GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Anschlussvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem sowie ein elektrisches Antriebssystem mit einer solchen Anschlussvorrichtung . Die vorliegende Erfindung betri f ft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems .

TECHNISCHER HINTERGRUND

Elektrische Antriebssysteme , insbesondere elektrische Antriebssysteme in Kraftfahrzeugen können beispielsweise von einer geeigneten Gleichspannungsquelle mit elektrischer Energie versorgt werden . Die hierbei bereitgestellte Gleichspannung kann dabei mit Wechselspannungskomponenten überlagert sein . Diese Wechselspannungskomponenten können gegebenenfalls Einflüsse auf das Betriebsverhalten oder einzelne Komponenten des elektrischen Antriebssystems haben .

Um die Robustheit elektrischer Antriebssysteme gegenüber einer Spannungswelligkeit einer mit einer Wechselspannung überlagerten Versorgungsgleichspannung nachzuweisen, müssen im Automobilbereich beispielsweise entsprechende Systeme Prüfnormen, wie zum Beispiel die Norm LV 123 ( „Elektrische Eigenschaften und elektrische Sicherheit von Hochvolt- Komponenten in Kraftfahrzeugen - Anforderungen und Prüfung" ) erfüllen . Darüber hinaus existieren j e nach Fahrzeughersteller auch weitere unterschiedliche firmenspezi fische Werksnormen .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde , eine verbesserte Anschlussvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem anzugeben . Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anschlussvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem, ein elektrisches Antriebssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche . Weitere vorteilhafte Aus führungs formen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche .

Demgemäß ist vorgesehen :

Eine Anschlussvorrichtung zum Koppeln eines elektrischen Antriebssystems mit einer Gleichspannungsquelle . Die Anschlussvorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung und eine Schalteinrichtung umfasst . Die Schalteinrichtung umfasst ein Schaltelement und eine Diode . Das Schaltelement und die Diode der Schalteinrichtung sind j eweils elektrisch zwischen einem Anschluss der Gleichspannungsquelle und einem Gleichspannungsanschluss des elektrischen Antriebssystems angeordnet . Somit sind das Schaltelement und die Diode der Schalteinrichtung elektrisch parallel zueinander angeordnet . Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt , das Schaltelement der Schalteinrichtung zu öf fnen, falls eine Spannungswelligkeit einer von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet . Weiterhin kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, das Schaltelement der Schalteinrichtung zu schließen, falls die Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten zweiten Grenzwert unterschreitet .

Weiterhin ist vorgesehen :

Ein elektrisches Antriebssystem mit einer erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung sowie einer elektrischen Maschine . Die elektrische Maschine ist dazu ausgelegt , an einem Gleichspannungsanschluss mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt zu werden . Die Anschlussvorrichtung ist elektrisch zwischen dem Eingangsanschluss der elektrischen Maschine und der Gleichspannungsquelle angeordnet .

Schließlich ist vorgesehen :

Ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems . Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Verbinden eines Eingangsanschlusses des elektrischen Antriebssystems mit einer Gleichspannungsquelle . Hierbei wird der Eingangsanschluss des elektrischen Antriebssystems mit der Gleichspannungsquelle derart verbunden, dass zwischen einem Anschluss der Gleichspannungsquelle und einem Gleichspannungsanschlusses des elektrischen Antriebssystems ein Schaltelement und eine Diode angeordnet sind . Somit sind das Schaltelement und die Diode parallel zueinander zwischen dem Eingangsanschluss des elektrischen Antriebssystems und der Gleichspannungsquelle angeordnet . Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Öf fnen des Schaltelements , falls eine Spannungswelligkeit einer von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet . Darüber hinaus kann das Verfahren einen Schritt zum Schließen des Schaltelements umfassen, falls die Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten zweiten Grenzwert unterschreitet .

