DE102018207309A1

DE102018207309A1 - Configurable AC charging device and method

Info

Publication number: DE102018207309A1
Application number: DE102018207309.0A
Authority: DE
Inventors: Franz Pfeilschifter; Martin Götzenberger; Manuel Brunner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-11-14

Abstract

Eine konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung mit einer Vielzahl von steuerbaren, parallel verbundener Halbbrücken (B0 - B9) sind mit einem Akkumulatoranschluss (B+, B-) verbunden. Serieninduktivitäten (L) sind über eine Wechselstromseite (W0 - W9) der Halbbrücken (B0 - B9) mit einer Wechselstromschnittstelle (WS) der Ladevorrichtung verbunden sind. In einer ersten Konfiguration sind erste Konfigurationsverbindungen (K1) vorgesehen, durch die die Halbbrücken (B0 - B9) in mehrere Gleichrichtergruppen (B0 - B4; B5 - B9) gruppiert werden. Diese bilden zusammen mit den Serieninduktivitäten (L) einen aktiven Leistungsfaktorkorrekturfilter. In einer zweiten Konfiguration sind zweite Konfigurationsverbindungen (K2) vorgesehen, durch die die Halbbrücken in mindestens eine Gleichrichtergruppe (B0 - B5) und in mindestens eine Spannungswandlergruppe (B6 - B9) unterteilt werden, die zusammen mit den Serieninduktivitäten (L) einen gleichrichtenden Spannungswandler bilden. Es sind ferner zugehörige erste und zweite Wechselstromanschlüsse vorgesehen.
Zudem ist ein Verfahren beschrieben, zu dessen Ausführung die Ladevorrichtung eingerichtet ist.

A configurable AC charging device having a plurality of controllable, parallel-connected half-bridges (B0-B9) are connected to a battery terminal (B +, B-). Series inductances (L) are connected via an AC side (W0 - W9) of the half bridges (B0 - B9) to an AC interface (WS) of the charging device. In a first configuration, first configuration connections (K1) are provided by which the half-bridges (B0-B9) are grouped into a plurality of rectifier groups (B0-B4; B5-B9). These together with the series inductances (L) form an active power factor correction filter. In a second configuration, second configuration connections (K2) are provided by which the half-bridges are subdivided into at least one rectifier group (B0-B5) and at least one voltage converter group (B6-B9) which together with the series inductances (L) form a rectifying voltage converter , There are also provided associated first and second AC power connections.
In addition, a method is described, for the implementation of which the loading device is set up.

Description

Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb weisen einen Akkumulator auf, um den Antrieb zu speisen. Bei zahlreichen Fahrzeugen ist eine Ladebuchse vorgesehen, um Energie von außen in den Akkumulator zur übertragen, im Sinne eines Ladevorgangs, oder die Energie in ein Versorgungsnetz rückzuspeisen.Vehicles with electric drive have an accumulator to power the drive. In many vehicles, a charging socket is provided to transfer energy from the outside to the accumulator, in the sense of a charging process, or to feed back the energy into a supply network.

Hierfür bestehen Ladestationen, die vereinfacht als Spannungsquelle dargestellt werden können. Die Höhe der Spannung ergibt sich aus dem jeweiligen Versorgungsnetz, wobei hier in unterschiedlichen Regionen unterschiedliche Spannungen und Phasenkonfigurationen auftreten. Es ergeben sich daher bei (hinsichtlich Spannung oder Konfiguration) unterschiedlichen Versorgungsnetzen auch unterschiedliche Spannungsniveaus. Somit können unterschiedliche Relationen zur Betriebsspannung des Akkumulators bestehen, insbesondere da diese mit dem Betrieb veränderlich ist und da auch Akkumulatoren bei unterschiedlichen Konfigurationen unterschiedliche Nennspannungen aufweisen. Somit werden Fahrzeuge in unterschiedliche Regionen mit unterschiedlichen, jeweils regional angepassten Ladegeräten ausgeliefert, wie auch für Regionen mit Linksverkehr Fahrzeuge mit anderer Steuer- und Pedalposition ausgeliefert werden als für Regionen mit Rechtsverkehr. Diese Anpassung ist mit Aufwand und Kosten verbunden, da die unterschiedlichen Ladegeräte jeweils in das Fahrzeugbordnetz eingepasst werden müssen.For this there are charging stations, which can be represented as a simplified voltage source. The magnitude of the voltage results from the respective supply network, whereby different voltages and phase configurations occur here in different regions. Therefore different voltage levels result in different supply networks (in terms of voltage or configuration). Thus, there may be different relations to the operating voltage of the accumulator, in particular since this is variable with the operation and since accumulators have different nominal voltages in different configurations. Thus, vehicles are delivered to different regions with different, each regionally adapted chargers, as well as for regions with left-hand traffic vehicles are delivered with different control and pedal position than for regions with right-hand traffic. This adjustment is associated with effort and costs, since the different chargers must be fitted in each of the vehicle electrical system.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der das gleiche Ladegerät für unterschiedliche Ladespannungen verwendet werden kann.It is therefore the object of demonstrating a possibility with which the same charger can be used for different charging voltages.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weitere Ausführungsformen, Merkmale, Eigenschaften und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Further embodiments, features, properties and advantages will become apparent from the dependent claims, the description and the figures.

Es wird eine Ladevorrichtung vorgeschlagen, bei durch Konfiguration mehrere Halbbrücken unterschiedlich konfiguriert werden. Den Halbbrücken sind Serieninduktivitäten nachgeschaltet, über die durch Konfiguration von Verbindungen die Konfiguration und somit die Funktion der Halbbrücken veränderlich ist. Die Halbbrücken können zusammen mit den Serieninduktivitäten Spannungswandler ausbilden, etwa Aufwärtswandler, Abwärtswandler oder Synchronwandler. Die Halbbrücken sind aktive Halbbrücken d.h. sind steuerbar. Die Halbbrücken haben ferner gleichrichtende Wirkung, so dass über ein Wechselstromanschluss oder über mehrere, konfigurationsabhängige Wechselstromanschlüsse Wechselstrom eingespeist werden kann, der von den Halbbrücken gleichgerichtet wird.A charging device is proposed in which several half-bridges are configured differently by configuration. The half-bridges are followed by series inductances, via which the configuration and thus the function of the half-bridges can be changed by configuring connections. The half-bridges, together with the series inductances, can form voltage converters, such as boost converters, buck converters or synchronous converters. The half-bridges are active half-bridges, i. are controllable. The half-bridges also have rectifying effect, so that can be fed via an AC power connection or via a plurality of configuration-dependent AC connections AC current, which is rectified by the half-bridges.

Zusammen mit den Serieninduktivitäten können die Halbbrücken konfigurierbar einen aktiven Leistungsfaktorkorrekturfilter, ein- oder mehrphasige Gleichrichter, oder einen Spannungswandler ausbilden. Zur Konfiguration sind Konfigurationsverbindungen vorgesehen, die von der gewünschten Konfiguration abhängen. Die Konfigurationsverbindungen verbinden Halbbrücken (über die Serieninduktivitäten) untereinander und/oder mit unterschiedlichen Wechselstromanschlüssen. Die unterschiedlichen Wechselstromanschlüsse sind an unterschiedliche Stromnetzkonfigurationen (1-phasig, 3-phasig, symmetrische Drehstromkonfiguration, Einphasen-Dreileiternetz, insbesondere mit Dreiphasenerweiterung - „Red-Leg Delta“ und/oder unterschiedliche Phasenspannungen) angepasst.Together with the series inductors, the half bridges may configurably form an active power factor correction filter, single or multi-phase rectifiers, or a voltage converter. For configuration, configuration connections are provided, which depend on the desired configuration. The configuration connections connect half bridges (via the series inductances) to each other and / or with different AC connections. The different AC connections are adapted to different power network configurations (1-phase, 3-phase, symmetrical three-phase configuration, single-phase 3-core network, in particular with three-phase expansion - "Red-Leg Delta" and / or different phase voltages).

