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Title:
CONTROL DEVICE, CURRENT CONVERTER AND METHOD FOR CONTROLLING A CURRENT CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/177771
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an electric current converter having an expanded control system for the temperature-dependent limitation of the maximum current. Wherein, to limit the maximum electric current in the current converter, not only is the current temperature of the current converter evaluated, but also the temperature development to be anticipated is estimated. Including the future temperature development in the control of the current limitation of the current converter allows the current converter to be operated closer to its limit temperature, and therefore the current does not need to be limited (derated) until a later time.

Inventors:
ESTEGHLAL, Gholamabas (Kaiserslautererstr. 50, Stuttgart-Weilimdorf, 70499, DE)
Application Number:
EP2018/056626
Publication Date:
October 04, 2018
Filing Date:
March 16, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
H02M1/32
Foreign References:
US20150248135A12015-09-03
US20110210711A12011-09-01
EP2830202A12015-01-28
JP2016043741A2016-04-04
US6078511A2000-06-20
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Claims:
Ansprüche

Regelvorrichtung (10) für einen Stromrichter (100), mit: einer Temperaturermittlungseinrichtung (1), die dazu ausgelegt ist, eine aktuelle Temperatur (Ta) in dem Stromrichter (100) zu ermitteln; einer Temperaturschätzeinrichtung (2), die dazu ausgelegt ist, eine zukünftige Temperatur (Tp) oder einen zukünftigen Temperaturverlauf in dem Stromrichter (100) zu berechnen; und einer Regeleinrichtung (4), die dazu ausgelegt ist, einen maximalen elektrischen Strom (Imax) in dem Stromrichter (100) unter Verwendung eines Maximums aus aktueller Temperatur (Ta) und zukünftiger

Temperatur (Tp) oder zukünftigen Temperaturverlauf zu begrenzen.

Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Regeleinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter (100) zu begrenzen, wenn das Maximum aus aktueller Temperatur (Ta) und zukünftiger Temperatur (Tp) oder zukünftige Temperaturverlauf einen vorgegebenen ersten Grenzwert (Tl) überschreitet.

Regelvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regeleinrichtung (4) ausgelegt ist, den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter (100) unter Verwendung eines Maximums aus aktueller Temperatur (Ta) und zukünftiger Temperatur (Tp) oder zukünftigen Temperaturverlauf auf einen vorgegebenen Zielwert einzuregeln.

4. Regelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die

Regeleinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter (100) um einen vorgegebenen Wert abzusenken, wenn die aktuelle Temperatur (Ta) in dem Stromrichter (100) einen

vorgegebenen zweiten Grenzwert (T2) überschreitet.

Regelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Temperaturschätzeinrichtung (2) dazu ausgelegt ist, die zukünftige Temperatur (Tp) oder den zukünftigen Temperaturverlauf unter

Verwendung von aktuellen oder vergangenen Werten einer elektrischen Spannung (U), eines elektrischen Stroms (I) und/oder einer Temperatur (T) in dem Stromrichter (100) zu berechnen.

Regelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Temperaturermittlungseinrichtung (1) dazu ausgelegt ist, die aktuelle Temperatur (Ta) in dem Stromrichter (100) aus einer elektrischen

Spannung (U) und/oder einem elektrischen Strom (I) in dem Stromrichter (100) zu berechnen.

Elektrischer Stromrichter (100) mit einer Regelvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

Elektrischer Stromrichter (100) nach Anspruch 7, wobei der Stromrichter (100) mindestens einen Gleichspannungskonverter (21) umfasst.

Elektrischer Stromrichter (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Stromrichter (100) mehrere Gleichspannungskonverter (21) umfasst, und wobei die Regelvorrichtung (10) dazu ausgelegt ist, für jeden

Gleichspannungskonverter (21) eine separate aktuelle Temperatur (Ta) und eine separate zukünftige Temperatur (Tp) oder einen separaten zukünftigen Temperaturverlauf zu berechnen.

