WO2021052534A1 - Schaltung zum entladen von einem energiespeicher eines antriebssystems - Google Patents

Schaltung zum entladen von einem energiespeicher eines antriebssystems Download PDF

Info

Publication number
WO2021052534A1
WO2021052534A1 PCT/DE2020/100802 DE2020100802W WO2021052534A1 WO 2021052534 A1 WO2021052534 A1 WO 2021052534A1 DE 2020100802 W DE2020100802 W DE 2020100802W WO 2021052534 A1 WO2021052534 A1 WO 2021052534A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch
circuit
capacitor
coil
converter
Prior art date
Application number
PCT/DE2020/100802
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Huan FU
Jürgen Tipper
Vincent Leonhardt
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to JP2022517486A priority Critical patent/JP2022548710A/ja
Priority to US17/639,349 priority patent/US20220344956A1/en
Priority to CN202080063304.6A priority patent/CN114728591A/zh
Publication of WO2021052534A1 publication Critical patent/WO2021052534A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0007—Measures or means for preventing or attenuating collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/322—Means for rapidly discharging a capacitor of the converter for protecting electrical components or for preventing electrical shock
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a circuit for discharging at least one energy store of a drive system of an electric vehicle drive, in particular in a hybrid electric, plug-in hybrid or pure electric vehicle, with power electronics in a vehicle electrical system, the drive system being a single-phase DC / DC -Converter is connected upstream as an actuator, the DC / DC converter having a first capacitor, a coil downstream of the first capacitor and a first switch for a first circuit and the first capacitor, the coil downstream of the first capacitor, one of the coil connected downstream second switch and a second switch downstream of the second capacitor provides for a second circuit.
  • the invention relates to an electric vehicle drive with this circuit and a method for discharging at least one energy store of a drive system of an electric vehicle's rule.
  • DE 102012 203 778 A1 discloses a method for controlling a hybrid drive train in a motor vehicle with an internal combustion engine with a crankshaft and with an electrical machine that can be operated as a motor and generator with a rotor that is operatively connected to the crankshaft the crankshaft effectively connected torsional vibration damper, an accumulator gate device for exchanging electrical energy with the electric machine and a corresponding accumulator device.
  • discharge voltages from 500 V to 800 V DC / direct voltage are involved. According to the prior art, such a discharge takes place via an active charging circuit embedded in power electronics, which requires additional components and thus installation space and costs. As already explained above, at least one additional power semiconductor switch and additional power resistors are necessary to convert the stored energy into heat, plus a logic control for this circuit.
  • the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and, in particular, to provide a circuit which is more cost-effective and requires less installation space.
  • the present object is achieved in that the first switch and the second switch are set up to be switched so alternately and differently from one another that either the first circuit or the second circuit is closed to the at least one during a discharge process To actively discharge energy storage of the vehicle electrical system.
  • an active discharge of the entire energy storage in the vehicle electrical system is achieved by a clever transfer of the existing energy storage.
  • This reloading of the energy storage is realized by the alternating closing and opening of the first switch and the second switch.
  • the DC voltage intermediate circuit of power electronics or the capacities in a vehicle electrical system in drive systems are actively discharged with an upstream single-phase DC / DC converter in buck-boost or boost topology.
  • the first capacitor and the second capacitor each represent an energy store, which is to be discharged.
  • the first switch and the second switch are set up to force a switchover between the first circuit and the second circuit based on a predetermined time interval. It is particularly preferred if the predetermined time interval in which the first circuit is closed by closing the first switch at least approximately corresponds to the predetermined time interval in which the second circuit is closed by closing the second switch. This has the advantage that the circuit switches periodically between the first and the second circuit. In other words, this means that the first switch is switched periodically offset from the second switch. It is also advantageous here if the circuit is set up to carry out the switching automatically / automatically permanently or until the point in time until the desired voltage of less than 60 V is reached or a discharge is no longer desired is.
  • the discharging process is provided in such a way that either the first switch is closed and the second switch is open or the second switch is closed and the first switch is open. In other words, this means that as soon as the discharge process has started, one of the two switches is always in the open position and the other of the two switches is closed.
  • the first circuit defines a first state of the discharge process in which the first capacitor is discharged via the coil when the first switch is closed and the second switch is open. It is particularly advantageous if the second circuit defines a second state of the Ent charging process, in which the second capacitor is discharged via the coil and the first capacitor when the second switch is closed and the first switch is open. This means that the two switch positions used only provide for switching between the first state and the second state. The first capacitor as a first energy store is thus always discharged alternately with the second capacitor as a second energy store.
  • the ohmic resistance of the first capacitor, the second capacitor, the coil, the first switch and the second switch in both the first circuit and the second circuit is specifically matched to that stored in the respective circuit Converting energy into heat and releasing it as heat. It is advantageous here that no additional components are required / have to be used for the discharging process or the discharging function. This can save additional costs and installation space. be saved. This saving mainly relates to expensive power resistors and an additional semiconductor switch.
  • the electrical energy is disposed of as heat through ohmic resistances from the first capacitor, the second capacitor, the coil and the first and the second switch.
  • a software routine is preferably integrated into the circuit.
