DE102018207189A1 - Device and method for charging an electrical energy store - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug. Hierzu ist ein Gleichspannungswandler vorgesehen, der eingangsseitig von zwei Spannungsquellen gespeist werden kann. Der Spannungswandler kann elektrische Energie von einer der beiden Spannungsquellen zu einem Ausgangsanschluss für das Aufladen des Energiespeichers übertragen. Zusätzlich oder alternativ kann elektrische Energie durch den Spannungswandler zwischen den beiden am Eingang angeschlossenen Spannungsquellen übertragen werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Ladezustand von elektrischen Energiespeichern der Spannungsquellen am Eingang des Gleichspannungswandlers ausgeglichen werden.

Figure DE102018207189A1_0000
The present invention relates to a device for charging an electrical energy storage device, for example in an electric vehicle. For this purpose, a DC-DC converter is provided, which can be fed on the input side of two voltage sources. The voltage converter may transmit electrical energy from one of the two voltage sources to an output terminal for charging the energy store. Additionally or alternatively, electrical energy can be transmitted through the voltage converter between the two voltage sources connected to the input. In this way, for example, a state of charge of electrical energy storage of the voltage sources at the input of the DC-DC converter can be compensated.
Figure DE102018207189A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers.The present invention relates to a device and a method for charging an electrical energy store.

Stand der TechnikState of the art

Elektrofahrzeuge gewinnen aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile zunehmend an Bedeutung. Mit der ständig wachsenden Anzahl 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 beispielsweise für Langstreckenfahrten Schnellladestationen wünschenswert, welche in einer relativ geringen Zeit die Batterie eines Elektrofahrzeuges aufladen können. Hierbei erfolgt die Aufladung der Batterien eines Elektrofahrzeugs in der Regel mittels Gleichstrom.Electric vehicles are becoming increasingly important due to their numerous advantages. 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 desirable, for example for long-distance driving, which can charge the battery of an electric vehicle in a relatively short time. In this case, the charging of the batteries of an electric vehicle usually takes place by means of direct current.

Heutige Schnellladestationen bedienen sich typischerweise Wechselspannungs-/Gleichspannungswandlern, wie sie zum Beispiel aus der WO 2012/038222 A2 bekannt sind.Today's fast charging stations typically use 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 mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Laden einer Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.The present invention provides a device for charging an electrical energy storage device having the features of patent claim 1 and a method for charging a battery having the features of patent claim 10.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Laden eines Energiespeichers ermöglichen es, ausgangsseitig eine beliebige Gleichspannung zum Aufladen des Energiespeichers beispielsweise eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen. Das Anpassen der Ausgangsspannung ermöglicht es dabei insbesondere, die Ausgangsgleichspannung für unterschiedliche bestehende und auch zukünftige Batteriesysteme von Elektrofahrzeugen anzupassen. Beispielsweise kann durch eine Steigerung der Gleichspannung während des Ladevorgangs bei gleicher Ladeleistung der elektrische Strom zum Aufladen der Fahrzeugbatterie gesenkt werden. Auf diese Weise können elektrische Verluste bei der Übertragung der elektrischen Energie gesenkt werden. Alternativ kann bei konstanter Stromstärke während des Ladevorgangs durch Steigerung der Ladespannung die zu übertragene Energiemenge gesteigert werden. Durch das flexible Anpassen der Ausgangsgleichspannung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden des Energiespeichers kann dabei die Spannungshöhe der Gleichspannung zum Aufladen des Energiespeichers auf die jeweilige Anwendung angepasst werden.The device according to the invention and the method according to the invention for charging an energy store make it possible on the output side to provide any DC voltage for charging the energy store, for example of an electric vehicle. The adaptation of the output voltage makes it possible in particular to adapt the DC output voltage for different existing and future battery systems of electric vehicles. For example, can be reduced by increasing the DC voltage during the charging process at the same charging power, the electric current for charging the vehicle battery. In this way, electrical losses in the transmission of electrical energy can be reduced. Alternatively, at a constant current during the charging process by increasing the charging voltage, the amount of energy to be transmitted can be increased. Due to the flexible adaptation of the DC output voltage of the device according to the invention and of the method according to the invention for charging the energy store, the voltage level of the DC voltage for charging the energy store can be adapted to the respective application.

Eingangsseitig kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers von zwei Gleichspannungsquellen gespeist werden. Bei diesen Gleichspannungsquellen kann es sich um beliebige Gleichspannungsquellen, insbesondere auch um elektrische Energiespeicher, wie beispielsweise Akkumulatoren, Superkondensatoren oder ähnliches handeln. Durch die Verwendung derartiger Energiespeicher an den Eingängen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Laden des elektrischen Energiespeichers können gegebenenfalls Lastspitzen ausgeglichen werden. Auf diese Weise kann die Belastung eines angeschlossenen Energieversorgungsnetzes herabgesetzt werden.On the input side, the device according to the invention for charging the electrical energy store can be fed by two DC voltage sources. These DC voltage sources may be any DC voltage sources, in particular electrical energy stores, such as accumulators, supercapacitors or the like. By using such energy storage at the inputs of the device according to the invention for charging the electrical energy storage, load peaks may optionally be compensated. In this way, the load of a connected power supply network can be reduced.

Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden des Energiespeichers auch ein Übertragen von elektrischer Energie zwischen den beiden Eingängen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Insbesondere kann auch ein am Eingang der Vorrichtung angeschlossener Energiespeicher mittels elektrischer Energie von dem jeweils anderen Eingang angeschlossenen Energiespeicher aufgeladen werden. Für den Fall, dass an beiden Eingängen elektrische Energiespeicher angeschlossen sind, kann somit auch elektrische Energie von einem Energiespeicher zu dem jeweils anderen übertragen werden. Furthermore, the device according to the invention for charging the energy store also allows a transfer of electrical energy between the two inputs of the device according to the invention. In particular, an energy store connected to the input of the device can also be charged by means of electrical energy from the energy store connected to the respective other input. In the event that electrical energy stores are connected to both inputs, electrical energy can thus also be transferred from one energy store to the other.

Die Übertragung der elektrischen Energie von einem Eingang zu dem jeweils anderen Eingang der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dabei gleichzeitig während des Aufladens des Energiespeichers eines angeschlossenen Elektrofahrzeugs erfolgen. Ferner kann die Übertragung der elektrischen Energie zwischen den beiden Eingängen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch unabhängig von dem Ladevorgang eines angeschlossenen Elektrofahrzeuges erfolgen, das heißt, selbst wenn kein Ladevorgang stattfindet, kann elektrische Energie zwischen den beiden Eingängen der erfindungsgemäßen Vorrichtung übertragen werden.The transmission of the electrical energy from one input to the respective other input of the device according to the invention can take place simultaneously during the charging of the energy store of a connected electric vehicle. Furthermore, the transmission of electrical energy between the two inputs of the device according to the invention can also take place independently of the charging process of a connected electric vehicle, that is, even if no charging operation takes place, electrical energy can be transmitted between the two inputs of the device according to the invention.

