DE102018207183A1 - Device for charging an energy store of an electric vehicle - Google Patents

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Waleed Sahhary
Taleb Janbein
Philipp Schumann
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erweiterung einer bestehender Fahrzeuginfrastruktur, insbesondere eines Stromrichters und eines Elektromotors zur Energieübertragung zwischen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs und einer an einen Ladeanschluss angeschlossenen externen Gleichspannungsquelle. Hierzu kann zwischen einem Ausgang des Stromrichters und einem Phasenanschluss der elektrischen Maschine ein zusätzliches Steuermodul angeordnet werden, welches die Funktionalität der bestehenden Schaltungstopologie und die Möglichkeit des Hochsetzens bzw. Tiefsetzens einer Gleichspannung erweitert.

Figure DE102018207183A1_0000
The present invention relates to an extension of an existing vehicle infrastructure, in particular a power converter and an electric motor for power transmission between a traction battery of an electric vehicle and an external DC voltage source connected to a charging port. For this purpose, an additional control module can be arranged between an output of the power converter and a phase connection of the electrical machine, which extends the functionality of the existing circuit topology and the possibility of boosting or stepping down a DC voltage.
Figure DE102018207183A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers, insbesondere eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs.The present invention relates to a device for charging an energy store, in particular an energy store of an electric vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Mit der ständig wachsenden Zahl von Elektrofahrzeugen wird auch eine verlässliche und moderne Ladeinfrastruktur unabdingbar. Während für Stadtfahrzeuge in der Regel Ladesäulen mit einer relativ geringen Ladeleistung ausreichend sind, sind insbesondere für Langstreckenfahrten auch Schnellladestationen wünschenswert, welche in einer relativ geringen Zeit die Batterie eines Elektrofahrzeugs mit einer großen Ladeleistung aufladen können. Dabei erfolgt das Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs insbesondere bei Schnellladevorgängen in der Regel mittels Gleichstrom.Wholly or at least partially electrically powered vehicles are increasingly gaining in importance. With the steadily growing number of electric vehicles, a reliable and modern charging infrastructure is becoming indispensable. While charging stations with a relatively low charging power are generally sufficient for city vehicles, fast charging stations are also desirable, especially for long-distance journeys, which can charge the battery of an electric vehicle with a large charging power in a relatively short time. In this case, the charging of the battery of the electric vehicle is carried out, in particular in rapid charging processes usually by means of direct current.

Heutige Schnellladestationen bedienen sich beispielsweise Wechselspannungs-/ Gleichspannungswandler, wie sie zum Beispiel aus der WO 2012/038222 A2 bekannt sind.Today's fast charging stations use, for example, AC / DC converters, such as those from the WO 2012/038222 A2 are known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The present invention provides a device for charging an electrical energy store of an electric vehicle with the features of patent claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufladen eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges ist es möglich, die Traktionsbatterie des Elektrofahrzeuges von einer Gleichspannungsquelle aufzuladen, ohne dass hierzu ein zusätzlicher Gleichspannungswandler erforderlich ist. Vielmehr kann zur Anpassung des Spannungsniveaus der Gleichspannung für das Aufladen der Traktionsbatterie die in einem Elektrofahrzeug vorhandene Struktur der Antriebskomponenten, insbesondere des Spannungswandlers und der elektrischen Maschine, für die Konvertierung der Gleichspannung genutzt werden. Als Elektrofahrzeug kann für die vorliegende Erfindung ein beliebiges Elektrofahrzeug verstanden werden. Insbesondere sind unter dem Begriff Elektrofahrzeuge sowohl ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Personenkraftwagen, aber auch Lastkraftwagen, Busse, beliebige industrielle Elektrofahrzeuge etc. zu verstehen. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung - soweit sinnvoll - auch für beliebige Anwendungen mit einem elektrischen Energiespeicher angewendet werdenWith the device according to the invention for charging an energy store of an electric vehicle, it is possible to charge the traction battery of the electric vehicle from a DC voltage source, without the need for an additional DC-DC converter is required. Rather, to adapt the voltage level of the DC voltage for charging the traction battery existing in an electric vehicle structure of the drive components, in particular the voltage converter and the electric machine can be used for the conversion of the DC voltage. As an electric vehicle can be understood for the present invention, any electric vehicle. In particular, the term electric vehicles means both fully or at least partially electrically powered passenger cars, but also trucks, buses, any industrial electric vehicles, etc. In addition, the present invention - as far as appropriate - be used for any applications with an electrical energy storage

Auf diese Weise ist es möglich, die Spannungshöhe der von einer Gleichspannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung für das Aufladen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeuges anzupassen. Insbesondere kann die von einer Ladestation bereitgestellte Gleichspannung dabei erhöht oder erniedrigt werden. Auf diese Weise ist eine flexible Verbindung zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug zum Aufladen der Traktionsbatterie möglich. Ferner ist es möglich, die Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs auch dann aufzuladen, wenn das Spannungsniveau der Ladesäule und das Spannungsniveau der Traktionsbatterie nicht übereinstimmen. Beispielsweise kann von der Ladesäule eine hohe elektrische Spannung bereitgestellt werden, um die Verluste bei der Energieübertragung von einer Energieversorgungsstation zur Ladesäule und von der Ladesäule zum Elektrofahrzeug gering zu halten. Alternativ ist es auch möglich, Elektrofahrzeuge mit einem internen hohen elektrischen Spannungsniveau an Ladesäulen aufzuladen, welche gegebenenfalls nur eine Gleichspannung mit einem geringeren Spannungsniveau bereitstellen können. In this way, it is possible to adjust the voltage level of the DC voltage provided by a DC voltage source for charging the traction battery of the electric vehicle. In particular, the DC voltage provided by a charging station can thereby be increased or decreased. In this way, a flexible connection between charging station and electric vehicle for charging the traction battery is possible. Furthermore, it is possible to charge the traction battery of an electric vehicle even if the voltage level of the charging station and the voltage level of the traction battery do not match. For example, from the charging station, a high electrical voltage can be provided to keep the losses in the energy transfer from a power supply station to the charging station and from the charging station to the electric vehicle low. Alternatively, it is also possible to charge electric vehicles with an internal high electrical voltage level to charging stations, which may optionally provide only a DC voltage with a lower voltage level.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers auch eine bidirektionale Übertragung und Konvertierung der Gleichspannung. Auf diese Weise ist es beispielsweise auch möglich, elektrische Energie von der internen Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges an ein extern angeschlossenes Netz oder einen Verbraucher abzugeben. Auch hierbei kann die Höhe der Gleichspannung, welche extern bereitgestellt wird, variabel angepasst werden.In addition, the device according to the invention for charging an energy store also allows bidirectional transmission and conversion of the DC voltage. In this way it is also possible, for example, to deliver electrical energy from the internal traction battery of an electric vehicle to an externally connected network or a consumer. Again, the amount of DC voltage, which is provided externally, can be variably adjusted.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Schalteinrichtung des Steuermoduls dazu ausgelegt, entweder den zweiten Anschluss der Steuereinrichtung elektrisch mit dem vierten Anschluss der Steuereinrichtung zu verbinden oder den Knotenpunkt des Steuermoduls elektrisch mit dem vierten Anschluss der Steuereinrichtung zu verbinden. In einem weiteren Schaltzustand kann die Schalteinrichtung alternativ den zweiten Anschluss, den vierten Anschluss und den Knotenpunkt der Steuereinrichtung elektrisch miteinander verbinden.According to one embodiment, the switching device of the control module is configured either to electrically connect the second terminal of the control device to the fourth terminal of the control device or electrically connect the node of the control module to the fourth terminal of the control device connect to. In a further switching state, the switching device can alternatively electrically connect the second connection, the fourth connection and the node of the control device to one another.

