DE102017008840A1 - Electric vehicle electrical system - Google Patents

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DE102017008840A1
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Urs Boehme
André Haspel
Christian Ohms
Stefan Seiffert
Jörg Weigold
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Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz (10) für ein mit zumindest einer elektrischen Maschine (12) antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Fahrzeugbatterie (14), einem getakteten Energiewandler (16) zum Beaufschlagen der elektrischen Maschine (12) in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschinenspannung (18), wobei der getaktete Energiewandler (16) einen Gleichspannungszwischenkreis (20) aufweist, der mit der Fahrzeugbatterie (14) elektrisch gekoppelt ist und der zum Herstellen einer elektromagnetischen Verträglichkeit wenigstens einen Y-Kondensator (22) aufweist, und mit einer an die Fahrzeugbatterie (14) angeschlossenen Wechselspannungsladeeinheit (24), die ausgebildet ist, an eine kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen und ladestationsseitig mit einer Ladewechselspannung beaufschlagt zu werden, wobei der Gleichspannungszwischenkreis (20) mittels einer Schalteinheit (28) mit der Fahrzeugbatterie (14) elektrisch gekoppelt ist, wobei die Schalteinheit (28) ausgebildet ist, den Gleichspannungszwischenkreis (20) bei einem Aufladen der Fahrzeugbatterie (14) mittels der Wechselspannungsladeeinheit (24) von der Fahrzeugbatterie (14) elektrisch zu trennen.The invention relates to an electrical vehicle electrical system (10) for a motor vehicle which can be driven by at least one electric machine (12), with a vehicle battery (14), a cycled energy converter (16) for acting on the electric machine (12) in an intended driving operation of the motor vehicle an electrical machine voltage (18), wherein the clocked energy converter (16) has a DC intermediate circuit (20) which is electrically coupled to the vehicle battery (14) and which has at least one Y-capacitor (22) for producing an electromagnetic compatibility, and with an alternating voltage charging unit (24) connected to the vehicle battery (14), which is designed to be charged to a charging station external of the motor vehicle and charged with a charging AC voltage, the DC link (20) being electrically connected to the vehicle battery (14) by means of a switching unit (28) coupled is, wherein the switching unit (28) is adapted to electrically isolate the DC intermediate circuit (20) when charging the vehicle battery (14) by means of the AC charging unit (24) of the vehicle battery (14).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bordnetz für ein mit zumindest einer elektrischen Maschine antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Fahrzeugbatterie, einem getakteten Energiewandler zum Beaufschlagen der elektrischen Maschine in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschinenspannung, wobei der getaktete Energiewandler einen Gleichspannungszwischenkreis aufweist, der mit der Fahrzeugbatterie elektrisch gekoppelt ist und der zum Herstellen einer elektromagnetischen Verträglichkeit wenigstens einen Y-Kondensator aufweist, und mit einer an die Fahrzeugbatterie angeschlossenen Wechselspannungsladeeinheit, die ausgebildet ist, an eine kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen und ladestationsseitig mit einer Ladewechselspannung beaufschlagt zu werden.The invention relates to an electrical vehicle electrical system for a drivable with at least one electric motor vehicle, with a vehicle battery, a clocked energy converter for applying the electrical machine in a normal driving operation of the motor vehicle with an electrical machine voltage, wherein the clocked energy converter has a DC intermediate circuit, with the Vehicle battery is electrically coupled and having at least one Y-capacitor for producing electromagnetic compatibility, and connected to the vehicle battery AC charging unit, which is designed to be connected to a charging station external to the vehicle and charging station side charged with a charging AC voltage.
  • Gattungsgemäße elektrische Bordnetze von Kraftfahrzeugen sowie Kraftfahrzeuge sind dem Grunde nach im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Kraftfahrzeuge weisen in der Regel ein elektrisches Bordnetz auf, das elektrische Einrichtungen und Einheiten umfasst. Das elektrische Bordnetz dient dazu, die elektrischen Einrichtungen und Einheiten miteinander in vorgebbarer Weise elektrisch zu koppeln.Generic electrical vehicle electrical systems of motor vehicles and motor vehicles are basically well known in the art, so it does not require a separate printed evidence for this. Motor vehicles usually have an electrical system that includes electrical equipment and units. The electrical system serves to electrically couple the electrical devices and units with each other in a predeterminable manner.
  • An dem elektrischen Bordnetz sind zumindest ein Teil der elektrischen Einrichtungen beziehungsweise Einheiten angeschlossen. Das elektrische Bordnetz dient somit der Verteilung der elektrischen Energie innerhalb des Kraftfahrzeugs. Nicht nur aber besonders bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen ist es darüber hinaus erforderlich, zumindest in bestimmten Zeitabschnitten dem Kraftfahrzeug elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Betrieb zuzuführen. Zu diesem Zweck ist das elektrische Bordnetz mittels der Wechselspannungsladeeinheit oder aber auch mittels einer Gleichspannungsladeeinheit mit der kraftfahrzeugexternen Ladestation elektrisch koppelbar. Im gekoppelten Zustand, der zum Beispiel durch eine leitungsgebundene elektrische Verbindung zu der Ladestation hergestellt sein kann, kann von der Ladestation elektrische Energie dem Kraftfahrzeug, insbesondere der Fahrzeugbatterie, zugeführt werden.At least part of the electrical devices or units are connected to the electrical system. The electrical system thus serves to distribute the electrical energy within the motor vehicle. Not only but especially in electrically driven vehicles, it is also necessary, at least in certain time periods to supply the motor vehicle with electrical energy for normal operation. For this purpose, the electrical system is electrically coupled by means of the AC charging unit or even by means of a DC charging unit with the motor vehicle external charging station. In the coupled state, which can be produced, for example, by a line-connected electrical connection to the charging station, electrical energy can be supplied to the motor vehicle, in particular the vehicle battery, by the charging station.
  • Gerade elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über eine elektrische Antriebseinrichtung, die zumindest teilweise dem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs dient. Damit das Kraftfahrzeug im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb mit elektrischer Energie versorgt werden kann, umfasst das elektrische Bordnetz in der Regel einen elektrischen Energiespeicher, hier die Fahrzeugbatterie, die vorzugsweise nach Art eines Akkumulators, beispielsweise durch eine Hochvoltbatterie oder dergleichen, gebildet ist. Während des bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs reduziert sich der Energieinhalt der Fahrzeugbatterie mit der Zeit, wodurch bei Erreichen eines vorgebbaren unteren Ladungszustands ein Aufladen der Fahrzeugbatterie erforderlich wird. Die hierfür benötigte elektrische Energie wird von der Ladestation bereitgestellt, zu welchem Zweck das Kraftfahrzeug an der Ladestation während des Zuführens von elektrischer Energie abgestellt und mit dieser elektrisch gekoppelt wird.Just electrically driven motor vehicles usually have an electric drive device which at least partially serves the intended driving operation of the motor vehicle. So that the motor vehicle can be supplied with electrical energy in the intended driving operation, the electrical system generally comprises an electrical energy storage, here the vehicle battery, which is preferably in the manner of a battery, for example by a high-voltage battery or the like. During the intended driving operation, the energy content of the vehicle battery is reduced over time, whereby charging of the vehicle battery is required upon reaching a predetermined lower state of charge. The electrical energy required for this purpose is provided by the charging station, for which purpose the motor vehicle is parked at the charging station during the supply of electrical energy and is electrically coupled thereto.
