CN117715788A - 用于车辆的电驱动***、具有相应电驱动***的车辆及运行相应电驱动***的方法 - Google Patents

用于车辆的电驱动***、具有相应电驱动***的车辆及运行相应电驱动***的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(2)的电驱动***(1)，具有开关装置(6)，所述开关装置具有第一开关状态，在第一开关状态下，充电接线口(7)直接连接至车辆蓄电器，从而蓄电器(4)能以加载于充电接线口(7)上的输入电压(UE)被充电，所述开关装置还具有第二和第三开关状态，在第二和第三开关状态下，充电接线口(7)通过逆变器被连接至蓄电器(4)，使得蓄电器(4)可以凭借逆变器(5)被充电。此外，本发明涉及一种车辆(2)以及一种方法。

Description

用于车辆的电驱动***、具有相应电驱动***的车辆及运行 相应电驱动***的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于车辆的电驱动***。此外，本发明涉及一种具有相应电驱动***的车辆。本发明也涉及一种根据权利要求9的前序部分的运行电驱动***的方法。
背景技术
电驱动的或电动运行的车辆当今具有800伏电压水平。在此，车辆具有800伏车辆电池，以此给车载电网和/或电驱动机装置供应电能。例如，这在DE 10 2019 005 621 A1和DE 10 2009 052 680 A1中被公开。车辆的电驱动装置为了驱动该车辆而需要交流电压。交流电压借助逆变器由车辆电池电压来产生。例如这在DE 10 2018 000 488 A1中被公开。
DE 10 2018 009 848 A1和DE 10 2018 009 840 A1分别公开了机动车用电路布置。在此，车辆电机分别借助变流器通过车辆高压电池被供应电能。
发明内容
本发明的任务是可以更简单且无需附加支出地使用400伏充电桩给具有800伏电压水平的电动车充电。
该任务通过根据独立权利要求的电驱动***、车辆以及方法来完成。有意义的改进方案来自从属权利要求。
本发明的一个方面涉及一种用于车辆的电驱动***，具有：
-三相交流电机，
-用于给三相交流电机供电的蓄电器，
-逆变器，其连接至三相交流电机，其中，蓄电器的正电位被连接至逆变器的正电位，蓄电器的负电位被连接至逆变器的负电位，以及
-由第一电容器和第二电容器构成的串联电路，该串联电路接设在逆变器的正、负电位之间，其中，在第一电容器和第二电容器之间形成逆变器的中间抽头，
所述电驱动***具有：
-开关装置，其具有：
-第一开关状态，此时充电接线口的正电位与蓄电器正电位相连，充电接线口的负电位与蓄电器的负电位相连，使得蓄电器能以加载于充电接线口的输入电压被充电，
-第二开关状态，此时充电接线口的正电位与蓄电器正电位相连，充电接线口的负电位与逆变器的中间抽头相连，使得蓄电器可凭借逆变器被充电，和/或
-第三开关状态，此时充电接线口的正电位与逆变器的中间抽头相连，充电接线口的负电位与逆变器的负电位相连，使得蓄电器可凭借逆变器被充电。
通过所提出的电驱动***，可以更简单地在400伏充电桩和/或充电单元处给具有800伏电压水平的电驱动车辆、尤其是电动车充电，因为可以无需附加支出地为此执行变压兼容性。故电动车可以更高效地运行，因为存在更简单且更好的也能在具有较低电压的充电桩处执行充电过程的可能性。
可如此获得所述优点，即，已经存在于车辆中的三相交流电机逆变器除了其主功能外还具有副功能。逆变器的主功能是给三相交流电机提供交流电压。副功能是将逆变器兼用于车辆尤其是在400伏充电桩处的充电运行。因此车辆的变压兼容性可以无需使用附加部件和/或构件地进行，因为逆变器已经存在于车辆中。通过将逆变器兼做他用、尤其通过使用逆变器的副功能，可以节约电动车的成本、重量和结构空间。
