Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTRIC MOTOR ASSEMBLY AND MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/106338
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric motor assembly (6) for an electric axle (5, 20, 22) of a motor vehicle (1, 18), said electric motor assembly (6) comprising at least one electric motor (26, 30, 42) and an inverter assembly (3) having at least one inverter (24, 28, 44), characterized in that the inverter assembly (3) includes at least one first power transistor (34) containing a first semiconductor material (36) and at least one second power transistor (38) containing a second semiconductor material (40). The invention further relates to a motor vehicle.

Inventors:
HAIN STEFAN (DE)
LOCHNER MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/081642
Publication Date:
May 27, 2022
Filing Date:
November 15, 2021
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
H02M1/00; H02P27/08; H02P5/74
Foreign References:
DE102019105761A12020-09-10
EP3534524A12019-09-04
DE102018110808A12019-05-02
DE102019104688A12019-08-29
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Elektromotoranordnung (6) für ein Kraftfahrzeug (1 , 18), wobei die Elektromotoran- ordnung (6) wenigstens einen Elektromotor (26, 30, 42) und eine Inverteranordnung (3) mit wenigstens einem Inverter (24, 28, 44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Inverteranordnung (3) wenigstens einen ersten Leistungstransistor (34) mit einem ersten Halbleitermaterial (36) und wenigstens einen zweiten Leistungstransis- tor (38) mit einem zweiten Halbleitermaterial (40) aufweist.

2. Elektromotoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die In- verteranordnung (3) wenigstens zwei Inverter (24, 26) aufweist, wobei die Leistungs- transistoren (34, 38) der Inverter aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien (36, 38) bestehen.

3. Elektromotoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die In- verteranordnung (3) genau zwei Inverter (24, 26) aufweist.

4. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Elektromotoranordnung (6) mehr Inverter (24, 28) als Elektro- motoren (26) aufweist die Inverter (24, 28) zumindest teilweise vor dem Elektromotor (26) oder den Elektromotoren zusammengeschaltet sind.

5. Elektromotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- net, dass zwei Inverter (24, 28) einem Elektromotor (26) zugeordnet sind und der Elektromotor (26) genauso viele Phasen aufweist wie die Inverter (24, 28) zusam- men.

6. Elektromotoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich- net, dass die Elektromotoranordnung (6) genauso viele Inverter (24, 26) wie Elektro- motoren (26, 30) aufweist und jeder Inverter (24, 26) genau einem Elektromotor (26, 30) zugeordnet ist.

7. Elektromotoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die In- verteranordnung (3) genau einen Inverter (44) aufweist, wobei die Leistungstransistoren (34, 38) des Inverters (44) aus unterschiedlichen Halbleiterma- terialien (36, 40) bestehen.

8. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Halbleitermaterial (36) Silizium (Si) ist.

9. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Halbleitermaterial (40) Siliziumcarbid (SiC) ist.

10. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leistungstransistoren (40) mit der besseren Effizienz in der Stromleitung wenigstens 30% der Inverterleistung stellen.

11. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leistungstransistoren (34, 38) als aktive Schalter ausgebildet sind.

12. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leistungstransistoren (34, 38) für die positive Stromrichtung angeordnet sind.

13. Elektromotoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leistungstransistoren (34, 38) in einem

14. Kraftfahrzeug mit einer Elektromotoranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoranordnung (6) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebil- det ist.

15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es eine, insbe- sondere eine einzige, elektrische Achse (5) aufweist.

Description:
Elektromotoranordnung sowie Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Elektromotoranordnung für eine elektrische Achse eines Kraftfahrzeuges, wobei die Elektromotoranordnung wenigstens einen Elektromotor und eine Inverteranordnung mit wenigstens einem Inverter aufweist.

Inverter, auch Stromrichter genannt, benötigen ein Leistungsmodul, damit der aus ei- ner Batterie stammende Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird. Das Leis- tungsmodul weist Leistungstransistoren auf, die zum Steuern der Ströme und zur Er- zeugung des Wechselstroms verwendet werden. Dabei sind unterschiedliche Ausge- staltungen von Leistungstransistoren bekannt. Unter anderem ist es bekannt, soge- nannte MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) zu verwenden. Das dabei verwendete Halbleitermaterial kann Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC) oder auch Galliumnitrid (GaN) sein. Je nach Ausgestaltung des Leistungstransistors und des Halbleitermaterials weisen die Leis- tungsmodule unterschiedliche Durchlasskennlinien auf.