Hierdurch ist es durch gezieltes Ansteuern der Schalteinrichtung des Steuermoduls möglich, den Stromfluss zwischen der Traktionsbatterie des Elektrofahrzeuges, der Gleichspannungsquelle am Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs, dem Stromrichter und der elektrischen Maschine des Elektrofahrzeuges zu beeinflussen und einzustellen. Auf diese Weise kann insbesondere zwischen Schaltzuständen für das aktive Ansteuern der elektrischen Maschine in einem Motor- oder Generatorbetrieb (Rekuperation) im Fahrbetrieb, einem Laden des elektrischen Energiespeichers in dem Elektrofahrzeug direkt von einer Gleichspannungsquelle am Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs oder einer Energieübertragung zwischen der Gleichspannungsquelle am Ladeanschluss und dem Energiespeicher in dem Elektrofahrzeug bei gleichzeitiger Konvertierung der Spannungshöhe gewechselt werden.This makes it possible by selectively controlling the switching device of the control module to influence and adjust the current flow between the traction battery of the electric vehicle, the DC voltage source at the charging port of the electric vehicle, the power converter and the electric machine of the electric vehicle. In this way, in particular between switching states for the active control of the electric machine in a motor or generator operation (recuperation) while driving, charging the electrical energy storage in the electric vehicle directly from a DC voltage source at the charging port of the electric vehicle or an energy transfer between the DC voltage source at the charging port and the energy storage in the electric vehicle to be changed with simultaneous conversion of the voltage level.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Schalteinrichtung des Steuermoduls mindestens einen Halbleiterschalter. Beispielsweise kann es sich bei den Halbleiterschaltern um MOSFET oder bipolare Transistoren mit einem isolierten Gateanschluss handeln. Darüber hinaus sind jedoch auch grundsätzlich andere Halbleiterschalter oder gegebenenfalls auch mechanische Schalter möglich. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Schalteinrichtung des Steuermoduls einen ersten Schalter, der zwischen dem zweiten Anschluss und dem vierten Anschluss der Steuereinrichtung des Steuermoduls angeordnet ist. Ferner kann die Schalteinrichtung des Steuermoduls einen zweiten Schalter umfassen, der zwischen dem Knotenpunkt und dem vierten Anschluss der Steuereinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine flexible Konfiguration der Schaltzustände für den jeweiligen Betriebsmodus möglich.According to one embodiment, the switching device of the control module comprises at least one semiconductor switch. For example, the semiconductor switches may be MOSFET or bipolar transistors with an isolated gate. In addition, however, other semiconductor switches or possibly mechanical switches are also possible in principle. According to one embodiment, the switching device of the control module comprises a first switch, which is arranged between the second terminal and the fourth terminal of the control device of the control module. Furthermore, the switching device of the control module may comprise a second switch, which is arranged between the node and the fourth terminal of the control device. In this way, a flexible configuration of the switching states for the respective operating mode is possible.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Schalteinrichtung des Steuermoduls einen Schalter, der elektrisch zwischen dem zweiten Anschluss des Steuermoduls und dem Knotenpunkt in dem Steuermodul angeordnet ist. In diesem Fall kann ferner der Knotenpunkt mit dem vierten Anschluss des Steuermoduls elektrisch gekoppelt sein. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Einstellung der gewünschten Schaltzustände möglich.According to an alternative embodiment, the switching device of the control module comprises a switch, which is arranged electrically between the second terminal of the control module and the node in the control module. In this case, furthermore, the node may be electrically coupled to the fourth terminal of the control module. In this way, a particularly simple adjustment of the desired switching states is possible.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers in dem Elektrofahrzeug einen Stromrichter. Der Stromrichter umfasst einen Gleichspannungsanschluss und mehrere Ausgangsanschlüsse. Einer der Ausgangsanschlüsse des Stromrichters ist elektrisch mit dem zweiten Anschluss des Steuermoduls gekoppelt. Die weiteren Ausgangsanschlüsse des Stromrichters sind elektrisch mit den Phasenanschlüssen einer elektrischen Maschine gekoppelt.According to one embodiment, the device for charging the electrical energy store in the electric vehicle comprises a power converter. The power converter includes a DC voltage port and multiple output ports. One of the output terminals of the power converter is electrically coupled to the second terminal of the control module. The further output terminals of the power converter are electrically coupled to the phase terminals of an electrical machine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs eine elektrische Maschine mit mehreren Phasenanschlüssen. Ein Phasenanschluss der elektrischen Maschine ist dabei elektrisch mit dem vierten Anschluss des Steuermoduls gekoppelt. Die weiteren Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine sind elektrisch mit den korrespondierenden Ausgangsanschlüssen des Stromrichters gekoppelt.According to a further embodiment, the device for charging the electrical energy store of an electric vehicle comprises an electric machine with a plurality of phase terminals. A phase connection of the electric machine is electrically coupled to the fourth connection of the control module. The further phase connections of the electrical machine are electrically coupled to the corresponding output terminals of the power converter.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers ferner eine Batterie-Trenneinrichtung. Die Batterie-Trenneinrichtung kann elektrisch mit dem Steuermodul, dem Stromrichter und dem elektrischen Energiespeicher gekoppelt sein. Ferner kann die Batterie-Trenneinrichtung dazu ausgelegt sein, mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt zu werden. Insbesondere kann die Batterie-Trenneinrichtung dazu ausgelegt sein, die elektrischen Verbindungen zwischen dem Steuermoduls, dem Stromrichter, dem elektrischen Energiespeicher und einer Gleichspannungsquelle in Abhängigkeit von einem einzustellenden Betriebsmodus anzupassen. Auf diese Weise kann durch die Batterie-Trenneinrichtung der Stromfluss zwischen einzelnen Komponenten jeder Betriebsmodus gezielt angepasst werden.According to one embodiment, the device for charging the electrical energy storage device further comprises a battery separator. The battery separator may be electrically coupled to the control module, the power converter and the electrical energy storage. Further, the battery separator may be configured to be coupled to a DC voltage source. In particular, the battery separator may be adapted to adjust the electrical connections between the control module, the power converter, the electrical energy storage and a DC voltage source depending on an operating mode to be set. In this way, the power flow between individual components of each operating mode can be adjusted by the battery separator.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs dazu ausgelegt, in einem ersten Betriebsmodus elektrische Energie von der Gleichspannungsquelle zu dem elektrischen Energiespeicher des Elektrofahrzeugs zu übertragen. In einem zweiten Betriebsmodus kann die Vorrichtung dazu ausgelegt sein, elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher des Elektrofahrzeugs zur Gleichspannungsquelle zu übertragen.According to one embodiment, the device for charging the electrical energy store of an electric vehicle is designed to transmit electrical energy from the DC voltage source to the electrical energy store of the electric vehicle in a first operating mode. In a second operating mode, the device may be designed to transmit electrical energy from the electrical energy store of the electric vehicle to the DC voltage source.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung insbesondere dazu ausgelegt sein, die Höhe der Gleichspannung während der Übertragung der elektrischen Energie in dem ersten Betriebsmodus und/oder in dem zweiten Betriebsmodus anzupassen.According to a further embodiment, the device may be designed, in particular, to adjust the level of the DC voltage during the transmission of the electrical energy in the first operating mode and / or in the second operating mode.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannten Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen. The above embodiments and developments can, as far as appropriate, combine arbitrarily. Further refinements, further developments and implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the invention.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
  • 2: eine schematische Darstellung einer Schalteinrichtung in einem Steuermodul einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform;
  • 3: eine schematische Darstellung einer Schalteinrichtung in einem Steuermodul einer Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 4: eine schematische Darstellung einer Schalteinrichtung in einem Steuermodul einer Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers gemäß noch einer weiteren Ausführungsform.
The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments given in the schematic figures of the drawings. Showing:
  • 1 : a schematic representation of an apparatus for charging an energy storage of an electric vehicle according to an embodiment;
  • 2 : a schematic representation of a switching device in a control module of a device for charging an electrical energy storage device according to an embodiment;
  • 3 a schematic representation of a switching device in a control module of an apparatus for charging an energy storage device according to another embodiment; and
  • 4 : A schematic representation of a switching device in a control module of a device for charging an energy store according to yet another embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen, soweit nicht anders angegeben, mit gleichen Bezugszeichen versehen.In all figures, identical or functionally identical elements and devices, unless otherwise stated, provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds einer Vorrichtung 1 zum Laden eines Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Batterie-Trenneinrichtung 10 sowie ein Steuermodul 20. Weiterhin ist in 1 ein Stromrichter 30, eine elektrische Maschine 40, ein elektrischer Energiespeicher 50, beispielsweise eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, sowie ein Anschluss 60 für eine Gleichspannungsquelle dargestellt. Die Kombination der hier dargestellten Komponenten kann beispielsweise in einem Elektrofahrzeug angeordnet sein. 1 shows a schematic representation of a block diagram of a device 1 for charging an energy storage of an electric vehicle. The device 1 includes a battery separator 10 and a control module 20 , Furthermore, in 1 a power converter 30 , an electric machine 40 , an electrical energy storage 50 For example, a traction battery of an electric vehicle, as well as a connection 60 represented for a DC voltage source. The combination of the components shown here can be arranged, for example, in an electric vehicle.

