DE102018221991A1 - Electrical control device and system - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Steuergerät (1), aufweisend:- einen Zwischenkreis (2) mit einem Zwischenkreiskondensator (3),- einen Gleichspannungsanschluss (4), der dazu vorgesehen ist, mit einem korrespondierenden Gleichspannungsanschluss (5) mindestens eines externen Gerätes (6) gekoppelt zu werden, und- einen bidirektionalen DC/DC-Wandler (7) aufweisend:- einen ersten Anschluss (8) und einen zweiten Anschluss (9), wobei der erste Anschluss (8) mit dem Zwischenkreis (2) elektrisch verbunden ist und der zweite Anschluss (9) mit dem Gleichspanungsanschluss (4) elektrisch verbunden ist, und- eine Steuereinheit (10), die dazu ausgebildet ist,- den bidirektionalen DC/DC-Wandler (7) in einer ersten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler (7) elektrische Energie von dem Zwischenkreis (2) in Richtung des Gleichspannungsanschlusses (4) überträgt, und- den bidirektionalen DC/DC-Wandler (7) in einer zweiten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler (7) elektrische Energie von dem Gleichspannungsanschluss (4) in Richtung des Zwischenkreises (2) überträgt, um den Zwischenkreiskondensator (3) vorzuladen.Electrical control device (1), comprising: - an intermediate circuit (2) with an intermediate circuit capacitor (3), - a DC voltage connection (4), which is intended to be coupled to a corresponding DC voltage connection (5) of at least one external device (6) , and- a bidirectional DC / DC converter (7) comprising: - a first connection (8) and a second connection (9), the first connection (8) being electrically connected to the intermediate circuit (2) and the second connection (9) is electrically connected to the direct voltage connection (4), and - a control unit (10), which is designed to - control the bidirectional DC / DC converter (7) in a first operating mode such that the bidirectional DC / DC Converter (7) transmits electrical energy from the intermediate circuit (2) in the direction of the direct voltage connection (4), and - to control the bidirectional DC / DC converter (7) in a second operating mode such that the bidirectional DC / DC converter ( 7) e transmits electrical energy from the DC voltage connection (4) in the direction of the intermediate circuit (2) in order to precharge the intermediate circuit capacitor (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steuergerät und ein System mit einem solchen elektrischen Steuergerät.The invention relates to an electrical control device and a system with such an electrical control device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Steuergerät und ein System zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar sind.The invention has for its object to provide an electrical control unit and a system that are simple and inexpensive to manufacture.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1 und ein System nach Anspruch 10.The invention solves this problem by an electrical control device according to claim 1 and a system according to claim 10.

Das elektrische Steuergerät weist herkömmlich einen Zwischenkreis mit einem Zwischenkreiskondensator auf. Insoweit sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.The electrical control device conventionally has an intermediate circuit with an intermediate circuit capacitor. In this regard, reference is also made to the relevant specialist literature.

Das elektrische Steuergerät weist weiter einen, insbesondere zweipoligen, Gleichspannungsanschluss auf, der dazu vorgesehen ist, mit einem korrespondierenden Gleichspannungsanschluss mindestens eines externen Gerätes gekoppelt zu werden. Das externe Gerät ist von dem elektrischen Steuergerät getrennt ausgebildet.The electrical control device also has a, in particular two-pole, DC voltage connection, which is provided for being coupled to a corresponding DC voltage connection of at least one external device. The external device is designed separately from the electrical control device.

Das elektrische Steuergerät weist weiter einen bidirektionalen DC/DC-Wandler auf. Der DC/DC-Wandler weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf, wobei der erste Anschluss mit dem Zwischenkreis elektrisch verbunden ist und der zweite Anschluss mit dem Gleichspanungsanschluss elektrisch verbunden ist. Der erste Anschluss kann herkömmlich zwei Anschlusspole aufweisen. Der zweite Anschluss kann entsprechen herkömmlich zwei Anschlusspole aufweisen.The electrical control unit also has a bidirectional DC / DC converter. The DC / DC converter has a first connection and a second connection, the first connection being electrically connected to the intermediate circuit and the second connection being electrically connected to the DC voltage connection. The first connection can conventionally have two connection poles. The second connection can conventionally have two connection poles.