Die mit der Verwendung bestimmter Drehstromanschlüsse verknüpfte Konfiguration wird mittels der Konfigurationsverbindungen eingestellt. Die Konfigurationsverbindungen sind insbesondere Verbindungen, die nach der Herstellung, Bestückung und/oder Montage hergestellt werden können, etwa Verbindungen von Pins („Jumper“), von Kontaktflächen (insbesondere eines Schaltungsträgers), und/oder von Verbindungen innerhalb eines Wechselstromsteckverbinders, der eingerichtet ist, mit den Wechselstromanschlüssen verbunden zu werden. Die Konfigurationsverbindungen können ferner von mehreren Schaltern, etwa einer Schaltervorrichtung eingestellt werden mittels eines SteuersignalsThe configuration associated with the use of certain three-phase current connections is set by means of the configuration connections. The configuration connections are in particular connections that can be made after manufacture, assembly and / or assembly, such as connections of pins ("jumpers"), contact surfaces (in particular a circuit carrier), and / or connections within an AC plug-in connector that is set up to be connected to the AC power outlets. The configuration connections may also be set by a plurality of switches, such as a switch device, by means of a control signal

In einer ersten Konfiguration kann die Ladevorrichtung mehrere Gleichrichtergruppen aufweisen, die zusammen mit den (den Halbbrücken nachgeschalteten) Induktivitäten eine (ein- oder mehrphasige) H-Brücken-Konfiguration bilden. Es ergibt sich ein aktiver Leistungfaktorkorrekturfilter, insbesondere in der Form eines Vienna-Gleichrichters. Der Leistungskorrekturfilter hat insbesondere die Funktion des Gleichrichtens und des Aufwärtswandelns. Ein Akkumulator ist parallel zu der Parallelschaltung angeschlossen, welche die Halbbrücken miteinander verbindet. Diese (erste) Konfiguration ist zum Anschluss an zwei Phasen geeignet, etwa zwei Phasen eines Einphasen-Dreileiternetzes, bei dem die beiden Phasen an den Enden (und insbesondere nicht an einer Zwischenanzapfung) eines Transformators (oder einer Stromquelle) vorgesehen sind, wie es etwa in den USA der Fall ist, etwa gemäß NFPA 70.In a first configuration, the charging device may comprise a plurality of rectifier groups, which together with the (the half bridges downstream) inductances form a (single or multi-phase) H-bridge configuration. The result is an active power factor correction filter, in particular in the form of a Vienna rectifier. In particular, the power correction filter has the function of rectifying and up-converting. An accumulator is connected in parallel to the parallel circuit, which connects the half bridges together. This (first) configuration is suitable for connection to two phases, such as two phases of a single-phase three-wire network, in which the two phases are provided at the ends (and in particular not at an intermediate tap) of a transformer (or a current source), such as in the United States, such as NFPA 70.

In einer zweiten Konfiguration kann die Ladevorrichtung in eine (mehrphasige, insbesondere dreiphasige oder auch einphasige) Gleichrichtergruppe sowie in eine Spannungswandlergruppe gruppiert sein. Die Gleichrichtergruppe und die Spannungswandlergruppe sind über eine Parallelschaltung, die die Halbbrücken verbindet, miteinander verbunden. Die Spannungswandlergruppe ist über die (zugeordneten) Serieninduktivitäten mit einem Pol eines Akkumulators verbunden, der an diesem Pol (etwa +) von der Parallelschaltung getrennt ist und über die Induktivitäten mit diesem verbunden ist, jedoch über den anderen Pol (etwa -) mit der Parallelschaltung verbunden ist. Diese Verbindung wird vorzugsweise ebenso über die betreffenden Konfigurationsverbindungen hergestellt. Die Spannungswandlergruppe bildet zusammen mit den Serieninduktivitäten insbesondere einen Abwärtswandler. Diese (zweite) Konfiguration ist zum Anschluss an dreiphasiges Drehstromnetz geeignet, etwa ein symmetrisches Drehstromnetz, wie es etwa in Europa verwendet wird, etwa gemäß DIN VDE 0100.In a second configuration, the charging device may be grouped into a (polyphase, in particular three-phase or even single-phase) rectifier group as well as into a voltage transformer group. The rectifier group and the voltage converter group are connected to each other via a parallel circuit connecting the half bridges. The voltage transformer group is over the (assigned) series inductances with a pole of a Accumulator is connected, which is at this pole (approximately +) separated from the parallel circuit and connected to the inductors with this, but is connected via the other pole (approximately -) to the parallel circuit. This connection is preferably also made via the relevant configuration connections. In particular, the voltage converter group together with the series inductances forms a buck converter. This (second) configuration is suitable for connection to a three-phase three-phase system, such as a symmetrical three-phase system, as used in Europe, for example in accordance with DIN VDE 0100.

Wird ein Akkumulator mit einer Nennspannung von ca. 800 V verwendet, so kann über die erste bzw. die zweite Konfiguration dieselben Halbbrücken zum Anschluss an ein US-Wechselstromnetz und an ein europäisches Wechselstromnetz verwendet werden.If an accumulator with a nominal voltage of approx. 800 V is used, the same half-bridges can be used for connection to a US alternating current network and to a European alternating current network via the first or the second configuration.

Es wird daher eine konfigurierbare Wechselstrom-Ladevorrichtung beschrieben, die über eine Vielzahl von steuerbaren Halbbrücken verfügt. Jede Halbbrücke umfasst zwei steuerbare Schalter, die seriell (über einen Verbindungspunkt) miteinander verbunden sind. Jeder Verbindungspunkt kann als Wechselstromanschlusspunkt betrachtet werden. Die Halbbrücken sind mittels einer Parallelschaltung miteinander verbunden. Jede Halbbrücke umfasst zwei äußere Enden, die durch die Serienschaltung der beiden Schalter miteinander verbunden sind. Jeweils eines der Enden jeder Halbbrücke ist miteinander verbunden.It is therefore described a configurable AC charging device having a plurality of controllable half-bridges. Each half-bridge comprises two controllable switches connected in series (via a connection point). Each connection point can be considered as an AC connection point. The half bridges are connected to each other by means of a parallel connection. Each half-bridge comprises two outer ends which are interconnected by the series connection of the two switches. In each case one of the ends of each half-bridge is connected to each other.

Auch die anderen Enden der Serienschaltung der Halbbrücken sind untereinander verbunden, sodass sich zwei Stromschienen ergeben. Diese Stromschienen können auch als Gleichstrom-Stromschienen betrachtet werden, die verschiedene Gleichspannungspotentiale aufweisen. Eine Parallelschaltung verbindet die steuerbaren Halbbrücken, insbesondere wie erwähnt unter Ausbildung von zwei Stromschienen. Die Stromschienen bzw. die Parallelschaltung ist mit einem Akkumulatoranschluss verbunden, insbesondere ist eines der beiden Potentiale der Parallelschaltung mit einem Pol des Akkumulatoranschlusses verbunden, während das andere Potential der Parallelschaltung mit dem anderen Pol des Akkumulatoranschlusses verbunden ist. Somit ist der zweipolige Akkumulatoranschluss parallel zur Parallelschaltung angeschlossen, welche die steuerbaren Halbbrücken verbindet. Es ergibt sich eine BnC-Brücke, wobei n der doppelten Anzahl der Halbbrücken entspricht.The other ends of the series circuit of the half bridges are connected to each other, resulting in two busbars. These busbars can also be considered as DC busbars having different DC potentials. A parallel connection connects the controllable half bridges, in particular as mentioned with the formation of two bus bars. The busbars or the parallel circuit is connected to a rechargeable battery terminal, in particular one of the two potentials of the parallel circuit is connected to one pole of the rechargeable battery terminal, while the other potential of the parallel circuit is connected to the other terminal of the rechargeable battery terminal. Thus, the two-pole accumulator terminal is connected in parallel to the parallel circuit, which connects the controllable half-bridges. The result is a BnC bridge, where n is twice the number of half bridges.

Die Ladevorrichtung weist Serieninduktivitäten auf. Über diese ist die Wechselstromseite der Halbbrücken mit einer Wechselstromschnittstelle der Ladevorrichtung verbunden. Mit anderen Worten sind die Serieninduktivitäten jeweils seriell an ein Verbindungspunkt der beiden Schalter jeder Halbbrücke verbunden. The charging device has series inductances. About this, the AC side of the half-bridges is connected to an AC interface of the charging device. In other words, the series inductances are each serially connected to a connection point of the two switches of each half-bridge.

Die Serieninduktivitäten sind vorzugsweise zumindest brückenweise gleich groß. Jeder Halbbrücke ist eine Serieninduktivität zugeordnet und (über den Verbindungspunkt) der Halbbrücke mit dieser (einseitig) verbunden. Die Serieninduktivitäten führen jeweils zu der Wechselstromschnittstelle der Ladevorrichtung bzw. zu Konfigurationsverbindungen. Über die Serieninduktivitäten sind die Halbbrücken individuell mit der Wechselstromschnittstelle der Ladevorrichtung verbunden. Die Wechselstromschnittstelle bietet für jede (über die jeweilige Serieninduktivität angeschlossene) Halbbrücke einen Anschluss, an den insbesondere eine der Konfigurationsverbindungen und/oder Wechselstromanschlüsse angeschlossen werden können.The series inductances are preferably the same size, at least in bridges. Each half-bridge is associated with a series inductance and connected (via the connection point) of the half-bridge with this (one-sided). The series inductances each lead to the AC interface of the charging device or to configuration connections. About the series inductances, the half-bridges are individually connected to the AC interface of the charging device. The AC interface provides for each (connected via the respective series inductance) half-bridge a port to which in particular one of the configuration connections and / or AC connections can be connected.

