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Title:
INVERTER AND OUTPUT FILTER SYSTEM FOR PROVIDING SINGLE-PHASE AND THREE-PHASE OUTPUT VOLTAGES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/111069
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an inverter unit (100) for a vehicle (102). The inverter unit (100) has a 3-phase inverter (105) and a filter device (110). The 3-phase inverter (105) has a first supply voltage terminal (VA1) for feeding in direct voltage from a vehicle battery (115), a second supply voltage terminal (VA2) for connection to the vehicle battery (115), a first supply terminal (BA1) for supplying first alternating voltage, a second supply terminal (BA2) for supplying second alternating voltage, and a third supply terminal (BA3) for supplying third alternating voltage. The filter device (110) has at least a first coupling terminal (KA1) for electrically coupling to the first supply terminal (BA1) and a second coupling terminal (KA2) for electrically coupling to the second supply terminal (BA2), at least one filter output (FA) for supplying filtered alternating voltage, and a neutral conductor output (NA). The filter device (110) also has at least a first phase inductor (PI1) which is connected between the first coupling terminal (KA1) and the filter output (FA), and a second phase inductor (PI2) which is connected between the second coupling terminal (KA2) and the neutral conductor output (NA), and a filter capacitor (FK) which is connected between the filter output (FA) and the neutral conductor output (NA).

Inventors:
STEPAN ZBYNEK (CZ)
SEEMANN FRANK (DE)
EHRSAM ANDRE (DE)
MACH MARTIN (CZ)
DVORAK VLADIMIR (DE)
SCHERER GABRIEL (DE)
AMANI TATO GERVAIS (DE)
ENGICHT MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/085938
Publication Date:
June 22, 2023
Filing Date:
December 14, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
H02M7/5387; H02M1/12; H02M1/10
Foreign References:
US20200321796A12020-10-08
US20190291586A12019-09-26
KR20210069397A2021-06-11
DE102004004627A12005-08-18
JP2001069762A2001-03-16
US9071166B22015-06-30
DE102019130602A12020-05-20
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Claims:
Patentansprüche

1 . Wechselrichtervorrichtung (100) für ein Fahrzeug (102), wobei die Wechselrichtervorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: einen 3-Phasen-Wechselrichter (105) mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluss (VA1 ) zum Einspeisen von Gleichspannung von einer Fahrzeugbatterie (115), einem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (VA2) zum Verbinden mit der Fahrzeugbatterie (115), einem ersten Bereitstellungsanschluss (BA1 ) zum Bereitstellen von erster Wechselspannung, einem zweiten Bereitstellungsanschluss (BA2) zum Bereitstellen von zweiter Wechselspannung und einem dritten Bereitstellungsanschluss (BA3) zum Bereitstellen von dritter Wechselspannung; und einer Filtereinrichtung (110) mit zumindest einem ersten Koppelanschluss (KA1 ) zum elektrischen Koppeln mit dem ersten Bereitstellungsanschluss (BA1 ) und einem zweiten Koppelanschluss (KA2) zum elektrischen Koppeln mit dem zweiten Bereitstellungsanschluss (BA2), zumindest einem Filterausgang (FA) zum Bereitstellen von gefilterter Wechselspannung und einem Neutralleiterausgang (NA), wobei die Filtereinrichtung (110) eine erste Phaseninduktivität (PI1 ) aufweist, die zwischen dem ersten Koppelanschluss (KA1 ) und dem Filterausgang (FA) geschaltet ist, und wobei die Filtereinrichtung (110) eine zweite Phaseninduktivität (PI2) aufweist, die zwischen dem zweiten Koppelanschluss (KA2) und dem Neutralleiterausgang (NA) geschaltet ist, und wobei die Filtereinrichtung (110) eine Filterkapazität (FK) aufweist, die zwischen dem Filterausgang (FA) und den Neutralleiterausgang (NA) geschaltet ist.

2. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Filtereinrichtung (110) eine Querphaseninduktivität (QI1 ) aufweist, die zwischen dem ersten Koppelanschluss (KA1 ) und dem Neutralleiterausgang (NA) geschaltet ist.

3. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neutralleiterausgang (NA) mittels einer ersten Neutralleiter-Hochvoltkapazität (NHK1 ) mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss (VA1 ) gekoppelt ist und/oder wobei der Neutralleiterausgang (NA) mittels einer zweiten Neutralleiter-Hochvoltkapazität (NHK2) mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (VA2) gekoppelt ist, insbesondere wobei die zweite Neutralleiter-Hochvoltkapazität (NHK2) einen Teil der Filterkapazität (FK) bildet.

4. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, wobei die Filtereinrichtung (110) ferner eine erste Hilfsphaseninduktivität (HI1 ) aufweist, die zwischen einem ersten Abgriffspunkt (AP1 ) zwischen der ersten Phaseninduktivität (PI1 ) und der ersten Hilfsphaseninduktivität (HI1 ) und dem Filterausgang (FA) geschaltet ist, wobei eine Positiv-Phasenkapazität (PK) zwischen dem ersten Abgriffspunkt (AP1 ) und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss (VA1 ) geschaltet ist und/oder wobei eine Negativ-Phasenkapazität (NK) zwischen dem ersten Abgriffspunkt (AP1 ) und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (VA2) geschaltet ist, insbesondere wobei die Negativ-Phasenkapazität (NK) einen Teil der Filterkapazität (FK) bildet.

5. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterausgang (FA) ausgebildet ist, um eine Wechselspannung von 230V/50Hz bereitzustellen.

6. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (110) zumindest einen zweiten Filterausgang (FA2) zum Bereitstellen von zweiter Wechselspannung aufweist, wobei die Filtereinrichtung (110) eine weitere Phaseninduktivität (Plw) aufweist, die zwischen dem zweiten Koppelanschluss (KA2) und dem zweiten Filterausgang (FA2) geschaltet ist, und/oder wobei die Filtereinrichtung (110) zumindest einen dritten Koppelanschluss (KA3) zum elektrischen Koppeln mit dem dritten Bereitstellungsanschluss (BA3), einen dritten Filterausgang (FA3) zum Bereitstellen von dritter Wechselspannung und eine dritte Phaseninduktivität (PI3) aufweist, die zwischen dem dritten Koppelanschluss (KA3) und dem dritten Filterausgang (FA3) geschaltet ist.

7. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß Anspruch 6, wobei die Filtereinrichtung (110) ferner eine zweite Hilfsphaseninduktivität (HI2) aufweist, die zwischen einem zweiten Abgriffspunkt (AP2) zwischen der weiteren Phaseninduktivität (Plw) und der zweiten Hilfsphaseninduktivität (HI2) und dem zweiten Filterausgang (FA2) geschaltet ist, wobei eine zweite Positiv-Phasenkapazität (PK2) zwischen dem zweiten Abgriffspunkt (AP2) und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss (VA1 ) geschaltet ist und/oder wobei eine zweite Negativ-Phasenkapazität (NK2) zwischen dem zweiten Abgriffspunkt (AP2) und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (VA2) geschaltet ist.

8. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Filtereinrichtung (110) ferner eine dritte Hilfsphaseninduktivität (HI3) aufweist, die zwischen einem dritten Abgriffspunkt (AP3) zwischen der dritten Phaseninduktivität (PI3) und der dritten Hilfsphaseninduktivität (H I3) und dem dritten Filterausgang (FA3) geschaltet ist, wobei eine dritte Positiv-Phasenkapazität (PK3) zwischen dem dritten Abgriffspunkt (AP3) und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss (VA1 ) geschaltet ist und/oder wobei eine dritte Negativ-Phasenkapazität (NK3) zwischen dem dritten Abgriffspunkt (AP3) und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (VA2) geschaltet ist.

9. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Filtereinrichtung (110) eine dritte Querphaseninduktivität (QI3) aufweist, die zwischen dem dritten Koppelanschluss (KA3) und dem Neutralleiterausgang (NA) geschaltet ist.

10. Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterausgang (FA), der zweite Filterausgang (FA2) und/oder der dritte Filterausgang (FA3) ausgebildet ist, um eine Wechselspannung von 400V/vf bereitzustellen.

11 . Verfahren (300) zum Betreiben einer Wechselrichtervorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (300) zumindest einen Schritt des Verbindens (305) des ersten Versorgungsspannungsanschluss (VA1 ) und des zweiten Versorgungsspannungsanschluss (VA2) mit der Fahrzeugbatterie (115) aufweist, um die gefilterte Wechselspannung an zumindest dem Filterausgang (FA) bereitzustellen.

