WO2023147817A1 - Entladeschaltung, inverterschaltung, elektrische antriebseinrichtung und verfahren zur bestimmung eines alterungszustands einer entladeschaltung - Google Patents

Entladeschaltung, inverterschaltung, elektrische antriebseinrichtung und verfahren zur bestimmung eines alterungszustands einer entladeschaltung Download PDF

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WO2023147817A1
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discharge
memristor
circuit
discharge circuit
current
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Oliver Bogendoerfer
Aleksander Lodwich
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • 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
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    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Definitions

  • Discharge circuit inverter circuit, electric drive device and method for determining an aging state of a discharge circuit
  • the invention relates to a discharge circuit for discharging an electrical energy store, the discharge circuit having a discharge path through which a discharge current flows during the discharge of the energy store. Furthermore, the invention relates to an inverter circuit, an electrical drive device and a method for determining an aging state of a discharge circuit.
  • Discharge circuits are used in order to specifically convert the energy stored in electrical energy stores, in particular in capacitors, into heat by means of an active discharge.
  • the active discharging of such energy stores serves to reduce the electrical voltage of the respective energy store, in particular to achieve a safe state in which the voltage levels of the capacitors are below a predetermined maximum voltage value.
  • the discharge serves both to protect people who have access to the electrical circuit, for example as part of repair work or service work, and to protect the system itself a high-voltage sub-network of the vehicle electrical system.
  • Discharging usually takes place with the aid of at least one discharge resistor through which a discharge current flows when the energy store is discharged.
  • the discharge resistor makes it possible to convert the electrical energy stored in the energy store or the capacitor directly into heat.
  • the success of the discharging process or the achievement of a specific goal, for example reaching a specified maximum voltage level within a predetermined discharge time or the like depends on the nature of the discharge resistor or the nature of the entire discharge circuit. It is important to know whether this discharging circuit is functional as intended, particularly in the case of systems which implement active discharging only in emergency situations via a discharging circuit provided specifically for this purpose.
  • the invention provides in a discharge circuit of the type mentioned that the discharge circuit comprises at least one memristor through which at least part of the discharge current flows during the discharge of the energy store.
  • the resistance value of the memristor can be used as a measure of the aging of the discharge circuit to date.
  • the electrical resistance of the memristor thus represents a measure of the power and/or energy previously converted via the discharge circuit to predict the remaining service life or power to be implemented via the discharge circuit.
  • the discharge circuit can be used to discharge at least one parasitic capacitance and/or one capacitor.
  • the histones of the previous discharges via the discharge circuit can advantageously be determined.
  • the electrical resistance of a memristor is dependent on the electrical charge that has previously flowed through it and is therefore dependent on the discharge current, which at least partially flows through the memristor during discharge.
  • all or part of the discharge current can flow through the memristor.
  • the resistance value of the memristor can increase or decrease when a discharge current flows through it.
  • the memristor is connected in relation to the discharge path in particular in such a way that the discharge current, or the part of the discharge current, flows through it in the same direction during each discharge process.
  • the memristor is connected in relation to the discharge gap in particular in such a way that each direction of the currents through the discharge device changes the resistance in the same direction, ie leads to an increase or decrease in the resistance in each case.
  • diodes can be used, for example, which rectify the current through the memristor.
  • the electrical resistance of the memristor changes continuously with each active discharge process of the energy store implemented via the discharge circuit.
  • the memristor is designed to permanently change its electrical resistance value as a function of the charge that has flowed through it or the current that has flowed through it. Since the resistance value of the memristor changes depending on the discharge processes that have taken place so far, it is possible to read out the resistance value of the memristor and use it as an indirect indicator of service life or
  • the electrical resistance of the memristor not only represents a measure of the number of previous discharge processes, but also takes into account the charge that has flowed in each case as a discharge current.
  • the resistance value of the memristor can thus advantageously provide information about the previous loads on the discharge circuit.
  • the use of the memristor thus has the advantage that, in contrast to a pure software counter, which counts the discharge processes via the discharge circuit, the intensity of the active discharges via the discharge circuit can also be taken into account. This also makes it possible to use the resistance of the memristor to draw conclusions about how much the discharge circuit was loaded overall during the previous discharge processes. It is also possible to use a plurality of memristors, through which the discharge current or the or a partial discharge current flows.
  • the detection of the aging state of a discharge circuit has the advantage that the discharge circuit components used for discharge, such as the memristor and/or further discharge resistors, do not have to be oversized.
  • the memristor is designed as a passive component.
  • a memristor designed as a passive component does not need any further control device in order to determine the discharging process via the discharging circuit, since the resistance of the memristor changes only because of the discharging current or partial discharging current flowing through it. The effect of the discharging process is thus retained or recorded in the form of a change in resistance, without the need for a parallel measurement on the memristor or for the memristor to be energized or the like by a further control device.
  • the discharge circuit comprises at least one discharge resistor, the memristor being connected in parallel with the discharge resistor.
  • the discharge resistor and the memristor connected in parallel with the discharge resistor form at least part of the discharge path of the discharge circuit.
  • the discharge circuit has a plurality of discharge resistors, which are connected in parallel and/or in series with one another. In this case, the memristor can be connected in parallel to one or more discharge resistors connected in parallel and/or in series.
  • the memristor is preferably dimensioned in such a way that its expected service life exceeds the expected service life of the discharge device.
  • the ratio of the partial current through the discharge resistor and the partial current through the memristor corresponds to a ratio that is as fixed as possible within a specified tolerance and does not or only slightly influence the total discharge current flowing through the discharge gap.
  • care must be taken to ensure that the memristor does not impermissibly reduce or increase the necessary discharge currents during its entire service life and does not itself become the component with the shortest service life of the discharge circuit.
  • the memristor has a greater electrical resistance than the discharge resistor.
  • the provision of a larger electrical resistance for the memristor has the advantage that the part of the discharge current which flows through the memristor is smaller than the part of the discharge current which flows through the discharge resistor. In this way, the power that has to be converted within the memristor is advantageously reduced.
  • a significant part of the discharge current flows through the discharge resistor, so that a significant part of the power is correspondingly converted in the discharge resistor.
  • all resistance values within an interval of resistance values which the memristor can assume are at least ten times as high large, in particular at least a hundred times as large as the resistance value of the discharge resistor.
  • any ratios between the resistance of the discharge resistor and the possible achievable resistance values of the memristor can be used, in particular if these meet the requirements described above for the service life and the dimensioning of the memristor or the discharge circuit.