Ein vorgeschlagenes Verfahren kann insbesondere auch als Computerprogrammprodukt ausgestaltet sein . Ein solches Computerprogrammprodukt enthält dann folglich Anweisungen, die bei Aus führung durch mindestens einen Prozessor einer Steuerelektronik den mindestens einen Prozessor dazu veranlassen, die folgenden Schritte aus zuführen :

Öf fnen eines Schaltelements , das parallel zu einer Diode zwischen einer Gleichspannungsquelle und einem Gleichspannungsanschluss eines elektrischen Antriebssystems angeordnet ist , falls eine Spannungswelligkeit einer von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet ; und

Schließen des Schaltelements , falls die Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten zweiten Grenzwert unterschreitet .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde , dass eine zum Betrieb eines elektrischen Antriebssystems bereitgestellte Gleichspannung gegebenenfalls mit Wechselspannungskomponenten überlagert sein kann . Diese Wechselspannungskomponenten können das Betriebsverhalten des elektrischen Antriebssystems beeinflussen, was bis hin zu einer Beschädigung oder gar Zerstörung von einzelnen Komponenten des elektrischen Antriebssystems führen kann . Beispielsweise kann ein Zwischenkreiskondensator des elektrischen Antriebssystems im Zusammenspiel mit induktiven Komponenten, wie zum Beispiel der Induktivität einer elektrischen Maschine , einen Schwingkreis bilden . Dieser Schwingkreis kann durch die Wechselspannungskomponenten der bereitgestellten Versorgungsspannung angeregt werden . Liegen die Wechselspannungsanteile der Versorgungsspannung im Bereich einer Resonanz frequenz eines solchen Schwingkreises , so können sich in diesem Schwingkreis hohe elektrische Ströme einstellen . Diese hohen elektrischen Ströme können daraufhin zu einer thermischen und/oder elektrischen Überlastung führen .

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein elektrisches Antriebssystem mit einer Gleichspannungsquelle derart zu koppeln, dass die negativen Einflüsse von Wechselspannungsanteilen mit denen einer Versorgungsgleichspannung für ein elektrisches Antriebssystem überlagert wird, minimiert oder gar vollständig eliminiert werden können . Hierzu ist es vorgesehen, zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektrischen Antriebssystem eine Schalteinrichtung mit einem Schaltelement und einer parallel zu dem Schaltelement angeordneten Diode vorzusehen . Dabei kann während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems das Schaltelement zunächst geschlossen werden, sodass die elektrische Energie zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektrischen Antriebssystem möglichst ungehindert fließen kann . Werden während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems in der Versorgungsspannung Wechselspannungskomponenten detektiert , deren Spannungswelligkeit hinsichtlich Frequenz und/oder Amplitude einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet , so kann das Schaltelement der Schalteinrichtung geöf fnet werden . Daraufhin kann der elektrische Strom zwischen Gleichspannungsquelle und elektrischem Antriebssystem nur noch in eine Richtung durch die parallel zu dem Schaltelement angeordnete Diode fließen . Auf diese Weise kann beispielsweise eine Anregung des oben beschriebenen Schwingkreises aus Zwischenkapazität und Motorinduktivität minimiert oder gar vollständig verhindert werden .

Durch das Öf fnen des Schaltelements , falls die Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung vorgegebene Kriterien überschreitet , kann somit gewährleistet werden, dass durch die Wechselspannungsanteile aus der Versorgungsspannung keine übermäßige Anregung eines Schwingkreises in dem elektrischen Antriebssystem erfolgt . Hierbei kann bei geöf fnetem Schaltelement über die parallel zu dem Schaltelement vorgesehene Diode weiterhin ein elektrischer Gleichstrom fließen . Auf diese Weise ist auch bei geöf fnetem Schaltelement weiterhin ein Betrieb des elektrischen Antriebssystems möglich .

Liegt die Spannungswelligkeit der Versorgungsgleichspannung andererseits unterhalb vorgegebener Kriterien, so können durch das Schließen des Schaltelements die elektrischen Verluste zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektrischen Antriebssystem minimiert werden . Auf diese Weise kann die Ef fi zienz des Gesamtsystems gesteigert werden, solange die Spannungswelligkeit der Versorgungsgleichspannung unterhalb der vorgegebenen Kriterien liegt .

Wie im Nachfolgenden noch näher erläutert wird, kann die Überwachung der Versorgungsgleichspannung hinsichtlich der Spannungswelligkeit auf unterschiedliche Weise erfolgen . Beispielsweise kann hierzu in der Steuereinrichtung eine Schaltungsanordnung mit diskreten elektrischen Bauelementen vorgesehen sein . Ferner ist es auch möglich, die Überwachung der Versorgungsgleichspannung auf Spannungswelligkeit und/oder die Ansteuerung des Schaltelements entsprechend der detektierten Spannungswelligkeit vollständig oder zumindest teilweise mittels digitaler Komponenten, wie zum Beispiel einem Mikroprozessor aus zuführen . Hierzu können entsprechende Elemente wie beispielsweise ein Analog- zu-Digitalwandler, digitale Signalprozessoren, FPGA ( Field Programmable Gate Arrays ) oder Ähnliches vorgesehen sein .

