DE102009017087A1

DE102009017087A1 - Charging device for charging e.g. high volt battery, of vehicle, has regulation unit regulating current fed into primary conductor to desired value, which is transferred from control electronics over data exchange unit

Info

Publication number: DE102009017087A1
Application number: DE102009017087A
Authority: DE
Inventors: Helmut Belz; Leobald Podbielski; Martin Willmann; Carsten Klaus
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: DE102009017087B4

Abstract

The device (2) has a control electronics (A) determining a desired value. A data exchange unit exchanges data between the control electronics and a stationary control electronics. The stationary control electronics feeds current into a primary conductor. A secondary winding (L1) of a vehicle is inductively coupled by inserting the conductor into a recess of the vehicle. The stationary control electronics includes a regulation unit regulating current fed into the conductor to the desired value, which is transferred from the control electronics over the data exchange unit. An independent claim is also included for a method for charging an energy storage of a vehicle driven by an electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung und ein Verfahren zum Beladen eines Energiespeichers.The The invention relates to a loading device and a method for loading an energy store.

Es ist bekannt, Elektromotoren von einem Wechselrichter zu speisen, der aus einem Energiespeicher versorgt ist, wie beispielsweise Zwischenkreiskondensator eines Umrichters. Es liegt auch nahe, bei batterieversorgten Fahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb, den Elektromotor aus einem Wechselrichter zu speisen, der von der Batterie versorgt ist.It is known to feed electric motors from an inverter, which is supplied from an energy storage, such as DC link capacitor an inverter. It is also close to battery-powered vehicles with electromotive drive, the electric motor from an inverter to feed, which is supplied by the battery.

Es ist außerdem bekannt, eine Batterie, also beispielsweise einen wiederaufladbaren Akkumulator, aus einem Ladegerät heraus aufzuladen.It is also known, a battery, so for example a rechargeable Accumulator, from a charger to charge out.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine leistungsfähige kostengünstige Ladeschaltung für einen Energiespeicher vorzusehen.Of the Invention is therefore based on the object, a powerful cost-effective charging circuit for one Provide energy storage.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Ladevorrichtung nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention Task with the loading device according to claim 1 and in the method solved according to the features specified in claim 11.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Ladevorrichtung zum Beladen eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, insbesondere einer Hochvoltbatterie, eines elektromotorisch antreibbaren Fahrzeuges, sind, dass
im Fahrzeug eine Steuerelektronik mit Mitteln zur Bestimmung eines Sollwertes angeordnet ist,
wobei Datenaustauschmittel zum berührungslosen Datenaustausch zwischen der Steuerelektronik und einer stationären Steuerelektronik vorgesehen sind,
wobei die stationäre Steuerelektronik einen Strom in einen Primärleiter einprägt, an den eine Sekundärwicklung des Fahrzeuges induktiv ankoppelbar ist, insbesondere mittels Einstecken des Primärleiters in eine Ausnehmung des Fahrzeuges, um welche die Sekundärwicklung angeordnet ist,
wobei die stationäre Steuerelektronik eine Regelungseinheit umfasst, die den in den Primärleiter eingeprägten Strom auf einen Sollwert hin regelt, der von der im Fahrzeug angeordneten Steuerelektronik übermittelbar ist, insbesondere über die Datenaustauschmittel.Important features of the invention in the charging device for loading an energy storage device, in particular a battery, in particular a high-voltage battery, an electric motor driven vehicle, are that
in the vehicle an electronic control system is arranged with means for determining a desired value,
wherein data exchange means for non-contact data exchange between the control electronics and a stationary control electronics are provided,
wherein the stationary control electronics impresses a current in a primary conductor, to which a secondary winding of the vehicle is inductively coupled, in particular by inserting the primary conductor into a recess of the vehicle about which the secondary winding is arranged,
wherein the stationary control electronics comprises a control unit which regulates the impressed in the primary conductor current to a target value, which is transmitted from the arranged in the vehicle control electronics, in particular via the data exchange means.

Von Vorteil ist dabei, dass im stationären Teil ein Stromregler vorgesehen ist, der somit nahe an der Leistungselektronik ist und schnell betreibbar ist. Der vorgegebene erste Sollwert wird hingegen bestimmt im Fahrzeug, also nahe an der Batterie und ist somit den Zustandsänderungen der Batterie zeitnah nachführbar. Insbesondere ist also kein großer Datenstrom zwischen Fahrzeug und stationärer Elektronik notwendig, da nur ein Sollwert übertragen wird. Außerdem ist im Fahrzeug die Bestimmung des Sollwertes gemäß dem jeweils durch Umschaltung aktivierten Regelverfahrens ausführbar, also in einfacher Art bei stromgeregeltem Ladeverfahren und mittels eines Spannungsreglers bei spannungsgeregeltem Ladeverfahren.From The advantage here is that provided in the stationary part of a current controller which is thus close to the power electronics and fast operable is. The predetermined first set point, on the other hand, is determined in the vehicle, so close to the battery and is thus the state changes the battery can be tracked in a timely manner. In particular, therefore, is not a big one Data stream between vehicle and stationary electronics necessary because only one setpoint transmitted becomes. Furthermore is in the vehicle, the determination of the target value according to the respective executed by switching activated rule method, ie in a simple way with current-controlled charging method and by means of a Voltage regulator with voltage-controlled charging method.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Sollwert von einem Umschalter übermittelt, der in der Steuerelektronik des Fahrzeuges realisiert ist,
wobei der Umschalter

– entweder den Sollwert von einem Stromsollwerterzeugungs-Mittel erhält, das mit Mitteln zum Batterielademanagement verbunden ist,
– oder als Stellgröße erhält, die von einer Spannungsregelungseinheit bestimmt wird, die mit Mitteln zur Erfassung der Spannung am Energiespeicher und mit einem Mittel zur Erzeugung eines Spannungs-Sollwerts, das mit den Mitteln zum Batterielademanagement verbunden ist, verbunden ist.

In an advantageous embodiment, the setpoint is transmitted by a switch, which is realized in the control electronics of the vehicle,
the switch

Either receives the desired value from a current setpoint generation means, which is connected to means for battery charging management,
- or receives as a manipulated variable, which is determined by a voltage regulation unit, which is connected to means for detecting the voltage at the energy storage and with a means for generating a voltage setpoint, which is connected to the means for battery charging management.

Von Vorteil ist dabei, dass je nach Ladezustand ein schnelles Aufladen mit dem stromgeregelten Ladeverfahren erreichbar ist und ein die Batterie schonendes Aufladen mit dem spannungsgeregelten Verfahren.From The advantage here is that, depending on the state of charge fast charging can be reached with the current-controlled charging method and a the Battery-gentle charging with the voltage-controlled method.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Beladen eines Energiespeichers sind, dass im Fahrzeug ein erster Sollwert bestimmt wird,
wobei die stationäre Steuerelektronik einen Strom in einen Primärleiter einprägt, an den eine Sekundärwicklung des Fahrzeuges induktiv ankoppelbar ist, insbesondere mittels Einstecken des Primärleiters in eine Ausnehmung des Fahrzeuges, um welche die Sekundärwicklung angeordnet ist,
wobei die stationäre Steuerelektronik eine Regelungseinheit umfasst, die den in den Primärleiter eingeprägten Strom auf den ersten Sollwert hin regelt, der von einer im Fahrzeug angeordneten Steuerelektronik berührungslos an die Regelungseinheit der stationären Steuerelektronik übermittelt wird.Important features in the method for loading an energy store are that a first setpoint value is determined in the vehicle,
wherein the stationary control electronics impresses a current in a primary conductor, to which a secondary winding of the vehicle is inductively coupled, in particular by inserting the primary conductor into a recess of the vehicle about which the secondary winding is arranged,
wherein the stationary control electronics comprises a control unit which regulates the impressed in the primary conductor current to the first set value, which is transmitted by a control electronics arranged in the vehicle contactlessly to the control unit of the stationary control electronics.

Von Vorteil ist dabei, dass der stationäre Stromregler schnell arbeitend realisierbar ist, also einen hohen Datenstrom aufweist. Ebenso ist im Fahrzeug ein hoher Datenstrom ermöglicht zur Bestimmung des ersten Sollwertes. Aber an der Schnittstelle zur Datenübertragung, also zur berührungslosen Übermittelung des ersten Sollwertes an den stationären Teil, ist nur ein geringer Datenstrom notwendig.From The advantage here is that the stationary current regulator working fast can be realized, that has a high data stream. Likewise is in the vehicle a high data stream allows for the determination of the first Setpoint. But at the interface for data transmission, that is to contactless transmission of the first setpoint to the stationary part is only a small one Data stream necessary.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird von Mitteln zum Batterielademanagement vorgegeben, ob ein stromgeregeltes oder ein spannungsgeregeltes Laden ausgeführt wird,
wobei bei stromgeregeltem Laden von den Mitteln ein Stromsollwert als erster Sollwert geliefert wird oder aus der Differenz zwischen erfasstem und gewünschtem Ladestrom ein Stromsollwert bestimmt wird als der erste Sollwert,
und wobei bei spannungsgeregeltem Laden von den Mitteln ein Spannungssollwert geliefert wird, der einer Regeleinheit zugeführt wird, der auch der entsprechend erfasste Spannungswert am Energiespeicher, insbesondere Ladespannung, zugeführt wird und daraus ein Stellwert bestimmt wird, der als der erste Sollwert verwendet wird.In an advantageous embodiment, means for battery charging management specify whether a current-controlled or a voltage-controlled charging is carried out,
wherein in current-controlled charging of the means, a current setpoint is supplied as a first setpoint or from the difference between detected and ge desired charging current, a current setpoint is determined as the first setpoint,
and wherein in voltage-controlled charging by the means a voltage setpoint is supplied, which is supplied to a control unit, which also the corresponding detected voltage value at the energy storage, in particular charging voltage, is supplied and from a control value is determined, which is used as the first setpoint.

