WO2015128101A1 - Elektrisches antriebssystem - Google Patents

Elektrisches antriebssystem Download PDF

Info

Publication number
WO2015128101A1
WO2015128101A1 PCT/EP2015/050197 EP2015050197W WO2015128101A1 WO 2015128101 A1 WO2015128101 A1 WO 2015128101A1 EP 2015050197 W EP2015050197 W EP 2015050197W WO 2015128101 A1 WO2015128101 A1 WO 2015128101A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inverter
drive system
phase
electric drive
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/050197
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Schroeder
Martin Braun
Stefan Butzmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2015128101A1 publication Critical patent/WO2015128101A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/58—Structural details of electrical machines with more than three phases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system, in particular for an electrically operated vehicle such as an electric car or a hybrid vehicle.
  • an inverter 102 in the form of a
  • Pulse-controlled inverter For this purpose, a DC voltage provided by a DC voltage intermediate circuit 103 can be converted into a multi-phase AC voltage, for example a three-phase AC voltage.
  • the DC intermediate circuit 103 is fed by a string 104 of serially connected battery modules 105 or any DC voltage sources.
  • Document DE 10 2011 085 731 A1 discloses an electric drive system for a six-phase motor with two inverters connected in parallel.
  • the document DE 10 2008 008 978 AI discloses modular drive converters.
  • Document DE 10 2010 001 250 A1 discloses an electric drive system for an electric machine with two
  • the present invention provides an electric drive system with a 3 * n-phase electric machine, n> l, which has at least two three-phase winding strands, a first
  • Inverter whose output terminals are connected to the phase terminals of a first of the three-phase winding phases of the electric machine, a second parallel to the first inverter switched
  • Inverter whose output terminals are connected to the phase terminals of a second of the three-phase winding phases of the electric machine, a first DC voltage source, which
  • One idea of the present invention is to control electrical machines by means of standardized power assemblies, such as inverters, for example in B6 topology.
  • standardized power assemblies such as inverters, for example in B6 topology.
  • Such inverters are available as standardized module types, which are inexpensive to procure and implement by economies of scale.
  • the modularization of the power modules advantageously increases the efficiency of the electric drive system without the implementation of the electrical machine or of the individual power units per se being more expensive or expensive.
  • simple mechanical connection means can be provided for all power modules, by means of which the system modules can be interconnected.
  • a central control device for example on a central control board, can be provided equally for all power assemblies.
  • the first and the second inverter each having a three-phase self-commutated inverter comprising three balanced half-bridges of two power semiconductor switches in series circuit.
  • the switching elements may each comprise power semiconductor switches, preferably MOSFET switches or IGBT switches. These switches are particularly durable and reliable to control.
  • the drive system may further comprise a control device, which is designed to control the power semiconductor switches of the first inverter and the second inverter, wherein the control device is arranged on a central control board for the first inverter and the second inverter.
  • the drive system may further comprise a first
  • Input terminals of the second inverter is coupled.
  • the first DC voltage source and the second DC voltage source are connected to the first DC voltage source and the second DC voltage source.
  • DC voltage source to be coupled via an electrically conductive connection.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary conventional electric drive system