Gemäß einer Aus führungs form kann das Schaltelement der Schalteinrichtung einen Halbleiterschalter umfassen . Beispielsweise kann es sich bei dem Halbleiterschalter um einen Feldef fekttransistor ( FET ) , insbesondere einen MOSFET oder Ähnliches , handeln . Darüber hinaus sind j edoch auch andere Halbleiterschalter, beispielsweise bipolare Transistoren mit einem isolierten Gateanschluss ( IGBT ) oder Ähnliches möglich . Für den Fall , dass das Schaltelement als Halbleiterschaltelement ausgeführt ist , kann es sich bei der Diode beispielsweise um eine in das Halbleiterschaltelement integrierte Diode , insbesondere eine sogenannten Body-Diode handeln . Auf diese Weise kann die Schalteinrichtung aus Schaltelement und parallel dazu angeordneter Diode besonders ef fi zient und platzsparend realisiert werden .

Gemäß einer Aus führungs form umfasst die Steuereinrichtung einen Hochpass filter . Alternativ kann die Steuereinrichtung auch einen Bandpass filter umfassen . Der Hochpass filter oder der Bandpass filter kann dazu ausgelegt sein, die Frequenzanteile der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung zu filtern . Entsprechend kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die Spannungswelligkeit unter Verwendung der gefilterten Spannung vor dem Hochpass filter bzw . Bandpass filter zu ermitteln . Auf diese Weise ist es möglich, die Analyse der Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung gezielt auf Frequenzanteile entsprechend der Grenz frequenz des Hochpass filters bzw . Bandpass filters anzupassen . Insbesondere können die Filterf requenzen des Hochpass filters bzw . Bandpass filters entsprechend den Resonanzeigenschaften in dem elektrischen Antriebssystem eingestellt sein .

Gemäß einer Aus führungs form ist die Grenz frequenz des Hochpass filters oder sind die Grenz frequenzen des Bandpass filters anpassbar . Beispielsweise kann eine dynamische Anpassung der Grenz frequenz in Abhängigkeit von weiteren Eigenschaften des elektrischen Antriebssystems angepasst werden . Beispielsweise kann die Grenz frequenz in Abhängigkeit von einer ermittelten oder geschätzten Temperatur in dem elektrischen Antriebssystem, dem Betriebs zustand des elektrischen Antriebssystems oder beliebigen weiteren geeigneten Parametern angepasst werden . Auf diese Weise kann auch bei einer dynamischen Änderung von Eigenschaften innerhalb des elektrischen Antriebssystems das Öf fnen bzw . Schließen des Schaltelements gezielt auf einen geeigneten Frequenzbereich angepasst werden .

Gemäß einer Aus führungs form ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt , das Schaltelement der Schalteinrichtung basierend auf einer Amplitude der Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung zu öf fnen oder zu schließen . Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung das Schaltelement basierend auf der Frequenz der Spannungswelligkeit der bereitgestellten elektrischen Spannung öf fnen bzw . schließen . Insbesondere kann zum Beispiel auch eine Funktion in Abhängigkeit von Amplitude und Frequenz definiert werden, welche Grenzwerte für das Öf fnen bzw . Schließen des Schaltelements spezi fi ziert . Insbesondere wenn die Steuereinrichtung zumindest teilweise als digitale Steuereinrichtung, beispielsweise mittels Mikrocontroller implementiert ist , kann eine solche Funktion beispielsweise auch als zuvor berechnete Kennlinie , zum Beispiel in Form eines Lookup-Table oder Ähnlichem spezi fi ziert werden .

