WO2017063832A1 - Fahrzeugbordnetz - Google Patents

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Franz Pfeilschifter
Martin Brüll
Joris Fokkelman
Klaus Mühlbauer
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a vehicle electrical system, in particular a hybrid electric / electric vehicle.
  • a vehicle electrical system in particular a hybrid electric / electric vehicle.
  • hybrid drives, start-stop functions and recuperation of braking energy and sailing operation require a specifically controlled electrical power flow within the vehicle electrical system.
  • other functions such as exhaust gas after-treatments with electrically heated catalysts, electrical and electrical turbochargers (climate) compressors requiring high electric power, which also requires precise and complex control of the electric Leis ⁇ processing flow.
  • the object of the present invention is to provide simple, inexpensive yet reliable car ⁇ board networks. Description of the invention:
  • the invention is based on the idea that the electrical systems of a vehicle, in particular a hybrid electric / electric vehicle, are operated with different types of current, ie an alternating current or a direct current.
  • the electrical systems of a vehicle can be subdivided into AC / DC generators and DC units.
  • the AC units include, for example, electric machines for driving the vehicle or belt starter generators.
  • the DC units include, for example, electric heaters, electrically heated catalysts, electric turbochargers or electric air compressors.
  • inverters inverters
  • the DC units are supplied directly with the direct current supplied by energy stores or, if necessary, in other voltage levels.
  • a vehicle electrical system is required to invert or convert the DC currents provided by the energy stores in a simple manner, inexpensively and nevertheless reliably into alternating currents or direct currents at other voltage levels with a few simple circuit components.
  • a vehicle electrical system in particular for a hybrid electric / electric vehicle provided ⁇ .
  • the vehicle electrical system comprising at least one duty cycling / three-phase generator, that is with a AC / three-phase ⁇ be exaggerated.
  • the vehicle electrical system further comprises at least one DC unit, which is operated according to a direct current.
  • the vehicle electrical system further comprises at least one bridge circuit, which is set up from a
  • the at least one bridge circuit comprises at least one half-bridge with at least one positive-voltage-side semiconductor switch and at least one semiconductor element of negative voltage, the two semiconductor switches being connected in series in the at least one half-bridge.
  • the vehicle electrical system further comprises at least one current path which electrically connects a power connection of the at least one DC aggregate to a power connection of the half bridge, wherein the power connection of the half bridge is between the at least one positive voltage side and the at least one negative voltage side semiconductor switch or the at least one positive voltage side and the at least a negative voltage side semiconductor switch electrically connected to each other.
  • the at least one bridge circuit with the at least one half-bridge forms a power output stage for the AC generator and provides the AC unit with alternating currents.
  • the at least one current path which connects the DC aggregate to the at least one positive-voltage-side semiconductor Switch which electrically connects at least one half-bridge, provides the DC-DC converter according to DC currents which are supplied via the at least one positive-voltage-side semiconductor switch to the at least one current path.
  • the at least one bridge circuit, and the at least one current path provide a simple, interference-resistant scarf ⁇ processing components a reliable cost effective solution for providing appropriate AC or. DC currents for the at least one AC unit and the at least one DC unit.
  • a bridge circuit is already part of the vehicle electrical system for an electric machine.
  • the vehicle electrical system described above can be produced in a hybrid electric / electric vehicle with even less effort and expense.
  • a vehicle electrical system is provided, which is simple and inexpensive and also AC units and
  • the vehicle electrical system further comprises at least one electrically controllable switch, in particular in the form of at least one thyristor or a MOSFET (Me ⁇ tall-oxide semiconductor field effect transistor), which is connected in series in the at least one current path and is arranged in an open Switching state to prevent the flow of current from the bridge circuit via the at least one current path to the at least one DC unit and to ⁇ swept in a closed switching state to allow the flow of current.
  • the vehicle electrical system preferably further comprises at least two, in particular at least three, current paths.
  • the at least one bridge circuit accordingly comprises at least two, in particular at least three, half-bridges each having at least one positive-voltage-side semiconductor switch and in each case at least one negative-voltage-side semiconductor switch.
  • the at least two or at least three current paths each electrically connect the current terminal of a DC unit with in each case one electrical connection between the at least one positive voltage side and the at least one negative voltage side semiconductor switch of the respective half bridges.