Von Vorteil ist dabei, dass an den Zustand der Batterie anpassbar das jeweils vorteilige Verfahren wählbar ist.From The advantage here is that adaptable to the state of the battery each advantageous method selectable is.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden der erste Sollwerte, der Stromsollwert und/oder der Spannungssollwert begrenzt, insbesondere zur Einhaltung einer Stellgrenze. Von Vorteil ist dabei, dass die Stellgrenze eingehalten wird und somit der Regler ein kontrolliertes Verhalten hat.at According to an advantageous embodiment, the first setpoint values, the Current setpoint and / or the voltage setpoint limited, in particular to comply with an adjustment limit. The advantage here is that the Adjustment limit is maintained and thus the controller is a controlled Behavior has.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Ladevorrichtung ein Antriebssystem, das einen Elektromotor, einen Wechselrichter und zumindest einen Energiespeicher umfasst,
wobei der Elektromotor von dem Wechselrichter speisbar ist, der aus dem Energiespeicher versorgbar ist,
wobei der Elektromotor als Drehstrommotor in Sternpunktschaltung ausgeführt ist,
wobei dem Sternpunkt des Elektromotors Strom aus einem Gleichrichter zuführbar ist, der von einer Sekundärwicklung gespeist wird,
wobei die Sekundärwicklung aus einer Primärwicklung versorgbar ist, die induktiv an die Sekundärwicklung gekoppelt vorgesehen ist.In an advantageous embodiment, the charging device comprises a drive system which comprises an electric motor, an inverter and at least one energy store,
wherein the electric motor can be fed by the inverter, which can be supplied from the energy store,
wherein the electric motor is designed as a three-phase motor in star-point connection,
wherein the star point of the electric motor current from a rectifier can be supplied, which is fed by a secondary winding,
wherein the secondary winding can be supplied from a primary winding, which is provided inductively coupled to the secondary winding.

Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr kompakte Ladeschaltung verwirklichbar ist, wobei sogar an der Sekundärwicklung ein weit geringeres Spannungsniveau bestehen darf als die zum Laden des Energiespeichers notwendige Spannung. Denn dadurch, dass die Statorwicklung über den Wechselrichter mit dem Energiespeicher verbunden ist und somit als Induktivität für die Ladeschaltung, beispielsweise nach Art eines Buck-Converters, verwendbar ist, ist sogar ein Hochsetzen des Spannungsniveaus von der Sekundärspannung auf die notwendige Ladespannung ermöglicht. Mit anderen Worten gesagt, ist also eine Weitspannungsversorgte Ladeschaltung ermöglicht.From The advantage here is that a very compact charging circuit can be realized is, even at the secondary winding a much lower voltage level may exist than that for charging the energy storage necessary voltage. Because by the fact that the Stator winding over the inverter is connected to the energy storage and thus as inductance for the Charging circuit, for example in the manner of a buck converter, is usable, is even a boosting of the voltage level of the secondary voltage allows for the necessary charging voltage. In other words said, so a wide-voltage charging circuit is possible.

Wenn die Sekundärspannung genügend groß ist, also über einem ersten kritischen Wert liegt, ist ein direktes Beladen der Energiespeicher aus der Sekundärwicklung ermöglicht.If the secondary voltage is big enough, so over one first critical value is a direct loading of energy storage from the secondary winding allows.

Wenn die Sekundärspannung zu groß ist, also über einem zweiten kritischen Wert liegt, ab welchem der Energiespeicher mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit gefährdet ist, ist ein Ableiten des Stromes über den Wechselrichter ermöglicht, also ein Wegleiten des Stromes vom Energiespeicher. Somit ist eine Verschlechterung, frühzeitige Alterung oder sonstige Gefährdung, wie Überhitzung des Energiespeichers vermeidbar.If the secondary voltage too big, so over one second critical value is from which the energy storage with a certain probability is endangered, is a derivative the stream over allows the inverter So a routing of the stream from the energy storage. Thus, one is Deterioration, early Aging or other hazards, like overheating the energy storage avoidable.

Wenn die Sekundärspannung größer als ein dritter kritischer Wert ist, ist zusätzlich ein weiterer Strompfad freigebbar, der ohne aktive Ansteuerung ausführbar ist, über den dann der Strom mit hoher Sicherheit ableitbar ist, um den Energiespeicher sicher zu schützen, insbesondere mit einer höheren Sicherheitskategorie.If the secondary voltage greater than a third critical value is, in addition, another current path releasable, which is executable without active control, then the current with high security is derivable to the energy storage safely protect, especially with a higher one Safety category.

Wenn die Sekundärspannung also unterhalb des ersten kritischen Wertes liegt, ist von Vorteil, dass die Statorwicklungen auch zumindest teilweise die Funktion eines zusätzlichen Energiespeichers aufweisen und darüber hinaus auch zur Glättung des Ladestroms beitragen.If the secondary voltage that is below the first critical value, it is advantageous that the stator windings also at least partially the function of a additional Have energy storage and also to smooth the charging current contribute.

Es ist also eine Weitspannung verwendbar. Somit ist auch bei einer Verschlechterung der Kopplung oder bei einem primärseitigen Versorgungsnetz mit schwankender oder variabler Spannung ein Beladen ermöglicht. Es ist sogar Weitspannungsbetrieb ermöglicht, also das Beladen bei unterschiedlichen Versorgungsnetzen, die nicht nur in ihrer Frequenz sondern auch Effektivspannung unterschiedlich sind.It So is a wide voltage usable. Thus is synonymous with a Deterioration of the coupling or in a primary-side Supply network with fluctuating or variable voltage loading allows. It even allows long-voltage operation, so loading at different supply networks, not just in their frequency but also effective voltage are different.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Primärwicklung aus einem Spannungs-Strom-Wandler, insbesondere Gyrator, versorgt, der von einem Wechselrichter mit einer Wechselspannung gespeist wird,
wobei der Spannungs-Strom-Wandler zumindest eine Kapazität und eine Induktivität derart umfasst, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz der Wechselspannung entspricht, insbesondere wobei Kapazität und Induktivität in Reihe geschaltet sind. Von Vorteil ist dabei, dass das spannungsquellenartige Verhalten des die Primärwicklung speisenden einphasigen Wechselrichters in eine stromquellenartiges Verhalten umgewandelt wird, wodurch ein im Wesentlicher konstanter Strom zur Verfügung stellbar ist. Auf diese Weise ist auch bei schwacher induktiver Kopplung ein hoher Wirkungsgrad bei der berührungslosen Energieübertragung an die Sekundärspule erreichbar.In an advantageous embodiment, the primary winding is supplied from a voltage-current converter, in particular a gyrator, which is fed by an inverter with an alternating voltage,
wherein the voltage-current converter comprises at least one capacitor and an inductance such that the associated resonant frequency substantially corresponds to the frequency of the AC voltage, in particular wherein capacitance and inductance are connected in series. The advantage here is that the voltage source-like behavior of the primary winding feeding single-phase inverter is converted into a power source-like behavior, whereby a substantially constant current is available. In this way, even with weak inductive coupling high efficiency in the contactless energy transfer to the secondary coil can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Überschreiten eines ersten kritischen Wertes der Spannung am Sternpunkt der Ladestrom mittels einer Diode direkt vom Gleichrichter zum oder zu den Energiespeichern ausgeführt, insbesondere wobei der erste kritische Wert der Ladespannung für den oder die Energiespeicher entspricht. Von Vorteil ist dabei, dass keine weiteren Verluste auftreten sondern die volle berührungslos übertragene Energie zum Aufladen des Energiespeichers zur Verfügung steht.In an advantageous embodiment, when a first critical value of the voltage at the neutral point is exceeded, the charging current is carried out directly by the rectifier to or from the energy stores by means of a diode, in particular wherein the first critical value corresponds to the charging voltage for the energy store (s). The advantage here is that no further losses occur but the full contactless transmitted energy is available for charging the energy storage.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Unterschreiten des ersten kritischen Wertes der Spannung am Sternpunkt der Ladestrom über mindestens eine Statorwicklung und den Wechselrichter vom Gleichrichter zum oder zu den Energiespeichern geführt wird, insbesondere wobei der der Wechselrichter zusammen mit den Statorwicklungen als Hochsetzsteller betreibbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass die niedrige Spannung an der Sekundärspule hochsetzbar ist und somit ein Aufladen trotz dieser geringen Spannung ermöglicht ist.at an advantageous embodiment is at falling below the first critical value of the voltage at the neutral point of the charging current over at least a stator winding and the inverter from the rectifier to or led to the energy storage In particular, where the inverter together with the Stator windings is operated as a boost converter. Advantageous This is because the low voltage on the secondary coil can be boosted and thus charging is possible despite this low voltage.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Überschreiten eines zweiten kritischen Wertes, der größer als der erste kritische Wert ist, wird ein Schalter geschlossen, über den Strom vom Sternpunkt zum unteren Potential abgeleitet wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein Schutz der Energiespeicher vor Überladung vorsehbar ist.at an advantageous embodiment is when a second critical value greater than is the first critical value, a switch is closed over the Current is derived from the neutral point to the lower potential. From The advantage here is that a protection of the energy storage from overcharging is predictable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist einer der oder die Energiespeicher ein Kondensator, ein Ultracap-Kondensator oder eine Batterie. Von Vorteil ist dabei, dass je nach Bedarf eine Kapazität wählbar ist, die den Betrieb der geplanten Anwendung gewährleistet.at an advantageous embodiment is one or the energy storage a capacitor, an ultracap capacitor or a battery. Advantageous is that, depending on the needs of a capacity is selectable, the operation the intended application.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Statorwicklungen des Elektromotors in Sternpunktschaltung verschaltet. Von Vorteil ist dabei, dass alle Statorwicklungen in einfacher Weise als Induktivitäten der Ladeschaltung verwendbar sind. Insbesondere ist bei Verwendung des mit den Statorwicklungen verbundenen Wechselrichters als Hochsetzsteller eine Verteilung des Ladestroms auf die Statorwicklungen ermöglicht. Die ohmschen Verlustwärmeleistungen sind somit reduzierbar.at an advantageous embodiment, the stator windings of Electric motor connected in neutral connection. Is an advantage in that all stator windings in a simple manner as inductors of the Charging circuit are usable. In particular, when using the Inverter connected to the stator windings as a boost converter allows a distribution of the charging current to the stator windings. The ohmic heat losses are thus reducible.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Sternpunkt und dem Gleichrichter eine zusätzliche Induktivität vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass niedrigere Schaltfrequenzen des Wechselrichters verwendbar sind zur Erzeugung von in den einzelnen Statorwicklungen gleich großem Strom, wodurch dann auch die Schaltverluste der vom Wechselrichter umfassten Halbleiterschalter reduzierbar sind. Außerdem sind größere Spannungsunterschiede zwischen Ladespannung und Spannungsniveau der Energiequelle ermöglicht. Vorteilig ist weiter, dass eine Aufteilung des Stromes auf die Statorwicklungen erfolgt kann und somit geringere Verluste erreichbar sind.at an advantageous embodiment is between the star point and the rectifier an additional inductance intended. The advantage here is that lower switching frequencies of the inverter can be used to generate in the individual Stator windings of equal current, which then also included the switching losses of the inverter Semiconductor switches are reducible. In addition, larger voltage differences between charging voltage and voltage level of the power source allows. Another advantage is that a distribution of the current to the stator windings can take place and thus lower losses can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Effektivwert oder Spitzenwert der den Gleichrichter versorgenden Sekundärspannung kleiner als die Ladespannung für den Energiespeicher, insbesondere also kleiner ist als die zum Laden des Energiespeichers notwendige Spannung, insbesondere Eingangsspannung des Wechselrichters. Von Vorteil ist dabei, dass eine Weitspannungsenergiequelle verwendbar ist als den Schalter versorgende Energiequelle.at an advantageous embodiment is the rms value or peak value the rectifier supplying secondary voltage smaller than the charging voltage for the Energy storage, ie in particular smaller than that for charging the energy storage necessary voltage, in particular input voltage of the inverter. The advantage here is that a wide-voltage power source is usable as the power source supplying the switch.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sind, dass dem Sternpunkt des Elektromotors Strom aus einem Gleichrichter zugeführt wird, der von einer Sekundärwicklung gespeist wird,
wobei die Sekundärwicklung aus einer Primärwicklung berührungslos versorgt wird,
wobei Ladestrom für den Energiespeicher aus einem Wechselrichter gebildet wird, über den die Statorwicklungen des Elektromotors speisbar sind, insbesondere mit einem Drehspannungssystem, das im motorischen Betrieb bei Speisung des Wechselrichters aus dem Energiespeicher erzeugt wird,
solange die am Sternpunkt auftretende Spannung unterhalb eines ersten kritischen Wertes ist.Important features in the method for operating a drive system are that the star point of the electric motor current is supplied from a rectifier, which is fed by a secondary winding,
wherein the secondary winding is supplied without contact from a primary winding,
wherein charge current for the energy store is formed by an inverter, via which the stator windings of the electric motor can be fed, in particular with a three-phase voltage system which is generated in motor operation when the inverter is fed from the energy store,
as long as the voltage occurring at the star point is below a first critical value.

