Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DRIVETRAIN WITH TWO BATTERIES WHICH OUTPUT VOLTAGE DIFFERENTLY, ELECTRO DRIVE SYSTEM WITH HIGH-VOLTAGE WINDINGS SURROUNDING LOW VOLTAGE RODS, ELECTRIC MOTOR WITH A SEPARATE HIGH-VOLTAGE PULSE INVERTER AND METHOD FOR OPERATING AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/162256
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drivetrain for a vehicle, such as a motor vehicle or a stationary application, having at least one electric motor (1) which in order to supply energy in the normal operating mode is connected to a high-voltage battery (2), wherein a low-voltage battery (3) which is separate from the high-voltage battery (2) is provided for alternatively and/or additionally supplying energy to the electric motor (1), wherein the low-voltage battery (3) is configured to output a voltage of less than 60 V, and the high-voltage battery (2) is configured to output a voltage of more than 60 V. In addition, the invention also relates to an electric drive system for a motor vehicle having a drivetrain according to the invention and having an electric motor (1) and an energy supply, wherein the energy supply is arranged bearing radially on the outside of the electric motor (1) and around the electric motor (1) in the circumferential direction, wherein high-voltage windings (9) are configured to surround low-voltage rods (10). In addition, the invention also relates to an electric motor (1) for a motor vehicle, having a low-voltage pulse inverter (7) which is configured to convert a direct current, provided by a low-voltage battery (3) and with a voltage of less than 60 V, into alternating current, wherein a high-voltage pulse inverter (5) which is separate from the low-voltage pulse inverter (7) is provided and is configured to convert direct-current voltage of over 60 V into alternating voltage. The invention also relates to a method for operating an electric motor (1) in a motor vehicle having a drivetrain according to the invention.

Inventors:
FEDYNA, Achim (Silvesterstraße 30, Westhausen, 73463, DE)
Application Number:
EP2019/054059
Publication Date:
August 29, 2019
Filing Date:
February 19, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
STOBA E-SYSTEMS GMBH (Mercedesstraße 18, Weinstadt, 73463, DE)
International Classes:
B60L58/20; H02P25/22
Foreign References:
DE102012203525A12013-09-12
US20090033253A12009-02-05
DE102015013403A12017-04-20
DE102015014509A12017-05-11
JP2014017987A2014-01-30
DE102011085731A12013-05-08
DE102016113610A12018-01-25
DE102013204255A12014-09-18
DE102016207272A12017-11-02
DE102014013195A12015-03-19
Other References:
GURAKUQ DAJAKU ET AL: "Intelligent Stator Cage Winding for Automotive Traction Electric Machines", 6 May 2015 (2015-05-06), Korea, pages 1 - 8, XP055361580, Retrieved from the Internet [retrieved on 20170404]
FLORIAN BACHHEIBL ET AL: "Control Strategies and Functional Safety for the Intelligent Stator Cage Drive (ISCAD)", 3 May 2015 (2015-05-03), Korea, pages 1 - 9, XP055583932, Retrieved from the Internet [retrieved on 20190429]
Attorney, Agent or Firm:
WINTER BRANDL FÜRNISS HÜBNER RÖSS KAISER POLTE - PARTNERSCHAFT MBB (Alois-Steinecker-Str. 22, Freising, 85354, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Antriebsstrang für ein Fahrzeug, wie ein Kraftfahrzeug oder eine stationäre Anwendung, mit wenigstens einem Elektromotor (1 ), der zum

Energieversorgen im Normal-Betrieb mit einer Hochvolt-Batterie (2) verbunden ist, wobei eine von der Hochvolt-Batterie (2) separate Niedervolt-Batterie (3) zum alternativen und/oder zusätzlichen Energieversorgen des Elektromotors (1 ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedervolt-Batterie (3) zur Abgabe einer Spannung kleiner 60 V ausgelegt ist, um einen Niedervolt- Antrieb (8) mit Niedervoltstäben (10) über einen Niedervolt-Pulswechselrichter (7) und die Hochvolt-Batterie (2) zur Abgabe einer Spannung von größer 60 V ausgelegt ist, um einen Hochvolt-Antrieb (6) mit Hochvolt-Wicklungen (9) über einen Hochvolt-Pulswechselrichter (5) zu versorgen, wobei die Hochvolt- Wicklungen (9) ausgelegt sind, um die Niedervoltstäbe (10) zu umgeben.

2. Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Hochvolt-Batterie (2) eine externe Batterie ist.

3. Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Batterie (2) ausgelegt ist, um eine im Normalbetrieb abzu rufende mittlere Leistung zu liefern, die kleiner ist als die vorgesehene Spitzenleistung eines Gesamtsystems und einer mittleren Dauerleistung entspricht.

4. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die Niedervolt-Batterie (3) ausgelegt ist, um eine im Normalbetrieb abzurufende Spitzenleistung zu liefern.

5. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass ein Hochvolt-Pulswechselrichter (5) vorhanden ist, der ausgelegt ist, um im Betrieb ein erstes Drehmoment in der einen Richtung zu erzeugen und ein Niedervolt-Pulswechselrichter (7) ausgelegt ist, um so betrieben zu werden, dass sich ein von ihm hervorgerufenes zweites

Drehmoment mit dem ersten Drehmoment addiert, oder dass sich ein von ihm hervorgerufenes zweites Drehmoment mit dem ersten Drehmoment aufhebt oder teilweise aufhebt und Energie in der Niedervolt-Batterie (3) beim Fahren oder im Stillstand des Fahrzeugs zurückgewonnen wird.

6. Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Batterie (2) vorhanden ist, wobei die Hochvolt-Batterie (2) ausgelegt und eingebunden ist, um Energie in die

Niedervolt-Batterie (3) durch induktive Kopplung innerhalb des Elektromotors (1 ) während des Normalbetriebs beim Fahren und im Stillstand zu übertragen.

7. Elektro-Antriebs-System für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, und mit einem Elektromotor (1 ) und einer Energieversorgung, wobei die Energieversorgung in Umfangsrichtung um den Elektromotor (1 ) herum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Hochvolt-Wicklungen (9) ausgelegt sind, um Niedervoltstäbe (10) zu umgeben.