Durch die Belegung der Wechselstromschnittstelle ergibt sich die Konfiguration, wobei eine von mehreren Konfigurationsverbindungen an dieser Schnittstelle die entsprechende Konfiguration (durch die Verbindungen) herstellen. Auf dieses Weise kann durch die Belegung an der Wechselstromschnittstelle durch die betreffenden Konfigurationsverbindungen die gewünschte Konfiguration gewählt werden. Bei unterschiedlichen Konfigurationen bestehen an der Wechselstromschnittstelle unterschiedliche Konfigurationsverbindungen. Während die Wechselstromschnittstelle vorzugsweise bei unterschiedlichen Konfigurationen die gleiche ist, ergeben sich unterschiedliche Konfigurationsverbindungen bei unterschiedlichen Konfigurationen an dieser Wechselstromschnittstelle.By occupying the AC interface, the configuration results, with one of several configuration connections at that interface establishing the appropriate configuration (through the connections). In this way, by occupying the AC interface through the relevant configuration connections the desired configuration can be selected. Different configurations have different configuration connections at the AC interface. While the AC interface is preferably the same in different configurations, different configuration connections result in different configurations at this AC interface.

Ist die Wechselstromschnittstelle beispielsweise als Pingruppe, Kontaktflächengruppe oder Steckelement ausgebildet, so kann auf einfache Weise die Konfiguration hergestellt werden. Insbesondere kann die Konfiguration hergestellt werden, indem die gewünschten Konfigurationsverbindungen gemäß der gewünschten Konfiguration durch Auflöten, Kontaktieren oder Aufstecken von betreffenden Verbindungselementen definiert werden. Die Wechselstromschnittstelle ist daher ausgebildet, mit unterschiedlichen Konfigurationsverbindungen verbunden zu werden, das heißt bei unterschiedlichen Konfigurationen unterschiedlich belegt zu werden (mittels der Konfigurationsverbindungen). Die Wechselstromschnittstelle wird insbesondere von Kontakten gebildet, die von außen zugreifbar sind, sodass eine Montage oder eine anderweitige Art der Belegung einfach vorgesehen werden kann.If the AC interface is designed, for example, as a ping group, contact surface group or plug-in element, then the configuration can be produced in a simple manner. In particular, the configuration can be made by defining the desired configuration connections according to the desired configuration by soldering, contacting, or plugging respective connectors. The AC interface is therefore designed to be connected to different configuration connections, that is, to be differently allocated in different configurations (by means of the configuration connections). The AC interface is particularly formed by contacts that are accessible from the outside, so that an assembly or other type of occupancy can be easily provided.

In einer ersten Konfiguration weist die Ladevorrichtung erste Konfigurationsverbindungen auf, durch die die Halbbrücken in mehrere Gleichrichtergruppen gruppiert werden. Die Konfigurationsverbindungen verbinden die Serieninduktivitäten gemäß Konfiguration untereinander, insbesondere an einem Ende der Induktivitäten, das entfernt zu den Halbbrücken angeordnet ist. Während sich somit auf einer Seite der Serieninduktivitäten die Halbbrücken befinden, befinden sich auf der anderen Seite der Serieninduktivitäten die gewünschten Konfigurationsverbindungen. Die hier erwähnte Gruppierung in mehrere Gleichrichtergruppen ergibt sich durch die Konfigurationsverbindungen, die zwischen den Serieninduktivitäten (gemäß Konfiguration) bestehen. Die Gruppierung findet somit dadurch statt, dass die betreffenden Halbbrücken über die Serieninduktivitäten miteinander verbunden werden, oder nicht.In a first configuration, the charging device has first configuration connections by which the half-bridges are grouped into a plurality of rectifier groups. The Configuration connections connect the series inductors according to configuration with one another, in particular at one end of the inductances, which is arranged remote from the half bridges. Thus, while the half-bridges are located on one side of the series inductors, on the other side of the series inductances are the desired configuration connections. The grouping into several rectifier groups mentioned here results from the configuration connections that exist between the series inductances (as configured). The grouping thus takes place in that the respective half-bridges are connected to one another via the series inductances or not.

Die mehreren Gleichrichtergruppen sind jeweils unterschiedlichen Phasen zugeordnet, etwa einer ersten und einer zweiten Phase eines Einphasen-Dreileiternetzes. Alternativ können die Gleichrichtergruppen unterschiedlichen Phasen eines mehrphasigen Drehstromnetzes zugeordnet sein. Auch ist es möglich, dass die Gleichrichtergruppen einen Neutralleiter einerseits und ein oder mehreren Phasenleitern andererseits zugeordnet sind.The plurality of rectifier groups are each associated with different phases, such as a first and a second phase of a single-phase three-wire network. Alternatively, the rectifier groups may be associated with different phases of a polyphase three-phase network. It is also possible for the rectifier groups to be assigned a neutral conductor on the one hand and one or more phase conductors on the other hand.

Zusammen mit den Gleichrichtergruppen bilden die Serieninduktivitäten einen aktiven Leistungsfaktorkorrekturfilter. Bei diesem sind die Gleichrichtergruppen beispielsweise in H-Form zueinander gruppiert; es kann sich beispielsweise ein Vienna-Gleichrichter ergeben. Die Serieninduktivitäten bilden hierbei Energiespeicher und dienen insbesondere in Kombination mit den Halbbrücken zum Hochsetzstellen der betreffenden Gleichrichterspannung.Together with the rectifier groups, the series inductors form an active power factor correction filter. In this case, the rectifier groups are grouped for example in H-shape to each other; it may, for example, result in a Vienna rectifier. In this case, the series inductances form energy stores and, in particular in combination with the half bridges, serve to boost the relevant rectifier voltage.

In dieser ersten Konfiguration weist die Ladevorrichtung einen ersten Wechselstromanschluss auf. Dieser ist mit den ersten Konfigurationsverbindungen und insbesondere mit den Serieninduktivitäten verbunden. Der Wechselstromanschluss kann mehrere Kontakte aufweisen, wobei jeder Kontakt über betreffende Serieninduktivitäten zu einer der mehreren Gleichrichtergruppen führt. Der erste Wechselstromanschluss ist über die ersten Konfigurationsverbindungen mit der Wechselstromschnittstelle (und somit mit den Serieninduktivitäten) verbunden. Vorzugsweise sind alle Halbbrücken mit einer der Gleichrichtergruppen verbunden. Bestehen beispielsweise zwei Gleichrichtergruppen, so ist auch der erste Wechselstromanschluss vorzugsweise zweiphasig bzw. zweipolig. Die Gleichrichtergruppen, die von den ersten Konfigurationsverbindungen gruppiert werden, weisen eine gleich große Anzahl an Halbbrücken auf.In this first configuration, the charging device has a first AC connection. This is connected to the first configuration connections and in particular to the series inductances. The AC terminal may have a plurality of contacts, each contact leading via respective series inductances to one of the plurality of rectifier groups. The first AC terminal is connected to the AC interface (and thus to the series inductances) via the first configuration connections. Preferably, all half bridges are connected to one of the rectifier groups. For example, if there are two rectifier groups, the first AC connection is also preferably two-phase or two-pole. The rectifier groups grouped by the first configuration connections have an equal number of half bridges.

In einer zweiten Konfiguration weist die Ladevorrichtung zwei Konfigurationsverbindungen auf, die sich von den ersten Konfigurationsverbindungen unterscheiden. Durch die zweiten Konfigurationsverbindungen wird die Halbbrücke in mindestens eine Gleichrichtergruppe und in mindestens eine Spannungswandlergruppe unterteilt. Die Serieninduktivitäten, die zu Halbbrücken der gleichen Gleichrichtergruppe führen, sind von den zweiten Konfigurationsverbindungen miteinander verbunden. Bei mehreren Gleichrichtergruppen sind die Induktivitäten, die zur gleichen Gleichrichtergruppe führen, miteinander verbunden, jedoch sind Induktivitäten, die zu verschiedenen Gleichrichtergruppen führen, nicht miteinander verbunden. Die Halbbrücken, die der mindestens einen Spannungswandlergruppe zugeordnet sind, bilden - insbesondere zusammen mit dem zugehörigen Serieninduktivitäten - einen Spannungswandler, während die mindestens eine Gleichrichtergruppe einen Gleichrichter bildet. Zusammen ergibt sich ein gleichrichtender Spannungswandler.In a second configuration, the loader has two configuration connections that differ from the first configuration connections. Due to the second configuration connections, the half-bridge is subdivided into at least one rectifier group and into at least one voltage transformer group. The series inductances leading to half-bridges of the same rectifier group are interconnected by the second configuration connections. With multiple rectifier groups, the inductors leading to the same rectifier group are connected together, but inductors leading to different rectifier groups are not connected. The half bridges, which are assigned to the at least one voltage transformer group, form a voltage converter, in particular together with the associated series inductances, while the at least one rectifier group forms a rectifier. Together, this results in a rectifying voltage transformer.