Die Batterie-Trenneinrichtung 10 kann die Traktionsbatterie 50 sowie den Anschluss 60 der externen Gleichspannungsquelle von den übrigen Komponenten des Hochvolt-Bordnetzes, insbesondere von dem Stromrichter 30, der elektrischen Maschine 40 sowie dem Steuermodul 20 trennen. Hierzu ist ein erstes Schaltelement 11 zwischen einem ersten Anschluss der Traktionsbatterie 50 und einem ersten Anschlusselement 31 des Gleichspannungsanschluss des Stromrichters 30 angeordnet. Weiterhin ist ein zweites Schaltelement 12 zwischen einem zweiten Anschluss der Traktionsbatterie 50 und einem zweiten Anschlusselement 32 des Gleichspannungsanschluss des Stromrichters 30 angeordnet. Parallel zu dem zweiten Schaltelement 12 kann eine Serienschaltung aus einem weiteren Schaltelement 16 und einem elektrischen Widerstand R vorgesehen sein. Weiterhin ist zwischen einem ersten Anschluss 61 für eine externe Gleichspannungsquelle und dem ersten Anschlusselement 31 ein Gleichspannungsanschluss des Stromrichters 30 ein drittes Schaltelement 13 vorgesehen und zwischen einem zweiten Anschlusselement 62 der externen Gleichspannungsquelle und einem zweiten Anschlusselement 32 des Gleichspannungsanschluss des Stromrichters 30 ist ein viertes Schaltelement 14 vorgesehen. Darüber hinaus ist zwischen dem zweiten Anschlusselement 62 der externen Gleichspannungsquelle und einem ersten Anschluss 21 des Steuermoduls 20 ein fünftes Schaltelement 15 vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich, das vierte Schaltelement 14 zwischen dem zweiten Anschlusselement 32 des Gleichspannungsanschluss des Stromrichters 30 und dem einem ersten Anschluss 21 des Steuermoduls 20 vorzusehen.The battery separator 10 can the traction battery 50 as well as the connection 60 the external DC voltage source of the other components of the high-voltage electrical system, in particular of the power converter 30 , the electric machine 40 and the control module 20 separate. For this purpose, a first switching element 11 between a first connection of the traction battery 50 and a first connection element 31 the DC voltage connection of the converter 30 arranged. Furthermore, a second switching element 12 between a second terminal of the traction battery 50 and a second connection element 32 the DC voltage connection of the converter 30 arranged. Parallel to the second switching element 12 can be a series circuit of another switching element 16 and an electrical resistance R be provided. Furthermore, between a first connection 61 for an external DC voltage source and the first connection element 31 a DC voltage connection of the converter 30 a third switching element 13 provided and between a second connection element 62 the external DC voltage source and a second connection element 32 the DC voltage connection of the converter 30 is a fourth switching element 14 intended. In addition, between the second connection element 62 the external DC voltage source and a first terminal 21 of the control module 20 a fifth switching element 15 intended. Alternatively, it is also possible, the fourth switching element 14 between the second connection element 32 the DC voltage connection of the converter 30 and the first connection 21 of the control module 20 provided.

