本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的牽引電網(wǎng)。

背景技術(shù)：

1、牽引電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)由牽引電池、逆變器和電機(jī)組成。在此，已知關(guān)于如何構(gòu)建這樣的牽引電網(wǎng)的各個(gè)部件的多種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了降低電流，力求在車(chē)輛側(cè)以盡可能高的電壓工作。例如，已知其中牽引電池的額定電壓為800v的牽引電網(wǎng)。這導(dǎo)致半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的介電強(qiáng)度中的問(wèn)題，從而針對(duì)這種類(lèi)型的牽引電網(wǎng)提出了3級(jí)逆變器，如例如在de?10?2016206?945?a1中描述的那樣。另一問(wèn)題是不統(tǒng)一的充電基礎(chǔ)設(shè)施，其中既存在400v?dc充電樁又存在800v?dc充電樁。根據(jù)所使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最大充電功率在此不能得到充分利用，而或電路復(fù)雜度非常高。

2、此外，通常存在如下期望，即，充電也可以利用交流電壓進(jìn)行。在這種情況下，在交流電壓充電接口和高壓電池之間布置有將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的整流器。在此，附加地可以設(shè)置有使經(jīng)整流的電壓適配于高壓電池的電壓水平的dc/dc轉(zhuǎn)換器。

3、從de?10?2019?106?485?a1中已知一種weissach整流器布置結(jié)構(gòu)，該整流器布置結(jié)構(gòu)可適配于交流電壓充電側(cè)上的不同配置方案。

4、從us10,562,404b1中已知另一種牽引電網(wǎng)，該牽引電網(wǎng)設(shè)計(jì)成，從單相、兩相或三相交流電壓源中充電。

5、在此，提出如下技術(shù)問(wèn)題，即，牽引電網(wǎng)盡可能緊湊且有較少構(gòu)件地構(gòu)造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所基于的技術(shù)問(wèn)題是，創(chuàng)造一種更緊湊的牽引電網(wǎng)。

2、該技術(shù)問(wèn)題的解決方案通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的牽引電網(wǎng)得出。

3、用于機(jī)動(dòng)車(chē)的牽引電網(wǎng)包括至少一個(gè)高壓電池、dc/dc轉(zhuǎn)換器、由至少兩個(gè)串聯(lián)的電容器構(gòu)成并具有中性點(diǎn)的中間回路電容器、逆變器和三相ac充電接口。在此，三條ac充電線路與交流電壓濾波器連接。逆變器具有三個(gè)半橋，其中，每個(gè)半橋關(guān)聯(lián)有單片bidfet，其中，bidfet的高壓側(cè)晶體管分別與其相關(guān)聯(lián)的半橋的中心抽頭(mittelabgriff)連接，并且bidfet的低壓側(cè)晶體管分別與中間回路電容器的中性點(diǎn)連接。此外，三條ac充電線路與半橋的中心抽頭連接或可與中心抽頭連接。在此，bidfet可以集成到逆變器的模塊殼體中，其中，bidfet優(yōu)選地布置在半橋的一個(gè)或多個(gè)電路板上。借助于雙向fet，可將pfc整流器集成到逆變器中，從而可以省去單獨(dú)的整流器，其中，通過(guò)在逆變器中的布置方案，設(shè)計(jì)非常緊湊，這附加地也簡(jiǎn)化了冷卻。此外，bidfet實(shí)現(xiàn)稍后還將更詳細(xì)地描述的其它優(yōu)點(diǎn)。如此，在集成的整流器的相應(yīng)的雙向設(shè)計(jì)方案中，實(shí)現(xiàn)車(chē)對(duì)電網(wǎng)、車(chē)對(duì)家庭和車(chē)對(duì)公共設(shè)施充電，使得牽引電網(wǎng)也可以用作用于其它機(jī)動(dòng)車(chē)的移動(dòng)充電樁。