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

Gemäß einer Ausführungsform ist der Gleichspannungswandler der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Laden des Energiespeichers dazu ausgelegt, gleichzeitig eine erste elektrische Spannung von der ersten Spannungsquelle an dem Eingang des Gleichspannungswandlers in eine dritte elektrische Spannung zu konvertieren und die dritte elektrische Spannung an dem Ausgangs-Gleichspannungsanschluss bereitzustellen. Gleichzeitig kann der Gleichspannungswandler in dem ersten Betriebsmodus die erste elektrische Spannung in die zweite Ladespannung konvertieren und an dem ersten Gleichspannungsanschluss bereitstellen. Alternativ kann der Gleichspannungswandler eine zweite elektrische Spannung von einer zweiten Spannungsquelle in die dritte elektrische Spannung konvertieren und an dem Ausgangs-Gleichspannungsanschluss bereitstellen. Gleichzeitig kann der Gleichspannungswandler in dem zweiten Betriebsmodus die zweite elektrische Spannung in die erste Ladespannung konvertieren und an dem ersten Gleichspannungsanschluss bereitstellen.According to one embodiment, the DC-DC converter of the energy storage device according to the invention is designed to simultaneously convert a first electrical voltage from the first voltage source at the input of the DC-DC converter into a third electrical voltage and to provide the third electrical voltage at the output DC voltage connection. At the same time, the DC-DC converter in the first operating mode, the first electrical voltage in the second Convert charging voltage and provide at the first DC voltage connection. Alternatively, the DC-DC converter may convert a second electrical voltage from a second voltage source to the third electrical voltage and provide it at the output DC voltage terminal. At the same time, in the second operating mode, the DC-DC converter can convert the second electrical voltage into the first charging voltage and provide it at the first DC voltage connection.

In einem weiteren Betriebsmodus kann der Gleichspannungswandler auch bidirektional betrieben werden. In diesem Fall kann der Gleichspannungswandler auch elektrische Energie von dem Ausgangs-Gleichspannungsanschluss zu dem Eingangs-Gleichspannungsanschluss übertragen. Hierbei kann die elektrische Energie von dem Ausgangs-Gleichspannungsanschluss zu der ersten Spannungsquelle und/oder der zweiten Spannungsquelle am Eingang des Gleichspannungswandlers übertragen werden.In a further operating mode, the DC-DC converter can also be operated bidirectionally. In this case, the DC-DC converter may also transfer electrical energy from the output DC voltage terminal to the input DC voltage terminal. In this case, the electrical energy can be transmitted from the output DC voltage connection to the first voltage source and / or the second voltage source at the input of the DC-DC converter.

Auf diese Weise kann gleichzeitig ein Bereitstellen einer elektrischen Gleichspannung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers an dem Ausgangs-Gleichspannungsanschluss und eine Übertragung von elektrischer Energie am Eingang des Gleichspannungswandlers von einer elektrischen Energiequelle zu der jeweils anderen elektrischen Energiequelle erfolgen.In this way, at the same time providing a DC electrical voltage for charging an electrical energy storage at the output DC voltage terminal and a transfer of electrical energy at the input of the DC-DC converter from an electrical energy source to the respective other electrical energy source.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichspannungswandler einen kombinierten Aufwärts- und Abwärtswandler. Derartige Gleichspannungswandler sind unter anderem auch als Buck-Boost-Konverter bekannt. Durch die Verwendung kombinierter Aufwärts- und Abwärtswandler kann die Wandung der Gleichspannung in eine beliebige jeweils höhere oder niedrigere Gleichspannung erfolgen.According to one embodiment, the DC-DC converter comprises a combined up-down converter. Such DC-DC converters are known, inter alia, as a buck-boost converter. By using combined up and down converters, the wall of the DC voltage can be made in any higher or lower DC voltage.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Gleichspannungsanschluss, das heißt der Eingangs-Gleichspannungsanschluss, ein erstes Anschlusselement, ein zweites Anschlusselement und ein drittes Anschlusselement. Das erste Anschlusselement ist dazu ausgelegt, mit einem ersten Anschluss einer ersten Gleichspannungsquelle gekoppelt zu werden. Das zweite Anschlusselement ist dazu ausgelegt, mit einem zweiten Anschluss der ersten Gleichspannungsquelle und gleichzeitig mit einem ersten Anschluss der zweiten Gleichspannungsquelle gekoppelt zu werden. Das dritte Anschlusselement ist dazu ausgelegt, mit einem zweiten Anschluss der zweiten Gleichspannungsquelle gekoppelt zu werden. Auf diese Weise kann an drei Anschlusselementen am Eingang des Gleichspannungswandlers eine Serienschaltung aus zwei Gleichspannungsquellen angeschlossen werden. Insbesondere kann die Serienspannung der zwei Gleichspannungsquellen auch eine Serienschaltung von zwei elektrischen Energiespeichern, beispielsweise zwei in Serie geschalteten Akkumulatoren oder ähnlichem umfassen.According to one embodiment, the first DC voltage connection, that is to say the input DC voltage connection, comprises a first connection element, a second connection element and a third connection element. The first connection element is designed to be coupled to a first terminal of a first DC voltage source. The second connection element is designed to be coupled to a second terminal of the first DC voltage source and simultaneously to a first terminal of the second DC voltage source. The third terminal element is configured to be coupled to a second terminal of the second DC voltage source. In this way, a series connection of two DC voltage sources can be connected to three connection elements at the input of the DC-DC converter. In particular, the series voltage of the two DC voltage sources may also comprise a series circuit of two electrical energy stores, for example two series-connected accumulators or the like.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eine Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Spannungsquelle und/oder der zweiten Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungsanschluss, das heißt dem Eingangsgleichspannungsanschluss zu verbinden oder zu trennen. Auf diese Weise kann eine selektive Verbindung der jeweiligen Spannungsquellen am Eingang des Gleichspannungswandlers erreicht werden. Insbesondere kann die Schaltvorrichtung beispielsweise in einer Vorrichtung integriert werden, welche die erste Spannungsquelle und/oder die zweite Spannungsquelle umfasst. Darüber hinaus kann die Schalteinrichtung auch beispielsweise in dem Gleichspannungswandler integriert werden.According to one embodiment, the device according to the invention for charging an electrical energy store comprises a switching device. The switching device may be configured to connect or disconnect an electrical connection between the first voltage source and / or the second voltage source and the first DC voltage connection, that is, the input DC voltage connection. In this way, a selective connection of the respective voltage sources can be achieved at the input of the DC-DC converter. In particular, the switching device can be integrated, for example, in a device which comprises the first voltage source and / or the second voltage source. In addition, the switching device can also be integrated, for example, in the DC-DC converter.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eine [weitere] [MG1]Schaltvorrichtung. Die weitere Schaltvorrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss und/oder dem zweiten Gleichspannungsanschluss und mindestens einem Anschlusspunkt des Ausgangsgleichspannungsanschluss zu verbinden oder zu trennen. Die weitere Schaltvorrichtung kann beispielsweise in dem Gleichspannungswandler oder in einem Gehäuse mit dem Energiespeicher integriert werden.According to one embodiment, the device according to the invention for charging an electrical energy store comprises a [further] [MG1] switching device. The further switching device can be designed to connect or disconnect an electrical connection between the first DC voltage connection and / or the second DC voltage connection and at least one connection point of the DC output voltage connection. The further switching device can be integrated, for example, in the DC-DC converter or in a housing with the energy storage.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichspannungswandler die folgenden Bauteile: Ein erstes Schaltelement, das zwischen dem ersten Anschlusselement des ersten Gleichspannungsanschluss und einem ersten Knotenpunkt angeordnet ist, eine erste Induktivität, die zwischen dem ersten Knotenpunkt und einem zweiten Knotenpunkt angeordnet ist, ein zweites Schaltelement, das zwischen dem zweiten Knotenpunkt und einem ersten Anschlusselement des zweiten Gleichspannungsanschluss angeordnet ist, ein drittes Schaltelement, das zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem dritten Anschlusselement des ersten Gleichspannungsanschluss angeordnet ist, ein viertes Schaltelement, das zwischen dem zweiten Knotenpunkt und einem dritten Knotenpunkt angeordnet ist, wobei der vierte Knotenpunkt ferner mit dem zweiten Anschlusselement des ersten Gleichspannungsanschluss und einem zweiten Anschlusselement des zweiten Gleichspannungsanschluss elektrisch gekoppelt ist, und eine Serienschaltung aus einem fünften Schaltelement und einem sechsten Schaltelement, wobei die Serienschaltung zwischen dem ersten Knotenpunkt und dem dritten Knotenpunkt angeordnet ist.According to one embodiment, the DC-DC converter comprises the following components: A first switching element, which is arranged between the first connection element of the first DC voltage connection and a first node, a first inductance, which is arranged between the first node and a second node, a second switching element, the is disposed between the second node and a first terminal of the second DC terminal, a third switching element disposed between the first node and the third terminal of the first DC terminal, a fourth switching element disposed between the second node and a third node, wherein the fourth node is further electrically coupled to the second terminal of the first DC voltage terminal and a second terminal of the second DC terminal, and a series circuit of a fifth n switching element and a sixth switching element, wherein the series circuit is arranged between the first node and the third node.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichspannungswandler einen ersten Kondensator, der zwischen dem ersten Anschlusselement und den zweiten Anschlusselement des Eingangs-Gleichspannungsanschluss angeordnet ist, und einen zweiten Kondensator, der zwischen dem zweiten Anschlusselement und dem dritten Anschlusselement des Eingangs-Gleichspannungsanschluss angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Gleichspannungswandler einen dritten Kondensator umfassen, der zwischen den Anschlusselementen des Ausgangs-Gleichspannungsanschluss angeordnet ist.According to one embodiment, the DC-DC converter comprises a first capacitor, which is arranged between the first connection element and the second connection element of the input DC voltage connection, and a second capacitor, which is arranged between the second connection element and the third connection element of the input DC connection. Additionally or alternatively, the DC-DC converter may comprise a third capacitor which is arranged between the connection elements of the output DC voltage connection.