8. Elektromotor (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Niedervolt-Pulswechselrichter (7), der zum Wandeln eines von einer Niedervolt-Batterie (3) gestellten

Gleichstroms mit einer Spannung von unter 60 V in Wechselstrom ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Niedervolt-Pulswechselrichter

(7), verbunden mit einem Niedervolt-Antrieb (8), separater Hochvolt- Pulswechselrichter (5), verbunden mit einem Hochvolt-Antrieb (6), vorhanden ist, der ausgelegt ist, um Spannung von über 60 V eines Gleichstroms in Wechselstrom zu wandeln, wobei Hochvolt-Wicklungen (9) des Hochvolt- Antriebs (6) ausgelegt sind, um Niedervoltstäbe (10) des Niedervolt-Antriebs

(8) zu umgeben.

9. Elektromotor (1 ) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem Elektro-Antriebs-System gemäß Anspruch 8 eingebettet ist oder zur Verwendung in einem Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 eingesetzt ist.

10. Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors (1 ) in einem Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Hochvolt-Batterie (2) über einen Hochvolt-Pfad (4) den Hochvolt-Antrieb (6) mit Spannung versorgt und eine Niedervolt-Batterie (3) den Niedervolt-Antrieb (8) mit Spannung versorgt, wobei die Spannung im Hochvolt-Pfad (4) wenigstens 4-mal so groß ist, als die Versorgungsspannung des Niedervolt-Antriebs (8).

Description:
Antriebsstranq mit zwei unterschiedlich Spannung abqebenden Batterien, Elektro- Antriebs-Svstem mit Niedervoltstäbe umgebende Hochvolt-Wicklungen, Elektromotor mit separatem Hochvolt-Pulswechselrichter und Verfahren zum Betreiben eines

Elektromotors

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, wie ein Kraftfahrzeug, wie ein PKW oder ein Boot oder eine stationäre Anwendung, wie einen Generator oder eine Pumpe, mit wenigstens einem Elektromotor, der zum

Energieversorgen im Normalbetrieb mit einer Hochvolt-Batterie verbunden ist, wobei eine von der Hochvolt-Batterie separate Niedervolt-Batterie zur alternativen und/oder zusätzlichen Energieversorgung des Elektromotors vorgesehen ist.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Antriebssysteme bekannt. Zum Beispiel offenbart die DE 10 2016 207 272 A1 ein Speichersystem zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für den Antrieb eines Fahrzeugs. Das Speichersystem umfasst ein erstes und ein zweites Speichermodul zur Speicherung von elektrischer Energie.

Außerdem umfasst das Speichersystem eine Schalteinheit, die eingerichtet ist, das erste Speichermodul und das zweite Speichermodul für einen Ladevorgang in Serie zu schalten und für den Antrieb des Fahrzeugs parallel zu schalten. Des Weiteren umfasst das Speichersystem eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein oder mehrere

Maßnahmen zu veranlassen, um einen Unterschied eines Ladezustands des ersten Speichermoduls und eines Ladezustands des zweiten Speichermoduls in Vorbereitung auf ein Parallel-Schalten des ersten Speichermoduls mit dem zweiten Speichermodul zu reduzieren.

Bisher werden in ED-Systemen (Electric Drive) vielphasige Niedervolt-Antriebe mit integrierten Niedervolt-Pulswechselrichtern sowie Niedervolt-Batterien verwendet.

Daher kann aufgrund der niedrigen Spannungen das System hoch integriert

ausgeführt/durchgeführt werden, und der Pulswechselrichter durch MOSFETs realisiert werden. Das bisherige System ist somit hervorragend geeignet für Hybrid-/PHEV- Anwendungen, jedoch aufgrund der niedrigen Spannungen nicht für EVs (Electric Vehicle), da die Schneiladefähigkeit auf diese Weise kaum zu realisieren ist. Eine PHEV-Anwendung ist im Prinzip ein„Hybrid“, ergo ein elektrische Energie nutzendes System mit größerer Batterie und der Möglichkeit die Batterie an einem

Standardstromanschluss oder an einem speziellen Ladegerät zu laden. Eine

Kombination von einer Hochvolt-Batterie und einer Niedervolt-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung, ist in der Form noch nicht bekannt. Bisher wurde bei einer Kombination der Niedervolt-Batterie und der Hochvolt-Batterie in einem Fahrzeug die Niedervolt-Batterie zum Versorgen kleiner elektrischer Verbraucher, wie der

Bordelektronik, verwendet.

Weiterhin offenbart zum Beispiel die DE 10 2014 013 195 A1 einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, mit einem zwei Teilgetriebe aufweisenden Doppelkupplungsgetriebe, und mit wenigstens einer seitlich der

Teilgetriebe und achsparallel zu diesen angeordneten und in einem Motorbetrieb und einem Generatorbetrieb betreibbaren elektrischen Maschine, welche mit einem der Teilgetriebe gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine wenigstens einen ersten Anschluss, über welchen die elektrische Maschine mit einem mit einer ersten elektrischen Spannung betreibbaren ersten Stromnetz des Fahrzeugs elektrisch verbindbar ist, und wenigstens einen zweiten Anschluss aufweist, über welchen die elektrische Maschine mit einem mit einer gegenüber der ersten elektrischen Spannung höheren zweiten elektrischen Spannung betreibbaren zweiten Stromnetz des

Fahrzeugs elektrisch verbindbar ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine bedarfsgerechtere Energiezurverfügungstellung zu ermöglichen. Ferner soll eine kostengünstige und einfach in bestehende

Fahrzeugantriebskonzepte zu integrierende Modulausprägung zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich soll ein Einsatz in Hausenergieversorgungssystemen nicht ausgeschlossen sind. Insbesondere sollen stationäre Anwendungen ausfallsicher betreibbar sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsmäßigen Vorrichtung

erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Niedervolt-Batterie zur Abgabe einer Spannung kleiner 60 V ausgelegt ist, um einen Niedervolt-Antrieb mit Niedervoltstäben über einen Niedervolt-Pulswechselrichter und die Hochvolt-Batterie zur Abgabe einer Spannung von größer 60 V ausgelegt ist, um einen Hochvolt-Antrieb mit Hochvolt- Wicklungen ausgelegt sind, um die Niedervoltstäbe zu umgeben. Somit wird durch diese Kombination der Hochvolt-Batterie und der Niedervolt-Batterie, die benötigte Leistung zum Betreiben des Elektromotors sowohl auf die Niedervolt-Batterie als auch auf die Hochvolt-Batterie verteilt. Ein Vorteil hierbei ist, dass die Kabel und Anschlüsse an die jeweils benötigten Bedingungen einer Hochvolt-Batterie oder einer Niedervolt- Batterie angepasst sind und dadurch unnötig schwere und große Kabel vermieden werden.