此外，可以通过开关装置和开关装置的相应开关状态执行车辆在400伏充电桩处的充电过程，而无需介入三相交流电机的星形汇接点/中性点或无需附加考虑或使用逆变器内的相应开关元件。
尤其是，可以借助所提出的电驱动***实现车辆的三相交流电机的多重利用。通过连接至第一和第二电容器的中间抽头，可以更高效地准备充电过程，因为视开关装置的开关状态不同而可以将第一或第二电容器预充电至蓄电器的一半电压。在400伏特充电桩处的充电过程中，第一或第二电容器中的电压可以逐渐升高。它可以例如为电池电压的一半。这是有利的，因为DC充电桩通过识别DC电压升高来验证即将发生的充电过程。如果并非如此，则可能出现充电中止。这可通过将第一或第二电容器预充电至蓄电器的一半电压而被阻止。
例如车辆可以是至少部分电驱动的车辆。尤其是，车辆是电动车、混合动力车或插电车辆。尤其是，车辆是轿车或卡车。
蓄电器可以例如是车辆电池、车辆的牵引电池或电池***。尤其是，蓄电器是具有800伏电压水平的高压电池。三相交流电机尤其是用于驱动车辆前行的电机或电动机。
尤其可借助开关装置来达成或实现作为升压转换器或升压变换器的逆变器，从而蓄电器可通过具有比蓄电器更低的电压水平的充电桩被充电。这尤其在没有对三相交流电机进行干预的情况下进行。尤其为了充电过程可将输入电压变换为高压。这尤其可借助逆变器和在第一和第二电容器之间的中间抽头进行。
可选地，可以借助电驱动***通过三相交流电机逆变器实现DC增压功能。因此，在为了给蓄电器充电而进行输入电压的升压运行时，无需附加充电单元或变压器。
尤其是，各正电位可以属于同一正电位。在此，这些正电位可以被称为正电位的部分电位。同样，各负电位可以属于同一负电位。在此，这些负电位可以被称为正电位的部分电位。
特别是，开关装置可以在第一变型中具有第一和第二开关状态作为可能运行状态。在第二变型中，开关装置可以具有第一和第三开关状态作为可能运行状态。同样可能的是，开关装置具有两个变型的组合。由此可以通过在车辆内的关于PE的电位非对称性来防止充电站电绝缘过载。
本发明规定，逆变器设立用于给第一电容器和/或第二电容器充电，并且作为逆变器输出电压提供第一电容器的第一电压与第二电容器的第二电压之和，用于给蓄电器充电。因此可以按下述方式实现升压运行或增压功能，即，借助逆变器能够将第一和第二电容器之间的中间抽头连接至充电接线口。第一电容器和/或第二电容器的充电尤其交替进行。这尤其可以视当前开关状态或逆变器的节拍化/周期性操作模式而进行。故例如可以在第一节拍周期中给第一电容器充电并在紧接在第一节拍周期之后的第二节拍周期中给第二电容器充电。在蓄电器在400伏充电桩处的充电过程中，可以分别以基本为400伏的电压给第一和第二电容器充电。故第一和第二电容器之和可以提供蓄电器所需的输出电压。
在本发明的另一实施例中规定，逆变器被设计成T型三电平逆变器。通过这种特殊的逆变器设计可以实现升压运行，而无需在三相交流电机的星形汇接点进行干预。例如可以通过使用作为T型三电平逆变器的逆变器来获得车辆变压兼容性，而无需附加部件。例如逆变器可以设计成三电平逆变器、3相逆变器或按T型设计的三级逆变器。尤其是，逆变器可以设计成按照NPC(中点箝位)拓扑结构的三电平逆变器或者按照NPC电路的三点逆变器。尤其是，逆变器是中点箝位逆变器型三电平逆变器。不同于通常所用的二电平逆变器，它具有明显更高的介电强度。
在本发明的另一个实施例中规定，逆变器设立用于在第二开关状态下如此调整蓄电器电池电压与输入电压之间的电压差，即，使负电位的电压水平以该电压差下降，并且在第三开关状态下如此调整电池电压与输入电压之间的电压差，即，使得正电位的电压水平以该电压差升高。
