DE102010032491A1 - Ladesystem für einen Energiespeicher - Google Patents

Ladesystem für einen Energiespeicher Download PDF

Info

Publication number
DE102010032491A1
DE102010032491A1 DE102010032491A DE102010032491A DE102010032491A1 DE 102010032491 A1 DE102010032491 A1 DE 102010032491A1 DE 102010032491 A DE102010032491 A DE 102010032491A DE 102010032491 A DE102010032491 A DE 102010032491A DE 102010032491 A1 DE102010032491 A1 DE 102010032491A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
charger
energy store
voltage
charging
supply network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010032491A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr. Komma Thomas
Jürgen Rupp
Armin Schlereth
Dr. Völkel Stefan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102010032491A priority Critical patent/DE102010032491A1/de
Priority to PCT/EP2011/059887 priority patent/WO2012013414A2/de
Publication of DE102010032491A1 publication Critical patent/DE102010032491A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0069Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4216Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Es wird ein Ladesystem angegeben, das einen Energiespeicher zur Speicherung elektrischer Energie und ein dreiphasig anzuschließendes Ladegerät zur Aufladung des Energiespeichers aus einem dreiphasigen Versorgungsnetz umfasst, wobei das Ladegerät einen Leistungsfaktorkorrekturfilter aufweist und die durch das Ladegerät ausgegebene Gleichspannung über der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes liegt, und wobei die Eingangsspannung des Energiespeichers im Bereich der vom Ladegerät ausgegebenen Gleichspannung liegt, wobei weiterhin Mittel zur Aufladung des Energiespeichers aus einem Zustand tiefer Entladung in einen Zustand, in dem das Ladegerät verwendbar ist, eine weitere Aufladung durchzuführen, umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ladesystem für einen Energiespeicher zur Speicherung elektrischer Energie, insbesondere zur Verwendung in elektrisch betriebenen Fahrzeugen.
  • Für elektrisch betriebene Fahrzeuge mit Energiespeicher (= Akkumulator, Batterie) ist eine Vorrichtung zum Aufladen dieses Speichers nötig. Für zukünftige elektrisch betriebene Fahrzeuge werden die Energiespeicher sehr große Energiemengen aufnehmen können, um für die elektrisch betriebenen Fahrzeuge eine akzeptable Reichweite zur Verfügung zu stellen.
  • Um diese großen Energiemengen wiederum in einer akzeptablen Zeit in den Energiespeicher laden zu können, ist eine im Vergleich zu heutigen Leistungen in privaten Haushalten hohe Ladeleistung erforderlich. Dafür werden bevorzugt leistungsfähige, geregelte Gleichrichter mit Leistungsfaktorkorrekturfilter (Power Factor Control, PFC) verwendet. Dieses Verfahren setzt bei üblicher Realisierung mit rückwärts nichtsperrenden Halbleitern voraus, dass die Spannung des Gleichspannungszwischenkreises höher als die Scheitelspannung des speisenden Versorgungsnetzes ist. Für den Gesamtwirkungsgrad ist es dann wiederum vorteilhaft, eine Auslegung des Energiespeichers auf ein Spannungsniveau über der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes vorzunehmen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit zusätzlicher Elektronik zwischen dem Gleichrichter und dem Energiespeicher.
  • Nachteilig ist dabei, dass die Ladevorrichtung nicht genutzt werden kann, wenn die Batteriespannung z. B. bei einer Tiefentladung unter die Scheitelspannung fällt. Dann würden sehr hohe Ströme durch die antiparallelen Dioden fließen und diese ggf. zerstören.
  • Eine in der beschriebenen Weise tief entladene Batterie kann beispielsweise mit einem externen Hilfs-Ladegerät wieder soweit geladen werden, bis die Spannung hoch genug ist. Dann kann die Aufladung mit dem geregelten Gleichrichter fortgesetzt werden. Das ist aber je nach Aufbau des Fahrzeugs aufwändig und für den Nutzer eines elektrischen Fahrzeugs nicht praktikabel.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ladesystem anzugeben, das den genannten Nachteil vermeidet, also insbesondere eine Aufladung auch aus einem Zustand der Tiefentladung heraus ermöglicht. Dabei soll insbesondere der Wirkungsgrad bei der Ladung des Energiespeichers im normalen Zustand nicht verschlechtert werden. Weiterhin soll ein Ladeverfahren für eine Ladung des Energiespeichers aus einem Zustand der Tiefentladung heraus angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Ladesystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine weitere Lösung besteht in dem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Ladesystem zur Aufladung eines Energiespeichers zur Speicherung elektrischer Energie weist ein dreiphasig anzuschließendes Ladegerät zur Aufladung des Energiespeichers aus einem dreiphasigen Versorgungsnetz auf. Das Ladegerät weist einen Leistungsfaktorkorrekturfilter auf.