4、在一種實(shí)施方式中，dc/dc轉(zhuǎn)換器構(gòu)造為雙向升壓-降壓斬波器。這允許最大化的自由度。如此，例如可以使用不同的充電設(shè)施(400v或800v)，并且可以設(shè)定逆變器處的用于電機(jī)的最優(yōu)工作點(diǎn)的期望的電壓，即使高壓電池的電壓顯著下降。由此，高壓電池于是可以由na/鈉電池單格構(gòu)成，其具有比鋰離子電池單格更大的電壓擾動(dòng)。

5、此外，dc/dc轉(zhuǎn)換器也可以構(gòu)造為兩相、三相或多相的交錯(cuò)式dc/dc轉(zhuǎn)換器，其中，dc/dc轉(zhuǎn)換器也可以構(gòu)造為非對(duì)稱(chēng)交錯(cuò)式dc/dc轉(zhuǎn)換器。交錯(cuò)式dc/dc轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是，功率可以被劃分，從而必須對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)元件提出更低的要求，但其中，結(jié)構(gòu)元件數(shù)量增加。非對(duì)稱(chēng)交錯(cuò)式dc/dc轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以降低低功率范圍內(nèi)的損耗。

6、在一種備選的實(shí)施方式中，dc/dc轉(zhuǎn)換器構(gòu)造為降壓斬波器，其將逆變器處的較高電壓向下轉(zhuǎn)換成高壓電池的較低電壓。在此，降壓斬波器也可以雙向地構(gòu)造，從而在行駛運(yùn)行中升高高壓電池的較低電壓。

7、在一種實(shí)施方式中，dc/dc轉(zhuǎn)換器構(gòu)造為單向降壓斬波器，其中，在高壓電池和中間回路電容器之間布置有至少一條具有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的旁通線路，其中，在一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的閉合狀態(tài)中，dc/dc轉(zhuǎn)換器被橋接。由此，可以使用具有較低載流能力的結(jié)構(gòu)元件，因?yàn)槠鋬H必須承載充電電流，反之，較大的行駛電流經(jīng)由旁通線路引導(dǎo)。由此，節(jié)省成本。

8、在另一種實(shí)施方式中，控制裝置如此構(gòu)造，使得在行駛運(yùn)行中如此控制bidfet，從而產(chǎn)生3級(jí)脈沖模式。由此，減少電機(jī)處的馬達(dá)諧波，從而降低馬達(dá)損耗。因此，bidfet在充電運(yùn)行中用作整流器的組成部分，并且在行駛運(yùn)行中用作逆變器的組成部分。

9、在一種備選的實(shí)施方式中，半橋的晶體管和bidfet關(guān)聯(lián)有相同的柵極驅(qū)動(dòng)器，其中，存在切換裝置，該切換裝置如此構(gòu)造，從而使柵極驅(qū)動(dòng)器在ac充電運(yùn)行中與bidfet相關(guān)聯(lián)，并且在行駛運(yùn)行中與半橋的晶體管相關(guān)聯(lián)。在此，在ac充電運(yùn)行中，借助于晶體管的續(xù)流二極管和bidfet形成單向整流器。由此，可以節(jié)省六個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器，但其中，于是到電網(wǎng)或其它部件中的反饋不再可以進(jìn)行，并且在行駛運(yùn)行中也僅可以設(shè)定2級(jí)脈沖模式。

10、在另一種實(shí)施方式中，設(shè)置有切換裝置，該切換裝置如此構(gòu)造，使得在ac充電運(yùn)行中將電機(jī)與ac充電線路斷開(kāi)。由此，在ac充電運(yùn)行中可以將電機(jī)切換成無(wú)電壓的，從而不在電機(jī)處產(chǎn)生不期望的驅(qū)動(dòng)力矩。