Von Vorteil ist dabei, dass zum Laden der Energiequelle ein Ladeverfahren verwendbar ist, das die Statorwicklungen des sowieso vorhandenen Elektromotors verwendet. Somit ist nicht nur eine Weitspannung als Sekundärspannung und somit als Energiequelle für die Ladeschaltung verwendbar sondern auch eine sehr kompakte Ausführung, da die Statorwicklungen des Motors verwendet werden zum Betreiben eines Ladeschaltung.From The advantage here is that for charging the power source, a charging method is usable, the stator windings of the existing electric motor anyway used. Thus, not only is a long voltage as a secondary voltage and thus as an energy source for the charging circuit usable but also a very compact design because the stator windings of the motor are used to operate a Charging circuit.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Ladestrom dem Energiespeicher direkt aus dem Gleichrichter zugeführt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung oberhalb des ersten kritischen Wertes ist. Von Vorteil ist dabei, dass keine weiteren Verluste auftreten.at In an advantageous embodiment, the charging current is the energy storage is fed directly from the rectifier, as long as the at the neutral point occurring voltage is above the first critical value. The advantage here is that no further losses occur.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zumindest einer der unteren Schalter des Wechselrichters in den leitenden Zustand versetzt, wodurch Strom aus dem Gleichrichter über die zugehörige Statorwicklung an das untere Potential des Energiespeichers abgeführt wird, insbesondere also der Energiespeicher vor Strom aus dem Gleichrichter geschützt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung oberhalb eines zweiten kritischen Wertes liegt, der größer ist als der erste kritische Wert und ab dessen Überschreiten der Energiespeicher mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit gefährdet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Sicherheit erreichbar ist.at An advantageous embodiment is at least one of the lower Switch of the inverter in the conductive state, causing current from the rectifier through the associated stator winding is dissipated to the lower potential of the energy storage, in particular, therefore, the energy storage before electricity from the rectifier protected is, as long as the voltage occurring at the neutral point above a second critical value greater than the first critical one Value and beyond the energy storage is at risk with a certain probability. The advantage here is that a high level of security is achievable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein weiterer Strompfad freigegeben, über welchen Strom aus dem Gleichrichter direkt oder über die zugehörige Statorwicklung an das untere Potential des Energiespeichers abgeführt wird, insbesondere also der Energiespeicher vor Strom aus dem Gleichrichter geschützt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung oberhalb eines dritten kritischen Wertes liegt, der größer ist als der zweite kritische Wert und ab dessen Überschreiten der Energiespeicher mit größerer Wahrscheinlichkeit gefährdet ist.In an advantageous embodiment, a further current path is released, via which current is dissipated from the rectifier directly or via the associated stator winding to the lower potential of the energy store, in particular thus the energy store from current from the rectifier is protected, as long as the voltage occurring at the neutral point is above a third critical value which is greater than the second critical value and from which the energy storage device is more likely to be endangered.

Insbesondere wobei der weitere Strompfad aus einer passiven Schaltungsanordnung gebildet ist, insbesondere wobei der weitere Strompfad einen Thyristor umfasst, in dessen Ansteuerpfad eine Zenerdiode oder ein entsprechendes Bauelement, das ein schaltschwellenartiges Verhalten aufweist, vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine sehr hohe Sicherheit erreichbar ist, da der Stromableitungspfad zweifach ausführbar ist.Especially wherein the further current path consists of a passive circuit arrangement is formed, in particular wherein the further current path is a thyristor includes, in the Ansteuerpfad a Zener diode or a corresponding Component, which has a switching threshold-like behavior provided is. The advantage here is that a very high level of security can be achieved is because the Stromeabitungspfad is doubly executable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Statorwicklungen mit einem Drehspannungssystem speisbar, das aus dem Energiespeicher erzeugbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein konventioneller Wechselrichter verwendbar ist, der aus drei Halbbrücken von jeweils einer Reihenschaltung von zwei Halbleiterschaltern besteht und somit eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung zur Erzielung des motorischen oder generatorischen Betriebs der Halbleiterschalter erreichbar ist.at an advantageous embodiment, the stator windings with a three-phase voltage system fed from the energy storage can be generated. The advantage here is that a conventional inverter usable, which consists of three half-bridges of one series connection consists of two semiconductor switches and thus a pulse width modulated Control to achieve the motor or generator operation the semiconductor switch can be reached.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Wechselrichter pulsweitenmoduliert oder blockkommutiert angesteuert, insbesondere zum motorischen oder generatorischen Betrieb des Elektromotors. Von Vorteil ist dabei, dass einfache Verfahren anwendbar sind.at In an advantageous embodiment, the inverter is pulse width modulated or Blockkommutiert driven, in particular to the motor or regenerative operation of the electric motor. It is advantageous that simple procedures are applicable.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Schalter des Wechselrichters pulsweitenmoduliert angesteuert. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und wenig aufwendige Betriebsweise realisierbar ist, insbesondere ist auch eine Regelung der Ladespannung auf einen Sollwert hin ermöglicht, indem als Stellgröße das Pulsweitenmodulationsverhältnis verwendbar ist.at an advantageous embodiment, the switches of the inverter controlled pulse width modulated. The advantage here is that one simple and inexpensive operation is feasible, in particular is also a regulation of the charging voltage to a set point out, by using the pulse width modulation ratio as a manipulated variable is.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wechselrichter mehrphasig ausgeführt und die Ansteuersignale für die Schalter des Wechselrichters synchron, zweitversetzt synchron oder asynchron ausgeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass bei synchroner Betriebsweise eine besonders einfache Ansteuerung ausführbar ist, bei asynchroner Betriebsweise eines gleichmäßige und unabhängige Auslastung der Halbbrücken des Wechselrichters sowie der Statorwicklungen ausführbar ist und bei synchroner Betriebsweise mit Zeitversatz eine gleichförmige Auslastung der Halbbrücken und der Statorwicklungen in einfacher Weise ermöglicht ist.at According to an advantageous embodiment, the inverter is polyphase accomplished and the drive signals for the switches of the inverter synchronously, second offset synchronously or executed asynchronously become. The advantage here is that in synchronous operation a particularly simple control is executable, asynchronous Operation of a uniform and independent utilization the half bridges of the inverter and the stator windings is executable and in synchronous operation with time offset a uniform load the half bridges and the stator windings is made possible in a simple manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Nachladen des Energiespeichers zyklisch wiederholt, insbesondere das Nachladen abwechselnd mit dem motorischen oder generatorischen Betrieb des Elektromotors ausgeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Statorwicklungen nur auf das Maximum des in den Betriebsweisen auftretenden Stroms ermöglicht ist. Alternativ ist auch ein gleichzeitiges Erzeugen von Ladestrom bei motorischer und generatorischer Betriebsweise des Elektromotors ermöglicht, wobei allerdings die Statorwicklungen entsprechend stärker dimensioniert werden müssen.at An advantageous embodiment is the recharging of the energy storage cyclically repeated, in particular the reloading alternately with the motor or generator operation of the electric motor is performed. The advantage here is that the stator windings only to the maximum of in the modes of operation occurring electricity is possible. Alternatively it is also a simultaneous generation of charging current in motor and regenerative operation of the electric motor allows however, the stator windings are dimensioned correspondingly larger Need to become.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further Advantages emerge from the subclaims.