Das elektrische Steuergerät weist weiter eine Steuereinheit auf, beispielsweise in Form eines Microcontrollers. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, den bidirektionalen DC/DC-Wandler bzw. dessen ansteuerbare Schaltmittel in einer ersten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler elektrische Energie von dem Zwischenkreis in Richtung des Gleichspannungsanschlusses überträgt, und den bidirektionalen DC/DC-Wandler bzw. dessen Schaltmittel in einer zweiten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler elektrische Energie von dem Gleichspannungsanschluss in Richtung des Zwischenkreises überträgt, insbesondere um den Zwischenkreiskondensator vorzuladen.The electrical control unit also has a control unit, for example in the form of a microcontroller. The control unit is designed to control the bidirectional DC / DC converter or its controllable switching means in a first operating mode such that the bidirectional DC / DC converter transfers electrical energy from the intermediate circuit in the direction of the DC voltage connection, and the bidirectional DC / DC To control the converter or its switching means in a second operating mode such that the bidirectional DC / DC converter transfers electrical energy from the DC voltage connection in the direction of the intermediate circuit, in particular in order to precharge the intermediate circuit capacitor.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Zwischenkreis ein Gleichspannungszwischenkreis.According to one embodiment, the intermediate circuit is a DC voltage intermediate circuit.

Gemäß einer Ausführungsform ist der bidirektionale DC/DC-Wandler ein Sperrwandler.According to one embodiment, the bidirectional DC / DC converter is a flyback converter.

Gemäß einer Ausführungsform weist der bidirektionale DC/DC-Wandler bzw. der Sperrwandler einen, insbesondere galvanisch trennenden, Übertrager mit einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung auf. Der bidirektionale DC/DC-Wandler bzw. der Sperrwandler weist weiter ein erstes mittels der Steuereinheit angesteuertes Schaltmittel auf, wobei das erste Schaltmittel und die erste Wicklung in Reihe zwischen einen ersten Anschlusspol und einen zweiten Anschlusspol des ersten Anschlusses eingeschleift sind. Der bidirektionale DC/DC-Wandler bzw. der Sperrwandler weist weiter ein zweites mittels der Steuereinheit angesteuertes Schaltmittel auf, wobei das zweite Schaltmittel und die zweite Wicklung in Reihe zwischen Anschlusspole des zweiten Anschlusses eingeschleift sind. Das erste und das zweite Schaltmittel können Halbleiterschaltmittel sein, beispielsweise Feldeffekttransistoren.According to one embodiment, the bidirectional DC / DC converter or the flyback converter has a, in particular galvanically isolating, transformer with a first winding and a second winding. The bidirectional DC / DC converter or the flyback converter further has a first switching means controlled by the control unit, the first switching means and the first winding being looped in series between a first connection pole and a second connection pole of the first connection. The bidirectional DC / DC converter or the flyback converter further has a second switching means controlled by the control unit, the second switching means and the second winding being looped in series between connection poles of the second connection. The first and the second switching means can be semiconductor switching means, for example field effect transistors.

Gemäß einer Ausführungsform steuert die Steuereinheit das zweite Schaltmittel derart an, dass in der ersten Betriebsart eine an der zweiten Wicklung anstehende bzw. in der zweiten Wicklung induzierte Wechselspannung synchrongleichgerichtet wird. Die Steuereinheit kann das zweite Schaltmittel in der zweiten Betriebsart derart ansteuern, dass elektrische Energie in Richtung des Zwischenkreises übertragen wird.According to one embodiment, the control unit controls the second switching means in such a way that in the first operating mode an AC voltage applied to the second winding or induced in the second winding is synchronized. The control unit can control the second switching means in the second operating mode such that electrical energy is transmitted in the direction of the intermediate circuit.

