DE102017221635A1

DE102017221635A1 - Ermitteln einer Netzsystemart einer Energiequelle zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers

Info

Publication number: DE102017221635A1
Application number: DE102017221635.2A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sofaly; Franz Pfeilschifter; Martin Götzenberger; Felix Müller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-12-02
Also published as: DE102017221635B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Netzsystemart einer Energiequelle (14) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (10) mit elektrischer Energie von der Energiequelle (14), wobei durch die Netzsystemart ein Erdungstyp der Energiequelle (14) angegeben ist, wobei bei dem Verfahren:
- die Energiequelle (14) eine einphasige Wechselspannung (18) bereitstellt,
- die Wechselspannung (18) mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (60) gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Energiespeicher (10) zuzuführen, und
- elektrische Potentiale einer durch das Gleichrichten an einem Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels jeweiliger Y-Kondensatoren (42, 44) mit einem elektrischen Bezugspotential (16) gekoppelt werden.
Die Erfindung sieht vor, dass die Zwischenkreisgleichspannung erfasst wird und abhängig von der erfassten Zwischenkreisgleichspannung automatisiert eine Netzsystemart der Energiequelle (14) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Netzsystemart einer Energiequelle zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers mit elektrischer Energie von der elektrischen Energiequelle, bei dem die Energiequelle eine einphasige Wechselspannung bereitstellt, die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle bereitgestellte Energie dem Energiespeicher zuzuführen, und elektrische Potentiale einer durch das Gleichrichten an einem Zwischenkreiskondensator bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels jeweiliger Y-Kondensatoren mit einem elektrischen Bezugspotential gekoppelt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Einrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie von einer stationären, eine einphasige Wechselspannung bereitstellenden Energiequelle, mit einem Brückengleichrichter oder einem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter zum Gleichrichten der Wechselspannung, um die von der Energiequelle bereitgestellte Energie dem Energiespeicher zuzuführen, einem an dem Brückengleichrichter beziehungsweise an den Wechselrichter angeschlossenen Zwischenkreiskondensator zum Bereitstellen einer Zwischenkreisgleichspannung und an jeweilige elektrische Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung angeschlossene jeweilige Y-Kondensatoren zum elektrischen Koppeln des jeweiligen Potentials mit einem elektrischen Bezugspotential.
Das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers, insbesondere eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, mit elektrischer Energie von einer Energiequelle wie zum Beispiel einer Ladestation, insbesondere einer fahrzeugexternen, vorzugsweise einer stationären Ladestation, ist dem Grunde nach im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Ein Kraftfahrzeug umfasst in der Regel ein elektrisches Bordnetz, um damit elektrische Einrichtungen, die an das elektrische Bordnetz angeschlossen sind sowie auch Einheiten des elektrischen Bordnetzes in vorgebbarer Weise mit elektrischer Energie versorgen zu können. Das Bordnetz dient somit der elektrischen Energieverteilung.
In der Regel umfasst das Bordnetz einen Gleichspannungszwischenkreis, der seinerseits den Zwischenkreiskondensator aufweist und an dem der elektrische Energiespeicher angeschlossen ist. Der elektrische Energiespeicher dient dazu, im elektrischen Bordnetz überschüssige Energie zu speichern, sowie auch dazu, bei Bedarf an elektrischer Energie diese für das elektrische Bordnetz bereitzustellen. Der elektrische Energiespeicher ist zu diesem Zweck häufig durch einen Akkumulator oder dergleichen gebildet, der elektrische Energie reversibel chemisch zu speichern vermag. Darüber hinaus kann der elektrische Energiespeicher auch einen elektrischen Kondensator umfassen. Der elektrische Energiespeicher bestimmt in der Regel die Höhe der Zwischenkreisgleichspannung im bestimmungsgemäßen Betrieb.
Insbesondere wenn das Kraftfahrzeug als elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet ist, kann vorgesehen sein, dass das elektrische Bordnetz für den Betrieb bei „Hochvolt“ ausgebildet ist. Üblicherweise ist dann der Wert der Zwischenkreisgleichspannung eine Hochvolt-Spannung. Der Begriff „Hochvolt“ meint hierbei eine elektrische Spannung, die größer als 60 V ist. Vorzugsweise entspricht der Begriff „Hochvolt“ der Norm ECE R 100.
Gerade bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen ist es regelmäßig erforderlich, deren Energiespeicher, der elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb bereitstellt, in regelmäßigen Abständen Energie aufzuladen. Zu diesem Zweck wird das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug an einer fahrzeugexternen Ladestation abgestellt und mit dieser elektrisch gekoppelt. Die fahrzeugexterne Ladestation ist in der Regel stationär ausgebildet, beispielsweise an einem Parkplatz für das Kraftfahrzeug aufgestellt oder dergleichen.
Die Ladestation stellt während des Ladevorgangs eine elektrische Spannung bereit, die häufig eine einphasige Wechselspannung ist. Ein üblicher Effektivwert für die einphasige Wechselspannung ist zum Beispiel 230 V bei einer Frequenz von etwa 50 Hz. Es sind jedoch auch andere einphasige Wechselspannungen möglich, so zum Beispiel 240 V bei einer Frequenz von etwa 60 Hz oder dergleichen.
Eine besondere Bedeutung kommt dem elektrischen Energiespeicher also bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug zu, welches eine elektrische Antriebseinrichtung umfasst, mittels der das Kraftfahrzeug im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb angetrieben werden kann. Eine solche Antriebseinrichtung umfasst in der Regel einen am Bordnetz, insbesondere am Gleichspannungszwischenkreis des Bordnetzes, angeschlossenen Wechselrichter, an dem seinerseits in der Regel eine rotierende elektrische Maschine angeschlossen ist, die eine mechanische Antriebsleistung bereitzustellen vermag. Üblicherweise wird hierfür eine dreiphasige elektrische Maschine eingesetzt, beispielsweise nach Art einer Synchronmaschine, einer Asynchronmaschine oder dergleichen.
Nicht nur aber besonders bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, welche beispielsweise durch ein Elektrofahrzeug oder auch ein Hybridfahrzeug gebildet sein können, ist es in der Regel nötig, den Energiespeicher regelmäßig aufzuladen, damit dieser für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb elektrische Energie bereitstellen kann. Zu diesem Zweck weist das Kraftfahrzeug eine mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch gekoppelte Ladeeinrichtung auf, die beispielsweise an den Gleichspannungszwischenkreis des Bordnetzes angeschlossen ist, um die elektrische Verbindung zum elektrischen Energiespeicher herstellen zu können. Darüber hinaus ist die Ladeeinrichtung an einen Ladeanschluss des Kraftfahrzeugs elektrisch angeschlossen, über den eine energietechnische Verbindung zu der fahrzeugexternen Ladestation in der Regel lösbar hergestellt werden kann.
Die fahrzeugexterne Ladestation kann zum Beispiel durch eine Ladesäule oder dergleichen gebildet sein. Die fahrzeugexterne Ladestation kann entweder leitungsgebunden oder auch drahtlos, beispielsweise mittels eines magnetischen Wechselfeldes oder dergleichen, mit dem Ladeanschluss des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, um elektrische Energie von der Ladestation zum elektrischen Energiespeicher fördern zu können.
Um die energietechnische Kopplung herstellen zu können, weist die Ladeeinrichtung in der Regel einen getakteten Energiewandler auf, beispielsweise nach Art eines Gleichrichters, der gelegentlich auch mit einem DC/DC-Wandler gekoppelt sein kann oder dergleichen. Darüber hinaus ist in der Regel aufgrund der elektromagnetischen Verträglichkeit und/oder der elektrischen Sicherheit eine galvanische Trennung vorgesehen, die die fahrzeugexterne Ladestation galvanisch vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs trennt. Die galvanische Trennung ist häufig durch einen Transformator gebildet.
In der Regel stellt die Ladestation zum Zwecke der Energiebereitstellung die elektrische Wechselspannung mit Bezug auf ein vorgegebenes elektrisches Bezugspotential bereit, welches üblicherweise durch das Erdpotential gebildet ist. Es kann aber auch ein anderes geeignetes Massepotential oder dergleichen sein. Da die elektrische Energie in der Regel einem öffentlichen Energieversorgungsnetz entnommen wird beziehungsweise durch dieses bereitgestellt wird, weist die Wechselspannung infolgedessen üblicherweise eine Wechselspannungsfrequenz auf, die der des öffentlichen Energieverteilungsnetzes entspricht. In Europa und weiten Teilen von Asien ist dies überwiegend eine Frequenz von etwa 50 Hz. In Amerika beträgt die Frequenz dagegen in der Regel etwa 60 Hz.
Je nach Ausgestaltung der Ladestation kann eine einphasige oder auch eine mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige Wechselspannung bereitgestellt werden. Besonders bei Bereitstellen einer einphasigen Wechselspannung können sich spezifische Probleme ergeben. Bei einer leitungsgebundenen energietechnischen Kopplung sind besondere Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Sicherheit und der elektromagnetischen Verträglichkeit zu beachten. Aus diesem Grund ist in der Regel beispielsweise ladestationsseitig und/oder auch kraftfahrzeugseitig eine entsprechende Filterschaltung vorgesehen, sodass die diesbezüglichen vorgeschriebenen Anforderungen eingehalten werden können. Eine entsprechende solche Anforderung ist beispielsweise das Einhalten eines maximal zulässigen Ableitstromes. Der Ableitstrom ist ein elektrischer Strom der im bestimmungsgemäßen Betrieb einer elektrischen Anlage in einen unerwünschten Strompfad strömt. Der Strompfad ist häufig durch einen Schutzleiter oder eine Masse gebildet, der oder die in der Regel mit dem elektrischen Bezugspotential elektrisch verbunden ist. Das elektrische Bezugspotential ist üblicherweise das Erdpotential. Die Höhe des Ableitstromes ist in der Regel durch entsprechende Normen begrenzt.