Die Schaltelemente 11 bis 16 der Batterie-Trenneinrichtung 10 können beispielsweise als mechanische Schaltelemente oder aber auch als Halbleiterschaltelemente ausgeführt sein. Insbesondere ist es auch möglich, dass einige der Schaltelemente 11 bis 16 als mechanische Schaltelemente ausgeführt sind, und einige der Schaltelemente 11 bis 16 als Halbleiterschaltelemente ausgeführt sind. Hierbei sind je nach Anwendungsfall beliebige Kombinationen möglich.The switching elements 11 to 16 the battery separator 10 For example, they can be designed as mechanical switching elements or else as semiconductor switching elements. In particular, it is also possible that some of the switching elements 11 to 16 are designed as mechanical switching elements, and some of the switching elements 11 to 16 are designed as semiconductor switching elements. Depending on the application, any combinations are possible.

Bei dem Stromrichter 30 kann es sich beispielsweise um einen Wechselrichter handeln, der aus einer am Eingangsanschluss bereitgestellten Gleichspannung eine mehrphasige Wechselspannung generiert und diese Wechselspannung an den Ausgangsanschlüssen 33, 34 und 35 bereitstellt, um eine elektrische Maschine 40 anzusteuern. Beispielsweise kann, wie hier dargestellt, eine dreiphasige elektrische Maschine 40 mittels drei Halbbrücken einer B6-Brücke angesteuert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dreiphasige elektrische Maschinen und entsprechend auf dreiphasige Wechselrichter beschränkt. Vielmehr können auch beliebige mehrphasige elektrische Maschine von Wechselrichtern mit einer korrespondierenden Phasenanzahl angesteuert werden. Darüber hinaus wird jeder Anwendungsfall auch beliebige weitere Arten von Stromrichtern insbesondere zum Beispiel Multilevel-Umrichter o. ä. möglich. Ferner kann auch zwischen den beiden Anschlusselementen 31 und 32 des Eingangsanschluss des Stromrichters 30 ein Zwischenkreiskondensator C1 vorgesehen sein. Die Schaltelemente des Stromrichters 30 werden mit den Bezugszeichen S1-S6 bezeichnet.At the power converter 30 For example, it can be an inverter which generates a multiphase AC voltage from a DC voltage provided at the input terminal and this AC voltage at the output terminals 33 . 34 and 35 provides an electric machine 40 head for. For example, as shown here, a three-phase electrical machine 40 be controlled by means of three half-bridges of a B6 bridge. However, the present invention is not limited to three-phase electric machines and, accordingly, three-phase inverters. Rather, any multi-phase electric machine can be controlled by inverters with a corresponding number of phases. In addition, each application, any other types of power converters in particular, for example, multilevel inverter o. Ä. Possible. Furthermore, also between the two connection elements 31 and 32 the input terminal of the converter 30 a DC link capacitor C1 be provided. The switching elements of the power converter 30 are denoted by the reference numerals S1 - S6 designated.

Für den Fall eines dreiphasigen Wechselrichters kann der Wechselrichter z.B., wie zuvor bereits erwähnt, mittels drei Halbbrücken einer B6-Brücke gebildet werden. Jede Halbbrücke wird dabei aus einer Serienschaltung von zwei Halbleiterschaltern mit parallel angeordneten Dioden gebildet. Bei den Halbleiterschaltern kann es sich beispielsweise um bipolare Transistoren mit einem isolierten Gateanschluss (IGBT) oder um MOSFET handeln. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere geeignete Halbleiterschalter möglich. Für den Fall eines dreiphasigen Wechselrichters kann der Wechselrichter somit aus den sechs Schaltelementen S1 bis S6 gebildet werden.For example, in the case of a three-phase inverter, the inverter may be formed by means of three half-bridges of a B6 bridge, as previously mentioned. Each half-bridge is formed from a series connection of two semiconductor switches with diodes arranged in parallel. The semiconductor switches can be, for example, bipolar transistors with an insulated gate connection (IGBT) or MOSFET. In principle, however, any other suitable semiconductor switches are possible. In the case of a three-phase inverter, the inverter can thus be made of the six switching elements S1 to S6 be formed.

Die von dem Stromrichter 30 bereitgestellte Wechselspannung kann an den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 40 bereitgestellt werden. Die elektrische Maschine 40 kann, wie hier dargestellt, beispielsweise in einer Sternpunktschaltung angesteuert werden.The from the power converter 30 provided AC voltage can at the phase terminals of the electric machine 40 to be provided. The electric machine 40 can, as shown here, for example, be controlled in a star point circuit.

Wie in 1 weiter zu erkennen ist, sind dabei mit Ausnahme des ersten Ausgangsanschluss 33 alle weiteren Ausgangsanschlüsse 34 und 35 direkt mit den Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine 40 verbunden. Der erste Ausgangsanschluss 33 des Stromrichters 30 ist mit einem zweiten Anschluss 22 des Steuermoduls 20 verbunden. Ein dritter Anschluss 23 des Steuermoduls 20 ist mit dem ersten Anschlusselement 31 des Stromrichters 30 verbunden und ein vierter Anschluss 24 des Steuermoduls 20 ist mit dem verbleibenden Phasenanschluss der elektrischen Maschine 40 verbunden.As in 1 can be seen further, are with the exception of the first output terminal 33 all other output connections 34 and 35 directly to the phase terminals of the electric machine 40 connected. The first output terminal 33 of the power converter 30 is with a second connection 22 of the control module 20 connected. A third connection 23 of the control module 20 is with the first connection element 31 of the power converter 30 connected and a fourth connection 24 of the control module 20 is with the remaining phase connection of the electric machine 40 connected.

Das Steuermodul 20 umfasst einen ersten Halbleiterschalter T1, der zwischen dem ersten Anschluss 21 des Steuermoduls 20 und einem Knotenpunkt K angeordnet ist. Parallel zu dem ersten Halbleiterschalter T1 kann eine Diode angeordnet sein. Weiterhin ist zwischen dem dritten Anschluss 23 des Steuermoduls 20 und dem Knotenpunkt K des Steuermoduls 20 ein zweiter Halbleiterschalter T2 mit einer parallel angeordneten Diode vorgesehen. Gegebenenfalls kann der zweite Halbleiterschalter T2 entfallen, so dass zwischen dem Knotenpunkt K und dem dritten Anschluss 23 lediglich eine Diode vorgesehen ist.The control module 20 includes a first semiconductor switch T1 that is between the first connection 21 of the control module 20 and a node K is arranged. Parallel to the first semiconductor switch T1 a diode can be arranged. Furthermore, between the third port 23 of the control module 20 and the node K of the control module 20 a second semiconductor switch T2 provided with a diode arranged in parallel. Optionally, the second semiconductor switch T2 omitted, so that between the node K and the third port 23 only one diode is provided.