Der Sperrwandler arbeitet bidirektional und kann die Richtung der Energieübertragung an die Anforderung anpassen. Der Sperrwandler kann bestimmte Komponenten für beide Übertragungsrichtungen verwenden, insbesondere die aufwändigen Komponenten, wie Übertrager, Snubber-Schaltung, etc.The flyback converter works bidirectionally and can adapt the direction of the energy transfer to the requirement. The flyback converter can use certain components for both transmission directions, in particular the complex components, such as transformers, snubber circuits, etc.

Gemäß einer Ausführungsform wählt die Steuereinheit in Abhängigkeit von einer am ersten Anschluss anstehenden Spannung und/oder in Abhängigkeit von einer am zweiten Anschluss anstehenden Spannung entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart aus. Beispielsweise kann ein Spannungsvergleich zwischen der am ersten Anschluss anstehenden Spannung und der am zweiten Anschluss anstehenden Spannung stattfinden, wobei dann ein Energiefluss in Richtung der kleineren Spannung bewirkt wird.According to one embodiment, the control unit selects either the first operating mode or the second operating mode depending on a voltage present at the first connection and / or depending on a voltage present on the second connection. For example, a voltage comparison can take place between the voltage present at the first connection and the voltage present at the second connection, an energy flow then being effected in the direction of the lower voltage.

Gemäß einer Ausführungsform wählt die Steuereinheit in Abhängigkeit davon, ob die am ersten Anschluss anstehende Spannung einen ersten Schwellenwert überschreitet, und/oder in Abhängigkeit davon, ob die am zweiten Anschluss anstehende Spannung einen zweiten Schwellenwert überschreitet, entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart aus.According to one embodiment, the control unit selects either the first operating mode or the second operating mode depending on whether the voltage applied to the first connection exceeds a first threshold value and / or depending on whether the voltage applied to the second connection exceeds a second threshold value .

Gemäß einer Ausführungsform wählt die Steuereinheit in Abhängigkeit von einem externen Befehl, der beispielsweise über eine Feldbusschnittstelle des elektrischen Steuergerätes empfangen wird, entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart aus.According to one embodiment, the control unit selects depending on an external one Command that is received, for example, via a fieldbus interface of the electrical control device, either the first operating mode or the second operating mode.

Gemäß einer Ausführungsform ist das elektrische Steuergerät ein Frequenzumrichter.According to one embodiment, the electrical control device is a frequency converter.

Das erfindungsgemäße System weist mindestens ein oben beschriebenes elektrisches Steuergerät und mindestens ein oben beschriebenes externes Gerät auf, das mit dem Gleichspannungsanschluss des mindestens einen elektrischen Steuergeräts elektrisch koppelbar ist.The system according to the invention has at least one electrical control device described above and at least one external device described above, which can be electrically coupled to the direct voltage connection of the at least one electrical control device.

Das elektrische Steuergerät weist einen DC/DC-Wandler auf, der beispielsweise herkömmlich für die Versorgung von externen Geräten mit einer DC-Kleinspannung (beispielsweise 24 V) vorgesehen ist. Die externen Geräte können beispielsweise Kleinsteuerungen, I/O-Geräte usw. sein. Aufgrund der Versorgung der externen Geräte aus dem elektrischen Steuergerät heraus kann grundsätzlich auf eine getrennte elektrische Versorgung der externen Geräte verzichtet werden. Häufig ist jedoch dennoch eine getrennte elektrische Versorgung der externen Geräte vorgesehen bzw. vorhanden. Der DC/DC-Wandler überträgt beispielsweise für diesen Fall nur dann elektrische Energie zu den externen Geräten, falls die getrennte elektrische Versorgung nicht ausreichend ist.The electrical control device has a DC / DC converter, which is conventionally provided for the supply of external devices with a DC low voltage (for example 24 V). The external devices can be, for example, small controllers, I / O devices, etc. Due to the supply of the external devices from the electrical control device, a separate electrical supply of the external devices can be dispensed with. Often, however, a separate electrical supply to the external devices is provided or available. In this case, for example, the DC / DC converter only transfers electrical energy to the external devices if the separate electrical supply is not sufficient.

