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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laderegelungssystem für einen Traktionsbatterie-Zellverbund eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Laderegelungssysteme finden Anwendung in hybridisierten oder elektrischen Antriebssystemen, insbesondere im Zusammenhang mit Traktionsbatterien in Form von Hochvoltbatterien.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, z. B. aus der Druckschrift
DE 196 52 950 A1 oder der Druckschrift
EP 0 849 112 A1 , eine Traktionsbatterie mittels des bordeigenen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs an einer externen Wechselspannungs- bzw. Drehstromquelle zu laden. Hierzu können Gleichstromsteller genutzt werden, welche mit dem Wechselrichter geeignet verbunden sind. Eine Anordnung eines Gleichstromstellers an einem Wechselrichter zeigt beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2005 041 825 A1 .
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Ausgehend vom bekannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laderegelungssystem für einen Traktionsbatterie-Zellverbund einer Traktionsbatterie zu verbessern, insbesondere die Herstellkosten hierfür zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Laderegelungssystem für einen Traktionsbatterie-Zellverbund eines Kraftfahrzeugs. Ein solcher Traktionsbatterie-Zellverbund, welcher zur Bildung einer Traktionsbatterie verwendet wird, weist wenigstens eine Batteriezelle auf, vorzugsweise mehrere zusammen geschaltete Batteriezellen, welche seriell oder auch parallel zusammengeschaltet sein können. Eine mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildete Traktionsbatterie, welche auch als Antriebsbatterie bekannt ist, wird in hybridisierten oder elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebssystemen zur Speisung von elektrischen Antriebsaggregaten verwendet, z. B. auch zur Versorgung weiterer Verbraucher mit elektrischer Energie. Ein Traktionsbatterie-Zellverbund ist insbesondere zur Bildung einer Hochvoltbatterie vorgesehen, deren Spannung mehrere hundert Volt betragen kann.
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Das Laderegelungssystem umfasst neben dem Traktionsbatterie-Zellverbund weiterhin einen Wechselrichter bzw. Antriebswechselrichter, welcher über einen Ausgang, d. h. einen Ausgang des Leistungsteils, versorgungsseitig bzw. batterieseitig mittels eines Zwischenkreiskondensators mit dem Traktionsbatterie-Zellverbund verbunden ist. Der Wechselrichter ist auf übliche Weise mittels Leistungsschaltern und einer Steuerelektronik gebildet.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung weist das Laderegelungssystem einen Gleichstromsteller auf, welcher als Hoch- oder Tiefsetzsteller in Richtung vom Wechselrichter zum Traktionsbatterie-Zellverbund arbeiten kann. Durch Verwendung eines derartigen Gleichstromstellers kann der Traktionsbatterie-Zellverbund im Ladebetrieb mit einem definierten Strom geladen werden. Hierzu wird das Ladespannungsniveau mittels des Gleichstromstellers durch Taktung wenigstens eines Schalters des Gleichstromstellers an ein vorgesehenes Ladespannungsniveau angepasst.
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Erfindungsgemäß weist das Laderegelungssystem hierbei einen Gleichstromsteller auf, welcher auf einfache Weise und insbesondere kostengünstig realisierbar ist. Die üblichen Kapazitäten an Eingang und Ausgang des Gleichstromstellers, welche zum Betrieb desselben in der jeweiligen Betriebsart Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller vorgesehen sind, werden hierbei vorteilhaft durch die Kapazität des Traktionsbatterie-Zellverbunds und den Zwischenkreiskondensator gebildet, insbesondere ausschließlich. Als Kapazität des Traktionsbatterie-Zellverbunds ist hierbei insbesondere jene bezeichnet, welche sich durch den Kondensatoreffekt, bedingt durch den Zellaufbau des Traktionsbatterie-Zellverbunds – ähnlich dem von Plattenkondensatoren am Traktionsbatterie-Zellverbund einstellt. Eine solche Kapazität ist im Ersatzschaltbild des Traktionsbatterie-Zellverbunds im Rahmen der Darstellung der Zellen als RC-Glieder berücksichtigt.
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Der mittels der Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators und des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildete Gleichstromsteller des Laderegelungssystems besteht vorteilhaft aus wenigen Bauelementen. Der Gleichstromsteller weist zusätzlich zu vorstehenden Kapazitäten eine elektrische Schaltung bzw. eine Spannungsregelungsvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Diode, einem ersten und einem zweiten Schalter sowie einer Spule, insbesondere einer Speicherdrossel, auf.
