DE112015004205T5 - Method and system for precharging an electrical component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen einer ersten wiederaufladbaren Komponente (C1) in einem Fahrzeug (100), wobei die erste wiederaufladbare Komponente (C1) durch Anlegen einer Spannung an der ersten wiederaufladbaren Komponente (C1) vorgeladen wird, wobei das Fahrzeug (100) wenigstens eine Elektromaschine (110) umfasst, die ausgebildet ist, mit einem ersten Stromversorgungsweg verbunden zu werden, wobei die erste wiederaufladbare Komponente (C1) mit einer Spannung (VDC) des ersten Stromversorgungswegs beaufschlagt wird. Das Verfahren umfasst, wenn die erste wiederaufladbare Komponente (C1) vorgeladen werden soll: – das Laden der ersten wiederaufladbaren Komponente (C1) durch Anlegen einer Spannung an der ersten wiederaufladbaren Komponente (C1) der Elektromaschine (110).The present invention relates to a method for precharging a first rechargeable component (C1) in a vehicle (100), wherein the first rechargeable component (C1) is precharged by applying a voltage to the first rechargeable component (C1), wherein the vehicle (100 ) comprises at least one electric machine (110) configured to be connected to a first power supply path, the first rechargeable component (C1) being supplied with a voltage (VDC) of the first power supply path. The method includes, when the first rechargeable component (C1) is to be precharged: charging the first rechargeable component (C1) by applying a voltage to the first rechargeable component (C1) of the electric machine (110).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge und insbesondere ein Verfahren und System zum Vorladen von wiederaufladbaren Komponenten in einem Elektrosystem des Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Fahrzeug sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das Verfahren gemäß der Erfindung implementieren.The present invention relates to vehicles, and more particularly to a method and system for precharging rechargeable components in an electrical system of the vehicle. The present invention also relates to a vehicle and to a computer program and computer program product implementing the method according to the invention.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Bei Fahrzeugen allgemein und insbesondere in einem bestimmten Umfang bei Schwerlast-/Nutzfahrzeugen wie Lastkraftwagen, Bussen u. Ä. wird kontinuierlich Forschung und Entwicklung in Bezug auf die Steigerung der Kraftstoffeffizienz und Verringerung der Abgasemissionen betrieben.For vehicles in general and in particular to a certain extent for heavy duty / commercial vehicles such as trucks, buses u. Ä. is continuously pursuing research and development in terms of increasing fuel efficiency and reducing exhaust emissions.
Dies ist häufig auf die zunehmende Regulierung im Zusammenhang mit Verschmutzung und Luftqualität beispielsweise in städtischen Gebieten zurückzuführen, welche die Verabschiedung von verschiedenen Abgasnormen und -vorschriften in vielen Rechtsprechungen bewirkt hat.This is often due to increasing pollution and air quality regulation in, for example, urban areas, which has led to the adoption of various emission standards and regulations in many jurisdictions.
Abgesehen von den Regulierungsmaßnahmen sind die Hauptkosten für den Fahrzeugbetrieb der Verbrauch von Kraftstoff zum Bewegen des Fahrzeugs. Die Auslastung von Schwerlastfahrzeugen ist häufig hoch und aufgrund des damit verknüpften Kraftstoffverbrauchs können die Kraftstoffkosten die Rentabilität des Eigentümers des Fahrzeugs in einem wesentlichen Umfang beeinflussen.Apart from the regulatory measures, the main cost of vehicle operation is the consumption of fuel to move the vehicle. The load of heavy duty vehicles is often high and, due to the associated fuel consumption, fuel costs can significantly affect the viability of the owner of the vehicle.
Aufgrund dieser Tatsache und der Erkenntnis, dass der Warentransport auf der Straße voraussichtlich weiter zunehmen wird, werden zunehmend Alternativen zur herkömmlichen Verbrennungsmotortechnologie in Betracht gezogen.Due to this fact and the realization that on-road goods transport is expected to continue to increase, alternatives to conventional combustion engine technology are increasingly being considered.