  • Die elektrische Energie wird vorliegend mittels der Ladestation zur Verfügung gestellt, die ihrerseits an eine elektrische Energiequelle, vorzugsweise an ein öffentliches Energieversorgungsnetz oder alternativ oder ergänzend auch an einen elektrischen Generator, an eine Solaranlage, an eine Windkraftanlage und/oder dergleichen angeschlossen sein kann. Über eine Anschlussleitung, die an die jeweilige Ladeeinheit beziehungsweise an die Ladestation lösbar angeschlossen werden kann, kann die elektrische Energie dem elektrischen Bordnetz zugeführt und in der Fahrzeugbatterie gespeichert werden.The electrical energy is presently made available by means of the charging station, which in turn can be connected to an electrical energy source, preferably to a public power grid or alternatively or additionally to an electric generator, to a solar system, to a wind turbine and / or the like. Via a connecting line, which can be detachably connected to the respective charging unit or to the charging station, the electrical energy can be supplied to the electrical system and stored in the vehicle battery.
  • Elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es diesbezüglich eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises ebenfalls nicht bedarf. Ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ist ein schienenungebundenes Fahrzeug, welches die elektrische Antriebseinrichtung aufweist, mittels der das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb zumindest teilweise angetrieben werden kann. Die elektrische Antriebseinrichtung weist hierfür üblicherweise eine oder mehrere rotierende elektrische Maschinen auf, die mittels eines geeignet ausgebildeten Energiewandlers in vorgebbarer Weise gesteuert werden können. Zu diesem Zweck ist der Energiewandler dazu ausgebildet, für die rotierenden elektrischen Maschinen eine jeweilige Maschinenspannung bereitzustellen. Ein derartiger Energiewandler kann zum Beispiel ein Wechselrichter, ein Gleichspannungswandler, beispielsweise ein DC/DC-Wandler, und/oder dergleichen sein.Electrically driven motor vehicles are extensively known in the art, so that in this regard a separate documentary proof also does not need. An electrically drivable motor vehicle is a rail-bound vehicle, which has the electric drive device by means of which the electrically drivable motor vehicle can be driven at least partially in the intended driving operation. For this purpose, the electric drive device usually has one or more rotating electrical machines which can be controlled in a predeterminable manner by means of a suitably designed energy converter. For this purpose, the energy converter is designed to provide a respective machine voltage for the rotating electrical machines. Such an energy converter may be, for example, an inverter, a DC-DC converter, for example a DC / DC converter, and / or the like.
  • Ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Bei einem Elektrofahrzeug ist die elektrische Antriebseinrichtung in der Regel die einzige Einrichtung, die dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs dient. Bei einem Hybridfahrzeug ist dagegen üblicherweise eine weitere Antriebseinrichtung vorhanden, die in der Regel in Form einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine kann ebenso für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb genutzt werden, wie die elektrische Antriebseinrichtung. Es können auch beide Antriebseinrichtungen kombiniert miteinander betrieben werden. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Kraftwagen, vorzugsweise ein Personenkraftwagen.An electrically drivable motor vehicle is preferably an electric vehicle or a hybrid vehicle. In an electric vehicle, the electric drive device is usually the only device that serves the driving operation of the motor vehicle. In contrast, in a hybrid vehicle, a further drive device is usually present, which can usually be configured in the form of an internal combustion engine. The internal combustion engine can also be used for the intended driving operation, as the electric drive device. Both drive devices can also be operated in combination with one another. The motor vehicle is in particular a motor vehicle, preferably a passenger car.
  • Um Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit sowie auch von Netzrückwirkungen, insbesondere während eines Ladevorgangs mit Gleichspannung, einhalten zu können, ist es bisher üblich, gleichspannungsseitig eine entsprechende Filtereinheit im Kraftfahrzeug in der Regel dicht bei einer Ladedose beziehungsweise integriert in die Ladedose anzuordnen. Sowohl die Filtereinheit als auch die elektrischen Einrichtungen sowie Einheiten des elektrischen Bordnetzes, insbesondere wenn sie mit Hochvolt betrieben werden, verfügen üblicherweise zur Herstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit über Y-Kondensatoren. Solche Y-Kondensatoren können auch ladestationsseitig in der Regel vorgesehen sein, wenn zum Aufladen eine Gleichspannung genutzt wird. Die Wirkung von Y-Kondensatoren im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit, insbesondere der Funkenstörung, ist dem Fachmann bekannt, sodass es diesbezüglich keiner gesonderten weiteren Erläuterung bedarf. Im Übrigen wird auf die diesbezügliche Normung verwiesen, so zum Beispiel die Richtlinie 2014/30/EU über die elektromagnetische Verträglichkeit, EN 61000 und weitere.In order to comply with requirements with regard to the electromagnetic compatibility and also of network perturbations, in particular during a charging process with DC voltage, it has hitherto been customary to arrange a corresponding filter unit in the motor vehicle on the DC voltage side, usually tightly in the case of a charging socket or integrated into the charging socket. Both the filter unit and the electrical devices and units of the electrical system, in particular when they are operated with high voltage, usually have to produce the electromagnetic compatibility via Y-capacitors. Such Y capacitors may also be provided on the charging station side, as a rule, when a DC voltage is used for charging. The effect of Y-capacitors in the field of electromagnetic compatibility, in particular the sparking disturbance, is known to the person skilled in the art, so there is no need for a separate further explanation in this regard. For the rest, reference is made to the relevant standardization, such as the Directive 2014/30 / EU about the electromagnetic compatibility, EN 61000 and more.
  • Aus Gründen der elektrischen Sicherheit soll die in sämtlichen Y-Kondensatoren gespeicherte elektrische Energie einen vorgegebenen maximalen Wert nicht überschreiten. Dies führt regelmäßig zu einer konstruktiven Auslegung, dass Kapazitätswerte der Y-Kondensatoren kraftfahrzeugseitig in der Regel kleiner gewählt werden, als sie für eine ordnungsgemäße Herstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit, insbesondere in Bezug auf elektrische Einrichtungen und Einheiten, die an das elektrische Bordnetz angeschlossen sind, notwendig wären.For electrical safety reasons, the electrical energy stored in all Y capacitors should not exceed a predetermined maximum value. This regularly leads to a structural design that capacitance values of the Y capacitors are usually selected to be smaller on the motor vehicle side than necessary for the proper production of the electromagnetic compatibility, in particular with regard to electrical devices and units connected to the electrical system would.
  • Bei aktuellen elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, beispielsweise Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen oder dergleichen, bei denen das elektrische Bordnetz mit Hochvolt beaufschlagt ist, sind in den elektrischen Einrichtungen beziehungsweise Einheiten, beispielsweise in einem Wechselrichter einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs, an den die rotierende elektrische Maschine zum Zwecke des Antreibens des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, entsprechende Filtereinheiten vorgesehen, durch welche Zuleitungen entstört werden können, sodass in einem geschirmten Leitungssystem des elektrischen Bordnetzes ein maximal zulässiger Störpegel beziehungsweise durch die elektromagnetische Verträglichkeit vorgegebene Grenzwerte eingehalten werden können.In current electrically driven vehicles, such as electric vehicles, hybrid vehicles or the like, in which the electrical system is supplied with high voltage, are in the electrical equipment or units, for example in an inverter drive means of the motor vehicle, to which the rotating electric machine for the purpose of driving the motor vehicle is connected, corresponding filter units provided by which leads can be suppressed, so that in a shielded line system of the electrical system, a maximum permissible level of interference or predetermined by the electromagnetic compatibility limits can be met.
