用于车辆的电驱动系统、具有相应电驱动系统的车辆及运行相应电驱动系统的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于车辆的电驱动系统。此外，本发明涉及一种具有相应电驱动系统的车辆。本发明也涉及一种根据权利要求9的前序部分的运行电驱动系统的方法。

背景技术：

1、电驱动的或电动运行的车辆当今具有800伏电压水平。在此，车辆具有800伏车辆电池，以此给车载电网和/或电驱动机装置供应电能。例如，这在de 10 2019 005 621 a1和de 10 2009 052 680 a1中被公开。车辆的电驱动装置为了驱动该车辆而需要交流电压。交流电压借助逆变器由车辆电池电压来产生。例如这在de 10 2018 000 488 a1中被公开。

2、de 10 2018 009 848 a1和de 10 2018 009 840 a1分别公开了机动车用电路布置。在此，车辆电机分别借助变流器通过车辆高压电池被供应电能。

技术实现思路

1、本发明的任务是可以更简单且无需附加支出地使用400伏充电桩给具有800伏电压水平的电动车充电。

2、该任务通过根据独立权利要求的电驱动系统、车辆以及方法来完成。有意义的改进方案来自从属权利要求。

3、本发明的一个方面涉及一种用于车辆的电驱动系统，具有：

4、-三相交流电机，

5、-用于给三相交流电机供电的蓄电器，

6、-逆变器，其连接至三相交流电机，其中，蓄电器的正电位被连接至逆变器的正电位，蓄电器的负电位被连接至逆变器的负电位，以及

7、-由第一电容器和第二电容器构成的串联电路，该串联电路接设在逆变器的正、负电位之间，其中，在第一电容器和第二电容器之间形成逆变器的中间抽头，

8、所述电驱动系统具有：

9、-开关装置，其具有：

10、-第一开关状态，此时充电接线口的正电位与蓄电器正电位相连，充电接线口的负电位与蓄电器的负电位相连，使得蓄电器能以加载于充电接线口的输入电压被充电，

11、-第二开关状态，此时充电接线口的正电位与蓄电器正电位相连，充电接线口的负电位与逆变器的中间抽头相连，使得蓄电器可凭借逆变器被充电，和/或

12、-第三开关状态，此时充电接线口的正电位与逆变器的中间抽头相连，充电接线口的负电位与逆变器的负电位相连，使得蓄电器可凭借逆变器被充电。

13、通过所提出的电驱动系统，可以更简单地在400伏充电桩和/或充电单元处给具有800伏电压水平的电驱动车辆、尤其是电动车充电，因为可以无需附加支出地为此执行变压兼容性。故电动车可以更高效地运行，因为存在更简单且更好的也能在具有较低电压的充电桩处执行充电过程的可能性。

14、可如此获得所述优点，即，已经存在于车辆中的三相交流电机逆变器除了其主功能外还具有副功能。逆变器的主功能是给三相交流电机提供交流电压。副功能是将逆变器兼用于车辆尤其是在400伏充电桩处的充电运行。因此车辆的变压兼容性可以无需使用附加部件和/或构件地进行，因为逆变器已经存在于车辆中。通过将逆变器兼做他用、尤其通过使用逆变器的副功能，可以节约电动车的成本、重量和结构空间。

15、此外，可以通过开关装置和开关装置的相应开关状态执行车辆在400伏充电桩处的充电过程，而无需介入三相交流电机的星形汇接点/中性点或无需附加考虑或使用逆变器内的相应开关元件。

16、尤其是，可以借助所提出的电驱动系统实现车辆的三相交流电机的多重利用。通过连接至第一和第二电容器的中间抽头，可以更高效地准备充电过程，因为视开关装置的开关状态不同而可以将第一或第二电容器预充电至蓄电器的一半电压。在400伏特充电桩处的充电过程中，第一或第二电容器中的电压可以逐渐升高。它可以例如为电池电压的一半。这是有利的，因为dc充电桩通过识别dc电压升高来验证即将发生的充电过程。如果并非如此，则可能出现充电中止。这可通过将第一或第二电容器预充电至蓄电器的一半电压而被阻止。