  • This integrated software routine can be used to switch between the first circuit and the second circuit. This has the advantage that the predetermined time interval for switching between the two switch positions is easily adjustable.
  • the power components of the DC / DC converter and its control components such as gate drivers, microprocessors and current sensors can be used, so that again no additional components are required.
  • the software routine is designed, for example, to automatically open and close the respective first switch or second switch.
  • the circuit is designed and designed to discharge the at least one energy store after preferably 500 ms to below 50V, but at least to below 60V in less than 2 seconds. This has the advantage that the safety standard for discharging the at least one energy store to below 60V in two seconds is easily met.
  • the present invention also relates to an electric vehicle drive, in particular for a hybrid electric, plug-in hybrid or purely electric vehicle, in which a circuit according to one of the preceding aspects is contained.
  • the invention relates to a method for discharging at least one energy store of a drive system of an electric vehicle drive, in particular in a hybrid electric, plug-in hybrid or purely electric vehicle, with power electronics in a vehicle electrical system, the drive system being a single-phase DC / DC converter is connected upstream as an actuator, the DC / DC converter having a first capacitor, a coil downstream of the first capacitor and a first switch for a first circuit and the first capacitor, the coil downstream of the first capacitor, one of the coil switched second switch and a second switch downstream of the second capacitor provides for a second circuit, the first switch and the second switch switched so alternately and differently from each other that either the first circuit or the second circuit is closed to during a Ent charging process to actively discharge the at least one energy store of the vehicle's electrical system.
  • 1 is a circuit diagram of a single-phase DC / DC converter
  • Fig. 2 is a circuit diagram of a single-phase DC / DC converter according to a first state of the active discharge process
  • Fig. 3 is a circuit diagram of a single-phase DC / DC converter according to a second state of the active discharge process
  • 4 shows a diagram to show the voltage and current curves over time during an entire active discharge process
  • FIG. 5 shows a diagram for an enlarged illustration of section A from FIG. 4.
  • Fig. 1 shows a circuit diagram of a single-phase DC / DC converter 1 for discharging at least one energy store of a drive system of an electric vehicle propulsion system with power electronics in a vehicle electrical system.
  • the single-phase DC / DC converter 1 is connected upstream of the drive system as an actuator.
  • the DC / DC converter 1 has a first capacitor 2, a coil 3 connected downstream of the first capacitor 2, and a first switch 4 for a first circuit 5 (shown in FIG. 2).
  • the DC / DC converter 1 has the first capacitor 2, the coil 3 connected downstream of the first capacitor 2, a second switch 6 connected downstream of the coil 3 and a second capacitor 7 connected downstream of the second switch 6 for a second circuit 8 (in Fig. 3 shows ge).
  • the first switch 4 and the second switch 6 are shown in an open stel development.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of the single-phase DC / DC converter 1 from FIG. 1 according to a first state 10 (shown in FIG. 5) of the active discharge process.
  • first state 10 shown in FIG. 5
  • the first switch 4 is closed and the second switch 6 is in an open position.
  • the first circuit 5 closed by the first switch 4 made light the discharge of the first capacitor 2 via the downstream coil 3.
  • the second capacitor 7 is ignored here.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of the single-phase DC / DC converter 1 from FIG. 1 according to a second state 11 (shown in FIG. 5) of the active discharge process.
  • the second switch 6 is closed and the first switch 4 is in an open position.
  • the second circuit 8 closed by the second switch 6 enables the second capacitor 7 to be discharged via the coil 3 and the first capacitor 2.
  • FIG. 4 shows a diagram to show the voltage and current curves over time during an entire active discharge process.
  • Fig. 4 contains an upper voltage-related and a lower flow-related diagram.
  • the time in milliseconds is plotted in a range between Os to 600ms.
  • the voltage in volts is plotted in a range between -46 V to +489 V and in that lower diagram the current in amperes in a range between -200 A to +200 A.
  • FIG. 4 shows the voltage profile Uci in the first capacitor 2 and the voltage profile Uc2 in the second capacitor 7. It can be seen that the voltages Uci from the first capacitor 2 and the voltages Uc2 from the second capacitor 7 are already below 50V after 500ms. A more detailed description of this follows with reference to FIG. 5
  • the lower diagram in FIG. 4 shows the current curve II in the coil 3.
  • the current II describes the behavior of the current at the coil 3 during the discharging process according to the alternating switching between the first state 10 and the second state 11. In other words, II describes the course of the current based on the switchover between the first circuit 5 and the second circuit 8.
  • FIG. 5 shows a diagram for an enlarged representation of the section A from FIG. 4. According to FIG. 4, FIG. 5 also shows two diagrams, an upper voltage-related and a lower current-related one. In the above diagram there are two Recognize characteristics. A first characteristic curve describes the voltage curve Uci and a second characteristic curve describes the voltage curve Uc2.
  • the first characteristic curve according to Uci in the upper diagram describes the course of the voltage according to the first capacitor 2 in the single-phase DC / DC converter 1. Since the alternating closing and opening of switches 4 and 6 can be seen. When the first switch 4 is closed and the first capacitor 2 is discharged in accordance with the first state 10, the curve of the characteristic curve Uci falls. As soon as the first switch 4 is opened and the second switch 6 is closed, the second capacitor 7 is discharged according to the second state 11. In this second state 11, the characteristic curve Uci rises.