In der ersten Konfiguration sind alle der ersten Konfigurationsverbindungen mit dem ersten Wechselstromanschluss verbunden. In der zweiten Konfiguration ist mindestens ein Kontakt des zweiten Wechselstromanschlusses über die zweiten Konfigurationsverbindungen mit den Halbleitern verbunden, wobei eine Verbindung, welche die Spannungswandlergruppe gruppiert, nicht mit einem Wechselstromanschluss verbunden ist, sondern mit Batterieanschlusspol bzw. einem Batteriepol. In der zweiten Konfiguration ist somit nur ein Teil der zu den Halbbrücken führenden Serieninduktivitäten mit dem Wechselstromanschluss verbunden, während ein weiterer Teil der zu weiteren Halbleiterbrücken führenden Serieninduktivitäten mit einem Akkumulatoranschluss bzw. mit einem Pol hiervon verbunden ist.In the first configuration, all of the first configuration connections are connected to the first AC connection. In the second configuration, at least one contact of the second AC terminal is connected to the semiconductors via the second configuration connections, wherein a connection grouping the voltage conversion group is not connected to an AC terminal but to a battery terminal. Thus, in the second configuration, only a portion of the series inductors leading to the half-bridges is connected to the AC terminal, while another portion of the series inductances leading to further semiconductor bridges is connected to one accumulator terminal and one pole thereof, respectively.

Durch die weitere Konfiguration können dadurch die Halbbrücken zu unterschiedlichen Funktionen verwendet werden, wobei insbesondere in der zweiten Konfiguration zwei unterschiedliche Gruppen gebildet werden, die über die Parallelschaltung miteinander verbunden sind.As a result of the further configuration, the half bridges can thus be used for different functions, with two different groups being formed in particular in the second configuration, which are connected to one another via the parallel connection.

In der ersten Konfiguration verbinden die ersten Konfigurationsverbindungen eine Gruppe von Serieninduktivitäten untereinander (an der Seite der Wechselstromschnittstelle) sowie mit einem ersten Kontakt des ersten Wechselstromanschlusses. Eine zweite Gruppe von Serieninduktivitäten wird von den ersten Konfigurationsverbindungen untereinander sowie mit einem zweiten Kontakt des ersten Wechselstromanschluss verbunden, insbesondere auf der Seite der Wechselstromschnittstelle. Die erste und die zweite Gruppe sind zueinander disjunkt, d. h. es gibt keine Serieninduktivität, die zu beiden Gruppen gehört. Vorzugsweise sind alle Halbbrücken gruppiert. Zudem sind insbesondere die Gruppen gleich groß, d. h. umfassen die gleiche Anzahl an Halbbrücken. Die Serieninduktivitäten führen zu Verbindungspunkten der Halbbrücken, d. h. zu Verbindungspunkten zwischen zwei seriellen Schaltern.In the first configuration, the first configuration connections connect a group of series inductances to each other (on the side of the AC interface) and to a first contact of the first AC terminal. A second group of series inductances is connected by the first configuration connections with each other as well as with a second contact of the first AC connection, in particular on the side of the AC interface. The first and second groups are disjoint to each other, i. H. there is no series inductance that belongs to both groups. Preferably, all half-bridges are grouped. In addition, especially the groups are the same size, d. H. include the same number of half bridges. The series inductances lead to connection points of the half bridges, i. H. to connection points between two serial switches.

Die Schalter der Halbbrücken sind vorzugsweise Halbleiterschalter, insbesondere Transistoren, wie IGBTs oder MOSFETs. Serieninduktivitäten der jeweiligen Gruppen werden untereinander mittels der Konfigurationsverbindungen gemäß Konfiguration verbunden. Da die Serieninduktivitäten zu den Halbbrücken führen, werden dadurch auch die Halbbrücken gruppiert. Die Halbbrücken sind somit dadurch gruppiert, dass diese über die Serieninduktivitäten zu den jeweiligen Konfigurationsverbindungen führen, die die betreffenden Halbbrücken (über die Serieninduktivitäten) gemäß Konfiguration verbinden. Eine Konfigurationsverbindung verbindet insbesondere alle Induktivitäten, die zu der gleichen Halbleiterbrückengruppe führen. Wie erwähnt kann eine Gruppe von den betreffenden Konfigurationsverbindungen mit einem Pol eines Akkumulators, mit einem Akkumulatoranschluss bzw. einem Kontakt eines Akkumulatoranschlusses oder mit einem Wechselstromanschluss bzw. einem Kontakt des Wechselstromanschlusses verbunden sein. Die Gruppen der Halbleiterbrücken sind individuell. Insbesondere verbindet keine Konfigurationsverbindung Halbbrücken unterschiedlicher Gruppen miteinander bzw. Serieninduktivitäten, die zu Halbbrücken unterschiedlicher Gruppen führen. The switches of the half bridges are preferably semiconductor switches, in particular transistors, such as IGBTs or MOSFETs. Series inductances of the respective groups are interconnected by means of the configuration connections according to the configuration. Since the series inductances lead to the half bridges, this also groups the half bridges. The half-bridges are thus grouped by the fact that they lead via the series inductances to the respective configuration connections that connect the respective half-bridges (via the series inductances) according to the configuration. In particular, a configuration connection connects all inductances leading to the same semiconductor bridge group. As mentioned, a group of the respective configuration connections may be connected to a pole of a battery, to a battery terminal or to a contact of a battery terminal, or to an AC terminal or a contact of the AC power terminal, respectively. The groups of semiconductor bridges are individual. In particular, no configuration connection connects half-bridges of different groups with each other or series inductances leading to half-bridges of different groups.

In der ersten Konfiguration können die ersten Konfigurationsverbindungen eine Batterieverbindung umfassen. Über diese Batterieverbindung ist die Parallelschaltung der Halbbrücken parallel zum Akkumulatoranschluss angeschlossen. Hierbei verbindet die Batterieverbindung in serieller Weise den Akkumulatoranschluss mit bzw. ein Potential hiervon mit einer Seite der Parallelschaltung. Die beiden Poole des Akkumulatoranschlusses sind somit parallel zur Parallelschaltung der Halbbrücken angeschlossen. Die Batterieverbindung der ersten Konfigurationsverbindungen ist in den zweiten Konfigurationsverbindungen nicht vorgesehen. Die beiden Potentiale, die sich durch die Parallelschaltung der Halbbrücken ergeben, entsprechen einer Gleichspannungsseite, an die der Akkumulatoranschluss angeschlossen ist, insbesondere beide Potentiale des Akkumulatoranschlusses. Dadurch kann die von den Halbbrücken erzeugte Gleichspannung (ausgehend von dem ersten Wechselstromanschluss) direkt und in paralleler Weise an den Akkumulator übertragen werden. Wie Batterieverbindung der ersten Konfigurationsverbindungen ist in der zweiten Konfiguration nicht vorgesehen und ist insbesondere offen.In the first configuration, the first configuration connections may include a battery connection. About this battery connection, the parallel connection of the half-bridges is connected in parallel to the accumulator connection. In this case, the battery connection connects the accumulator terminal in series with or a potential thereof to one side of the parallel circuit. The two pools of the accumulator connection are thus connected in parallel to the parallel connection of the half bridges. The battery connection of the first configuration connections is not provided in the second configuration connections. The two potentials that result from the parallel connection of the half bridges correspond to a DC voltage side to which the accumulator connection is connected, in particular both potentials of the accumulator connection. As a result, the DC voltage generated by the half-bridges (starting from the first AC connection) can be transmitted directly and in parallel to the accumulator. Like battery connection of the first configuration connections is not provided in the second configuration and is in particular open.