在开关装置的第二开关状态下可以实现升压操作，此时充电桩或充电站的正电位直接连接至蓄电器的正电位。例如400伏充电桩与例如800伏蓄电器之间的电压差的电压调整通过将负电位的电压水平调整或下降例如400伏(对应于电压差)来进行。该电压差可通过周期性地操作三相交流电机的扼流圈或电机线圈来产生。在此，周期性操作可以是指从短路或“扼流圈内的扼流圈电流的增大”变换为“断开短路”或“经由续流二极管实现扼流圈电流的续流”，或者反之。充电桩与蓄电器之间的电压差在扼流圈电流增大的情况下被加载于处于截止状态的续流二极管上。在此刻，蓄电器不能被充电。相反地，可以通过增大的扼流圈电流来提升扼流圈内的能量。在此情况下，各正电位具有相同的基准电位。
在开关装置的第三开关状态下，在车辆与充电桩之间实现负电位的直接相连。在充电桩(400伏)和蓄电器(800伏)之间的电压差的调整尤其通过以400伏(对应于电压差)调整或升高正电位电压水平来进行。电压差的产生以与已经在先解释的相似的方式通过周期性地操作扼流圈来进行。但在这里该扼流圈和空载二极管现在位于正电位。
在本发明的另一实施例中规定，开关装置具有第一充电接触器，用于将充电接线口的正电位连接至蓄电器的正电位。开关装置还具有第二充电接触器，用于将充电接线口的正电位连接至逆变器的中间抽头。作为替代，开关装置还可以具有第三充电接触器，用于将充电接线口的负电位连接至逆变器的中间抽头。该开关装置还具有第四充电接触器，用于将充电接线口的负电位连接至逆变器负电位。
尤其是，第一至第四充电接触器是电开关或开关元件。尤其是，开关装置可以视应该处于哪个开关状态来相应切换充电接触器。视开关装置当前处于或应处于哪个开关状态，例如可以用电驱动***的控制器或控制单元相应切换开关装置的充电接触器。
可借助充电接触器如此切换该开关装置，即，借助逆变器可执行经由负电位或经由正电位的蓄电器充电过程。尤其可借助第一和第四充电接触器与逆变器无关地执行蓄电器充电过程，尤其在直接800伏充电过程情况下执行。
在本发明的另一实施例中规定，开关装置设立用于当充电接线口的输入电压具有第一预定电压值时自动切换到第一开关状态。故可以视应完成哪个充电过程而自动设置或接通相应的开关状态。第一开关状态总是在输入电压对应于第一预定电压值时被自动采用或设置。第一预定电压值尤其是如下电压值，其基本上对应于蓄电器的电压水平。例如在具有800伏蓄电器的800伏车辆情况下，第一预定电压值可以对应于800伏。尤其是，在第一开关状态下，蓄电器直接通过充电接线口和进而直接通过充电桩充电。
例如开关装置具有能执行开关状态的自动切换的控制单元或控制器。例如对此可以借助电压测量仪确定输入电压，从而可以将其考虑用于判断待出现的开关状态。
在另一实施例中规定，开关装置设立用于当充电接线口的输入电压具有第二预定电压值时自动切换到第二开关状态，并且逆变器作为用以使负电位电压水平下降的升压转换器运行。如先前已述，开关状态的切换自动进行。例如可以执行从第一开关状态到第二开关状态的自动切换，或相反的自动切换。尤其是，开关装置每次仅能够接通或启动一个开关状态。
第二预定电压值尤其是充电桩的电压值。例如预定的第二电压值在400伏充电桩情况下为400伏。另外，当应该使负电位下降该电压差时，设置或采用开关装置的第二开关状态。在此情况下，在充电桩与车辆之间达成正电位的直接相连。
在本发明的另一实施例中规定，该开关装置设立用于当充电接线口的输入电压具有第二预定电压值时自动切换到第三开关状态，并且逆变器作为用以使正电位电压水平升高的升压转换器运行。在此情况下可参照先前提出的实施方式。就像在第二开关状态下那样，例如400伏的第二预定电压值决定着是否使用或接通第三开关状态。当尤其是电驱动***的正电位应该被调整或提升时，自动设置或接通第三开关状态。在此情况下，充电桩和车辆的负电位直接相连。正电位的电压水平能以该电压差升高。