Beispielsweise erfolgt eine umfassende Forschung und Entwicklung im Bereich von Elektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen. Diese Fahrzeuge umfassen häufig eine Elektromaschine, wobei die Elektromaschine mit einer Wechselrichtersteuerung gesteuert wird. Die Wechselrichtersteuerung umfasst Schaltmittel, beispielsweise in der Form von Transistoren, um durch entsprechendes Schalten eine Wechselstromspannung aus einer Gleichstromzwischenkreis-/Bus-Spannung zur Bereitstellung für die Elektromaschine zu erzeugen. Dies ermöglicht das Steuern beispielsweise von Amplitude und Frequenz der Klemmenspannung der Statorphasenwicklungen und somit ebenfalls der von der Elektromaschine verrichteten Arbeit und der Drehzahl von dieser. Lösungen dieser Art umfassen häufig einen oder mehrere Kondensatoren, beispielsweise zum Stabilisieren der Gleichstromzwischenkreis-Spannung.For example, there is extensive research and development in the field of electric vehicles and hybrid electric vehicles. These vehicles often include an electric machine, wherein the electric machine is controlled with an inverter control. The inverter controller includes switching means, for example in the form of transistors, to generate an AC voltage from a DC link / bus voltage to provide for the electric machine by appropriate switching. This makes it possible, for example, to control the amplitude and frequency of the terminal voltage of the stator phase windings and thus also the work done by the electric machine and the rotational speed of the latter. Solutions of this type often include one or more capacitors, for example, to stabilize the DC link voltage.
Diese Kondensatoren und gegebenenfalls andere Komponenten sind häufig direkt mit einer Stromquelle wie beispielsweise einem Energiespeicher verbunden, wobei ein Vorladen der Komponenten von einem ungeladenen Zustand erforderlich ist, wenn die Komponente mit der Stromquelle verbunden ist, um die Gefahr von Schäden an der Komponente zu verringern.These capacitors and optionally other components are often directly connected to a power source, such as an energy store, requiring precharging of the components from an uncharged condition when the component is connected to the power source to reduce the risk of damage to the component.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Verfahrens und Systems, welches das Vorladen von wiederaufladbaren Komponenten auf eine Weise ermöglicht, die den Bedarf einer Vorladeschaltung verringert. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erfüllt.It is an object of the present invention to provide a method and system that enables precharging of rechargeable components in a manner that reduces the need for a precharge circuit. This object is achieved by a method according to claim 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Vorladen einer ersten wiederaufladbaren Komponente in einem Fahrzeug bereitgestellt, wobei die erste wiederaufladbare Komponente durch Anlegen einer Spannung an der ersten wiederaufladbaren Komponente vorgeladen wird, wobei das Fahrzeug wenigstens eine Elektromaschine (auch Elektromotor genannt) umfasst, die ausgebildet ist, mit einem ersten Stromversorgungsweg verbunden zu werden, wobei die erste wiederaufladbare Komponente mit einer Spannung des ersten Stromversorgungswegs beaufschlagt wird. Das Verfahren umfasst, wenn die erste wiederaufladbare Komponente vorzuladen ist:
- – das Laden der ersten wiederaufladbaren Komponente durch Anlegen einer Spannung an der ersten wiederaufladbaren Komponente der Elektromaschine.
- - Charging the first rechargeable component by applying a voltage to the first rechargeable component of the electric machine.
Wie zuvor erwähnt erfordern elektrische Komponenten gegebenenfalls ein Vorladen beim Starten eines Systems zum Vermeiden von Schäden an den Komponenten. Dies kann beispielsweise bei Leistungselektroniksystemen der Fall sein, bei denen hohe Stromversorgungsspannungen verwendet werden. Wenn beispielsweise ein mit einer Stromquelle parallelgeschalteter Kondensator mit der Spannung der Stromquelle beaufschlagt wird, kann der resultierende Strom die Komponente beschädigen. Aus diesem Grund kommen häufig Vorladeschaltungen zum Einsatz, wobei beispielsweise empfindliche Komponenten wie Kondensatoren durch Begrenzen des Ladestroms vorgeladen werden, wenn eine Hochspannung angelegt wird. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung von Vorladeschaltungen einer Art erfolgen, bei denen die Stromquelle mit der zu ladenden Komponente über einen Widerstand zur Begrenzung des Stroms verbunden ist.As previously mentioned, electrical components may require pre-charging when starting a system to avoid damage to the components. This may be the case, for example, in power electronics systems where high power supply voltages are used. For example, if a capacitor connected in parallel with a current source is supplied with the voltage of the current source, the resulting current may damage the component. For this reason, precharge circuits are often used, for example, where sensitive components such as capacitors are precharged by limiting the charging current when a high voltage is applied. This can be done, for example, by the use of precharge circuits of a type in which the current source is connected to the component to be charged via a resistor for limiting the current.
