4) zum Aufladen bzw. Entladen mittels Umrichter (3) an eine externe Ladestation (12) schaltbar ist. Es ist also im Fahrzeug kein eigenes Ladegerät vorgesehen, sondern der Umrichter (3) der Antriebseinheit (1) wird bei bestehendem Anschluss an ein Versorgungsnetz als Lade- bzw. Entladeumrichter genutzt.

Description

Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit eines
Elektrofahrzeugs , umfassend eine Elektromaschine, welche über einen bidirektional ausgebildeten Umrichter an einen
Energiespeicher geschaltet ist. Der Antrieb eines Elektrofahrzeugs umfasst üblicherweise einen als Gleichspannungsquelle ausgebildeten
Energiespeicher. Im Fahrbetrieb wird zum Antreiben des
Fahrzeugs Energie aus dem Energiespeicher über einen als Wechselrichter betriebenen Umrichter zu einer Elektromaschine übertragen. Im Falle einer Bremskraftrückgewinnung arbeitet die Elektromaschine während eines Bremsvorganges im
Generatorbetrieb. Mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt und diese über den als Gleichrichter betriebenen Umrichter in den Energiespeicher geleitet.
Der Umrichter arbeitet demnach je nach Arbeitsweise der
Elektromaschine als Wechserichter oder als Gleichrichter. Der Umrichter wandelt entweder Wechselstrom oder Drehstrom in Gleichstrom um oder umgekehrt Gleichstrom in Wechselstrom oder Drehstrom. Der Energiespeicher liegt dabei in einem Spannungszwischenkreis .
Als Energiespeicher sind üblicherweise mehrzellige aufladbare Batterien vorgehen, gegebenenfalls mit einem Vorladekreis. Beim Lade- bzw. Entlademanagement des Energiespeichers sind verschiedene Aspekte zu beachten, welche vorrangig vom gewählten Batterietyp abhängen. Beispielsweise müssen
Vorkehrungen gegen Tiefentladung getroffen oder nach längeren Stillstandsphasen kurze Entladeperioden vorgesehen werden, wenn dies wie bei Lithium-Ionen-Akkumalatoren zur Vermeidung schädigender chemischer Prozesse erforderliche ist.
Entladevorgänge sind auch dann von Bedeutung, wenn Energiespeicher in Fahrzeugen als Speicherstationen innerhalb eines intelligenten Energienetzwerks, auch Smart Grid
genannt, genutzt werden. Verschiedene bekannte Ladekonzepte werden im Folgenden kurz erläutert. Die einfachste Möglichkeit, ein Fahrzeug mit leerem Energiespeicher wieder fahrbereit zu machen besteht in einem Batterietausch an einer entsprechenden Servicestelle. Ein Aufladen des Energiespeichers erfolgt dann in bekannter Weise fahrzeugextern.
Des Weiteren sind externe Ladestationen bekannt, welche die gesamte Ladetechnik beinhalten. Es wird dabei der
Energiespeicher im Fahrzeug belassen, jedoch elektrisch von den übrigen Komponenten des Antriebsystems getrennt und mit einer solchen externen Ladestation verbunden. Diese Variante hat den Nachteil, dass jede neu zu errichtende Ladestation aufwendig und teuer ist. Öffentliche Ladestationen müssen für unterschiedliche Energiespeichertypen geeignet sein, also beispielsweise verschiedene Datenprotokolle, Ladespannungen, Anschlussstecker und gegebenenfalls Filterauslegungen und Grenzströme aufweisen.