Erfindungsgemäß wird nun der bereits vorhandene DC/DC-Wandler bidirektional ausgelegt, so dass bei Vorhandensein einer getrennten elektrischen Versorgung des oder der externen Geräte elektrische Energie bei Bedarf auch in Richtung des elektrischen Steuergerätes übertragen werden kann und so beispielsweise zur Vorladung des Zwischenkreises verwendet werden kann.According to the invention, the already existing DC / DC converter is now designed bidirectionally, so that, if there is a separate electrical supply for the external device or devices, electrical energy can also be transmitted in the direction of the electrical control device, if necessary, and can thus be used, for example, to precharge the intermediate circuit .

Die Auswahl der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart kann beispielsweise über eine Busverbindung ferngesteuert und/oder über eine Parametrierung des elektrischen Steuergeräts ausgeführt sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine gute Kontrolle der Belastung eines elektrischen Speisenetzes, das das elektrische Steuergerät mit elektrischer Energie speist, während der Zeit der Aufladung des Zwischenkreises des elektrischen Steuergerätes. Auf diese Weise kann beispielsweise eine zentrale Systemsteuerung eine maximale Belastung des elektrischen Speisenetzes verringern, d.h. eine maximale Stromaufnahme reduzieren. Damit kann im Systemaufbau ein kostengünstigeres Kabel mit geringerer Nennleistung für den Netzanschluss des elektrischen Steuergerätes verwendet werden.The selection of the first operating mode or the second operating mode can, for example, be remotely controlled via a bus connection and / or via a parameterization of the electrical control device. This enables, for example, a good control of the load on an electrical supply network which supplies the electrical control unit with electrical energy during the time of charging the intermediate circuit of the electrical control unit. In this way, for example, a central system controller can reduce a maximum load on the electrical supply network, i.e. reduce a maximum power consumption. This means that a cheaper cable with a lower nominal power can be used for the mains connection of the electrical control unit in the system structure.

Weiter muss kein separater DC/DC-Wandler vorgesehen werden, der ausschließlich zur Vorladung des Zwischenkreises dient. Auch eine Vorladung des Zwischenkreises über einen Widerstand aus dem Netz kann entfallen. Daher können Kosten eingespart werden.Furthermore, there is no need to provide a separate DC / DC converter that is only used for precharging the DC link. Precharging the DC link via a resistor from the network can also be omitted. Therefore, costs can be saved.

Weiter ist eine höhere Flexibilität zur Anpassung an eine Applikation erzielbar. Bei wenigen elektrischen Steuergeräten bzw. Antrieben im System steht pro Steuergerät bzw. Antrieb mehr elektrische Anschlussleistung zur Verfügung, so dass in diesem Fall die Zwischenkreisvorladung schneller durchgeführt werden kann.Furthermore, greater flexibility for adapting to an application can be achieved. If there are only a few electrical control units or drives in the system, more electrical connection power is available for each control unit or drive, so that in this case the intermediate circuit can be precharged more quickly.