  • Eine besondere Situation entsteht, sobald das Kraftfahrzeug mit einer Ladestation elektrisch gekoppelt wird, um der Fahrzeugbatterie elektrische Energie zuführen zu können. In diesem Fall sind zusätzlich Anforderungen in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit und Netzrückwirkungen der Ladeinfrastruktur der Ladestation zu berücksichtigen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass zum Herstellen einer leitungsgebundenen Energiekopplung zwischen dem Kraftfahrzeug und der Ladestation Ladekabel immer öfter zum Einsatz kommen, die keinerlei Schirmung aufweisen. Um bei derartigen Anordnungen die Anforderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit und der Netzrückwirkungen einhalten zu können, ist zum Beispiel kraftfahrzeugseitig an der DC-Ladedose zusätzlich eine Gleichspannungsfiltereinheit vorgesehen.A special situation arises as soon as the motor vehicle is electrically coupled to a charging station in order to be able to supply the vehicle battery with electrical energy. In this case, additional requirements relating to the electromagnetic compatibility and system perturbations of the charging infrastructure of the charging station must be considered. In addition, it should be noted that for the production of a line-connected energy coupling between the motor vehicle and the charging station, charging cables are increasingly being used which have no shielding. In order to comply with such arrangements, the requirements in terms of electromagnetic compatibility and the network perturbations, for example, a DC voltage filter unit is provided on the motor vehicle side of the DC charging socket.
  • Als problematisch hat es sich jedoch herausgestellt, wenn das Kraftfahrzeug mittels einer Wechselspannung von der Ladestation geladen werden soll. In diesem Fall erweist sich die kraftfahrzeugseitig vorgesehene Gesamtkapazität an Y-Kondensatoren als hinderlich, weil diese Kondensatoren einen Ableitstrom verursachen können, der ladestationsseitig zu einer Störungsauslösung führen kann und/oder insgesamt einen zulässigen Wert für Ableitströme bei elektrischen Anlagen überschreiten kann, wie es beispielsweise in der Normung angegeben ist, zum Beispiel in der Norm DIN EN 61800 oder dergleichen angegeben ist. Diese Problematik kann dem Grunde nach nur durch Reduktion der Kapazitätswerte der im Kraftfahrzeug vorgesehenen Y-Kondensatoren gelöst werden, wobei jedoch zu beachten ist, dass dadurch Aufwand für die Filtereinheiten erheblich vergrößert sein kann.However, it has proven to be problematic when the motor vehicle is to be charged by means of an AC voltage from the charging station. In this case, the total capacity of Y capacitors provided on the vehicle side proves to be an obstacle, because these capacitors can cause a leakage current, which can lead to fault initiation on the charging station side and / or can exceed a permissible value for leakage currents in electrical systems, as described, for example, in US Pat standardization is specified, for example in the Standard DIN EN 61800 or the like. This problem can basically be solved only by reducing the capacitance values of the Y-capacitors provided in the motor vehicle, it being noted, however, that this can considerably increase the expense for the filter units.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Bordnetz dahingehend zu verbessern, dass die Nutzung von Y-Kondensatoren verbessert ist.The invention has for its object to improve an electrical system to the effect that the use of Y-capacitors is improved.
  • Als Lösung wird mit der Erfindung ein elektrisches Bordnetz gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 vorgeschlagen.As a solution, an electrical system according to the independent claim 1 is proposed with the invention.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments emerge by features of the dependent claims.
  • Mit der Erfindung wird insbesondere vorgeschlagen, dass der Gleichspannungszwischenkreis mittels einer Schalteinheit mit der Fahrzeugbatterie elektrisch gekoppelt ist, wobei die Schalteinheit ausgebildet ist, den Gleichspannungszwischenkreis bei einem Aufladen der Fahrzeugbatterie mittels der Wechselspannungsladeeinheit von der Fahrzeugbatterie elektrisch zu trennen.The invention particularly proposes that the DC voltage intermediate circuit is electrically coupled to the vehicle battery by means of a switching unit, wherein the switching unit is designed to electrically disconnect the DC intermediate circuit when the vehicle battery is charged by means of the AC charging unit from the vehicle battery.
  • Die Erfindung basiert auf dem Aspekt, dass elektrische Einrichtungen beziehungsweise Einheiten des elektrischen Bordnetzes, insbesondere der Gleichspannungszwischenkreis, mit einer Gleichspannung beaufschlagt sind und Y-Kondensatoren hier in der Regel keine Problematik hinsichtlich eines Ableitstroms verursachen. Diese Problematik ergibt sich üblicherweise erst dann, wenn die Y-Kondensatoren mit einer Wechselspannung beaufschlagt werden, sowie dies zum Beispiel auftreten kann, wenn eine Wechselspannung zum Laden der Fahrzeugbatterie herangezogen wird, die beispielsweise gegenüber dem Bezugspotential, an das die Y-Kondensatoren angeschlossen sind, nicht galvanisch getrennt ist. Das Bezugspotential kann zum Beispiel eine Fahrzeugmasse, ein Erdpotential oder dergleichen sein.The invention is based on the aspect that electrical devices or units of the electrical system, in particular the DC voltage intermediate circuit, are supplied with a DC voltage and Y-capacitors usually cause no problems with regard to a leakage current here. This problem usually arises only when the Y capacitors are charged with an alternating voltage, and this can occur, for example, when an AC voltage is used to charge the vehicle battery, for example, compared to the reference potential to which the Y capacitors are connected , is not galvanically isolated. The reference potential may be, for example, a vehicle ground, a ground potential or the like.
  • Die Erfindung nutzt den Gedanken, die zwischenkreisseitig vorgesehenen Y-Kondensatoren mittels der Schalteinheit von der Fahrzeugbatterie elektrisch zu trennen, sodass diese während des Aufladens der Fahrzeugbatterie über die Wechselspannungsladeeinheit hiervon elektrisch getrennt sind und somit nicht mit Wechselspannung beaufschlagt zu werden brauchen. Infolgedessen ergibt sich für die mittels der Schalteinheit elektrisch abgetrennten Y-Kondensatoren, dass diese nicht zu einem etwaigen Ableitstrom beizutragen vermögen. Dadurch ist es möglich, die Y-Kondensatoren fahrzeugseitig so zu dimensionieren und Filter entsprechend derart auszulegen, ohne dass die Ableitstromproblematik zumindest für die Y-Kondensatoren berücksichtigt zu werden braucht, die mittels der Schalteinheit elektrisch von der Fahrzeugbatterie entkoppelt werden können beziehungsweise abgeschaltet werden können. Dadurch kann der Filteraufwand insgesamt auch für den Gleichspannungsbetrieb, insbesondere für ein Aufladen mittels der Gleichspannungsladeeinheit hinsichtlich der weiteren Anforderungen optimiert werden, sodass eine gute Filterfunktion mit geringem Aufwand erreicht werden kann.The invention makes use of the idea of electrically separating the Y capacitors provided on the intermediate side by means of the switching unit from the vehicle battery, so that they are electrically separated from the vehicle battery via the AC charging unit and thus do not need to be supplied with alternating voltage. As a result, results for the electrically isolated by means of the switching unit Y capacitors that they are not able to contribute to any leakage current. As a result, it is possible to dimension the Y capacitors on the vehicle side and to design filters accordingly, without the leakage current problem needing to be considered at least for the Y capacitors, which can be electrically decoupled from the vehicle battery by means of the switching unit or can be switched off. As a result, the overall filter effort can also be optimized for DC operation, in particular for charging by means of the DC charging unit with respect to further requirements, so that a good filter function can be achieved with little effort.
