DE19935873A1 - Schaltungsanordnung für ein Hybridfahrzeug - Google Patents
Schaltungsanordnung für ein HybridfahrzeugInfo
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Abstract
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Hybridfahrzeug, das mit einer Traktionsbatterie (1), einem Elektromotor (4) und einer unabhängig davon arbeitenden Verbrennungskraftmaschine (6) versehen ist, ist dahingehend ausgestaltet, daß die Schaltungsanordnung, die einerseits den Antrieb des Elektromotors (4) durch die Traktionsbatterie (1) und andererseits der Aufladung der Traktionsbatterie (1) dient, einen Gleichspannungs-Zwischenkreis (2) und einen ersten Wechselrichter (3) aufweist, der mit dem Elektromotor (4) verbunden ist und einen zweiten Wechselrichter (5) aufweist, der einerseits mit dem Gleichspannungs-Zwischenkreis (2) und andererseits mit einem der Verbrennungskraftmaschine (6) zugeordneten Generator (7) verbunden ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsan
ordnung für ein Hybridfahrzeug, das mit einer Traktionsbat
terie, einem von dieser antreibbaren Elektromotor und einer
unabhängig davon arbeitenden Verbrennungskraftmaschine
versehen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektrofahrzeuge wurden als Alternative zu Fahrzeugen
entwickelt, die ausschließlich Verbrennungsmotoren verwen
den, welche schädliche Abgase ausstoßen. Beim Elektrofahr
zeug ist jedoch die Energiespeicherkapazität der Traktions
batterie gering und damit die zurückgelegte Entfernung wäh
rend ihres Ladezyklus kurz. Dementsprechend besteht der
Wunsch, die zurückzulegende Entfernung weiter zu erhöhen.
Ein Hybridfahrzeug, bei dem das Elektrofahrzeug zusätzlich
mit einem Generator als Energiequelle am Fahrzeug und einem
Verbrennungsmotor zum Antrieb des Generators versehen ist,
wurde daher als Ersatz für das Elektrofahrzeug entwickelt.
Reine Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge müssen mit
einer Schaltungsanordnung versehen sein, die zum einen dem
Antrieb des Elektromotors durch die Traktionsbatterie und
zum anderen der Aufladung der Traktionsbatterie dient.
Aus der DE-U 93 07 818 ist eine Schaltungsanordnung
für ein Elektrofahrzeug zum Laden der Traktionsbatterie bei
Fahrzeugstillstand sowie bei Nutzbremsbetrieb bekannt. An
stelle der bis dahin verwendeten Schaltungsanordnungen zum
Laden der Traktionsbatterie bei Fahrzeugstillstand, die als
separate Ladeschaltungen ausgeführt waren oder als netzge
führte, gesteuerte oder ungesteuerte Brückenschaltungen,
ist diese bekannte Schaltungsanordnung dahingehend ausge
legt, daß die Fahrzeugbatterie mit einem Gleichspannungs-
Zwischenkreis und mit einem Zwischenkreiskondensator verse
hen ist, wobei der Gleichspannungs-Zwischenkreis über einen
Wechselrichter und eine nachfolgende Schalteinrichtung bei
Fahrzeugstillstand an ein Wechselspannungs- oder Drehstrom
netz und bei Bremsbetrieb an den hierbei generatorisch ar
beitenden Elektromotor des Fahrzeugs anschließbar ist.
Die Aufladung der Traktionsbatterie erfolgt also so
wohl bei Fahrzeugstillstand als auch bei Bremsbetrieb durch
die im Fahrzeug vorhandenen Komponenten der Schaltungsan
ordnung. Bei diesem Fahrzeug handelt es sich um ein reines
Elektrofahrzeug, auf das die Schaltungsanordnung zum Aufla
den der Traktionsbatterie ausgelegt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schal
tungsanordnung zu schaffen, die für ein Hybridfahrzeug ge
eignet ist, das also mit einem Elektromotor und mit einer
unabhängig davon arbeitenden Verbrennungskraftmaschine,
beispielsweise einem Verbrennungsmotor, versehen ist und
durch die die Traktionsbatterie sowohl durch einen Netzan
schluß, durch den Bremsbetrieb als auch durch die Verbren
nungskraftmaschine aufladbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch
angegebenen Merkmalen. Positive Ausgestaltungen sind in
den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Schaltungsanordnung für das Hybridfahrzeug, die
einerseits dem Antrieb des Elektromotors durch die Trakti
onsbatterie und andererseits der Aufladung der Traktions
batterie dient, weist also einen Gleichspannungs-Zwischen
kreis und einen ersten Wechselrichter auf, der mit dem
Elektromotor für dessen Antrieb und für die Aufladung der
Batterie bei Bremsbetrieb verbunden ist und einen Netzan
schluß-Schaltkreis für die Aufladung bei Fahrzeugstillstand
sowie einen zweiten Wechselrichter, der mit dem der Ver
brennungskraftmaschine, beispielsweise dem Verbrennungsmo
tor, zugeordneten Generator verbunden ist und der mit dem
Gleichspannungs-Zwischenkreis für die Traktionsbatterie für
ihre Aufladung bei Verbrennungsmotorbetrieb verbunden ist.