Damit besteht für einen Anlagenbauer die Möglichkeit, mit demselben Steuergerät unterschiedliche Anforderungen in der Anlage zu erfüllen. Beispielsweise kann eine kostengünstige Installation gewählt werden, bei der die Versorgung der externen Geräte ausschließlich mittels des oder der elektrischen Steuergeräte erfolgt. Alternativ kann auch eine getrennte Versorgung der externen Geräte vorgesehen sein, so dass mittels der externen Versorgung zusätzliche elektrische Energie zur Vorladung des Zwischenkreises zur Verfügung steht, so dass innerhalb kurzer Zeit nach dem Einschalten Funktionsbereitschaft hergestellt ist.This means that a system builder can use the same control unit to meet different requirements in the system. For example, an inexpensive installation can be selected in which the external devices are supplied exclusively by means of the electrical control device or devices. Alternatively, a separate supply of the external devices can also be provided so that additional electrical energy is available for precharging the intermediate circuit by means of the external supply, so that operational readiness is established within a short time after switching on.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Hierbei zeigt:

  • 1 ein Schaltbild eines Systems mit einem elektrischen Steuergerät und einem mit dem elektrischen Steuergerät gekoppelten externen Gerät.
The invention is described in detail below with reference to the drawing. Here shows:
  • 1 a circuit diagram of a system with an electrical control device and an external device coupled to the electrical control device.

1 zeigt ein Schaltbild eines Systems mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Steuergerät 1 in Form eines Frequenzumrichters und einem externen Gerät 6, beispielsweise einer herkömmlichen I/O-Komponente. 1 shows a circuit diagram of a system with an electrical control device according to the invention 1 in the form of a frequency converter and an external device 6 , for example a conventional I / O component.

Das elektrische Steuergerät 1 wird herkömmlich aus einem Versorgungsnetz 14 gespeist. Hierzu sind weitere, herkömmliche, nicht dargestellte Komponenten im elektrischen Steuergerät 1 vorgesehen, wie beispielsweise Gleichrichter, Sicherungen, usw. Insoweit sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.The electrical control unit 1 is traditionally from a supply network 14 fed. For this purpose, there are further conventional components, not shown, in the electrical control unit 1 provided, such as rectifiers, fuses, etc. In this regard, reference is also made to the relevant specialist literature.

Das elektrische Steuergerät 1 weist herkömmlich einen (Gleichspannungs-) Zwischenkreis 2 mit einem Zwischenkreiskondensator 3 auf.The electrical control unit 1 conventionally has a (DC) intermediate circuit 2nd with an intermediate circuit capacitor 3rd on.

Das elektrische Steuergerät 1 weist weiter einen Gleichspannungsanschluss 4 auf, der mit einem korrespondierenden Gleichspannungsanschluss 5 des externen Gerätes 6 elektrisch gekoppelt ist. Es können auch mehr als ein Gerät 6 an dem Gleichspannungsanschluss 4 angeschlossen sein. Das externe Gerät 6 kann zusätzlich oder alternativ zur Speisung aus dem elektrischen Steuergerät 1 über ein externes DC-Netz 15 gespeist sein, das für diesen Fall ebenfalls mit dem Gleichspannungsanschluss 4 des elektrischen Steuergeräts und dem Gleichspannungsanschluss 5 des externen Gerätes 6 elektrisch verbunden ist.The electrical control unit 1 also has a DC voltage connection 4th on that with a corresponding DC voltage connection 5 of the external device 6 is electrically coupled. You can also use more than one device 6 at the DC voltage connection 4th be connected. The external device 6 can additionally or alternatively to the supply from the electrical control unit 1 via an external DC network 15 be fed, in this case also with the DC voltage connection 4th of the electrical control unit and the DC voltage connection 5 of the external device 6 is electrically connected.

Das elektrische Steuergerät 1 weist weiter einen bidirektionalen DC/DC-Wandler 7 auf, der als Sperrwandler ausgebildet ist.The electrical control unit 1 also has a bidirectional DC / DC converter 7 on, which is designed as a flyback converter.