Um diesen Nachteil zu umgehen kennt man auch Lösungen, welche eine einfach aufgebaute Ladestation und ein Ladegerät im Fahrzeug vorsehen. Die einfache Ladestation besteht im
Wesentlichen aus einem Netzanschluss , welcher gegebenenfalls mit Filterkomponenten versehen ist. Während eines Lade- bzw. Entladevorgangs wird das im Fahrzeug befindliche Ladegerät über ein Ladekabel mit Netzenergie versorgt. Der
Energiespeicher ist dabei von den Komponenten des
Antriebsystems getrennt und mit dem Ladegerät verbunden. Das Ladegerät übernimmt das Lade- bzw. Entlademanagement, bis das Fahrzeug wieder vom Netz getrennt wird. Nachteilig sind hierbei Gewicht und Platzbedarf des Ladegeräts sowie die
Notwendigkeit der Verlustleistungsabfuhr im Fahrzeug, sowie die Kosten für einen zusätzlichen Stromrichter. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine
Antriebseinheit gemäß Anspruch 1. Verbesserungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Es ist vorgesehen, dass bei der gattungsgemäßen
Antriebseinheit eines Elektrofahrzeugs mit einer
Elektromaschine, welche über einen bidirektional
ausgebildeten Umrichter an einen Energiespeicher geschaltet ist, der Energiespeicher zum Aufladen bzw. Entladen mittels dieses Umrichters an eine externe Ladestation schaltbar ist. Es ist also im Fahrzeug kein eigenes Ladegerät vorgesehen, sondern der Umrichter der Antriebseinheit wird bei
angeschlossener Ladestation als Lade- bzw. Entladeumrichter zum Energieaustausch zwischen Energiespeicher im
Elektrofahrzeug und extern liegender Ladestation genutzt. Die Ladestation ist entweder an ein Versorgungsnetz oder an eine andere Energiequelle wie zum Beispiel ein Notstromaggregat angeschlossen. Eine Steuerung der Antriebseinheit, welche zur Ansteuerung des Umrichters im Fahrbetrieb eingerichtet ist, übernimmt dabei vorzugsweise auch das Lade- bzw.
Entlademanagement. Der aus dem Netz entnommene bzw. dorthin eingespeiste Strom ist praktisch sinusförmig mit einer daraus resultierenden äußerst geringen Oberwellenbelastung des
Netzes .
Neben dem Vorteil, dass eine geeignete externe Ladestation geringe Komplexität aufweist, ist im Fahrzeug aufgrund der durchgängigen Nutzung des Umrichters kein zusätzliches Platzoder Gewichtsproblem durch ein separates Ladegerät gegeben. Die Verringerung der Bauteile gegenüber dem Stand der Technik führt zudem zu einer erhöhten Zuverlässigkeit infolge
geringeren Ausfallrisikos. Abgesehen davon tritt ein Defekt des Umrichters nicht erst im Fahrbetrieb zutage, sondern auch wenn das Fahrzeug mit der Ladestation verbunden ist.
Im Ladebetrieb arbeit der Umrichter als aktiver
Gleichrichter, welcher praktische keine Oberwellenbelastung des angeschlossenen Versorgungsnetzes hervorruft.
Vorteilhafterweise ist die Elektromaschine als
Drehstrommaschine ausgebildet. Solche Maschinen sind nahezu wartungsfrei und im Vergleich zu anderen Typen kostengünstig. Zudem ist im Falle einer mittels Permanentmagneten erregten Synchronmaschine eine hohe Leistungsdichte bei geringem
Gewicht gegeben. In einer einfachen Ausprägung ist eine Trennvorrichtung zur Abschaltung der Elektromaschine während eines Lade- bzw.
Entladevorgangs des Energiespeichers vorgesehen. Es wird damit sicher vermieden, dass an der Elektromaschine ein
Drehmoment erzeugt wird, solange das Fahrzeug mit einer
Ladestation verbunden ist.
Dabei ist es günstig, wenn mittels Trennvorrichtung
Verbindungen innerhalb eines Ständers und/oder eines Läufers der Elektromaschine trennbar sind. Die Wicklungen des
Ständers sind dann während eines Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers als dämpfende Filterelemente nutzbar.
Eine Ausprägung sieht dabei vor, dass der Ständer drei
Wicklungen umfasst, welche in einer Sternschaltung angeordnet sind und dass lösbare elektrische Kontakte der
Trennvorrichtung zur Auftrennung eines Sternpunktes
vorgesehen sind.
Eine andere Ausprägung sieht vor, dass der Ständer drei
Wicklungen umfasst, welche in einer Dreieckschaltung
angeordnet sind und dass lösbare elektrische Kontakte der Trennvorrichtung jeweils in Serie mit einer Wicklung
angeordnet sind.