Wenn die zu ladende Komponente in einem entsprechenden Umfang geladen ist, beispielsweise wenn die Spannung in einem Kondensator die Stromversorgungsspannung oder eine andere entsprechende Spannung erreicht hat, bei der die Gefahr einer Beschädigung der Komponente begrenzt ist, kann die Vorladeschaltung überbrückt werden und der Kondensator kann mit der Stromquelle parallelgeschaltet werden. If the component to be charged is charged to a corresponding extent, for example when the voltage in a capacitor has reached the power supply voltage or another corresponding voltage at which the risk of damage to the component is limited, the precharge circuit can be bypassed and the capacitor can the power source are connected in parallel.
Vorladeschaltungen dieser Arten bieten somit den Vorteil, dass der Anfangsstrom, mit dem elektrische Komponenten beaufschlagt werden, wenn eine Spannung angelegt wird, auf einen bestimmten Umfang begrenzt werden kann. Dies wird aber mit dem Nachteil zusätzlicher Komponenten wie beispielsweise zusätzlicher Schütze, Widerstände, zusätzlicher Leitungen usw. erzielt. Die vorliegende Erfindung stellt eine alternative Lösung zum Vorladen von Komponenten bereit, wenn hohe Anfangsströme schädlich sein können. Die Erfindung betrifft Fahrzeuge und insbesondere Systeme, in denen eine Elektromaschine mit einer Stromquelle über einen ersten Stromversorgungsweg verbunden werden kann und bei denen eine oder mehrere Komponenten, die ein Vorladen erfordern, wenn sie der Stromversorgung und/oder der Spannung des Stromversorgungswegs ausgesetzt sind, vorhanden sind.Thus, precharge circuits of these types offer the advantage that the initial current applied to electrical components when a voltage is applied can be limited to a certain extent. However, this is achieved with the disadvantage of additional components such as additional contactors, resistors, additional lines, etc. The present invention provides an alternative solution for pre-charging components when high initial currents can be detrimental. The invention relates to vehicles, and more particularly to systems in which an electric machine can be connected to a power source via a first power supply path and which has one or more components requiring pre-charge when exposed to the power supply and / or voltage of the power supply path are.
Gemäß der Erfindung wird dies durch eine Lösung erzielt, bei der das Vorladen durch die Elektromaschine erfolgt. Im Allgemeinen wird eine Spannung in den Statorwicklungen induziert, wenn ein Rotor einer Elektromaschine gedreht wird, wobei die induzierte Spannung im Wesentlichen proportional zur Drehzahl des Rotors ist. Gemäß der Erfindung dient die induzierte Spannung zum Vorladen der einen oder mehreren Komponenten, für die ein Vorladen erforderlich ist, und da die Spannung proportional zur Drehzahl des Rotors ist, kann die Spannung beispielsweise schrittweise durch Erhöhen der Drehzahl des Rotors erhöht werden. Auf diese Weise können beispielsweise Kondensatoren von einem im Wesentlichen ungeladenen Zustand, das heißt einem Zustand, in dem die Spannung in der ungeladenen Komponente Null oder nahezu Null ist, geladen werden. Die wiederaufladbaren Komponenten können auf einen teilgeladenen Zustand, beispielsweise auf eine Spannung von 10% oder mehr einer Nenn- oder Normalbetriebsspannung wie einer Normalbetriebsspannung des ersten Stromversorgungswegs, die beispielsweise 300–1000 V betragen kann, geladen werden. Die Induktivität der Statorwicklung „widersteht” weiter vorübergehenden Stromänderungen und somit tritt niemals ein „unbegrenzter”/hoher/schädlicher Anfangsladestrom auf. Die Elektromaschine kann beispielsweise aus einer Dauermagnetmaschine wie einer Dauermagnet-Synchron-Drehstrommaschine bestehen.According to the invention, this is achieved by a solution in which the pre-charging is done by the electric machine. In general, a voltage is induced in the stator windings when a rotor of an electric machine is rotated, the induced voltage being substantially proportional to the rotational speed of the rotor. According to the invention, the induced voltage is used to precharge the one or more components for which precharge is required, and since the voltage is proportional to the speed of the rotor, the voltage can be increased stepwise, for example, by increasing the speed of the rotor. In this way, for example, capacitors may be charged from a substantially uncharged state, that is, a state in which the voltage in the uncharged component is zero or nearly zero. The rechargeable components may be charged to a partially charged state, for example, to a voltage of 10% or more of a rated or normal operating voltage such as a normal operating voltage of the first power supply path, which may be, for example, 300-1000V. The inductance of the stator winding continues to "withstand" transient current changes and thus never experience an "unlimited" / high / harmful initial charging current. The electric machine may for example consist of a permanent magnet machine such as a permanent magnet synchronous three-phase machine.