Es wird somit ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug bereitgestellt, bei welchem eine Niedervolt-Batterie derart erweitert wird, dass der vollständig benötigte (zu erwartende) Leistungsumfang eines Fahrzeugs abgedeckt wird. Zusätzlich werden aber auch die Vorteile, welche eine einzelne Hochvolt-Batterie und eine einzelne Niedervolt-Batterie mit sich bringen, genutzt. Durch den Einsatz einer solchen erweiterten Niedervolt- Batterie in dem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wird zudem eine gewichtsminimierte und bauraumeffiziente Baueinheit zur Verfügung gestellt, die gleichzeitig universal einsetzbar ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

So ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn die Hochvolt-Batterie so ausgelegt ist, um einen Hochvolt-Antrieb über einen Hochvolt-Pulswechselrichter zu

versorgen/anzusteuern . Durch die Verwendung eines Hochvolt-Antriebs und eines Hochvolt-Pulswechselrichters für die Hochvolt-Batterie kann die vorliegende Erfindung die Hochvoltladefähigkeit inklusive Schnellladefähigkeit bis zu einer bestimmten

Ladeleistung bereitstellen. Die Hochvoltladefähigkeit weist hierbei die Vorteile der Schnellladefähigkeit auf, welche in dem bereits bekannten System nicht genutzt werden konnte. Diese Hochvoltladefähigkeit liefert eine Leistung in der vorliegenden Erfindung bis zu jener Ladeleistung, welche der Leistung eines Hochvolt-Inverters entspricht. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Niedervolt-Batterie so ausgelegt ist, um einen integrierten Niedervolt-Antrieb über einen Niedervolt-Pulswechselrichter, welcher mit MOSFETs realisiert werden kann, zu versorgen/anzusteuern . Die separate Anordnung der Niedervolt-Batterie inklusive Niedervolt-Antrieb und Niedervolt-Pulswechselrichter ermöglicht das Bewältigen von Spitzenleistungen/Peakleistungen und ermöglich daher in der vorliegenden Erfindung, dass der von den Hochvolt-Komponenten nicht abgedeckte Leistungsbereich, in dem also die Spitzenlasten auftreten, durch die Niedervolt-Komponenten abgedeckt wird.

Insbesondere wenn der Hochvolt-Antrieb dreiphasig oder mehrphasig ist, ist es dem Antriebsstrang möglich nur mit kleinen Strömen zu arbeiten. Dies hat den Vorteil, dass keine großen bzw. schweren Kabel verbaut werden müssen und eine kompakte und leichte Bauweise realisiert werden kann. Das bedeutet des Weiteren, dass der

Hochvolt-Pulswechselrichter mit Si-, SiC- oder GaN-Schaltern T ransistoren realisiert werden kann und daher auf IGBTs verzichtet werden kann. Ein IGBT (insulated-gate bipolar transistor) ist ein Bipolartransistor mit einer isolierten Gate-Elektrode, also ein Halbleiterbauelement, das sowohl die Vorteile eines Bipolartransistors, wie ein gutes Durchflussverhalten, eine hohe Sperrspannung und Robustheit, als auch die Vorteile eines Feldeffekttransistors, wie einer nahezu leistungslosen Auswertung, vereinigt. Ein IGBT weist jedoch hohe Schaltverluste auf und somit ist die maximale Frequenz in der Praxis auf 20 kHz begrenzt. Die in der vorliegenden Erfindung verbauten Schalter weisen hingegen eine hohe Schaltfrequenz auf. Beispielsweise eignet sich ein GaN- Transistor für besonders hohe Schaltfrequenzen von bis zu 1 MHz und bietet gleichzeitig deutlich geringere Schaltverluste, wodurch kompaktere Geräte und bessere Wirkungsgrade ermöglicht werden. Ein weiterer Nutzen sind die geringen EMV- Aufwände im Hochvolt-Kreis, also der Aufwand der in puncto elektromagnetischer Verträglichkeit zu tätigen ist. Vor allem die GaN-Transistoren bewirken schon gegenüber den Si-Transistoren eine Kosten red uktion und ein Materialersparnis.

Es ist bevorzugt, wenn der Niedervolt-Antrieb vielphasig ist, das heißt mehr als 3 Phasen enthält. Dies bringt den Vorteil niedriger Spannungen mit sich und das System kann hochintegriert ausgeführt/durchgeführt werden. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Hochvolt-Pulswechselrichter ein

Pulswechselrichter ist, der als Hochvolt-Inverter ausgebildet ist. Hierbei hat der Inverter, auch Leistungselektronik genannt, die Aufgabe, die Gleichspannung der Hochvolt- Batterie in eine 3-Phasen-Wechselspannung, oder bei Bedarf die 3-Phasen- Wechselspannung in eine Gleichspannung zur Speicherung in der Hochvolt-Batterie umzuwandeln und ist dabei das Bindeglied zwischen der Hochvolt-Batterie und dem Hochvolt-Antriebs-System .

Es ist bevorzugt, wenn die Komponente, die die Hochvoltspannung bereitstellt, eine externe Batterie, ein Range Extender oder ein Brennstoffzellen-System ist. Bei einem Range Extender handelt es sich um ein zusätzliches Aggregat, um die Reichweite eines Fahrzeugs zu erhöhen, daher auch als„Reichweitenverlängerer“ bekannt. Eine

Verwendbarkeit dieses Systems steht nicht nur Hybridfahrzeugen zur Verfügung, sondern auch für reine BEVs (Battery Electric Vehicle). Mit anderen Worten wird im Folgenden die Realisierung mit einer externen Batterie mit hohem Energiegehalt, zum Beispiel 100kWh, angenommen.