  • the second characteristic curve according to Uc2 in the upper diagram describes the course of the voltage according to the second capacitor 7 in the single-phase DC / DC converter 1.
  • the alternating closing and opening of switches 4 and 6 can again be seen.
  • the curve of the characteristic curve Uc2 falls.
  • the first capacitor 2 is discharged according to the first state 10. In this first to 10, the characteristic curve Uc2 increases.
  • the peak-valley value 12 of the characteristic curve Uci is significantly greater than the peak-valley value 12 of the characteristic curve Uc2.
  • the upper diagram of FIG. 5 shows that the curve Uci falls when the curve Uc2 rises and vice versa. This reflects the switching between the two states 10 and 11, or the alternating discharging of the first capacitor 2 and the second capacitor 7.
  • the peak-valley value 12 of the Uci is significantly greater than that of the characteristic curve Uc2.
  • the reason for this is that the second capacitor 7 is discharged via the first capacitor 2 and the coil 3, and the first capacitor 2 is only discharged via the coil 3.
  • the characteristic curve Uc2 shows a very flat curve, but at a consistently higher voltage level.
  • the period duration 14 of both characteristics Uci and Uc2 is defined by the common duration of the first state 10 and the second state 11 together.
  • a characteristic curve lu is shown in the lower diagram.
  • the current curve ILI it can be seen that when switching from the first state 10 to the second state 11 or when switching from the second state 11 to the first state 10, a respective zero point 15 is passed through. Accordingly, a high point 16 of the current curve lu is in the middle of the first state 10 when viewed over time and a low point 17 of the current curve lu when viewed in the middle of the second state 11.
  • the amplitude 13 is defined from the zero line to the high point 16 or low point 17 of the current curve lu and also decreases with the passage of time so that the current curve approaches the zero line as the discharge process progresses.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantriebs mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler (1) als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler (1) einen ersten Kondensator (2), eine dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3) und einen ersten Schalter (4) für einen ersten Stromkreis (5) und den ersten Kondensator (2), die dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3), einen der Spule (3) nachgeschalteten zweiten Schalter (6) und einen dem zweiten Schalter (6) nachgeschalteten zweiten Kondensator (7) für einen zweiten Stromkreis (8) vorsieht, wobei der erste (4) Schalter und der zweite Schalter (6) so eingerichtet sind, um abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten zu sein, dass entweder der erste Stromkreis (5) oder der zweite Stromkreis (8) geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb und ein Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugs.

Description

Schaltung zum Entladen von einem Enerqiespeicher eines Antriebssvstems
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantrieb, insbe sondere in einem hybridelektrischen-, Plug-In-Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeug, mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC- Wandler einen ersten Kondensator, eine dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule und einen ersten Schalter für einen ersten Stromkreis und den ersten Konden sator, die dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule, einen der Spule nachge schalteten zweiten Schalter und einen dem zweiten Schalter nachgeschalteten zwei ten Kondensator für einen zweiten Stromkreis vorsieht. Zudem betrifft die Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb mit dieser Schaltung sowie ein Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebsystems eines elektri schen Fahrzeugs.
Gattungsgemäße Schaltungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Bspw. offenbart die DE 102012 203 778 A1 ein Verfahren zur Steuerung ei nes hybridischen Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschi ne mit einer Kurbelwelle und mit einer als Motor und Generator betreibbaren Elektro- maschine mit einem mit der Kurbelwelle in Wirkverbindung stehenden Rotor, einem mit der Kurbelwelle wirksam verbundenen Drehschwingungsdämpfer, einer Akkumula toreinrichtung zum Austausch von elektrischer Energie mit der Elektromaschine sowie eine entsprechende Akkumulatoreinrichtung.
Es sind somit bereits Entladeschaltungen bekannt, bei welchen eine Entladung über eine aktive Entladeschaltung, eingebettet in einer Leistungselektronik, vorgesehen ist, welche zusätzlich notwendige Bauteile und somit Bauraum erfordert und Kosten ver ursacht. Dies hat den Nachteil, dass mindestens ein zusätzlicher Leistungshalbleiter schalter und zusätzliche Leistungswiderstände zur Umwandlung der gespeicherten Energie in Wärme notwendig sind. Darüber hinaus benötigt eine solche Entladeschal tung eine Logikansteuerung. Gemäß einschlägigen Sicherheitsnormen muss die elektrische Energie in einem Gleichspannungszwischenkreis in einem Hochvolt-Fahrzeugbordnetz innerhalb einer kurzen Zeit von 2 Sekunden auf ein für den Menschen ungefährliches Maß/Spannungsniveau entladen werden. Ein derartiger Gleichspannungszwischen kreis wird mit einer Spannung von mehr als 60V DC/Gleichspannung betrieben und soll gemäß den Sicherheitsnormen auf unter 60V DC/Gleichspannung entladen wer den.