Der Netzanschluß-Schaltkreis ist dabei über den mit
dem Generator des Verbrennungsmotors verbundenen zweiten
Wechselrichter mit dem Gleichspannungs-Zwischenkreis ver
bunden.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schal
tungsanordnung wird also der Vorteil erzielt, daß das Laden
der Traktionsbatterie sowohl bei Fahrzeugstillstand über
den Netzanschluß und die Verbrennungskraftmaschine als auch
bei Bremsbetrieb durch den als Generator wirkenden Elektro
motor und bei Fahrbetrieb der Verbrennungskraftmaschine
durch den der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten
Generator erfolgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei
spiel mittels eines in der einzigen Figur dargestellten
Blockschaltbildes dargestellt ist.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist für alle
Hybridfahrzeuge geeignet, die mit einem Wechselstrom- oder
Drehstrommotor versehen sind und über einen jeweiligen
Gleichspannungs-Zwischenkreis und einen Traktionsstromrich
ter sowohl von Traktionsbatterien als auch von einem Ver
brennungsmotor, dem ein Generator zugeordnet ist, angetrie
ben werden.
Als Traktionsbatterien eignen sich beispielsweise
Blei-, Nickelmetallhydrid-, Zink-, Natrium-Nickelchlorid-
und Lithium-Ionen-Batterien, wobei ggf. eine Spannungsan
passung zwischen dem speisenden Drehstromnetz und der Bat
teriegleichspannung vorzunehmen ist.
Wie dem Blockschaltbild zu entnehmen ist, ist mit 1
schematisch die Traktionsbatterie des Hybridfahrzeugs be
zeichnet, die auch aus mehreren einzelnen Traktionsbatteri
en bestehen kann. Diese Traktionsbatterie 1 ist mit einem
Gleichspannungs-Zwischenkreis 2 verbunden, der zum einen
über einen nachfolgenden ersten Wechselrichter 3, der als
Pulswechselrichter ausgestaltet ist, mit einem Motor 4,
beispielsweise einem Drehstrommotor verbunden ist und zum
anderen über einen zweiten Wechselrichter 5, der ebenfalls
als Pulswechselrichter ausgestaltet ist, entweder über ei
nen, den zweiten Pulswechselrichter 5 nachgeschalteten
Netzanschluß-Schaltkreis 10 wahlweise an ein Netz, bei
spielsweise ein Drehstromnetz oder an eine mit einem Gene
rator 7 versehene Verbrennungskraftmaschine 6, insbesondere
einen Verbrennungsmotor, verbunden ist. Die Anschaltung an
das Drehstromnetz erfolgt bei Fahrzeugstillstand, wohinge
gen im Fahrbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 6 über den
Generator 7 und über den Pulswechselrichter 5 an den
Gleichspannungs-Zwischenkreis 2 geschaltet ist.
Anstelle eines Drehstromnetzes kann der Netzanschluß
schaltkreis auch an ein Wechselstromnetz angeschlossen wer
den.
Der Netzanschluß-Schaltkreis 10 umfaßt vorzugsweise
zwei gegeneinander verriegelte Schaltelemente S1 und S2,
die als Drehstromschütze im Falle eines Drehstromnetzes und
als Wechselstromschütze im Falle eines Wechselstromnetzes
ausgestaltet sind und durch welche der Gleichspannungs-
Zwischenkreis 2 entweder nur an das Netz oder über den Ge
nerator 7 nur an der Verbrennungskraftmaschine 6 schaltbar
ist. Bei dem in der Figur dargestellten Blockschaltbild ist
die Traktionsbatterie 1 weder an das Netz noch an den Ver
brennungskraftmaschine 6 angeschlossen.