Verfahren zur Regelung eines Stromrichters (100), mit den Schritten:

Ermitteln (Sl) einer aktuellen Temperatur (Ta) in dem Stromrichter (100);

Berechnen (S2) einer zukünftigen Temperatur (Tp) oder eines zukünftigen Temperaturverlaufs in dem Stromrichter (100); und Begrenzen (S3) des maximalen elektrischen Stroms in dem Stromrichter (100) unter Verwendung eines Maximums aus aktueller Temperatur (Ta) und zukünftiger Temperatur (Tp) oder zukünftigem Temperaturverlauf.

Description:
Beschreibung

Titel

Regelvorrichtung, Stromrichter und Verfahren zur Regelung eines Stromrichters

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für einen Stromrichter, einen Stromrichter sowie ein Verfahren zur Regelung eines Stromrichters.

Stand der Technik

Spannungswandler, wie zum Beispiel Gleichspannungswandler, wandeln eine eingangsseitig bereitgestellte elektrische Spannung in eine weitere elektrische Spannung um und stellen diese an einem Ausgang bereit. Um Beschädigungen in den Bauelementen des Spannungswandlers zu vermeiden, muss der

Spannungswandler gegen übermäßig hohe Temperaturen geschützt werden. Eine Möglichkeit hierzu ist es, die Verlustleistung in dem Spannungswandler herabzusetzen. Die Verluste in dem Spannungswandler hängen dabei quadratisch vom elektrischen Strom durch den Spannungswandler ab. Daher kann durch eine Reduzierung bzw. Begrenzung des elektrischen Stroms auch die Verlustleistung und somit die Temperatur in dem Spannungswandler begrenzt werden.

Die Druckschrift US 6 078 511 A offenbart einen Temperaturschutzschaltkreis für einen Spannungswandler und ein Verfahren zum Schutz eines

Spannungswandlers. Der Schaltkreis umfasst in einer Ausführungsform einen Temperatursensor, der ein Signal bereitstellt, welches von der Temperatur in dem Spannungswandler abhängig ist. Weiterhin umfasst der Schaltkreis einen Stromregler, der mit dem Temperatursensor gekoppelt ist und einen

Ausgangsstrom des Spannungswandlers in Abhängigkeit von dem Signal des Temperatursensors regelt. Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Regelvorrichtung für einen Stromrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Stromrichter mit den

Merkmalen des Patentanspruchs 7 und ein Verfahren zur Regelung eines Stromrichters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Regelvorrichtung für einen Stromrichter mit einer

Temperaturermittlungseinrichtung, einer Temperaturschätzeinrichtung und einer Regeleinrichtung. Die Temperaturermittlungseinrichtung ist dazu ausgelegt, eine aktuelle Temperatur in dem Stromrichter zu ermitteln. Die

Temperaturschätzeinrichtung ist dazu ausgelegt, eine zukünftige Temperatur oder einen zukünftigen Temperaturverlauf in dem Stromrichter zu berechnen. Die Regeleinrichtung ist dazu ausgelegt, einen maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter zu begrenzen. Dabei ist Regeleinrichtung dazu ausgelegt, ein Maximum aus aktueller Temperatur sowie zukünftiger Temperatur oder zukünftigem Temperaturverlauf zu bestimmen und den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter unter Verwendung dieses Maximums zu begrenzen.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein elektrischer Stromrichter mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung. Ferner ist vorgesehen:

Ein Verfahren zur Regelung eines Stromrichters. Das Verfahren umfasst die Schritte des Ermitteins einer aktuellen Temperatur in dem Stromrichter und des Berechnens einer zukünftigen Temperatur oder eines zukünftigen

Temperaturverlaufs in dem Stromrichter. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Begrenzen des maximalen elektrischen Stroms in dem Stromrichter. Hierzu wird ein Maximum aus aktueller Temperatur sowie zukünftiger

Temperatur oder zukünftigem Temperaturverlauf bestimmt und der maximale elektrische Strom in dem Stromrichter unter Verwendung dieses Maximums begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Begrenzung des elektrischen Stroms in einem Stromrichter eine effektive Maßnahme zur Begrenzung der Verlustleistung in dem Stromrichter und somit zur Regelung der Temperatur in dem Stromrichter darstellt. Wird der elektrische Strom in dem Stromrichter jedoch bereits vor Erreichen einer maximal zulässigen Temperatur herabgesetzt, so sinkt damit auch die durch den Stromrichter bereitstellbare maximale Ausgangsleistung. Hierdurch wird die maximale Ausgangsleistung des Stromrichters folglich bereits vor Erreichen einer maximal zulässigen Temperatur in dem Stromrichter begrenzt, und es wird sich in der Regel auch eine

