DE102013221501A1 - Ladegerät und Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts - Google Patents
Ladegerät und Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013221501A1 DE102013221501A1 DE201310221501 DE102013221501A DE102013221501A1 DE 102013221501 A1 DE102013221501 A1 DE 102013221501A1 DE 201310221501 DE201310221501 DE 201310221501 DE 102013221501 A DE102013221501 A DE 102013221501A DE 102013221501 A1 DE102013221501 A1 DE 102013221501A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- power
- charger
- power levels
- control device
- levels
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods 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 the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/14—Conductive energy transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods 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 the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/14—Conductive energy transfer
- B60L53/18—Cables specially adapted for charging electric vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ladegerät (1), insbesondere für ein Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeug, umfassend mindestens zwei Leistungsstufen (10, 20, 30), mittels derer eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gewandelt wird, sowie mindestens eine Steuereinrichtung (2) zur Ansteuerung der Leistungsstufen (10, 20, 30), wobei die Steuereinrichtung (2) derart ausgebildet ist, das diese die Anzahl der angeschlossenen Phasen einer Wechselspannung erfasst und in Abhängigkeit der Anzahl der erfassten Phasen eine entsprechende Anzahl von Leistungsstufen (10, 20, 30) ansteuert, wobei die Steuereinrichtung (2) derart ausgebildet ist, dass diese eine Steuerhistorie der einzelnen Leistungsstufen (10, 20, 30) ermittelt und bei der Auswahl der anzusteuernden Leistungsstufen (10, 20, 30) derart berücksichtigt, dass die Leistungsstufen (10, 20, 30) gleichmäßig belastet werden, wobei die Steuereinrichtung (2) mindestens einen Anschluss (L1, L2, L3) für eine Phase wahlweise verschiedenen Leistungsstufen (10, 20, 30) zuordnen kann, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts (1).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Ladegerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts.
- Aus der
DE 10 2009 000 096 A1 ist ein Ladegerät bekannt, insbesondere für ein Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeug, umfassend mindestens zwei Leistungsstufen, mittels derer eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gewandelt wird, sowie mindestens eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leistungsstufen, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass diese die Anzahl der angeschlossenen Phasen einer Wechselspannung erfasst und in Abhängigkeit der Anzahl der erfassten Phasen eine entsprechende Anzahl von Leistungsstufen ansteuert. Konkret wird dabei offenbart, dass mit einer einphasigen Wechselspannung oder mit einem dreiphasigen Drehstromnetz geladen wird. Entsprechend umfasst das Ladegerät drei Leistungsstufen mit jeweils einer Halbbrücke mit zwei Leistungshalbleiterschaltern sowie parallel zu den Leistungshalbleiterschaltern angeordnete Freilaufdioden. - Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Ladegerät zu schaffen, das eine höhere Lebensdauer aufweist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ladegerätes zur Verfügung zu stellen.
- Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Ladegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Das Ladegerät umfasst mindestens zwei Leistungsstufen, mittels derer eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gewandet wird. Des Weiteren umfasst das Ladegerät mindestens eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Leistungsstufen, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass diese die Anzahl der angeschlossenen Phasen einer Wechselspannung erfasst und in Abhängigkeit der Anzahl der erfassten Phasen eine entsprechende Anzahl von Leistungsstufen ansteuert. Die Steuereinrichtung ist weiter derart ausgebildet, dass diese eine Steuerhistorie der einzelnen Leistungsstufen ermittelt und bei der Auswahl der anzusteuernden Leistungsstufen derart berücksichtigt, dass die Leistungsstufen gleichmäßig belastet werden, wobei die Steuereinrichtung mindestens einen Anschluss für eine Phase wahlweise verschiedenen Leistungsstufen zuordnen kann. Der Grundgedanke dabei ist, dass bei einer festen Zuordnung eine Leistungsstufe stärker belastet wird als die anderen. Ist das Ladegerät beispielsweise dafür ausgelegt, sowohl an ein- als auch an dreiphasigen Netzen geladen zu werden, so wird die Leistungsstufe, die dem einphasigen Netzanschluss zugeordnet ist, stärker belastet als die beiden anderen. Die stärkere Belastung führt zu einem erhöhten Ausfallrisiko. Erfindungsgemäß wird nun die Steuerhistorie der Leistungsstufen berücksichtigt, wobei die Steuerstrategie der Steuereinrichtung versucht, die Steuerhistorie der Leistungsstufen und somit der Belastungen anzugleichen. Hierdurch wird das Ausfallrisiko des Ladegeräts reduziert. Dabei sei angemerkt, dass das Ladegerät auch derart ausgebildet sein kann, dass eine Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt wird und in das Netz zurückgespeist wird. Vorzugsweise werden dann diese Entladevorgänge bei der Steuerhistorie ebenfalls berücksichtigt. Nachfolgend wird immer vom Laden bzw. Ladevorgängen gesprochen werden, die aber die zuvor genannten Entladevorgänge mit einschließen können.
- Die Steuerhistorie kann dabei qualitativ oder quantitativ die Belastung der Leistungsstufen berücksichtigen.
- In einer Ausführungsform enthält die Steuerhistorie die Anzahl der Ladevorgänge mit der jeweiligen Leistungsstufe. Dies stellt eine qualitative Beschreibung der Belastung dar, die nicht zwangsweise mit der realen Belastung übereinstimmen muss, beispielsweise weil die Ladezeiten bei den einzelnen Ladevorgängen sehr unterschiedlich sein können. Allerdings ist die Erfassung und Abspeicherung der Steuerhistorie sehr einfach. Alternativ kann die Ladezeit aufsummiert werden.
- In einer weiteren alternativen Ausführungsform enthält die Steuerhistorie die von der jeweiligen Leistungsstufe bereitgestellte Energie über die Ladevorgänge oder die bereitgestellte Energiedifferenz im Vergleich zu mindestens einer anderen Leistungsstufe. Im ersten Fall werden die jeweiligen Energiemengen aufsummiert und verglichen. Im zweiten Fall ist vorzugsweise eine Leistungsstufe die Referenz, wobei die Steuerhistorie der anderen Leistungsstufen ausdrückt, wie viel mehr oder weniger die Leistungsstufen an Energie im Vergleich zur Referenz-Leistungsstufe zur Verfügung gestellt haben. Die bereitgestellte Energie bzw. Energiedifferenz stellt dabei einen quantitativen Wert für die Belastung der Leistungsstufen dar. Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass noch eine Gewichtung der Ladezeiten in Abhängigkeit von den Ladespannungen erfolgt. Die Energie bzw. Energiedifferenz kann dabei auch durch ein Äquivalent wie beispielsweise Strom × Zeit ausgedrückt werden (bei angenommener konstanter Spannung).
- In einer weiteren Ausführungsform weist jede Ladestufe jeweils eine erste Halbbrücke mit zwei Leistungshalbleiterschaltern auf, die mit einem Anschluss für eine Phase verbunden ist, wobei die ersten Halbbrücken der Ladestufen jeweils mit Anschlüssen verschiedener Phasen verbunden sind, wobei alle Leistungsstufen oder alle Leistungsstufen bis auf eine Leistungsstufe mindestens eine weitere Halbbrücke aufweisen, wobei die mindestens eine weitere Halbbrücke mit einem Anschluss einer anderen Phase als die erste Halbbrücke verbunden ist. Somit kann sehr einfach einer Leistungsstufe eine andere Phase zugeordnet werden, wobei dann das Steuergerät die entsprechende Halbbrücke ansteuert.
- In einer weiteren Ausführungsform weist eine erste Leistungsstufe keine weitere Halbbrücke auf und die weiteren Leistungsstufen weisen genau eine weitere Halbbrücke auf, wobei die weiteren Halbbrücken mit dem Anschluss der Phase der ersten Leistungsstufe verbunden sind. Dies reduziert den zusätzlichen Schaltungsaufwand (beispielsweise auf zwei weitere Halbbrücken bei drei Leistungsstufen), wobei dabei ausgenutzt wird, dass meist ohnehin nur die Alternative darin besteht, ein- oder dreiphasig zu laden.
- In einer alternativen Ausführungsform erfolgt die wahlweise Zuordnung von Phasen zu den Leistungsstufen nicht durch zusätzliche Halbbrücken in den Leistungsstufen, sondern über eine Umschaltvorrichtung außerhalb der Leistungsstufen.
- Hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben des Ladegeräts kann vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen zum Ladegerät Bezug genommen werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. zeigen:
-
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ladegeräts in einer ersten Ausführungsform, -
2 ein schematisches Blockschaltbild eines Ladegeräts in einer zweiten Ausführungsform und -
3a –3e einen beispielhaften Verlauf für das Verfahren. - In der
1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Ladegeräts1 dargestellt. Das Ladegerät1 umfasst eine erste Leitungsstufe10 , eine zweite Leistungsstufe20 und eine dritte Leistungsstufe30 . Die erste Leistungsstufe10 umfasst eine erste Halbbrücke11 mit zwei nicht dargestellten Leistungshalbleiterschaltern, die beispielsweise als Transistoren oder Thyristoren ausgebildet sind. Des Weiteren umfasst die erste Leistungsstufe10 nicht dargestellte Freilaufdioden für die Leistungshalbleiterschalter sowie weitere Elemente, um eine geglättete Gleichspannung am Ausgang zur Verfügung zu stellen. Die zweite Leistungsstufe20 umfasst eine erste Halbbrücke21 und eine weitere, zweite Halbbrücke22 . Ebenso umfasst die dritte Leistungsstufe30 eine erste Halbbrücke31 und eine weitere, zweite Halbbrücke32 . Des Weiteren umfasst das Ladegerät1 einen Anschluss L1 für eine erste Phase einer Wechselspannung, einen Anschluss L2 für eine zweite Phase einer Wechselspannung, einen Anschluss L3 für eine dritte Phase einer Wechselspannung sowie einen Anschluss N für einen Nullleiter. Der Anschluss L1 ist mit der ersten Halbbrücke11 der ersten Leistungsstufe10 verbunden (genauer mit einem nicht dargestellten Mittelabgriff der Halbbrücke11 ). Der Anschluss L2 ist mit der ersten Halbbrücke21 der zweiten Leistungsstufe20 und der Anschluss L3 ist mit der ersten Halbbrücke31 der dritten Leistungsstufe30 verbunden. Zusätzlich ist der Anschluss L1 mit der weiteren Halbbrücke22 der zweiten Leistungsstufe20 und der weiteren Halbbrücke32 der dritten Leistungsstufe30 verbunden. Der Anschluss N ist mit allen drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 verbunden. Des Weiteren sind jeweils die Ausgangsleitungen für "+" bzw. "–" der drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 miteinander verbunden. Diese kombinierten Plus- und Minusleitungen sind beispielsweise mit einer Hochvoltbatterie eines Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeugs verbunden. - Des Weiteren umfasst das Ladegerät
1 eine Steuereinrichtung2 , die unter anderem für die Ansteuerung sämtlicher Halbbrücken11 ,21 ,22 ,31 ,32 zuständig ist. Dies ist schematisch durch die Steuersignale S1–S3 für die drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 angedeutet. Eine weitere Aufgabe der Steuereinrichtung2 besteht darin zu erfassen, wie viele Phasen an den Anschlüssen L1–L3 liegen sowie eine Steuerhistorie für die Leistungsstufen10 ,20 ,30 zu ermitteln. - Erfasst die Steuereinrichtung
2 , dass an allen drei Anschlüssen L1–L3 jeweils eine Phase einer Wechselspannung anliegt, so steuert die Steuereinrichtung2 die ersten Halbbrücken11 ,21 ,31 der drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 an, die dann zusammen als dreiphasiger Gleichrichter arbeiten. Die zweiten Halbbrücken22 ,32 werden hingegen gesperrt. Dabei werden alle drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 gleichmäßig belastet. - Ist hingegen nur eine Phase angeschlossen (typischerweise an L1), so wird nur eine Leistungsstufe
10 benötigt. Theoretisch wäre es auch denkbar, mit dem erfindungsgemäßen Ladegerät1 auch parallel alle drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 zu betreiben, dies hat aber den Nachteil von größeren Verlusten zur Folge. Bei dem parallelen Betrieb der drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 würden die Halbbrücken11 ,22 ,32 gleichartig von der Steuereinrichtung2 angesteuert werden, wobei die Halbbrücken21 ,31 gesperrt würden. Nachfolgend soll jedoch angenommen werden, dass bei nur einer anliegenden Phase nur eine Leistungsstufe10 ,20 oder30 aktiv ist. - Dabei erfasst die Steuereinrichtung
2 die Steuerhistorie der einzelnen Leistungsstufen10 ,20 ,30 bei einem einphasigen Betrieb. Die Steuerhistorie kann dabei die Anzahl der Ladezyklen, die Ladezeit, die durchgesetzte Energie über die Ladezyklen oder eine verwandte Größe wie beispielsweise Strom × Zeit (z.B. in Ah) über die Ladezyklen sein, die bei angenommener konstanter Spannung proportional zur Energie ist. - Die Steuereinrichtung
2 vergleicht nun die Steuerhistorie der drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 und wählt die Leistungsstufe mit der historisch geringsten Belastung aus. Ergibt diese Auswertung beispielsweise, dass die zweite Leistungsstufe20 historisch am geringsten belastet ist, so wird die zweite Halbbrücke22 von der Steuereinrichtung2 angesteuert und alle anderen Halbbrücken11 ,21 ,31 ,32 gesperrt. Die Steuereinrichtung2 verteilt also die einphasigen Ladezyklen möglichst gleichmäßig auf die drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 , um so die Lebensdauer des Ladegeräts1 zu verlängern. - Der Mehraufwand gegenüber einem herkömmlichen Ladegerät sind dabei die beiden Halbbrücken
22 ,32 sowie die modifizierte Steuerung der Steuereinrichtung2 (einschließlich der Erfassung und Abspeicherung der Steuerhistorie für die Leistungsstufen). - In der
2 ist eine alternative Ausführungsform des Ladegeräts1 dargestellt, wobei gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen aufweisen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß1 weisen alle drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 nur jeweils eine erste Halbbrücke11 ,21 ,31 auf. Die Umschaltung des Anschlusses L1 erfolgt über eine Umschaltvorrichtung40 . Diese weist einen Schalter41 auf, der in mindestens drei Positionen stehen kann und wie ein De-Multiplexer arbeitet. In einer ersten dargestellten Position ist der Anschluss L1 mit der ersten Leistungsstufe10 verbunden. Entsprechend ist der Anschluss L1 in der zweiten Position des Schalters41 mit der zweiten Leistungsstufe20 und in der dritten Position mit der dritten Leistungsstufe30 verbunden. Dabei wählt wieder die Steuereinrichtung2 bei einem einphasigen Ladevorgang in Abhängigkeit der Steuerhistorie die historisch am wenigsten belastete Leistungsstufe10 ,20 ,30 aus und steuert entsprechend den Schalter41 über das Steuersignal S an. Die Halbbrücke der ausgewählten Leistungsstufe wird dann durch entsprechende Steuersignale S1–S3 angesteuert. Im Vergleich zur Ausführungsform gemäß1 werden zwei Halbbrücken22 ,32 eingespart auf Kosten der Umschaltvorrichtung40 . Dabei kann vorgesehen sein, dass zwischen den Anschlüssen L2 bzw. L3 und der zweiten Leistungsstufe20 bzw. dritten Leistungsstufe30 noch ein Schalter angeordnet ist, um die Anschlüsse L2 bzw. L3 spannungsfrei zu schalten, wenn der erste Anschluss L1 auf die zweite Leistungsstufe20 bzw. dritte Leistungsstufe30 geschaltet wird. - Die Wirkungsweise des Ladegeräts
1 soll nun anhand der3a bis3e näher erläutert werden. Dabei ist in3a der Strom I über der Zeit t für die erste Leistungsstufe10 , in der3b der Strom I über der Zeit t für die zweite Leistungsstufe20 und in der3c der Strom I über der Zeit t für die dritte Leistungsstufe30 dargestellt. In3d ist die Differenz der Produkte Strom × Zeit zwischen der ersten Leistungsstufe10 und der zweiten Leistungsstufe20 dargestellt. Entsprechend ist in3e die Differenz zwischen der ersten Leistungsstufe10 und der dritten Leistungsstufe30 dargestellt. Die Darstellungen gemäß3d und3e stellen dabei Steuerhistorien dar. Im Ausgangszustand ist die Belastung für alle drei Leistungsstufen10 ,20 ,30 gleich. - In den ersten beiden Stunden findet dann ein Ladezyklus mittels der ersten Leistungsstufe
10 statt, sodass nach zwei Stunden 2 h × 10 A = 20 Ah geladen wurden. Entsprechend nimmt die Belastung zu (siehe3d und3e ). - Aus der Steuerhistorie kann dann entnommen werden, dass die erste Leistungsstufe
10 stärker belastet ist als die zweite und dritte Leistungsstufe20 ,30 . Zwischen der dritten und sechsten Stunde findet ein weiterer Ladezyklus statt, wobei die Steuereinrichtung2 die zweite Leistungsstufe20 gewählt hat. Entsprechend setzt die zweite Leistungsstufe20 3 h × 10 A = 30 Ah um. Wie3d zu entnehmen ist, wird die Differenz kontinuierlich abgebaut und am Ende ist die zweite Leistungsstufe20 um 10 Ah stärker belastet als die erste Leistungsstufe10 . Somit ist nach sechs Stunden die dritte Leistungsstufe30 am wenigsten belastet. Daher wählt die Steuereinrichtung2 für den dritten Ladezyklus nach acht Stunden die dritte Leistungsstufe30 aus. In einer Stunde werden dann 10 Ah umgesetzt und die Differenz in3e abgebaut. Nach neun Stunden ergibt sich dann das Bild, dass die dritte Leistungsstufe30 am wenigsten belastet ist, sodass diese für den nächsten einphasigen Ladezyklus von der Steuereinrichtung2 ausgewählt werden würde. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009000096 A1 [0002]
Claims (10)
- Ladegerät (