Zum Laden der Traktionsbatterie 1 werden also die an
Bord für die Traktionselektronik vorhandenen Komponenten
sowohl für das Laden der Traktionsbatterie am Netz als auch
für das Laden der Traktionsbatterie im Bremsbetrieb und
während des Antriebs des Fahrzeugs durch den Verbrennungs
motor verwendet.
Im Netzanschluß-Schaltkreis sind mit 8 eine Drossel
oder ein Trafo und mit 9 eines der beiden Schaltelemen
te S1, S2 bezeichnet.
Durch die Anordnung eines Wechsel bzw. Drehstromtrans
formators anstelle der Drossel 8 ist es möglich, den Puls
wechselrichter 5 auch bei nicht an die Batteriegleichspan
nung angepaßter Netzspannung ungeregelt zu betreiben. In
diesem Fall werden Freilaufdioden des Pulswechselrichters 5
als netzgeführte, ungesteuerte Zweipuls-Brückenschaltung
oder als Sechspuls-Brückenschaltung betrieben. Der Dreh
stromtransformator übernimmt in diesem Fall die Spannungs
anpassung und die Potentialtrennung.
Wird anstelle des Transformators eine als Vordrossel
ausgebildete Drossel 8 im Netzanschluß-Schaltkreis 10 ver
wendet, so kann auf einfache Weise die Netzspannung an die
Batteriespannung angepaßt werden, da eine Vordrossel wech
sel- bzw. drehstromseitig die Stromoberschwingungen be
grenzt und für einen sicheren Betrieb des Pulswechselrich
ters 5 als Hochsetzsteller sorgt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung entnehmbar ist,
sorgt also die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dafür,
daß bei einem Hybridfahrzeug, das sowohl mit einem Elektro
motor als auch mit einem unabhängig davon arbeitendem Ver
brennungsmotor betrieben werden kann, die Traktionsbatterie
entweder bei Fahrzeugstillstand durch den vorgesehenen
Netzanschluß-Schaltkreis oder während des Fahrbetriebes mit
dem Elektromotor bei jedem Bremsvorgang oder während des
Fahrbetriebes mit dem Verbrennungsmotor durch den ihm zuge
ordneten Generator aufgeladen wird.
1
Traktionsbatterie
2
Gleichspannungs-Zwischenkreis
3
Wechselrichter
4
Motor
5
Wechselrichter
6
Verbrennungskraftmaschine
7
Generator
8
Drossel
9
Schaltelement
10
Netzanschluß-Schaltkreis
11
Schalteinrichtung
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung für ein Hybridfahrzeug, das mit
einer Traktionsbatterie (1), einem Elektromotor (4) und
einer unabhängig davon arbeitenden Verbrennungskraftmaschi
ne (6) versehen ist, wobei die Schaltungsanordnung, die
einerseits dem Antrieb des Elektromotors (4) durch die
Traktionsbatterie (1) und andererseits der Aufladung der
Traktionsbatterie (1) dient, einen Gleichspannungs-
Zwischenkreis (2) und einen ersten Wechselrichter (3) auf
weist, der mit dem Elektromotor (4) für dessen Antrieb und
für die Aufladung der Traktionsbatterie (1) bei Bremsbe
trieb verbunden ist und einen Netzanschluß-Schaltkreis (10)
für die Aufladung bei Fahrzeugstillstand aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbrennungskraft
maschine (6) ein Generator (7) zugeordnet ist, der über
einen zweiten Wechselrichter (5) und den Gleichspannungs-
Zwischenkreis (2) mit der Traktionsbatterie (1) zu deren
Aufladung während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschi
ne verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Schalteinrich
tung (11) mit zwei gegeneinander verriegelbaren Schaltele
menten (S1, S2) vorgesehen ist und die Schalteinrich
tung (11) zwischen dem zweiten Wechselrichter (5) und dem
Netzanschluß-Schaltkreis (10) oder dem Generator (7) an
geordnet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbrennungskraft
maschine (6) ein Benzin-, Diesel- oder Gasmotor oder eine
Turbine ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19935873A DE19935873A1 (de) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Schaltungsanordnung für ein Hybridfahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19935873A DE19935873A1 (de) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Schaltungsanordnung für ein Hybridfahrzeug |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19935873A1 true DE19935873A1 (de) | 2001-03-01 |
Family
ID=7916617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19935873A Withdrawn DE19935873A1 (de) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Schaltungsanordnung für ein Hybridfahrzeug |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19935873A1 (de) |
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- 1999-07-30 DE DE19935873A patent/DE19935873A1/de not_active Withdrawn
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