In der zweiten Konfiguration verbinden die zweiten Konfigurationsverbindungen mindestens eine erste Gruppe von Serieninduktivitäten untereinander, insbesondere an der Wechselstromschnittstelle. Ferner wird die mindestens erste Gruppe mit dem zweiten Stromanschluss verbunden. Bei mehreren Gruppen von Serieninduktivitäten die jeweils von den zweiten Konfigurationsverbindungen untereinander verbunden werden, sind die Gruppen jeweils mit einem einzelnen Kontakt des Wechselstromeinflusses verbunden. Es können sich daher bei mehreren ersten Gruppen von untereinander verbundenen Serieninduktivitäten mehrere Phasen ergeben, die mit den jeweiligen Phasen des zweiten Wechselstromanschlusses verbunden sind. Über die Serieninduktivitäten verbinden diese zweiten Konfigurationsverbindungen die Halbbrücken untereinander, insbesondere gruppenweise. Es werden hierdurch Verbindungspunkte zwischen zwei Schaltern der Halbbrücken über die betreffenden Serieninduktivitäten und die zugehörigen zweiten Konfigurationsverbindungen miteinander verbunden. Insbesondere bei drei ersten Gruppen von Serieninduktivitäten, die gruppenweise untereinander verbunden sind, ergeben sich mehrere Phasen. Insbesondere kann die Gruppierung in drei erste Phasen ausgeführt werden. Der zweite Wechselstromanschluss ist hierbei ein mehrphasiger Anschluss, beispielsweise ein Drehstromanschluss. Die erste Gruppe oder mehreren ersten Gruppen betreffen nur einen Teil der Serieninduktivitäten und somit nur einen Teil der Halbbrücken.In the second configuration, the second configuration connections connect at least a first group of series inductances to each other, in particular to the AC interface. Furthermore, the at least first group is connected to the second power connection. With multiple groups of series inductors each connected by the second configuration interconnections, the groups are each connected to a single contact of the AC influence. It can therefore result in several first groups of interconnected series inductances several phases, which are connected to the respective phases of the second AC terminal. Via the series inductances, these second configuration connections connect the half bridges with one another, in particular in groups. As a result, connection points between two switches of the half bridges are connected to one another via the respective series inductances and the associated second configuration connections. Particularly in the case of three first groups of series inductances, which are interconnected in groups, several phases result. In particular, the grouping can be carried out in three first phases. The second AC connection is in this case a multi-phase connection, for example a three-phase connection. The first group or several first groups concern only a part of the series inductances and thus only a part of the half bridges.

Die betreffenden zweiten Konfigurationsverbindungen verbinden die mindestens eine erste Gruppe an der Wechselstromschnittstelle untereinander. Eine zweite Gruppe von Serieninduktivitäten wird von den zweiten Konfigurationsverbindungen untereinander und mit dem Akkumulatoranschluss verbunden. Die zweite Gruppe bildet hierbei die Spannungswandlergruppe während die erste Gruppe die (ein- oder mehrphasige) Gleichrichtergruppe bildet. Wie erwähnt sind die Gruppen der Halbbrücken über die Parallelschaltung miteinander verbunden. Die Serieninduktivitäten der zweiten Gruppe sind untereinander verbunden und insbesondere mit einem Pol des Akkumulatoranschlusses, beispielsweise den Pluspol. Die betreffenden Serieninduktivitäten sind hierbei nicht direkt mit der Parallelschaltung verbunden, so dass die zweite Gruppe eine Leistung direkt über den betreffenden Pol des Akkumulators in diesen einspeisen kann, nachdem in der zweiten Gruppe von Halbbrücken eine Spannungswandlung durchgeführt wurde (zusammen mit den betreffenden Serieninduktivitäten).The respective second configuration connections connect the at least one first group to one another at the AC interface. A second group of series inductors is connected to each other and to the accumulator terminal from the second configuration connections. The second group forms the voltage transformer group, while the first group forms the (single or multi-phase) rectifier group. As mentioned, the groups of half bridges are connected to each other via the parallel connection. The series inductances of the second group are connected to one another and in particular to one pole of the accumulator terminal, for example the positive pole. The respective series inductances are in this case not directly connected to the parallel circuit, so that the second group can feed a power directly through the respective pole of the accumulator in this, after in the second group of half-bridges, a voltage conversion was performed (along with the relevant series inductances).

In der zweiten Konfiguration umfassen die zweiten Konfigurationsverbindungen eine Batterieverbindung, über die die zweite Gruppe von Serieninduktivitäten mit dem Akkumulatoranschluss verbunden ist, insbesondere mit einem Pol des Akkumulatoranschlusses. Die Batterieverbindung der ersten Konfigurationsverbindungen und die Batterieverbindung der zweiten Konfigurationsverbindungen bestehen wechselseitig; in der ersten Konfiguration besteht nur die Batterieverbindung der ersten Konfigurationsverbindung und in der zweiten Konfiguration besteht nur die Batterieverbindung der zweiten Konfigurationsverbindungen.In the second configuration, the second configuration connections comprise a battery connection, via which the second group of series inductances is connected to the accumulator connection, in particular to one pole of the accumulator connection. The battery connection of the first configuration connections and the battery connection of the second configuration connections exist mutually; in the first configuration, only the battery connection of the first configuration connection exists and in the second configuration, only the battery connection of the second configuration connection exists.

Vorzugsweise gruppieren die ersten Konfigurationsverbindungen die Halbbrücken in zwei Gleichrichtergruppen, in drei Gleichrichtergruppen oder in eine gerade Anzahl von Gleichrichtergruppen. Diese sind jeweils mit einem eigenen Phasenanschluss des ersten Wechselstromanschlusses verbunden. Bei zwei Gleichrichtergruppen kann dadurch ein zweiphasiger erster Wechselstromanschluss verwendet werden, wie es etwa bei einem Einphasen-Dreileiternetz der Fall ist, wie es in den USA vorkommt. Preferably, the first configuration connections group the half-bridges into two rectifier groups, three rectifier groups, or an even number of rectifier groups. These are each connected to a separate phase connection of the first AC connection. With two rectifier groups, this makes it possible to use a two-phase first AC connection, as is the case with a single-phase three-wire network, as is the case in the USA.

In der zweiten Konfiguration können die Halbbrücken von den zweiten Konfigurationsverbindungen mehrere Gleichrichtergruppen und in eine Spannungswandlergruppe unterteilt werden. Diese sind über die Parallelschaltung miteinander verbunden. Die zweiten Konfigurationsverbindungen können die Halbbrücken in drei Gleichrichtergruppen aufteilen, um so eine dreiphasige Gruppierung für die Gleichrichtergruppen zu schaffen. Eine (einzige) Spannungswandlergruppe kann genügen, um so die von den Gleichrichtergruppen über die Parallelschaltung übertragene Leistung einer Spannungswandlung zu unterwerfen, insbesondere einer Abfallspannungswandlung.In the second configuration, the half bridges from the second configuration connections can be divided into a plurality of rectifier groups and into a voltage converter group. These are connected to each other via the parallel connection. The second configuration connections can divide the half-bridges into three rectifier groups so as to provide a three-phase grouping for the rectifier groups. A (single) voltage converter group may be sufficient to subject the power transmitted by the rectifier groups via the parallel circuit to voltage conversion, in particular a waste voltage conversion.

In der ersten Konfiguration kann sich insbesondere eine B2C-Konfiguration der Halbleiterbrücken ergeben, wobei mehrere Halbleiterbrücken parallel geschaltet sind, und über die jeweiligen Konfigurationsverbindungen miteinander verbunden sind. Dadurch können die Halbleiterbrücken in zwei verschiedene Gruppen aufgeteilt werden, die gleich angesteuert und parallel miteinander verbunden sind, beispielsweise eine erste Gruppe von fünf Halbbrücken und eine zweite Gruppe von ebenso fünf Halbbrücken die gemäß der ersten Konfiguration verbunden sind. In der ersten Konfiguration kann jede Gruppe jedoch auch unterteilt sein in Untergruppen, wobei jeder Untergruppe ein eigener Kontakt des Wechselstromanschlusses zugeordnet wird. Dadurch können mehrere zweiphasige Versorgungsnetzabschnitte an die Ladevorrichtung angeschlossen werden. Insbesondere können durch die erste Konfigurationsverbindungen auch die Halbbrücken nicht miteinander verbunden sein, sondern individuell mit einem entsprechenden Kontakt des Wechselstromanschlusses verbunden sein.In the first configuration, in particular, a B2C configuration of the semiconductor bridges may result, wherein a plurality of semiconductor bridges are connected in parallel, and are connected to one another via the respective configuration connections. Thereby, the semiconductor bridges can be divided into two different groups, which are equally driven and connected in parallel, for example, a first group of five half-bridges and a second group of also five half-bridges which are connected according to the first configuration. However, in the first configuration, each group may also be subdivided into subgroups, with each subgroup being assigned a separate contact of the AC power connector. As a result, several two-phase supply network sections can be connected to the charging device. In particular, the half bridges can not be connected to one another by the first configuration connections, but can be connected individually to a corresponding contact of the AC connection.