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12. Fahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie und einer Wechselrichtervorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 10.

13. Fahrzeug gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest zeitweise einen Nebenabtrieb aufweist, und dass der Nebenantrieb mit dem Filterausgang verbunden ist.

16

Description:
WECHSELRICHTER UND AUSGANGSFILTERSYSTEM ZUR BEREITSTELLUNG VON EIN-PHASEN UND DREI-PHASEN AUSGANGSPANNUNGEN

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Wechselrichtervorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Wechselrichtervorrichtung.

Einige Fahrzeuge, beispielsweise Nutzfahrzeuge, verfügen über einen Nebenabtrieb, der Versorgungsenergie von einer Fahrzeugbatterie des Fahrzeugs für ein zusätzliches elektrisches Gerät bereitstellt.

Vor diesem Hintergrund schafft der vorliegende Ansatz eine verbesserte Wechselrichtervorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer verbesserten Wechselrichtervorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein praktikabler Nebenabtrieb mit einer eine Unwucht ausgleichenden Funktion für ein Fahrzeug geschaffen wird.

Eine Wechselrichtervorrichtung für ein Fahrzeug weist einen 3-Phasen-Wechselrich- ter und eine Filtereinrichtung auf. Der 3-Phasen-Wechselrichter weist einen ersten Versorgungsspannungsanschluss zum Einspeisen von Gleichspannung von einer Fahrzeugbatterie, einen zweiten Versorgungsspannungsanschluss zum Verbinden mit der Fahrzeugbatterie, einen ersten Bereitstellungsanschluss zum Bereitstellen von erster Wechselspannung, einen zweiten Bereitstellungsanschluss zum Bereitstellen von zweiter Wechselspannung und einen dritten Bereitstellungsanschluss zum Bereitstellen von dritter Wechselspannung auf. Die Filtereinrichtung weist zumindest einen ersten Koppelanschluss zum elektrischen Koppeln mit dem ersten Bereitstellungsanschluss und einen zweiten Koppelanschluss zum elektrischen Koppeln mit dem zweiten Bereitstellungsanschluss, zumindest einen Filterausgang zum Bereitstellen von gefilterter Wechselspannung und einen Neutralleiterausgang auf. Ferner weist die Filtereinrichtung zumindest eine erste Phaseninduktivität auf, die zwischen dem ersten Koppelanschluss und dem Filterausgang geschaltet ist, und eine zweite Phaseninduktivität auf, die zwischen dem zweiten Koppelanschluss und dem Neutralleiterausgang geschaltet ist, und eine Filterkapazität auf, die zwischen dem Filterausgang und den Neutralleiterausgang geschaltet ist.

Die erste Wechselspannung kann durch ein zwischen dem ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschluss geschaltetes Schalterpaar des 3-Phasen-Wechsel- richters erzeugt werden. Entsprechend kann die zweite Wechselspannung durch ein zwischen dem ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschluss geschaltetes zweites Schalterpaar des 3-Phasen-Wechselrichters erzeugt werden und/oder die dritte Wechselspannung durch ein zwischen dem ersten und zweiten Versorgungsspannungsanschluss geschaltetes drittes Schalterpaar des 3-Phasen-Wechselrich- ters erzeugt werden. Die erste Wechselspannung, zweite Wechselspannung und/oder dritte Wechselspannung kann 400V/vf betragen, wobei „vf“ als „variable Frequenz“ zu verstehen ist. Der Filterausgang kann dazu dienen, um ein elektrisches Gerät anzuschließen, wobei der Neutralleiterausgang vorteilhafterweise beim Betrieb des Geräts dafür sorgt, dass eine Unwucht ausgeglichen wird.

Die Filtereinrichtung kann ferner eine Querphaseninduktivität aufweisen, die zwischen dem ersten Koppelanschluss und dem Neutralleiterausgang geschaltet ist. So kann ein Spannungsverlauf harmonisiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Neutralleiterausgang mittels einer ersten Neutralleiter-Hochvoltkapazität mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss gekoppelt sein und/oder wobei der Neutralleiterausgang mittels einer zweiten Neutralleiter-Hochvoltkapazität mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss gekoppelt sein kann, insbesondere wobei die zweite Neutralleiter-Hochvoltkapazität einen Teil der Filterkapazität bilden kann. Derartige Kapazitäten, beispielsweise in Form von Kondensatoren, können dazu dienen, um elektrische Ladung zu speichern.