11: Umrichter-Motor-EinheitInverter-motor unit
22: Ladeeinheit, SekundärteilCharging unit secondary part
33: Ladeeinheit, PrimärteilCharging unit primary part
D1D1: Diodediode
D2D2: Diodediode
D3D3: Diodediode
D4D4: Diodediode
D5D5: Diodediode
S1S1: Schalterswitch
S2S2: Schalterswitch
S3S3: Schalterswitch
S4S4: Schalterswitch
C2C2: Kondensatorcapacitor
BB: Energiespeicher, beispielsweise BatterieEnergy storage, for example battery
CC: Energiespeicher, beispielsweise KondensatorEnergy storage, for example, capacitor
SS: Steckverbindungconnector
MM: Elektromotor in Sternpunktschaltungelectric motor in neutral connection
RR: Relaisrelay
GG: Gyratorgyrator
L1L1: Sekundärinduktivitätsecondary inductance
L2L2: Primärinduktivitätprimary inductance
MC1MC1: erster Mikrocontrollerfirst microcontroller
MC2MC2: zweiter Mikrocontrollersecond microcontroller
AA: Ansteuerelektronikcontrol electronics
2020: Mittel zum Batterielademanagementmedium for battery charging management
2121: Überwachungsmittel, insbesondere StromerfassungMonitoring means in particular current detection
2222: Schalterswitch
2323: Verbraucherconsumer
2424: zentrale übergeordnete Steuerungcentral parent control
2525: sekundärseitige Steuerelektroniksecondary side control electronics
2626: Umschaltemittel zur Umschaltung der Regelungsartswitch means for switching the control mode
2727: Umschalter für Umschaltung der Regelungsartswitch for switching the type of regulation
2828: Regeleinheit zur Spannungsregelungcontrol unit for voltage regulation
2929: StromsollwerterzeugungCurrent setpoint generation
3030: LadestromregelungCharging current regulation
3131: Leistungsteil, insbesondere einphasiger WechselrichterPower unit, in particular single-phase inverter
3232: Datenaustauschdata exchange
3333: primärseitige Steuerelektronikprimary side control electronics
U1U1: Zellenspannungcell voltage
U2U2: Batteriespannungbattery voltage

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem schematischen Schaltplan gezeigt. Hierbei ist in einem Fahrzeug ein Motor M zum Antreiben des Fahrzeuges vorgesehen.The invention will now be explained in more detail with reference to figures:
In the 1 a device according to the invention is shown with a schematic circuit diagram. Here, a motor M for driving the vehicle is provided in a vehicle.

Hierbei ist aus den parallel geschalteten Energiespeichern B und C, die vorzugsweise als Batterie und/oder Kondensator ausgeführt sind, ein Wechselrichter zur Speisung des Elektromotors M vorgesehen. Die Statorwicklungen des Elektromotors M sind als Drehstromwicklung in Sternpunktschaltung ausgeführt. Somit ist der Elektromotor mit einer vom Wechselrichter bestimmbaren Speisefrequenz, also einem mit dieser Speisefrequenz drehenden Drehspannungssystem versorgbar und auf diese Weise die Drehzahl des Elektromotors steuerbar oder alternativ bei Anbringen eines Drehwinkel- oder Drehzahlsensors regelbar auf eine gewünschte Drehzahl oder ein gewünschtes Drehmoment hin.in this connection is from the parallel energy storage B and C, the are preferably designed as a battery and / or capacitor, an inverter for supplying the electric motor M is provided. The stator windings of the electric motor M are as a three-phase winding executed in neutral connection. Thus, the electric motor with a determinable by the inverter Speisefrequenz, so a rotating with this supply frequency three-phase voltage system supplied and in this way the speed of the electric motor controllable or alternatively when attaching a rotation angle or speed sensor adjustable to a desired Speed or a desired Torque out.

Im generatorischen Betrieb ist die vom Elektromotor M erzeugte Energie über den Wechselrichter dem Energiespeicher zuführbar.in the regenerative operation is the energy generated by the electric motor M via the Inverter can be fed to the energy store.

Der Wechselrichter besteht aus drei Halbbrücken, also Zweigpaaren, die jeweils eine Reihenschaltung von einem oberen und unteren ansteuerbaren Halbleiterschalter umfassen, denen wiederum jeweils eine Diode parallel zugeschaltet ist. Die Halbleiterschalter werden vorzugsweise pulsweitenmoduliert angesteuert. Die Ansteuerelektronik A erzeugt die Ansteuersignale für die Halbleiterschalter. Im motorischen Betrieb wird also dem Motor M ein Drehspannungssystem mit vorgebbarer Frequenz zugeführt und somit der Motor M in Drehbewegung versetzt.Of the Inverter consists of three half-bridges, so pairs of branches, the in each case a series circuit of an upper and lower drivable Semiconductor switches, which in turn each have a diode in parallel is switched on. The semiconductor switches are preferably pulse width modulated driven. The control electronics A generates the drive signals for the Semiconductor switches. In engine operation, so the motor M a three-phase voltage system supplied with a predetermined frequency and thus the motor M is set in rotary motion.

Umgekehrt ist im generatorischen Betrieb Energie vom Motor über den Wechselrichter an die Energiespeicher B und C zuführbar und somit sind diese beladbar.Vice versa is in generator mode energy from the engine via the Inverter can be fed to the energy storage B and C and thus they are loadable.

Das Beladen des Energiespeichers ist jedoch auch bei nicht drehendem Motor M ausführbar. Wenn also beispielsweise das Fahrzeug in Parkposition ist, ist hierzu von außen eine Primärwicklung L2 in induktive Kopplung mit einer Sekundärwicklung L1 bringbar. Diese Sekundärwicklung L1 ist Teil einer Ladeeinheit 2, die steckverbunden ist mit der übrigen Motor-Umrichter-Einheit 1.However, the loading of the energy storage device can also be carried out when the motor M is not rotating. If, for example, the vehicle is in park position, a primary winding L2 can be brought into inductive coupling with a secondary winding L1 from the outside for this purpose. This secondary winding L1 is part of a charging unit 2 , which is plugged with the rest of the motor-inverter unit 1 ,

Die Primärwicklung wird gespeist von einem Gyrator G, der wiederum von einem einphasigen Wechselrichter, welcher die Schalter S1, S2, S3, S4 umfasst und welcher gespeist wird von der am Kondensator C2 anliegenden Gleichspannung. Dabei wandelt der Gyrator G das spannungsquellenartige Verhalten der Ausgangsseite des den Gyrator speisenden, einphasigen Wechselrichters um in ein stromquellenartiges Verhalten zur Primärwicklung L2 hin. Somit wird also der Strom in der Primärwicklung L2 auf einen Sollwert hin regelbar, indem die Ausgangsspannung des den Gyrator speisenden, einphasigen Wechselrichters hin auf einen Sollspannungswert hin geregelt wird. Da die Sekundärwicklung L1 induktiv gekoppelt ist an die Primärwicklung L2, wird die Stromquelle sozusagen transformatorisch übersetzt. An den Klemmen der Sekundärwicklung L1 wird also im Wesentlichen eine Stromquelle zur Verfügung gestellt oder es liegt zumindest ein stromquellenartiges Verhalten vor.The primary is fed by a gyrator G, which in turn is powered by a single-phase inverter, which comprises the switches S1, S2, S3, S4 and which feeds is from the DC voltage applied to the capacitor C2. It transforms the gyrator G the voltage source-like behavior of the output side of the gyrator-feeding, single-phase inverter to a power source-like Behavior to the primary winding L2 down. Thus, so the current in the primary winding L2 to a target value adjustable by supplying the output voltage of the gyrator, single-phase inverter towards a nominal voltage value is regulated. Because the secondary winding L1 is inductively coupled to the primary winding L2, becomes the power source translated as it were transformative. At the terminals of the secondary winding L1 is thus essentially a source of power available or at least there is a power source-like behavior.

Zum Abschalten der zugeführten Energie ist ein Kurzschließer R parallel zur Sekundärwicklung vorgesehen. Ist dieser Kurzschließer R geöffnet, wird der Sekundär-Wechselstrom de Gleichrichter, umfassend die Dioden D2, D3, D4, D5 zugeführt und der gleichgerichtete Strom über die Diode D1 den Energiespeichern B und C zugeführt.To the Switching off the supplied Energy is a short circuiter R provided parallel to the secondary winding. Is this short circuiter R open, is the secondary alternating current de rectifier, comprising the diodes D2, D3, D4, D5 fed and the rectified Electricity over the diode D1 supplied to the energy storage B and C.

Im Fall einer Überspannung oder auch zum sonstigen Schutz der Energiespeicher B und C, beispielsweise als Schutz vor Überladung, wird der Wechselrichter verwendet zum Beenden der Beladung, indem ein oder mehrere untere Schalter des Wechselrichters, also auf unterem Potential der Energiespeicher angeordnete Schalter in den leitenden Zustand versetzt werden, wodurch der gleichgerichtete Wechselstrom über den Sternpunkt SP des Motors M und die eine oder die mehreren Statorwicklungen des Motors M und den oder die unteren Schalter abgeleitet wird.in the Case of overvoltage or for other protection of the energy storage B and C, for example as protection against overloading, the inverter is used to stop the load by one or more lower switches of the inverter, so on lower Potential of the energy storage switches arranged in the conductive state be offset, whereby the rectified AC over the Star point SP of the motor M and the one or more stator windings of the motor M and the or the lower switch is derived.