  • the at least two or at least three current paths preferably have a common portion at which a ge ⁇ my more slowly controllable switch, in particular a common thyristor is connected in series.
  • the vehicle electrical system preferably further comprises at least two, in particular at least three, DC units. In each case, the at least two or at least three current paths respectively connect the respective current connection of the at least two or at least three DC aggregates to one
  • the at least one AC unit preferably comprises an electric machine, in particular a belt starter ⁇ generator.
  • the at least one DC unit preferably comprises an electric heater, an electrically heated catalyst, an electric turbocharger and / or an electric air conditioning compressor.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a circuit section of a vehicle electrical system of a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 in a further schematic representation of a
  • Figure 1 shows a schematic representation of a
  • Circuit portion of a vehicle electrical system BZ of a hybrid ⁇ electric vehicle according to an embodiment of the invention.
  • the vehicle electrical system BZ comprises an AC generator WA, which in this embodiment is designed as a 48 volt belt starter generator (RSG). Furthermore, the on-board network BZ comprises three DC power units GA, each of which is designed as an electric heater for an electrically heated catalyst for exhaust aftertreatment, an electric air conditioning compressor and an electric turbocharger. The electrical system BZ further includes an electrical energy storage ES for providing electrical energy for the AC generator WA and the three DC units GA.
  • the on-board network BZ further comprises a bridge circuit BS, which comprises three half-bridges HB, which in turn each comprise a positive-voltage-side power semiconductor switch HS1 and a negative-voltage-side power semiconductor switch HS2.
  • the positive-voltage-side and the negative-voltage-side power semiconductor switches HS1, HS2 of each individual half-bridge HB are connected to one another in series.
  • the three half-bridges HB are electrically conductively connected via one phase-current line PL to one of the three starter phases of the AC aggregate WA.
  • the three phase power line PL are each electrically connected via an electrical connection AS to the respective half bridges HS, which electrically connect the positive voltage side and the negative voltage side power semiconductor switches HS1, HS2 of the respective half bridges HB.
  • the electrical system BZ further comprises an intermediate circuit capacitor ZK, which is connected in parallel between the electrical energy storage ES and the bridge circuit BS and is adapted to compensate for the voltage fluctuations between the energy storage ES and the bridge circuit BS.
  • the electrical system BZ further comprises three current paths SP, which electrically connect the respective connection point AS of the respective half-bridges to a current connection SA of the respective DC aggregates GA.
  • a thyristor TH is in each case electrically connected in the respective current paths SP, the three thyristors TH pointing via their respective cathode connection to the respective corresponding DC aggregate GA.
  • a DC generator GA is thus electrically connected to each of the three half bridges HB via a respective current path SP.
  • the mode of operation of the vehicle electrical system BZ shown in FIG. 1 is described in detail below:
  • Control signals are triggered in a manner known to those skilled in the art, which then provide from one of the energy storage ES provided DC a AC / three phase or three phase currents for the AC unit WA.
  • the positive-voltage side power semiconductor switch HS1 of the corresponding half-bridges HB are turned on continuously and the corresponding negative voltage side power semiconductor switch HS2 of the same half-bridges HB switched off continuously.
  • the thyristors TH of the corresponding current paths SP are turned on. This will be the
  • the control of the electrical power for the DC units to be operated GA is carried out by the corresponding control of the corresponding positive voltage side power semiconductor switch HS1 and the thyristors TH of the corresponding current paths SP.
  • the three DC units GA and the AC unit WA can also be operated in parallel.
  • the division of the Energy storage ES provided electrical power among the DC units GA and the AC unit WA is done, for example.
  • Via a kind of oscillation packet control with whole modulated half-wave voltage via the corresponding positive voltage side semiconductor switch HS1 are connected to the corresponding current paths SP.
  • the voltage sine half-waves can then by means of suitable
  • Circuit components in the DC units GA such. As a coil or a low-pass filter, are converted in a DC voltage with a desired voltage level.
  • DC unit GA must be primarily supplied with sufficient electrical power, designed as an electric air compressor DC unit GA can be operated with a reduced power.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the vehicle electrical system BZ in which a single DC generator GA is electrically connected via three current paths SP to all three half bridges HB of the bridge circuit BS or to the respective terminals AS of the three half bridges HB.