Gemäß einer Aus führungs form umfasst die Steuereinrichtung eine Detektorschaltung und eine Vergleichseinrichtung . Die Detektorschaltung kann dazu ausgelegt sein, ein zu der Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung korrespondierendes Signal bereitzustellen . Beispielsweise kann die Detektorschaltung mittels mehrerer diskreter Bauelement , wie zum Beispiel Kondensatoren, elektrischer Widerstände , Dioden oder Ähnlichem realisiert werden . Die Vergleichseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, das von der Detektorschaltung bereitgestellte Signal mit einem vorgegebenen Referenzwert zu vergleichen . Basierend auf diesem Vergleich kann die Vergleichseinrichtung das Schaltelement der Schalteinrichtung ansteuern . Beispielsweise kann die Detektorschaltung ein Spannungssignal bereitstellen, welches einen zu der Spannungswelligkeit korrespondierenden Spannungswert aufweist . In diesem Fall kann als Referenzwert beispielsweise von einer Referenzspannungsquelle ein geeignetes Spannungssignal bereitgestellt werden, mit welchem das Spannungssignal von der Detektorschaltung verglichen werden kann . Beispielsweise kann die Vergleichseinrichtung einen Komparator für den Vergleich der Referenzspannung mit dem Spannungssignal von der Detektorschaltung umfassen . Insbesondere kann in der Vergleichseinrichtung eine Hysterese vorgesehen sein . Somit kann ein zu häufiges bzw . schnelles Hin- und Herschalten vermieden werden .

Gemäß einer Aus führungs form ist der vorgegebene Referenzwert für die Vergleichseinrichtung dynamisch anpassbar .

Beispielsweise kann der vorgegebene Referenzwert von einer Referenzspannungsquelle durch entsprechendes Ansteuern der Referenzspannungsquelle eingestellt und angepasst werden . Zum Beispiel kann der Referenzwert in Abhängigkeit von weiteren Eigenschaften des elektrischen Antriebssystems , wie zum Beispiel Betriebs zustand, oder weiteren gemessenen oder geschätzten Werten des elektrischen Antriebssystems angepasst werden . Beispielsweise kann eine Temperaturentwicklung in dem elektrischen Antriebssystem, insbesondere an einem Zwischenkreiskondensator des elektrischen Antriebssystems , sensorisch erfasst oder basierend auf einem Rechenmodell geschätzt werden . In einem solchen Fall kann die Referenzspannung in Abhängigkeit von derartigen Betriebsparametern, wie zum Beispiel der Temperatur des Zwischenkreiskondensators , auch während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems dynamisch angepasst werden .

Gemäß einer Aus führungs form umfasst die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller . Der Mikrocontroller der Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, das Schaltelement der Schalteinrichtung in Abhängigkeit der Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung anzusteuern . Entsprechend kann die Steuereinrichtung ganz oder zumindest teilweise in digitaler Form implementiert werden . Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die von der Gleichspannungsquelle bereitgestellte elektrische Spannung mittels eines Analog- zu- Digitalwandlers überwachen und die von dem A/D-Wandler bereitgestellten digitalen Daten verarbeiten, um die Spannungswelligkeit der bereitgestellten elektrischen Spannung zu ermitteln . Insbesondere können auf diese Weise sowohl die Amplitude als auch Frequenzkomponenten der Wechselspannungskomponenten der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung bestimmt werden . Gegebenenfalls kann der Mikrocontroller auch weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise sensorisch erfasste oder geschätzte bzw . berechnete Betriebsparameter des elektrischen Antriebssystems , mit in Betracht ziehen und das Schaltelement der Schalteinrichtung entsprechend ansteuern . Wie oben bereits ausgeführt , kann insbesondere eine gemessene oder geschätzte Temperatur eines Zwischenkreiskondensators des elektrischen Antriebssystems mitberücksichtigt werden, und die Schwellwerte für das Öf fnen bzw . Schließen des Schaltelements in Abhängigkeit der Spannungswelligkeit entsprechend angepasst werden . Beispielsweise können geeignete Funktionen bzw . Kennlinien in einem entsprechenden Datenspeicher des Mikrocontrollers gespeichert und bereitgestellt werden .

Gemäß einer Aus führungs form umfasst die Steuereinrichtung mit dem Mikrocontroller eine Speichereinrichtung . Der Mikrocontroller kann hierbei dazu ausgelegt sein, Diagnosedaten der Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung in der Speichereinrichtung abzuspeichern . Beispielsweise kann der Mikrocontroller Daten der Spannungswelligkeit in der Speichereinrichtung abspeichern, wenn ein vorgegebener Grenzwert , beispielsweise der Grenzwert für das Öf fnen des Schaltelements , überschritten ist . Bei der Speichereinrichtung kann es sich hier insbesondere um einen nicht flüchtigen Halbleiterspeicher handeln . Auf diese Weise können die gespeicherten Diagnosedaten zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen und analysiert werden . Selbstverständlich kann der Mikrocontroller auch beliebige weitere verfügbare und geeignete Diagnosedaten in dem Speicher abspeichern .