尤其是，所给出的电压值应被理解为目标电压值，其可以具有5％、尤其是10％的测量误差和/或误差。
术语“基本上”尤其是指误差为+/-5％、尤其是+/-10％。
本发明的另一方面涉及一种车辆，其具有根据前述方面的电驱动***或其有利实施方式。
尤其是，先前提出的电驱动***可被集成在车辆中。尤其是，车辆具有根据在先方面的相应电驱动***。
车辆例如是电动车或至少部分电驱动的车辆。车辆尤其具有800伏电压水平。
尤其是，可以借助电驱动***来驱动车辆前行。
本发明的另一方面涉及一种用于运行根据前述方面之一的电驱动***或其有利实施方式的方法，其中，三相交流电机通过蓄电器被供电，所述方法具有：
-将电驱动***的开关装置切换到第一开关状态，使得蓄电器以输入电压被充电，
-将开关装置切换到第二开关状态，使得蓄电器凭借逆变器被充电，和/或
-将开关装置切换到第三开关状态，使得蓄电器凭借逆变器被充电。
尤其可以通过该方法更简单且无需附加支出地也在400伏充电桩处执行800伏电动车的充电过程。
上述方法可以尤其利用根据前述方面之一的电驱动***或其有利实施方式来执行。上述方法尤其利用在先提出的电驱动***来执行。
电驱动***的有利实施方式应被视为车辆以及方法的有利实施方式。电驱动***以及车辆为此具有允许执行所述方法或其有利实施方式的主题特征。
各方面的实施例应被视为其它方面的有利实施例，或反之。
附图说明
从以下对优选实施例的说明中以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出发明范围。在此，下列附图示出：
图1示出本发明电驱动***的实施方式的示意性电路框图；
图2示出图1的电驱动***的示例性工作过程；
图3示出图1的电驱动***的模拟结构的示意图；
图4示出图3的模拟结构的示例性模拟结果；
图5示出图1的电驱动***的另一实施方式的示意性电路框图；
图6示出图5的电驱动***的示例性工作过程。
在图中，功能相同的零部件带有相同的附图标记。
具体实施方式
图1例如示出车辆2的电驱动***1的示意性电路框图。
电驱动***1尤其是用于驱动车辆2的电驱动装置或电驱动总成。换言之，电驱动***1用于驱动车辆2前行。因此，能够驱动车辆2的电驱动***1可能包括许多部件或***。
例如电驱动***1可以被称为驱动装置、电路布置或电动***。
车辆2可以是至少部分电驱动的车辆，如混合动力车辆或电动车。
为了驱动该车辆2，电驱动***1可以具有三相交流电机3。尤其是，三相交流电机3是电机、尤其是电动机。尤其是，三相交流电机3可以按马达方式运行且进而作为电动机运行。为了按马达方式来运行三相交流电机3，三相交流电机3可以通过其各相被供应交流电压、尤其是高压交流电压。三相交流电机3的各相例如可以通过共同中性点/星形汇接点相互连接。
为了三相交流电机3现在能被供应交流电压，电驱动***1和进而车辆2可以具有至少一个蓄电器4。借助蓄电器4，一方面可以给三相交流电机3另一方面也能给其它车辆部件和/或车辆***和/或车载电网供应电能。
例如，蓄电器4可以是多个单独电池，或者是电池***。尤其是，蓄电器4是电池、尤其是车辆电池。例如蓄电器4可以被称为高压电池。
借助蓄电器4，可以提供电池电压UBatt。车辆2尤其可以是具有800伏电压水平的电池驱动车辆。在此，借助电池电压UBatt可提供基本为800伏的电压。
三相交流电机3为了其工作状态而需要交流电压。交流电压可以借助逆变器5来提供。这通过将电池电压UBatt变换为交流电压来进行。逆变器5可以是例如变流器或逆变器。尤其是，逆变器5可以被称为驱动逆变器。尤其是通过逆变器5的主要功能或主功能来提供交流电压给三相交流电机3。