  • Das Abschalten der Y-Kondensatoren kann aber auch für ein Aufladen mittels der Gleichspannungsladeeinheit vorgesehen sein. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine elektrische Ladung, die in den Y-Kondensatoren gespeichert sein kann, nicht zu gefährlichen Zuständen in Bezug auf eine Berührung durch eine Person oder dergleichen führt. Durch das Abschalten der Y-Kondensatoren kann eine Berührung von Kontakten der Ladedose gefahrloser erfolgen, insbesondere wenn das elektrische Bordnetz als elektrisch isoliertes Bordnetz zum Beispiel nach Art eines IT-Netzes oder dergleichen ausgebildet ist. Insbesondere kann die Gefahr eines elektrischen Schlags reduziert werden.The shutdown of the Y capacitors can also be provided for charging by means of the DC charging unit. By doing so, it can be achieved that an electric charge which may be stored in the Y capacitors does not lead to dangerous states with respect to a touch by a person or the like. By switching off the Y capacitors, contact of contacts of the charging socket can be made more safely, in particular if the electrical system is designed as an electrically insulated vehicle electrical system, for example in the manner of an IT network or the like. In particular, the risk of electric shock can be reduced.
  • Dadurch, dass während des Aufladens der Fahrzeugbatterie mit der Wechselspannungsladeeinheit ein überwiegender Anteil der Y-Kondensatoren, wenn nicht sogar sämtliche Y-Kondensatoren, von der Fahrzeugbatterie elektrisch getrennt werden können, können die Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit und der elektromagnetischen Verträglichkeit spezifisch für das Aufladen mit der Wechselspannungsladungseinheit optimiert werden. In der Regel ist es nämlich für den Aufladevorgang nicht erforderlich, elektrische Einrichtungen beziehungsweise Einheiten, insbesondere den getakteten Energiewandler mit elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie zu versorgen, zumal das Kraftfahrzeug während des Aufladens der Fahrzeugbatterie an der Ladestation positioniert zu sein hat. Ansonsten wäre die leitungsgebundene energietechnische Kopplung in der Regel auch nicht realisierbar.By allowing a majority of the Y capacitors, if not all of the Y capacitors, to be electrically disconnected from the vehicle battery during charging of the vehicle battery with the AC charger, the electrical safety and electromagnetic compatibility requirements may be specific for charging be optimized with the AC charging unit. As a rule, it is not necessary for the charging process to supply electrical devices or units, in particular the clocked energy converter, with electrical energy from the vehicle battery, especially since the motor vehicle has to be positioned during the charging of the vehicle battery at the charging station. Otherwise, the line-based energy-related coupling would usually not be feasible.
  • Der getaktete Energiewandler ist vorzugsweise an die elektrische Maschine angepasst ausgebildet, sodass diese im bestimmungsgemäßen Betrieb mit einer geeigneten Maschinenspannung beaufschlagt werden kann. Handelt es sich bei der elektrischen Maschine um eine Wechselspannungsmaschine, ist der getaktete Energiewandler vorzugsweise als Wechselrichter ausgebildet. Bei einer mehrphasigen Wechselspannungsmaschine kann der Wechselrichter dazu ausgebildet sein, eine jeweilige der mehreren Phasen der mehrphasigen Wechselspannung bereitzustellen. Eine derartige elektrische Maschine kann zum Beispiel eine Asynchronmaschine, eine Synchronmaschine oder dergleichen sein. Handelt es sich bei der elektrischen Maschine um eine Gleichspannungsmaschine, kann der getaktete Energiewandler als DC/DC-Wandler ausgebildet sein.The clocked energy converter is preferably adapted to the electric machine, so that it can be acted upon in normal operation with a suitable machine voltage. If the electrical machine is an AC voltage machine, the clocked energy converter is preferably designed as an inverter. In a polyphase AC machine, the inverter may be configured to provide a respective one of the multiple phases of the polyphase AC voltage. Such an electric machine may be, for example, an asynchronous machine, a synchronous machine or the like. If the electric machine is a DC voltage machine, the clocked energy converter can be designed as a DC / DC converter.
  • Die Wechselspannungsladeeinheit umfasst neben einem Wechselspannungsanschluss, an dem die Ladestation zum Bereitstellen der Ladewechselspannung angeschlossen werden kann, eine Gleichrichtereinheit, die als Einweggleichrichter, als Zweiweggleichrichter, als Brückengleichrichter, sowie auch in Verbindung mit einem getakteten Energiewandler oder dergleichen ausgebildet sein kann. Die Wechselspannungsladeeinheit ist vorzugsweise unmittelbar an der Fahrzeugbatterie angeschlossen. Sie ist insbesondere dazu ausgelegt, lediglich unidirektional eine elektrische Energiekopplung zum Durchführen des Aufladens bereitstellen zu können. Soll hingegen eine bidirektionale Energiekopplung ermöglicht werden, kann vorgesehen sein, dass die Wechselspannungsladeeinheit einen geeigneten getakteten Energiewandler, insbesondere einen Wechselrichter aufweist. Die Ladewechselspannung kann eine einphasige oder auch eine mehrphasige, vorzugsweise eine dreiphasige, Wechselspannung umfassen. Zum Beispiel kann die Ladewechselspannung eine einphasige Ladewechselspannung sein, die sinusförmig ist und bei einer Wechselspannungsfrequenz von etwa 50 Hz eine Effektivspannung von etwa 230 V aufweist. Bei einer dreiphasigen Wechselspannung kann vorgesehen sein, dass bei einer Wechselspannungsfrequenz von etwa 50 Hz eine Wechselspannung in Höhe von effektiv 400 V vorliegt. Die Wechselspannungsladeeinheit ist an die jeweils von der Ladestation bereitgestellte Ladewechselspannung angepasst ausgebildet.The AC charging unit comprises, in addition to an AC voltage terminal to which the charging station can be connected to provide the AC voltage, a rectifier unit, which can be designed as a half-wave rectifier, as a full wave rectifier, as a bridge rectifier, as well as in conjunction with a clocked energy converter or the like. The AC charging unit is preferably connected directly to the vehicle battery. It is designed in particular to be able to provide an unidirectional electrical energy coupling for performing the charging can. If, on the other hand, bidirectional energy coupling is to be made possible, it can be provided that the AC charging unit has a suitable clocked energy converter, in particular an inverter. The charging AC voltage may comprise a single-phase or else a polyphase, preferably a three-phase, AC voltage. For example, the AC charging voltage may be a single-phase AC charging voltage that is sinusoidal and has an RMS voltage of about 230 V at an AC frequency of about 50 Hz. In a three-phase AC voltage can be provided that at an AC voltage frequency of about 50 Hz, an AC voltage in the amount of effectively 400 V is present. The AC charging unit is adapted to the charge AC voltage provided by the charging station.
