DE102010023732A1 - Circuit arrangement for motor car, has low-energy storage unit directly connected between battery and pole of output end of actuator, where storage unit comprises capacitor, and shift members that directly interconnects to induction coil - Google Patents

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Abstract

The arrangement has an electric machine (1) i.e. motor, provided with an induction coil (3). An inverter with shift members (4) provides alternating voltage to the electric machine. A battery (5) provides direct voltage at an input end of the inverter. The shift members of the inverter directly interconnected to the induction coil with components of an advancing actuator (2). A low-energy storage unit (6) is directly connected between the battery and a pole of an output end of the actuator, where the storage unit comprises a capacitor. Independent claims are also included for the following: (1) a method for generating high direct current voltage (2) a motor car comprising an electrical power assist device (3) a method for operating a motor car.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer elektrischen Maschine, die mindestens eine Induktionsspule aufweist, einem Wechselrichter mit Schaltelementen zum Erzeugen einer Wechselspannung für die elektrische Maschine aus einer Gleichspannung, und einer Batterie, die am Eingang des Wechselrichters die Gleichspannung bereitstellt, wobei die Schaltelemente des Wechselrichters direkt mit der mindestens einen Induktionsspule verschaltet sind und zusammen mit der Induktionsspule als Komponenten eines Hochsetzstellers genutzt werden, mit dem eine höhere als die genannte Gleichspannung erzeugbar ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen einer höheren Gleichspannung aus einer geringeren Gleichspannung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Lenkunterstützungseinrichtung und einer Scheibenheizungseinrichtung. Ferner wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit derartiger Lenkunterstützung und Scheibenheizung bereitgestellt.The present invention relates to a circuit arrangement with an electrical machine having at least one induction coil, an inverter with switching elements for generating an AC voltage for the electric machine from a DC voltage, and a battery which provides the DC voltage at the input of the inverter, wherein the switching elements of Inverter are directly connected to the at least one induction coil and are used together with the induction coil as components of a boost converter, with which a higher than said DC voltage can be generated. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for generating a higher DC voltage from a lower DC voltage. Furthermore, the present invention relates to a motor vehicle having an electric power steering device and a window heating device. Furthermore, a method for operating a motor vehicle with such steering assistance and window heating is also provided.

Neben dem 12 V-Energienetz im Kraftfahrzeug werden zunehmend andere Spannungspegel benötigt. Ein Hochsetzsteller transformiert beispielsweise die Spannung auf die doppelte Energienetzspannung. Aus dieser Hochspannung können hochdynamische Verbraucher versorgt werden oder Heizungsverbraucher, die eine höhere Spannung benötigen.In addition to the 12 V energy network in motor vehicles, other voltage levels are increasingly needed. For example, a boost converter transforms the voltage to twice the power supply voltage. From this high voltage, highly dynamic consumers can be supplied or heating consumers who require a higher voltage.

Ein Hochsetzsteller bekannter Bauform weist am Eingang eine Induktionsspule auf, die an den gemeinsamen Verbindungspunkt zweier Schaltelemente (typischerweise MOSFET-Schalter) geschaltet ist. Die beiden anderen Anschlüsse der Schaltelemente sind jeweils mit einem Anschluss eines Kondensators verbunden. Die Spannung am Kondensator stellt die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers dar. Den Eingang dieses einphasigen Hochsetzstellers bildet der freie Anschluss der Induktionsspule und ein Pol des Kondensators. An den Eingang dieses einphasigen Hochsetzstellers wird beispielsweise eine Batterie geschaltet.A boost converter of known design has at the input to an induction coil, which is connected to the common connection point of two switching elements (typically MOSFET switch). The two other terminals of the switching elements are each connected to a terminal of a capacitor. The voltage across the capacitor represents the output voltage of the boost converter. The input of this single-phase boost converter forms the free connection of the induction coil and a pole of the capacitor. For example, a battery is switched to the input of this single-phase boost converter.