  • Fig. 2 is a schematic representation of an electric drive system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an electric drive system 10 with a six-phase electrical machine 6, which may be, for example, a switched reluctance machine or a rotating field machine.
  • the electric machine 6 has two three-phase winding strands 6a and 6b which are coupled together in their neutral point or in each case in
  • the electric drive system 10 also has an inverter system of at least one first
  • Inverter 3a and a second inverter 3b In this case, the first inverter 3a feeds the first three-phase winding branch 6a of the electric machine 6 at its output terminals.
  • the second inverter 3b feeds the second three-phase winding branch 6b of the electrical machine 6 at its output terminals.
  • the inverters 3a and 3b each have a B6 full-bridge topology, that is, each of the inverters has a three-phase self-commutated inverter, the three symmetrical half-bridges of two power semiconductor switches Hl and H2, H3 and H4 or H5 and H6 in
  • the power semiconductor switches may be, for example, MOSFET switches or IGBT switches. However, it is also possible to use any other type of switching elements as switches Hl to H6 and to switch parallel to each switching element Hl to H6 a freewheeling diode.
  • a first of the phases of the three-phase winding strands 6a and 6b is coupled, at a middle tap of a second half-bridge of the inverters 3a or 3b a second of the phases of the three-phase winding strands 6a and 6b, respectively.
  • a third half-bridge of the inverters 3a and 3b a third of the phases of the three-phase winding strands 6a and 6b, respectively.
  • the first inverter 3a and the second inverter 3b can either as a separate inverter units or in a
  • a control device (not explicitly shown) may be used which, for example, on a common control board
  • the inverters 3a and 3b may each consist of a
  • DC intermediate circuit 2a and 2b are fed, which in turn is supplied by a DC voltage source la or lb, for example, a traction battery of an electric vehicle with electrical DC voltage.
  • a DC voltage source la or lb for example, a traction battery of an electric vehicle with electrical DC voltage.
  • the reference potentials of the DC voltage sources la and lb can be coupled via an electrically conductive connection.
  • DC voltage sources la and lb can, for example, a
  • Winding strands are assigned and electrically connected with selbigem.
  • DC sources la and lb can improve the performance of the electric drive system 10 while maintaining the desired
  • Power semiconductor switch Hl to H6 of the inverters 3a and 3b compared to conventional power semiconductor switches Hl to H6 are not increased.
  • the defective or defective part of the inverter system can be deactivated, and the electric machine 6 is at least temporarily by the rest
  • the electric machine 6 for example, a synchronous or asynchronous machine, a
  • Reluctance machine or a brushless DC motor (BLDC, "brushless DC motor”). It may also be possible, the electric
  • Passenger or goods transport vehicles which are designed for locomotion on or under the water, for example, ships, motor boats or the like.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, mit einer 3⋅n-phasigen elektrischen Maschine, n>1, welche mindestens zwei dreiphasige Wicklungsstränge aufweist, einem ersten Wechselrichter, dessen Ausgangsanschlüsse mit den Phasenanschlüssen eines ersten der dreiphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden sind, einem parallel zu dem ersten Wechselrichter geschalteten zweiten Wechselrichter, dessen Ausgangsanschlüsse mit den Phasenanschlüssen eines zweiten der dreiphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden sind, einer ersten Gleichspannungsquelle, welche Eingangsanschlüsse des ersten Wechselrichters mit einer Gleichspannung speist, und einer zweiten Gleichspannungsquelle, welche Eingangsanschlüsse des zweiten Wechselrichters mit einer Gleichspannung speist.