Die Filtereinrichtung kann ferner eine erste Hilfsphaseninduktivität aufweisen, die zwischen einem ersten Abgriffspunkt zwischen der ersten Phaseninduktivität und der ersten Hilfsphaseninduktivität und dem Filterausgang geschaltet ist, wobei eine Positiv-Phasenkapazität zwischen dem ersten Abgriffspunkt und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss geschaltet ist und/oder wobei eine Negativ-Phasenkapazität zwischen dem ersten Abgriffspunkt und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss geschaltet sein kann, insbesondere wobei die Negativ-Phasenkapazität einen Teil der Filterkapazität bilden kann.

Der Filterausgang kann ausgebildet sein, um eine Wechselspannung von 230V/50Hz bereitzustellen. So kann ein 1 -phasiges-Mikronetz für einen 230V-Verbraucher realisiert sein.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Filtereinrichtung aber auch zumindest einen zweiten Filterausgang zum Bereitstellen von zweiter Wechselspannung, und eine weitere Phaseninduktivität aufweisen, die zwischen dem zweiten Koppelanschluss und dem zweiten Filterausgang geschaltet ist, und/oder wobei die Filtereinrichtung zumindest einen dritten Koppelanschluss zum elektrischen Koppeln mit dem dritten Bereitstellungsanschluss, einen dritten Filterausgang zum Bereitstellen von dritter Wechselspannung und eine dritte Phaseninduktivität aufweisen kann, die zwischen dem dritten Koppelanschluss und dem dritten Filterausgang geschaltet ist. So kann ein beispielsweise symmetrischer 3-Phasen-Filter realisiert sein.

Die Filtereinrichtung kann ferner eine zweite Hilfsphaseninduktivität aufweisen, die zwischen einem zweiten Abgriffspunkt zwischen der weiteren Phaseninduktivität und der zweiten Hilfsphaseninduktivität und dem zweiten Filterausgang geschaltet ist, wobei eine zweite Positiv-Phasenkapazität zwischen dem zweiten Abgriffspunkt und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss geschaltet ist und/oder wobei eine zweite Negativ-Phasenkapazität zwischen dem zweiten Abgriffspunkt und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss geschaltet sein kann.

Die Filtereinrichtung kann ferner eine dritte Hilfsphaseninduktivität aufweisen, die zwischen einem dritten Abgriffspunkt zwischen der dritten Phaseninduktivität und der dritten Hilfsphaseninduktivität und dem dritten Filterausgang geschaltet sein kann, wobei eine dritte Positiv-Phasenkapazität zwischen dem dritten Abgriffspunkt und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss geschaltet ist und/oder wobei eine dritte Negativ-Phasenkapazität zwischen dem dritten Abgriffspunkt und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss geschaltet sein kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Filtereinrichtung eine dritte Querphaseninduktivität aufweisen, die zwischen dem dritten Koppelanschluss und dem Neutralleiterausgang geschaltet ist.

Der Filterausgang, der zweite Filterausgang und/oder der dritte Filterausgang können gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sein, um eine Wechselspannung von 400V/vf bereitzustellen. So kann ein Hochvolt-Netz für einen 400V-Verbraucher realisiert sein.

Ein Verfahren zum Betreiben einer der vorangehend beschriebenen Wechselrichtervorrichtungen weist zumindest einen Schritt des Verbindens des ersten Versorgungsspannungsanschluss und des zweiten Versorgungsspannungsanschluss mit der Fahrzeugbatterie auf, um die gefilterte Wechselspannung an zumindest dem Filterausgang bereitzustellen.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug, welches eine Fahrzeugbatterie und eine erfindungsgemäße Wechselrichtervorrichtung aufweist.

Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Nutzfahrzeug, welches zumindest zeitweise einen Nebenabtrieb aufweist, der mit dem Filterausgang verbunden ist. Der Nebenabtrieb umfasst vorzugsweise eine Arbeitsfunktion, bei der Aufbauten am Fahrzeug bewegt oder temperiert sind, wie Kran-, Kipp-, Misch- oder Kühlaufbauten oder bei landwirtschaftlichen Geräten.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Wechselrichtervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Wechselrichtervorrichtung.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Wechselrichtervorrichtung 100 ist zur Verwendung in einem Fahrzeug 102 geeignet.