Wird der Hochsetzsteller dreiphasig ausgelegt, so kann er gemäß der Druckschrift WO 03/067737 A1 in eine Drehfeldmaschine integriert werden, wenn das Energienetz an den Sternpunkt der Drehfeldmaschine angeschlossen wird. 1 zeigt einen solchen in eine Drehfeldmaschine 1 integrierten Hochsetzsteller 2. Die Drehfeldmaschine 1 besitzt für jede Phase eine Induktionsspule 3. Der an die Induktionsspulen angeschlossene Wechselrichter, welcher in bekannter Weise Schaltelemente 4 aufweist, wird hier als Komponente des Hochsetzstellers 2 genutzt. Auf der Hochspannungsseite befindet sich der Kondensator C des Hochsetzstellers. Auf der Niederspannungsseite des Hochsetzstellers befindet sich eine Batterie 5. Speziell ist sie an den Sternpunkt der drei Induktionsspulen 3 und einen Pol des Ausgangs des Hochsetzstellers 2 geschaltet.If the boost converter designed three-phase, it may according to the publication WO 03/067737 A1 be integrated into an induction machine when the power grid is connected to the neutral point of the induction motor. 1 shows such in an induction machine 1 integrated boost converter 2 , The induction machine 1 has an induction coil for each phase 3 , The inverter connected to the induction coil, which in a known manner switching elements 4 is here as a component of the boost converter 2 used. On the high voltage side is the capacitor C of the boost converter. On the low voltage side of the boost converter is a battery 5 , Specifically, it is at the neutral point of the three induction coils 3 and one pole of the output of the boost converter 2 connected.

Der Energiefluss zwischen einem Hochspannungsnetz am Ausgang des Hochsetzstellers 2 und einem 12 V-Energienetz (symbolisiert durch die Batterie 5 in 1) kann dabei unabhängig vom Betrieb der Drehfeldmaschine 1 gesteuert werden. D. h. die Maschine muss sich nicht drehen, um die Energie zwischen 12 V-Energienetz und Hochspannungsnetz zu transferieren. Sie kann sich aber drehen, sofern mit dem Wechselrichter, d. h. den Schaltelementen 4, ein geeignetes Drehfeld erzeugt wird.The energy flow between a high-voltage network at the output of the boost converter 2 and a 12 V power grid (symbolized by the battery 5 in 1 ) can be independent of the operation of the induction machine 1 to be controlled. Ie. the machine does not have to turn to transfer the energy between 12 V power grid and high voltage grid. However, it can rotate, provided that with the inverter, ie the switching elements 4 , a suitable rotating field is generated.

Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 102 59 879 A1 eine Schaltungsanordnung zur Bereitstellung von Energie an elektrische Verbraucher unterschiedlichen Energiebedarfs. Dort wird zur Erzeugung einer Hochspannung jedoch ein separater Hochsetzsteller verwendet. Damit ergeben sich erhöhte Herstellungskosten für die Schaltungsanordnung.Furthermore, the document describes DE 102 59 879 A1 a circuit arrangement for providing energy to electrical consumers of different energy needs. There, however, a separate boost converter is used to generate a high voltage. This results in increased production costs for the circuit arrangement.