Durch die oben beschriebene Anordnung kann ein Gleichspannungswandler realisiert werden, welcher die erfindungsgemäße Energieübertragung zwischen den jeweiligen Anschlüssen ermöglicht. Insbesondere kann durch geeignetes Takten eines oder mehrerer der Schaltelemente eines solchen Gleichspannungswandlers die gewünschte Konvertierung der Gleichspannung erreicht werden.By the arrangement described above, a DC-DC converter can be realized, which enables the inventive energy transfer between the respective terminals. In particular, by suitable clocking of one or more of the switching elements of such a DC-DC converter, the desired conversion of the DC voltage can be achieved.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst jedes Schaltelement eine Parallelschaltung aus einem Halbleiterschaltelement und einer Diode. Bei dem Halbleiterschaltelement kann es sich beispielsweise um einen bipolaren Transistor mit einem isolierten Gateanschluss (IGBT) oder einem MOSFET handeln.According to one embodiment, each switching element comprises a parallel connection of a semiconductor switching element and a diode. The semiconductor switching element may, for example, be a bipolar transistor with an insulated gate connection (IGBT) or a MOSFET.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Energieversorgungseinrichtung. Die Energieversorgungseinrichtung kann einen ersten elektrischen Energiespeicher und einen zweiten elektrischen Energiespeicher umfassen. Die Energieversorgungseinrichtung kann dazu ausgelegt sein, den ersten elektrischen Energiespeicher und den zweiten elektrischen Energiespeicher an dem ersten Gleichspannungsanschluss, das heißt an dem Eingangs-Gleichspannungsanschluss mit dem Gleichspannungswandler zu koppeln.According to one embodiment, the device according to the invention comprises a power supply device. The energy supply device may comprise a first electrical energy store and a second electrical energy store. The energy supply device can be designed to couple the first electrical energy store and the second electrical energy store at the first DC voltage connection, that is to say at the input DC voltage connection, to the DC-DC converter.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste elektrische Energiespeicher und/oder der zweite elektrische Energiespeicher einen Akkumulator. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Energiespeicher wie beispielsweise Superkondensatoren oder ähnliches möglich.According to one embodiment, the first electrical energy store and / or the second electrical energy store comprises an accumulator. In addition, of course, any other energy storage such as supercapacitors or the like are possible.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2: eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 3: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms zur Erläuterung eines Verfahrens zum Laden eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform.
Show it:
  • 1 : is a schematic representation for explaining an apparatus for charging an electrical energy storage device according to an embodiment of the present invention;
  • 2 : a schematic representation for explaining a device for charging an electrical energy storage device according to a further embodiment; and
  • 3 : is a schematic representation of a flowchart for explaining a method for charging an electrical energy storage device according to an embodiment.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise des Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Gleichspannungswandler 10, der an einem ersten Gleichspannungsanschluss 20 mit zwei Gleichspannungsquellen 41, 42 elektrisch koppelbar ist. Bei den beiden Gleichspannungsquellen 41, 42 kann es sich beispielsweise um elektrische Energiespeicher, wie zum Beispiel Akkumulatoren, Gleichspannungsnetz, Superkondensatoren oder ähnliches handeln. Die erste Gleichspannungsquelle 41 und/oder die zweite Gleichspannungsquelle 42 kann darüber hinaus auch von einer externen Spannungsquelle gespeist werden. Insbesondere können die beiden Gleichspannungsquellen 41, 42 in einer Serienschaltung miteinander verschaltet sein. Ein erstes Anschlusselement der ersten Gleichspannungsquelle 41 kann beispielsweise an einem ersten Anschlusselement 21 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 angeschlossen werden. Ein Knotenpunkt, an dem ein zweiter Anschluss der ersten Gleichspannungsquelle 41 und ein erster Anschlusspunkt der zweiten Gleichspannungsquelle 42 miteinander elektrisch verbunden sind, kann mit einem zweiten Anschluss 22 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 elektrisch verbunden werden. Ein zweiter Anschluss der zweiten Gleichspannungsquelle 42 kann mit einem dritten Anschlusselement 23 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 verbunden werden. 1 shows a schematic representation of a device 1 for charging an electrical energy storage, such as the energy storage of an electric vehicle. The device 1 includes a DC-DC converter 10 connected to a first DC voltage connection 20 with two DC voltage sources 41 . 42 electrically coupled. For the two DC voltage sources 41 . 42 they may be, for example, electrical energy storage devices, such as accumulators, direct voltage network, supercapacitors or the like. The first DC voltage source 41 and / or the second DC voltage source 42 can also be powered by an external power source. In particular, the two DC voltage sources 41 . 42 be interconnected in a series circuit. A first connection element of the first DC voltage source 41 can, for example, at a first connection element 21 of the first DC voltage connection 20 be connected. A node at which a second terminal of the first DC voltage source 41 and a first connection point of the second DC voltage source 42 electrically connected to each other, can with a second connection 22 of the first DC voltage connection 20 be electrically connected. A second connection of the second DC voltage source 42 can with a third connection element 23 of the first DC voltage connection 20 get connected.