Für eine zusätzliche Absicherung ist es günstig, wenn eine Fahrzeugsteckdose zum Anschließen der Antriebseinheit an die externe Ladestation mit der Trennvorrichtung in der Weise mechanisch gekoppelt ist, dass im angeschlossenen Zustand die Elektromaschine mittels Trennvorrichtung abgeschaltet ist. Auf diese Weise besteht eine nicht umgehbare Verriegelung, welche verhindert, dass das Fahrzeug irrtümlich mit einem angeschlossenen Ladekabel in Gang gesetzt wird. Kabelbruch, Verletzungsgefahr, Zerstörung der Ladestation oder der
Fahrzeugsteckdose werden also sicher vermieden. Eine Alternative dazu sieht vor, dass die Trennvorrichtung mittels einer Steuerschaltung angesteuert wird. Im
einfachsten Fall übernimmt die Steuerung des Umrichters die zusätzliche Funktion, die Trennvorrichtung bei bestehendem Anschluss an ein Versorgungsnetz zu aktivieren. Zu diesem Zweck wird beispielsweise die Fahrzeugsteckdose mit einem
Sensor versehen. Dieser Sensor detektiert, ob ein Ladekabel an die Fahrzeugsteckdose angeschlossen ist und meldet jede Zustandsänderung an die Steuerung. Falls in der Ladestation keine oder nur unzureichende
Filterelemente vorgesehen sind, werden zur ausreichenden Vermeidung von Oberwellen auch innerhalb der Antriebseinheit Filterelemente verwendet. In einer vorteilhaften Ausprägung werden die Ständerwicklungen der Elektromaschine als
Filterdrosseln genutzt. Dies geschieht, indem ein Lade- bzw. Entladepfad vom Energiespeicher über den Umrichter zur
Elektromaschine führt und weiter von Anzapfungen der
Ständerwicklungen zu einer Fahrzeugsteckdose. Die
Positionierung der Anzapfungen innerhalb der Wicklungen erlaubt dabei eine Abstimmung der Filtereigenschaften. Für den Fall, dass der Nennstrom des Motors für einen Ladebzw. Entladevorgang des Energiespeichers ausreicht, werden die gesamten Ständerwicklungen ohne Anzapfungen als
Filterelemente genutzt. Dann führt ein Lade- bzw. Entladepfad vom Energiespeicher über den Umrichter und die
Ständerwicklungen der Elektromaschine zu einer
Fahrzeugsteckdose .
Eine alternative Variante sieht vor, dass ein Lade- bzw.
Entladepfad vom Energiespeicher über den Umrichter zu einer Fahrzeugsteckdose führt und dass in diesem Pfad eine eigene Filteranordnung vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine von der Elektromaschine unabhängige Filterdimensionierung bzw.
Filteranpassung an eine einzuhaltende Oberwellenbelastung des Netzes bzw. an eine einstellbare Ladestromgrenze der
Batterie .
Drosselfilter im Lade- bzw. Entladepfad haben neben der dämpfenden Wirkung den Effekt, dass der als gesteuerter
Gleichrichter arbeitende Umrichter als Spannungshochsetzer fungiert. Somit kann die Ladespannung den Erfordernissen des Energiespeichers angepasst werden, auch bei einer geringen Versorgungsspannung . Eine vorteilhafte Weiterentwicklung sieht vor, dass in einem Lade- bzw. Entladepfad zwischen dem Energiespeicher und einer Fahrzeugsteckdose ein Sicherungsautomat angeordnet ist.
Störungen des Netzes oder Kurzschlüsse innerhalb des Systems führen dann zu einer sofortigen Unterbrechung des
Stromflusses, bevor weitreichende Schäden entstehen können.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 Antriebseinheit und Ladestation mit Ladekabel
Fig. 2 Ständerwicklungen als Filterelemente mit Anzapfungen Fig. 3 Ständerwicklungen als Filterelemente
Die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinheit 1 umfasst im
Wesentlichen eine Elektromaschine 2, einen als
Drehstrombrückenschaltung ausgebildeten Umrichter 3 sowie einen Energiespeicher 4. Eine Steuerung ist der
Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Angesteuert werden Schalter des Umrichters 3 entweder als Elemente eines Wechselrichters oder als Elemente eines gesteuerten
Gleichrichters, auch als Active Line Module (ALM) bezeichnet. In der Regel werden diese Schalter durch Transistoren mit parallel geschalteten Dioden (vorzugsweise IGBT) gebildet.
Den Energiespeicher 4 bildet vorzugsweise eine mehrzellige Batterie. Um die Spitzenstrombelastung der Batterie zu reduzieren, ist diese günstigerweise mit Superkondensatoren kombiniert, wobei diese Elemente dann einen
Gleichspannungszwischenkreis bilden. Optional ist die
Batterie mit einer Vorladeschaltung versehen.