Des Weiteren ist in der Patentschrift DE 198 38 296 B4 ein elektrisches Spannungsversorgungssystem beschrieben. Auch dort ist ein Hochsetzsteller eingesetzt, um aus einem 12 V-System eine höhere Spannung zu erzeugen. Da bei dem Hochsetzsteller lediglich Dioden und keine aktiven Schaltelemente eingesetzt werden, ist ein zusätzlicher Schalter notwendig, um den Energiefluss steuern zu können. Es handelt sich also um einen Generator mit Brückengleichrichter und ebenfalls einem separaten Hochsetzsteller.Furthermore, in the patent DE 198 38 296 B4 an electrical power system is described. There too, a boost converter is used to generate a higher voltage from a 12 V system. Since the boost converter only diodes and no active switching elements are used, an additional switch is necessary to control the flow of energy can. It is therefore a generator with bridge rectifier and also a separate boost converter.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, mit der aus einer Batterie Verbraucher mit einer höheren Spannung betrieben werden können, wobei die Schaltungsanordnung möglichst einfach aufgebaut sein soll und Energie mit hoher Dynamik verfügbar sein soll. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Verfahren zum Erzeugen einer höheren Gleichspannung bereitgestellt werden. Ferner wäre ein entsprechendes Kraftfahrzeug und Verfahren mit günstigerer Energieversorgung vorzuschlagen.The object of the present invention is to provide a circuit arrangement with which consumers can be operated from a battery with a higher voltage, wherein the circuit arrangement should be as simple as possible and energy with high dynamics should be available. In addition, a corresponding method for generating a higher DC voltage is to be provided. Furthermore, a corresponding motor vehicle and method with more favorable energy supply should be proposed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit einer elektrischen Maschine, die mindestens eine Induktionsspule aufweist, einem Wechselrichter mit Schaltelementen zum Erzeugen einer Wechselspannung für die elektrische Maschine aus einer Gleichspannung, und einer Batterie, die am Eingang des Wechselrichters die Gleichspannung bereitstellt, wobei die Schaltelemente des Wechselrichters direkt mit der mindestens einen Induktionsspule verschaltet sind und zusammen mit der Induktionsspule als Komponenten eines Hochsetzstellers genutzt werden, mit dem eine höhere als die genannte Gleichspannung erzeugbar ist, wobei direkt zwischen die Batterie einerseits und einem Pol des Ausgangs des Hochsetzstellers andererseits ein verglichen mit der Batterie niederohmiger Energiespeicher geschaltet ist.According to the invention this object is achieved by a circuit arrangement with an electrical machine having at least one induction coil, an inverter with switching elements for generating an AC voltage for the electric machine from a DC voltage, and a battery which provides the DC voltage at the input of the inverter, wherein the Switching elements of the inverter are connected directly to the at least one induction coil and used together with the induction coil as components of a boost converter, with a higher than said DC voltage can be generated, being connected directly between the battery on the one hand and a pole of the output of the boost converter on the other hand compared with the low-energy battery storage.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren zum Erzeugen einer höheren Gleichspannung aus einer niedrigeren Gleichspannung durch Bereitstellen einer elektrischen Maschine, die mindestens eine Induktionsspule aufweist, Bereitstellen eines Wechselrichters mit Schaltelementen zum Erzeugen einer Wechselspannung für die elektrische Maschine aus der niedrigeren Gleichspannung, und Bereitstellen einer Batterie am Eingang des Wechselrichters, wobei die Schaltelemente des Wechselrichters direkt mit der mindestens einen Induktionsspule verschaltet sind und die Schaltelemente des Wechselrichters so angesteuert werden, dass sie zusammen mit der Induktionsspule als Komponenten eines Hochsetzstellers genutzt werden, und damit die höhere Gleichspannung aus der niedrigeren Gleichspannung gewonnen wird, wobei direkt zwischen die Batterie einerseits und einem Pol des Ausgangs des Hochsetzstellers andererseits ein verglichen mit der Batterie niederohmiger Energiespeicher geschaltet wird, in den Energie von der elektrischen Maschine eingespeist und für den Hochsetzsteller entnommen wird.Moreover, according to the invention, there is provided a method for generating a higher DC voltage from a lower DC voltage by providing an electric machine having at least one induction coil, providing an inverter with switching elements for generating an AC voltage for the electric machine from the lower DC voltage, and providing a battery at the input of the inverter, wherein the switching elements of the inverter are connected directly to the at least one induction coil and the switching elements of the inverter are controlled so that they are used together with the induction coil as components of a boost converter, and thus obtained the higher DC voltage from the lower DC voltage is gescha, with directly between the battery on the one hand and a pole of the output of the boost converter on the other hand gescha compared with the low-energy battery is fed, is fed into the energy from the electric machine and removed for the boost converter.

In vorteilhafter Weise ist es durch den niederohmigen Energiespeicher möglich, ausreichend Energie für hochdynamische Verbraucher bereitzustellen. Da sich der zusätzliche Energiespeicher des Weiteren auf der Niederspannungsseite des Hochsetzstellers befindet, muss in der Regel kein separater Ladeschutz vorgesehen sein und außerdem kann der Energiespeicher weniger Zellen aufweisen als ein Energiespeicher auf der Hochspannungsseite des Hochsetzstellers.Advantageously, it is possible by the low-resistance energy storage to provide sufficient energy for highly dynamic consumers. Furthermore, since the additional energy store is located on the low-voltage side of the boost converter, no separate charging protection generally has to be provided and, moreover, the energy store can have fewer cells than an energy store on the high-voltage side of the boost converter.

Vorzugsweise handelt es sich bei der elektrischen Maschine um einen Motor. Es wird dann also eine Induktionsspule, die im Motor den Zweck der Bewegungserzeugung hat, für Hochsetzstellerzwecke verwendet.Preferably, the electrical machine is a motor. It is then so an induction coil, which has the purpose of motion generation in the engine, used for boosting purposes.