例如逆变器5可以连接或布置在蓄电器4与三相交流电机3之间。
尤其是，蓄电器4的正电位P1被连接或接线至逆变器5的正电位P2。同样，蓄电器4的负电位N1被连接或接线至逆变器5的负电位N2。换言之，蓄电器4的和逆变器5的正极、即这两者的正极相互连接。同样，蓄电器4的负极被连接至逆变器5的负极。
此外，在逆变器5的正电位P2与负电位N2之间接设或布置有由第一电容器C1和第二电容器C2构成的串联电路。关于蓄电器4，这一串联电路处于逆变器5的输入端，尤其直接介于逆变器5与蓄电器4之间。尤其是，第一电容器C1的正电位被连接至逆变器5的正电位P2。第一电容器C1的负电位被连接至第二电容器C2的正电位。因此，第二电容器C2的负电位被连接至逆变器5的负电位N2。在第一和第二电容器C1、C2之间有中间抽头M。
例如逆变器5可以设计成T型三电平逆变器。
尤其是，电驱动***1具有开关装置6。借助开关装置6能够设置或切换蓄电器4的截然不同的运行模式或充电模式或充电过程。开关装置6例如可以被称为开关器、开关布置或开关矩阵。
视开关装置6的开关状态的不同，可以执行800伏充电过程或400伏充电过程。对于蓄电器4的800伏充电过程，蓄电器4借助开关装置6被直接连接。在蓄电器4的400伏充电过程情况下，借助开关装置6间接地通过逆变器5进行蓄电器4的充电过程。
在开关装置6的第一开关状态下，充电接线口7的正电位P3可连接至蓄电器4的正电位P1。在此，还可以将充电接线口7的负电位N3连接至蓄电器4的负电位N1。因此，蓄电器4可直接以加载于充电接线口7的输入电压UE被充电。
充电接线口7可以尤其是车侧充电接线口例如像充电插座或充电插口。尤其是，充电接线口7允许将电驱动***1连接至车辆2外部的充电站8或充电桩。尤其是，充电站8是DC充电桩或充电单元或充电基础设施。尤其是，充电站8可被称为直流充电源。
利用开关装置6，充电站8可通过充电接线口7直接连接或接线至蓄电器4，或者连接或接线至逆变器5。
尤其是，开关装置6具有不同的开关元件。例如开关装置6可以具有第一充电接触器S1、第二充电接触器S2、第三充电接触器S3和第四充电接触器S4。充电接触器S1-S4可以例如是接触器、开关元件或机械开关。在图1的实施例中，开关装置6具有第一充电接触器S1、第三充电接触器S3和第四充电接触器S4。
如果现在该开关装置处于第一开关状态，则充电接触器S1、S4被闭合。故正电位P1、P3相连。负电位N3、N1也相连。第三充电接触器S3在此处于断开状态。
开关装置6尤其总是在充电接线口7的输入电压UE具有第一预定电压值时在第一开关状态中运行。例如当在充电接线口7上存在800伏输入电压UE时就是这种情况。故在此进行蓄电器4直接在作为充电站8的800伏充电站处的充电。
尤其是，第一开关状态的出现是通过开关装置6或通过电驱动***1的控制器或控制单元来自动达成的。
尤其是，开关装置6在某一时刻总是仅能够具有一个开关状态。如果应切换开关状态，则将开关装置6的当前存在的开关状态自动切换到另一个或期望的开关状态。
开关装置6尤其设立用于当每个充电接线口的输入电压具有第二预定电压值时自动切换到第二开关状态。在此情况下，输入电压UE可以具有400伏电压值。故充电站8提供电压值小于500伏的DC电压。在此情况下电压借助逆变器5进行升压或变换为高压。因而在此，逆变器5按升压模式运行，从而比电池电压UBatt低的输入电压UE可被升压或变换为高压。在此状态中，电驱动***1的和尤其车辆2的负电位需要被调整或升压。因此，如此切换开关装置6，即，存在第二开关状态。这例如可以自动进行。尤其是例如可以从第一开关状态切换到第二开关状态。尤其是在开关装置6上每次总是仅存在唯一的开关状态。