Description

Beschreibung Titel
Elektrisches Antriebssystem
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, insbesondere für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug wie ein Elektroauto oder ein Hybridfahrzeug.
Stand der Technik
Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, erfolgt in einem elektrischen Antriebssystem 100 die Einspeisung von mehrphasigem Strom in eine elektrische Maschine 101 üblicherweise durch einen Wechselrichter 102 in Form eines
Pulswechselrichters. Dazu kann eine von einem Gleichspannungszwischenkreis 103 bereitgestellte Gleichspannung in eine mehrphasige Wechselspannung, beispielsweise eine dreiphasige Wechselspannung umgerichtet werden. Der Gleichspannungszwischenkreis 103 wird dabei von einem Strang 104 aus seriell verschalteten Batteriemodulen 105 oder beliebigen Gleichspannungsquellen gespeist.
Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Leistung und Energie erfüllen zu können, werden häufig mehrere Batteriemodule oder Batteriezellen in einem Energiespeichersystem in Serie geschaltet. Wenn jedoch hohe Leistungen an der elektrischen Maschine benötigt werden, kann es notwendig werden, Maßnahmen in der Implementierung des elektrischen Antriebssystems 100 zu treffen, die den erhöhten Leistungsanforderungen gerecht werden.
Beispielsweise kann es möglich sein, mehrere Stränge 104 aus seriell verschalteten Batteriemodulen 105 parallel zu schalten. Dies kann jedoch zu unerwünschten Ausgleichsströmen zwischen den Strängen 104 führen. Zusätzlich dazu kann es auch notwendig sein, die Stromtragfähigkeit der Komponenten des Wechselrichters 102 und der elektrischen Maschine 101 zu erhöhen. Alternativ könnte auch die Zwischenkreisspannung angehoben werden. In jedem Fall werden umfangreiche Anpassungsentwicklungen und Änderungen in der Implementierung des elektrischen Antriebssystems nötig, die wiederum zu erhöhtem Implementierungsaufwand und -kosten führen.
Die Druckschrift US 2007/0070667 AI offenbart ein Antriebssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit mehrfach parallel geschalteten
Wechselrichtern, die einen mehrphasigen Motor mit Wechselspannung versorgen. Die Druckschrift DE 10 2011 085 731 AI offenbart ein elektrisches Antriebssystem für einen sechsphasigen Motor mit zwei parallel geschalteten Wechselrichtern. Die Druckschrift DE 10 2008 008 978 AI offenbart modulare Antriebsstromrichter. Die Druckschrift DE 10 2010 001 250 AI offenbart ein elektrisches Antriebssystem für eine elektrische Maschine mit zwei
Phasensystemen, die über getrennte Wechselrichter gespeist werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein elektrisches Antriebssystem, mit einer 3*n-phasigen elektrischen Maschine, n>l, welche mindestens zwei dreiphasige Wicklungsstränge aufweist, einem ersten
Wechselrichter, dessen Ausgangsanschlüsse mit den Phasenanschlüssen eines ersten der dreiphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden sind, einem parallel zu dem ersten Wechselrichter geschalteten zweiten
Wechselrichter, dessen Ausgangsanschlüsse mit den Phasenanschlüssen eines zweiten der dreiphasigen Wicklungsstränge der elektrischen Maschine verbunden sind, einer ersten Gleichspannungsquelle, welche
Eingangsanschlüsse des ersten Wechselrichters mit einer Gleichspannung speist, und einer zweiten Gleichspannungsquelle, welche Eingangsanschlüsse des zweiten Wechselrichters mit einer Gleichspannung speist.
Vorteile der Erfindung Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, elektrische Maschinen mithilfe von standardisierten Leistungsbaugruppen, wie etwa Wechselrichtern, beispielsweise in B6-Topologie, anzusteuern. Derartige Wechselrichter sind als standardisierte Modultypen verfügbar, die durch Skaleneffekte kostengünstig zu beschaffen und implementieren sind. Durch die Modularisierung der Leistungsbaugruppen wird die Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebssystems vorteilhafterweise erhöht, ohne dass die Ausführung der elektrischen Maschine oder der einzelnen Leistungsbaugruppen an sich aufwändiger oder kostenintensiver wird. Für alle Leistungsbaugruppen können zudem einfache mechanische Verbindungsmittel vorgesehen werden, durch die die Systemmodule zusammengeschaltet werden können. Außderdem kann eine zentrale Steuereinrichtung, beispielsweise auf einer zentralen Steuerplatine, für alle Leistungsbaugruppen gleichermaßen vorgesehen werden.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen
Antriebssystems können der erste und der zweite Wechselrichter jeweils einen dreiphasigen selbstgeführten Wechselrichter aufweisen, der drei symmetrische Halbbrücken aus jeweils zwei Leistungshalbleiterschaltern in Serienschaltung umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems können die Schaltelemente jeweils Leistungshalbleiterschalter, vorzugsweise MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter, aufweisen. Diese Schalter sind besonders belastbar und zuverlässig anzusteuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems kann das Antriebssystem weiterhin eine Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, die Leistungshalbleiterschalter des ersten Wechselrichters und des zweiten Wechselrichters anzusteuern, wobei die Steuereinrichtung auf einer zentralen Steuerplatine für den ersten Wechselrichter und den zweiten Wechselrichter angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems kann das Antriebssystem weiterhin einen ersten
Gleichspannungszwischenkreis, welcher zwischen die Eingangsanschlüsse des ersten Wechselrichters gekoppelt ist, und einen zweiten
Gleichspannungszwischenkreis aufweisen, welcher zwischen die
Eingangsanschlüsse des zweiten Wechselrichters gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems können die erste Gleichspannungsquelle und die zweite
Gleichspannungsquelle jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten
Batteriemodulen aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems können die Bezugspotentiale der ersten und zweiten
Gleichspannungsquelle über eine elektrisch leitfähige Verbindung gekoppelt sein.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften konventionellen elektrischen Antriebssystems; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleich wirkende Komponenten. Die in den Figuren gezeigten schematischen
Darstellungen sind nur beispielhafter Natur, die aus Gründen der
Übersichtlichkeit idealisiert abgebildet sind. Es versteht sich, dass die
dargestellten Komponenten lediglich zur Veranschaulichung von Prinzipien und funktionellen Aspekten der vorliegenden Erfindung dienen. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems 10 mit einer sechsphasigen elektrischen Maschine 6, welche beispielsweise eine geschaltete Reluktanzmaschine oder eine Drehfeldmaschine sein kann. Die elektrische Maschine 6 weist zwei dreiphasige Wicklungsstränge 6a und 6b auf, die in ihrem Sternpunkt miteinander gekoppelt oder aber jeweils in
Dreieckschaltung ausgeführt sein können. Das elektrische Antriebssystem 10 weist zudem ein Wechselrichtersystem aus mindestens einem ersten
Wechselrichter 3a und und einem zweiten Wechselrichter 3b auf. Dabei speist der erste Wechselrichter 3a an seinen Ausgangsanschlüssen den ersten dreiphasigen Wicklungsstrang 6a der elektrischen Maschine 6. Der zweite Wechselrichter 3b speist an seinen Ausgangsanschlüssen den zweiten dreiphasigen Wicklungsstrang 6b der elektrischen Maschine 6.
Die Wechselrichter 3a und 3b weisen dabei jeweils eine B6-Vollbrückentopologie auf, das heißt, jeder der Wechselrichter weist einen dreiphasigen selbstgeführten Wechselrichter auf, der drei symmetrische Halbbrücken aus jeweils zwei Leistungshalbleiterschaltern Hl und H2, H3 und H4 bzw. H5 und H6 in
Serienschaltung umfasst. Die Leistungshalbleiterschalter können beispielsweise MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter sein. Es ist dabei jedoch auch möglich, jede andere Art von Schaltelementen als Schalter Hl bis H6 zu verwenden und dabei parallel zu jedem Schaltelement Hl bis H6 eine Freilaufdiode zu schalten. An einem Mittelabgriff einer ersten Halbbrücke der Wechselrichter 3a bzw. 3b ist eine erste der Phasen der dreiphasigen Wicklungsstränge 6a bzw. 6b gekoppelt, an einem Mittelabgriff einer zweiten Halbbrücke der Wechselrichter 3a bzw. 3b eine zweite der Phasen der dreiphasigen Wicklungsstränge 6a bzw. 6b, und an einem Mittelabgriff einer dritten Halbbrücke der Wechselrichter 3a bzw. 3b eine dritte der Phasen der dreiphasigen Wicklungsstränge 6a bzw. 6b.