Insbesondere kann der Motor dreiphasig ausgebildet sein und drei Induktionsspulen aufweisen. Auch dann lassen sich die Induktionsspulen des Motors für den Hochsetzsteller verwenden, wenn die Spulen am Eingang zu einem Stern zusammengeschaltet sind.In particular, the motor may be formed in three phases and have three induction coils. Even then, the induction coils of the motor for the boost converter can be used when the coils are connected together at the input to a star.

Die Schaltelemente können jeweils einen MOSFET-Transistor aufweisen. Damit kann mit wenig Energieaufwand eine geeignete Steuerung für den Wechselrichterbetrieb und den Hochsetzstellerbetrieb realisiert werden.The switching elements may each comprise a MOSFET transistor. This can be realized with little energy consumption, a suitable control for the inverter operation and the boost converter operation.

Bei dem niederohmigen Energiespeicher kann es sich um einen Kondensator handeln. Dieser kann kurzfristig sehr hohe Energiemengen liefern. Alternativ kann es sich bei dem Energiespeicher auch um eine ladbare Lithium-Ionen-Batterie handeln. Damit lassen sich höhere Energiemengen durch Rekuperation speichern, und dennoch kann auch eine Lithium-Ionen-Batterie verhältnismäßig hohe Energiespitzen liefern.The low-resistance energy store may be a capacitor. This can deliver very high amounts of energy in the short term. Alternatively, the energy store can also be a loadable lithium-ion battery. Thus, higher amounts of energy can be stored by recuperation, and yet can also provide a lithium-ion battery relatively high energy peaks.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Schaltelemente von dem Wechselrichter so steuerbar, dass eine von der elektrischen Maschine erzeugte Energie in dem Energiespeicher speicherbar und von ihm für den Hochsetzsteller entnehmbar ist. Damit ist ein Energiefluss durch den Wechselrichter beziehungsweise Hochsetzsteller in beiden Richtungen möglich, zur Energieaufnahme und zur Energieabgabe.According to a further embodiment, the switching elements of the inverter are controlled so that an energy generated by the electric machine in the energy storage can be stored and removed from it for the boost converter. Thus, an energy flow through the inverter or boost converter in both directions is possible for energy absorption and energy output.

Die oben genannter Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Lenkunterstützungseinrichtung und einer Scheibenheizungseinrichtung, sowie einer Versorgungseinrichtung, mit der sowohl die Lenkunterstützungseinrichtung als auch die Scheibenheizungseinrichtung mit Energie versorgbar ist, und einer Steuereinrichtung, die bei gleichzeitigem Betrieb der Lenkunterstürzungseinrichtung und der Scheibenheizungseinrichtung die Versorgungseinrichtung so ansteuert, dass primär die Lenkunterstützungseinrichtung mit Energie versorgt wird.The above object is also achieved by a motor vehicle with an electric steering support device and a window heating device, and a supply device with which both the steering assistance device and the disk heating device can be supplied with energy, and a control device, the simultaneous operation of the Lenkuntersturzungseinrichtung and the disk heating device the supply device controls so that primarily the steering assistance device is supplied with energy.

Analog wird hierzu bereitgestellt ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, welches eine elektrische Lenkunterstützungseinrichtung und eine Scheibenheizungseinrichtung aufweist, durch Versorgen der Lenkunterstützungseinrichtung und der Scheibenheizungseinrichtung mit einer gemeinsamen Energiequelle und Steuern des Versorgens bei gleichzeitigem Betrieb von Lenkunterstützungseinrichtung und Scheibenheizungseinrichtung derart, dass primär die Lenkunterstützungseinrichtung mit Energie versorgt wird.Analogously, there is provided a method of operating a motor vehicle having an electric power steering device and a disk heater by supplying the steering assist device and the disk heater with a common power source and controlling the power supply with simultaneous operation of the steering assist device and the disk heater such that the power is primarily supplied to the steering assist device is supplied.