Nach aktuellem Stand handelt es sich je nach Spannungsbereich bzw. Batteriespan nung um Entladespannungen von 500 V bis zu 800 V DC/Gleichspannung. Gemäß dem Stand der Technik erfolgt eine solche Entladung über eine aktive Ladeschaltung eingebettet in einer Leistungselektronik, welche zusätzlich notwendige Bauteil und somit Bauraum und Kosten erfordert. Wie vorstehend bereits erläutert, sind mindes tens ein zusätzlicher Leistungshalbleiterschalter und zusätzliche Leistungswiderstän de zur Umwandlung der gespeicherten Energie in Wärme notwendig, zuzüglich einer Logikansteuerung dieser Schaltung.
Diese Sicherheitsanforderung betrifft generell alle elektrischen Fahrzeugantriebssys teme mit stets vorhandenen kapazitiven Energiespeichern, wobei der Energiespeicher funktional und/oder parasitär vorhanden ist. Des Weiteren werden DC/DC-Wandler bei batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeugantriebssystemen zum Erhöhen des Wir kungsgrades dem Antriebsumrichter vorgeschaltet. Diese Wandler haben generell die Aufgabe die DC-Zwischenkreisspannung des Antriebsumrichters abhängig vom Ar beitspunkt des Antriebssystems nachzuführen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Schaltung zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstiger ist und geringeren Bauraum benötigt. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Entladung bei einem Antriebssystem mit einem einphasigen DC/DC-Wandler mit minimalem Aufwand zu realisieren. Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der erste Schalter und der zweite Schalter so eingerichtet sind, um so abwechselnd und unterschiedlich zueinander ge schalten zu sein, dass entweder der erste Stromkreis oder der zweite Stromkreis ge schlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespei cher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen.
In anderen Worten ausgedrückt, wird eine aktive Entladung der gesamten Energie speicher im Fahrzeugbordnetz durch eine geschickte Umladung der vorhandenen Energiespeicher erreicht. Dieses Umladen der Energiespeicher wird durch das ab wechselnde Schließen und Öffnen des ersten Schalters und des zweiten Schalters realisiert. In anderen Worten, wird der Gleichspannungszwischenkreis einer Leis tungselektronik bzw. die Kapazitäten in einem Fahrzeugbordnetz bei Antriebssyste men mit einem vorgeschalteten einphasigen DC/DC-Wandler in Buck-Boost oder Boost Topologie aktiv entladen. Es ist zu beachten, dass der erste Kondensator und der zweite Kondensator jeweils einen Energiespeicher darstellen, welche es zu entla den gilt.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der erste Schalter und der zweite Schalter eingerichtet sind, um ein Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis und dem zweiten Strom kreis basierend auf einem vorbestimmten Zeitintervall zu erzwingen. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn das vorbestimmte Zeitintervall, in welchem der erste Stromkreis durch Schließen des ersten Schalters geschlossen ist, dem vorbestimmten Zeitintervall zumindest annährend entspricht, in welchem der zweite Stromkreis durch Schließen des zweiten Schalters geschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Schal tung zwischen dem ersten und dem zweiten Stromkreis periodisch umschaltet. In an deren Worten bedeutet das, dass der erste Schalter periodisch versetzt zu dem zwei ten Schalter geschaltet ist. Hierbei ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Schaltung so eingerichtet ist, um das Umschalten selbstständig/automatisch dauerhaft durchzuführen bzw. bis zu dem Zeitpunkt durchzuführen, bis die gewünschte Spannung von weniger als 60 V erreicht ist, bzw. ein Entladen nicht mehr gewünscht ist.
Auch ist es bevorzugt, wenn der Entladevorgang derart vorgesehen ist, dass entweder der erste Schalter zu und der zweite Schalter offen oder der zweite Schalter zu und der erste Schalter offen ist. Das bedeutet in anderen Worten, dass sobald der Ent ladevorgang gestartet ist, immer einer der beiden Schalter in der Offenstellung ist und der andere der beiden Schalter geschlossen ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der erste Stromkreis einen ersten Zustand des Entlade vorgangs definiert, in welchem der erste Kondensator über die Spule entladen wird, wenn der erste Schalter geschlossen und der zweite Schalter offen ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der zweite Stromkreis einen zweiten Zustand des Ent ladevorgangs definiert, in welchem der zweite Kondensator über die Spule und den ersten Kondensator entladen wird, wenn der zweite Schalter geschlossen und der ers te Schalter offen ist. Das bedeutet, dass durch die zwei verwendeten Schalterstellun gen lediglich ein Umschalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand vorgesehen ist. Somit wird der erste Kondensator als ein erster Energiespeicher im mer abwechseln mit dem zweiten Kondensator als ein zweiter Energiespeicher entla den.
