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Die Erfindung betrifft ein Traktionsnetz für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sowie einen EMV-Filter.
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Traktionsnetze für Elektro- und Hybridfahrzeuge weisen eine Gleichspannungsquelle, mindestens einen Zwischenkreiskondensator, einen Wechselrichter und eine Elektromaschine auf. Die Gleichspannungsquelle ist meistens als Hochvoltbatterie ausgebildet. Die Wechselrichter sind meistens Pulswechselrichter, die als 2- oder 3-Level Pulsrichter ausgebildet sein können. Die Elektromaschine kann als Asynchron- oder als Synchronmaschine ausgebildet sein. Dabei kann die Synchronmaschine als fremderregte oder als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet sein, wobei der Vorteil der fremderregten Synchronmaschine ist, dass das Rotorfeld abgeschaltet werden kann und keine Seltenen Erden benötigt werden, wobei jedoch der Rotorstrom zur Verfügung gestellt werden muss.
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Insbesondere beim Einsatz von Pulswechselrichtern wird durch die schnellen steilen Schaltflanken Störstrahlung erzeugt. Verschärft wird dieses Problem, wenn die Hochvoltleitungen zwischen der Hochvoltbatterie und dem Pulswechselrichter ungeschirmt sind, da diese dann wie eine Antenne wirken. Des Weiteren sind diese HF-Störungen schädlich für viele Bauteile. Daher ist es bekannt, EMV-Filter einzusetzen, um die HF-Störungen zu minimieren. Dabei sind verschiedenste EMV-Filter bekannt. Beispielsweise existieren aktive und passive EMV-Filter, die auch in Kombination eingesetzt werden können. Eine solche Kombination ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 223 763 A1 bekannt.
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Dabei wird beispielsweise ein passiver EMV-Filter mit zwei Ferritringen vorgeschlagen, durch die die Hochvoltleitungen geführt sind oder die gegensinnig um die Ferritringe jeweils gewickelt sind. Zwischen den zwei Ferritringen sind Y-Kondensatoren gegen Masse angeordnet.
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Ein anderer Aufbau ist ein X-Kondensator an der Hochvoltbatterieseite, eine Gleichtaktdrossel hinter der 2 Y-Kondensatoren und ein X-Kondensator angeordnet ist. Dabei sind auch Konzepte bekannt, wo zusätzlich ohmsche Widerstände zum Einsatz kommen.
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Der Pulswechselrichter erzeugt nicht nur HF-Störungen auf die Gleichspannungsseite sondern auch auf der Wechselspannungsseite an der Elektromaschine, sodass es auch bekannt ist, auf der Wechselspannungsseite EMV-Filter zu verwenden.
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Aus der
CN 111 44 69 02 A ist ein EMV-Filter bekannt, der einen EMV-Filter auf der Gleichspannungsseite und einen EMV-Filter auf der Wechselspannungsseite in einem gemeinsamen Gehäuse integriert.
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Bei der Verwendung von fremderregten Synchronmaschinen wird eine weitere Leistungselektronik benötigt, um den Rotorstrom zur Verfügung zu stellen. Auch hier ist bereits vorgeschlagen worden, einen EMV-Filter zwischen Rotorwicklung und Leistungselektronik einzusetzen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Traktionsnetz mit einer fremderregten Synchronmaschine hinsichtlich Kompaktheit zu verbessern sowie einen entsprechenden EMV-Filter zu schaffen.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Traktionsnetz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen EMV-Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das Traktionsnetz eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges weist eine Gleichspannungsquelle, mindestens einen Zwischenkreiskondensator, einen Wechselrichter und eine fremderregte Synchronmaschine auf, wobei zwischen dem Wechselrichter und der Gleichspannungsquelle ein erster EMV-Filter angeordnet ist. Die Gleichspannungsquelle ist vorzugsweise eine Hochvoltbatterie und der Wechselrichter ist vorzugsweise als Pulswechselrichter ausgebildet. Weiter ist eine Leistungselektronik vorgesehen, die derart ausgebildet ist, einen Rotorstrom für Rotorwicklungen der fremderregten Synchronmaschine zu erzeugen, wobei zwischen der Leistungselektronik und den Rotorwicklungen ein weiterer EMV-Filter angeordnet ist. Der erste EMV-Filter und der zweite EMV-Filter sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und mindestens ein Bauteil wird gemeinsam genutzt.
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Durch die gemeinsame Anordnung in einem Gehäuse sowie die gemeinsame Nutzung von Bauteilen kann das Design kompakter aufgebaut werden und Kosten gespart werden, beispielsweise kann eine gemeinsame Kühlung der beiden Filter vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform ist das mindestens eine gemeinsame Bauteil mindestens ein weichmagnetischer Kern, insbesondere ein Ferritring. Dabei können die beiden Leitungspaare jeweils gegensinnig um den mindestens einen weichmagnetischen Kern gewickelt sein (als Gleichtaktdrossel) oder aber nur durchgeführt sein, so wie in der
DE 10 2017 223 763 A1 beschrieben.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der erste EMV-Filter und der zweite EMV-Filter auf einer gemeinsamen Leitungsplatte angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass Kondensatoren und/oder Widerstände gemeinsam genutzt werden.