Halbleitertransistoren mit Silizium weisen beispielsweise bei größeren Spannungen eine bessere Leitfähigkeit auf und Halbleitertransistoren mit Siliziumcarbid bei kleine- ren Strömen. Je nachdem, wo der Hauptbetriebsbereich des Inverters gesehen wird, kann die Verwendung der Halbleitermaterialien der Halbleitertransistoren darauf ab- gestimmt werden.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromotoran- ordnung anzugeben, bei der demgegenüber die Effizienz weiter gesteigert ist und die dabei kostengünstig zu realisieren ist.

Zur Lösung dieses Problems wird bei einer Elektromotoranordnung der eingangs ge- nannten Art vorgeschlagen, dass die Inverteranordnung wenigstens einen ersten Leistungstransistor mit einem ersten Halbleitermaterial und wenigstens einen zweiten Halbleitertransistor mit einem zweiten Halbleitermaterial aufweist. Als Kern der Erfindung wird angesehen, für eine elektrische Achse bei der Wechsel- stromerzeugung Leistungstransistoren mit wenigstens zwei unterschiedlichen Halb- leitermaterialien zur Verfügung zu haben und dadurch die Stromversorgung des die Achse antreibenden Elektromotors leistungsoptimiert zu realisieren. Wie beschrieben weist die Elektromotoranordnung wenigstens einen Elektromotor auf. Die Inverteran- ordnung der Elektromotoranordnung weist wenigstens einen Inverter auf. In der In- verteranordnung befinden sich wenigstens zwei unterschiedliche Leistungstransisto- ren zur Erzeugung des Wechselstroms für den Elektromotor. Je nach Betriebsbe- reich können dabei entweder ausschließlich diejenigen Leistungstransistoren ver- wendet werden, für die der Betriebsbereich optimal ist. Alternativ kann ein Teil der Leistungstransistoren auch verwendet werden, um in bestimmten Betriebsbereichen zugeschaltet zu werden.

In einer ersten Ausgestaltung kann die Inverteranordnung wenigstens zwei Inverter aufweisen, wobei die Leistungstransistoren der Inverter aus unterschiedlichen Halb- leitermaterialien bestehen. Jeder Inverter weist also ausschließlich Leistungstransis- toren mit einem Halbleitermaterial auf. Das heißt, dass die Inverter sozusagen sor- tenrein ausgestaltet sind. Dann ist nicht nur ein Leistungstransistor für einen be- stimmten Betriebsbereich optimal, sondern auch der damit ausgestattete Inverter.

Bevorzugt kann die Inverteranordnung genau zwei Inverter aufweisen. Dann sind be- vorzugt auch genau zwei Halbleitermaterialien vorhanden, eines im ersten Inverter und das zweite Halbleitermaterial im zweiten Inverter. Es ist aber auch denkbar, dass in einem oder beiden Invertern ein drittes, viertes oder noch mehr Halbleitermateria- lien verwendet werden.

Bei dieser Anordnung kann es je nach Anzahl der Elektromotoren unterschiedliche Konfigurationen geben. Beispielsweise kann die Elektromotoranordnung mehr Inver- ter als Elektromotoren aufweisen. Dann können die Inverter zumindest teilweise vor dem Elektromotor oder den Elektromotoren zusammengeschaltet sein. Weist die Elektromotoranordnung beispielsweise zwei Inverter und einen Elektromotor auf, kann der Ausgang der Inverter zusammengelegt sein. Der Elektromotor merkt dann sozusagen nicht, dass er von mehr als einem Inverter mit Strom beaufschlagt wird. Je nach angeforderter Strommenge wird entweder einer der Inverter oder beide In- verter eingesetzt, um den Elektromotor mit Strom zu versorgen.