In vorteilhafter Weise ist damit eine sehr günstige Möglichkeit gefunden, wie zwei Verbraucher, die beide einen hohen Energieverbrauch besitzen, dennoch gleichzeitig betrieben werden können. Speziell kann eine Lenkunterstützungseinrichtung zusammen mit einer Scheibenheizungseinrichtung betrieben werden, indem ein elektrischer Antrieb mit Wechselrichter als Hochsetzsteller betrieben wird. Der in den Antrieb der Lenkunterstützung integrierte Hochsetzsteller kann bei dieser vorteilhaften Kombination als Hochsetzsteller für den Hochspannungsverbraucher (hier die Scheibenheizung) verwendet werden.Advantageously, this is a very cheap way found how two consumers, both of which have high energy consumption, yet can be operated simultaneously. Specifically, a steering assist device can be operated together with a disk heating device by an electric drive with inverter is operated as a boost converter. The integrated in the drive of the steering assistance boost converter can in this advantageous combination as boost converter for the High voltage consumers (here the disc heater) are used.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 das Schaltbild einer Drehfeldmaschine mit Wechselrichter und integriertem drei-phasigen Hochsetzsteller gemäß dem Stand der Technik und 1 the diagram of a rotating field machine with inverter and integrated three-phase step-up converter according to the prior art and

2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Drehfeldmaschine gemäß 2 a circuit diagram of a rotating field machine according to the invention

1 mit zusätzlichem niederohmigen Energiespeicher auf der Niederspannungsseite. 1 with additional low-impedance energy storage on the low-voltage side.

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

Die in 2 dargestellte, erfindungsgemäße Schaltungsanordnung basiert auf derjenigen von 1, so dass zur weiteren Beschreibung auf diejenige von 1 verwiesen wird. Die Schaltungsanordnung besitzt also neben den zum Sternpunkt verschalteten Induktionsspulen 3 der Drehfeldmaschine 1' einen Wechselrichter 2 mit MOSFET-Schaltelementen 4. Eingangsseitig bezogen auf den Hochsetzsteller befindet sich die Batterie 5 und ausgangsseitig der Kondensator C. An der Batterie 5 fällt die Spannung UBat und an dem Kondensator C die Spannung UC ab.In the 2 illustrated circuit arrangement according to the invention is based on that of 1 , so that for further description on that of 1 is referenced. The circuit arrangement therefore has in addition to the induction coil connected to the neutral point 3 the induction machine 1' an inverter 2 with MOSFET switching elements 4 , The input side of the boost converter is the battery 5 and on the output side, the capacitor C. To the battery 5 drops the voltage U Bat and the capacitor C, the voltage U C from.

Zur dynamischen Speicherung und Abgabe von Energie wird ein zusätzlicher Energiespeicher 6 in ein variables Spannungsniveau der Schaltungsanordnung integriert. Prinzipiell kann der Energiespeicher zwar auch auf der Hochspannungsseite integriert werden, dies hat aber Nachteile, da entsprechend viele Zellen beziehungsweise Kondensatoren vorgesehen werden müssten. Daher wird erfindungsgemäß der zusätzliche Energiespeicher 6 auf der Niederspannungsseite des Hochsetzstellers 2 integriert.The dynamic storage and release of energy is an additional energy storage 6 integrated into a variable voltage level of the circuit arrangement. Although the energy store can in principle also be integrated on the high-voltage side, this has disadvantages, since correspondingly many cells or capacitors would have to be provided. Therefore, according to the invention, the additional energy storage 6 on the low voltage side of the boost converter 2 integrated.

In dem Beispiel von 2 ist als zusätzlicher Energiespeicher 6 ein Kondensator C1 vorgesehen. An ihm fällt die Spannung UC1 ab. Er ist direkt zwischen die Batterie 5 beziehungsweise den Sternpunkt der Induktionesspulen 3 und dem Pol des Kondensators C geschaltet, der nicht mit der Batterie 5 verbunden ist. Die Spannung UC1 an dem zusätzlichen Energiespeicher 6 entspricht also der Spannungsdifferenz der Spannung UC am Ausgang des Hochsetzstellers und der Batteriespannung UBat am Eingang des Hochsetzstellers.In the example of 2 is as an additional energy storage 6 a capacitor C1 is provided. The voltage U C1 drops on it. He is directly between the battery 5 or the neutral point of the induction coils 3 and the pole of the capacitor C, which is not connected to the battery 5 connected is. The voltage U C1 at the additional energy storage 6 So corresponds to the voltage difference of the voltage U C at the output of the boost converter and the battery voltage U Bat at the input of the boost converter.

