WO2023021088A1 - Storage inductor with modular inner cores for a dc voltage converter, dc voltage converter, and vehicle - Google Patents

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WO2023021088A1
WO2023021088A1 PCT/EP2022/072956 EP2022072956W WO2023021088A1 WO 2023021088 A1 WO2023021088 A1 WO 2023021088A1 EP 2022072956 W EP2022072956 W EP 2022072956W WO 2023021088 A1 WO2023021088 A1 WO 2023021088A1
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coils
inner cores
storage choke
core
storage
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PCT/EP2022/072956
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Manuel Raimann
Pengshuai Wang
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F2003/106—Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials

Definitions

  • the invention relates to a storage choke for a DC-DC converter and the DC-DC converter.
  • HV batteries high-voltage batteries
  • a storage choke is present in the DC-DC converter, which is designed to temporarily store energy in the form of magnetic fields.
  • a storage choke is known, for example, from DE102017114900A1.
  • the storage choke disclosed there for a multi-phase DC-DC converter has a plurality of coils, each of which is formed by a winding of a copper wire.
  • the windings are each wound around a rod-shaped core. All of the rod-shaped cores form a first area of the storage inductor, which is formed from a first material. Furthermore, the storage choke has a second Region comprising a plurality of outer panels formed from a second material. The first material has a higher saturation magnetization and a lower magnetic permeability than the second material.
  • a storage choke is realized which is optimized with regard to its differential mode (DM) inductance and common mode (CM) inductance.
  • DM differential mode
  • CM common mode
  • the known storage choke has the disadvantage that it is complex to manufacture due to its design.
  • the storage choke according to the invention is designed to be used in a polyphase DC-DC converter for converting a DC input voltage into a DC output voltage for charging a vehicle battery or a vehicle battery arrangement in an electric vehicle or hybrid vehicle.
  • the storage choke includes several coils and a choke core.
  • the coils are magnetically coupled to one another via the inductor core.
  • the choke core is designed as a combination of two different core types.
  • the reactor core comprises a plurality of inner cores for mounting the coils and, at the same time, two outer cores between which the inner cores with the coils wound therein are arranged in the vertical direction.
  • the inner cores are of modular design, each with one or more core modules, and lined up in a horizontal direction.
  • the storage choke according to the invention can be produced easily using modular inner cores.
  • To assemble the storage choke it is possible to bring the modular inner cores with coils wound into them into the space between the two outer cores, which are preferably designed as core plates.
  • a corresponding number of inner cores can be combined in the storage choke in a simple manner in order to couple in the corresponding number of coils for the polyphase DC-DC converter.
  • the storage choke according to the invention in contrast to the known storage choke mentioned at the outset, it is not necessary to arrange a large number of cores of different designs individually in the storage choke. In this way, a storage choke is realized in which assembly is greatly simplified, without additional holding structures being required.
  • the storage choke is therefore optimized for production.
  • the inner cores each have a carrier and a preferably cylindrical shaft extending out from the carrier, around which the coils are respectively wound.
  • the carrier comprises a floor and two side borders between which the floor is arranged in such a way that an intermediate space is formed for accommodating the coil.
  • the inner cores can be used as prefabricated components whose geometry is predetermined.
  • the geometry can already be adjusted before the inner cores are installed, so that reliable optimization is ensured.
  • the various cylindrical and triangular cores must be specifically arranged individually in the storage choke in order to optimize the common-mode inductance of the storage choke, which is error-prone.
  • the inner cores each have two core modules which are arranged in such a way that their bases face one another and the associated shafts are butt-joined to one another at the front. This measure enables a simple doubling of the space provided for receiving the coils in the inner cores.
  • the coils in the inner cores are each wound along a vertical axis.
  • the inner cores are preferably arranged such that the shanks extend in the vertical direction.
  • the coils in the inner cores may each be wound along a horizontal axis.
  • the inner cores are preferably arranged such that the shanks extend in the horizontal direction, preferably coaxially. In this case, it is advantageous if adjacent coils have opposite winding directions and/or are subjected to opposite currents.
  • the inner cores are formed from a first material, with the outer cores being formed from a second material, the first material having a lower magnetic permeability and a comparatively higher saturation magnetization than the second material.
  • a higher magnetic permeability (and at the same time lower saturation magnetization) in the outer cores enables an increase in the differential mode inductance there, which reduces the reactive current in the storage choke.
  • a higher saturation magnetization and at the same time lower magnetic permeability in the inner cores, in which there is a high proportion of DC flux, enables the desired common-mode inductance to be set there in order to reduce the ripple current.
  • the invention also relates to a DC voltage converter for charging a DC voltage source, in particular a HV battery, in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • a DC voltage converter for charging a DC voltage source, in particular a HV battery, in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a polyphase DC/DC converter
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a storage choke according to an embodiment for the DC/DC converter from FIG. 1 , with a plurality of coils each wound around a separate vertical axis in an inner core comprising two core modules;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an inner core of the storage inductor from FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a storage choke according to a further embodiment for the DC-DC converter from FIG. 1 , the coils each being wound around a separate vertical axis in an inner core comprising a core module;
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a storage choke according to a further embodiment for the DC-DC converter from FIG. 1 , with the coils each being wound around a separate horizontal axis in an inner core;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a storage choke according to a further embodiment for the DC-DC converter from FIG. 1 , the coils each being wound around a common horizontal axis in the storage choke.
  • Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of a multi-phase DC-DC converter 100 for converting a DC input voltage, which is provided by a DC voltage source 107, into a DC output voltage to a rechargeable battery, in particular a high-voltage (HV) battery 109 , charge in an electric vehicle or hybrid vehicle.
  • the DC-DC converter 100 includes a storage choke 10, which is designed to temporarily store energy in the form of magnetic fluxes.
  • the storage inductor 10 has a plurality of coils 12A-C, three in this case by way of example. By applying a voltage to the windings of the coils 12A-C, a current flow and, associated therewith, a magnetic flux can be generated in the coils 12A-C.
  • the coils 12A-C are each connected between a first capacitor 101 and a half-bridge.
  • the number of half-bridges corresponds to the number of coils 12A-C.
  • Each half-bridge includes a high-side device 102A-C and a low-side device 104A-C.
  • the coils 12A-C are each connected on a side remote from the first capacitor 101 between the respective high-side device 102A-C and the low-side device 104A-C.
  • a second capacitor 106 is provided on the opposite side of the half-bridges from the first capacitor 101 .
  • a first filter 103 for eliminating interference signals in the supplied DC input voltage is connected between the input-side DC voltage source 107 and the polyphase DC voltage converter 100 .