Alternativ kann die Stromführung der Inverter, die einem Elektromotor zugeordnet sind, selbst bis zum Elektromotor getrennt bleiben. Dann kann der Elektromotor ge- nauso viele Phasen aufweisen wie die Inverter zusammen. Weist ein Inverter bei- spielsweise drei Phasen auf, kann der Elektromotor, der mit zwei Invertern gekoppelt ist, sechs Phasen aufweisen. Hierbei ist der Elektromotor aufzurüsten. Allerdings gibt es bereits Ausgestaltungen von Elektromotoren mit sechs Phasen, dementsprechend können an einem derartigen Elektromotor auch zwei unterschiedliche Inverter ange- koppelt werden.

Grundsätzlich können bei dieser Ausgestaltung auch mehr Elektromotoren und Inver- ter vorgesehen sein. Sollen jeweils zwei Inverter einem Elektromotor zugeordnet sein, können auch vier Inverter und zwei Elektromotoren pro Achse vorgesehen wer- den. Weiterhin ist es denkbar, dass zwei Motoren an der elektrischen Achse ange- ordnet sind, wobei jeder Elektromotor auf einer Seite der Achse sozusagen einem Rad zugeordnet ist. Dann kann den Elektromotoren jeweils ein Inverter mit Leis- tungsdioden mit einem ersten Halbleitermaterial zugeordnet sein und ein dritter Inver- ter, der Leistungsdioden mit einem zweiten Halbleitermaterial aufweist, kann beiden Elektromotoren zugeordnet sein. Der dritte Inverter kann beispielsweise für kurzfris- tige Beschleunigungsvorgänge zum Boosten eingesetzt werden.

Weiterhin kann die Elektromotoranordnung genauso viele Inverter wie Elektromoto- ren aufweisen und jeder Inverter genau einem Elektromotor zugeordnet sein. Bei die- ser Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass genau ein Inverter und genau ein Elektromotor vorgesehen sind. Dann weist der einzige Inverter selbst die ersten und zweiten Leistungstransistoren auf.

Die Leistungstransistoren können beispielsweise derart aufgeteilt sein, dass einer ersten Leiterplatte die ersten Leistungstransistoren zugeordnet sind und einer zwei- ten Leiterplatte die zweiten Leistungstransistoren. Dann kann die Stromführung im Inverter bedarfsgerecht geregelt werden. Dadurch wird der einzelne Inverter zwar etwas teurer, jedoch ist er im Betrieb optimiert betreibbar. Auch kann, wie weiter un- ten noch beschrieben wird, durch eine geschickte Auswahl der Leistungstransistoren die Kostensteigerung im Rahmen gehalten werden, sodass der Nutzen insgesamt höher ist als der erhöhte Aufwand.

Alternativ kann die Elektromotoranordnung genau zwei Inverter und genau zwei Elektromotoren aufweisen. Dann weist jeder Inverter Leistungstransistoren mit unter- schiedlichen Halbleitermaterialien auf.

Bevorzugt kann ein Halbleitermaterial Silizium sein. Silizium ist ein Halbleitermaterial, das bei höheren Spannungen eine bessere Leitfähigkeit aufweist.

Weiterhin kann ein Halbleitermaterial Siliziumcarbid sein. Dieses ist bei niedrigeren Spannungen effizienter.

In einer Ausgestaltung kann also vorgesehen sein, dass zwei Arten von Leistungs- transistoren vorgesehen sind, nämlich Leistungstransistoren mit Silizium und Leis- tungstransistoren mit Siliziumcarbid. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Leistungstransistoren, die das Silizium aufweisen, als IGBTs ausgestaltet sind und / oder die Leistungstransistoren, die das Siliziumcarbid aufweisen als MOS- FETs ausgestaltet sind.

Die Leistungstransistoren können, unabhängig vom verwendeten Halbleitermaterial, bevorzugt als Leistungshalbleiterschalter ausgebildet sein. Insbesondere können die Leistungstransistoren als aktive Schalter ausgestaltet sein. Es kann zwar auch pas- sive Schalter, beispielsweise in Form von Dioden, in einem Inverter geben, jedoch sind zumindest zwei unterschiedliche Arten von aktiven Schaltern vorzusehen.