Die Wechselrichtervorrichtung 100 weist einen 3-Phasen-Wechselrichter 105 und eine Filtereinrichtung 110 auf. Der 3-Phasen-Wechselrichter 105 weist einen ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 zum Einspeisen von Gleichspannung von einer Fahrzeugbatterie 115, einen zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 zum Verbinden mit der Fahrzeugbatterie 115, einen ersten Bereitstellungsanschluss BA1 zum Bereitstellen von erster Wechselspannung, einen zweiten Bereitstellungsanschluss BA2 zum Bereitstellen von zweiter Wechselspannung und einen dritten Bereitstellungsanschluss BA3 zum Bereitstellen von dritter Wechselspannung auf. Die Filtereinrichtung 110 weist zumindest einen ersten Koppelanschluss KA1 zum elektrischen Koppeln mit dem ersten Bereitstellungsanschluss BA1 und einen zweiten Koppelanschluss KA2 zum elektrischen Koppeln mit dem zweiten Bereitstellungsanschluss BA2, zumindest einen Filterausgang FA zum Bereitstellen von gefilterter Wechselspannung und einen Neutralleiterausgang NA auf. Ferner weist die Filtereinrichtung 110 zumindest eine erste Phaseninduktivität PI1 auf, die zwischen dem ersten Koppelanschluss KA1 und dem Filterausgang FA geschaltet ist, und eine zweite Phaseninduktivität PI2 auf, die zwischen dem zweiten Koppelanschluss KA2 und dem Neutralleiterausgang NA geschaltet ist, und eine Filterkapazität FK auf, die zwischen dem Filterausgang FA und dem Neutralleiterausgang NA geschaltet ist.

Die erste Wechselspannung wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch ein zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 und zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 geschaltetes Schalterpaar S des 3-Phasen-Wechselrich- ters 105 erzeugt. Entsprechend werden die zweite Wechselspannung gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch ein zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 und zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 geschaltetes zweites Schalterpaar S2 des 3-Phasen-Wechselrichters 105 und/oder die dritte Wechselspannung durch ein zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 und zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 geschaltetes drittes Schalterpaar S3 des 3-Phasen-Wechselrichters 105 erzeugt. Die erste Wechselspannung, zweite Wechselspannung und/oder dritte Wechselspannung betragen gemäß diesem Ausführungsbeispiel 400V/vf. Der Filterausgang FA ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Wechselspannung von 230V/50Hz bereitzustellen.

Die Wechselrichtervorrichtung 100 realisiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen 230V/50Hz-Ausgang und potenzialfreien Nullleiterausgang NA. Bei der hier vorgestellten Wechselrichtervorrichtung 100 erhält man unter Verwendung des 3-Pha- sen-Wechselrichters 105, der auch als „AC/DC-Wechselrichter“ oder „E-Mobility- Wechselrichter“ bezeichnet werden kann, und verschiedenen Anschlüssen und Filtern 110 an seinem Ausgang in Form der Bereitstellungsanschlüsse BA1 , BA2, BA3 verschiedene Funktionen. Dank des in dem Neutralleiterausgang NA mündenden Neutralleiters N, der auch als „floating neutral“ bezeichnet werden kann, wird vorteilhafterweise eine Unwucht ausgeglichen, die durch die Ladung und/oder Verbraucher im 230V-Wechselstrom -Microgrid verursacht wird.

Anders als bei beispielsweise einer Verwendung für die Traktion, wird bei der hier vorgestellten Wechselrichtervorrichtung 100 ein 3-Phasen-Wechselrichter 105 zur Steuerung eines eMotors eines Nebenabtriebs verwendet, um ein Microgrid/Mikro- netz 230V/50Hz aufzubauen und einen potenzialfreien Neutralpunkt aufzubauen, hier am Neutralleiterausgang NA. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Microgrid mit 230VAC/50Hz mit folgenden Merkmalen bereitgestellt:

- Wechselspannung: 1x 0..230V ± 15%

- mit Frequenz: 50Hz ± 10% oder 60Hz ± 10%

Die Wechselrichtervorrichtung 100 umfasst den AC/DC-Wechselrichter 105 mit DC- Eingang und AC-Ausgang, der drei Drähte umfasst. Ferner sind unter Verwendung der Wechselrichtervorrichtung 100 verschiedene, beispielsweise drei, Funktionen von einem Wechselrichter 105 durch verschiedene Anschlüsse und Filter 110 an seinem Ausgang ermöglicht:

1 . Funktion: Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst der 3-Phasen-Wechselrich- ter 105 am Ausgang die Filtereinrichtung 110, um 230V/50Hz,10A oder 16A, zu erhalten und ein 1-phasiges Microgrid aufzubauen.