Ein Vorteil der Hochvolt-Batterie, die ausgelegt ist, um die im Normalbetrieb

abzu rufende mittlere Leistung, die kleiner ist als die vorgesehene Spitzenleistung des Gesamtsystems und der mittleren Dauerleistung entspricht, von 20 bis 30 kW +/- 10kW zu liefern ist, dass über die Hochvolt-Pfade zu der Hochvolt-Batterie nur niedrige Ströme fließen. Dies ist nur dadurch gewährleistet, dass die Hochvolt-Batterie

ausschließlich die mittlere Fahrleistung zur Verfügung stellt und die Spitzenleistungen nicht zu versorgen hat. Somit fließt aus der externen Batterie, der Hochvolt-Batterie, unter einer Leistungsannahme von 25 kW ein Strom von 30 Ampere (25 kW / 800 V = 30 A) Im Vergleich dazu arbeiten heutige Inverter mit Spitzenleistungen von 150 kWh, wodurch Ströme von mehreren 100 Ampere fließen.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Niedervolt-Batterie so ausgelegt ist, um die im Betrieb abzurufende Spitzenleistung entweder alleine oder zusammen mit dem

Hochvoltabschnitt zu liefern. Dadurch ist in Zusammenarbeit mit der Hochvolt-Batterie der gesamt benötigte Leistungsbereich, der zum Betreiben eines Elektromotors benötigt wird, abgedeckt. Üblicherweise ist die Hochvolt-Batterie über einen Hochvolt-Pfad mit dem Hochvolt- Pulswechselrichter verbunden, wobei der Hochvolt-Pfad separat zu der Verbindung der Niedervolt-Batterie zu dem Niedervolt-Pulswechselrichter ausgebildet ist. Das hat den Vorteil, dass für den jeweiligen Antrieb verschieden große Ströme und somit auch verschieden große und dicke Kabel verwendet werden können. Dies begründet sich dadurch, dass wenn die Spannung hoch ist die Ströme klein sind, für die dann fließenden kleinen Ströme dünne Kabel ausreichend sind. In anderen Worten wird hierdurch eine weitere Redundanz durch den Antrieb des Elektromotors einmal über den Hochvolt-Pfad aus der Hochvolt-Batterie und aus der Niedervolt-Batterie über den Niedervolt-Antrieb erreicht.

Zudem hat der Antriebsstrang den Vorteil, wenn der Hochvolt-Pulswechselrichter zum Nutzen von Strömen, die mit etwa 30 A beaufschlagt sind, ausgelegt ist, dass der Anschluss der Hochvolt-Batterie über dünne und leicht zu verlegende Kabel ausgebildet ist. Dadurch wird die angenommene Leistung von 25 kW zur Verfügung gestellt und die Hochvolt-Pfade werden mit einer Spannung von 800 Volt beaufschlagt.

Zweckmäßigerweise ist die Niedervolt-Batterie so eingebunden und ausgelegt, um rekuperierte Energie in einer Niedervolt-Batterie zu speichern. Rekuperation ist in einem Elektroauto ein System, durch welches Energie zurückgewonnen werden kann. Solch eine Energie wird beispielsweise beim Bremsen gewonnen. Durch die gegebene

Möglichkeit des Ladens der Niedervolt-Batterie, mittels Rekuperation oder über die Hochvolt-Batterie und deren Inverter, entfällt ein Niedervolt-Ladeanschluss für die integrierte ED-Batterie (Electric Drive-Batterie). Bei einer Leistungsabgabe von weniger als 25kW liefert der Hochvolt-Pulswechselrichter beispielsweise weiterhin 25 kW elektrische Leistung. Die hierbei zu viel bereitgestellte Leistung kann wiederum in Form von rekuperativer Energie in der Hybrid-Batterie gespeichert werden. Es wird bevorzugt, wenn der Hochvolt-Pulswechselrichter ausgelegt ist, um mit einer Leistungsabgabe von 20 bis 30 kW betrieben zu werden. In anderen Worten liefert der Hochvolt- Pulswechselrichter 20kW elektrische Leistung, auch bei einer Leistungsabgabe von mehr als 25kW. Die restliche benötigte Leistung wird hierbei aus dem Niedervoltantrieb bereitgestellt. Alternativ kann der Hochvolt-Pulswechselrichter auch mit geringerer Leistungsabgabe betrieben werden (Betriebsstrategie).

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Hochvolt-Batterie so eingebunden und ausgelegt ist, um rekuperierte Energie zu speichern. Hierbei kann eine Rekuperation in die Hochvolt-Batterie vorgesehen sein, ist aber nicht zwingend nötig.

Zusätzlich ist es zweckmäßig wenn die Niedervolt-Batterie so ausgelegt und

angesteuert ist, um auf einem vorbestimmten SoC-Level im Mittel gehalten zu werden. SoC wird als State-of-Charge bezeichnet und beschreibt den Ladezustand einer Batterie. Das heißt bei einem mittleren SoC-Level kann sowohl rekuperiert als auch Energie abgegeben werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass ein Laden der Hybrid- Batterie von außen nicht mehr notwendig ist.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Hochvolt-Pulswechselrichter ausgelegt ist, um im Betrieb ein erstes Drehmoment in der einen Richtung zu erzeugen und der Niedervolt- Pulswechselrichter ausgelegt ist, um so betrieben zu werden, dass sich ein von ihm hervorgerufenes zweites Drehmoment mit dem ersten Drehmoment addiert, oder dass sich ein von ihm hervorgerufenes zweites Drehmoment mit dem ersten Drehmoment aufhebt oder teilweise aufhebt und Energie in der Niedervolt-Batterie beim Fahren oder im Stillstand des Fahrzeugs zurückgewonnen wird. Sollte ein Laden im Stillstand erwünscht sein ist dies somit möglich. In dem Fall arbeitet der Elektromotor in diesem Betriebsmodus als Trafo.

Weiter ist es bevorzugt, wenn ein Hochvoltauflader in einem Hochvolt-Zwischenkreis angeschlossen ist.