Im Rahmen der zweiten Konfiguration können drei Gleichrichtergruppen vorliegen. Jede Gruppe kann hiervon ein oder mehrere Halbbrücken umfassen, die miteinander verbunden sind. Beispielsweise können drei Gleichrichtergruppen vorgesehen sein, um so einen dreiphasigen zweiten Wechselstromanschluss zu ermöglichen. Jede Gleichrichtergruppe kann ein, zwei oder mehr als zwei Halbbrücken umfassen, die miteinander verbunden sind. Beispielsweise können sechs Halbleiterbrücken vorgesehen sein, die in drei Gleichrichtergruppen unterteilt sind. Es ergibt sich eine B6C-Konfiguration. Die Spannungswandlergruppe kann insbesondere zwei oder vorzugsweise vier Halbbrücken umfassen. Wenn beispielsweise zehn Halbleiterbrücken vorliegen, können in der zweiten Konfiguration drei Gleichrichtergruppen mit zwei Halbbrücken bestehen, und die Spannungswandlergruppe kann vier Halbbrücken umfassen. In der ersten Konfiguration können bei zehn Halbleiterbrücken zwei Gleichrichtergruppen vorgesehen sein, die jeweils fünf Halbbrücken umfassen.In the second configuration, there may be three rectifier groups. Each group may comprise one or more half-bridges connected to each other. For example, three rectifier groups may be provided so as to enable a three-phase second AC connection. Each rectifier group may comprise one, two or more than two half-bridges connected together. For example, six semiconductor bridges may be provided, which are divided into three rectifier groups. The result is a B6C configuration. The voltage transformer group may in particular comprise two or preferably four half-bridges. For example, if there are ten semiconductor bridges, in the second configuration, there may be three rectifier groups with two half-bridges, and the voltage converter group may comprise four half-bridges. In the first configuration, ten semiconductor bridges may have two rectifier groups, each comprising five half-bridges.

Die Ladestromvorrichtung kann ferner eine Steuerung aufweisen, die ansteuernd mit den Halbbrücken verbunden ist. Die Steuerung kann in der ersten Konfiguration eingerichtet sein, die Halbbrücken gleichzeitig der Gruppen als Schalter des Leistungsfaktorkorrekturfilters anzusteuern. Die Steuerung kann ferner eingerichtet sein, in der zweiten Konfiguration die Halbbrücken der Spannungswandlergruppe als Schalter eines Spannungswandlers anzusteuern, während die Schalter der mindestens einen Gleichrichtergruppe als Schalter eines aktiven Gleichrichters von der Steuerung angesteuert werden. Die Steuerung kann somit zwei Betriebsmodi aufweisen, die den zwei Konfigurationen zugeordnet sind.The charging current device may further include a controller that is drivingly connected to the half-bridges. The controller may be configured in the first configuration to simultaneously drive the half-bridges of the groups as switches of the power factor correction filter. The controller may be further configured to drive in the second configuration, the half bridges of the voltage converter group as a switch of a voltage converter, while the switches of the at least one rectifier group are controlled as a switch of an active rectifier from the controller. The controller may thus have two modes of operation associated with the two configurations.

Die Steuerung kann einen Eingang für einen Frequenzwert, einen Spannungswert oder eine Versorgungssystemwert aufweisen, wobei der Versorgungssystemwert wiedergibt, ob ein einphasiges Netz, ein mehrphasiges Netz, ein symmetrisches Drehstromnetz etwa nach DIN VDE 0100 (wie es in Europa verwendet wird) oder ein Einphasen-Dreileiternetz etwa nach NFPA 70 (wie es in den USA verwendet wird) angeschlossen wird.The controller may have an input for a frequency value, a voltage value or a supply system value, the supply system value indicating whether a single-phase network, a polyphase network, a symmetrical three-phase network according to DIN VDE 0100 (as used in Europe) or a single-phase Three-wire network is about NFPA 70 (as used in the US) is connected.

Die ersten und/oder die zweiten Konfigurationsverbindungen können konfigurierbar ausgebildet sein mittels einer Schaltervorrichtung, die elektromechanische Schaltern und/oder Halbleiterschalter umfasst, etwa Transistoren wie MOSFETs oder IGBTs oder mittels TRIACs oder Thyristoren. Die Steuerung ist vorzugsweise ansteuernd mit der Schaltervorrichtung verbunden und eingerichtet, die betreffenden Schalter durch Steuersignale anzusteuern. Dadurch ist die Steuerung ausgestaltet, die Konfiguration einzustellen. In diesem Fall sind die Konfigurationsverbindungen durch Steuersignale und insbesondere mittels der Steuerung einstellbar. Die Steuerung, die die Schalter der Halbbrücken ansteuert, und die Steuerung, die die Schaltervorrichtung ansteuert, können ein- und dieselbe Steuerung sein oder können Teile einer gemeinsamen Steuereinheit sein. Es kann eine übergeordnete Steuerungsvorrichtung vorgesehen sein, die ansteuernd mit der genannte Steuerung oder Steuerungen verbunden ist.The first and / or the second configuration connections may be configurable by means of a switch device comprising electromechanical switches and / or semiconductor switches, such as transistors such as MOSFETs or IGBTs or by means of TRIACs or thyristors. The controller is preferably drivingly connected to the switch device and adapted to drive the respective switch by control signals. As a result, the controller is configured to set the configuration. In this case, the configuration connections are adjustable by control signals and in particular by means of the control. The controller that controls the switches of the half-bridges and the controller that controls the switch device may be one and the same controller or may be parts of a common control unit. It may be provided a higher-level control device, which is drivingly connected to said controller or controls.

Im Folgenden ist eine Möglichkeit zur Ausbildung der Konfigurationsverbindungen als fest verdrahtete (jedoch konfigurierbare) Verbindungen dargestellt. Die ersten und/oder die zweiten Konfigurationsverbindungen können konfiguriert oder ausgebildet sein mittels Pins und mindestens einer auf dieser aufsteckbaren Brücke. Ferner können Kontaktflächen und mindestens ein darauf montierbarer Verbinder vorgesehen sein. Zudem können Steckverbinder vorgesehen sein, dessen Pinbelegung oder dessen mindestens eine Verbindung zwischen Kontakten des Steckverbinders die erste oder die zweite Konfigurationsverbindung teilweise oder vollständig realisiert. Dieser Steckverbinder umfasst vorzugsweise auch den ersten Wechselstromanschluss oder den zweiten Wechselstromanschluss. Insbesondere sind zwei verschiedene Steckverbinder vorgesehen, wobei die Steckverbinder unterschiedliche Konfigurationen bewirken, wobei einer der Steckverbinder gemäß der gewünschten Konfiguration ausgewählt wird und mit der Wechselstromschnittstelle verbunden wird. Der betreffende Steckverbinder kann alle oder einen Teil der betreffenden ersten oder zweiten Konfigurationsverbindungen herstellen. The following is one way of forming the configuration connections as hard-wired (but configurable) connections. The first and / or the second configuration connections can be configured or formed by means of pins and at least one bridge which can be attached to this. Furthermore, contact surfaces and at least one connector which can be mounted thereon can be provided. In addition, connectors can be provided, the pin assignment or at least one connection between contacts of the connector, the first or the second configuration connection realized partially or completely. This connector preferably also includes the first AC terminal or the second AC terminal. In particular, two different connectors are provided, with the connectors effecting different configurations, with one of the connectors selected according to the desired configuration and connected to the AC interface. The connector in question may produce all or part of the respective first or second configuration connections.

Beispielsweise kann der Steckverbinder alle Konfigurationsverbindungen herstellen, bis auf die Verbindung zum Batterieanschluss. Alternativ kann der Steckverbinder aber auch entsprechend gebrückte Kontakte aufweisen, um auch die Batterieverbindung der jeweiligen Konfiguration auszubilden. Einige der Konfigurationsverbindungen, insbesondere die Konfigurationsverbindungen, die an der Wechselstromschnittstelle Halbbrücken miteinander verbinden, sowie gegebenenfalls auch zu der Batterie und/oder zu einem Wechselstromanschluss führende Konfigurationsverbindungen, können in einem oder in mehreren Verbinderkörpern wie Steckerkörper physisch (jedoch nicht elektrisch) miteinander verbunden sein. Dadurch werden können Fehler bei der Konfiguration vermieden werden, da durch die Wahl eines Verbinderkörpers mehrere und vorzugsweise alle Konfigurationsverbindungen definiert sind. Es wird vermieden, dass durch einen Fehler Konfigurationsverbindungen unterschiedlicher (d.h. nicht zueinander passender) Konfigurationen gleichzeitig vorgesehen werden.For example, the connector may make all the configuration connections except for the connection to the battery connector. Alternatively, however, the connector can also have correspondingly bridged contacts in order to also form the battery connection of the respective configuration. Some of the configuration connections, in particular the configuration connections which interconnect half-bridges at the AC interface, and optionally also configuration connections leading to the battery and / or AC, may be physically (but not electrically) connected in one or more connector bodies such as plug bodies. As a result, errors in the configuration can be avoided, since the choice of a connector body several and preferably all configuration connections are defined. It is avoided that configuration errors of different (i.e., mismatched) configurations are provided simultaneously by a fault.