在开关装置6的第二开关状态下，充电接线口7的正电位P3连接、接通或接线至蓄电器4的正电位P1和逆变器5的正电位。但此时在这里现在分别将充电接线口7的负电位N3连接至逆变器5的中间抽头M。这通过第三充电接触器S3进行。在开关装置6的第二开关状态中，充电接触器S1、S3被闭合，第四充电接触器S4被断开。在此情况下，现在输入电压UE可被提供给逆变器5，从而可以借助逆变器5的特殊设计而将输入电压UE升压。
因此，逆变器5用于简单地提供车辆2的降压/变压兼容性。为了能获得变压兼容性(这意味着800伏车辆在400伏充电桩处充电)，逆变器5可被设计成三电平逆变器、3相逆变器或T型构型的三级逆变器。尤其是，逆变器5可以设计成按NPC(中点箝位)拓扑结构的三电平逆变器或按NPC电路的三点逆变器。
为了能借助逆变器5变换输入电压UE用以蓄电器4的充电，逆变器5具有三个电路布置，用于三相交流电机3的三相中的各相应的相。在此，每个电路布置可以具有多个不同的半导体如IGBT或MOSFET。例如电容器C1、C2和中间抽头M形成逆变器5的中间回路。尤其是，逆变器5可以设立用于可选择地尤其周期性地给第一电容器C1和/或第二电容器C2充电。因此例如可以作为逆变器的输出电压产生或提供第一电容器C1的第一电压与第二电容器C2的第二电压之和，用于给蓄电器4充电。尤其是，逆变器5可以视逆变器5的哪个半导体开关被节拍化驱动/周期性地操作而以输入电压UE给第一电容器C1或第二电容器C2充电。故可以借助由C1和C2构成的串联电路提供对应于电池电压UBatt的输出电压。因此，蓄电器4可以通过逆变器5的电容器C1、C2被充电。
因此此处要注意的是逆变器5被兼用于输入电压UE的升压，因为逆变器5本身的主要功能是将电池电压UBatt变换为用于三相交流电机3的交流电压。因此当借助充电站8可以提供小于500伏的充电电压时，逆变器5作为附加的副功能被用于蓄电器4的充电。
在以下的图2中例如示出电驱动***1的工作方式，在此，开关装置6处于第二开关状态。用电流路径SP1示出例如当逆变器5的周期性地或以时钟控制方式操作的半导体开关9闭合时的电流路径。这两个半导体开关10、11在开关装置6的第二开关状态期间内持续闭合。逆变器5的剩余的半导体开关可保持断开，或者被闭合以实现在导电的体二极管情况下的效率优化。
在以下的节拍模式或周期中出现电流路径SP2。尤其是，这两个电流路径SP1、SP2交替存在。故达成交替的节拍化电流路径SP1或SP2。现在在电流路径SP2中，节拍化半导体开关9被断开。这两个半导体开关10、11还是闭合的。此外，也可以采用逆变器5的中间半桥或右半桥的半导体开关12或13来代替逆变器5的左半桥的半导体开关9。在周期性的半导体开关9、12、13之间的切换对于均衡老化缺陷是有利的。
在以下的图3中示出电驱动***1的示意性模拟结构。在此，现在模拟开关装置6的第二开关状态。
例如为了更好地理解电流升高过程和电流续流过程，可省略电容器C1和C2。节拍频率例如为10千赫，三相交流电机3的每个电机线圈为1毫亨。节拍化半导体开关9在电流低于80安培时被接通且从超过150安培开始被断开。
图3的模拟的示例性结果在图4中被示例性示出。在此，例如在曲线A中示出充电站8的电流。此时在此能看到电流在80安培处如何通过使能节拍化半导体开关9的门极而以恒定斜率增大，直到半导体开关9在150安培处又断开。该电流与三相交流电机3的电机线圈中的电流相同。例如电机线圈L2和L3具备相反的符号且其电流相比于电机线圈L1减半。这尤其在曲线C、D和E中能看到。在曲线C中示出L1的电流，并且在曲线D和E中分别示出电机线圈L2、L3的电流。在曲线D中示出节拍化半导体开关9的被驱控的门极。在曲线F中例如示出蓄电器4的电流变化过程。蓄电器4的充电仅在半导体开关9断开时的阶段(续流阶段)中进行，这对应于增压变换器的典型特性。