11、在另一種實(shí)施方式中，在ac充電接口和逆變器之間布置有ac濾波器(交流電壓濾波器)和有源漏電電流濾波器，其中，后者尤其是用于接觸保護(hù)。

12、在另一種實(shí)施方式中，bidfet構(gòu)造為gan-bidfet，其可以非常低損耗地工作。

13、半橋的晶體管例如構(gòu)造為sic晶體管，但也可以構(gòu)造為gan晶體管。

技術(shù)特征：

1.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的牽引電網(wǎng)(1)，其包括至少一個(gè)高壓電池(2)、dc/dc轉(zhuǎn)換器(11)、由至少兩個(gè)串聯(lián)的電容器(c1,c2)形成并具有中性點(diǎn)(n)的中間回路電容器(c)、逆變器(3)和三相ac充電接口(6)，其中，三條ac充電線路(l1-l3)與交流電壓濾波器(7)連接，其中，所述逆變器(3)具有三個(gè)半橋(h1-h3)，其中，每個(gè)半橋(h1-h3)關(guān)聯(lián)有單片bidfet(10)，其中，所述bidfet(10)的高壓側(cè)晶體管分別與其相關(guān)聯(lián)的半橋(h1-h3)的中心抽頭(m)連接，并且所述bidfet(10)的低壓側(cè)晶體管分別與所述中間回路電容器(c)的中性點(diǎn)(n)連接，其中，所述三條ac充電線路(l1-l3)與所述半橋(h1-h3)的中心抽頭(m)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，所述dc/dc轉(zhuǎn)換器(11)構(gòu)造為雙向升壓-降壓斬波器(12)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，所述dc/dc轉(zhuǎn)換器(11)構(gòu)造為降壓斬波器(16)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，在所述高壓電池(2)和所述中間回路電容器(c)之間布置有至少一條具有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)元件(18)的旁通線路(17)，其中，在所述開(kāi)關(guān)元件(18)的閉合狀態(tài)中，所述dc/dc轉(zhuǎn)換器(11)被橋接。

5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，控制裝置(13)如此構(gòu)造，使得在行駛運(yùn)行中如此操控所述bidfet(10)，從而產(chǎn)生3級(jí)脈沖模式。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，所述半橋(h1-h3)的晶體管(t1-t6)和所述bidfet(10)關(guān)聯(lián)有相同的柵極驅(qū)動(dòng)器，其中，存在切換裝置，所述切換裝置如此構(gòu)造，從而使所述柵極驅(qū)動(dòng)器在ac充電運(yùn)行中與所述bidfet(10)相關(guān)聯(lián)，并且在行駛運(yùn)行中與所述半橋(h1-h3)的晶體管(t1-t6)相關(guān)聯(lián)。

7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，設(shè)置有切換裝置(19)，所述切換裝置如此構(gòu)造，使得在ac充電運(yùn)行中將電機(jī)(4)與所述ac充電線路(l1-l3)斷開(kāi)。

8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，在所述ac充電接口(6)和所述逆變器(3)之間布置有交流電壓濾波器(7)和有源漏電電流濾波器(8)。

9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的牽引電網(wǎng)，其特征在于，所述bidfet(10)構(gòu)造為gan-bidfet。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的牽引電網(wǎng)(1)，其包括至少一個(gè)高壓電池(2)、DC/DC轉(zhuǎn)換器(11)、由至少兩個(gè)串聯(lián)的電容器(C1,C2)形成并具有中性點(diǎn)(N)的中間回路電容器(C)、逆變器(3)和三相AC充電接口(6)，其中，三條AC充電線路(L1?L3)與交流電壓濾波器(7)連接，其中，逆變器(3)具有三個(gè)半橋(H1?H3)，其中，每個(gè)半橋(H1?H3)關(guān)聯(lián)有單片BIDFET(10)，其中，BIDFET(10)的高壓側(cè)晶體管分別與其相關(guān)聯(lián)的半橋(H1?H3)的中心抽頭(M)連接，并且BIDFET(10)的低壓側(cè)晶體管分別與中間回路電容器(C)的中性點(diǎn)(N)連接，其中，三條AC充電線路(L1?L3)與半橋(H1?H3)的中心抽頭(M)連接。

技術(shù)研發(fā)人員：R·庫(kù)施
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大眾汽車(chē)股份公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24