  • Die durch das Ladegerät ausgegebene Gleichspannung liegt über der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes und die Eingangsspannung des Energiespeichers wiederum im Bereich der vom Ladegerät ausgegebenen Gleichspannung. Der Energiespeicher, beispielsweise also Akkumulator bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug, ist bevorzugt ohne Umwege über spannungsanpassende Elektronik an das Ladegerät angeschlossen.
  • Zusätzlich sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen, die zu einer Aufladung des Energiespeichers aus einem Zustand tiefer Entladung dienen und ausgestaltet sind. Der Energiespeicher wird durch die Mittel in einen Zustand aufgeladen, in dem das Ladegerät verwendbar ist, eine weitere Aufladung durchzuführen. Der Zustand tiefer Entladung ist dabei ein Zustand, in dem die Eingangsspannung des Energiespeichers derart verringert ist, dass eine Aufladung mit dem Ladegerät nicht mehr ohne eine Schädigung der Elektronik möglich ist.
  • Für die Erfindung wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, dem Ladegerät, das zusammen mit dem Energiespeicher auf hohen Wirkungsgrad bei hoher Leistung ausgelegt ist, das Mittel zur Hilfsaufladung zur Seite zu stellen. Dadurch wird erreicht, dass bei einer Tiefentladung des Energiespeichers dennoch eine Wiederaufladung ohne externe Hilfsmittel möglich ist. Bei einem Elektroauto beispielsweise ist auch bei tief entladenem Akku eine Wiederaufladung möglich, ohne dass dazu ein externes Hilfsladegerät bereit gestellt werden muss.
  • Die Mittel sind bevorzugt ausgestaltet, eine Gleichspannung unterhalb der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes an den Energiespeicher zu liefern. Mit anderen Worten können die Mittel eine Spannung liefern, die niedriger ist als die Spannung, die das Ladegerät erzeugen kann. Die Spannung kann dadurch an die verringerte Eingangsspannung des Energiespeichers angepasst werden. Hierdurch werden die bei der Aufladung fließenden Ströme verringert und ein sicherer Ladebetrieb ermöglicht.
  • Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele für die Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei sind die Merkmale schematisiert dargestellt und sich entsprechende Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen markiert. Dabei zeigen dabei im Einzelnen
  • 1 ein Ladegerät mit einem einphasig angeschlossenen Hilfsladegerät,
  • 2 ein Ladegerät mit einem überbrückbaren Tiefsetzsteller als Hilfsladesystem,
  • 3 ein Ladegerät mit einer veränderbaren Anschluss an die Phasen des Versorgungsnetzes, und
  • 4 ein Ladegerät mit einer veränderbaren Anschluss an die Phasen des Versorgungsnetzes mit zusätzlicher Strombegrenzung.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Ladesystem für einen Akkumulator 7. 1 zeigt ein Niederspannungs-Versorgungsnetz, das drei Phasenleitungen 1, 2, 3 umfasst. Weiterhin umfasst das Niederspannungs-Versorgungsnetz einen Neutralleiter 4 und den Schutzleiter 5.
  • Ein Ladegerät 6 ist an die drei Phasenleitungen 1, 2, 3 des Niederspannungs-Versorgungsnetzes angeschlossen. Das Ladegerät 6 ist nur schematisiert dargestellt. Es weist einen Leistungsfaktorkorrekturfilter auf. Es ist durch Anschlussleitungen 8, 9 direkt mit dem Akkumulator 7 verbunden.
  • Die durch das Ladegerät 6 ausgegebene Gleichspannung liegt über der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes und die Eingangsspannung des Akkumulators 7 wiederum im Bereich der vom Ladegerät 6 ausgegebenen Gleichspannung.