  • the three current paths SP have a common plinsab ⁇ section LA, over all three current paths SP with the single DC unit GA or its power connector SA are electrically connected.
  • the electrical system BZ in Figure 2 further comprises a single thyristor TH, which is electrically connected to the common line section LA of the three current paths SP.
  • the DC generator GA are supplied with power via the three positive-voltage side power semiconductor switches HS1.
  • the DC aggregate GA can be operated with an electrical power that exceeds a maximum permissible power, which a single positive-voltage-side power semiconductor switch HS1 can master or pass through.
  • the vehicle electrical system may comprise two or more DC units and a corresponding number of current paths.
  • the current paths are connected to one and the same half-bridge and electrically connect the positive-voltage-side semiconductor switch of this half-bridge with one of two or more DC aggregates or their respective current connection.
  • the electrical system comprises a plurality of
  • Comprising DC aggregates wherein at least one DC unit is electrically connected via a current path at only one half-bridge (a so-called “1 to 1 connection”), two or more DC aggregates are electrically connected via a common current path to only one half-bridge (a so-called “N to 1 connection”), or a DC aggregate are connected to a plurality of half-bridges via a plurality of current paths (a so-called “1 to N connection”) ,
  • a half-bridge or a positive-voltage-side semiconductor switch of a half-bridge can be electrically connected to a plurality of direct current units via a plurality of current paths.
  • a DC unit can be connected to several via several current paths
  • Half bridges be electrically connected.
  • the selection stage which is used to divide the electrical power between the three DC units GA and the AC unit WA, basically consist only of positive voltage side niegurleiterschalterm HS1 and thyristors TH, the selection stage correspondingly low power loss.

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Abstract

Offenbart wird ein Fahrzeugbordnetz (BZ), insb. eines Hybridelektro-/Elektrofahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: - mindestens ein Wechselstromaggregat (WA); - mindestens ein Gleichstromaggregat (GA); - mindestens eine Brückenschaltung (BS) zum Bereitstellen von Wechselströmen für das mindestens eine Wechselstromaggregat (WA), die mindestens eine Halbbrücke (HB) mit mindestens einem positivspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS1) und mindestens einem negativspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS2) umfasst; und - mindestens einen Strompfad (SP), der einen Stromanschluss (SA) des mindestens einen Gleichstromaggregats (GA) mit einem Stromanschluss (AS) zwischen dem mindestens einen positivspannungsseitigen (HS1) und dem mindestens einen negativspannungsseitigen (HS2) Halbleiterschalter der mindestens einen Halbbrücke (HB) elektrisch verbindet.

Description

Beschreibung
Fahrzeugbordnetz Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbordnetz, insbesondere eines Hybridelektro-/Elektrofahrzeugs . Stand der Technik
Mit der zunehmenden Anzahl von Funktionalitäten in den Fahrzeugen, insbesondere in den Hybridelektro-/Elektrofahrzeugen, hat sich in der Vergangenheit die Komplexität von Bordnetzen in Fahrzeugen, insbesondere in Hybridelektro-/Elektrofahrzeugen, deutlich erhöht. Insbesondere Hybridantriebe, Start-Stopp- Funktionen sowie Rekuperation von Bremsenergie und Segelbetrieb erfordern einen gezielt gesteuerten elektrischen Leistungsfluss innerhalb der Bordnetze. Auch weitere Funktionen wie Abgas- nachbehandlungen mit elektrisch geheizten Katalysatoren, elektrischen Turboladern und elektrischen (Klima- ) Kompressoren erfordern eine hohe elektrische Leistung, die ebenfalls eine präzise und aufwendige Ansteuerung des elektrischen Leis¬ tungsflusses erfordert.
Wie in allen technischen Systemen üblich, besteht auch für Fahrzeugbordnetze die allgemeine Anforderung, diese einfach, zuverlässig und kostengünstig zu bauen. Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einfache, kostengünstige und dennoch zuverlässige Fahrzeug¬ bordnetze bereitzustellen. Beschreibung der Erfindung:
Diese Aufgabe wird durch Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran- sprüche .