Der erste Wechselrichter 3a und der zweite Wechselrichter 3b können dabei entweder als separate Wechselrichtereinheiten oder auch in einem
gemeinsamen Wechselrichtermodul implementiert sein. In letzterem Fall kann ein einziges Wechselrichtermodul mit sechs symmetrischen Halbbrücken
vorgesehen werden, dass in entsprechender Weise mit der elektrischen
Maschine 6 gekoppelt wird. Für die Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter Hl bis H6 kann eine (nicht explizit dargestellte) Steuereinrichtung eingesetzt werden, welche beispielsweise auf einer gemeinsamen Steuerplatine
implementiert werden kann.
Die Wechselrichter 3a und 3b können beispielsweise jeweils aus einem
Gleichspannungszwischenkreis 2a bzw. 2b gespeist werden, der wiederum durch eine Gleichspannungsquelle la bzw. lb, beispielsweise eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Gleichspannung versorgt wird. Die Bezugspotentiale der Gleichspannungsquellen la und lb können dabei über eine elektrisch leitfähige Verbindung gekoppelt werden. Die
Gleichspannungsquellen la und lb können dazu beispielsweise eine
Serienschaltung aus Batteriemodulen 5 aufweisen, deren Anzahl in Fig. 2 nur beispielhaft mit 3 dargestellt ist - jede andere Anzahl an Batteriemodulen 5 kann ebenso möglich sein. Weiterhin ist klar, dass auch die Anzahl der Phasen der Wechselrichter 3a und 3b von der in Fig. 2 dargestellten beispielhaften Anzahl von drei abweichen kann, je nach erforderlicher Anzahl der Phasen der
Wicklungsstränge 6a und 6b der elektrischen Maschine 6, deren Phasenanzahl jede beliebige Zahl annehmen kann. Ebenso ist es möglich, mehr als zwei Wechselrichter 3a und 3b parallel zu schalten, insbesondere wenn die elektrische Maschine 6 mehr als zwei mehrphasige Wicklungsstränge 6a und 6b aufweist. Dazu kann jeder der Wechselrichter einem der mehrphasigen
Wicklungsstränge zugeordnet und mit selbigem elektrisch verbunden werden.
Durch die Parallelverschaltung von prinzipiell gleichartigen
Gleichspannungsquellen la und lb kann die Leistungsfähigkeit des elektrischen Antriebssystems 10 bei einer Beibehaltung des gewünschten
Ausgangsspannungslevels erheblich gesteigert werden. Durch den Einsatz von mehreren prinzipiell gleichartigen Wechselrichtern 3a und 3b könnnen die Phasenströme durch jeden der Wechselrichter 3a und 3b sowie die
Spannungsbelastung der jeweils zugeordneten Gleichspannungszwischenkreise 2a bzw. 2b gleich gehalten werden, auch wenn die Zahl der Wechselrichter größer als eins ist. Dadurch muss die Stromtragfähigkeit der
Leistungshalbleiterschalter Hl bis H6 der Wechselrichter 3a und 3b gegenüber herkömmlichen Leistungshalbleiterschaltern Hl bis H6 nicht erhöht werden. Zudem kann durch die Modularisierung ein redundantes System geschaffen werden, in dem im Fehlerfall einer einzelnen Gleichspannungsquelle la und lb oder eines einzelnen Wechselrichters 3a bzw. 3b eine Notbetriebsfunktion mit eingeschränkter Leistungsfähigkeit eingerichtet werden kann. Dazu kann der defekte oder fehlerhafte Teil des Wechselrichtersystems deaktiviert werden, und die elektrische Maschine 6 wird zumindest temporär durch die übrigen
Wechselrichterteile mit reduzierter Leistung versorgt.
In dem gezeigten Antriebssystem 10 kann die elektrische Maschine 6 beispielsweise eine Synchron- oder Asynchronmaschine, eine
Reluktanzmaschine oder ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC,„brushless DC motor") sein. Es kann dabei auch möglich sein, das elektrische
Antriebssystem 10 der Fig. 2 in stationären Systemen einzusetzen,
beispielsweise in Kraftwerken, in elektrischen Energiegewinnungsanlagen wie zum Beispiel Windkraftan lagen, Photovoltaikanlagen oder
Kraftwärmekopplungsanlagen, in Energiespeicheranlagen wie zum Beispiel Druckluftspeicherkraftwerken, Batteriespeicherkraftwerken,
Schwungradspeichern, Pumpspeichern oder ähnlichen Systemen. Eine weitere Einsatzmöglichkeit des elektrischen Antriebssystems 10 der Fig. 2 sind
Personen- oder Gütertransportfahrzeuge, welche zur Fortbewegung auf oder unter dem Wasser ausgelegt sind, beispielsweise Schiffe, Motorboote oder dergleichen.