Es ist zweckmäßig, wenn eine Hochvolt-Batterie ausgelegt und eingebunden ist, um Energie in der Niedervolt-Batterie durch induktive Kopplung innerhalb des

Elektromotors während des Normalbetriebs beim Fahren und im Stillstand zu

übertragen. In anderen Worten ist somit der benötigte Aufwand für ein derartiges System eine zusätzliche 3- oder mehrphasige Hochvolt-Motorwicklung, die zusätzlich zum bestehenden Käfig-Stator in den Motor integriert wird. Die Erfindung betrifft auch ein Elektro-Antriebs-System für ein Kraftfahrzeug, wie einen PKW, ein LKW oder ein anderes Nutzfahrzeug mit einem insbesondere

erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebsstrang, d.h. gemäß einem der vorstehenden Aspekte, und mit einem Elektromotor und einer Energieversorgung, wobei bspw. die Energieversorgung radial außen an einem Elektromotor anliegend ist und in

Umfangsrichtung um den Elektromotor herum angeordnet ist, wobei Hochvolt- Wicklungen ausgelegt sind, um Niedervoltstäbe zu umgeben.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Elektromotor für ein Kraftfahrzeug, wie einen PKW, einen LKW oder ein anderes Nutzfahrzeug, mit einem Niedervolt- Pulswechselrichter, der zum Wandeln eines von einer Niedervolt-Batterie gestellten Gleichstroms mit einer Spannung von unter 60 Volt im Wechselstrom ausgelegt ist, wobei ein vom Niedervolt-Pulswechselrichter, verbunden mit einem Niedervolt-Antrieb, separater Hochvolt-Pulswechselrichter vorhanden ist, der ausgelegt ist, um Spannung von über 60 V eines Gleichstroms in Wechselstrom zu wandeln, wobei Hochvolt- Wicklungen des Hochvolt-Antriebs ausgelegt sind, um Niedervoltstäbe des Niedervolt- Antriebs zu umgeben. ein vom Niedervolt-Pulswechselrichter separater Hochvolt-Pulswechselrichter vorhanden ist, der ausgelegt ist, um Spannung von über 60 Volt eines Gleichstroms in Wechselstrom zu wandeln. Zweckmäßigerweise ist dieser Elektromotor für einen vorteilhafterweise erfindungsgemäßen Antriebsstrang vorgesehen.

Ferner kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, dass ein Elektro-Antriebs- System, insbesondere für Fahrzeuge, einen Elektromotor und eine Energieversorgung umfasst, wobei die Energieversorgung radial außen am Elektromotor anliegend und in Umfangsrichtung um den Elektromotor herum angeordnet ist, insbesondere in einer Winkelstreckung von 360 Grad.

Auch ist es zweckmäßig, wenn die Energieversorgung in einem hohlzylindrischen Gehäuse aufgenommen ist, in dessen inneren hohlen Bereich der Elektromotor angeordnet ist, insbesondere wobei die Zylinderachse und die Motorachse kollinear liegen.

Es ist vorteilhaft, wenn das hohlzylindrische Gehäuse eine Vielzahl von

Ausnehmungen, insbesondere zylindrische Ausnehmungen aufweist, bevorzugt, die sich in axialer Richtung erstrecken, in welchen Energiespeicherzellen aufgenommen sind oder zumindest aufnehmbar sind.

Zweckmäßigerweise ist das hohlzylindrische Gehäuse in der axialen Richtung in mehrere Ringelemente unterteilt, insbesondere deren axiale Länge ist angepasst, um genau eine axial liegende Energiespeicherzelle in einer jeweiligen zylindrischen

Ausnehmung aufzunehmen.

Ferner ist von Vorteil, wenn das hohlzylindrische Gehäuse, insbesondere jedes

Ringelement, in Umfangsrichtung in wenigstens zwei Segmente unterteil ist.

Zudem wird bevorzugt, wenn zwischen je zwei benachbarten Segmenten von

Ringelementen eine Verbindungsplatine, insbesondere eine kreisringsegementförmige Verbindungsplatine angeordnet ist.

Vorteilhafterweise sind mit den Verbindungsplatinen die Energiespeicherzellen wenigstens einer Teilanzahl, insbesondere gruppenweise oder aller an einer

gemeinsamen Umfangsposition axial hintereinander angeordneter Segmente elektrisch in Reihe geschaltet.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn in einem Bereich zwischen je zwei in Umfangsrichtung benachbarten Segmenten für alle axial hintereinander liegenden Segmente einer gemeinsamen Umfangsposition eine sich achsparallel erstreckende Platine angeordnet ist, insbesondere die sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Länge des hohlzylindrischen Gehäuses der Energieversorgung erstreckt, wobei diese Platine mit jeder Verbindungsplatine zwischen zwei benachbart axial hintereinanderliegenden Segmenten elektrisch verbunden ist. Es wird bevorzugt, wenn die Platine eine Elektronik zum

Energiespeicherzellenmanagement, insbesondere zur Prüfung der insbesondere in jedem Segment oder in alle Segmenten einer gemeinsamen Umfangsposition gereihten Zellspannungen umfasst.

Zweckmäßigerweise ist in zumindest teilweiser Überdeckung der axialen Stirnflächen von der Energieversorgungseinheit und dem Elektromotor wenigstens eine

Steuerplatine angeordnet, die eingerichtet ist, um die Energie der

Energieversorgungseinheit auf das Statorbestromungssystem des Elektromotors zu verteilen, insbesondere gesteuert oder geregelt zu verteilen.

Es ist von Vorteil, wenn jeweils einem jedem in Umfangsrichtung erstreckten Segment des hohlzylindrischen Gehäuses der Energieversorgung oder jeweils allen an einer gemeinsamen Umfangsposition angeordneten Segmenten von axial

hintereinanderliegenden Ringelementen eine eigene Steuerplatine zugeordnet ist, insbesondere die kreisringsegmentförmig ausgebildet ist, die an einen Teil des

Statorbestromungssystems angeschlossen ist, insbesondere der sich über denselben Winkelbereich erstreckt, wie das betreffende Segment.

Es ist bevorzugt, wenn durch die wenigstens eine Steuerplatine eine

Leistungselektronik, insbesondere durch alle den Segmenten zugeordneten,

Steuerplatinen jeweils eine Leistungselektronik zur Steuerung des Elektromotors ausgebildet ist, an der die jeweilige Spannung insbesondere die gereihte

Summenspannungen von den an einer gemeinsamen Umfangsposition axial hintereinanderliegenden Segmenten elektrisch angeschaltet ist, insbesondere so dass der Elektromotor mit der Energie und Leistungselektronik alleine der Segmente einer einzigen Umfangsposition betreibbar ist.

Weiter ist von Vorteil, wenn das Statorbestromungssystem durch eine Vielzahl bestrombarer Stäbe ausgebildet ist, die sich in axialer Richtung durch den Stator des Elektromotors erstrecken und an einem ihrer Enden mit einem gemeinsamen

Kurzschlussring verbunden sind und an dem anderen Ende mit einer Steuerplatine verbunden sind, insbesondere einer Steuerplatine wie oben beschrieben. Ferner ist es zweckmäßig, wenn das Statorbestromungssystem eine Vielzahl von Bestromungseinheiten, insbesondere Wicklungen oder bevorzugt Stäben aufweist, die einer Anzahl von mehr als 3 Phasen, bevorzugt wenigstens 6 Phasen zugeordnet sind, insbesondere wobei die Spannungsdifferenz zwischen zwei Phasen oder einer Phase und Masse kleiner gleich 60 Volt ist.