Der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 weist einen ersten Anschluss 8 mit Anschlusspolen 8a und 8b auf und einen zweiten Anschluss 9 mit Anschlusspolen 9a und 9b auf. Der erste Anschluss 8 ist mit dem Zwischenkreis 2 elektrisch verbunden und der zweite Anschluss 9 ist mit dem Gleichspanungsanschluss 4 elektrisch verbunden.The bidirectional DC / DC converter 7 has a first connection 8th with connection poles 8a and 8b on and a second connector 9 with connection poles 9a and 9b on. The first connection 8th is with the DC link 2nd electrically connected and the second connector 9 is with the DC voltage connection 4th electrically connected.

Das elektrische Steuergerät 1 bzw. dessen DC/DC-Wandler 7 weist weiter eine Steuereinheit 10 auf, die dazu ausgebildet ist, den bidirektionalen DC/DC-Wandler 7 in einer ersten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 elektrische Energie von dem Zwischenkreis 2 in Richtung des Gleichspannungsanschluss 4 überträgt.The electrical control unit 1 or its DC / DC converter 7 also has a control unit 10th on, which is designed to the bidirectional DC / DC converter 7 to be controlled in a first operating mode such that the bidirectional DC / DC converter 7 electrical energy from the intermediate circuit 2nd towards the DC voltage connection 4th transmits.

Für den Fall, dass das externe Gerät 6 zusätzlich über das externe DC-Netz 15 gespeist ist, kann die Steuereinheit 10 den bidirektionalen DC/DC-Wandler 7 in einer zweiten Betriebsart derart ansteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 elektrische Energie von dem Gleichspannungsanschluss 4 bzw. aus dem externen DC-Netz 15 in Richtung des Zwischenkreises 2 überträgt, beispielsweise um den Zwischenkreiskondensator 3 schneller vorzuladen.In the event that the external device 6 additionally via the external DC network 15 is fed, the control unit 10th the bidirectional DC / DC converter 7 control in a second operating mode such that the bidirectional DC / DC converter 7 electrical energy from the DC voltage connection 4th or from the external DC network 15 towards the DC link 2nd transmits, for example around the intermediate circuit capacitor 3rd preload faster.

Der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 weist einen galvanisch trennenden Übertrager 11 mit einer ersten Wicklung 11a und einer zweiten Wicklung 11b auf. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 weist weiter ein erstes mittels der Steuereinheit 10 angesteuertes Halbleiter-Schaltmittel 12 auf, wobei das erste Schaltmittel 12 und die erste Wicklung 11a in Reihe zwischen die Anschlusspole 8a, 8b des ersten Anschlusses 8 eingeschleift sind. Der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 weist weiter ein zweites mittels der Steuereinheit 10 angesteuertes Halbleiter-Schaltmittel 13 auf, wobei das zweite Schaltmittel 13 und die zweite Wicklung 11b in Reihe zwischen die Anschlusspole 9a, 9b des zweiten Anschlusses 9 eingeschleift sind.The bidirectional DC / DC converter 7 has a galvanically isolating transformer 11 with a first winding 11a and a second winding 11b on. The bidirectional DC / DC converter 7 also has a first by means of the control unit 10th controlled semiconductor switching means 12 on, the first switching means 12 and the first winding 11a in series between the connection poles 8a , 8b the first connection 8th are looped in. The bidirectional DC / DC converter 7 also has a second by means of the control unit 10th controlled semiconductor switching means 13 on, the second switching means 13 and the second winding 11b in series between the connection poles 9a , 9b of the second connection 9 are looped in.

Die Steuereinheit 10 steuert das zweite Schaltmittel 13 während der ersten Betriebsart derart an, dass eine an der zweiten Wicklung 11b anstehende bzw. in der zweiten Wicklung 11b induzierte Wechselspannung synchrongleichgerichtet wird.The control unit 10th controls the second switching means 13 during the first mode of operation such that one on the second winding 11b pending or in the second winding 11b induced AC voltage is synchronized rectified.