Weiterhin weist die Vorrichtung 1 zum Laden des elektrischen Energiespeichers einen zweiten Gleichspannungsanschluss 30 auf, der ebenfalls mit dem Gleichspannungswandler 10 verbunden ist. Der zweite Gleichspannungsanschluss 30 umfasst mindestens zwei Anschlusselemente 31 und 32. An dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug angeschlossen werden, um den elektrischen Energiespeicher des Elektrofahrzeuges aufzuladen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass an dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 zunächst ein Wechselrichter oder ähnliches angeschlossen werden kann. Ein solcher Wechselrichter kann beispielsweise die an dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung konvertieren. In diesem Fall kann die konvertierte Wechselspannung zum Aufladen des Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs genutzt werden.Furthermore, the device 1 for charging the electrical energy storage a second DC voltage connection 30 on, who also with the DC-DC converter 10 connected is. The second DC voltage connection 30 includes at least two connection elements 31 and 32 , At the second DC voltage connection 30 For example, an electric vehicle can be connected to charge the electric energy storage of the electric vehicle. Moreover, it is also possible that at the second DC voltage connection 30 first an inverter or the like can be connected. Such an inverter may, for example, on the second DC voltage connection 30 convert supplied DC voltage to an AC voltage. In this case, the converted AC voltage can be used to charge the energy storage of an electric vehicle.

Der Gleichspannungswandler 10 der Vorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers umfasst sechs Schaltelemente T1 bis T6 sowie eine Induktivität L. Jedes der Schaltelemente T1 bis T6 kann hierbei beispielsweise einen Halbleiterschalter und eine parallel zu dem Halbleiterschalter angeordnete Diode umfassen. Die Orientierung der jeweiligen Dioden ist aus 1 ersichtlich. Darüber hinaus kann der Gleichspannungswandler 10 noch mindestens drei Kondensatoren C1 bis C3, sowie gegebenenfalls auch beliebige weitere geeignete Bauelemente umfassen.The DC-DC converter 10 the device 1 for charging an electrical energy storage comprises six switching elements T1 to T6 as well as an inductance L , Each of the switching elements T1 to T6 may include, for example, a semiconductor switch and a diode arranged parallel to the semiconductor switch. The orientation of the respective diodes is off 1 seen. In addition, the DC-DC converter 10 at least three capacitors C1 to C3 , and possibly also include any other suitable components.

Zwischen dem ersten Anschlusselement 21 und dem zweiten Anschlusselement 22 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 kann ein erster Kondensator C1 angeordnet werden. Analog kann zwischen dem zweiten Anschlusselement 22 und dem dritten Anschlusselement 23 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 ein zweiter Kondensator C2 angeordnet sein. Ferner kann zwischen den beiden Anschlusselementen 31 und 32 des zweiten Gleichspannungsanschluss 30 ein dritter Kondensator C3 angeordnet sein. Zwischen dem ersten Anschlusselement 21 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 und einem ersten Knotenpunkt K1 ist ein erstes Schaltelement T1 angeordnet. Zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und einem zweiten Knotenpunkt K2 ist eine Induktivität L angeordnet. Zwischen dem zweiten Knotenpunkt K2 und dem ersten Anschlusselement 31 des zweiten Gleichspannungsanschluss 30 ist ein zweites Schaltelement T2 angeordnet. Zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und dem dritten Anschlusselement 23 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 ist ein drittes Schaltelement T3 angeordnet. Zwischen dem zweiten Knotenpunkt K2 und einem dritten Knotenpunkt K3 ist ein viertes Schaltelement angeordnet. Der dritte Knotenpunkt K3 ist weiterhin elektrisch mit dem zweiten Anschlusselement 22 des ersten Gleichspannungsanschluss und dem zweiten Anschlusselement 32 des zweiten Gleichspannungsanschluss 30 verbunden. Weiterhin ist zwischen dem ersten Knotenpunkt K1 und dem dritten Knotenpunkt K3 eine Serienschaltung aus dem fünften Schaltelement T5 und dem sechsten Schaltelement T6 angeordnet. Die beiden Dioden, die jeweils parallel zu dem Halbleiterschalter des fünften und des sechsten Schaltelements T5, T6 angeordnet sind, sind dabei antiparallel, das heißt mit entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet.Between the first connection element 21 and the second connection element 22 of the first DC voltage connection 20 can be a first capacitor C1 to be ordered. Analog can between the second connection element 22 and the third terminal 23 of the first DC voltage connection 20 a second capacitor C2 be arranged. Furthermore, between the two connection elements 31 and 32 of the second DC voltage connection 30 a third capacitor C3 be arranged. Between the first connection element 21 of the first DC voltage connection 20 and a first node K1 is a first switching element T1 arranged. Between the first node K1 and a second node K2 is an inductance L arranged. Between the second node K2 and the first connection element 31 of the second DC voltage connection 30 is a second switching element T2 arranged. Between the first node K1 and the third terminal 23 of the first DC voltage connection 20 is a third switching element T3 arranged. Between the second node K2 and a third node K3 a fourth switching element is arranged. The third node K3 is still electrically connected to the second connection element 22 of the first DC voltage connection and the second connection element 32 of the second DC voltage connection 30 connected. Furthermore, between the first node K1 and the third node K3 a series circuit of the fifth switching element T5 and the sixth switching element T6 arranged. The two diodes, each parallel to the semiconductor switch of the fifth and the sixth switching element T5 . T6 are arranged, are antiparallel, that is arranged with opposite passage direction.