  • Der Begriff „Hochvolt” umfasst eine elektrische Spannung, die größer als etwa 60 V ist. Vorzugsweise ist der Begriff Hochvolt konform mit der Norm ECE R 100. The term "high voltage" includes an electrical voltage that is greater than about 60 volts. Preferably, the term high voltage is compliant with Standard ECE R 100 ,
  • Ferner kann das elektrische Bordnetz eine Gleichspannungsladeeinheit umfassen, die an dem Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist und die ausgebildet ist, an die kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen und ladestationsseitig mit einer Ladegleichspannung beaufschlagt zu werden. Die Gleichspannungsladeeinheit kann, wenn keine Spannungsanpassung erforderlich ist, lediglich elektromechanische Verbindungselemente umfassen, mit denen die ladestationsseitig bereitgestellte Ladegleichspannung an den Gleichspannungszwischenkreis weitergegeben werden kann. Ist hingegen eine Spannungsanpassung erforderlich, kann vorgesehen sein, dass die Gleichspannungsladeeinheit einen geeigneten DC/DC-Wandler umfasst. Die Gleichspannungsladeeinheit ist vorzugsweise unmittelbar an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, sodass sie von der Fahrzeugbatterie mittels der Schalteinheit getrennt werden kann. Dadurch, dass die Gleichspannungsladeeinheit am Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist, braucht keine unmittelbare eigene elektrische Verbindung mit der Fahrzeugbatterie zu bestehen. Die Fahrzeugbatterie kann hier bei einem Ladevorgang mittels einer Ladegleichspannung über den Gleichspannungszwischenkreis aufgeladen werden. Zu diesem Zweck stellt die Schalteinheit eine elektrische Verbindung zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Gleichspannungszwischenkreis her. Wie bereits zuvor erläutert, brauchen für die Auslegung der Y-Kondensatoren in Bezug auf Ableitströme keine wesentlichen Beschränkungen berücksichtigt zu werden, da bei einem mit einer Gleichspannung beaufschlagten Kondensator in der Regel im Wesentlichen kein Stromfluss stattfindet.Furthermore, the electrical system can comprise a DC charging unit which is connected to the DC voltage intermediate circuit and which is designed to be connected to the charging station external of the motor vehicle and to be charged with charging DC voltage on the charging station side. The DC charging unit can, if no voltage adjustment is required, comprise only electromechanical connecting elements with which the loading station side provided DC charging voltage can be passed to the DC link. If, however, a voltage adjustment is required, it can be provided that the DC charging unit comprises a suitable DC / DC converter. The DC charging unit is preferably connected directly to the DC voltage intermediate circuit, so that it can be separated from the vehicle battery by means of the switching unit. The fact that the DC charging unit is connected to the DC voltage intermediate circuit, there is no need to directly own electrical connection with the vehicle battery to pass. The vehicle battery can be charged here during a charging process by means of a DC charging voltage via the DC intermediate circuit. For this purpose, the switching unit establishes an electrical connection between the vehicle battery and the DC voltage intermediate circuit. As already explained above, no significant restrictions need to be taken into account for the design of the Y capacitors with regard to leakage currents, since in the case of a capacitor charged with a DC voltage, there is generally essentially no current flow.
  • Die Schalteinheit weist zumindest derart viele Schaltelemente auf, dass der Gleichspannungszwischenkreis von der Fahrzeugbatterie zuverlässig elektrisch getrennt werden kann. Vorzugsweise umfasst die Schalteinheit hierfür wenigstens zwei Schaltelemente, wobei eines der Schaltelemente ein positives Potential der Fahrzeugbatterie und des Gleichspannungszwischenkreises voneinander zu trennen vermag, wohingegen ein zweites der wenigstens zwei Schaltelemente angeordnet ist, ein negatives Potential der Fahrzeugbatterie und des Gleichspannungszwischenkreises elektrisch voneinander zu trennen. Vorzugsweise werden die beiden Schaltelemente gemeinsam, insbesondere synchron geschaltet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn durch Steuern der Schaltzustände der Schaltelemente der Schalteinheit die mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbundenen Y-Kondensatoren beim Nutzen der Wechselspannungsladeeinheit mittels der Schalteinheit abgeschaltet werden können. Dadurch können sich diese Y-Kondensatoren in Bezug auf die in der Regel erforderliche elektrische Sicherheit bezüglich Ableitströmen nicht mehr negativ auswirken, wie eingangs beschrieben. Es sind somit lediglich nur noch Y-Kondensatoren aktiv, die mit der Fahrzeugbatterie unmittelbar elektrisch gekoppelt sind oder die in der Wechselspannungsladeeinheit vorgesehen sind, um beispielsweise eine ladestationsseitige Anpassung hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit erreichen zu können, insbesondere in Bezug auf leitungsgebundene Funkstörungen oder dergleichen. Insgesamt erlaubt es die Erfindung somit, das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs weitgehend unabhängig von Anforderungen an Y-Kondensatoren in Bezug auf Ableitströme auslegen zu können. Gerade für den relevanten Fall des Aufladens der Fahrzeugbatterie mittels Wechselspannung können die negativen Auswirkungen von Y-Kondensatoren erheblich begrenzt, wenn nicht sogar vollständig vermieden werden.The switching unit has at least so many switching elements that the DC voltage intermediate circuit can be reliably electrically separated from the vehicle battery. For this purpose, the switching unit preferably comprises at least two switching elements, wherein one of the switching elements is able to separate a positive potential of the vehicle battery and the DC intermediate circuit, whereas a second of the at least two switching elements is arranged to electrically disconnect a negative potential of the vehicle battery and the DC intermediate circuit. Preferably, the two switching elements are switched together, in particular synchronously. It is particularly advantageous if, by controlling the switching states of the switching elements of the switching unit, the Y capacitors connected to the DC voltage intermediate circuit can be switched off when the alternating voltage charging unit is used by means of the switching unit. As a result, these Y capacitors can no longer have a negative effect with respect to the generally required electrical safety with regard to leakage currents, as described above. Thus, only Y-capacitors are active, which are directly electrically coupled to the vehicle battery or which are provided in the AC charging unit in order to be able to achieve, for example, a charging station-side adaptation with regard to electromagnetic compatibility, in particular with regard to conducted radio interference or the like. Overall, the invention thus allows to design the electrical system of the motor vehicle largely independent of requirements for Y-capacitors with respect to leakage currents. Especially for the relevant case of charging the vehicle battery by means of AC voltage, the negative effects of Y capacitors can be significantly limited, if not completely avoided.
  • Durch geeignete Anordnung der Schalteinheit zwischen der Fahrzeugbatterie und dem Gleichspannungszwischenkreis kann bei einem Aufladen der Fahrzeugbatterie mittels der Ladewechselspannung der Gleichspannungszwischenkreis, der den getakteten Energiewandler und die Filtereinheit für das Gleichspannungsladen sowie auch die rotierende elektrische Maschine umfassen kann, mittels der Schalteinheit abgekoppelt werden. Y-Kondensatoren der vorgenannten Komponenten tragen deshalb nicht zur Gesamtkapazität der Y-Kondensatoren beim Aufladen mittels der Ladewechselspannung bei. Dies erlaubt es, dass bei den übrigen Komponenten des elektrischen Bordnetzes, zum Beispiel Hochvoltkomponenten, gegebenenfalls erforderliche Y-Kondensatoren größer gewählt werden können, sodass eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit erreicht werden kann, insbesondere in Bezug auf Funkenstörung, vorzugsweise Leitungsgebundene Funkstörungen.By suitable arrangement of the switching unit between the vehicle battery and the DC intermediate circuit can be disconnected by means of the switching unit when charging the vehicle battery by means of the AC charging voltage of the DC intermediate circuit, which may include the clocked energy converter and the filter unit for DC charging and the rotating electrical machine. Y capacitors of the aforementioned components therefore do not contribute to the total capacity of the Y capacitors when charging by means of the AC voltage. This makes it possible for the remaining components of the on-board electrical system, for example high-voltage components, to be chosen to have larger Y capacitors which may be required, so that improved electromagnetic compatibility can be achieved, in particular with regard to spark interference, preferably line-bound radio interference.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.