Weiterhin umfasst das Steuermodul 20 eine Schalteinrichtung X. Jeweils ein Anschluss der Schalteinrichtung X ist mit dem zweiten Anschluss 22, dem vierten Anschluss 24 und dem Knotenpunkt K des Steuermoduls 20 verbunden. Entsprechend kann die Schalteinrichtung X die jeweiligen Anschlüsse in beliebiger Weise miteinander verbinden oder trennen.Furthermore, the control module comprises 20 a switching device X , One connection each of the switching device X is with the second connection 22 , the fourth connection 24 and the node K of the control module 20 connected. Accordingly, the switching device X connect or disconnect the respective connections in any way.

Optional kann zwischen dem ersten Anschluss 21 und dem dritten Anschluss 23 des Steuermoduls 20 ein Kondensator C2 vorgesehen sein.Optionally, between the first port 21 and the third port 23 of the control module 20 a capacitor C2 be provided.

Die individuelle Konfiguration der Schalteinrichtung X des Steuermoduls 20 wird nachfolgend noch näher beschrieben.The individual configuration of the switching device X of the control module 20 will be described in more detail below.

2 zeigt ein Prinzipschaltbild der Schalteinrichtung X des Steuermoduls 20 gemäß einer Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist das Schaltelement X als Wechselschalter ausgeführt, der entweder eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 22 und dem vierten Anschluss 24 des Steuermoduls 20 oder zwischen dem Knotenpunkt K und dem vierten Anschluss 24 herstellt. 2 shows a schematic diagram of the switching device X of the control module 20 according to one embodiment. In this embodiment, the switching element X designed as a changeover switch, either an electrical connection between the second port 22 and the fourth connection 24 of the control module 20 or between the node K and the fourth connection 24 manufactures.

3 zeigt ein Prinzipschaltbild des Schaltelements X des Steuermoduls 20 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Schalteinrichtung X zwei Schaltelemente X1 und X2. Ein erstes Schaltelement X1 ist zwischen dem zweiten Anschluss 22 und dem vierten Anschluss 24 des Steuermoduls 20 angeordnet, und ein zweites Schaltelement X2 ist zwischen dem vierten Anschluss 24 und dem Knotenpunkt K des Steuermoduls 20 angeordnet. 3 shows a schematic diagram of the switching element X of the control module 20 according to a further embodiment. In this embodiment, the switching device comprises X two switching elements X1 and X2 , A first switching element X1 is between the second port 22 and the fourth connection 24 of the control module 20 arranged, and a second switching element X2 is between the fourth port 24 and the node K of the control module 20 arranged.

4 zeigt eine schematische Darstellung der Schalteinrichtung X gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist die elektrische Verbindung zwischen dem vierten Anschluss 24 und dem Knotenpunkt K fest verdrahtet. Weiterhin ist zwischen dem zweiten Anschluss 22 und dem vierten Anschluss 24 des Steuermoduls 20 ein Schaltelement X1 vorgesehen. 4 shows a schematic representation of the switching device X according to yet another embodiment. In this embodiment, the electrical connection is between the fourth port 24 and the node K hardwired. Furthermore, between the second port 22 and the fourth connection 24 of the control module 20 a switching element X1 intended.

Bei den Schaltelementen der Schalteinrichtung X des Steuermoduls 20 kann es sich um beliebige Halbleiterschaltelemente, beispielsweise um bipolare Transistoren mit einem isolierten Gateanschluss, um MOSFET oder ähnliches handeln. Darüber hinaus sind grundsätzlich auch mechanische Schaltelemente möglich. Insbesondere kann sich die Bauart und/oder der Typ der Schaltelemente T1 und T2 in dem Steuermodul von den Schaltelementen S1-S6 in dem Stromrichter 30 unterscheiden.In the switching elements of the switching device X of the control module 20 they may be any semiconductor switching elements, for example, bipolar transistors with an insulated gate, MOSFET or the like. In addition, in principle, mechanical switching elements are possible. In particular, the type and / or the type of switching elements T1 and T2 in the control module of the switching elements S1 - S6 in the power converter 30 differ.

Zur Übertragung der elektrischen Energie zwischen einer Gleichspannungsquelle am Ladeanschluss 60 und der Traktionsbatterie 50 sind die in der nachfolgenden Tabelle beschriebenen Konfigurationen möglich. Dabei sind in allen nachfolgend beschriebenen Betriebsmodi die Schalter 11, 12 und 13 geschlossen. Tabelle 1 Modus Schalte r 14 Schalte r 15 X T1 T2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 A 0 1 1-2 1 0 1* 0 1* 0 1* 0 B 0 1 2-3 1 0 0 T 0 T 0 0 c 0 1 2-3 T 0 0* 0 0* 0 0 0 D 0 1 2-3 0* 0 T 0 T 0 0 0 E 0 1 2-3 0 T 1 0 1 0 0 0 F 0 1 1-2-3 0 0 T 0 T 0 0 T G 1 0 For transmitting the electrical energy between a DC voltage source at the charging port 60 and the traction battery 50 the configurations described in the following table are possible. In all operating modes described below are the switches 11 . 12 and 13 closed. Table 1 mode Turn 14 Switch r 15 X T1 T2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 A 0 1 1-2 1 0 1* 0 1* 0 1* 0 B 0 1 2-3 1 0 0 T 0 T 0 0 c 0 1 2-3 T 0 0 * 0 0 * 0 0 0 D 0 1 2-3 0 * 0 T 0 T 0 0 0 e 0 1 2-3 0 T 1 0 1 0 0 0 F 0 1 1-2-3 0 0 T 0 T 0 0 T G 1 0

Hierbei sind folgende Betriebsmodi möglich:

A:
Energieübertragung direkt von dem Ladeanschluss 60 zur Traktionsbatterie 50;
B:
Energieübertragung von dem Ladeanschluss 60 zur Traktionsbatterie 50, wobei U_Lade < U_Batt;
C:
Übertragung elektrischer Energie vom Ladeanschluss 60 zur Traktionsbatterie 50, wobei U_Lade > U_Batt;
D:
Übertragung elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 50 zum Ladeanschluss 60, wobei U_Batt > U_Lade;
E:
Übertragung elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 50 zum Ladeanschluss 60, wobei U_Batt < U_Lade, und wobei die Schalteinrichtung X gemäß 2 ausgeführt ist;
F:
Übertragung elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 50 zum Ladeanschluss 60, wobei U_Bat < U_Lade, und wobei die Schalteinrichtung X gemäß 3 oder 4 ausgeführt ist; und
G:
Übertragung elektrischer Energie direkt vom Ladeanschluss 60 zur Traktionsbatterie 50, analog zu Modus A, oder Übertragung elektrischer Energie von der Traktionsbatterie 50 zum Ladeanschluss 60.
The following operating modes are possible:
A:
Energy transfer directly from the charging port 60 to the traction battery 50 ;
B:
Energy transfer from the charging port 60 to the traction battery 50 , where U_Lade <U_Batt;
C:
Transmission of electrical energy from the charging port 60 to the traction battery 50 where U_Lade>U_Batt;
D:
Transmission of electrical energy from the traction battery 50 to the charging port 60 where U_Batt>U_Lade;
e:
Transmission of electrical energy from the traction battery 50 to the charging port 60 , where U_Batt <U_Lade, and wherein the switching device X according to 2 is executed;
F:
Transmission of electrical energy from the traction battery 50 to the charging port 60 , where U_Bat <U_Lade, and wherein the switching device X according to 3 or 4 is executed; and
G:
Transmission of electrical energy directly from the charging port 60 to the traction battery 50 , analogous to mode A , or transmission of electrical energy from the traction battery 50 to the charging port 60 ,

Dabei bezeichnet:

1:
ein dauerhaft eingeschaltetes Schaltelement
1*:
ein eingeschaltetes Schaltelement, wobei dieser Schaltzustand keinen Einfluss auf die Funktionalität hat
0:
ein dauerhaft ausgeschaltetes Schaltelement,
0*:
ein dauerhaft ausgeschaltetes Schaltelement, wobei der Schaltzustand keinen Einfluss auf die Funktion hat
T:
ein gezieltes Takten, das heißt kontrolliertes Ein- und Ausschalten des entsprechenden Schaltelementes
Where:
1:
a permanently switched switching element
1*:
a switched-on switching element, wherein this switching state has no effect on the functionality
0:
a permanently switched off switching element,
0 *:
a permanently switched off switching element, wherein the switching state has no effect on the function
T:
a targeted clocking, that is controlled switching on and off of the corresponding switching element

In Spalte X bezeichnet:

  • „1-2“ eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 22 und dem Knotenpunkt K des Steuermoduls 20;
  • „2-3“ eine elektrische Verbindung zwischen dem Knotenpunkt K und dem vierten Anschluss 24 des Steuermoduls 20; und
  • „1-2-3“ eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 22, dem vierten Anschluss 24 und dem Knotenpunkt K des Steuermoduls 20
In column X denotes:
  • "1-2" an electrical connection between the second port 22 and the node K of the control module 20 ;
  • "2-3" an electrical connection between the node K and the fourth port 24 of the control module 20 ; and
  • "1-2-3" an electrical connection between the second port 22 , the fourth connection 24 and the node K of the control module 20

Sofern anstelle des zweiten Halbleiterschalters T2 in dem Steuermodul 20 lediglich eine Diode vorhanden ist, ist der Betriebsmodus E nicht möglich.If instead of the second semiconductor switch T2 in the control module 20 only one diode is present is the operating mode e not possible.

In den Betriebsmodi B und D können die beiden zu taktenden Schalter sowohl gleichzeitig als auch zeitlich versetzt getaktet werden.In the operating modes B and D For example, the two switches to be clocked can be clocked both simultaneously and with a time offset.

Sowohl in Betriebsmodus A als auch in Betriebsmodus G ist eine direkte Energieübertragung zwischen dem Ladeanschluss 60 und der Traktionsbatterie 50 möglich. Hierbei ist die Effizienz der Energieübertragung in Betriebsmodus G in der Regel höher als in Betriebsmodus A. Für den Fall, dass der Betriebsmodus G jedoch entfallen kann, so ist es auch möglich, die Batterie-Trenneinrichtung 10 auch ohne den Schalter 14 auszuführen.Both in operating mode A as well as in operating mode G is a direct transfer of energy between the charging port 60 and the traction battery 50 possible. Here, the efficiency of energy transfer is in operating mode G usually higher than in operating mode A. In the event that the operating mode G However, it may be omitted, so it is also possible, the battery separator 10 even without the switch 14 perform.

Zu Beginn der jeweiligen Ladevorgänge kann der Zwischenkreiskondensator C1 in dem Stromrichter 30 sowie der Kondensator C2 in dem Steuermodul 20 auf eine geeignete Spannung aufgeladen werden. Ausgehend von einem Anfangszustand, bei dem alle Schaltelemente 11-16 der Batterie-Trenneinrichtung 10 geöffnet sind, wird zunächst das erste Schaltelement 11 der Batterie-Trenneinrichtung 10 geschlossen. Anschließend kann der Zwischenkreiskondensator C1 kontrolliert durch Schließen des sechsten Schaltelements 16 aufgeladen werden. Nachdem der Zwischenkreiskondensator C1 auf die gewünschte Spannung aufgeladen worden ist, wird das parallel zu dem sechsten Schaltelement 16 und dem Widerstand R angeordnete zweite Schaltelement 12 geschlossen. Gegebenenfalls kann daraufhin das sechste Schaltelement 16 geöffnet werden. Anschließend kann durch Ansteuern der Schaltelemente S1-S6 des Stromrichters 30 der Kondensator C2 in dem Steuermodul 20 aufgeladen werden. Nachdem auch der Kondensator C2 in dem Steuermodul 20 auf die gewünschte Spannung aufgeladen worden ist, können auch die weiteren erforderlichen Schaltelemente der Batterie-Trenneinrichtung 10, beispielsweise die Schaltelemente 13 und 15 geschlossen werden.At the beginning of the respective charging operations, the DC link capacitor C1 in the power converter 30 as well as the capacitor C2 in the control module 20 be charged to a suitable voltage. Starting from an initial state in which all the switching elements 11 - 16 the battery separator 10 are opened, first, the first switching element 11 the battery separator 10 closed. Subsequently, the DC link capacitor C1 controlled by closing the sixth switching element 16 to be charged. After the DC link capacitor C1 has been charged to the desired voltage, which is parallel to the sixth switching element 16 and the resistance R arranged second switching element 12 closed. If necessary, then the sixth switching element 16 be opened. Subsequently, by driving the switching elements S1 - S6 of the power converter 30 the capacitor C2 in the control module 20 to be charged. After also the capacitor C2 in the control module 20 has been charged to the desired voltage, also the other required switching elements of the battery separator 10 , For example, the switching elements 13 and 15 getting closed.

Zur Steuerung der Ladevorgänge und der Energieübertragung zwischen der Traktionsbatterie 50 und der am Ladeanschluss 60 angeschlossenen Spannungsquelle kann eine drahtlose oder kabelgebundene Kommunikation mit entsprechenden Steuerelementen erfolgen.To control the charging process and the energy transfer between the traction battery 50 and the at the charging port 60 Connected voltage source can be made wireless or wired communication with appropriate controls.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erste Anschluss 21 des Steuermoduls 20 mit dem zweiten Anschlusselement 32 des Gleichspannungsanschluss verbunden werden. In diesem Fall ist das fünfte Schalterelement 15 der Batterie-Trenneinrichtung 10 zwischen dem ersten Anschluss 61 für die externe Gleichspannungsquelle 60 und dem dritten Anschluss 23 des Steuermoduls 20 verschaltet. Hierbei ist jedoch der dritte Anschluss 23 mit direkt mit dem Stromrichter 30 verbunden. Die Steuerung der Schalter S1-S6 des Stromrichters 30 und der Halbleiterschalter T1 und T2 erfolgt dabei entsprechend angepasst zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.According to a further embodiment, the first connection 21 of the control module 20 with the second connection element 32 be connected to the DC voltage connection. In this case, the fifth switch element 15 the battery separator 10 between the first connection 61 for the external DC voltage source 60 and the third port 23 of the control module 20 connected. Here, however, is the third port 23 with directly to the power converter 30 connected. The control of the switches S1 - S6 of the power converter 30 and the semiconductor switch T1 and T2 takes place correspondingly adapted to the embodiment described above.

Die zuvor beschriebenen Komponenten, insbesondere die Batterie-Trenneinrichtung 10, das Steuermodul 20 und der Stromrichter 30, können gegebenenfalls auch als eine gemeinsame Komponente realisiert werden. Beispielsweise ist es möglich, dass Steuermoduls 20 und den Stromrichters 30 als eine gemeinsame Baugruppe auszuführen. Darüber hinaus können die zuvor beschriebenen Komponenten auch zumindest in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, in diesem gemeinsamen Gehäuse weitere Komponenten zu integrieren. Beispielsweise können in dem Gehäuse auch ein Batteriemanagementsystem für die Traktionsbatterie 50, Teile der elektrischen Maschine 40 oder weitere Komponenten, wie zum Beispiel Controller, insbesondere Steuermoduls für die Ansteuerung des Stromrichters 30 o. ä. integriert sein.The components described above, in particular the battery separator 10 , the control module 20 and the power converter 30 , may also be realized as a common component. For example, it is possible that control module 20 and the power converter 30 as a common assembly. In addition, the components described above can also be arranged at least in a common housing. In principle, it is also possible to integrate further components in this common housing. For example, in the housing, a battery management system for the traction battery 50 , Parts of the electric machine 40 or other components, such as controllers, in particular control module for controlling the power converter 30 o. Ä. To be integrated.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Erweiterung einer bestehender Fahrzeuginfrastruktur, insbesondere eines Stromrichters und eines Elektromotors zur Energieübertragung zwischen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs und einer an einen Ladeanschluss angeschlossenen externen Gleichspannungsquelle. Hierzu kann zwischen einem Ausgang des Stromrichters und einem Phasenanschluss der elektrischen Maschine ein zusätzliches Steuermodul angeordnet werden, welches die Funktionalität der bestehenden Schaltungstopologie und die Möglichkeit des Hochsetzens bzw. Tiefsetzens einer Gleichspannung erweitert.In summary, the present invention relates to an extension of an existing vehicle infrastructure, in particular a power converter and an electric motor for power transmission between a traction battery of an electric vehicle and an external DC voltage source connected to a charging port. For this purpose, between an output of the power converter and a phase connection the electrical machine, an additional control module can be arranged, which extends the functionality of the existing circuit topology and the possibility of boosting or stepping down a DC voltage.

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  • WO 2012/038222 A2 [0003]WO 2012/038222 A2 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung (1) zum Laden eines Energiespeichers (50) eines Elektrofahrzeugs, mit: einem Steuermodul (20), das dazu ausgelegt ist, an einem ersten Anschluss (21) mit einer Batterie-Trenneinrichtung (10) gekoppelt zu werden, an einem zweiten Anschluss (22) mit einem Ausgangsanschluss (33) eines Stromrichters (30) gekoppelt zu werden, an einem dritten Anschluss (23) mit einem ersten Anschlusselement (31) eines Gleichspannungsanschlusses des Stromrichters (30) gekoppelt zu werden und an einem vierten Anschluss (24) mit einem Phasenanschluss einer elektrische Maschine (40) gekoppelt zu werden, wobei das Steuermodul (20) eine Schalteinrichtung (X), einen ersten Halbleiterschalter (T1) und einen zweiten Halbleiterschalter (T2) oder eine Diode umfasst, und wobei der erste Halbleiterschalter (T1) zwischen dem ersten Anschluss (21) des Steuermoduls (20) und einem Knotenpunkt (K) angeordnet ist, der zweite Halbleiterschalter (T2) oder die Diode zwischen dem Knotenpunkt (K) und dem dritten Anschluss (23) des Steuermoduls (20) angeordnet ist, und die Schalteinrichtung (X) elektrisch mit dem zweiten Anschluss (22), dem vierten Anschluss (24) und dem Knotenpunkt (K) gekoppelt ist.Device (1) for charging an energy store (50) of an electric vehicle, comprising: a control module (20) adapted to be coupled to a battery disconnect device (10) at a first terminal (21) coupled to an output terminal (33) of a power converter (30) at a second terminal (22) be coupled to a first terminal (31) of a DC terminal of the power converter (30) at a third terminal (23) and coupled to a phase terminal of an electric machine (40) at a fourth terminal (24), wherein the control module (20) comprises a switching device (X), a first semiconductor switch (T1) and a second semiconductor switch (T2) or a diode, and wherein the first semiconductor switch (T1) is arranged between the first terminal (21) of the control module (20) and a node (K), the second semiconductor switch (T2) or the diode between the node (K) and the third terminal (23) of the Control module (20) is arranged, and the switching device (X) is electrically coupled to the second terminal (22), the fourth terminal (24) and the node (K). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schalteinrichtung (X) des Steuermoduls (20) dazu ausgelegt ist, entweder den zweiten Anschluss (22) des Steuermoduls (20) elektrisch mit dem vierten Anschluss (24) des Steuermoduls (20) zu verbinden, den Knotenpunkt (K) elektrisch mit dem vierten Anschluss (24) des Steuermoduls (20) zu verbinden, oder den zweiten Anschluss (22), den vierten Anschluss (24) und den Knotenpunkt (K) des Steuermoduls (20) elektrisch miteinander zu verbinden.Device (1) according to Claim 1 wherein the switching means (X) of the control module (20) is adapted to either electrically connect the second terminal (22) of the control module (20) to the fourth terminal (24) of the control module (20), electrically electrically connecting the node (K) to connect to the fourth terminal (24) of the control module (20), or to electrically connect the second terminal (22), the fourth terminal (24) and the node (K) of the control module (20). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schalteinrichtung (X) des Steuermoduls (20) mindestens einen Halbleiterschalter umfasst.Device (1) according to Claim 1 or 2 wherein the switching device (X) of the control module (20) comprises at least one semiconductor switch. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schalteinrichtung (X) des Steuermoduls (20) einen ersten Schalter (X1) umfasst, der zwischen dem zweiten Anschluss (22) des Steuermoduls (20) und dem vierten Anschluss (24) des Steuermoduls (20) angeordnet ist und einen zweiten Schalter (X2), der zwischen dem Knotenpunkt und dem vierten Anschluss (24) des Steuermoduls (20) angeordnet ist.Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the switching device (X) of the control module (20) comprises a first switch (X1) connected between the second terminal (22) of the control module (20) and the fourth terminal (24) of the Control module (20) is arranged and a second switch (X2), which is arranged between the node and the fourth terminal (24) of the control module (20). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schalteinrichtung (X) des Steuermoduls (20) einen Schalter (X1) umfasst, der elektrischen zwischen dem zweiten Anschluss (22) des Steuermoduls (20) und dem Knotenpunkt (K) in dem Steuermodul (20) angeordnet ist, und wobei der Knotenpunkt (K) mit dem vierten Anschluss (24) des Steuermoduls (20) elektrisch gekoppelt ist.Device (1) according to one of Claims 1 to 3 wherein the switching means (X) of the control module (20) comprises a switch (X1) arranged electrically between the second terminal (22) of the control module (20) and the node (K) in the control module (20), and wherein the node (K) is electrically coupled to the fourth terminal (24) of the control module (20). Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Stromrichter (30), der einen Gleichspannungsanschluss und mehrere Ausgangsanschlüsse (33, 34, 35) umfasst, wobei einer der Ausgangsanschlüsse (33) elektrisch mit dem zweiten Anschluss (22) des Steuermoduls (20) gekoppelt ist und die weiteren Ausgangsanschlüsse (34, 35) elektrisch mit Phasenanschlüssen einer elektrischen Maschine (40) gekoppelt sind.Device (1) according to one of the preceding claims, comprising a power converter (30) which comprises a DC voltage connection and a plurality of output connections (33, 34, 35), one of the output connections (33) being electrically connected to the second connection (22) of the control module (33). 20) and the further output terminals (34, 35) are electrically coupled to phase terminals of an electric machine (40). Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, mit einer elektrischen Maschine (40) mit mehreren Phasenanschlüssen, wobei ein Phasenanschluss der elektrischen Maschine (40) elektrisch mit dem vierten Anschluss (24) des Steuermoduls (20) gekoppelt ist, und wobei die weiteren Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine (40) elektrisch mit den Ausgangsanschlüsse (34, 35) des Stromrichters (30) gekoppelt sind.Device (1) according to Claim 6 , an electrical machine (40) having a plurality of phase terminals, wherein a phase terminal of the electric machine (40) is electrically coupled to the fourth terminal (24) of the control module (20), and wherein the other phase terminals of the electric machine (40) electrically the output terminals (34, 35) of the power converter (30) are coupled. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, mit einer Batterie-Trenneinrichtung (10), die elektrisch mit dem Steuermodul (20), dem Stromrichter (30) und dem elektrischen Energiespeicher (50) gekoppelt ist, und die dazu ausgelegt ist, mit einer Gleichspannungsquelle (60) gekoppelt zu werden, und wobei die Batterie-Trenneinrichtung (10) ferner dazu ausgelegt ist, die elektrischen Verbindungen zwischen dem Steuermoduls (20), dem Stromrichter (30), dem elektrischen Energiespeicher (50) und der Gleichspannungsquelle (60) in Abhängigkeit von einem einzustellenden Betriebsmodus anzupassen.Device (1) according to Claim 6 or 7 a battery separator (10) electrically coupled to the control module (20), the power converter (30) and the electrical energy store (50), and adapted to be coupled to a DC power source (60), and wherein the battery separator (10) is further adapted to adjust the electrical connections between the control module (20), the power converter (30), the electrical energy store (50) and the DC voltage source (60) in dependence on an operating mode to be set. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) dazu ausgelegt ist, in einem ersten Betriebsmodus elektrische Energie von der Gleichspannungsquelle (60) zu dem elektrischen Energiespeicher (50) des Elektrofahrzeugs übertragen, und in einem zweiten Betriebsmodus elektrische Energie von dem elektrischen Energiespeicher (50) des Elektrofahrzeugs zur Gleichspannungsquelle (60) zu übertragen.Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (1) is adapted to transmit electrical energy from the DC voltage source (60) to the electric energy storage (50) of the electric vehicle in a first operating mode, and electrical energy in a second operating mode from the electrical energy store (50) of the electric vehicle to the DC voltage source (60) to transmit. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung (1) ferner dazu ausgelegt ist, die Spannungshöhe während der Energieübertragung anzupassen. Device (1) according to Claim 9 wherein the device (1) is further adapted to adjust the voltage level during the energy transfer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023006749A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-02 Mercedes-Benz Group AG Electric drive system for a vehicle, and method for operating an electric drive system
DE102021131709A1 (en) 2021-11-12 2023-05-17 GM Global Technology Operations LLC Multifunction DC converter for battery electric vehicles
DE102022127421A1 (en) 2022-10-19 2024-04-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and device for protecting a battery, vehicle comprising the device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11479139B2 (en) 2015-09-11 2022-10-25 Invertedpower Pty Ltd Methods and systems for an integrated charging system for an electric vehicle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000152408A (en) * 1998-11-10 2000-05-30 Meidensha Corp Electric vehicle
DE102010041253A1 (en) 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft DC charging station for a battery of an electric vehicle
DE102011076601A1 (en) * 2011-05-27 2012-11-29 Zf Friedrichshafen Ag Electric charging system
DE102015102517A1 (en) * 2015-02-23 2016-08-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Vehicle with a charging system for a battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023006749A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-02 Mercedes-Benz Group AG Electric drive system for a vehicle, and method for operating an electric drive system
DE102021131709A1 (en) 2021-11-12 2023-05-17 GM Global Technology Operations LLC Multifunction DC converter for battery electric vehicles
DE102022127421A1 (en) 2022-10-19 2024-04-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and device for protecting a battery, vehicle comprising the device

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