Die Anbindung eines Energiespeichers 6 auf der Batterieseite hat den oben genannten Vorteil, dass der Spannungspegel UC1 kleiner als auf der Hochspannungsseite ist. Da ein Energiespeicher in aller Regel eine Maximalspannung besitzt (z. B. 2,7 V bei einem Doppelschichtkondensator), werden dadurch weniger Energiespeicher benötigt, die in Reihe geschaltet werden müssen. Das gleiche gilt im Falle des Einsatzes von ladbaren Batterien (z. B. Lithium-Ionen-Batterien), denn auch dann sind auf der Niederspannungsseite Batterien mit weniger Zellen in Reihe vorzusehen.The connection of an energy storage 6 on the battery side has the above-mentioned advantage that the voltage level U C1 is smaller than on the high voltage side. Since an energy store usually has a maximum voltage (eg 2.7 V in the case of a double-layer capacitor), this means that fewer energy stores are required, which must be connected in series. The same applies in the case of the use of rechargeable batteries (eg lithium-ion batteries), because even then there are batteries with fewer cells in series on the low-voltage side.

Nichtsdestotrotz kann auch auf der Hochspannungsseite ein dynamischer Energiespeicher vorgesehen sein. Diese Aufgabe kann ein entsprechend ausgelegter Kondensator C am Ausgang des Hochsetzstellers übernehmen. Anstelle dieses Kondensators C kann aber auch hier eine ladbare Batterie eingesetzt werden.Nevertheless, a dynamic energy store can also be provided on the high-voltage side. This task can take over a suitably designed capacitor C at the output of the boost converter. Instead of this capacitor C but also a loadable battery can be used here.

Am Ausgang des Hochsetzstellers 2 sind in dem Ausführungsbeispiel von 2 Hochspannungsverbraucher in Form einer ohmschen Last 7 und eines Motors 8 angedeutet. Sie sind jeweils mit einem Schalter 9, 10 an den Hochsetzstellerausgang, d. h. parallel zu dem Kondensator C, angeschlossen.At the output of the boost converter 2 are in the embodiment of 2 High voltage consumer in the form of a resistive load 7 and an engine 8th indicated. They are each with a switch 9 . 10 to the boost converter output, ie parallel to the capacitor C, connected.

In der Schaltungsanordnung gemäß 2 kann der Energiefluss frei gesteuert werden. D. h. wird ein Verbraucher 7, 8 an die Hochspannungsseite UC angeschlossen, kann dieser aus dem Energiespeicher 6, der Batterie 5 oder aus beiden gemeinsam versorgt werden.In the circuit arrangement according to 2 the energy flow can be freely controlled. Ie. becomes a consumer 7 . 8th connected to the high voltage side U C , this can from the energy storage 6 , the battery 5 or be supplied from both together.

Durch die Verwendung von niederohmigen Energiespeichern 6 (gegebenenfalls auch der Kondensator C als Energiespeicher), kann die Versorgung von dynamischen Verbrauchern verbessert werden. Haben Hochspannungsverbraucher einen großen dynamischen pulsförmigen Energieverbrauch, kann dieser aus dem Energiespeicher 6 entnommen werden. Die Energiespeicher 6 beziehungsweise C können auch die von einem Hochspannungsmotor 8 erzeugte Energie aufnehmen. Dadurch wird die Batterie 5 entlastet.Through the use of low-impedance energy storage 6 (If appropriate, the capacitor C as an energy storage), the supply of dynamic loads can be improved. Have high-voltage consumers a large dynamic pulse energy consumption, this can from the energy storage 6 be removed. The energy storage 6 or C can also by a high-voltage motor 8th absorb generated energy. This will cause the battery 5 relieved.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird innerhalb des Kraftfahrzeugs ein träger Hochspannungsverbraucher mit einem motorbetriebenen, demgegenüber sehr dynamischen Verbraucher kombiniert. Der Motor des dynamischen Verbrauchers wird erfindungsgemäß für den Hochsetzsteller verwendet. Dadurch ist es möglich, dass der dynamische Verbraucher hinsichtlich des Energieverbrauchs Priorität erhält und der trägere Verbraucher beim gleichzeitigen Betrieb nur reduziert Energie erhält oder komplett abgeschaltet wird. Besonders vorteilhaft lässt sich dies für eine Kombination aus einer elektrischen Lenkunterstützung mit einem Hochspannungsverbraucher wie der Frontscheibenheizung oder einer anderen Heizung nutzen. Die elektrische Lenkung ist für hohe Ströme ausgelegt, ist aber nur kurzzeitig in Betrieb. Die Heizung beziehungsweise Frontscheibenheizung hingegen hat eine hohe Grundlast, wobei die Funktion kurzzeitig unterbrochen werden darf. Aus diesem Grund können beide Systeme hinsichtlich der Energieversorgung gut miteinander kombiniert werden. Dadurch, dass der Betrieb eines Verbrauchers kurzzeitig unterbrochen ist, muss der Wechselrichter nicht größer ausgelegt werden. Außerdem ist der Energiefluss unabhängig von der Drehzahl der Maschine mit den Induktionsspulen bidirektional steuerbar.In a particularly preferred embodiment, a carrier high voltage consumer is combined with a motor-driven, in contrast very dynamic consumer within the motor vehicle. The motor of the dynamic load is used according to the invention for the boost converter. As a result, it is possible for the dynamic consumer to be given priority in terms of energy consumption and for the wearier consumer to receive only reduced energy during simultaneous operation or to be switched off completely. This can be used particularly advantageously for a combination of an electric steering assistance with a high-voltage consumer such as the windscreen heater or another heater. The Electric steering is designed for high currents, but is only briefly in operation. The heater or windscreen heater, however, has a high base load, the function may be interrupted for a short time. For this reason, both systems can be well combined in terms of energy supply. The fact that the operation of a consumer is interrupted for a short time, the inverter must not be designed larger. In addition, the energy flow is bidirectionally controllable, irrespective of the speed of the machine with the induction coils.