Vorausgesetzt, das externe DC-Netz 15 ist mit dem Gleichspanungsanschluss 4 des elektrischen Steuergeräts 1 verbunden, kann mittels eines Befehls B, der beispielsweise von einer übergeordneten Steuerung abgesetzt werden kann, ein Umschalten in die erste Betriebsart (und wieder zurück) bewirkt werden, so dass der bidirektionale DC/DC-Wandler 7 elektrische Energie von dem Gleichspannungsanschluss 4 in Richtung des Zwischenkreises 2 überträgt, um den Zwischenkreiskondensator 3 vorzuladen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Betriebsartenumschaltung auch in Abhängigkeit von an den Anschlüssen 4 und 8 anstehenden Spannungen erfolgen.Provided the external DC network 15 is with the DC voltage connection 4th of the electrical control unit 1 connected, a switch to the first operating mode (and back again) can be effected by means of a command B, which can be issued, for example, by a higher-level controller, so that the bidirectional DC / DC converter 7 electrical energy from the DC voltage connection 4th towards the DC link 2nd transfers to the intermediate circuit capacitor 3rd to preload. As an alternative or in addition, a mode changeover can also be carried out as a function of at the connections 4th and 8th pending voltages occur.

Die Halbleiterschalter 12 und 13 sind beispielhaft dargestellt. Weitere Elemente, die herkömmlich für die vollständige Funktion des DC/DC-Wandlers 7 notwendig sind, wie beispielsweise Stromsensoren, eine Snubber-Schaltung, etc., sind zur Vereinfachung nicht dargestellt.The semiconductor switches 12 and 13 are shown as examples. Other elements that are conventional for the full function of the DC / DC converter 7 are necessary, such as current sensors, a snubber circuit, etc., are not shown for simplicity.

Claims (10)