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Bei einer vorteilhaften, einfach zu realisierenden Ausführungsform, ist die Spannungsregelungsvorrichtung gemäß einer H-Brücke mit einer ersten und einer zweiten Reihenschaltung ausgebildet, deren Mittenabgriffe durch einen Brückenzweig verbunden sind. Die erste Reihenschaltung der gemäß einer H-Brücke ausgebildeten Schaltung ist hierbei elektrisch parallel zum Ausgang des Wechselrichters, insbesondere zum Zwischenkreiskondensator, geschaltet und die zweite Reihenschaltung ist elektrisch parallel zum Eingang des Traktionsbatterie-Zellverbunds geschaltet, i. e. parallel zur Kapazität bzw. Gesamtkapazität des Traktionsbatterie-Zellverbunds.
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Jede der Reihenschaltungen beinhaltet hierbei einen Schalter und eine Diode, wobei die Mittenabgriffe der Reihenschaltungen via einer Spule, insbesondere einer Speicherdrossel im Brückenzweig der H-Brücke, verbunden sind. Die Schalter sind vorzugsweise mittels MOSFETs oder IGBTs gebildet oder allgemein als transistorisierte Schalter bzw. Leistungsschalter. Die Dioden sind in der jeweiligen Reihenschaltung derart angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung jeweils entgegengesetzt zur Spannungsrichtung der Spannung bzw. Klemmenspannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds an dessen Eingang ist, d. h. die Spannungsrichtung an den Ein- und Ausgangsklemmen der jeweiligen Reihenschaltung ist entgegen gesetzt zu der Durchlassrichtung der jeweiligen Dioden.
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Vorgesehen ist, dass die erste Reihenschaltung, welche parallel zum Zwischenkreiskondensator geschaltet ist, in Spannungsrichtung der Spannung am Eingang des Traktionsbatterie-Zellverbunds einen Schalter und eine Diode, die zweite Reihenschaltung, welche parallel zum Eingang des Traktionsbatterie-Zellverbunds geschaltet ist, in Spannungsrichtung der Spannung am Eingang desselben eine Diode und einen Schalter aufweist. Weitere elektronische Bauelemente sind für die Spannungsregelungsvorrichtung vorteilhaft nicht erforderlich.
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Um den Traktionsbatterie-Zellverbund, i. e. die Batteriezellen desselben, mittels der Spannungsregelungsvorrichtung definiert laden zu können, ist weiterhin vorgesehen, die elektrische Verbindung der Eingänge der ersten und der zweiten Reihenschaltung der H-Brücke selektiv unterbrechbar auszubilden. Durch die Unterbrechung kann die Spannungsregelungsvorrichtung für einen Ladevorgang aktiviert werden, insbesondere deshalb, da die unmittelbare elektrische Verbindung zwischen einem Anschluss des Zwischenkreiskondensators bzw. des Wechselrichterausgangs und einem Anschluss des Traktionsbatterie-Zellverbunds unterbrochen wird und sich Strompfade nunmehr innerhalb der Spannungsregelungsvorrichtung einstellen. Zur selektiven Unterbrechung kann vorteilhaft ein Batterieschütz genutzt werden, welches im Regelfall Bestandteil einer mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildeten Traktionsbatterie ist. Alternativ kann ein zusätzlicher Schalter vorgesehen werden, um die Spannungsregelungsvorrichtung selektiv zu überbrücken. Die Ausgänge der ersten und zweiten Reihenschaltung sind elektrisch verbunden.
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Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wechselrichter antriebsseitig selektiv mit einer ein- oder mehrphasig ausgelegten, insbesondere externen Energieversorgungsvorrichtung verbindbar ist. Die Energieversorgungsvorrichtung kann z. B. mittels eines 110 V, 230 V oder 400 V Wechsel- oder Drehstromanschlusses gebildet sein, welcher z. B. durch eine öffentliche Elektroladesäule zur Verfügung gestellt wird. Zur selektiven Verbindung kann das Laderegelungssystem wenigstens einen Schalter aufweisen, insbesondere je Phase, welcher ermöglicht, die Energieversorgungsvorrichtung an antriebsseitige Strangversorgungsanschlüsse des Wechselrichters anzuschalten. Hierbei ist der Wechselrichter insbesondere dazu ausgebildet, zum Laden der Batterie als Gleichrichter, vorzugsweise als passiver Gleichrichter, zu fungieren, insbesondere an dem mit dem Traktionsbatterie-Zellverbund verbindbaren Ausgang Gleichspannung bzw. Gleichstrom mittels der an die Strangversorgungsanschlüsse versorgten Energie bereitzustellen. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters kann hierbei größer oder kleiner als die Batteriespannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds am Eingang desselben sein.