Claims

Ansprüche
1. Elektrisches Antriebssystem (10), mit:
einer 3-n-phasigen elektrischen Maschine (6), n>l, welche mindestens zwei dreiphasige Wicklungsstränge (6a, 6b) aufweist;
einem ersten Wechselrichter (3a), dessen Ausgangsanschlüsse mit den
Phasenanschlüssen eines ersten der dreiphasigen Wicklungsstränge (6a, 6b) der elektrischen Maschine (6) verbunden sind;
einem parallel zu dem ersten Wechselrichter (3a) geschalteten zweiten
Wechselrichter (3b), dessen Ausgangsanschlüsse mit den Phasenanschlüssen eines zweiten der dreiphasigen Wicklungsstränge (6a, 6b) der elektrischen Maschine (6) verbunden sind;
einer ersten Gleichspannungsquelle (la), welche Eingangsanschlüsse des ersten Wechselrichters (3a) mit einer Gleichspannung speist; und
einer zweiten Gleichspannungsquelle (lb), welche Eingangsanschlüsse des zweiten Wechselrichters (3b) mit einer Gleichspannung speist.
2. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Wechselrichter (3a, 3b) jeweils einen dreiphasigen selbstgeführten Wechselrichter aufweisen, der drei symmetrische Halbbrücken aus jeweils zwei Leistungshalbleiterschaltern (Hl, H2; H3, H4; H5, H6) in Serienschaltung umfasst.
3. Elektrisches Antriebssystem (10) nach Anspruch 2, wobei die
Leistungshalbleiterschalter (Hl, H2; H3, H4; H5, H6) MOSFET-Schalter oder IGBT-Schalter aufweisen.
4. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, weiterhin mit:
einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die
Leistungshalbleiterschalter (Hl, H2; H3, H4; H5, H6) des ersten Wechselrichters (3a) und des zweiten Wechselrichters (3b) anzusteuern, wobei die Steuereinrichtung auf einer zentralen Steuerplatine für den ersten Wechselrichter (3a) und den zweiten Wechselrichter (3b) angeordnet ist.
5. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit:
einem ersten Gleichspannungszwischenkreis (2a), welcher zwischen die Eingangsanschlüsse des ersten Wechselrichters (3a) gekoppelt ist; und einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis (2b), welcher zwischen die Eingangsanschlüsse des zweiten Wechselrichters (3b) gekoppelt ist.
6. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Gleichspannungsquelle (la) und die zweite
Gleichspannungsquelle (lb) jeweils eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriemodulen (5) aufweisen.
7. Elektrisches Antriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bezugspotentiale der ersten und zweiten Gleichspannungsquelle (la, lb) über eine elektrisch leitfähige Verbindung gekoppelt sind.
PCT/EP2015/050197 2014-02-27 2015-01-08 Elektrisches antriebssystem Ceased WO2015128101A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203568.6A DE102014203568A1 (de) 2014-02-27 2014-02-27 Elektrisches Antriebssystem
DE102014203568.6 2014-02-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015128101A1 true WO2015128101A1 (de) 2015-09-03

Family

ID=52446342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/050197 Ceased WO2015128101A1 (de) 2014-02-27 2015-01-08 Elektrisches antriebssystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014203568A1 (de)
WO (1) WO2015128101A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016215762A1 (de) 2016-08-23 2018-03-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Antriebsanordnung
CN112234903A (zh) * 2020-09-30 2021-01-15 环旭电子股份有限公司 车辆驱动装置及其方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016120589A1 (de) * 2016-10-27 2018-05-03 Pierburg Gmbh Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102019200996A1 (de) 2019-01-28 2020-07-30 Robert Bosch Gmbh Elektrische Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Schaltungsanordnung
DE102023205890A1 (de) 2023-06-22 2024-12-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leistungselektronik zum Betreiben einer elektrischen Maschine, elektrische Antriebseinheit, Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Leistungselektronik

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008034665A1 (de) * 2007-07-30 2009-02-26 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Seriell gekoppelter zweimotoriger Antrieb unter Verwendung eines doppelseitigen Wechselrichtersystems
US20130099610A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-25 Denso Corporation Driving apparatus
DE112011102869T5 (de) * 2010-08-30 2013-06-20 Mitsubishi Electric Corp. Antriebsmodul mit integriertem Wechselrichter
WO2013131738A2 (de) * 2012-03-06 2013-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit elektrischer maschine und verfahren zum betreiben dieser