Das Vorladen der ersten wiederaufladbaren Komponente mit der Elektromaschine kann ausgebildet sein, wenigstens dann durchgeführt zu werden, wenn die Spannung in der ersten wiederaufladbaren Komponente weniger als 10% einer Normalbetriebsspannung des ersten Stromversorgungswegs beträgt und somit das Laden am kritischsten ist.The precharging of the first rechargeable component with the electric machine may be configured to be performed at least when the voltage in the first rechargeable component is less than 10% of a normal operating voltage of the first power supply path and thus charging is most critical.
Das Vorladen der ersten wiederaufladbaren Komponente mit der Elektromaschine kann vorteilhafterweise durchgeführt werden, wenn sich die wiederaufladbare Komponente in einem ungeladenen Zustand befindet, da die Induktivität der Statorwicklung vorübergehenden Stromänderungen „widersteht”.The precharging of the first rechargeable component with the electric machine can be advantageously performed when the rechargeable component is in an unloaded state, since the inductance of the stator winding "withstands" transient current changes.
Das Vorladen kann somit ebenfalls mit der Erfindung vorteilhafterweise durchgeführt werden, wenn das System über einen gewissen Zeitraum abgeschaltet war und die wiederaufladbare Komponente vollständig entladen ist. Somit kann das Vorladen ebenfalls mit der Erfindung vorteilhafterweise durchgeführt werden, wenn die Spannung in der ersten wiederaufladbaren Komponente Null ist.The pre-charging can thus also be advantageously carried out with the invention if the system has been switched off for a certain period of time and the rechargeable component is completely discharged. Thus, precharging may also be advantageously performed with the invention when the voltage in the first rechargeable component is zero.
Das Drehen der Elektromaschine kann beispielsweise durch ein beliebiges geeignetes Mittel zum Drehen des Rotors erfolgen. Beispielsweise kann die Elektromaschine mit einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors verbindbar sein, wobei das Drehen mit dem Verbrennungsmotor erfolgt. Alternativ kann die Elektromaschine ausgebildet sein, von Antriebsrädern des Fahrzeugs gedreht zu werden, so dass das Drehen wenigstens erfolgt, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Anlassermotor/Generator zum Drehen der Elektromaschine verwendet werden.The rotation of the electric machine can be done for example by any suitable means for rotating the rotor. For example, the electric machine can be connected to an output shaft of an internal combustion engine, wherein the rotation takes place with the internal combustion engine. Alternatively, the electric machine may be configured to be rotated by drive wheels of the vehicle such that rotation occurs at least when the vehicle is in motion. According to one embodiment, a starter motor / generator may be used to rotate the electric machine.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Lösung bereit, die das Laden von beispielsweise Kondensatoren auf eine Weise ermöglicht, die schädliche Anfangsströme verhindert. Ferner sind Elektromaschinen wenigstens in Bezug auf den Fahrzeugantrieb häufig ausgebildet, von einer Steuerung, beispielsweise einer Wechselrichtersteuerung, gesteuert zu werden, um eine Drehzahl- und Drehmomentsteuerung durch Steuern von Frequenz und/oder Spannung und/oder Phase der Statorwicklungsspannung zu bewirken, wobei die Elektromaschine beispielsweise eine Drehstrommaschine ist. Solche Steuerungen umfassen im Allgemeinen eine Schaltanordnung zum Steuern von Frequenz und/oder Phase und/oder Amplitude einer Statorklemmenspannung der Elektromaschine und dadurch ebenfalls des von der Elektromaschine erzeugten Drehmoments.The present invention thus provides a solution that allows charging, for example, capacitors in a manner that prevents harmful initial currents. Further, at least with respect to the vehicle drive, electric machines are often configured to be controlled by a controller, such as an inverter controller, to effect speed and torque control by controlling the frequency and / or voltage and / or phase of the stator winding voltage, the electric machine for example, a three-phase machine. Such controls generally include a switching arrangement for controlling the frequency and / or phase and / or amplitude of a stator terminal voltage of the electric machine and thereby also the torque generated by the electric machine.