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass die elektrischen Systeme eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybridelekt- ro-/Elektrofahrzeugs, mit verschiedenen Stromarten, sprich einem Wechselstrom oder einem Gleichstrom, betrieben werden. Abhängig von den Stromarten lassen sich die elektrischen Systeme eines Fahrzeugs in Wechsel-/Drehstromaggregaten und Gleichstromaggregaten unterteilen. Zu den Wechselstromaggregaten gehören beispielsweise elektrische Maschinen zum Antrieb des Fahrzeugs oder Riemenstartergeneratoren. Zu den Gleichstromaggregaten gehören beispielsweise elektrische Heizungen, elektrisch geheizte Katalysatoren, elektrische Turboladern oder elektrische Klimakompressoren. Zum Versorgen der Wechselstromaggregate mit elektrischer Leistung bedarf es Wechsel- richter (Inverter), die aus von fahrzeuginternen elektrischen Energiespeichern bereitgestellten Gleichströmen Wechselströme erzeugen. Die Gleichstromaggregate werden direkt mit den von Energiespeichern bereitgestellten Gleichströmen bzw. bei Bedarf in anderen Spannungshöhen versorgt.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist dabei ein Fahrzeugbordnetz erforderlich, das mit wenigen einfachen Schaltungskomponenten die von den Energiespeichern bereitgestellten Gleichströme in einfacher Weise, kostengünstig und dennoch zuverlässig in Wechselströmen bzw. Gleichströmen in anderen Spannungshöhen zu invertieren bzw. zu konvertieren. Basierend auf diesem Grundgedanke wird ein Fahrzeugbordnetz, insbesondere für ein Hybridelektro-/Elektrofahrzeug, bereit¬ gestellt. Das Fahrzeugbordnetz umfasst mindestens ein Wech- sel-/Drehstromaggregat , der mit einem Wechsel-/Drehstrom be¬ trieben wird. Das Fahrzeugbordnetz umfasst ferner mindestens ein Gleichstromaggregat, das entsprechend mit einem Gleichstrom betrieben wird. Das Fahrzeugbordnetz umfasst ferner mindestens eine Brückenschaltung, die eingerichtet ist, aus einem
Gleichstrom Wechsel-/Drehströme (bspw. Phasenströme) für das mindestens eine Wechselstromaggregat bereitzustellen. Die mindestens eine Brückenschaltung umfasst mindestens eine Halbbrücke mit mindestens einem positivspannungsseitigen Halbleiterschalter und mindestens einem negativspannungssei- tigen Halbleiterschalter, wobei die beiden Halbleiterschalter in der mindestens einen Halbbrücke in Reihe geschaltet sind. Das Fahrzeugbordnetz umfasst ferner mindestens einen Strompfad, der einen Stromanschluss des mindestens einen Gleichstromaggregats mit einem Stromanschluss der Halbbrücke elektrisch verbindet, wobei der Stromanschluss der Halbbrücke sich zwischen dem mindestens einen positivspannungsseitigen und dem mindestens einen negativspannungsseitigen Halbleiterschalter befindet bzw. den mindestens einen positivspannungsseitigen und den mindestens einen negativspannungsseitigen Halbleiterschalter miteinander elektrisch verbindet.
Die mindestens eine Brückenschaltung mit der mindestens einen Halbbrücke bildet eine Leistungsendstufe für das Wechsel- Stromaggregat und stellt dem Wechselstromaggregat Wechselströme bereit .
Der mindestens eine Strompfad, der das Gleichstromaggregat mit dem mindestens einen positivspannungsseitigen Halbleiter- Schalter der mindestens einen Halbbrücke elektrisch verbindet, stellt dem Gleichstromwandler entsprechend Gleichströme bereit, die über den mindestens einen positivspannungsseitigen Halbleiterschalter zu dem mindestens einen Strompfad zugeführt werden.
Die mindestens eine Brückenschaltung und der mindestens eine Strompfad stellen als einfache, störungsresistente Schal¬ tungskomponenten eine zuverlässige kostengünstige Lösung zum Bereitstellen von entsprechenden Wechsel- bzw . Gleichströmen für das mindestens eine Wechselstromaggregat und das mindestens eine Gleichstromaggregat .