  • the memristor is designed as a discharge resistor and/or that the memristor is connected in series with a discharge resistor of the discharge circuit.
  • the memristor designed as a discharge resistor and/or the series connection of discharge resistor and memristor form at least part of the discharge path.
  • the memristor can also be designed as a discharge resistor or connected in series with a discharge resistor of the discharge circuit, so that a larger part of the discharge current or even the entire discharge current also flows through the memristor flows.
  • the discharge path can be switched via at least one switching element, in particular parallel to an energy store to be discharged.
  • the switching element can be designed as a transistor, for example, so that an energy store to be discharged can be discharged via the discharge path of the discharge circuit when the switching element is closed.
  • the switching element can represent part of the discharge path, in particular when it is in the closed state.
  • the discharge circuit comprises a control device, the control device being designed to determine at least one measured resistance value describing the electrical resistance of the memristor, the control device being designed to generate aging information describing an aging state of the discharge circuit as a function to determine the resistance reading.
  • the control device can be connected to the memristor directly or via a measuring circuit.
  • the control device and/or a component of the measuring circuit can, for example, apply a test voltage to the memristor, with the current flow for determining the resistance value of the memristor being determined accordingly.
  • Other methods for determining the electrical resistance of the memristor are also possible.
  • the control device can then determine aging information describing an aging state of the discharge circuit as a function of the measured resistance value. For this purpose, for example, a calculation rule or an assignment rule, for example a table or the like, can be stored in the control device.
  • the aging status of the discharge circuit can be determined from the resistance value of the memristor, for example by comparing it with a maximum or minimum permissible resistance reference value, with the difference between the determined resistance value of the memristor and the resistance reference value being a measure of the aging of the memristor and thus also of the aging of the discharge circuit, in particular at least one discharge resistor of the discharge circuit connected in parallel or in series with the memristor.
  • an inverter circuit that it comprises an inverter and a discharge circuit according to the invention.
  • the inverter can, for example, as a bridge inverter or bridge rectifier, in particular as a B6 bridge. A different design of the inverter is also possible.
  • the inverter can include at least one parasitic capacitance and/or at least one capacitor, in particular in a DC voltage intermediate circuit of the inverter circuit, which can be discharged via the discharge circuit.
  • the at least one capacitor can be designed as an X capacitor or as a Y capacitor.
  • the inverter can also include a plurality of capacitors, which can be connected up as a combination of at least one X capacitor and at least one Y capacitor.
  • an electric drive device for a motor vehicle, it is provided that it comprises an inverter circuit according to the invention and an electric machine connected to the inverter circuit.
  • an inverter circuit for example, a single-phase or multi-phase, in particular a three-phase, stator winding of the electrical machine can be energized via the inverter circuit.
  • the electrical machine can be designed in particular as a traction motor for a motor vehicle, so that the electrical machine can be driven via the inverter circuit or an energy store connected to the inverter circuit, for example a traction battery of a motor vehicle.
  • the inverter of the inverter circuit can also be bidirectional, so that charging of the energy store is also possible when the electric machine is in generator operation.
  • the discharge circuit comprises a switchable discharge path through which a discharge current flows during discharge, at least one memristor through which at least part of the discharge current flows during discharge, and a control device, wherein the control device determines at least one resistance value describing the electrical resistance of the memristor and an aging state of the Discharge circuit descriptive aging information determined depending on the resistance reading.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of an electric drive device according to the invention, comprising an inverter circuit according to the invention with a first exemplary embodiment of a discharge circuit according to the invention, and
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of an electric drive device according to the invention, comprising an inverter circuit with a second exemplary embodiment of a discharge circuit according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electric drive device 1 for a motor vehicle.
  • the electric drive device 1 includes an inverter circuit 2 and an electric machine 3 connected to the inverter circuit 2.
  • the inverter circuit 2 includes an inverter 4 and a discharge circuit 5.
  • the inverter circuit 2 is also equipped with an energy store 6, which is designed, for example, as a traction battery of a motor vehicle , tied together. Via the inverter circuit 2, a direct current taken from the energy store 6 can be converted into an alternating current for energizing the electrical Machine 3, for example, for energizing a present three-phase stator of the electrical machine 3, converted.
  • the electric machine 3 can be designed, for example, as a traction electric motor for a motor vehicle.
  • the inverter 4 can be designed, for example, as a bidirectional inverter, in particular as a B6 bridge, so that the inverter circuit 2 converts both a direct current from the energy store 6 into an alternating current for motor operation of the electrical machine 3 and from the electrical machine 3 AC generated in a generator operation can be converted into a DC current, in particular for charging the energy storage device 6 .
  • the inverter circuit 2 comprises a plurality of energy stores 7, 8 designed as capacitors.
  • the energy store 7 designed as a capacitor is connected up as an X capacitor and the two energy stores 8 designed as capacitors are each each wired as Y-capacitors.
  • the energy storage device 6 can be connected to the inverter circuit 2, e.g. B. be connected via at least one switching device 9, so that a disconnection of the energy store 6 from the inverter circuit 2 is possible.
  • the energy store 6 is separated from the inverter circuit 2 via the switching device 9, for example because a motor vehicle comprising the electric drive device 1 is switched off and/or a fault occurs in the motor vehicle, there is usually still an electrical charge in the energy stores 7, 8 saved.
  • the voltage applied to the energy stores 7, 8 can in particular still correspond to the voltage of the energy store 6.
  • this requires active discharging of the energy stores 7, 8 and any parasitic capacitances that may be present for safety reasons.
  • This active discharging can take place via the discharging circuit 5 .
  • the discharge circuit 5 comprises a discharge resistor 10 and a switching element 11 which is connected in series with the discharge resistor 10 .
  • the switching element 11 can be embodied as a transistor, for example.
  • the series circuit made up of discharge resistor 10 and switching element 11 is connected in parallel to energy store 7 .
  • the switching element 11 is closed for this purpose, so that in particular the electrical energy stored in the energy store 7 is converted into heat in the discharge resistor 10.
  • the energy stores 8 designed as Y capacitors and/or any parasitic capacitances of the inverter circuit 2 or the drive device 1 that may be present can also be discharged via the discharge circuit 5 in addition or as an alternative.
  • the discharge circuit 5 also includes a memristor 12, which is connected in parallel to the discharge resistor 10 in the present exemplary embodiment.