Insbesondere können die beanspruchten Leistungstransistoren zur Verwendung in der positiven Stromrichtung, also in der Stromrichtung zum Elektromotor hin, ange- ordnet sein. Die Elektromotoranordnung weist also bevorzugt für die positive Strom- richtung wenigstens zwei unterschiedliche aktive Schalter auf. Die Rückwärtsrichtung oder negative Stromrichtung kann je nach Leistungstransistor in positiver Stromrichtung unterschiedlich ausgestaltet sein. Bei Leistungstransistoren mit Siliziumcarbid, insbesondere MOSFETs mit Siliziumcarbid, kann die Rückwärts- richtung durch dieselben Leistungstransistoren gehen. Bei IGBTs mit Silizium kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der negativen Stromrichtung eine Diode an- geordnet ist.

Weiterhin kann als Halbleitermaterial Galliumnitrid (GaN) verwendet werden. Weiter oder alternativ kann als Halbleitermaterial Galliumoxid (Ga2Ü3) verwendet werden. Weiter oder alternativ kann als Halbleitermaterial Galliumarsenid (GaAs) verwendet werden. Weiter oder alternativ kann Kohlenstoff (C) als Halbleitermaterial verwendet werden.

Grundsätzlich kann jedes Halbleitermaterial zur Verwendung als erstes Halbleiterma- terial verwendet werden und jedes andere Halbleitermaterial als zweites Halbleiter- material. Auch können ein drittes Halbleitermaterial und ein viertes Halbleitermaterial eingesetzt werden, wenn eine weitere Optimierung dadurch erreicht werden kann. Al- lerdings steigt auch mit jedem zusätzlichen Halbleitermaterial die Komplexität, da entweder weitere Inverter oder weitere Leiterplatten vorzusehen sind und auch die Ansteuerung immer aufwendiger wird.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Leistungstransistoren mit der besseren Effizienz in der Stromleitung wenigstens 30 % der Inverterleistung stellen. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Leistungstransistoren mit der besseren Effizient in der Stromleitung wenigstens 40 % der Inverterleistung stellen. Weiterhin kann vorge- sehen sein, dass die Leistungstransistoren mit der besseren Effizienz in der Strom- leistung wenigstens 50 % der Inverterleistung stellen. Weiterhin können wenigstens 60 % vorgesehen sein.

Die bessere Effizienz bemisst sich dabei daran, dass bei der durchschnittlich erwar- teten Verwendung des Inverters eines der verwendeten Halbleitermaterialien einen optimalen Betriebspunkt hat. Beispielsweise ist Siliziumcarbid bei niedrigeren Span- nungen effizienter. Dies korreliert mit niedrigen Beschleunigungen und / oder niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. Für ein Stadtauto ist es also vorteilhaft, wenn ein größerer Anteil der Leistungstransistoren Siliziumcarbid aufweist, da die für den hauptsächlich vorgesehenen Betrieb effizienter sind als beispielsweise Leistungstran- sistoren mit Silizium.

Werden die zweiten Leistungstransistoren nur bei großen Beschleunigungen verwen- det sind diese eine Art Booster für den Fall eines Überholvorgangs oder einer Auf- fahrt-Fahrsituation. Je nach Ausgestaltung kann für diese trotzdem eine große Menge an der Inverterleistung vorgesehen sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass bei Sportwagen der Anteil der zweiten Leistungstransistoren steigt, weil für die Be- schleunigung eine große Kapazität vorgesehen sein soll. Dann kann die eigentliche Strommenge, die über die ersten Leistungstransistoren zur Verfügung gestellt wird, sogar größer sein als bei dem gerade erwähnten Stadtauto. Da für die Beschleuni- gung aber ein sehr großer Spielraum bestehen soll wird im Verhältnis eine noch grö- ßere Anzahl an zweiten Leistungsdioden vorgesehen.

Insbesondere kann man dabei neben der reinen Effizienz auch Kostengesichts- punkte berücksichtigen. So kann man diejenigen Leistungstransistoren, die sozusa- gen nur kurzzeitig verwendet werden, möglichst kostengünstig ausgestalten. Auch wenn diese in der Effizienz eher schlecht ausgebildet sind, kann so ein kurzfristiger Leistungshub kostengünstig realisiert werden. Die Gesamtbilanz wird dadurch aber auch nur unwesentlich verschlechtert.