Ferner wird ein Verfahren zum Konfigurieren der Wechselstrom-Ladevorrichtung beschrieben, wie sie hierin beansprucht und beschrieben ist. Die Ladevorrichtung wird konfiguriert durch dauerhaftes Herstellen der ersten Konfigurationsverbindungen oder der zweiten Konfigurationsverbindungen. Das Verfahren kann auch vorsehen, dass zum Einstellen der ersten Konfigurationsverbindungen zwei Konfigurationsverbindungen gelöst werden und dass zum Herstellen von zweiten Konfigurationsverbindungen erste Konfigurationsverbindungen gelöst werden. Das Herstellen und Lösen von Konfigurationsverbindungen kann durch Ändern von Belegungen, etwa an Pins oder Kontakten realisiert werden oder durch Einstellen von Schaltern der Schaltervorrichtung.Further described is a method of configuring the AC charging device as claimed and described herein. The charging device is configured by permanently establishing the first configuration connections or the second configuration connections. The method may also provide that for setting the first configuration connections two configuration connections are resolved and that first configuration connections are made for establishing second configuration connections. The establishment and release of configuration connections can be realized by changing assignments, such as on pins or contacts, or by setting switches of the switch device.

Die 1 zeigt eine beispielhafte Wechselstrom-Ladevorrichtung für die beiden erwähnten Konfigurationen.The 1 shows an exemplary AC charging device for the two mentioned configurations.

Die 1 zeigt eine gerade Anzahl an Halbbrücken, im dargestellten Fall zehn Halbbrücken B0-B9. Die Halbbrücken umfassen jeweils zwei in Serie geschaltete Halbleiterschalter, die über einen Verbindungspunkt miteinander verbunden sind. An diesem Verbindungspunkt sind über eine betreffende Wechselstromseite B0-B9 Serieninduktivitäten L angeschlossen. Diese führen zu einer Wechselstromschnittstelle WS. Die Serieninduktivitäten L sind somit zwischen den wechselstromseitigen Verbindungspunkten der Halbbrücken B0-B9 und der Wechselstromschnittstelle WS angeschlossen. Die beispielhaft dargestellte matrixhafte Verschaltung der Brücken B0-B9 über die Serieninduktivitäten L bis zur Wechselstromschnittstelle WS kann konfiguriert werden gemäß zwei unterschiedlichen Konfigurationen K1 und K2.The 1 shows an even number of half bridges, in the illustrated case ten half bridges B0 - B9 , The half bridges each comprise two series-connected semiconductor switches, which are connected to one another via a connection point. At this connection point are over a relevant AC side B0 - B9 Series inductances L connected. These lead to an AC interface WS. The series inductances L are thus between the AC-side connection points of the half-bridges B0 - B9 and the AC interface WS connected. The exemplified matrix-like interconnection of the bridges B0 - B9 via the series inductances L to the AC interface WS can be configured according to two different configurations K1 and K2 ,

Die Halbbrücken B0-B9 sind alle parallel geschaltet, insbesondere über zwei verschiedene Stromschienen unterschiedlichen Potentials (Masse und Pluspol bzw. Minuspol und Pluspol). Ein Batterieanschluss B+, B- ist zum Anschluss eines Akkumulators ES eingerichtet und kann konfigurierbar mit der Parallelschaltung verbunden werden. Da beide Konfigurationen von den betreffenden ersten und zweiten Konfigurationsverbindungen realisiert werden, wird für die Konfiguration und für Konfigurationsverbindungen das gleiche Bezugszeichen verwendet. In der ersten Konfiguration werden Konfigurationsverbindungen K1 hergestellt, die in der 1 mit gestrichelter Linie wiedergegeben sind. Hierbei sind die Halbbrücken B0-B4 über die zugehörigen Serieninduktivitäten L bzw. die betreffenden wechselstromseitigen Verbindungspunkte B0-B4 miteinander verbunden. Zudem ist vorgesehen, dass diese wechselstromseitigen Verbindungspunkte bzw. diese Konfigurationsverbindungen mit einer Phase P1 eines ersten Wechselstromanschlusses AC1 verbunden sind.The half bridges B0 - B9 are all connected in parallel, in particular via two different busbars of different potential (ground and positive pole or negative pole and positive pole). A battery connection B + . B- is configured to connect an accumulator ES and can be configured to be connected to the parallel circuit. Since both configurations are realized by the respective first and second configuration connections, the same reference numeral is used for the configuration and for configuration connections. In the first configuration will be configuration connections K1 made in the 1 are shown in dashed line. Here are the half bridges B0 - B4 via the associated series inductances L or the respective AC-side connection points B0 - B4 connected with each other. In addition, it is provided that these AC-side connection points or these configuration connections with a phase P1 a first AC power connection AC1 are connected.

Die verbleibenden Halbbrücken B5-B9 sind über die wechselstromseitigen Anschlusspunkte B5-B9 bzw. über die Serieninduktivitäten L miteinander verbunden sowie mit einer zweiten Phase P2 des ersten Wechselstromanschlusses AC1. Die erste Gleichrichtergruppe wird daher gebildet von den Halbbrücken B0-B4. Die zweite Gleichrichtergruppe wird gebildet von der zweiten Gleichrichtergruppe B5-B9, die mit der zweiten Phase P2 verbunden sind. Es ergeben sich somit zwei Gleichrichtergruppen einer Phase eines aktiven Leistungsfaktorkorrekturfilters. Diese wird gespeist über den Wechselstromanschluss AC1. Der aktive Leistungsfaktorkorrekturfilter ist über die Batterieverbindung K1' der ersten Konfigurationsverbindungen mit dem Pluspol des Akkumulatoranschlusses verbunden. Der Minuspol des Akkumulatoranschlusses ist mit dem entgegengesetzten Ende der Parallelschaltung verbunden. Aufgrund der beiden Gleichrichtergruppen B0-B4 und B5-B9 und den zugehörigen Induktivitäten ergibt sich nicht nur eine Gleichrichtung, sondern auch eine Aufwärtswandlung der Spannung.The remaining half bridges B5 - B9 are via the AC-side connection points B5 - B9 or via the series inductances L connected with each other and with a second phase P2 the first AC power connection AC1 , The first rectifier group is therefore formed by the half bridges B0 - B4 , The second rectifier group is formed by the second rectifier group B5 - B9 that with the second phase P2 are connected. This results in two rectifier groups one phase of an active power factor correction filter. This is powered by the AC power connection AC1 , The active power factor correction filter is via the battery connection K1 ' the first configuration connections connected to the positive terminal of the battery terminal. The negative terminal of the battery terminal is connected to the opposite end of the parallel circuit. Due to the two rectifier groups B0 - B4 and B5 - B9 and the associated inductors not only results in a rectification, but also an upward transformation of the voltage.

Die zweite Konfiguration K2 bzw. die betreffenden zweiten Konfigurationsverbindungen sind strichpunktiert dargestellt. In der zweiten Konfiguration bestehen die ersten Konfigurationsverbindungen K1 nicht. In der ersten Konfiguration bestehen die zweiten Konfigurationsverbindungen nicht. In der zweiten Konfiguration sind die Halbbrücken B0-B5 in drei gleich große Gleichrichtergruppen unterteilt. Jeder der Gleichrichtergruppe umfasst hierbei zwei Halbbrücken. Die erste Gleichrichtergruppe wird von den Halbbrücken B0 und B1 gebildet, die zweite Gleichrichtergruppe von den Halbbrücken B2 und B3 und die dritte Gleichrichtergruppe von den Halbbrücken B4 und B5. Es ist ersichtlich, dass die Halbbrücken jeder Gleichrichtergruppe jeweils miteinander über die betreffenden Serieninduktivitäten verbunden sind. Zudem ist jede Gleichrichtergruppe mit einer Phase L1-L3 eines zweiten Wechselstromanschlusses AC2 verbunden. Es ergibt sich ein dreiphasiger Anschluss L1-L3 des zweiten Wechselstromanschlusses.The second configuration K2 or the relevant second configuration connections are shown in phantom. In the second configuration, the first configuration connections exist K1 Not. In the first configuration, the second configuration connections do not exist. In the second configuration are the half bridges B0 - B5 divided into three equal-sized rectifier groups. Each of the rectifier group includes two half-bridges. The first rectifier group is from the half bridges B0 and B1 formed, the second rectifier group of the half bridges B2 and B3 and the third rectifier group from the half bridges B4 and B5 , It can be seen that the half-bridges of each rectifier group are connected to each other via the respective series inductances. In addition, each rectifier group is one phase L1 - L3 a second AC power connection AC2 connected. This results in a three-phase connection L1 - L3 of the second AC power connection.