Elektrisches Steuergerät (1), aufweisend: - einen Zwischenkreis (2) mit einem Zwischenkreiskondensator (3), - einen Gleichspannungsanschluss (4), der dazu vorgesehen ist, mit einem korrespondierenden Gleichspannungsanschluss (5) mindestens eines externen Gerätes (6) gekoppelt zu werden, und - einen bidirektionalen DC/DC-Wandler (7) aufweisend: - einen ersten Anschluss (8) und einen zweiten Anschluss (9), wobei der erste Anschluss (8) mit dem Zwischenkreis (2) elektrisch verbunden ist und der zweite Anschluss (9) mit dem Gleichspanungsanschluss (4) elektrisch verbunden ist, und - eine Steuereinheit (10), die dazu ausgebildet ist, - den bidirektionalen DC/DC-Wandler (7) in einer ersten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler (7) elektrische Energie von dem Zwischenkreis (2) in Richtung des Gleichspannungsanschlusses (4) überträgt, und - den bidirektionalen DC/DC-Wandler (7) in einer zweiten Betriebsart derart anzusteuern, dass der bidirektionale DC/DC-Wandler (7) elektrische Energie von dem Gleichspannungsanschluss (4) in Richtung des Zwischenkreises (2) überträgt, um den Zwischenkreiskondensator (3) vorzuladen.Electrical control device (1), comprising: - an intermediate circuit (2) with an intermediate circuit capacitor (3), - A DC voltage connection (4), which is provided to be coupled to a corresponding DC voltage connection (5) of at least one external device (6), and - Having a bidirectional DC / DC converter (7): - a first connection (8) and a second connection (9), the first connection (8) being electrically connected to the intermediate circuit (2) and the second connection (9) being electrically connected to the direct voltage connection (4), and - A control unit (10), which is designed to - to control the bidirectional DC / DC converter (7) in a first operating mode such that the bidirectional DC / DC converter (7) transmits electrical energy from the intermediate circuit (2) in the direction of the DC voltage connection (4), and - to control the bidirectional DC / DC converter (7) in a second operating mode in such a way that the bidirectional DC / DC converter (7) transfers electrical energy from the DC voltage connection (4) in the direction of the intermediate circuit (2) to the intermediate circuit capacitor ( 3) preload. Elektrisches Steuergerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Zwischenkreis (2) ein Gleichspannungszwischenkreis ist.Electrical control unit (1) after Claim 1 , characterized in that - the intermediate circuit (2) is a DC intermediate circuit. Elektrisches Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der bidirektionale DC/DC-Wandler (7) ein Sperrwandler ist.Electrical control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the bidirectional DC / DC converter (7) is a flyback converter. Elektrisches Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der bidirektionale DC/DC-Wandler (7) aufweist: - einen, insbesondere galvanisch trennenden, Übertrager (11) mit einer ersten Wicklung (11a) und einer zweiten Wicklung (11b), - ein erstes mittels der Steuereinheit (10) angesteuertes Schaltmittel (12), wobei das erste Schaltmittel (12) und die erste Wicklung (11a) in Reihe zwischen Anschlusspole (8a, 8b) des ersten Anschlusses (8) eingeschleift sind, und - ein zweites mittels der Steuereinheit (10) angesteuertes Schaltmittel (13), wobei das zweite Schaltmittel (13) und die zweite Wicklung (11b) in Reihe zwischen Anschlusspole (9a, 9b) des zweiten Anschlusses (9) eingeschleift sind.Electrical control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the bidirectional DC / DC converter (7) has: - a, in particular galvanically isolating, transformer (11) with a first winding (11a) and a second winding (11b), - a first switching means (12) controlled by the control unit (10), the first switching means (12) and the first winding (11a) being connected in series between connection poles (8a, 8b) of the first connection (8) , and - a second switching means (13) controlled by the control unit (10), the second switching means (13) and the second winding (11b) being connected in series between connection poles (9a, 9b) of the second connection (9). Elektrisches Steuergerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (10) das zweite Schaltmittel (13) derart ansteuert, dass eine an der zweiten Wicklung (11b) anstehende Wechselspannung synchrongleichgerichtet wird.Electrical control unit (1) after Claim 4 , characterized in that - the control unit (10) controls the second switching means (13) in such a way that an AC voltage applied to the second winding (11b) is synchronously rectified. Elektrisches Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (10) in Abhängigkeit von einer am ersten Anschluss (8) anstehenden Spannung und/oder in Abhängigkeit von einer am zweiten Anschluss (9) anstehenden Spannung entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart auswählt.Electrical control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the control unit (10) depending on a voltage present at the first connection (8) and / or depending on a voltage present at the second connection (9) either the selects the first operating mode or the second operating mode. Elektrisches Steuergerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (10) in Abhängigkeit davon, ob die am ersten Anschluss (8) anstehende Spannung einen ersten Schwellenwert überschreitet, und/oder in Abhängigkeit davon, ob die am zweiten Anschluss (9) anstehende Spannung einen zweiten Schwellenwert überschreitet, entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart auswähltElectrical control unit (1) after Claim 6 , characterized in that - the control unit (10) depending on whether the voltage present at the first connection (8) exceeds a first threshold value and / or depending on whether the voltage present on the second connection (9) exceeds a second threshold value exceeds either the first operating mode or the second operating mode Elektrisches Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (10) in Abhängigkeit von einem externen Befehl (B) entweder die erste Betriebsart oder die zweite Betriebsart auswählt.Electrical control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the control unit (10) depending on an external command (B) selects either the first operating mode or the second operating mode. Elektrisches Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das elektrische Steuergerät (1) ein Frequenzumrichter ist.Electrical control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the electrical control device (1) is a frequency converter. System, aufweisend: - ein elektrisches Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und - mindestens ein externes Gerät (6), das mit dem Gleichspannungsanschluss (4) des elektrischen Steuergeräts (1) elektrisch koppelbar ist.System, comprising: - An electrical control device (1) according to one of the preceding claims, and - At least one external device (6) which can be electrically coupled to the direct voltage connection (4) of the electrical control device (1).
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