Insbesondere bei einem Hybridelektro-/Elektrofahrzeug ist eine Brückenschaltung bereits als Bestandteil des Fahrzeugbordnetzes für eine elektrische Maschine. Damit kann das oben beschriebene Fahrzeugbordnetz bei einem Hybridelektro-/Elektrofahrzeug mit noch geringeren Aufwand und Kosten hergestellt werden. Damit ist ein Fahrzeugbordnetz bereitgestellt, das einfach und kostengünstig ist und zudem Wechselstromaggregate und
Gleichstromaggregate zuverlässig mit entsprechenden Wechsel¬ strömen bzw. Gleichströmen versorgen kann. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeugbordnetz ferner mindestens einen elektrisch steuerbaren Schalter, insbesondere in Form von mindestens einem Thyristor oder eines MOSFET's (Me¬ tall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) , der in dem mindestens einen Strompfad in Reihe geschaltet ist und eingerichtet ist, in einem offenen Schaltzustand den Stromfluss von der Brückenschaltung über den mindestens einen Strompfad zu dem mindestens einen Gleichstromaggregat zu unterbinden und um¬ gekehrt in einem geschlossenen Schaltzustand den Stromfluss zu ermöglichen . Das Fahrzeugbordnetz umfasst vorzugsweise ferner mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, Strompfade. Die mindestens eine Brückenschaltung umfasst entsprechend mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, Halbbrücken mit jeweils mindestens einem positivspannungsseitigen Halbleiterschalter und jeweils mindestens einem negativspannungsseitigen Halbleiterschalter.
Vorzugsweise verbinden die mindestens zwei bzw. mindestens drei Strompfade jeweils den Stromanschluss eines Gleichstromag- gregats mit jeweils einem Stromanschluss zwischen dem mindestens einen positivspannungsseitigen und dem mindestens einem negativspannungsseitigen Halbleiterschalter der jeweiligen Halbbrücken elektrisch. Dabei weisen die mindestens zwei bzw. mindestens drei Strompfade vorzugsweise einen gemeinsamen Abschnitt auf, an dem ein ge¬ meinsamer steuerbarer Schalter, insbesondere ein gemeinsamer Thyristor, in Reihe geschaltet ist. Das Fahrzeugbordnetz umfasst vorzugsweise ferner mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, Gleichstromaggregate. Dabei verbinden die mindestens zwei bzw. mindestens drei Strompfade jeweils den jeweiligen Stromanschluss der mindestens zwei bzw. mindestens drei Gleichstromaggregate jeweils mit einem
Stromanschluss zwischen dem mindestens einen positivspannungsseitigen und dem mindestens einen negativspannungsseitigen Halbleiterschalter der jeweiligen Halbbrücken elektrisch.
Das mindestens eine Wechselstromaggregat umfasst vorzugweise eine elektrische Maschine, insbesondere einen Riemenstarter¬ generator .
Das mindestens eine Gleichstromaggregat umfasst vorzugweise eine elektrische Heizung, einen elektrisch geheizten Katalysator, einen elektrischen Turbolader und/oder einen elektrischen Klimakompressor .