Gemäß einer Aus führungs form ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt , den ersten Grenzwert und/oder den zweiten Grenzwert in Abhängigkeit von Eigenschaften eines Zwischenkreiskondensators des elektrischen Antriebssystems anzupassen . Wie oben bereits ausgeführt , kann die Steuereinrichtung insbesondere die Grenzwerte in Abhängigkeit einer gemessenen oder geschätzten Temperatur des Zwischenkreiskondensators anpassen . Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere Parameter bzw . Eigenschaften des Zwischenkreiskondensators möglich, welche berücksichtigt werden können, um die Grenzwerte anzupassen . Beispielsweise kann auch ein Alterungs zustand, eine sich über die Zeit ändernde Kapazität des Kondensators oder Ähnliches mitberücksichtigt werden . Auf diese Weise kann der Betriebsbereich, während dem das Schaltelement der Schalteinrichtung geöf fnet wird, möglichst gering gehalten werden . Somit können die Schalt zelten, während der das Schaltelement geöf fnet ist und somit höhere elektrische Verluste über die Diode entstehen, verkürzt werden .

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll , beliebig miteinander kombinieren . Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Aus führungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung . Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den j eweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen .

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert . Dabei zeigen :

Fig . 1 : eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines elektrischen Antriebssystems mit einer Anschlussvorrichtung gemäß einer Aus führungs form;

Fig . 2 : eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines elektrischen Antriebssystems mit einer Anschlussvorrichtung gemäß einer weiteren Aus führungs form; und

Fig . 3 : eine schematische Darstellung eines Ablauf diagramms , wie es einem Verfahren gemäß einer Aus führungs form zugrunde liegt .

Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Aus führungs formen der Erfindung vermitteln . Sie veranschaulichen Aus führungs formen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung . Andere Aus führungs formen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen . Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt .

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche , funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente , Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - j eweils mit denselben Bezugs zeichen versehen .

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines elektrischen Antriebssystems 2 mit einer Anschlussvorrichtung 1 gemäß einer Aus führungs form . Das elektrische Antriebssystem 2 kann beispielsweise eine elektrische Maschine 20 umfassen . Ferner kann das elektrische Antriebssystem 2 einen sogenannten Zwischenkreiskondensator 21 umfassen . Das elektrische Antriebssystem 2 kann zum Beispiel von einer Gleichspannungsquelle 3 mit elektrischer Energie gespeist werden . Hierzu kann die von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte elektrische Spannung an einem Eingangsanschluss des elektrischen Antriebssystems 2 bereitgestellt werden . Die Gleichspannungsquelle 3 kann zum Beispiel eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs umfassen . Insbesondere kann unter dem Begri f f Gleichspannungsquelle auch die Gesamtheit aus Energiequelle , wie zum Beispiel Batterie , und Verteilnetz , wie zum Beispiel dem Bordnetz eines Elektrofahrzeugs , verstanden werden . Dabei können an der Gleichspannungsquelle 3 beispielsweise noch weitere Verbraucher oder Ähnliches angeschlossen sein . Durch diese weiteren Verbraucher kann eine von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte Gleichspannung gegebenenfalls mit Störungen beaufschlagt werden . Diese Störungen können zum Beispiel Wechselspannungsanteile umfassen, mit welchen die von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte Gleichspannung überlagert wird . Grundsätzlich sind j edoch auch beliebige andere Ursachen für eine Überlagerung von Störsignalen auf die von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte Gleichspannung möglich .

Zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem elektrischen Antriebssystem 2 ist eine Anschlussvorrichtung 1 vorgesehen . Wie in Figur 1 zu erkennen ist , kann zum Beispiel ein Anschlusselement der Gleichspannungsquelle 3 direkt mit einem korrespondierenden Anschlusselement des Eingangsanschlusses des elektrischen Antriebssystems 2 verbunden sein . Ein weiteres Anschlusselement der Gleichspannungsquelle 3 ist über eine Schalteinrichtung 10 mit dem korrespondierenden Anschlusselement des Eingangsanschlusses des elektrischen Antriebssystems 2 gekoppelt . Diese Schalteinrichtung 10 der Anschlussvorrichtung 1 umfasst ein Schaltelement 11 und eine parallel zu dem Schaltelement 11 angeordnete Diode 12 . Beispielsweise kann es sich bei der Schalteinrichtung 10 um ein Halbleiterschaltelement mit einer integrierten Diode , einer sogenannten Body-Diode , handeln . Zum Beispiel kann es sich bei dem Schaltelement 10 um einen Feldef fekttransistor ( FET ) handeln . Grundsätzlich sind j edoch auch beliebige andere geeignete Halbleiterschaltelemente möglich . Darüber hinaus ist auch ein mechanisches Schaltelement 11 mit einer separaten Diode 12 denkbar .

Die Anschlussvorrichtung 1 umfasst darüber hinaus eine Steuereinrichtung 15 . Die Steuereinrichtung 15 überwacht die von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte Spannung . Insbesondere überwacht die Steuereinrichtung 15 eine Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten Versorgungsspannung . Die Steuereinrichtung 15 kann dabei die Spannungswelligkeit der bereitgestellten Versorgungsspannung in Bezug auf Frequenz und/oder Amplitude des Wechselspannungsanteils der bereitgestellten Versorgungsspannung überwachen . Überschreitet die Spannungswelligkeit der bereitgestellten Versorgungsspannung einen vorgegebenen Grenzwert , so öf fnet die Steuereinrichtung 15 der Anschlussvorrichtung 1 das Schaltelement 11 der Schalteinrichtung 10 . Somit kann die elektrische Energie von der Gleichspannungsquelle 3 über das elektrische Antriebssystem 2 zurück zur Gleichspannungsquelle 3 nur über die Diode 12 der Schalteinrichtung 10 fließen . Die Orientierung der Diode 12 ist dabei so gewählt , dass sie dem Stromfluss entsprechend der Polarität der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten Spannung für einen Betrieb des elektrischen Antriebssystems 2 entspricht . Darüber hinaus verhindert die Diode 12 einen rückwärtsgerichteten Stromfluss der Wechselspannungsanteile , mit welchen die von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte elektrische Spannung gegebenenfalls beaufschlagt ist . Auf diese Weise kann eine weitere Anregung eines Schwingkreises innerhalb des elektrischen Antriebssystems 2 durch die Wechselspannungsanteile der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten Versorgungsspannung verhindert werden .

Unterschreiten die von der Steuereinrichtung 15 detektierten Wechselspannungsanteile einen weiteren vorgegebenen Schwellwert , so kann die Steuereinrichtung 15 das Schaltelement 11 der Schalteinrichtung 10 schließen . Hierdurch wird eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Antriebssystem 2 und der Gleichspannungsquelle 3 über das Schaltelement 11 hergestellt . Diese elektrische Verbindung weist dabei relativ geringe Verluste auf . Somit kann beim Unterschreiten der Spannungswelligkeit unterhalb des vorgegebenen weiteren Schwellwerts eine Minimierung der elektrischen Verluste innerhalb der Anschlussvorrichtung 2 erreicht werden .

Die Steuereinrichtung 15 kann grundsätzlich auf beliebige Weise in Form von analogen und/oder digitalen Komponenten realisiert werden . Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 15 mittels analoger Bauelemente realisiert werden, wie dies im Folgenden noch näher erläutert wird . Alternativ kann die Steuereinrichtung 15 auch ganz oder zumindest teilweise mittels digitaler Komponenten realisiert werden . Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 15 einen Mikrocontroller, beispielsweise einen digitalen Signalprozessor, einen FPGA oder Ähnliches umfassen . Zum Beispiel kann der digitale Mikrocontroller ein Steuersignal für das Öf fnen bzw . Schließen des Schaltelements 11 der Schalteinrichtung 10 bereitstellen . Die weitere Auswertung des Signalverlaufs der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten Versorgungsspannung kann ebenfalls entweder analog oder digital erfolgen . Beispielsweise kann zunächst mittels diskreter analoger Bauelemente ein Spannungssignal bereitgestellt werden, dessen Höhe zu der Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten Versorgungsspannung korrespondiert . Dieses analoge Spannungssignal kann zum Beispiel mittels eines geeigneten A/D-Wandlers des Mikrocontrollers erfasst und weiterverarbeitet werden . Alternativ ist es auch möglich, direkt oder über einen geeigneten Spannungsteiler die von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellte Versorgungsspannung zu erfassen und in ein korrespondierendes digitales Signal zu konvertieren . In diesem Fall kann das zu der Versorgungsspannung korrespondierende digitale Signal mittels des Mikrocontrollers weiterverarbeitet werden, um die Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung zu ermitteln . Diese Verarbeitung des digitalisierten Spannungssignals kann auch eine Tiefpass- oder Bandpass filterung umfassen . Auf diese Weise kann die Auswertung der Spannungswelligkeit auf bestimmte Frequenzbereiche beschränkt werden .