Der Ableitstrom ist bei vielen elektrischen Anwendungen wesentlich durch die Filterschaltung bestimmt, die der Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit, insbesondere in Bezug auf leitungsgebundene Funkstörungen, dient. Zur Unterdrückung derartiger leitungsgebundener Funkstörungen werden in der Filterschaltung häufig Y-Kondensatoren eingesetzt, die ein jeweiliges zu entstörendes Potential, hier die Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung, mit dem jeweiligen Bezugspotential, beispielsweise der Kraftfahrzeugmasse oder dergleichen, elektrisch koppeln. Dies kann dazu führen, dass bei Beaufschlagung mit der Wechselspannung auch ein entsprechender Wechselstrom durch den Y-Kondensator strömt, der den Ableitstrom zumindest teilweise bestimmt. Der Ableitstrom kann darüber hinaus auch von weiteren, insbesondere kapazitiven, Kopplungen abhängig sein.
Gerade bei einem Anschluss der Ladeeinrichtung an eine Ladestation, die eine einphasige Wechselspannung bereitstellt, erweist sich der Aufwand bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit und der elektrischen Sicherheit, insbesondere in Bezug auf den Ableitstrom als signifikant, und zwar insbesondere dann, wenn keine galvanische Trennung vorgesehen ist. Dabei kann die Fahrzeugmasse mit dem Bezugspotential der Ladestation, beispielsweise dem Erdpotential, gekoppelt sein. Aus physikalischen Gründen ist der entsprechende Aufwand für eine dreiphasige Wechselspannung deutlich geringer. Gerade bei Anschluss an eine Ladestation, die eine einphasige Wechselspannung bereitstellt, sind deshalb besondere Anforderungen zu berücksichtigen, die einen entsprechenden technischen Aufwand erfordern können.
Es hat sich gezeigt, dass der Ableitstrom durch bestimmte Maßnahmen beeinflusst werden kann. Jedoch zeigt sich, dass einige der Maßnahmen zumindest teilweise davon abhängig sind, welche Netzsystemart durch die Energiequelle beziehungsweise die Ladestation bereitgestellt wird. Eine Netzsystemart ist zum Beispiel ein TN-System, ein TT-System, ein IT-System, Derivate hiervon und/oder dergleichen. Die Netzsystemart bezieht sich in der Regel auf eine Topologie des Energieversorgungsnetzes, durch das die elektrische Energie bereitgestellt wird. Neben den vorgenannten Netzsystemarten, die in der Regel häufig in Europa anzutreffen sind, ist zum Beispiel auch das Einphasen-Dreileiternetz (englisch: splitphase electric power) bekannt, welches weite Verbreitung in Nordamerika hat. Da Maßnahmen bezüglich der elektrischen Sicherheit und der elektromagnetischen Verträglichkeit von der Netzsystemart abhängig sein können, kann es wichtig sein zu wissen, welche Netzsystemart durch eine Energiequelle beziehungsweise Ladestation bereitgestellt wird. Die Netzsystemart kann das Vorhandensein einer Erdung sowie beispielsweise auch eine Qualität der Erdung umfassen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches Verfahren sowie eine Einrichtung anzugeben, mittels dem beziehungsweise mittels der eine Netzsystemart ermittelt werden kann.
Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird gemäß einem ersten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass die Zwischenkreisgleichspannung erfasst wird und abhängig von der erfassten Zwischenkreisgleichspannung automatisiert eine Netzsystemart der Energiequelle ermittelt wird, wobei durch die Netzsystemart ein Erdungstyp der Energiequelle angegeben ist.
Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird gemäß einem zweiten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass wenigstens eine elektrische Größe von einer Diode, vorzugsweise wenigstens zwei Dioden, des Brückengleichrichters beziehungsweise von einem Schaltelement, vorzugsweise wenigstens zwei Schaltelementen, des Wechselrichters, die in Bezug auf eine Phasenlage der Wechselspannung, insbesondere zeitgleich, aktiviert beziehungsweise deaktiviert betrieben werden, erfasst und ausgewertet wird, um die Netzsystemart zu ermitteln.
Bezüglich einer gattungsgemäßen Einrichtung wird gemäß dem ersten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass die Einrichtung ausgebildet ist, die Zwischenkreisgleichspannung zu erfassen und abhängig von der erfassten Zwischenkreisgleichspannung automatisiert eine Netzsystemart der Energiequelle zu ermitteln, wobei durch die Netzsystemart ein Erdungstyp der Energiequelle angegeben ist.
Bezüglich einer gattungsgemäßen Einrichtung wird gemäß dem zweiten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass die Einrichtung ausgebildet ist, wenigstens eine elektrische Größe von einer Diode, vorzugsweise wenigstens zwei Dioden, des Brückengleichrichters beziehungsweise von einem Schaltelement, vorzugsweise wenigstens zwei Schaltelementen, des Wechselrichters, die in Bezug auf eine Phasenlage der Wechselspannung, insbesondere zeitgleich, aktiviert beziehungsweise deaktiviert betrieben werden, zu erfassen und auszuwerten, um die Netzsystemart zu ermitteln.
Die Erfindung basiert gemäß dem ersten Aspekt auf dem Gedanken, dass durch Erfassen der Zwischenkreisgleichspannung und ein geeignetes Auswerten die entsprechende Netzsystemart ermittelt werden kann. So ist es zum Beispiel möglich, zu ermitteln, ob die elektrische Energie von einer Energiequelle bereitgestellt wird, die ein Einphasen-Dreileiternetz als Netzsystemart nutzt. Ebenso ist es möglich zu ermitteln, ob zum Beispiel die Energiequelle ein TN-C-Netzsystem nutzt oder dergleichen. Diese Information kann dann für weitere Steuerungszwecke, insbesondere in Bezug auf die elektromagnetische Verträglichkeit und die elektrische Sicherheit, vorzugsweise in Bezug auf den Ableitstrom zur Verfügung gestellt werden, sodass entsprechende Steuerungsmaßnahmen während des Aufladens vorgenommen werden können, um die entsprechenden Vorschriften einhalten zu können.
Dabei nutzt die Erfindung besondere Effekte, die sich bei einer Brückengleichrichtung ergeben können. Die Brückengleichrichtung kann durch einen Brückengleichrichter bereitgestellt sein. Sie kann natürlich dem Grunde nach auch durch den Wechselrichter realisiert werden, wenn dieser nach Art eines Brückengleichrichters gesteuert genutzt wird, insbesondere invers betrieben wird. In diesem Fall kann also der Wechselrichter, der im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb dazu dient, die elektrische Maschine entsprechend mit elektrischer Energie zu beaufschlagen, zum Gleichrichten der Wechselspannung beim Aufladen genutzt werden. Er kann dadurch zumindest teilweise die Ladeeinrichtung bereitstellen. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur ein Gleichrichten erreicht werden kann, sondern durch geeignetes Steuern des Wechselrichters zudem auch noch eine Spannungsanpassung realisiert werden kann, soweit dies erforderlich ist.
Dabei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass sich, wenn die Wechselspannung mittels eines Einphasen-Dreileiternetzes bereitgestellt wird, der Zwischenkreiskondensator auf eine Zwischenkreisgleichspannung auflädt, die etwa der Amplitude der zugeführten Wechselspannung entspricht. Wird hingegen die Wechselspannung unter Nutzung eines PEN (protect earth neutral)-Leiters bereitgestellt, wie es beispielsweise bei vielen Netzsystemarten in Europa der Fall ist, so ist eine zusätzliche Ladewirkung aufgrund der gleichspannungsseitig angeschlossen Y-Kondensatoren festzustellen. Diese bewirken dann eine Funktionalität nach Art einer Ladungspumpe, sodass die Zwischenkreisgleichspannung auf eine höhere Spannung als der Amplitudenspannung der Wechselspannung aufgeladen werden kann. Es ist möglich, dass dabei nahezu die doppelte Spannung gegenüber der Amplitudenspannung der Wechselspannung erreicht werden kann.