  • the electrical resistance of the memristor 12 is dependent on the charge that has flowed through it or the current that has flowed through it.
  • the discharge circuit 5 it is possible for the discharge circuit 5 to have a plurality of discharge resistors 10 which, in particular, can be connected in series and/or in parallel with one another or in series and/or in parallel with the memristor 12 . It is also possible to use a plurality of memristors 12 connected in parallel or in series with one or more discharge resistors 10 .
  • the discharging resistor 10, the switching element 11 and the memristor 12 form a discharging path 14 of the discharging circuit 5, via which a discharging current IE for discharging the energy storage device 7, 8 flows when the switching element 11 is closed. Since part of the discharge current IE also flows through the memristor 12 connected in parallel with the discharge resistor 10 during discharge, the electrical resistance of the memristor 12 can be used as a measure of the discharge currents that have flowed so far and thus as a measure of aging of the discharge circuit 5. in particular as a measure of aging of the discharge resistor 10.
  • the electrical resistance of the memristor 12 is in particular greater than the electrical resistance of the discharge resistor 10, so that the part of the discharge current IE which flows through the memristor 12 is lower than the part of the discharge current IE which flows through the discharge resistor 10.
  • at least 90% of the discharge current IE can flow through at least one discharge resistor 10 for all resistance values which the memristor 12 can assume as a function of the charge that has flowed through it. Accordingly, a proportion of 10% or less of the discharge current IE flows through the memristor 12.
  • all resistance values within an interval of resistance values which the memristor 12 can assume are at least ten times as large, in particular at least a hundred times as large as the resistance of the discharge resistor.
  • the discharge circuit 5 also includes a control device 13, which is connected to the memristor 12.
  • the control device 13 is designed to determine a measured resistance value that describes the electrical resistance of the memristor 12 . This can be done, for example, by the control device 13 injecting a small current into the memristor 12 and reading out the voltage drop across the memristor 12 . Alternatively, a small voltage can also be applied to the memristor 12 and the current flowing through the memristor 12 can be evaluated. Other methods for determining the electrical resistance of the memristor 12 are also conceivable.
  • the memristor 12 can be connected directly to the control device 13 or it can be provided that a measuring circuit (not shown) is arranged between the memristor 12 and the control device 13 .
  • Using the memristor 12 to determine the aging of the discharge circuit 5 has the advantage that the control device 13 does not have to be in operation during the discharge.
  • the discharging process and in particular also the loads acting on the discharging circuit 5 during the discharging process can be detected with the aid of the memristor 12 become.
  • the reading out of the measured resistance value describing the electrical resistance of the memristor 12 and the determination of the aging information as a function of the measured resistance value by the control device 13 can also take place at a later point in time.
  • FIG. 1 A further exemplary embodiment of an electric drive device 2 is shown in FIG.
  • the elements which are also present in the first exemplary embodiment are denoted by the same reference symbols.
  • the second exemplary embodiment of the electric drive device 2 differs from the first exemplary embodiment in the design of the discharge circuit 5 .
  • the memristor 12 is connected in series with the discharge resistor 10 .
  • the discharge current IE also flows completely through the memristor 12, which in particular can also be designed as a discharge resistor or for converting a significant proportion of the discharge current IE into heat.
  • the discharge circuit 5 it is also possible here for the discharge circuit 5 to have a plurality of discharge resistors 10 which are connected in series and/or in parallel with one another or in series and/or in parallel with the memristor 12 .
  • the control device 13 determines at least one measured resistance value which describes the electrical resistance of the memristor 12. The control device 13 then determines or ascertains aging information describing an aging state of the memristor as a function of the ascertained measured resistance value.
  • the aging status of the discharge circuit 5 can be determined from the resistance value of the memristor 12, for example by comparing it with a maximum or minimum permissible resistance reference value, with the difference between the determined resistance value of the memristor 12 and the resistance reference value being used as a measure of the aging of the memristor 12 and thus can also be used for the aging of the discharge circuit 5, in particular the discharge resistor 10 connected in parallel or in series with the memristor 12.
  • the aging information can be determined at any point in time after the discharge circuit 5 has been triggered, that is to say after the switching element 11 has closed. It is not necessary for the control device 13 itself to be energized and/or to carry out a measurement during the discharging process.
  • the aging state of the discharge circuit 5 can thus advantageously also be determined if, for example, the control device 13 is not in the operational state due to an emergency shutdown or the like.

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Abstract

Entladeschaltung zur Entladung eines elektrischen Energiespeichers (7, 8), wobei die Entladeschaltung (5) eine Entladestrecke (14), durch die während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) ein Entladestrom (IE) fließt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (5) wenigstens einen Memristor (12) umfasst, durch welchen während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) zumindest ein Teil des Entladestroms (IE) fließt.

Description

Entladeschaltunq, Inverterschaltunq, elektrische Antriebseinrichtunq und Verfahren zur Bestimmung eines Alterunqszustands einer Entladeschaltunq
Die Erfindung betrifft eine Entladeschaltung zur Entladung eines elektrischen Energiespeichers, wobei die Entladeschaltung eine Entladestrecke, durch die während des Entladens des Energiespeichers ein Entladestrom fließt, aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Inverterschaltung, eine elektrische Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands einer Entladeschaltung.
Entladeschaltungen werden eingesetzt, um die in elektrischen Energiespeichern, insbesondere in Kondensatoren, gespeicherte Energie durch eine aktive Entladung gezielt in Wärme umzuwandeln. Die aktive Entladung derartiger Energiespeicher dient dabei dem Abbau der elektrischen Spannung des jeweiligen Energiespeichers, insbesondere zum Erreichen eines sicheren Zustands, in dem die Spannungsniveaus der Kondensatoren jeweils unterhalb eines vorgegebenen Maximalspannungswerts liegen. Die Entladung dient dabei sowohl dem Schutz von Personen, welche beispielsweise im Rahmen von Reparaturarbeiten oder Servicearbeiten Zugang zu der elektrischen Schaltung haben, als auch dem Schutz des Systems selbst. In einem Kraftfahrzeugbordnetz kann eine Entladeschaltung beispielsweise zum Entladen von Zwischenkreiskondensatoren bzw. Filterkondensatoren, insbesondere in einem Hochvolt-Teilnetz des Bordnetzes, eingesetzt werden.