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher er¬ läutert. Dabei zeigt: Figur 1 in einer schematischen Darstellung einen Schaltungsabschnitt eines Bordnetzes eines Hybrid- elektrofahrzeugs gemäße einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 in einer weiteren schematischen Darstellung einen
Schaltungsabschnitt eines weiteren Bordnetzes eines Hybridelektrofahrzeugs gemäß einer weiteren Aus¬ führungsform der Erfindung. Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen
Schaltungsabschnitt eines Bordnetzes BZ von einem Hybrid¬ elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Bordnetz BZ umfasst ein Wechselstromaggregat WA, das in dieser Ausführungsform als ein 48 Volt Riemenstartergenerator (RSG) ausgebildet ist. Ferner umfasst das Bordnetz BZ drei Gleichstromaggregate GA, die jeweils als eine elektrische Heizung für einen elektrisch geheizten Katalysator zur Abgasnachbehandlung, ein elektrischer Klimakompressor und ein elektrischer Turbolader, ausgebildet sind . Das Bordnetz BZ umfasst ferner einen elektrischen Energiespeicher ES zum Bereitstellen von elektrischer Energie für das Wechselstromaggregat WA und die drei Gleichstromaggregate GA. Das Bordnetz BZ umfasst ferner eine Brückenschaltung BS, die drei Halbbrücken HB umfasst, die wiederum jeweils einen positiv- spannungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HSl und einen negativspannungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HS2 umfassen. Dabei sind der positivspannungsseitige und der nega- tivspannungsseitige Leistungshalbleiterschalter HSl, HS2 jeder einzelnen Halbbrücke HB zueinander in Reihe geschaltet. Die drei Halbbrücker HB sind über jeweils eine Phasenstromleitung PL mit einer der drei Starterphasen des Wechselstromaggregats WA elektrisch leitend verbunden. Dabei sind die drei Phasen- Stromleitung PL jeweils über einen elektrischen Anschluss AS an den jeweiligen Halbbrücken HS elektrisch angeschlossen, der den positivspannungsseitigen und den negativspannungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HSl, HS2 der jeweiligen Halbbrücken HB miteinander elektrisch verbinden.
Das Bordnetz BZ umfasst ferner einen Zwischenkreiskondensator ZK, der zwischen dem elektrischen Energiespeicher ES und der Brückenschaltung BS parallel geschaltet ist und eingerichtet ist, die Spannungsschwankungen zwischen dem Energiespeicher ES und der Brückenschaltung BS zu kompensieren.
Das Bordnetz BZ umfasst ferner drei Strompfade SP, die den jeweiligen Anschlusspunkt AS der jeweiligen Halbbrücken mit einem Stromanschluss SA der jeweiligen Gleichstromaggregate GA elektrisch verbinden. In den jeweiligen Strompfaden SP ist jeweils ein Thyristor TH elektrisch angeschlossen, wobei die drei Thyristoren TH über ihren jeweiligen Kathodenanschluss dem jeweiligen korrespondierenden Gleichstromaggregat GA weisen. Bei dem in Figur 1 dargestellten Bordnetz BZ ist somit an jeder der drei Halbbrücken HB jeweils ein Gleichstromaggregat GA über jeweils einen Strompfad SP elektrisch angeschlossen. Die Funktionsweise des in Figur 1 dargestellten Bordnetzes BZ wird nachfolgend detailliert beschrieben:
Zum Betrieb des Wechselstromaggregats WA wird die Brücken¬ schaltung BS bzw. die sechs Leistungshalbleiterschalter HS1, HS2 in der Brückenschaltung BS mittels pulsweitenmodulierten
Steuersignalen in einer dem Fachmann bekannten Weise angesteuert, die daraufhin aus einem von dem Energiespeicher ES bereitgestellten Gleichstrom einen Wechsel-/Drehstrom bzw. drei Phasenströme für den Wechselstromaggregat WA bereitstellen.
Zum Betrieb der Gleichstromaggregate GA werden die positiv- spannungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HS1 der korrespondierenden Halbbrücken HB durchgehend eingeschaltet und die entsprechenden negativspannungsseitigen Leistungshalbleiter- Schalter HS2 der gleichen Halbbrücken HB durchgehend ausgeschaltet. Zugleich werden die Thyristoren TH der korrespondierenden Strompfade SP eingeschaltet. Dadurch wird der
Gleichstrom von dem Energiespeicher ES über die eingeschalteten, positivspannungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HS1 der entsprechenden Halbbrücken HB und die Thyristoren TH der entsprechenden Strompfade SP zu den zu betreibenden Gleichstromaggregaten GA geleitet. Die Regelung der elektrischen Leistung für die zu betreibenden Gleichstromaggregate GA erfolgt durch die entsprechende Ansteuerung der korrespondierenden positivspannungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HS1 bzw. der Thyristoren TH der korrespondierenden Strompfade SP.