Temperatur einstellen, die kleiner ist als maximal zulässige Temperatur.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Regelung für einen Stromrichter vorzusehen, die es ermöglicht, den Spannungswandler mit maximal möglicher Leistung zu betreiben, ohne dass hierbei eine maximal zulässige Temperatur überschritten wird. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei der Regelung des

Stromrichters für den maximal zulässigen elektrischen Strom in dem Stromrichter nicht nur die aktuelle Temperatur des Stromrichters zu berücksichtigen, sondern darüber hinaus auch eine zukünftige Temperaturentwicklung in dem Stromrichter mit in Betracht zu ziehen. Hierzu wird die zukünftige Temperaturentwicklung in dem Stromrichter abgeschätzt und mit in den Regelungsprozess einbezogen. Für das Abschätzen der Temperaturentwicklung in dem Stromrichter können dabei aktuelle, sowie frühere Messwerte des Stromrichters verwendet werden.

Zusätzlich oder alternativ können Parameter über den Zustand des Stromrichters auch berechnet werden. Beispielsweise können aus gemessenen Werten, wie zum Beispiel Strom oder Spannung auch weitere Parameter und Zustände des Stromrichters abgeleitet werden. Basierend auf gemessenen und/oder berechneten Werten des Stromrichters kann eine Entwicklung der Temperatur bzw. des Temperaturverlaufs in dem Stromrichter berechnet werden. Ferner ist es auch möglich, die aktuelle Temperatur oder eine aktuelle räumliche Temperaturverteilung in dem Stromrichter basierend auf Messwerten

beispielsweise anhand eines Modells, zu berechnen.

Zur Begrenzung eines maximalen elektrischen Stroms in dem Stromrichter stehen somit nicht nur die aktuelle Temperatur in dem Stromrichter zur

Verfügung, sondern es kann auch noch die zukünftige Temperaturentwicklung in dem Stromrichter mit in Betracht gezogen werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Betrieb des Stromrichters deutlich näher an die maximal zulässige Temperatur des Stromrichters zu regeln. Ein frühzeitiges Absenken des maximalen elektrischen Stroms in dem Stromrichter mit einem entsprechenden Sicherheitszuschlag, um die zulässige Temperatur nicht zu überschreiten, ist daher nicht erforderlich. Somit steigt die maximale elektrische Leistung, die von dem Stromrichter zur Verfügung gestellt werden kann.

Für die Regelung des maximalen elektrischen Stroms und die Begrenzung des elektrischen Stroms in dem Stromrichter kann insbesondere jeweils das

Maximum aus aktueller Temperatur und zukünftig zu erwartender Temperatur berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann besonders bei einem zeitlichen Anstieg der Temperatur in dem Stromrichter bereits frühzeitig einer derartigen Temperaturentwicklung entgegengewirkt werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Temperatur in dem Stromrichter nicht einen vorgegebenen kritischen Temperaturwert überschreitet.

Die Begrenzung der maximal zulässigen Temperatur, auf die der Stromrichter bei der erfindungsgemäßen Regelung begrenzt werden soll, kann dabei

beispielsweise als statische Größe vorgegeben werden. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, die maximale zulässige Temperatur in dem Stromrichter anzupassen. Insbesondere kann die maximal zulässige Temperatur in

Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern des Stromrichters, oder von weiteren Betriebsparametern eines an den Stromrichter angeschlossenen Verbrauchers, sowie gegebenenfalls auch weiteren Umgebungsparametern angepasst werden. Insbesondere ist es auch möglich, die maximale Temperatur, auf die der Stromrichter geregelt werden soll, als Kennlinie in Abhängigkeit von weiteren Parametern zu definieren. Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt ist, den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter zu begrenzen, wenn das Maximum aus aktueller Temperatur und zukünftiger Temperatur oder zukünftige Temperaturverlauf einen vorgegebenen ersten Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise soll erreicht werden, dass der Stromrichter stets gemäß seinen Temperaturspezifikationen betrieben wird.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung ausgelegt ist, den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichterunter Verwendung eines Maximums aus aktueller Temperatur und zukünftiger Temperatur oder zukünftigen Temperaturverlauf auf einen vorgegebenen Zielwert einzuregeln. Hierdurch kann der Stromrichter sehr nahe an seinen Spezifikationen betrieben werden. Dies ermöglicht eine sehr gute Auslastung des Stromrichters.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgelegt ist, den maximalen elektrischen Strom in dem Stromrichter um einen vorgegebenen Wert abzusenken, wenn die aktuelle Temperatur in dem Stromrichter einen