  • a second filter 105 is connected between the HV battery 109 on the output side and the polyphase DC-DC converter 100, a second filter 105 for eliminating interference signals in the DC output voltage generated.
  • the half-bridges are switched in such a way that a voltage with the same voltage profile, but with a time offset between the coils 12A-C, is applied to the coils 12A-C.
  • a voltage with the same voltage profile but with a time offset between the coils 12A-C
  • different voltages will be present across the coils 12A-C, at least in part, while at others times the same voltage can be present across the coils 12A-C.
  • a first current also called reactive current
  • a current flowing from the HV battery 109 via the storage choke 10 and finally back to the HV battery 109 is superimposed with a current flowing from the DC voltage source 107 HV battery 109 flowing second current with time-varying shares.
  • the first current or reactive current is due to the differential mode inductance (DM inductance) of the storage inductor 10, which corresponds to the degree of increase (or the first time derivative) of the reactive current.
  • the second current is due to the common-mode inductance (CM inductance) of the storage choke 10, which results from the fact that the dimensions of the storage choke 10 cannot be increased at will. Ripple currents occur due to the CM inductance, which causes power losses. Both the reactive current and the ripple currents should be reduced as far as possible in order to optimize the voltage conversion.
  • the storage inductor 10 contains an inductor core 13 via which the coils 12A-C are magnetically coupled to one another.
  • the choke core 13 comprises a plurality of inner cores 14 for attaching the coils 12A-C and two outer cores, which are designed here by way of example as core plates 16 and between which the inner cores 14 with the coils 12A-C wound therein are arranged.
  • the outer cores 16 have a flat plate-like structure and extend in a horizontal direction.
  • the three inner cores 14 are arranged in a row between the two outer cores 16 .
  • the inner cores 14 have a modular design and can in principle each have one or more core modules, the structure of which is shown by way of example in FIG. 3 .
  • the core module has a carrier 15 and a cylindrical shaft 20 extending perpendicularly from the carrier 15 .
  • the carrier 15 comprises a floor 18 and two opposite side borders 22, between which the floor 18 is arranged.
  • the diameter of the cylindrical shaft 20 is smaller than the distance between the two side limits 22, so that a gap 24 between the cylindrical shaft 20 and the side walls 22 for receiving the respective coils 12A-C.
  • the gap 24 is exposed on a top side opposite the bottom 18 .
  • the side of the respective side limits 22 facing the cylindrical shaft 20 has a circular-arc-shaped profile.
  • the coils 12A-C are each wound around the cylindrical shaft 20 of the associated inner core 14. As shown in FIG.
  • each inner core 14 contains two core modules which are joined opposite one another in such a way that their bases 18 face one another and the associated shafts 20 are placed end to end on top of one another. In this way, the gap 24 is doubled, allowing the coils 12A-C used in this embodiment to have twice as many turns as in the single core module embodiments.
  • the inner cores 14, along with the coils 12A-C housed therein, are oriented such that the cylindrical shafts 20 extend vertically.
  • the coils 12A-C are each wound about their associated cylindrical shaft 20 about a vertical axis of their own.
  • each inner core 14 contains a single core module.
  • An inner core plate 17 is arranged between the core modules and the outer core 16 on the upper side for better guidance of the common-mode flux component.
  • the inner core plate 17 is thus a common part of the three inner cores 14.
  • the inner cores 14, together with the coils 12A-C housed there, are aligned so that the cylindrical shafts 20 extend vertically.
  • the coils 12A-C are each wound about their associated cylindrical shaft 20 about a vertical axis of their own.
  • Fig. 5 shows a storage choke 10" according to a further embodiment.
  • a plurality of inner cores 14 are arranged vertically between two outer cores 16 extending in the horizontal direction.
  • each inner core 14 likewise comprises a single core module, which is shown in Fig. 3 is shown by way of example
  • the difference between this embodiment and that in FIG The embodiment shown in Figure 4 is that the coils 12A-C are each wound about its associated cylindrical shaft 20 about a horizontal axis of its own.
  • Fig. 6 shows the storage choke 10"' according to one embodiment in a schematic representation.
  • a plurality of inner cores 14 are arranged vertically between two outer cores 16 extending in the horizontal direction.
  • each inner core 14 also comprises a single core module, which is exemplified in Fig. 3.
  • the difference between this embodiment and the embodiment shown in Fig. 5 is that the inner cores 14 are arranged between the outer cores 16 such that the various coils 12A-C about a common horizontal
  • the winding direction of the middle coil 12B is opposite to the winding directions of the other two coils 12A, C.
  • the same winding direction can be used for all three coils 12A-C, with adjacent coils 12A- C can be energized in opposite directions.
  • DM inductance In order to optimize the DM inductance and CM inductance of the storage choke 10, two different materials can be used for the two components of the choke core 13, the inner cores 14 and the outer cores 16.
  • a material with high saturation magnetization eg powder core
  • the DC flux components of the coils 12A-C compensate each other in the outer cores 16, so that there is effectively no DC flux component here.
  • a material with a low saturation magnetization can therefore be used for the outer cores 16 . This enables the use of materials with a high magnetic permeability (eg ferrite).
  • DM inductance increases with magnetic permeability.
  • the reactive current can be reduced by increasing the DM inductance.

Abstract

The present invention relates to a storage inductor (10) for a multiphase DC voltage converter (100) for converting a DC input voltage to a DC output voltage in order to charge a vehicle battery in an electric vehicle or hybrid vehicle, wherein the storage inductor (10) comprises a plurality of coils (12A-C) and an inductor core (13) by means of which the coils (12A-C) are magnetically coupled to one another, wherein the inductor core (13) comprises a plurality of inner cores (14) for mounting the coils (12A-C) and two outer cores (16) between which the inner cores (14) and the coils (12A-C) wound therein are arranged, wherein the inner cores (14) are modular, with one or more core modules, and are aligned in a row in the horizontal direction.

Description

Speicherdrossel mit modularen inneren Kernen für einen Gleichspannunqswandler, Storage choke with modular inner cores for a DC voltage converter,
Gleichspannunqswandler und Fahrzeug DC converter and vehicle
Die Erfindung betrifft eine Speicherdrossel für einen Gleichspannungswandler sowie den Gleichspannungswandler. The invention relates to a storage choke for a DC-DC converter and the DC-DC converter.