Sind alle Schalter des Wechselrichters geöffnet, wird ein Teil des gleichgerichteten Wechselstroms über den Sternpunkt SP und die Statorwicklungen des Motors M den Dioden des Wechselrichters zugeführt, die den Wechselstrom gleich richten und daraus einen unipolaren Strom zur Beladung der Energiespeicher B und C zur Verfügung stellen. Dabei reduzieren die Statorwicklungen hochfrequente Anteile und tragen zur Glättung bei.are All switches of the inverter open, becomes part of the rectified AC over the star point SP and the stator windings of the motor M the diodes supplied to the inverter, which direct the alternating current and from it a unipolar Provide power to load the energy storage B and C. The stator windings reduce high-frequency components and contribute to the smoothing at.

Ein Aufladen der Energiespeicher ist auch dann ermöglicht, wenn die am Sternpunkt anliegende Spannung SP kleiner ist als die benötigte Ladespannung. Dann nämlich ist mittels der Induktivitäten der Statorwicklung ein Hochsetzstellerbetrieb ermöglicht. Hierzu wird der Motor mit Wechselrichter nicht nur zur bloßen Gleichrichtung verwendet sondern als Hochsetzsteller betrieben. Für diesen Zweck werden die Schalter entsprechend angesteuert, so dass am Energiespeicher eine weit höhere Spannung erzeugbar ist als der vom Gleichrichter erzeugbare Spitzenspannungswert der unipolaren Spannung. Hierbei bewirken die Induktivitäten der Statorwicklungen bei Schaltvorgängen der Halbleiterschalter des Wechselrichters zusammen und machen die Höhe der Spannung am Energiespeicher steuerbar oder bei Anbringen eines Mittels zur Erfassung der Spannung am Energiespeicher regelbar. Wichtiger Parameter ist hierbei die Schaltfrequenz der Schalter des Wechselrichters. Trotz einer Netzspannung, deren Spitzenwert und/oder Effektivwert kleiner ist als die für den Energiespeicher notwendige Ladespannung, ist also ein Aufladen des Energiespeichers ermöglicht.A charging of the energy storage is also possible if the voltage applied to the neutral point SP is smaller than the required charging voltage. Then namely by means of the inductances of the stator winding Hochsetzstellerbetrieb enabled. For this purpose, the motor with inverter is not only used for the mere rectification but operated as a boost converter. For this purpose, the switches are controlled accordingly, so that a much higher voltage can be generated at the energy store than the peak voltage value of the unipolar voltage that can be generated by the rectifier. In this case, the inductances of the stator windings during switching operations of the semiconductor switches of the inverter together and make the height of the Voltage on the energy storage controllable or adjustable when attaching a means for detecting the voltage at the energy storage. An important parameter here is the switching frequency of the switches of the inverter. Despite a mains voltage whose peak value and / or effective value is smaller than the charging voltage necessary for the energy store, charging of the energy store is therefore possible.

Im motorischen und/oder generatorischen Betrieb des Motors wird der Wechselrichter derart angesteuert, dass eine Drehspannung am Motor anliegt. Dabei sind also die Ansteuersignale abhängig voneinander, so dass die Drehspannung an den Statorwicklungen anliegt. Bei dem beschriebenen Ladebetrieb und nicht antreibendem oder angetriebenem Motor M dürfen die Ansteuersignale für die Schalter der Halbbrücken unabhängig voneinander erzeugt werden.in the motor and / or regenerative operation of the engine is the Inverter controlled such that a three-phase voltage on the engine is applied. Thus, the drive signals are dependent on each other, so that the Three-phase voltage applied to the stator windings. In the described Loading operation and non-driving or driven motor M may not Control signals for the switches of the half-bridges independently generated from each other.

Die Ansteuerung der drei Halbbrücken, also Zweigpaare, des Wechselrichters ist dabei synchron ausführbar. Bei einer asynchronen Ausführung der Ansteuersignalen, ist eine weiter verbesserte gleichmäßigere Auslastung der Schalter ermöglicht. Asynchron bedeutet hierbei, dass die den jeweiligen Halbbrücken zugeordneten Ansteuersignalen eine verschiedene Frequenz aufweisen und somit nicht synchron zueinander sind.The Control of the three half-bridges, So pairs of twins, the inverter is doing synchronously executable. at an asynchronous execution the drive signals, is a further improved uniform utilization the switch allows. Asynchronous here means that the respective half bridges assigned Drive signals have a different frequency and thus are not in sync with each other.

Mittels des unipolaren Stroms, welcher beim Beladen der Energiespeichers und Hochsetzstellerbetrieb erzeugt wird, wird ein Haltemoment erzeugt im Elektromotor, insbesondere bei Ausführung als Synchronmotor.through the unipolar current, which when loading the energy storage and boost converter operation is generated, a holding torque is generated in Electric motor, especially when designed as a synchronous motor.

Mittels des Schließens der unteren Schalter des Wechselrichters ist die Batterie vor Überladung oder Überspannung schätzbar.through of closing the lower switch of the inverter is the battery from overcharging or overvoltage estimable.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist ein weiterer elektronischer Schalter vorgesehen, der zwischen dem Sternpunkt und dem unteren Potential oder alternativ zwischen einem der Motoranschlüsse und dem unteren Potential vorgesehen ist, also parallel zu einem der unteren Schalter angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Sicherheit weiter erhöhbar. Insbesondere ist bei Ausführung dieses weiteren Schalters als Thyristor eine passive Schaltung, beispielsweise umfassend eine Zener-Diode oder dergleichen, ausführbar, mit der ein Ableiten des Stromes aus dem Sternpunkt ins untere Potential der Energiespeicher B und C ab Überschreiten einer kritischen Spannung ermöglicht ist, die größer ist als diejenige kritische Spannung, bei deren Überschreiten die unteren Schalter des Wechselrichters geschlossen werden.In a further embodiment of the invention Another electronic switch is provided between the neutral point and the lower potential or alternatively between one the motor connections and the lower potential is provided, that is parallel to one the lower switch is arranged. That's the security further increase. In particular, in execution this further switch as a thyristor a passive circuit, for example comprising a zener diode or the like, executable with deriving the current from the star point to the lower potential the energy storage B and C from exceeding a critical voltage allows is that's bigger as the critical voltage, when exceeded, the lower switch of the inverter are closed.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die Schalter des Wechselrichters statt pulsweitenmoduliert blockkommutiert angesteuert von der in 1 gezeigten Ansteuerelektronik A.In a further embodiment of the invention, the switches of the inverter instead of pulse width modulated block commutated driven by the in 1 shown control electronics A.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist sogar bei motorischem Betrieb des Motors M dem Energiespeicher in der beschriebenen Weise zuführbar, so dass die Kapazität des Energiespeichers langsamer aufgebraucht wird, also der obengenannte Ladestrom zur zumindest teilweisen Speisung des Wechselrichters verwendbar ist. Allerdings müssen hierzu die Statorwicklungen und die Dioden des Gleichrichters entsprechend robust dimensioniert werden.In a further embodiment of the invention is even in motor operation of the motor M the energy storage can be fed in the manner described, so the capacity the energy storage is used up more slowly, so the above Charging current for at least partial supply of the inverter is usable. However, you have to For this purpose, the stator windings and the diodes of the rectifier accordingly be robust dimensioned.

In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind mehrere Wechselrichter aus dem Energiespeicher versorgt, die jeweils einen Elektromotor speisen, wobei über eine Statorwicklung eines ersten oder mehrerer Elektromotoren der Energiespeicher in der oben geschilderten Weise mit jeweils einem Schalter zur gesteuerten Zufuhr von Strom an die jeweilige Statorwicklung.In a further embodiment of the invention are several inverters supplied from the energy storage, the each feed an electric motor, wherein a stator winding of a first or more electric motors of the energy storage in the above described manner, each with a switch for controlled supply of current to the respective stator winding.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist eine zusätzliche Induktivität L zwischen Sternpunkt SP und dem Gleichrichter (D2, D3, D4, D5) eingefügt, deren Strom von einem steuerbaren Schalter beeinflussbar ist. Dabei arbeitet der Schalter im Wesentlichen einem Buck-Converter entsprechend, wobei allerdings als Induktivität zumindest die Statorwicklungen und die Induktivität L am Sternpunkt der Statorwicklungen vorgesehen ist und als Last der Wechselrichter mit Energiespeicher wirksam ist.at further embodiments of the invention is an extra inductance L between star point SP and the rectifier (D2, D3, D4, D5) inserted, whose current can be influenced by a controllable switch. there the switch essentially works according to a buck converter, although as inductance at least the stator windings and the inductance L at the neutral point the stator windings is provided and as the load of the inverter with energy storage is effective.

Dem Schalter, vorzugsweise einem Halbeleiterschalter, ist eine Diode parallel zugeschaltet, wobei diese Parallelschaltung über die in Reihe geschalteten Diode mit dem unteren Potential der unipolaren Spannung verbunden ist.the Switch, preferably a semiconductor switch, is a diode connected in parallel, this parallel connection via the connected in series diode with the lower potential of the unipolar Tension is connected.

Auf diese Weise ist es nun ermöglicht, mittels des Schalters einen Wechselstrom dem Sternpunkt zuzuführen, so dass über die Dioden des Wechselrichters 1 dem Energiespeicher ein Ladestrom zuführbar ist. Somit ist ein Aufladen des Energiespeichers ermöglicht.In this way, it is now possible to supply an alternating current to the neutral point by means of the switch, so that via the diodes of the inverter 1 the energy storage a charging current can be supplied. Thus, a charging of the energy storage is possible.