vorgegebenen zweiten Grenzwert überschreitet. Hierdurch kann beim einem Überschreiten einer kritischen Temperatur in dem Stromrichter sehr rasch eingegriffen werden und die Verlustleistung in dem Stromrichter weiter abgesenkt werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Temperaturschätzeinrichtung dazu ausgelegt, die zukünftige Temperatur oder den zukünftigen Temperaturverlauf unter Verwendung von aktuellen und/oder vergangenen Werten einer

elektrischen Spannung, eines elektrischen Stroms und/oder einer Temperatur in dem Stromrichter zu berechnen. Die Berechnung von zukünftiger Temperatur bzw. zukünftigem Temperaturverlauf in dem Stromrichter kann beispielsweise auf einem mathematischen Modell oder ähnlichem basieren. Insbesondere können neben gemessenen Temperaturen auch weitere Parameter des Stromrichters für eine Temperaturschätzung verwendet werden. Somit kann auch ohne direkte Temperaturmessung auf die Temperaturentwicklung in dem Stromrichter geschlossen werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die Temperaturermittlungseinrichtung dazu ausgelegt, die aktuelle Temperatur in dem Stromrichter aus einer elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen Strom in dem Stromrichter zu berechnen. Auch weitere Parameter zur Berechnung einer Temperatur in dem Stromrichter sind möglich. Die Berechnung der aktuellen Temperatur kann hierdurch insbesondere auch ohne eine direkte Temperaturmessung in dem Stromrichter erfolgen. Hierzu können insbesondere auch weitere Messwerte, die

gegebenenfalls auch für andere Anwendungszwecke bereits zur Verfügung stehen, verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der elektrische Stromrichter mindestens einen Gleichspannungskonverter. Darüber hinaus ist auch eine

Temperaturregelung von weiteren Stromrichtern, wie beispielsweise

Wechselrichtern oder ähnlichem möglich.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Stromrichter mehrere

Spannungskonverter, beispielsweise mehrere Gleichspannungskonverter. In diesem Fall kann die Regeleinrichtung dazu ausgelegt sein, für jeden

Spannungskonverter eine separate aktuelle Temperatur zu ermitteln und/oder eine separate zukünftige Temperatur bzw. einen separaten zukünftigen

Temperaturverlauf zu berechnen. Hierdurch ist es möglich, für jeden

Spannungskonverter individuell basierend auf der Temperatur und der prognostizierten Temperaturentwicklung den Spannungskonverter für einen optimalen Betrieb anzusteuern.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den

Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Stromrichters mit einer Regelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;

Figur 2: eine schematische Darstellung einer Regelvorrichtung für einen

Stromrichter gemäß einer Ausführungsform;

Figur 3: eine schematische Darstellung einer Regelvorrichtung für einen

Stromrichter gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Figur 4: eine schematische Darstellung eines elektrischen Stromrichters mit einer Regelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und

Figur 5: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem

Verfahren zur Regelung eines Stromrichters gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

Ausführungsformen der Erfindung

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - soweit nicht anders angegeben - mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Stromrichters 100 mit einer Regelvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform. Der Stromrichter 100 umfasst einen oder mehrere Spannungskonverter 20, die eine

eingangsseitig bereitgestellte Spannung Uin in eine Ausgangsspannung Uout konvertieren. Bei dem Spannungskonverter 20 kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen Spannungskonverter, wie beispielsweise einen