  • Zusätzlich ist im ersten Ausführungsbeispiel ein Hilfsladegerät 10 vorgesehen. Dieses ist einphasig angeschlossen, also eingangsseitig mit der dritten Phasenleitung 3 und dem Neutralleiter 4 verbunden. Ausgangsseitig ist das Hilfsladegerät 10 wie auch das Ladegerät mit den Anschlussleitungen 8, 9 verbunden. Das Hilfsladegerät 10 stellt im Bedarfsfall, d. h. bei tiefentladenem Akkumulator 7, eine Gleichspannung an den Anschlussleitungen 8, 9 zur Verfügung. Diese Gleichspannung ist geringer als die Gleichspannung, die vom Ladegerät 6 erzeugt werden kann.
  • Das Ladegerät 6 weist eine in 1 nicht gezeigte Steuerungseinrichtung auf, die beispielsweise die Schaltung der leistungselektronischen Schaltelemente im Gleichrichter des Ladegeräts steuert. Diese Steuerungseinrichtung steuert ebenfalls das Hilfsladegerät 10. Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise Messeinrichtung zur Ermittlung der Spannung des Akkumulators 7 aufweisen. Fällt die Spannung des Akkumulators 7 beispielsweise unter einen ersten festlegbaren Schwellwert, so liegt eine Tiefentladung vor. In diesem Fall sorgt die Steuerung dafür, dass nicht das Ladegerät 6, sondern das Hilfsladegerät 10 eine Spannung auf die Anschlussleitungen 8, 9 aufprägt. Dadurch wird eine Aufladung des Akkumulators 7 vorgenommen. Erreicht die Spannung des Akkumulators 7 einen zweiten festlegbaren Schwellwert, der auch gleich dem ersten festlegbaren Schwellwert sein kann, schaltet die Steuerungseinrichtung das Hilfsladegerät 10 ab und das Ladegerät 6 ein. Die Aufladung wird dann durch das Ladegerät 6 mit erhöhter Leistung und besserem Wirkungsgrad als beim Hilfsladegerät 10 fortgesetzt.
  • Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der beschriebenen Ausführung, wenn gar kein dreiphasiger Netzanschluss zur Ladung zur Verfügung steht. In diesem Fall bewirkt die Steuerung, dass die Aufladung unabhängig vom Spannungsniveau des Akkumulators 7 vom Hilfsladegerät 10 vorgenommen wird. Dieses arbeitet mit einem besseren Wirkungsgrad als das Ladegerät 6, wenn nur ein leistungsschwacher Netzanschluss zur Verfügung steht.
  • Eine weitere Möglichkeit der Implementierung zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das in 2 dargestellt ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Komponenten des Niederspannungs-Versorgungsnetzes, d. h. die Phasenleitungen 1 ... 3, der Neutralleiter 4 und Schutzleiter 5 ebenfalls vorhanden. Daneben sind wieder das Ladegerät 6 und der Akkumulator 7 vorhanden, die entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel angeschlossen sind. Das Hilfsladegerät 10 ist im zweiten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel ist parallel zum Akkumulator 7 ein Zwischenkreiskondensator 23 vorgesehen. In einer ersten der Verbindungsleitungen 8 zum Akkumulator 7 ist ein erster Schalter 22 vorgesehen zur Auftrennung dieser Verbindung. Weiterhin ist parallel zum ersten Schalter eine Reihenschaltung aus einem zweiten Schalter 21 und einem Tiefsetzsteller 20 angeordnet. Sowohl der erste Schalter 22 als auch die Reihenschaltung sind dabei elektrisch zwischen dem Zwischenkreiskondensator 23 und dem Akkumulator 7 angeordnet, d. h. die Verbindung des Akkumulator 7 und des Zwischenkreiskondensators 23 über die erste Verbindungsleitung 8 ist durch den ersten Schalter 22 auftrennbar.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel wird für eine Aufladung des Akkumulators 7 durch das Ladegerät, also in einem nicht tiefentladenen Zustand, der erste Schalter 22 geschlossen und der zweite Schalter 21 geöffnet. Dadurch ist das Ladegerät 6 direkt mit dem Akkumulator 7 verbunden, wobei der Zwischenkreiskondensator 23 parallel angeschlossen ist.