Dies erlaubt es, durch Erfassen der Zwischenkreisgleichspannung zu ermitteln, welche Netzsystemart von der Energiequelle genutzt wird, um die Wechselspannung bereitzustellen. Abhängig von der ermittelten Netzsystemart können dann hierdurch beeinflussbare Funktionen in geeigneter Weise gesteuert werden, zum Beispiel das Steuern eines Ableitstroms und/oder dergleichen. Insbesondere kann der Erdungstyp ermittelt werden, der von der Netzsystemart abhängig sein kann. Beispielsweise kann die Netzsystemart durch ermitteln des Erdungstyps festgestellt werden, insbesondere wenn ein spezifischer Erdungstyp einer Netzsystemart, vorzugsweise individuell, zugeordnet ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt basiert die Erfindung auf dem Gedanken, dass der Ladungspumpeneffekt auch an den Dioden des Brückengleichrichters beziehungsweise an den Schaltelementen des Wechselrichters unmittelbar ermittelt werden kann, wenn nämlich eine elektrische Größe, wie beispielsweise eine elektrische Spannung und/oder ein elektrischer Strom, eines jeweiligen der Dioden beziehungsweise der Schaltelemente erfasst und ausgewertet werden kann. Dabei beruht dieser zweite Aspekt auf der Erkenntnis, dass bei Wirksamwerden des Ladungspumpeneffekts die erfassten elektrischen Größen der Dioden beziehungsweise der Schaltelemente, die bei nicht wirksamen Ladungspumpeneffekt im Wesentlichen gleichzeitig elektrisch leitend beziehungsweise elektrisch sperrend sind, voneinander abweichen. Der Ladungspumpeneffekt führt nämlich dazu, dass ein jeweiliger Strom über die Y-Kondensatoren geführt wird, weshalb sich bezüglich der Dioden beziehungsweise der Schaltelemente eine Asymmetrie in Bezug auf die elektrische Größe einstellt. Dadurch kann auch mittels des zweiten Aspekts der volle Funktionsumfang und die hiermit verbundenen Vorteile wie mit dem ersten Aspekt erreicht werden. Natürlich können der erste und der zweite Aspekt auch miteinander kombiniert werden, um zum Beispiel die Wirkung gemäß der Erfindung weiter zu verbessern.
Dabei ist die Funktion der Erfindung nicht darauf beschränkt, dass das Bezugspotential mit einem der Anschlüsse, mit dem die Wechselspannung von der Energiequelle bereitgestellt wird, unmittelbar elektrisch gekoppelt ist, sondern es kann auch ein anderer Zusammenhang bestehen, beispielsweise indem ein Potentialversatz dafür sorgt, dass die Wechselspannung bezüglich des Bezugspotentials nicht mehr symmetrisch ist. Auch dies kann mit der Erfindung erkannt werden, und zwar beispielsweise sowohl gemäß dem ersten Aspekt als auch gemäß dem zweiten Aspekt.
Der Zwischenkreiskondensator kann dem Grunde nach durch einen elektrischen Kondensator gebildet sein. Darüber hinaus kann er natürlich auch einen Akkumulator, Kombinationsschaltungen mit Kondensatoren und/oder dergleichen umfassen.
Die Wechselspannung ist vorzugsweise eine sinusförmige Wechselspannung. Sie kann aber auch eine von der Sinusform abweichende Wechselspannung sein, beispielsweise Oberwellen umfassen, dreieckförmig sein, rechteckförmig sein und/oder dergleichen.
Die Energiequelle kann selbst zum Beispiel ein Energiespeicher sein, beispielsweise ein Akkumulator oder dergleichen. Darüber hinaus kann die Energiequelle aber auch einen Windgenerator, einen Solargenerator, ein verbrennungsmotorbetriebenes Aggregat und/oder dergleichen umfassen. Dem Grunde nach kann die Energiequelle ihre elektrische Energie zumindest teilweise jedoch auch aus einem öffentlichen Energieversorgungsnetz beziehen, an die es angeschlossen ist. Die Energiequelle ist vorzugsweise als Ladestation ausgebildet und stellt vorzugsweise geeignete Anschlussmittel bereit, mittels denen die Energiequelle zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers angeschlossen werden kann.
Auch wenn die Erfindung sich insbesondere an die Anwendung bei Kraftfahrzeugen, vorzugsweise elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, richtet, ist sie hierauf nicht beschränkt und kann auch bei anderen, beispielsweise vollständig stationären Anwendungen, beispielsweise in der Gebäudetechnik oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Das Erfassen der Zwischenkreisgleichspannung kann mittels eines geeigneten Spannungssensors erfolgen. Der Spannungssensor kann an eine Auswerteeinheit angeschlossen sein, die ein Sensorsignal des Spannungssensors auswertet. Die Auswerteeinheit kann durch eine elektronische Hardwareschaltung, vorzugsweise in Verbindung mit einer programmgesteuerten Rechnereinheit, gebildet sein.
Der Brückengleichrichter ist vorzugsweise in konventioneller Weise unter Nutzung von wenigstens vier Dioden gebildet. Anstelle oder ergänzend zu den Dioden können auch Thyristoren, Transistoren und/oder dergleichen vorgesehen sein. Dadurch ist es möglich, den Brückengleichrichter in gewünschter Weise steuern zu können.
Der mehrphasige Wechselrichter ist zur Bereitstellung von einer wenigstens zwei Phasen aufweisenden Wechselspannung ausgebildet. In der Regel ist der Wechselrichter sogar für die Bereitstellung von einer dreiphasigen Wechselspannung ausgebildet. Natürlich können auch noch mehr Phasen vorgesehen sein. Zur Nutzung des Wechselrichters als Brückengleichrichter werden wenigstens zwei seiner Phasenanschlüsse mit der einphasigen Wechselspannung beaufschlagt. Da der Wechselrichter gleichspannungsseitig am Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist, kann hierdurch eine vergleichbare Gleichrichtwirkung wie durch den Brückengleichrichter erreicht werden. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, durch geeignetes Steuern von Schaltelementen beziehungsweise Halbleiterschaltern des Wechselrichters auch eine Spannungsanpassung gleichspannungsseitig vorzusehen, soweit dies gewünscht beziehungsweise erforderlich ist. So ist es zum Beispiel möglich, zugleich mit der Gleichrichtfunktion auch eine Hochsetzfunktion zu realisieren, beispielsweise wenn die Zwischenkreisgleichspannung im bestimmungsgemäßen Betrieb die Amplitudenspannung der Wechselspannung überschreitet oder dergleichen.
In der Regel ist das Kraftfahrzeug im bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb mit der Ladestation und somit mit dem Bezugspotential der Ladestation, insbesondere dem Erdpotential, im Wesentlichen nicht elektrisch gekoppelt. Dadurch ergibt sich, dass besondere Anforderungen bezüglich des Ableitstromes im Inselbetrieb des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs großzügiger als bei stationären elektrischen Einrichtungen sein können. So können die Y-Kondensatoren des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs einen vergleichsweise großen Kapazitätswert aufweisen. Da die Zwischenkreisgleichspannung in diesem Betrieb als Gleichspannung relativ kleinen Spannungsschwankungen unterliegt, ist der Ableitstrom trotz großer Kapazitätswerte der Y-Kondensatoren gering. Ein gängiger Wert für die Kapazität derartiger Y-Kondensatoren kann zum Beispiel etwa 1 µF betragen.
Die Situation ändert sich jedoch dann, wenn das Kraftfahrzeug an die Ladestation zum Zwecke des Aufladens angeschlossen wird und die Ladestation eine einphasige Wechselspannung bereitstellt. Bei Zugrundelegung des Brückengleichrichterprinzips während des Aufladens schwanken nämlich, wenn keine galvanische Trennung vorgesehen ist, die Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung gegenüber dem Bezugspotential, hier dem Erdpotential, im Rhythmus der Wechselspannungsfrequenz. Dadurch sind natürlich auch die kraftfahrzeugseitigen Y-Kondensatoren mit dieser Wechselspannung entsprechend beaufschlagt. Es entsteht beim Aufladen somit ein erheblicher Ableitstrom, der den zulässigen Grenzwert für stationäre Anlagen, an die das Kraftfahrzeug beim Aufladen des elektrischen Energiespeichers angeschlossen ist, überschreiten kann. Im Stand der Technik sind hier entsprechend aufwändige Filter und Kompensationsmaßnahmen vorgesehen.
Diese Wirkungen sind natürlich auch davon abhängig, welche Netzsystemart von der Ladestation beziehungsweise der Energiequelle genutzt wird, um die einphasige Wechselspannung für den Ladebetrieb bereitzustellen. Wird nämlich ein Einphasen-Dreileiternetz genutzt, kann bei Symmetrierung der einphasigen Wechselspannung in Bezug auf das Bezugspotential beziehungsweise das Erdpotential erreicht werden, dass bereits hierdurch ein Ableitstrom sehr gering ist. Dies erlaubt es, entsprechende Kompensationsmaßnahmen in Bezug auf den Ableitstrom gering zu halten. Wird dagegen ein TN-System benutzt, kann dies erhebliche Auswirkungen zum Beispiel auf den Ableitstrom haben. Entsprechend aufwändig sind die Kompensationsmaßnahmen zu wählen. Die Kompensationsmaßnahmen können zum Beispiel kraftfahrzeugseitig vorgesehen sein. Deshalb ist es vorteilhaft zu wissen, welche Netzsystemart die Energiequelle beziehungsweise die Ladestation nutzt. Mit der Erfindung kann dies, insbesondere automatisiert, ermittelt werden und eine entsprechende Steuerung veranlasst werden.