Gemäß einer Ausführungsform dienen diese Schaltmittel zum Steuern der Amplitude der Spannung, mit der die erste wiederaufladbare Komponente beaufschlagt wird. Solche Wechselrichtersteuerungen erfordern aber wenigstens eine Mindestspannung, um das Starten des Schaltvorgangs zu ermöglichen. Beispielsweise ist gegebenenfalls eine Spannung von etwa 10% oder mehr der Gleichstromzwischenkreis-Spannung, beispielsweise der Spannung des ersten Stromversorgungswegs, im Normalbetrieb zum Starten des Schaltvorgangs erforderlich. Gemäß der Erfindung kann das Vorladen mit der Elektromaschine zum Laden der wiederaufladbaren Komponente zu einem teilgeladenen Zustand verwendet werden, um die Spannung in der wiederaufladbaren Komponente und somit eine Gleichstromzwischenkreis-Spannung der Wechselrichtersteuerung auf die Spannung zu erhöhen, um eine Betätigung des Schaltmittels zu ermöglichen, wodurch ein weiterer Anstieg der Gleichstromzwischenkreis-Spannung durch entsprechendes Schalten des Schaltmittels beispielsweise auf die Gleichstromzwischenkreis-Nennspannung oder einen entsprechenden Teil von dieser vor dem Verbinden einer Stromquelle mit der Elektromaschine erfolgen kann.According to one embodiment, these switching means serve to control the amplitude of the voltage at which the first rechargeable Component is applied. However, such inverter controls require at least a minimum voltage to enable starting of the switching operation. For example, a voltage of about 10% or more of the DC link voltage, such as the voltage of the first power supply path, may be required in normal operation to start the switching operation. According to the invention, the precharging with the electric machine for charging the rechargeable component to a partially charged state may be used to increase the voltage in the rechargeable component and thus a DC link voltage of the inverter control to the voltage to enable actuation of the switching means. whereby a further increase of the DC link voltage by appropriate switching of the switching means, for example, to the DC link rated voltage or a corresponding part of this can be done before connecting a power source to the electric machine.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Parallel-Hybridfahrzeug. Gemäß einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug.In one embodiment, the vehicle is a parallel hybrid vehicle. In one embodiment, the vehicle is an electric vehicle.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen und in den beigefügten Zeichnungen dargelegt.Further features and advantages of the present invention are set forth in the following detailed description of exemplary embodiments and in the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführliche Beschreibung der beispielhaften AusführungsformenDetailed Description of the Exemplary Embodiments
Die vorliegende Erfindung ist nachfolgend anhand eines Parallel-Hybridfahrzeugs erläutert. Die Erfindung ist aber auf jedes beliebige Elektrofahrzeug anwendbar. Beispielsweise ist die Erfindung auf Parallel-Hybridfahrzeuge und Seriell-Hybridfahrzeuge anwendbar. Ferner ist die Erfindung beispielsweise auf Hybridfahrzeuge mit einer Vielzahl von Elektromaschinen anwendbar, wobei diese beispielsweise direkt und/oder mit Getriebeelementen wie beispielsweise Planetengetrieben miteinander verbunden sein können. Die Erfindung ist ebenfalls auf beliebige Elektro-Hybridfahrzeuge mit einem oder mehreren Planetengetrieben und auf Hybridfahrzeuge mit Antriebskraftverteilung und Seriell/Parallel-Hybridfahrzeuge anwendbar. Die Erfindung ist ebenfalls auf Elektrofahrzeuge anwendbar.The present invention is explained below with reference to a parallel hybrid vehicle. However, the invention is applicable to any electric vehicle. For example, the invention is applicable to parallel hybrid vehicles and serial hybrid vehicles. Further, the invention is applicable, for example, to hybrid vehicles with a variety of electric machines, which may be connected to each other, for example, directly and / or with transmission elements such as planetary gears. The invention is also applicable to any hybrid electric vehicle having one or more planetary gears and to hybrid vehicles having drive power distribution and serial / parallel hybrid vehicles. The invention is also applicable to electric vehicles.