Bei der Beladung mit über die Statorwicklungen geführtem Ladestrom wirken die Statorwicklungen auf den über den Schalter zugeführten Strom glättend und stellen auch einen zusätzlichen Energiespeicher dar.at the loading with over the stator windings led Charging current, the stator windings act on the current supplied via the switch smoothing and also provide an additional Energy storage is.

Gemäß 1 ist sekundärseitig eine Steuerelektronik vorgesehen und auch von der Sekundärwicklung versorgbar, die den ersten Mikrocontroller MC1 und auch die Ansteuerelektronik A umfasst. Dieser steht über eine Infrarot-Schnittstelle im Datenaustausch mit einer primärseitig angeordneten, also stationär und somit nicht im Fahrzeug angeordneten Steuerelektronik, welche den zweiten Mikrocontroller MC2 umfasst.According to 1 On the secondary side, control electronics are provided and can also be supplied by the secondary winding, which includes the first microcontroller MC1 and also the control electronics A. This is via an infrared interface in the data exchange with a primary side arranged, that is stationary and thus not arranged in the vehicle control electronics, which includes the second microcontroller MC2.

An der dem Energiespeicher B, also beispielsweise eine Hochvolt-Batterie, sind Sensoren und weitere Mittel zum Batterielademanagement angeordnet. Diese erfassen Zustandsparameter des Energiespeichers B, wie beispielsweise Ladezustand und/oder Temperatur, und/oder die Mittel umfassen eine elektronische Schaltung, die aus dem Verlauf von Zustandsparametern, wie beispielsweise Verlauf des Batteriestroms oder Verlauf der Batterieklemmenspannung, Zustandsparameter des Energiespeichers B ermitteln.At the energy storage B, so for example a high-voltage battery, Sensors and other means for battery charging management are arranged. These detect state parameters of the energy storage B, such as State of charge and / or temperature, and / or the means comprise a electronic circuit resulting from the course of state parameters, such as the course of the battery current or the course of the battery terminal voltage, Determine the state parameter of the energy store B.

Auf diese Weise sind die Mittel zum Batterielademanagement in der Lage, einen Sollwert für einen Ladestrom oder eine Ladespannung zum Aufladen des Energiespeichers zu ermitteln.On this way the means for battery charging management are able to a setpoint for a charging current or a charging voltage for charging the energy storage to investigate.

Dieser Sollwert wird an die sekundärseitige Steuerelektronik übermittelt und gegebenenfalls an die primärseitige Steuerelektronik weiterübermittelt.This Setpoint is transmitted to the secondary-side control electronics and optionally to the primary side Control electronics forwarded.

Ist der auf diese Weise übermittelte Sollwert ein Stromsollwert für Ladestrom, steuert die primärseitige Steuerelektronik den einphasigen Wechselrichter derart an, dass dieser mittels der Gyratorschaltung den in die Primärwicklung eingeprägten Strom auf den entsprechenden Wert hin geregelt wird. Hierzu wird der von einem Spannungssensor erfasste Wert der Ausgangsspannung des einphasigen Wechselrichters auf einen dem Sollwert entsprechenden Wert hin geregelt oder es wird der in die Primärwicklung eingeprägte Strom mittels eines Stromsensors erfasst und dann dieser erfasste Stromwert durch entsprechendes Stellen der Ausgangsspannung des einphasigen Wechselrichters auf den gewünschten Sollwert hin geregelt. Somit wird also ein stromgeregeltes Laden des Energiespeichers bewirkt. Dabei sind an der Regeleinheit Begrenzungsmittel vorgesehen, die den Strom, insbesondere den Sollwert, unter einem kritischen Wert halten. Somit ist der Energiespeicher geschützt vor Überstrom.is the transmitted in this way Setpoint a current setpoint for Charging current, controls the primary side Control electronics the single-phase inverter in such a way that this by means of the gyrator in the primary winding impressed current is regulated to the appropriate value. For this purpose, the of a voltage sensor detected value of the output voltage of the single-phase Inverter regulated to a value corresponding to the set value or it gets into the primary winding impressed Detected by a current sensor and then this detected Current value by adjusting the output voltage of the single-phase inverter to the desired setpoint. Thus, a current-controlled charging of the energy storage is thus effected. In this case, limiting means are provided on the control unit, the the current, in particular the setpoint, below a critical value hold. Thus, the energy storage is protected against overcurrent.

Ist aber der von den Mitteln zum Batterielademanagement übermittelte Sollwert ein Spannungssollwert, wird dieser einer von der sekundärseitigen Steuerelektronik umfassten Regeleinheit zugeführt, der auch die erfasste Spannung an dem Energiespeicher B zugeführt wird. Aus der Regelabweichung wird ein gewünschter Stromstellwert erzeugt, welcher dann an die primärseitige Steuerelektronik übermittelt wird. Diese regelt dann wiederum den Strom, insbesondere zunächst den in die Primärwicklung eingeprägten Strom, auf den gewünschten Sollwert hin. Auf diese Weise wird sekundärseitig ein entsprechender Ladestrom an den Energiespeicher B zugeleitet. Da entsprechend der genannten Regelabweichung der gewünschte Stromstellwert verändert wird, wird auf die beschriebene Weise dann der erfasste Spannungswert auf den gewünschten hin verändert und somit ein spannungsgeregeltes Laden des Energiespeichers bewirkt. Dabei sind an der Regeleinheit Begrenzungsmittel vorgesehen, die die Spannung, insbesondere den Sollwert, unter einem kritischen Wert halten. Somit ist der Energiespeicher geschützt vor Überspannung. Somit ist zwar primärseitig eine Stromquelle realisiert, sekundärseitig wird aber ein spannungsgeregeltes Laden des Energiespeichers ausführbar.is but the one conveyed by the means to battery charging management Setpoint voltage reference, this is one of the secondary side Control electronics included supplied control unit, which also detected Voltage is supplied to the energy storage B. From the control deviation becomes a desired one Current control value generated, which then transmitted to the primary-side control electronics becomes. This then regulates the stream, in particular the first into the primary winding impressed Electricity, to the desired Set value. In this way, the secondary side is a corresponding Charging current to the energy storage B fed. Because according to the the specified control deviation is changed, the desired then becomes the detected voltage value in the manner described to the desired changed and thus causes a voltage-controlled charging of the energy storage. In this case, limiting means are provided on the control unit, the the voltage, in particular the setpoint, below a critical Keep value. Thus, the energy storage is protected against overvoltage. Thus, that is true primary side a power source realized, secondary side but is a voltage controlled Charging the energy storage executable.

Wichtig ist dabei auch, dass die Mittel zum Batterielademanagement vorgeben, ob ein stromgeregeltes oder ein spannungsgeregeltes Laden des Energiespeichers ausgeführt werden soll. Um ein besonders schnelles Laden zu bewirken wird beispielsweise bei einem leeren Energiespeicher ein stromgeregeltes Laden ausgeführt bis der Energiespeicher etwa 80% oder gar 90% aufgeladen ist. Danach wird auf ein spannungsgeregeltes Laden umgeschaltet. Die hierzu notwendigen Umschaltemittel werden also von den Mitteln zum Batterielademanagement angesteuert.Important is also that the funds for battery charging management pretend whether a current-controlled or a voltage-controlled charging of the energy storage accomplished shall be. For example, to effect a particularly fast loading in the case of an empty energy store, a current-controlled charging is carried out until the energy storage is about 80% or even 90% charged. After that is switched to a voltage-controlled charging. The purpose necessary switching means are thus of the means for battery charging management driven.

Die Mittel zum Batterielademanagement umfassen auch Überwachungsmittel, wie Sensoren zur Erfassung des Stroms in oder aus dem Energiespeicher. Bei Überschreiten kritischer Werte wird von den Mitteln ein Trennschalter derart angesteuert, dass der Energiespeicher abgetrennt und somit geschützt wird.The Batteries for battery management also include monitoring means, such as sensors for detecting the current in or out of the energy storage. When crossing Critical values is controlled by the means of a circuit breaker such that the energy storage is separated and thus protected.

Hierzu ist in 2 das Ausführungsbeispiel schematisch näher dargestellt:
Am Energiespeicher B sind die Mittel 20 zum Batterielademanagement vorgesehen, denen die erfassten Werte an Zellenspannung U1 des Energiespeichers, also beispielsweise einer Zelle der Hochvoltbatterie, und die an den Klemmen des Energiespeichers anliegende Batteriespannung U2 zugeführt wird. Außerdem werden die mittels der überwachungsmittel 21 erfassten Stromwerte den Mitteln 20 zugeführt, die einerseits den Schalter 22 ansteuern und somit ein Trennen des Energiespeichers B bewirken, wenn ein kritischer Wert an Spannung und/oder Strom überschritten ist.This is in 2 the embodiment shown schematically in more detail:
At the energy storage B are the means 20 provided for battery charging management, where the detected values of cell voltage U1 of the energy storage, so for example a cell of the high-voltage battery, and supplied to the terminals of the energy storage battery voltage U2 is supplied. In addition, the means of monitoring 21 recorded current values the means 20 fed, on the one hand the switch 22 trigger and thus cause a separation of the energy storage B when a critical value of voltage and / or current is exceeded.

Aus dem Energiespeicher B werden Verbraucher 23 versorgt, wobei diese über einen Tiefsetzsteller nur mit einer niedrigen Spannung von beispielsweise 12 Volt oder 24 Volt versorgt werden. Der Energiespeicher weist eine Betriebsspannung von mehr als 200 Volt auf, insbesondere bis zu 400 Volt oder mehr.The energy store B becomes a consumer 23 supplied, which are supplied via a buck converter only with a low voltage of, for example, 12 volts or 24 volts. The energy store has an operating voltage of more than 200 volts, in particular up to 400 volts or more.