Vorzugsweise wird ferner vorgeschlagen, dass die Zwischenkreisgleichspannung zum Ermitteln der Netzsystemart mit zumindest einem vorgebbaren Vergleichswert verglichen wird. Alternativ oder ergänzend kann natürlich auch ein Gradient einer Änderung der Zwischenkreisgleichspannung für den Vergleich herangezogen werden. Der vorgebbare Vergleichswert kann zum Beispiel durch die Amplitudenspannung der Wechselspannung bestimmt sein. Dadurch kann eine zuverlässige Unterscheidung getroffen werden, ob zum Beispiel ein Einphasen-Dreileiternetz oder ein TN-System von der Energiequelle genutzt wird. So kann auf einfache Weise die Netzsystemart ermittelt werden. Natürlich kann der Vergleichswert auch weiter variiert werden, um zum Beispiel Zwischenzustände, wie sie eingangs bereits beschrieben worden sind, zu detektieren. Es können auch zwei oder mehrere Vergleichswerte vorgesehen sein, die entsprechend unterschiedlichen Netzsystemarten zugeordnet sein können. Dadurch kann erreicht werden, dass unterschiedliche Netzsystemarten zuverlässig ermittelt werden können. Zur Durchführung der Vergleichsfunktion kann eine Vergleichseinheit vorgesehen sein, die zum Beispiel auch in die Auswerteeinheit integriert sein kann. Die Vergleichseinheit kann zum Beispiel einen oder mehrere Komparatoren, aber auch eine Rechnereinheit umfassen, die programmgesteuert die gewünschte Vergleichsfunktion zumindest teilweise realisiert.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zum Ermitteln der Netzsystemart wenigstens eine elektrische Größe von einer Diode, vorzugsweise wenigstens zwei Dioden, des Brückengleichrichters beziehungsweise von einem Schaltelement, vorzugsweise wenigstens zwei Schaltelementen, des Wechselrichters, die in Bezug auf eine Phasenlage der Wechselspannung, insbesondere zeitgleich, aktiviert beziehungsweise deaktiviert betrieben werden, erfasst und ausgewertet wird. Hierdurch kann alternativ oder ergänzend die Detektion der Netzsystemart weiter verbessert werden. Dabei kann durch diese Ausgestaltung berücksichtigt werden, dass die einzelnen Dioden beziehungsweise Schaltelemente zumindest teilweise nicht für eine volle Periode einer Halbwelle der Wechselspannung leitend sind, beispielsweise aufgrund der Wirkung der Y-Kondensatoren oder dergleichen. Da insbesondere bei Schaltelementen des Wechselrichters oftmals bereits eine integrierte Erfassung eines jeweiligen Schaltelementstroms beziehungsweise einer jeweiligen Schaltelementspannung vorgesehen ist, kann durch Auswerten eines entsprechenden Sensorsignals alternativ oder zusätzlich die Netzsystemart ermittelt werden. Darüber hinaus ist es natürlich möglich, zu ermitteln, ob die zugleich betriebenen Dioden beziehungsweise Schaltelemente mit im Wesentlichen gleichem Strom beaufschlagt sind. Stromabweichungen können hier ausgewertet werden, um daraus die Ermittlung der Netzsystemart weiter zu verbessern beziehungsweise die Genauigkeit zu erhöhen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass während der Durchführung des Verfahrens eine Energieaufnahme durch den Energiespeicher und/oder einer mit dem Energiespeicher gekoppelten elektrischen Einrichtung reduziert wird. Diese Weiterbildung berücksichtigt, dass durch die Belastung des Gleichspannungszwischenkreises die Wirkung durch die Y-Kondensatoren nach Art einer Ladungspumpe begrenzt oder sogar kompensiert werden kann. Dadurch, dass die Leistungsentnahme aus dem Gleichspannungszwischenkreis möglichst reduziert, wenn nicht sogar vollständig verhindert wird, kann eine zuverlässige Wirkung der Ladungspumpenfunktion durch die Y-Kondensatoren realisiert werden. Die Genauigkeit des Ermittelns der Netzwerkart sowie auch die Geschwindigkeit des Ermittelns der Netzsystemart können dadurch deutlich verbessert werden.
Die Reduktion kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass der elektrische Energiespeicher mittels eines Schaltelements vom Gleichspannungszwischenkreis elektrisch entkoppelt wird. Bei elektrischen Einrichtungen kann zum Beispiel ferner vorgesehen sein, dass diese in einem Standby-Modus betrieben werden, in welchem die Einrichtungen lediglich eine sehr geringe Energieaufnahme aufweisen. Natürlich kann auch hier ein gänzliches Abschalten mittels eines geeigneten Schaltelements vorgesehen sein. Das Schaltelement kann ein elektromechanisches Schaltelement aber auch ein elektronisches Schaltelement, beispielsweise unter Nutzung eines Halbleiterschalters wie einem Transistor, einen Thyristor, Kombinationsschaltungen und/oder dergleichen, umfassen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Gleichspannung auf einen vorgebbaren maximalen Wert begrenzt wird. Diese Weiterbildung berücksichtigt, dass der Gleichspannungszwischenkreis in der Regel für eine im bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende Spannungsbelastung ausgelegt ist. Diese Spannungsbelastung, in der Normung auch Bemessungsspannung genannt, sollte im bestimmungsgemäßen Betrieb möglichst nicht überschritten werden. Da durch den Ladungspumpeneffekt jedoch eine deutliche Überhöhung der Zwischenkreisgleichspannung erreicht werden kann, kann das Problem bestehen, dass die Zwischenkreisgleichspannung die Bemessungsspannung erreicht oder diese sogar überschreitet. In diesem Fall ist es sinnvoll, durch Maßnahmen einen Anstieg der Zwischenkreisgleichspannung auf die Bemessungsspannung oder ein Überschreiten der Bemessungsspannung durch die Zwischenkreisgleichspannung zu vermeiden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zwischenkreisgleichspannung durch Einstellen der Energieaufnahme durch den Energiespeicher und/oder den mit dem Energiespeicher gekoppelten elektrischen Einrichtungen begrenzt wird. Eine solche Maßnahme kann zum Beispiel ein Aktivieren einer Belastung sein, beispielsweise indem eine der am Bordnetz angeschlossenen Einrichtungen zumindest teilweise aktiviert wird und dadurch den Gleichspannungszwischenkreis elektrisch belastet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Energiespeicher entsprechend zugeschaltet wird, um den Gleichspannungszwischenkreis elektrisch zu belasten und damit die Zwischenkreisgleichspannung zu begrenzen.
Besonders vorteilhaft kann bei Nutzung des Wechselrichters die Zwischenkreisgleichspannung durch ein Steuern des Wechselrichters begrenzt werden. Dadurch besteht natürlich bei einem mehrphasigen Wechselrichter, der drei oder mehr Phasen aufweist, die Möglichkeit, Schaltelemente der nicht genutzten Phasenanschlüsse zur Belastung des Gleichspannungszwischenkreises zu nutzen. Durch geeignetes Steuern der Schaltelemente kann eine nahezu kontinuierlich angepasste Belastung des Gleichspannungszwischenkreises erreicht werden.
Darüber hinaus besteht natürlich auch die Möglichkeit, durch eine entsprechende Regelschaltung, die die Belastung des Gleichspannungszwischenkreises so regelt, dass die vorgegebene Bemessungsspannung nicht überschritten wird, genutzt wird, um die Netzsystemart zu ermitteln. In diesem Fall würde dann das Erfassen der Zwischenkreisgleichspannung indirekt erfolgen. Diese Weiterbildung sieht also vor, dass die Zwischenkreisgleichspannung durch Einstellen der Energieaufnahme durch den Energiespeicher und/oder den mit dem Energiespeicher gekoppelten oder mit diesem elektrisch koppelbaren elektrischen Einrichtungen begrenzt wird.
Als Bezugspotential wird vorzugsweise ein Erdpotential genutzt. Das Erdpotential ist in der Regel bei landgestützten Anwendungen überall verfügbar. Darüber hinaus kann aber auch alternativ ein anderes Bezugspotential, beispielsweise ein Massepotential der Energiequelle, der Ladestation oder dergleichen genutzt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine Frequenz der einphasigen Wechselspannung ermittelt wird. Durch das Ermitteln der Frequenz können zusätzliche Daten gewonnen werden, die genutzt werden können, um die erfindungsgemäße Einrichtung zu steuern. Darüber hinaus können die Daten auch dazu dienen, die Auswertefunktion der Auswerteeinheit weiter zu verbessern.