Durch geeignetes Ansteuern der Schaltelemente T1 bis T6 des Gleichspannungswandlers 10 kann bei der oben beschriebenen Konfiguration der Energiefluss zwischen den Gleichspannungsquellen 41, 42 am ersten Eingangsanschluss 20 und einem elektrischen Energiespeicher 43 am zweiten Gleichspannungsanschluss 30 gesteuert werden. Gleichzeitig kann auch die jeweils an dem entsprechenden Anschluss bereitgestellte Gleichspannung in der Spannungshöhe angepasst werden. Soll beispielsweise der elektrische Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs durch eine am zweiten Gleichspannungsanschluss 30 bereitgestellte Gleichspannung von der ersten Gleichspannungsquelle 41 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 geladen werden, so ist hierbei das dritte Schaltelement T3 geöffnet und das fünfte Schaltelement T5 geschlossen. Die weiteren Schaltelemente T1, T2, T4 und T6 werden je nach Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers 10 zum Aufwärts- oder Abwärtskonvertieren der Gleichspannung zwischen dem ersten und zweiten Anschlusselement 21, 22 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 in geeigneter Weise getaktet. Soll darüber hinaus auch gleichzeitig von der ersten Gleichspannungsquelle 41 elektrische Energie zu der zweiten Gleichspannungsquelle 42 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 übertragen werden, so wird darüber hinaus das fünfte Schaltelement T5 geöffnet.By suitable driving of the switching elements T1 to T6 of the DC-DC converter 10 In the configuration described above, the power flow between the DC power sources can be 41 . 42 at the first input connection 20 and an electrical energy storage 43 at the second DC voltage connection 30 to be controlled. At the same time, the DC voltage provided in each case at the corresponding connection can also be adapted in the voltage level. For example, if the electrical energy storage of an electric vehicle by one at the second DC voltage connection 30 provided DC voltage from the first DC voltage source 41 at the first DC voltage connection 20 are loaded, so here is the third switching element T3 opened and the fifth switching element T5 closed. The other switching elements T1 . T2 . T4 and T6 Depending on the operating mode of the DC-DC converter 10 for up-converting or down-converting the DC voltage between the first and second terminals 21 . 22 at the first DC voltage connection 20 clocked in a suitable manner. Should also be simultaneously from the first DC voltage source 41 electrical energy to the second DC voltage source 42 at the first DC voltage connection 20 Be transferred, so beyond the fifth switching element T5 open.

Um elektrische Energie von der ersten Gleichspannungsquelle 41 zu einem Energiespeicher der zweiten Gleichspannungsquelle 42 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 zu übertragen, werden das zweite Schaltelement T2, das dritte Schaltelement T3, das fünfte Schaltelement T5 und das sechste Schaltelement T6 geöffnet und das vierte Schaltelement T4 geschlossen. Weiterhin kann der Energiefluss durch geeignetes Takten des ersten Schaltelements T1 gesteuert werden.To electrical energy from the first DC voltage source 41 to an energy store of the second DC voltage source 42 at the first DC voltage connection 20 to be transmitted, the second switching element T2 , the third switching element T3 , the fifth switching element T5 and the sixth switching element T6 opened and the fourth switching element T4 closed. Furthermore, the energy flow can be achieved by suitably clocking the first switching element T1 to be controlled.

Um elektrische Energie von der zweiten Gleichspannungsquelle 42 zu einem Energiespeicher der ersten Gleichspannungsquelle 41 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 zu übertragen, werden das erste Schaltelement T1, das zweite Schaltelement T2, das vierte Schaltelement T4, das fünfte Schaltelement T5 und das sechste Schaltelement T6 geöffnet. Der Energiefluss kann darüber hinaus durch geeignetes Takten des dritten Schaltelements T3 gesteuert werden.To electrical energy from the second DC voltage source 42 to an energy store of the first DC voltage source 41 at the first DC voltage connection 20 to transfer, become the first switching element T1 , the second switching element T2 , the fourth switching element T4 , the fifth switching element T5 and the sixth switching element T6 open. The energy flow can moreover by suitably clocking the third switching element T3 to be controlled.

Durch die oben beschriebene Schaltungskonfiguration ist somit ein gezieltes Übertragen von elektrischer Energie von der ersten Gleichspannungsquelle 41 zum zweiten Gleichspannungsanschluss 30 möglich. Darüber hinaus kann gleichzeitig auch elektrische Energie von der ersten Gleichspannungsquelle 41 zu der zweiten Gleichspannungsquelle 42 übertragen werden. Ferner ist auch eine Übertragung von elektrischer Energie von der ersten Spannungsquelle 41 zur zweiten Gleichspannungsquelle 42 möglich, ohne dass dabei gleichzeitig elektrische Energie zu dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 übertragen wird.By the circuit configuration described above is thus a targeted transfer of electrical energy from the first DC voltage source 41 to the second DC voltage connection 30 possible. In addition, at the same time also electrical energy from the first DC voltage source 41 to the second DC voltage source 42 be transmitted. Furthermore, there is also a transmission of electrical energy from the first voltage source 41 to the second DC voltage source 42 possible without doing so at the same time electrical energy to the second DC voltage terminal 30 is transmitted.

Umgekehrt kann auch elektrische Energie von der zweiten Gleichspannungsquelle 42 zu der ersten Gleichspannungsquelle 41 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 übertragen werden. Bei Bedarf ist auch gleichzeitig eine Übertragung von elektrischer Energie von der zweiten Gleichspannungsquelle 42 zur ersten Gleichspannungsquelle 41 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 möglich.Conversely, also electrical energy from the second DC voltage source 42 to the first DC voltage source 41 at the first DC voltage connection 20 be transmitted. If necessary, at the same time a transmission of electrical energy from the second DC voltage source 42 to the first DC voltage source 41 at the first DC voltage connection 20 possible.

In einem weiteren Betriebsmodus ist es beispielsweise möglich, durch entsprechendes ansteuern der Schaltelemente T1 bis T6 elektrische Energie direkt von der ersten Gleichspannungsquelle 41 oder alternativ der zweiten Gleichspannungsquelle 42 zu dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 zu übertragen.In a further operating mode, it is possible, for example, by appropriately controlling the switching elements T1 to T6 electrical energy directly from the first DC voltage source 41 or alternatively the second DC voltage source 42 to the second DC voltage connection 30 transferred to.