In der Regel erfolgt das Entladen unter Zuhilfenahme wenigstens eines Entladewiderstands, durch den bei dem Entladen des Energiespeichers ein Entladestrom fließt. Der Entladewiderstand ermöglicht es, die in dem Energiespeicher bzw. dem Kondensator gespeicherte elektrische Energie unmittelbar in Wärme umzuwandeln.
Der Erfolg des Entladevorgangs bzw. das Erreichen eines bestimmten Ziels, beispielsweise das Erreichen eines vorgegebenen Maximalspannungsniveaus innerhalb einer vorgegebenen Entladedauer oder Ähnliches, hängt dabei von der Beschaffenheit des Entladewiderstands bzw. der Beschaffenheit der gesamten Entladeschaltung ab. Insbesondere bei Systemen, welche eine aktive Entladung nur in Notsituationen über eine eigens dafür vorgesehene Entladeschaltung umsetzen, ist es wichtig zu wissen, ob diese Entladeschaltung wie vorgesehen funktionsfähig ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Entladeschaltung zur Entladung eines elektrischen Energiespeichers anzugeben, welche insbesondere eine verbesserte Auswertung eines Alterungszustands der Entladeschaltung ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Entladeschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Entladeschaltung wenigstens einen Memristor umfasst, durch welchen während des Entladens des Energiespeichers zumindest ein Teil des Entladestroms fließt.
Der Widerstandswert des Memristors kann als ein Maß für die bisherige Alterung der Entladeschaltung verwendet werden. Der elektrische Widerstand des Memristors stellt somit ein Maß für die bisher über die Entladeschaltung umgesetzte Leistung und/oder Energie dar. Der elektrische Widerstandswert des Memristors kann beispielsweise dazu herangezogen werden, das Verhältnis von umgesetzter Leistung zur Lebensdauer der Entladeschaltung zu bestimmen und/oder um eine verbleibende Lebensdauer bzw. umzusetzende Leistung über die Entladeschaltung zu prognostizieren.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung und der Auslegung des Memristors sowie gegebenenfalls weiterer Widerstände der Entladeschaltung ist entscheidend, dass ein bekannter Zusammenhang zwischen dem Strom in der Entladeschaltung und dem Strom durch den Memristor hergestellt wird. Dadurch ist es möglich, von dem erfassten Widerstand des Memristors auf die durch den Memristor geflossene Ladungsmenge und damit auf die geflossene Ladungsmenge in der gesamten Entladeschaltung zu schließen. Die Ladungsmenge, welche bereits durch die gesamte Entladeschaltung geflossen ist, kann als ein Maß für die bisherige Belastung und somit auch für die bisherige Alterung der Entladeschaltung verwendet werden. Über die Entladeschaltung kann ein beliebiger Energiespeicher entladen werden. Insbesondere kann die Entladeschaltung zur Entladung wenigstens einer parasitären Kapazität und/oder eines Kondensators verwendet werden. Mithilfe des Memristors kann vorteilhaft die Histone der bisherigen Entladungen über die Entladeschaltung ermittelt werden. Der elektrische Widerstand eines Memristors ist dabei abhängig von der bisher durch ihn geflossenen elektrischen Ladung und somit abhängig von dem Entladestrom, welcher zumindest teilweise beim Entladen durch den Memristor fließt. Abhängig von der Anordnung des Memristors in der Entladeschaltung kann der gesamte Entladestrom oder ein Teil des Entladestroms durch den Memristor fließen.
Je nach Ausprägung und/oder Verschaltung des Memristors kann der Widerstandswert des Memristors größer oder kleiner werden, wenn ein Entladestrom durch ihn fließt. Der Memristor ist dabei in Bezug zu der Entladestrecke insbesondere derart verschaltet, dass der Entladestrom, bzw. der Teil des Entladestroms, bei jedem Entladevorgang in der gleichen Richtung durch ihn fließt.
Der Memristor ist dabei in Bezug zu der Entladestrecke insbesondere derart verschaltet, dass jede Richtung der Ströme durch die Entladevorrichtung den Widerstand in derselben Richtung ändert, also jeweils zu einer Zunahme oder eine Abnahme des Widerstands führt. Dadurch kommt es unabhängig vom Stromfluss durch die Entladeschaltung immer zu einem Anstieg bzw. einer Abnahme des Widerstands des Memristors, so dass jeder Stromfluss durch die Entladeschaltung zu einer Reduktion der aus dem Widerstand des Memristors ableitbaren Lebensdauer der Entladeschaltung führt. Um unabhängig von der Stromrichtung durch die Entladeschaltung eine gleiche Stromflussrichtung durch den Memristor zu erzeugen, können beispielsweise Dioden zum Einsatz kommen, die den Strom durch den Memristor gleichrichten.
Auf diese Weise ändert sich der elektrische Widerstand des Memristors fortlaufend mit jedem über die Entladeschaltung umgesetzten, aktiven Entladevorgang des Energiespeichers. Insbesondere ist der Memristor dazu ausgebildet, seinen elektrischen Widerstandswert dauerhaft in Abhängigkeit der durch ihn geflossenen Ladung bzw. des durch ihn geflossenen Stroms zu ändern. Da sich der Widerstandswert des Memristors in Abhängigkeit der bisher erfolgten Entladevorgänge ändert, ist es möglich, den Widerstandswert des Memristors auszulesen und als einen indirekten Lebensdaueranzeiger bzw.
Alterungszustandsanzeiger der Entladeschaltung zu verwenden. Mithin stellt der elektrische Widerstand des Memristors somit nicht nur ein Maß für die Anzahl der bisherigen Entladevorgänge dar, sondern berücksichtigt zusätzlich auch die jeweils als Entladestrom geflossene Ladung. Vorteilhaft kann der Widerstandswert des Memristors somit eine Auskunft über die bisherigen Belastungen der Entladeschaltung geben.
Die Verwendung des Memristors hat somit dabei den Vorteil, dass im Gegensatz zu einem reinen Softwarezähler, welcher die Entladevorgänge über die Entladeschaltung zählt, auch die Intensität der aktiven Entladungen über die Entladeschaltung berücksichtigt werden kann. Dies erlaubt es, auch anhand des Widerstands des Memristors Aussagen darüber zu treffen, wie sehr die Entladeschaltung bei den bisherigen Entladevorgängen insgesamt belastet wurde. Auch die Verwendung mehrerer Memristoren, durch die jeweils der Entladestrom bzw. der oder ein Entladeteilstrom fließt, ist möglich.