Vorzugsweise wird eine galvanische Kopplung bereitgestellt. Die im Stand der Technik übliche galvanische Trennung kann dadurch eingespart werden. Insbesondere kann ein Einsatz von aufwendigen Transformatoren oder dergleichen vermieden werden. Der Brückengleichrichter beziehungsweise der invers betriebene Wechselrichter kann somit galvanisch gekoppelt an die Ladestation angeschlossen werden.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Schaltbildansicht eines elektrischen Bordnetzes eines Elektrofahrzeugs als Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb;
2 eine schematische Schaltbildansicht wie 1, bei der jedoch das Elektrofahrzeug zum Aufladen eines Akkumulators des Bordnetzes an eine Ladestation angeschlossen ist, die ein einphasiges Wechselspannungsnetz bereitstellt;
3 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf der Wechselspannung in einem TN-C-System;
4 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf der Wechselspannung in einem Einphasen-Dreileiternetz;
5 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf für eine Spannung an einem Widerstand in einer Erdleitung, und zwar beim Aufladen des Zwischenkreiskondensators mit einer einphasigen Wechselspannung von 230 V bei 50 Hz ohne eine Last am Zwischenkreiskondensator, wobei die Wechselspannung ladestationsseitig mit einem geerdeten Nullleiter bereitgestellt wird,
6 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf der elektrischen Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung sowie die Zwischenkreisgleichspannung bei dem Aufladevorgang gemäß 5;
7 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Signals, welches einen Strom durch ein Schaltelement des Wechselrichters in 2 bei dem Aufladevorgang gemäß 5 darstellt;
8 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlichen Verlauf eines Ableitstroms der Schaltungsanordnung gemäß 2 bei dem Aufladevorgang gemäß 5;
9 in einer schematischen Diagrammdarstellung einen zeitlich gerafften Verlauf wie 6;
10 eine schematische Diagrammdarstellung wie 8 mit der Zeitachse gemäß 9;
11 eine schematische Diagrammdarstellung wie 9, wobei nunmehr der Gleichspannungszwischenkreis elektrisch belastet ist;
12 eine entsprechende schematische Darstellung wie 10 für die Situation gemäß 11;
13 eine Darstellung wie 9, wobei ergänzend der Schutzleiter schlecht mit dem Nullleiter gekoppelt ist;
14 eine entsprechende Darstellung wie 10 für den Ableitstrom der in der Situation gemäß 13;
15 in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 9 die Situation für einen abgetrennten Schutzleiter;
16 in einer schematischen Darstellung wie 10 den Ableitstrom gemäß der Situation entsprechend 15;
17 eine schematische Darstellung wie 9, wobei nunmehr die Ladestation ein Einphasen-Dreileiternetz mit symmetrischer Erdung nutzt, wobei der Gleichspannungszwischenkreis belastet ist;
18 eine schematische Darstellung wie 10 für den Ableitstrom, wie er sich unter den Bedingungen gemäß 17 einstellt;
19 eine schematische Darstellung wie 9, wobei die Ladestation ein Einphasen-Dreileiternetz mit symmetrischer Erdung nutzt, wobei eine der Phasen nicht angeschlossen ist; und
20 eine schematische Darstellung wie 10 für den Ableitstrom, wie er sich unter den Bedingungen gemäß 19 einstellt.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen 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 anderen 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.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung einen Gleichspannungszwischenkreis 54 eines elektrischen Bordnetzes eines nicht weiter dargestellten Elektrofahrzeugs als elektrisch angetriebenem Kraftfahrzeug, an dem eine elektrische Antriebseinrichtung 56 angeschlossen ist. Der Gleichspannungszwischenkreis 54 umfasst einen Zwischenkreiskondensator 66, an dem eine Zwischenkreisgleichspannung anliegt. Die elektrische Antriebseinrichtung 56 umfasst eine dreiphasige elektrische Maschine 58, die vorliegend als Synchronmaschine ausgebildet ist und die zum Antreiben des Elektrofahrzeugs dient.
An die elektrische Maschine 58 ist ein Wechselrichter 60 angeschlossen, der ausgebildet ist, ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz für die elektrische Maschine 58 bereitzustellen. Der Wechselrichter 60 umfasst eine Steuereinheit 52, mittels der der Wechselrichter 60 hinsichtlich des Wechselspannungsnetzes in geeigneter Weise gesteuert wird, damit die elektrische Maschine 58 die gewünschte Antriebsfunktion während des bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Elektrofahrzeugs bereitzustellen vermag. Zu diesem Zweck weist der Wechselrichter 60 drei im Folgenden noch weiter erläuterte Wechselrichteranschlüsse auf, an denen nicht bezeichnete Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 angeschlossen sind. Die Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 sind im Fahrbetrieb an einem gemeinsamen Sternpunkt 62 angeschlossen. Der Wechselrichter 60 ist weiterhin an den Gleichspannungszwischenkreis 54 angeschlossen, sodass er mit der Zwischenkreisgleichspannung beaufschlagt wird.
An dem Gleichspannungszwischenkreis 54 ist ferner eine Hochvoltbatterie 10 als elektrischer Energiespeicher angeschlossen, die elektrische Energie für den bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb des Elektrofahrzeugs bereitstellt. Somit stellt die Hochvoltbatterie 10 zugleich auch die Zwischenkreisgleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises 54 im Fahrbetrieb bereit.
Elektrische Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung sind über jeweilige Y-Kondensatoren 42, 44 mit einem Bezugspotential gekoppelt, welches vorliegend durch eine Masse 40 des Elektrofahrzeugs gebildet ist. Durch die Y-Kondensatoren 42, 44 wird eine Funkentstörung in Bezug auf Gleichtaktstörungen erreicht. Die Y-Kondensatoren 42, 44 wirken diesbezüglich mit einer stromkompensierten Drossel 64 zusammen. In der vorliegenden Ausgestaltung beträgt die elektrische Kapazität eines jeden der beiden Y-Kondensatoren 42, 44 etwa 1 µF. Die elektrische Kapazität der Y-Kondensatoren 42, 44 kann bedarfsweise auch hiervon abweichend gewählt sein.
In zwei in einem linken Bereich in 1 übereinander dargestellten Diagrammen ist eine jeweilige elektrische Spannung der Potentiale der Hochvoltbatterie 10 gegenüber der Masse 40 dargestellt. Aus den beiden schematischen Diagrammen ist ersichtlich, dass eine Bezugsspannung 38, die zwischen einem positiven elektrischen Potential der Hochvoltbatterie 10 und der Masse 40 ausgebildet ist, etwa der Hälfte der Zwischenkreisgleichspannung entspricht. Entsprechend ergibt sich eine elektrische Spannung zwischen dem negativen elektrischen Potential der Hochvoltbatterie 10 und der Masse 40.
In zwei in einem rechten Bereich neben dem Schaltbild dargestellten Diagrammen sind elektrische Potentiale eines Sternpunkts 62 in Bezug auf das negative Potential der Hochvoltbatterie 10 dargestellt. Der Sternpunkt 62 ist durch jeweilige Wicklungsanschlüsse von Wicklungen der elektrischen Maschine 58 gebildet. Das linke der beiden Diagramme zeigt eine elektrische Spannung zwischen den beiden Potentialen mit einer Auflösung im Bereich einer Taktfrequenz des Wechselrichters 60. Das rechts daneben dargestellte Diagramm zeigt das elektrische Potential bezogen auf eine Betriebsfrequenz der elektrischen Maschine 58.
Während des normalen Fahrbetriebs ist das Gleichtaktpotential auf der Zwischenkreisseite an der Hochvoltbatterie 10 über die Y-Kondensatoren 42, 44 auf die Masse 40 geklemmt. Dagegen kann das Gegentaktpotential an der Wechselspannungsseite der elektrischen Maschine 58 um die Masse 40 springen, und zwar im Takt der Schaltfrequenz des Wechselrichters 60.
Der Wechselrichter 60 weist vorliegend drei Reihenschaltungen 22, 24, 26 aus jeweils zwei Halbleiterschaltern 28, 30 auf, die vorliegend durch Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT) mit einer jeweiligen antiparallelen Diode gebildet sind. Die Halbleiterschalter können natürlich auch durch andere Transistoren gebildet sein.
Die Reihenschaltungen 22, 24, 26 sind parallelgeschaltet und an den Gleichspannungszwischenkreis 54 angeschlossen. Jede der drei Reihenschaltungen 22, 24, 26 weist einen jeweiligen Mittelanschluss 32, 34, 36 auf, die die Wechselrichteranschlüsse bereitstellen, an denen die Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 angeschlossen sind. Der Wechselrichter 60 ist somit nach Art einer B6 Wechselrichterbrücke ausgebildet und stellt für den Fahrbetrieb das dreiphasige Wechselspannungsnetz zur Verfügung.
2 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung basierend auf 1, wie das Bordnetz zum Aufladen der Hochvoltbatterie 10 an eine fahrzeugexterne Ladestation 14 angeschlossen ist, die elektrische Energie zum Aufladen der Hochvoltbatterie 10 bereitstellt. Die Ladestation 14 ist eine stationäre Ladestation und weist eine Netzsystemart gemäß einem TN-C-System auf, und das Elektrofahrzeug wird zum Anschließen an die Ladestation 14 im Bereich der Ladestation 14 abgestellt. Über eine nicht weitere dargestellte leitungsgebundene Verbindung, vorliegend ein Anschlusskabel, wird das Bordnetz, wie im Folgenden noch weiter erläutert wird, an die Ladestation 14 angeschlossen.
In der vorliegenden Ausgestaltung ist eine galvanische Verbindung zwischen der Ladestation 14 und dem Bordnetz des Elektrofahrzeugs vorgesehen. Entsprechend wird ein Schutzleiteranschluss beziehungsweise ein Bezugspotential 16, hier das Erdpotential, der Ladestation 14 mit der Masse 40 des Elektrofahrzeugs elektrisch gekoppelt.
Um die Ladestation 14 an das Bordnetz des Elektrofahrzeugs anschließen zu können, ist vorliegend vorgesehen, dass der Sternpunkt 62 der elektrischen Maschine 58 geöffnet wird und die entsprechenden Anschlüsse der Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 über eine Filterschaltung 120 an die jeweiligen Phasenanschlüsse der Ladestation 14 angeschlossen werden. Dadurch wird ein Ladeanschluss 48 des Elektrofahrzeugs bereitgestellt.