In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn der ohmsche Widerstand des ersten Kondensators, des zweiten Kondensators, der Spule, des ersten Schalters und des zweiten Schalters sowohl im ersten Stromkreis als auch im zweiten Strom kreis gezielt darauf abgestimmt ist, die im jeweiligen Stromkreis gespeicherte Energie in Wärme umzuwandeln und als Wärme abzugeben. Hierbei ist es von Vorteil, dass keine zusätzlichen Bauteile für den Entladevorgang bzw. die Entladefunktion benötigt / eingesetzt werden müssen. Dadurch können zusätzliche Kosten und Bauraum einge- spart werden. Diese Einsparung betrifft hauptsächlich teure Leistungswiderstände und einen zusätzlichen Halbleiter-Schalter.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn sämtliche Leistungsbauteil des DC/DC- Wandlers Wasser gekühlt sind. Somit ist das thermische Verhalten stets unkritisch während der aktiven Entladung der Kondensatoren bzw. Energiespeicher. Dies ist bei der Verwendung von Leistungswiderständen nicht der Fall. In anderen Worten, be steht aufgrund der bestehenden Wasserkühlung bei sämtlichen Leistungsbauteilen des DC/DC-Wandlers keine Gefahr, dass diese aufgrund der in Wärme umgewandel ten Energie überhitzen. Somit wird durch ohmsche Widerstände von dem ersten Kon densator, dem zweiten Kondensator, der Spule und dem ersten sowie dem zweiten Schalter die elektrische Energie als Wärme entsorgt.
Bevorzugterweise ist eine Software Routine in die Schaltung integriert. Mittels dieser integrierten Software Routine ist das Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis und dem zweiten Stromkreis möglich. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das vorbe stimmte Zeitintervall zum Umschalten zwischen den beiden Schalterstellungen leicht einstellbar ist. Zudem können die Leistungsbauteile des DC/DC-Wandlers sowie des sen Ansteuer-Bauteile wie Gatetreiber, Mikroprozessor und Stromsensorik verwendet werden, so dass wiederum keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Software Routine bspw. zum auto matischen Öffnen und Schließen des jeweiligen ersten Schalters oder zweiten Schal ters ausgelegt ist.
Es ist bevorzugt, wenn die Schaltung dazu ausgebildet und ausgelegt ist, den zumin dest einen Energiespeicher nach vorzugsweise 500ms auf unter 50V zu entladen, zumindest jedoch auf unter 60V in unter 2Sekunden. Dies hat den Vorteil, dass die Si cherheitsnorm den zumindest einen Energiespeicher auf unter 60V in zwei Sekunden zu entladen, leicht erfüllt ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Fahrzeugantrieb, insbesondere für ein hybridelektrisches-, Plug-In-Hybrid- oder reines Elektrofahrzeug, in welchem eine Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte enthalten ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahrzeugantriebs, insbe sondere in einem hybridelektrischen-, Plug-In-Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeug, mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC- Wandler einen ersten Kondensator, eine dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule und einen ersten Schalter für einen ersten Stromkreis und den ersten Konden sator, die dem ersten Kondensator nachgeschaltete Spule, einen der Spule nachge schalteten zweiten Schalter und einen dem zweiten Schalter nachgeschalteten zwei ten Kondensator für einen zweiten Stromkreis vorsieht, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten wer den, dass entweder der erste Stromkreis oder der zweite Stromkreis geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahr zeugbordnetzes aktiv zu entladen.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers,
Fig. 2 ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers gemäß einem ersten Zu stand des aktiven Entladevorgangs,
Fig. 3 ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers gemäß einem zweiten Zu stand des aktiven Entladevorgangs, Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung des Spannungs- und des Stromverlaufs über der Zeit während eines gesamten aktiven Entladevorgangs, sowie
Fig. 5 ein Diagramm zur vergrößerten Darstellung des Ausschnitts A aus Fig. 4.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen be zeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines einphasigen DC/DC-Wandlers 1 zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssystems eines elektrischen Fahr zeugantriebs mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz. Der einphasi ge DC/DC-Wandler 1 ist dem Antriebssystem als Stellglied vorgeschaltet. In Fig. 1 ist gezeigt, dass der DC/DC-Wandler 1 einen ersten Kondensator 2, eine dem ersten Kondensator 2 nachgeschaltete Spule 3 und einen ersten Schalter 4 für einen ersten Stromkreis 5 (in Fig. 2 gezeigt) hat. Des Weiteren hat der DC/DC-Wandler 1 den ers ten Kondensator 2, die dem ersten Kondensator 2 nachgeschaltete Spule 3, einen der Spule 3 nachgeschalteten zweiten Schalter 6 und einen dem zweiten Schalter 6 nachgeschalteten zweiten Kondensator 7 für einen zweiten Stromkreis 8 (in Fig. 3 ge zeigt). In Fig. 1 sind der erste Schalter 4 und der zweite Schalter 6 in einer Offenstel lung gezeigt.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild des einphasigen DC/DC-Wandlers 1 aus Fig. 1 gemäß ei nem ersten Zustand 10 (in Fig. 5 gezeigt) des aktiven Entladevorgangs. In dem ersten Zustand 10 ist der erste Schalter 4 geschlossen und der zweite Schalter 6 in einer Of fenstellung. Der durch den ersten Schalter 4 geschlossene erste Stromkreis 5 ermög licht das Entladen des ersten Kondensators 2 über die nachgeschaltete Spule 3. Der zweite Kondensator 7 wird hierbei nicht beachtet. Fig. 3 zeigt ein Schaltbild des einphasigen DC/DC-Wandlers 1 aus Fig. 1 gemäß ei nem zweiten Zustand 11 (in Fig. 5 gezeigt) des aktiven Entladevorgangs. In dem zwei ten Zustand 11 ist der zweite Schalter 6 geschlossen und der erste Schalter 4 in einer Offenstellung. Der durch den zweiten Schalter 6 geschlossene zweite Stromkreis 8 ermöglicht das Entladen des zweiten Kondensators 7 über die Spule 3 und den ersten Kondensator 2.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung des Spannungs- und des Stromverlaufs über der Zeit während eines gesamten aktiven Entladevorgangs. Fig. 4 enthält ein oberes spannungsbezogenes und ein unteres ström bezogenes Diagramm. Auf der x- Achse ist die Zeit in Millisekunden in einem Bereich zwischen Os bis 600ms aufgetra gen. Auf der y-Achse ist in dem oberen Diagramm die Spannung in Volt in einem Be reich zwischen -46 V bis +489 V aufgetragen und in dem unteren Diagramm der Strom in Ampere in einem Bereich zwischen -200 A bis +200 A.