Im Stand der Technik sind reine Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge bekannt, welche ausschließlich bzw. unterstützend von einer oder mehreren elektrischen Maschinen als Antriebsaggregate angetrieben werden. Um die elektrischen Maschinen solcher Fahrzeuge mit elektrischer Energie zu versorgen, umfassen die Fahrzeuge elektrische Energiespeicher, insbesondere wiederaufladbare elektrische Batterien. Für hohe Antriebsleistungen sind Batterien erforderlich, die eine entsprechend hohe DC-Spannung von beispielsweise 400V oder 800V bereitstellen. Solche Leistungsbatterien sind als Hochvoltbatterien (HV-Batterien) bezeichnet. Purely electric vehicles and hybrid vehicles are known in the prior art, which are driven exclusively or in support of one or more electric machines as drive units. In order to supply the electrical machines of such vehicles with electrical energy, the vehicles include electrical energy stores, in particular rechargeable electrical batteries. Batteries are required for high drive power, which provide a correspondingly high DC voltage of, for example, 400V or 800V. Such power batteries are referred to as high-voltage batteries (HV batteries).
Das Wiederaufladen der HV-Batterien stellt derzeit eine Herausforderung dar, da hierfür eine Ladespannung von mehreren Hundertvolt, beispielsweise 800V, benötigt wird, um die HV-Batterien ohne Beeinträchtigung deren Funktionalität wirksam aufzuladen. Jedoch beträgt die Ladespannung, die übliche Ladestationen für Elektrofahrzeuge zur Verfügung stellen, regelmäßig deutlich niedriger als die gewünschte Ladespannung, etwa 800V. Um solche Ladespannungen bereitzustellen, werden Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) verwendet, die zwischen einer DC-Spannungs- quelle mit einer Ausgangsspannung (bspw. 400V), die niedriger als die gewünschte Ladespannung (bspw. 800V) ist, und der aufzuladenden HV-Batterie geschaltet ist. The recharging of the HV batteries is currently a challenge, as this requires a charging voltage of several hundred volts, for example 800V, in order to charge the HV batteries effectively without impairing their functionality. However, the charging voltage that conventional charging stations provide for electric vehicles is regularly significantly lower than the desired charging voltage, around 800V. In order to provide such charging voltages, direct voltage converters (DC/DC converters) are used, which are connected between a DC voltage source with an output voltage (e.g. 400V) that is lower than the desired charging voltage (e.g. 800V) and the HV to be charged -Battery is switched.
Im Gleichspannungswandler ist eine Speicherdrossel vorhanden, die dazu ausgebildet ist, Energie in Form magnetischer Felder zwischenzuspeichern. Eine solche Speicherdrossel ist beispielsweise aus DE102017114900A1 bekannt. Die dort offenbarte Speicherdrossel für einen mehrphasigen Gleichspannungswandler weist mehrere Spulen auf, die jeweils durch eine Wicklung eines Kupferdrahts gebildet sind.A storage choke is present in the DC-DC converter, which is designed to temporarily store energy in the form of magnetic fields. Such a storage choke is known, for example, from DE102017114900A1. The storage choke disclosed there for a multi-phase DC-DC converter has a plurality of coils, each of which is formed by a winding of a copper wire.
Die Wicklungen sind jeweils um einen stabförmigen Kern gewickelt. Die Gesamtheit der stabförmigen Kerne bilden einen ersten Bereich der Speicherdrossel, der aus einem ersten Material gebildet ist. Ferner weist die Speicherdrossel einen zweiten Bereich auf, der mehrere äußere Platten umfasst, die aus einem zweiten Material gebildet sind. Das erste Material hat eine höhere Sättigungsmagnetisierung und eine niedrigere magnetische Permeabilität als das zweite Material. The windings are each wound around a rod-shaped core. All of the rod-shaped cores form a first area of the storage inductor, which is formed from a first material. Furthermore, the storage choke has a second Region comprising a plurality of outer panels formed from a second material. The first material has a higher saturation magnetization and a lower magnetic permeability than the second material.
Auf diese Weise ist eine Speicherdrossel verwirklicht, die hinsichtlich ihrer Differen- tial-Mode(DM)-lnduktivität und Common-Mode(CM)-lnduktivität optimiert ist. Insbesondere kann mit der obigen Bauweise der Stromrippel und somit auch die Blindleistung in der Speicherdrossel reduziert werden. In this way, a storage choke is realized which is optimized with regard to its differential mode (DM) inductance and common mode (CM) inductance. In particular, the current ripple and thus also the reactive power in the storage choke can be reduced with the above design.
Dennoch weist die bekannte Speicherdrossel den Nachteil auf, dass diese bauartbedingt herstellungsaufwendig ist. Nevertheless, the known storage choke has the disadvantage that it is complex to manufacture due to its design.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Speicherdrossel bereitzustellen, bei der die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise überwunden sind. It is an object of the invention to provide a storage choke in which the disadvantages mentioned above are at least partially overcome.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Speicherdrossel und den Gleichspannungswandler gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. According to the invention, this object is achieved by the storage inductor and the DC-DC converter according to the independent patent claims. Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent patent claims.