2. Funktion: Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel versorgt der 3-Phasen- Wechselrichter einen 3-phasigen eMotor als Antrieb mit variabler Frequenz, beispielsweise 400V/vf.

3. Funktion: Gemäß einem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt ein symmetrischer Filter einen Neutralpunkt zwischen einem positiven Hochvoltpfad HV+ und einem negativen Hochvoltpfad HV- für das 3-Phasen-System. Der Neutralpunkt ermöglicht es dem System, ein unsymmetrisches System im Durchschnitt für leichte Last, beispielsweise eine 230V-Anwendung, zu handhaben.

Die Wechselrichtervorrichtung 100 bietet eine kostengünstige Lösung für ein Versorgungsnetz.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in Fig. 1 beschriebene Wechselrichtervorrichtung 100 handeln, mit dem Unterschied, dass die Wechselrichtervorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die in Fig. 1 beschriebene 3. Funktion realisiert, bei der die Filtereinrichtung 110 in Form eines symmetrischen Filters den Neutralpunkt NP zwischen dem positiven Hochvoltpfad HV+ und dem negativen Hochvoltpfad HV- erzeugt.

Die Filtereinrichtung 110 weist hierzu gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Querphaseninduktivität QI1 auf, die zwischen dem ersten Koppelanschluss KA1 und dem Neutralleiterausgang NA geschaltet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Neutralleiterausgang NA ferner mittels einer ersten Neutralleiter-Hochvoltkapazität NHK1 mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 gekoppelt und/oder der Neutralleiterausgang NA mittels einer zweiten Neutralleiter-Hochvoltkapazität NHK2 mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 gekoppelt. Die zweite Neutralleiter-Hochvoltkapazität NHK2 bildet gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Teil der Filterkapazität. Die Filtereinrichtung 110 weist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine erste Hilfsphaseninduktivität H 11 auf, die zwischen einem ersten Abgriffspunkt AP1 zwischen der ersten Phaseninduktivität PI1 und der ersten Hilfsphaseninduktivität HI1 und dem Filterausgang FA geschaltet ist, wobei eine Positiv-Phasenkapazität PK zwischen dem ersten Abgriffspunkt AP1 und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 geschaltet ist und/oder wobei eine Negativ- Phasenkapazität NK zwischen dem ersten Abgriffspunkt AP1 und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 geschaltet ist. Die Negativ-Phasenkapazität NK bildet gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Teil der Filterkapazität. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Filtereinrichtung 110 ferner zumindest einen zweiten Filterausgang FA2 zum Bereitstellen von zweiter Wechselspannung und eine weitere Phaseninduktivität Plw auf, die zwischen dem zweiten Koppelanschluss KA2 und dem zweiten Filterausgang FA2 geschaltet ist. Ferner weist die Filtereinrichtung 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen dritten Koppelanschluss KA3 zum elektrischen Koppeln mit dem dritten Bereitstellungsanschluss BA3, einen dritten Filterausgang FA3 zum Bereitstellen von dritter Wechselspannung und eine dritte Phaseninduktivität PI3 auf, die zwischen dem dritten Koppelanschluss KA3 und dem dritten Filterausgang FA3 geschaltet ist.