Darüber hinaus ist durch den Gleichspannungswandler 10 auch ein bidirektionale Betrieb möglich. Diese Weise kann beispielsweise auch elektrische Energie vom zweiten Gleichspannungsanschluss 30 zu der ersten Gleichspannung Zelle 41 und/oder der zweiten Gleichspannungsquelle 42 am ersten Gleichspannungsanschluss 20 übertragen werden.In addition, through the DC-DC converter 10 Also a bidirectional operation possible. This way, for example, electrical energy from the second DC voltage connection 30 to the first DC cell 41 and / or the second DC voltage source 42 at the first DC voltage connection 20 be transmitted.

Ist eine solche Rückspeisung von elektrischer Energie von dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 in Richtung des ersten Gleichspannungsanschluss 20 nicht erforderlich, so ist es beispielsweise auch möglich, das zweite Schaltelement T2 und das sechste Schaltelement T6 durch entsprechende Dioden zu ersetzen.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug, gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei gelten die zuvor im Zusammenhang mit 1 gemachten Ausführungen. Insbesondere entspricht der Gleichspannungswandler 10 dem zuvor bereits beschriebenen Gleichspannungswandler 10. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist zusätzlich eine Schaltvorrichtung 50 vorgesehen, welche zwischen dem ersten Gleichspannungsanschluss 20 und den beiden Gleichspannungsquellen 41 und 42 vorgesehen ist. Die Schaltvorrichtung 50 umfasst die drei Schaltelemente S1, S2 und S3. Das erste Schaltelement S1 kann beispielsweise zwischen dem ersten Anschluss der ersten Gleichspannungsquelle 41 und dem ersten Anschlusselement 21 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 angeordnet sein. Analog kann das zweite Schaltelement S2 zwischen dem zweiten Anschlusselement 22 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 und dem Knotenpunkt vorgesehen sein, an welchem der zweite Anschluss der ersten Gleichspannungsquelle 41 und der erste Anschluss der zweiten Spannungsquelle 42 miteinander verbunden sind. Ferner kann das dritte Schaltelement S3 zwischen dem dritten Anschlusselement 23 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 und dem zweiten Anschluss der zweiten Spannungsquelle 42 angeordnet sein. Auf diese Weise ist ein gezieltes Verbinden der Anschlüsse der beiden Spannungsquellen 41 und 42 mit den Anschlusselementen 21-23 des ersten Gleichspannungsanschluss 20 des Gleichspannungswandlers 10 möglich. Insbesondere wenn von oder zu einem der beiden Spannungsquellen 41, 42 keine elektrische Energie übertragen werden soll, kann das entsprechende Schaltelement S1, S2 und/oder S3 geöffnet werden. Bei den Schaltelementen S1 bis S3 kann es sich dabei um beliebige geeignete mechanische oder elektronische Schaltelemente handeln.Is such a recovery of electrical energy from the second DC voltage connection 30 in the direction of the first DC voltage connection 20 not required, it is also possible, for example, the second switching element T2 and the sixth switching element T6 to be replaced by appropriate diodes.
2 shows a schematic representation of a device 1 for charging an electrical energy storage, for example in an electric vehicle, according to another embodiment. Here are the previously in connection with 1 made statements. In particular, the DC-DC converter corresponds 10 the previously described DC-DC converter 10 , In the embodiment according to 2 is additionally a switching device 50 provided, which between the first DC voltage connection 20 and the two DC sources 41 and 42 is provided. The switching device 50 includes the three switching elements S1 . S2 and S3 , The first switching element S1 For example, between the first terminal of the first DC voltage source 41 and the first connection element 21 of the first DC voltage connection 20 be arranged. Analogously, the second switching element S2 between the second connection element 22 of the first DC voltage connection 20 and the node to which the second terminal of the first DC voltage source 41 and the first terminal of the second voltage source 42 connected to each other. Furthermore, the third switching element S3 between the third connection element 23 of the first DC voltage connection 20 and the second terminal of the second voltage source 42 be arranged. In this way, a targeted connection of the terminals of the two voltage sources 41 and 42 with the connection elements 21 - 23 of the first DC voltage connection 20 of the DC-DC converter 10 possible. Especially when from or to one of the two voltage sources 41 . 42 no electrical energy to be transmitted, the corresponding switching element S1 . S2 and or S3 be opened. At the switching elements S1 to S3 it may be any suitable mechanical or electronic switching elements.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren 100 zum Laden eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. 3 shows a schematic representation of a flowchart, as a method 100 for charging an electrical energy storage device according to one embodiment is based.

In Schritt 110 erfolgt das Konvertieren einer an einem ersten Gleichspannungsanschluss 20 bereitgestellten ersten elektrischen Spannung und/oder einer an dem ersten Gleichspannungsanschluss 20 bereitgestellten zweiten elektrischen Spannung in eine dritte elektrische Spannung und das Ausgeben der dritten elektrischen Spannung an einem zweiten Gleichspannungsanschluss 30. Zusätzlich oder alternativ kann in Schritt 120 ein Konvertieren der ersten elektrischen Spannung der ersten Spannungsquelle in eine zweite Ladespannung erfolgen. Das Spannungsniveau der zweiten Ladespannung kann insbesondere der zweiten elektrischen Spannung entsprechen. Die zweite Ladespannung kann an dem ersten Gleichspannungsanschluss 20 für die zweite Spannungsquelle 41 bereitgestellt werden. Alternativ erfolgt in Schritt 130 ein Konvertieren der zweiten elektrischen Spannung der zweiten Spannungsquelle 42 in eine erste Ladespannung insbesondere kann das Spannungsniveau der ersten Ladespannung der ersten elektrischen Spannung entsprechen. Die erste Ladespannung kann für die erste Spannungsquelle 42 an dem ersten Gleichspannungsanschluss 20 bereitgestellt werden.In step 110 the conversion takes place at a first DC voltage connection 20 provided first electrical voltage and / or one at the first DC voltage terminal 20 provided second electrical voltage into a third electrical voltage and outputting the third electrical voltage at a second DC voltage terminal 30 , Additionally or alternatively, in step 120 a conversion of the first electrical voltage of the first voltage source into a second charging voltage. The voltage level of the second charging voltage may in particular correspond to the second electrical voltage. The second charging voltage may be at the first DC voltage terminal 20 for the second voltage source 41 to be provided. Alternatively, in step 130 converting the second voltage of the second voltage source 42 in particular, the voltage level of the first charging voltage may correspond to the first electrical voltage in a first charging voltage. The first charging voltage may be for the first voltage source 42 at the first DC voltage terminal 20 to be provided.