17、例如车辆可以是至少部分电驱动的车辆。尤其是，车辆是电动车、混合动力车或插电车辆。尤其是，车辆是轿车或卡车。

18、蓄电器可以例如是车辆电池、车辆的牵引电池或电池系统。尤其是，蓄电器是具有800伏电压水平的高压电池。三相交流电机尤其是用于驱动车辆前行的电机或电动机。

19、尤其可借助开关装置来达成或实现作为升压转换器或升压变换器的逆变器，从而蓄电器可通过具有比蓄电器更低的电压水平的充电桩被充电。这尤其在没有对三相交流电机进行干预的情况下进行。尤其为了充电过程可将输入电压变换为高压。这尤其可借助逆变器和在第一和第二电容器之间的中间抽头进行。

20、可选地，可以借助电驱动系统通过三相交流电机逆变器实现dc增压功能。因此，在为了给蓄电器充电而进行输入电压的升压运行时，无需附加充电单元或变压器。

21、尤其是，各正电位可以属于同一正电位。在此，这些正电位可以被称为正电位的部分电位。同样，各负电位可以属于同一负电位。在此，这些负电位可以被称为正电位的部分电位。

22、特别是，开关装置可以在第一变型中具有第一和第二开关状态作为可能运行状态。在第二变型中，开关装置可以具有第一和第三开关状态作为可能运行状态。同样可能的是，开关装置具有两个变型的组合。由此可以通过在车辆内的关于pe的电位非对称性来防止充电站电绝缘过载。

23、本发明规定，逆变器设立用于给第一电容器和/或第二电容器充电，并且作为逆变器输出电压提供第一电容器的第一电压与第二电容器的第二电压之和，用于给蓄电器充电。因此可以按下述方式实现升压运行或增压功能，即，借助逆变器能够将第一和第二电容器之间的中间抽头连接至充电接线口。第一电容器和/或第二电容器的充电尤其交替进行。这尤其可以视当前开关状态或逆变器的节拍化/周期性操作模式而进行。故例如可以在第一节拍周期中给第一电容器充电并在紧接在第一节拍周期之后的第二节拍周期中给第二电容器充电。在蓄电器在400伏充电桩处的充电过程中，可以分别以基本为400伏的电压给第一和第二电容器充电。故第一和第二电容器之和可以提供蓄电器所需的输出电压。

24、在本发明的另一实施例中规定，逆变器被设计成t型三电平逆变器。通过这种特殊的逆变器设计可以实现升压运行，而无需在三相交流电机的星形汇接点进行干预。例如可以通过使用作为t型三电平逆变器的逆变器来获得车辆变压兼容性，而无需附加部件。例如逆变器可以设计成三电平逆变器、3相逆变器或按t型设计的三级逆变器。尤其是，逆变器可以设计成按照npc(中点箝位)拓扑结构的三电平逆变器或者按照npc电路的三点逆变器。尤其是，逆变器是中点箝位逆变器型三电平逆变器。不同于通常所用的二电平逆变器，它具有明显更高的介电强度。

25、在本发明的另一个实施例中规定，逆变器设立用于在第二开关状态下如此调整蓄电器电池电压与输入电压之间的电压差，即，使负电位的电压水平以该电压差下降，并且在第三开关状态下如此调整电池电压与输入电压之间的电压差，即，使得正电位的电压水平以该电压差升高。

26、在开关装置的第二开关状态下可以实现升压操作，此时充电桩或充电站的正电位直接连接至蓄电器的正电位。例如400伏充电桩与例如800伏蓄电器之间的电压差的电压调整通过将负电位的电压水平调整或下降例如400伏(对应于电压差)来进行。该电压差可通过周期性地操作三相交流电机的扼流圈或电机线圈来产生。在此，周期性操作可以是指从短路或“扼流圈内的扼流圈电流的增大”变换为“断开短路”或“经由续流二极管实现扼流圈电流的续流”，或者反之。充电桩与蓄电器之间的电压差在扼流圈电流增大的情况下被加载于处于截止状态的续流二极管上。在此刻，蓄电器不能被充电。相反地，可以通过增大的扼流圈电流来提升扼流圈内的能量。在此情况下，各正电位具有相同的基准电位。

27、在开关装置的第三开关状态下，在车辆与充电桩之间实现负电位的直接相连。在充电桩(400伏)和蓄电器(800伏)之间的电压差的调整尤其通过以400伏(对应于电压差)调整或升高正电位电压水平来进行。电压差的产生以与已经在先解释的相似的方式通过周期性地操作扼流圈来进行。但在这里该扼流圈和空载二极管现在位于正电位。

28、在本发明的另一实施例中规定，开关装置具有第一充电接触器，用于将充电接线口的正电位连接至蓄电器的正电位。开关装置还具有第二充电接触器，用于将充电接线口的正电位连接至逆变器的中间抽头。作为替代，开关装置还可以具有第三充电接触器，用于将充电接线口的负电位连接至逆变器的中间抽头。该开关装置还具有第四充电接触器，用于将充电接线口的负电位连接至逆变器负电位。