Darüber hinaus können neben der Bewertung der Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung von der Gleichspannungsquelle 3 auch noch weitere Parameter, insbesondere Betriebsparameter des elektrischen Antriebssystems 2 mit in Betracht gezogen werden . Zum Beispiel kann eine Temperatur eines Zwischenkreiskondensators 21 des elektrischen Antriebssystems 2 sensorisch erfasst werden . Alternativ kann die Temperatur auch mittels eines geeigneten Rechenmodells ermittelt werden . In beiden Fällen können die Schwellwerte für das Öf fnen bzw . Schließen des Schaltelements 11 in der Schalteinrichtung 10 unter Verwendung der Temperatur des Zwischenkreiskondensators 21 angepasst werden . Beispielsweise können die Grenzwerte mit steigender Temperatur des Zwischenkreiskondensators 21 abgesenkt werden .

Die von einem Mikrocontroller der Steuereinrichtung 15 verarbeiteten digitalen Daten können darüber hinaus ganz oder zumindest teilweise auch in einem geeigneten Speicher (nicht dargestellt ) abgespeichert werden . Zum Beispiel können Daten über die Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten Versorgungsspannung in dem Speicher abgespeichert werden . Insbesondere kann beim Überschreiten der Spannungswelligkeit über den vorgegebenen Schwellwert ein entsprechender Eintrag in dem Speicher abgelegt werden . Die Daten können darüber hinaus auch beispielsweise mit einem geeigneten Zeitstempel oder weiteren geeigneten Informationen zusammen abgespeichert werden . Die so abgespeicherten Daten können zu einem späteren Zeitpunkt über eine geeignete Schnittstelle aus dem Speicher ausgelesen und analysiert werden .

Neben der oben beschriebenen ganz oder zumindest teilweise digitalen Analyse der Spannungswelligkeit bzw . Ansteuerung der Schalteinrichtung 10 kann die Anschlussvorrichtung 1 auch mittels diskreter, analoger Bauelemente realisiert werden .

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds einer Anschlussvorrichtung 1 für ein elektrisches Antriebssystem 2 gemäß einer Aus führungs form . Das Grundprinzip der Anschlussvorrichtung 1 entspricht dabei dem bereits zuvor beschriebenen Prinzip für das Öf fnen bzw . Schließen des Schaltelements 11 in der Schalteinrichtung 10 .

Wie in Figur 2 zu erkennen ist , können Wechselspannungsanteile der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten

Versorgungsspannung mittels eines Kondensators Gl ausgekoppelt werden . Ein solcher Kondensator CI stellt zusammen mit dem Widerstand RI eine einfache Form eines Hochpass filters dar . Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Schaltungsanordnungen zum Auskoppeln der Wechselspannungsanteile insbesondere der Wechselspannungsanteile in einem vorgegebenen Frequenzbereich möglich . Insbesondere sind auch Schaltungsanordnungen für das Auskoppeln eines Frequenzbereichs in Form eines Bandpasses oder Ähnlichem möglich .