在图5中，现在举例示出开关装置6处于第三开关状态的情况。第三开关状态也可被自动切换或转换。当充电接线口7上的输入电压UE具有尤其为400伏的第二预定电压值时，出现第三开关状态。在此情况下，现在借助逆变器5进行电驱动***1或车辆2的正电位的提高。在第三开关状态下，充电接线口7的正电位可连接至逆变器5的中间抽头M。充电接线口7的负电位N3可连接或接通至逆变器5的负电位N2。故在此也进行蓄电器4借助逆变器5的充电。在此情况下，也以与第二开关状态相似的方式进行第一电容器C1和第二电容器C2的交替充电。在此情况下，同样可作为逆变器5的输出电压来提供或产生第一电容器C1的第一电压与第二电容器C2的第二电压之和。在此情况下，第二充电接触器S2和第四充电接触器S4可以是闭合的。尤其在这一实施方式中，开关装置6可以具有第一充电接触器S1、第二充电接触器S2和第四充电接触器S4。
在以下的图6中，以与图2相似的方式仅示出各自电流路径SP3、SP4。但在此示出在开关装置6的第三开关状态期间或具有该状态的驱动***1的工作方式。
在电流路径SP3中示出如下电流路径，在此，逆变器5的半导体开关14节拍化操作。两个半导体开关15、16能持续闭合。尤其是，半导体开关14在电流路径SP3中是闭合的。
以与对图2的描述相似的方式，在这里，两个电流路径SP3和SP4也不是同时实施，而是交替实施。现在半导体开关14在电流路径SP4中被断开。
其它的半导体开关也可以在此保持断开，或者为了在导电的体二极管下的效率优化而被闭合。
也与图2的所述内容一样地，在这里也交替使用逆变器5的相应半桥的半导体开关。
关于模拟结构和模拟结果，在此也能以相似方式考虑图3和图4的模拟结构和模拟结果。
附图标记列表
1 电驱动***
2 车辆
3 三相交流电机
4 蓄电器
5 逆变器
6 开关装置
7 充电接线口
8 充电站
9至16 半导体开关
C1,C2 第一和第二电容器
L1,L2,L3 电机线圈
UBatt 电池电压
UE 输入电压
P1,P2,P3 正电位
N1,N3,N3 负电位
S1,S2,S3,S4 第一至第四充电接触器
SP1,SP2,SP3,SP4 电流路径

Claims (9)

1.一种用于车辆(2)的电驱动***(1)，具有：
-三相交流电机(3)，
-用于给该三相交流电机(3)供电的蓄电器(4)，
-连接至该三相交流电机(3)的逆变器(5)，其中，该蓄电器(4)的正电位(P1)连接至该逆变器(5)的正电位(P2)并且该蓄电器(4)的负电位(N1)连接至该逆变器(5)的负电位(N2)，以及
-由第一电容器(C1)和第二电容器(C2)构成的串联电路，该串联电路接设在该逆变器(5)的正电位和负电位(P1,N2)之间，其中，在该第一电容器(C1)与该第二电容器(C2)之间形成该逆变器(5)的中间抽头(M)，
其特征是，
-设有开关装置(6)，其具有：
--第一开关状态，在该第一开关状态下，充电接线口(7)的正电位(P3)被连接至该蓄电器(4)的正电位(P1)，该充电接线口(7)的负电位(N3)被连接至该蓄电器(4)的负电位(N2)，从而该蓄电器(4)能以加载于该充电接线口(7)上的输入电压(UE)被充电，
--第二开关状态，在该第二开关状态下，该充电接线口(7)的正电位(P3)被连接至该蓄电器(4)的正电位(P1)，该充电接线口(7)的负电位(N3)被连接至该逆变器(5)的中间抽头(M)，使得该蓄电器(4)能够凭借该逆变器(5)被充电，和/或