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Claims (12)

Schaltungsanordnung mit – einer elektrischen Maschine (1), die mindestens eine Induktionsspule (3) aufweist, – einem Wechselrichter mit Schaltelementen (4) zum Erzeugen einer Wechselspannung für die elektrische Maschine (1) aus einer Gleichspannung, und – einer Batterie (5), die am Eingang des Wechselrichters die Gleichspannung bereitstellt, wobei – die Schaltelemente (4) des Wechselrichters direkt mit der mindestens einen Induktionsspule (3) verschaltet sind und zusammen mit der Induktionsspule (3) als Komponenten eines Hochsetzstellers (2) genutzt werden, mit dem eine höhere als die genannte Gleichspannung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – direkt zwischen die Batterie (5) einerseits und einem Pol des Ausgangs des Hochsetzstellers (2) andererseits ein verglichen mit der Batterie (5) niederohmiger Energiespeicher (6) geschaltet ist.Circuit arrangement with - an electric machine ( 1 ), the at least one induction coil ( 3 ), - an inverter with switching elements ( 4 ) for generating an alternating voltage for the electric machine ( 1 ) from a DC voltage, and - a battery ( 5 ), which provides the DC voltage at the input of the inverter, wherein - the switching elements ( 4 ) of the inverter directly with the at least one induction coil ( 3 ) and together with the induction coil ( 3 ) as components of a boost converter ( 2 ) are used, with a higher than said DC voltage can be generated, characterized in that - directly between the battery ( 5 ) on the one hand and a pole of the output of the boost converter ( 2 ) On the other hand compared to the battery ( 5 ) low-resistance energy storage ( 6 ) is switched. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Maschine (1) ein Motor ist.Circuit arrangement according to claim 1, wherein the electric machine ( 1 ) is an engine. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, wobei der Motor dreiphasig ausgebildet ist und drei Induktionsspulen (3) aufweist.Circuit arrangement according to claim 2, wherein the motor is designed in three-phase and three induction coils ( 3 ) having. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (4) jeweils einen MOSFET-Transistor aufweisen.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the switching elements ( 4 ) each have a MOSFET transistor. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher (6) einen Kondensator aufweist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the energy store ( 6 ) has a capacitor. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Energiespeicher (6) eine ladbare Lithium-Ionen-Batterie aufweist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, wherein the energy store ( 6 ) has a loadable lithium-ion battery. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (4) von dem Wechselrichter so steuerbar sind, dass eine von der elektrischen Maschine (1) erzeugte Energie in dem Energiespeicher (6) speicherbar und von ihm für den Hochsetzsteller (2) entnehmbar ist.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, wherein the switching elements ( 4 ) are controllable by the inverter so that one of the electrical machine ( 1 ) generated energy in the energy store ( 6 ) storable and from him for the boost converter ( 2 ) is removable. Verfahren zum Erzeugen einer höheren Gleichspannung aus einer niedrigeren Gleichspannung durch – Bereitstellen einer elektrischen Maschine (1), die mindestens eine Induktionsspule (3) aufweist, – Bereitstellen eines Wechselrichters mit Schaltelementen (4) zum Erzeugen einer Wechselspannung für die elektrische Maschine (1) aus der niedrigeren Gleichspannung, und – Bereitstellen einer Batterie (5) am Eingang des Wechselrichters, wobei – die Schaltelemente (4) des Wechselrichters direkt mit der mindestens einen Induktionsspule (3) verschaltet sind und – die Schaltelemente (4) des Wechselrichters so angesteuert werden, dass sie zusammen mit der Induktionsspule (3) als Komponenten eines Hochsetzstellers (2) genutzt werden, und damit die höhere Gleichspannung aus der niedrigeren Gleichspannung gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – direkt zwischen die Batterie (5) einerseits und einem Pol des Ausgangs des Hochsetzstellers (2) andererseits ein verglichen mit der Batterie (5) niederohmiger Energiespeicher (6) geschaltet wird, in den Energie von der elektrischen Maschine eingespeist und für den Hochsetzsteller entnommen wird.Method for generating a higher DC voltage from a lower DC voltage by providing an electrical machine ( 1 ), the at least one induction coil ( 3 ), - providing an inverter with switching elements ( 4 ) for generating an alternating voltage for the electric machine ( 1 ) from the lower DC voltage, and - providing a battery ( 5 ) at the input of the inverter, wherein - the switching elements ( 4 ) of the inverter directly with the at least one induction coil ( 3 ) are interconnected and - the switching elements ( 4 ) of the inverter are controlled so that they together with the induction coil ( 3 ) as components of a boost converter ( 2 ) are used, and thus the higher DC voltage is obtained from the lower DC voltage, characterized in that - directly between the battery ( 5 ) on the one hand and a pole of the output of the boost converter ( 2 ) On the other hand compared to the battery ( 5 ) low-resistance energy storage ( 6 ), is fed into the energy from the electric machine and removed for the boost converter. Kraftfahrzeug mit – einer elektrischen Lenkunterstützungseinrichtung und – einer Scheibenheizungseinrichtung, gekennzeichnet durch – eine Versorgungseinrichtung, mit der sowohl die Lenkunterstützungseinrichtung als auch die Scheibenheizungseinrichtung mit Energie versorgbar ist, und – eine Steuereinrichtung, die bei gleichzeitigem Betrieb der Lenkunterstürzungseinrichtung und der Scheibenheizungseinrichtung die Versorgungseinrichtung so ansteuert, dass primär die Lenkunterstützungseinrichtung mit Energie versorgt wird.Motor vehicle with - An electric steering support device and A window heating device, marked by A supply device with which both the steering assistance device and the window heating device can be supplied with energy, and - A control device which controls the supply device so that primarily the steering assistance device is energized with simultaneous operation of the Lenkunterstürzungseinrichtung and the disk heating device. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Versorgungseinrichtung eine Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 aufweist und wobei ein Motor der Lenkunterstützungseinrichtung die elektrische Maschine ist.Motor vehicle according to claim 9, wherein the supply device comprises a circuit arrangement according to one of the preceding claims 1 to 7 and wherein a motor of the steering assistance device is the electric machine. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, welches eine elektrische Lenkunterstützungseinrichtung und eine Scheibenheizungseinrichtung aufweist, gekennzeichnet durch – Versorgen der Lenkunterstützungseinrichtung und der Scheibenheizungseinrichtung mit einer gemeinsamen Energiequelle und – Steuern des Versorgens bei gleichzeitigem Betrieb von Lenkunterstützungseinrichtung und Scheibenheizungseinrichtung derart, dass primär die Lenkunterstützungseinrichtung mit Energie versorgt wird.Method for operating a motor vehicle having an electric power steering device and a window heating device, marked by Supplying the steering assistance device and the window heating device with a common energy source and - Controlling the supply with simultaneous operation of the steering assistance device and the disc heating device such that primarily the steering assistance device is supplied with energy. Verfahren nach Anspruch 11, wobei für die Lenkunterstützungseinrichtung und die Scheibenheizungseinrichtung mit dem Verfahren nach Anspruch 8 die höhere Gleichspannung erzeugt wird und die Batterie (5) zusammen mit dem Energiespeicher (6) als die gemeinsame Energiequelle dienen.The method of claim 11, wherein for the steering assist device and the disk heating device with the method according to claim 8, the higher DC voltage is generated and the battery ( 5 ) together with the energy store ( 6 ) serve as the common source of energy.
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