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Während des Ladebetriebs kann der Wechselrichter hierbei antriebsseitig selektiv von einer E-Maschine, vorzugsweise einer Drehfeldmaschine, getrennt sein. Zur Trennung ist wenigstens ein zweiter Schalter vorgesehen, insbesondere je Strangwicklung, welcher die elektrische Verbindung der Wicklungsstränge der E-Maschine zum Wechselrichter unterbricht.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Laderegelungssystem einen Gleichrichter, insbesondere einen passiven Gleichrichter, aufweist, welcher dem batterieseitigen Ausgang des Wechselrichters zugeschaltet, insbesondere parallel dazu zugeschaltet ist, d. h. in Richtung zur Traktionsbatterie nach dem Zwischenkreiskondensator. Bei einem Laden der Batterie befindet sich die E-Maschine im Stillstand und der Wechselrichter wird nicht getaktet.
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Der Gleichrichter ist hierbei vorzugsweise ebenfalls vorteilhaft zur Verbindung mit einer wie oben beschriebenen externen, ein- oder mehrphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung ausgebildet, welche durch eine Ladesäule bereitgestellt sein kann.
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Mittels des erfindungsgemäßen Laderegelungssystems kann auf einfache Weise ein Onboard-Ladegerät gebildet werden. Die Spannungsregelungsvorrichtung kann vorteilhaft in eine mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds gebildete Traktionsbatterie integriert werden oder alternativ beispielsweise am Wechselrichter aufgenommen werden. Trennschütze werden in letztem Fall vorzugsweise ebenfalls am Wechselrichter aufgenommen, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse. Alternativ ist auch denkbar, die Spannungsregelungsvorrichtung und/oder die Trennschütze in einem separaten Gerät zu integrieren.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei der Wechselrichter als Gleichrichter wirken kann und selektiv trennbar mit einer E-Maschine und einer externen Energieversorgungsvorrichtung verbindbar ist;
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2 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung im Unterschied zu 1 in den Wechselrichter integriert ist;
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3 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei ein Gleichrichter zum Wechselrichter parallel geschaltet ist; und
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4 exemplarisch ein Laderegelungssystem, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung im Unterschied zu 3 in den Wechselrichter integriert ist.
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In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Laderegelungssystem 1 für einen Traktionsbatterie-Zellverbund 2 eines Kraftfahrzeugs. Das Laderegelungssystem 1 ist dazu vorgesehen, den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 zum Zwecke eines Ladens bzw. während eines Ladebetriebs mit einem definierten Spannungsniveau bzw. Ladespannungsniveau zu beaufschlagen.
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Der Traktionsbatterie-Zellverbund 2 weist wenigstens eine Batteriezelle 3 auf, welche im. Ersatzschaltbild 4 als RC-Glied 5 dargestellt ist, wobei jede Batteriezelle aufgrund ihres Aufbaus eine Kapazität und die Gesamtheit der. Zellen bzw. der Zellverbund 2 somit wiederum eine Kapazität bzw. Gesamtkapazität bereitstellt bzw. bildet. Miteinander verschaltete Batteriezellen 3 sind im Ersatzschaltbild 4 als RC-Glieder in Reihenschaltung dargestellt. Der Traktionsbatterie-Zellverbund 2 weist einen Eingang 6 auf, welcher mittels der Anschlussklemmen 6a und 6b gebildet ist und an welchem eine Spannung in Pfeilrichtung des Pfeils A anliegt. Hierbei bildet die Anschlussklemme 6a einen Pluspol, die Anschlussklemme 6b einen Minuspol.