Gleichspannungswandler, einen Wechselrichter oder ähnliches handeln. Die Ausgangsspannung und/oder der Ausgangsstrom kann basierend auf einer Regelgröße R eingestellt werden. Bei dieser Regelgröße R kann es sich beispielsweise um einen von dem Spannungskonverter 20 auszugebenden elektrischen Strom oder eine von dem Spannungskonverter 20 bereitzustellende elektrische Spannung handeln. Grundsätzlich sind jedoch auch weitere beliebige Regelgrößen möglich. Die Regelgröße R wird dabei von der Regelvorrichtung 10 basierend auf einer Sollwertvorgabe S sowie gegebenenfalls basierend auf Messgrößen, wie beispielsweise einer Ausgangsspannung U und/oder einem

Ausgangsstrom I mittels eines geeigneten Reglers 12 generiert.

Zum Schutz des Stromrichters 100, insbesondere zum Schutz der Komponenten des Spannungskonverters 20 kann der maximale elektrische Strom in dem Spannungskonverter 20, insbesondere der maximale elektrische Strom, der von dem Spannungskonverter 20 ausgegeben wird, begrenzt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise sichergestellt werden, dass eine maximale vorgegebene Temperatur in dem Stromrichter 100 nicht überschritten wird. Beispielsweise können die Temperaturen an einem oder mehreren

Schaltelementen in dem Spannungskonverter 20 auf eine maximal zulässige

Temperatur begrenzt werden. Hierzu ist in der Regelvorrichtung 10 eine

Temperaturschutzeinrichtung 11 vorgesehen. Die Temperaturschutzeinrichtung 11 wertet eine oder mehrere Messgrößen des Stromrichters 100 aus und generiert hieraus eine Regelgröße für einen maximal zulässigen elektrischen Strom Imax des Spannungskonverters 20. Das Funktionsprinzip dieser

Temperaturschutzeinrichtung 11 der Regelvorrichtung 10 wird im Nachfolgenden näher erläutert.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Temperaturschutzeinrichtung 11 der Regelvorrichtung 10 für den Stromrichter 100. Die

Temperaturschutzeinrichtung 11 umfasst eine Temperaturermittlungseinrichtung 1, eine Temperaturschätzeinrichtung 2, einen Maximalwertbilder 3 sowie eine Regeleinrichtung 4. Die Temperaturermittlungseinrichtung 1 ist dazu ausgelegt, eine aktuelle Temperatur in dem Stromrichter 100, insbesondere in dem

Spannungskonverter 20 zu ermitteln. Die aktuelle Temperatur Ta in dem

Stromrichter 100 kann beispielsweise basierend auf einem direkten Messwert mittels eines oder mehrerer Temperatursensoren bestimmt werden. Darüber hinaus ist es zusätzlich oder alternativ auch möglich, die aktuelle Temperatur Ta in dem Stromrichter 100 basierend auf weiteren Messwerten, wie zum Beispiel einer elektrischen Spannung U oder einem elektrischen Strom I in dem Stromrichter 100 zu berechnen. Hierzu kann beispielsweise ein mathematisches Modell oder ähnliches als Grundlage für die Berechnung der aktuellen

Temperatur Ta verwendet werden.

Die aktuelle Temperatur Ta, sowie gegebenenfalls auch weitere Messwerte des Stromrichters 100 werden der Temperaturschätzeinrichtung 2 zugeführt. Diese Temperaturschätzeinrichtung 2 ist dazu ausgelegt, eine zukünftige Temperatur Tp und/oder einen zukünftigen Temperaturverlauf in dem Stromrichter 100 zu berechnen. Bei dem zu berechnenden zukünftigen Temperaturverlauf kann es sich hierbei sowohl um einen zeitlichen als auch einen lokalen Verlauf einer Temperatur in dem Stromrichter 100 handeln. Die Temperaturschätzeinrichtung 2 kann neben den aktuellen Messwerten U, I, T auch weitere, gegebenenfalls in der Vergangenheit liegende Werte des Stromrichters 100 mit für die Berechnung der zukünftigen Temperatur Tp bzw. des zukünftigen Temperaturverlaufs einbeziehen. Für die Berechnung des zukünftigen Temperaturverlaufs bzw. der zukünftigen Temperatur Tp ist hierbei ein beliebiges Verfahren, beispielsweise eine beliebige mathematische Modellierung des Stromrichters 100 möglich. Beispielsweise können mehrere Parameter des elektrischen Stromrichters 100 zu unterschiedlichen Zeitpunkten in der Vergangenheit sowie in der Gegenwart mit verschiedenen vorgegebenen Faktoren gewichtet und aufsummiert werden, um hieraus eine Temperatur oder einen Temperaturverlauf vorherzusagen.

Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere Verfahren zur Vorhersage eines zukünftigen Temperaturverlaufs bzw. einer zukünftigen Temperatur Tp möglich.

Die aktuelle Temperatur Ta sowie die zukünftige berechnete Temperatur Tp bzw. der zukünftige Temperaturverlauf werden einem Maximalwertfinder 3 zugeführt, welcher jeweils das Maximum aus aktueller Temperatur Ta und berechneter zukünftiger Temperatur Tp bzw. zukünftigem Temperaturverlauf als Wert T* ausgibt. Dieser Maximalwert T* wird einer Regeleinrichtung 4 zugeführt, welche aus dem Maximum T* von aktueller Temperatur Ta und berechneter zukünftiger Temperatur Tp bzw. zukünftigem Temperaturverlauf, sowie einer weiteren vorgegebenen Temperatur Tl einen Wert für einen maximal zulässigen elektrischen Strom Imax in dem Stromrichter 100 bestimmt. Dieser maximal zulässige Wert Imax für den elektrischen Strom in dem Stromrichter 100 wird dem Regler 12 für den Stromrichter 100 zugeführt, der daraufhin gegebenenfalls die Regelgröße R für den Stromrichter 100 begrenzt, so dass der elektrische Strom in dem Stromrichter 100 nicht den vorgegebenen Maximalwert Imax überschreitet.

Bei der weiteren vorgegebenen Temperatur Tl, die der Regeleinrichtung 4 zugeführt wird, kann es sich beispielsweise um einen vorgegebenen Grenzwert oder einen vorgegebenen Zielwert für eine Temperatur handeln, auf den die Temperatur in dem Stromrichter 100 eingeregelt werden soll. Bei dieser vorgegebenen Größe Tl kann es sich hierbei um einen festen statischen Wert für eine Temperatur handeln. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Wert Tl dynamisch basierend auf weiteren Parametern anzupassen. Beispielsweise kann der Wert Tl auch eine ein- oder mehrdimensionale Kennlinie darstellen, die eine Temperaturvorgabe basierend auf weiteren Parametern, wie beispielsweise einem Betriebsmodus des Stromrichters 100 oder eines gesamten Systems, in dem der Stromrichter 100 integriert ist, beschreibt. So kann beispielsweise im Fall eines Notfallbetriebsmodus auch eine höhere Temperatur akzeptiert werden, während in einem normalen Betriebsmodus eine niedrigere Temperatur gefordert wird. Auch sind mehrere unterschiedliche„normale" Betriebsmodi möglich, für die unterschiedliche maximale Temperaturen vorgegeben werden können. Darüber hinaus kann die maximal zulässige Temperatur beispielsweise auch in

Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern wie einem geforderten

Drehmoment einer an den Stromrichter 100 angeschlossenen elektrischen Maschine, einem Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers, der den Stromrichter 100 speist, oder ähnlichem angepasst werden.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Temperaturschutzeinrichtung 11 der Regelvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform. Die hier dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der zuvor beschriebenen

Ausführungsform und stellt lediglich eine Erweiterung der Ausführungsform gemäß Figur 2 dar. Wie in Figur 3 zu erkennen ist, umfasst die