Insbesondere wenn die Spannung des zu entladenden Energiespeichers zu Beginn des Entladevorgang hoch ist, muss viel elektrische Energie über die Entladeschaltung umgewandelt werden, so dass die Belastung der Entladeschaltung hoch ist bzw. die Entladeschaltung an ihrer oberen Betriebs- oder Belastungsgrenze betrieben wird. In Zuständen, in denen die Spannung des Energiespeichers geringer als ein zu erwartender Maximalwert ist, muss entsprechend eine kleinere Energiemenge über die Entladeschaltung umgesetzt werden, so dass entsprechend auch die Belastung der Entladeschaltung während einem solchen Entladevorgang geringer ist.
Für die Bestimmung der Alterungsinformation kann es insbesondere ausreichend sein, wenn diese zum einem späteren Zeitpunkt nach der aktiven Entladung durch ein Auslesen des dann aktuellen elektrischen Widerstands des Memristors erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass während der Entladung kein vollfunktionsfähiges bzw. betriebsbereites Steuergerät vorhanden sein muss, um den Entladevorgang zu erfassen, so wie es beispielsweise bei einem software-basierten Zähler erforderlich ist. Dies ermöglicht vorteilhaft auch ein Erfassen der Alterung der Entladeschaltung, wenn sich weitere Bestandteile der Entladeschaltung bzw. eines die Entladeschaltung umfassenden Systems sicherheitsbedingt in einem abgeschalteten Zustand befinden.
Das Erfassen des Alterungszustands einer Entladeschaltung hat den Vorteil, dass die zur Entladung verwendeten Komponenten der Entladeschaltung wie der Memristor und/oder weitere Entladewiderstände nicht überdimensioniert sein müssen.
Gleichzeitig wird eine präzise Bestimmung des bisherigen Alterungszustands der Entladeschaltung ermöglicht, welche insbesondere auch genauer ausfallen kann als bei der Verwendung einer nur die einzelnen Entladevorgänge zählenden Zählvorrichtung bzw. bei der Verwendung eines software-basierten Zählers in einem Steuergerät.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Memristor als ein passives Bauteil ausgeführt ist. Vorteilhaft braucht ein als passives Bauteil ausgeführter Memristor keine weitere Steuereinrichtung, um den Entladevorgang über die Entladeschaltung festzustellen, da sich der Widerstand des Memristors nur aufgrund des durch ihn fließenden Entladestrom bzw. Entladeteilstrom ändert. Die Auswirkung des Entladevorgangs wird somit in Form einer Widerstandsänderung festgehalten bzw. aufgezeichnet, ohne dass parallel eine Messung am Memristor oder eine Bestromung des Memristors oder Ähnliches durch eine weitere Steuereinrichtung erforderlich ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Entladeschaltung wenigstens einen Entladewiderstand umfasst, wobei der Memristor parallel zu dem Entladewiderstand geschaltet ist. Der Entladewiderstand und der parallel zu dem Entladewiderstand geschaltete Memristor bilden dabei zumindest einen Teil der Entladestrecke der Entladeschaltung. Bei einer Parallelschaltung des Memristors zu dem Entladewiderstand fließt ein Teil des Entladestroms durch den Entladewiderstand und ein weiterer Teil des Entladestroms durch den Memristor. Es ist möglich, dass die Entladeschaltung mehrere Entladewiderstände aufweist, welche parallel und/oder in Reihe zueinander geschaltet sind. In diesem Fall kann der Memristor parallel zu einem oder mehreren parallel und/oder in Reihe geschalteten Entladewiderständen verschaltet sein.
Der Memristor ist bevorzugt so dimensioniert, dass seine voraussichtliche Lebensdauer die voraussichtliche Lebensdauer der Entladevorrichtung übersteigt. Bei der Parallelschaltung des Memristors zu dem Entladewiderstand ist zu beachten, dass das Verhältnis des Teilstroms durch den Entladewiderstand und des Teilstroms durch den Memristor innerhalb einer vorgesehen Toleranz einem möglichst festen Verhältnis entspricht und den insgesamt durch die Entladestrecke fließenden Entladestrom nicht oder nur geringfügig beeinflusst. Bei der seriellen Anordnung des Memristors ist zu beachten, dass der Memristor während seiner gesamten Funktionsdauer die notwendigen Entladeströme nicht unzulässig reduziert oder erhöht und nicht selbst zum Bauteil mit der kürzesten Lebensdauer der Entladeschaltung wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Memristor einen größeren elektrischen Widerstand aufweist als der Entladewiderstand. Bei einer Parallelschaltung des Memristors zu dem Entladewiderstand hat das Vorsehen eines größeren elektrischen Widerstands für den Memristor den Vorteil, dass der Teil des Entladestroms, welcher durch den Memristor fließt, kleiner ist als der Teil des Entladestroms, welcher durch den Entladewiderstand fließt. Auf diese Weise wird die Leistung, welche innerhalb des Memristors umgesetzt werden muss, vorteilhaft reduziert.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein wesentlicher Teil des Entladestroms durch den Entladewiderstand fließt, so dass entsprechend auch ein wesentlicher Teil der Leistung im Entladewiderstand umgesetzt wird. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass für alle Widerstandswerte, welche der Memristor annehmen kann, 90 % des Entladestroms oder mehr durch den wenigstens einen Entladewiderstand fließen. Entsprechend fließt dabei ein Anteil von 10 % oder weniger des Entladestroms durch den wenigstens einen Memristor. Zusätzlich oder alternativ dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass alle Widerstandwerte innerhalb eines Intervalls von Widerstandswerten, welche der Memristor annehmen kann, mindestens zehnmal so groß, insbesondere mindestens hundertmal so groß, wie der Widerstandswert des Entladewiderstands sind. Grundsätzlich können beliebige Verhältnisse zwischen dem Widerstand des Entladewiderstands und den möglichen, erreichbaren Widerstandswerten des Memristors verwendet werden, insbesondere wenn diese den vorangehend beschriebenen Anforderungen an die Lebensdauer und die Dimensionierung des Memristors bzw. der Entladeschaltung gerecht werden.
In einer alternativen Ausgestaltung kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Memristor als ein Entladewiderstand ausgebildet ist und/oder dass der Memristor in Reihe zu einem Entladewiderstand der Entladeschaltung geschaltet ist. Der als Entladewiderstand ausgebildeter Memristor und/oder die Reihenschaltung aus Entladewiderstand und Memristor bilden dabei zumindest einen Teil der Entladestrecke.