Das obere Diagramm der Fig. 4 zeigt den Spannungsverlauf Uci in dem ersten Kon densator 2 und den Spannungsverlauf Uc2 in dem zweiten Kondensator 7. Hierbei ist zu erkennen, dass die Spannungen Uci von dem ersten Kondensator 2 und die Span nungen Uc2 von dem zweiten Kondensator 7 bereits nach 500ms auf unter 50V liegen. Eine detailliertere Beschreibung hierzu folgt zu Fig. 5
Das untere Diagramm der Fig. 4 zeigt den Stromverlauf II in der Spule 3. Der Strom II beschreibt das Verhalten des Stroms an der Spule 3 während des Entladevorgangs gemäß dem abwechselnden Schalten zwischen dem ersten Zustand 10 und dem zweiten Zustand 11 . In anderen Worten beschreibt II den Verlauf des Stroms basie rend auf dem Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis 5 und dem zweiten Stromkreis 8.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur vergrößerten Darstellung des Ausschnitts A aus Fig. 4. Gemäß Fig. 4 sind in Fig. 5 ebenfalls zwei Diagramme, ein oberes spannungsbezo genes und ein unteres strombezogenes, gezeigt. Im oberen Diagramm sind zwei Kennlinien zu erkennen. Eine erste Kennlinie beschreibt den Spannungsverlauf Uci und eine zweite Kennlinie beschreibt den Spannungsverlauf Uc2.
Die erste Kennlinie gemäß Uci im oberen Diagramm beschreibt den Verlauf der Spannung gemäß dem ersten Kondensator 2 im einphasigen DC/DC-Wandler 1 . Da bei ist das abwechselnde Schließen und Öffnen der Schalter 4 und 6 zu erkennen. Wenn der erste Schalter 4 geschlossen ist und der erste Kondensator 2 gemäß dem ersten Zustand 10 entladen wird, fällt die Kurve der Kennlinie Uci. Sobald der erste Schalter 4 geöffnet und der zweite Schalter 6 geschlossen ist, wird der zweite Kon densator 7 gemäß dem zweiten Zustand 11 entladen. In diesem zweiten Zustand 11 steigt die Kennlinie Uci an.
Bei einer Zusammenschau des abwechselnden Schaltens zwischen den beiden Zu ständen 10 und 11 entsteht ein wellförmiger/sinusförmiger Verlauf. Hierbei wird der Spitze-Tal-Wert 12 mit dem Fortschreiten der Zeit immer kleiner, bis sich die Kurve bei etwa 500ms Sekunden nur noch in dem Spannungsbereich von 0V bis 50V gemäß Fig. 4 bewegt.
Die zweite Kennlinie gemäß Uc2 im oberen Diagramm beschreibt den Verlauf der Spannung gemäß dem zweiten Kondensator 7 im einphasigen DC/DC-Wandler 1 . Dabei ist wiederum das abwechselnde Schließen und Öffnen der Schalter 4 und 6 zu erkennen. Wenn der zweite Schalter 6 geschlossen ist und der zweite Kondensator 7 gemäß dem zweiten Zustand 11 entladen wird, fällt die Kurve der Kennlinie Uc2. So bald der zweite Schalter 6 geöffnet und der erste Schalter 4 geschlossen ist, wird der erste Kondensator 2 gemäß dem ersten Zustand 10 entladen. In diesem ersten Zu stand 10 steigt die Kennlinie Uc2 an.
Bei einer Zusammenschau des abwechselnden Schaltens der beiden Zustände 10 und 11 entsteht wiederum ein wellenförmiger/sinusförmiger Verlauf. Hierbei wird der Spitze-Tal-Wert 12 mit dem Fortschreiten der Zeit immer kleiner und das gesamte Spannungsniveau fällt so ab, dass sich bei etwa 500ms der Spannungsbereich zwi schen 0 und 50V befindet.