Über die Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 und den Wechselrichter 60 kann dann ein Zuführen von elektrischer Energie zur Hochvoltbatterie 10 erfolgen. Zu diesem Zweck werden die Halbleiterschalter beziehungsweise hier IGBTs 28, 30 des Wechselrichters 60 mittels der Steuereinheit 52 des Wechselrichters 60 in geeigneter Weise gesteuert. Im einfachsten Fall sind sie jedoch ungesteuert, sodass die mit einer Wechselspannung 18 beaufschlagten IGBTs 28, 30 wie Dioden wirken können. Darüber hinaus kann der Wechselrichter 60 einen getakteten Energiewandler bereitstellen, der unter Nutzung der Induktivität der Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 eine Energiewandlung in geeigneter Weise realisieren kann. Dadurch kann der Hochvoltbatterie 10 elektrische Energie von der Ladestation 14 zugeführt werden.
Mittels eines fahrzeugseitig vorgesehenen Netzfilters beziehungsweise der Filterschaltung 120 kann verhindert werden, dass das Bezugspotential 16 weder bezüglich der Zwischenkreisseite noch bezüglich der ladestationsseitigen Wechselspannungsseite springt.
Abhängig von einem jeweiligen Schaltmuster für die jeweiligen IGBTs 28, 30, die ein jeweiliges PWM-Muster nutzen, um die jeweilige Gegentaktspannung in Bezug auf die Netzfrequenz von 50 Hz zu realisieren, werden unterschiedliche Störkomponenten erzeugt. Die Filterschaltung 120 ist für diese Störungen angepasst ausgebildet.
2 zeigt, dass das Bordnetz des Elektrofahrzeugs an die Ladestation 14 angeschlossen ist, die eine einphasige Wechselspannung 18 bereitstellt. Infolgedessen sind vom Wechselrichter 60 vorliegend lediglich die Reihenschaltungen 22 und 24 bezüglich der Energiewandlung aktiviert. Zusammen mit den Ständerwicklungen der elektrischen Maschine 58 wird hierdurch ein getakteter Energiewandler 20 gebildet. Der getaktete Energiewandler 20 weist einen Energiespeicheranschluss 50 auf, mit dem er am Gleichspannungszwischenkreis 54 und somit auch an der Hochvoltbatterie 10 angeschlossen ist. Somit bildet der getaktete Energiewandler 20 eine Ladeeinrichtung 46, die ausgebildet ist, an der Ladestation 14 angeschlossen zu werden.
Die Mittelanschlüsse 32 und 34 der Reihenschaltungen 22, 24 sind entsprechend mit einem Phasenanschluss L und einem Nullanschluss N der Ladestation 14 elektrisch verbunden. Ladestationsseitig wird am Phasenanschluss L gegenüber dem Nullanschluss N eine Wechselspannung von 230 V bei 50 Hz bereitgestellt. Der Ladeanschluss 48 weist ferner die Filterschaltung 120 auf.
Darüber hinaus ist über eine nicht dargestellte Energieversorgung, an die die Ladestation 14 angeschlossen ist, der Nullanschluss N mit einem Schutzleiteranschluss als elektrisches Bezugspotential 16 elektrisch gekoppelt. Das Bezugspotential 16 ist vorliegend das Erdpotential.
Mittels der Steuereinheit 52 werden die IGBTs 28, 30 der Reihenschaltungen 22, 24 gesteuert, damit eine entsprechende Energiewandlung realisiert werden kann. Somit kann der Ladestation 14 elektrische Energie entnommen und der Hochvoltbatterie 10 zugeführt werden.
Im mittleren Bereich der 2 sind im Schaltplan zwei übereinander angeordnete schematische Diagramme dargestellt.
Aus diesen Diagrammen ist ersichtlich, dass das Gleichtaktsignal an den Eingangsanschlüssen des Wechselrichters 60 vorliegend kompensiert ist. Das obere der beiden Diagramme zeigt das Gleichtaktpotential bezüglich des negativen Potentials der Zwischenkreisgleichspannung in Bezug auf das PWM-Muster, wohingegen das untere schematische Diagramm das Gleichtaktpotential in Bezug auf die Wechselspannungsfrequenz darstellt.
Im linken Bereich sind zwei weitere schematische Diagramme übereinander dargestellt. Die beiden übereinander dargestellten Diagramme stellen jeweils die Bezugsspannung 38 bezüglich des positiven Potentials der Zwischenkreisgleichspannung in Bezug auf die Masse 40 sowie des negativen Potentials in Bezug auf die Masse 40 dar. Die Masse 40 ist mit dem Bezugspotential 16 elektrisch gekoppelt.
Zu erkennen ist, dass die elektrischen Potentiale phasengleich mit etwa der halben Netzspannungsamplitude gegenüber der Masse 40 mit der Wechselspannungsfrequenz schwanken. Die sich daraus ergebende Bezugsspannung 38 ist also mit einer vergleichsweise hohen Wechselspannung überlagert, sodass über die Y-Kondensatoren 42, 44 ein entsprechend hoher Ableitstrom in die Masse 40 abgeführt wird.
Aufgrund der vergleichsweise hohen Kapazität für Y-Kondensatoren 42, 44 kann der Ableitstrom einen unzulässig hohen Wert aufweisen. Es sind deshalb durch die Filterschaltung 120 der Ladestation 14 entsprechende Maßnahmen vorzusehen, die verhindern, dass ein entsprechend hoher Ableitstrom auftreten kann.
Das PWM-Signal für die Reihenschaltung 24, deren Mittelanschluss 34 an den Nullanschluss N angeschlossen ist, ist invertiert zu dem PWM-Signal, welches am Mittelanschluss 32 der Reihenschaltung 22 anliegt, die mit dem Phasenanschluss L elektrisch gekoppelt ist. Deshalb sind die entsprechenden Gleichtaktspannungen konstant bei etwa der halben Zwischenkreisgleichspannung bezogen auf das negative Potential der Hochvoltbatterie 10. Jedoch ist eine Wechselspannungskomponente der Gleichtaktspannung auf der Netzseite nicht Null, weil der Nullanschluss N mit dem Bezugspotential 16 elektrisch gekoppelt ist. Da das ladestationsseitige Gleich-taktfilter der Filterschaltung 120 die relativ niedrige Wechselspannungsfrequenz von etwa 50 Hz nicht hinreichend zu filtern vermag, sind der Phasenanschluss L und der Nullanschluss N direkt an die Wechselrichteranschlüsse angeschlossen. Die wechselspannungsfrequenzbezogene Gleichtaktkomponente der Wechselrichterausgänge folgt der Wechselspannungsfrequenzgleichtaktkomponente auf der Ladestationsseite. Da keine Gleichtaktkomponente der Wechselrichteranschlüsse in Bezug auf das negative Potential der Zwischenkreisgleichspannung vorliegt, folgt die Gleichtaktspannung auf der Zwischenkreisseite der Gleichtaktkomponente auf der Ladestationsseite.
Wird hingegen ladestationsseitig ein Einphasen-Dreileiternetz genutzt, tritt die vorbeschriebene Problematik im Wesentlichen nicht auf. Es ist also fahrzeugseitig wünschenswert zu wissen, welche Netzsystemart ladestationsseitig zum Einsatz kommt, um etwaig erforderlich Maßnahmen zum Beispiel zur Reduktion eines Ableitstromes steuern zu können.
Mit der im Folgenden weiter darstellten Erfindung kann dies automatisiert erreicht werden.
3 zeigt in einem schematischen Diagramm einen zeitlichen Verlauf der Wechselspannung 18 eines TN-C-Systems, wie es häufig in Europa Verwendung findet. Die Ordinate ist der Spannung zugeordnet, wohingegen die Abszisse entsprechend 3 der Zeit zugeordnet ist. Die Wechselspannung ist sinusförmig und hat vorliegend eine Amplitude von etwa 325 V, sodass sie einen Effektivwert von etwa 230 V aufweist. Die Frequenz der Wechselspannung beträgt etwa 50 Hz. Mit einem Graphen P ist der Verlauf der Wechselspannung 18 gegenüber einer Zeitachse dargestellt, die vorliegend die Abszisse bildet. Mit einem weiteren Graphen N, der mit der Zeitachse zusammenfällt, ist die Spannung des entsprechenden Nullleiters dargestellt. Aus 3 ist ersichtlich, dass der Nullleiter zugleich auch geerdet ist.
4 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 3 einen zeitlichen Verlauf einer einphasigen Wechselspannung in einem Dreileiternetz, wie es in der Regel in Nordamerika verwendet wird. Die Ordinate ist wieder der Spannung zugeordnet, wohingegen die Abszisse entsprechend 3 der Zeit zugeordnet ist. Mit Graphen P1 und P2 sind zwei Phasen des Einphasen-Dreileiternetzes dargestellt, die zeitlich synchronisiert sind und jeweils eine sinusförmige Spannung darstellen, wobei ein Effektivwert einer jeweiligen der Phasen P1 und P2 einen Effektivwert von etwa 115 V aufweist. Die Phasen P1 und P2 sind symmetrisch zum Erdpotential.
Um nun im Ladungsbetrieb gemäß 2 erkennen zu können, welche Netzsystemart für die durch die Ladestation 14 bereitgestellte Wechselspannung 18 genutzt wird, wird die Wechselspannung 18 an 2 Phasenanschlüsse des Wechselrichters 60 angeschlossen, die durch die Mittelanschlüsse der Reihenschaltungen 22, 24 bereitgestellt werden, ohne die Halbleiterschalter 28, 30 im Taktbetrieb zu betreiben. Die Halbleiterschalter 28, 30 sind im jeweils ausgeschalteten Zustand.