Abhängig von der Ausgestaltung des Memristors bzw. den von dem Memristor erreichbaren Widerstandswerten kann dieser auch als ein Entladewiderstand ausgebildet sein bzw. in Reihe zu einem Entladewiderstand der Entladeschaltung geschaltet sein, so dass ein größerer Teil des Entladestroms oder sogar der gesamte Entladestrom auch durch den Memristor fließt. Auch in diesem Fall ist es möglich, den durch den Memristor geflossenen Entladestrom bzw. den durch einen Schaltungszweig der Entladeschaltung, in dem der Memristor als Entladewiderstand und/oder in Reihe zu einem weiteren Entladewiderstand geschaltet ist, geflossenen Entladeteilstrom, als Maß für die Alterung der Entladeschaltung heranzuziehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Entladestrecke über wenigstens ein Schaltelement, insbesondere parallel zu einem zu entladenden Energiespeicher, schaltbar ist. Das Schaltelement kann beispielsweise als ein Transistor ausgeführt sein, so dass ein zu entladender Energiespeicher bei geschlossenem Schaltelement über die Entladestrecke der Entladeschaltung entladen werden kann. Das Schaltelement kann dabei, insbesondere in geschlossenem Zustand, einen Teil der Entladestrecke darstellen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Entladeschaltung eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Ermittlung wenigstens eines den elektrischen Widerstand des Memristors beschreibenden Widerstandsmesswerts ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, eine einen Alterungszustand der Entladeschaltung beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts zu ermitteln.
Die Steuereinrichtung kann zur Ermittlung des wenigstens einen, den elektrischen Widerstand des Memristors beschreibenden Widerstandsmesswerts direkt oder über eine Messschaltung mit dem Memristor verbunden sein. Die Steuereinrichtung und/oder eine Komponente der Messschaltung kann zur Bestimmung des elektrischen Widerstands beispielsweise eine Testspannung an den Memristor anlegen, wobei entsprechend der Stromfluss zur Ermittlung des Widerstandswerts des Memristors bestimmt wird. Auch andere Verfahren zur Bestimmung des elektrischen Widerstands des Memristors sind möglich.
Die Steuereinrichtung kann anschließend eine einen Alterungszustand der Entladeschaltung beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des gemessenen Widerstandswerts ermitteln. Dazu kann in der Steuereinrichtung beispielsweise eine Rechenvorschrift oder eine Zuordnungsvorschrift, beispielsweise eine Tabelle oder Ähnliches, hinterlegt sein. Der Alterungszustand der Entladeschaltung kann aus dem Widerstandswert des Memristors zum Beispiel durch einen Vergleich mit einem maximal oder minimal zulässigen Widerstandsreferenzwert erfolgen, wobei der Abstand zwischen dem ermittelten Widerstandswert des Memristors und dem Widerstandsreferenzwert als ein Maß für die Alterung des Memristors und somit auch für die Alterung der Entladeschaltung, insbesondere wenigstens eines parallel oder in Reihe zu dem Memristor geschalteten Entladewiderstands der Entladeschaltung, herangezogen werden kann.
Für eine erfindungsgemäße Inverterschaltung ist vorgesehen, dass sie einen Inverter und eine erfindungsgemäße Entladeschaltung umfasst. Der Inverter kann beispielsweise als ein Brückenwechselrichter bzw. Brückengleichrichter, insbesondere als eine B6-Brücke, ausgeführt sein. Auch eine andere Bauform des Inverters ist möglich.
Der Inverter kann wenigstens eine parasitäre Kapazität und/oder wenigstens einen Kondensator, insbesondere in einem Gleichspannungszwischenkreis der Inverterschaltung, umfassen, welche über die Entladeschaltung entladen werden können. Der wenigstens eine Kondensator kann dabei als ein X-Kondensator oder als ein Y-Kondensator ausgeführt sein. Der Inverter kann auch mehrere Kondensatoren, welche als Kombination von wenigstens einem X-Kondensator und wenigstens einem Y-Kondensator verschaltet sein können, umfassen.
Für eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist vorgesehen, dass diese eine erfindungsgemäße Inverterschaltung sowie eine mit der Inverterschaltung verbundene elektrische Maschine umfasst. Über die Inverterschaltung kann beispielsweise eine ein- oder mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige, Statorwicklung der elektrischen Maschine bestromt werden.
Die elektrische Maschine kann insbesondere als ein Traktionsmotor für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein, so dass über die Inverterschaltung bzw. einen mit der Inverterschaltung verbundenen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, ein Antrieb der elektrischen Maschine erfolgen kann. Dabei kann der Inverter der Inverterschaltung auch bidirektional ausgeführt sein, so dass auch ein Laden des Energiespeichers in einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine möglich ist.
Für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands einer Entladeschaltung ist vorgesehen, dass die Entladeschaltung eine schaltbare Entladestrecke, durch die während des Entladens ein Entladestrom fließt, wenigstens einen Memristor, durch welchen während des Entladens zumindest ein Teil des Entladestroms fließt, sowie eine Steuereinrichtung umfasst, wobei die Steuereinrichtung wenigstens einen den elektrischen Widerstand des Memristors beschreibenden Widerstandsmesswert ermittelt und eine einen Alterungszustand der Entladeschaltung beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts bestimmt.
Sämtliche vorangehend in Bezug zu der erfindungsgemäßen Entladeschaltung beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Inverterschaltung, die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Auch die für die erfindungsgemäße Inverterschaltung, die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen sind jeweils untereinander entsprechend übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung, umfassend eine erfindungsgemäße Inverterschaltung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladeschaltung, und
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinrichtung, umfassend eine Inverterschaltung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladeschaltung.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die elektrische Antriebseinrichtung 1 umfasst eine Inverterschaltung 2 sowie eine mit der Inverterschaltung 2 verbundene elektrische Maschine 3. Die Inverterschaltung 2 umfasst einen Inverter 4 sowie eine Entladeschaltung 5. Die Inverterschaltung 2 ist weiterhin mit einem Energiespeicher 6, welcher beispielsweise als eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs ausgeführt ist, verbunden. Über die Inverterschaltung 2 kann ein dem Energiespeicher 6 entnommener Gleichstrom in einen Wechselstrom zum Bestromen der elektrischen Maschine 3, beispielsweise zum Bestromen eines vorliegend dreiphasigen Stators der elektrischen Maschine 3, gewandelt werden.