  • Im Falle einer Tiefentladung des Akkumulators 7 wird jedoch der erste Schalter 22 geöffnet und der zweite Schalter 21 geschlossen. In diesem ist also der Akkumulator 7 über den Tiefsetzsteller 20 angeschlossen und wird über diesen geladen. Das Ladegerät 6 lädt in diesem Fall nur den Zwischenkreiskondensator 23. Der Tiefsetzsteller 20 wird so gesteuert, dass die am Akkumulator 7 anliegende Spannung so gegenüber der normalen Ladespannung verringert ist, dass eine sichere Ladung stattfinden kann.
  • Wiederum steuert die Steuerungseinrichtung das Ladegerät und den ersten und zweiten Schalter 22, 21 sowie den Tiefsetzsteller 20. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die Steuerungseinrichtung die Spannung des Akkumulators 7 ermitteln kann. Fällt die Spannung des Akkumulators 7 beispielsweise unter einen ersten festlegbaren Schwellwert, so liegt eine Tiefentladung vor. In diesem Fall schaltet die Steuerungseinrichtung den ersten und zweiten Schalter 22 so, dass der Tiefsetzsteller 20 mit dem Akkumulator 7 verbunden ist und steuert den Tiefsetzsteller 20 entsprechend an. Erreicht die Spannung des Akkumulators 7 einen zweiten festlegbaren Schwellwert, der auch gleich dem ersten festlegbaren Schwellwert sein kann, schaltet die Steuerungseinrichtung den Tiefsetzsteller 20 ab. Die Aufladung wird dann ohne Umweg über den Tiefsetzsteller 20 bei dann typischerweise besserem Wirkungsgrad fortgesetzt.
  • Eine weitere, von den ersten Ausführungsbeispielen verschiedene Variante wird anhand von 3 gezeigt. In der dritten Variante sind die Komponenten des Niederspannungs-Versorgungsnetzes, d. h. die Phasenleitungen 1 ... 3, der Neutralleiter 4 und Schutzleiter 5 ebenfalls vorhanden. Daneben sind wieder das Ladegerät 6 und der Akkumulator 7 vorhanden, die entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel angeschlossen sind.
  • In der dritten Variante ist bei wenigstens einem der Eingänge des Ladegeräts 6 die Verbindung mit der entsprechenden Phasenleitung 1 ... 3 des Versorgungsnetzes auftrennbar und eine Verbindung mit dem Neutralleiter 4 des Versorgungsnetzes herstellbar. Hierfür ist im dritten Ausführungsbeispiel eine erste Schalteinrichtung 30 vorgesehen, mit der die Verbindung aller Phasenleitungen 1 ... 3 zum Ladegerät 6 gemeinsam unterbrechbar ist. Weiterhin ist für eine der Phasenleitungen 1 ... 3, in diesem Beispiel die dritte Phasenleitung 3 eine Überbrückung der ersten Schalteinrichtung 30 vorgesehen. Eine andere der Phasenleitungen 1 ... 3, in diesem Beispiel die zweite Phasenleitung 2, ist zusätzlich mit dem Neutralleiter 4 verbunden. Die Verbindung mit dem Neutralleiter 4 und die Überbrückung sind gemeinsam über eine zweite Schalteinrichtung 31 auftrennbar. Dabei kann wegen der geringeren Leistung, die über die zweite Schalteinrichtung 31 läuft, diese kleiner ausgeführt werden als die erste Schalteinrichtung 30.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel wird eine normale Aufladung des Akkumulators 7 vorgenommen, indem die erste Schalteinrichtung 30 die Verbindung des Ladegeräts 6 mit dem Versorgungsnetzwerk herstellt und die zweite Schalteinrichtung 31 ihre respektiven Verbindungen auftrennt. Im Fall der Tiefentladung des Akkumulators 7 wird der Schaltzustand der beiden Schalteinrichtungen 30, 31 umgedreht. In diesem Fall ist also der dreiphasige Anschluss des Ladegeräts 6 aufgehoben. Stattdessen ist ein einphasiger Anschluss des Ladegeräts 6 realisiert. Durch die entsprechend erniedrigte Eingangsspannung kann auch auf den Anschlussleitungen 8, 9 eine um den Faktor 1,7 verringerte Spannung erzeugt werden. Hierdurch ist also eine Aufladung der Batterie ermöglicht, sofern die um den Faktor 1,7 verringerte Spannung als Ladespannung zulässig ist.