Wird eine Wechselspannung gemäß 4 angelegt, indem ein jeweiliger der Mittelanschlüsse 32, 34 mit einer jeweiligen der Phasen P1 und P2 elektrisch gekoppelt wird, so lädt sich der Zwischenkreiskondensator 66, wenn er zu Beginn entladen ist, auf die einfache Amplitudenspannung der Wechselspannung 18 auf. Wird hingegen eine Wechselspannung 18 gemäß 3 angeschlossen, indem ein jeweiliger der Mittelanschlüsse 32, 34 mit einem Phasenanschluss P und der jeweilige andere der Mittelanschlüsse 32, 34 mit dem Nullanschluss N elektrisch gekoppelt wird, so wirken die Inversdioden der Halbleiterschalter 28, 30 nicht nur nach Art eines Brückengleichrichters, sondern sie bilden gemeinsam mit den Y-Kondensatoren 42, 44 eine Ladungspumpe, welche die Zwischenkreisgleichspannung auf nahezu die doppelte Amplitudenspannung der Wechselspannung 18 einstellen kann, insbesondere wenn der Gleichspannungszwischenkreis 54 im Wesentlichen nicht elektrisch belastet ist.
In 8 ist in einer schematischen Diagrammdarstellung ein zeitlicher Verlauf des Ableitstroms mittels eines Graphen 70 dargestellt. Die Abszisse ist wieder der Zeit und die Ordinate dem Strom zugeordnet. Mit einem Graphen 72 ist in 5 die entsprechend zugeordnete elektrische Spannung an einem Vorladewiderstand dargestellt.
In 6 ist in einer schematischen Diagrammdarstellung ein zeitlicher Verlauf der Wechselspannung am Wechselrichter 60 mit einem Graphen 68 in Bezug auf das positive elektrische Potential der Zwischenkreisgleichspannung dargestellt, wohingegen mit einem Graphen 74 das entsprechende negative Potential dargestellt ist. Ein Graph 76, der der Zwischenkreisgleichspannung zugeordnet ist, zeigt, dass zu einem Zeitpunkt t1 die Zwischenkreisgleichspannung die Ladespannung übersteigt. In den 5 und 8 zeigen die Graphen 70, 72, wie ab dem Zeitpunkt t1 kein Stromfluss mehr über die eine der beiden an die Ladestation 14 angeschlossenen Mittelanschlüsse 22, 24 des Wechselrichters 60 stattfindet. Der Strom fließt nun nur noch über den zweiten an die Ladestation 14 angeschlossenen Mittelanschluss 22. Ein Rückstrom zur Ladestation 14 erfolgt ab dem Zeitpunkt t1 ausschließlich durch den Ladungspumpeneffekt über die Y-Kondensatoren 42, 44 des Gleichspannungszwischenkreises 54.
Die Darstellungen gemäß der 5 bis 21 ergeben sich anhand einer Simulation der Verhältnisse mit einem geeigneten Simulationswerkzeug.
7 zeigt mit einem Graphen 78 eine Sensorspannung beispielhaft für einen der Halbleiterschalter 28, 30, mittels der auf einen Strom durch den jeweiligen Halbleiterschalters 28, 30 geschlossen werden kann. Ersichtlich ist, dass die Sensorspannung ab dem Zeitpunkt t1 für den entsprechenden Halbleiterschalter 28, 30 konstant ist, das heißt, das die Zwischenkreisgleichspannung größer als die Amplitudenspannung der Wechselspannung 18 ist.
Die Simulation anhand der 5 bis 8 zeigt das Aufladen des Zwischenkreiskondensators 66 ohne Belastung, wobei zum Zwecke der Simulation lediglich eine passive Entladung mit einem elektrischen Widerstand vorgesehen ist, der einen Widerstandswert von etwa 500 kΩ aufweist. Zum Zwecke der Simulation sind der Phasenanschluss L und der Nullanschluss N jeweils über einen elektrischen Widerstand mit einem Widerstandswert von etwa 100 Ω angeschlossen. Zum Zeitpunkt t1, der vorliegend etwa bei 0,9 Sekunden liegt, übersteigt die Zwischenkreisgleichspannung die Amplitudenspannung der Wechselspannung 18, und die weitere Aufladung des Zwischenkreiskondensator 66 erfolgt nun ausschließlich über die mit dem Phasenanschluss L verbundene Reihenschaltung 22. In der vorliegenden Ausgestaltung sind die Reihenschaltungen 22, 24, 26 mit den Halbleiterschaltern 28, 30 derart ausgebildet, dass sie Statussignale der jeweiligen Halbleiterschalter 28, 30 bereitstellen, die es erlauben, einen elektrischen Strom ohne zusätzlichen Hardwareaufwand erfassen zu können.
9 zeigt eine Darstellung wie 6, wobei jedoch hier die Zeitachse deutlich gestreckt ist. Aus 9 ist ersichtlich, dass mit zunehmender Zeit die Zwischenkreisgleichspannung am Zwischenkreiskondensator 66 nahezu den doppelten Wert der Amplitudenspannung der Wechselspannung 18 erreicht. 10 zeigt mit dem Graphen 70 den zugehörigen Ableitstrom.
11 zeigt nun eine Darstellung wie 9, wobei jedoch jetzt die Simulation dahingehend abgeändert worden ist, dass der Gleichspannungszwischenkreis 54 mit einer elektrischen Last von etwa 5 W belastet ist. Die Zuordnung der Graphen und der Bezugszeichen entspricht dem, wie es bereits anhand der 9 und 10 erläutert worden ist. Mit der 12 wird der entsprechende Ableitstrom dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich die Zwischenkreisgleichspannung am zwischen Zwischenkreiskondensator 66 nunmehr auf einen deutlich niedrigeren Spannungswert einpendelt, nämlich eine elektrische Spannung von etwa 540 V. 12 zeigt ein Diagramm entsprechend 10 bezüglich des Ableitstroms.
Die 13 und 14 zeigen entsprechende Darstellungen wie die 9 und 10 beziehungsweise 11 und 12, wobei hier jedoch die Erdung des Nullleiters N über einen elektrischen Widerstand mit einem Widerstandswert von 1 kΩ angeschlossen ist. Hierdurch wird eine schlechte Erdung des Nullleiters simuliert. Zu erkennen ist, dass sich gegenüber der Darstellung der 9 und 10 eine deutlich reduzierte Spannungsüberhöhung der Zwischenkreisgleichspannung einstellt, hier etwa 440 V.
Die 15 und 16 entsprechen den Darstellungen gemäß der 9 und 10, wobei bei dieser Simulation der Nullanschluss N von dem Erdpotential 16 getrennt ist. Zu erkennen ist, dass der Ladungspumpeneffekt nicht auftritt.
Es kann also festgestellt werden, dass mit zunehmender Belastung des Gleichspannungszwischenkreises 54 sowie auch mit abnehmender Qualität der Erdung des Nullanschlusses N die Spannungsüberhöhung am Gleichspannungszwischenkreis 54, insbesondere am Zwischenkreiskondensator 66, abnimmt. Dadurch ist ein Kriterium geschaffen, mit dem nicht nur die Qualität der Erdung ermittelt werden kann, sondern es kann auch die Netzsystemart ermittelt werden.
Dies ergibt sich auch anhand der weiteren Darstellung gemäß der 17 und 18. Diese zeigen entsprechende Diagramme wie die 9 und 10 beziehungsweise 11 und 12. Hier ist jedoch die Ladestation 14 mit einer Netzsystemart nach einem Einphasen-Dreileiternetz ausgebildet, welches symmetrisch zum Erdpotential ausgerichtet ist. Zu erkennen ist, dass eine Spannungsüberhöhung bereits dem Grunde nach nicht auftritt. In den 17 und 18 ist der Gleichspannungszwischenkreis 54 mit einer Last von etwa 5 W belastet. Die Phasenspannungen P1 und P2 betragen jeweils 115 V. Die Frequenz beträgt hier 60 Hz. Die Situation ändert sich dem Grunde nach auch nicht signifikant, wenn die Last nicht vorhanden ist, der Gleichspannungszwischenkreis 54 also nicht elektrisch belastet wird.
Hieraus kann also erkannt werden, welche Netzsystemart ladestationsseitig vorliegt. Dies erlaubt es, die Netzsystemart der Ladestation 14 automatisiert zu ermitteln und die hierdurch gewonnenen Daten für weitere Steuerungszwecke zu nutzen, beispielsweise um den Wechselrichter 60, insbesondere seine Halbleiterschalter 28, 30 in geeigneter Weise zu steuern, um beispielsweise den Ableitstrom reduzieren zu können.
Die 19 und 20 entsprechen den Simulationen gemäß der 17 und 18, wobei im Unterschied zur Simulation gemäß der 17 und 18 bei dieser Simulation ein einphasiges Aufladen des Gleichspannungszwischenkreises 54 ohne einen Ladewiderstand erfolgt. Zu erkennen ist, dass hier - im Unterschied zur Ausgestaltung gemäß der 17 und 18 - wiederum eine Spannungsüberhöhung auftritt. Dies erlaubt es, zum Beispiel eine Störung bei einem Anschluss eines Einphasen-Dreileiternetzes erkennen zu können, wenn nämlich zum Beispiel eine der Phasen P1 oder P2 elektrisch nicht angeschlossen ist.