Die drei Gleichstromaggregate GA und der Wechselstromaggregat WA können auch parallel betrieben werden. Die Aufteilung der von dem Energiespeicher ES bereitgestellten elektrischen Leistung unter den Gleichspannungsaggregaten GA und dem Wechselstromaggregat WA erfolgt bspw. über eine Art Schwingungspaketsteuerung, wobei ganze, modulierte Spannungssinushalbwellen über die entspre- chenden positivspannungsseitigen Halbleiterschalter HS1 an die korrespondierenden Strompfade SP durchgeschaltet werden. Die Spannungssinushalbwellen können dann mittels geeigneten
Schaltungskomponenten in den Gleichstromaggregaten GA, wie z. B. einer Spule oder eines Tiefpassfilters , in einer Gleichspannung mit einer gewünschten Spannungshöhe umgewandelt werden.
Reicht die von dem Energiespeicher ES bereitgestellte elekt¬ rische Leistung zum Betrieb aller Wechsel- und Gleichstromaggregate GA, WA nicht aus, so kann eine Priorität gesetzt werden, nach der dann ein oder andere Wechsel- und Gleichstromaggregate GA, WA ggfs. mit reduzierter Leistung betrieben werden.
Bspw. bei einem Kaltstart des Hybridelektrofahrzeugs , bei dem das als Riemenstartergenerator ausgebildete Wechselstromaggregat WA und das als elektrischer Klimakompressor ausgebildete
Gleichstromaggregat GA vorrangig mit ausreichenden elektrischen Leistungen versorgt werden müssen, kann das als elektrischer Klimakompressor ausgebildete Gleichstromaggregat GA mit einer reduzierten Leistung betrieben werden.
In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform des Bordnetzes BZ dargestellt, bei dem ein einziges Gleichstromaggregat GA über drei Strompfade SP an allen drei Halbbrücken HB der Brückenschaltung BS bzw. an den jeweiligen Anschlüssen AS der drei Halbbrücken HB elektrisch angeschlossen ist.
Die drei Strompfade SP weisen einen gemeinsamen Leitungsab¬ schnitt LA auf, über den alle drei Strompfade SP mit dem einzigen Gleichstromaggregat GA bzw. dessen Stromanschluss SA elektrisch verbunden sind.
Das Bordnetz BZ in Figur 2 weist ferner einen einzigen Thyristor TH auf, der an dem gemeinsamen Leitungsabschnitt LA der drei Strompfade SP elektrisch angeschlossen ist.
Das Gleichstromaggregat GA werden über die drei positivspan- nungsseitigen Leistungshalbleiterschalter HS1 mit Strom ver- sorgt. Dadurch kann das Gleichstromaggregat GA mit einer elektrischen Leistung betrieben werden, die über eine maximal zulässige Leistung hinausgeht, welche ein einzelner positiv- spannungsseitiger Leistungshalbleiterschalter HS1 meistern bzw. durchleiten kann.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Bordnetz BZ ist somit ein einziger Gleichstromaggregat GA über drei Strompfade SP an allen drei Halbbrücken HB der Brückenschaltung BS elektrisch angeschlossen .
Gemäß einer weiteren, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsform kann das Bordnetz zwei oder mehr Gleichstromaggregate und eine entspreche Anzahl von Strompfaden umfassen. Dabei sind die Strompfaden an einer und derselben Halbbrücke angeschlossen und verbinden den positivspannungs- seitigen Halbleiterschalter dieser Halbbrücke mit jeweils einem von zwei oder mehr Gleichstromaggregaten bzw. deren jeweiligen Stromanschluss elektrisch. Eine Kombination der drei oben beschriebenen Ausführungsformen ist auch möglich, wobei das Bordnetz eine Mehrzahl von
Gleichstromaggregaten umfasst, wobei zumindest ein Gleichstromaggregat über einen Strompfad an nur einer Halbbrücke elektrisch verbunden ist (eine so genannte „1 zu 1 Verbindung") , zwei oder mehr Gleichstromaggregate über einen gemeinsamen Strompfad an nur einer Halbbrücke elektrisch verbunden sind (eine so genannte „N zu 1 Verbindung"), bzw. ein Gleichstromaggregat über mehrere Strompfade an mehreren Halbbrücken verbunden sind (eine so genannte„1 zu N Verbindung") . Dabei kann eine Halbbrücke bzw. ein positivspannungsseitiger Halbleiterschalter einer Halbbrücke über mehrere Strompfade mit mehreren Gleichstrom¬ aggregaten elektrisch verbunden sein. Umgekehrt kann ein Gleichstromaggregat über mehrere Strompfade an mehreren
Halbbrücken elektrisch verbunden sein.