Die elektrische Maschine 3 kann zum Beispiel als ein Traktionselektromotor für ein Kraftfahrzeug ausgeführt sein. Der Inverter 4 kann beispielsweise als ein bidirektionaler Inverter, insbesondere als eine B6-Brücke, ausgebildet sein, so dass über die Inverterschaltung 2 sowohl ein Gleichstrom aus dem Energiespeicher 6 in einen Wechselstrom für einen Motorbetrieb der elektrischen Maschine 3 als auch ein von der elektrischen Maschine 3 in einem Generatorbetrieb erzeugter Wechselstrom in einen Gleichstrom, insbesondere zum Laden des Energiespeichers 6, gewandelt werden kann.
Beispielsweise zum Filtern von während dem Betrieb der Inverterschaltung 2 auftretenden Störungen umfasst die Inverterschaltung 2 mehrere, als Kondensatoren ausgebildete Energiespeicher 7, 8. Dabei ist der als Kondensator ausgebildete Energiespeicher 7 als ein X-Kondensator verschaltet und die beiden jeweils als Kondensatoren ausgebildete Energiespeicher 8 sind jeweils als Y-Kondensatoren verschaltet. Der Energiespeicher 6 kann mit der Inverterschaltung 2 z. B. über wenigstens eine Schaltvorrichtung 9 verbunden sein, so dass ein Abtrennen des Energiespeichers 6 von der Inverterschaltung 2 möglich ist.
Wenn der Energiespeicher 6 über die Schalteinrichtung 9 von der Inverterschaltung 2 abgetrennt ist, beispielsweise weil ein die elektrische Antriebseinrichtung 1 umfassendes Kraftfahrzeug abgestellt wird und/oder ein Fehlerfall in dem Kraftfahrzeug auftritt, ist in den Energiespeichern 7, 8 in der Regel noch eine elektrische Ladung gespeichert. Die an den Energiespeichern 7, 8 anliegende Spannung kann dabei insbesondere noch der Spannung des Energiespeichers 6 entsprechen. Insbesondere bei Antriebseinrichtungen, welche Teil eines Hochvoltkraftfahrzeugbordnetz sind, erfordert dies aus Sicherheitsgründen ein aktives Entladen der Energiespeicher 7, 8 sowie gegebenenfalls vorhandener, parasitärer Kapazitäten. Dieses aktive Entladen kann über die Entladeschaltung 5 erfolgen. Die Entladeschaltung 5 umfasst dazu einen Entladewiderstand 10 sowie ein Schaltelement 11 , welches in Reihe zu dem Entladewiderstand 10 geschaltet ist. Das Schaltelement 11 kann beispielsweise als ein Transistor ausgeführt sein. Die Reihenschaltung aus Entladewiderstand 10 und Schaltelement 11 ist parallel zu dem Energiespeicher 7 geschaltet. Zum Entladen des Energiespeichers 7 wird dazu das Schaltelement 11 geschlossen, so dass insbesondere die in dem Energiespeicher 7 gespeicherte elektrische Energie im Entladewiderstand 10 in Wärme umgesetzt wird. Je nach Ladungszustand in den Energiespeichern 7, 8 können dabei zusätzlich oder alternativ auch die als Y-Kondensatoren ausgebildeten Energiespeicher 8 und/oder gegebenenfalls vorhandene, parasitäre Kapazitäten der Inverterschaltung 2 bzw. der Antriebseinrichtung 1 über die Entladeschaltung 5 entladen werden.
Um einen Alterungszustand der Entladeschaltung 5 bestimmen zu können, umfasst die Entladeschaltung 5 weiterhin einen Memristor 12, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zu dem Entladewiderstand 10 geschaltet ist. Der elektrische Widerstand des Memristors 12 ist abhängig von der bisher durch ihn geflossenen Ladung bzw. des bisher durch ihn geflossenen Stroms. Es ist möglich, dass die Entladeschaltung 5 mehrere Entladewiderstände 10 aufweist, welche insbesondere in Reihe und/oder parallel zueinander bzw. in Reihe und/oder parallel zu dem Memristor 12 geschaltet sein können. Auch die Verwendung mehrerer parallel oder in Reihe zu einem oder mehreren Entladewiderständen 10 geschalteter Memristoren 12 ist möglich.
Der Entladewiderstand 10, das Schaltelement 11 und der Memristor 12 bilden dabei eine Entladestrecke 14 der Entladeschaltung 5, über welche bei geschlossenem Schaltelement 11 ein Entladestrom IE zum Entladen der Energiespeicher 7, 8 fließt. Da vorliegend beim Entladen ein Teil des Entladestroms IE auch durch den parallel zu dem Entladewiderstand 10 geschalteten Memristor 12 fließt, kann der elektrische Widerstand des Memristors 12 als ein Maß für die bisher geflossenen Entladeströme sein und somit als ein Maß für eine Alterung der Entladeschaltung 5, insbesondere als Maß für eine Alterung des Entladewiderstands 10, herangezogen werden. Der elektrische Widerstand des Memristors 12 ist dabei insbesondere größer als der elektrische Widerstand des Entladewiderstands 10, so dass der Teil des Entladestroms IE, welcher durch den Memristor 12 fließt, geringer ist als der Teil des Entladestroms IE, welcher durch den Entladewiderstand 10 fließt. Bevorzugt kann für alle Widerstandswerte, welche der Memristor 12 in Abhängigkeit der durch ihn geflossenen Ladung annehmen kann, wenigstens 90 % des Entladestroms IE durch wenigstens in einen Entladewiderstand 10 fließen. Entsprechend fließt dabei ein Anteil von 10 % oder weniger des Entladestroms IE durch den Memristor 12. Zusätzlich oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass alle Widerstandwerte innerhalb eines Intervalls von Widerstandswerten, welche der Memristor 12 annehmen kann, mindestens zehnmal so groß, insbesondere mindestens hundertmal so groß, wie der Widerstandswert des Entladewiderstands sind.
Zur Bestimmung des Alterungszustands der Entladeschaltung 5 umfasst die Entladeschaltung 5 weiterhin eine Steuereinrichtung 13, welche mit dem Memristor 12 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 13 ist dazu ausgebildet, einen den elektrischen Widerstand des Memristors 12 beschreibenden Widerstandsmesswert zu ermitteln. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass von der Steuereinrichtung 13 ein kleiner Strom in den Memristor 12 eingeprägt und die am Memristor 12 abfallende Spannung ausgelesen wird. Alternativ kann auch am Memristor 12 eine kleine Spannung angelegt und der durch den Memristor 12 fließende Strom ausgewertet werden. Auch andere Verfahren zur Ermittlung des elektrischen Widerstands des Memristors 12 sind denkbar. Der Memristor 12 kann direkt an die Steuereinrichtung 13 angebunden werden oder es kann vorgesehen sein, dass eine Messschaltung (nicht dargestellt) zwischen dem Memristor 12 und der Steuereinrichtung 13 angeordnet wird.