Darüber hinaus kann das Verfahren auch weitere Schritte zum Übertragen elektrische Energie von dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 zu dem ersten Gleichspannungsanschluss 20 umfassen. In diesem Fall kann beispielsweise eine an dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 bereitgestellte elektrische Spannung mittels des Gleichspannungswandlers 10 in eine elektrische Spannung gewandelt werden, die an dem ersten Gleichspannungsanschluss 20 bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann dabei beispielsweise eine elektrische Spannung an dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 in eine elektrische Spannung konvertiert werden, die zwischen dem ersten Anschlusselement 21 und den zweiten Anschlusselement 22 bereitgestellt wird. Alternativ kann die an dem zweiten Gleichspannungsanschluss 30 bereitgestellte elektrische Spannung in eine elektrische Spannung konvertiert werden, die zwischen dem zweiten Anschlusselement 22 und dem dritten Anschlusselement 23 bereitgestellt wird.In addition, the method may also include further steps to transfer electrical energy from the second DC voltage port 30 to the first DC voltage connection 20 include. In this case, for example, one at the second DC voltage connection 30 provided electrical voltage by means of the DC-DC converter 10 be converted into an electrical voltage at the first DC voltage terminal 20 can be provided. In particular, for example, an electrical voltage at the second DC voltage connection 30 in an electrical voltage be converted between the first connection element 21 and the second connection element 22 provided. Alternatively, the at the second DC voltage connection 30 supplied electrical voltage to be converted into an electrical voltage between the second connection element 22 and the third terminal 23 provided.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug. Hierzu ist ein Gleichspannungswandler vorgesehen, der eingangsseitig von zwei Spannungsquellen gespeist werden kann. Der Spannungswandler kann elektrische Energie von einer der beiden Spannungsquellen zu einem Ausgangsanschluss für das Aufladen des Energiespeichers übertragen. Zusätzlich oder alternativ kann elektrische Energie durch den Spannungswandler zwischen den beiden am Eingang angeschlossenen Spannungsquellen übertragen werden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Ladezustand von elektrischen Energiespeichern der Spannungsquellen am Eingang des Gleichspannungswandlers ausgeglichen werden.In summary, the present invention relates to a device for charging an electrical energy storage device, for example in an electric vehicle. For this purpose, a DC-DC converter is provided, which can be fed on the input side of two voltage sources. The voltage converter can transfer electrical energy from one of the two voltage sources to an output terminal for charging the energy store. Additionally or alternatively, electrical energy can be transmitted through the voltage converter between the two voltage sources connected to the input. In this way, for example, a state of charge of electrical energy storage of the voltage sources at the input of the DC-DC converter can be compensated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims (10)