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Das Laderegelungssystem 1 weist ferner einen Antriebswechselrichter bzw. Wechselrichter 7 mit einen Leistungsteil auf, welcher mittels Leistungshalbleiterschaltern, insbesondere in Form von MOSFETs oder IGBTs, gebildet ist und von einer Steuerelektronik gesteuert wird. Der batterieseitige bzw. versorgungsseitige Anschluss bzw. Ausgang 8 des Wechselrichters bzw. dessen Leistungsteils ist mittels eines Zwischenkreiskondensators 9 gebildet, welcher parallel zu den Klemmen 8a und 8b des Wechselrichters 7 geschaltet ist. Über den Ausgang 8 des Wechselrichters 7 wird für den Ladebetrieb eine Gleichspannung zur Verfügung gestellt, wobei die Klemme 8a einen Plus- und die Klemme 8b einen Minuspol ausbildet. Die zur Verfügung gestellte Spannung kann höher oder niedriger als die Spannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 sein. Zur Bereitstellung einer Gleichspannung arbeitet der Wechselrichter 7 im Ladebetrieb als Gleichrichter, insbesondere als passiver Gleichrichter. Hierzu wird die Leistungselektronik des Wechselrichters 7 geeignet gesteuert.
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Um eine vorgesehene, definierte Ladespannung für den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 an dessen Eingangsklemmen 6a und 6b einstellen zu können, ist mittels der Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators 9 und des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 ein Gleichstromsteller 10 gebildet, wobei der Gleichstromsteller 10 daneben insbesondere keine weiteren Kondensatoren aufweist bzw. benötigt. Somit lässt sich die Gleichstromstellerfunktionalität einfach und kostengünstig realisieren. Die Kapazitäten des Zwischenkreiskondensators 9 und des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 bilden insofern Eingangs- bzw. Ausgangskapazitäten des Gleichstromstellers 10.
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Der Gleichstromsteller 10, welcher in Abhängigkeit des vorgesehenen Ladespannungsniveaus im Ladebetrieb als Hochsetzsteller oder alternativ als Tiefsetzsteller arbeitet, umfasst ferner eine elektrische Schaltung bzw. Spannungsregelungsvorrichtung 11 mit einer ersten 12 und einer zweiten Diode 13, einem ersten 14 und einem zweiten 15 Schalter sowie einer Spule 16, insbesondere in Form einer Speicherdrossel. Weitere elektronische Bauelemente weist die Spannungsregelungsvorrichtung 11 daneben vorteilhaft nicht auf.
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Die Spannungsregelungsvorrichtung 11 des Gleichstromstellers 10 weist gemäß einer H-Brücke eine erste Reihenschaltung 17 auf, welche in Richtung zum Traktionsbatterie-Zellverbund 2 parallel zum batterieseitigen Ausgang 8 des Wechselrichters 7 geschaltet ist, i. e. insbesondere parallel zum Zwischenkreiskondensator 9 geschaltet ist. Die erste bzw. Eingangsklemme 17a der Reihenschaltung 17 ist mit der Klemme 8a des Wechselrichters 7 elektrisch verbunden, die zweite bzw. Ausgangsklemme 17b der Reihenschaltung 17 ist mit der Klemme 8b des Wechselrichters 7 elektrisch verbunden. Angemerkt sei, dass als Klemme allgemein ein Abgriff bezeichnet ist.
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Eine zweite Reihenschaltung 18 der gemäß einer H-Brücke ausgebildeten Spannungsregelungsvorrichting 11 ist parallel zum Eingang 6 des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 geschaltet, wobei die erste bzw. Eingangsklemme 18a der zweiten Reihenschaltung 18 mit der Klemme 6a, die zweite bzw. Ausgangsklemme 18b der zweiten Reihenschaltung 18 mit der Klemme 6b elektrisch verbunden ist. Die Mittenabgriffe 17c, 18c der Reihenschaltungen 17, 18 sind via der Spule 16 im Brückenzweig 19 elektrisch verbunden. Die erste Reihenschaltung 17 weist hierbei den ersten Schalter 14 und die erste Diode 12 auf, die zweite Reihenschaltung 18 den zweiten Schalter 15 und die zweite Diode 13. Die Schalter 14, 15 sind mittels MOSFETs oder alternativ z. B. IGBTs gebildet und derart angeordnet, dass in Abhängigkeit ihres Schaltzustands die elektrische Verbindung zwischen den Klemmen 17a und 17b bzw. 18a und 18b selektiv unterbrech- und herstellbar ist. Die Aus-gangsklemmen 17b, 18b der Reihenschaltungen 17, 18 sind elektrisch verbunden.