Im Fahrbetrieb wird der aus der Energiequelle 4 entnommene Gleichstrom mittels Umrichter 3 in einen Wechselstrom
umgewandelt und der Elektromaschine 2 zugeführt. Die
Elektromaschine 2 ist vorzugsweise als Drehstrommaschine ausgebildet. Diese weist einen Ständer 6 und einen nicht dargestellten Läufer auf. Jeder der drei Phasen des
Drehstromes ist eine Ständerwicklung zugeordnet. Die in Fig. 1 dargestellte Variante zeigt eine Sternschaltung dieser Ständerwicklungen. Eine Dreiecksanordnung der
Ständerwicklungen wird gewählt, wenn eine andere
Motorkennlinie oder Spannungsanpassung erwünscht ist.
Um die Elektromaschine 2 während eines Lade- bzw.
Entladevorgangs an einer Ladestation 12 abzuschalten ist eine Trennvorrichtung 5 vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel einer Sternschaltung der Ständerwicklungen umfasst die
Trennvorrichtung 5 zwei lösbare elektrische Kontakte zur Auftrennung des Sternpunktes. Im Falle einer Dreieckschaltung ist jeweils in Serie mit einer Ständerwicklung ein lösbarer elektrischer Kontakt vorzusehen. Werden die Ständerwicklungen nicht als Filterelemente während eines Lade- oder
Entladevorgangs benötigt, kann die Trennvorrichtung 5 auch in einer Verbindungsleitung zwischen Umrichter 3 und
Elektromaschine 2 angeordnet sein.
Zum Aufladen- bzw. Entladen des Energiespeichers 4 ist der drehstromseitige Ausgang des Umrichters 3 über einen Lade¬ bzw. Entladepfad 8 mit einer Fahrzeugsteckdose 7 verbunden. In diesem Lade- bzw. Entladepfad 8 ist günstigerweise ein Sicherungsautomat 10 angeordnet. Der Sicherungsautomat 10 schützt die Antriebseinheit vor unzulässigen Spannungsspitzen und Kurzschlüssen sowie deren Folgewirkungen.
Wie in Fig. 1 dargestellt sieht eine einfache Ausprägung der Erfindung vor, dass im Lade- bzw. Entladepfad 8 eine eigene Filtereinheit 9 angeordnet ist. In jedem Strang der
Dreiphasenleitung ist eine Filterdrossel vorgesehen. Neben der Reduktion von Oberwellen dienen diese Drosseln dazu, den Umrichter 3 als Hochsetzer zu betreiben. Zur Aufladung des Energiespeichers 4 steht dann eine höhere Ladespannung als die Spannung zur Verfügung, welche aus einem angeschlossenen Versorgungsnetzes LI, L2, L3 normalerweise resultieren würde. Eine Alternative dazu bildet ein Transformator, welcher in die Ladestation 12 integriert sein kann. Neben der Anpassung der Ladespannung erreicht man auf diese Weise auch eine galvanische Trennung zwischen der Antriebseinheit 1 und dem Versorgungsnetz LI, L2, L3. Zudem wirken die
Streuinduktivitäten des Transformators als Filterelemente.
Ohne trennenden Transformator sind im Lade- bzw.
Entladebetrieb an einer Ladestation 12 der Energiespeicher 4, der Umrichter 3 und der Elektromaschinenkreis
netzpotenzialbehaftet . Es ist dann eine entsprechende Isolierung und Abdeckung aller stromführenden Komponenten erforderlich .
An die Fahrzeugsteckdose 7 ist eine Ladeleitung 11
anschließbar. Diese ist güngstigerweise mit einer geerdeten Abschirmung versehen. Die Ladeleitung 11 verbindet als flexibles Zwischenelement die Ladestation mit dem
Elektrofahrzeug . Vorteilhaft ist es, wenn die
Fahrzugsteckdose 7 eine mechanische Koppelung mit der
Trennvorrichtung 5 aufweist. Die Funktion dieser Koppelung besteht dann in einem Auslösen der Trennvorrichtung 5, sobald die Ladeleitung 11 an die Fahrzeugsteckdose 7 angeschlossen wird. Die Trennvorrichtung 5 unterbricht so lange
Verbindungen des Ständers 6 und/oder Läufers der
Elektromaschine 2, bis die Ladeleitung 11 wieder von der Fahrzeugsteckdose 7 getrennt wird. Das Fahrzeug kann also nicht in Betrieb genommen werden, solange ein Lade- bzw.