Die Filtereinrichtung 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine zweite

Hilfsphaseninduktivität HI2 auf, die zwischen einem zweiten Abgriffspunkt AP2 zwischen der weiteren Phaseninduktivität Plw und der zweiten Hilfsphaseninduktivität HI2 und dem zweiten Filterausgang FA2 geschaltet ist, wobei eine zweite Positiv- Phasenkapazität PK2 zwischen dem zweiten Abgriffspunkt AP2 und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 geschaltet ist und/oder wobei eine zweite Negativ-Phasenkapazität NK2 zwischen dem zweiten Abgriffspunkt AP2 und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 geschaltet ist. Die zweite Negativ-Phasenkapazität NK2 bildet gemäß einem Ausführungsbeispiel einen Teil der Filterkapazität. Die Filtereinrichtung 110 weist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine dritte Hilfsphaseninduktivität H I3 auf, die zwischen einem dritten Abgriffspunkt AP3 zwischen der dritten Phaseninduktivität PI3 und der dritten Hilfsphaseninduktivität H I3 und dem dritten Filterausgang FA3 geschaltet ist, wobei eine dritte Positiv-Phasenkapazität PK3 zwischen dem dritten Abgriffspunkt AP3 und dem ersten Versorgungsspannungsanschluss VA1 geschaltet ist und/oder wobei eine dritte Negativ-Phasenkapazität NK3 zwischen dem dritten Abgriffspunkt AP3 und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss VA2 geschaltet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Filtereinrichtung 110 eine dritte Querphaseninduktivität QI3 auf, die zwischen dem dritten Koppelanschluss KA3 und dem Neutralleiterausgang NA geschaltet ist. Der Filterausgang FA, der zweite Filterausgang FA2 und/oder der dritte Filterausgang FA3 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Wechselspannung von 400V/vf ± 15%bereitzustellen. Die Wechselrichtervorrichtung 100 realisiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen 400V/vf-Ausgang und potenzialfreien Neutralleiter, der auch als „Floating Neutral“ FN bezeichnet werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Wechselrichtervorrichtung. Dabei kann es sich um die in Fig. 1 oder 2 beschriebene Wechselrichtervorrichtung handeln.

Das Verfahren 300 weist zumindest einen Schritt 305 des Verbinden auf, in dem der erste Versorgungsspannungsanschluss und der zweite Versorgungsspannungsanschluss mit der Fahrzeugbatterie verbunden werden, um die gefilterte Wechselspannung an zumindest dem Filterausgang bereitzustellen. Optional umfasst das Verfahren 300 ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel vor dem Schritt 305 des Verbindens einen Schritt 310 des Bereitstellens, in dem die Wechselrichtervorrichtung und die Fahrzeugbatterie bereitgestellt werden.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezuqszeichen

AP1 erster Abgriffspunkt

AP2 zweiter Abgriffspunkt

AP3 dritter Abgriffspunkt

BA1 erster Bereitstellungsanschluss

BA2 zweiter Bereitstellungsanschluss

BA3 dritter Bereitstellungsanschluss

FA Filterausgang

FA2 zweiter Filterausgang

FA3 dritter Filterausgang

FN Floating Neutral

FK Filterkapazität

HI1 erste Hilfsphaseninduktivität

HI2 zweite Hilfsphaseninduktivität

HI3 dritte Hilfsphaseninduktivität

HV+ positiver Hochvoltpfad

HV- negativer Hochvoltpfad

KA1 erster Koppelanschluss

KA2 zweiter Koppelanschluss

KA3 dritter Koppelanschluss

N Neutralleiter

NA Neutralleiterausgang

NP Neutralpunkt

NHK1 erste Neutralleiter-Hochvoltkapazität

NHK2 zweite Neutralleiter-Hochvoltkapazität

NK Negativ-Phasenkapazität

NK2 zweite Negativ-Phasenkapazität

NK3 dritte Negativ-Phasenkapazität

PI1 erste Phaseninduktivität

PI2 zweite Phaseninduktivität

PI3 dritte Phaseninduktivität

Plw weitere Phaseninduktivität PK Positiv-Phasenkapazität

PK2 zweite Positiv-Phasenkapazität

PK3 dritte Positiv-Phasenkapazität

QI1 Querphaseninduktivität

QI2 zweite Querphaseninduktivität

QI3 dritte Querphaseninduktivität

S Schalterpaar

52 zweites Schalterpaar

53 drittes Schalterpaar

VA1 erster Versorgungsspannungsanschluss

VA2 zweiter Versorgungsspannungsanschluss

100 Wechselrichtervorrichtung

102 Fahrzeug

105 3-Phasen-Wechselrichter

110 Filtereinrichtung

115 Fahrzeugbatterie

300 Verfahren zum Betreiben einer Wechselrichtervorrichtung

305 Schritt des Verbindens

310 Schritt des Bereitstellens