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Der EMV-Filter weist zwei erste Eingänge für eine erste Störquelle und zwei zweite Eingänge für eine zweite Störquelle auf. Weiter weist der EMV-Filter zwei erste Ausgänge und zwei zweite Ausgänge auf, wobei der EMV-Filter einen erste EMV-Filter und einen zweiten EMV-Filter aufweist. Dabei ist der erste EMV-Filter zwischen den ersten Eingängen und ersten Ausgängen und der zweite EMV-Filter zwischen den zweiten Eingängen und zweiten Ausgängen angeordnet, wobei der EMV-Filter ein Gehäuse aufweist und mindestens ein Bauteil vom ersten EMV-Filter und vom zweiten EMV-Filter gemeinsam genutzt wird. Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltungen wird auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Traktionsnetzes und
- 2 eine schematische Darstellung eines EMV-Filters
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In der 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Traktionsnetzes 1 eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges dargestellt. Das Traktionsnetz 1 weist eine Gleichspannungsquelle 2 in Form einer Hochvoltbatterie 3, einen EMV-Filter , mindestens einen Zwischenkreiskondensator 5, einen Wechselrichter 6 in Form eines Pulswechselrichters 7, eine fremderregte Synchronmaschine 8 mit Rotorwicklungen 9 sowie eine weitere Leistungselektronik 10 auf. Der EMV-Filter 4 weist ein Gehäuse 11 auf. Weiter weist der EMV-Filter 4 zwei erste Eingänge E1 und zwei erste Ausgänge A1 auf. Weiter weist der EMV-Filter 4 zwei zweite Eingänge E2 und zwei zweite Ausgänge A2 auf. Dabei sind die zweiten Eingänge E2 mit der weiteren Leistungselektronik 10 verbunden und die zwei zweiten Ausgänge sind mit den Rotorwicklungen 9 der fremderregten Synchronmaschine 8 verbunden. Die weitere Leistungselektronik 10 erzeugt den Rotorstrom für die Rotorwicklungen 9. Der EMV-Filter 4 unterdrückt dabei HF-Störungen auf den Hochvoltleitungen HV+, HV- als auch im Rotorstrom.
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In der 2 ist stark vereinfacht der EMV-Filter 4 dargestellt, wobei hier die Eingänge E1, E2 an der gleichen Seite dargestellt sind, was aber nicht zwingend ist. Der EMV-Filter 4 weist einen ersten EMV-Filter 12 und einen zweiten EMV-Filter 13 auf, die beide auf einer gemeinsamen Leiterplatte 14 angeordnet sind. Der erste EMV-Filter 2 weist an den Eingängen E1 und den Ausgängen A1 jeweils einen X-Kondensator CX1 auf, die unterschiedlich dimensioniert sein können. Weiter weist der erste EMV-Filter 12 zwei Y-Kondensatoren CY1 auf, die gegen Masse geschaltet sind. Zwischen den X-Kondensatoren CX1 ist eine Gleichtaktdrossel 15 angeordnet, die einen weichmagnetischen Kern 16 aufweist. Entsprechend weist der zweite EMV-Filter 13 zwei X-Kondensatoren CX2, zwei Y-Kondensatoren CY2 und eine Gleichtaktdrossel 17 auf, wobei die beiden Gleichtaktdrosseln 15, 17 den gemeinsamen weichmagnetischen Kern 16 nutzen. Dabei können die EMV-Filter 12, 13 auch mehrere weichmagnetische Kerne 16 aufweisen und gemeinsam nutzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Traktionsnetz
- 2
- Gleichspannungsquelle
- 3
- Hochvoltbatterie
- 4
- EMV-Filter
- 5
- Zwischenkreiskondensator
- 6
- Wechselrichter
- 7
- Pulswechselrichter
- 8
- fremderregte Synchronmaschine
- 9
- Rotorwicklungen
- 10
- weitere Leistungselektronik
- 11
- Gehäuse
- 12
- erster EMV-Filter
- 13
- zweiter EMV-Filter
- 14
- Leiterplatte
- 15
- Gleichtaktdrossel
- 16
- weichmagnetischer Kern
- 17
- Gleichtaktdrossel
- A1
- erste Ausgänge
- A2
- zweite Ausgänge
- CX1
- X-Kondensator
- CY1
- Y-Kondensator
- CX2
- X-Kondensator
- CY2
- Y-Kondensator
- E1
- erste Eingänge
- E2
- zweite Eingänge
- HV+, HV
- Hochvoltleitungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2017 223 763 A1 [0003, 0013]
- CN 111 44 69 02 A [0007]