  • Die beschriebene Ausführung geht dabei davon aus, dass die einzelnen Kontakte der ersten Schalteinrichtung 30 nur zusammen geschaltet werden können. Sind die Kontakte dagegen einzeln schaltbar, kann einer der Kontakte an der Stelle der Überbrückung verwendet werden. In diesem Fall kann die zweite Schalteinrichtung 31 ein- anstatt zweipolig ausgeführt werden.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel gibt eine Verbesserung des dritten Ausführungsbeispiels an. Das vierte Ausführungsbeispiel ist in 4 dargestellt und umfasst die Komponenten des dritten Ausführungsbeispiels. Dabei wird wieder davon ausgegangen, dass die einzelnen Kontakte der ersten Schalteinrichtung 30 nur zusammen geschaltet werden können.
  • Zusätzlich ist in der Überbrückung ein Strombegrenzungswiderstand 41 vorgesehen. Dieser ermöglicht eine Aufladung, auch wenn der Akkumulator 7 sehr tief entladen ist und daher seine Spannung auch deutlich unter die um den Faktor 1,7 verringerte Spannung gesunken ist. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel parallel zum Schaltkontakt der zweiten Schalteinrichtung 31 und dem Strombegrenzungswiderstand 41 eine dritte Schalteinrichtung 40 vorgesehen. Mithilfe der dritten Schalteinrichtung 40 ist wiederum der Strombegrenzungswiderstand 41 überbrückbar.
  • Die Steuerungseinrichtung wird also im vierten Ausführungsbeispiel die Spannung des Akkumulators 7 ermitteln. Ist diese unter einem ersten Lade-Schwellwert, der zweckmäßig im Bereich der normalen Spannung des Akkumulators 7 geteilt durch 1,7 liegt, so wird eine Ladung vorgenommen, wobei die Kontakte der ersten und dritten Schalteinrichtung 30, 40 getrennt und die der zweiten Schalteinrichtung 31 verbunden sind. Es wird also eine Aufladung mit einphasigem des Ladegeräts 6 vorgenommen, wobei der maximal fließende Strom wird durch den Strombegrenzungswiderstand 41 soweit verringert wird, dass eine Beschädigung der elektronischen Komponenten vermieden wird. Steigt die Spannung des Akkumulators 7 über den ersten Lade-Schwellwert, so werden die Kontakte der dritten Schalteinrichtung 40 verbunden. Hierdurch ist eine Funktion wie im dritten Ausführungsbeispiel gegeben. Es wird also weiterhin eine Aufladung mit einphasigem des Ladegeräts 6 vorgenommen, wobei eine Strombegrenzung nicht mehr vorgesehen ist.
  • Übersteigt die Spannung des Akkumulators einen zweiten Lade-Schwellwert, so wird auf den normalen Lademodus umgeschaltet. Es werden also die Kontakte der ersten Schalteinrichtung 30 verbunden und die der zweiten und dritten Schalteinrichtung 31, 40 getrennt. In der Folge ist das Ladegerät also dreiphasig angeschlossen und kann mit vorgesehener Leistung und Wirkungsgrad arbeiten.

Claims (10)

  1. Ladesystem, aufweisend: – einen Energiespeicher (7) zur Speicherung elektrischer Energie, – ein dreiphasig anzuschließendes Ladegerät (6) zur Aufladung des Energiespeichers (7) aus einem dreiphasigen Versorgungsnetz, wobei das Ladegerät (6) einen Leistungsfaktorkorrekturfilter aufweist und die durch das Ladegerät (6) ausgegebene Gleichspannung über der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes liegt, und wobei die Eingangsspannung des Energiespeichers (7) im Bereich der vom Ladegerät (6) ausgegebenen Gleichspannung liegt, – mit Mitteln (10, 20 ... 23, 30, 31, 40, 41) zur Aufladung des Energiespeichers (7) aus einem Zustand tiefer Entladung in einen Zustand, in dem das Ladegerät (6) verwendbar ist, eine weitere Aufladung durchzuführen.