Entladevorgang an einer Ladestation stattfindet. Alternativ dazu weist die Fahrzeugsteckdose 7 einen Sensor zur Detektierung einer angesteckten Ladeleitung 11 auf. Ein entsprechendes Sensorsignal ist dann einer Steuerung zur Aktivierung der Trennvorrichtung 5 zugeführt. Die Ladestation 12 umfasst optional Filterdrosseln 13, welche entweder die Filtereinheit 9 der Antriebseinheit 1 ergänzen oder ersetzen.
Möglichkeiten, die Ständerwicklungen der Elektromaschine 2 als Filterelemente zu nutzen, sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt. In Fig. 2 sind die einzelnen Wicklungen des Ständers 6 angezapft. Von den Anzapfstellen führt ein Lade¬ bzw. Entladepfad zur Fahrzeugsteckdose 7, gegebenenfalls mit einem zwischengeschalteten Sicherungsautomaten. Um
transformatorische Effekte zu vermeiden, muss der
Ständerwicklungskreis während des Landens bzw. Entladens des Energiespeichers 4 ebenfalls geöffnet sein. Durch die Lage der Anzapfung wird bestimmt, welcher Anteil der Ständerwicklungen als Filterdrosseln wirken. Wenn die jeweils gesamte Ständerwicklung als Filterdrossel genutzt wird, entfallen die Anzapfungen, wie in Fig. 3 dargestellt Dann reicht gewöhnlich der Nennstrom der Elektromaschine 2 aus, um den Energiespeicher 4 zu laden.

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit (1) eines Elektrofahrzeugs , umfassend eine Elektromaschine (2), welche über einen bidirektional
ausgebildeten Umrichter (3) an einen Energiespeicher (4) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Energiespeicher (4) zum Aufladen bzw. Entladen mittels
Umrichter (3) an eine externe Ladestation (12) schaltbar ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (2) als
Drehstrommaschine ausgebildet ist.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Trennvorrichtung (5) zur
Abschaltung der Elektromaschine (2) während eines Lade- bzw. Entladevorgangs des Energiespeichers (4) vorgesehen sind.
4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass mittels Trennvorrichtung (5)
Verbindungen innerhalb eines Ständers (6) und/oder eines Läufers der Elektromaschine (2) trennbar sind.
5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ständer (6) drei Wicklungen umfasst, welche in einer Sternschaltung angeordnet sind und dass lösbare elektrische Kontakte der Trennvorrichtung (5) zur Auftrennung eines Sternpunktes vorgesehen sind.
6. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ständer (6) drei Wicklungen umfasst, welche in einer Dreieckschaltung angeordnet sind und dass lösbare elektrische Kontakte der Trennvorrichtung (5) jeweils in Serie mit einer Wicklung angeordnet sind.
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugsteckdose (7) zum Anschließen der Antriebseinheit (1) an die externe Ladestation (12) vorgesehen ist und das die Fahrzeugsteckdose
(7) mit der Trennvorrichtung (5) in der Weise mechanisch gekoppelt ist, dass im angeschlossenen Zustand die
Elektromaschine (2) mittels Trennvorrichtung (5) abgeschaltet ist .
8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichne , dass die Trennvorrichtung (5) mittels einer Steuerschaltung angesteuert wird.
9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichne , dass ein Lade- bzw. Entladepfad (8) vom Energiespeicher (4) über den Umrichter (3) zur
Elektromaschine (2) führt und weiter von Anzapfungen der Ständerwicklungen zu einer Fahrzeugsteckdose (7).
10. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lade- bzw. Entladepfad (8) vom Energiespeicher (4) über den Umrichter (3) und die Ständerwicklungen der Elektromaschine (2) zu einer
Fahrzeugsteckdose (7) führt.
11. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lade- bzw. Entladepfad
(8) vom Energiespeicher (4) über den Umrichter (3) zu einer Fahrzeugsteckdose (7) führt und dass in diesem Pfad eine Filteranordnung (9) vorgesehen ist.
12. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Lade- bzw.
Entladepfad (8) zwischen dem Energiespeicher (4) und einer Fahrzeugsteckdose (7) ein Sicherungsautomat (10) angeordnet ist .
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