Das mittels des Koppelkondensators CI ausgekoppelte Wechselspannungssignal lädt über eine Diode Dl einen weiteren Kondensator C2 auf . Parallel zu der Diode Dl und dem Kondensator C2 ist ein Ohm ' scher Widerstand RI vorgesehen . Weiterhin ist parallel zu dem zweiten Kondensator C2 ein weiterer Ohm ' scher Widerstand R2 vorgesehen . Auf diese Weise bilden die Bauelemente Dl , C2 und R2 ein Gleichrichtungs- und Glättungselement , welches am negativen Eingang des Komparators 13 ein zu der Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung korrespondierendes Spannungssignal bereitstellt . Der Komparator 13 vergleicht dieses Spannungssignal mit einem Referenzspannungssignal . Überschreitet das zu der Spannungswelligkeit korrespondierende Spannungssignal das Referenzspannungssignal , so wird das Schaltelement 11 der Schalteinrichtung 10 geöf fnet . Unterschreitet das zu der Spannungswelligkeit korrespondierende Spannungssignal das Referenzspannungssignal , so wird durch das am Ausgang des Komparators 13 bereitgestellte Signal das Schaltelement geschlossen .

In dem Komparator 13 kann zum Beispiel eine Hysterese vorgesehen sein, sodass die Schwelle für das Öf fnen des Schaltelements 11 höher liegt als die Schwelle für das Schließen des Schaltelements 11 . Auf diese Weise kann ein zu häufiges Öf fnen und Schließen des Schaltelements 11 verhindert werden, wenn die Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung im Bereich der Schaltschwelle liegt . Die Referenzspannung für den Komparator 13 kann zum Beispiel mittels einer geeigneten Referenzspannungsquelle bereitgestellt werden . Insbesondere kann die Referenzspannung auch dynamisch angepasst werden . Zum Beispiel kann die Referenzspannung in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern des elektrischen Antriebssystems angepasst werden . Wie oben bereits ausgeführt , kann zum Beispiel die Referenzspannung in Abhängigkeit einer Temperatur des Zwischenkreiskondensators 21 angepasst werden . Darüber hinaus sind j edoch auch grundsätzlich beliebige andere Parameter für das Anpassen der Referenzspannung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des elektrischen Antriebssystems 2 möglich .

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablauf diagramms , wie es einem Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems 2gemäß einer Aus führungs form zugrunde liegt . Das Verfahren kann dabei grundsätzlich beliebige Schritte umfassen, wie sie zuvor bereits in Zusammenhang mit dem elektrischen Antriebssystem 2und der dazugehörigen Anschlussvorrichtung 1 beschrieben worden sind . Entsprechend kann auch die oben beschriebene Anschlussvorrichtung 1 und das elektrische Antriebssystem 2 beliebige Komponenten aufweisen, die zur Realisierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sind .

In einem Schritt S 1 des Verfahrens zum Betreiben des elektrischen Antriebssystems 2 wird zunächst ein Eingangsanschluss der elektrischen Maschine mit einer Gleichspannungsquelle 3 verbunden . Dabei wird zwischen einem Anschluss der Gleichspannungsquelle 3 und einem Gleichspannungsanschluss des elektrischen Antriebssystems ein Schaltelement 11 mit einer Diode 12 angeordnet . Das Schaltelement 11 und die Diode 12 sind dabei parallel zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem Gleichspannungsanschluss des elektrischen Antriebssystems 2 angeordnet .

In Schritt S2 erfolgt ein Schließen des Schaltelements 11 , falls die Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle 3 bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet .

In Schritt S3 erfolgt ein Öf fnen des Schaltelements , falls die Spannungswelligkeit der von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten elektrischen Spannung einen vorbestimmten weiteren Grenzwert überschreitet .

Zusammenfassend betri f ft die vorliegende Erfindung eine Anschlussvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem, um das elektrische Antriebssystem mit einer Gleichspannungsquelle zu verbinden . Hierzu ist in der Anschlussvorrichtung zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektrischen Antriebssystem ein Schaltelement mit einer parallel dazu angeordneten Diode vorgesehen . Überschreitet die Spannungswelligkeit einer von der Gleichspannungsquelle bereitgestellten Versorgungsspannung einen vorgegebenen Grenzwert , so wird das Schaltelement geöf fnet , sodass der elektrische Strom nur über die Diode zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektrischen Antriebssystem fließen kann . Bei geringer Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung kann das Schaltelement geschlossen werden, um elektrische Verluste zu minimieren .

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Aus führungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde , ist sie darauf nicht beschränkt , sondern auf viel fältige Art und Weise modi fi zierbar .

Bezugs zeichenliste Anschlussvorrichtung elektrisches Antriebssystem Gleichspannungsguelle Schalteinrichtung Schaltelement Diode Komparator Steuereinrichtung Schritte