  2. Ladesystem gemäß Anspruch 1, bei dem die Mittel (10, 20 ... 23, 30, 31, 40, 41) zur Aufladung ausgestaltet sind, eine Gleichspannung unterhalb der Scheitelspannung des Versorgungsnetzes an den Energiespeicher (7) zu liefern.
  3. Ladesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Mittel (10, 20 ... 23, 30, 31, 40, 41) zur Aufladung als einphasig an das Versorgungsnetz angeschlossenes Hilfsladegerät (10) ausgestaltet sind, wobei das Hilfsladegerät (10) ausgangsseitig mit den Eingangsanschlüssen (8, 9) des Energiespeichers (7) verbunden sind.
  4. Ladesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, das einen Zwischenkreiskondensator (23) zwischen dem Energiespeicher (7) und dem Ladegerät (6) umfasst und bei dem die Mittel (10, 20 ... 23, 30, 31, 40, 41) zur Aufladung einen Tiefsetzsteller (20) zwischen dem Energiespeicher (7) und dem Zwischenkreiskondensator (23) umfassen sowie Schaltmittel (22) zur elektrischen Überbrückung des Tiefsetzstellers.
  5. Ladesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, derart ausgestaltet, dass zur Aufladung des Energiespeichers (7) aus einem Zustand tiefer Entladung für wenigstens einen der Eingänge des Ladegeräts (6) die Verbindung mit der entsprechenden Phase (1 ... 3) des Versorgungsnetzes auftrennbar und eine Verbindung mit dem Neutralleiter (4) des Versorgungsnetzes herstellbar ist.
  6. Ladesystem gemäß Anspruch 5, bei dem für wenigstens einen der Eingänge des Ladegeräts (6) ein Strombegrenzungswiderstand (41), der insbesondere durch ein Schaltmittel (40) überbrückbar ist, vorgesehen ist.
  7. Verfahren zur Ladung eines Energiespeichers (7) zur Speicherung elektrischer Energie aus einem Zustand tiefer Entladung, wobei die Eingangsspannung des Energiespeichers (7) durch den Zustand tiefer Entladung abgesenkt ist, bei dem – eine an die reduzierte Eingangsspannung des Energiespeichers (7) angepasste Gleichspannung an den Eingängen (8, 9) des Energiespeichers (7) angelegt wird, und der Energiespeicher (7) in der Folge dadurch geladen wird, bis seine Eingansspannung einen festlegbaren Schwellwert erreicht, – eine weitere Ladung des Energiespeichers (7) durch ein dreiphasig anzuschließendes Ladegerät (6) zur Aufladung des Energiespeichers (7) aus einem dreiphasigen Versorgungsnetz vorgenommen wird, wobei ein Leistungsfaktorkorrekturfilter verwendet wird und durch das Ladegerät (6) eine Gleichspannung größer als die Scheitelspannung des Versorgungsnetzes ausgegeben wird und diese Gleichspannung an die Eingänge (8, 9) des Energiespeichers (7) angelegt wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die angepasste Gleichspannung durch ein einphasig angeschlossenes Hilfsladegerät (10) erzeugt wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem ein Zwischenkreiskondensator (23) zwischen dem Energiespeicher (7) und dem Ladegerät (6) verwendet wird und die angepasste Gleichspannung durch einen Tiefsetzsteller (20) zwischen dem Energiespeicher (7) und dem Zwischenkreiskondensator (23) erzeugt wird, wobei der Tiefsetzsteller (20) elektrisch überbrückt wird, wenn die Eingansspannung des Energiespeichers (7) den Schwellwert erreicht.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem zur Aufladung des Energiespeichers (7) aus einem Zustand tiefer Entladung für wenigstens einen der Eingänge des Ladegeräts (6) die Verbindung mit der entsprechenden Phase (1 ... 3) des Versorgungsnetzes aufgetrennt wird und eine Verbindung mit dem Neutralleiter (4) des Versorgungsnetzes hergestellt wird.