Vorteilhafterweise ist das hohlzylindrische Gehäuse der Energieversorgung,

insbesondere jedes Segment in axialer Richtung auf die äußere Mantelfläche des Elektromotors aufsteckbar oder aufschiebbar, insbesondere mittels radialen Stegen, die zumindest endseitig in axialen Führungsnute gleitend eingreifen.

Zudem sind die Energieversorgung und der Elektromotor zueinander wärmetechnisch isoliert, insbesondere durch eine radiale Beabstandung, bevorzugt über welche hinweg die Gehäuse von der Energieversorgung und des Elektromotors nur durch Stege verbunden sind.

Es wird bevorzugt, wenn der Elektromotor und die Energieversorgung jeweils eigene und voneinander unabhängige Entwärmungssysteme aufweisen, insbesondere durch Heatpipes, die sich axial durch den Elektromotor und/oder die Energieversorgung erstrecken.

Vorteilhaft ist, wenn in der Blechung des Elektromotors wenigstens eine Nut bis zum Innendurchmesser des Stators verlängert ist, in welcher ein Magnetfeldsensor angeordnet ist, der von der Leistungselektronik einer Steuerplatine in die Nut hineinragt.

Zudem ist es zweckmäßig, wenn zur Drehwinkelerfassung auf der Welle des

Elektromotors wenigstens ein Permanentmagnet angeordnet ist, dessen Magnetfeld durch einen auf einer darüber liegenden Platine, insbesondere auf einer stirnseitigen Steuerplatine montierten Drehwinkelsensor, insbesondere 180-Grad-Sensor, erfassbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors in einem Kraftfahrzeug, wie einem PKW, einem LKW oder einem anderen Nutzfahrzeug, mit einem Antriebsstrang gemäß einem der vorstehenden Aspekte, wobei eine

Hochvolt-Batterie über einen Hochvolt-Pfad den Hochvolt-Antrieb mit Spannung versorgt und eine Niedervolt-Batterie über eine Niedervolt-Pfad den Niedervolt-Antrieb mit Spannung versorgt, wobei die Spannung im Hochvolt-Pfad wenigstens viermal so groß ist wie in dem Niedervolt-Pfad.

Auch kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, dass die Niedervolt-Batterien ausgebildet sind, um als ein Energiespeichermodul für ein Fahrzeugantriebssystem zur Energieversorgung eines, beispielsweise auch als Generator verwendbaren

Elektromotors in einem Fahrzeug einerseits, wie einem land-, wasser- oder

luftgebundenen Gefährt, etwa einem PKW, einem LKW, einem Zug, einem Schiff oder einem Flugzeug, oder zur Energieversorgung eines Aggregats andererseits, wie einer Pumpe oder eines Generators, wobei eine Vielzahl einzelner Energiespeicherzellen zu einer Batterie, bspw. als ein Paket kombiniert/zusammengefasst sind, wobei zumindest einige der Energiespeicherzellen, vorzugsweise alle Energiespeicherzellen mit mehreren Verbindungsplatinen elektrisch leitend verbunden sind, wobei die

Verbindungsplatinen zum Kontaktieren wenigstens einer Elektronikplatine, evtl mit einem integrierten Batteriemanagementsystem (BMS), vorbereitet/ausgelegt zu sein.

Zweckmäßigerweise ist eine elektrische Verbindung einer Energiespeicherzelle mit den Verbindungsplatinen über wenigstens ein, vorzugsweise vollständig, unisoliertes Leiterstück realisiert. Es kann auf eine Isolierung verzichtet werden und durch geschickte Wahl des Verbindungsortes können„kleinquerschnittige“ Verbinder (d.h. Verbinder mit kleinem Querschnitt) eingesetzt werden. Auf diese Weise kann auf den gewichtsintensiven Einsatz isolierter Kabel verzichtet werden und der relativ dazu teure Einsatz von Steckern und Steckeraufnahmen entfallen.

Durch die eingesetzten Verbindungsplatinen in dem Energiespeichermodul, welche zweckmäßigerweise über und unter den Energiespeicherzellen angeordnet sind, ist es diesen zum einen ermöglicht mehrere Energiespeicherzellen miteinander elektrisch zu verbinden. Zum anderen wird es aber auch möglich die Energiespeicherzellen auf kompakte Weise zu einer Batterie, wie beispielsweise zu einem Paket, zu kombinieren. Dies hat den Vorteil, dass die Batterie ein kleinbauendes Energiespeichermodul darstellt, welches sich ohne großen Aufwand in einem Fahrzeug oder Ähnlichem verbauen lässt.

So ist es beispielsweise zweckmäßig, wenn das Leiterstück als Draht oder Bändchen ausgebildet ist und/oder dass das Leiterstück federnde oder rückstellende

Eigenschaften besitzt. Durch die Verwendung eines Leiterstücks, welches als Draht oder Bändchen ausgebildet ist, kann auf einen erheblichen Aufwand die

Energiespeicherzellenpole mittels Leitungen miteinander zu verdrahten, verzichtet werden. Durch das Ausnutzen der federnden oder rückstellenden Eigenschaften des Leiterstücks auf beiden Seiten der jeweiligen Energiespeicherzelle, geht der Kontakt aufgrund der Trägheitskräfte bei einem Schlag von außen nicht verloren, da hierbei auch der auf den Schlag folgende Rückschlag gefedert ist und die Energiespeicherzelle nach jeder Bewegung wieder in die ursprünglich Ausgangslage zurückgeführt wird. Wenn das Leiterstück als Draht oder Bändchen ausgebildet ist, ist zwischen der Energiespeicherzelle und den Verbindungsplatinen kein Bewegungsspielraum vorhanden. Ein Schlag von außen auf das Energiespeichermodul führt dann auch hier zu keinem Kontaktverlust, weil die schlagbedingte Verlagerung der

Energiespeicherzelle in deren Initialposition endet.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn sich das Leiterstück von einer der Energiespeicherzelle zugewandten Seite durch die Verbindungsplatine hindurch oder an ihr vorbei auf eine der Energiespeicherzelle abgewandte Seite der Verbindungsplatine erstreckt oder sich das Leiterstück von der Energiespeicherzelle weg nur bis zu der der

Energiespeicherzelle zugewandten Seite der Verbindungsplatine erstreckt.