Die Inverterleistung, auf die dabei referenziell wird, ist bevorzugt die Peakleistung. Diese ist üblicherweise als 10-Sekunden-Wert festgelegt. Es ist also diejenige maxi- male Leistung, die der Inverter für zehn Sekunden zur Verfügung stellen kann. Natür- lich kann das Verhältnis der Leistungsdioden auch durch andere Größen zueinander in Bezug gesetzt werden.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Elektromotoranordnung. Die Elektromotoranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wie beschrieben ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug kann vorteilhafterweise eine elektrische Achse aufweisen und die Elektromotoranordnung an der elektrischen Achse angeordnet sein.

Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Es kann also auch wenigstens einen Verbrennungsmotor aufweisen. Dann kann die Elektromotoranordnung an derselben oder einer anderen Achse angeordnet sein wie der Verbrennungsmotor.

Bevorzugt kann die Elektromotoranordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer einzigen elektrischen Achse angeordnet sein. Dadurch kann die Effizienz beispielsweise in Hybrid-Fahrzeugen weiter gesteigert werden, da bei rein elektrischer Fahrt bei unter- schiedlichsten Fahrsituationen immer Leistungstransistoren mit einem optimalen Be- triebspunkt zur Verfügung stehen.

Die Inverter können dabei für Spannungsklassen von 48 V, 400 V oder 800 V ausge- bildet sein. Die Leistungsdioden können dementsprechend Raitings von 80 V oder 120 V oder 650 V oder 750 V oder 1200 V aufweisen. Dabei ist die maximale Sperr- spannung bezeichnet.

Die Inverter können weiterhin Zwischenkreiskondensatoren aufweisen, eine Treiber- ansteuerung und sonstige übliche Bestandteile.

Das Kraftfahrzeug umfasst ferner eine Gleichstromquelle, bspw. wenigstens eine Batterie. Diese speist den Inverter mit Gleichstrom und/oder wird über den Inverter geladen.

Alternativ kann das Kraftfahrzeug auch eine Brennstoffzelle aufweisen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der fol- genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug, Fig. 2 Durchlasskennlinien,

Fig. 3 ein Kraftfahrzeug in einer zweiten Ausgestaltung,

Fig. 4 eine Elektromotoranordnung in einer ersten Ausgestaltung,

Fig. 5 eine Elektromotoranordnung in einer zweiten Ausgestaltung,

Fig. 6 eine Elektromotoranordnung in einer dritten Ausgestaltung und

Fig. 7 eine Elektromotoranordnung in einer vierten Ausgestaltung.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Leistungselektronik 2, beispielsweise in Form eines Inverters 3. Dieser umfasst u.a. ein Leistungsmodul 4.

Das Kraftfahrzeug 1 kann insbesondere eine elektrische Achse 5 aufweisen. Das Kraftfahrzeug 1 kann grundsätzlich als Hybrid-Kraftfahrzeug oder als Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Besonders bevorzugt weist das Kraftfahrzeug 1 eine einzige elektri- sche Achse auf.

Fig. 2 zeigt die Durchlasskennlinien eines Siliziumcarbid-MOSFETs und eines Sili- zium-IGBTs. Auf der Achse 8 ist das Verhältnis der Spannungen LJas gegen Uce auf- getragen und auf der Achse 9 das Verhältnis der Ströme Id zu lc. Dabei zeigt die Linie 10 die Durchlasskennlinie eines Siliziumcarbid-MOSFETs und die Linie 12 die Durch- lasskennlinie eines Silizium-IGBTs. Man erkennt, dass am Break-Even-Punkt 14 die Leitfähigkeit des Silizium-IGBTs besser wird als die des Siliziumcarbid-MOSFETs.

Derartige Kennlinien existieren selbstverständlich auch für andere Halbleitermateria- lien und Transistorentypen. Dabei erkennt man auch, dass der maximale Ausgangs- strom 16 beim Silizium-IGBT bei geringeren Spannungen erreicht wird als beim Silizi- umcarbid-MOSFET. Fig. 3 zeigt ein Kraftfahrzeug 18 in einer zweiten Ausgestaltung. Dieses weist zwei elektrische Achsen 20 und 22 auf. Beide können eine Elektromotoranordnung 6 auf- weisen.