Temperaturschutzeinrichtung 11 einen zusätzlichen Strombegrenzer 5. Diesem Strombegrenzer 5 wird die von der Temperaturermittlungseinrichtung 1 ermittelte aktuelle Temperatur Ta zugeführt. Überschreitet die aktuelle Temperatur Ta einen vorgegebenen weiteren Temperaturwert T2, so greift der Strombegrenzer 5 zusätzlich in das Regelverhalten ein und senkt den maximal zulässigen Strom Imax zusätzlich ab. Beispielsweise kann es sich bei dem weiteren Grenzwert T2 um eine maximal zulässige Temperatur handeln, die in dem Stromrichter 100 keinesfalls überschritten werden darf. Auch bei dieser weiteren Temperatur kann es sich dabei um einen fest vorgegebenen statischen Wert oder um einen dynamisch anpassbaren Wert handeln. Überschreitet die aktuelle Temperatur Ta den vorgegebenen weiteren Grenzwert T2, so wird von dem Strombegrenzer 5 eine Regelgröße ausgegeben, welche den maximal zulässigen Strom Imax zusätzlich absenkt. Hierzu wird beispielsweise von dem von der Regeleinrichtung 4 ausgegebenen maximal zulässigen elektrischen Strom des Stromrichters 100 noch um einen zusätzlichen Wert verringert. Bei diesem zusätzlichen Wert, um den der maximal zulässige Strom noch zusätzlich verringert wird, kann es sich beispielsweise um einen fest eingestellten statischen Wert handeln, der solange subtrahiert wird, solange die aktuelle Temperatur Ta den vorgegebenen weiteren Grenzwert T2 überschreitet. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Verläufe für die Verringerung des maximal zulässigen elektrischen Stroms Imax möglich. Beispielsweise kann es sich bei dem Strombegrenzer 5 auch um einen Regler mit einem zusätzlichen D-Anteil handeln. Weitere Möglichkeiten zur Absenkung des maximalen elektrischen Stroms Imax beim Überschreiten einer

Sicherheitsschwelle in Form der weiteren Temperaturgrenze T2 sind darüber hinaus ebenso möglich.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Stromrichters gemäß einer weiteren Ausführungsform. Auch diese Ausführungsform ist mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen in beliebiger Weise kombinierbar. Wie in Figur 4 zu erkennen ist, umfasst der Spannungskonverter 20 in dieser Ausführungsform mehreren Gleichspannungswandler 21. Diese

Gleichspannungswandler können beispielsweise parallelgeschaltet werden. Die hier dargestellte Anzahl von zwei Gleichspannungswandlern 21 dient dabei lediglich dem besseren Verständnis und soll keine Begrenzung der vorliegenden Erfindung darstellen. In diesem Fall, wenn mehrere Gleichspannungskonverter 21 parallelgeschaltet werden, kann für jeden Gleichspannungskonverter 21 eine separate aktuelle Temperatur Ta ermittelt werden. Entsprechend kann auch für jeden Gleichspannungskonverter 21 ein separater zukünftiger Temperaturverlauf oder eine separate zukünftige Temperatur berechnet werden. Daraufhin kann auch für jeden Gleichspannungskonverter 21 bei Bedarf ein individueller maximal zulässiger elektrischer Strom Imax festgelegt werden. Somit kann für jeden Gleichspannungskonverter 21 eine individuelle Regelung mit einem individuell ermittelten maximal zulässigen elektrischen Strom Imax vorgesehen werden.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Regelung eines Stromrichters 100 gemäß einer

Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt Sl wird zunächst eine aktuelle Temperatur Ta in dem Stromrichter 100 ermittelt. In Schritt S2 wird eine zukünftige Temperatur Tp oder ein zukünftiger Temperaturverlauf in dem

Stromrichter 100 berechnet. Daraufhin kann in Schritt S3 der maximale elektrische Strom in dem Stromrichter 100 begrenzt werden, wobei die

Begrenzung des elektrischen Stroms in dem Stromrichter 100 unter Verwendung eines Maximums aus aktueller Temperatur Ta und zukünftiger Temperatur Tp oder zukünftigem Temperaturverlauf erfolgt.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen

Stromrichter mit einer erweiterten Regelung zur temperaturabhängigen

Begrenzung des maximalen Stroms. Hierbei wird für die Begrenzung des maximalen elektrischen Stroms in dem Stromrichter nicht nur die aktuelle

Temperatur des Stromrichters ausgewertet, sondern es erfolgt zusätzlich noch eine Abschätzung des zukünftig zu erwartenden Temperaturverlaufs. Durch das Miteinbeziehen des zukünftigen Temperaturverlaufs in die Regelung der

Strombegrenzung des Stromrichters kann der Stromrichter näher an seiner Grenztemperatur betrieben werden, so dass eine Strombegrenzung (Derating) erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen muss.