Die erfindungsgemäße Speicherdrossel ist dazu ausgebildet, in einem mehrphasigen Gleichspannungswandler zum Umwandeln einer DC-Eingangsspannung in eine DC- Ausgangsspannung zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie bzw. einer Fahrzeugbatterieanordnung in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug verwendet zu werden. Die Speicherdrossel umfasst mehrere Spulen und einen Drosselkern. Die Spulen sind über den Drosselkern miteinander magnetisch gekoppelt. Der Drosselkern ist als Kombination aus zwei verschiedenen Kerntypen ausgebildet. Insbesondere umfasst der Drosselkern mehrere innere Kerne zum Anbringen der Spulen und zugleich zwei äußere Kerne, zwischen denen die inneren Kerne mit den in diesen gewickelten Spulen in vertikaler Richtung angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die inneren Kerne modular mit jeweils einem oder mehreren Kernmodulen ausgebildet und in horizontaler Richtung aneinandergereiht. Unter Verwendung von modularen inneren Kernen ist die erfindungsgemäße Speicherdrossel einfach herstellbar. Zur Montage der Speicherdrossel ist möglich, die modularen inneren Kerne mit in diesen gewickelten Spulen in den Zwischenraum zwischen beiden äußeren Kernen, die vorzugsweise als Kernplatten ausgebildet sind, hineinzubringen. Je nach Anzahl der Phasen können eine entsprechende Anzahl von inneren Kernen in der Speicherdrossel auf einfache Weise kombiniert werden, um die entsprechende Anzahl an Spulen für den mehrphasigen Gleichspannungswandler einzukoppeln. Hierdurch ist bei der erfindungsgemäßen Speicherdrossel im Gegensatz zur eingangsgenannten bekannten Speicherdrossel nicht erforderlich, eine Vielzahl von Kernen verschiedener Bauformen einzeln in der Speicherdrossel anzuordnen. Auf diese Weise ist eine Speicherdrossel verwirklicht, bei der die Montage stark vereinfacht ist, ohne dass zusätzlich Haltestrukturen erforderlich sind. Die Speicherdrossel ist daher produktionsoptimiert. The storage choke according to the invention is designed to be used in a polyphase DC-DC converter for converting a DC input voltage into a DC output voltage for charging a vehicle battery or a vehicle battery arrangement in an electric vehicle or hybrid vehicle. The storage choke includes several coils and a choke core. The coils are magnetically coupled to one another via the inductor core. The choke core is designed as a combination of two different core types. In particular, the reactor core comprises a plurality of inner cores for mounting the coils and, at the same time, two outer cores between which the inner cores with the coils wound therein are arranged in the vertical direction. According to the invention, the inner cores are of modular design, each with one or more core modules, and lined up in a horizontal direction. The storage choke according to the invention can be produced easily using modular inner cores. To assemble the storage choke, it is possible to bring the modular inner cores with coils wound into them into the space between the two outer cores, which are preferably designed as core plates. Depending on the number of phases, a corresponding number of inner cores can be combined in the storage choke in a simple manner in order to couple in the corresponding number of coils for the polyphase DC-DC converter. As a result, with the storage choke according to the invention, in contrast to the known storage choke mentioned at the outset, it is not necessary to arrange a large number of cores of different designs individually in the storage choke. In this way, a storage choke is realized in which assembly is greatly simplified, without additional holding structures being required. The storage choke is therefore optimized for production.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die inneren Kerne jeweils einen Träger und einen vom Träger herauserstreckenden, vorzugsweise zylindrischen Schaft auf, um den die Spulen jeweils herumgewickelt sind. Beispielsweise umfasst der Träger einen Boden und zwei Seitenbegrenzungen, zwischen denen der Boden angeordnet ist, derart, dass ein Zwischenraum zur Aufnahme der Spule gebildet ist. Auf diese Weise können die inneren Kerne als vorgefertigte Bauteile verwendet werden, deren Geometrie vorbestimmt ist. Die Geometrie kann zwecks Optimierung der Speicherdrossel hinsichtlich der Common-Mode-Induktivität bereits vor der Montage der inneren Kerne angepasst sein, sodass eine zuverlässige Optimierung gewährleistet ist. Bei der eingangsgenannten, bekannten Speicherdrossel müssen dagegen die verschiedenen zylindrischen und dreieckigen Kerne einzeln in der Speicherdrossel gezielt angeordnet werden, um die Common-Mode-Induktivität der Speicherdrossel zu optimieren, was fehleranfällig ist. According to one embodiment, the inner cores each have a carrier and a preferably cylindrical shaft extending out from the carrier, around which the coils are respectively wound. For example, the carrier comprises a floor and two side borders between which the floor is arranged in such a way that an intermediate space is formed for accommodating the coil. In this way, the inner cores can be used as prefabricated components whose geometry is predetermined. In order to optimize the storage choke with regard to the common-mode inductance, the geometry can already be adjusted before the inner cores are installed, so that reliable optimization is ensured. In the case of the known storage choke mentioned at the outset, on the other hand, the various cylindrical and triangular cores must be specifically arranged individually in the storage choke in order to optimize the common-mode inductance of the storage choke, which is error-prone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die inneren Kerne jeweils zwei Kernmodule auf, die derart angeordnet sind, dass deren Böden einander zugewandt und die zugehörigen Schäfte stirnseitig auf Stoß miteinander gefügt sind. Diese Maßnahme ermöglicht eine einfache Verdopplung des zur Aufnahme der Spulen vorgesehenen Zwischenraums in den inneren Kernen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Spulen in den inneren Kernen jeweils entlang einer vertikalen Achse gewickelt. Die inneren Kerne sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sich die Schäfte in vertikaler Richtung erstrecken. Alternativ können die Spulen in den inneren Kernen jeweils entlang einer horizontalen Achse gewickelt sein. Die inneren Kerne sind vorzugsweise derart angeordnet, dass sich die Schäfte in horizontaler Richtung, vorzugsweise koaxial, erstrecken. In diesem Fall ist vorteilhaft, wenn benachbarte Spulen entgegengesetzte Wicklungsrichtungen aufweisen und/oder mit gegenläufigen Strömen beaufschlagt sind. According to a further embodiment, the inner cores each have two core modules which are arranged in such a way that their bases face one another and the associated shafts are butt-joined to one another at the front. This measure enables a simple doubling of the space provided for receiving the coils in the inner cores. According to another embodiment, the coils in the inner cores are each wound along a vertical axis. The inner cores are preferably arranged such that the shanks extend in the vertical direction. Alternatively, the coils in the inner cores may each be wound along a horizontal axis. The inner cores are preferably arranged such that the shanks extend in the horizontal direction, preferably coaxially. In this case, it is advantageous if adjacent coils have opposite winding directions and/or are subjected to opposite currents.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die inneren Kerne aus einem ersten Material gebildet, wobei die äußeren Kerne aus einem zweiten Material gebildet sind, wobei das erste Material eine niedrigere magnetische Permeabilität und eine vergleichsweise höhere Sättigungsmagnetisierung als das zweite Material hat. Eine höhere magnetische Permeabilität (und zugleich niedrigere Sättigungsmagnetisierung) in den äußeren Kernen ermöglicht dort eine Erhöhung der Differential-Mode-Indukti- vität, was den Blindstrom in der Speicherdrossel reduziert. Eine höhere Sättigungsmagnetisierung und zugleich niedrigere magnetische Permeabilität in den inneren Kernen, in denen ein hoher DC-Flussanteil vorhanden ist, ermöglicht dort die Einstellung einer gewünschten Common-Mode-Induktivität zurReduzierung des Rip- pelstroms. Diese genannten Vorteile treten mit den sich aus der modularen Bauweise der inneren Kerne ergebenen Vorteilen in Synergie, dahingehend, dass die mittels geeigneter Geometrie der inneren Kerne erzielbare Optimierung der Speicherdrossel hinsichtlich der Differential- und Common-Mode-Induktivitäten auf zuverlässigere und genauere Weise reproduzierbar ist. According to a further embodiment, the inner cores are formed from a first material, with the outer cores being formed from a second material, the first material having a lower magnetic permeability and a comparatively higher saturation magnetization than the second material. A higher magnetic permeability (and at the same time lower saturation magnetization) in the outer cores enables an increase in the differential mode inductance there, which reduces the reactive current in the storage choke. A higher saturation magnetization and at the same time lower magnetic permeability in the inner cores, in which there is a high proportion of DC flux, enables the desired common-mode inductance to be set there in order to reduce the ripple current. These advantages mentioned synergize with the advantages resulting from the modular design of the inner cores, to the effect that the optimization of the storage choke that can be achieved by means of a suitable geometry of the inner cores with regard to the differential and common-mode inductances can be reproduced more reliably and more precisely .