Anstelle der Thyristoren können auch weich schaltende MOSFET' s in den Strompfaden elektrisch angeschlossen werden. Da die Auswahlstufe, die zur Aufteilung der elektrischen Leistung zwischen den drei Gleichstromaggregaten GA und dem Wechselstromaggregat WA dient, im Grunde genommen nur aus positiv- spannungsseitigen Leistungshalbleiterschalterm HS1 und Thyristoren TH bestehen, weist die Auswahlstufe entsprechend geringe Verlustleitung auf.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugbordnetz (BZ), insb. eines Hybridelekt- ro-/Elektrofahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:
mindestens ein Wechselstromaggregat (WA) ;
mindestens ein Gleichstromaggregat (GA) ;
mindestens eine Brückenschaltung (BS) zum Bereitstellen von Wechselströmen für das mindestens eine Wechsel¬ stromaggregat (WA) , die mindestens eine Halbbrücke (HB) mit mindestens einem positivspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS1) und mindestens einem negativ- spannungsseitigen Halbleiterschalter (HS2) umfasst; und mindestens einen Strompfad (SP) , der einen Stroman- schluss (SA) des mindestens einen Gleichstromaggregats (GA) mit einem Stromanschluss (AS) zwischen dem mindestens einen positivspannungsseitigen (HS1) und dem mindestens einen negativspannungsseitigen (HS2) Halbleiterschalter der mindestens einen Halbbrücke (HB) elektrisch verbindet.
2. Fahrzeugbordnetz (BZ) nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens einen elektrisch steuerbaren Schalter (TH) , insb. mindestens einen Thyristor, der in dem mindestens einen Strompfad (SP) in Reihe geschaltet ist.
3. Fahrzeugbordnetz (BZ) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend :
mindestens zwei, insb. mindestens drei, Strompfade (SP); wobei die mindestens eine Brückenschaltung (BS) min¬ destens zwei, insb. mindestens drei, Halbbrücken (HB) mit jeweils mindestens einem positivspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS1) und jeweils mindestens einem negativspannungsseitigen Halbleiterschalter (HS2) umfasst .
4. Fahrzeugbordnetz (BZ) nach Anspruch 3, wobei jede der
mindestens zwei Strompfade (SP) den Stromanschluss (SA) des mindestens einen Gleichstromaggregats (GA) j eweils mit einem Stromanschluss (AS) zwischen dem mindestens einen posi¬ tivspannungsseitigen (HS1) und dem mindestens einen ne- gativspannungsseitigen (HS2) Halbleiterschalter der jeweiligen Halbbrücken (HB) elektrisch verbinden.
Fahrzeugbordnetz (BZ) nach Anspruch 4, wobei die mindestens zwei Strompfade (SP) einen gemeinsamen Abschnitt (AB) aufweisen, in dem ein gemeinsamer steuerbarer Schalter (ST2), insb. ein gemeinsamer Thyristor, in Reihe geschaltet ist .
Fahrzeugbordnetz (BZ) nach Anspruch 3, ferner umfassend: mindestens zwei, insb. mindestens drei, Gleichstrom¬ aggregate (GA) ;
wobei jeder der mindestens zwei, insb. mindestens drei, Strompfade (SP) den jeweiligen Stromanschluss (SA) der mindestens zwei, insb. mindestens drei, Gleichstrom¬ aggregate (GA) jeweils mit einem Stromanschluss (AS) zwischen dem mindestens einen positivspannungsseitigen (HS1) und dem mindestens einen negativspannungsseitigen (HS2) Halbleiterschalter der jeweiligen Halbbrücken (HB) elektrisch verbindet.
Fahrzeugbordnetz (BZ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Wechselstromaggregat (WA) eine elektrische Maschine, insb. einen Riemenstarterge¬ nerator, umfasst.
Fahrzeugbordnetz (BZ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Gleichstromaggregat (GA) vorzugweise eine elektrische Heizung, einen elektrisch geheizten Katalysator, einen elektrischen Turbolader und/oder einen elektrischen Klimakompressor umfasst.
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