  • Es zeigt die einzige Fig. eine schematische Schaltbilddarstellung für eine elektrische Anlage gemäß der Erfindung. It shows the only Fig. A schematic diagram representation of an electrical system according to the invention.
  • Es zeigt die einzige Fig. ein elektrisches Bordnetz 10 eines nicht weiter dargestellten elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, welches vorliegend ein Elektrofahrzeug ist. Das elektrische Bordnetz 10 umfasst eine Fahrzeugbatterie 14, die vorliegend durch eine Hochvoltbatterie gebildet ist, die als Lithium-Ion-Akkumulator ausgebildet ist. Darüber hinaus umfasst das elektrische Bordnetz 10 einen Wechselrichter 16 als getakteten Energiewandler, der in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs eine elektrische Maschine 12 mit einer elektrischen Maschinenspannung 18 beaufschlagt. Vorliegend ist die elektrische Maschine 12 eine dreiphasige Synchronmaschine, weshalb der Wechselrichter 16 als Maschinenspannung 18 eine entsprechende dreiphasige Maschinenwechselspannung bereitstellt.It shows the only Fig. An electrical system 10 a not shown electrically driven motor vehicle, which in the present case is an electric vehicle. The electrical system 10 includes a vehicle battery 14 , Which in the present case is formed by a high-voltage battery, which is designed as a lithium-ion battery. In addition, the electrical wiring system includes 10 an inverter 16 as a clocked energy converter, in an intended driving operation of the motor vehicle, an electric machine 12 with an electrical machine voltage 18 applied. In the present case is the electric machine 12 a three-phase synchronous machine, which is why the inverter 16 as machine voltage 18 provides a corresponding three-phase machine AC voltage.
  • Der Wechselrichter 16 weist einen Gleichspannungszwischenkreis 20 auf, der in bekannter Weise einen Zwischenkreiskondensator 34 umfasst. Der Gleichspannungszwischenkreis 20 ist, wie im Folgenden noch weiter dargestellt wird, mit der Fahrzeugbatterie 14 elektrisch gekoppelt. Ferner umfasst der Zwischenkreis 20 zwei Y-Kondensatoren 22, die mit einem jeweiligen Anschluss an eines der beiden elektrischen Potentiale des Gleichspannungszwischenkreises 20 angeschlossen sind und mit ihrem jeweiligen anderen Anschluss an ein Bezugspotential 36 angeschlossen sind. Das Bezugspotential 36 ist vorliegend durch ein Metallgehäuse gebildet, welches mit einer Fahrzeugmasse (nicht dargestellt) elektrisch leitend verbunden ist. Das Gehäuse umfasst den Gleichspannungszwischenkreis 20 sowie den Wechselrichter 16 als auch die Y-Kondensatoren 22.The inverter 16 has a DC voltage intermediate circuit 20 on, in a known manner an intermediate circuit capacitor 34 includes. The DC voltage intermediate circuit 20 is, as will be shown below, with the vehicle battery 14 electrically coupled. Furthermore, the intermediate circuit comprises 20 two Y capacitors 22 connected to a respective connection to one of the two electrical potentials of the DC intermediate circuit 20 are connected and with their respective other connection to a reference potential 36 are connected. The reference potential 36 is presently formed by a metal housing which is electrically connected to a vehicle ground (not shown). The housing comprises the DC intermediate circuit 20 as well as the inverter 16 as well as the Y capacitors 22 ,
  • Zu jedem der Y-Kondensatoren 22 ist ein jeweiliger elektrischer Widerstand 38 parallelgeschaltet, der dazu dient, bei Bedarf die Y-Kondensatoren 22 entladen zu können. Dies kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn die elektrische Anlage 10 wegen einer Wartung und/oder dergleichen außer Betrieb genommen werden soll. Dadurch soll vermieden werden, dass gefährliche Spannungen auch nach einer Außerbetriebnahme der elektrischen Anlage 10 weiterhin anliegen.To each of the Y capacitors 22 is a respective electrical resistance 38 connected in parallel, which serves, if necessary, the Y-capacitors 22 to be able to unload. This can be provided, for example, when the electrical system 10 to be taken out of service due to maintenance and / or the like. This is to avoid dangerous voltages even after a decommissioning of the electrical system 10 continue to apply.
  • Innerhalb des Gehäuses, welches das Bezugspotential 36 bereitstellt, ist ferner eine Filtereinheit 32 zur Herstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit angeordnet. Diese Filtereinheit 32 ist am Gleichspannungszwischenkreis 20 angeschlossen. Zugleich stellt die Filtereinheit 32 auch einen Anschluss an die Fahrzeugbatterie 14 bereit. Die Filtereinheit 32 kann weitere Y-Kondensatoren enthalten, um je nach Bedarf eine gute Entstörwirkung hinsichtlich Funkstörungen und/oder dergleichen erreichen zu können.Inside the case, which is the reference potential 36 is also a filter unit 32 arranged for the production of electromagnetic compatibility. This filter unit 32 is at the DC voltage intermediate circuit 20 connected. At the same time, the filter unit provides 32 also a connection to the vehicle battery 14 ready. The filter unit 32 may contain other Y capacitors to achieve a good interference suppression radio noise and / or the like as needed.
  • An den Gleichspannungszwischenkreis 20 ist ferner eine Gleichspannungsladeeinheit 26 angeschlossen, die ausgebildet ist, an eine kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen und ladestationsseitig mit einer Ladegleichspannung beaufschlagt zu werden. Die Gleichspannungsladeeinheit 26 weist vorzugsweise eine eigene nicht weiter dargestellte Filtereinheit auf. Über die Gleichspannungsladeeinheit 26 kann der Fahrzeugbatterie 14 somit elektrische Energie zugeführt werden. Die Gleichspannungsladeeinheit 26 umfasst eine nicht weiter dargestellte Ladesteckdose, die über eine Schalteinheit 42 mittels elektromechanischer Schaltelemente S3, S4 galvanisch im Ladefall mit dem Gleichspannungszwischenkreis 20 gekoppelt und auch wieder von dem Gleichspannungszwischenkreis 20 elektrisch getrennt werden kann, wenn die Gleichspannungsladeeinheit 26 deaktiviert ist beziehungsweise nicht benutzt wird. Die Schalteinheit 42 dient unter anderem dazu, nicht bezeichnete Anschlusskontakte der Gleichspannungsladeeinheit 26 außerhalb des Ladebetriebs mittels der Ladegleichspannung freizuschalten, sodass dort keine gefährliche elektrische Spannung anliegen kann. So kann zum Beispiel ein Berührungsschutz erreicht oder verbessert werden.To the DC voltage intermediate circuit 20 is also a DC charging unit 26 connected, which is designed to be connected to a motor vehicle external charging station and charging station side charged with a DC charging voltage. The DC charging unit 26 preferably has its own filter unit, not shown further. About the DC charging unit 26 can the vehicle battery 14 thus electrical energy is supplied. The DC charging unit 26 includes a charging socket, not shown, via a switching unit 42 by electromechanical switching elements S3, S4 galvanic in loading case with the DC intermediate circuit 20 coupled and again from the DC voltage intermediate circuit 20 can be electrically disconnected when the DC charging unit 26 is disabled or not used. The switching unit 42 serves among other things, not designated terminal contacts of the DC charging unit 26 outside the charging mode by means of the charging DC voltage, so that there can be no dangerous electrical voltage. For example, touch protection can be achieved or improved.