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Innerhalb der gemäß einer H-Brücke ausgebildeten Spannungsregelungsvorrichtung 11 sind die Dioden 12 bzw. 13 in der jeweiligen Reihenschaltung 17 bzw. 18 derart angeordnet, dass ihre Durchlassrichtung gemäß Pfeilrichtung des Pfeils B jeweils entgegengesetzt zur Spannungsrichtung der Spannung des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 an deren Eingang 6 gemäß Pfeil A ist. Die Anordnung der Bauelemente der Spannungsregelungsvorrichtung 11 ist hierbei derart, dass die erste Reihenschaltung 17 in Spannungsrichtung A des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 den Schalter 14 und die Diode 12, die zweite Reihenschaltung 18 in Spannungsrichtung A die Diode 13 und den Schalter 15 in jeweils dieser Reihenfolge aufweist.
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Das Laderegelungssystem 1 ist ferner derart ausgebildet, dass die elektrische Verbindung der Eingänge bzw. Klemmen 17a und 18a der ersten 17 und der zweiten 18 Reihenschaltung der H-Brücke selektiv unterbrechbar ist. Zur selektiven Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Klemmen 17a und 18a weist das Laderegelungssystem 1 einen Schalter 20 auf, welcher vorteilhaft durch ein Schütz der mittels des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 gebildeten Traktionsbatterie 2a gebildet ist, welches der Eingangsklemme 6a des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 seriell vorgeschaltet ist. Die Traktionsbatterie 2a weist daneben auf übliche Weise z. B. ein weiteres Schütz 21 auf.
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Der Wechselrichter 7 des Laderegelungssystems 1 ist antriebsseitig mit einer mehrphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung 22 selektiv verbindbar, welche alternativ oder zusätzlich z. B. einphasig ausgelegt sein kann. Zur selektiven Verbindung weist das Laderegelungssystem 1 hierbei Schalter S1...S3 mit zugeordneten Verbindungsleitungen auf, welche geeignet sind, Strangversorgungsanschlüsse 23 zur Verbindung mit der externen Energieversorgungsvorrichtung 22 phasengerecht elektrisch an den Wechselrichter 7 zur Bestromung desselben antriebsseitig anzuschalten.
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Ferner weist das Laderegelungssystem 1 Schalter S4...S6 samt zugeordneter Verbindungsleitungen auf, welche geeignet sind, bei einem Ladebetrieb die Verbindung des Wechselrichters 7 mit der E-Maschine 24 selektiv zu unterbrechen. Zur Steuerung der jeweiligen Schalter S1...S3 und S4...S6 wird vorteilhaft die Wechselrichtersteuerung verwendet.
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Mittels der durch die Energieversorgungsvorrichtung 22 gelieferten Energie stellt der Wechselrichter 7 am Ausgang 8 im Ladebetrieb, d. h. bei geöffnetem Schalter 20, Gleichspannung zur Verfügung. Hierbei ist die E-Maschine 24 mittels der Schalter S4...S6 vom Wechselrichter 7 getrennt, während die Schalter S1...S3 jeweils geschlossen sind und somit die elektrische Verbindung zur Energieversorgungsvorrichtung 22 herstellen. Nach einem Laden werden die Schalter S1...S3 geöffnet, die elektrische Verbindung zur E-Maschine 24 kann über die Schalter S4...S6 hergestellt werden.
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2 zeigt eine Ausführungsform des Laderegelungssystems 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung 11 sowie die Schalter 20, 21 am Wechselrichter 7 aufgenommen sind, insbesondere in dessen Gehäuse 7a. Alternativ kann die Spannungsregelungsvorrichtung 11, wie in 1 dargestellt, Teil der Traktionsbatterie 2a sein.
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3 zeigt eine Ausführungsform eines Laderegelungssystems 1, wobei das Laderegelungssystem 1 zusätzlich zum Wechselrichter 7 einen Gleichrichter 25 aufweist. Der Wechselrichter 7 bildet hierbei z. B. keine eigene Gleichrichterfunktionalität aus. Der Gleichrichter 25 ist insbesondere ein passiver Gleichrichter 25 und dem batterieseitigen Ausgang 8 des Wechselrichters 7 zugeschaltet, i. e. dem Zwischenkreiskondensator 9 in Richtung zum Traktionsbatterie-Zellverbund 2 parallel nachgeschaltet und der Spannungsregelungsvorrichtung 11 parallel vorgeschaltet. Hierzu ist eine Verbindungsleitung 25a des Gleichrichters 25 mit der Klemme 8a elektrisch verbunden, eine zweite Verbindungsleitung 25b ist mit der Klemme 8b elektrisch verbunden.