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gleichspannungswandler zum Aufladen einer DC-Spannungsquelle, insbesondere einer HV-Batterie, in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Speicherdrossel beschriebenen Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert. The invention also relates to a DC voltage converter for charging a DC voltage source, in particular a HV battery, in an electric vehicle or a hybrid vehicle. The advantages already described in connection with the storage choke according to the invention also result for the DC-DC converter according to the invention. The invention is explained below by way of example using the embodiments shown in the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines mehrphasigen Gleichspannungswandlers; 1 shows a schematic circuit diagram of a polyphase DC/DC converter;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Speicherdrossel gemäß einer Ausführungsform für den Gleichspannungswandler aus Fig. 1 , wobei mehrere Spulen jeweils um eine separate vertikale Achse in einem inneren Kem umfassend zwei Kernmodule gewickelt sind; FIG. 2 shows a schematic representation of a storage choke according to an embodiment for the DC/DC converter from FIG. 1 , with a plurality of coils each wound around a separate vertical axis in an inner core comprising two core modules; FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines inneren Kerns der Speicherdrossel aus Fig. 2; FIG. 3 shows a schematic representation of an inner core of the storage inductor from FIG. 2; FIG.
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Speicherdrossel gemäß einer weiteren Ausführungsform für den Gleichspannungswandler aus Fig. 1 , wobei die Spulen jeweils um eine separate vertikale Achse in einem inneren Kem umfassend ein Kernmodul gewickelt sind; 4 shows a schematic illustration of a storage choke according to a further embodiment for the DC-DC converter from FIG. 1 , the coils each being wound around a separate vertical axis in an inner core comprising a core module;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Speicherdrossel gemäß einer weiteren Ausführungsform für den Gleichspannungswandler aus Fig. 1 , wobei die Spulen jeweils um eine separate horizontale Achse in einem inneren Kem gewickelt sind; FIG. 5 shows a schematic illustration of a storage choke according to a further embodiment for the DC-DC converter from FIG. 1 , with the coils each being wound around a separate horizontal axis in an inner core; FIG.
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Speicherdrossel gemäß einer weiteren Ausführungsform für den Gleichspannungswandler aus Fig. 1 , wobei die Spulen jeweils um eine gemeinsame horizontale Achse in der Speicherdrossel gewickelt sind. FIG. 6 shows a schematic representation of a storage choke according to a further embodiment for the DC-DC converter from FIG. 1 , the coils each being wound around a common horizontal axis in the storage choke.
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt. Identical objects, functional units and comparable components are denoted by the same reference symbols across the figures. these items, Functional units and comparable components are designed to be identical in terms of their technical features, unless the description explicitly or implicitly states otherwise.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines mehrphasigen Gleichspannungswandlers 100 zum Umwandeln einer DC-Eingangsspannung, die von einer DC-Span- nungsquelle 107 bereitgestellt ist, in eine DC-Ausgangsspannung, um eine wiederaufladbare Batterie, insbesondere eine Hochvolt(HV)-Batterie 109, in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug aufzuladen. Der Gleichspannungswandler 100 umfasst eine Speicherdrossel 10, die zur Zwischenspeicherung von Energie in Form von magnetischen Flüssen ausgebildet ist. Dazu weist die Speicherdrossel 10 mehrere, hier beispielhaft drei, Spulen 12A-C auf. Durch Anlegen einer Spannung an den Wicklungen der Spulen 12A-C kann ein Stromfluss und damit einhergehend ein magnetischer Fluss in den Spulen 12A-C erzeugt werden. Die Spulen 12A-C sind jeweils zwischen einem ersten Kondensator 101 und einer Halbbrücke verschaltet. Die Anzahl der Halbbrücken entspricht der Anzahl der Spulen 12A-C. Jede Halbbrücke umfasst eine Highside-Einrichtung 102A-C und eine Lowside-Einrichtung 104A-C. Die Spulen 12A-C sind jeweils auf einer von dem ersten Kondensator 101 abgewandten Seite zwischen der jeweiligen Highside- Einrichtung 102A-C und der Lowside-Einrichtung 104A-C angeschlossen. Ein zweiter Kondensator 106 ist auf der dem ersten Kondensator 101 gegenüberliegenden Seite der Halbbrücken vorgesehen. Zwischen der eingangsseitigen DC-Spannungsquelle 107 und dem mehrphasigen Gleichspannungswandler 100 ist ein erster Filter 103 zum Beseitigen von Störsignalen in der eingespeisten DC-Eingangsspannung verschaltet. Zusätzlich ist ein zweiter Filter 105 zwischen der ausgangsseitigen HV-Batterie 109 und dem mehrphasigen Gleichspannungswandler 100 ein zweiter Filter 105 zum Beseitigen von Störsignalen in der erzeugten DC-Ausgangsspannung verschaltet. Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of a multi-phase DC-DC converter 100 for converting a DC input voltage, which is provided by a DC voltage source 107, into a DC output voltage to a rechargeable battery, in particular a high-voltage (HV) battery 109 , charge in an electric vehicle or hybrid vehicle. The DC-DC converter 100 includes a storage choke 10, which is designed to temporarily store energy in the form of magnetic fluxes. For this purpose, the storage inductor 10 has a plurality of coils 12A-C, three in this case by way of example. By applying a voltage to the windings of the coils 12A-C, a current flow and, associated therewith, a magnetic flux can be generated in the coils 12A-C. The coils 12A-C are each connected between a first capacitor 101 and a half-bridge. The number of half-bridges corresponds to the number of coils 12A-C. Each half-bridge includes a high-side device 102A-C and a low-side device 104A-C. The coils 12A-C are each connected on a side remote from the first capacitor 101 between the respective high-side device 102A-C and the low-side device 104A-C. A second capacitor 106 is provided on the opposite side of the half-bridges from the first capacitor 101 . A first filter 103 for eliminating interference signals in the supplied DC input voltage is connected between the input-side DC voltage source 107 and the polyphase DC voltage converter 100 . In addition, a second filter 105 is connected between the HV battery 109 on the output side and the polyphase DC-DC converter 100, a second filter 105 for eliminating interference signals in the DC output voltage generated.