Fig. 4 zeigt eine Elektromotoranordnung 6 in einer ersten Ausgestaltung. Diese weist einen ersten Inverter 24 auf, der mit einem ersten Elektromotor 26 wirkverbunden ist sowie einen zweiten Inverter 28, der mit einem zweiten Elektromotor 30 wirkverbun- den ist. Beide Elektromotoren können eine Achse 32 antreiben. Der erste Inverter 24 weist erste Leistungsdioden 34 auf, die ein erstes Halbleitermaterial 36 aufweisen. Die ersten Leistungsdioden 34 sind dabei rein schematisch dargestellt, wie auch das erste Halbleitermaterial 36. Ausgestaltungen der ersten Leistungsdioden als MOS- FET oder IGBT sind allgemein bekannt.

Der zweite Inverter 28 weist zweite Leistungstransistoren 38 auf, die ein zweites Halbmaterial 40 umfassen.

Bei dem ersten Halbleitermaterial 36 kann es sich beispielsweise um Silizium han- deln und bei dem zweiten Halbleitermaterial 40 beispielsweise um Siliziumcarbid. Weiterhin weist jeder Inverter mehr als eine einzige erste Leistungsdiode auf und der Übersichtlichkeit halber ist aber lediglich jeweils eine Leistungsdiode dargestellt. Die Achse 32 kann dabei entweder durch einen der Elektromotoren 26 oder 30 alleine o- der auch durch beide Elektromotoren 26 und 30 gleichzeitig angetrieben werden.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Elektromotoranordnung 6. Im Unter- schied zu Fig. 4 sind sowohl der erste Inverter 24 als auch der zweite Inverter 28 mit einem einzigen Elektromotor 42 elektrisch verbunden. Geht man davon aus, dass so- wohl der erste Inverter 24 als auch der zweite Inverter 28 einen dreiphasigen Aus- gang aufweisen, so ist der Elektromotor 42 sechsphasig ausgebildet. Die Überlage- rung der Ströme der Inverter findet damit im Elektromotor 42 statt.

Fig. 6 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Anordnung bestehend aus zwei In- vertern 24 und 28 und einem Elektromotor 26. Dabei findet die Zusammenführung der Ausgangsströme der Inverter 24 und 28 außerhalb des Elektromotors 26 und vor diesem statt, sodass der Elektromotor so ausgebildet sein kann, als wäre er mit ei- nem einzigen Inverter verbunden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Elektromotoranordnung 6. Dabei ist ein Inverter 44 vorgesehen, der sowohl erste Leistungstransistoren 34 mit einem ersten Halbleitermaterial 36 als auch zweite Leistungstransistoren 38 mit einem zweiten Halbleitermaterial 40 aufweist. Der Inverter 44 ist dann mit einem Elektromotor 26 wirkverbunden. Dadurch kann die Anzahl der Inverter auf Eins reduziert werden. Der Inverter 44 ist dabei etwas komplexer aufgebaut als einer der Inverter 24 oder 28, da er beispielsweise zwei Leiterplatten aufweisen sollte, wobei jede Leiterplatte eine Sorte Leistungstransistoren zugeordnet ist. Es gibt daher also auch eine erste Leiter- platte, die mit ersten Leistungstransistoren bestückt ist und eine zweite Leiterplatte, die mit zweiten Leistungstransistoren bestückt ist. Alternativ können die Leistungs- transistoren 34 und 38 auch auf einer einzigen Leiterplatte angeordnet sein.

Bezugszeichen

Kraftfahrzeug

Leistungselektronik

Inverteranordnung

Leistungsmodul elektrische Achse

Elektromotoranordnung

Elektromotor

Achse

Achse

Linie

Linie

Break-Even-Punkt

Ausgangsstrom

Kraftfahrzeug elektrische Achse elektrische Achse

Inverter

Elektromotor

Inverter

Elektromotor

Achse erster Leistungstransistor erstes Halbleitermaterial zweiter Leistungstransistor zweites Halbleitermaterial

Elektromotor

Inverter