Der Motor
Das Fahrzeug umfasst ebenfalls einen Hybridteil mit einer Elektromaschine
Der Hybridteil umfasst ebenfalls weitere Komponenten.
Wie zuvor erwähnt werden die Funktionen eines Fahrzeugs im Allgemeinen von einer Anzahl von Steuereinheiten gesteuert und Steuerungen in Fahrzeugen der offenbarten Art umfassen im Allgemeinen ein Kommunikationsbussystem bestehend aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen zum Verbinden einer Anzahl von elektronischen Steuereinheiten oder Steuergeräten mit verschiedenen Komponenten an Bord des Fahrzeugs. Solch eine Steuerung kann eine große Zahl von Steuereinheiten umfassen und die Steuerung einer bestimmten Funktion kann auf zwei oder mehrere von diesen aufgeteilt sein.As previously mentioned, the functions of a vehicle are generally controlled by a number of controllers and controls in vehicles of the type disclosed generally include a communication bus system consisting of one or more communication buses for connecting a number of electronic controllers or controllers to different ones Components on board the vehicle. Such a controller may include a large number of controllers, and the controller of a particular function may be divided into two or more of them.
Zur Vereinfachung stellt
Die vorliegende Erfindung kann in jeder beliebigen geeigneten Steuereinheit ausgeführt sein und im dargestellten Beispiel ist die Erfindung in der Steuereinheit
Eine Steuerung dieser Art erfolgt häufig durch programmierte Anweisungen. Die programmierten Anweisungen bestehen typischerweise aus einem Computerprogramm, das bei Ausführen auf einem Computer oder in einer Steuereinheit den Computer/die Steuereinheit zum Ausführen der gewünschten Steuerung als Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung veranlasst. Das Computerprogramm stellt üblicherweise einen Teil eines Computerprogrammprodukts dar, wobei das Computerprogrammprodukt ein geeignetes Speichermedium
Eine beispielhafte Steuereinheit (Steuereinheit
Ferner ist die Steuereinheit
Elektromaschinen
Gemäß dem offenbarten Beispiel ist die Elektromaschine
Es gibt verschiedene Beispiele für Wechselrichtersteuerungen und die vorliegende Erfindung eignet sich für die Verwendung mit einer beliebigen Wechselrichtersteuerungs-Lösung, die einen Stromweg von der Elektromaschine in einer Richtung zur Wechselrichtersteuerung bereitstellt. Die Elektromaschine
Die Funktion der Vorladeschaltung besteht im Verringern oder Minimieren des Spitzenstroms von der Stromquelle zum Zeitpunkt der Verbindung durch Verringern von dV/dT im Kondensator C1. Die Verwendung der Widerstände R1, R2 stellt sicher, dass die Kondensatorspannung langsam und kontrolliert mit einem maximalen Anfangsstrom, der nicht schädlich ist, ansteigt. Die Widerstände R1, R2 stellen somit sicher, dass der Kondensator C mit einem begrenzten und geeigneten Ladestrom geladen wird. Wenn der Kondensator in einem geeigneten Umfang geladen wurde, beispielsweise wenn die Spannung im Kondensator C eine geeignete Spannung erreicht hat, etwa einen geeigneten Prozentwert der Spannung der Stromquelle
Systeme der in
Ein beispielhaftes Verfahren
In Schritt
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt ein Vorladen, wenn die Gleichstromzwischenkreis-Spannung VDC unter einer ersten Spannungsgrenze Vlim liegt, die beispielsweise eine Spannung sein kann, bei der ermittelt wird, dass keine schädlichen Ströme beim Schließen des Schalters
Wechselrichtersteuerungen der in
Gemäß einer Ausführungsform wird die Elektromaschine
In Schritt
Wie zuvor beschrieben kann das Drehen der Elektromaschine beispielsweise durch den Verbrennungsmotor
In Bezug auf die in
Gleichrichtersteuerungen der offenbarten Art verwenden häufig Pulsweitenmodulation (PWM) zum Erzielen der gewünschten Spannung und Frequenz, das heißt die Gleichstromzwischenkreis-Spannung wird mit einer hohen Frequenz (beispielsweise einer Schaltfrequenz von 1–10 kHz) mit den Transistoren
Beispielsweise umfassen Fahrzeuge üblicherweise eine Vielzahl von Gleichstromanwendungen und der Gleichstrom zum Antreiben des Elektromotors kann ebenfalls zum Versorgen solcher anderer Komponenten verwendet werden. Beispielsweise kann die zum Antreiben des Elektromotors verwendete Spannung in beispielsweise 24 V (12 V oder 48 V) für herkömmliche 24-V-(12-V-, 48-V-)Anwendungen wie Kühlgebläse oder herkömmliche Fahrzeugelektronik allgemein umgewandelt werden.For example, vehicles typically include a variety of DC applications, and the DC current for driving the electric motor may also be used to power such other components. For example, the voltage used to drive the electric motor may be generally converted to, for example, 24V (12V or 48V) for conventional 24V (12V, 48V) applications such as cooling fans or conventional vehicle electronics.