Im Betrieb des mehrphasigen Gleichspannungswandlers 100 werden die Halbbrücken derart geschaltet, dass an den Spulen 12A-C eine Spannung mit dem gleichen Spannungsverlauf, jedoch mit Zeitversatz zwischen den Spulen 12A-C angelegt wird. Auf diese Weise liegen zu bestimmten gegebenen Zeitpunkten zumindest teilweise unterschiedliche Spannungen an den Spulen 12A-C an, während zu anderen Zeitpunkten die gleiche Spannung an den Spulen 12A-C anliegen kann. Aufgrund dieser zeitlich variierenden Spannungsbeaufschlagung der Spulen 12A-C kommt es zu einer Überlagerung eines von der HV-Batterie 109 über die Speicherdrossel 10 und schließlich zur HV-Batterie 109 zurückfließenden ersten Stroms (auch Blindstrom genannt) mit einem von der DC-Spannungsquelle 107 zur HV-Batterie 109 fließenden zweiten Strom mit zeitlich variierenden Anteilen. Der erste Strom bzw. Blindstrom ist auf die Differential-Mode-Induktivität (DM-Induktivität) der Speicherdrossel 10 zurückzuführen, die dem Grad des Anstiegs (bzw. der ersten zeitlichen Ableitung) des Blindstroms entspricht. Der zweite Strom ist auf die Common-Mode-Induktivität (CM-Induktivität) der Speicherdrossel 10 zurückzuführen, die sich dadurch ergibt, dass sich die Dimension der Speicherdrossel 10 nicht beliebig vergrößern lässt. Aufgrund der CM-Induktivität kommt es zu Rippelströmen, die Leistungsverluste verursachen. Sowohl der Blindstrom als auch die Rippeiströme sollen möglichst reduziert werden, um die Spannungsumwandlung zu optimieren. During operation of the multi-phase DC-DC converter 100, the half-bridges are switched in such a way that a voltage with the same voltage profile, but with a time offset between the coils 12A-C, is applied to the coils 12A-C. In this manner, at certain given times, different voltages will be present across the coils 12A-C, at least in part, while at others times the same voltage can be present across the coils 12A-C. Due to this time-varying voltage application to the coils 12A-C, a first current (also called reactive current) flowing from the HV battery 109 via the storage choke 10 and finally back to the HV battery 109 is superimposed with a current flowing from the DC voltage source 107 HV battery 109 flowing second current with time-varying shares. The first current or reactive current is due to the differential mode inductance (DM inductance) of the storage inductor 10, which corresponds to the degree of increase (or the first time derivative) of the reactive current. The second current is due to the common-mode inductance (CM inductance) of the storage choke 10, which results from the fact that the dimensions of the storage choke 10 cannot be increased at will. Ripple currents occur due to the CM inductance, which causes power losses. Both the reactive current and the ripple currents should be reduced as far as possible in order to optimize the voltage conversion.
Fig. 2 zeigt die Speicherdrossel 10 gemäß einer Ausführungsform in einer schematischen Darstellung. In der Speicherdrossel 10 ist ein Drosselkern 13 enthalten, über den die Spulen 12A-C miteinander magnetisch gekoppelt sind. Der Drosselkern 13 umfasst mehrere innere Kerne 14 zum Anbringen der Spulen 12A-C und zwei äußere Kerne, die hier beispielhaft als Kernplatten 16 ausgebildet sind und zwischen denen die inneren Kerne 14 mit den in diesen gewickelten Spulen 12A-C angeordnet sind. Wie in Fig. 2 gezeigt, weisen die äußeren Kerne 16 einen flachen, plattenförmigen Aufbau auf und erstrecken sich in einer horizontalen Richtung. Die drei inneren Kerne 14 sind in Aneinanderreihung zwischen den beiden äußeren Kernen 16 angeordnet. 2 shows the storage inductor 10 according to an embodiment in a schematic representation. The storage inductor 10 contains an inductor core 13 via which the coils 12A-C are magnetically coupled to one another. The choke core 13 comprises a plurality of inner cores 14 for attaching the coils 12A-C and two outer cores, which are designed here by way of example as core plates 16 and between which the inner cores 14 with the coils 12A-C wound therein are arranged. As shown in FIG. 2, the outer cores 16 have a flat plate-like structure and extend in a horizontal direction. The three inner cores 14 are arranged in a row between the two outer cores 16 .
Die inneren Kerne 14 sind modular ausgebildet und können jeweils prinzipiell ein oder mehrere Kernmodule aufweisen, deren Aufbau in Fig. 3 beispielhaft gezeigt. Das Kernmodul weist einen Träger 15 und einen vom Träger 15 senkrecht erstreckenden zylindrischen Schaft 20 auf. Der Träger 15 umfasst einen Boden 18 und zwei einander gegenüberliegende Seitenbegrenzungen 22, zwischen denen der Boden 18 angeordnet ist. Der Durchmesser des zylindrischen Schafts 20 ist kleiner als der Abstand zwischen den beiden Seitenbegrenzungen 22, sodass sich ein Zwischenraum 24 zwischen dem zylindrischen Schaft 20 und den Seitenbegrenzungen 22 zur Aufnahme der jeweiligen Spulen 12A-C bildet. Der Zwischenraum 24 ist auf einer dem Boden 18 gegenüberliegenden Oberseite freigelegt. Die dem zylindrischen Schaft 20 zugewandte Seite der jeweiligen Seitenbegrenzungen 22 hat ein kreisbogenförmiges Profil. Die Spulen 12A-C sind jeweils um den zylindrischen Schaft 20 des zugehörigen inneren Kems 14 herumgewickelt. The inner cores 14 have a modular design and can in principle each have one or more core modules, the structure of which is shown by way of example in FIG. 3 . The core module has a carrier 15 and a cylindrical shaft 20 extending perpendicularly from the carrier 15 . The carrier 15 comprises a floor 18 and two opposite side borders 22, between which the floor 18 is arranged. The diameter of the cylindrical shaft 20 is smaller than the distance between the two side limits 22, so that a gap 24 between the cylindrical shaft 20 and the side walls 22 for receiving the respective coils 12A-C. The gap 24 is exposed on a top side opposite the bottom 18 . The side of the respective side limits 22 facing the cylindrical shaft 20 has a circular-arc-shaped profile. The coils 12A-C are each wound around the cylindrical shaft 20 of the associated inner core 14. As shown in FIG.