Somit ist in anderen Worten das eine Ende des Leiterstücks an immer jeweils einem Ende einer jeden Energiespeicherzelle fixiert und das andere Ende des Leiterstücks entweder auf der den Energiespeicherzellen jeweils abgewandten Oberfläche der Verbindungsplatine oder auf der den Energiespeicherzellen jeweils zugewandten Oberfläche der Verbindungsplatine fixiert. Auf diese Weise werden verschiedene Ausführungsformen ermöglicht, welche zwar jeweils ein kompaktes Energiespeichermodul ergeben und eine ordentliche elektrische Kontaktierung ermöglichen, aber für unterschiedliche Anwendungszwecke optimiert sind. Dabei müssen in beiden Fällen vorteilhafterweise die Leiterstücke nicht gekreuzt werden, was sonst mehr Platzbedarf und eine nötige Isolierung der Leiterstücke nach sich ziehen würde.

Insbesondere wenn beide Verbindungsplatinen mittig zu jeder Energiespeicherzelle in der jeweiligen Verbindungsplatine Durchgangsöffnungen, etwa nach Art von Löchern, insbesondere Bohrungen aufweisen, um das Leiterstück hindurchzuführen, kann eine einfache und platzsparende Verarbeitung der Energiespeicherzellen zu einem

Energiespeichermodul erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil entsteht, wenn die Länge des Leiterstücks bei dieser Art der Verarbeitung kleiner ist als der Durchmesser der Energiespeicherzelle, bspw. kleiner als ein 1/20 des Durchmessers der Energiespeicherzelle. Dadurch ist es nämlich möglich sowohl Platz zu sparen, als auch mit einem geringeren Gesamtgewicht des

Energiespeichermoduls auszukommen. Die geringe Länge und der geringe

Durchmesser eines jeden Leiterstücks wird unter anderem auch durch das Verwenden von Leiterbahnen auf den Verbindungsplatinen ermöglicht.

Es ist bevorzugt, wenn das Leiterstück an der Energiespeicherzelle mittels eines Punkt- und Laserschweißverfahrens oder Ultraschallbondens fixiert ist und wenn das

Leiterstück an die Verbindungsplatine mittels Lötens oder Bondens fixiert ist. Auf diese Weise hält sich der Aufwand eine elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen Energiespeicherzellenpolen herzustellen in Grenzen und ermöglicht den Einsatz bedarfsgerechter Verbindungsverfahren für die Kontaktierung.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Leiterstück/die Leiterstücke überwiegend horizontal verlaufend ausgerichtet ist/sind und/oder auf einer Seite der

Energiespeicherzellen verlaufen, da besonders dann keine (unnötig) langen

Leiterstücke verwendet werden müssen. Es ist zweckmäßig, wenn das Leiterstück als Feder ausgebildet ist, die eingesetzt ist, um die Energiespeicherzellen in dem Energiespeichermodul zu fixieren, wobei jede Feder so ausgerichtet ist, dass sie in Richtung der Längsachse der

Energiespeicherzelle federt. Ein derartiger Aufbau bietet den Energiespeicherzellen etwas Bewegungsfreiraum zum Ausgleich von Schlägen von außen.

Es ist bevorzugt, wenn die Feder entweder an der Verbindungsplatine und/oder auch an der Energiespeicherzelle selbst befestigt ist. Hierbei ist für jeden

Energiespeicherzellenpol nur eine Feder verwendet, welche mittig zu der

Energiespeicherzelle angeordnet ist. Dadurch können die Abstände gleich gehalten werden, was einen Aufbau erleichtert und die Montage vereinfacht. Störeinflüsse zwischen den Verbindungen werden ferner vermieden.

Ein Vorteil der Kontaktierung mittels einer Feder als Leiterstück ist, wenn eine einzige Verbindungsplatine auf ihren beiden Seiten mit Energiespeicherzellen in elektrisch leitender Verbindung steht, insbesondere die eine Seite mit Energiespeicherzellen eines ersten Energiespeichermoduls und die zweite Seite mit Energiespeicherzellen eines zweiten Energiespeichermoduls. Somit wird sowohl auf (unnötiges)

Verbindungsmaterial für die einzelnen Energiespeicherzellen verzichtet, als auch auf solche Leiterstücke, welche durch die Verbindungsplatinen hindurch geführt werden müssen und daher auf zwei unterschiedlichen Oberflächen der Verbindungsplatine angeordnet sind.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Energiespeicherzellen des

Energiespeichermoduls in der Batterie sowohl seriell als auch parallel miteinander verbunden sind. Die Verbindungsplatinen bieten dann die Möglichkeit eine serielle Verschaltung der Energiespeicherzellen mit Hilfe der auf den Verbindungsplatinen verwendeten Leiterbahnen durch kurze Leiterstücke zu erreichen.

Zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn die Energiespeicherzellen in einem

schachbrettartigen Muster oder nach Art einer dichten Packung angeordnet sind, um Bauraum zu sparen. Zudem hat das Energiespeichermodul Vorteile, wenn die Elektronikbauteile mit einem Batteriemanagementsystem (BMS) auf der Elektronikplatine angeordnet sind, welche an einem distalen Ende der Batterie angebracht ist. Durch die besagte Platzierung kann das Batteriemanagementsystem in Kombination mit den Elektronikbauteilen in einem Stück an den Verbindungsplatinen angebracht werden. Es sei erwähnt, dass mehrere Elektronikplatinen auch zu einer gemeinsamen Elektronikplatine kombiniert werden können.

Es wird bevorzugt, wenn die Elektronikplatine mit einer Steckverbindung an die

Verbindungsplatinen angeschlossen ist, um ein kompakteres System zu erhalten und eine unproblematische Kontaktierung sowie elektrische Verbindung zwischen dem Batteriemanagementsystem und den auf der Elektronikplatine verbauten

Elektronikbauteilen zu ermöglichen. Auf diese Weise enthält das Energiespeichermodul einzelne Platinen welche ohne weitere Verdrahtung miteinander in Kontakt gebracht sind und auch ein Austausch bestimmter Komponenten wird erleichtert.