Vorrichtung (1) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (43), mit: einem Gleichspannungswandler (10); einer ersten Gleichspannungsanschluss (20), der dazu ausgelegt ist, den Gleichspannungswandler (10) mit einer ersten Spannungsquelle (41) und einer zweiten Spannungsquelle (42) einer Energieversorgungseinrichtung (40) elektrisch zu koppeln; einer zweiten Gleichspannungsanschluss (30), der dazu ausgelegt ist, den Gleichspannungswandler (10) mit dem elektrischen Energiespeicher (43) elektrisch zu koppeln; wobei der Gleichspannungswandler (10) dazu ausgelegt ist, eine erste elektrische Spannung der ersten Spannungsquelle (41) und/oder eine zweite elektrische Spannung der zweiten Spannungsquelle (42) in eine dritte elektrische Spannung zu konvertieren und die dritte elektrische Spannung an dem zweiten Gleichspannungsanschluss (30) bereitzustellen; und wobei der Gleichspannungswandler (10) ferner dazu ausgelegt ist, in einem ersten Betriebsmodus die erste elektrische Spannung der ersten Spannungsquelle (41) in eine zweite Ladespannung zu konvertieren, und die zweite Ladespannung für die zweite Spannungsquelle (42) an dem ersten Gleichspannungsanschluss (20) bereitzustellen, und in einem zweiten Betriebsmodus die zweite elektrische Spannung der zweiten Spannungsquelle (42) in eine erste Ladespannung zu konvertieren, und die erste Ladespannung für die erste Spannungsquelle (41) an dem ersten Gleichspannungsanschluss (20) bereitzustellen. Device (1) for charging an electrical energy store (43), comprising: a DC-DC converter (10); a first DC voltage terminal (20) configured to electrically couple the DC-DC converter (10) to a first voltage source (41) and a second voltage source (42) of a power supply device (40); a second DC voltage terminal (30) configured to electrically couple the DC-DC converter (10) to the electrical energy storage (43); wherein the DC-DC converter (10) is adapted to convert a first electrical voltage of the first voltage source (41) and / or a second electrical voltage of the second voltage source (42) into a third electrical voltage and the third electrical voltage at the second DC voltage terminal (10). 30); and wherein the DC-DC converter (10) is further configured to convert the first electrical voltage of the first voltage source (41) into a second charging voltage in a first operating mode, and the second charging voltage for the second voltage source (42) to the first DC voltage terminal (20). to provide, and in a second mode of operation, converting the second electrical voltage of the second voltage source (42) to a first charging voltage, and providing the first charging voltage for the first voltage source (41) to the first DC voltage terminal (20). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Gleichspannungswandler (10) dazu ausgelegt ist, gleichzeitig die erste elektrische Spannung von der ersten Spannungsquelle (41) in die dritte elektrische Spannung zu konvertieren und an dem zweiten Gleichspannungsanschluss (30) bereitzustellen und in dem ersten Betriebsmodus die erste elektrische Spannung in die zweite Ladespannung zu konvertieren und an dem ersten Gleichspannungsanschluss (10) bereitzustellen, oder gleichzeitig die zweite elektrische Spannung von der zweiten Spannungsquelle (42) in die dritte Spannung zu konvertieren und an dem zweiten Gleichspannungsanschluss (30) bereitzustellen und in dem zweiten Betriebsmodus die zweite elektrische Spannung in die erste Ladespannung zu konvertieren und an dem ersten Gleichspannungsanschluss (20) bereitzustellen.Device (1) according to Claim 1 wherein the DC-DC converter (10) is adapted to simultaneously convert the first electrical voltage from the first voltage source (41) to the third electrical voltage and to provide at the second DC voltage terminal (30) and in the first operating mode, the first electrical voltage in the to convert the second charging voltage and to provide at the first DC voltage terminal (10), or at the same time to convert the second voltage from the second voltage source (42) to the third voltage and to provide at the second DC voltage terminal (30) and in the second mode of operation, the second electrical To convert voltage to the first charging voltage and to provide it at the first DC voltage terminal (20). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gleichspannungswandler (10) einen kombinierten Aufwärts- und Abwärtswandler umfasst.Device (1) according to Claim 1 or 2 wherein the DC-DC converter (10) comprises a combined up-down converter. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Gleichspannungsanschluss (20) ein erstes Anschlusselement (21), ein zweites Anschlusselement (22) und ein drittes Anschlusselement (23) umfasst, wobei das erste Anschlusselement (21) dazu ausgelegt ist, mit einem ersten Anschluss der ersten Spannungsquelle (41) gekoppelt zu werden, das zweite Anschlusselement (22) dazu ausgelegt ist, mit einem zweiten Anschluss der ersten Spannungsquelle (41) und einem ersten Anschluss der zweiten Spannungsquelle (42) gekoppelt zu werden, und das dritte Anschlusselement (23) dazu ausgelegt ist, mit einem zweiten Anschluss der zweiten Gleichspannungsquelle (42) gekoppelt zu werden.Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the first DC voltage connection (20) comprises a first connection element (21), a second connection element (22) and a third connection element (23), wherein the first connection element (21) is designed to be coupled to a first connection of the first voltage source (41), the second terminal (22) is adapted to be coupled to a second terminal of the first voltage source (41) and a first terminal of the second voltage source (42), and the third terminal (23) is adapted to be coupled to a second terminal of the second DC voltage source (42). Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, mit einer Schaltvorrichtung (50), die dazu ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Spannungsquelle (41) und/oder der zweiten Spannungsquelle (42) und dem ersten Gleichspannungsanschluss (20) zu verbinden oder zu trennenDevice (1) according to Claim 4 , comprising a switching device (50), which is designed to connect or disconnect an electrical connection between the first voltage source (41) and / or the second voltage source (42) and the first DC voltage connection (20) Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Gleichspannungswandler (10) die folgenden Bauelemente umfasst: ein erstes Schaltelement (T1), das zwischen dem ersten Anschlusselement (21) des ersten Gleichspannungsanschluss (10) und einem ersten Knotenpunkt angeordnet (K1) ist, eine erste Induktivität (L), die zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und einem zweiten Knotenpunkt (K2) angeordnet ist, ein zweites Schaltelement (T2), das zwischen dem zweiten Knotenpunkt (K2) und einem ersten Anschlusselement (31) des zweiten Gleichspannungsanschluss (30) angeordnet ist, ein drittes Schaltelement (T3), das zwischen dem ersten Knotenpunkt (K1) und dem dritten Anschlusselement (23) des ersten Gleichspannungsanschluss (20) angeordnet ist, ein viertes Schaltelement (T4), das zwischen dem zweiten Knotenpunkt (K2) und einem dritten Knotenpunkt (K3) angeordnet ist, wobei der vierte Knotenpunkt (K4) ferner mit dem zweiten Anschlusselement (22) des ersten Gleichspannungsanschluss (20) und einem zweiten Anschlusselement (32) des zweiten Gleichspannungsanschluss (30) elektrisch gekoppelt ist, und eine Serienschaltung aus einem fünften Schaltelement (T5) und einem sechsten Schaltelement (T6), die zwischen dem zweiten Knotenpunkt und dem dritten Knotenpunkt (K3) angeordnet ist.Device (1) according to Claim 4 or 5 wherein the DC-DC converter (10) comprises the following components: a first switching element (T1) which is arranged between the first connection element (21) of the first DC voltage connection (10) and a first node (K1), a first inductance (L), which is arranged between the first node (K1) and a second node (K2), a second switching element (T2), which is arranged between the second node (K2) and a first connection element (31) of the second DC voltage connection (30) third switching element (T3), which is arranged between the first node (K1) and the third connection element (23) of the first DC voltage connection (20), a fourth switching element (T4) which is connected between the second node (K2) and a third node ( K3), wherein the fourth node (K4) is further connected to the second connection element (22) of the first DC voltage connection (20) and a second connection element (32) of the second DC terminal (30) is electrically coupled, and a series circuit of a fifth switching element (T5) and a sixth switching element (T6), which is arranged between the second node and the third node (K3). Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei jedes Schaltelement (T1 bis T6) eine Parallelschaltung aus einem Halbleiterschaltelement und einer Diode umfasst.Device (1) according to Claim 6 wherein each switching element (T1 to T6) comprises a parallel connection of a semiconductor switching element and a diode. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Energieversorgungseinrichtung (40), die eine erste Spannungsquelle (41) und eine zweite Spannungsquelle (42) umfasst, wobei die Energieversorgungseinrichtung (40) dazu ausgelegt ist, die erste Spannungsquelle (41) und die zweite Spannungsquelle (42) an dem ersten Gleichspannungsanschluss (20) mit dem Gleichspannungswandler (10) zu koppeln.Device (1) according to one of the preceding claims, with a power supply device (40) having a first voltage source (41) and a second voltage source (42), wherein the power supply device (40) is adapted to couple the first voltage source (41) and the second voltage source (42) to the DC voltage converter (10) at the first DC voltage terminal (20). Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die erste Spannungsquelle (41) und/oder die zweite Spannungsquelle (42) einen Akkumulator umfassen.Device (1) according to Claim 8 wherein the first voltage source (41) and / or the second voltage source (42) comprise an accumulator. Verfahren (100) zum Laden eines elektrischen Energiespeichers (43), mit den Schritten: Konvertieren (110) einer an einem ersten Gleichspannungsanschluss (20) bereitgestellten ersten elektrischen Spannung und/oder einer an einem ersten Gleichspannungsanschluss (20) bereitgestellten zweiten elektrischen Spannung in eine dritte elektrische Spannung, und Ausgeben der dritten elektrischen Spannung an einem zweiten Gleichspannungsanschluss (20), und/oder entweder Konvertieren (120) der ersten elektrischen Spannung der ersten Spannungsquelle (41) in eine zweite Ladespannung, und Bereitstellen der zweiten Ladespannung für die zweite Spannungsquelle (42) an dem ersten Gleichspannungsanschluss (20), oder Konvertieren (130) der zweiten elektrischen Spannung der zweiten Spannungsquelle (42) in eine erste Ladespannung, und Bereitstellen der ersten Ladespannung für die erste Spannungsquelle (41) an dem ersten Gleichspannungsanschluss (20).Method (100) for charging an electrical energy store (43), comprising the steps: Converting (110) a first electrical voltage provided at a first DC voltage connection (20) and / or a second electrical voltage provided at a first DC voltage connection (20) into a third electrical voltage, and outputting the third electrical voltage at a second DC voltage connection (20) , and or either converting (120) the first electrical voltage of the first voltage source (41) to a second charging voltage, and providing the second charging voltage for the second voltage source (42) at the first DC voltage terminal (20), or Converting (130) the second electrical voltage of the second voltage source (42) to a first charging voltage, and providing the first charging voltage for the first voltage source (41) to the first DC voltage terminal (20).
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