--第三开关状态，在该第三开关状态下，该充电接线口(7)的正电位(P3)被连接至该逆变器(5)的中间抽头(M)，该充电接线口(7)的负电位(N3)被连接至该逆变器(5)的负电位(N2)，使得该蓄电器(4)能够凭借该逆变器(5)被充电，
其中，该逆变器(5)设立用于给该第一电容器(C1)和/或该第二电容器(C2)充电，并且作为该逆变器(5)的输出电压提供“该第一电容器(C1)的第一电压与该第二电容器(C2)的第二电压”之和，用于给该蓄电器(4)充电。
2.根据权利要求1所述的电驱动***(1)，其特征是，该逆变器(5)设计成T型三电平逆变器。
3.根据权利要求1或2所述的电驱动***(1)，其特征是，该逆变器(5)设立用于：在该第二开关状态中按下述方式调整在该蓄电器(4)的电池电压(UBatt)与该输入电压(UE)之间的电压差，即，使所述负电位(N1,N2,N3)的电压水平按该电压差下降，以及在该第三开关状态中按下述方式调整在该电池电压(UBatt)与该输入电压(UE)之间的电压差，即，使所述正电位(P1,P2,P3)的电压水平按该电压差升高。
4.根据前述权利要求之一所述的电驱动***(1)，其特征是，该开关装置(6)具有：
-第一充电接触器(S1)，用于将该充电接线口(7)的正电位(P3)连接至该蓄电器(4)的正电位(P1)，以及
-第二充电接触器(S2)，用于将该充电接线口(7)的正电位(P3)连接至该逆变器(5)的中间抽头(M)，或者
-第三充电接触器(S3)，用于将该充电接线口(7)的负电位(N3)连接至该逆变器(5)的中间抽头(M)，以及
-第四充电接触器(S4)，用于将该充电接线口(7)的负电位(N3)连接至该蓄电器(4)的负电位(N1)。
5.根据前述权利要求之一所述的电驱动***(1)，其特征是，该开关装置(6)设立用于：当该充电接线口(7)的输入电压(UE)具有第一预定电压值时，自动切换到该第一开关状态。
6.根据前述权利要求之一所述的电驱动***(1)，其特征是，该开关装置(6)设立用于：当该充电接线口(7)的输入电压(UE)具有第二预定电压值且该逆变器(5)作为升压转换器运行以使所述负电位(N1,N2,N3)的电压水平下降时，自动切换到该第二开关状态。
7.根据前述权利要求之一所述的电驱动***(1)，其特征是，该开关装置(6)设立用于：当该充电接线口(7)的输入电压(UE)具有第二预定电压值且该逆变器(5)作为升压转换器运行以使所述正电位(P1,P2,P3)的电压水平升高时，自动切换到该第三开关状态。
8.一种车辆(2)，具有根据前述权利要求1至7之一的电驱动***(1)。
9.一种运行根据前述权利要求1至7之一的电驱动***(1)的方法，其中，三相交流电机(3)通过蓄电器(4)被供电，
其特征是，
-将该电驱动***(1)的开关装置(6)切换到第一开关状态，使得该蓄电器(4)以输入电压(UE)被充电，
-将该开关装置(6)切换到第二开关状态，使得该蓄电器(4)凭借逆变器(5)被充电，和/或
-将该开关装置(6)切换到第三开关状态，使得该蓄电器(4)凭借该逆变器(5)被充电。
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DE102018207185A1 (de) * 2018-05-09 2019-11-14 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur DC-DC-Wandlung einer Gleichspannung für eine Fahrzeugbatterie eines Elektrokraftfahrzeuges
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