DE102010032491A 2010-07-28 2010-07-28 Ladesystem für einen Energiespeicher Withdrawn DE102010032491A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010032491A DE102010032491A1 (de) 2010-07-28 2010-07-28 Ladesystem für einen Energiespeicher
PCT/EP2011/059887 WO2012013414A2 (de) 2010-07-28 2011-06-15 Ladesystem für einen energiespeicher

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010032491A DE102010032491A1 (de) 2010-07-28 2010-07-28 Ladesystem für einen Energiespeicher

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010032491A1 true DE102010032491A1 (de) 2012-02-02

Family

ID=44628957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010032491A Withdrawn DE102010032491A1 (de) 2010-07-28 2010-07-28 Ladesystem für einen Energiespeicher

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010032491A1 (de)
WO (1) WO2012013414A2 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0834977A2 (de) * 1996-08-08 1998-04-08 Schmidhauser AG Einrichtung zum Laden mindestens eines Akkumulators, insbesondere eines Akkumulators für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung
EP1770845A2 (de) * 2005-08-29 2007-04-04 Pinnacle West Capital Corporation Batterielader und Verfahren zum Laden einer Batterie
US20090237055A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Ricoh Company, Ltd. Power supply device capable of stably supplying output voltage with increased responsiveness
DE102009000096A1 (de) * 2009-01-09 2010-07-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren für die Steuerung einer Stromversorgungseinrichtung mit einem Wechselrichter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0834977A2 (de) * 1996-08-08 1998-04-08 Schmidhauser AG Einrichtung zum Laden mindestens eines Akkumulators, insbesondere eines Akkumulators für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung
EP1770845A2 (de) * 2005-08-29 2007-04-04 Pinnacle West Capital Corporation Batterielader und Verfahren zum Laden einer Batterie
US20090237055A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Ricoh Company, Ltd. Power supply device capable of stably supplying output voltage with increased responsiveness
DE102009000096A1 (de) * 2009-01-09 2010-07-15 Robert Bosch Gmbh Verfahren für die Steuerung einer Stromversorgungseinrichtung mit einem Wechselrichter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012013414A3 (de) 2012-06-07
WO2012013414A2 (de) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009037723B4 (de) Verfahren zum Entladen eines Zwischenkreiskondensators eines Spannungszwischenkreis-Umrichters
EP3521099B1 (de) Ladesystem mit mindestens einer ladesäule für elektrofahrzeuge und verfahren zum laden eines oder mehrerer elektrofahrzeuge
EP2424747A2 (de) Elektrisch antreibbares kraftfahrzeug
DE102014223227A1 (de) Antriebseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung
DE102010041040A1 (de) Energieversorgungsnetz und Verfahren zum Laden mindestens einer als Energiespeicher für einen Gleichspannungszwischenkreis dienenden Energiespeicherzelle in einem Energieversorgungsnetz
WO2008155209A1 (de) Batteriepack mit umschaltung für hochstrombetrieb
EP2810351A1 (de) Ladeeinrichtung
EP2533409A1 (de) Frequenzumrichter mit einer Strombegrenzungseinrichtung und Verfahren zum Betreiben desselben
DE102018004623A1 (de) Verfahren zur Energieversorgung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs und Energieversorgungsvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
DE102018008603A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Laden einer Batterieanordnung mit mehreren Batteriemodulen
WO2003085818A1 (de) Umrichtersystem, verfahren und umrichter
DE102011003859A1 (de) System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems
DE102019106485A1 (de) Weissach-Gleichrichteranordnung
WO2016113298A1 (de) Hochspannungsbatterie für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug
DE102017206497B4 (de) Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug
DE102015225574A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Batterie
DE102019200510A1 (de) Messanordnung, Hochvoltbatterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bestimmen einer komplexen Impedanz
WO2013167465A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum einstellen der ladezustände einer batterie
EP3676933A1 (de) Vorrichtung zum elektropolieren eines zumindest eine lithium-ionen-zelle aufweisenden energiespeichers, ladegerät, verfahren zum betreiben des ladegeräts
WO2013182436A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung des innenwiderstandes von batteriezellen einer batterie
WO2012019665A2 (de) Kraftfahrzeugantriebssystem mit einer ladevorrichtung
DE102020204336B4 (de) Fahrzeugseitige Hochvolt-Ladeschaltung und Fahrzeugbordnetz
EP3759787B1 (de) Lade-system
DE102020007869A1 (de) Elektrisches Bordnetzsystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug und dazugehöriges Verfahren
DE102020004741A1 (de) Elektrisches Bordnetz für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee