DE102014013039A1 - Device for a motor vehicle for the galvanically decoupled transmission of an electrical voltage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug zum galvanisch entkoppelten Übertragen einer elektrischen Spannung zwischen einem Hochvoltkreis (12) und einem Niedervoltkreis (14) mit einem galvanisch getrennten Gleichspannungswandler (16) mit einer Primärseite (24) und einer Sekundärseite (26) und einem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler (32) mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei die Sekundärseite (26) des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers (16) mit dem Eingang des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers (32) elektrisch verbunden ist und die Primärseite (24) des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers (16) mit dem Hochvoltkreis (12) elektrisch verbindbar ist und der Ausgang des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers (32) mit dem Niedervoltkreis (14) verbindbar ist, und wobei der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler (16) eine von dem Hochvoltkreis (12) bereitgestellte Hochvoltgleichspannung (UH) in eine erste Gleichspannung (U1) wandelt und der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler (32) die erste Gleichspannung (U1) in eine zweite Gleichspannung (U2) wandelt, wobei der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler (32) eine Energiespeichereinrichtung (34) aufweist, welche eine Glättungseinrichtung zum Glätten der zweiten Gleichspannung (U2) bildet.The invention relates to a device (10) for a motor vehicle for galvanically decoupled transmission of an electrical voltage between a high-voltage circuit (12) and a low-voltage circuit (14) with a galvanically isolated DC-DC converter (16) having a primary side (24) and a secondary side (26). and a galvanically coupled DC-DC converter (32) having an input and an output, the secondary side (26) of the galvanically isolated DC-DC converter (16) being electrically connected to the input of the galvanically coupled DC-DC converter (32) and the primary side (24) of the galvanically isolated DC converter DC voltage converter (16) to the high-voltage circuit (12) is electrically connectable and the output of the DC-coupled DC-DC converter (32) to the low-voltage circuit (14) is connectable, and wherein the galvanically isolated DC-DC converter (16) provided by the high-voltage circuit (12) high-voltage DC voltage (UH) in a ers te DC voltage (U1) converts and the DC-DC converter (32) converts the first DC voltage (U1) into a second DC voltage (U2), wherein the DC-DC converter (32) comprises an energy storage device (34), which comprises a smoothing device for smoothing second DC voltage (U2) forms.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum galvanisch entkoppelten Übertragen einer elektrischen Spannung zwischen einem Hochvoltkreis und einem Niedervoltkreis mit einem galvanisch getrennten Gleichspannungswandler mit einer Primärseite und einer Sekundärseite und einem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei die Sekundärseite des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers mit dem Eingang des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers elektrisch verbunden ist und die Primärseite des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers mit dem Hochvoltkreis elektrisch verbindbar ist und der Ausgang des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers mit dem Niedervoltkreis verbindbar ist, und wobei der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler eine von dem Hochvoltkreis bereitgestellte Hochvoltgleichspannung in eine erste Gleichspannung wandelt und der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler die erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung wandelt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum galvanisch entkoppelten Übertragen einer elektrischen Spannung.The invention relates to a device for a motor vehicle for galvanically decoupled transmission of an electrical voltage between a high-voltage circuit and a low-voltage circuit with a galvanically isolated DC-DC converter having a primary side and a secondary side and a DC-coupled DC-DC converter having an input and an output, wherein the secondary side of the galvanically isolated DC converter is electrically connected to the input of the galvanically coupled DC-DC converter and the primary side of the galvanically isolated DC-DC converter is electrically connected to the high-voltage circuit and the output of the DC-coupled DC-DC converter is connected to the low-voltage circuit, and wherein the galvanically isolated DC-DC converter provided by the high-voltage circuit high-voltage DC in a first DC voltage is converted and the DC coupled DC converter converts the first G Light voltage converts to a second DC voltage. The invention also relates to a motor vehicle and a method for galvanically decoupled transmission of an electrical voltage.
Niedervoltkreise in Kraftfahrzeugen verfügen üblicherweise über eine Niedervoltbatterie, welche eine Niedervoltspannung zur Versorgung von Niedervoltkomponenten des Niedervoltkreises bereitstellt. Unter Niedervoltspannung ist hier eine elektrische Spannung kleiner als 60 Volt zu verstehen. Zum Laden der Niedervoltbatterie kann es vorgesehen sein, dass elektrische Energie beispielsweise von einem ebenfalls in dem Kraftfahrzeug angeordneten Hochvoltkreis an den Niedervoltkreis übertragen wird. Hochvoltkreise verfügen üblicherweise über eine Hochvoltbatterie, welche eine Hochvoltspannung bereitstellt. Unter Hochvoltspannung ist hier eine elektrische Spannung größer als 60 Volt zu verstehen. Um dabei eine Gefährdung, beispielsweise von Personen, oder eine Beschädigung der Niedervoltkomponenten vermeiden, wird die Hochvoltspannung in der Regel galvanisch entkoppelt zu dem Niedervoltkreis übertragen und in eine geeignete Spannung zum Laden der Niedervoltbatterie umgewandelt. Diese Übertragung und Anpassung erfordert üblicherweise einen hohen Bauteilbedarf und hat somit einen hohen Kostenaufwand zur Folge.Low-voltage circuits in motor vehicles usually have a low-voltage battery which provides a low-voltage voltage for supplying low-voltage components of the low-voltage circuit. Under low voltage is here to understand an electrical voltage less than 60 volts. For charging the low-voltage battery, provision may be made for electrical energy to be transmitted to the low-voltage circuit, for example, by a high-voltage circuit likewise arranged in the motor vehicle. High-voltage circuits usually have a high-voltage battery, which provides a high-voltage. Under high voltage is here to understand an electrical voltage greater than 60 volts. In order to avoid a risk, for example, of persons, or damage to the low-voltage components, the high-voltage is usually galvanically decoupled transmitted to the low-voltage circuit and converted into a suitable voltage for charging the low-voltage battery. This transfer and adaptation usually requires a high component requirements and thus has a high cost.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstigere und platzsparendere Vorrichtung mit einem reduzierten Bauteilbedarf zu realisieren.It is an object of the present invention to realize a less expensive and more space-saving device with a reduced component requirement.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.This object is achieved by a device, a motor vehicle and a method having the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug dient zum galvanisch entkoppelten Übertragen einer elektrischen Spannung zwischen einem Hochvoltkreis und einem Niedervoltkreis. Die Vorrichtung umfasst einen galvanisch getrennten Gleichspannungswandler mit einer Primärseite und einer Sekundärseite und einen galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler mit einem Eingang und einem Ausgang wobei die Sekundärseite des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers mit dem Eingang des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers elektrisch verbunden ist und die Primärseite des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers mit dem Hochvoltkreis elektrisch verbindbar ist und der Ausgang des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers mit dem Niedervoltkreis verbindbar ist, und wobei der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler eine von dem Hochvoltkreis bereitgestellte Hochvoltgleichspannung in eine erste Gleichspannung wandelt und der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler die erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung wandelt. Erfindungsgemäß weist der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler eine Energiespeichereinrichtung auf, welche eine Glättungseinrichtung zum Glätten der zweiten Gleichspannung bildet.An inventive device for a motor vehicle is used for galvanically decoupled transmission of an electrical voltage between a high-voltage circuit and a low-voltage circuit. The device comprises a galvanically isolated DC-DC converter having a primary side and a secondary side and a galvanically coupled DC-DC converter having an input and an output wherein the secondary side of the galvanically isolated DC-DC converter is electrically connected to the input of the DC-coupled DC-DC converter and the primary side of the galvanically isolated DC-DC converter with the High-voltage circuit is electrically connected and the output of the galvanically coupled DC-DC converter is connectable to the low-voltage circuit, and wherein the galvanically isolated DC converter converts a provided by the high-voltage DC high-voltage direct voltage into a first DC voltage and the DC-DC converter converts the first DC voltage into a second DC voltage. According to the invention, the galvanically coupled DC-DC converter has an energy storage device, which forms a smoothing device for smoothing the second DC voltage.
Galvanisch getrennte Gleichspannungswandler, welche auch als galvanisch entkoppelte Gleichspannungswandler bzw. galvanisch entkoppelte DC/DC-Wandler bezeichnet werden, können eine elektrische Spannung zwischen zwei Spannungskreisen potentialfrei übertragen. Der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler kann die von dem Hochvoltkreis, insbesondere von einer Hochvoltbatterie des Hochvoltkreises, bereitgestellte Hochvoltspannung galvanisch getrennt übertragen und in eine erste Gleichspannung umwandeln. Diese erste Gleichspannung wird einem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler zugeführt, welcher seriell mit dem galvanisch entkoppelten Gleichspannungswandler verschaltet ist. Dieser galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, die erste Gleichspannung in eine für den Niedervoltkreis geeignete zweite Gleichspannung umzuwandeln. Durch diesen galvanisch gekoppelten, insbesondere steuerbaren, Gleichspannungswandler kann verhindert werden, dass die Niedervoltkomponenten durch eine erhöhte Hochvoltgleichspannung beschädigt werden, welche beispielsweise zeitweise im Hochvoltkreis auftreten kann. Ein an sich aus dem Stand der Technik bekannter galvanisch getrennter Gleichspannungswandler weist am Ausgang der Sekundärseite in der Regel ein Filter, welcher beispielsweise eine Induktivität und einer Kapazität umfasst, auf. Dieses Filter dient zum Glätten der übertragenden Spannung, also hier der ersten Gleichspannung. Der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler weist zum Umsetzen zwischen zwei Gleichspannungen, also hier zwischen der ersten Gleichspannung in der zweiten Gleichspannung, beispielsweise eine steuerbare Schalteinrichtung und die Energiespeichereinrichtung auf. Die Energiespeichereinrichtung kann ebenfalls eine Induktivität und einen Kondensator umfassen und somit baugleich zu dem Filter des galvanisch entkoppelten Gleichspannungswandlers ausgeführt sein. Die Energiespeichereinrichtung stellt also gleichzeitig eine Glättungseinrichtung zum Glätten der zweiten Gleichspannung dar.Galvanically isolated DC-DC converters, which are also referred to as galvanically decoupled DC-DC converter or galvanically decoupled DC / DC converter, can transmit an electrical voltage between two voltage circuits floating. The galvanically isolated DC-DC converter can galvanically separate the high-voltage voltage provided by the high-voltage circuit, in particular from a high-voltage battery of the high-voltage circuit, and convert it into a first DC voltage. This first DC voltage is supplied to a galvanically coupled DC-DC converter, which is connected in series with the galvanically decoupled DC-DC converter. This galvanically coupled DC-DC converter is designed to convert the first DC voltage into a second DC voltage suitable for the low-voltage circuit. By means of this galvanically coupled, in particular controllable, DC-DC converter can be prevented that the low-voltage components are damaged by an increased high-voltage DC voltage, which may occur, for example, temporarily in the high-voltage circuit. A known from the prior art galvanically isolated DC-DC converter has at the output of the secondary side usually a filter, which for example, an inductance and a capacitance, on. This filter is used to smooth the transmitted voltage, so here the first DC voltage. The galvanically coupled DC-DC converter has for converting between two DC voltages, that is, here between the first DC voltage in the second DC voltage, for example, a controllable switching device and the energy storage device. The energy storage device may also comprise an inductor and a capacitor and thus be designed identical to the filter of the DC decoupled DC-DC converter. The energy storage device thus also represents a smoothing device for smoothing the second DC voltage.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, das Filter des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers zu entfernen und die erste Gleichspannung ungeglättet dem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler zuzuführen. Die erste Gleichspannung wird also zuerst in die zweite Gleichspannung umgewandelt und durch die Energiespeichereinrichtung des galvanisch gekoppelten geglättet. Die vom Hochvoltkreis zum Niedervoltkreis übertragende Gleichspannung wird also nur einmal geglättet, und zwar mittels der Energiespeichereinrichtung des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers. Durch das Entfernen des Filters wird somit nur eine einzige Induktivität, nämlich die des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers, benötigt anstelle von bisher zwei Induktivitäten. Somit werden in vorteilhafter Weise der Bauteilbedarf bei der Reihenschaltung von dem galvanisch isolierenden bzw. galvanisch getrennten und dem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlern minimiert und Kosten gespart. Dadurch werden zusätzlich das Bauvolumen und damit das Gewicht der Vorrichtung reduziert.According to the invention, it is now provided to remove the filter of the galvanically isolated DC-DC converter and supply the first DC voltage unsmoothed to the DC-coupled DC-DC converter. The first DC voltage is thus first converted into the second DC voltage and smoothed by the energy storage device of the galvanically coupled. The DC voltage transmitted from the high-voltage circuit to the low-voltage circuit is thus smoothed only once, by means of the energy storage device of the galvanically coupled DC-DC converter. By removing the filter thus only a single inductance, namely that of the galvanically coupled DC-DC converter, required instead of two inductors so far. Thus, the component requirement in the series connection of the galvanically isolated or galvanically isolated and the DC-coupled DC-DC converters are advantageously minimized and costs are saved. As a result, the construction volume and thus the weight of the device are additionally reduced.
Besonders bevorzugt weist der galvanisch getrennte Gleichspannungswandler zum galvanisch entkoppelten Übertragen einer Wechselspannung zwischen der Primärseite und der Sekundärseite einen Transformator mit einer ersten Wicklung, welche elektrisch mit der Primärseite verbunden ist, und einer zweiten Wicklung, welche elektrisch mit der Sekundärseite verbunden ist, auf, wobei die Primärseite einen Wechselrichter zum Wandeln der Hochvoltgleichspannung in die Wechselspannung und die Sekundärseite einen Gleichrichter zum Wandeln der Wechselspannung in die erste Gleichspannung aufweist. Gemäß dem Stand der Technik sind als Beispiele für galvanisch getrennte Gleichspannungswandler Eintaktflusswandler oder Gegentaktflusswandler bekannt. Solche Eintaktflusswandler oder Gegentaktflusswandler gemäß dem Stand der Technik weisen in der Regel auf der Sekundärseite am Ausgang des Gleichrichters ein LC-Filter, bestehend aus einer Induktivität und einem Kondensator, zum Glätten der Gleichspannung auf. Ein solches LC-Filter dient in der Regel dazu, einen sogenannten Rippelstrom oder eine sogenannte Rippelspannung am Ausgang des Gleichspannungswandlers zu verhindern. Erfindungsgemäß kann dieses LC-Glied nun entfallen, da das Glätten von der Energiespeichereinrichtung des seriell nachgeschalteten galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers übernommen wird.Particularly preferably, the galvanically isolated DC-DC converter for galvanically decoupled transmitting an AC voltage between the primary side and the secondary side of a transformer having a first winding which is electrically connected to the primary side, and a second winding which is electrically connected to the secondary side, wherein the primary side has an inverter for converting the high-voltage direct voltage into the alternating voltage, and the secondary side has a rectifier for converting the alternating voltage into the first direct voltage. According to the prior art, single-ended flux transducers or push-pull type flux transducers are known as examples of galvanically isolated DC-DC converters. Such Eintaktflusswandler or Gegentaktflusswandler according to the prior art generally have on the secondary side at the output of the rectifier, an LC filter, consisting of an inductor and a capacitor, for smoothing the DC voltage. As a rule, such an LC filter serves to prevent a so-called ripple current or a so-called ripple voltage at the output of the DC-DC converter. According to the invention, this LC element can now be dispensed with, since the smoothing is taken over by the energy storage device of the series-connected, galvanically coupled DC-DC converter.
Es kann vorgesehen sein, dass der galvanisch gekoppelte Gleichspannungswandler als Hochsetzsteller und/oder als Tiefsetzsteller ausgebildet ist. Ein Tiefsetzsteller, welcher auch als Abwärtswandler bezeichnet wird, wandelt eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung um, deren Betrag kleiner ist als der Betrag der Eingangsspannung. Ein Hochsetzsteller, welcher auch als Aufwärtswandler bezeichnet wird, wandelt eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung um, deren Betrag größer ist als der Betrag der Eingangsspannung. Gleichspannungswandler, die sowohl als Hochsetzsteller als auch als Tiefsetzsteller verwendet werden können, werden als Synchronwandler bezeichnet. Die Umsetzung der Eingangsspannung in die Ausgangsspannung erfolgt in der Regel mit Hilfe eine periodisch arbeitenden elektronischen Schalteinrichtung und einer Energiespeichereinrichtung. Diese Energiespeichereinrichtung kann beispielsweise eine Induktivität und einen Kondensator umfassen. Die aus einer Induktivität und einem Kompensator bestehende Energiespeichereinrichtung kann gleichermaßen als Glättungseinrichtung fungieren und am Ausgang des Gleichspannungswandlers eine geglättete Ausgangsspannung bereitstellen.It can be provided that the galvanically coupled DC-DC converter is designed as a step-up converter and / or as a step-down converter. A buck converter, also referred to as a buck converter, converts an input voltage to an output voltage whose magnitude is less than the magnitude of the input voltage. A boost converter, also referred to as a boost converter, converts an input voltage to an output voltage whose magnitude is greater than the magnitude of the input voltage. DC-DC converters, which can be used both as a step-up converter and as a step-down converter, are referred to as synchronous converters. The conversion of the input voltage into the output voltage is generally carried out with the aid of a periodically operating electronic switching device and an energy storage device. This energy storage device may comprise, for example, an inductor and a capacitor. The energy storage device consisting of an inductance and a compensator can equally function as a smoothing device and provide a smoothed output voltage at the output of the DC-DC converter.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Transformator eine dritte Wicklung auf, welche mit einer Ladevorrichtung zum Bereitstellen einer Ladespannung elektrisch verbindbar ist, wobei die Ladespannung über den Transformator an den Hochvoltkreis und/oder den Niedervoltkreis übertragen wird. Die Ladespannung dient beispielsweise dazu, die Hochvoltbatterie des Hochvoltkreises zu laden. In dieser Ausführungsform wird also der Transformator des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers mehrfach genutzt, nämlich einerseits zum Übertragen der Hochvoltspannung des Hochvoltkreises an den Niedervoltkreis und andererseits zum Übertragen der Ladespannung an den Hochvoltkreis und/oder an den Niedervoltkreis. Vor allem diese Mehrfachnutzung des Transformators macht eine Kombination aus einem galvanisch isolierendem Gleichspannungswandler und einem galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers notwendig, um eine regelbare Spannungsanpassung am Niedervoltkreiseingang zu ermöglichen, falls während des Ladevorgangs der Hochvoltbatterie bedingt durch die Ladezustandserhöhung in der Hochvoltbatterie die Hochvoltgleichspannung im Hochvoltkreis ansteigt. Durch die Steuerbarkeit des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandler, welcher die von dem galvanisch entkoppelten Gleichspannungswandler bereitgestellte Gleichspannung in eine für den Niedervoltkreis geeignete Ausgangsspannung umwandelt, kann der Transformator des galvanisch getrennten Gleichspannungswandlers mehrfach genutzt werden, ohne dass eine eventuell auftretende erhöhte Hochvoltgleichspannung im Hochvoltkreis einen Schaden im Niedervoltkreis verursacht.In a preferred embodiment, the transformer has a third winding, which is electrically connectable to a charging device for providing a charging voltage, wherein the charging voltage is transmitted via the transformer to the high-voltage circuit and / or the low-voltage circuit. The charging voltage serves, for example, to charge the high-voltage battery of the high-voltage circuit. In this embodiment, therefore, the transformer of the galvanically isolated DC-DC converter is used repeatedly, namely on the one hand for transmitting the high-voltage of the high-voltage circuit to the low-voltage circuit and on the other hand for transmitting the charging voltage to the high-voltage circuit and / or to the low-voltage circuit. Above all, this multiple use of the transformer makes a combination of a galvanically insulating DC-DC converter and a DC-DC converter required to allow a variable voltage adjustment at low-voltage circuit input, if during the charging of the high-voltage battery due to the increase in state of charge in the high-voltage battery, the high-voltage DC voltage in the high-voltage circuit increases. Due to the controllability of the galvanically coupled DC-DC converter, which converts the DC voltage provided by the galvanically decoupled DC-DC converter into an output voltage suitable for the low-voltage circuit, the transformer of the galvanically isolated DC-DC converter can be used multiple times, without any increased high-voltage DC voltage in the high-voltage circuit causing damage in the low-voltage circuit.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, einem Hochvoltkreis, einem Niedervoltkreis und einer Ladevorrichtung. Die Ladevorrichtung kann als ein sogenannter Bordlader des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgestaltet.The invention also relates to a motor vehicle having a device according to the invention, a high-voltage circuit, a low-voltage circuit and a charging device. The charging device can be designed as a so-called on-board loader of the motor vehicle. The motor vehicle is configured in particular as an electric vehicle or as a hybrid vehicle.
Zur Erfindung gehört außerdem ein Verfahren zum Übertragen einer elektrischen Spannung zwischen einem Hochvoltkreis und einem Niedervoltkreis. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Hochvoltspannung, das Wandeln der Hochvoltspannung in eine Wechselspannung mittels eines Wechselrichters, das galvanisch entkoppelte bertragen der Wechselspannung mittels eines Transformators, das Wandeln der galvanisch entkoppelt übertragenen Wechselspannung in eine erste Gleichspannung mittels eines Gleichrichters und das Wandeln der ersten Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung mittels eines galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren das Glätten der zweiten Gleichspannung mittels einer Energiespeichereinrichtung des galvanisch gekoppelten Gleichspannungswandlers.The invention also includes a method for transmitting an electrical voltage between a high-voltage circuit and a low-voltage circuit. The method comprises providing a high voltage voltage, converting the high voltage voltage into an alternating voltage by means of an inverter, galvanically decoupling the AC voltage by means of a transformer, converting the galvanically decoupled transmitted AC voltage into a first DC voltage by means of a rectifier and converting the first DC voltage into a second DC voltage by means of a galvanically coupled DC-DC converter. According to the invention, the method comprises smoothing the second DC voltage by means of an energy storage device of the galvanically coupled DC-DC converter.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren. Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen naher erläutert.The preferred embodiments presented with reference to the device according to the invention and their advantages apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention and to the method according to the invention. In the following the invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, however, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of each other, which also develop the invention independently of each other and thus also individually or in a combination that is to be regarded as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Sekundärseite
Der Transformator
Aus der Schaltungstopologie
Ein Tiefsetzsteller
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schaltungstopologiecircuit topology
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1212
- HochvoltkreisHigh-voltage circuit
- 1414
- NiedervoltkreisLow-voltage circuit
- 1515
- NiedervoltbatterieLow-voltage battery
- 1616
- Galvanisch getrennter GleichspannungswandlerGalvanically isolated DC-DC converter
- 1818
- Transformatortransformer
- 2020
- erste Wicklungfirst winding
- 2222
- zweite Wicklungsecond winding
- 2424
- Primärseiteprimary
- 2626
- Sekundärseitesecondary side
- 2828
- Gleichrichterrectifier
- 3030
- LC-FilterLC filter
- 3232
- Galvanisch gekoppelter WandlerGalvanically coupled converter
- 3434
- EnergiespeichereinrichtungEnergy storage device
- 3636
- dritte Wicklungthird winding
- 3838
- Ladevorrichtungloader
- 4040
- Eintaktflusswandlerforward converter
- 4242
- GegentaktflusswandlerPush-pull converter
- 4444
- TiefsetzstellerBuck converter
- 4646
- Synchronwandlersynchronous converter
- UH U H
- HochvoltgleichspannungHigh-voltage direct current
- U1 U 1
- erste Gleichspannungfirst DC voltage
- U1'U 1 '
- geglättete erste Gleichspannungsmoothed first DC voltage
- U2 U 2
- zweite Gleichspannungsecond DC voltage
- UE U E
- Eingangsspannunginput voltage
- UA U A
- Ausgangsspannungoutput voltage
- II
- Induktivitätinductance
- CC
- Kondensatorcapacitor
- TT
- Steuerbares SchaltelementControllable switching element
- SS
- Schalteinrichtungswitching device
- B1, B2B1, B2
- Bereicheareas
Claims (6)
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DE201410013039 DE102014013039A1 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Device for a motor vehicle for the galvanically decoupled transmission of an electrical voltage |
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Family Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3466750A1 (en) | 2017-10-06 | 2019-04-10 | Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG | Galvanic separation in power electronics in a charging station or electricity charging point |
CN113874244A (en) * | 2019-05-15 | 2021-12-31 | 戴姆勒股份公司 | On-board charger and method for charging a high-voltage battery of a high-voltage on-board power supply or a low-voltage battery of a low-voltage on-board power supply |
CN114523921A (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 大众汽车股份公司 | Electrical network in a motor vehicle |
WO2023170226A1 (en) | 2022-03-09 | 2023-09-14 | EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG | Circuit arrangement for generating an output dc voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy accumulators |
-
2014
- 2014-09-02 DE DE201410013039 patent/DE102014013039A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3466750A1 (en) | 2017-10-06 | 2019-04-10 | Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG | Galvanic separation in power electronics in a charging station or electricity charging point |
US10759293B2 (en) | 2017-10-06 | 2020-09-01 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Galvanic isolation in the power electronics system in a charging station or electricity charging station |
CN113874244A (en) * | 2019-05-15 | 2021-12-31 | 戴姆勒股份公司 | On-board charger and method for charging a high-voltage battery of a high-voltage on-board power supply or a low-voltage battery of a low-voltage on-board power supply |
CN114523921A (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 大众汽车股份公司 | Electrical network in a motor vehicle |
WO2023170226A1 (en) | 2022-03-09 | 2023-09-14 | EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG | Circuit arrangement for generating an output dc voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy accumulators |
DE102022202360A1 (en) | 2022-03-09 | 2023-09-14 | EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG | Circuit arrangement for generating an output direct voltage and use of the circuit arrangement for testing electrical energy storage devices |
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