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform enthält jeder innere Kern 14 zwei Kernmodule, die zueinander derart entgegengesetzt gefügt sind, dass deren Böden 18 einander zugewandt und die zugehörigen Schäfte 20 stirnseitig auf Stoß aufeinandergelegt sind. Auf diese Weise verdoppelt sich der Zwischenraum 24, sodass die in dieser Ausführungsform verwendeten Spulen 12A-C doppelt so viele Wicklungen wie in den Ausführungsformen mit einfachen Kernmodulen aufweisen können. Außerdem sind die inneren Kerne 14 zusammen mit den dort aufgenommenen Spulen 12A-C so ausgerichtet, dass sich die zylindrischen Schäfte 20 vertikal erstrecken. Somit sind die Spulen 12A-C jeweils um eine eigene vertikale Achse um ihren zugehörigen zylindrischen Schaft 20 gewickelt. In the embodiment shown in FIG. 2, each inner core 14 contains two core modules which are joined opposite one another in such a way that their bases 18 face one another and the associated shafts 20 are placed end to end on top of one another. In this way, the gap 24 is doubled, allowing the coils 12A-C used in this embodiment to have twice as many turns as in the single core module embodiments. In addition, the inner cores 14, along with the coils 12A-C housed therein, are oriented such that the cylindrical shafts 20 extend vertically. Thus, the coils 12A-C are each wound about their associated cylindrical shaft 20 about a vertical axis of their own.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Speicherdrossel 10' enthält jeder innere Kern 14 dagegen ein einziges Kernmodul. Zur besseren Führung des Common- Mode-Flussanteils ist eine innere Kernplatte 17 zwischen den Kernmodulen und dem oberseitigen äußeren Kern 16 angeordnet. Die innere Kernplatte 17 ist somit ein gemeinsamer Bestandteil der drei inneren Kerne 14. Auch hier sind die inneren Kerne 14 zusammen mit den dort aufgenommenen Spulen 12A-C so ausgerichtet, dass sich die zylindrischen Schäfte 20 vertikal erstrecken. Somit sind die Spulen 12A-C jeweils um eine eigene vertikale Achse um ihren zugehörigen zylindrischen Schaft 20 gewickelt. In contrast, in the embodiment of the storage choke 10' shown in FIG. 4, each inner core 14 contains a single core module. An inner core plate 17 is arranged between the core modules and the outer core 16 on the upper side for better guidance of the common-mode flux component. The inner core plate 17 is thus a common part of the three inner cores 14. Again, the inner cores 14, together with the coils 12A-C housed there, are aligned so that the cylindrical shafts 20 extend vertically. Thus, the coils 12A-C are each wound about their associated cylindrical shaft 20 about a vertical axis of their own.
Fig. 5 zeigt eine Speicherdrossel 10" gemäß einer weiteren Ausführungsform. Auch bei dieser Ausführungsform sind mehrere innere Kerne 14 vertikal zwischen zwei sich in horizontaler Richtung erstreckenden äußeren Kernen 16 angeordnet. Außerdem umfasst jeder innere Kern 14 ebenfalls ein einziges Kernmodul, das in Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass die Spulen 12A-C jeweils um eine eigene horizontale Achse um ihren zugehörigen zylindrischen Schaft 20 gewickelt. Fig. 5 shows a storage choke 10" according to a further embodiment. In this embodiment too, a plurality of inner cores 14 are arranged vertically between two outer cores 16 extending in the horizontal direction. In addition, each inner core 14 likewise comprises a single core module, which is shown in Fig. 3 is shown by way of example The difference between this embodiment and that in FIG The embodiment shown in Figure 4 is that the coils 12A-C are each wound about its associated cylindrical shaft 20 about a horizontal axis of its own.
Fig. 6 zeigt die Speicherdrossel 10"' gemäß einer Ausführungsform in einer schematischen Darstellung. Auch bei dieser Ausführungsform sind mehrere innere Kerne 14 vertikal zwischen zwei sich in horizontaler Richtung erstreckenden äußeren Kernen 16 angeordnet. Außerdem umfasst jeder innere Kern 14 ebenfalls ein einziges Kernmodul, das in Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist. Der Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass die inneren Kerne 14 derart zwischen den äußeren Kernen 16 angeordnet sind, dass die verschiedenen Spulen 12A-C um eine gemeinsame horizontale Achse herumgewickelt sind. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Wicklungsrichtung der mittleren Spule 12B zu den Wicklungsrichtungen der anderen beiden Spulen 12A, C entgegengesetzt. Alternativ kann für alle drei Spulen 12A-C die gleiche Wicklungsrichtung verwendet werden, wobei benachbarte Spulen 12A-C gegenläufig bestromt werden können. Fig. 6 shows the storage choke 10"' according to one embodiment in a schematic representation. In this embodiment too, a plurality of inner cores 14 are arranged vertically between two outer cores 16 extending in the horizontal direction. In addition, each inner core 14 also comprises a single core module, which is exemplified in Fig. 3. The difference between this embodiment and the embodiment shown in Fig. 5 is that the inner cores 14 are arranged between the outer cores 16 such that the various coils 12A-C about a common horizontal As shown in Figure 6, the winding direction of the middle coil 12B is opposite to the winding directions of the other two coils 12A, C. Alternatively, the same winding direction can be used for all three coils 12A-C, with adjacent coils 12A- C can be energized in opposite directions.