Bei einem Vergleich der beiden Kennlinien Uci und Uc2 ist zu erkennen, dass der Spitze-Tal Wert 12 der Kennlinie Uci deutlich größer ist, als der Spitze-Tal-Wert 12 der Kennlinie Uc2. Des Weiteren zeigt das obere Diagramm der Fig. 5, dass die Kurve Uci fällt, wenn die Kurve Uc2 steigt und andersherum. Das spiegelt das Umschalten zwischen den beiden Zuständen 10 und 11 , bzw. das abwechselnde Entladen des ersten Kondensators2 und des zweiten Kondensators 7 wider. Der Spitze-Tal-Wert 12 der Uci ist deutlich größer als der der Kennlinie Uc2. Dies hat den Hintergrund, dass der zweite Kondensator 7 über den ersten Kondensator 2 und die Spule 3, und der erste Kondensator 2 nur über die Spule 3 entladen wird. Somit steigt das Spannungs niveau der Kennlinie Uci deutlich höher an. Die Kennlinie Uc2 zeigt einen sehr flachen Kurvenverlauf, allerdings auf einem durchgehend höheren Spannungsniveau. Die Pe riodendauer 14 beider Kennlinien Uci und Uc2 definiert sich über die gemeinsame Dauer des ersten Zustands 10 und des zweiten Zustands 11 zusammen.
Im unteren Diagramm ist eine Kennlinie lu gezeigt. In der Stromkurve ILI ist zu erken nen, dass bei einem Umschalten von dem ersten Zustand 10 in den zweiten Zustand 11 oder bei einem Umschalten von dem zweiten Zustand 11 in den ersten Zustand 10 jeweils eine Nullstelle 15 durchlaufen wird. Demnach befindet sich ein Hochpunkt 16 der Stromkurve lu zeitlich betrachtet in der Mitte des ersten Zustands 10 und ein Tief punkt 17 der Stromkurve lu zeitlich betrachtet in der Mitte des zweiten Zustands 11 . Die Amplitude 13 definiert sich von der Nulllinie bis zum Hochpunkt 16 bzw. Tiefpunkt 17 des Stromverlaufs lu und nimmt ebenfalls mit dem Fortschreiten der Zeit so ab, dass sich die Stromkurve mit dem Fortschreiten des Entladevorgangs der Nulllinie an nähert. Bezuqszeichenliste DC/DC-Wandler Erster Kondensator Spule Erster Schalter Erster Stromkreis Zweiter Schalter Zweiter Kondensator Zweiter Stromkreis Zeitintervall Erster Zustand Zweiter Zustand Spitze-Tal-Wert Amplitude Periodendauer Nullstelle Hochpunkt Tiefpunkt

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltung zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssys tems eines elektrischen Fahrzeugantriebs, insbesondere in einem hybridelektrischen-, Plug-In-Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeug, mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeugbordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler (1 ) als Stellglied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler (1 ) einen ersten Kondensator (2), eine dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3) und einen ersten Schalter (4) für einen ersten Stromkreis (5) und den ersten Kondensator (2), die dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3), einen der Spule (3) nachgeschalte ten zweiten Schalter (6) und einen dem zweiten Schalter (6) nachgeschalteten zwei ten Kondensator (7) für einen zweiten Stromkreis (8) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (6) so eingerichtet sind, um so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschalten zu sein, dass entwe der der erste Stromkreis (5) oder der zweite Stromkreis (8) geschlossen ist, um wäh rend eines Entladevorgangs den zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeug bordnetzes aktiv zu entladen.
2. Schaltung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (6) eingerichtet sind, um ein Umschalten zwischen dem ersten Stromkreis (5) und dem zweiten Stromkreis (8) basierend auf einem vorbe stimmten Zeitintervall (9) zu erzwingen.
3. Schaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ent ladevorgang derart vorgesehen ist, dass entweder der erste Schalter (4) zu und der zweite Schalter (6) offen oder der zweite Schalter (6) zu und der erste Schalter (4) of fen ist.
4. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromkreis (5) einen ersten Zustand (10) des Entladevorgangs definiert, in welchem der erste Kondensator (2) über die Spule (3) entladen wird, wenn der erste Schalter (4) geschlossen und der zweite Schalter (6) offen ist.
5. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stromkreis (8) einen zweiten Zustand (11) des Entladevorgangs definiert, in welchem der zweite Kondensator (7) über die Spule (3) und den ersten Kondensa tor (2) entladen wird, wenn der zweite Schalter (6) geschlossen und der erste Schalter (4) offen ist.
6. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand des ersten Kondensators (2), des zweiten Kondensators (7), der Spule (3), des ersten Schalters (4) und des zweiten Schalters (6) sowohl im ersten Stromkreis (5) als auch im zweiten Stromkreis (8) gezielt darauf abgestimmt ist, die im jeweiligen Stromkreis (5, 8) gespeicherte Energie in Wärme umzuwandeln und als Wärme abzugeben.
7. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Software Routine in den DC/DC-Wandler (1) integriert ist.
8. Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (1) dazu ausgebildet ist, den zumindest einen Energiespeicher auf unter 50V zu entladen.
9. Elektrischer Fahrzeugantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung ge mäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthalten ist.
10. Verfahren zum Entladen von zumindest einem Energiespeicher eines Antriebssys tems eines elektrischen Fahrzeugs mit einer Leistungselektronik in einem Fahrzeug bordnetz, wobei dem Antriebssystem ein einphasiger DC/DC-Wandler (1) als Stell glied vorgeschaltet ist, wobei der DC/DC-Wandler (1) einen ersten Kondensator (2), eine dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3) und einen ersten Schalter (4) für einen ersten Stromkreis (5) und den ersten Kondensator (2), die dem ersten Kondensator (2) nachgeschaltete Spule (3), einen der Spule (3) nachgeschalteten zweiten Schalter (6) und einen dem zweiten Schalter (6) nachgeschalteten zweiten Kondensator (7) für einen zweiten Stromkreis (8) vorsieht, wobei der erste Schalter (4) und der zweite Schalter (6) so abwechselnd und unterschiedlich zueinander geschal- ten werden, dass entweder der erste Stromkreis (5) oder der zweite Stromkreis (8) geschlossen ist, um während eines Entladevorgangs den zumindest einen Energie speicher des Fahrzeugbordnetzes aktiv zu entladen.