Das Verwenden des Memristors 12 zur Ermittlung der Alterung der Entladeschaltung 5 hat dabei den Vorteil, dass die Steuereinrichtung 13 während des Entladens nicht in Betrieb sein muss. Insbesondere bei einem Entladevorgang, welcher aufgrund eines Notfalls oder eines spontan aufgetretenen Fehlerfalls erfolgt, können mithilfe des Memristors 12 somit der Entladevorgang und insbesondere auch die auf die Entladeschaltung 5 wirkenden Belastungen während des Entladevorgangs erfasst werden. Das Auslesen des den elektrischen Widerstand des Memristors 12 beschreibenden Widerstandsmesswerts und die Ermittlung der Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts durch die Steuereinrichtung 13 können auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinrichtung 2 dargestellt. Dabei werden die Elemente, welche auch im ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das zweite Ausführungsbeispiel der elektrischen Antriebseinrichtung 2 unterscheidet sich durch die Ausbildung der Entladeschaltung 5 von dem ersten Ausführungsbeispiel. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Memristor 12 in Reihe zu dem Entladewiderstand 10 geschaltet. Dadurch fließt beim Entladen eines der Energiespeicher 7, 8 der Entladestrom IE vollständig auch durch den Memristor 12, welcher insbesondere ebenfalls als Entladewiderstand bzw. zur Umsetzung eines signifikanten Anteils des Entladestroms IE in Wärme ausgebildet sein kann. Es ist auch hierbei möglich, dass die Entladeschaltung 5 mehrere Entladewiderstände 10 aufweist, welche in Reihe und/oder parallel zueinander bzw. in Reihe und/oder parallel zu dem Memristor 12 geschaltet sind.
In einem Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustands der Entladeschaltung 5 ermittelt die Steuereinrichtung 13 wenigstens einen den elektrischen Widerstand des Memristors 12 beschreibenden Widerstandsmesswert. Anschließend bestimmt bzw. ermittelt die Steuereinrichtung 13 eine einen Alterungszustand des Memristors beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des ermittelten Widerstandsmesswerts.
Der Alterungszustand der Entladeschaltung 5 kann aus dem Widerstandswert des Memristors 12 zum Beispiel durch einen Vergleich mit einem maximal oder minimal zulässigen Widerstandsreferenzwert erfolgen, wobei der Abstand zwischen dem ermittelten Widerstandswert des Memristors 12 und dem Widerstandsreferenzwert als ein Maß für die Alterung des Memristors 12 und somit auch für die Alterung der Entladeschaltung 5, insbesondere des parallel oder in Reihe zu dem Memristor 12 geschalteten Entladewiderstands 10, herangezogen werden kann. Vorteilhaft kann das Ermitteln der Alterungsinformation dabei zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Auslösen der Entladeschaltung 5, das heißt nach dem Schließen des Schaltelements 11 , erfolgen. Es ist nicht erforderlich, dass die Steuereinrichtung 13 während des Entladevorgangs selbst bestromt wird und/oder eine Messung vornimmt. Vorteilhaft kann somit der Alterungszustand der Entladeschaltung 5 auch bestimmt werden, wenn sich beispielsweise die Steuereinrichtung 13 aufgrund einer Notabschaltung oder Ähnlichem nicht im betriebsbereiten Zustand befindet.
Bezuqszeichenliste
1 Antriebseinrichtung
2 Inverterschaltung 3 elektrische Maschine
4 Inverter
5 Entladeschaltung
6 Energiespeicher
7 Energiespeicher 8 Energiespeicher
9 Schalteinrichtung
10 Entladewiderstand
11 Schaltelement
12 Memristor 13 Steuereinrichtung
14 Entladestrecke IE Entladestrom

Claims

Patentansprüche Entladeschaltung zur Entladung eines elektrischen Energiespeichers (7, 8), wobei die Entladeschaltung (5) eine Entladestrecke (14), durch die während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) ein Entladestrom (IE) fließt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (5) wenigstens einen Memristor (12) umfasst, durch welchen während des Entladens des Energiespeichers (7, 8) zumindest ein Teil des Entladestroms (IE) fließt. Entladeschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Memristor (12) als ein passives Bauteil ausgeführt ist. Entladeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (5) wenigstens einen Entladewiderstand (10) umfasst, wobei der Memristor (12) parallel zu dem Entladewiderstand (10) geschaltet ist. Entladeschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Memristor (12) einen größeren elektrischen Widerstand aufweist als der Entladewiderstand (10). Entladeschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Memristor (12) als ein Entladewiderstand ausgebildet ist und/oder dass der Memristor (12) in Reihe zu einem Entladewiderstand (10) geschaltet ist. Entladeschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladestrecke (14) über wenigstens ein Schaltelement (11 ), insbesondere parallel zu einem zu entladenden Energiespeicher (7, 8), schaltbar ist. Entladeschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (5) eine Steuereinrichtung (13) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (13) zur Messung wenigstens eines den elektrischen Widerstand des Memristors (12) beschreibenden Widerstandsmesswerts ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (13) dazu eingerichtet ist, eine einen Alterungszustand des Memristors (12) beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts zu ermitteln. Inverterschaltung umfassend einen Inverter (4) und eine Entladeschaltung (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Inverterschaltung (2) nach Anspruch 8 sowie eine mit der Inverterschaltung (2) verbundene elektrische Maschine (3). Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustands einer Entladeschaltung (5), wobei die Entladeschaltung (5) eine schaltbare Entladestrecke (14), durch die während des Entladens ein Entladestrom (IE) fließt, wenigstens einen Memristor (12), durch welchen während des Entladens zumindest ein Teil des Entladestroms (IE) fließt, sowie eine Steuereinrichtung (13) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (13) wenigstens einen den elektrischen Widerstand des Memristors (12) beschreibenden Widerstandsmesswert erfasst und eine einen Alterungszustand des Memristors (12) beschreibende Alterungsinformation in Abhängigkeit des Widerstandsmesswerts ermittelt.
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