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Der Gleichrichter 25 ist zur Verbindung mit einer externen mehrphasigen Energieversorgungsvorrichtung 22 ausgebildet, z. B. durch Bereitstellung einer geeigneten Steckverbindungsvorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann der Gleichrichter zur Verbindung mit einer einphasig ausgelegten Energieversorgungsvorrichtung 22 ausgebildet sein.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Laderegelungssystems 1, wobei die Spannungsregelungsvorrichtung 11 am Wechselrichter 7 aufgenommen bzw. angeordnet ist, insbesondere in das Gehäuse 7a desselben integriert ist. Die Schalter 20 und 21 sind hierbei ebenfalls am Wechselrichter 7 aufgenommen.
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Zum Betrieb des in den 1 bis 4 gezeigten Laderegelungssystems 1 wird die elektrische Verbindung zwischen den Klemmen 6a und 8a unterbrochen, d. h. der Schalter 20, insbesondere in Form eines Batterieschützes, geöffnet. Hierdurch wird die Spannungsregelungsvorrichtung 11 aktiviert, i. e. der Gleichstrom zum Laden des Traktionsbatterie-Zellverbunds 2 ist durch die Spannungsregelungsvorrichtung 11 gezwungen. Nach Herstellen der elektrischen Verbindung zur externen Energieversorgungsvorrichtung 22 fließt Strom nunmehr durch die Spannungsregelungsvorrichtung 11 zum Traktionsbatterie-Zellverbund 2.
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Damit der Gleichstromsteller 10 bzw. die Spannungsregelungsvorrichtung 11 im Tiefsetzstellerbetrieb arbeitet, wird der Schalter 15 dauerhaft geöffnet und der Schalter 14 entsprechend getaktet. Die Ladespannung für den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 wird somit abgesenkt. Für ein Arbeiten im Hochsetzstellerbetrieb wird der Schalter 14 dauerhaft geschlossen, während der Schalter 15 entsprechend getaktet wird. Die Ladespannung für den Traktionsbatterie-Zellverbund 2 kann angehoben werden. In beiden Betriebsarten wird die elektrische Energie in der Speicherdrossel 16 gespeichert. Die Ansteuerung der Schalter 14 und 15 erfolgt durch eine Batteriesteuerung der Traktionsbatterie 2a oder alternativ durch eine Steuerung des Wechselrichters 7. Es ist aber auch denkbar, dass die Spannungsregelungsvorrichtung 11 eine eigene Steuerung aufweist.
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Nach einem Laden wird der Schalter 20 geschlossen, d. h. die Spannungsregelungsvorrichtung 11 überbrückt und somit deaktiviert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Laderegelungssystem
- 2
- Traktionsbatterie-Zellverbund
- 2a
- Traktionsbatterie
- 3
- Batteriezelle
- 4
- Ersatzschaltbild
- 5
- RC-Glied
- 6
- Eingang Traktionsbatterie
- 6a, b
- Klemmen
- 7
- Wechselrichter
- 7a
- Gehäuse
- 8
- Anschluss
- 8a, b
- Anschlussklemmen
- 9
- Zwischenkreiskondensator
- 10
- Gleichstromsteller
- 11
- Spannungsregelungsvorrichtung
- 12
- erste Diode
- 13
- zweite Diode
- 14
- erster Schalter
- 15
- zweiter Schalter
- 16
- Speicherdrossel
- 17
- erste Reihenschaltung
- 17a, b
- Klemmen
- 17c
- Mittenabgriff
- 18
- zweite Reihenschaltung
- 18a, b
- Klemmen
- 18c
- Mittenabgriff
- 19
- Brückenzweig
- 20
- Schalter (Schütz)
- 21
- Schütz
- 22
- Energieversorgungsvorrichtung
- 23
- Strangversorgungsanschlüsse
- 24
- E-Maschine
- 25
- Gleichrichter
- 25a, b
- Verbindungsleitung
- A
- Richtung der Spannung am Eingang Traktionsbatterie
- B
- Durchlassrichtung Dioden
- S1...S3
- Schalter
- S4...S6
- Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19652950 A1 [0002]
- EP 0849112 A1 [0002]
- DE 102005041825 A1 [0002]