Die Erfindung erlaubt es also, Netzparameter aus den oben genannten Informationen, die mittels geeigneter Sensorelemente, insbesondere der Halbleiterschalter 28, 30 ermittelt werden können, zu gewinnen. In diesem Zusammenhang kann zum Beispiel die Amplitudenspannung der Wechselspannung 18 die Frequenz der Wechselspannung 18, die Erdungssituation und/oder dergleichen ermittelt werden. Insbesondere kann ermittelt werden, ob es sich um ein Einphasen-Dreileiternetz oder ein Netz mit einem geerdeten Nullleiter handelt. Darüber hinaus kann bestimmt werden, an welchem Anschluss des Wechselrichters 60 ein Nullleiter N angeschlossen ist. Darüber hinaus kann auch die Qualität der Erdung ermittelt werden.
Um auch beim Einphasen-Dreileiternetz aus dem Ladungspumpeneffekt Informationen gewinnen zu können, kann zum Beispiel ein Anschluss eines der Phasenanschlüsse der Phasen P1 oder P2 zum Netz geöffnet werden. Dadurch kann der Ladungspumpeneffekt, der sich dann hier bei zeigt, ausgewertet werden.
Dem Grunde nach braucht zum Auswerten nicht abgewartet zu werden, bis der Ladungspumpeneffekt voll ausgebildet ist. Je nach Bedarf kann auch eine vorzeitige Analyse durchgeführt werden. Darüber hinaus kann auch bei Netzsystemarten basierend auf einem TN-System durch einen Anschluss nur des Phasenanschlusses schon, bevor die Zwischenkreisgleichspannung die Amplitudenspannung der Wechselspannung erreicht, der Ladungspumpeneffekt ermittelt werden. Dabei würde es dann auch ausreichen, wenn lediglich eine einzige der Dioden beziehungsweise ein einziges der Schaltelemente, die beziehungsweise das von der Phase beaufschlagt ist, überwacht werden würde.
Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung Netzsystemarten sowie auch Funktionalitäten des Netzanschlusses automatisiert erfasst, insbesondere auch überwacht werden können. Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen. Gleichwohl ist sie hierauf nicht beschränkt. Sie kann natürlich auch bei anderen elektrischen Installationen vorgesehen sein, beispielsweise Gebäudeinstallationen, Inselnetzen und/oder dergleichen.
Die Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
Bezugszeichenliste

10: Hochvoltbatterie
14: Ladestation
16: Bezugspotential
18: Wechselspannung
20: Energiewandler
22: Reihenschaltung
24: Reihenschaltung
26: Reihenschaltung
28: Halbleiterschalter
30: Halbleiterschalter
32: Anschlüsse
32: Mittelanschluss
34: Mittelanschluss
36: Mittelanschluss
38: Bezugsspannung
40: Masse
42: Y-Kondensator
44: Y-Kondensator
46: Ladeeinrichtung
48: Ladeanschluss
50: Energiespeicheranschluss
52: Steuereinheit
54: Gleichspannungszwischenkreises
56: Antriebseinrichtung
58: elektrische Maschine
60: Wechselrichter
62: Sternpunkt
64: Drossel
66: Zwischenkreiskondensator
68: Graph
70: Graph
72: Graph
74: Graph
76: Graph
78: Graph
120: Filterschaltung
P: Phasenanschluss
N: Nullanschluss
P₁: Phasenanschluss
P₂: Phasenanschluss

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Netzsystemart einer Energiequelle (14) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (10) mit elektrischer Energie von der Energiequelle (14), wobei durch die Netzsystemart ein Erdungstyp der Energiequelle (14) angegeben ist, wobei bei dem Verfahren: - die Energiequelle (14) eine einphasige Wechselspannung (18) bereitstellt, - die Wechselspannung (18) mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (60) gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Energiespeicher (10) zuzuführen, und - elektrische Potentiale einer durch das Gleichrichten an einem Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels jeweiliger Y-Kondensatoren (42, 44) mit einem elektrischen Bezugspotential (16) gekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreisgleichspannung erfasst wird und abhängig von der erfassten Zwischenkreisgleichspannung automatisiert eine Netzsystemart der Energiequelle (14) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreisgleichspannung zum Ermitteln der Netzsystemart mit zumindest einem vorgebbaren Vergleichswert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Netzsystemart wenigstens eine elektrische Größe von einer Diode, vorzugsweise wenigstens zwei Dioden, des Brückengleichrichters beziehungsweise von einem Schaltelement (28, 30), vorzugsweise wenigstens zwei Schaltelementen (28, 30), des Wechselrichters (60), die in Bezug auf eine Phasenlage der Wechselspannung (18), insbesondere zeitgleich, aktiviert beziehungsweise deaktiviert betrieben werden, erfasst und ausgewertet wird.
Verfahren zum Ermitteln einer Netzsystemart einer Energiequelle (14) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (10) mit elektrischer Energie von der Energiequelle (14), wobei durch die Netzsystemart ein Erdungstyp der Energiequelle (14) angegeben ist, wobei bei dem Verfahren: - die Energiequelle (14) eine einphasige Wechselspannung (18) bereitstellt, - die Wechselspannung mittels eines Brückengleichrichters oder eines invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichters (60) gleichgerichtet wird, um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Energiespeicher (10) zuzuführen, und - elektrische Potentiale einer durch das Gleichrichten an einem Zwischenkreiskondensator (66) bereitgestellten Zwischenkreisgleichspannung mittels jeweiliger Y-Kondensatoren (42, 44) mit einem elektrischen Bezugspotential (16) gekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrische Größe von einer Diode, vorzugsweise wenigstens zwei Dioden, des Brückengleichrichters beziehungsweise von einem Schaltelement (28, 30), vorzugsweise wenigstens zwei Schaltelementen (28, 30), des Wechselrichters (60), die in Bezug auf eine Phasenlage der Wechselspannung (18), insbesondere zeitgleich, aktiviert beziehungsweise deaktiviert betrieben werden, erfasst und ausgewertet wird, um die Netzsystemart zu ermitteln.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung des Verfahrens eine Energieaufnahme durch den Energiespeicher (10) und/oder einer mit dem Energiespeicher (10) gekoppelten elektrischen Einrichtung reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreisgleichspannung auf einen vorgebbaren maximalen Wert begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreisgleichspannung durch Einstellen der Energieaufnahme durch den Energiespeicher (10) und/oder den mit dem Energiespeicher (10) gekoppelten elektrischen Einrichtungen begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nutzung des Wechselrichters (60) die Zwischenkreisgleichspannung durch ein Steuern des Wechselrichters (60) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugspotential (16) ein Erdpotential genutzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenz der einphasigen Wechselspannung (18) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine galvanische Kopplung bereitgestellt wird.
Einrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (10) eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie von einer stationären, eine einphasige Wechselspannung (18) bereitstellenden Energiequelle (14), mit: - einem Brückengleichrichter oder einem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (60) zum Gleichrichten der Wechselspannung(18), um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Energiespeicher (10) zuzuführen, - einem an den Brückengleichrichter beziehungsweise an den Wechselrichter (60) angeschlossenen Zwischenkreiskondensator (66) zum Bereitstellen einer Zwischenkreisgleichspannung, und - an jeweilige elektrische Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung angeschlossene jeweilige Y-Kondensatoren (42, 44) zum elektrischen Koppeln des jeweiligen Potentials mit einem elektrischen Bezugspotential (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ausgebildet ist, die Zwischenkreisgleichspannung zu erfassen und abhängig von der erfassten Zwischenkreisgleichspannung automatisiert eine Netzsystemart der Energiequelle (14) zu ermitteln, wobei durch die Netzsystemart ein Erdungstyp der Energiequelle (14) angegeben ist.
Einrichtung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (10) eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie von einer stationären, eine einphasige Wechselspannung (18) bereitstellenden Energiequelle (14), mit: - einem Brückengleichrichter oder einem invers betriebenen mehrphasigen Wechselrichter (60) zum Gleichrichten der Wechselspannung (18), um die von der Energiequelle (14) bereitgestellte Energie dem Energiespeicher (10) zuzuführen, - einem an den Brückengleichrichter beziehungsweise an den Wechselrichter (60) angeschlossenen Zwischenkreiskondensator (66) zum Bereitstellen einer Zwischenkreisgleichspannung, und - an jeweilige elektrische Potentiale der Zwischenkreisgleichspannung angeschlossene jeweilige Y-Kondensatoren (42, 44) zum elektrischen Koppeln des jeweiligen Potentials mit einem elektrischen Bezugspotential (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ausgebildet ist, wenigstens eine elektrische Größe von einer Diode, vorzugsweise wenigstens zwei Dioden, des Brückengleichrichters beziehungsweise von einem Schaltelement (28, 30), vorzugsweise wenigstens zwei Schaltelementen (28, 30), des Wechselrichters (60), die in Bezug auf eine Phasenlage der Wechselspannung (18), insbesondere zeitgleich, aktiviert beziehungsweise deaktiviert betrieben werden, zu erfassen und auszuwerten, um die Netzsystemart zu ermitteln.