Zwecks Optimierung der DM-Induktivität und CM-Induktivität der Speicherdrossel 10 können zwei verschiedene Materialien für die beiden Bestandteile des Drosselkerns 13, die inneren Kerne 14 und die äußeren Kerne 16, verwendet werden. In den inneren Kernen 14 ist ein hoher DC-Flussanteil vorhanden. Hier ist ein Material mit hoher Sättigungsmagnetisierung (z.B. Pulverkern) geeignet, was gleichzeitig eine niedrige magnetische Permeabilität aufweist. In den äußeren Kernen 16 kompensieren sich die DC-Flussanteile der Spulen 12A-C, sodass hier effektiv kein DC-Flussanteil vorhanden ist. Für die äußeren Kerne 16 kann daher ein Material mit niedriger Sättigungsmagnetisierung eingesetzt werden. Dies ermöglicht den Einsatz von Materialien mit einer hohen magnetischen Permeabilität (z.B. Ferrit). Die DM-Induktivität nimmt mit der magnetischen Permeabilität zu. Außerdem kann der Blindstrom reduziert werden, indem die DM-Induktivität erhöht wird. Bezuqszeichen , 10', 10", 10"' Speicherdrossel A-C Spulen Drosselkern innerer Kern Träger Kernplatte Deckelplatte Boden Schaft Seitenbegrenzung Zwischenraum 0 mehrphasiger Gleichspannungswandler1 erster Kondensator 2A-C Highside-Einrichtung 3 erster Filter 4A-C Lowside-Einrichtung 5 zweiter Filter 6 zweiter Kondensator 7 DC-Spannungsquelle 9 Hochvolt-Batterie In order to optimize the DM inductance and CM inductance of the storage choke 10, two different materials can be used for the two components of the choke core 13, the inner cores 14 and the outer cores 16. In the inner cores 14 there is a high proportion of DC flux. A material with high saturation magnetization (eg powder core) is suitable here, which at the same time has low magnetic permeability. The DC flux components of the coils 12A-C compensate each other in the outer cores 16, so that there is effectively no DC flux component here. A material with a low saturation magnetization can therefore be used for the outer cores 16 . This enables the use of materials with a high magnetic permeability (eg ferrite). DM inductance increases with magnetic permeability. Also, the reactive current can be reduced by increasing the DM inductance. Reference , 10', 10", 10"' storage choke AC coils choke core inner core support core plate cover plate bottom shaft side boundary space 0 polyphase DC-DC converter 1 first capacitor 2A-C high-side device 3 first filter 4A-C low-side device 5 second filter 6 second capacitor 7 DC voltage source 9 High-voltage battery

Claims

Patentansprüche patent claims
1 . Speicherdrossel (10) für einen mehrphasigen Gleichspannungswandler (100) zum Umwandeln einer DC-Eingangsspannung in eine DC-Ausgangsspannung zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, wobei die Speicherdrossel (10) mehrere Spulen (12A-C) und einen Drosselkern (13) aufweist, über den die Spulen (12A-C) miteinander magnetisch gekoppelt sind, wobei der Drosselkern (13) mehrere innere Kerne (14) zum Anbringen der Spulen (12A-C) und zwei äußere Kerne (16) umfasst, zwischen denen die inneren Kerne (14) mit den in diesen gewickelten Spulen (12A-C) angeordnet sind, wobei die inneren Kerne (14) modular mit jeweils einem oder mehreren Kernmodulen ausgebildet und in horizontaler Richtung aneinandergereiht sind. 1 . Storage choke (10) for a polyphase DC voltage converter (100) for converting a DC input voltage into a DC output voltage for charging a vehicle battery in an electric vehicle or hybrid vehicle, the storage choke (10) having a plurality of coils (12A-C) and a choke core (13 ) via which the coils (12A-C) are magnetically coupled to one another, the inductor core (13) comprising a plurality of inner cores (14) for attaching the coils (12A-C) and two outer cores (16) between which the inner cores (14) with the coils (12A-C) wound therein are arranged, the inner cores (14) being modular in design, each with one or more core modules and lined up in a horizontal direction.
2. Speicherdrossel (10) nach Anspruch 1 , wobei jedes Kernmodul einen Träger (15) und einen vom Träger (15) herauserstreckenden, vorzugsweise zylindrischen Schaft (20) aufweisen, um den die Spulen (12A-C) jeweils herumgewickelt sind. 2. Storage choke (10) according to claim 1, wherein each core module has a carrier (15) and a carrier (15) protruding, preferably cylindrical shaft (20) around which the coils (12A-C) are respectively wound.
3. Speicherdrossel (10) nach Anspruch 2, wobei der Träger (15) einen Boden (18) und zwei Seitenbegrenzungen (22) umfasst, zwischen denen der Boden (18) angeordnet ist, derart, dass ein Zwischenraum (24) zur Aufnahme der Spule (12A-C) gebildet ist. 3. storage choke (10) according to claim 2, wherein the carrier (15) comprises a bottom (18) and two side boundaries (22), between which the bottom (18) is arranged such that a gap (24) for receiving the Coil (12A-C) is formed.
4. Speicherdrossel (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die inneren Kerne (14) jeweils zwei Kernmodule aufweisen, die derart in entgegengesetzten Richtungen miteinander gefügt sind, dass deren Böden (18) einander zugewandt und die zugehörigen Schäfte (20) stirnseitig auf Stoß aufeinandergelegt sind. 4. storage choke (10) according to claim 2 or 3, wherein the inner cores (14) each have two core modules which are joined together in opposite directions such that their bottoms (18) face each other and the associated shafts (20) face on are piled on top of each other.
5. Speicherdrossel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kernmodule jeweils einteilig gebildet sind. 5. storage choke (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the core modules are each formed in one piece.
6. Speicherdrossel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spulen (12A-C) in den inneren Kernen (14) jeweils entlang einer vertikalen Achse gewickelt sind. 6. Storage inductor (10) according to one of claims 1 to 5, wherein the coils (12A-C) in the inner cores (14) are each wound along a vertical axis.
7. Speicherdrossel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spulen (12A-C) in den inneren Kernen (14) jeweils entlang einer horizontalen Achse gewickelt sind. 7. Storage choke (10) according to any one of claims 1 to 5, wherein the coils (12A-C) in the inner cores (14) are each wound along a horizontal axis.
8. Speicherdrossel (10) nach Anspruch 7, wobei die Spulen (12A-C) koaxial gewickelt sind. 8. storage choke (10) according to claim 7, wherein the coils (12A-C) are wound coaxially.
9. Speicherdrossel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei benachbarte Spulen (12A-C) entgegengesetzte Wicklungsrichtungen aufweisen und/oder mit gegenläufigen Strömen beaufschlagt sind. 9. storage choke (10) according to any one of claims 1 to 8, wherein adjacent coils (12A-C) have opposite winding directions and / or are subjected to opposite currents.
10. Speicherdrossel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die inneren Kerne (14) aus einem ersten Material gebildet sind, wobei die äußeren Kerne (16) aus einem zweiten Material gebildet sind, wobei das erste Material eine niedrigere magnetische Permeabilität und eine vergleichsweise höhere Sättigungsmagnetisierung als das zweite Material hat. 10. storage inductor (10) according to any one of claims 1 to 9, wherein the inner cores (14) are formed from a first material, wherein the outer cores (16) are formed from a second material, the first material having a lower magnetic permeability and has a comparatively higher saturation magnetization than the second material.
11 . Mehrphasiger Gleichspannungswandler (100) zum Umwandeln einer DC-Ein- gangsspannung in eine DC-Ausgangsspannung zum Aufladen einer Fahrzeugbatterie in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfassend eine Speicherdrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 10. 11 . Multi-phase DC-DC converter (100) for converting a DC input voltage into a DC output voltage for charging a vehicle battery in an electric vehicle or hybrid vehicle, comprising a storage choke according to any one of claims 1 to 10.
12. Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, umfassend einen mehrphasigen Gleichspannungswandler (100) nach Anspruch 11. 12. Vehicle, in particular electric vehicle or hybrid vehicle, comprising a multi-phase DC-DC converter (100) according to claim 11.
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