Dies ist in
Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Vorladen von empfindlichen Komponenten ohne den Bedarf einer Vorladeschaltung bereit.Thus, the present invention provides a method for pre-charging sensitive components without the need for a precharge circuit.
Ferner wurde die Erfindung bisher für eine Situation beschrieben, in den die Stromquelle aus einem ausgeschalteten Zustand eingeschaltet werden soll. Die vorliegende Erfindung kann aber auch in anderen Situationen verwendet werden, beispielsweise wenn die Elektromaschine zum Rekuperationsbremsen verwendet werden soll.Furthermore, the invention has hitherto been described for a situation in which the power source is to be turned on from an off state. However, the present invention can also be used in other situations, for example, when the electric machine is to be used for Rekuperationsbremsen.
Die Elektromaschine
Schließlich kann die zuvor offenbarte Technologie ebenfalls zum Steuern der Spannung beim Schalten zwischen verschiedenen Stromversorgungswegen zum Antrieb einer Elektromaschine verwendet werden, wenn die Stromversorgungswege verschiedene Stromversorgungsspannungen aufweisen. Dies ist ferner in der parallelen schwedischen Patentanmeldung Nr. 145xxxx-x mit dem Titel „VERFAHREN UND SYSTEM ZUM SCHALTEN VON EINEM ERSTEN STROM VERSORGUNGSWEG ZU EINEM ZWEITEN STROMVERSORGUNGSWEG” offenbart. Diese Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Schalten des Stromversorgungswegs von wenigstens einer Elektromaschine, wobei die Elektromaschine ausgebildet ist, selektiv jeweils von einem ersten Stromversorgungsweg und einem zweiten Stromversorgungsweg durch abwechselndes Öffnen und Schließen der Stromversorgungswege mit Strom versorgt zu werden. Die Stromversorgungswege sind ausgebildet, eine Stromversorgungsquelle mit einem ersten Verbindungsklemmenmittel der Elektromaschine zu verbinden. Das offenbarte Verfahren umfasst beim Schalten vom ersten Stromversorgungsweg zum zweiten Stromversorgungsweg:
- – das Öffnen des ersten Stromversorgungswegs;
- – durch die Elektromaschine das Steuern einer Klemmenspannung des ersten Verbindungsklemmenmittels auf im Wesentlichen eine Stromversorgungsspannung des zweiten Stromversorgungswegs, und;
- – das Schließen des zweiten Stromversorgungswegs.
- The opening of the first power supply path;
- By the electric machine, controlling a terminal voltage of the first connection terminal means to substantially a power supply voltage of the second power supply path, and;
- - Closing the second power supply path.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern alle Ausführungsformen im Umfang der beigefügten unabhängigen Ansprüche betrifft und umfasst.Finally, it should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, but all embodiments within the scope of the appended independent claims and covers.
Claims (25)
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JP5255086B2 (en) * | 2011-04-08 | 2013-08-07 | 本田技研工業株式会社 | Power supply device and control method thereof |
US8606447B2 (en) * | 2011-05-23 | 2013-12-10 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus to operate a powertrain system including an electric machine having a disconnected high-voltage battery |
-
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-
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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