Die verbleibenden Halbbrücken B6-B9, d. h. vier Stück, werden von den dargestellten zweiten Konfigurationsverbindungen über die jeweiligen Serieninduktivitäten L zusammen verbunden. Eine Batterieverbindung K2' der zweiten Konfigurationsverbindungen führt von dieser Zusammenschaltung der Spannungswandlergruppe B6-B9 zu dem positiven Pol B+ des Akkumulatoranschlusses. Eine Verbindung zwischen dem positiven Potential der Halbbrücken B0-B9 und dem Akkumulatoranschluss besteht nicht direkt. Vielmehr dient diese Potentialverbindung dazu, die drei Gleichrichtergruppen (seriell) mit der Spannungswandlergruppe B6-B9 zu verbinden, so dass ein Potential eines spannungsgewandelten Signals über die Verbindung K2' zum positiven Pol des Akkumulatoranschlusses geführt werden kann. Die Verbindung K1' besteht hierbei nicht, zumal diese die Spannungswandlergruppe kurzschließen würde und keine Spannungsänderung ermöglichen würde. Die Gleichrichtergruppe kann insbesondere ein Tiefsitzsteller sein.The remaining half bridges B6 - B9 ie, four pieces are connected together by the illustrated second configuration connections via the respective series inductances L. A battery connection K2 ' the second configuration connections leads from this interconnection of the voltage converter group B6 - B9 to the positive pole B + of the accumulator connection. A connection between the positive potential of the half bridges B0 - B9 and the accumulator connection does not exist directly. Rather, this potential connection serves to connect the three rectifier groups (serially) to the voltage transformer group B6 - B9 connect so that a potential of a voltage-converted signal across the connection K2 ' can be performed to the positive pole of the battery terminal. The connection K1 ' does not exist here, especially as this would short circuit the voltage transformer group and would not allow voltage change. The rectifier group can in particular be a low-seat actuator.

In der 1 sind die Wechselstromanschlüsse AC1, AC2 getrennt von den Konfigurationsverbindungen K1, K2 dargestellt. Jedoch bilden diese eine Funktionseinheit mit diesen, da über die betreffenden Verbindungen auch die Wechselstromanschlüsse angebunden sind. Es kann ein Steckverbindungselement vorgesehen sein, dass in dem die betreffenden Konfigurationsverbindungen untergebracht sind (insbesondere nicht von außen zugänglich) und welches Kontakte zur Realisierung eines der Wechselstromanschlüsse (völliger Kontakt nach außen) ausbildet. Ist somit an der Wechselstromschnittstelle WS eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen, die die ersten Konfigurationsverbindungen K1 realisiert, befindet sich die Schaltung in der ersten Konfiguration. Wenn die Konfigurationsverbindungen K2 vorgesehen sind und mit der Wechselstromschnittstelle verbunden sind, ergibt sich die zweite Konfiguration. Die Batterieverbindungen K1' und K2' sind Teil der Konfigurationsverbindungen und können von der gleichen Vorrichtung, etwa einem Steckverbinder, wie die Konfigurationsverbindungen K1 und K2 ausgebildet sein.In the 1 are the AC connections AC1 . AC2 separate from the configuration connections K1 . K2 shown. However, these form a functional unit with these, since the relevant connections and the AC terminals are connected. It can be provided a connector element in which the relevant configuration connections are housed (in particular not accessible from the outside) and which forms contacts for the realization of one of the AC terminals (complete contact to the outside). Is thus at the AC interface WS a connection device is provided, which provides the first configuration connections K1 realized, the circuit is in the first configuration. If the configuration connections K2 are provided and connected to the AC interface, the second configuration results. The battery connections K1 ' and K2 ' are part of the configuration connections and can be from the same device, such as a connector, such as the configuration connections K1 and K2 be educated.

Es ist zu erkennen, dass die Brücke B5 in der ersten Konfiguration mit den Halbbrücken B6-B9 verbunden ist (über die Serieninduktivitäten L). Im Gegensatz hierzu ist die fünfte Halbbrücke B5 in der zweiten Konfiguration nicht mit einer der Halbbrücken B6-B9 verbunden, sondern über eine Verbindung C3 mit der vierten Halbbrücke B4. Es ergibt sich eine Zuordnung zur Halbbrücke B4 in der zweiten Konfiguration und zur Halbbrücke B6 in der ersten Konfiguration.It can be seen that the bridge B5 in the first configuration with the half bridges B6 - B9 connected (via the series inductances L ). In contrast, the fifth half bridge B5 in the second configuration not with one of the half bridges B6 - B9 connected but via a connection C3 with the fourth half bridge B4 , This results in an assignment to the half bridge B4 in the second configuration and to the half bridge B6 in the first configuration.

Die Verbindungen C1-C3 sind Verbindungen der zweiten Konfigurationsverbindungen und gruppieren die Halbbrücken B0-B5 in drei Gleichrichtergruppen von jeweils zwei Halbbrücken, die jeweils miteinander verbunden sind.The connections C1 - C3 are connections of the second configuration connections and group the half bridges B0 - B5 in three rectifier groups of two half-bridges, which are each connected to each other.

In der ersten Konfiguration können an den ersten Wechselstromanschluss AC1 eine Phase und ein Neutralleiter oder zwei unterschiedliche Phasen eines Versorgungsnetzes (etwa eines Einphasen-Dreileiternetzes, insbesondere im letztgenannten Fall mit Dreiphasenerweiterung) angeschlossen werden. Der erste Wechselstromanschluss AC1 kann ein Steckverbindungselement sein, das gemäß IEC 62196-2 ausgebildet ist.In the first configuration can connect to the first AC power AC1 a phase and a neutral or two different phases of a supply network (such as a single-phase three-wire network, especially in the latter case with three-phase extension) are connected. The first AC connection AC1 may be a connector designed according to IEC 62196-2.

Claims

A configurable AC charging device having a plurality of controllable half-bridges (B0-B9) connected by a parallel circuit connected to a battery terminal (B +, B-), the charging device having series inductances (L) across which an AC side ( W0 - W9) of the half bridges (B0 - B9) are connected to an AC interface (WS) of the charging device, wherein - the charging device in a first configuration has first configuration connections (K1) through which the half bridges (B0 - B9) into several Group of rectifiers (B0-B4; B5-B9) which together with the series inductances (L) form an active power factor correction filter, and in the first configuration the charging device has a first AC terminal (AC1) connected to the first configuration connections (K1) the AC interface (WS) is connected, and - the charging device in a second configuration has second configuration connections (K2) dividing the half bridges into at least one rectifier group (B0 - B5) and at least one voltage transformer group (B6 - B9) which together with the series inductances (L) form a rectifying voltage converter, and the charging device in the second configuration, a second AC terminal (AC2), which is connected via the second configuration connections (K2) to the AC interface (WS).

AC charger after Claim 1 in the first configuration, the first configuration connections (K1) connect a first group of series inductances (L) at the AC interface (WS) to each other and to a first contact (P1) of the first AC terminal (AC1); and disjoint to the first group second group of series inductances (L) at the AC interface (WS) with each other and with a second contact (P2) of the first AC terminal (AC1) connect.

AC charger after Claim 1 or 2 in the first configuration, the first configuration connections (K1) comprise a battery connection (K1 ') via which the parallel connection of the half-bridges (B0 - B9) is connected in parallel to the accumulator connection (B +, B-).

AC charging device according to one of the preceding claims, wherein in the second configuration the second configuration connections (K2) - Connect at least a first group of series inductances (L) on the AC interface (WS) with each other and with the second AC terminal (AC2) and - At least one disjoint to the first group second series of series inductances (L) at the AC interface (WS) with each other and with the accumulator port (B +, B-) connects.

AC charger after Claim 4 In the second configuration, the second configuration connections (K2) comprise a battery connection (K2 ') via which the second group of series inductances is connected to the battery terminal (B +, B-).

AC charging device according to one of the preceding claims, wherein the half bridges (B0 - B9) of the first configuration connections are grouped into two rectifier groups (B0 - B4, B5 - B9) or three rectifier groups, each with its own phase connection (P1, P2 ) of the first AC terminal (AC1) are connected.

An AC charging device according to any one of the preceding claims, wherein the half-bridges (B0-B9) of the second configuration connections are divided into a plurality of rectifier groups (B0-B1; B2-B3; B4-B5) and a voltage conversion group (B6-B9) are connected to each other via the parallel connection.

An AC charging device according to any one of the preceding claims, further comprising a controller drivingly connected to the half bridges (B0-B9), wherein the controller is arranged in the first configuration to drive the half bridges of the rectifier groups as switches of a power factor correction filter and in the second configuration is set to control the half-bridges of the voltage converter group as a switch of a voltage converter and to control the switches of the at least one rectifier group as a switch of an active rectifier.

AC charging device according to one of the preceding claims, wherein the first and / or the second configuration connections are configured configurable by means of: - Pins and at least one on this attachable bridge; - Contact surfaces and at least one connector mountable thereon - A connector whose pin assignment and / or its at least one connection between contacts of the connector, the first or second configuration connection (K1, K2) partially or completely realized.

A method of configuring the AC charging device formed according to any one of the preceding claims, wherein the charging device is configured by permanently establishing the first configuration connections or the second configuration connections.