Der Ladestrom für den Energiespeicher wird von der sekundärseitigen Steuerelektronik 25 bereit gestellt, die zum Datenaustausch 32 mit einer zentralen übergeordneten Steuerung 24 verbunden ist und mit den Mitteln 20 zum Batterielademanagement. Die zentrale übergeordnete Steuerung 24 steuert auch ein Kühlaggregat an, das nicht nur zur Kühlung des Motors des Fahrzeuges und/oder einer Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Motors vorgesehen ist sondern auch zur Kühlung des Energiespeichers in Abhängigkeit von dessen Temperaturverlauf und/oder Leistungszufuhr.The charging current for the energy storage is provided by the secondary-side control electronics 25 ready asked for data exchange 32 with a central higher-level control 24 connected and with the means 20 for battery charging management. The central higher-level control 24 Also controls a refrigeration unit, which is not only provided for cooling the engine of the vehicle and / or a cooling liquid for cooling the motor but also for cooling the energy storage in dependence on its temperature profile and / or power supply.

Die sekundärseitige Steuerelektronik 25 erhält über die Datenaustauschverbindung 32 den Stromsollwert von den Mitteln 20 übermittelt oder Werte, wie den erfassten Wert des Energiespeicherstroms und den Sollwert des Batteriestroms.The secondary-side control electronics 25 receives over the data exchange connection 32 the current setpoint from the means 20 or values such as the sensed value of the energy storage current and the battery current setpoint.

Daraus bestimmt der Block Stromsollwerterzeugung 29 der sekundärseitigen Steuerelektronik 25 den Stromsollwert, auf den von der primärseitigen Steuerelektronik hinzuregeln ist.From this, the block determines current setpoint generation 29 the secondary-side control electronics 25 the current setpoint, which is governed by the primary-side control electronics.

Wenn jedoch von den Mitteln zum Batterielademanagement ein Spannungssollwert geliefert wird, also ein spannungsgesteuertes Ladeverfahren ausgeführt werden soll, wird der Istwert und Sollwert für Spannung am Energiespeicher der Regeleinheit 28 zur Spannungsregelung zugeführt, die einen Stromstellwert erzeugt, der als Stromsollwert an die primärseitige Steuerelektronik übermittelbar ist, damit diese auf diesen Wert hin regeln kann.If, however, a voltage setpoint is supplied by the means for battery charging management, that is, a voltage-controlled charging method is to be executed, the actual value and setpoint value for voltage at the energy store of the control unit 28 supplied to the voltage control, which generates a current control value, which is transmitted as a current setpoint to the primary-side control electronics, so that they can regulate to this value.

Somit ist also von den Mitteln 20 vorgebbar, ob ein spannungsgeregeltes oder ein stromgeregeltes Verfahren auszuführen ist. Entsprechend dieser Vorgabe steuern dann die Umschaltemittel 26 zur Umschaltung der Regelungsart den Umschalter 27 an, der somit entweder den Stromstellwert, also Stromsollwert, der Regelungseinheit 28 zur spannungsgesteuerten Regelung oder alternativ den von dem Block Stromsollwerterzeugung 29 erzeugten Stromsollwert an die primärseitige Steuerelektronik 33 übermittelt. Dies erfolgt über eine galvanische Trennung, insbesondere Infrarot oder mittels Funkwellen.Thus, therefore, of the means 20 specifiable whether a voltage-controlled or a current-controlled method is to be executed. The switching means then control according to this specification 26 for switching the control mode the switch 27 on, thus either the current control value, ie current setpoint, the control unit 28 for voltage-controlled regulation or alternatively that of the block current setpoint generation 29 generated current setpoint to the primary-side control electronics 33 transmitted. This is done via a galvanic isolation, in particular infrared or by radio waves.

Dort in der primärseitigen Steuerelektronik 33 wird der Sollwert dann dem Stromregler, also der Ladestromregelung 30, zugeführt, der einen Stellwert erzeugt, welcher demjenigen Leistungsteil 31 zugeführt wird, das den einphasigen Wechselrichter umfasst und die nachfolgende Gyratorschaltung.There in the primary-side control electronics 33 then the setpoint is the current controller, so the charging current control 30 , supplied, which generates a control value, which the power part 31 which comprises the single-phase inverter and the subsequent gyrator circuit.

Auf diese Weise wird der Strom in der Primärwicklung auf den gewünschten Wert gestellt.On this way, the current in the primary winding will be at the desired level Value.

Claims

Ladevorrichtung zum Beladen eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, insbesondere einer Hochvoltbatterie, eines elektromotorisch antreibbaren Fahrzeuges, im Fahrzeug eine Steuerelektronik mit Mitteln zur Bestimmung eines Sollwertes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Datenaustauschmittel zum berührungslosen Datenaustausch zwischen der Steuerelektronik und einer stationären Steuerelektronik vorgesehen sind, wobei die stationäre Steuerelektronik einen Strom in einen Primärleiter einprägt, an den eine Sekundärwicklung des Fahrzeuges induktiv ankoppelbar ist, insbesondere mittels Einstecken des Primärleiters in eine Ausnehmung des Fahrzeuges, um welche die Sekundärwicklung angeordnet ist, wobei die stationäre Steuerelektronik eine Regelungseinheit umfasst, die den in den Primärleiter eingeprägten Strom auf einen Sollwert hin regelt, der von der im Fahrzeug angeordneten Steuerelektronik übermittelbar ist, insbesondere über die Datenaustauschmittel.Charging device for charging an energy store, in particular a battery, in particular a high-voltage battery, an electric motor driven vehicle, in the vehicle an electronic control system is arranged with means for determining a desired value, characterized in that data exchange means for contactless data exchange between the control electronics and a stationary control electronics are provided wherein the stationary control electronics impresses a current in a primary conductor to which a secondary winding of the vehicle is inductively coupled, in particular by inserting the primary conductor in a recess of the vehicle about which the secondary winding is arranged, wherein the stationary control electronics comprises a control unit, the in the current impressed current regulated to a target value, which is transmitted from the arranged in the vehicle control electronics, in particular via the data exchange means.

Ladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert von einem Umschalter übermittelt wird, der in der Steuerelektronik des Fahrzeuges realisiert ist, wobei der Umschalter – entweder den Sollwert von einem Stromsollwerterzeugungs-Mittel erhält, das mit Mitteln zum Batterielademanagement verbunden ist, – oder als Stellgröße erhält, die von einer Spannungsregelungseinheit bestimmt wird, die mit Mitteln zur Erfassung der Spannung am Energiespeicher und mit einem Mittel zur Erzeugung eines Spannungs-Sollwerts, das mit den Mitteln zum Batterielademanagement verbunden ist, verbunden ist.Loading device according to claim 1, characterized, that the setpoint is transmitted by a switch that is in the Control electronics of the vehicle is realized, the switch - either receives the setpoint from a current setpoint generating means, the connected to means for battery charging management, - or as Control value receives, the is determined by a voltage regulation unit provided with means for Recording the voltage at the energy storage and with a means for Generating a voltage setpoint with the means for battery charging management connected is connected.

Ladevorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche für ein Fahrzeug mit Antriebssystem, umfassend Elektromotor, Wechselrichter, Energiespeicher, wobei der Elektromotor von dem Wechselrichter speisbar ist, der aus dem Energiespeicher versorgbar ist, wobei der Elektromotor als Drehstrommotor in Sternpunktschaltung ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sternpunkt des Elektromotors Strom aus einem Gleichrichter zuführbar ist, der von einer Sekundärwicklung gespeist wird, wobei die Sekundärwicklung aus einer Primärwicklung versorgbar ist, die induktiv an die Sekundärwicklung gekoppelt vorgesehen ist.Loading device according to one of the preceding claims for a vehicle with drive system, comprising electric motor, inverter, energy storage, in which the electric motor can be fed by the inverter, which is made of the Energy storage is available, the electric motor as Three-phase motor is designed in star point circuit, characterized, that the star point of the electric motor current from a rectifier supplied is that of a secondary winding is fed wherein the secondary winding consists of a primary winding can be supplied, which is provided inductively coupled to the secondary winding is.

Ladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung aus einem Spannungs-Strom-Wandler, insbesondere Gyrator, versorgt wird, der von einem Wechselrichter mit einer Wechselspannung gespeist wird, wobei der Spannungs-Strom-Wandler zumindest eine Kapazität und eine Induktivität derart umfasst, dass die zugehörige Resonanzfrequenz im Wesentlichen der Frequenz der Wechselspannung entspricht, insbesondere wobei Kapazität und Induktivität in Reihe geschaltet sind.Charging device according to claim 3, characterized in that the primary winding is supplied from a voltage-current converter, in particular a gyrator, which is fed by an inverter with an alternating voltage, wherein the voltage-current converter comprises at least one capacitor and an inductance such that the associated resonant frequency substantially corresponds to the frequency of the AC voltage, in particular wherein capacitance and inductance are connected in series.

Ladevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines ersten kritischen Wertes der Spannung am Sternpunkt der Ladestrom mittels einer Diode direkt vom Gleichrichter zum oder zu den Energiespeichern ausgeführt wird, insbesondere wobei der erste kritische Wert der Ladespannung für den oder die Energiespeicher entspricht.Loading device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that when exceeding a first critical Value of the voltage at the star point of the charging current by means of a diode is performed directly from the rectifier to or to the energy storage, in particular wherein the first critical value of the charging voltage for the or the energy storage corresponds.

Ladevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten des ersten kritischen Wertes der Spannung am Sternpunkt der Ladestrom über mindestens eine Statorwicklung und den Wechselrichter vom Gleichrichter zum oder zu den Energiespeichern geführt wird, insbesondere wobei der der Wechselrichter zusammen mit den Statorwicklungen als Hochsetzsteller betreibbar ist.Loading device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that falls below the first critical Value of the voltage at the neutral point of the charging current via at least one stator winding and the inverter from the rectifier to or to the energy storage guided In particular, where the inverter is together with the stator windings can be operated as a boost converter.

Ladevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten eines zweiten kritischen Wertes, der größer als der erste kritische Wert ist, wird ein Schalter geschlossen, über den Strom vom Sternpunkt zum unteren Potential abgeleitet wird, insbesondere zum Schutz der Energiespeicher vor Überladung.Loading device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that when exceeding a second critical value greater than is the first critical value, a switch is closed over the Current is derived from the neutral point to the lower potential, in particular to protect the energy storage against overcharging.

Ladevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Energiespeicher als Kondensator, Ultracap-Kondensator und/oder Batterie ausgeführt ist, und/oder dass die Statorwicklungen des Elektromotors in Sternpunktschaltung verschaltet sind.Loading device according to at least one of the preceding Claims, thereby marked that at least one energy store as capacitor, Ultracap capacitor and / or battery is running, and / or that the Stator windings of the electric motor connected in neutral connection are.

Ladevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sternpunkt und dem diesen speisenden Gleichrichter eine zusätzliche Induktivität vorgesehen ist.Loading device according to at least one of the preceding Claims, characterized in that between the star point and this feeding rectifier provided an additional inductance is.

Ladevorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter mit einer Statorwicklung oder den Statorwicklungen, insbesondere zusammen mit der zusätzlichen Induktivität, einen Hochsetzsteller bildet, insbesondere dem Strom aus dem Gleichrichter zugeführt wird und der den Energiespeichern Ladestrom zur Verfügung stellt, und/oder dass der Effektivwert oder Spitzenwert der den Gleichrichter versorgenden, an der Sekundärwicklung auftretenden Spannung kleiner ist als die Ladespannung für den Energiespeicher, insbesondere also kleiner ist als die zum Laden des Energiespeichers notwendige Spannung, insbesondere Eingangsspannung des Wechselrichters.Loading device according to at least one of the preceding Claims, thereby marked that the inverter with a stator winding or the stator windings, in particular together with the additional inductance, forms a boost converter, in particular the current is supplied from the rectifier and which provides the energy stores charging current, and or that the RMS value or peak value of the rectifier supplying, at the secondary winding occurring voltage is smaller than the charging voltage for the energy storage, in particular so is smaller than that for charging the energy storage necessary voltage, in particular input voltage of the inverter.

Verfahren zum Beladen eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, insbesondere einer Hochvoltbatterie, eines elektromotorisch antreibbaren Fahrzeuges, wobei im Fahrzeug ein erster Sollwert bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die stationäre Steuerelektronik einen Strom in einen Primärleiter einprägt, an den eine Sekundärwicklung des Fahrzeuges induktiv ankoppelbar ist, insbesondere mittels Einstecken des Primärleiters in eine Ausnehmung des Fahrzeuges, um welche die Sekundärwicklung angeordnet ist, wobei die stationäre Steuerelektronik eine Regelungseinheit umfasst, die den in den Primärleiter eingeprägten Strom auf den ersten Sollwert hin regelt, der von einer im Fahrzeug angeordneten Steuerelektronik berührungslos an die Regelungseinheit der stationären Steuerelektronik übermittelt wird.Method for loading an energy store, in particular a battery, in particular a high-voltage battery, an electric motor drivable vehicle, wherein in the vehicle a first setpoint it is determined characterized in that the stationary Control electronics impresses a current in a primary conductor, to the a secondary winding of the vehicle is inductively coupled, in particular by means of plugging of the primary manager in a recess of the vehicle, around which the secondary winding is arranged wherein the stationary control electronics a control unit includes that in the primary conductor impressed Electricity is regulated to the first setpoint, that of one in the vehicle arranged control electronics contactlessly to the control unit the stationary one Control electronics transmitted becomes.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von Mitteln zum Batterielademanagement vorgegeben wird, ob ein stromgeregeltes oder ein spannungsgeregeltes Laden ausgeführt wird, wobei bei stromgeregeltem Laden von den Mitteln ein Stromsollwert als erster Sollwert geliefert wird oder aus der Differenz zwischen erfasstem und gewünschtem Ladestrom ein Stromsollwert bestimmt wird als der erste Sollwert, und wobei bei spannungsgeregeltem Laden von den Mitteln ein Spannungssollwert geliefert wird, der einer Regeleinheit zugeführt wird, der auch der entsprechend erfasste Spannungswert am Energiespeicher, insbesondere Ladespannung, zugeführt wird und daraus ein Stellwert bestimmt wird, der als der erste Sollwert verwendet wird.Method according to claim 11, characterized, that specified by means for battery charging management, whether a current-controlled or a voltage-controlled charging is carried out, in which with current-controlled charging of the means a current setpoint as first reference value is supplied or from the difference between detected and desired Charge current a current setpoint is determined as the first setpoint, and in the case of voltage-controlled charging by the means a voltage setpoint is delivered, which is supplied to a control unit, which is also the corresponding recorded voltage value at the energy storage, in particular charging voltage, supplied and from this a control value is determined, which is considered the first setpoint is used.

Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sollwerte, der Stromsollwert und/oder der Spannungssollwert begrenzt werden, insbesondere zur Einhaltung einer Stellgrenze.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the first setpoint values, the current setpoint and / or the voltage setpoint are limited, in particular for Compliance with an adjustment limit.

Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor in Sternpunkschaltung betrieben wird, dem Sternpunkt des Elektromotors Strom aus einem Gleichrichter zugeführt wird, der von einer Sekundärwicklung gespeist wird, wobei die Sekundärwicklung aus einer Primärwicklung berührungslos versorgt wird, wobei Ladestrom für den Energiespeicher aus einem Wechselrichter gebildet wird, über den die Statorwicklungen des Elektromotors speisbar sind, insbesondere mit einem Drehspannungssystem, das im motorischen Betrieb bei Speisung des Wechselrichters aus dem Energiespeicher erzeugt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung unterhalb eines ersten kritischen Wertes ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electric motor is operated in star-point circuit, the neutral point of the electric motor current is supplied from a rectifier, which is fed by a secondary winding, wherein the secondary winding is supplied contactlessly from a primary winding, charging current for the energy storage device being formed by an inverter via which the stator windings of the electric motor can be fed, in particular with a three-phase voltage system which is generated from the energy store during motor operation when the inverter is supplied, as long as the voltage occurring at the neutral point is below a first critical value.

Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestrom dem Energiespeicher direkt aus dem Gleichrichter zugeführt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung oberhalb des ersten kritischen Wertes ist und/oder dass zumindest einer der unteren Schalter des Wechselrichters in den leitenden Zustand versetzt wird, wodurch Strom aus dem Gleichrichter über die zugehörige Statorwicklung an das untere Potential des Energiespeichers abgeführt wird, insbesondere also der Energiespeicher vor Strom aus dem Gleichrichter geschützt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung oberhalb eines zweiten kritischen Wertes liegt, der größer ist als der erste kritische Wert und ab dessen Überschreiten der Energiespeicher mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit gefährdet ist, und/oder dass ein weiterer Strompfad freigegeben wird, über welchen Strom aus dem Gleichrichter direkt oder über die zugehörige Statorwicklung an das untere Potential des Energiespeichers abgeführt wird, insbesondere also der Energiespeicher vor Strom aus dem Gleichrichter geschützt wird, solange die am Sternpunkt auftretende Spannung oberhalb eines dritten kritischen Wertes liegt, der größer ist als der zweite kritische Wert und ab dessen Überschreiten der Energiespeicher mit größerer Wahrscheinlichkeit gefährdet ist. Insbesondere wobei der weitere Strompfad aus einer passiven Schaltungsanordnung gebildet ist, insbesondere wobei der weitere Strompfad einen Thyristor umfasst, in dessen Ansteuerpfad eine Zenerdiode oder ein entsprechendes Bauelement, das ein schaltschwellenartiges Verhalten aufweist, vorgesehen ist., und/oder dass der Wechselrichter pulsweitenmoduliert oder blockkommutiert angesteuert wird, insbesondere zum motorischen oder generatorischen Betrieb des Elektromotors, und/oder dass der Wechselrichter mehrphasig ausgeführt ist und beim Laden des Energiespeichers die Ansteuersignale für die Schalter des Wechselrichters synchron, zweitversetzt synchron oder asynchron ausgeführt werden, und/oder dass das Nachladen des Energiespeichers zyklisch wiederholt wird, insbesondere das Nachladen abwechselnd mit dem motorischen oder generatorischen Betrieb des Elektromotors ausgeführt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, thereby marked that the charging current to the energy storage directly supplied from the rectifier is, as long as the voltage occurring at the neutral point above the first critical value and / or that at least one the lower switch of the inverter in the conductive state is shifted, whereby current from the rectifier over the associated Stator winding is discharged to the lower potential of the energy storage, in particular, therefore, the energy storage before electricity from the rectifier protected is, as long as the voltage occurring at the neutral point above a second critical value greater than the first critical one Value and beyond the energy storage is endangered with a certain probability, and or that another rung is released over which Current from the rectifier directly or via the associated stator winding is dissipated to the lower potential of the energy storage, in particular, therefore, the energy storage before electricity from the rectifier protected is, as long as the voltage occurring at the neutral point above a third critical value greater than the second critical value Value and beyond the energy store is more likely endangered is. In particular wherein the further current path consists of a passive one Circuit arrangement is formed, in particular wherein the further Current path comprises a thyristor, in whose Ansteuerpfad a Zener diode or a corresponding device that a switching threshold-like behavior has, is provided., and / or that the inverter pulse width modulated or block commutated is controlled, in particular for motor or generator operation of the electric motor, and or that the inverter is multiphase and when charging the Energy storage the drive signals for the switches of the inverter synchronous, second-offset synchronous or asynchronous, and or that the recharge of the energy storage is repeated cyclically in particular recharging alternately with the motor or regenerative operation of the electric motor is performed.