1 ), insbesondere für ein Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeug, umfassend mindestens zwei Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ), mittels derer eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gewandelt wird, sowie mindestens eine Steuereinrichtung (2 ) zur Ansteuerung der Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ), wobei die Steuereinrichtung (2 ) derart ausgebildet ist, das diese die Anzahl der angeschlossenen Phasen einer Wechselspannung erfasst und in Abhängigkeit der Anzahl der erfassten Phasen eine entsprechende Anzahl von Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (2 ) derart ausgebildet ist, dass diese eine Steuerhistorie der einzelnen Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) ermittelt und bei der Auswahl der anzusteuernden Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) derart berücksichtigt, dass die Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) gleichmäßig belastet werden, wobei die Steuereinrichtung (2 ) mindestens einen Anschluss (L1, L2, L3) für eine Phase wahlweise verschiedenen Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) zuordnen kann. - Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhistorie die Anzahl der Ladevorgänge mit der jeweiligen Leistungsstufe (
10 ,20 ,30 ) enthält. - Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhistorie die von der jeweiligen Leistungsstufe (
10 ,20 ,30 ) bereitgestellte Energie über die Ladevorgänge oder die bereitgestellte Energiedifferenz im Vergleich zu mindestens einer anderen Leistungsstufe (10 ,20 ,30 ) enthält. - Ladegerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (
1 ) drei Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) aufweist. - Ladegerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ladestufe (
10 ,20 ,30 ) jeweils eine erste Halbbrücke (11 ,21 ,31 ) mit Leistungshalbleiterschaltern aufweist, die mit einem Anschluss (L1, L2, L3) für eine Phase verbunden ist, wobei die ersten Halbbrücken (11 ,21 ,31 ) der Ladestufen (10 ,20 ,30 ) jeweils mit Anschlüssen (L1, L2, L3) verschiedener Phasen verbunden sind, wobei alle Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) oder alle Leistungsstufen (20 ,30 ) bis auf eine Leistungsstufe (10 ) mindestens eine weitere Halbbrücke (22 ,339 aufweisen, wobei die mindestens eine weitere Halbbrücke (22 ,33 ) mit einem Anschluss (L1) einer anderen Phase als die erste Halbbrücke (21 ,31 ) verbunden ist. - Ladegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Leistungsstufe (
10 ) keine weitere Halbbrücke aufweist und die weiteren Leistungsstufen (20 ,30 ) genau eine weitere Halbbrücke (22 ,32 ) aufweisen, wobei die weiteren Halbbrücken (22 ,32 ) mit dem Anschluss (L1) der Phase der ersten Leistungsstufe (10 ) verbunden sind. - Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät (
1 ) eine Umschaltvorrichtung (40 ) aufweist, mittels derer der Anschluss (L1) mindestens einer Phase auf verschiedene Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) wahlweise schaltbar ist. - Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts (
1 ), insbesondere für ein Elektro- oder Plug-In-Hybridfahrzeug, wobei das Ladegerät (1 ) mindestens zwei Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) mittels derer eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gewandelt wird, und mindestens eine Steuereinrichtung (2 ) zur Ansteuerung der Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (2 ) die Anzahl der angeschlossenen Phasen einer Wechselspannung erfasst und in Abhängigkeit der Anzahl der erfassten Phasen eine entsprechende Anzahl von Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (2 ) eine Steuerhistorie der einzelnen Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) ermittelt und bei der Auswahl der anzusteuernden Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) derart berücksichtigt, dass die Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) gleichmäßig belastet werden, wobei die Steuereinrichtung (2 ) mindestens einen Anschluss (L1) für eine Phase wahlweise verschiedenen Leistungsstufen (10 ,20 ,30 ) zuordnen kann. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhistorie die Anzahl der Ladevorgänge mit der jeweiligen Leistungsstufe (
10 ,20 ,30 ) enthält. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhistorie die von der jeweiligen Leistungsstufe (
10 ,20 ,30 ) bereitgestellte Energie über die Ladungsvorgänge oder die bereitgestellte Energiedifferenz im Vergleich zu mindestens einer anderen Leistungsstufe (10 ,20 ,30 ) enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310221501 DE102013221501A1 (de) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Ladegerät und Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310221501 DE102013221501A1 (de) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Ladegerät und Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013221501A1 true DE102013221501A1 (de) | 2015-05-07 |
Family
ID=52829694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310221501 Pending DE102013221501A1 (de) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Ladegerät und Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013221501A1 (de) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2333617A (en) * | 1940-05-31 | 1943-11-02 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Battery-charging system |
US4451773A (en) * | 1982-04-02 | 1984-05-29 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Rectifier control system for a DC power plant system |
DE102009000096A1 (de) | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren für die Steuerung einer Stromversorgungseinrichtung mit einem Wechselrichter |
EP2362522A2 (de) * | 2010-02-25 | 2011-08-31 | EDAG GmbH & Co. KGaA | Ladegerät für ein Elektrofahrzeug |
DE102011108495A1 (de) * | 2010-07-29 | 2012-09-20 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Aktives Strommanagement eines Leistungsmoduls zur Wirkungsgradverbesserung |
-
2013
- 2013-10-23 DE DE201310221501 patent/DE102013221501A1/de active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2333617A (en) * | 1940-05-31 | 1943-11-02 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Battery-charging system |
US4451773A (en) * | 1982-04-02 | 1984-05-29 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Rectifier control system for a DC power plant system |
DE102009000096A1 (de) | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren für die Steuerung einer Stromversorgungseinrichtung mit einem Wechselrichter |
EP2362522A2 (de) * | 2010-02-25 | 2011-08-31 | EDAG GmbH & Co. KGaA | Ladegerät für ein Elektrofahrzeug |
DE102011108495A1 (de) * | 2010-07-29 | 2012-09-20 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Aktives Strommanagement eines Leistungsmoduls zur Wirkungsgradverbesserung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2994340B1 (de) | Verfahren zum betrieb einer ladevorrichtung für das ein- und mehrphasige laden eines energiespeichers eines kraftfahrzeugs und ladevorrichtung | |
EP3934931A1 (de) | Ladestation zum laden von elektrofahrzeugen | |
WO2018206201A1 (de) | Batterievorrichtung mit zumindest einem modulstrang, in welchem moduleinheiten in einer reihe hintereinander verschaltet sind, sowie kraftfahrzeug und betriebsverfahren für die batterievorrichtung | |
EP2654190B1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schaltung | |
DE112016002442T5 (de) | Leistungsumwandlungsvorrichtung und Steuerverfahren für eine Leistungsumwandlungsvorrichtung | |
EP2731227B1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers aus einer Wechselspannungsquelle | |
DE102018216236B4 (de) | Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher | |
DE112018006967T5 (de) | Reihen-Multiplex-Umrichter | |
DE102017206497B4 (de) | Ladevorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug | |
WO2019043136A1 (de) | Energiespeicheremulator und verfahren zur emulation eines energiespeichers | |
WO2020064429A1 (de) | Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen energiespeicher | |
DE102011076787A1 (de) | Energieversorgung | |
DE102018221519B4 (de) | Fahrzeugseitige Ladevorrichtung | |
DE102012206801A1 (de) | Schaltung mit einer stromrichterschaltung und verfahren zur leistungsanpassung | |
WO2011110472A1 (de) | Verfahren zum betrieb einer umrichterschaltung sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE102013221501A1 (de) | Ladegerät und Verfahren zum Betreiben eines Ladegeräts | |
DE102017216386B4 (de) | Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges | |
DE102019120436A1 (de) | Steuereinrichtung, Wechselrichter, Anordnung mit einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie Computerprogramm | |
DE102019209854A1 (de) | Fahrzeugbordnetz | |
DE102018009625A1 (de) | Verfahren zum Aufladen einer wenigstens zwei in Reihe geschaltete Batteriemodule aufweisenden Batterie | |
DE102014212930B3 (de) | Vorrichtung zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung sowie Antriebsanordnung und Verfahren | |
DE102017216388B4 (de) | Traktionsnetz eines Kraftfahrzeuges | |
DE102014006449A1 (de) | Integrierter Mehrphasenabgriff einer Batterie | |
DE102017204159A1 (de) | Verfahren zum Erkennen eines Betriebsmodus eines Gleichrichters | |
DE102023200040A1 (de) | Wechselstromladen und Gleichstromladen mittels Vienna-Gleichrichter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE BRESSEL UND PARTNER MBB, DE |