Es ist zweckmäßig, wenn bestimmte Elektronikbauteile von der Elektronikplatine auf die Verbindungsplatinen ausgelagert sind und dass Temperatursensoren direkt in die Batterie eingesetzt sind, wodurch zum einen auf der Elektronikplatine Platz für nicht auslagerbare Elektronikbauteile geschaffen ist, als auch die Möglichkeit einer gewissen Sortierung der Elektronikbauteile gegeben ist. Mit anderen Worten, bietet es sich an hier die Temperatursensoren direkt in die Batterie zu setzen. Somit ist es vorteilhaft, wenn auf der Elektronikplatine solche Elektronikbauteile verbaut sind, die

Leistungselektronikerfordernissen genügen müssen und nicht ausgelagert werden.

Unter Leistungselektronik wird ein Teilgebiet der Elektrotechnik verstanden, das sich mit der Umformung elektrischer Energie mit schaltenden elektronischen Bauelementen beschäftigt.

Zweckmäßigerweise ist die Steckverbindung so ausgelegt, dass sowohl

Batteriemanagementsystem-Signale über die Verbindungsplatinen geleitet werden, als auch die Energieversorgung des Batteriemanagementsystems über die

Steckverbindungen stattfindet. Eine weitere Ausführungsform wird realisiert, wenn Kühlfluidleitmittel vorhanden sind, die zur Kühlung und zum Wärmeabtransport eingesetztes Fluid, wie Luft, gezielt in Längsrichtung der Energiespeicherzellen an diesen vorbei leiten, wobei aber ein Wärmeübergang von den Energiespeicherzellen zum Fluid gewährleistet ist. Hierdurch wird verhindert, dass die einzelnen Energiespeicherzellen überhitzen und somit möglichst alle Energiespeicherzellen die gleiche Temperatur haben.

Dafür ist es zweckmäßig, wenn das Energiespeichermodul und/oder die

Energiespeichermodule in einem gemeinsamen/einheitlichen Gehäuse angeordnet sind, um so eine gleichmäßige Kühlung der Energiespeicherzellen zu gewährleisten, und wenn das Kühlfluidleitmittel nicht entweichen kann.

Letztlich ist ein Verfahren zum Kühlen wenigstens eines Energiespeichermoduls vorteilhaft, wobei ein Kühlfluidleitmittel verwendet wird, zum Leiten eines Kühlfluids, etwa Fluid, wie Luft, welches gezielt in Längsrichtung der Energiespeicherzellen an diesen vorbei geleitet wird, eingesetzt um eine Kühlung und einen Wärmeabtransport zu realisieren, wobei aber ein Wärmeübergang von den Energiespeicherzellen zum Fluid gewährleistet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs,

Fig. 2 einen schematischen Aufbau der Hochvolt-Komponenten und

Fig. 3 einen schematischen Aufbau der Niedervolt-Komponenten.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem

Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs. Der Antriebsstrang enthält einen Elektromotor 1 , welcher sowohl mit einer Hochvolt-Batterie 2 und einer Niedervolt-Batterie 3 in Verbindung steht. Die Hochvolt-Batterie 2 ist über einen

Hochvolt-Pfad 4 mit dem Hochvolt-Pulswechselrichter 5 verbunden. Der Hochvolt- Pulswechselrichter 5 treibt den Hochvolt-Antrieb 6 an. Der Hochvolt-Antrieb 6 umfasst drei Hochvoltphasen aus. Die Niedervolt-Batterie 3 steht mit dem Niedervolt- Pulswechselrichter 7 in Verbindung, welcher den Niedervolt-Antrieb 8 antreibt. Der Niedervolt-Antrieb 8 zeichnet sich durch beispielsweise 32 Phasen aus.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Aufbau der Hochvolt-Komponenten. Die Hochvolt- Batterie 2 stellt die Energieversorgung des Hochvolt-Antriebs 6 dar. Der Hochvolt- Antrieb 6 ist über einen Hochvolt-Pulswechselrichter 5 mit der Hochvolt-Batterie 2 elektrisch verbunden. Der Hochvolt-Antrieb 6 wird in der Fig. 2 durch drei Hochvolt- Wicklungen 9 dargestellt, welche den drei oben beschriebenen Phasen entsprechen. Die Darstellung des Hochvolt-Antriebs 6 ist lediglich eine beispielhafte Ausführung und beschränkt diesen nicht auf drei Hochvolt-Wicklungen 9, sondern kann auch mehrere enthalten.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Aufbau der Niedervolt-Komponenten. In Fig. 3 sind drei Niedervolt-Batterien 2 dargestellt, welche über jeweils einen Niedervolt- Pulswechselrichter 7 mit dem Niedervolt-Antrieb 8 elektrisch verbunden sind. Die Niedervolt-Pulswechselrichter 7 sind jeweils mit acht Niedervoltstäben 10 elektrisch verbunden. In dieser beispielhaften Ausführungsform besteht der Niedervolt-Antrieb 8 aus insgesamt 24 Niedervoltstäben 10. Diese Darstellung des Niedervolt-Antriebs 8 ist lediglich eine beispielhafte Ausführung und beschränkt diese nicht auf 24

Niedervoltstäbe 10, sondern kann auch 32 Niedervoltstäbe 10 oder eine andere Anzahl enthalten.

Weitere Ausführungsformen (nicht dargestellt) der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Wicklungen 9 neben den Niedervoltstäben des InED-Antriebs (Integrated Electric Drive) angeordnet werden, die Hochvolt-Wicklungen 9 in Reihe (unterhalb) des Niedervolt-Antriebs 8 mit zwei unabhängigen Statoren, welche auf denselben Rotor einwirken, angeordnet werden oder ein InED-Segment (Integrated Electric Drive) durch eine Hochvolt-Wicklung 9 ersetzt wird, wie beispielsweise 24 statt 32 Niedervoltstäbe 10 und drei Hochvolt-Wicklungen 9.

Bezuqszeichen

1 Elektromotor

2 Hochvolt-Batterie

3 Niedervolt-Batterie

4 Hochvolt-Pfad

5 Hochvolt-Pulswechselrichter

6 Hochvolt-Antrieb

7 Niedervolt-Pulswechselrichter

8 Niedervolt-Antrieb

9 Hochvolt-Wicklung

10 Niedervoltstäbe