  • Die Fahrzeugbatterie 14, die vorliegend für eine Bemessungsspannung von etwa 450 V ausgelegt ist, ist mittels einer weiteren Schalteinheit 28, die Schaltelemente 30 (S1, S2) umfasst, an den von der Filtereinheit 32 bereitgestellten Anschluss angeschlossen. Mittels der Schalteinheit 28 kann die Fahrzeugbatterie 14 mit dem Gleichspannungszwischenkreis 20 elektrisch gekoppelt werden. An die Fahrzeugbatterie 14 sind ferner Hochvolt-Nebenaggregate 40 angeschlossen, die vorliegend nicht weiter bezeichnet sind, jedoch übliche Aggregate des Kraftfahrzeugs umfassen können, die mit Hochvolt betrieben werden können, so zum Beispiel ein Klimakompressor oder dergleichen.The vehicle battery 14 , which is designed here for a rated voltage of about 450 V, is by means of another switching unit 28 , the switching elements 30 (S1, S2), to that of the filter unit 32 provided connection connected. By means of the switching unit 28 can the vehicle battery 14 with the DC intermediate circuit 20 be electrically coupled. To the vehicle battery 14 are also high voltage ancillaries 40 connected, which are not further referred to herein, but may include conventional units of the motor vehicle that can be operated with high voltage, such as an air conditioning compressor or the like.
  • Weiterhin ist an der Hochvoltbatterie 14 eine Wechselspannungsladeeinheit 24 angeschlossen, die ebenfalls ausgebildet ist, an eine kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen zu werden. Die Wechselspannungsladeeinheit 24 ist ferner ausgebildet, ladestationsseitig mit einer Ladewechselspannung beaufschlagt zu werden. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Wechselspannungsladeeinheit 24 dazu ausgebildet ist, mit einer Ladewechselspannung von effektiv etwa 230 V bei einer Wechselspannungsfrequenz von etwa 50 Hz beaufschlagt zu werden. Die Wechselspannungsladeeinheit 24 stellt diesbezüglich eine separate Ladesteckdose bereit. Dem Grunde nach kann anstelle einer einphasigen Ladewechselspannung auch eine mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige Ladewechselspannung vorgesehen sein. Je nach Verfügbarkeit kann die Wechselspannungsfrequenz sowie auch der Effektivwert der Ladewechselspannung variieren. Die Wechselspannungsladeeinheit 24 kann hierfür entsprechend angepasst ausgebildet sein.Furthermore, on the high-voltage battery 14 an AC charging unit 24 connected, which is also designed to be connected to a motor vehicle external charging station. The AC charger 24 is further configured to be charged on the charging station side with a charging AC voltage. In the present case, it is provided that the AC charging unit 24 is designed to be charged with a charging AC voltage of effectively about 230 V at an AC voltage frequency of about 50 Hz. The AC charger 24 provides in this regard a separate charging socket ready. Basically, instead of a single-phase AC charging voltage, a polyphase, in particular a three-phase AC charging voltage can be provided. Depending on availability, the AC frequency as well as the RMS value of the AC voltage can vary. The AC charger 24 can be designed accordingly adapted for this purpose.
  • Um die Y-Kondensatoren 22 bei einem Ladebetrieb mittels der Wechselspannungsladeeinheit 24 zu deaktivieren, ist die Schalteinheit 28 ausgebildet, den Gleichspannungszwischenkreis 20 bei einem Aufladen der Fahrzeugbatterie 14 mittels der Wechselspannungsladeeinheit 24 von der Fahrzeugbatterie 14 elektrisch zu trennen. Zu diesem Zweck werden die Schaltelemente 30 betätigt und in einen geöffneten Schaltzustand verfahren, sodass vorliegend eine galvanische Trennung erreicht werden kann. Die Schaltelemente 30 sind vorliegend als elektromechanische Schaltelemente ausgebildet, die nach Art eines Relais mittels eines geeigneten Steuersignals einer nicht weiter dargestellten Steuereinheit gesteuert werden können. In entsprechender Weise können natürlich auch die Schaltelemente S3 und S4 der Schalteinheit 42 bedarfsweise mittels der Steuereinheit gesteuert werden.To the Y capacitors 22 during a charging operation by means of the AC charging unit 24 to disable is the switching unit 28 formed, the DC intermediate circuit 20 when charging the vehicle battery 14 by means of the AC charging unit 24 from the vehicle battery 14 to disconnect electrically. For this purpose, the switching elements 30 actuated and moved into an open switching state, so that in the present case a galvanic isolation can be achieved. The switching elements 30 are presently designed as electromechanical switching elements, which can be controlled in the manner of a relay by means of a suitable control signal of a control unit, not further shown. In a corresponding manner, of course, the switching elements S3 and S4 of the switching unit 42 be controlled if necessary by means of the control unit.
  • Nicht dargestellt ist, dass die Schalteinheit 28 mit einer nicht dargestellten Detektionseinheit zum Detektieren eines Betriebs der Wechselspannungsladeeinheit 24 kommunikationstechnisch gekoppelt ist. Die Detektionseinheit ist ausgebildet, abhängig von einem Betrieb der Wechselspannungsladeeinheit 24 ein Wechselspannungsladesignal bereitzustellen. Die Schalteinheit 28 ist entsprechend ausgebildet, den Ausschaltzustand, bei dem die Schaltelemente 30 im geöffneten Zustand sind, abhängig vom Wechselspannungsladesignal zu aktivieren. Dies erfolgt vorliegend unabhängig davon, ob die Gleichspannungsladeeinheit 26 aktiviert ist.Not shown is that the switching unit 28 with a detection unit, not shown, for detecting an operation of the AC charging unit 24 communication technology is coupled. The detection unit is designed depending on an operation of the AC charging unit 24 to provide an AC charging signal. The switching unit 28 is formed accordingly, the off state, in which the switching elements 30 in the open state, depending on the AC charging signal to activate. This takes place here regardless of whether the DC charging unit 26 is activated.
  • Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die ansonsten für das Laden mittels der Wechselspannungsladeeinheit 24 ungünstigen Y-Kondensatoren 22 einen Ableitstrom verursachen, der größer als ein zulässiger Wert ist. Natürlich besteht die Möglichkeit, die Y-Kondensatoren 22 hinsichtlich ihres Kapazitätswerts entsprechend klein zu wählen. Es ist jedoch zu bedenken, dass die Y-Kondensatoren 22 dann nur noch eine sehr reduzierte Wirkung für die Herstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit bereitzustellen vermögen, weshalb die Y-Kondensatoren 22 aus diesem Grund besser einen möglichst großen Kapazitätswert aufweisen sollten. Durch die Erfindung kann eine Entkopplung erreicht werden, sodass die Dimensionierung der Y-Kondensatoren 22 weitgehend unabhängig von Anforderungen bezüglich des Ableitstroms bei einem elektrischen Aufladen der Fahrzeugbatterie 14 mittels der Wechselspannungsladeeinheit 24 erreicht werden kann.In this way it can be ensured that otherwise for charging by means of the AC charging unit 24 unfavorable Y capacitors 22 cause a leakage current greater than a permissible value. Of course, there is the possibility of the Y capacitors 22 correspondingly small in terms of their capacity value. However, it should be remembered that the Y capacitors 22 then only a very reduced effect for the production of electromagnetic compatibility able to provide, which is why the Y capacitors 22 For this reason, it should be better to have as much capacity as possible. By the invention, a decoupling can be achieved, so that the dimensioning of the Y capacitors 22 largely independent of requirements with respect to the leakage current during electrical charging of the vehicle battery 14 by means of the AC charging unit 24 can be achieved.
  • Das in der Fig. dargestellte Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken. Natürlich gelten die für die erfindungsgemäße elektrische Anlage 10 angegebenen Vorteile und Wirkungen gleichermaßen auch für ein mit der elektrischen Anlage 10 ausgerüstetes Kraftfahrzeug.The embodiment shown in the figure is merely illustrative of the invention and is not intended to limit this. Of course, apply to the electrical system according to the invention 10 stated advantages and effects alike for one with the electrical system 10 equipped motor vehicle.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1010
    elektrisches Bordnetzelectrical wiring system
    1212
    elektrische Maschineelectric machine
    1414
    Fahrzeugbatterievehicle battery
    1616
    Energiewandlerenergy converters
    1818
    elektrische Maschinenspannungelectrical machine voltage
    2020
    GleichspannungszwischenkreisDc link
    2222
    Y-KondensatorY-capacitor
    2424
    WechselspannungsladeeinheitAC charger
    2626
    GleichspannungsladeeinheitDC charger
    2828
    Schalteinheitswitching unit
    3030
    elektromechanisches Schaltelementelectromechanical switching element
    3232
    Entstöreinheitdescrambler
    3434
    ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
    3636
    Bezugspotentialreference potential
    3838
    Widerstandresistance
    4040
    Hochvolt-NebenaggregatHigh-voltage accessory
    4242
    Schalteinheitswitching unit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
    • Richtlinie 2014/30/EU [0008] Directive 2014/30 / EU [0008]
    • EN 61000 [0008] EN 61000 [0008]
    • Norm DIN EN 61800 [0012] Standard DIN EN 61800 [0012]
    • Norm ECE R 100 [0023] Standard ECE R 100 [0023]

Claims (5)

  1. Elektrisches Bordnetz (10) für ein mit zumindest einer elektrischen Maschine (12) antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Fahrzeugbatterie (14), einem getakteten Energiewandler (16) zum Beaufschlagen der elektrischen Maschine (12) in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Maschinenspannung (18), wobei der getaktete Energiewandler (16) einen Gleichspannungszwischenkreis (20) aufweist, der mit der Fahrzeugbatterie (14) elektrisch gekoppelt ist und der zum Herstellen einer elektromagnetischen Verträglichkeit wenigstens einen Y-Kondensator (22) aufweist, und mit einer an die Fahrzeugbatterie (14) angeschlossenen Wechselspannungsladeeinheit (24), die ausgebildet ist, an eine kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen und ladestationsseitig mit einer Ladewechselspannung beaufschlagt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungszwischenkreis (20) mittels einer Schalteinheit (28) mit der Fahrzeugbatterie (14) elektrisch gekoppelt ist, wobei die Schalteinheit (28) ausgebildet ist, den Gleichspannungszwischenkreis (20) bei einem Aufladen der Fahrzeugbatterie (14) mittels der Wechselspannungsladeeinheit (24) von der Fahrzeugbatterie (14) elektrisch zu trennen.Electrical wiring system ( 10 ) for a with at least one electric machine ( 12 ) drivable motor vehicle, with a vehicle battery ( 14 ), a clocked energy converter ( 16 ) for applying the electric machine ( 12 ) in a proper driving operation of the motor vehicle with an electrical machine voltage ( 18 ), wherein the clocked energy converter ( 16 ) a DC voltage intermediate circuit ( 20 ) connected to the vehicle battery ( 14 ) is electrically coupled and for producing an electromagnetic compatibility at least one Y-capacitor ( 22 ), and with a to the vehicle battery ( 14 ) connected AC charging unit ( 24 ), which is designed to be connected to a charging station external of the motor vehicle and to be charged with a charging AC voltage on the charging station, characterized in that the DC voltage intermediate circuit ( 20 ) by means of a switching unit ( 28 ) with the vehicle battery ( 14 ) is electrically coupled, wherein the switching unit ( 28 ) is formed, the DC voltage intermediate circuit ( 20 ) when charging the vehicle battery ( 14 ) by means of the AC charging unit ( 24 ) from the vehicle battery ( 14 ) to be separated electrically.
  2. Elektrisches Bordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (28) wenigstens ein elektromechanisches Schaltelement (30) aufweist.Electrical vehicle electrical system according to claim 1, characterized in that the switching unit ( 28 ) at least one electromechanical switching element ( 30 ) having.
  3. Elektrisches Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Schalteinheit (28) kommunikationstechnisch gekoppelte Detektionseinheit zum Detektieren eines Betriebs der Wechselspannungsladeeinheit (24), wobei die Detektionseinheit ausgebildet ist, abhängig von einem Betrieb der Wechselspannungsladeeinheit (24) ein Wechselspannungsladesignal bereitzustellen, und wobei die Schalteinheit (28) ausgebildet ist, einen Ausschaltzustand abhängig vom Wechselspannungsladesignal zu aktivieren.Electrical vehicle electrical system according to one of the preceding claims, characterized by a with the switching unit ( 28 ) communication-coupled detection unit for detecting an operation of the AC charging unit ( 24 ), wherein the detection unit is formed, depending on an operation of the AC charging unit ( 24 ) to provide an AC charging signal, and wherein the switching unit ( 28 ) is adapted to activate an off state depending on the AC charging signal.
  4. Elektrisches Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungsladeeinheit (26), die an den Gleichspannungszwischenkreis (20) angeschlossen ist und die ausgebildet ist, an die kraftfahrzeugexterne Ladestation angeschlossen und ladestationsseitig mit einer Ladegleichspannung beaufschlagt zu werden.Electrical vehicle electrical system according to one of the preceding claims, characterized by a DC charging unit ( 26 ) connected to the DC voltage intermediate circuit ( 20 ) is connected and which is designed to be connected to the motor vehicle external charging station and charging station side charged with a DC charging voltage.
  5. Elektrisches Bordnetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (28) ausgebildet ist, den Ausschaltzustand unabhängig von einem Betrieb der Gleichspannungsladeeinheit (26) zu aktivieren.Electric vehicle electrical system according to claim 4, characterized in that the switching unit ( 28 ) is formed, the switch-off state regardless of an operation of the DC charging unit ( 26 ) to activate.
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