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7277304B2 (en) 2005-09-23 2007-10-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Multiple inverter system with single controller and related operating method
DE102006056855A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Antriebssystem für ein Aggregat eines Fahrzeugs
DE102008008978B3 (de) 2008-02-13 2009-03-19 Thomas Magnete Gmbh Antriebsvorrichtung für einen Steuerschieber eines hydraulischen Ventils
DE102010001250B4 (de) 2010-01-27 2022-09-15 Seg Automotive Germany Gmbh Elektrisches Bordnetz sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes
DE102010001593A1 (de) * 2010-02-04 2011-08-04 Continental Automotive GmbH, 30165 Schaltungsanordnung und Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben der Schaltungsanordnung
DE102011085731A1 (de) 2011-11-03 2013-05-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrisches System

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008034665A1 (de) * 2007-07-30 2009-02-26 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Seriell gekoppelter zweimotoriger Antrieb unter Verwendung eines doppelseitigen Wechselrichtersystems
DE112011102869T5 (de) * 2010-08-30 2013-06-20 Mitsubishi Electric Corp. Antriebsmodul mit integriertem Wechselrichter
US20130099610A1 (en) * 2011-10-19 2013-04-25 Denso Corporation Driving apparatus
WO2013131738A2 (de) * 2012-03-06 2013-09-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit elektrischer maschine und verfahren zum betreiben dieser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016215762A1 (de) 2016-08-23 2018-03-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Antriebsanordnung
CN112234903A (zh) * 2020-09-30 2021-01-15 环旭电子股份有限公司 车辆驱动装置及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014203568A1 (de) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015128103A1 (de) Elektrisches antriebssystem
DE102019130738A1 (de) Batterie mit einem Batteriemodul und Verfahren zu deren Betrieb
DE102005016177B4 (de) Schaltungsanordnung und zugehöriges Ansteuerverfahren für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit zwei Gleichstromquellen
DE102014209653B4 (de) Ansteuervorrichtung, Elektromaschine und Verfahren
DE102013202650B4 (de) Interne Energieversorgung von Energiespeichermodulen für eine Energiespeichereinrichtung und Energiespeichereinrichtung mit solchem
DE102019200996A1 (de) Elektrische Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Schaltungsanordnung
DE102013202652A1 (de) Ladeschaltung für eine Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Laden einer Energiespeichereinrichtung
DE102010064317A1 (de) System zur Ankopplung mindestens einer Gleichstromquelle an einen steuerbaren Energiespeicher und zugehöriges Betriebsverfahren
WO2013072107A1 (de) Energiespeichereinrichtung, system mit energiespeichereinrichtung und verfahren zum ansteuern einer energiespeichereinrichtung
EP2608397A1 (de) Modularer Hochfrequenz-Umrichter für Antriebe
DE102016215762A1 (de) Elektrische Antriebsanordnung
DE102014203568A1 (de) Elektrisches Antriebssystem
DE102012210010A1 (de) Energiespeichereinrichtung, System mit Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung
EP2673876B1 (de) Energiespeichereinrichtung für eine fremderregte elektrische maschine
WO2015128102A1 (de) Elektrisches antriebssystem
WO2015000669A1 (de) Vermeidung von bremsmomenten bei permanenterregten synchronmaschinen
EP3111549A1 (de) Elektrisches antriebssystem
WO2012107150A2 (de) System mit einer elektrisch erregten maschine
DE102014225985A1 (de) Axialflussmaschine mit integrierter Ladefunktionalität für ein elektrisches Antriebssystem
DE102014201711B4 (de) Energiespeichereinrichtung, System mit Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Energiespeichereinrichtung
DE102017212844A1 (de) Bidirektionaler Inverterlader
EP3329582A1 (de) Mehrphasiger wechselrichter
DE102017216388B4 (de) Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges
WO2012163572A2 (de) Energieversorgungseinrichtung für wechselrichterschaltungen
DE19742429C1 (de) Schaltungsanordnung

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: 15702385

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15702385

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1