29、尤其是，第一至第四充电接触器是电开关或开关元件。尤其是，开关装置可以视应该处于哪个开关状态来相应切换充电接触器。视开关装置当前处于或应处于哪个开关状态，例如可以用电驱动系统的控制器或控制单元相应切换开关装置的充电接触器。

30、可借助充电接触器如此切换该开关装置，即，借助逆变器可执行经由负电位或经由正电位的蓄电器充电过程。尤其可借助第一和第四充电接触器与逆变器无关地执行蓄电器充电过程，尤其在直接800伏充电过程情况下执行。

31、在本发明的另一实施例中规定，开关装置设立用于当充电接线口的输入电压具有第一预定电压值时自动切换到第一开关状态。故可以视应完成哪个充电过程而自动设置或接通相应的开关状态。第一开关状态总是在输入电压对应于第一预定电压值时被自动采用或设置。第一预定电压值尤其是如下电压值，其基本上对应于蓄电器的电压水平。例如在具有800伏蓄电器的800伏车辆情况下，第一预定电压值可以对应于800伏。尤其是，在第一开关状态下，蓄电器直接通过充电接线口和进而直接通过充电桩充电。

32、例如开关装置具有能执行开关状态的自动切换的控制单元或控制器。例如对此可以借助电压测量仪确定输入电压，从而可以将其考虑用于判断待出现的开关状态。

33、在另一实施例中规定，开关装置设立用于当充电接线口的输入电压具有第二预定电压值时自动切换到第二开关状态，并且逆变器作为用以使负电位电压水平下降的升压转换器运行。如先前已述，开关状态的切换自动进行。例如可以执行从第一开关状态到第二开关状态的自动切换，或相反的自动切换。尤其是，开关装置每次仅能够接通或启动一个开关状态。

34、第二预定电压值尤其是充电桩的电压值。例如预定的第二电压值在400伏充电桩情况下为400伏。另外，当应该使负电位下降该电压差时，设置或采用开关装置的第二开关状态。在此情况下，在充电桩与车辆之间达成正电位的直接相连。

35、在本发明的另一实施例中规定，该开关装置设立用于当充电接线口的输入电压具有第二预定电压值时自动切换到第三开关状态，并且逆变器作为用以使正电位电压水平升高的升压转换器运行。在此情况下可参照先前提出的实施方式。就像在第二开关状态下那样，例如400伏的第二预定电压值决定着是否使用或接通第三开关状态。当尤其是电驱动系统的正电位应该被调整或提升时，自动设置或接通第三开关状态。在此情况下，充电桩和车辆的负电位直接相连。正电位的电压水平能以该电压差升高。

36、尤其是，所给出的电压值应被理解为目标电压值，其可以具有5％、尤其是10％的测量误差和/或误差。

37、术语“基本上”尤其是指误差为+/-5％、尤其是+/-10％。

38、本发明的另一方面涉及一种车辆，其具有根据前述方面的电驱动系统或其有利实施方式。

39、尤其是，先前提出的电驱动系统可被集成在车辆中。尤其是，车辆具有根据在先方面的相应电驱动系统。

40、车辆例如是电动车或至少部分电驱动的车辆。车辆尤其具有800伏电压水平。

41、尤其是，可以借助电驱动系统来驱动车辆前行。

42、本发明的另一方面涉及一种用于运行根据前述方面之一的电驱动系统或其有利实施方式的方法，其中，三相交流电机通过蓄电器被供电，所述方法具有：

43、-将电驱动系统的开关装置切换到第一开关状态，使得蓄电器以输入电压被充电，

44、-将开关装置切换到第二开关状态，使得蓄电器凭借逆变器被充电，和/或

45、-将开关装置切换到第三开关状态，使得蓄电器凭借逆变器被充电。

46、尤其可以通过该方法更简单且无需附加支出地也在400伏充电桩处执行800伏电动车的充电过程。

47、上述方法可以尤其利用根据前述方面之一的电驱动系统或其有利实施方式来执行。上述方法尤其利用在先提出的电驱动系统来执行。

48、电驱动系统的有利实施方式应被视为车辆以及方法的有利实施方式。电驱动系统以及车辆为此具有允许执行所述方法或其有利实施方式的主题特征。

49、各方面的实施例应被视为其它方面的有利实施例，或反之。