PCT/DE2020/100802 2019-09-18 2020-09-15 Schaltung zum entladen von einem energiespeicher eines antriebssystems WO2021052534A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022517486A JP2022548710A (ja) 2019-09-18 2020-09-15 駆動システムのエネルギー蓄積器を放電させるための回路
US17/639,349 US20220344956A1 (en) 2019-09-18 2020-09-15 Circuit for discharging an energy store of a drive system
CN202080063304.6A CN114728591A (zh) 2019-09-18 2020-09-15 用于使驱动系统的能量存储装置放电的电路

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019125098 2019-09-18
DE102019125098.6 2019-09-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021052534A1 true WO2021052534A1 (de) 2021-03-25

Family

ID=72643950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2020/100802 WO2021052534A1 (de) 2019-09-18 2020-09-15 Schaltung zum entladen von einem energiespeicher eines antriebssystems

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220344956A1 (de)
JP (1) JP2022548710A (de)
CN (1) CN114728591A (de)
DE (1) DE102020123983A1 (de)
WO (1) WO2021052534A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012203778A1 (de) 2011-04-04 2012-10-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs und Akkumulatoreinrichtung in diesem
DE112012005937T5 (de) * 2012-02-23 2014-12-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrofahrzeug
DE102015105391A1 (de) * 2014-04-15 2015-10-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrisches fahrzeug
EP2852998B1 (de) * 2012-08-29 2019-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Energiespeichersystem und temperatursteuerungsverfahren dafür

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6424786B2 (ja) * 2015-09-28 2018-11-21 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012203778A1 (de) 2011-04-04 2012-10-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Steuerung eines hybridischen Antriebsstrangs und Akkumulatoreinrichtung in diesem
DE112012005937T5 (de) * 2012-02-23 2014-12-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrofahrzeug
EP2852998B1 (de) * 2012-08-29 2019-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Energiespeichersystem und temperatursteuerungsverfahren dafür
DE102015105391A1 (de) * 2014-04-15 2015-10-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektrisches fahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
CN114728591A (zh) 2022-07-08
DE102020123983A1 (de) 2021-03-18
US20220344956A1 (en) 2022-10-27
JP2022548710A (ja) 2022-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1784910B1 (de) Spannungsregler mit überspannungsschutz
DE102008054885B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Energieversorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs
DE102005051433B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Generators in einem Zwei-Spannungs-Bordnetz eines Kraftfahrzeuges
DE102016006549A1 (de) Bidirektionale Gleichspannungswandleranordnung
DE102012100951A1 (de) Schaltungsanordnung für Stromrichter mit Zwischenkreis, sowie Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters
EP2953227A1 (de) Bordnetz für ein kraftfahrzeug
DE102009031295A1 (de) Energiespeichervorrichtung
EP2783442A1 (de) Bordnetz und verfahren zum betreiben eines bordnetzes
EP2440432A1 (de) Schaltungsanordung und steuerverfahren zur spannungsstützung eines bordnetzes eines fahrzeugs
DE102010051323B4 (de) Ladesystem zum Laden einer Batterie eines Fahrzeuges mit einem Zwei-Weg-Laderegler
EP2707245B1 (de) Leistungselektronische vorrichtung und steuerverfahren für eine elektrische maschine und für elektrische energiespeicher
EP1641650B1 (de) Berspannungsbegrenzer für einen traktionsstromrichter
DE102011075509A1 (de) Energiespeichersystem und Antriebssystem für ein Fahrzeug
EP3720733B1 (de) Verfahren zum steuern einer elektrischen anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs mit mehreren batterien sowie elektrische anlage eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs
WO2004014685A2 (de) Elektrische antriebsquelle für motorischen antrieb und fahrzeug mit einer solchen antriebsquelle
WO2014063876A1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zum vorladen eines kapazitiven bauelements
EP2532042B1 (de) Batterie mit induktivem cell-balancing
WO2002080334A2 (de) Antrieb für ein kraftfahrzeug
DE102014016076A1 (de) DC/DC-Wandler für ein Kraftfahrzeug
WO2021052534A1 (de) Schaltung zum entladen von einem energiespeicher eines antriebssystems
DE102010041068A1 (de) System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems
DE102014012028A1 (de) Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden oder Entladen eines elektrischen Energiespeichers mit beliebigen Betriebsspannungen
WO2021197991A1 (de) Fahrzeugseitige hochvolt-ladeschaltung und fahrzeugbordnetz
DE102015213053A1 (de) Verbesserte Antriebsordnung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
DE102007027482A1 (de) Spannungsbegrenzungsschaltung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20780088

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022517486

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20780088

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1